(57)【要約】【課題】加工が容易で、かつ、ローラの保持力が高い突出部を備えたしゅう動式等速自在継手の外輪を提供する。【解決手段】しゅう動式等速自在継手は、入力軸または出力軸と接続する内側継手部材と、出力軸または入力軸と接続する外側継手部材と、内側継手部材と外側継手部材との間でトルクを伝達するためのトルク伝達要素とを有し、トルク伝達要素が外側継手部材の内部に形成したトラックに沿って移動する。外側継手部材10の開口端部におけるトラックに抜け止め用の突出部40が設けてあり、突出部40の外側継手部材10の開口側の面42が外側継手部材10の開口端面に対して鋭角αをなしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸または従動軸と接続する内側継手部材と、従動軸または駆動軸と接続する外側継手部材と、内側継手部材と外側継手部材との間でトルクを伝達するためのトルク伝達要素とを有し、前記トルク伝達要素が前記外側継手部材の内部に形成したトラックに沿って移動するしゅう動式等速自在継手の外側継手部材であって、
前記外側継手部材の開口端面よりも奥側の前記トラックに突出部を設け、前記突出部の前記開口端面側の面が前記開口端面に対して鋭角をなしているしゅう動式等速自在継手の外側継手部材。
【請求項２】
前記鋭角が１０度以上６０度以下である請求項１のしゅう動式等速自在継手の外側継手部材。
【請求項３】
前記鋭角が１５度以上４５度以下である請求項２のしゅう動式等速自在継手の外側継手部材。
【請求項４】
前記突出部よりも奥側の前記トラックに高周波熱処理による焼入れが施してある請求項１のしゅう動式等速自在継手の外側継手部材。
【請求項５】
前記トラックに浸炭熱処理による焼入れが施してある請求項１のしゅう動式等速自在継手の外側継手部材。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項の外側継手部材を有するしゅう動式等速自在継手。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１項の外側継手部材を有するトリポード型等速自在継手。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか１項の外側継手部材を有するダブルオフセット型等速自在継手。
【請求項９】
請求項１から５のいずれか１項の外側継手部材を有するクロスグルーブ型等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は自動車や各種産業機械の動力伝達装置に使用されるしゅう動式等速自在継手に関し、より詳しくはその外側継手部材に関する。しゅう動式等速自在継手の例としては、トリポード型等速自在継手、ダブルオフセット型等速自在継手、クロスグルーブ型等速自在継手が挙げられる。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンからの動力を車輪に伝達するドライブシャフトは中間シャフトとその両端に取り付けたしゅう動式等速自在継手および固定式等速自在継手からなり、しゅう動式等速自在継手を介してデファレンシャルに連結され、固定式等速自在継手を介して車輪に連結される。しゅう動式等速自在継手の一例として、トリポード型等速自在継手は、図１０に示すように、外側継手部材としての外輪３１０，４１０の内部に内側継手部材としてのトリポード３２０を挿入した構造で、外輪３１０，４１０とトリポード３２０は軸方向変位（プランジング）が可能である。図１０（Ａ）は外周の断面形状が円形をした外輪３１０の例、図１０（Ｂ）は外周の断面形状が小径部４１２と大径部４１４の繰返しからなる花冠状をした外輪４１０の例である。外輪３１０，４１０はカップ状で、内周に軸方向に延びる３本のトラック溝３１４が円周方向に等間隔に形成してある。トリポード３２０は半径方向に突出した３本の脚軸３２６を有する。各脚軸３２６にはローラ３３０が回転自在に取り付けてある。ローラ３３０は外輪３１０，４１０のトラック溝３１４にそれぞれ収容され、プランジングの際にはトラック溝３１４のローラ案内面３１６に沿って外輪３１０，４１０の軸方向に転動する。
【０００３】
ドライブシャフトを車体に組み付ける工程等においては、ドライブシャフトを傾けたり垂直にしたりせざるを得ない場合がある。そのとき、トリポード型等速自在継手を上にすると、重みで外輪３１０，４１０からトリポード３２０が脱落するおそれがあるので、従来、トリポード３２０の抜け止めとして、外輪３１０，４１０の開口端部内周にクリップ３４２を装着している。サークリップ３４２は外輪３１０，４１０の内周面に形成した円形（の一部をなす）溝３４０に装着してあり、脚軸２２６に取り付けた状態のローラ３３０群の外接円径よりも小径である。したがって、サークリップ３４２はローラ３３０が外輪３１０，４１０の開口端部側に移動したときこれと干渉してトリポード３２０の抜けを防止する。
