(57)【要約】【課題】  熱処理、鍛造、強度面から重量軽減に繋がる最適な肉厚を求め、軽量およびコンパクト化を容易に実現する。【解決手段】  内輪２２との間で角度変位および軸方向変位を許容しながら回転トルクを伝達する等速自在継手に装備され、内径部２１ｂに複数のトラック部２１ａを軸方向に沿って円周方向等間隔で形成し、外径形状をその内径形状に沿った花形に成形した外輪２１であって、前記トラック部２１ａの外径Ｄ2に対する内径部２１ｂの外径ｄ2の比を０．９３〜０．９４とする。【選択図】    図１
2007032808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内方部材との間で角度変位および軸方向変位を許容しながら回転トルクを伝達する等速自在継手に装備され、内径部に複数のトラック部を軸方向に沿って円周方向等間隔で形成し、外径形状をその内径形状に沿った花形に成形した外方部材であって、
前記トラック部外径に対する内径部外径の比を０．９３〜０．９４としたことを特徴とする等速自在継手の外方部材。
【請求項２】
前記内径部外径面とトラック部外径面との間に位置する繋ぎ部における曲率半径を、前記内径部外径に対する比で０．１１〜０．１３とした請求項１に記載の等速自在継手の外方部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車やＡＴＶ（バギー）車のドライブシャフト等に使用され、駆動側と従動側の二軸間で軸方向変位および角度変位を許容する摺動型等速自在継手の外方部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンから駆動車輪に動力を伝達するドライブシャフトは、エンジンと車輪との相対的位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要があるため、エンジン側（インボード側）に摺動型等速自在継手を、駆動車輪側（アウトボード側）に固定型等速自在継手をそれぞれ装備し、両者の等速自在継手を中間シャフトで連結した構造を具備する。
【０００３】
この摺動型等速自在継手としてはダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）がよく知られている。この等速自在継手は、車体側のディファレンシャルに取り付けられる外方部材としての外輪１と、中間シャフトの一端に取り付けられる内方部材としての内輪２と、外輪１および内輪２の間に組み込まれた複数のボール３と、外輪１と内輪２との間に介在してボール３を円周方向等間隔で転動自在に保持するケージ４とを主要な構成要素としている〔例えば、図２（ｂ）参照〕。この等速自在継手では、外輪１と内輪２との間に作動角が付与された場合、ケージ４によりボール３を作動角の二等分面上に制御させて等速性を維持する構造となっている。
【０００４】
前述した等速自在継手の構成部品である外輪１は、その軸線に平行な複数の直線状トラック部１ａが内径部１ｂに円周方向等間隔で形成されたカップ形状を有し、その外径形状としては、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように円筒形状のものがある。一方、近年の等速自在継手の軽量、コンパクト化の目的から、外輪の外径形状をその内径形状に沿った花形に成形したものも使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、前述した特許文献１に開示された形態とは別に、図２（ａ）〜（ｃ）に示す円筒形状の外輪１に対して、鍛造性を改善するため、図３（ａ）〜（ｃ）に示すようにトラック部１１ａの外径Ｄ1を内径部１１ｂの外径ｄ1よりも約１ｍｍ大きくした擬似花形形状の外輪１１もある。
【０００６】
一方、これら等速自在継手の外輪の形状を特定するに際して、外輪の強度を満足し、かつ、重量軽減を図ることを目的として、ボールの直径とトラック部の肉厚との比を所定範囲に規定したものがある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】実用新案登録第２５２００７７号公報
【特許文献２】特開平９−１８４５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述した擬似花形形状の外輪１１では、その内径部１１ｂの肉厚ｔ1がトラック部１１ａの肉厚Ｔ1に対して肉厚比ｔ1／Ｔ1で約１．６５倍であり〔図３（ａ）参照〕、また、円筒形状の外輪１については、その内径部１ｂの肉厚ｔ0がトラック部１ａの肉厚Ｔ0に対して肉厚比ｔ0／Ｔ0で約１．９０倍の厚肉となっている〔図２（ａ）参照〕。この内径部の肉厚を削減することにより、外輪の重量軽減を図ることができる。従って、この外輪における内径部の最小肉厚を、熱処理、鍛造、強度面から決定される最適値を求めることが要望されていた。
【０００８】
そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、熱処理、鍛造、強度面から重量軽減に繋がる最適な内径分の肉厚を求め、軽量およびコンパクト化を容易に実現し得る花形形状の等速自在継手用外方部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、内方部材との間で角度変位および軸方向変位を許容しながら回転トルクを伝達する等速自在継手に装備され、内径部に複数のトラック部を軸方向に沿って円周方向等間隔で形成し、外径形状をその内径形状に沿った花形に成形した外方部材であって、前記トラック部外径に対する内径部外径の比を０．９３〜０．９４としたことを特徴とする。ここで、「外径形状をその内径形状に沿った花形」とは、内径部に形成されたトラック部と対応する外径部位を、そのトラック部の凹み形状に合致させて膨出させた形状を意味する。
