嵌合構造、トルク伝達部材、及び等速自在継手
【課題】有底筒状の連結部の内部の空気を外部に流通させながら、この有底筒状の連結部に軸状の連結部を嵌合してトルクを伝達するトルク伝達部材の強度を向上する。
【解決手段】第１のトルク伝達部材に設けられた軸状の連結部２１と、第２のトルク伝達部材に設けられた有底筒状の連結部３３とを嵌合するにあたり、連結部２１及び連結部３３のいずれか一方に複数の空間部２１ｂを形成し、連結部２１及び連結部３３のいずれか他方に空間部２１ｂへの係合により空間部２１ｂの底部２１０ｃとの間に生じる隙間の径方向長さが異なる第１のスプライン歯３３１及び第２のスプライン歯３３２を形成する。
【解決手段】第１のトルク伝達部材に設けられた軸状の連結部２１と、第２のトルク伝達部材に設けられた有底筒状の連結部３３とを嵌合するにあたり、連結部２１及び連結部３３のいずれか一方に複数の空間部２１ｂを形成し、連結部２１及び連結部３３のいずれか他方に空間部２１ｂへの係合により空間部２１ｂの底部２１０ｃとの間に生じる隙間の径方向長さが異なる第１のスプライン歯３３１及び第２のスプライン歯３３２を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、嵌合構造、トルク伝達部材、及び等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電動パワーステアリング装置のアシスト軸と電動モータの回転軸とをスプライン嵌合する嵌合部において、嵌合孔の内歯の少なくとも１山を欠除した内歯欠除部を形成することが記載されている。この内歯欠除部によって嵌合孔内部の空気を外部に連通させることで、嵌合孔内部の空気がグリースのシール作用により封止されるエアロック状態を回避している。
【０００３】
また、特許文献２には、歯丈が均等に形成されたスプライン歯を有するスプライン嵌合部を備えた等速自在継手が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１４９３５号公報
【特許文献２】特開２００２−２００９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は、等速自在継手の外側回転部材に有底筒状の連結部を形成し、この連結部に軸状の駆動軸をスプライン嵌合した複数の試作品を用いてトルクを伝達する試験を行ったところ、常に連結部の特定の部位で損傷が発生することを知得した。この損傷を回避するためには連結部の径を大きくしたり、肉厚を厚くする等の解決策が考えられるが、この場合には重量の増加又は大型化を招来することとなる。
【０００６】
そこで、本発明は、連結部の係合突起の少なくとも１つを欠除した場合に比べ、連結部の強度を高めることが可能な嵌合構造、トルク伝達部材、及び等速自在継手を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様では、以下のように嵌合構造を構成する。すなわち、第１のトルク伝達部材に設けられた軸状の第１の連結部と、第２のトルク伝達部材に設けられた有底筒状の第２の連結部とを嵌合する嵌合構造を、前記第１及び第２の連結部のいずれか一方に複数の係合凹所を形成し、前記第１及び第２の連結部のいずれか他方に前記複数の係合凹所への係合により前記係合凹所の底部との間に生じる隙間の径方向長さが異なる複数の係合突起を形成して構成する。これにより、係合突起を欠除することなく、有底筒状の連結部の内部の空気を外部に流通させる。
【０００８】
上記嵌合構造は、前記複数の係合凹所が周方向に等間隔で配置されると共にその深さが均等であり、前記複数の係合突起の少なくとも１つの係合突起は、隣接する他の係合突起よりも根元部から先端部までの距離が短くなるように形成するとよい。これにより、第１トルク伝達部材と第２トルク伝達部材の位相を管理することなく嵌合作業を行える。
【０００９】
上記嵌合構造は、前記少なくとも１つの係合突起の根元部から先端部までの距離を、隣接する他の係合突起の根元部から先端部までの距離の８０％以下にするとよい。これにより、空気の流通をより確実に確保できる。
【００１０】
また、本発明の一態様では、以下のようにトルク伝達部材を構成する。すなわち、相手部材に形成された係合凹所への係合により前記係合凹所の底部との間に生じる隙間の径方向長さが異なる複数の係合突起が内周面に形成された有底筒状の連結部をトルク伝達部材に形成する。これにより、係合突起を欠除することなく、有底筒状の連結部の内部の空気を外部に流通させる。
【００１１】
上記トルク伝達部材は、前記複数の係合突起のうち少なくとも１つの係合突起を、前記係合凹所の底部との間に形成される隙間の径方向長さが隣接する他の係合突起に比べて長くなるよう、その根元部から先端部までの距離を前記他の係合突起よりも短く形成するとよい。これにより、根元部から先端部までの距離に応じて隙間を形成する。
【００１２】
また、本発明の一態様では、以下のように等速自在継手の外側回転部材を構成する。すなわち、等速自在継手を、内側回転部材と、前記内側回転部材を揺動可能かつ相対回転不能に収容する収容部、及び前記収容部の軸方向一側に形成された有底筒状の連結部を有し、前記連結部の内周面に、相手部材に形成された係合凹所との係合により前記係合凹所の底部との間に生じる隙間の径方向長さが異なる複数の係合突起を形成した外側回転部材とを備えて構成する。これにより、係合突起を欠除することなく、有底筒状の連結部の内部の空気を外部に流通させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、有底筒状の連結部の底部の空気を外部に流通させる流路を係合突起の少なくとも一つを欠除することにより形成したものに比べて、連結部の強度を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る等速自在継手を備えた車両の駆動系の一例を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る等速自在継手の断面を示す図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る等速自在継手の連結部の断面を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る等速自在継手の連結部の断面を拡大して示す図である。図４（ｂ）は、第１スプライン歯３３１及び第２スプライン歯３３２を特に拡大して示す断面図である。図４（ｃ）は、スプライン歯２１０を特に拡大して示す断面図である。
【図５】図５は、比較例として示す等速自在継手の断面図である。
【図６】図６は、比較例として示す等速自在継手の連結部の断面図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施の形態に係る等速自在継手の連結部の断面を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の変形例を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[第１の実施の形態]
図１は、本発明に係る嵌合構造を適用した等速自在継手を備えた車両のトルク伝達系の一例を示す。
【００１６】
このトルク伝達系は、ディファレンシャル装置１、駆動軸２、トリポード型等速自在継手３，８、ドライブシャフト４，４、ボール型等速自在継手５，５等から構成されている。なお、図１の左右方向が車両の左右方向にあたる。
【００１７】
ディファレンシャル装置１は、デフケース１０の外周に一体回転するように連結されたリングギヤ１１と、デフケース１０の内側に支持されたピニオンシャフト１２と、第１ピニオンギヤ１３及び第２ピニオンギヤ１４と、第１サイドギヤ１５及び第２サイドギヤ１６とを備える。車両の駆動源の出力を変速する変速機（図略）の出力軸に連結されたピニオンギヤＰＧからリングギヤ１１にトルクが入力されると、ピニオンシャフト１２に軸支された第１ピニオンギヤ１３及び第２ピニオンギヤ１４が公転し、両ピニオンギヤ１３，１４に共に噛み合う第１サイドギヤ１５及び第２サイドギヤ１６にトルクが伝達される。
