(57)【要約】【課題】  熱処理による軸孔内径面の変形を見込んで行う熱処理前の軸孔内径面の加工を不要にすると共に、内輪の強度を確保する。【解決手段】  外輪との間で角度変位を許容しながらトルクを伝達する等速自在継手に装備され、内径に形成された軸孔３２にシャフトを挿入してスプライン嵌合する内輪２２であって、スプライン３３が形成された熱処理後の軸孔３２の内径面形状を多角形とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外方部材との間で角度変位を許容しながらトルクを伝達する等速自在継手に装備され、内径に形成された軸孔にシャフトを挿入してスプライン嵌合する内方部材であって、前記スプラインが形成された熱処理後の軸孔内径面形状を多角形としたことを特徴とする等速自在継手の内方部材。
【請求項２】
前記外方部材との間でボールトラックを形成する複数のトラック溝を外径面に有し、そのトラック溝を８個以上とした請求項１に記載の等速自在継手の内方部材。
【請求項３】
外方部材と、請求項１又は２に記載の内方部材と、前記外方部材と内方部材の間に介在してトルクを伝達するボールとを具備した等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や各種産業機械の動力伝達系において使用され、例えば４ＷＤ車やＦＲ車などで使用されるドライブシャフトやプロペラシャフトに組み込まれる固定式あるいは摺動式の等速自在継手及びその等速自在継手の一部を構成する内方部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や各種産業機械の動力伝達系、例えば前輪駆動車や独立懸架方式の後輪駆動車の駆動軸には、角度変位および軸方向変位の両方を許容する摺動式等速自在継手が使用されている。この摺動式等速自在継手には、トルク伝達要素としてボールを用いたボールタイプの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。
【０００３】
この種のダブルオフセット型の摺動式等速自在継手は、外方部材としての外輪と、内方部材としての内輪と、外輪および内輪の間に組み込まれてトルクを伝達する複数のボールと、外輪と内輪との間に介在してボールを保持するケージとを主要な構成要素としている（例えば、特許文献１参照）。この等速自在継手では、前述した駆動側の軸が外輪に連結され、従動側の軸としてシャフトが内輪に連結される。
【０００４】
外輪は、その軸線に平行な複数の直線状トラック溝が内径面に円周方向等間隔で形成された円筒形状を有する。また、内輪は、外輪のトラック溝と対応させて軸線に平行な複数の直線状トラック溝が外径面に形成されている。この外輪のトラック溝と内輪のトラック溝とが協働して形成するボールトラックに、トルクを伝達するボールが配されている。各ボールは、外輪の内径と内輪の外径面との間に介装されたケージのポケットに収容されている。
【０００５】
この等速自在継手を構成する内輪は、その軸孔にトルク伝達用のスプラインを形成した構成を有し、そのスプラインは、内輪に圧入されるシャフトの外径面に形成されたスプラインと係合され、両スプラインの係合部においてトルク伝達が行われる。この内輪は、強度が要求されることから、通常、焼入れなどの熱処理を施して硬度を高めるようにしている。
【０００６】
一方、他の摺動式等速自在継手としては、トリポード型等速自在継手（ＴＪ）がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
一般的に、トリポード型等速自在継手は、内径面に三本のトラック溝が軸方向に形成され、各トラック溝の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面を有する外方部材としての外輪と、半径方向に突出した三本の脚軸を有する内方部材としてのトリポード部材と、そのトリポード部材の脚軸と外輪のローラ案内面との間に回転自在に収容されたローラとを主要な構成要素としている。この等速自在継手では、前述した駆動側の軸が外輪に連結され、従動側の軸としてシャフトがトリポード部材に連結される。
【０００８】
この等速自在継手を構成するトリポード部材は、その軸孔にトルク伝達用のスプラインを形成した構成を有し、そのスプラインは、トリポード部材に圧入されるシャフトの外径面に形成されたスプラインと係合され、両スプラインの係合部においてトルク伝達が行われる。このトリポード部材は、強度が要求されることから、通常、焼入れなどの熱処理を施して硬度を高めるようにしている。
【特許文献１】実開平４−１１７９２６号公報
【特許文献２】特開２００４−２３２６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、前述した特許文献１，２に開示されたダブルオフセット型等速自在継手やトリポード型等速自在継手では、内輪あるいはトリポード部材におけるスプライン形成が容易なように、焼入れなどの熱処理前に内輪あるいはトリポード部材の軸孔内径面にスプラインを形成しているのが通常である。
【００１０】
