(57)【要約】【課題】  内方継手部材やシャフトの種類を増やすことなく、一度組み付けると分解不可能となる仕様と、組み付けた後も分解可能な仕様の、両仕様を成立させ得る等速自在継手の内方継手部材とシャフトとの嵌合構造を提供する。【解決手段】  シャフト６に引抜き方向の力が加わったとき、内方継手部材３の貫通孔９に形成した当接部(10，12)と止め輪溝との間に止め輪14が介在することにより、シャフト６の抜けを防止するようにしたものであって、前記当接部(10，12)がシャフト６の引き抜き方向に対して垂直な平面で構成される。また、止め輪14の形状により、一度組み付けると分解不可能となる仕様と、組み付けた後も分解可能な仕様を区別することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状の止め輪溝を有するシャフトと、シャフトと嵌合するための貫通孔を有する等速自在継手の内方継手部材と、止め輪溝内に配置した弾性的に拡径・縮径が可能な止め輪とからなり、シャフトに引抜き方向の力が加わったとき、内方継手部材の貫通孔に形成した当接部と止め輪溝との間に止め輪が介在することにより、シャフトの抜けを防止するようにしたものであって、前記当接部がシャフトの引き抜き方向に対して垂直な平面で構成される等速自在継手のシャフト嵌合構造。
【請求項２】
前記当接部と接する止め輪の表面は前記当接部に対して垂直な方向から接する形状である、請求項１の等速自在継手のシャフト嵌合構造。
【請求項３】
止め輪の断面形状が三角以上の多角形である、請求項２の等速自在継手のシャフト嵌合構造。
【請求項４】
止め輪の断面形状が円形または楕円形である請求項２の等速自在継手のシャフト嵌合構造。
【請求項５】
前記当接部が前記貫通孔の最小径部であって止め輪の表面と線接触し、かつ、前記止め輪の表面は、止め輪を縮径させる向きの分力を発生させる形状である、請求項１の等速自在継手のシャフト嵌合構造。
【請求項６】
前記止め輪の表面が前記貫通孔の当接部と線接触する斜面を有し、前記止め輪の断面形状が三角以上の多角形である、請求項５の等速自在継手のシャフト嵌合構造。
【請求項７】
止め輪の断面形状の一部で前記貫通孔の当接部と線接触する部分が円形または楕円形である、請求項５の等速自在継手のシャフト嵌合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は等速自在継手とそれに結合するシャフトとの嵌合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の駆動軸、推進軸等に使用されている等速自在継手において、ブーツ交換時等の整備工数簡素化を目的として、等速自在継手の内方継手部材と、その内方継手部材と結合するシャフトとの、分解可能な嵌合構造が従来から採用されている。
【０００３】
特許文献１および２に記載のものは、シャフトの端部に形成した溝に止め輪を装着し、止め輪の弾性拡開により内方継手部材に形成した当接面と係合させる。そして、シャフトを引き抜く際に止め輪と干渉する当接面に角度を設けて、止め輪との干渉力の分力により止め輪を縮径させて係合を外す仕組みになっている。
【０００４】
特許文献３に記載のものでは、シャフトの端部に形成した溝に断面略矩形の止め輪を装着し、内方継手部材のスプラインの終端部に形成した傾斜面と止め輪を当接させる構造とし、止め輪と溝および止め輪と傾斜面がそれぞれ面接触する仕組みとなっている。
【特許文献１】特開平０８−０６８４２６号公報
【特許文献２】実公昭６４−００５１２４号公報
【特許文献３】特開平０８−１４５０６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
シャフトと内方継手部材との嵌合構造においては、一度組み込むと分解不可能な仕様のものと、分解可能な仕様のものの両方が要求される。しかし、特許文献１のものは、止め輪装着位置をシャフトの非端面側とし、内方継手部材の端面に止め輪を縮径させるための工具係合溝を設けることにより、組立および分解が可能な構造としているが、この場合、内方継手部材の工具係合溝の加工に時間と費用を費やさねばならない。
【０００６】
