(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を延びるとともに環状溝を含む開口を有する脚部を含むヨークと、
トラニオンを有する十字継手と、
前記トラニオンに取り付けられ、前記開口内に位置する軸受カップと、
第１の端部と第２の端部とで終端するＣ字形リングを含む保持部材と、
を含み、
前記Ｃ字形リングは、前記第１の端部と前記第２の端部との間で連続する下部表面及び３つの階段状表面を有し、
前記Ｃ字形リングは、前記階段状表面の少なくとも１つ及び前記下部表面が前記溝内に配置されると共に、前記溝内に向かって前記Ｃ字形リングの外径を拡大して取り付けることで前記軸受カップを前記開口内に保持することを特徴とする自在継手。
【請求項２】
請求項１において、前記階段状表面は互いに平行であることを特徴とする自在継手。
【請求項３】
請求項２において、前記保持部材は、内側エッジ、外側エッジ、下部表面を含み、前記階段状表面は前記下部表面と平行であり、前記保持部材の厚みは前記外側エッジから前記内側エッジに向かって増加していることを特徴とする自在継手。
【請求項４】
請求項１において、前記軸受カップはスリーブセグメントと端部セグメントを含み、前記保持部材は前記軸受カップの前記端部セグメントと接触していることを特徴とする自在継手。
【請求項５】
第１の回転軸を中心として回転するように設けられ、第１の環状溝を内部に含む第１の貫通穴をそれぞれ有する一対の第１の脚部を含む第１のヨークと、
第２の回転軸を中心として回転するように設けられ、第２の環状溝を内部に含む第２の貫通穴をそれぞれ有する一対の第２の脚部を含む第２のヨークと、
一対の第１のトラニオンと一対の第２のトラニオンとを有する十字継手と、
前記第１のトラニオンに取り付けられ、前記第１の貫通穴内に位置する一対の第１の軸受カップと、
前記第２のトラニオンに取り付けられ、前記第２の貫通穴内に位置する一対の第２の軸受カップと、
第１の端部と第２の端部とで終端するＣ字形リングをそれぞれ含む４つの保持部材と、
を含み、
前記Ｃ字形リングは、前記第１の端部と前記第２の端部との間で連続する下部表面及び３つの階段状表面をそれぞれ有し、
４つの前記Ｃ字形リングは、前記階段状表面の少なくとも１つ及び前記下部表面が前記第１、第２の環状溝内にそれぞれ配置されると共に、前記第１、第２の環状溝内に向かって各前記Ｃ字形リングの外径を拡大して取り付けることで前記第１、第２の軸受カップを前記第１、第２の貫通穴内にそれぞれ保持し、
前記第１の回転軸は、前記第２の回転軸と連結していることを特徴とする自在継手。
【請求項６】
請求項５において、前記下部表面は平らであり、前記３つの階段状表面は該下部表面と平行に延びることを特徴とする自在継手。
【請求項７】
請求項６において、前記保持部材は、内側エッジと外側エッジとを含み、前記下部表面は該内側エッジから該外側エッジまで延びていることを特徴とする自在継手。
【請求項８】
請求項７において、前記断面の厚みは、前記第１及び第２の軸受カップの端部セグメントと前記第１及び第２の環状溝の外側エッジとの間の最大間隔よりも大きいことを特徴とする自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のドライブラインに使用するための自在継手に関する。さらに詳細には、本発明は、軸受カップをヨークに固定するための保持部材を有する自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自在継手が自動車のドライブラインに使用されている。自在継手は一対の回転軸を連結し、回転軸間の角度を変化させることができるようになっている。従来の自在継手の多くは、回転軸に固定された一対の二股ヨークを含む。二股ヨークはスパイダーまたは十字継手によって連結され、互いに独立した軸を中心として回転する。スパイダーは４つの直交するトラニオンを含み、軸方向に整列する一対のトラニオンは二股ヨークに形成された一対の穴内に取り付けられる。通常は軸受カップが各穴内に固定され、各ヨークが一対のトラニオンに対して旋回移動するように軸受カップに軸受アセンブリが保持される。
【０００３】
ヨークに軸受カップを固定するための様々な保持方法が開発されている。これらの方法では、各ヨークの回転軸はスパイダーの回転軸の中心に位置合わせされる。従来の軸受カップの保持方法は、溝と平らなスナップリングを使用するものである。しかし、この方法は、例えば、余分な機械加工が必要であること、使用性が限られていること、製造コストが増加することなどの欠点を有する。特に、従来の自在継手は、軸受カップを軸方向において保持するために、ヨークに形成された穴内に機械加工された円周溝に固定された平らなスナップリングを利用する。しかし、各部品の寸法ばらつきのために、軸受カップとスナップリングとの間で干渉状態が発生するか、軸受カップとスナップリングとの間に余分な隙間が生じる。干渉状態が発生すると、二股ヨークの一方または両方が機械的に変形し、機械加工された溝の間の間隔が増加する。余分な隙間が生じた場合には、軸受を予荷重するために軸受カップとスナップリングとの間にベルヴィルワッシャを配置する場合がある。または、異なる厚みを有する複数のスナップリングを組立装置に設ける場合がある。組立装置は、最も大きなスナップリングを隙間内に取り付けるために試行錯誤法を使用する。