特に、特許文献２に開示されたトリポード型等速自在継手の場合、熱処理による軸孔の内径面の変形を見込んで、予め所定形状に加工した軸孔内径面にスプラインを形成するようにしている。これにより、スプラインが形成された熱処理後の軸孔内径面の形状を、シャフト形状に合致した真円形とすることにより、強度低下を未然に防止している。
【００１１】
しかしながら、熱処理による軸孔内径面の変形を見込んで、軸孔の内径面を所定形状に予め加工することはかなり困難であり、また、その加工時、加工工具に対する軸孔の位相を決めて位相ずれがないように位置決めする必要があり、作業に手間がかかって作業性の低下を招いている。
【００１２】
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、熱処理による軸孔内径面の変形を見込んで行う熱処理前の軸孔内径面の加工を不要にすると共に、内方部材の強度を確保し得る等速自在継手及びその内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】
【００１３】
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、外方部材との間で角度変位を許容しながらトルクを伝達する等速自在継手に装備され、内径に形成された軸孔にシャフトを挿入してスプライン嵌合する内方部材であって、スプラインが形成された熱処理後の軸孔内径面形状を多角形としたことを特徴とする。
【００１４】
前述した構成における内方部材は、外方部材との間でボールトラックを形成する複数のトラック溝を外径面に有し、そのトラック溝を８個以上とすることが望ましい。
【００１５】
本発明では、スプラインが形成された熱処理後の軸孔内径面形状を多角形、特に八角形以上とすることにより、その熱処理後の軸孔内径面形状をできるだけ真円に近似させる。これにより、内方部材がシャフトとスプライン嵌合してトルクを伝達する時にそのスプライン歯が均等に荷重を伝達することができ、内方部材およびシャフトの強度向上が容易に図れる。
【００１６】
前述の構成からなる内方部材に、外方部材と、その外方部材と内方部材の間に介在してトルクを伝達するボールとを付加すれば、等速自在継手を構成することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、スプラインが形成された熱処理後の軸孔内径面形状を多角形、特に八角形以上とすることにより、その熱処理後の軸孔内径面形状をできるだけ真円に近似させる。これにより、内方部材がシャフトとスプライン嵌合してトルクを伝達する時にそのスプライン歯が均等に荷重を伝達することができ、内方部材およびシャフトの強度向上が容易に図れる。
【００１８】
その結果、製品寿命を向上させることができると共に製品の信頼性も大幅に向上させることができる。また、内方部材およびシャフトの強度を現状維持する場合であれば、等速自在継手のコンパクト化を図ることも可能となる。さらに、従来のように熱処理による軸孔内径面の変形を見込んで行う熱処理前の軸孔内径面の加工が不要となり、加工の手間が省けて作業性の改善が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態として、ダブルオフセット型（ＤＯＪ）の摺動式等速自在継手について以下に詳述する。なお、本発明は、ボールタイプの等速自在継手であれば適用可能であることから、他の実施形態として、ツェパー型（ＢＪ）やアンダーカットフリー型（ＵＪ）の固定式等速自在継手、あるいはクロスグルーブ型（ＬＪ）の摺動式等速自在継手にも適用可能である。
【００２０】
図３および図４は、一般的なダブルオフセット型の等速自在継手の基本構成を例示する。この等速自在継手は、同図に示すように外方部材としての外輪１と、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トルク伝達ボール３と、外輪１と内輪２との間に介在してボール３を保持するケージ４とを主要な構成要素としている。
【００２１】
外輪１は、その軸線に平行な複数の直線状トラック溝５が内径面６に円周方向等間隔で形成された円筒形状を有する。また、内輪２は、外輪１のトラック溝５と対応させて軸線に平行な複数の直線状トラック溝７が外径面８に形成されている。この外輪１のトラック溝５と内輪２のトラック溝７とが協働して形成するボールトラックに、トルクを伝達するボール３が配されている。各ボール３は、外輪１の内径面６と内輪２の外径面８との間に介装されたケージ４のポケット９に収容されている。
【００２２】
ケージ４の外径面１０および内径面１１はそれぞれ部分球面で構成されている。内輪２の外径面８の曲率中心Ｏ１とケージ４の外径面１０の部分球面の曲率中心Ｏ２とは、ボール３の中心Ｏ３を含む継手中心面Ｐに対して軸線方向に等距離ｆだけオフセットされている。なお、ケージ４の内径面１１の部分球面は、内輪２の外径面８と一致した曲率中心Ｏ１を有する。
【００２３】
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して継手の等速性が維持される構造となっている。また、外輪１と内輪２との間に角度変位がある状態でも内輪２の軸方向変位がスムーズになされる。