【００１８】
第１サイドギヤ１５には、その軸心部に貫通孔が形成され、この貫通孔には、ベアリングＢに支持された駆動軸２の一端部が相対回転不能にスプライン嵌合されている。駆動軸２の他端に形成された連結部２１は、トリポード型等速自在継手３の外側回転部材３０の連結部３３に相対回転不能に嵌合され、外側回転部材３０にトルクが伝達される。この嵌合構造は、連結部３３と連結部２１との嵌合時に連結部３３の内部の空気を外部に流通させる構造を有しており、この構造の詳細については後述する。
【００１９】
トリポード型等速自在継手３は、連結部３３に一体に形成された筒部３１を備える。筒部３１には、内側回転部材としてのトリポード部材３６が揺動可能かつ相対回転不能に収容されている。トリポード部材３６には、ドライブシャフト４の一端部がスプライン嵌合されている。筒部３１の一端とドライブシャフト４との間には、グリースの漏れを防止するブーツ３４が設けられている。
【００２０】
ドライブシャフト４の他端部はボール型等速自在継手５の内側回転部材（図略）にスプライン嵌合されている。ボール型等速自在継手５の外側回転部材５１は、その軸方向に立設された軸部５１ａによりハブ６に連結されており、ハブ６に固定されたホイール７０を介してタイヤ７１にトルクが伝達される。
【００２１】
一方、第２サイドギヤ１６には、トリポード型等速自在継手８の外側回転部材８０の軸方向に形成された軸部８０ａがスプライン嵌合されている。トリポード型等速自在継手８のトリポード部材８１にはドライブシャフト４が一体回転するように連結されている。このドライブシャフト４からタイヤ７１に至る構成は上記と共通するので、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２２】
このように、本実施の形態に係る車両のトルク伝達系では、駆動軸２によって左右のドライブシャフト４，４の長さが等長になるように調整し、操縦性を向上させている。なお、車両の減速時には、上記とは逆方向に、タイヤ７１，７１からピニオンギヤＰＧに向かってトルクが伝達される。また、車両の前進時と後退時とでは、各部材の回転方向が逆転する。すなわち、上記の各嵌合部では、前進時及び後退時の両回転方向時において双方向にトルクが伝達される。
【００２３】
図２は、トリポード型等速自在継手３及び駆動軸２の連結部の断面図を示す。外側回転部材３０は、筒部３１と底部３２と連結部３３とを一体に形成して構成されている。筒部３１は、開口端面３１ａ側に開口した中空部３１ｂがその中心部に形成された筒状であり、中空部３１ｂにはトリポード部材３６が収容されている。筒部３１は本発明の収容部に相当する。トリポード部材３６の外周部には３本のトリポード軸部３６ａが放射状に形成され、各トリポード軸部３６ａには転動体としてのローラ部材３７が外嵌されている。トリポード部材３６のボス部３６ｂには、ドライブシャフト４の一端に形成された連結部４１が一体回転するように連結されている。
【００２４】
筒部３１の内面には、その軸方向に沿ってローラ部材３７の転動を案内する円弧状の３対の案内溝３１ｃが形成されている。トリポード部材３６は、ローラ部材３７の転動に伴って外側回転部材３０の回転軸Ｏ１に沿って摺動可能である。また、ローラ部材３７の外周面は球状であり、トリポード部材３６は、ローラ部材３７を介して外側回転部材３０に対して揺動可能である。また、筒部３１の外面にはブーツ３４を係止する係止溝３１ｄが形成されている。
【００２５】
底部３２は、筒部３１の開口端面３１ａ側とは反対側の端部に設けられている。底部３２は、中空部３１ｂの一端を塞ぐように形成されている。底部３２の中心部には一端が中空部３１ｂに開口した貫通孔３２０が形成されている。
【００２６】
底部３２の筒部３１とは反対側の側面には、筒部３１の軸方向に沿って突き出た連結部３３が設けられている。連結部３３は、軸心部に貫通孔３２０が形成された円筒状である。つまり、貫通孔３２０は、中空部３１ｂから連結部３３の先端側開放端３３ｄまで貫通している。貫通孔３２０は、中空部３１ｂ側に形成された大径部３２２と、大径部３２２よりも内径が小さく、連結部３３の先端側に形成された小径部３２１とを有する。
【００２７】
大径部３２２には、閉塞部材としての円盤状のシールプレート３５が圧入により嵌合されている。シールプレート３５の一側面は大径部３２２と小径部３２１との段差部３２３に当接している。シールプレート３５は、中空部３１ｂを小径部３２１から液密に閉塞し、中空部３１ｂ内に塗布されるグリースが小径部３２１側に漏れ出すことを防止している。このシールプレート３５により、小径部３２１は有底筒状に形成されている。
【００２８】
図３は、図２における連結部３３のＡ−Ａ断面である。連結部３３の内面、すなわち小径部３２１には、複数の第１スプライン歯３３１、及び第１スプライン歯３３１よりも歯丈が短い複数の第２スプライン歯３３２が形成されている。複数の第１スプライン歯３３１及び複数の第２スプライン歯３３２は、周方向に等間隔で配置され、スプライン嵌合部３３０を構成している。第１スプライン歯３３１及び第２スプライン歯３３２は内方に突出し、筒部３１の回転軸Ｏ１に沿って延びている。第１スプライン歯３３１及び第２スプライン歯３３２は、本発明の係合突起に相当する。なお、係合突起とは、少なくともその一部が相手部材に係合してトルク伝達に寄与するものをいう。
【００２９】
一方、駆動軸２に形成された軸状の連結部２１の外周面には、複数のスプライン歯２１０が等間隔に形成されている。各スプライン歯２１０の周方向の幅及び根元部から先端部までの高さは均等である。スプライン歯２１０は駆動軸２の回転軸に沿って延びている。
【００３０】
本実施の形態では、スプライン歯２１０の個数は２０であり、第１スプライン歯３３１の個数は１６、第２スプライン歯３３２の個数は４である。つまり、第１スプライン歯３３１と第２スプライン歯３３２の合計数はスプライン歯２１０の個数と同数である。また、第２スプライン歯３３２の個数は第１スプライン歯３３１の個数よりも少ない。さらに、第２スプライン歯３３２の周方向の両側には第１スプライン歯３３１が配置されており、第２スプライン歯３３２は周方向に連続しないように配置されている。トルク伝達時において、第１スプライン歯３３１及び第２スプライン歯３３２は、スプライン歯２１０に接触してトルクを伝達する。
【００３１】
連結部３３の円筒状内面と連結部２１との間にはグリースＧが介在している。このグリースＧは、主として連結部３３と連結部２１との嵌合作業を容易にするためのものであり、筒部３１内に塗布されるグリースとは異なる種類のものである。
【００３２】
ここで、連結部３３と連結部２１との嵌合構造の詳細を図４を参照して詳しく説明する。
図４（ａ）に拡大して示すように、第２スプライン歯３３２の先端部と連結部２１の外周面との間には、隙間Ｓ１が形成されている。隙間Ｓ１の径方向長さ（ｄｓ）は、第１スプライン歯３３１と連結部２１の外周面との間に形成される隙間Ｓ０の径方向長さ（ｄｔ）よりも長い。これにより、隙間Ｓ１の断面積は隙間Ｓ０の断面積よりも大きく形成されている。
【００３３】
隙間Ｓ０は断面積が小さいためグリースＧによって封止され、空気が流通しないが、隙間Ｓ１には空気の流通路Ｐが確保され、貫通孔３２０の小径部３２１の底部（シールプレート３５側）と連結部３３の開口側とを連通している。
【００３４】
なお、仮に隙間Ｓ０にグリースＧが充満したとしても、断面積が広いためグリースＧが連結部３３の開口側に流動して押し出され、空気の流通路が確保される。また、図３及び図４では、説明のために連結部３３と連結部２１との隙間を誇張して広く表現しているが、この隙間は隙間Ｓ１の部分以外ではほとんどなく、隙間Ｓ０の径方向長さ（ｄｔ）は実質的にはゼロに近い。
【００３５】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の第１スプライン歯３３１及び第２スプライン歯３３２をさらに拡大して示す図である。第２スプライン歯３３２の根元部３３２ｃの周方向の幅（ｗ２１）は、第１スプライン歯３３１の根元部３３１ｃの周方向の幅（ｗ１１）と同一である。また、第２スプライン歯３３２の先端部３３２ｄの周方向の幅（ｗ２２）は、第１スプライン歯３３１の先端部３３１ｄの周方向の幅（ｗ１２）よりも大きく形成されている。
