(57)【要約】【課題】外輪内球面の球面角を大きくし、継手の強度と耐久性を向上させること。【解決手段】  一端にて開口し内球面１２に軸方向に延びる複数のボール溝１４を形成した外輪１０と、外球面２２に軸方向に延びる複数のボール溝２４を形成した内輪２０と、対をなす外輪のボール溝１４と内輪のボール溝２４との間に組み込んだトルク伝達ボール３０と、外輪１０の内球面１２と内輪の外球面２２との間に介在してトルク伝達ボール３０を軸方向に保持するケージ４０とを具備する固定式等速自在継手を組立てる組立装置であって、前記外輪開口端の内周に係合した状態で半径方向に開閉可能な複数の開閉爪３を有することを特徴とする固定式等速自在継手の組立装置１。【選択図】  図１
2007120545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端にて開口し内球面に軸方向に延びる複数のボール溝を形成した外輪と、外球面に軸方向に延びる複数のボール溝を形成した内輪と、対をなす外輪のボール溝と内輪のボール溝との間に組み込んだトルク伝達ボールと、外輪の内球面と内輪の外球面との間に介在してトルク伝達ボールを軸方向に保持するケージとを具備する固定式等速自在継手を組立てる組立装置であって、前記外輪開口端の内周に係合した状態で半径方向に開閉可能な複数の開閉爪を有することを特徴とする固定式等速自在継手の組立装置。
【請求項２】
一端にて開口し内球面に軸方向に延びる複数のボール溝を形成した外輪と、外球面に軸方向に延びる複数のボール溝を形成した内輪と、対をなす外輪のボール溝と内輪のボール溝との間に組み込んだトルク伝達ボールと、外輪の内球面と内輪の外球面との間に介在してトルク伝達ボールを軸方向に保持するケージとを具備する固定式等速自在継手を組立てる組立方法であって、前記外輪開口端の内径を拡径変形させ、この変形状態で、前記内輪、ケージおよびトルク伝達ボールをユニットハンドリング可能な仮組みユニットにして前記外輪開口端から装入するようにしたことを特徴とする固定式等速自在継手の組立方法。
【請求項３】
外輪開口端の内径をケージのポケット外縁の外径よりも小さく形成し、前記外輪開口端の内径を前記ポケット外縁の外径よりも大きく拡径変形させた状態で前記仮組みユニットを装入することを特徴とする請求項２の固定式等速自在継手の組立方法。
【請求項４】
外輪開口端の内径に、仮組みユニットを装入する際にケージのポケット外縁が摺接するテーパ面を形成したことを特徴とする請求項２または３の固定式等速自在継手の組立方法。
【請求項５】
外輪をケージよりも相対的に高温に保持した状態で仮組みユニットの装入を行うことを特徴とする請求項２から４のいずれかの固定式等速自在継手の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固定式等速自在継手の組立装置と組立方法に係り、特に、外輪開口端を拡径変形するようにした組立装置と組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固定式等速自在継手は、連結した駆動側と従動側の二軸間で角度変位のみを許容するもので、自動車のドライブシャフトのアクスル連結部や、各種産業機械の動力伝達系において使用される。この固定式等速自在継手は、外輪、内輪、ボールおよびケージから成る。外輪の内球面と内輪の外球面には、複数の曲線状のボール溝が等間隔で形成される。ボールは外輪ボール溝と内輪ボール溝間に組込まれ、ケージは外輪と内輪間に組込まれる。
【０００３】
このような固定式等速自在継手の外輪に対してケージを組み付ける場合、特許文献１に記載された固定式等速自在継手では、まずケージを外輪内に入れ、次に内輪をそのケージの内側を通過させて外輪内の、正規位置よりも奥側に置き、その状態で、トルク伝達ボール（以下、単に「ボール」という。）を内側からケージのポケットに入れ込み、その後、内輪を正規位置に戻し、最後に、内輪を軸方向で支持する部材を入れて外輪に固定する。
【０００４】
