(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方から他方に対して駆動源の回転駆動力を伝達する等速ジョイント用スプラインシャフトの製造方法において、
前記スプラインシャフトの端部に、クラウニングを有する仮想スプライン歯を形成する工程と、
前記仮想スプライン歯が形成されたスプラインシャフトの端部を所定長だけ切断することにより、最終形態に係るスプライン歯を形成する工程と、
前記工程によって得られた最終形態に係るスプライン歯に対して等速ジョイントの軸孔を圧入してスプライン嵌合させる工程と、
を有し、前記最終形態に係るスプライン歯には、仮想スプライン歯の歯長の中心点と最終形態に係るスプライン歯の歯長の中心点との間であって、且つ前記スプラインシャフトと前記等速ジョイントとの嵌合部位に回転トルクが付与された際、応力が最小となる位置に略一致するように、歯厚が最大となるクラウニングトップが設けられることを特徴とする等速ジョイント用スプラインシャフトの製造方法。
【請求項２】
一方から他方に対して駆動源の回転駆動力を伝達するスプラインシャフトに対して等速ジョイントをスプライン嵌合させる嵌合構造において、
前記スプラインシャフトの端部には、仮想スプライン歯の歯長の中心点と最終スプライン歯の歯長の中心点との間に、歯厚が最大となるクラウニングトップを有するスプラインが形成され、前記クラウニングトップは、スプラインシャフトと等速ジョイントとの嵌合部位に回転トルクが付与された際に、応力が最小となる位置に略一致することを特徴とする等速ジョイント用スプラインシャフトの嵌合構造。
【請求項３】
請求項２記載の嵌合構造において、
前記クラウニングトップは、最終スプライン歯の歯長の中心点から等速ジョイントが連結されるスプラインシャフトの端部側にそれぞれ偏位した位置に設けられることを特徴とする等速ジョイント用スプラインシャフトの嵌合構造。
【請求項４】
請求項２または３記載の嵌合構造において、
前記スプラインシャフトの端部側に形成されたクラウニングの歯厚は、該スプラインシャフトの中心側に形成されたクラウニングの歯厚よりも大きく形成されることを特徴とする等速ジョイント用スプラインシャフトの嵌合構造。
【請求項５】
請求項２記載の嵌合構造において、
前記スプラインシャフトの軸線方向に沿った一端部および他端部にそれぞれスプラインを形成し、スプラインシャフトの一端部側のスプライン歯と他端部側のスプライン歯の形状が対称に形成されることを特徴とする等速ジョイント用スプラインシャフトの嵌合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両等の駆動力伝達機構に用いられる等速ジョイント用スプラインシャフトの製造方法および嵌合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両において、エンジンからの駆動力を車軸に伝達するために駆動軸を介して一組の等速ジョイントが用いられている。例えば、車軸側には、バーフィールドタイプの等速ジョイントが連結され、一方、差動装置側には、トリポートタイプの等速ジョイントが連結される。
【０００３】
ところで、近年、騒音、振動等の駆動力伝達系のガタを抑えること、例えば、内輪と駆動軸のガタに起因して発生する等速ジョイントの円周方向のガタを抑制することが要求されている。
【０００４】
従来では、この内輪と駆動軸のガタを抑制するために、等速ジョイントの軸セレーションにねじれ角を設けたものがあるが、前記ねじれ角の方向とトルク負荷方向によって、内輪および駆動軸の強度、寿命にバラツキが生じるおそれがある。
【０００５】
そこで、駆動軸の軸セレーションに左右の各駆動軸で逆方向、且つトルクの伝達方向に見て主負荷トルクの方向と同じ方向のねじれを付与し、その軸セレーションを内輪内径面のセレーションに圧入する技術的思想が開示されている（実公平６−３３２２０号公報）。
【０００６】
また、従来から、歯車等においてその歯面部にクラウニングを設ける技術的思想が開示されている（例えば、特開平２−６２４６１号公報、特開平３−６９８４４号公報、特開平３−３２４３６号公報等）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記実公平６−３３２２０号公報に開示された技術的思想では、内輪内径面に形成されたセレーションの両端部に応力が集中し、しかも、左右の駆動軸でねじれ角をそれぞれ逆方向に形成するために右側駆動軸と左側駆動軸とをそれぞれ使い分ける必要があり、駆動軸の種類が増大してその管理が煩雑となる不都合がある。
