(57)【要約】【課題】付根部の遅れ破壊を防止することができて、軽量な等速自在継手の外側継手部材を提供する。【解決手段】内側継手部材２が収容される外輪カップ部７と、外輪カップ部７の底部８から突設されるステム部１０とを有し、ステム部１０と外輪カップ部７とのコーナ部１７がアール状とされた等速自在継手の外側継手部材である。外輪カップ部７のバック面１９のコーナ部近傍に凹部１６を形成した。【選択図】図２
2009275880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側継手部材が収容される外輪カップ部と、外輪カップ部の底部から突設されるステム部とを有し、ステム付根部が円弧状のコーナを持った等速自在継手の外側継手部材であって、
外輪カップ部のハブ内輪との接触面のコーナ部近傍に凹部を形成したことを特徴とする等速自在継手の外側継手部材。
【請求項２】
内側継手部材が収容される外輪カップ部と、外輪カップ部の底部から突設されるステム部とを有し、ステム付根部が円弧状のコーナを持った等速自在継手の外側継手部材であって、
ステム部の基部のコーナ部近傍に凹部を形成したことを特徴とする等速自在継手の外側継手部材。
【請求項３】
内側継手部材が収容される外輪カップ部と、外輪カップ部の底部から突設されるステム部とを有し、ステム付根部が円弧状のコーナを持った等速自在継手の外側継手部材であって、
外輪カップ部のハブ内輪との接触面のコーナ部近傍及びステム部の基部のコーナ部近傍に凹部を形成したことを特徴とする等速自在継手の外側継手部材。
【請求項４】
前記凹部を冷間鍛造成形にて成形したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項５】
前記凹部を切削加工又は研削加工にて成形したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項６】
前記凹部が周方向溝であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項７】
前記凹部が、円周上の一部に配置されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項８】
前記等速自在継手が固定式等速自在継手であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項９】
前記等速自在継手が摺動式等速自在継手であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項の等速自在継手の外側継手部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、等速自在継手の外側継手部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
２ＷＤ車及び４ＷＤ車向けに使用されるいわゆるドライブシャフトは、図７に示すようなアウトボード側（自動車に組付けた状態で外側となる方）の固定式等速自在継手１０４と、インボード側（自動車に組付けた状態で内側となる方）の摺動式等速自在継手（図示省略）とを図示省略の中間シャフトで結合した構成を有する。アウトボード側の等速自在継手１０４は、車輪用軸受装置で回転自在に支持されたハブ輪１０２に結合される。
【０００３】
車輪用軸受装置としては、例えば図７に示すようなものがある。この車輪用軸受装置は、外径方向に延びるフランジ１０１を有するハブ輪１０２と、このハブ輪１０２に外側継手部材１０３のステム部１２３が固定される等速自在継手１０４と、ハブ輪１０２の外周側に配設される外方部材１０５とを備える。
【０００４】
等速自在継手１０４は、前記外側継手部材１０３と、この外側継手部材１０３の外輪カップ部１０７内に配設される内側継手部材１０８と、この内側継手部材１０８と外側継手部材１０３との間に配設されるボール１０９と、このボール１０９を保持する保持器１１０とを備える。また、内側継手部材１０８の中心孔の内周面にはスプライン部１１１が形成され、この中心孔にシャフト１３０の端部スプライン部１３６が挿入されて、内側継手部材１０８側のスプライン部１１１とシャフト側のスプライン部１３６とが係合される。
【０００５】
また、ハブ輪１０２は、筒部１１３と前記フランジ１０１とを有し、フランジ１０１の外端面１１４（反継手側の端面）には、図示省略のホイールおよびブレーキロータが装着される短筒状のパイロット部１１５が突設されている。
【０００６】
そして、筒部１１３のフランジ側の外周面に切欠部１４０が設けられ、この切欠部１４０にアウトボード側の第１内輪１１６及びインボード側の第２内輪１１７が嵌合されている。第１内輪１１６の外周面に第１内側転走面１１８が設けられ、内輪１１７の外周面に第２内側転走面１１９が設けられている。また、ハブ輪１０２のフランジ１０１にはボルト装着孔１１２が設けられて、ホイールおよびブレーキロータをこのフランジ１０１に固定するためのハブボルト１２９がこのボルト装着孔１１２に装着される。
【０００７】
