動力伝達軸
【課題】CFRP（炭素繊維強化プラスチック）製の中間シャフトの端部にジョイントを取り付けた動力伝達軸の軸方向寸法を短くする。
【解決手段】中空円筒状のCFRP製シャフトSと外側継手部材10の外周にオス歯型部位16を形成した等速ジョイントJ1とからなり、CFRP製シャフトSに外側継手部材10を圧入することにより両者を結合した。
【解決手段】中空円筒状のCFRP製シャフトSと外側継手部材10の外周にオス歯型部位16を形成した等速ジョイントJ1とからなり、CFRP製シャフトSに外側継手部材10を圧入することにより両者を結合した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は動力伝達軸、より詳しくは、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）製の中間シャフトの端部に等速ジョイントを取り付けた動力伝達軸における等速ジョイントと中間シャフトとの結合構造に関するもので、たとえば自動車の推進軸（プロペラシャフト）に利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車には環境保護、省エネルギーといった観点から軽量化の要求が益々高まっている。このような状況下、自動車用プロペラシャフトの材料に軽量・高強度・高捩り剛性を兼ね備えたＣＦＲＰを採用する事例が増えている。特許文献１には、図９に示すように、ＣＦＲＰ製の中間シャフトとその両端に取り付けたクロスジョイントとで構成されたプロペラシャフトが開示されている。
【０００３】
プロペラシャフトのジョイントとしては、一般的に作動角が小さい（１°程度）ことから、等速性を有しないクロスジョイント（カルダンジョイントまたは十字軸継手とも呼ばれる）が使われている。しかし、作動角が大きくなる車両や低振動が要求される車両には等速ジョイントが使用される。周知のとおり、クロスジョイントの場合、原動軸の角速度が一定でも従動軸の角速度が変化し、作動角が大きくなるほどその傾向が強い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１７７８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図９に示すように、クロスジョイントＪｃは、十字軸またはクロスピン６と一対のヨーク２a、４aとで構成され、クロスピン６の４本のジャーナルに針状ころを介してヨーク２a、４aが組み付けてある。一対のヨーク２a、４aは互に直交している。符号２はヨーク２aのフランジ部分を指し、符号４はヨーク４aの軸部をさしている。このようなジョイントの構造上、ジョイント外周に別の部品をはめ合わせることはできない。このため、クロスジョイントＪｃとＣＦＲＰ製中間シャフトＳを結合するためには、ジョイント中心すなわちクロスピン６から軸方向に離れた位置に、中間シャフトＳとの嵌合部を設ける必要がある。図９の場合、ヨーク４ａの軸部４がその嵌合部に相当する。すなわち、軸部４にセレーション状オス歯型部位を成形し、この歯型部位を中間シャフトＳの端部内周面に食い込ませることによって中間シャフトＳとクロスジョイントＪｃとを一体化させてある。
【０００６】
したがって、符号Ｌｃで示すジョイント部分の軸方向長さが長くなり、それに伴ってプロペラシャフトアセンブリ全体も長くなる、という問題があった。この発明の主要な課題は、動力伝達軸の軸方向寸法を短くすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、クロスジョイントに代えて等速ジョイントを採用し、等速ジョイントの外側継手部材の外周にＣＦＲＰ製中間シャフトとの嵌合部を設けることによって課題を解決したものである。すなわち、この発明の動力伝達軸は、中空円筒状のＣＦＲＰ製シャフトと、外側継手部材の円筒状外周にオス歯型部位を形成した等速ジョイントとからなり、前記ＣＦＲＰ製シャフトに前記外側継手部材を内嵌圧入したことを特徴とするものである。
【０００８】
上に述べた等速ジョイントでは、外側継手部材以外のジョイント要素（たとえば固定式等速ジョイントやダブルオフセット型等速ジョイントの場合は内輪とボールとケージ、トリポード型等速ジョイントの場合はトラニオンと針状ころ，ローラ）をすべて外側継手部材の内側に収納しているため、外側継手部材の外周面を任意の形状に設定でき、そしてそこに別の部品を付帯させることができる。したがってまた、ＣＦＲＰ製シャフトの内側に等速ジョイント本体を収納することが可能となる。このため、オス歯型部位を同じ長さとし、ジョイント全体の軸方向長さを比較すると、等速ジョイントの方がクロスジョイントよりも短い、つまり、軸方向にコンパクトな設計を採ることが可能となる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の動力伝達軸において、ＣＦＲＰ製シャフトに外側継手部材を圧入する前の状態で、前記オス歯型部位の大径が前記ＣＦＲＰ製シャフトの内径よりも大きいことを特徴とするものである。このようにすることで、円筒状外側継手部材外径面を、圧入のためのオス側歯状部材とすることができ、この歯型からなる部位がＣＦＲＰ製シャフト円筒内径面に噛み込むように圧入できるため、確実にトルク伝達することが可能となる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２の動力伝達軸において、前記オス歯型部位の圧入開始側端部に、前記ＣＦＲＰ製シャフトの内径よりも小径のパイロット部を設けたことを特徴とするものである。このパイロット部は外側継手部材をＣＦＲＰ製シャフトに圧入するときの案内作用を発揮する。すなわち、中間シャフトの中心軸に対して外側継手部材の中心軸をほぼ平行に保つことが可能となり、外側継手部材を斜めに圧入することがなくなる。したがってまた、斜めに圧入しないように細心の注意を払わなくてもよくなり、圧入作業が容易となる。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項の動力伝達軸において、前記外側継手部材に、前記オス歯型部位の大径よりも小径のブーツ取付け部を設けたことを特徴とするものである。どの程度小径とするかは、当該ブーツ取付け部に取り付けたブーツの端部（ブーツバンドを含む）の最大径がオス歯型部位よりも小径となる程度である。等速ジョイントでは、内部に充填したグリース等の潤滑剤の漏洩を防止するとともに外部から異物が侵入するのを防止するため、ブーツを装着して使用するのが一般的である。そして、通常、ブーツの一方の端部を外側継手部材に固定し、他方の端部を内側継手部材と接続したシャフトとに固定する。したがって、外側継手部材にブーツ取付け部を設ける必要がある。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項４の動力伝達軸において、外側継手部材の大径部（オス歯型部位）から小径部（ブーツ取付け部）にかけて、中心軸線に対して垂直な平面部を設けたことを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、上に述べた寸法関係すなわち、外側継手部材のブーツ取付け部に配置したブーツ（またはブーツアダプタ）の端部の最大径がオス歯型部位の大径よりも小径となる寸法関係とあいまって、当該平面に圧入用治具を当てることが可能となる。
【００１３】
また、あらかじめ等速ジョイントを組み立てておき、アセンブリ状態でＣＦＲＰ製シャフトに圧入することができる。たとえば固定式等速ジョイントやダブルオフセット型等速自在継手といったボールタイプの等速ジョイントの場合、まず外輪をＣＦＲＰ製シャフトに圧入し、その後、外輪内にケージ、内輪、ボールを組み付け、さらにスタブシャフト、ブーツを組み付けて等速ジョイントを組み立てる、といった工程を経る必要がない。したがって、プロペラシャフトアセンブリの組み立て作業の能率が向上する。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項５の動力伝達軸において、前記ＣＦＲＰ製シャフトの圧入開始側端面と前記平面を同一平面としたことを特徴とするものである。このような構成は、上記圧入用治具を上記平面よりも外径側に張り出させた状態で圧入を実行することによって実現する。このように圧入基準面を明確にすることで、組立て精度（圧入による軸方向の位置決め）が向上する。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項５または６の動力伝達軸において、前記ＣＦＲＰ製シャフトの圧入開始側端面と前記平面部との間にシール剤を塗布したことを特徴とするものである。具体的には、ＣＦＲＰ製シャフトと外側継手部材の嵌合部の端面にシール剤を塗布する。これにより、水が浸入することを防ぐことができる。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項７の動力伝達軸において、前記ＣＦＲＰ製シャフトの端面と前記平面部とにシール剤溜りを設けたことを特徴とするものである。これにより、シール剤を安定して付着させることができる。シール剤溜りの具体的な形態は種々考えられるが、一例を挙げるならば、外側継手部材とＣＦＲＰ製シャフトの双方に面取りを施して、Ｖ字形断面や半円形断面の環状溝の形態とすることができる。