【００３６】
第２スプライン歯３３２の根元部３３２ｃから先端部３３２ｄまでの距離（ｄ２）は、第１スプライン歯３３１の根元部３３１ｃから先端部３３１ｄまでの距離（ｄ１）よりも小さく形成されている。第２スプライン歯３３２の根元部３３２ｃから先端部３３２ｄまでの距離（ｄ２）は、第１スプライン歯３３１の根元部３３１ｃから先端部３３１ｄまでの距離（ｄ１）の８０％以下であれば、隙間Ｓ１を空気が流通可能に形成することができる。なお、ｄ２は周方向の何れか一方に隣接するスプライン歯の根元部から先端部までの距離との比において８０％以下であればよい。
【００３７】
小径部３２１の底部の空気をより効率的に連結部３３の開口側に流通させるためには、ｄ２をｄ１の５０％以下にすることが望ましく、本実施の形態では、ｄ２がｄ１の４０％に設定されている。この根元部から先端部までの距離の差に応じて、隙間Ｓ０と隙間Ｓ１の径方向長さの差異が生じる。
【００３８】
第１スプライン歯３３１の側面３３１ａ，３３１ｂ、及び第２スプライン歯３３２の側面３３２ａ，３３２ｂは、先端側ほど曲率の大きくなるインボリュート曲線で形成されている。第２スプライン歯３３２の側面３３２ａ，３３２ｂの曲率は、第１スプライン歯３３１の側面３３１ａ，３３１ｂの根元側の曲率と同じである。すなわち、第２スプライン歯３３２は、第１スプライン歯３３１の先端部側が切り取られた形状を有している。
【００３９】
図４（ｃ）は、図４（ａ）のスプライン歯２１０をさらに拡大して示す図である。スプライン歯２１０の周方向一側の側面２１０ａは、第１スプライン歯３３１の側面３３１ａ又は第２スプライン歯３３２の側面３３２ａと接触する。また、スプライン歯２１０の周方向他側の側面２１０ｂは、第１スプライン歯３３１の側面３３１ｂ又は第２スプライン歯３３２の側面３３２ｂと接触する。スプライン歯２１０の側面２１０ａ，２１０ｂもまた、先端側ほど曲率の大きくなるインボリュート曲線で形成されている。
【００４０】
周方向に隣接する２つのスプライン歯２１０の間には、底部２１０ｃが形成されている。側面２１０ａ，底部２１０ｃ，及び側面２１０ｂによって空間部２１ｂが形成されている。前述のように各スプライン歯２１０の周方向の幅及び根元部から先端部までの高さは均等であるので、各スプライン歯２１０の間に形成される各空間部２１ｂの径方向の深さや周方向の幅も均等である。空間部２１ｂは、本発明における係合凹所に相当する。
【００４１】
連結部３３と連結部２１が嵌合される際、第１スプライン歯３３１及び第２スプライン歯３３２は、連結部２１に形成された空間部２１ｂに係合する。第１スプライン歯３３１と第２スプライン歯３３２とでは、根元部から先端部までの距離が異なるので、空間部２１ｂへの係合深さ（空間部２１ｂ内に位置する第１スプライン歯３３１又は第２スプライン歯３３２の回転軸Ｏ１に対する径方向の長さ）が異なる。
【００４２】
次に、トリポード型等速自在継手３の外側回転部材３０の製造方法について説明する。まず、Ｓ５３Ｃ等の高炭素鋼からなる円筒状の素材を鍛造加工することにより、筒部３１，底部３２，及び連結部３３を形成する。次に、ドリル加工によって連結部３３の先端部から筒部３１に貫通する貫通孔３２０を形成する。次に筒部３１の開口端面３１ａ側の開口部からブローチ刃を挿入し、このブローチ刃を筒部３１の回転軸Ｏ１方向に沿って連結部３３の先端部側に引き抜くブローチ加工を行う。このブローチ刃には、スプライン嵌合部３３０の形状に対応した形状を有する刃が形成されており、ブローチ加工によって各第１スプライン歯３３１及び各第２スプライン歯３３２が形成される。次に貫通孔３２０の筒部３１側の部分をリーマ加工することにより円筒状の大径部３２２を形成する。次に大径部３２２にシールプレート３５を圧入する。以上により外側回転部材３０が形成される。
【００４３】
外側回転部材３０と駆動軸２とを連結する際には、作業者が連結部３３の先端側開放端３３ｄ付近の小径部３２１の内部にグリースＧを塗布し、連結部３３の貫通孔３２０に駆動軸２の連結部２１を回転軸Ｏ１の方向に沿って挿入して嵌合する。この際、貫通孔３２０の一端はシールプレート３５によって閉塞されているので、貫通孔３２０の内部の空気は隙間Ｓ１に形成された流通路Ｐから外部に放出される。つまり、仮に流通路Ｐがないとすれば貫通孔３２０の内部の空気が逃げ場を失い、連結部３３内に連結部２１を挿入することが困難となるが、上記構成によれば空気の流路が確保されるため、連結部３３と連結部２１との嵌合が、流通路Ｐがない場合よりも容易になる。
【００４４】
図５は、比較例として挙げるトリポード型等速自在継手１００の回転軸に沿った断面及び駆動軸２の外観を示す図である。トリポード型等速自在継手１００でも、上記説明したトリポード型等速自在継手３と同様に、外側回転部材１０１が連結部１０３を備え、連結部１０３を貫通する孔の一端がシールプレート１０２により閉塞されている。各部の寸法はトリポード型等速自在継手３と同じである。トリポード型等速自在継手１００の連結部１０３にも、回転軸方向に延びる複数のスプライン歯１０３ａが形成されているが、周方向の一部においてスプライン歯１０３ａが形成されていない欠歯部が設けられている点で上記説明したトリポード型等速自在継手３とは異なっている。
【００４５】
図６は、図５に示したトリポード型等速自在継手１００のＢ−Ｂ断面である。この図に示すように、連結部１０３の内面には、スプライン歯１０３ａが形成されていない欠歯部１０３ｂが２箇所設けられている。駆動軸２の嵌合時には、欠歯部１０３ｂの付近を空気が流通する。なお、スプライン歯１０３ａは本発明の実施の形態に係るトリポード型等速自在継手３の第１スプライン歯３３１と同一の諸元を有し、連結部１０３の内外径等の寸法及び材質も本発明の実施の形態に係るトリポード型等速自在継手３の連結部３３と同一である。
【００４６】
このトリポード型等速自在継手１００を使用して回転方向を反転させながら所定のトルクを伝達する試験を行ったところ、回転方向の反転回数が約１０万回に達した時点で欠歯部１０３ｂの周方向に隣接するスプライン歯１０３ａにて亀裂が認められたが、本実施の形態に係るトリポード型等速自在継手３では、３０万回を超えても亀裂等の損傷が確認されなかった。
【００４７】
［第１の実施の形態の作用効果］
第１の実施の形態によれば、以下の作用及び効果がある。
（１）スプライン嵌合部３３０に形成された全てのスプライン歯（第１スプライン歯３３１及び第２スプライン歯３３２）が、いずれの方向への回転時にも相手部材としての駆動軸２の連結部に形成されたスプライン歯２１０の間の空間部２１ｂに係合するので、各スプライン歯で受け持つ荷重が均等化される。つまり、比較例としてのトリポード型等速自在継手１００で亀裂が発生した原因は、欠歯部１０３ｂの周方向に隣接するスプライン歯１０３ａが受ける荷重が他のスプライン歯１０３ａが受ける荷重よりも相当程度大きいことであると考えられるが、本実施の形態ではトルク伝達時の荷重を等間隔に配置された全てのスプライン歯で受けることにより強度が増し、耐久性が向上していると考えられる。
【００４８】
（２）上記のように第１の実施の形態では、スプライン嵌合部３３０に形成された全てのスプライン歯が相手部材のスプライン歯（スプライン歯２１０）に係合しながら、隙間Ｓ１により空気が流通するように構成されているので、嵌合作業に支障が生じない。なお、有底筒状の内面に形成された各スプライン歯の歯丈（根元部から先端部の距離）を均等に小さくして各スプライン歯の先端部に隙間を形成した場合には、嵌合部のガタが大きくなると共に、噛み合いが浅くなるので強度の確保も困難となる。これに対し本実施の形態では、一部のスプライン歯の歯丈を小さくし、他のスプライン歯を深く噛み合わせることで、空気を流通させながら強度を確保できる。
【００４９】