【０００４】
別の自在継手の保持装置は部品の寸法ばらつきを補償するが、使用性が犠牲となる。米国特許第３，０６２，０２６号、米国特許第３，１７８，９０７号、米国特許第４，０００，６２８号に、従来の自在継手の軸受カップ保持装置・方法の例が開示されている。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、従来の自在継手の製造と使用に伴う欠点を克服するものである。従って、本発明は、容易に使用することができる自在継手アセンブリを構成するために必要な部品数とコストを低減することを目的とする。
【０００６】
本発明は、一対の回転軸を連結するための自在継手に関する。自在継手は、内部を延びる開口を有する脚部を備えたヨークを含む。開口は環状溝を含む。また、自在継手は、トラニオンを有する十字継手と、開口内に位置し、トラニオンに取り付けられた軸受カップと、階段状の断面を有する保持部材とを含む。保持部材は溝内に配置され、溝のエッジと軸受カップとの間の隙間を埋めている。保持部材の階段状の断面は少なくとも部分的に溝内に入り込み、軸受カップと係合している。
【０００７】
本発明のさらなる利用可能性は、以下の詳細な説明によって明らかになるだろう。以下の詳細な説明と特定の実施例は本発明の好適な実施形態を示すものではあるが、単なる例示のみを意図するものであり、本発明の範囲を限定するものではない。以下の詳細な説明によって、本発明の範囲での様々な変更及び変形が当業者に明らかになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下の詳細な説明と添付図面によって本発明を詳細に説明する。
【０００９】
本発明は、回転軸間の角度を変化させることができるように回転軸を連結するために自動車のドライブラインに使用される自在継手に関する。
【００１０】
図１及び図２は、第１の軸１２と第２の軸１４とを接続する自在継手１０を示す。通常、自在継手１０は、第１の軸１２の端部に取り付けられた第１のヨーク１６と、第２の軸１４の端部に取り付けた第２のヨーク１８と、第１のヨーク１６と第２のヨーク１８とを連結する十字継手（ｃｒｕｃｉｆｏｒｍ）２０とを含む。第１のヨーク１６は二股に分かれており、側面に間隔を開けて設けられた一対の脚部２２を含む。一対の脚部２２は、一点鎖線Ａで示す第１の軸１２の回転軸を中心として対称であることが好ましい。脚部２２は内側表面２４と外側表面２６とを含み、内側表面２４と外側表面２６との間には開口２８が延びている。開口２８は一点鎖線Ｙで示す第１のトラニオン軸に沿っており、第１のトラニオン軸は第１の軸１２の回転軸Ａと直交している。各開口２８は貫通穴であり、内側表面２４と外側表面２６との間に位置する環状溝３０を含む。
【００１１】
第２のヨーク１８は二股に分かれており、側面に間隔を開けて設けられた一対の脚部３２を含む。一対の脚部３２は、一点鎖線Ｂで示す第２の軸１４の回転軸を中心として対称であることが好ましい。脚部３２は、内側表面３４と外側表面３６とを含み、内側表面３４と外側表面３６との間には開口３８が延びている。開口３８は一点鎖線Ｚで示す第２のトラニオン軸に沿っており、第２のトラニオン軸は第２の軸１４の回転軸Ｂと直交している。開口３８は貫通穴であり、内側表面３４と外側表面３６との間に形成された環状溝４０を含む。なお、開口２８，３８の形状と寸法は同一であっても異なっていてもよく、共に使用される十字継手２０の寸法に応じて設定することができる。環状溝３０，４０は、機械加工、鋳造、または類似の方法によって形成することができる。
【００１２】
図２に示すように、十字継手２０は中央ハブ４２を含み、一対の第１のトラニオン４４及び一対の第２のトラニオン４６が中央ハブから延びている。第１のトラニオン４４は、第２のトラニオン４６と直交している。第１のトラニオン４４は、第１のトラニオン軸Ｙ上で軸方向に整列するように、第１のヨーク１６の脚部２２の開口２８に挿入されている。同様に、第２のトラニオン４６は、第２のトラニオン軸Ｚ上で軸方向に整列するように、第２のヨーク１８の脚部３２の開口３８に挿入されている。第１のトラニオン４４及び第２のトラニオン４６が第１及び第２のヨーク１６，１８にそれぞれ取り付けられると、トラニオン軸Ｙ，Ｚは十字継手２０の回転軸と直角に交差する共通面（図１の一点鎖線で示す面Ｃ）を通る。
【００１３】