【０００４】
特許文献１には、図１１に示すように、トリポード型等速自在継手の外輪５１０のローラ案内面５１４を、外輪５１０の開口端部５４４を残して熱処理により硬化させ、未硬化の開口端部５４４に塑性加工により突出部５４６を形成して、その突出部５４６をローラと干渉させてローラの抜け止めをする技術が記載されている。図１１中、散点模様は熱処理により硬化させた領域５４２を表している。
【特許文献１】特開２００２−２３５７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術では、突出部５４４を外輪５１０の開口端部５４４に設けているが、ローラの外周面と干渉して開口端面側への移動を確実に阻止するという観点から、突出部の突出量および突出部の形状について、改良の余地があることが判明した。
そこで、この発明は、加工が容易で、かつ、ローラの保持力が高い突出部を備えたしゅう動式等速自在継手の外輪を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、駆動軸または従動軸と接続する内側継手部材と、従動軸または駆動軸と接続する外側継手部材と、内側継手部材と外側継手部材との間でトルクを伝達するためのトルク伝達要素とを有し、前記トルク伝達要素が前記外側継手部材の内部に形成したトラックに沿って移動するしゅう動式等速自在継手の外側継手部材であって、前記外側継手部材の開口端面よりも奥側の前記トラックに突出部を設け、前記突出部の前記開口端面側の面が前記開口端面に対して鋭角をなしていることを特徴とするものである。
トラックに突出部を設けることで、その突出部はローラと干渉することになるため、ローラが外側継手部材の開口端面側に移動してきたときにこれと干渉して、それ以上の移動を規制する。このようにしてトリポードの抜け止めがなされる。
【０００７】
突出部を外側継手部材の開口端面よりも奥側に配置し、かつ、突出部の形状を、外側継手部材の開口端面側の面がその開口端面に対して鋭角をなしているような形状とすることにより、簡易かつ低コストに突出部を形成することができる。
すなわち、突出部は、かしめ治具を使用してトラックに塑性変形を起こさせることにより加工することができる。その際、突出部の加工面（外側継手部材の開口端面側の面）が開口端面に対して鋭角をなしていることから、かしめ治具の押込み量が同じでもより多くの突出量を確保することができ、少ない荷重で効果的に塑性変形を起こすことができる。
テーパ面を形成したかしめ治具を使用することにより、低い荷重で突出部が形成でき、しかもトラックに一対の加工面を同時に加工することができる。
【０００８】
また、突出部の加工面の角度として適切な値を選ぶことで、不要な外輪変形を抑制できる。この角度をαとすると、角度αは１０度以上６０度以下、好ましくは１５度以上４５度以下である。角度αが小さい（１０度未満）と大きな荷重が必要になる。角度αを大きくしていくと、突出部の突出量は大きくなり、荷重は小さくなる。しかし、角度αが４５度を越えると突出量が小さく、６０度を越えると突出部の形成と共に、トラックの変形が顕著になる。これらのことから、角度αは１０度以上６０度以下とする必要があり、１５度以上４５度以下が望ましい。
【０００９】
しゅう動式等速自在継手においては、トルク伝達要素がトラック上を転動しながらトルクを伝達するため、トラックには高い転動疲労寿命が要求される。トラックを熱処理で硬化させると、転動疲労寿命を高めることができ、継手寿命やトルク容量の増大を図ることができる。しかしながら、トラック全体に硬化処理を施した場合、塑性加工の過程で、延性不足によって母材割れを起こすことが懸念される。したがって、かしめ加工を無理なく行うことができるようにするため、突出部よりも奥側（反開口端面側）のトラックについて熱処理を施す。そうすることにより、硬化したローラ案内面より硬度が低くかつ延性に富む未硬化部を開口端面近傍に形成し、この未硬化部を塑性変形させて突出部を形成すれば、塑性変形に伴う母材割れを回避することができる。母材割れを確実に防止するため、未硬化部の表面硬度は、ロックウェル硬さ（Ｃスケール試験：以下同じ）でＨＲＣ４０以下に設定するのが望ましい。
【００１０】
トラックの表面硬化処理としては種々採用可能であるが、その中でも特に高周波焼入れは、局部加熱が可能で硬化層深さの選定が自由であり、また、硬化層以外には著しく熱影響を与えないように制御できるので母材の性能を保持できる等の利点を有する。そのため、上述のように外側継手部材の開口端面近傍を除いてトラックを表面硬化させるための熱処理として好適である。もちろん浸炭熱処理による焼入れを採用することも可能である。