【０００８】
特に、前記実公平６−３３２２０号公報に開示された技術的思想を適用して等速ジョイントの製造を自動化した場合、製造装置の構成が複雑となるという問題がある。
【０００９】
また、駆動軸の軸セレーションに対して、従来、歯車に形成されていたクラウニングを設けて嵌合した場合、前記嵌合部に付与される応力が軸セレーションの軸線方向に沿ったそれぞれの部位において異なるために、所定の部分に応力が集中するという不具合がある。
【００１０】
本発明は、前記の不具合を考慮してなされたものであり、所定部分に応力が集中することを抑制するとともに、装置の全体構成を簡素化し、しかも駆動軸の管理を容易に遂行することが可能な等速ジョイント用スプラインシャフトの製造方法および嵌合構造を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、一方から他方に対して駆動源の回転駆動力を伝達する等速ジョイント用スプラインシャフトの製造方法において、
前記スプラインシャフトの端部に、クラウニングを有する仮想スプライン歯を形成する工程と、
前記仮想スプライン歯が形成されたスプラインシャフトの端部を所定長だけ切断することにより、最終形態に係るスプライン歯を形成する工程と、
前記工程によって得られた最終形態に係るスプライン歯に対して等速ジョイントの軸孔を圧入してスプライン嵌合させる工程と、
を有し、前記最終形態に係るスプライン歯には、仮想スプライン歯の歯長の中心点と最終形態に係るスプライン歯の歯長の中心点との間であって、且つ前記スプラインシャフトと前記等速ジョイントとの嵌合部位に回転トルクが付与された際、応力が最小となる位置に略一致するように、歯厚が最大となるクラウニングトップが設けられることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明は、一方から他方に対して駆動源の回転駆動力を伝達するスプラインシャフトに対して等速ジョイントをスプライン嵌合させる嵌合構造において、
前記スプラインシャフトの端部には、仮想スプライン歯の歯長の中心点と最終スプライン歯の歯長の中心点との間に、歯厚が最大となるクラウニングトップを有するスプラインが形成され、前記クラウニングトップは、スプラインシャフトと等速ジョイントとの嵌合部位に回転トルクが付与された際に、応力が最小となる位置に略一致することを特徴とする。
【００１４】
この場合、前記クラウニングトップを、最終スプライン歯の歯長の中心点から等速ジョイントが連結されるスプラインシャフトの端部側にそれぞれ偏位した位置に設けるとよい。また、前記スプラインシャフトの端部側に形成されたクラウニングの歯厚を、該スプラインシャフトの中心側に形成されたクラウニングの歯厚よりも大きく形成するとよい。
【００１５】
なお、前記スプラインシャフトの軸線方向に沿った一端部および他端部にそれぞれスプラインを形成した場合、スプラインシャフトの一端部側のスプライン歯と他端部側のスプライン歯の形状をそれぞれ対称に形成するとよい。
【００１６】
本発明によれば、スプラインが形成されたスプラインシャフトのクラウニングトップの位置を、スプラインシャフトと等速ジョイントとの嵌合部位に回転トルクが付与された際に応力が最小となる位置に略一致する位置に設けることにより、スプライン歯の所定の部分に応力が集中することを抑制するとともに、等速ジョイントを圧入する際の圧入荷重を減少させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る等速ジョイント用スプラインシャフトの製造方法および嵌合構造について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１８】
図１において、参照数字１０は、本発明の実施の形態に係る等速ジョイント用スプラインシャフトの嵌合構造が適用された駆動力伝達機構を示す。
【００１９】
この駆動力伝達機構１０は、スプラインシャフト１２と、前記スプラインシャフト１２の一端部に設けられ、図示しない車輪に回転駆動力を伝達するバーフィールドタイプの第１等速ジョイント１４と、前記スプラインシャフト１２の軸線方向に沿った他端部に設けられ、図示しない差動装置側に連結されるトリポートタイプの第２等速ジョイント１６とから構成される。