【００１７】
請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれか１項の動力伝達軸において、前記等速ジョイントがトラックオフセットタイプの固定式等速ジョイントであることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項１０の発明は、請求項１〜８のいずれか１項の動力伝達軸において、前記等速ジョイントがトリポード型等速ジョイントであることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項１１の発明は、請求項１〜８のいずれか１項の動力伝達軸において、前記等速ジョイントがダブルオフセット型等速ジョイントであることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項１２の発明は、請求項１〜１１の動力伝達軸において、自動車のプロペラシャフトであることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項１３の発明は、外周面にオス歯型部位を設けた等速ジョイントの外側継手部材であって、上述の動力伝達軸のサブコンビネーションにあたる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、ＣＦＲＰ製の中間シャフトと、前記中間シャフトの両端に取り付けたジョイントとからなるプロペラシャフトアセンブリにおいて、ジョイントに等速ジョイントを採用することにより、外側ジョイント部材の外周に中間シャフトとの嵌合部を設けることが可能となる。したがって、従来のようにジョイントの連結部から軸方向に離れた位置に嵌合部を設ける必要がなくなるため、軸方向にコンパクトなプロペラシャフトアセンブリが実現する。また、軽量・高強度・高捩り剛性 を兼ね持つＣＦＲＰ部材をプロペラシャフトの中間シャフトに適用する事で、大幅な軽量化を実現することができる。
【００２３】
しかも、等速ジョイントを採用することにより、軸方向にコンパクトなプロペラシャフトアセンブリを提供することができることに加えて、クロスジョイントの不等速性に起因した振動問題が解消し、その結果、低振動化も達成することができる。
【００２４】
また、あらかじめ等速ジョイントをアセンブリ化した上で中間シャフトに圧入するという組み付け工程を採ることができるため、プロペラシャフトアセンブリの組立作業の簡素化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例を示すプロペラシャフトアセンブリの部分縦断面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】等速ジョイントと中間シャフトの圧入前の状態を示す縦断面図である。
【図４】外側継手部材と中間シャフトの圧入前段階を示す部分拡大断面図である。
【図５】別の実施例を示す図１と類似の部分縦断面図である。
【図６】部分拡大断面図である。
【図７】別の実施例を示す図１と類似の部分縦断面図である。
【図８】別の実施例を示す図１と類似の部分縦断面図である。
【図９】従来のプロペラシャフトアセンブリの部分縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。まず、固定式等速ジョイントに適用した場合を例にとって説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１に示すように、中間シャフトＳと、中間シャフトＳの端部に取り付けた等速ジョイントＪ１とでプロペラシャフトアセンブリを構成している。なお、図１は図２のI−I線
断面図に相当し、図２は図１のII−II線断面図に相当する。
【００２８】
中間シャフトＳはＣＦＲＰ製の中空円筒体で、図１にはその一端部のみを示してあり、図１に現われていないもう一方の端部も同様の構造である。
なお、ここでは、ＣＦＲＰを用いた中間シャフトＳの製造方法や材料プラスチックの詳細については特に限定するものではない。たとえば、製造方法としてはフィラメントワインディング法、シートワインディング法、引き抜き成形法（Pultrusion Process）、プリプレグシートのローリング成形法などが知られている。また、強化繊維たる炭素繊維の種類や巻き角度等についても特に限定するものではない。
【００２９】
等速ジョイントＪ１は、トラックオフセットタイプの固定式等速ジョイントの例であり、外側継手部材としての外輪１０と、内側継手部材としての内輪２０と、トルク伝達部材としての複数のボール３０と、ケージ３２を有する。
【００３０】
外輪１０はディスク型で、凹球面状の内周面１２を有し、その内周面１２には、中心軸線と平行な複数のボール溝１４が円周方向に等間隔に形成してある。外輪１０の外周面は大径部１６と小径部１８とからなり、大径部１６の軸方向寸法すなわち長さを符号Ｌで示してある。
【００３１】
内輪２０は球面状の外周面２２を有し、その外周面２２に、中心軸線と平行な複数のボール溝２４が円周方向に等間隔に形成してある。内輪２０は軸心部にセレーション孔（またはスプライン孔、以下同じ）２６を有し、スタブシャフト４０のセレーション軸（またはスプライン軸、以下同じ）４２とトルク伝達可能に接続している。スタブシャフト４０に形成した環状溝４８に止め輪２８を装着することによって内輪２０の位置決めと抜け止めがしてある。スタブシャフト４０は、セレーション軸４２とは反対側の端部にフランジ４６が形成してあり、それらの中間部にブーツ溝４４が形成してある。破線で示してあるようにフランジ４６には締結用ボルトのための貫通穴が形成してある。
【００３２】
外輪１０のボール溝１４と内輪２０のボール溝２４は、それぞれ中心軸線上に曲率中心Ｏ1、Ｏ2をもった円弧状である。外輪１０のボール溝１４の曲率中心Ｏ1と内輪２０のボール溝２４の曲率中心Ｏ2は、等速ジョイントＪ1の折り曲げ中心Ｏをはさんで互いに反対側に等距離だけオフセットさせてある（トラックオフセットタイプ）。外輪１０のボール溝１４と内輪２０のボール溝２４は対をなし、各対のボール溝１４、２４間に１個ずつ、ボール３０が組み込んである。ボール３０の数とボール溝１６、２６対の数は任意であるが、たとえば６個、８個などが知られている。
【００３３】
ケージ３２は外輪１０の内周面１４と内輪２０の外周面２４との間に介在させてある。ケージ３２は、円周方向に所定の間隔で、ボール３０を収容するためのポケット３４が形成してある。各ポケット３４はケージ３２を半径方向に貫通している。すべてのボール３０がケージ３２によって同一平面に保持される。
【００３４】
外輪１０の大径部１６は中心軸線と平行な多数のオス歯型を形成したオス歯型部位としてある。したがってオス歯型部位にも符号１６をあてることとする。オス歯型の代表例としてはセレーションを挙げることできるが、スプラインその他の類似形状を採用することも可能である。オス歯型形状に関わりなく、中間シャフトＳの端部に圧入する前の状態で、オス歯型部位１６の大径が中間シャフトＳの端部の内径よりも大きくなるように設定する。そして、このオス歯型部位１６を中間シャフトＳに圧入すると、中間シャフトＳの内周面にオス歯型が転写され、これにより外側ジョイント部材１０と中間シャフトＳが互いにかみ合ってトルク伝達可能に一体化される。
