(57)【要約】【課題】  簡便な構造により、抜け止め機能と分解可能な機能とをバランスよく発揮し得る等速自在継手を提供する。【解決手段】  外側継手部材と、その外側継手部材との間でトルク伝達部材を介して角度変位を許容しながらトルクを伝達する内側継手部材２０とを備え、その内側継手部材２０の軸孔にシャフト５０の先端部を挿入してトルク伝達可能に嵌合させ、シャフト５０の環状凹溝５１に弾性的に縮径可能に装着された止め輪６０を環状凹溝５１のシャフト先端側周縁部５２に係止させることにより、内側継手部材２０に対してシャフト５０を抜け止めする等速自在継手であって、環状凹溝５１のシャフト先端側周縁部５２は、止め輪６０の断面中心位置Ａを境界として、シャフト５０の径方向内側に位置する第１の曲面５３と、シャフト５０の径方向外側に位置し、第１の曲面５３の曲率半径Ｒａよりも小さい曲率半径Ｒｂを有する第２の曲面５４とで構成されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側継手部材と、前記外側継手部材との間でトルク伝達部材を介して角度変位を許容しながらトルクを伝達する内側継手部材とを備え、前記内側継手部材の軸孔にシャフトの先端部を挿入してトルク伝達可能に嵌合させ、前記シャフトの環状凹溝に弾性的に縮径可能に装着された止め輪を前記環状凹溝のシャフト先端側周縁部に係止させることにより、内側継手部材に対してシャフトを抜け止めする等速自在継手であって、
前記環状凹溝のシャフト先端側周縁部およびシャフト後端側周縁部のうち、少なくともシャフト先端側周縁部は、前記止め輪の断面中心位置を境界として、シャフトの径方向内側に位置する第１の曲面と、シャフトの径方向外側に位置する第２の曲面とからなり、シャフトの径方向に沿う曲率を異ならせた２つの曲面を有し、シャフトの径方向内側から径方向外側へ向けて曲率が小さくなるように連続的に繋がれていることを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
前記環状凹溝のシャフト先端側周縁部は、シャフトの径方向外側に位置する第２の曲面のさらに径方向外側に複数の曲面を有している請求項１に記載の等速自在継手。
【請求項３】
前記曲面は、単一の円弧状をなす請求項１又は２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系において使用され、例えばドライブシャフトやプロペラシャフトに組み込まれ、シャフトがトルク伝達可能に連結された内側継手部材を備えた等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達する手段として使用される等速自在継手には、固定式等速自在継手と摺動式等速自在継手の二種がある。これら両者の等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し得る構造を備えている。
【０００３】
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、一般的に、エンジン側（インボード側）に摺動式等速自在継手を、駆動車輪側（アウトボード側）に固定式等速自在継手をそれぞれ装備し、両者の等速自在継手をシャフトで連結した構造を具備する。固定式等速自在継手は、大きな作動角が取れるが軸方向にはスライドしない。一方、摺動式等速自在継手は、軸方向にスライド可能であるが、あまり大きな作動角が取れない。
【０００４】
このドライブシャフトを構成するシャフトの両端に設けられた等速自在継手は、内側継手部材の軸孔にシャフトの先端部を挿入し、内側継手部材とシャフトとをスプライン嵌合によりトルク伝達可能に連結した構造を具備する。この内側継手部材とシャフトとの連結構造において、内側継手部材に対するシャフトの抜け止め機構が設けられている。
【０００５】
このシャフトの抜け止め機構には、内側継手部材にシャフトを一度組み付けた後に分解できない非分解タイプのもの（例えば、特許文献１参照）と、内側継手部材にシャフトを組み付けた後に分解できる分解タイプのもの（例えば、特許文献２参照）とがある。内側継手部材とシャフトとの連結構造に求められる機能としては、ブーツ交換などの補修を考慮した場合、分解タイプの抜け止め機構が好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２５８２５４号公報