内周に２列の外側転走面１２０、１２１が設けられている外方部材１０５と、外方部材１０５の第１外側転走面１２０と対向する内側転走面１１８を有する第１内方部材１１６と、外方部材１０５の第２外側転走面１２１と対向する内側転走面１１９を有する第２内方部材１１７と、外方部材１０５と内方部材１１６、１１７との間に介装される転動体１２２とで転がり軸受を形成する。
【０００８】
ハブ輪１０２の筒部１１３に外側継手部材１０３のステム部１２３が挿入される。ステム部１２３は、その反外輪カップ部の端部にねじ部１２４が形成され、このねじ部１２４と外輪カップ部１０７との間にスプライン部１２５が形成されている。また、ハブ輪１０２の筒部１１３の内周面（内径面）にスプライン部１２６が形成され、ステム部１２３がハブ輪１０２の筒部１１３に挿入された際には、ステム部１２３側のスプライン部１２５とハブ輪１０２側のスプライン部１２６とが係合する。
【０００９】
そして、筒部１１３から突出したステム部１２３のねじ部１２４にナット部材１２７が螺着され、ハブ輪１０２と外側継手部材１０３とが連結される。この際、ナット部材１２７の内端面（裏面）１２８と筒部１１３の外端面１２９とが当接するとともに、外輪カップ部１０７のステム部側の端面（ハブ内輪との接触面）１３１と第２内輪１１７の外端面１３２とが当接する。すなわち、ナット部材１２７を締付けることによって、ハブ輪１０２が内輪１１６、１１７を介してナット部材１２７と外輪カップ部１０７とで挟持される。この場合、外輪カップ部１０７のハブ内輪との接触面１３１が、内輪１１６、１１７に与圧する。
【００１０】
このように、等速自在継手１０４の外側継手部材１０３をハブ輪１０２に結合する際には、ナット部材１２７を強固に締付る必要がある。この場合、ステム部１２３はナット部材１２７で引っ張られ、かつ、ハブ内輪との接触面１３１が軸受装置の第２内輪１１７と接触しているため常に軸力がかかる。このため、過大にナット部材１２７を締付けた場合には、ステム部１２３と外輪カップ部１０７のコーナ部１３４に応力が集中し、外側継手部材１０３の遅れ破壊が問題になることがある。遅れ破壊とは、一定の引張応力が付加されている状態で、ある時間が経過したのち、外見上はほとんど塑性変形を伴わずに突然脆性的に破壊する現象である。この遅れ破壊は、外側継手部材においては、応力が高くなるねじ部１２４とスプライン部１２５との間の中間部１３３や、ステム部１２３と外輪カップ部１０７のコーナ部１３４で特に生じ易い。
【００１１】
そこで、ねじ部１２４とスプライン部１２５との間の中間部１３３で遅れ破壊を防止する方法が提案されている（特許文献１）。外側継手部材の熱処理は通常、高周波焼入もしくは浸炭焼入が用いられる。ところが、遅れ破壊は熱処理硬化層部のように硬さが硬いほど発生し易い。このため、中間部１３３では硬度を低下させることで遅れ破壊を防止するか、高周波焼入品の場合は中間部１３３に焼入れを施さないようにしている。この場合、特許文献１のものは、加熱温度と加熱時間とを正確に管理する必要がある。
【００１２】
一方、コーナ部１３４では、捩りに対する強度を確保するために、熱処理による表面硬化が必要不可欠となる。このため、コーナ部１３４での遅れ破壊対策の方法としては、コーナ部１３４の硬さを、強度を確保できる範囲で低下させる方法がある（特許文献２）。その他に、コーナ部１３４の曲率半径を大きくして、コーナ部１３４にかかる応力を緩和したり、外輪カップ部１３５の肉厚を厚く設計し、コーナ部にかかる応力を緩和したりする方法もある。
【特許文献１】特公昭６３−５４５５号公報
【特許文献２】特開平５−９５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に記載されたものは、加熱温度と加熱時間とを正確に管理する必要があり、コストアップに繋がる。また、特許文献２に記載されたもののように、コーナ部１３４の硬さを、強度を確保できる範囲で低下させる方法は、熱処理工程が複雑になるためコストアップに繋がる。また、コーナ部１３４の曲率半径を大きくして、コーナ部１３４にかかる応力を緩和する方法では、曲率半径を大きくしすぎると重量が増える上、相手部品であるハブ輪１０２との干渉を考慮すると曲率半径の大きさに限界がある。さらには、底部１３５の肉厚を厚く設計し、コーナ部１３４に掛かる応力を緩和する方法は、等速自在継手自体の重量増となる。このような理由により、低コスト化と軽量化による燃費向上という自動車市場の要求に答えるのが困難であった。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑みて、付根部の遅れ破壊を防止することができて、軽量な等速自在継手の外側継手部材を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の等速自在継手の外側継手部材は、内側継手部材が収容される外輪カップ部と、外輪カップ部の底部から突設されるステム部とを有し、ステム付根部が円弧状のコーナを持った等速自在継手の外側継手部材であって、外輪カップ部のハブ内輪との接触面のコーナ部近傍に凹部を形成したものである。
【００１６】
