(57)【要約】【課題】  製造工程の簡略化が図れてコスト低減が達成でき、フランジ部材の接合の信頼性を高くする。【解決手段】  内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、内部にトルク伝達要素１５，１６が収容されるカップ状のケーシング部材２３と、そのケーシング部材２３の軸方向一端に設けられた環状のフランジ部材２４とからなる外輪１３であって、前記ケーシング部材２３とフランジ部材２４とをセレーション２６，３１により圧入締結する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内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、内部にトルク伝達要素が収容されるカップ状のケーシング部材と、そのケーシング部材の軸方向一端に設けられたフランジ部材とからなる外方部材であって、前記ケーシング部材とフランジ部材とをセレーションにより圧入締結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】
前記ケーシング部材とフランジ部材とのセレーションによる圧入締結部位に抜け止め機構を設けた請求項１に記載の等速自在継手の外方部材。
【請求項３】
前記ケーシング部材のカップ状底部に潤滑剤漏れ防止用のシール部材を装着した請求項１又は２に記載の等速自在継手の外方部材。
【請求項４】
前記ケーシング部材とフランジ部材との間に異物侵入防止用のシール部材を介設した請求項１〜３のいずれか一項に記載の等速自在継手の外方部材。
【請求項５】
内方部材と、請求項１〜４のいずれか一項に記載の外方部材と、その外方部材と前記内方部材の間に介在してトルクを伝達するトルク伝達部材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外方部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のドライブシャフト等の連結用継手として使用されている摺動式等速自在継手、例えば、ダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ等）やトリポード型等速自在継手（ＴＪ等）は、軸線に平行な複数の直線状トラック溝が円筒状内周面に円周方向等間隔で形成されたカップ状の外方部材を備え、その外方部材の内部にトルク伝達要素が収容された構造を具備する。
【０００３】
この摺動式等速自在継手の一部を構成する外方部材は、前述したように内部にトルク伝達要素が収容されるカップ状のケーシング部材と、そのケーシング部材のカップ状底部に設けられた円盤状のフランジ部材とで構成されている。このフランジ部材は、自動車の車体側に取り付けるための複数の取り付け孔が円周方向等間隔に貫通形成されている。
【０００４】
この外方部材を別々の素材で構成する場合、ケーシング部材のカップ状底部にフランジ部材を同軸的に接合する必要があるが、そのケーシング部材にフランジ部材を接合する場合、従来では、中央部位に凹所が設けられたフランジ部材をケーシング部材に締まり嵌めにて圧入し、そのフランジ部材とケーシング部材との接合部位を溶接により締結しているのが現状である（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００５】
また、外方部材を別々の素材で構成する以外に、フランジ部材をケーシング部材と一体的に成形した外方部材を使用する場合もある。このフランジ部材とケーシング部材との一体成形は、鍛造加工によるものが一般的である。
【特許文献１】独国特許ＤＥ４３１４５０３Ｃ１
【特許文献２】米国特許５，６７６，５９９
【特許文献３】特開平１０−２８１１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述した摺動式等速自在継手における外方部材では、以下のような問題点があった。
【０００７】
まず、ケーシング部材とフランジ部材に別々の素材を使用し、そのフランジ部材をケーシング部材に圧入して溶接により締結する場合、安定した接合を確保するためには、例えばフランジ部材の材質などの選択肢の幅が狭く、かつ、溶接設備や接合後の製品検査などにかかるコストが大となっていた。
【０００８】
次に、ケーシング部材とフランジ部材を一体的に成形する場合、例えば鍛造により外方部材を成形すると、冷間鍛造の場合、フランジ部材を成形する際の加工度が大きく鍛造作業に困難性を伴う。また、熱間鍛造の場合、鍛造後に外方部材の内部形状をブローチ等により別に加工する必要があり、製造工数が多くなっていた。
【０００９】