（３）第１の実施の形態では、連結部２１に形成された空間部２１ｂの径方向の深さや周方向の幅が均等であり、かつ各空間部２１ｂが周方向に等間隔で形成されるので、連結部２１を連結部３３の貫通孔３２０に挿入する際に、両連結部の位相合わせを行う必要がない。すなわち、連結部２１をどのような位相で貫通孔３２０に挿入したとしても、同じように隙間Ｓ１が形成される。このため、作業効率が向上する。
【００５０】
（４）第１スプライン歯３３１及び第２スプライン歯３３２は、スプライン嵌合部３３０の形状に対応した形状のブローチ刃によるブローチ加工によって形成されるので、例えばスプライン歯部の先端部を削り取ることにより第２スプライン歯３３２を形成した場合に比べて工程が簡単であり、コストアップを招来しない。
【００５１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態とは連結部３３と連結部２１との嵌合構造が異なっている。その他の部分については共通するので、共通部分については説明を省略する。
【００５２】
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る連結部３３と連結部２１との嵌合部の径方向断面を示す図である。連結部３３の内面には、歯丈及び歯幅が均等に形成された複数のスプライン歯３３３が周方向に等間隔に形成されている。
【００５３】
一方、連結部２１の外面には各スプライン歯の間にそれぞれ空間部（係合凹所）が形成されているが、この空間部の径方向の深さが均等ではなく、一部の空間部は他の空間部よりも径方向の深さが深くなっている。図７に示す例では、スプライン歯２１１とスプライン歯２１２との間に形成される空間部２１ｃの径方向深さが、スプライン歯２１２とスプライン歯２１３との間に形成される空間部２１ｄの径方向深さよりも深く形成されている。
【００５４】
連結部３３と連結部２１とが嵌合された状態において、空間部２１ｃには、スプライン歯３３３の先端部３３３ａと空間部２１ｃの底部２１１ａとの間に径方向長さがｄｓ２の隙間Ｓ２が形成される。また、空間部２１ｄには、スプライン歯３３３の先端部３３３ａと空間部２１ｄの底部２１２ａとの間に径方向長さがｄｔ２の隙間Ｓ３が形成される。
【００５５】
隙間Ｓ２は隙間Ｓ３よりも広く、連結部３３と連結部２１との間にグリースが介在しても空気が流通する。
【００５６】
［第２の実施の形態の作用効果］
上記第２の実施の形態によっても、第１の実施の形態について述べた（１）から（３）と同様の効果がある。また、空気が流通する隙間Ｓ２が形成された部分のスプライン歯の高さを他の部分と共通にできるので、さらに強度が増す。
【００５７】
[他の実施の形態]
以上、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
【００５８】
（１）第１の実施の形態では、駆動軸２の連結部２１側のスプライン歯の歯丈を均等にして外側回転部材３０の連結部３３側に歯丈の異なる複数のスプライン歯を形成したが、これとは逆に、連結部３３側のスプライン歯の歯丈を均等にして駆動軸２の連結部２１側に歯丈の異なる複数のスプライン歯を形成してもよい。この変形例を図８Ａ（ａ）に示す。連結部３３側に形成されたスプライン歯の歯丈は均等であり、スプライン歯の間に形成される空間部３１４ａ，３１４ｂの深さは均等である。一方、連結部２１側に形成されたスプライン歯２１４ａは、隣接するスプライン歯２１４ｂよりも歯丈が低くなっており、スプライン歯２１４ａと空間部３１４ａの底部との間には、スプライン歯２１４ｂと空間部３１４ｂの底部との間に形成される隙間よりも径方向長さが長い隙間が形成される。
【００５９】
（２）第２の実施の形態では、連結部２１側のスプライン歯の間に形成される一部の空間部の径方向の深さを他の空間部の径方向の深さよりも深くしたが、このような深さの異なる空間部を連結部３３側に形成してもよい。図８Ａ（ｂ）に示す変形例では、連結部３３側に形成された空間部３１５ａの深さが空間部３１５ｂの深さよりも深くなっている。一方、連結部２１側のスプライン歯２１５ａ，２１５ｂの歯丈は同じであり、空間部３１５ａには、空間部３１５ｂよりも径方向長さの長い隙間が形成される。
【００６０】
（３）連結部２１及び連結部３３の一方に他の空間部よりも深さが深い空間部を少なくとも１つ形成し、連結部２１及び連結部３３の他方に他のスプライン歯よりも歯丈が低いスプライン歯を少なくとも１つ形成し、上記少なくとも１つの空間部に上記少なくとも１つのスプライン歯を係合させてもよい。図８Ａ（ｃ）に示す変形例では、連結部３３の空間部３１６ａの深さを隣接する空間部３１６ｂよりも深くし、かつ連結部２１のスプライン歯２１６ａの高さをスプライン歯２１６ｂよりも低くして、スプライン歯２１６ａを空間部３１６ａに係合させている。このように嵌合部を形成することで、第１及び第２の実施の形態よりも隙間を大きくすることができる。
【００６１】
（４）連結部２１又は連結部３３のスプライン歯の先端部に窪みを形成することで隙間を形成してもよい。図８Ａ（ｄ）に示す変形例では、連結部３３のスプライン歯３１７ａの先端部に窪みＣを形成することで、空間部２１７ａの底部との間に径方向長さがｄｓ３の隙間を形成している。この隙間の径方向長さｄｓ３は、スプライン歯３１７ｂと空間部２１７ｂとの間に形成される隙間の径方向長さｄｔ３よりも長い。
【００６２】
（５）連結部２１又は連結部３３に形成する空間部の底部の形状は、平坦なものに限らず、底部に凹凸を設けることで隙間を形成してもよい。図８Ｂ（ｅ）に示す変形例では、連結部３３の空間部３１８ａの底部を、周方向の中心部で深さが浅く、その両側の部分で深くなるように形成している。空間部３１８ａの中心部では連結部２１のスプライン歯２１８ａとの間に形成される隙間の径方向長さが短いが、この中心部の両側部分では隙間の径方向長さが長くなっており、両側部分における隙間の径方向長さｄｓ４は、空間部３１８ｂとスプライン歯２１８ｂとの間に形成される隙間の径方向長さｄｔ４よりも長い。
【００６３】
（６）図８Ｂ（ｅ）に示す変形例をさらに変形し、空間部の底部における周方向の一側の深さを他側よりも深くしてもよい。図８Ｂ（ｆ）に示す変形例では、空間部３１９ａの周方向の一部において深さを深くし、連結部２１のスプライン歯２１８ａとの間に形成される隙間の径方向長さｄｓ５を、空間部３１９ｂとスプライン歯２１８ｂとの間に形成される隙間の径方向長さｄｔ５よりも長くしている。
【００６４】
（７）第１の実施の形態では、第２スプライン歯３３２を、第１スプライン歯３３１の先端部側が切り取られた形状に形成したが、これに限らず、第２スプライン歯３３２を相手部材のスプライン歯に係合させるべく、形状を変更してもよい。例えば、第２スプライン歯３３２の先端部の幅を、同位置における第１スプライン歯３３１の幅よりも拡げてもよい。この場合には、２スプライン歯３３２の先端部の幅が図４（ｂ）に示した幅（ｗ２２）よりも大きくなる。
【００６５】
（８）本発明の適用対象は、トリポード型等速自在継手の外側回転部材に限らず、ボール型等速自在継手の外側回転部材に適用してもよい。また、等速自在継手に限らず、車両のステアリングの操舵系のトルク伝達部位に適用することもできる。またさらに、車両用に限らず、例えば工作機械のトルク伝達部位に適用することも可能である。
【００６６】
（９）上記各実施例では、連結部２１と連結部３３との間にグリースＧを介在させたが、グリースを介在させないものにも本発明を適用できる。本発明により空気の流通路を広くできるため、嵌合作業を容易にすることができるからである。
【符号の説明】
【００６７】