図１に示すように、オス歯型部位を形成すべき外輪１０の大径部１６は、外輪１０の軸方向で見て継手中心Ｏを含む一定領域、具体的には図１の場合長さＬの領域である。当該領域で中間シャフトＳの端部と圧入により結合することにより、図９に関連して既に述べた従来の構造と比べて、曲げモーメントによる歯面への負荷が低減され、強度的に有利となる。
【００３５】
外輪１０の小径部１８はブーツ取付け部となる。図６に示すように、外輪１０の小径部１８には凹部１８ａと環状溝１８ｂが設けてある。凹部１８ａは小径部１８から大径部１６にかけて延在している中心軸線に対して垂直な平面１７と小径部１８が会合する領域に位置し、全周にわたって連続していても、あるいは断続的であってもよい。環状溝１８ｂはその凹部１８ａとは反対側の小径部１８の端部に位置している。
【００３６】
ブーツ５０は、ゴム製のブーツ本体５２と金属製のアダプタ５４とで構成される。ブーツ本体５２は、Ｕ字形ないしはＪ字形の断面形状を有し、大径側の端縁５２ａをアダプタ５４の小径側端部５４ｂに巻き込ませることによって固定してある。また、ブーツ本体５２の小径側端部５２ｂはスタブシャフト４０のブーツ溝４４にはめ合わせ、ブーツバンド５６で締め付けて固定する。アダプタ５４の大径部５４ａは外輪１０の小径部１８すなわちブーツ取付け部に嵌合させる。小径部１８の凹部１８ａに押し込むようにアダプタ５４の大径部５４ａの端縁をかしめて抜け止めをする。また、小径部１８の環状溝１８ｂにＯリング５８を装着する。
【００３７】
外輪１０の、ブーツ５０とは反対側の開口端部にエンドキャップ６０を装着する。なお、外輪１０を図示するようなディスク型に代えて有底のカップ状とすることによりエンドキャップ６０を廃止することも可能である。
【００３８】
図１に示す等速ジョイントＪ１の軸方向長さＬｊと、図９に示す従来例におけるクロスジョイントＪｃの軸方向長さＬｃを対比すると、同じ長さＬのオス歯型部位を確保しているにもかかわらず、Ｌｊ＜Ｌｃの関係すなわち、等速ジョイントＪ１の軸方向長さＬｊの方がクロスジョイントＪｃの軸方向長さＬｃよりも短いことが見て取れる。
【００３９】
上に述べた等速ジョイントＪ１では、外輪１０以外のジョイント要素すなわち内輪２０とボール３０とケージ３２をすべて外輪１０の内側に収納しているため、外輪１０の円筒状外周面を任意の形状に設定でき、そしてそこに別の部品を付帯させることができる。したがって、中間シャフトＳの円筒状内側に等速ジョイントＪ1本体を収納することが可能となる。このため、オス歯型部位を同じ長さ（＝Ｌ）とし、ジョイント全体の軸方向長さを比較すると、等速ジョイントＪ１の方がクロスジョイントＪｃよりも短い（Ｌｊ＜Ｌｃ）、つまり、軸方向にコンパクトな設計を採ることが可能となる。
【００４０】
図３に示すように、ブーツ５０を構成するアダプタ５４の外径Ｄｂを、外輪１０のオス歯型部位１６の外径Ｄｃｓよりも小さくし、小径部１８から大径部１６にかけて延在する中心軸線に対して垂直な平面１７を設ける。この平面１７は、外輪１０を中間シャフトＳに圧入するときの治具を当てる面として利用することができる。その結果、あらかじめ等速ジョイントＪ１を組み立てておき、アセンブリ状態で中間シャフトＳに圧入することができる。言い換えるならば、まず外輪１０を中間シャフトＳに圧入し、その後、外輪１０にケージ３２、内輪２０、ボール３０、スタブシャフト４０、ブーツ５０を組み付けて等速ジョイントＪ１を組み立てる、といった工程を経る必要がない。したがって、プロペラシャフトアセンブリの組立作業の能率が向上する。
【００４１】
図４に示すように、外輪１０のオス歯型部位１６の端面側に小径のパイロット部１５を設けてもよい。パイロット部１５の外径Ｄｊｃは中間シャフトＳの内径Ｄｃｆより小さくする。パイロット部１５は外輪１０を中間シャフトＳに圧入するときの案内作用を発揮する。すなわち、中間シャフトＳの中心軸に対して外輪１０の中心軸をほぼ平行に保つことが可能となり、外輪１０を斜めに圧入することがなくなる。もちろんパイロット部１５の先端には図示するように面取りを施すのが好ましい。
【００４２】
図５に示すように、中間シャフトＳと外輪１０の嵌合部の端面にシール剤６２を塗布してもよい。これにより、圧入嵌合面および中間シャフトＳの内径面に水が浸入することを防ぐことができる。また、シール剤を安定して付着させるために、図６に示すようにシール剤溜り６４を設けてもよい。図６は、外輪１０と中間シャフトＳの双方に面取りを施してＶ字形断面の環状溝の形態をしたシール剤溜り６４を設けた例である。Ｖ字形断面に変えて半円形断面その他の任意の形状とすることも可能である。
【００４３】
上述の各実施例は固定式等速ジョイントに適用した例であるが、しゅう動式等速ジョイントにも同様に適用することができる。しゅう動式等速ジョイントの例としてはダブルオフセット型等速ジョイントやトリポード型等速ジョイントを挙げることができる。
【００４４】
ダブルオフセット型等速ジョイントＪ２は、図７に示すように、外側継手部材としての外輪１１０と、内側継手部材部材としての内輪１２０と、トルク伝達部材としての複数のボール１３０と、ケージ１３２を有している。なお、ブーツ５０については図１に関連してすでに述べたとおりであるので図１と同じ符号をあてることとし、重複した記述は省略する。
【００４５】
外輪１１０は一端にて開口したカップ状で、円筒形状の内周面１１２を有している。その内周面１１２には、軸線と平行なボール溝１１４が円周方向に等間隔で形成してある。外輪１１０の外周は、大径部（オス歯型部位）１１６と小径部１１８とからなり、オス歯型部位１１６を中間シャフトＳに圧入してある。ここでも小径部１１８から大径部１１６にかけて延在する中心軸線に垂直な平面１１７が設けてある。
【００４６】
内輪１２０は球面状の外周面１２２を有し、その外周面１２２に、軸線と平行なボール溝１２４が円周方向に等間隔で形成してある。内輪１２０は、その軸心部に形成したセレーション孔１２６で、スタブシャフト４０のセレーション軸４２とトルク伝達可能に接続している。スタブシャフト４０の環状溝４８に止め輪１２８を装着することによって内輪１２０の位置決めと抜け止めがしてある。スタブシャフト４０は図１の実施例について述べたとおりであるので図１と同じ符号をあてることとし、重複した記述は省略する。
【００４７】
外輪１１０のボール溝１１４と内輪１２０のボール溝１２４は対をなし、各対のボール溝１１４、１２４間に１個ずつ、ボール１３０が介在させてある。ここでも、ボール１３０の数とボール溝１１４、１２４対の数は任意であるが、たとえば６個、８個などが知られている。
【００４８】
ケージ１３２は概ねリング状で、外周に凸球面状部分１３６を有し、内周に凹球面状部分１３８を有する。凸球面状部分１３６の曲率半径は外輪１１０の内周面１１２の円筒半径とほぼ同じである。凹球面状部分１３８の曲率半径は内輪１２０の球面状外周面１２２の曲率半径とほぼ同じである。凸球面状部分１３６の曲率中心と凹球面状部分１３８の曲率中心は、ケージ１３２の軸線上に位置するが、ジョイントの折り曲げ中心をはさんで反対側に等距離だけオフセットさせてある（ダブルオフセット型）。
【００４９】
ケージ１３２は円周方向に所定間隔で配置したポケット１４６を有する。ポケット１４６はケージ１３２を半径方向に貫通している。各ポケット１４６にボール１３０が収容され、すべてのボール１３０がケージ１３２によって同一平面内に保持される。
【００５０】
トリポード型等速ジョイントＪ３は、図８に示すように、外側継手部材としての外輪２１０と、内側継手部材としてのトラニオン２２０と、転がり部材としてのローラ２３０と複数本の針状ころ２３０を有している。なお、ブーツ５０については図１に関連してすでに述べたとおりであるので図１と同じ符号をあてることとし、重複した記述は省略する。
【００５１】
外輪２１０は、一端にて開口したカップ状で、内周に、軸線と平行な３本のトラック溝２１２が円周方向に等間隔で形成してある。各トラック溝２１２の両側壁面はローラ案内面２１４となる。外輪２１０の外周は、大径部（オス歯型部位）２１６と小径部２１８とからなり、オス歯型部位２１６を中間シャフトＳに圧入してある。ここでも小径部２１８から大径部２１６にかけて延在する中心軸線に垂直な平面２１７が設けてある。
【００５２】