【特許文献２】特許第４９６４４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述した分解タイプの抜け止め機構では、シャフトの引き抜き荷重が低く、内側継手部材から簡単に分解できる構造であると、内側継手部材とシャフトとをトルク伝達可能に連結する機能を果たすことが困難となることから、以下のようにして抜け止め機構を設計する必要がある。
【０００８】
図５に示すように、内側継手部材１２０の軸孔端部に設けられ、止め輪１６０の内側継手部材側が係止される当接面１２２の傾斜角度α、あるいは、シャフト１５０の環状凹溝１５１のシャフト先端側に設けられ、止め輪１６０のシャフト側が係止される当接面１５２の傾斜角度βを調整する。この調整により、シャフト１５０に引き抜き力ｆが作用した際に、分解可能な抜け止め機能を発揮するように、止め輪１６０に作用する力Ｆを設定する必要がある。
【０００９】
つまり、内側継手部材１２０の当接面１２２と環状凹溝１５１の当接面１５２とで止め輪１６０が挟まれる楔角度γを大きくすると、止め輪１６０に作用する力Ｆ（縮径方向に向く力）が大きくなり、シャフト１５０が内側継手部材１２０から抜け易くなる。逆に、止め輪１６０が挟まれる楔角度γを小さくすると、止め輪１６０に作用する力Ｆが小さくなり、シャフト１５０が内側継手部材１２０から抜け難くなる。
【００１０】
また、シャフト１５０の環状凹溝１５１の周縁部には、溝加工によるバリが発生し易い。このようなバリがあると、ドライブシャフトの組み立て時、シャフト１５０にブーツを装着する工程で、環状凹溝１５１の周縁部を通過するブーツの内周面に傷が付く。この傷つき対策として、図６に示すように、環状凹溝１５１の周縁部に面取り１５６を設けるようにしている。この面取り１５６が大きければ大きいほど、傷つき対策として有効である。
【００１１】
図６に示すように、縮径力が作用していない自由状態での止め輪１６０の断面中心位置Ａの径方向寸法Ｄ１が、環状凹溝１５１のシャフト先端側に形成された面取り１５６の径方向内側端部Ｂでの径方向寸法Ｄ２よりも小さいと（Ｄ１＜Ｄ２）、シャフト１５０に引き抜き力ｆを作用させた際に、内側継手部材１２０の当接面１２２と環状凹溝１５１の当接面１５２とで止め輪１６０が挟まれる楔角度γが径方向内側に向けて拡開することから、止め輪１６０に作用する力Ｆが縮径方向に向く。その結果、シャフト１５０が内側継手部材１２０から抜ける。
【００１２】
しかしながら、図７に示すように、面取り１５６を大きくした場合、止め輪１６０の断面中心位置Ａの径方向寸法Ｄ１が面取り１５６の径方向内側端部Ｂでの径方向寸法Ｄ２よりも大きくなると（Ｄ１＞Ｄ２）、シャフト１５０に引き抜き力ｆを作用させた際に、止め輪１６０が面取り１５６に乗り上げてしまい、内側継手部材１２０の当接面１２２と環状凹溝１５１の当接面１５２とで止め輪１６０が挟まれる楔角度γが径方向外側に向けて拡開することから、止め輪１６０に作用する力Ｆが拡径方向に向く。その結果、シャフト１５０が内側継手部材１２０から抜け難くなる。
【００１３】
従って、分解可能な抜け止め機構を実現するためには、前述したように、止め輪１６０の断面中心位置Ａの径方向寸法Ｄ１が面取り１５６の径方向内側端部Ｂでの径方向寸法Ｄ２よりも小さくなる条件を満足する必要がある。ここで、シャフト１５０に引き抜き力ｆを作用させた際に、止め輪１６０の断面中心位置Ａ（Ｘ軸）と止め輪１６０に作用する力Ｆ（Ｙ軸）との関係は図８にようになる。図８は、止め輪１６０の断面中心位置Ａの径方向寸法Ｄ１の変化（増加）に対する止め輪１６０に作用する力Ｆの変化を示す。
【００１４】
環状凹溝１５１に面取り１５６を設けた抜け止め機構では、図８に示すように、止め輪１６０の断面中心位置Ａの径方向寸法Ｄ１が面取り１５６の径方向内側端部Ｂでの径方向寸法Ｄ２よりも小さいと、止め輪１６０に作用する力Ｆが縮径方向に向く（図６参照）。一方、止め輪１６０の断面中心位置Ａの径方向寸法Ｄ１が面取り１５６の径方向内側端部Ｂでの径方向寸法Ｄ２よりも大きいと、止め輪１６０に作用する力Ｆが拡径方向に向く（図７参照）。
【００１５】
この時、止め輪１６０に作用する力Ｆの向き（縮径方向と拡径方向）が切り替わる位置、つまり、面取り１５６の径方向内側端部Ｂの位置で、止め輪１６０に作用する力Ｆが不連続に変化する。このことから、止め輪１６０の断面中心位置Ａの径方向寸法Ｄ１が面取り１５６の径方向内側端部Ｂでの径方向寸法Ｄ２よりも小さくなる条件を確保する必要がある。この条件を満足させるためには、等速自在継手の製造における許容公差が厳しく、製造コスト面および製造技術的に困難性を伴うというのが現状であった。