１・・・ディファレンシャル装置、２・・・駆動軸、３，８・・・トリポード型等速自在継手、４・・・ドライブシャフト、５・・・ボール型等速自在継手、６・・・ハブ、８・・・トリポード型等速自在継手、１０・・・デフケース、１１・・・リングギヤ、１２・・・ピニオンシャフト、１３・・・第１ピニオンギヤ、１４・・・第２ピニオンギヤ、１５・・・第１サイドギヤ、１６・・・第２サイドギヤ、２１・・・連結部、２１０・・・スプライン歯、２１０ａ，２１０ｂ・・・側面、２１０ｃ・・・底部、２１１，２１２，２１３・・・スプライン歯、２１１ａ，２１２ａ・・・底部、２１ｃ，２１ｄ・・・空間部、３０・・・外側回転部材、３１・・・筒部、３１ａ・・・開口端面、３１ｂ・・・中空部、３１ｃ・・・案内溝、３１ｄ・・・係止溝、３２・・・底部、３２０・・・貫通孔、３２２・・・大径部、３２１・・・小径部、３２３・・・段差部、３３・・・連結部、３３ｄ・・・先端側開放端、３３０・・・スプライン嵌合部、３３１・・・第１スプライン歯、３３１ａ，３３１ｂ・・・側面、３３１ｃ・・・根元部、３３１ｄ・・・先端部、３３２・・・第２スプライン歯、３３２ａ，３３２ｂ・・・側面、３３２ｃ・・・根元部、３３２ｄ・・・先端部、３３３・・・スプライン歯、３３３ａ・・・先端部、３４・・・ブーツ、３５・・・シールプレート、３６・・・トリポード部材、３６ａ・・・トリポード軸部、３６ｂ・・・ボス部、３７・・・ローラ部材、４１・・・連結部、５１・・・外側回転部材、５１ａ・・・軸部、７０・・・ホイール、７１・・・タイヤ、８０・・・外側回転部材、８０ａ・・・軸部、１００・・・トリポード型等速自在継手、１０３・・・連結部、１０３ａ・・・スプライン歯、１０３ｂ・・・欠歯部、Ｂ・・・ベアリング、Ｇ・・・グリース、Ｏ１・・・回転軸、ＰＧ・・・ピニオンギヤ、Ｐ・・・流通路、Ｓ０,Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３・・・隙間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、嵌合構造、トルク伝達部材、及び等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電動パワーステアリング装置のアシスト軸と電動モータの回転軸とをスプライン嵌合する嵌合部において、嵌合孔の内歯の少なくとも１山を欠除した内歯欠除部を形成することが記載されている。この内歯欠除部によって嵌合孔内部の空気を外部に連通させることで、嵌合孔内部の空気がグリースのシール作用により封止されるエアロック状態を回避している。
【０００３】
また、特許文献２には、歯丈が均等に形成されたスプライン歯を有するスプライン嵌合部を備えた等速自在継手が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１４９３５号公報
【特許文献２】特開２００２−２００９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は、等速自在継手の外側回転部材に有底筒状の連結部を形成し、この連結部に軸状の駆動軸をスプライン嵌合した複数の試作品を用いてトルクを伝達する試験を行ったところ、常に連結部の特定の部位で損傷が発生することを知得した。この損傷を回避するためには連結部の径を大きくしたり、肉厚を厚くする等の解決策が考えられるが、この場合には重量の増加又は大型化を招来することとなる。
【０００６】
そこで、本発明は、連結部の係合突起の少なくとも１つを欠除した場合に比べ、連結部の強度を高めることが可能な嵌合構造、トルク伝達部材、及び等速自在継手を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様では、以下のように嵌合構造を構成する。すなわち、第１のトルク伝達部材に設けられた軸状の第１の連結部と、第２のトルク伝達部材に設けられた有底筒状の第２の連結部とを嵌合する嵌合構造を、前記第１及び第２の連結部のいずれか一方に複数の係合凹所を形成し、前記第１及び第２の連結部のいずれか他方に前記複数の係合凹所への係合により前記係合凹所の底部との間に生じる隙間の径方向長さが異なる複数の係合突起を形成して構成する。これにより、係合突起を欠除することなく、有底筒状の連結部の内部の空気を外部に流通させる。
【０００８】
上記嵌合構造は、前記複数の係合凹所が周方向に等間隔で配置されると共にその深さが均等であり、前記複数の係合突起の少なくとも１つの係合突起は、隣接する他の係合突起よりも根元部から先端部までの距離が短くなるように形成するとよい。これにより、第１トルク伝達部材と第２トルク伝達部材の位相を管理することなく嵌合作業を行える。
【０００９】
上記嵌合構造は、前記少なくとも１つの係合突起の根元部から先端部までの距離を、隣接する他の係合突起の根元部から先端部までの距離の８０％以下にするとよい。これにより、空気の流通をより確実に確保できる。
【００１０】
また、本発明の一態様では、以下のようにトルク伝達部材を構成する。すなわち、相手部材に形成された係合凹所への係合により前記係合凹所の底部との間に生じる隙間の径方向長さが異なる複数の係合突起が内周面に形成された有底筒状の連結部をトルク伝達部材に形成する。これにより、係合突起を欠除することなく、有底筒状の連結部の内部の空気を外部に流通させる。
【００１１】
上記トルク伝達部材は、前記複数の係合突起のうち少なくとも１つの係合突起を、前記係合凹所の底部との間に形成される隙間の径方向長さが隣接する他の係合突起に比べて長くなるよう、その根元部から先端部までの距離を前記他の係合突起よりも短く形成するとよい。これにより、根元部から先端部までの距離に応じて隙間を形成する。
【００１２】
また、本発明の一態様では、以下のように等速自在継手の外側回転部材を構成する。すなわち、等速自在継手を、内側回転部材と、前記内側回転部材を揺動可能かつ相対回転不能に収容する収容部、及び前記収容部の軸方向一側に形成された有底筒状の連結部を有し、前記連結部の内周面に、相手部材に形成された係合凹所との係合により前記係合凹所の底部との間に生じる隙間の径方向長さが異なる複数の係合突起を形成した外側回転部材とを備えて構成する。これにより、係合突起を欠除することなく、有底筒状の連結部の内部の空気を外部に流通させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、有底筒状の連結部の底部の空気を外部に流通させる流路を係合突起の少なくとも一つを欠除することにより形成したものに比べて、連結部の強度を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る等速自在継手を備えた車両の駆動系の一例を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る等速自在継手の断面を示す図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る等速自在継手の連結部の断面を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る等速自在継手の連結部の断面を拡大して示す図である。図４（ｂ）は、第１スプライン歯３３１及び第２スプライン歯３３２を特に拡大して示す断面図である。図４（ｃ）は、スプライン歯２１０を特に拡大して示す断面図である。
【図５】図５は、比較例として示す等速自在継手の断面図である。
【図６】図６は、比較例として示す等速自在継手の連結部の断面図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施の形態に係る等速自在継手の連結部の断面を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の変形例を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[第１の実施の形態]
図１は、本発明に係る嵌合構造を適用した等速自在継手を備えた車両のトルク伝達系の一例を示す。
【００１６】
このトルク伝達系は、ディファレンシャル装置１、駆動軸２、トリポード型等速自在継手３，８、ドライブシャフト４，４、ボール型等速自在継手５，５等から構成されている。なお、図１の左右方向が車両の左右方向にあたる。
【００１７】
