(57)【要約】【課題】  クロスグルーブ型等速自在継手において、トラック溝の研削または焼入れ鋼切削による仕上げ加工の高精度化を実現する。【解決手段】  内輪１１の外周面と外輪１２の内周面の各々に直線状のトラック溝１６，１７を軸線に対して互いに反対方向に傾斜させた状態で軸方向に形成し、両トラック溝１６，１７の交叉部にトルク伝達ボール１３を組み込み、そのトルク伝達ボール１３を内輪１１の外周面と外輪１２の内周面との間に配置された保持器１４により保持した等速自在継手において、前記内輪１１のトラック溝１６あるいは外輪１２のトラック溝１７の少なくともいずれか一方について、溝中心線に対して対称なトラック溝中央領域の軸方向外側に位置し、かつ、前記溝中心線に対して非対称な部分に対称な部分を含んだトラック溝端部領域に、トラック溝１６，１７の仕上げ加工時にトラック溝１６，１７に沿って挿入または抜脱される加工治具が非接触となる段差２１〜２４を設ける。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪の外周面と外輪の内周面の各々に直線状のトラック溝を軸線に対して互いに反対方向に傾斜させた状態で軸方向に形成し、両トラック溝の交叉部にトルク伝達ボールを組み込み、そのトルク伝達ボールを内輪の外周面と外輪の内周面との間に配置された保持器により保持した等速自在継手において、前記内輪のトラック溝あるいは外輪のトラック溝の少なくともいずれか一方について、溝中心線に対して対称なトラック溝中央領域の軸方向外側に位置し、かつ、前記溝中心線に対して非対称な部分に対称な部分を含んだトラック溝端部領域に、トラック溝の仕上げ加工時にトラック溝に沿って挿入または抜脱される加工治具が非接触となる逃げ部を設けたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
前記逃げ部は、トラック溝端部領域の内側に位置するトラック溝中央領域よりも深くした段差とした請求項１に記載の等速自在継手。
【請求項３】
前記逃げ部は、トラック溝中央領域からその外側に位置するトラック溝端部領域へ向けて深くなるテーパとした請求項１に記載の等速自在継手。
【請求項４】
前記逃げ部は、機械加工あるいは鍛造成形により形成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の等速自在継手。
【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機構において使用され、例えば４ＷＤ車やＦＲ車などで使用されるプロペラシャフトに組み込まれる等速自在継手において、軸方向変位を吸収し得る摺動タイプの等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば４ＷＤ車やＦＲ車などの自動車で使用されるプロペラシャフトは、トランスミッションとディファレンシャル間の相対位置変化による角度変位に対応できる構造とするためにクロスグルーブ型と称される等速自在継手を具備するものがある。この等速自在継手は、通常、車両全体の重量軽減という観点から、軽量で、しかも回転バランスおよび振動特性がよく、また、衝突時の軸方向衝撃によるトランスミッションとディファレンシャル間の軸方向変位を吸収できる構造を採用している。
【０００３】
このクロスグルーブ型等速自在継手を図１２〜図１４に例示する。図１２は等速自在継手の主要部構成、図１３は内輪、図１４は外輪をそれぞれ示す。
【０００４】
この等速自在継手は、内輪１、外輪２、ボール３およびケージ４を主要な構成要素としている。内輪１は、その中心孔５にプロペラシャフトのスタブシャフト（図示せず）がセレーション嵌合され、外周面に複数のトラック溝６が軸方向に形成されている。外輪２は内輪１の外周に位置し、内周面に内輪１のトラック溝６と同数のトラック溝７が軸方向に形成されている。内輪１のトラック溝６と外輪２のトラック溝７は軸線に対して反対方向に角度（トラック交叉角度α）をなし、対をなす内輪１のトラック溝６と外輪２のトラック溝７との交叉部にボール３が組み込まれている（図１５参照）。内輪１と外輪２の間にケージ４が配置され、ボール３はケージ４のポケット８内に収容されている。
【０００５】