トラニオン２２０はボス２２２と３本のトラニオンジャーナル２２６とからなり、ボス２２２の軸心に形成したセレーション孔２２４でスタブシャフト４０のセレーション軸４２とトルク伝達可能に接続するようになっている。スタブシャフト４０の環状溝４８に止め輪２２８を装着することによってトラニオン２２０の位置決めと抜け止めがしてある。スタブシャフト４０は図１の実施例について述べたとおりであるので図１と同じ符号をあてることとし、重複した記述は省略する。トラニオンジャーナル２２６はボス２２２の円周方向に等間隔位置から半径方向に突出している。トラニオンジャーナル２２６の端部付近には輪溝２２８が形成してある。
【００５３】
各トラニオンジャーナル２２６にローラ２３０が回転自在に取り付けてある。ローラ２３０とトラニオンジャーナル２２６との間に複数の針状ころ２３２を介在させてある。針状ころ２３２の両端側に下ワッシャ２３４と上ワッシャ２３６を配置してある。下ワッシャ２３４はボス２２２の肩に着座している。上ワッシャ２３６は、トラニオンジャーナル２２６の輪溝２２８に装着したサークリップ２３８と干渉することで、それ以上トラニオンジャーナル２２６の端部側へ移動することを規制される。外ワッシャ２３６は外端部に外径がローラ２３０の内径より大きく張り出した部分を有しているため、ローラ２３０の抜け止めの役割も果たす。
【００５４】
図面を参照してここに述べた実施の形態の効果は以下のとおりである。
動力伝達軸は、中空円筒状のＣＦＲＰ製シャフトＳと、外側継手部材１０、１１０、２１０の外周にオス歯型部位１６、１１６、２１６を形成した等速ジョイントＪ１、Ｊ２、Ｊ３とからなり、前記ＣＦＲＰ製シャフトＳに前記外側継手部材１０、１１０、２１０を圧入したものである。ＣＦＲＰ製シャフトＳに外側継手部材１０、１１０、２１０を圧入する前の状態で（図３参照）、オス歯型部位１６、１１６、２１６の大径ＤｃｓがＣＦＲＰ製シャフトＳの内径Ｄｃｆよりも大きい。
【００５５】
外側継手部材１０、１１０、２１０以外のジョイント要素（たとえば固定式等速ジョイントやダブルオフセット型等速ジョイントの場合は内輪２０、１２０とボール３０、１３０とケージ３２、１３２、トリポード型等速ジョイントの場合はトラニオン２２０とローラ２３０等）をすべて外側継手部材１０、１１０、２１０の内側に収納しているため、外側継手部材１０、１１０、２１０の円筒状外周面を任意の形状に設定でき、そしてそこに別の部品を付帯させることができる。したがって、ＣＦＲＰ製シャフトＳの内側に等速ジョイントＪ１、Ｊ２、Ｊ３本体を収納することが可能となる。このため、オス歯型部位１６、１１６、２１６を同じ長さＬとし、ジョイント全体の軸方向長さを比較すると、等速ジョイントＬｊの方がクロスジョイントＬｃよりも短い、つまり、軸方向にコンパクトな設計を採ることが可能となる。
【００５６】
オス歯型部位１６、１１６、２１６の圧入開始側端部に、ＣＦＲＰ製シャフトＳの内径Ｄｃｆよりも小さい外径Ｄｊｃのパイロット部１５を設けることにより（図４参照）、このパイロット部１５が外側継手部材１０、１１０、２１０をＣＦＲＰ製シャフトＳに圧入するときの案内作用を発揮する。すなわち、中間シャフトＳの中心軸に対して外側継手部材１０、１１０、２１０の中心軸をほぼ平行に保つことが可能となり、外側継手部材１０、１１０、２１０を斜めに圧入することがなくなる。したがってまた、斜めに圧入しないように細心の注意を払わなくてもよくなり、圧入作業が容易となる。
【００５７】
外側継手部材１０、１１０、２１０に、オス歯型部位１６、１１６、２１６の大径Ｄｃｓよりも小径のブーツ取付け部１８、１１８、２１８を設けてもよい（図３、７、８参照）。どの程度小径とするかは、図３に示すように、当該ブーツ取付け部１８、１１８、２１８に取り付けたブーツ（ブーツアダプタを含む）の端部５４ａの最大径Ｄｂがオス歯型部位１６、１１６、２１６よりも小径となる程度である。等速ジョイントＪ１、Ｊ２、Ｊ３では、内部に充填したグリース等の潤滑剤の漏洩を防止するとともに外部から異物が侵入するのを防止するため、ブーツ５０を装着して使用するのが一般的である。そして、通常、ブーツ５０（ブーツアダプタを含む）の一方の端部５４ａを外側継手部材１０、１１０、２１０に固定し、他方の端部を内側継手部材と接続したシャフト４０に固定する。したがって、外側継手部材１０、１１０、２１０にブーツ取付け部１８、１１８、２１８を設ける必要がある。
【００５８】
外側継手部材１０、１１０、２１０の大径部（オス歯型部位）１６、１１６、２１６から小径部（ブーツ取付け部）１８，１１８、２１８にかけて、中心軸線に対して垂直な平面部１７、１１７、２１７を設けることにより、上に述べた寸法関係すなわち、外側継手部材１０、１１０、２１０のブーツ取付け部１８、１１８、２１８に配置したブーツ（ブーツアダプタを含む）の端部５４ａの最大径Ｄｂがオス歯型部位１６、１１６、２１６の大径Ｄｃｓよりも小径となる寸法関係とあいまって、当該平面部１７に圧入用治具（図示省略）を当てることが可能となる。
【００５９】
また、あらかじめ等速ジョイントＪ１、Ｊ２、Ｊ３を組み立てておき、アセンブリ状態でＣＦＲＰ製シャフトＳに圧入することができる。たとえば固定式等速ジョイントＪ１やダブルオフセット型等速自在継手Ｊ２といったボールタイプの等速ジョイントの場合、まず外輪１０、１１０をＣＦＲＰ製シャフトＳに圧入し、その後、外輪１０、１１０内にケージ３２、１３２、内輪２０、１２０、ボール３０、１３０を組み付け、さらにスタブシャフト４０、ブーツ５０を組み付けて等速ジョイントＪ１、Ｊ２を組み立てる、といった工程を経る必要がない。したがって、プロペラシャフトアセンブリ（Ｊ１＋Ｓ、Ｊ２＋Ｓ）の組立作業の能率が向上する。
【００６０】
ＣＦＲＰ製シャフトＳの圧入開始側端面と前記平面部１７を同一平面とした構成は、上記圧入用治具を上記平面部１７よりも外径側に張り出させた状態で圧入を実行し、ＣＦＲＰ製シャフトＳの圧入開始側端面が圧入用治具に当たった時点で圧入を終了することによって実現する。
【００６１】
ＣＦＲＰ製シャフトＳの圧入開始側端面と平面部１７との間、具体的には、ＣＦＲＰ製シャフトＳと外側継手部材１０、１１０、２１０の嵌合部の端面にシール剤６２を塗布することにより（図５参照）、水が浸入することを防ぐことができる。
【００６２】
ＣＦＲＰ製シャフトＳの端面と平面部１７とにシール剤溜り６４を設けることにより（図６参照）、シール剤６２を安定して付着させることができる。
【符号の説明】
【００６３】
Ｓ 中間シャフト
Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３ 等速ジョイント
１０，１１０，２１０ 外輪（外側ジョイント部材）
１６，１１６，２１６ 外周面の大径部（オス歯型部位）
１８，１１８、２１８ 外周面の小径部（ブーツ取付け部）
【技術分野】
【０００１】
この発明は動力伝達軸、より詳しくは、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）製の中間シャフトの端部に等速ジョイントを取り付けた動力伝達軸における等速ジョイントと中間シャフトとの結合構造に関するもので、たとえば自動車の推進軸（プロペラシャフト）に利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車には環境保護、省エネルギーといった観点から軽量化の要求が益々高まっている。このような状況下、自動車用プロペラシャフトの材料に軽量・高強度・高捩り剛性を兼ね備えたＣＦＲＰを採用する事例が増えている。特許文献１には、図９に示すように、ＣＦＲＰ製の中間シャフトとその両端に取り付けたクロスジョイントとで構成されたプロペラシャフトが開示されている。
【０００３】
プロペラシャフトのジョイントとしては、一般的に作動角が小さい（１°程度）ことから、等速性を有しないクロスジョイント（カルダンジョイントまたは十字軸継手とも呼ばれる）が使われている。しかし、作動角が大きくなる車両や低振動が要求される車両には等速ジョイントが使用される。周知のとおり、クロスジョイントの場合、原動軸の角速度が一定でも従動軸の角速度が変化し、作動角が大きくなるほどその傾向が強い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１７７８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図９に示すように、クロスジョイントＪｃは、十字軸またはクロスピン６と一対のヨーク２a、４aとで構成され、クロスピン６の４本のジャーナルに針状ころを介してヨーク２a、４aが組み付けてある。一対のヨーク２a、４aは互に直交している。符号２はヨーク２aのフランジ部分を指し、符号４はヨーク４aの軸部をさしている。このようなジョイントの構造上、ジョイント外周に別の部品をはめ合わせることはできない。このため、クロスジョイントＪｃとＣＦＲＰ製中間シャフトＳを結合するためには、ジョイント中心すなわちクロスピン６から軸方向に離れた位置に、中間シャフトＳとの嵌合部を設ける必要がある。図９の場合、ヨーク４ａの軸部４がその嵌合部に相当する。すなわち、軸部４にセレーション状オス歯型部位を成形し、この歯型部位を中間シャフトＳの端部内周面に食い込ませることによって中間シャフトＳとクロスジョイントＪｃとを一体化させてある。