【００２０】
車輪側（アウトボード側）に設けられた第１等速ジョイント１４は、図２に示されるように、カップ部１８と軸部２０とが一体的に形成されたアウタカップ２２を有し、前記アウタカップ２２の内壁面にはボール２４が転動するボール転動溝２６が形成される。前記カップ部１８の開口部内には該開口部の内壁面に沿って断面円弧状のリテーナ２８が設けられ、前記リテーナ２８には複数のボール２４がそれぞれ挿入される複数の孔部３０が形成される。
【００２１】
前記リテーナ２８の内部にはインナ部材３２が収納され、前記インナ部材３２の外周には、周方向に沿って所定角度離間する複数のボール転動溝３４が形成され、前記インナ部材３２の中心部には、スプラインシャフト１２の一端部に嵌合する軸孔３６が貫通形成されている。
【００２２】
なお、スプラインシャフト１２の一端部側には、インナ部材３２の軸孔３６の環状溝に係合して抜け止めの作用を営むリング部材３８が装着される。
【００２３】
差動装置側（インボード側）に設けられた第２等速ジョイント１６は、図６に示されるように、有底円筒部４０と軸部４２とが一体的に形成されたアウタカップ４４を有する。前記アウタカップ４４の内空部には、スプラインシャフト１２の他端部に嵌合する軸孔４６が貫通形成されたリング状のスパイダボス部４８が設けられ、前記スパイダボス部４８には等角度離間する略円柱状の３本のトラニオン５０が半径外方向に向かって膨出形成される。前記トラニオン５０には内側ローラ５２が外嵌され、さらに前記内側ローラ５２には略円筒状に形成されたホルダ５４が外嵌される。前記ホルダ５４の外周面には、周方向に沿って装着された複数のニードルベアリング５６を介して外側ローラ５８が外嵌される。
【００２４】
なお、第１等速ジョイント１４および第２等速ジョイント１６のアウタカップ２２、４４の開口部は、両端部がそれぞれ大径バンド６０ａと小径バンド６０ｂとによって緊締された蛇腹状のブーツ６２によって閉塞される（図１参照）。
【００２５】
前記スプラインシャフト１２の一端部には、図３に示されるように、インナ部材３２の軸孔３６に嵌合する第１嵌合部６４が形成され、その他端部には、図７に示されるように、トラニオン５０を有するスパイダボス部４８の軸孔４６に嵌合する第２嵌合部６６が形成されている。なお、前記インナ部材３２の軸孔３６およびスパイダボス部４８の軸孔４６の内周面には、第１嵌合部６４および第２嵌合部６６にそれぞれ噛合する複数の直線状のスプライン歯６８が形成されている。前記軸孔３６、４６に設けられた各スプライン歯６８は、略同一の歯厚からなりスプラインシャフト１２の軸線と略平行となるように形成されている（図５および図９参照）。
【００２６】
第１嵌合部６４は、図３に示されるように、スプラインシャフト１２の軸線に沿って所定の歯長からなり、該スプラインシャフト１２の外周面の周方向に沿って形成された複数のスプライン歯７０を有する。各スプライン歯７０は、図４に示されるように、歯厚が最大となるクラウニングトップＴから歯長の両端部に向かって前記歯厚が連続的に減少するように形成されたクラウニング７２を有する。
【００２７】
この場合、前記クラウニングトップＴは、スプライン歯７０の歯長の中心Ｏ1から歯長の一端側（スプラインシャフト１２の一端部側）に偏位した部位に設けられる。従って、第１嵌合部６４では、各スプライン歯７０の一端部側の歯厚Ａが他端部側の歯厚Ｂよりも大きく、Ａ＞Ｂとなるように形成されている（図５参照）。
【００２８】
スプラインシャフト１２の他端部に形成された第２嵌合部６６は、スプラインシャフト１２の一端部に形成された第１嵌合部６４と略対称に形成される。すなわち、第２嵌合部６６は、歯厚が最大となるクラウニングトップＴから歯長の両端部に向かって前記歯厚が連続的に減少するように形成されたクラウニング７２が設けられた複数のスプライン歯７０を有する。
【００２９】
第２嵌合部６６における前記クラウニングトップＴは、図８に示されるように、スプライン歯７０の歯長の中心Ｏ1から歯長の他端側（スプラインシャフト１２の他端部側）に偏位した部位に設けられる。従って、第２嵌合部６６では、各スプライン歯７０の一端部側の歯厚Ｂが他端部側の歯厚Ａよりも小さく、Ｂ＜Ａとなるように形成されている（図９参照）。