特許文献２では、止め輪を縮径させてシャフトを引き抜けるようにすることが開示されているが、分解不可能な仕様と分解可能な仕様を成立させるためには傾斜部の角度をどのように管理するのか明らかでない。
【０００７】
特許文献３では、止め輪が内方継手部材の傾斜面と当接するために、シャフトに引き抜き方向の力が加わった場合、止め輪が縮径して抜けるという構造が開示されているのみで、シャフトと内方継手部材が分解不可能な仕様と分解可能な仕様をどのように区別することができるのか明らかでない。
【０００８】
この発明の目的は、内方継手部材やシャフトの種類を増やすことなく、一度組み付けると分解不可能となる仕様と、組み付けた後も分解可能な仕様の、両仕様を成立させ得る等速自在継手の内方継手部材とシャフトとの嵌合構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の等速自在継手のシャフト嵌合構造は、リング状の止め輪溝を有するシャフトと、シャフトと嵌合するための貫通孔を有する等速自在継手の内方継手部材と、止め輪溝内に配置した弾性的に拡径・縮径が可能な止め輪とからなり、シャフトに引抜き方向の力が加わったとき、内方継手部材の貫通孔に形成した当接部と止め輪溝との間に止め輪が介在することにより、シャフトの抜けを防止するようにしたものであって、前記当接部がシャフトの引き抜き方向に対して垂直な平面で構成される。そして、用いる止め輪の形状を選択することにより、シャフトと内方継手部材が、一度組み付けると分解不可能となる仕様と、組み付けた後でも分解可能な仕様の、両仕様を成立させることができる。しかも、止め輪の形状が異なることで、分解不可能な仕様と分解可能な仕様のいずれであるかを視覚的に容易に判別することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、止め輪の形状を選択することにより、内方継手部材の貫通孔に形成した止め輪との当接部と止め輪との接触状態を変化させ、シャフトが引き抜き方向の力を受けた際の止め輪に掛かる縮径方向の分力をコントロールし、分解不可能な仕様と分解可能な仕様に分けることができる。したがって、それぞれの仕様毎に専用の内方継手部材やシャフトを作製する必要がなく、部品管理工数やコスト等の負荷を増大させることなく、分解不可能な仕様と分解可能な仕様のものを組み立てることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。初めに図１〜図３を参照しながら内方継手部材とシャフトの嵌合構造を説明し、次に、図２、図４、図５を参照しながら止め輪の形状による分解不可能な仕様について説明し、続いて図６、図７を参照しながら分解可能な仕様について説明する。説明の都合上、先端側とは図中左側を、反先端側とは図中右側を意味するものとする。
【００１２】
等速自在継手は、角度をなす回転軸間で等角速度でトルクの伝達を行うことができ、例えば自動車の駆動軸、推進軸などの動力伝達装置や各種産業機械の動力伝達装置等に用いられる。等速自在継手は固定式と摺動式に大別され、固定式にはツェッパ型、アンダーカットフリー型などがあり、摺動式にはダブルオフセット型、クロスグルーブ型、トリポード型などがある。この発明は等速自在継手の種類を問わず適用可能であるが、ここでは固定式等速自在継手の場合を例にとって説明する。なお、トリポード型以外では内輪が内方継手部材となるが、トリポード型ではトラニオンまたは脚軸と呼ばれる部分をもったスパイダまたはトリポード部材が内方継手部材となる。
【００１３】
固定式等速自在継手１は、図１に示すように、外方継手部材としての外輪２と、内方継手部材としての内輪３と、トルク伝達要素としてのボール４と、保持器５を主要な構成要素としている。外輪２と内輪３のうちいずれか一方を駆動側とし他方を従動側とすると、ボール４が両者間に介在してトルクを伝達する。
【００１４】
外輪２はここではベル型で、球面状の内周面に軸方向に延びるボール溝７を円周方向等間隔に形成してある。内輪３は、球面状の外周面に軸方向に延びるボール溝８を円周方向等間隔に形成してある。外輪２のボール溝７と内輪３のボール溝８は対をなし、各対のボール溝７，８間に１個のボール４が組み込んである。保持器５は外輪２と内輪３との間に介在し、すべてのボール４が保持器５によって同一平面に保持される。
