(57)【要約】【課題】  ボールが外側継手部材から脱落することを未然に防止する簡易なストッパ構造を備え、コスト低減を容易に実現する。【解決手段】  カップ状の外側継手部材１０と、その外側継手部材１０に収容され、外側継手部材１０との間でボール３０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から延びるシャフト５０を有する固定式等速自在継手であって、外側継手部材１０に対してシャフト５０が最大作動角より大きな作動角をとった時に、ボール３０と干渉する大径部５１をシャフト５０に一体的に設ける。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カップ状の外側継手部材と、前記外側継手部材に収容され、外側継手部材との間でボール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、前記内側継手部材から延びるシャフトを有する固定式等速自在継手であって、
前記外側継手部材に対して前記シャフトが最大作動角より大きな作動角をとった時に、前記ボールと干渉する大径部をシャフトに一体的に設けたことを特徴とする固定式等速自在継手。
【請求項２】
前記大径部は、内側継手部材の端面から、ボール直径の１／４以下の軸方向距離を隔ててシャフトに配置されている請求項１に記載の固定式等速自在継手。
【請求項３】
前記シャフトは、３０°以下の最大作動角を持つ請求項１又は２に記載の固定式等速自在継手。
【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使用され、特に自動車リア用ドライブシャフトや自動車用プロペラシャフトに組み込まれる固定式等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。そのため、ドライブシャフトは、一般的に、エンジン側（インボード側）に軸方向変位および角度変位の両方を許容する摺動式等速自在継手を、駆動車輪側（アウトボード側）に角度変位のみを許容する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。
【０００４】
前述した固定式等速自在継手は、軸方向変位を許容できないが大きな作動角（最大作動角４５°以上）を許容することができる点で、主に自動車フロント用ドライブシャフトの駆動車輪側に適用される。
【０００５】
一方、この固定式等速自在継手は、自動車リア用ドライブシャフトの駆動車輪側や自動車用プロペラシャフトに適用される場合もある。その場合、自動車フロント用のように最大作動角を４５°以上とする必要がなく、自動車リア用であれば、最大作動角が３０°以下、プロペラシャフト用であれば、最大作動角が１０°以下である。
【０００６】
このように、自動車リア用ドライブシャフトでは、最大作動角が３０°以下と小さいことから、等速自在継手の軽量化およびコスト低減を目的として、自動車フロント用ドライブシャフトで使用される外側継手部材よりもトラック溝を短くして軸方向寸法を小さくした外側継手部材を使用している。
【０００７】
通常、等速自在継手の組み立て時には、最大作動角以上の角度をとり、ボールの組み込みをする。そのボール組み込み後の等速自在継手の搬送時や車両への組み付け時など、等速自在継手の取り扱い時、外側継手部材、内側継手部材、ケージおよびボールからなる構成部品がフリーな状態となる。このフリーな状態では、構成部品の自重で等速自在継手が最大作動角を超える状態となる場合がある。
【０００８】
このように、等速自在継手が最大作動角より大きな作動角をとる状態になった場合でも、自動車フロント用ドライブシャフトに使用される等速自在継手では、ボールが脱落する角度よりも小さい角度でシャフトが外側継手部材と干渉することで、ボールが外側継手部材のトラック溝から外れて脱落することを防止している。
【０００９】
しかしながら、前述したように、軸方向寸法が小さい外側継手部材を持つ自動車リア用ドライブシャフトに使用される等速自在継手では、最大作動角より大きな作動角をとる状態になった場合、シャフトが外側継手部材と干渉する前にボールが脱落する角度を超える状態となり、ボールが外側継手部材のトラック溝から外れて脱落してしまう。
【００１０】
そこで、等速自在継手の取り扱い時に外側継手部材のトラック溝からボールが外れて脱落することを未然に防止する手段を設けた等速自在継手が種々提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−２８０３５９号公報
【特許文献２】特開２０１１−８０５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、等速自在継手の取り扱い時に外側継手部材のトラック溝からボールが外れて脱落することを未然に防止する手段を設けた特許文献１，２の等速自在継手は、以下のような構造および課題を持つ。
【００１３】
まず、特許文献１で開示された等速自在継手は、内側継手部材から延びるシャフトの外側継手部材の開口部近傍部位に突起を設け、その突起を外側継手部材の開口端部に当接可能としたストッパ構造を具備する。この等速自在継手では、外側継手部材に対してシャフトが最大作動角より大きな作動角をとった時、シャフトの突起が外側継手部材の開口端部と干渉することにより、ボールが外側継手部材のトラック溝から外れて脱落することを未然に防止している。
【００１４】