また、自在継手１０は、開口２８に取り付けられる一対の第１の軸受カップ４８と、開口３８に取り付けられる一対の第２の軸受カップ５０とを含む。第１の軸受カップ４８は、第１のトラニオン４４を開口２８内に収容し、回転可能に支持するために設けられている。同様に、第２の軸受カップ５０は、第２のトラニオン４６を開口３８内に収容し、回転可能に支持するために設けられている。軸受カップ４８，５０は、端部セグメント５１によって閉じられた管状スリーブセグメント４９をそれぞれ含む。トラニオン４４，４６を回転可能に支持するために、ローラー軸受５２がスリーブセグメントに取り付けられている。また、軸受カップ４８，５０のスリーブセグメント４９の開口端部を密閉するために、環状エラストマー封止部５４がトラニオン４４，４６にそれぞれ取り付けられている。
【００１４】
自在継手１０を組み立てる場合には、第１のトラニオン４４を対応する開口２８に挿入する前に、軸受カップ４８の一方を第１のトラニオン４４の一方に取り付け、トラニオンの端部表面を対応する軸受カップの端部セグメント５１と係合させる。または、トラニオン４４，４６を対応する開口２８，３８に取り付けた後に、軸受カップ４８，５０を開口２８，３８に取り付けることもできる。図３、図４、図５を参照して、十字継手の位置合わせとヨーク１６，１８に使用される保持装置について説明する。以下の開示では第１のヨーク１６に対して十字継手２０を保持する場合について説明するが、第２のヨーク１８に対する使用でも同様な方法が考えられる。
【００１５】
第１の軸１２の回転軸Ａが第２の軸１４の回転軸Ｂと同軸に連結すると、保持部材６０は各軸受カップ４８と協動して上述した部品を保持する。図３及び図４に示すように、保持部材６０は、下部表面６４、一連の階段状表面６６，６８，７０及び上部表面７２を有するＣ字形リング６２を含む。表面６４，６６，６８，７０，７２は実質的に平行に位置している。第１の厚みＸ１は、表面６４，６６間の距離によって定義される。第２の厚みＸ２は、表面６４，６８間の距離によって定義される。第３の厚みＸ３は、表面６４，７０間の距離によって定義される。第４の厚みＸ４は、表面６４，７２間の距離によって定義される。保持部材６０は一例として３つの階段状表面６６〜７０を有するように示されているが、保持部材は、本発明の範囲から逸脱することなく、軸受カップ４８とリング溝３０によって定義されるギャップ内に選択的に挿入できる任意の数の表面を含むことができる。図４に示すように、厚みＸ１〜Ｘ４は保持部材６０の外側エッジ７４から内側エッジ７６に向かって増加している。リング６２は第１及び第２の端部７８，８０で終端し、以下に詳細に説明するように保持部材６０の取付を容易にするリング６２内を延びる開口８２を含む。使用時の永続的な変形に対する耐性を保持部材６０に与えるために、保持部材６０は好ましくはバネ鋼などの弾性材料からなる。
【００１６】
図５に、組み立てられた状態の本発明の自在継手１０を示す。好ましくは、保持部材６０は、開口８２と協動して作用する工具（図示せず）によってリング６２の外径を減少させ、保持部材６０を開口２８内に配置することによって取り付ける。保持部材６０は、下部表面６４が軸受カップ４８の端部セグメント５１に接触するまで開口２８内に挿入する。保持部材６０がリング溝３０に隣接して配置されると、工具を解放し、リング６２はリング溝３０内に向かって拡大する。当業者は、溝３０内に配置された階段状表面の数は単なる例示に過ぎず、先に説明した部品許容誤差の「総計（ｓｔａｃｋ−ｕｐ）」または合計に対応することを理解されるだろう。保持部材６０の総厚みは、部品ばらつきを吸収するために十分に大きくなければならない。また、継手は、少なくとも１つの階段状表面がリング溝３０内に入り、軸受カップ４８を保持するように設計する。
【００１７】
したがって、自在継手１０の構成と作用は従来技術に対して製造的・機能的な利点を提供する。すなわち、本発明の自在継手１０は保持部材を利用して部品数を最小限に抑え、組立を容易にするとともに製造コストの削減を可能とする。
【００１８】
以上、好適な実施形態を挙げて本発明を説明し、図面に例示した。ただし、当業者は、請求項に定義する本発明の範囲から逸脱しない限りにおいて様々な変更を加えることができ、均等な要素によって本発明の構成要素を置き換えることができることを理解されるだろう。また、本発明の本質的な範囲を逸脱しない限りにおいて、特定の状況または材料を本発明の教示に採用するために様々な変形を行うことができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために現在考えられる最良の形態として図面に示し、明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は添付の請求項の記載に該当するあらゆる実施形態を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る自在継手の斜視図である。
【図２】図１の自在継手の分解斜視図である。
【図３】本発明に係る保持部材の斜視図である。
【図４】図３の保持部材の断面図である。
【図５】図１及び図２に示す自在継手を適用したヨークの部分断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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