【００２４】
この等速自在継手を構成する内輪２は、その軸孔１２にトルク伝達用のスプライン１３を形成した構成を有し、そのスプライン１３は、内輪２に圧入されるシャフト（図示せず）の外径面に形成されたスプラインと係合され、両スプラインの係合部においてトルク伝達が行われる。この内輪２は、強度が要求されることから、通常、焼入れなどの熱処理を施して硬度を高めるようにしている。
【００２５】
従って、この内輪２は、焼入れによる硬化処理が可能な鋼材、例えば機械構造用炭素鋼で製作されている。内輪２は、スプライン１３の形成が容易なように、焼入れなどの熱処理前に軸孔１２の内径面にスプライン１３を形成し、その後、焼入れなどの熱処理を施すことにより強度を向上させている。
【００２６】
図２は図３および図４の等速自在継手の構成要素の一部をなし、本発明の前提となる６個ボールの内輪２を示す。この内輪２は、その外径面８に６個のトラック溝７が円周方向等間隔に形成されている。シャフト（図示せず）がスプライン嵌合により圧入される内輪２の軸孔１２について、熱処理前の内径面の形状が真円形の状態（図中破線ｍ参照）で、焼入れなどの熱処理を施すと、その熱処理後の軸孔内径面の形状は六角形となる。
【００２７】
つまり、この内輪２については、トラック溝７が形成された部位における径方向の肉厚が薄く、トラック溝７間の部位における径方向の肉厚が厚いことから、熱処理において焼入れ後の冷却過程で素材の収縮量が円周方向で均一にならず、トラック溝７が形成された薄肉部位の内径面が、トラック溝７間の厚肉部位の内径面よりも大きく内方へ変形する。これによって、熱処理前に真円形であった軸孔１２の内径面形状は、その熱処理後に六角形となる。
【００２８】
前述した図２の内輪２では、熱処理による軸孔内径面の変形量（歪み）が大きいことから、本発明では内輪のトラック溝を８個以上とする。図１は本発明の実施形態を例示するものであり、この実施形態における内輪２２では、同図に示すようにその外径面２８に８個のトラック溝２７を円周方向等間隔に形成する。
【００２９】
このように８個のトラック溝２７を有する内輪２２について、シャフトがスプライン嵌合により圧入される軸孔３２の内径面にスプライン３３を形成した後、焼入れなどの熱処理を施すと、前述の内輪２で説明したようにトラック溝２７が形成された部位における径方向の肉厚が薄く、トラック溝２７間の部位における径方向の肉厚が厚いことから、熱処理において焼入れ後の冷却過程で素材の収縮量が円周方向で均一にならず、トラック溝２７が形成された薄肉部位の内径面がトラック溝２７間の厚肉部位の内径面よりも大きく内方へ変形する。
【００３０】
その結果、熱処理前に真円形であった軸孔３２の内径面形状（図中破線ｎ参照）は、その熱処理後に八角形となる。その八角形は、トラック溝２７が形成された薄肉部位の内径面を一辺とし、かつ、トラック溝２７間の厚肉部位の内径面を頂点とする。
【００３１】
ここで、前述した六角形の内径面形状を有する内輪２（図２参照）と比較した場合、八角形の内径面形状を有する内輪２２（図１参照）の方が、熱処理による軸孔内径面の変形量が少なく（ａ＞ｂ）、その熱処理後の軸孔内径面の形状がより一層真円形に近似することになる。
【００３２】
その結果、図１に示す内輪２２では、シャフトとスプライン嵌合してトルクを伝達する時にそのスプライン歯が均等に荷重を伝達することができ、内輪２２およびシャフトの強度向上が容易に図れる。また、図２の内輪２と同一の強度を維持する場合であれば、その強度を維持したままで等速自在継手のコンパクト化が図れる。さらに、従来のように熱処理による軸孔内径面の変形を見込んで行う熱処理前の軸孔内径面の加工が不要となる。
【００３３】
なお、熱処理後の軸孔内径面の形状となる多角形は、内輪のトラック溝の個数に対応するものであり、そのトラック溝の個数を増加させればさせるほど、熱処理後の軸孔内径面形状の多角形の角数が増加することから、熱処理後の軸孔内径面の形状が真円形に近似することが顕著となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態で、外径面に８個のトラック溝を有する内輪を示す側面図である。
【図２】本発明の前提として、外径面に６個のトラック溝を有する内輪を示す側面図である。
【図３】一般的なダブルオフセット型の摺動式等速自在継手を例示するもので、図４のＡ−Ｏ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】図３の左側面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  外方部材（外輪）
３  ボール
２２  内方部材（内輪）
２７  トラック溝
２８  外径面
３２  軸孔
３３  スプライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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