【０００６】
したがって、符号Ｌｃで示すジョイント部分の軸方向長さが長くなり、それに伴ってプロペラシャフトアセンブリ全体も長くなる、という問題があった。この発明の主要な課題は、動力伝達軸の軸方向寸法を短くすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、クロスジョイントに代えて等速ジョイントを採用し、等速ジョイントの外側継手部材の外周にＣＦＲＰ製中間シャフトとの嵌合部を設けることによって課題を解決したものである。すなわち、この発明の動力伝達軸は、中空円筒状のＣＦＲＰ製シャフトと、外側継手部材の円筒状外周にオス歯型部位を形成した等速ジョイントとからなり、前記ＣＦＲＰ製シャフトに前記外側継手部材を内嵌圧入したことを特徴とするものである。
【０００８】
上に述べた等速ジョイントでは、外側継手部材以外のジョイント要素（たとえば固定式等速ジョイントやダブルオフセット型等速ジョイントの場合は内輪とボールとケージ、トリポード型等速ジョイントの場合はトラニオンと針状ころ，ローラ）をすべて外側継手部材の内側に収納しているため、外側継手部材の外周面を任意の形状に設定でき、そしてそこに別の部品を付帯させることができる。したがってまた、ＣＦＲＰ製シャフトの内側に等速ジョイント本体を収納することが可能となる。このため、オス歯型部位を同じ長さとし、ジョイント全体の軸方向長さを比較すると、等速ジョイントの方がクロスジョイントよりも短い、つまり、軸方向にコンパクトな設計を採ることが可能となる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の動力伝達軸において、ＣＦＲＰ製シャフトに外側継手部材を圧入する前の状態で、前記オス歯型部位の大径が前記ＣＦＲＰ製シャフトの内径よりも大きいことを特徴とするものである。このようにすることで、円筒状外側継手部材外径面を、圧入のためのオス側歯状部材とすることができ、この歯型からなる部位がＣＦＲＰ製シャフト円筒内径面に噛み込むように圧入できるため、確実にトルク伝達することが可能となる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２の動力伝達軸において、前記オス歯型部位の圧入開始側端部に、前記ＣＦＲＰ製シャフトの内径よりも小径のパイロット部を設けたことを特徴とするものである。このパイロット部は外側継手部材をＣＦＲＰ製シャフトに圧入するときの案内作用を発揮する。すなわち、中間シャフトの中心軸に対して外側継手部材の中心軸をほぼ平行に保つことが可能となり、外側継手部材を斜めに圧入することがなくなる。したがってまた、斜めに圧入しないように細心の注意を払わなくてもよくなり、圧入作業が容易となる。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項の動力伝達軸において、前記外側継手部材に、前記オス歯型部位の大径よりも小径のブーツ取付け部を設けたことを特徴とするものである。どの程度小径とするかは、当該ブーツ取付け部に取り付けたブーツの端部（ブーツバンドを含む）の最大径がオス歯型部位よりも小径となる程度である。等速ジョイントでは、内部に充填したグリース等の潤滑剤の漏洩を防止するとともに外部から異物が侵入するのを防止するため、ブーツを装着して使用するのが一般的である。そして、通常、ブーツの一方の端部を外側継手部材に固定し、他方の端部を内側継手部材と接続したシャフトとに固定する。したがって、外側継手部材にブーツ取付け部を設ける必要がある。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項４の動力伝達軸において、外側継手部材の大径部（オス歯型部位）から小径部（ブーツ取付け部）にかけて、中心軸線に対して垂直な平面部を設けたことを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、上に述べた寸法関係すなわち、外側継手部材のブーツ取付け部に配置したブーツ（またはブーツアダプタ）の端部の最大径がオス歯型部位の大径よりも小径となる寸法関係とあいまって、当該平面に圧入用治具を当てることが可能となる。
【００１３】
また、あらかじめ等速ジョイントを組み立てておき、アセンブリ状態でＣＦＲＰ製シャフトに圧入することができる。たとえば固定式等速ジョイントやダブルオフセット型等速自在継手といったボールタイプの等速ジョイントの場合、まず外輪をＣＦＲＰ製シャフトに圧入し、その後、外輪内にケージ、内輪、ボールを組み付け、さらにスタブシャフト、ブーツを組み付けて等速ジョイントを組み立てる、といった工程を経る必要がない。したがって、プロペラシャフトアセンブリの組み立て作業の能率が向上する。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項５の動力伝達軸において、前記ＣＦＲＰ製シャフトの圧入開始側端面と前記平面を同一平面としたことを特徴とするものである。このような構成は、上記圧入用治具を上記平面よりも外径側に張り出させた状態で圧入を実行することによって実現する。このように圧入基準面を明確にすることで、組立て精度（圧入による軸方向の位置決め）が向上する。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項５または６の動力伝達軸において、前記ＣＦＲＰ製シャフトの圧入開始側端面と前記平面部との間にシール剤を塗布したことを特徴とするものである。具体的には、ＣＦＲＰ製シャフトと外側継手部材の嵌合部の端面にシール剤を塗布する。これにより、水が浸入することを防ぐことができる。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項７の動力伝達軸において、前記ＣＦＲＰ製シャフトの端面と前記平面部とにシール剤溜りを設けたことを特徴とするものである。これにより、シール剤を安定して付着させることができる。シール剤溜りの具体的な形態は種々考えられるが、一例を挙げるならば、外側継手部材とＣＦＲＰ製シャフトの双方に面取りを施して、Ｖ字形断面や半円形断面の環状溝の形態とすることができる。
【００１７】
請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれか１項の動力伝達軸において、前記等速ジョイントがトラックオフセットタイプの固定式等速ジョイントであることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項１０の発明は、請求項１〜８のいずれか１項の動力伝達軸において、前記等速ジョイントがトリポード型等速ジョイントであることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項１１の発明は、請求項１〜８のいずれか１項の動力伝達軸において、前記等速ジョイントがダブルオフセット型等速ジョイントであることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項１２の発明は、請求項１〜１１の動力伝達軸において、自動車のプロペラシャフトであることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項１３の発明は、外周面にオス歯型部位を設けた等速ジョイントの外側継手部材であって、上述の動力伝達軸のサブコンビネーションにあたる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、ＣＦＲＰ製の中間シャフトと、前記中間シャフトの両端に取り付けたジョイントとからなるプロペラシャフトアセンブリにおいて、ジョイントに等速ジョイントを採用することにより、外側ジョイント部材の外周に中間シャフトとの嵌合部を設けることが可能となる。したがって、従来のようにジョイントの連結部から軸方向に離れた位置に嵌合部を設ける必要がなくなるため、軸方向にコンパクトなプロペラシャフトアセンブリが実現する。また、軽量・高強度・高捩り剛性 を兼ね持つＣＦＲＰ部材をプロペラシャフトの中間シャフトに適用する事で、大幅な軽量化を実現することができる。