【００１５】
内輪３の中心部には貫通孔９が形成してあり、その内周面にはスプライン１０が形成してある。このスプライン１０を、シャフト６の端部に形成したスプライン１１と嵌合させることにより、内輪３とシャフト６がトルク伝達可能に結合する。貫通孔９の先端側は、図２に示すように、貫通孔９よりも大きな径の孔１２を設けることにより、スプライン１０の終端に形成した、軸線に対して垂直な面１０ａと連続した面１２ａが形成してある。なお、孔１２はスプライン１０の小径（歯先の作る円の直径）より大きく大径（歯底の作る円の直径）より小さい径であってもよく、その場合、面１２ａは形成されず、スプライン１０の終端の、軸線に対して垂直な面１０ａのみが存在する。
【００１６】
シャフト６の先端側には、止め輪１４を装着するためのリング状の止め輪溝１３が形成してある。止め輪溝１３は、外径が内輪３のスプライン１０の小径より小さくなるまで止め輪１４の縮径を可能にする深さを有している。止め輪溝１３のシャフト６上の位置は、内輪３とシャフト６を組み付けた状態で貫通孔９の長さの範囲内にあればよく、シャフト６の先端の、スプライン１１の終端よりも軸端側であってもよい。
【００１７】
止め輪溝１３の両側壁すなわち先端側の壁１３ａと反先端側の壁１３ｂは、軸線に対して垂直に延在している。壁１３ａ，１３ｂ間の寸法は、止め輪１４の幅に対して若干すきまを与えてある。反先端側の壁１３ｂは、シャフト６を貫通孔９に挿入していく時に止め輪１４を挿入方向へ押す当接部となる。また、先端側の壁１３ａは、シャフト６に引き抜き力が加えられたときに止め輪１４を引き抜き方向へ押す当接部となる。
【００１８】
止め輪１４は、図３に示すように、一部を切り欠いたリング状で、弾性的に拡径、縮径が可能である。止め輪１４は、縮径させようとする力が付与されない状態で、シャフト６の外径（スプライン１１の大径）よりも外方へ部分的に飛び出している。
【００１９】
シャフト６と内輪３の組み付けは、止め輪１４を止め輪溝１３に配置し、止め輪１４を縮径させた状態で、シャフト６を貫通孔９に挿入する。この時、止め輪１４は貫通孔９のスプライン１０の小径と弾性的に接しながら滑って移動していく。そして、シャフト６の先端が貫通孔９を抜けて、実質的にはスプライン１０との当接がなくなる位置に至ると、貫通孔９の反先端側の端部９ａがシャフト６の肩部６ａと当たって挿入が阻止される。シャフト６の挿入しろを規制するために、別途止め輪を取り付けておいて、その止め輪が貫通孔９の反先端側と当たってそれ以上の挿入を阻止するようにしてもよい。
【００２０】
シャフト６の貫通孔９への挿入が止まった時点では、止め輪１４はスプライン１０を脱してカウンタボア１２内に位置するため、弾性により拡径する。止め輪１４が拡径すると、止め輪１４の外周面がカウンタボア１２の周壁に接してシャフト６と内輪３の組み付けが完了する。なお、止め輪１４が拡径した際に、その外径がスプライン１０の小径よりも大きいならば、必ずしも止め輪１４の外周面が孔１２の周壁に接しなくてよい。
【００２１】
止め輪１４の断面形状としては種々採用できるが、内輪３とシャフト６が分解不可能な仕様のものと分解可能な仕様のものとの２つに大別される。
【００２２】
分解不可能な仕様を成立させるための止め輪１４は、止め輪１４を縮径させる力が発生しない形状であればよい。たとえば、図２に示すように、止め輪１４の断面形状が平行な面１４ａ，１４ｂをもった角形である場合、反先端側の面１４ｂが貫通孔９の軸線に対して垂直な面１０ａおよびそれと連続した面１２ａと接触すればよい。シャフト６に引き抜力すなわち図２の矢印Ｂ方向の力が加わると、止め輪１４の先端側の面１４ａが止め輪溝１３の壁１３ａによって押される。その結果、シャフト６が少しだけ図中右側へ平行移動する、つまり、止め輪溝１３の幅と止め輪１４の幅の差（すきま）の範囲内で移動する。しかし、止め輪１４の反先端側の面１４ｂが内方継手部材の面１０ａ，面１２ａに当たり、引き抜き力の反力Ｆが引き抜き力と正反対の向きとなるので、止め輪１４を縮径させる分力が発生しない。したがって、シャフト６を内輪３から引き抜くことができない。