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、製造工程の簡略化が図れてコスト低減が達成でき、フランジ部材の接合の信頼性を高くし得る等速自在継手およびその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】
【００１０】
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、内部にトルク伝達要素が収容されるカップ状のケーシング部材と、そのケーシング部材の軸方向一端に設けられたフランジ部材とからなる外方部材であって、ケーシング部材とフランジ部材とをセレーションにより圧入締結したことを特徴とする。なお、前述の「セレーション」は、スプラインを含み、ケーシング部材あるいはフランジ部材の内外周面の少なくともいずれか一方に凹凸噛合構造を形成し、その凹凸噛合構造によりケーシング部材とフランジ部材の両者を噛み合わせ嵌合させる。
【００１１】
この等速自在継手の外方部材では、ケーシング部材とフランジ部材とをセレーションにより圧入締結したことにより、圧入後の溶接が不要となり、設備や検査にかかるコストの低減が図れ、フランジ部材の接合の信頼性向上が図れる。また、ケーシング部材やフランジ部材の材質の選択肢の幅が広くなる。さらに、従来のような鍛造によるケーシング部材とフランジ部材の一体成形を採用しないので、製造工程の簡略化が図れる。
【００１２】
前述の構成において、ケーシング部材とフランジ部材とのセレーションによる圧入締結部位に抜け止め機構を設けた構造とすることが望ましい。この抜け止め機構を設ければ、ケーシング部材とフランジ部材の接合がより一層確実となって信頼性の向上が図れる。
【００１３】
前述の構成において、ケーシング部材のカップ状底部に潤滑剤漏れ防止用のシール部材を装着した構造とすることが望ましい。このシール部材を設ければ、外方部材の内部に充填されたグリース等の潤滑剤が外部へ漏洩することを未然に防止できる。
【００１４】
前述の構成において、ケーシング部材とフランジ部材との間に異物侵入防止用のシール部材を介設した構造とすることが望ましい。このシール部材を設ければ、水分や埃などの異物が外部から外方部材の内部へ侵入することを未然に防止できる。
【００１５】
前述の構成からなる外方部材に、内方部材と、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トルク伝達部材とを付加すれば、等速自在継手を構成することが可能となる。その等速自在継手としては、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、あるいは角度変位のみを許容する固定式等速自在継手のいずれにも適用可能である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ケーシング部材とフランジ部材とをセレーションにより圧入締結したことにより、圧入後の溶接が不要となり、設備や検査にかかるコストの低減が図れ、フランジ部材の接合の信頼性向上が図れることから、安価で信頼性の高い製品を提供することができる。また、従来のような鍛造によるケーシング部材とフランジ部材の一体成形を採用しないので、製造工数の削減が可能となって製造工程の簡略化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施形態を以下に詳述する。なお、以下の実施形態は、摺動式のトリポード型等速自在継手（ＰＴＪ）に適用した場合を例示するが、本発明はこれに限定されることなく、他の摺動式等速自在継手であるダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ等）にも適用可能であり、さらに、ツェパー型等速自在継手（ＢＪ等）やアンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ等）などの固定式等速自在継手にも適用可能である。
【００１８】
図５および図６に示す実施形態の等速自在継手は、内周に三本のトラック溝１１が軸方向に形成され、各トラック溝１１の両側にローラ案内面１２を有する外方部材としての外輪１３と、半径方向に突出した三本の脚軸１４を有する内方部材としてのトリポード部材１５と、そのトリポード部材１５の各脚軸１４に回転自在に担持されて外輪１３のトラック溝１１に収容されたトルク伝達部材としてのローラアセンブリ１６とを主要な構成要素として具備している。
【００１９】
外輪１３は、図５に示すようにトリポード部材１５およびローラアセンブリ１６のトルク伝達要素が収容されるカップ状のケーシング部材２３と、そのケーシング部材２３の軸方向一端に設けられた円盤状のフランジ部材２４とからなり、そのケーシング部材２３の内周には、円周三等分位置に三つのトラック溝１１が形成され、それらトラック溝１１は軸方向に延びてその両側壁にローラ案内面１２が形成されている。