本発明の他の等速自在継手の外側継手部材は、内側継手部材が収容される外輪カップ部と、外輪カップ部の底部から突設されるステム部とを有し、ステム付根部が円弧状のコーナを持った等速自在継手の外側継手部材であって、ステム部の基部のコーナ部近傍に凹部を形成したものである。
【００１７】
本発明の別の等速自在継手の外側継手部材は、内側継手部材が収容される外輪カップ部と、外輪カップ部の底部から突設されるステム部とを有し、ステム付根部が円弧状のコーナを持った等速自在継手の外側継手部材であって、外輪カップ部のハブ内輪との接触面のコーナ部近傍及びステム部の基部のコーナ部近傍に凹部を形成したものである。
【００１８】
本発明の等速自在継手の外側継手部材は、コーナ部の近傍に凹部を設けているため、この凹部を設けることによりコーナ部への応力が凹部にも集中し、全体としては応力が分散される。すなわち、コーナ部にかかる応力を緩和できるので、コーナ部を大きくしたり、バック面の肉厚を大きくしたりする必要がなくなって軽量化を図ることができる。
【００１９】
前記凹部を冷間鍛造成形にて成形したり、前記凹部を切削加工又は研削加工にて成形したりすることができる。
【００２０】
前記凹部を周方向溝としたり、円周上の一部に配置したりすることができる。
【００２１】
前記等速自在継手が固定式等速自在継手であったり、前記等速自在継手が摺動式等速自在継手であったりすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の等速自在継手の外側継手部材では、コーナ部への応力が凹部にも集中し、全体としては応力が分散され、コーナ部にかかる応力が緩和されて遅れ破壊を防止することができる。また、この凹部を設けることにより、軽量化を図ることができるため、材料費の削減による低コスト化、重量削減による自動車の燃費向上が可能となる。
【００２３】
前記凹部をステム部の基部のコーナ部近傍に設けたり、外輪カップ部のハブ内輪との接触面のコーナ部近傍に設けたりできて、所望の位置に凹部を設けることができ、設計自由度が拡大する。
【００２４】
前記凹部を冷間鍛造成形にて成形したり、前記凹部を切削加工又は研削加工にて成形したりすることができる。特に冷間鍛造成形にて形成した場合、切削加工等の工数を省略することができるため、コストの低減を図ることができる。
【００２５】
前記凹部を周方向溝としたり、円周上の一部に配置したりでき、凹部に対面する相手部材の形状に応じて凹部を設けることができる。特に、凹部を周方向溝とすると、応力集中の緩和に優れ、重量の低減を図ることもできる。
【００２６】
固定式等速自在継手であっても、摺動式等速自在継手であっても適用することができ、種々の等速自在継手に適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。
【００２８】
図１は、本発明の第１実施形態の外側継手部材が使用された等速自在継手である。この等速自在継手は、外側継手部材１と、外側継手部材１の内側に配された内側継手部材２と、外側継手部材１と内側継手部材２との間に介在してトルクを伝達する複数のボール３と、外側継手部材１と内側継手部材２との間に介在してボール３を保持するケージ４とを主要な部材として構成される。
【００２９】
内側継手部材２は、その外周面に複数のトラック溝６が形成されている。この内側継手部材２の中心孔（内径孔）２２にシャフト２３を挿してスプライン嵌合させ、そのスプライン嵌合により両者間でトルク伝達可能としている。なお、シャフト２３の端部には、シャフト抜け止め用の止め輪９が嵌合されている。
【００３０】
外側継手部材１は、例えば中炭素鋼にて構成され、内側継手部材２、ケージ４およびボール３を収容した円筒面を有する外輪カップ部７と、この外輪カップ部７の底部８から軸方向に一体的に延びるステム部１０とを有する。ステム付根部のコーナ部１７は円弧状となっている。ステム部１０は、大径部１０ａと、大径部１０ａに連設される小径部１０ｂとからなる。大径部１０ａは、図示省略の相手部材（ハブ輪の孔部の内径面の雌スプライン）と嵌合する雄スプライン２０が形成された嵌合部２１と、その外径面が円筒面とされる基端部１８ａとを備える。基端部１８ａの外径寸法は、雄スプライン２０の最外径寸法（スプライン２１の凸部の頂点を結ぶ円弧の外径寸法）より小さく、雄スプライン２１の最小外径（スプライン２１の凹部の底を結ぶ円弧の外径寸法）よりも大きく設定されている。小径部１０ｂの外周面には、ねじ部１２が形成されている。
【００３１】
外輪カップ部７の内周面（円筒状内周面）に内側継手部材２のトラック溝６と同数のトラック溝５が形成されている。外側継手部材１のトラック溝５と内側継手部材２のトラック溝６との間にトルクを伝達する複数のボール３が組み込まれている。内側継手部材２と外側継手部材１の間にケージ４が配置され、ボール３は、ケージ４のポケット１１内に保持されている。
【００３２】
外輪カップ部７のハブ内輪との接触面１９のコーナ部１７近傍には、図２や図３に示すように、冷間鍛造成形にて、凹部１６ａを周方向に沿って連続的に形成している。すなわち、外輪カップ部のハブ内輪との接触面１９の一部を周方向に沿って切欠いて周方向溝を形成している。なお、図３における仮想線は、凹部１６ａを設けない場合の外輪カップ部のハブ内輪との接触面１９を示す。