ディファレンシャル装置１は、デフケース１０の外周に一体回転するように連結されたリングギヤ１１と、デフケース１０の内側に支持されたピニオンシャフト１２と、第１ピニオンギヤ１３及び第２ピニオンギヤ１４と、第１サイドギヤ１５及び第２サイドギヤ１６とを備える。車両の駆動源の出力を変速する変速機（図略）の出力軸に連結されたピニオンギヤＰＧからリングギヤ１１にトルクが入力されると、ピニオンシャフト１２に軸支された第１ピニオンギヤ１３及び第２ピニオンギヤ１４が公転し、両ピニオンギヤ１３，１４に共に噛み合う第１サイドギヤ１５及び第２サイドギヤ１６にトルクが伝達される。
【００１８】
第１サイドギヤ１５には、その軸心部に貫通孔が形成され、この貫通孔には、ベアリングＢに支持された駆動軸２の一端部が相対回転不能にスプライン嵌合されている。駆動軸２の他端に形成された連結部２１は、トリポード型等速自在継手３の外側回転部材３０の連結部３３に相対回転不能に嵌合され、外側回転部材３０にトルクが伝達される。この嵌合構造は、連結部３３と連結部２１との嵌合時に連結部３３の内部の空気を外部に流通させる構造を有しており、この構造の詳細については後述する。
【００１９】
トリポード型等速自在継手３は、連結部３３に一体に形成された筒部３１を備える。筒部３１には、内側回転部材としてのトリポード部材３６が揺動可能かつ相対回転不能に収容されている。トリポード部材３６には、ドライブシャフト４の一端部がスプライン嵌合されている。筒部３１の一端とドライブシャフト４との間には、グリースの漏れを防止するブーツ３４が設けられている。
【００２０】
ドライブシャフト４の他端部はボール型等速自在継手５の内側回転部材（図略）にスプライン嵌合されている。ボール型等速自在継手５の外側回転部材５１は、その軸方向に立設された軸部５１ａによりハブ６に連結されており、ハブ６に固定されたホイール７０を介してタイヤ７１にトルクが伝達される。
【００２１】
一方、第２サイドギヤ１６には、トリポード型等速自在継手８の外側回転部材８０の軸方向に形成された軸部８０ａがスプライン嵌合されている。トリポード型等速自在継手８のトリポード部材８１にはドライブシャフト４が一体回転するように連結されている。このドライブシャフト４からタイヤ７１に至る構成は上記と共通するので、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２２】
このように、本実施の形態に係る車両のトルク伝達系では、駆動軸２によって左右のドライブシャフト４，４の長さが等長になるように調整し、操縦性を向上させている。なお、車両の減速時には、上記とは逆方向に、タイヤ７１，７１からピニオンギヤＰＧに向かってトルクが伝達される。また、車両の前進時と後退時とでは、各部材の回転方向が逆転する。すなわち、上記の各嵌合部では、前進時及び後退時の両回転方向時において双方向にトルクが伝達される。
【００２３】
図２は、トリポード型等速自在継手３及び駆動軸２の連結部の断面図を示す。外側回転部材３０は、筒部３１と底部３２と連結部３３とを一体に形成して構成されている。筒部３１は、開口端面３１ａ側に開口した中空部３１ｂがその中心部に形成された筒状であり、中空部３１ｂにはトリポード部材３６が収容されている。筒部３１は本発明の収容部に相当する。トリポード部材３６の外周部には３本のトリポード軸部３６ａが放射状に形成され、各トリポード軸部３６ａには転動体としてのローラ部材３７が外嵌されている。トリポード部材３６のボス部３６ｂには、ドライブシャフト４の一端に形成された連結部４１が一体回転するように連結されている。
【００２４】
筒部３１の内面には、その軸方向に沿ってローラ部材３７の転動を案内する円弧状の３対の案内溝３１ｃが形成されている。トリポード部材３６は、ローラ部材３７の転動に伴って外側回転部材３０の回転軸Ｏ１に沿って摺動可能である。また、ローラ部材３７の外周面は球状であり、トリポード部材３６は、ローラ部材３７を介して外側回転部材３０に対して揺動可能である。また、筒部３１の外面にはブーツ３４を係止する係止溝３１ｄが形成されている。
【００２５】
底部３２は、筒部３１の開口端面３１ａ側とは反対側の端部に設けられている。底部３２は、中空部３１ｂの一端を塞ぐように形成されている。底部３２の中心部には一端が中空部３１ｂに開口した貫通孔３２０が形成されている。
【００２６】
底部３２の筒部３１とは反対側の側面には、筒部３１の軸方向に沿って突き出た連結部３３が設けられている。連結部３３は、軸心部に貫通孔３２０が形成された円筒状である。つまり、貫通孔３２０は、中空部３１ｂから連結部３３の先端側開放端３３ｄまで貫通している。貫通孔３２０は、中空部３１ｂ側に形成された大径部３２２と、大径部３２２よりも内径が小さく、連結部３３の先端側に形成された小径部３２１とを有する。
【００２７】
大径部３２２には、閉塞部材としての円盤状のシールプレート３５が圧入により嵌合されている。シールプレート３５の一側面は大径部３２２と小径部３２１との段差部３２３に当接している。シールプレート３５は、中空部３１ｂを小径部３２１から液密に閉塞し、中空部３１ｂ内に塗布されるグリースが小径部３２１側に漏れ出すことを防止している。このシールプレート３５により、小径部３２１は有底筒状に形成されている。
【００２８】
図３は、図２における連結部３３のＡ−Ａ断面である。連結部３３の内面、すなわち小径部３２１には、複数の第１スプライン歯３３１、及び第１スプライン歯３３１よりも歯丈が短い複数の第２スプライン歯３３２が形成されている。複数の第１スプライン歯３３１及び複数の第２スプライン歯３３２は、周方向に等間隔で配置され、スプライン嵌合部３３０を構成している。第１スプライン歯３３１及び第２スプライン歯３３２は内方に突出し、筒部３１の回転軸Ｏ１に沿って延びている。第１スプライン歯３３１及び第２スプライン歯３３２は、本発明の係合突起に相当する。なお、係合突起とは、少なくともその一部が相手部材に係合してトルク伝達に寄与するものをいう。
【００２９】
一方、駆動軸２に形成された軸状の連結部２１の外周面には、複数のスプライン歯２１０が等間隔に形成されている。各スプライン歯２１０の周方向の幅及び根元部から先端部までの高さは均等である。スプライン歯２１０は駆動軸２の回転軸に沿って延びている。
【００３０】
本実施の形態では、スプライン歯２１０の個数は２０であり、第１スプライン歯３３１の個数は１６、第２スプライン歯３３２の個数は４である。つまり、第１スプライン歯３３１と第２スプライン歯３３２の合計数はスプライン歯２１０の個数と同数である。また、第２スプライン歯３３２の個数は第１スプライン歯３３１の個数よりも少ない。さらに、第２スプライン歯３３２の周方向の両側には第１スプライン歯３３１が配置されており、第２スプライン歯３３２は周方向に連続しないように配置されている。トルク伝達時において、第１スプライン歯３３１及び第２スプライン歯３３２は、スプライン歯２１０に接触してトルクを伝達する。
【００３１】
連結部３３の円筒状内面と連結部２１との間にはグリースＧが介在している。このグリースＧは、主として連結部３３と連結部２１との嵌合作業を容易にするためのものであり、筒部３１内に塗布されるグリースとは異なる種類のものである。
【００３２】
ここで、連結部３３と連結部２１との嵌合構造の詳細を図４を参照して詳しく説明する。
図４（ａ）に拡大して示すように、第２スプライン歯３３２の先端部と連結部２１の外周面との間には、隙間Ｓ１が形成されている。隙間Ｓ１の径方向長さ（ｄｓ）は、第１スプライン歯３３１と連結部２１の外周面との間に形成される隙間Ｓ０の径方向長さ（ｄｔ）よりも長い。これにより、隙間Ｓ１の断面積は隙間Ｓ０の断面積よりも大きく形成されている。
【００３３】
隙間Ｓ０は断面積が小さいためグリースＧによって封止され、空気が流通しないが、隙間Ｓ１には空気の流通路Ｐが確保され、貫通孔３２０の小径部３２１の底部（シールプレート３５側）と連結部３３の開口側とを連通している。
【００３４】
なお、仮に隙間Ｓ０にグリースＧが充満したとしても、断面積が広いためグリースＧが連結部３３の開口側に流動して押し出され、空気の流通路が確保される。また、図３及び図４では、説明のために連結部３３と連結部２１との隙間を誇張して広く表現しているが、この隙間は隙間Ｓ１の部分以外ではほとんどなく、隙間Ｓ０の径方向長さ（ｄｔ）は実質的にはゼロに近い。