しかしながら、この特許文献１の等速自在継手の場合、シャフトに突起を形成するため、そのシャフトを切削加工する前の素材径を大きくする必要がある。その結果、突起を形成するためのシャフトの切削加工が必要であり、また、シャフトの素材に大径のものを用意する必要があることから、材料費や切削加工費の面で、等速自在継手のコスト低減を困難なものにしている。
【００１５】
次に、特許文献２で開示された等速自在継手は、内側継手部材とシャフトとの間に、シャフトの内側継手部材に対する軸方向の変位を規制する開口側規制部材を設け、その開口側規制部材をボールに当接可能としたストッパ構造を具備する。この等速自在継手では、外側継手部材に対してシャフトが最大作動角より大きな作動角をとった時、開口側規制部材がボールと干渉することにより、ボールが外側継手部材のトラック溝から外れて脱落することを未然に防止している。
【００１６】
しかしながら、この特許文献２の等速自在継手の場合、ボール落下防止部材を兼ねる開口側規制部材をシャフトに取り付けると共に内側継手部材に当接させた構造となっている。このように、シャフトとは別部材の開口側規制部材を必要とすることから、部品点数が増加し、等速自在継手のコスト低減を困難なものにしている。
【００１７】
そこで、本発明は前述の課題に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、ボールが外側継手部材から脱落することを未然に防止する簡易なストッパ構造を備え、コスト低減を容易に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】
【００１８】
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、カップ状の外側継手部材と、その外側継手部材に収容され、外側継手部材との間でボール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、その内側継手部材から延びるシャフトを有する固定式等速自在継手であって、外側継手部材に対してシャフトが最大作動角より大きな作動角をとった時に、ボールと干渉する大径部をシャフトに一体的に設けたことを特徴とする。
【００１９】
本発明では、外側継手部材に対してシャフトが最大作動角より大きな作動角をとった時に、シャフトに一体的に設けられた大径部がボールと干渉する。これにより、等速自在継手の取り扱い時、シャフトの大径部は、ボールが脱落する角度より小さな角度に規制するストッパとしての機能を発揮する。その結果、等速自在継手の取り扱い時にボールが外側継手部材から外れて脱落することを未然に防止できる。
【００２０】
以上のように、シャフトの大径部をボールと干渉させることにより作動角を規制するため、従来のように、外側継手部材との干渉により作動角を規制する場合よりも、シャフトの外径を小さくすることができるので、シャフトの素材径を小さくすることができる。また、ボールと干渉する大径部をシャフトに一体的に設けているため、従来のような別体構造とは異なり、部品点数の削減を図ることができる。
【００２１】
本発明における大径部は、内側継手部材の端面から、ボール直径の１／４以下の軸方向距離を隔ててシャフトに配置されていることが望ましい。このように、内側継手部材の端面から近接する位置に大径部を配置すれば、ボールが脱落する角度より小さな角度で規制するストッパ機能を発揮させる上で、大径部を最適な位置に配置することができる。
【００２２】
本発明におけるシャフトは、３０°以下の最大作動角を持つことが望ましい。このようにすれば、３０°以下の最大作動角を持つ自動車リア用ドライブシャフトに使用される固定式等速自在継手に適用する上で有効である。また、１０°以下の最大作動角を持つ自動車用プロペラシャフトに使用される固定式等速自在継手に適用する上で有効である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、等速自在継手の取り扱い時、シャフトの大径部は、ボールが脱落する角度より小さな角度に規制するストッパとしての機能を発揮することにより、等速自在継手の取り扱い時にボールが外側継手部材から外れて脱落することを未然に防止できる。このような簡易なストッパ構造により、シャフトの素材径を小さくすることができると共に部品点数の削減を図ることができるので、等速自在継手のコスト低減を容易に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態で、作動角０°状態の固定式等速自在継手を示す断面図である。
【図２】図１の固定式等速自在継手が作動角をとった状態を示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態で、固定式等速自在継手が作動角をとった状態を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態で、固定式等速自在継手が作動角をとった状態を示す断面図である。
【図５】図４のシャフトで、（Ａ）はスプライン形成前の状態を示す正面図、（Ｂ）はスプライン形成後の状態を示す正面図である。
【図６】本発明の他の実施形態で、固定式等速自在継手が作動角をとった状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施形態を以下に詳述する。以下の実施形態では、例えば、自動車用ドライブシャフトに組み込まれる固定式等速自在継手の一つであるツェッパ型等速自在継手（ＢＪ）を例示するが、他の固定式等速自在継手として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。