【００１６】
そこで、本発明は前述の改善点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、簡便な構造により、抜け止め機能と分解可能な機能とをバランスよく発揮し得る抜け止め機構を具備した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】
【００１７】
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、外側継手部材と、その外側継手部材との間でトルク伝達部材を介して角度変位を許容しながらトルクを伝達する内側継手部材とを備え、その内側継手部材の軸孔にシャフトの先端部を挿入してトルク伝達可能に嵌合させ、シャフトの環状凹溝に弾性的に縮径可能に装着された止め輪を環状凹溝のシャフト先端側周縁部に係止させることにより、内側継手部材に対してシャフトを抜け止めする等速自在継手であって、環状凹溝のシャフト先端側周縁部およびシャフト後端側周縁部のうち、少なくともシャフト先端側周縁部は、止め輪の断面中心位置を境界として、シャフトの径方向内側に位置する第１の曲面と、シャフトの径方向外側に位置する第２の曲面とからなり、シャフトの径方向に沿う曲率を異ならせた２つの曲面を有し、シャフトの径方向内側から径方向外側へ向けて曲率が小さくなるように連続的に繋がれていることを特徴とする。
【００１８】
本発明では、止め輪が係止される環状凹溝のシャフト先端側周縁部を前述のような２つの曲面で構成したことにより、シャフトに引き抜き力を作用させた際に、止め輪に作用する力が連続的に変化する。このことから、抜け止め機能と分解可能な機能とを両立させてバランスよく発揮させる上で、等速自在継手の製造における許容公差を厳しくする必要がない。その結果、分解可能な抜け止め機構を具備した等速自在継手を低コストで容易に製作することができる。
【００１９】
本発明における環状凹溝のシャフト先端側周縁部は、シャフトの径方向外側に位置する第２の曲面のさらに径方向外側に複数の曲面を有していることが望ましい。このように、第２の曲面のさらに径方向外側に第３の曲面など複数の曲面を有すれば、ブーツの傷つき対策としてより一層有効があり、環状凹溝の軸方向幅をより一層小さくすることができる。
【００２０】
本発明における曲面は、単一の円弧状をなすことが望ましい。このようにすれば、抜け止め機能と分解可能な機能とを両立させてバランスよく発揮させる構成を簡易な構造でもって容易に製作することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、止め輪の断面中心位置を境界として、シャフトの径方向に沿う曲率を異ならせた２つの曲面を含み、シャフトの径方向内側から径方向外側へ向けて曲率が小さくなるように連続的に繋がれた複数の曲面で構成したことにより、シャフトに引き抜き力を作用させた際に、止め輪に作用する力が連続的に変化する。このことから、抜け止め機能と分解可能な機能とを両立させてバランスよく発揮させる上で、等速自在継手の製造における許容公差を厳しくする必要がない。その結果、分解可能な抜け止め機構を具備した等速自在継手を低コストで容易に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態で、等速自在継手の抜け止め機構を示す要部拡大断面図である。
【図２】本発明品において、止め輪の断面中心位置（Ｘ軸）と止め輪に作用する力（Ｙ軸）との関係を示す特性図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図４】本発明を適用したツェッパ型の固定式等速自在継手の全体構成を示す断面図である。
【図５】従来の等速自在継手における抜け止め機構を示す要部拡大断面図である。
【図６】本発明の前提となる従来技術で、環状凹溝に面取りを形成した抜け止め機構を示す要部拡大断面図である。
【図７】本発明の前提となる従来技術で、環状凹溝に大きな面取りを形成した抜け止め機構を示す要部拡大断面図である。