特許文献１に記載された固定型等速自在継手は、その組立方法に起因して内輪のトラック溝が浅く、トルク負荷容量が小さくなる。つまり、外輪にケージを挿入した後、そのケージの内側に内輪を挿入して外輪の底部まで押し込むことができるように、内輪の外径をケージの内径よりも小さく設定する必要がある。ここで、内輪に嵌着される中間軸の外径は規定値であることから、内輪の外径を小さくすると内輪のトラック溝が浅くなる。その結果、トルク負荷容量が小さくなるという問題が発生する。
【０００５】
また、特許文献１に記載された固定型等速自在継手では、外輪の底に配置された底部材の凹球面で内輪の外球面を軸方向に支持する構造となっている。このように内輪を軸方向に支持する底部材の凹球面が継手中心軸線を含む比較的狭い範囲に位置しているため、大作動角時の等速性を維持することが困難であり、振動や異音などといった問題や、底部材の凹球面と内輪の外球面との相対変位量が大きいことから発熱量や摩耗量が大きくなるといった問題がある。加えて、外輪およびケージの内側からボールを入れるという作業は煩雑で、組立工程における作業能率が悪い。
【０００６】
そこで、内輪、ケージおよびトルク伝達ボールをユニットハンドリング可能な仮組みユニットにして前記外輪開口端から装入する固定式等速自在継手が本願出願人によって提案されている（特願２００５−５７８５７号、特願２００５−５７８６４号）。この仮組みユニットにおいては、ボールはケージ外側からポケット内に装入される。外輪開口端内周面のボール溝相互間には、面取りとして円筒面が形成され、この円筒面が外輪の最小内径を形成する。仮組みユニットはこの最小内径の円筒面内側を通過することになる。
【特許文献１】特開平６−１９３６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
仮組みユニットは、前述したように外輪開口端の最小内径としての円筒面を通過可能でなければならないから、外輪円筒面の内径は、ケージのポケット外縁の外径よりもわずかに大きくしておく必要がある。このため、外輪開口端側における外輪内球面の球面角（図２のθで示す）が小さくなり、継手の強度と耐久性を低下させる。
本発明の目的は、外輪内球面の球面角を大きくし、継手の強度と耐久性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、請求項１の発明は、一端にて開口し内球面に軸方向に延びる複数のボール溝を形成した外輪と、外球面に軸方向に延びる複数のボール溝を形成した内輪と、対をなす外輪のボール溝と内輪のボール溝との間に組み込んだトルク伝達ボールと、外輪の内球面と内輪の外球面との間に介在してトルク伝達ボールを軸方向に保持するケージとを具備する固定式等速自在継手を組立てる組立装置であって、前記外輪開口端の内周に係合した状態で半径方向に開閉可能な複数の開閉爪を有することを特徴とする。
【０００９】
外輪開口端を複数の開閉爪で拡径した状態で、内輪、ケージおよびトルク伝達ボールからなる仮組みユニットを外輪内に装入するので、外輪開口端の内径を従来よりも縮小することができ、その分、外輪内球面の球面角を大きく設定することが可能となる。これにより、継手の強度と耐久性を高めることができる。
【００１０】
請求項２の発明は、前述した固定式等速自在継手を組立てる組立方法であって、前記外輪開口端の内径を拡径変形させ、この変形状態で、前記内輪、ケージおよびトルク伝達ボールをユニットハンドリング可能な仮組みユニットにして前記外輪開口端から装入するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、外輪開口端の内径をケージのポケット外縁の外径よりも小さく形成し、前記外輪開口端の内径を前記ポケット外縁の外径よりも大きく拡径変形させた状態で前記仮組みユニットを装入することを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項２または３の発明において、外輪開口端の内径に、仮組みユニットを装入する際にケージのポケット外縁が摺接するテーパ面を形成したことを特徴とする。
【００１３】