【００１１】
この発明は、トリポード型等速自在継手、ダブルオフセット型等速自在継手、クロスグルーブ型等速自在継手といったしゅう動式等速自在継手に適用することができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、抜け止めのためのクリップ等を追加しなくても、抜け止めが達成できる。
突出部の加工面をテーパ形状とすることで、同じ押込み量でも突出量を多く確保することができ、少ない荷重で効果的に塑性変形を起こすことができる。
また、適切なテーパ角度とすることで、不要な外輪変形を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。なお、ここではトリポード型等速自在継手を例にとって説明する。
【００１４】
まず、図３を参照してトリポード系等速自在継手の基本的構成について述べる。トリポード型等速自在継手は、外側継手部材としての外輪１０と、内側継手部材としてのトラニオン２０と、トルク伝達要素としてのローラ３０とを主要な構成要素としている。
【００１５】
外輪１０はマウス部１２とステム部１８とからなり、ステム部のスプライン（またはセレーション。以下、同じ。）軸部で、連結すべき２軸のうちの一方とトルク伝達可能に接続するようになっている。マウス部１２はカップ状で、内周面１４の円周方向三等分位置に軸方向に延びるトラック溝１６が形成してある。
【００１６】
トラニオン２０はボス部２２とトラニオンジャーナル２６とからなり、ボス部２２の軸心部分に形成したスプライン孔２４で、連結すべき２軸のうちのもう一方とトルク伝達可能に接続するようになっている。トラニオンジャーナル２６はボス部２２の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。各トラニオンジャーナル２６は円筒形状で、端部付近に環状溝２８が形成してある。
【００１７】
ローラ３０は転動体としての針状ころ３２を介してトラニオンジャーナル２６に回転自在に支持されている。針状ころ３２はトラニオンジャーナル２６とローラ３０との間に総ころ状態で組み込まれ、トラニオンジャーナル２６の外周面が針状ころ３２の内側軌道面となり、ローラ３０の内周面が針状ころ３２の外側軌道面となる。針状ころ３２の両端側にインナワッシャ３４とアウタワッシャ３６が配置してあり、トラニオンジャーナル２６の先端側に抜けないようにサークリップ３８で抜け止めがしてある。
【００１８】
アウタワッシャ３６は、トラニオンジャーナル２６の半径方向に延びた円盤部と、トラニオンジャーナル２６の軸線方向に延びた円筒部とからなる。サークリップ３８はトラニオンジャーナル２６の環状溝２８に装着してある。環状溝２８に装着した状態のサークリップ３８の外径はアウタワッシャ３６の円盤部の内径より大きいため、トラニオンジャーナル２６の軸端側へのアウタワッシャ３６の移動が規制される。アウタワッシャ３６の円筒部の外径は針状ころ３２の外接円と同じかわずかに小さいため、針状ころ３２の抜け止めが行われる。また、アウタワッシャ３６の円筒部の外径はローラ３０の内径より小さく、端部がローラ３０の内径よりも大きく拡大している。したがって、ローラ３０はトラニオンジャーナル２６の軸線方向に一定程度移動することができる。
【００１９】
外輪１０は、たとえば炭素含有量０．１５〜０．６０ｗｔ％の炭素鋼（たとえばＳ５３Ｃ）から、鍛造加工、機械加工、熱処理、ステム部１８の研削加工、といった工程を経て製造される。
【００２０】
上記熱処理にはローラ案内面１６の表面硬化処理が含まれる。たとえば、ローラ案内面１６を焼入れ等の熱処理によってＨＲＣ５５以上まで硬化させ、ローラ３６の転動に耐え得る十分な転動疲労寿命を付与する。ローラ案内面１６のうち、外輪１０の開口端面近傍は熱処理を施さず、未硬化部分を残す。そして、この未硬化部分の表面硬度は、後述する突出部４０を形成する際の割れ発生を防止するため、ＨＲＣ４０以下とする。ローラ案内面１６のうち、未硬化部分を残した外輪１０の開口端面近傍は、通常の使用状態ではローラ３６が転動することはないので、熱処理を省略しても特に問題は生じない。未硬化部分は、上述のように熱処理を施さずに未焼入れの生材を残すほか、表面硬度がＨＲＣ４０を超えない範囲で適当な熱処理を施して調質することもできる。このようにローラ案内面１６の一部領域に限って未硬化部分を形成するため、ローラ案内面１６の熱処理は、局部加熱が容易で硬化層以外には著しく熱影響を与えないように制御できる高周波焼入れによるのが好ましい。なお、防炭処理と組み合わせた浸炭焼入れによることも可能である。
【００２１】