【００３０】
本発明の実施の形態に係る等速ジョイント用スプラインシャフトの嵌合構造が適用された駆動力伝達機構１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００３１】
先ず、スプラインシャフト１２の製造方法について説明する。
【００３２】
図１０に示されるように、超硬材料によって略直線状に形成された上下一組の転造ラック７４ａ、７４ｂの間に棒状の被加工物７６を挿入し、相互に対向する一組の転造ラック７４ａ、７４ｂによって被加工物７６を押圧した状態において、図示しないアクチュエータの駆動作用下に前記一組の転造ラック７４ａ、７４ｂを相互に反対方向（矢印方向）に変位させることにより、被加工物７６の端部に対してクラウニング７２を有するスプライン加工がなされる。
【００３３】
この場合、前記転造ラック７４ａ、７４ｂによってスプラインシャフト１２の端部に形成されたスプライン歯７０の歯長は、最終形態（製造品）に係るスプライン歯７０の歯長よりも予め大きく設定されており、前記転造ラック７４ａ、７４ｂによって形成されたスプライン歯を仮想スプライン歯として以下説明する。
【００３４】
この場合、転造ラック７４ａ、７４ｂによって形成された仮想スプライン歯の歯厚が最大となるクラウニングトップＴの位置は、図４および図８に示されるように、仮想スプライン歯の歯長の中心Ｏ2と最終形態に係るスプライン歯７０の歯長の中心Ｏ1との間となるように設定される。換言すると、スプラインシャフト１２に形成されたスプライン歯７０の最終形態では、クラウニングトップＴの位置が最終形態に係るスプライン歯７０の歯長の中心Ｏ1からスプラインシャフト１２の一端部側に偏位した位置に設定される。
【００３５】
転造ラック７４ａ、７４ｂによってスプラインシャフト１２の一端部および他端部に対してそれぞれスプライン加工が施された後、スプラインシャフト１２の端部に連結される等速ジョイントのタイプに対応して、スプライン歯７０が形成された端部をそれぞれ所定長（図４および図８の一点鎖線参照）だけ切断することにより、最終形態に係るスプライン歯７０が完成する。
【００３６】
この場合、スプラインシャフト１２の一端部および他端部に形成されたスプラインのクラウニング形状は、それぞれ対称に形成される（図５と図９とを比較参照）。
【００３７】
続いて、インナ部材３２の軸孔３６に沿ってスプラインシャフト１２の一端部に形成されたスプラインを嵌合させることにより、第１等速ジョイント１４がスプラインシャフト１２の一端部に連結される。一方、スパイダボス部４８の軸孔４６に沿ってスプラインシャフト１２の他端部に形成されたスプラインを嵌合させることにより、第２等速ジョイント１６がスプラインシャフト１２の他端部に連結される。このようにして駆動力伝達機構１０が製造される。
【００３８】
次に、このようにして製造された駆動力伝達機構１０を構成する第１等速ジョイント１４に対して応力が付与された場合の応力特性曲線Ｃを図１１に示す。図１１から諒解されるように、スプライン歯７０の一端部から歯長の中心Ｏ1側に向かって応力が徐々に減少しスプライン歯７０の歯長の中心Ｏ1の手前の位置で応力が最小となり、さらに、前記スプライン歯７０の歯長の中心Ｏ1の手前の位置から徐々に応力が増大している。インナ部材３２の軸孔３６とスプラインシャフト１２の第１嵌合部６４との嵌合部位に所定の回転方向のトルクが負荷された場合、発生する応力は前記応力特性曲線Ｃに示されるようにスプライン歯７０の歯長全体で略一定ではなく、しかも、スプライン歯７０の歯長の中心Ｏ1と最も応力が最小となる位置とが一致していない。
【００３９】
本実施の形態では、前記応力特性曲線Ｃの応力が最小となる位置とクラウニングトップＴの位置とがそれぞれ略一致するように嵌合させることにより、インナ部材３２の軸孔３６にスプラインシャフト１２の一端部を圧入嵌合した際における前記圧入部の強度を保持することができる。この場合、応力が最小となる位置とクラウニングトップＴとの位置とを対応させることにより、スプラインが形成された所定の部分に応力が集中することを抑制することができる。
【００４０】
また、本実施の形態では、前記応力特性曲線Ｃの応力が最小となる位置とクラウニングトップＴの位置とがそれぞれ略一致するように嵌合させることにより、インナ部材３２の軸孔３６に対してスプラインシャフト１２の一端部を圧入した際の圧入荷重を軽減させて、より一層円滑に圧入することができる。