【００２３】
しかも、等速ジョイントを採用することにより、軸方向にコンパクトなプロペラシャフトアセンブリを提供することができることに加えて、クロスジョイントの不等速性に起因した振動問題が解消し、その結果、低振動化も達成することができる。
【００２４】
また、あらかじめ等速ジョイントをアセンブリ化した上で中間シャフトに圧入するという組み付け工程を採ることができるため、プロペラシャフトアセンブリの組立作業の簡素化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例を示すプロペラシャフトアセンブリの部分縦断面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】等速ジョイントと中間シャフトの圧入前の状態を示す縦断面図である。
【図４】外側継手部材と中間シャフトの圧入前段階を示す部分拡大断面図である。
【図５】別の実施例を示す図１と類似の部分縦断面図である。
【図６】部分拡大断面図である。
【図７】別の実施例を示す図１と類似の部分縦断面図である。
【図８】別の実施例を示す図１と類似の部分縦断面図である。
【図９】従来のプロペラシャフトアセンブリの部分縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。まず、固定式等速ジョイントに適用した場合を例にとって説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１に示すように、中間シャフトＳと、中間シャフトＳの端部に取り付けた等速ジョイントＪ１とでプロペラシャフトアセンブリを構成している。なお、図１は図２のI−I線
断面図に相当し、図２は図１のII−II線断面図に相当する。
【００２８】
中間シャフトＳはＣＦＲＰ製の中空円筒体で、図１にはその一端部のみを示してあり、図１に現われていないもう一方の端部も同様の構造である。
なお、ここでは、ＣＦＲＰを用いた中間シャフトＳの製造方法や材料プラスチックの詳細については特に限定するものではない。たとえば、製造方法としてはフィラメントワインディング法、シートワインディング法、引き抜き成形法（Pultrusion Process）、プリプレグシートのローリング成形法などが知られている。また、強化繊維たる炭素繊維の種類や巻き角度等についても特に限定するものではない。
【００２９】
等速ジョイントＪ１は、トラックオフセットタイプの固定式等速ジョイントの例であり、外側継手部材としての外輪１０と、内側継手部材としての内輪２０と、トルク伝達部材としての複数のボール３０と、ケージ３２を有する。
【００３０】
外輪１０はディスク型で、凹球面状の内周面１２を有し、その内周面１２には、中心軸線と平行な複数のボール溝１４が円周方向に等間隔に形成してある。外輪１０の外周面は大径部１６と小径部１８とからなり、大径部１６の軸方向寸法すなわち長さを符号Ｌで示してある。
【００３１】
内輪２０は球面状の外周面２２を有し、その外周面２２に、中心軸線と平行な複数のボール溝２４が円周方向に等間隔に形成してある。内輪２０は軸心部にセレーション孔（またはスプライン孔、以下同じ）２６を有し、スタブシャフト４０のセレーション軸（またはスプライン軸、以下同じ）４２とトルク伝達可能に接続している。スタブシャフト４０に形成した環状溝４８に止め輪２８を装着することによって内輪２０の位置決めと抜け止めがしてある。スタブシャフト４０は、セレーション軸４２とは反対側の端部にフランジ４６が形成してあり、それらの中間部にブーツ溝４４が形成してある。破線で示してあるようにフランジ４６には締結用ボルトのための貫通穴が形成してある。
【００３２】
外輪１０のボール溝１４と内輪２０のボール溝２４は、それぞれ中心軸線上に曲率中心Ｏ1、Ｏ2をもった円弧状である。外輪１０のボール溝１４の曲率中心Ｏ1と内輪２０のボール溝２４の曲率中心Ｏ2は、等速ジョイントＪ1の折り曲げ中心Ｏをはさんで互いに反対側に等距離だけオフセットさせてある（トラックオフセットタイプ）。外輪１０のボール溝１４と内輪２０のボール溝２４は対をなし、各対のボール溝１４、２４間に１個ずつ、ボール３０が組み込んである。ボール３０の数とボール溝１６、２６対の数は任意であるが、たとえば６個、８個などが知られている。
【００３３】
ケージ３２は外輪１０の内周面１４と内輪２０の外周面２４との間に介在させてある。ケージ３２は、円周方向に所定の間隔で、ボール３０を収容するためのポケット３４が形成してある。各ポケット３４はケージ３２を半径方向に貫通している。すべてのボール３０がケージ３２によって同一平面に保持される。
【００３４】
外輪１０の大径部１６は中心軸線と平行な多数のオス歯型を形成したオス歯型部位としてある。したがってオス歯型部位にも符号１６をあてることとする。オス歯型の代表例としてはセレーションを挙げることできるが、スプラインその他の類似形状を採用することも可能である。オス歯型形状に関わりなく、中間シャフトＳの端部に圧入する前の状態で、オス歯型部位１６の大径が中間シャフトＳの端部の内径よりも大きくなるように設定する。そして、このオス歯型部位１６を中間シャフトＳに圧入すると、中間シャフトＳの内周面にオス歯型が転写され、これにより外側ジョイント部材１０と中間シャフトＳが互いにかみ合ってトルク伝達可能に一体化される。
図１に示すように、オス歯型部位を形成すべき外輪１０の大径部１６は、外輪１０の軸方向で見て継手中心Ｏを含む一定領域、具体的には図１の場合長さＬの領域である。当該領域で中間シャフトＳの端部と圧入により結合することにより、図９に関連して既に述べた従来の構造と比べて、曲げモーメントによる歯面への負荷が低減され、強度的に有利となる。
【００３５】
外輪１０の小径部１８はブーツ取付け部となる。図６に示すように、外輪１０の小径部１８には凹部１８ａと環状溝１８ｂが設けてある。凹部１８ａは小径部１８から大径部１６にかけて延在している中心軸線に対して垂直な平面１７と小径部１８が会合する領域に位置し、全周にわたって連続していても、あるいは断続的であってもよい。環状溝１８ｂはその凹部１８ａとは反対側の小径部１８の端部に位置している。
【００３６】
ブーツ５０は、ゴム製のブーツ本体５２と金属製のアダプタ５４とで構成される。ブーツ本体５２は、Ｕ字形ないしはＪ字形の断面形状を有し、大径側の端縁５２ａをアダプタ５４の小径側端部５４ｂに巻き込ませることによって固定してある。また、ブーツ本体５２の小径側端部５２ｂはスタブシャフト４０のブーツ溝４４にはめ合わせ、ブーツバンド５６で締め付けて固定する。アダプタ５４の大径部５４ａは外輪１０の小径部１８すなわちブーツ取付け部に嵌合させる。小径部１８の凹部１８ａに押し込むようにアダプタ５４の大径部５４ａの端縁をかしめて抜け止めをする。また、小径部１８の環状溝１８ｂにＯリング５８を装着する。
【００３７】
外輪１０の、ブーツ５０とは反対側の開口端部にエンドキャップ６０を装着する。なお、外輪１０を図示するようなディスク型に代えて有底のカップ状とすることによりエンドキャップ６０を廃止することも可能である。
【００３８】
図１に示す等速ジョイントＪ１の軸方向長さＬｊと、図９に示す従来例におけるクロスジョイントＪｃの軸方向長さＬｃを対比すると、同じ長さＬのオス歯型部位を確保しているにもかかわらず、Ｌｊ＜Ｌｃの関係すなわち、等速ジョイントＪ１の軸方向長さＬｊの方がクロスジョイントＪｃの軸方向長さＬｃよりも短いことが見て取れる。
【００３９】
上に述べた等速ジョイントＪ１では、外輪１０以外のジョイント要素すなわち内輪２０とボール３０とケージ３２をすべて外輪１０の内側に収納しているため、外輪１０の円筒状外周面を任意の形状に設定でき、そしてそこに別の部品を付帯させることができる。したがって、中間シャフトＳの円筒状内側に等速ジョイントＪ1本体を収納することが可能となる。このため、オス歯型部位を同じ長さ（＝Ｌ）とし、ジョイント全体の軸方向長さを比較すると、等速ジョイントＪ１の方がクロスジョイントＪｃよりも短い（Ｌｊ＜Ｌｃ）、つまり、軸方向にコンパクトな設計を採ることが可能となる。