この等速自在継手では、自動車に衝撃が生じたとき、その衝撃を受けたプロペラシャフトのスタブシャフトを介して、内輪１、ボール３およびケージ４といった内輪周り部品が外輪２に対して軸方向にスライド移動しようとする。このスライド移動により、トランスミッションとディファレンシャルとの間の軸方向変位が吸収され、ディファレンシャルを介して車体に入力する衝撃力が低減され、車体に生じる衝撃が大幅に低減して安全性が向上する。
【０００６】
この等速自在継手では、内輪１のトラック溝６と外輪２のトラック溝７が互いに軸方向で反対方向に角度（トラック交叉角度α）をなしている構造上、継手内部のすきまを締め代で設定できる（ＰＣＤすきまを締め代にできるため、継手内部の円周方向ガタがない）ため、高速で回転するプロペラシャフトに適している。
【０００７】
このタイプの等速自在継手は、内部すきまを締め代で設定する関係上、継手内部での構成部品、特に内輪１のトラック溝６と外輪２のトラック溝７で高精度が要求される。そのため、内輪１のトラック溝６と外輪２のトラック溝７を加工する方法としては、熱処理後に研削または焼入れ鋼切削による仕上げ加工を施して高精度化を図る場合がある（例えば、特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開平７−７１４６９号公報
【特許文献２】特開平１０−１８４７１８号公報
【特許文献３】特開２０００−１２０７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、内輪１のトラック溝６と外輪２のトラック溝７を高精度に加工する手段としては、前述したように熱処理後に研削または焼入れ鋼切削による仕上げ加工がある。この場合、熱処理変形によって生じるトラック溝６，７の軸方向テーパやＰＣＤ寸法相互差を排除できることから、内輪１のトラック溝６と外輪２のトラック溝７を高精度で仕上げることができる。
【０００９】
しかしながら、この種クロスグルーブ型等速自在継手は、図１６および図１７に示すように内輪１のトラック溝６と外輪２のトラック溝７が互いに軸方向で反対方向に角度（トラック交叉角度α）をなしているため、両トラック溝６，７を熱処理後に研削または焼入れ鋼切削による仕上げ加工を行う場合、図１８に示すように加工治具９（研削砥石または切削カッター）を内輪１のトラック溝６に沿って挿入すると、その加工開始時には、図１９で示す領域Ｘ（図中クロスハッチングで示す）で加工治具９がトラック溝６と片当たり状態となる。
【００１０】
このような状態では、剛性により加工治具９がトラック溝６と接触していない側へ逃げてしまい、トラック溝６を精度よく加工することが困難となる。これは、トラック溝６の加工終了時、加工治具９をトラック溝６に沿って抜脱する場合も同様に、図１９で示す領域Ｙ（図中クロスハッチングで示す）で加工治具９がトラック溝６と片当たり状態となって生じる。なお、図１８および図１９では、内輪１のトラック溝６について説明したが、外輪２のトラック溝７についても同様に加工治具の片当たり状態が生じる。
【００１１】
そこで、本発明はこ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、クロスグルーブ型等速自在継手のように、内輪のトラック溝と外輪のトラック溝が互いに軸方向で反対方向に角度をなす形態であっても、トラック溝の研削または焼入れ鋼切削による仕上げ加工の高精度化を実現し得る等速自在継手を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述の目的を達成するため、本発明は、内輪の外周面と外輪の内周面の各々に直線状のトラック溝を軸線に対して互いに反対方向に傾斜させた状態で軸方向に形成し、両トラック溝の交叉部にトルク伝達ボールを組み込み、そのトルク伝達ボールを内輪の外周面と外輪の内周面との間に配置された保持器により保持した等速自在継手において、前記内輪のトラック溝あるいは外輪のトラック溝の少なくともいずれか一方について、溝中心線に対して対称なトラック溝中央領域の軸方向外側に位置し、かつ、前記溝中心線に対して非対称な部分に対称な部分を含んだトラック溝端部領域に、トラック溝の仕上げ加工時にトラック溝に沿って挿入または抜脱される加工治具が非接触となる逃げ部を設けたことを特徴とする。