図１および図２に示すように、トリポード型等速自在継手の外輪１０のローラ案内面１６に、かしめ治具４４を用いてかしめを施すころにより、ローラ案内面１６を局部的に塑性変形させて突出部４０を形成する。図１（Ｂ）中、符号Ｄはかしめ深さを表し、符号Ｌはかしめ治具４４を外輪１０の開口端面から軸方向に押し込む長さを表している。かしめ深さＤが浅すぎると突出部４０がローラ案内面１６から突出する量が小さくなり、逆に深すぎると加工が困難になる。突出部４０を形成する目的がローラ３６の抜け止めにあることから、かしめ深さＤは０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下が適切である。
なお、図２では外輪１０だけが図示してあるが、かしめ加工は、外輪１０の内部にトリポードユニット（２０，３０）を挿入した状態で行なう。
【００２２】
図１（Ｃ）に示すように、かしめ治具４４の、外輪１０に押し当てる面はテーパにしてあり、角度αを種々変えてかしめを試みたところ次のような知見を得た。同じ押込み長さＬ（図１（Ｂ）参照）で比較すると、角度αが小さい（１０度未満）と大きな荷重が必要になる。角度αを大きくしていくと、ローラ案内面からの突出部４０の突出量は大きくなり、荷重は小さくなる。しかし、角度αが４５度を越えると突出量が小さく、６０度を越えると突出部４０の形成と共に、向かい合うローラ案内面間の距離が広がる方向への変形が顕著になる。これらのことから、角度αは１０度以上６０度以下とする必要があり、１５度以上４５度以下が望ましい。
【００２３】
図１（Ａ）ではかしめは１位相の向かい合う２トラックを同時に加工する例を示しているが、１トラックずつ加工したり、３位相を同時加工したり、１位相内で１トラックの加工としても成立する。また、加工部位はトラックのみでもよく、その周辺部位にまたがってもよい。
【００２４】
以上、トリポード型等速自在継手に適用した場合を例にとって説明したが、この発明は、他のタイプのトリポード型等速自在継手、さらにはトリポード型以外のしゅう動式等速自在継手にも、同様に適用することができる。
【００２５】
図４〜図６にダブルオフセット型等速自在継手の例を示す。ダブルオフセット型等速自在継手は、外側継手部材としての外輪１１０と、内側継手部材としての内輪１２０と、トルク伝達要素としてのボール１３０と、ボール１３０を保持するケージ１３２とを主要な構成要素とするしゅう動式等速自在継手である。
【００２６】
外輪１１０は、円筒形状の内周面１１２を有し、その円周方向に等間隔で、軸方向に延びるボール溝１１４が形成してある。ここでは外輪１１０はフランジタイプであって、一体に形成したフランジ１１６を介して当該継手で連結すべき２軸の一方（駆動軸または従動軸）とトルク伝達可能に接続するようになっている。以下の説明では、外輪１１０のフランジ１１６側（図４では右側）を外輪奥側、その反対側（図４では左側）を外輪入口側と呼ぶこととする。フランジタイプの外輪１１０は両端で開口しているため、内部にグリースを充填する必要上、外輪奥側の開口部にキャップ１１８が装着してある。なお、セレーション軸を形成したステム部をもったタイプの外輪もある。
【００２７】
内輪１２０は球面状の外周面１２２を有し、その円周方向に等間隔で、軸方向に延びるボール溝１２４が形成してある。内輪１２０は、軸心部分に形成したセレーション孔１２６を介して、当該継手で連結すべき２軸のもう一方（従動軸または駆動軸）とトルク伝達可能に接続するようになっている。
【００２８】
外輪１１０のボール溝１１４と内輪２０のボール溝１２４は対をなし、各対のボール溝１１４，１２４間に１個のボール１３０が組み込んである。ボールの数は任意であるが、一般に６または８個のボール１３０が使用され、すべてのボール１３０はケージ１３２により同一平面内に保持される。
【００２９】
ケージ１３２は、ボール１３０を収容するためのポケット１３４が円周方向に所定間隔で形成してある。ケージ１３２の外周面１３６は外輪１１０の内周面１１２と接する凸球面部分を有し、ケージ１３２の内周面１３８は内輪１２０の外周面１２２と接する凹球面部分を有する。外周面１３６の凸球面部分の球面中心と内周面１３８の凹球面部分の球面中心は、継手中心Ｏを挟んで軸方向両側に等距離だけオフセットさせてある。ポケット１３４は、ボール中心の軸方向の位置が、ケージ１３２の外周面１３６の凸球面部分の球面中心から内周面１３８の凹球面部分の球面中心までの距離の二等分位置に配置されるように設定してある。
【００３０】
ダブルオフセット型等速自在継手では、外輪１１０のボール溝１１４が上述のトラックに相当する。図４および図６に示すようにボール溝１１４に突出部１４０を設けることにより、外輪１１０の開口端面方向へのボール１３０の移動を規制し、外輪１１０から内輪１２０が抜け出すことを防止することができる。