【００２０】
トリポード部材１５は、中心に従動軸がスプライン嵌合される軸孔１７を形成したボス部１８と、そのボス部１８の円周三等分位置から半径方向に突出した脚軸１４とからなる。各脚軸１４はローラアセンブリ１６を担持している。
【００２１】
ローラアセンブリ１６は、内側ローラ１９、外側ローラ２０および両ローラ１９，２０間に介設された針状ころ２１でユニット化された相対回転可能なアセンブリ体で構成されている。このローラアセンブリ１６は外輪１３のトラック溝１１内に収容され、外側ローラ２０がローラ案内面１２に沿って転動可能である。ローラ案内面１２は、外側ローラ２０の外周面に適合する凹曲面である。例えば、ローラ案内面１２を軸線が外輪１３の軸線と平行な円筒面の一部で構成し、その断面形状を外側ローラ２０の外周面の母線に対する円弧とする。
【００２２】
あるいは、外側ローラ２０の外周面を脚軸１４の軸線上に曲率中心をおいた部分球面とし、ローラ案内面１２の断面形状はゴシックアーチ形状とする。これにより、外側ローラ２０の外周面とローラ案内面１２とがアンギュラ接触をなす。球状の外側ローラ２０の外周面に対してローラ案内面１２の断面形状をテーパ状としても両者のアンギュラ接触が実現する。このように外側ローラ２０の外周面とローラ案内面１２とがアンギュラ接触をなす構成を採用することにより、ローラアセンブリ１６が振れ難くなるため姿勢が安定する。
【００２３】
内側ローラ１９は脚軸１４の外周面に外嵌している。内側ローラ１９の円筒形外周面を内側軌道面とし、外側ローラ２０の円筒形内周面を外側軌道面として、これらの内外軌道面間に針状ころ２１が転動自在に介在する。針状ころ２１は、図６（ｂ）に示すようにできるだけ多くのころを入れた、保持器のない、いわゆる総ころ状態で組み込まれている。なお、外側ローラ２０の端部内周面に形成した環状溝には、針状ころ２１の抜け止め用のワッシャ２２が装着されている。
【００２４】
脚軸１４の外周面は、図５に示す縦断面で見ると、脚軸１４の軸線と平行なストレート形状であり、図６（ｂ）に示す横断面で見ると、長軸が継手の軸線と直交する略楕円形状である。脚軸１４の横断面形状は、トリポード部材１５の軸方向で見た肉厚を減少させた略楕円形状である。すなわち、脚軸１４の横断面形状は、トリポード部材１５の軸方向で互いに向き合った面が相互方向に、つまり、仮想円筒面よりも小径側に退避している。そのような形状の一具体例として略楕円形状が挙げられる。略楕円形状とは、字義通りの楕円形状のほか、一般に卵形、小判形などと称される形状も含まれる。これにより、脚軸１４は、継手の軸線と直交する方向で内側ローラ１９の内周面と接触し、継手の軸線方向で内側ローラ１９の内周面との間に隙間を形成する。
【００２５】
内側ローラ１９の内周面は円弧状凸断面を有する。すなわち、図６（ｃ）に示すように内周面の母線が半径ｒの凸円弧である。このことと、脚軸１４の横断面形状が前述のように略楕円形状であり、脚軸１４と内側ローラ１９との間には所定の隙間が設けてあることから、内側ローラ１９は脚軸１４の軸方向への移動が可能であるばかりでなく、脚軸１４に対して首振り自在である。また、前述したように内側ローラ１９と外側ローラ２０は針状ころ２１を介して相対回転自在にユニット化されているため、脚軸１４に対して内側ローラ１９と外側ローラ２０がユニットとして首振り可能な関係にある。ここで、首振りとは、脚軸１４の軸線を含む平面内で、脚軸１４の軸線に対してローラアセンブリ１６の軸線が傾くことを意味する（図５参照）。
【００２６】
この実施形態では、脚軸１４の横断面形状を前述のようにしたことにより、図５に示すように継手が作動角をとったとき、ローラアセンブリ１６の姿勢を変えることなく、脚軸１４が外輪１３に対して傾くことができる。また、内側ローラ１９の内周面が円弧状凸断面であることから、図６（ｃ）の破線で示すように両者の接触楕円が点に近いものとなり、同時に面積も小さくなる。従って、ローラアセンブリ１６を傾かせようとする摩擦モーメントが非常に低減する。また、ローラアセンブリ１６の姿勢が常に安定し、ローラアセンブリ１６がローラ案内面１２と平行に保持されるため円滑に転動することができる。これにより、誘起スラストおよびスライド抵抗を低減し、かつ、それらの値のばらつきも小さくなる。
【００２７】
外輪１３は、図１に示すようにトリポード部材１５およびローラアセンブリ１６のトルク伝達要素が収容されるカップ状のケーシング部材２３と、そのケーシング部材２３の軸方向一端に設けられた円盤状のフランジ部材２４とからなる。
【００２８】
ケーシング部材２３は、そのフランジ部材側端部が縮径され、その縮径端部２３ａの軸中心にトルク伝達要素であるトリポード部材１５およびローラアセンブリ１６が収容される空間と連通する軸孔２５が貫通形成されている。この軸孔２５は、内径に雌セレーション２６が形成された小径部２７と、その小径部２７を前述の空間側で拡径させた大径部２８とからなる。