【００２６】
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。そのため、ドライブシャフトは、一般的に、エンジン側（インボード側）に軸方向変位および角度変位の両方を許容する摺動式等速自在継手を、駆動車輪側（アウトボード側）に角度変位のみを許容する固定式等速自在継手をそれぞれ装着し、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。
【００２７】
前述した固定式等速自在継手は、図１に示すように、カップ状の外側継手部材１０と、その外側継手部材１０に収容された内側継手部材２０、複数のボール３０およびケージ４０とを備え、内側継手部材２０から延びて外側継手部材１０の開口部から突出するシャフト５０を有する。
【００２８】
外側継手部材１０は、軸方向に延びる円弧状トラック溝１１が球面状内周面１２の円周方向等間隔で複数箇所に形成されている。また、外側継手部材１０のカップ状底部から軸１３が軸方向に延びて一体に形成されている。軸１３は図示しない駆動車輪を回転支持する車輪用軸受に連結される。内側継手部材２０は、外側継手部材１０のトラック溝１１と対をなして円弧状トラック溝２１が球面状外周面２２の円周方向等間隔で複数箇所に形成されている。ボール３０は、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との間に介在してトルクを伝達する。ケージ４０は、外側継手部材１０の球面状内周面１２と内側継手部材２０の球面状外周面２２との間に介在してボール３０を保持する。シャフト５０は、内側継手部材２０の軸孔に圧入されてスプライン嵌合によりトルク伝達可能に連結され、止め輪６０により抜け止めされている。
【００２９】
以上の構成からなる等速自在継手では、シャフト５０により外側継手部材１０と内側継手部材２０との間に作動角が付与されると、ケージ４０に保持されたボール３０は常にどの作動角においても、その作動角の二等分面内に維持され、外側継手部材１０と内側継手部材２０との間での等速性が確保される。外側継手部材１０と内側継手部材２０との間では、前述のようにして等速性が確保された状態で回転トルクがボール３０を介して伝達される。
【００３０】
この固定式等速自在継手は、主に自動車フロント用ドライブシャフトに適用されるが、自動車リア用ドライブシャフトに適用される場合もある。自動車リア用ドライブシャフトで使用される等速自在継手の場合、最大作動角が３０°以下と小さいことから、自動車フロント用ドライブシャフトで使用される等速自在継手よりもトラック溝１１を短くして軸方向寸法を小さくした外側継手部材１０を使用している。これにより、等速自在継手の軽量化およびコスト低減を図っている。
【００３１】
また、ボール３０の個数を８個とした場合、６個ボールの等速自在継手よりも外側継手部材１０のトラック溝１１および内側継手部材２０のトラック溝２１を浅くすることができる。その分、外側継手部材１０および内側継手部材２０の肉厚も低減することができ、軽量コンパクト化を図る点で有効である。なお、８個ボールは一つの例示であり、６個ボールであってもよく、ボール３０の個数については任意である。
【００３２】
ここで、等速自在継手の組み立て時には、最大作動角以上の角度をとり、ケージ４０のポケットが外側継手部材１０から見える位置にしてボール３０の組み込みをしている。そのボール組み込み後の等速自在継手の搬送時や車両への組み付け時など、等速自在継手の取り扱い時、等速自在継手を構成する外側継手部材１０、内側継手部材２０、ケージ４０およびボール３０がフリーな状態となる。このフリーな状態では、構成部品の自重で等速自在継手が最大作動角を超える状態となる場合がある。
【００３３】
このように、等速自在継手の取り扱い時、その等速自在継手が最大作動角より大きな作動角をとる状態になった場合でも、ボール３０が外側継手部材１０のトラック溝１１から外れて脱落することを未然に防止する手段として、この実施形態では、以下のようなストッパ構造を採用している。
【００３４】
図１に示す実施形態では、外側継手部材１０に対してシャフト５０が最大作動角より大きな作動角をとった時に、ボール３０と干渉する大径部５１をシャフト５０に一体的に設けたストッパ構造を具備する。この実施形態では、シャフト５０の内側継手部材２０と連結される軸端部５２を除く部位が大径部５１をなし、その大径部５１は外径Ｄ１を有する。また、この大径部５１は、その端部５３が、内側継手部材２０の端面２３から、ボール直径ｄの１／４以下の軸方向距離Ｌを隔ててシャフト５０に近接配置されている。
【００３５】
この固定式等速自在継手では、図２に示すように、外側継手部材１０に対してシャフト５０が最大作動角より大きな作動角をとった時に、シャフト５０に一体的に設けられた大径部５１の端部５３がボール３０と干渉する。このように、大径部５１の端部５３がボール３０と干渉する場合、内側継手部材２０の端面２３からボール３０の半分程度が食み出す状態となる。
【００３６】
これにより、等速自在継手の搬送時や車両への組み付け時などのように等速自在継手の取り扱い時、シャフト５０の大径部５１の端部５３は、ボール３０が脱落する角度より小さな角度に規制するストッパとしての機能を発揮する。その結果、等速自在継手の取り扱い時にボール３０が外側継手部材１０のトラック溝１１から外れて脱落することを未然に防止できる。