【００４０】
図３に示すように、ブーツ５０を構成するアダプタ５４の外径Ｄｂを、外輪１０のオス歯型部位１６の外径Ｄｃｓよりも小さくし、小径部１８から大径部１６にかけて延在する中心軸線に対して垂直な平面１７を設ける。この平面１７は、外輪１０を中間シャフトＳに圧入するときの治具を当てる面として利用することができる。その結果、あらかじめ等速ジョイントＪ１を組み立てておき、アセンブリ状態で中間シャフトＳに圧入することができる。言い換えるならば、まず外輪１０を中間シャフトＳに圧入し、その後、外輪１０にケージ３２、内輪２０、ボール３０、スタブシャフト４０、ブーツ５０を組み付けて等速ジョイントＪ１を組み立てる、といった工程を経る必要がない。したがって、プロペラシャフトアセンブリの組立作業の能率が向上する。
【００４１】
図４に示すように、外輪１０のオス歯型部位１６の端面側に小径のパイロット部１５を設けてもよい。パイロット部１５の外径Ｄｊｃは中間シャフトＳの内径Ｄｃｆより小さくする。パイロット部１５は外輪１０を中間シャフトＳに圧入するときの案内作用を発揮する。すなわち、中間シャフトＳの中心軸に対して外輪１０の中心軸をほぼ平行に保つことが可能となり、外輪１０を斜めに圧入することがなくなる。もちろんパイロット部１５の先端には図示するように面取りを施すのが好ましい。
【００４２】
図５に示すように、中間シャフトＳと外輪１０の嵌合部の端面にシール剤６２を塗布してもよい。これにより、圧入嵌合面および中間シャフトＳの内径面に水が浸入することを防ぐことができる。また、シール剤を安定して付着させるために、図６に示すようにシール剤溜り６４を設けてもよい。図６は、外輪１０と中間シャフトＳの双方に面取りを施してＶ字形断面の環状溝の形態をしたシール剤溜り６４を設けた例である。Ｖ字形断面に変えて半円形断面その他の任意の形状とすることも可能である。
【００４３】
上述の各実施例は固定式等速ジョイントに適用した例であるが、しゅう動式等速ジョイントにも同様に適用することができる。しゅう動式等速ジョイントの例としてはダブルオフセット型等速ジョイントやトリポード型等速ジョイントを挙げることができる。
【００４４】
ダブルオフセット型等速ジョイントＪ２は、図７に示すように、外側継手部材としての外輪１１０と、内側継手部材部材としての内輪１２０と、トルク伝達部材としての複数のボール１３０と、ケージ１３２を有している。なお、ブーツ５０については図１に関連してすでに述べたとおりであるので図１と同じ符号をあてることとし、重複した記述は省略する。
【００４５】
外輪１１０は一端にて開口したカップ状で、円筒形状の内周面１１２を有している。その内周面１１２には、軸線と平行なボール溝１１４が円周方向に等間隔で形成してある。外輪１１０の外周は、大径部（オス歯型部位）１１６と小径部１１８とからなり、オス歯型部位１１６を中間シャフトＳに圧入してある。ここでも小径部１１８から大径部１１６にかけて延在する中心軸線に垂直な平面１１７が設けてある。
【００４６】
内輪１２０は球面状の外周面１２２を有し、その外周面１２２に、軸線と平行なボール溝１２４が円周方向に等間隔で形成してある。内輪１２０は、その軸心部に形成したセレーション孔１２６で、スタブシャフト４０のセレーション軸４２とトルク伝達可能に接続している。スタブシャフト４０の環状溝４８に止め輪１２８を装着することによって内輪１２０の位置決めと抜け止めがしてある。スタブシャフト４０は図１の実施例について述べたとおりであるので図１と同じ符号をあてることとし、重複した記述は省略する。
【００４７】
外輪１１０のボール溝１１４と内輪１２０のボール溝１２４は対をなし、各対のボール溝１１４、１２４間に１個ずつ、ボール１３０が介在させてある。ここでも、ボール１３０の数とボール溝１１４、１２４対の数は任意であるが、たとえば６個、８個などが知られている。
【００４８】
ケージ１３２は概ねリング状で、外周に凸球面状部分１３６を有し、内周に凹球面状部分１３８を有する。凸球面状部分１３６の曲率半径は外輪１１０の内周面１１２の円筒半径とほぼ同じである。凹球面状部分１３８の曲率半径は内輪１２０の球面状外周面１２２の曲率半径とほぼ同じである。凸球面状部分１３６の曲率中心と凹球面状部分１３８の曲率中心は、ケージ１３２の軸線上に位置するが、ジョイントの折り曲げ中心をはさんで反対側に等距離だけオフセットさせてある（ダブルオフセット型）。
【００４９】
ケージ１３２は円周方向に所定間隔で配置したポケット１４６を有する。ポケット１４６はケージ１３２を半径方向に貫通している。各ポケット１４６にボール１３０が収容され、すべてのボール１３０がケージ１３２によって同一平面内に保持される。
【００５０】
トリポード型等速ジョイントＪ３は、図８に示すように、外側継手部材としての外輪２１０と、内側継手部材としてのトラニオン２２０と、転がり部材としてのローラ２３０と複数本の針状ころ２３０を有している。なお、ブーツ５０については図１に関連してすでに述べたとおりであるので図１と同じ符号をあてることとし、重複した記述は省略する。
【００５１】
外輪２１０は、一端にて開口したカップ状で、内周に、軸線と平行な３本のトラック溝２１２が円周方向に等間隔で形成してある。各トラック溝２１２の両側壁面はローラ案内面２１４となる。外輪２１０の外周は、大径部（オス歯型部位）２１６と小径部２１８とからなり、オス歯型部位２１６を中間シャフトＳに圧入してある。ここでも小径部２１８から大径部２１６にかけて延在する中心軸線に垂直な平面２１７が設けてある。
【００５２】
トラニオン２２０はボス２２２と３本のトラニオンジャーナル２２６とからなり、ボス２２２の軸心に形成したセレーション孔２２４でスタブシャフト４０のセレーション軸４２とトルク伝達可能に接続するようになっている。スタブシャフト４０の環状溝４８に止め輪２２８を装着することによってトラニオン２２０の位置決めと抜け止めがしてある。スタブシャフト４０は図１の実施例について述べたとおりであるので図１と同じ符号をあてることとし、重複した記述は省略する。トラニオンジャーナル２２６はボス２２２の円周方向に等間隔位置から半径方向に突出している。トラニオンジャーナル２２６の端部付近には輪溝２２８が形成してある。
【００５３】
各トラニオンジャーナル２２６にローラ２３０が回転自在に取り付けてある。ローラ２３０とトラニオンジャーナル２２６との間に複数の針状ころ２３２を介在させてある。針状ころ２３２の両端側に下ワッシャ２３４と上ワッシャ２３６を配置してある。下ワッシャ２３４はボス２２２の肩に着座している。上ワッシャ２３６は、トラニオンジャーナル２２６の輪溝２２８に装着したサークリップ２３８と干渉することで、それ以上トラニオンジャーナル２２６の端部側へ移動することを規制される。外ワッシャ２３６は外端部に外径がローラ２３０の内径より大きく張り出した部分を有しているため、ローラ２３０の抜け止めの役割も果たす。
【００５４】
図面を参照してここに述べた実施の形態の効果は以下のとおりである。
動力伝達軸は、中空円筒状のＣＦＲＰ製シャフトＳと、外側継手部材１０、１１０、２１０の外周にオス歯型部位１６、１１６、２１６を形成した等速ジョイントＪ１、Ｊ２、Ｊ３とからなり、前記ＣＦＲＰ製シャフトＳに前記外側継手部材１０、１１０、２１０を圧入したものである。ＣＦＲＰ製シャフトＳに外側継手部材１０、１１０、２１０を圧入する前の状態で（図３参照）、オス歯型部位１６、１１６、２１６の大径ＤｃｓがＣＦＲＰ製シャフトＳの内径Ｄｃｆよりも大きい。
【００５５】
外側継手部材１０、１１０、２１０以外のジョイント要素（たとえば固定式等速ジョイントやダブルオフセット型等速ジョイントの場合は内輪２０、１２０とボール３０、１３０とケージ３２、１３２、トリポード型等速ジョイントの場合はトラニオン２２０とローラ２３０等）をすべて外側継手部材１０、１１０、２１０の内側に収納しているため、外側継手部材１０、１１０、２１０の円筒状外周面を任意の形状に設定でき、そしてそこに別の部品を付帯させることができる。したがって、ＣＦＲＰ製シャフトＳの内側に等速ジョイントＪ１、Ｊ２、Ｊ３本体を収納することが可能となる。このため、オス歯型部位１６、１１６、２１６を同じ長さＬとし、ジョイント全体の軸方向長さを比較すると、等速ジョイントＬｊの方がクロスジョイントＬｃよりも短い、つまり、軸方向にコンパクトな設計を採ることが可能となる。
【００５６】