【００３１】
図７〜図９にクロスグルーブ型等速自在継手の例を示す。クロスグルーブ型等速自在継手は、外側継手部材としての外輪２１０と、内側継手部材としての内輪２２０と、トルク伝達要素としてのボール２３０と、ボール２３０を保持するケージ２３２を主要な構成要素としている。
外輪２１０はここではディスクタイプで、円筒形の内周面１１２にボール溝２１４ａ，２１４ｂが形成してある。外輪２１０のボール溝２１４ａ，１４ｂ間に位置するようにして、ボルト穴２１６が円周方向に等配してある。また、外輪２１０の一方の端部にはエンドキャップ２３４が取り付けてあり、他方の端部にはブーツアダプタ２３６が取り付けてある。なお、外輪は、ここに例示したディスクタイプのほか、フランジタイプやベルタイプもある。
内輪２２０は略球面状の外周面２２２にボール溝２２４ａ，２２４ｂが形成してある。内輪２２０はスプライン孔を有し、破線で示すようにシャフトのスプライン軸とトルク伝達可能に嵌合するようになっている。
【００３２】
外輪２１０の軸線に対して傾いたボール溝２１４ａと、外輪２１０の軸線に対して前記ボール溝２１４ａとは逆方向に傾いたボール溝２１４ｂとが、円周方向に交互に配置してある。同様に、内輪２２０の軸線に対して傾いたボール溝２２４ａと、軸線に対して前記ボール溝２２４ａとは逆方向に傾いたボール溝２２４ｂとが、円周方向に交互に配置してある。
図９を参照すると、軸線に対する各ボール溝２１４ａ，２１４ｂ；２２４ａ，２２４ｂの交差角が符号βで表してある。互いに逆方向に傾いた外輪２１０のボール溝２１４ａと内輪２２０のボール溝２２４ａとが対をなし、両者のなす角が２βで表してある。同様に互いに逆方向に傾いた外輪２１０のボール溝２１４ｂと内輪２２０のボール溝２２４ｂとが対をなし、両者のなす角が２βで表してある。
対をなす外輪２１０のボール溝２１４ａと内輪２２０のボール溝２２４ａとの交差部および外輪２１０のボール溝２１４ｂと内輪２２０のボール溝２２４ｂとの交差部にそれぞれボール２３０が組み込んである。図８はボール２３０の数が６の場合を例示したものである。
【００３３】
クロスグルーブ型等速自在継手では、外輪２１０のボール溝２１４ａ，２１４ｂが上述のトラックに相当する。図７および図８に示すようにボール溝２１４ａ，２１４ｂに突出部２４０を設けることにより、外輪２１０の開口端面方向へのボール２３０の移動を規制し、外輪２１０から内輪２２０が抜け出すことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（Ａ）はトリポード型等速自在継手の外輪の端面図、（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ‐Ｂ断面図、（Ｃ）はかしめ治具の平面図である。
【図２】（Ａ）はトリポード型等速自在継手の外輪の縦断面図、（Ｂ）は図２（Ａ）の平面図、（Ｃ）は図２（Ｂ）の側面図である。
【図３】（Ａ）はトリポード型等速自在継手の縦断面図、（Ｂ）は横断面図である。
【図４】ダブルオフセット型等速自在継手の縦断面図である。
【図５】図４におけるサブアセンブリの縦断面図である。
【図６】図４における外輪の端面図である。
【図７】クロスグルーブ型等速自在継手の縦断面図である。
【図８】図７の継手の端面図である。
【図９】ボール溝の展開図である。
【図１０】（Ａ）（Ｂ）は従来の技術を示すトリポード型等速自在継手の端面図である。
【図１１】別の従来の技術を示すトリポード型等速自在継手の部分縦断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  外輪（外側継手部材）
１２  マウス部
１４  トラック溝
１６  ローラ案内面
１８  ステム部
２０  トリポード（内側継手部材）
２２  ボス部
２４  スプライン孔
２６  脚軸
３０  ローラアセンブリ（トルク伝達要素）
３２  リング
３４  針状ころ
３６  ローラ
３８  ワッシャ
４０  突出部
４４  かしめ治具
【図１】
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【図２】
2009085327.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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【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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