【００４１】
さらに、本実施の形態では、スプラインシャフト１２の一端部および他端部に形成されたスプライン歯７０のクラウニング７２の形状をそれぞれ対称となるように配置することにより、左駆動軸および右駆動軸として機能する左右のスプラインシャフト１２をそれぞれ同一構成とすることができる。従って、本実施の形態では、左側スプラインシャフトと右側スプラインシャフトとをそれぞれ用意して使い分ける必要がなく、従来技術のように複数の種類のスプラインシャフトの管理が不要となるため管理コストを低減させることができる。なお、左側スプラインシャフトと右側スプラインシャフトとをそれぞれ製造する機構を設ける必要がないため、装置全体の構成を簡素化することができる。
【００４２】
この場合、等速ジョイントの種々の機種に対応させて複数の種類の転造ラックを準備する必要がないため、設備投資を抑制して製造コストの削減を図ることができる。
【００４３】
さらにまた、本実施の形態では、直径およびスプライン歯の歯長がそれぞれ相違する複数のスプラインシャフトに対しても同様に適用することができる。すなわち、それぞれ直径が異なる複数の種類のスプラインシャフトでは、スプラインの歯長の長さがそれぞれ異なり、インナ部材の軸孔に嵌合する部分もそれぞれ相違しているが、仮想スプライン歯の歯長の中心Ｏ2と最終のスプライン歯の歯長の中心Ｏ1との間にクラウニングトップＴがくるように設定されているため、前述したような作用効果を享有することができる。
【００４４】
なお、バーフィールドタイプの第１等速ジョイント１４が連結されるスプラインシャフト１２の一端部と、トリポートタイプの第２等速ジョイント１６が連結されるスプラインシャフト１２の他端部とにおいて、それぞれスプラインの歯長は僅かに異なるだけであることから、実質的に同一のスプライン歯長とみなすことができるため、等速ジョイントの種類に拘わらず、本実施の形態に係る嵌合構造を適用することができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００４６】
すなわち、スプラインが形成されたスプラインシャフトのクラウニングトップの位置を発生応力が最小となる位置に略一致するように設けることにより、スプライン歯の所定の部分に応力が集中することを抑制するとともに、等速ジョイントを圧入する際の圧入荷重を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る等速ジョイント用スプラインシャフトの嵌合構造が適用された駆動力伝達機構の概略構成図である。
【図２】前記駆動力伝達機構を構成する第１等速ジョイントの縦断面図である。
【図３】前記第１等速ジョイントに連結されるスプラインシャフトの一端部の拡大図である。
【図４】図３に示すスプラインシャフトの一端部に形成されたスプライン歯の拡大図である。
【図５】図４に示すスプライン歯の一端部と他端部との歯厚の関係を示す説明図である。
【図６】前記駆動力伝達機構を構成する第２等速ジョイントの縦断面図である。
【図７】前記第２等速ジョイントに連結されるスプラインシャフトの他端部の拡大図である。
【図８】図７に示すスプラインシャフトの他端部に形成されたスプライン歯の拡大図である。
【図９】図８に示すスプライン歯の一端部と他端部との歯厚の関係を示す説明図である。
【図１０】一組の転造ラックによって被加工物に対してスプラインを形成する状態を示す斜視図である。
【図１１】スプライン歯の位置に対応して発生する応力特性曲線を含む説明図である。
【符号の説明】
１０…駆動力伝達機構                １２…スプラインシャフト
１４、１６…等速ジョイント          ３２…インナ部材
３６、４６…軸孔                    ４８…スパイダボス部
５０…トラニオン                    ６４、６６…嵌合部
６８、７０…スプライン歯            ７２…クラウニング
７４ａ、７４ｂ…転造ラック
【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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