【００２３】
このような分解不可能な仕様となる止め輪１４の断面形状を例示したのが図８（ａ）〜（ｈ）である。図８（ａ）〜（ｆ）に示す断面形状の止め輪は基本的には図２の止め輪１４の面１４ａ，１４ｂに相当する面を有しているが、他の隅部に傾斜面や円弧面、凸部が設けてある。また、図８（ｇ），（ｈ）は内方継手部材の面１０ａ，１２ａと接する面を傾斜させて全体的断面形状を三角形または台形とすることにより、面１０ａ，１２ａと点接触するようにしたものである。止め輪１４を縮径させる力が発生しないため、必ずしも面１０ａ，１２ａと面当たりする必要はないのである。
【００２４】
また、分解不可能な仕様とするためには、止め輪を拡径させる分力が発生してもよい。たとえば図４に示す止め輪１４は、断面形状が多角形で、先端側の面が、内径側から外径側にいくほど幅が漸増するような傾斜面１４ｃとなっている。シャフト６に引き抜き力Ｂが加わると、シャフト６が図中右側へ平行移動し、止め輪１４の傾斜面１４ｃとシャフトの止め輪溝１３の先端側の壁１３ａの端部１３ｃとが接するが、止め輪１４の傾斜面１４ｃの傾斜角によって、止め輪１４を拡径させる向きの分力が発生する。しかし、止め輪４の外周面が孔１２の周壁に接すると、止め輪１４はそれ以上拡径することはできない。したがって、結局、内方継手部材３とシャフト６は分解不可能である。
【００２５】
このような分解不可能な仕様となる止め輪１４の断面形状を例示したのが図８（ｉ）〜（ｏ）である。いずれも、止め輪溝１３の先端側の壁１３ａの端部１３ｃと接する上記傾斜面１４ｃに相当する傾斜面をもった多角形断面となっている。図８（ｉ）〜（ｍ）に示す断面形状の止め輪の場合は図４の場合と同じ原理で作用するが、図８（ｎ），（ｏ）に示す断面形状の止め輪は、内方継手部材３の面１０ａ，１２ａと接する面を傾斜させて全体的断面形状を三角形（ｎ）または台形（ｏ）とすることにより、面１０ａ，１２ａと点接触するようにしたものである。止め輪１４の外周面が孔１２と接することによってそれ以上の拡径が阻止されるため、必ずしも面１０ａ，１２ａと面当たりする必要はないのである。
【００２６】
さらに、分解不可能な仕様とするための止め輪１４の断面形状は、上述のような角形に限らず、図８（ｐ）に示すような円形であってもよい。その場合、図５に示すように、貫通孔９の軸線に対して垂直な面１０ａ、または、それと連続した面１２ａのいずれかと止め輪１４が点接触する。また、止め輪１４の半径ｒが貫通孔９の軸線に対して垂直な面１０ａおよびそれと連続した面１２ａを足した半径方向寸法より大きくても分解不可能な仕様が成立する。この場合、貫通孔９の軸線に対して垂直な面１０ａの端部１０ｂ（スプライン１０の歯先端部）と止め輪１４が接することになり、止め輪１４を縮径させる向きの分力が多少は発生するが、止め輪１４を縮径させるために必要な力に比べて充分小さいため、結局、内方継手部材３とシャフト６は分解不可能である。
【００２７】
ちなみに、貫通孔９の軸線に対して垂直な面１０ａの端部１０ｂと止め輪１４との接点と、止め輪１４の中心とを結ぶ線分の傾きが２０度を越えると、止め輪１４を縮径させる向きの分力が、止め輪１４自身が拡径しようとする力と止め輪１４を縮径させるために必要な力の和より大きくなるため分解可能な仕様に変化する。しかし、そのような大きな径の止め輪１４を装着するためには止め輪溝１３の幅が必要以上に大きくなってしまうため、効率的な設計とは言えない。この図８（ｐ）に示すような円形断面の、分解不可能な仕様となる止め輪１４の変形例を例示したのが図８（ｑ）〜（ｕ）である。これらは円形断面の一部に平面部や切り欠きを設けた形状であるが、図５に関連して上に述べた条件で作用する場合に分解不可能な仕様を成立させる。
【００２８】
次に、分解可能な仕様を選択するときの止め輪１４の形状について説明する。この場合、止め輪１４自身の拡径しようとする力と止め輪１４を縮径させるために必要な力の和よりも大きな止め輪１４を縮径させる向きの力が発生すればよい。たとえば、図６に示すように、止め輪１４の断面形状を多角形とし、反先端側に軸線に対する傾斜角αが７０度以下の傾斜面１４ｄを設け、その傾斜面１４ｄが内方継手部材３の軸線に対して垂直な面１０ａの端部１０ｂ（スプライン１０の歯先端部）に接するようにしてもよい。