従来の継手外輪では前記テーパ面は円筒面とされているが、このようなテーパ面にケージのポケット外縁を摺接させて仮組みユニットを装入することにより、仮組みユニットの装入がスムーズになるだけでなく、装入時のテーパ面の作用で外輪開口端を弾性的に拡径するとともに、ケージのポケット外縁をケージ内方に弾性的に押込み変形させることができ、外輪開口端内径のいっそうの小径化を図ることができる。したがって、外輪内球面の球面角を増大させて継手の強度と耐久性をさらに向上させることができる。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項２から４の発明において、外輪をケージよりも相対的に高温に保持した状態で仮組みユニットの装入を行うことを特徴とする。
外輪を加熱膨張及び／又はケージを冷却収縮させて両者間の内外径を揃えることにより、外輪開口端内径のいっそうの小径化を図ることができ、外輪内球面の球面角を増大させて継手の強度と耐久性をさらに向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、外輪開口端内径を弾性的に拡径変形させた状態で、内輪、ケージおよびトルク伝達ボールからなる仮組みユニットを外輪内に装入することができるから、外輪開口端内径を従来よりも小径化することができ、その分、外輪内球面の球面角を増大させてケージ保持力を増大させることができ、継手の強度と耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に従って本発明の実施の形態を説明する。図１に示すように、本発明に係る固定式等速自在継手の組立装置１は、本体ブロック２、開閉爪３、プランジャ４および押圧板５で構成される。この装置１は、図５に示す固定式等速自在継手を組立てる際、その外輪１０に対して、図７に示すよう仮組みユニットＴを装入するのに使用する。
【００１７】
本体ブロック２の外形は適当な形状でよく、図示例では縦形直方体形状である。本体ブロック２の右側面中央から横孔２ａが形成され、この横孔２ａに円筒状のプランジャ４が前後動可能に嵌合される。横孔２ａは本体ブロック２の左右方向中間位置で終端し、この終端位置を中心として、半径方向拡径した円形の案内溝２ｂが本体ブロック２内に形成される。この案内溝２ｂに、断面Ｌ字状の開閉爪３の基端部３ａが半径方向に摺動自在に嵌合される。開閉爪３は少なくとも三個以上の適数を一組として構成され、案内溝２ｂの周方向に等間隔で配設される。開閉爪３の個数は、通常、ボール３０の個数に合わせるとよい。開閉爪３は、案内溝２ｂの内面に形成した半径方向の規制溝（図示省略）と係合して前記円周方向の等間隔が維持される。本体ブロック２の左側面中央に、横孔２ａと同軸で、かつ、案内溝２ｂに連通した開口２ｃが形成される。開閉爪３の基端部３ａから水平方向左方に延在した爪部３ｂが、開口２ｃを通して本体ブロック２の外側に突出する。開閉爪３の基端部３ａの内径面に被押圧テーパ面３ｃが形成され、この被押圧テーパ面３ｃに、プランジャ４の先端外周面の押圧テーパ面４ａが摺動可能に当接する。プランジャ４ないし開閉爪３の内側に、押圧板５が左右動可能に配設される。この押圧板５は、ケージ４０の外側端面全面に当接可能な大きさを有する。可能プランジャ４と押圧板５は、任意の駆動手段によって押圧される。
【００１８】
固定式等速自在継手の組立装置１は以上のように構成され、プランジャ４を後退させて開閉爪３を図１の位置に保持し、この状態で、開閉爪３の爪部３ｂの先端鋭角状の先端部３ｄを、固定式等速自在継手の外輪１０の開口端内周面に嵌合させる。先端部３ｄを嵌合させる位置は、望ましくは、詳しくは図２に示すように、軸線方向では、内輪２０に連結されたシャフトが最大作動角まで傾斜した時に外輪１０との干渉を回避するテーパ面１６ａの奥側であって、円周方向では、外輪開口端内周であってボール溝１４相互間に形成される円筒面１６ｂである。ただし、この嵌合位置は、軸線方向および円周方向の一方または双方でずらすことも可能である。なお、図２中、θは外輪開口端側における外輪内球面１２の球面角、Ｏは継手中心を表す。
【００１９】