【００２９】
フランジ部材２４は、その中央部位に軸部２９を一体的に突設し、周縁部に自動車の車体側に取り付けるための複数の取り付け孔３０が円周方向等間隔に貫通形成されている。軸部２９の外径には、前述のケーシング部材２３の軸孔２５の雌セレーション２６と嵌合する雄セレーション３１が形成され、その先端部には、後述のサークリップ３３（スナップリング）が嵌入する環状凹溝３２が形成されている。
【００３０】
この実施形態の外輪１３は、ケーシング部材２３とフランジ部材２４とをセレーション２６，３１により圧入締結した構造を具備する。つまり、ケーシング部材２３の軸孔２５にフランジ部材２４の軸部２９を圧入することにより、その軸孔２５の雌セレーション２６に軸部２９の雄セレーション３１を噛み合わせて嵌合することによりケーシング部材２３とフランジ部材２４とを締結する。
【００３１】
このようにケーシング部材２３とフランジ部材２４とをセレーション２６，３１により圧入締結したことにより、圧入後の溶接が不要となり、設備や検査にかかるコストの低減が図れ、フランジ部材２４の接合の信頼性向上が図れる。また、ケーシング部材２３やフランジ部材２４の材質の選択肢の幅が広くなる。さらに、従来のような鍛造によるケーシング部材とフランジ部材の一体成形を採用しないので、製造工程の簡略化が図れる。
【００３２】
フランジ部材２４の軸部２９に環状凹溝３２を設け、その環状凹溝３２にサークリップ３３（スナップリング）を嵌入させることにより抜け止め機構としている。つまり、サークリップ３３（スナップリング）をフランジ部材２４の軸部２９の環状凹溝３２に装着し、そのサークリップ３３（スナップリング）を弾性力に抗して縮径させた状態でフランジ部材２４の軸部２９をケーシング部材２３の軸孔２５に圧入すれば、そのサークリップ３３（スナップリング）が軸孔２５の雌セレーション２６の端部に達した時点でその弾性力で拡径して雌セレーション２６の端部に係止され、抜け止めとなる（図２参照）。このように抜け止め機構を設ければ、ケーシング部材２３とフランジ部材２４との接合がより一層確実となって信頼性の向上が図れる。
【００３３】
また、図１に示すようにケーシング部材２３のカップ状底部に位置する軸孔２５の大径部２８に潤滑剤漏れ防止用のシール部材３４を装着している。このシール部材３４は、金属製あるいは樹脂製いずれであっても使用可能である。このようにシール部材３４を設ければ、外輪１３の内部に充填されたグリース等の潤滑剤が外部へ漏洩することを未然に防止できる。
【００３４】
さらに、ケーシング部材２３とフランジ部材２４との間に異物侵入防止用のシール部材を介設する。このシール部材としては、Ｏリングやオイルシール等が使用可能である。例えば、図３に示すようにケーシング部材２３の端面に環状凹溝３５を形成し、この環状凹溝３５にＯリング３６を嵌入させることにより、フランジ部材２４の端面との間で封止構造とする。また、他の封止構造としては、図４に示すようにフランジ部材２４の端面中央に凹所３７を形成し、この凹所３７にオイルシール３８を貼着することによりケーシング部材２３の端面との間で封止構造とする。このようにシール部材３６，３８を設ければ、水分や埃などの異物が外部から外輪１３の内部へ侵入することを未然に防止でき、ケーシング部材２３とフランジ部材２４のセレーション隙間に外部から泥水などが侵入することによりそのセレーション嵌合部の発錆や摩耗の促進を阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態で、ケーシング部材とフランジ部材からなる外輪を示す断面図である。
【図２】図１の外輪における抜け止め機構を例示する要部拡大断面図である。
【図３】図１の外輪におけるシール構造の一例を示す断面図である。
【図４】図１の外輪におけるシール構造の他例を示す断面図である。
【図５】トリポード型等速自在継手の基本構成を示す縦断面図である。
【図６】（ａ）は図５のトリポード型等速自在継手の横断面図、（ｂ）はローラアセンブリを示す横断面図、（ｃ）は内側ローラを示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１３  外方部材（外輪）
１５  内方部材（トリポード部材）
１６  トルク伝達部材（ローラアセンブリ）
２３  ケーシング部材
２４  フランジ部材
２６  セレーション（雌セレーション）
３１  セレーション（雄セレーション）
３２，３３  抜け止め機構
３４  シール部材
３６  シール部材
３８  シール部材
【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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