【００２９】
シャフト６に引き抜き力Ｂが加わると、シャフト６が図中右側へ平行移動し、止め輪１４の傾斜面１４ｄと内方継手部材３の面１０ａの端部１０ｂとが接する。そして、止め輪１４の傾斜面１４ｄの傾斜角αが作用して止め輪１４を縮径させる向きの分力が発生する。したがって、図７に示すように、止め輪１４を縮径させてシャフト６を内輪３から引き抜くことが可能となる。傾斜面１４ｄの傾斜角αが７０度を越えると、止め輪１４を縮径させる向きの分力が小さくなるため、止め輪１４を縮径させることができずに分解不可能な仕様となる。
【００３０】
分解可能な仕様を成立させるための止め輪１４の断面形状を例示したのが図９（ａ）〜（ｈ）である。図９（ａ）〜（ｄ）に示す断面形状は多角形、台形、三角形となっており、止め輪断面において端部１０ｂ（図６）と接する部分に傾斜面を設けた形状になっている。また、図９（ｅ）〜（ｈ）に示す断面形状では端部１０ｂ（図６）に接する部分が円弧や楕円形状になっている。
【００３１】
分解不可能な仕様の止め輪と分解可能な仕様の止め輪が互いに似た形状となる場合もあるが、分解不可能な仕様では、軸線に垂直な止め輪１４の面１４ｂ（図２，図４）が貫通孔９の軸線に対して垂直な面１０ａおよびそれと連続した面１２ａと接し、分解可能な仕様では、止め輪１４の傾斜角αの斜面１４ｄ（図６）が、貫通孔９の軸線に対して垂直な面１０ａの端部１０ｂ（スプライン１０の歯先端部）と接することから、各々の作用機構が全く異なる。しかしながら、止め輪の形状差がわずかであれば、分解不可能な仕様と分解可能な仕様を視覚的に容易に見分けられない場合も考えられるため、分解不可能な仕様には四角形または円形の断面をした止め輪を採用し、分解可能な仕様には傾斜角αの斜面１４ｄ（図６）を持つ多角形の断面をした止め輪を採用するなど、明確な形状差を与えることが望ましい。
【００３２】
ところで、貫通孔９の軸線に対して垂直な面１０ａおよびそれと連続した面１２ａは、文字どおりの垂直でなくとも、貫通孔９の軸線に対して垂直な面から反先端側に向かって２０度以内に傾斜した角度をとってもよく、それによってこれまで説明してきた効果が阻害されることはない。ただし、止め輪１４が図８（ａ）などに示す形状の場合、面１０ａまたは面１２ａと線接触することになる。
【００３３】
一方、止め輪溝１３の位置は、内輪３とシャフト６を組み付けた状態における内輪３の貫通孔９の範囲内ならばどこにあってもよく、例えば図１０，１１に示すようにスプライン１０の途中に溝１５を設け、この溝１５と止め輪溝１３を対向させて止め輪１４が溝１５に入り込むようにすることもできる。その場合もこれまでに説明したのと同じ作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】等速自在継手の縦断面図
【図２】実施の形態を示す図１のＡ部拡大図
【図３】止め輪の斜視図
【図４】実施の形態を示す図２と類似の拡大図
【図５】実施の形態を示す図２と類似の拡大図
【図６】実施の形態を示す図２と類似の拡大図
【図７】実施の形態を示す図２と類似の拡大図
【図８】止め輪の断面図
【図９】止め輪の断面図
【図１０】実施の形態を示す図２と類似の拡大図
【図１１】実施の形態を示す図２と類似の拡大図
【符号の説明】
【００３５】
１  等速自在継手
２  外輪（外方継手部材）
７  ボール溝
３  内輪（内方継手部材）
８  ボール溝
９  貫通孔
９ａ  反先端側の端部
１０  スプライン
１０ａ  軸線に垂直な面
１２  孔
１２ａ  軸線に垂直な面
１５  溝
４  ボール（トルク伝達要素）
５  保持器
６  シャフト
６ａ  肩部
１１  スプライン
１３  止め輪溝
１３ａ  先端側の壁
１３ｂ  反先端側の壁
１３ｃ  先端側の壁の端部
１４  止め輪
１４ａ  先端側の面（軸線に垂直）
１４ｂ  反先端側の面（軸線に垂直）
１４ｃ  傾斜面
１４ｄ  傾斜面
【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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