【図８】従来品において、止め輪の断面中心位置（Ｘ軸）と止め輪に作用する力（Ｙ軸）との関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る等速自在継手の実施形態を以下に詳述する。以下の実施形態では、自動車のドライブシャフトを構成する固定式等速自在継手の一種であるツェッパ型等速自在継手（ＢＪ）を例示する。なお、本発明は、ツェッパ型等速自在継手以外の他の固定式等速自在継手であるアンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）にも適用可能である。
【００２４】
図４に示す等速自在継手は、軸方向に延びる円弧状のトラック溝１１が球面状内周面の円周方向複数箇所に形成された外側継手部材１０と、外側継手部材１０のトラック溝１１と対をなして軸方向に延びる円弧状のトラック溝２１が球面状外周面の円周方向複数箇所に形成された内側継手部材２０と、外側継手部材１０のトラック溝１１と内側継手部材２０のトラック溝２１との間に介在する複数のトルク伝達部材であるボール３０と、外側継手部材１０の球面状内周面と内側継手部材２０の球面状外周面との間に配されてボール３０を保持するケージ４０とで主要部が構成されている。
【００２５】
等速自在継手では、内側継手部材２０の軸孔にシャフト５０の先端部を圧入することにより、内側継手部材１２にシャフト５０がスプライン嵌合によりトルク伝達可能に結合されている。シャフト５０の内側継手部材２０への組み付けは、外側継手部材１０の内部に、内側継手部材２０、ボール３０およびケージ４０からなる内部部品を組み込んだ後に行われることから、以下のようなシャフト５０の抜け止め機構を採用している。
【００２６】
抜け止め機構では、図４に示すように、内側継手部材２０の軸孔の奥側周縁部２２を、円筒面２３と、その円筒面２３と連続的に繋がるテーパ面２４とで構成している。また、シャフト５０の先端部に形成された環状凹溝５１のシャフト先端側周縁部５２を、以下で述べる複数の曲面で構成している。シャフト５０の内側継手部材２０への組み付けでは、シャフト５０の環状凹溝５１に弾性的に縮径可能なＣ字形状のサークリップ等の止め輪６０を装着する。
【００２７】
シャフト５０に引き抜き力が作用した場合、環状凹溝５１で縮径状態にある止め輪６０は、シャフト５０の環状凹溝５１のシャフト先端側周縁部５２と、内側継手部材２０の軸孔の奥側周縁部２２とで挟み込まれる。つまり、シャフト５０の環状凹溝５１のシャフト先端側周縁部５２を構成する曲面と接触する止め輪６０が、内側継手部材２０の軸孔の奥側周縁部２２の円筒面２３およびテーパ面２４と接触して係止される。このようにして、止め輪６０によりシャフト５０が内側継手部材２０に対して抜け止めされる。
【００２８】
環状凹溝５１のシャフト先端側周縁部５２は、図１に示すように、縮径力が作用していない自由状態での止め輪６０の断面中心位置Ａ（断面円形の中心点位置）を境界として、シャフト５０の径方向に沿う曲率半径Ｒａ，Ｒｂを異ならせた２つの曲面５３，５４、つまり、シャフト５０の径方向内側に位置する第１の曲面５３と、シャフト５０の径方向外側に位置する第２の曲面５４とで構成されている。
【００２９】
第１の曲面５３と第２の曲面５４は単一の円弧状をなし、第２の曲面５４の曲率半径Ｒｂは第１の曲面５３の曲率半径Ｒａよりも小さく設定されている。第１の曲面５３と第２の曲面５４は、接続点位置Ｃで連続的に繋がれている。ここで、止め輪６０の断面中心位置Ａと、第１の曲面５３と第２の曲面５４の接続点位置Ｃとは、シャフト５０の径方向位置を意味する。
【００３０】
この等速自在継手では、止め輪６０が係止される環状凹溝５１のシャフト先端側周縁部５２を前述のような第１の曲面５３と第２の曲面５４とで構成したことにより、シャフト５０に引き抜き力ｆを作用させた際に、止め輪６０の断面中心位置Ａ（Ｘ軸）と止め輪６０に作用する力Ｆ（Ｙ軸）との関係が図２のようになる。図２は、止め輪６０の断面中心位置Ａの径方向変化（Ｄ１の増加）に対する止め輪６０に作用する力Ｆの変化を示す。
【００３１】
従来では、図８に示すように、止め輪１６０に作用する力Ｆの向き（縮径方向と拡径方向）が切り替わる位置、つまり、面取り１５６の径方向内側端部Ｂの位置で、止め輪１６０に作用する力Ｆが不連続に変化していた。これに対して、この実施形態では、図２に示すように、止め輪６０に作用する力Ｆは、第１の曲面５３と第２の曲面５４の接続点位置Ｃを含む全体で連続的に変化する。
【００３２】