前述した構成における逃げ部としては、トラック溝端部領域の内側に位置するトラック溝中央領域よりも深くした段差を設けた構造、あるいは、トラック溝中央領域からその外側に位置するトラック溝端部領域へ向けて深くなるテーパを設けた構造のいずれかとすることが望ましい。なお、逃げ部は、機械加工あるいは鍛造成形により形成することが可能である。
【００１３】
等速自在継手における内輪のトラック溝と外輪のトラック溝の軸方向両端部において、トルク伝達ボールが移動するトラック溝中央領域の軸方向外側に位置するトラック溝端部領域は、従来、トラック溝の研削または焼入れ鋼切削による仕上げ加工時、加工治具をトラック溝に沿って挿入あるいは抜脱する際にその加工治具がトラック溝に片当たり状態となっていた領域である。
【００１４】
そこで、本発明では、前述のトラック溝端部領域の内側に位置するトラック溝中央領域よりも深くした段差、あるいは、トラック溝中央領域からトラック溝端部領域へ向けて深くなるテーパを設けたことにより、トラック溝の仕上げ加工時にトラック溝に沿って挿入または抜脱される加工治具が非接触となる逃げ部を形成することができる。
その結果、トラック溝の研削または焼入れ鋼切削による仕上げ加工時、加工治具をトラック溝に沿って挿入または抜脱する際にその加工治具がトラック溝に片当たり状態となることはなく、加工治具によってトラック溝を全当たり状態で仕上げ加工することができるので、トラック溝の高精度化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、トラック溝の仕上げ加工時にトラック溝に沿って挿入または抜脱される加工治具が非接触となる逃げ部を形成することができることから、クロスグルーブ型等速自在継手のように、内輪のトラック溝と外輪のトラック溝が互いに軸方向で反対方向に角度をなす形態であっても、トラック溝の研削または焼入れ鋼切削による仕上げ加工時、加工治具をトラック溝に沿って挿入または抜脱する際にその加工治具がトラック溝に片当たり状態となることはなく、加工治具によってトラック溝を全当たり状態で仕上げ加工することができる。その結果、トラック溝の高精度化を図ることができ、耐久性および振動特性に優れた等速自在継手を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１〜図１１は本発明に係る等速自在継手の実施形態を説明するためのもので、図１はクロスグルーブ型等速自在継手の主要部構成、図２は内輪、図３は外輪をそれぞれ示す。
【００１７】
この等速自在継手は、図１〜図３に示すように内輪１１、外輪１２、ボール１３およびケージ１４を主要な構成要素としている。内輪１１は、その中心孔１５にプロペラシャフトのスタブシャフト（図示せず）がセレーション嵌合され、外周面に複数のトラック溝１６が軸方向に形成されている。外輪１２は内輪１１の外周に位置し、内周面に内輪１１のトラック溝１６と同数のトラック溝１７が軸方向に形成されている。内輪１１のトラック溝１６と外輪１２のトラック溝１７は軸線Ｌ０に対して反対方向に角度（トラック交叉角度α）をなし（溝中心線Ｌ１，Ｌ２を持つ）、対をなす内輪１のトラック溝１６と外輪１２のトラック溝１７との交叉部にボール１３が組み込まれている（図４参照）。内輪１１と外輪１２の間にケージ１４が配置され、ボール１３はケージ１４のポケット１８内に収容されている。
【００１８】
この等速自在継手では、自動車に衝撃が生じたとき、その衝撃を受けたプロペラシャフトのスタブシャフトを介して、内輪１１、ボール１３およびケージ１４といった内輪周り部品が外輪１２に対して軸方向にスライド移動しようとする。このスライド移動により、トランスミッションとディファレンシャルとの間の軸方向変位が吸収され、ディファレンシャルを介して車体に入力する衝撃力が低減され、車体に生じる衝撃が大幅に低減して安全性が向上する。
【００１９】
このタイプの等速自在継手では、継手内部での構成部品、特に内輪１１のトラック溝１６と外輪１２のトラック溝１７に高精度が要求されることから、内輪１１のトラック溝１６と外輪１２のトラック溝１７を高精度に仕上げ加工するため、内外輪１１，１２のトラック溝１６，１７を熱処理後に研削または焼入れ鋼切削による仕上げ加工を行うようにしている。一方、この種クロスグルーブ型等速自在継手は、内輪１１のトラック溝１６と外輪１２のトラック溝１７が互いに軸方向で反対方向に角度（トラック交叉角度α）をなし、それぞれ溝中心線Ｌ１，Ｌ２を持っている。