【００３５】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の第１スプライン歯３３１及び第２スプライン歯３３２をさらに拡大して示す図である。第２スプライン歯３３２の根元部３３２ｃの周方向の幅（ｗ２１）は、第１スプライン歯３３１の根元部３３１ｃの周方向の幅（ｗ１１）と同一である。また、第２スプライン歯３３２の先端部３３２ｄの周方向の幅（ｗ２２）は、第１スプライン歯３３１の先端部３３１ｄの周方向の幅（ｗ１２）よりも大きく形成されている。
【００３６】
第２スプライン歯３３２の根元部３３２ｃから先端部３３２ｄまでの距離（ｄ２）は、第１スプライン歯３３１の根元部３３１ｃから先端部３３１ｄまでの距離（ｄ１）よりも小さく形成されている。第２スプライン歯３３２の根元部３３２ｃから先端部３３２ｄまでの距離（ｄ２）は、第１スプライン歯３３１の根元部３３１ｃから先端部３３１ｄまでの距離（ｄ１）の８０％以下であれば、隙間Ｓ１を空気が流通可能に形成することができる。なお、ｄ２は周方向の何れか一方に隣接するスプライン歯の根元部から先端部までの距離との比において８０％以下であればよい。
【００３７】
小径部３２１の底部の空気をより効率的に連結部３３の開口側に流通させるためには、ｄ２をｄ１の５０％以下にすることが望ましく、本実施の形態では、ｄ２がｄ１の４０％に設定されている。この根元部から先端部までの距離の差に応じて、隙間Ｓ０と隙間Ｓ１の径方向長さの差異が生じる。
【００３８】
第１スプライン歯３３１の側面３３１ａ，３３１ｂ、及び第２スプライン歯３３２の側面３３２ａ，３３２ｂは、先端側ほど曲率の大きくなるインボリュート曲線で形成されている。第２スプライン歯３３２の側面３３２ａ，３３２ｂの曲率は、第１スプライン歯３３１の側面３３１ａ，３３１ｂの根元側の曲率と同じである。すなわち、第２スプライン歯３３２は、第１スプライン歯３３１の先端部側が切り取られた形状を有している。
【００３９】
図４（ｃ）は、図４（ａ）のスプライン歯２１０をさらに拡大して示す図である。スプライン歯２１０の周方向一側の側面２１０ａは、第１スプライン歯３３１の側面３３１ａ又は第２スプライン歯３３２の側面３３２ａと接触する。また、スプライン歯２１０の周方向他側の側面２１０ｂは、第１スプライン歯３３１の側面３３１ｂ又は第２スプライン歯３３２の側面３３２ｂと接触する。スプライン歯２１０の側面２１０ａ，２１０ｂもまた、先端側ほど曲率の大きくなるインボリュート曲線で形成されている。
【００４０】
周方向に隣接する２つのスプライン歯２１０の間には、底部２１０ｃが形成されている。側面２１０ａ，底部２１０ｃ，及び側面２１０ｂによって空間部２１ｂが形成されている。前述のように各スプライン歯２１０の周方向の幅及び根元部から先端部までの高さは均等であるので、各スプライン歯２１０の間に形成される各空間部２１ｂの径方向の深さや周方向の幅も均等である。空間部２１ｂは、本発明における係合凹所に相当する。
【００４１】
連結部３３と連結部２１が嵌合される際、第１スプライン歯３３１及び第２スプライン歯３３２は、連結部２１に形成された空間部２１ｂに係合する。第１スプライン歯３３１と第２スプライン歯３３２とでは、根元部から先端部までの距離が異なるので、空間部２１ｂへの係合深さ（空間部２１ｂ内に位置する第１スプライン歯３３１又は第２スプライン歯３３２の回転軸Ｏ１に対する径方向の長さ）が異なる。
【００４２】
次に、トリポード型等速自在継手３の外側回転部材３０の製造方法について説明する。まず、Ｓ５３Ｃ等の高炭素鋼からなる円筒状の素材を鍛造加工することにより、筒部３１，底部３２，及び連結部３３を形成する。次に、ドリル加工によって連結部３３の先端部から筒部３１に貫通する貫通孔３２０を形成する。次に筒部３１の開口端面３１ａ側の開口部からブローチ刃を挿入し、このブローチ刃を筒部３１の回転軸Ｏ１方向に沿って連結部３３の先端部側に引き抜くブローチ加工を行う。このブローチ刃には、スプライン嵌合部３３０の形状に対応した形状を有する刃が形成されており、ブローチ加工によって各第１スプライン歯３３１及び各第２スプライン歯３３２が形成される。次に貫通孔３２０の筒部３１側の部分をリーマ加工することにより円筒状の大径部３２２を形成する。次に大径部３２２にシールプレート３５を圧入する。以上により外側回転部材３０が形成される。
【００４３】
外側回転部材３０と駆動軸２とを連結する際には、作業者が連結部３３の先端側開放端３３ｄ付近の小径部３２１の内部にグリースＧを塗布し、連結部３３の貫通孔３２０に駆動軸２の連結部２１を回転軸Ｏ１の方向に沿って挿入して嵌合する。この際、貫通孔３２０の一端はシールプレート３５によって閉塞されているので、貫通孔３２０の内部の空気は隙間Ｓ１に形成された流通路Ｐから外部に放出される。つまり、仮に流通路Ｐがないとすれば貫通孔３２０の内部の空気が逃げ場を失い、連結部３３内に連結部２１を挿入することが困難となるが、上記構成によれば空気の流路が確保されるため、連結部３３と連結部２１との嵌合が、流通路Ｐがない場合よりも容易になる。
【００４４】
図５は、比較例として挙げるトリポード型等速自在継手１００の回転軸に沿った断面及び駆動軸２の外観を示す図である。トリポード型等速自在継手１００でも、上記説明したトリポード型等速自在継手３と同様に、外側回転部材１０１が連結部１０３を備え、連結部１０３を貫通する孔の一端がシールプレート１０２により閉塞されている。各部の寸法はトリポード型等速自在継手３と同じである。トリポード型等速自在継手１００の連結部１０３にも、回転軸方向に延びる複数のスプライン歯１０３ａが形成されているが、周方向の一部においてスプライン歯１０３ａが形成されていない欠歯部が設けられている点で上記説明したトリポード型等速自在継手３とは異なっている。
【００４５】
図６は、図５に示したトリポード型等速自在継手１００のＢ−Ｂ断面である。この図に示すように、連結部１０３の内面には、スプライン歯１０３ａが形成されていない欠歯部１０３ｂが２箇所設けられている。駆動軸２の嵌合時には、欠歯部１０３ｂの付近を空気が流通する。なお、スプライン歯１０３ａは本発明の実施の形態に係るトリポード型等速自在継手３の第１スプライン歯３３１と同一の諸元を有し、連結部１０３の内外径等の寸法及び材質も本発明の実施の形態に係るトリポード型等速自在継手３の連結部３３と同一である。
【００４６】
このトリポード型等速自在継手１００を使用して回転方向を反転させながら所定のトルクを伝達する試験を行ったところ、回転方向の反転回数が約１０万回に達した時点で欠歯部１０３ｂの周方向に隣接するスプライン歯１０３ａにて亀裂が認められたが、本実施の形態に係るトリポード型等速自在継手３では、３０万回を超えても亀裂等の損傷が確認されなかった。
【００４７】
［第１の実施の形態の作用効果］
第１の実施の形態によれば、以下の作用及び効果がある。
（１）スプライン嵌合部３３０に形成された全てのスプライン歯（第１スプライン歯３３１及び第２スプライン歯３３２）が、いずれの方向への回転時にも相手部材としての駆動軸２の連結部に形成されたスプライン歯２１０の間の空間部２１ｂに係合するので、各スプライン歯で受け持つ荷重が均等化される。つまり、比較例としてのトリポード型等速自在継手１００で亀裂が発生した原因は、欠歯部１０３ｂの周方向に隣接するスプライン歯１０３ａが受ける荷重が他のスプライン歯１０３ａが受ける荷重よりも相当程度大きいことであると考えられるが、本実施の形態ではトルク伝達時の荷重を等間隔に配置された全てのスプライン歯で受けることにより強度が増し、耐久性が向上していると考えられる。
【００４８】
（２）上記のように第１の実施の形態では、スプライン嵌合部３３０に形成された全てのスプライン歯が相手部材のスプライン歯（スプライン歯２１０）に係合しながら、隙間Ｓ１により空気が流通するように構成されているので、嵌合作業に支障が生じない。なお、有底筒状の内面に形成された各スプライン歯の歯丈（根元部から先端部の距離）を均等に小さくして各スプライン歯の先端部に隙間を形成した場合には、嵌合部のガタが大きくなると共に、噛み合いが浅くなるので強度の確保も困難となる。これに対し本実施の形態では、一部のスプライン歯の歯丈を小さくし、他のスプライン歯を深く噛み合わせることで、空気を流通させながら強度を確保できる。