【００１０】
この等速自在継手の外方部材のトラック部肉厚は、焼入れ時の焼き抜けが発生しない肉厚とし、かつ、ボールに許容最大トルクが負荷されても塑性変形を発生させない肉厚とする必要がある。この点でトラック部の肉厚を削減することは困難であることから、外方部材の重量軽減を目的とする場合、内径部の肉厚を削減することが好ましい。
【００１１】
そこで、ＦＥＭのＡＤＡＭＳ解析による内径部の最適肉厚、冷間鍛造で量産成形が可能なトラック部の最適肉厚を考慮して冷間鍛造にて製造した外方部材に高周波焼入れ焼戻しを実施した製品での強度試験した。その試験の結果、外方部材の破損強度を中間シャフトの破損強度より大きくするには、トラック部外径に対する内径部外径の比を０．９３〜０．９４とすればよいことが確認された。
【００１２】
トラック部外径に対する内径部外径の比が０．９３よりも小さければ、外方部材の破損強度が中間シャフトの破損強度より小さくなり、逆に０．９４よりも大きくなると、外方部材の破損強度は中間シャフトに対して破損強度安全率が大きくなるが重量増加となる。
【００１３】
また、本発明では、内径部外径面とトラック部外径面との間に位置する繋ぎ部における曲率半径を、前記内径部外径に対する比で０．１１〜０．１３とすることが望ましい。このように規定すれば、外方部材の繋ぎ部に発生する応力集中が緩和され、繋ぎ部が破損起点とならない。なお、前述した繋ぎ部における曲率半径が、内径部外径に対する比で０．１１よりも小さければ、外方部材の繋ぎ部に発生する応力集中が大きくなり破損起点となり、逆に０．１３より大きくなると、外方部材の繋ぎ部の強度安全率は上がるが軽量化の効果が減少する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、等速自在継手の外方部材において、前記トラック部外径に対する内径部外径の比を０．９３〜０．９４としたことにより、所望の強度を確保しつつ、軽量コンパクト化が可能となり、車両重量の軽減が容易に図れる。従来品である円筒形状の外方部材に対して本発明品である花形形状の外方部材の断面積比は０．８１となり、また、他の従来品である擬似花形形状の外方部材に対して本発明品である花形形状の外方部材の断面積比は０．７７となって、外方部材の重量を約２割程度も軽減することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態を以下に詳述する。以下の実施形態では、自動車あるいはＡＴＶ（バギー）車のエンジンから駆動車輪に動力を伝達するドライブシャフトのエンジン側に組み込まれたダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）を例示する。
【００１６】
この実施形態の等速自在継手は、車体側のディファレンシャルに取り付けられる外方部材としての外輪２１と、中間シャフトの一端に取り付けられる内方部材としての内輪２２と、外輪２１および内輪２２の間に組み込まれた複数のボール２３と、外輪２１と内輪２２との間に介在してボール２３を円周方向等間隔で転動自在に保持する保持器２４とを主要な構成要素としている〔図１（ｂ）参照〕。この等速自在継手では、外輪２１と内輪２２との間に作動角が付与された場合、ケージ２４によりボール２３を作動角の二等分面上に制御させて等速性を維持する構造となっている。
【００１７】
前述した等速自在継手の構成部品である外輪２１は、その軸線に平行な複数の直線状トラック部２１ａが内径部２１ｂに円周方向等間隔で形成されたカップ形状を有し、その外径形状として、図１（ａ）〜（ｃ）に示すような花形形状とした。この実施形態の外輪２１は、その外径形状において、トラック部２１ａの外径Ｄ2に対する内径部２１ｂの外径ｄ2の比ｄ2／Ｄ2を０．９３〜０．９４としている。
【００１８】
ＦＥＭのＡＤＡＭＳ解析による内径部２１ｂの最適肉厚、冷間鍛造で量産成形が可能なトラック部２１ａの最適肉厚を考慮して冷間鍛造にて製造した外輪２１に高周波焼入れ焼戻しを実施した製品での強度試験した。その試験の結果、外輪２１の破損強度を中間シャフトの破損強度より大きくするには、トラック部２１ａの外径Ｄ2に対する内径部２１ｂの外径ｄ2の比ｄ2／Ｄ2を０．９３〜０．９４とすればよいことが確認された。これにより、外輪２１の強度を中間シャフトの強度よりも大きくすることが可能となり、しかも、内径部２１ｂの肉厚を削減したことにより外輪２１の重量軽減が図れる。
【００１９】
また、この等速自在継手の外輪２１において、内径部２１ｂの外径面２１ｃとトラック部２１ａの外径面２１ｄとの間に位置する繋ぎ部２１ｅにおける曲率半径を、内径部２１ｂの外径ｄ2に対する比で０．１１〜０．１３とすることが望ましい。このように規定すれば、外輪２１の繋ぎ部２１ｅが最弱部とはならない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態で、（ａ）は外輪の開口部を示す正面図、（ｂ）は外輪を示す側断面図、（ｃ）は外輪を示す斜視図である。
【図２】等速自在継手の外輪の従来例で、（ａ）は外輪の開口部を示す正面図、（ｂ）は外輪を示す側断面図、（ｃ）は外輪を示す斜視図である。
【図３】等速自在継手の外輪の他の従来例で、（ａ）は外輪の開口部を示す正面図、（ｂ）は外輪を示す側断面図、（ｃ）は外輪を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２１】
２１  外方部材（外輪）
２１ａ  トラック部
２１ｂ  内径部
２１ｃ  内径部外径面
２１ｄ  トラック部外径面
２１ｅ  繋ぎ部
２２  内方部材（内輪）
Ｄ2  トラック部の外径
ｄ2  内径部の外径
【図１】
2007032808.tif 000003
【図２】
2007032808.tif 000004
【図３】
2007032808.tif 000005