【００２０】
そこで、この実施形態における等速自在継手では、両トラック溝１６，１７を熱処理後の研削または焼入れ鋼切削による仕上げ加工時、加工治具（研削砥石または切削カッター）をトラック溝１６，１７に沿って挿入する加工開始に際しては、加工治具がトラック溝１６，１７と片当たり状態となることを未然に防止するため、内輪１１のトラック溝１６と外輪１２のトラック溝１７を以下のような形状とした。
【００２１】
図５は内輪１１のトラック溝１６を径方向外側から見た部分拡大図であり、図６はそのトラック溝１６に段差２１，２２を設けた一つの実施形態で、図７はトラック溝１６にテーパ２１’，２２’を設けた他の実施形態である。また、図８は外輪１２のトラック溝１７を径方向内側から見た部分拡大図、図９はそのトラック溝１７に段差２３，２４を設けた一つの実施形態で、図１０はトラック溝１７にテーパ２３’，２４’を設けた他の実施形態である。
【００２２】
図５および図６に示すように内輪１１の外周面に形成されたトラック溝１６の軸方向両端部で、軸線Ｌ０に対してトラック交叉角度αだけ傾斜した溝中心線Ｌ１に対して対称なトラック溝中央領域Ｅの軸方向外側に位置し、かつ、溝中心線Ｌ１に対して非対称な部分Ａ１，Ｂ１に対称な部分Ａ２，Ｂ２を含んだトラック溝端部領域Ａ，Ｂ（図中クロスハッチングで示す）に、その内側に位置するトラック溝中央領域Ｅよりも深くした段差２１，２２を設ける。あるいは、図７に示すようにトラック溝中央領域Ｅからトラック溝端部領域Ａ，Ｂへ向けて深くなるテーパ２１’，２２’を設けるようにしてもよい。
【００２３】
このようにトラック溝１６の軸方向両端部に位置するトラック溝端部領域Ａ，Ｂで段差２１，２２あるいはテーパ２１’，２２’を設けたことにより、トラック溝１６の仕上げ加工時にトラック溝１６に沿って挿入または抜脱される加工治具が非接触となる逃げ部を形成することができる。なお、この段差２１，２２あるいはテーパ２１’，２２’は、機械加工あるいは鍛造成形により形成することが可能である。
【００２４】
また、この内輪１１と同様に、図８に示すように外輪１２の内周面に形成されたトラック溝１７の軸方向両端部で、軸線Ｌ０に対してトラック交叉角度αだけ傾斜した溝中心線Ｌ２に対して対称なトラック溝中央領域Ｆの軸方向外側に位置し、かつ、溝中心線Ｌ２に対して非対称な部分Ｃ１，Ｄ１に対称な部分Ｃ２，Ｄ２を含んだトラック溝端部領域Ｃ，Ｄ（図中クロスハッチングで示す）に、その内側に位置するトラック溝中央領域Ｆよりも深くした段差２３，２４を設ける。あるいは、図９に示すようにトラック溝中央領域Ｆからトラック溝端部領域Ｃ，Ｄへ向けて深くなるテーパ２３’，２４’を設けるようにしてもよい。
【００２５】
このようにトラック溝１７の軸方向両端部に位置するトラック溝端部領域Ｃ，Ｄで段差２３，２４あるいはテーパ２３’，２４’を設けたことにより、トラック溝１７の仕上げ加工時にトラック溝１７に沿って挿入または抜脱される加工治具が非接触となる逃げ部を形成することができる。なお、この段差２３，２４あるいはテーパ２３’，２４’は、機械加工あるいは鍛造成形により形成することが可能である。
【００２６】
ここで、前述のトラック溝端部領域Ａ〜Ｄは、溝中心線Ｌ１，Ｌ２に対して非対称な部分Ａ１〜Ｄ１に対称な部分Ａ２〜Ｄ２を含んだ領域で、その非対称な部分Ａ１〜Ｄ１は、従来、トラック溝６，７の仕上げ加工時、加工治具９をトラック溝６，７に沿って挿入あるいは抜脱する際にその加工治具９がトラック溝６，７に片当たり状態となっていた領域Ｘ，Ｙに相当する（図１６，１７参照）。
【００２７】
この実施形態の場合、前述のトラック溝端部領域Ａ〜Ｄで、その内側に位置するトラック溝中央領域Ｅ，Ｆよりも深くした段差２１〜２４、あるいは、トラック溝中央領域Ｅ，Ｆ側からトラック溝端部領域Ａ〜Ｄへ向けて深くなるテーパ２１’〜２４’を設けたことにより、その段差２１〜２４あるいはテーパ２１’〜２４’が、トラック溝１６，１７の仕上げ加工時にトラック溝１６，１７に沿って挿入または抜脱される加工治具が非接触の逃げ部となる。
【００２８】