次に、プランジャ４を矢印方向に押込みテーパ面３ｃ、４ａの協働作用で開閉爪３を矢印方向すなわち半径方向外方に拡げ、外輪開口端を弾性的に拡径する。これによって、ケージポケット４２の外縁の外径をＡ、外輪開口端の円筒面１６ｂの内径をＢとした場合、拡径前はＢ＜Ａの寸法関係であったのが、拡径後はＢ＞Ａの寸法関係に逆転する。この状態で仮組みユニットＴを押圧板５で矢印方向に押圧し、仮組みユニットＴのケージポケット外縁外径Ａを外輪開口端の円筒面１６ｂ内径Ｂに通過させる。仮組みユニットＴを外輪１０内に装入完了後、プランジャ４を後退させて開閉爪３を閉じる方向に移動させ、外輪１０を取外す。
【００２０】
次に、本発明の別の実施形態を図３と図４に基づき説明する。この実施形態は外輪開口端内周に形成している図２の円筒面１６ｂを、テーパ面１６ｃに変更したものである。テーパ面１６ｃは、外輪内球面１２と、内輪２０に連結されたシャフトが最大作動角まで傾斜した時に外輪１０との干渉を回避するテーパ面１６ａとの間に形成される。ここで、図４に示すように、テーパ面１６ｃの外端の内径をＣ、内端の内径をＤとする。ケージ４０のポケット４２外縁外径Ａが、テーパ面１６ｃにかかるような寸法関係、すなわち、Ｄ＜Ａ＜Ｃの寸法関係にしておき、仮組みユニットＴを外輪１０開口端から装入する際に、ケージ４０の外側端部を当て金６を介して外輪１０側に押圧する。これにより、ポケット４２外縁がテーパ面１６ｃに案内されつつ内球面１２まで入り込む。外輪１０開口端は、テーパ面１６ｃの作用で弾性的に拡径されるとともに、ケージポケット４２外縁はケージ４０内方に弾性的に変形する。これら変形量は、外輪１０とケージ４０の弾性限界内で設定することは勿論である。ケージポケット４２外縁が外輪１０のテーパ面１６ｃを通過した後、外輪開口端内径Ｃ、Ｄと、ケージポケット４２外縁外径Ａは弾性復元力にて原状に復帰する。
【００２１】
本発明を適用する固定式等速自在継手は、一般的には、図５に示す継手である。この継手は、ＵＪ（アンダーカットフリー）タイプの固定式等速自在継手であって、外輪１０と内輪２０とボール３０とケージ４０を主要な構成要素とする。  外輪１０はマウス部１０ａとステム部１０ｂとからなる。マウス部１０ａは一端にて開口した椀状で、その内周面（以下、「内球面」という。）１２は部分球面状で、軸方向に延びる複数ここでは８本のボール溝１４が円周方向に等間隔に形成してある。マウス部１０ａの奥底には凹球面状の球面座１８が形成してあり、球面座１８の周囲には環状空間１９が存在している。内輪２０は球状であって、その部分球面状外周面（以下、「外球面」という。）２２に、軸方向に延びる複数ここでは８本のボール溝２４が円周方向に等間隔に形成してある。内輪２０はスプライン孔２６によってシャフト５０とトルク伝達可能に結合する。外輪１０の球面座１８の曲率半径は内輪２０の外球面２２の曲率半径とほぼ等しい。また、シャフト５０の端面は内輪２０の外球面２２と実質的に同じ曲率半径の球面で、内輪２０にシャフト５０を組み付けた状態で両者は一つの球面を形成する。
【００２２】
図５に示すように、外輪１０のボール溝１４の曲率中心Ｏ1と内輪２０のボール溝２４の曲率中心Ｏ2は、継手中心Ｏに対して軸方向に等距離ｆだけオフセットさせてある。したがって、対をなす内外輪１０，２０のボール溝１４，２４は外輪１０の大端面側開口に向かって拡開したくさび形状を呈している。
【００２３】
外輪１０のボール溝１４は、曲率中心Ｏ1を境にして小端面側に位置する円弧底１４ａと大端面側に位置する軸線と平行なストレート底１４ｂとで構成される。内輪２０のボール溝２４は、曲率中心Ｏ2を境にして外輪１０の大端面側に位置する円弧底２４ａと外輪１０の小端面側に位置する軸線と平行なストレート底２４ｂとで構成される。
【００２４】
ケージ４０は外輪１０の内球面１２と内輪２０の外球面２２との間に介在する。ケージ４０の円周方向に複数ここでは８個のポケット４２が配設してある。ケージ４０の外球面４４は外輪１０の内球面１２と接する。
【００２５】
図６、図７から分かるように、ケージ４０の内周面は、軸方向中心（図１では継手中心Ｏと一致）にて互いに滑らかに連続した内球面４６ａと円筒面４６ｂとの組み合わせで構成される。軸方向中心から外輪１０の大端面側にある内球面４６ａは、内輪２０の外球面２２と接して内輪２０を半径方向および軸方向に支持する。軸方向中心から外輪１０の小端面側にある円筒面４６ｂは、内輪外球面と接して内輪２０を半径方向に支持する。円筒面４６ｂは、組み立ての過程で内輪２０を正規位置から軸方向に後退させておくために必要となる。