オス歯型部位１６、１１６、２１６の圧入開始側端部に、ＣＦＲＰ製シャフトＳの内径Ｄｃｆよりも小さい外径Ｄｊｃのパイロット部１５を設けることにより（図４参照）、このパイロット部１５が外側継手部材１０、１１０、２１０をＣＦＲＰ製シャフトＳに圧入するときの案内作用を発揮する。すなわち、中間シャフトＳの中心軸に対して外側継手部材１０、１１０、２１０の中心軸をほぼ平行に保つことが可能となり、外側継手部材１０、１１０、２１０を斜めに圧入することがなくなる。したがってまた、斜めに圧入しないように細心の注意を払わなくてもよくなり、圧入作業が容易となる。
【００５７】
外側継手部材１０、１１０、２１０に、オス歯型部位１６、１１６、２１６の大径Ｄｃｓよりも小径のブーツ取付け部１８、１１８、２１８を設けてもよい（図３、７、８参照）。どの程度小径とするかは、図３に示すように、当該ブーツ取付け部１８、１１８、２１８に取り付けたブーツ（ブーツアダプタを含む）の端部５４ａの最大径Ｄｂがオス歯型部位１６、１１６、２１６よりも小径となる程度である。等速ジョイントＪ１、Ｊ２、Ｊ３では、内部に充填したグリース等の潤滑剤の漏洩を防止するとともに外部から異物が侵入するのを防止するため、ブーツ５０を装着して使用するのが一般的である。そして、通常、ブーツ５０（ブーツアダプタを含む）の一方の端部５４ａを外側継手部材１０、１１０、２１０に固定し、他方の端部を内側継手部材と接続したシャフト４０に固定する。したがって、外側継手部材１０、１１０、２１０にブーツ取付け部１８、１１８、２１８を設ける必要がある。
【００５８】
外側継手部材１０、１１０、２１０の大径部（オス歯型部位）１６、１１６、２１６から小径部（ブーツ取付け部）１８，１１８、２１８にかけて、中心軸線に対して垂直な平面部１７、１１７、２１７を設けることにより、上に述べた寸法関係すなわち、外側継手部材１０、１１０、２１０のブーツ取付け部１８、１１８、２１８に配置したブーツ（ブーツアダプタを含む）の端部５４ａの最大径Ｄｂがオス歯型部位１６、１１６、２１６の大径Ｄｃｓよりも小径となる寸法関係とあいまって、当該平面部１７に圧入用治具（図示省略）を当てることが可能となる。
【００５９】
また、あらかじめ等速ジョイントＪ１、Ｊ２、Ｊ３を組み立てておき、アセンブリ状態でＣＦＲＰ製シャフトＳに圧入することができる。たとえば固定式等速ジョイントＪ１やダブルオフセット型等速自在継手Ｊ２といったボールタイプの等速ジョイントの場合、まず外輪１０、１１０をＣＦＲＰ製シャフトＳに圧入し、その後、外輪１０、１１０内にケージ３２、１３２、内輪２０、１２０、ボール３０、１３０を組み付け、さらにスタブシャフト４０、ブーツ５０を組み付けて等速ジョイントＪ１、Ｊ２を組み立てる、といった工程を経る必要がない。したがって、プロペラシャフトアセンブリ（Ｊ１＋Ｓ、Ｊ２＋Ｓ）の組立作業の能率が向上する。
【００６０】
ＣＦＲＰ製シャフトＳの圧入開始側端面と前記平面部１７を同一平面とした構成は、上記圧入用治具を上記平面部１７よりも外径側に張り出させた状態で圧入を実行し、ＣＦＲＰ製シャフトＳの圧入開始側端面が圧入用治具に当たった時点で圧入を終了することによって実現する。
【００６１】
ＣＦＲＰ製シャフトＳの圧入開始側端面と平面部１７との間、具体的には、ＣＦＲＰ製シャフトＳと外側継手部材１０、１１０、２１０の嵌合部の端面にシール剤６２を塗布することにより（図５参照）、水が浸入することを防ぐことができる。
【００６２】
ＣＦＲＰ製シャフトＳの端面と平面部１７とにシール剤溜り６４を設けることにより（図６参照）、シール剤６２を安定して付着させることができる。
【符号の説明】
【００６３】
Ｓ 中間シャフト
Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３ 等速ジョイント
１０，１１０，２１０ 外輪（外側ジョイント部材）
１６，１１６，２１６ 外周面の大径部（オス歯型部位）
１８，１１８、２１８ 外周面の小径部（ブーツ取付け部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空円筒状のＣＦＲＰ製シャフトと、外側継手部材の円筒状外周にオス歯型部位を形成した等速ジョイントとからなり、前記ＣＦＲＰ製シャフトに前記外側ジョイント部材を内嵌圧入した動力伝達軸。
【請求項２】
圧入前の状態で、前記オス歯型部位の大径が前記ＣＦＲＰ製シャフトの内径よりも大きい請求項１の動力伝達軸。
【請求項３】
前記オス歯型部位の圧入開始側端部に、前記ＣＦＲＰ製シャフトの内径よりも小径のパイロット部を設けた請求項１または２の動力伝達軸。
【請求項４】
前記外側継手部材に、前記オス歯型部位の大径よりも小径のブーツ取付け部を設けた請求項１〜３のいずれか１項の動力伝達軸。
【請求項５】
前記外側継手部材の、前記オス歯型部位から前記ブーツ取付け部にかけて、回転軸線に対して直交する平面部を設けた請求項４の動力伝達軸。
【請求項６】
前記ＣＦＲＰ製シャフトの圧入開始側端面と前記平面部が同一平面である請求項５の動力伝達軸。
【請求項７】
前記ＣＦＲＰ製シャフトの圧入開始側端面と前記平面部との間にシール剤を塗布した請求項６の動力伝達軸。
【請求項８】
前記ＣＦＲＰ製シャフトの端面と前記平面部とにシール剤溜りを設けた請求項７の動力伝達軸。
【請求項９】
前記等速ジョイントがトラックオフセットタイプの固定式等速ジョイントである請求項１〜８のいずれか１項の動力伝達軸。
【請求項１０】
前記等速ジョイントがダブルオフセット型等速ジョイントである請求項１〜８のいずれか１項の動力伝達軸。
【請求項１１】
前記等速ジョイントがトリポード型等速ジョイントである請求項１〜８のいずれか１項の動力伝達軸。
【請求項１２】
自動車のプロペラシャフトである請求項１〜１１のいずれか１項の動力伝達軸。
【請求項１３】
外周面にオス歯型部位を設けた等速ジョイントの外側継手部材。
【請求項１】
中空円筒状のＣＦＲＰ製シャフトと、外側継手部材の円筒状外周にオス歯型部位を形成した等速ジョイントとからなり、前記ＣＦＲＰ製シャフトに前記外側ジョイント部材を内嵌圧入した動力伝達軸。
【請求項２】
圧入前の状態で、前記オス歯型部位の大径が前記ＣＦＲＰ製シャフトの内径よりも大きい請求項１の動力伝達軸。
【請求項３】
前記オス歯型部位の圧入開始側端部に、前記ＣＦＲＰ製シャフトの内径よりも小径のパイロット部を設けた請求項１または２の動力伝達軸。
【請求項４】
前記外側継手部材に、前記オス歯型部位の大径よりも小径のブーツ取付け部を設けた請求項１〜３のいずれか１項の動力伝達軸。
【請求項５】
前記外側継手部材の、前記オス歯型部位から前記ブーツ取付け部にかけて、回転軸線に対して直交する平面部を設けた請求項４の動力伝達軸。
【請求項６】
前記ＣＦＲＰ製シャフトの圧入開始側端面と前記平面部が同一平面である請求項５の動力伝達軸。
【請求項７】
前記ＣＦＲＰ製シャフトの圧入開始側端面と前記平面部との間にシール剤を塗布した請求項６の動力伝達軸。
【請求項８】
前記ＣＦＲＰ製シャフトの端面と前記平面部とにシール剤溜りを設けた請求項７の動力伝達軸。
【請求項９】
前記等速ジョイントがトラックオフセットタイプの固定式等速ジョイントである請求項１〜８のいずれか１項の動力伝達軸。
【請求項１０】
前記等速ジョイントがダブルオフセット型等速ジョイントである請求項１〜８のいずれか１項の動力伝達軸。
【請求項１１】
前記等速ジョイントがトリポード型等速ジョイントである請求項１〜８のいずれか１項の動力伝達軸。
【請求項１２】
自動車のプロペラシャフトである請求項１〜１１のいずれか１項の動力伝達軸。
【請求項１３】
外周面にオス歯型部位を設けた等速ジョイントの外側継手部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２０５３（Ｐ２０１１−２０５３Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４６４４６（Ｐ２００９−１４６４４６）
【出願日】平成２１年６月１９日（２００９．６．１９）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１９日（２００９．６．１９）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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