その結果、図１１に示すように内輪１１のトラック溝１６の仕上げ加工時、加工治具１９をトラック溝１６に沿って挿入または抜脱するに際しては、トラック溝１６にトラック溝端部領域Ａ，Ｂに段差２１，２２（あるいは図示しないがテーパ２１’，２２’）を設けていることから、その加工治具１９がトラック溝１６に片当たり状態となることはなく、加工治具１９によってトラック溝１６を全当たり状態で仕上げ加工することができる。図１１では、内輪１１のトラック溝１６と加工治具１９を示すが、前述した外輪１２のトラック溝１７の仕上げ加工についても同様である。
【００２９】
また、前述したようにトラック溝端部領域Ａ〜Ｄは、従来、トラック溝６，７の仕上げ加工時に片当たり状態となっていた領域Ｘ，Ｙ（図１６，１７参照）に相当する非対称な部分Ａ１〜Ｄ１だけではなく、対称な部分Ａ２〜Ｄ２を含んだ領域となっていることから、トラック溝１６，１７の仕上げ加工時、非対称な部分Ａ１〜Ｄ１を設けるだけでは加工誤差などにより、加工初期位置および加工端部に加工治具が片当たり状態となってしまう部分が発生するが、対称な部分Ａ２〜Ｄ２を含めることで、加工誤差やいかなる製品寸法公差のもとでも、加工治具は完全に全当たり状態となり、常にトラック溝１６，１７の溝中心線Ｌ１，Ｌ２に沿って垂直に加工することが可能である。
【００３０】
なお、段差２１〜２４の深さｔ（図６および図９参照）あるいはテーパ２１’〜２４’の角度θ（図７および図１０参照）は、熱処理後の仕上げ加工による加工取り代以上に設定しておく必要がある。つまり、この段差２１〜２４あるいはテーパ２１’〜２４’は、熱処理後の仕上げ加工時に加工治具１９がその加工面であるトラック溝中央領域Ｅ，Ｆの全面で均等に当たるようにした形状および深さであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る等速自在継手の実施形態で、クロスグルーブ型等速自在継手の主要部構成を示す断面図である。
【図２】図１の内輪を示す斜視図である。
【図３】図１の外輪を示す斜視図である。
【図４】図２の内輪および図３の外輪におけるトラック交叉角αを説明するための部分正面図である。
【図５】図２の内輪の外周面から見たトラック溝を示す部分拡大図である。
【図６】図２の内輪のトラック溝に段差を設けた実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図７】図２の内輪のトラック溝にテーパを設けた他の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図８】図３の外輪の内周面から見たトラック溝を示す部分拡大図である。
【図９】図３の外輪のトラック溝に段差を設けた実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図１０】図３の外輪のトラック溝にテーパを設けた他の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図１１】図２の内輪の外周面から見たトラック溝および挿入時の加工治具を示す部分拡大図である。
【図１２】等速自在継手の従来例で、クロスグルーブ型等速自在継手の主要部構成を示す断面図である。
【図１３】図１２の内輪を示す斜視図である。
【図１４】図１２の外輪を示す斜視図である。
【図１５】図１３の内輪および図１４の外輪におけるトラック交叉角αを説明するための部分正面図である。
【図１６】図１３の内輪の外周面から見たトラック溝を示す部分拡大図である。
【図１７】図１４の外輪の内周面から見たトラック溝を示す部分拡大図である。
【図１８】図１３の内輪の外周面から見たトラック溝および加工治具を示す部分拡大図である。
【図１９】図１３の内輪の外周面から見たトラック溝および挿入時の加工治具を示す部分拡大図である。
【符号の説明】
【００３２】
１１  内輪
１２  外輪
１３  ボール
１４  保持器
１６  トラック溝
１７  トラック溝
２１〜２４  逃げ部（段差）
２１’〜２４’  逃げ部（テーパ）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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