【００３７】
以上のように、シャフト５０の大径部５１をボール３０と干渉させることにより作動角を規制するため、従来のように、外側継手部材１０との干渉により作動角を規制する場合よりも、シャフト５０の大径部５１の外径（素材径）Ｄ１を小さくすることができるので、シャフト５０の素材径を小さくすることができる。また、ボール３０と干渉する大径部５１をシャフト５０に一体的に設けているため、従来のような別体構造とは異なり、部品点数の削減を図ることができる。
【００３８】
また、大径部５１の端部５３は、内側継手部材２０の端面２３から、ボール直径ｄの１／４以下の軸方向距離Ｌを隔ててシャフト５０に配置されていることにより（図１参照）、ボール３０が脱落する角度より小さな角度で規制するストッパ機能を発揮させる上で、大径部５１を最適な位置に配置することができる。
【００３９】
なお、大径部５１の端部５３を、内側継手部材２０の端面２３から、ボール直径ｄの１／４よりも大きな軸方向距離を隔ててシャフト５０に配置すると、ボール３０が脱落する角度より小さな角度で大径部５１をボール３０と干渉させることが困難となる。
【００４０】
さらに、図２に示すように、大径部５１の端部５３は、ボール中心Ｏからシャフト５０に下した垂線Ｈを基準０°とし、範囲Ｍ内でボール３０に当接可能としている。このように、大径部５１の端部５３が接触するボール３０の部位を前述の範囲Ｍに規定することにより、ボール３０が脱落する角度より小さな角度で規制するストッパ機能を発揮させる上で、大径部５１をボール３０の最適な部位で接触させることができる。ここで、範囲Ｍは前輪（操舵輪）で使用される最大作動角よりも小さい角度の範囲である。
【００４１】
なお、大径部５１の端部５３が、範囲Ｍより大きな範囲でボール３０に当接可能とすると、ボール３０が脱落する角度より小さな角度に規制することが困難となり、所期のストッパ機能を発揮させることができない。
【００４２】
図１の実施形態では、シャフト５０の内側継手部材２０と連結される軸端部５２を除く部位全体が大径部５１をなす構造について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、図３、図４および図６に示す実施形態の構造であってもよい。
【００４３】
なお、図３、図４および図６は、図２に示す状態と同様、外側継手部材１０に対してシャフト５０が最大作動角より大きな作動角をとった時に、シャフト５０に一体的に設けられた大径部５４，５６，５８がボール３０と干渉する状態を示す。図３、図４および図６において、図２と同一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。
【００４４】
図３に示す実施形態では、ボール３０と干渉する大径部５４をシャフト５０の一部に形成している。この大径部５４は、軸方向に幅を有することから、その端部５５がボール３０と当接することになる。このように、大径部５４をシャフト５０の一部に形成することにより、大径部５４以外の部位の外径を小さくすることで、シャフト５０の軽量化が図れる。
【００４５】
図４に示す実施形態では、ボール３０と干渉する大径部５６を突起形状としている。この大径部５６は、軸方向に幅を有しない尖端形状としていることから、大径部５６全体がボール３０と当接することになる。大径部５６は、塑性加工により成形することが可能である。
【００４６】
例えば、大径部５６の軸方向両側に溝部５７を設けた構造とした場合、転造加工により成形することが可能である。その場合、図５（Ａ）に示すようにシャフト５０を転造加工することにより大径部５６および溝部５７を成形する。その後、図５（Ｂ）に示すように軸端部５２にスプラインおよび止め輪６０用の周溝を形成すればよい。
【００４７】
このように、大径部５６を塑性加工で成形することにより、素材径はＤ２となり、塑性加工を用いない場合の素材径（図１および図３の素材径Ｄ１）よりも低減することができ（Ｄ２＜Ｄ１）、さらなるコスト低減を図ることができる。
【００４８】
その他の塑性加工として、軸肥大加工を採用することも可能である。図６に示す実施形態では、ボール３０と干渉する大径部５８を軸肥大加工により成形する。この大径部５８は、軸方向に幅を有することから、その端部５９がボール３０と当接することになる。
【００４９】
この軸肥大加工とは、回転する軸材に軸方向の圧縮応力と回転曲げによる引張・圧縮の繰り返し交番応力を付与することにより、軸の一部に肥大部を形成する逐次的塑性加工法である。
【００５０】
この軸肥大加工を採用することにより、大径部５８の盛り上がり量をさらに増大させることができる。その結果、素材径がＤ３となり、転造加工により成形する場合の素材径（図４の素材径Ｄ２）よりも低減することができ（Ｄ３＜Ｄ２）、さらなるコスト低減を図ることができる。
【００５１】
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】
【００５２】
１０  外側継手部材
２０  内側継手部材
３０  ボール
５０  シャフト
５１，５４，５６，５８  大径部
【図１】
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【図２】
2017020543.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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