このように、従来では、止め輪１６０に作用する力Ｆが不連続に変化していたのに対して、この実施形態では、止め輪６０に作用する力が連続的に変化する。このことから、従来では、分解可能な抜け止め機構を実現するためには、図６に示すように、止め輪１６０の断面中心位置Ａの径方向寸法Ｄ１が面取り１５６の径方向内側端部Ｂでの径方向寸法Ｄ２よりも小さくなる条件を満足する必要があった。これに対して、この実施形態では、図１に示すように、止め輪６０の中心径位置Ａと、第１の曲面５３と第２の曲面５４の接続点位置Ｃとが許容公差の範囲内で同じ位置とすることにより、分解可能な抜け止め機構を容易に実現することができる。
【００３３】
このように、従来では、止め輪１６０の断面中心位置Ａが面取り１５６の径方向内側端部Ｂの位置で、止め輪１６０に作用する力Ｆが不連続的に大きく変化するのに対して、この実施形態では、止め輪６０の断面中心位置Ａが第１の曲面５３と第２の曲面５４の接続点位置Ｃで、止め輪６０に作用する力Ｆが急激に変化することがない。そのため、抜け止め機能と分解可能な機能とを両立させてバランスよく発揮させる上で、等速自在継手の製造における許容公差を厳しくする必要がない。その結果、分解可能な抜け止め機構を具備した等速自在継手を低コストで容易に製作することができる。
【００３４】
この実施形態における環状凹溝５１のシャフト先端側周縁部５２は、シャフト５０の径方向内側に位置する第１の曲面５３と、シャフト５０の径方向外側に位置し、第１の曲面５３の曲率半径Ｒａよりも小さい曲率半径Ｒｂを有する第２の曲面５４とで構成されていることにより、抜け止め機能と分解可能な機能とを両立させてバランスよく発揮させる構成を容易に実現することができる。また、環状凹溝５１の軸方向幅を従来品よりも小さくすることができるので、その分、シャフト５０の軸方向寸法を小さくすることができる。その結果、シャフト５０の材料費削減および軽量化が図れる。
【００３５】
また、この実施形態では、環状凹溝５１のシャフト先端側周縁部５２を第１の曲面５３および第２の曲面５４で構成していることから、ドライブシャフトの組み立て時、シャフト５０にブーツを装着する工程で、環状凹溝５１のシャフト先端側周縁部５２を通過するブーツの内周面に傷が付きにくく、従来よりも有効な傷つき対策となる。
【００３６】
さらに、第１の曲面５３および第２の曲面５４のそれぞれが単一の円弧状をなすことから、抜け止め機能と分解可能な機能とを両立させてバランスよく発揮させる構成を簡易な構造でもって容易に製作することができる。この実施形態では、第１の曲面５３および第２の曲面５４のそれぞれが真円の弧状をなす場合について説明したが、真円の弧状以外に楕円の弧状であってもよい。
【００３７】
この実施形態では、環状凹溝５１のシャフト先端側周縁部５２を２つの曲面５３，５４で構成したが、シャフト５０の径方向内側から径方向外側へ向けて曲率が小さくなるように連続的に繋がれた複数の曲面であればよく、図３に示すように３つの曲面５３，５４，５５で構成するようにしてもよい。
【００３８】
つまり、シャフト先端側周縁部５２は、シャフト５０の径方向内側に位置する第１の曲面５３と、第１の曲面５３よりも径方向外側に位置し、第１の曲面５３の曲率半径Ｒａよりも小さい曲率半径Ｒｂを有する第２の曲面５４と、第２の曲面５４よりも径方向外側に位置し、第２の曲面５４の曲率半径Ｒｂよりも小さい曲率半径Ｒｃを有する第３の曲面５５で構成されている。この場合、ブーツの傷つき対策としてより一層有効があり、環状凹溝５１の軸方向幅をより一層小さくすることができる。
【００３９】
この実施形態では、環状凹溝５１について、止め輪６０が接触するシャフト先端側周縁部５２を、第１の曲面５３と第２の曲面５４とで構成すれば十分であることから、止め輪６０が接触しないシャフト後端側周縁部５７は、従来のように面取り５６としている。なお、このシャフト後端側周縁部５７も、シャフト先端側周縁部５２と同様に、第１の曲面５３と第２の曲面５４とで構成してもよい。
【００４０】
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【符号の説明】
【００４１】
１０  外側継手部材
２０  内側継手部材
３０  トルク伝達部材（ボール）
５０  シャフト
５１  環状凹溝
５２  シャフト先端側周縁部
５３  曲面（第１の曲面）
５４  曲面（第２の曲面）
６０  止め輪
Ａ  止め輪の断面中心位置
Ｒａ，Ｒｂ  曲率（曲率半径）
【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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