【００２６】
円筒面４６ｂの端部に内径側に突出した突起４８が設けてある。この突起４８は、内輪２０、ボール３０、ケージ４０を仮組みユニットとしたとき、内輪２０の脱落を防止するためのものである。突起４８の内径は内輪２０の外球面２２の外径より小さく設定され、内輪２０の軸方向移動のストローク端で内輪２０が突起４８に当接する。
【００２７】
外輪１０のボール溝１４と内輪２０のボール溝２４は対をなし、各対のボール溝１４，２４間にボール３０が組み込んである。ケージ４０の各ポケット４２に一つのボール３０が収容される。そして、ケージ４０は、すべてのボール３０を外輪１０と内輪２０のなす角度すなわち継手の作動角の二等分面上に位置させるように作用し、これにより、継手の等速性が維持される。
【００２８】
内輪２０、ボール３０およびケージ４０からなる仮組みユニットは、図６のように組立てられる。内輪をその軸を直角にしてケージ内に装入し、ケージ内で内輪を９０°回転させる。その後、ボールをケージの外側からポケット内に装入する。このようにして組立てた仮組みユニットを、図７のように、外輪開口に同軸方向から装入する。この装入の際に前述した組立装置１を使用する。
【００２９】
本発明は以上説明し、かつ、図示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に悖ることなく種々の改変態様が可能である。たとえば、図１の実施形態に図３のテーパ面１６ｃを組合わせてもよいし、図１と図３の実施形態において、外輪１０をケージ４０よりも相対的に高温に保持、すなわち、外輪１０を加熱膨張及び／又はケージ４０を冷却収縮させてもよい。これにより、一方では外輪開口端内径部のいっそうの小径化を図れ、他方では、仮組みユニットＴ装入時に外輪１０とケージ４０に作用する応力を緩和することができる。また、図示した実施の形態は８個のトルク伝達ボールを用いた固定式等速自在継手を例示したが、６個のトルク伝達ボールを用いるものにも本発明を適用可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る固定式等速自在継手の組立装置の縦断面図。
【図２】外輪開口端の拡大断面図。
【図３】本発明に係る固定式等速自在継手の別の組立装置の縦断面図。
【図４】外輪開口端の拡大断面図。
【図５】本発明を適用する固定式等速自在継手の一例の縦断面図。
【図６】仮組みユニットの縦断面図。
【図７】仮組みユニットを外輪に組み込む過程を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１     組立装置
２     本体ブロック
２ａ   横孔
２ｂ   案内溝
２ｃ   開口
３     開閉爪
３ａ   基端部
３ｂ   爪部
３ｃ   被押圧テーパ面
３ｄ   先端部
４     プランジャ
４ａ   押圧テーパ面
５     押圧板
６     当て金
１０   外輪
１０ａ マウス部
１０ｂ ステム部
１２   外輪内球面
１４，２４       ボール溝
１４ａ 円弧底
１４ｂ ストレート底
１６ａ テーパ面
１６ｂ 円筒面
１６ｃ テーパ面
１８   球面座
１９   環状空間
２０   内輪
２２   外球面
２４ａ 円弧底
２４ｂ ストレート底
２６   スプライン孔
３０   ボール
４０   ケージ
４２   ポケット
４４   外球面
４６ａ 内球面
４６ｂ 円筒面
４８   突起
５０   シャフト
Ｔ     仮組みユニット
【図１】
2007120545.tif 000003
【図２】
2007120545.tif 000004
【図３】
2007120545.tif 000005
【図４】
2007120545.tif 000006
【図５】
2007120545.tif 000007
【図６】
2007120545.tif 000008
【図７】
2007120545.tif 000009