【００３３】
このように、本発明の第１実施形態の等速自在継手の外側継手部材では、コーナ部１７の近傍に凹部１６ａを設けている。このため、コーナ部１７への応力が凹部１６ａにも集中し、全体としては応力が分散される。すなわち、コーナ部１７にかかる応力を緩和できるので、遅れ破壊を防止することができる。このため、コーナ部１７を大きくしたり、ハブ内輪との接触面１９の肉厚を大きくしたりする必要がなくなって軽量化を図ることができて、材料費の削減による低コスト化、重量削減による自動車の燃費向上が可能となる。
【００３４】
凹部１６ａを冷間鍛造成形にて形成した場合、切削加工等の工数を省略することができるため、コストの低減を図ることができる。
【００３５】
前記凹部１６ａを、周方向に沿って連続的に形成すると、優れた応力集中の緩和の効力を発揮することになり、また、重量の低減を図ることもできる。
【００３６】
次に、本発明の第２実施形態の等速自在継手の外側継手部材について説明する。この場合、図４に示すように、冷間鍛造成形にて、ステム部１０の基部のコーナ部１７近傍には、冷間鍛造成形にて、凹部１６ｂを周方向に沿って連続的に形成している。すなわち、ステム部１０の基部の外径面の一部を周方向に沿って切欠いて溝部を形成している。なお、図４における仮想線は、凹部を設けない場合のステム部の基部の外径面を示す。
【００３７】
次に、本発明の第３実施形態の等速自在継手の外側継手部材について説明する。この場合、図５に示すように、外輪カップ部７のハブ内輪との接触面１９のコーナ部１７近傍に凹部１６ａを周方向に沿って連続的に形成するとともに、ステム部１０の基部のコーナ部１７近傍に凹部１６ｂを周方向に沿って連続的に形成している。なお、図５における仮想線は、ぬすみ部を設けない場合の外輪カップ部７のバック面１９及び凹部を設けない場合のステム部の基部の外径面を示す。
【００３８】
このように、凹部１６ｂをステム部１０の基部のコーナ部１７近傍に設けたり、凹部１６ａ、１６ｂを、外輪カップ部７のハブ内輪との接触面１９のコーナ部近傍及びステム部１０の基部のコーナ部１７近傍の両方に設けたりすることができる。この場合でも、図４及び図５に示す実施形態においても、図１〜図３に示す実施形態と同様の作用効果を奏し、また、所望の位置に凹部１６ａ、１６ｂを設けることができ、設計自由度が拡大する。なお、図４及び図５に示す等速自在継手の外側継手部材において、図１〜図３の等速自在継手の外側継手部材と同様の構成については、図１〜図３と同一符号を付してその説明を省略する。
【００３９】
また、図６に示すように、周方向に沿って断続的な凹部１６ｃを形成することができる。図６では、凹部１６ｃを所定ピッチで配設しているが、配設ピッチは任意に設定することができる。
【００４０】
前記各実施形態では、凹部１６ａ〜１６ｃを冷間鍛造成形にて仕上げたが、凹部１６ａ〜１６ｃを切削加工又は研削加工にて仕上げることもできる。
【００４１】
固定式等速自在継手としては、種々のタイプのものを採用することができ、また、固定式等速自在継手に限らず種々のタイプの摺動式等速自在継手であってもよく、ナット等を締付けることでステム部１０に軸力が発生し、付根部１７に大きな応力が発生する外側継手部材１であればよい。
【００４２】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、基部の外径面の外径としては、凸部２０の先端部３１を結ぶ円の外径と略同一であってもよい。凹部１６の深さ、大きさとしては、外側継手部材１の形状や材質等に応じて種々変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態を示す外側継手部材を使用した等速自在継手の断面図である。
【図２】前記図１に示す外側継手部材の斜視図である。
【図３】前記図１の外側継手部材の要部拡大断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態を示す外側継手部材の要部拡大断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態を示す外側継手部材の要部拡大断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態を示す外側継手部材の斜視図である。
【図７】従来の外側継手部材を使用した駆動車輪用軸受ユニットの断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    外側継手部材
２    内側継手部材
７    外輪カップ部
８    底部
１０    ステム部
１６    凹部
１７    コーナ部
１９    ハブ内輪との接触面
【図１】
2009275880.tif 000003
【図２】
2009275880.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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