【００４９】
（３）第１の実施の形態では、連結部２１に形成された空間部２１ｂの径方向の深さや周方向の幅が均等であり、かつ各空間部２１ｂが周方向に等間隔で形成されるので、連結部２１を連結部３３の貫通孔３２０に挿入する際に、両連結部の位相合わせを行う必要がない。すなわち、連結部２１をどのような位相で貫通孔３２０に挿入したとしても、同じように隙間Ｓ１が形成される。このため、作業効率が向上する。
【００５０】
（４）第１スプライン歯３３１及び第２スプライン歯３３２は、スプライン嵌合部３３０の形状に対応した形状のブローチ刃によるブローチ加工によって形成されるので、例えばスプライン歯部の先端部を削り取ることにより第２スプライン歯３３２を形成した場合に比べて工程が簡単であり、コストアップを招来しない。
【００５１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態とは連結部３３と連結部２１との嵌合構造が異なっている。その他の部分については共通するので、共通部分については説明を省略する。
【００５２】
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る連結部３３と連結部２１との嵌合部の径方向断面を示す図である。連結部３３の内面には、歯丈及び歯幅が均等に形成された複数のスプライン歯３３３が周方向に等間隔に形成されている。
【００５３】
一方、連結部２１の外面には各スプライン歯の間にそれぞれ空間部（係合凹所）が形成されているが、この空間部の径方向の深さが均等ではなく、一部の空間部は他の空間部よりも径方向の深さが深くなっている。図７に示す例では、スプライン歯２１１とスプライン歯２１２との間に形成される空間部２１ｃの径方向深さが、スプライン歯２１２とスプライン歯２１３との間に形成される空間部２１ｄの径方向深さよりも深く形成されている。
【００５４】
連結部３３と連結部２１とが嵌合された状態において、空間部２１ｃには、スプライン歯３３３の先端部３３３ａと空間部２１ｃの底部２１１ａとの間に径方向長さがｄｓ２の隙間Ｓ２が形成される。また、空間部２１ｄには、スプライン歯３３３の先端部３３３ａと空間部２１ｄの底部２１２ａとの間に径方向長さがｄｔ２の隙間Ｓ３が形成される。
【００５５】
隙間Ｓ２は隙間Ｓ３よりも広く、連結部３３と連結部２１との間にグリースが介在しても空気が流通する。
【００５６】
［第２の実施の形態の作用効果］
上記第２の実施の形態によっても、第１の実施の形態について述べた（１）から（３）と同様の効果がある。また、空気が流通する隙間Ｓ２が形成された部分のスプライン歯の高さを他の部分と共通にできるので、さらに強度が増す。
【００５７】
[他の実施の形態]
以上、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
【００５８】
（１）第１の実施の形態では、駆動軸２の連結部２１側のスプライン歯の歯丈を均等にして外側回転部材３０の連結部３３側に歯丈の異なる複数のスプライン歯を形成したが、これとは逆に、連結部３３側のスプライン歯の歯丈を均等にして駆動軸２の連結部２１側に歯丈の異なる複数のスプライン歯を形成してもよい。この変形例を図８Ａ（ａ）に示す。連結部３３側に形成されたスプライン歯の歯丈は均等であり、スプライン歯の間に形成される空間部３１４ａ，３１４ｂの深さは均等である。一方、連結部２１側に形成されたスプライン歯２１４ａは、隣接するスプライン歯２１４ｂよりも歯丈が低くなっており、スプライン歯２１４ａと空間部３１４ａの底部との間には、スプライン歯２１４ｂと空間部３１４ｂの底部との間に形成される隙間よりも径方向長さが長い隙間が形成される。
【００５９】
（２）第２の実施の形態では、連結部２１側のスプライン歯の間に形成される一部の空間部の径方向の深さを他の空間部の径方向の深さよりも深くしたが、このような深さの異なる空間部を連結部３３側に形成してもよい。図８Ａ（ｂ）に示す変形例では、連結部３３側に形成された空間部３１５ａの深さが空間部３１５ｂの深さよりも深くなっている。一方、連結部２１側のスプライン歯２１５ａ，２１５ｂの歯丈は同じであり、空間部３１５ａには、空間部３１５ｂよりも径方向長さの長い隙間が形成される。
【００６０】
（３）連結部２１及び連結部３３の一方に他の空間部よりも深さが深い空間部を少なくとも１つ形成し、連結部２１及び連結部３３の他方に他のスプライン歯よりも歯丈が低いスプライン歯を少なくとも１つ形成し、上記少なくとも１つの空間部に上記少なくとも１つのスプライン歯を係合させてもよい。図８Ａ（ｃ）に示す変形例では、連結部３３の空間部３１６ａの深さを隣接する空間部３１６ｂよりも深くし、かつ連結部２１のスプライン歯２１６ａの高さをスプライン歯２１６ｂよりも低くして、スプライン歯２１６ａを空間部３１６ａに係合させている。このように嵌合部を形成することで、第１及び第２の実施の形態よりも隙間を大きくすることができる。
【００６１】
（４）連結部２１又は連結部３３のスプライン歯の先端部に窪みを形成することで隙間を形成してもよい。図８Ａ（ｄ）に示す変形例では、連結部３３のスプライン歯３１７ａの先端部に窪みＣを形成することで、空間部２１７ａの底部との間に径方向長さがｄｓ３の隙間を形成している。この隙間の径方向長さｄｓ３は、スプライン歯３１７ｂと空間部２１７ｂとの間に形成される隙間の径方向長さｄｔ３よりも長い。
【００６２】
（５）連結部２１又は連結部３３に形成する空間部の底部の形状は、平坦なものに限らず、底部に凹凸を設けることで隙間を形成してもよい。図８Ｂ（ｅ）に示す変形例では、連結部３３の空間部３１８ａの底部を、周方向の中心部で深さが浅く、その両側の部分で深くなるように形成している。空間部３１８ａの中心部では連結部２１のスプライン歯２１８ａとの間に形成される隙間の径方向長さが短いが、この中心部の両側部分では隙間の径方向長さが長くなっており、両側部分における隙間の径方向長さｄｓ４は、空間部３１８ｂとスプライン歯２１８ｂとの間に形成される隙間の径方向長さｄｔ４よりも長い。
【００６３】
（６）図８Ｂ（ｅ）に示す変形例をさらに変形し、空間部の底部における周方向の一側の深さを他側よりも深くしてもよい。図８Ｂ（ｆ）に示す変形例では、空間部３１９ａの周方向の一部において深さを深くし、連結部２１のスプライン歯２１８ａとの間に形成される隙間の径方向長さｄｓ５を、空間部３１９ｂとスプライン歯２１８ｂとの間に形成される隙間の径方向長さｄｔ５よりも長くしている。
【００６４】
（７）第１の実施の形態では、第２スプライン歯３３２を、第１スプライン歯３３１の先端部側が切り取られた形状に形成したが、これに限らず、第２スプライン歯３３２を相手部材のスプライン歯に係合させるべく、形状を変更してもよい。例えば、第２スプライン歯３３２の先端部の幅を、同位置における第１スプライン歯３３１の幅よりも拡げてもよい。この場合には、２スプライン歯３３２の先端部の幅が図４（ｂ）に示した幅（ｗ２２）よりも大きくなる。
【００６５】
（８）本発明の適用対象は、トリポード型等速自在継手の外側回転部材に限らず、ボール型等速自在継手の外側回転部材に適用してもよい。また、等速自在継手に限らず、車両のステアリングの操舵系のトルク伝達部位に適用することもできる。またさらに、車両用に限らず、例えば工作機械のトルク伝達部位に適用することも可能である。
【００６６】
（９）上記各実施例では、連結部２１と連結部３３との間にグリースＧを介在させたが、グリースを介在させないものにも本発明を適用できる。本発明により空気の流通路を広くできるため、嵌合作業を容易にすることができるからである。
【符号の説明】
【００６７】
１・・・ディファレンシャル装置、２・・・駆動軸、３，８・・・トリポード型等速自在継手、４・・・ドライブシャフト、５・・・ボール型等速自在継手、６・・・ハブ、８・・・トリポード型等速自在継手、１０・・・デフケース、１１・・・リングギヤ、１２・・・ピニオンシャフト、１３・・・第１ピニオンギヤ、１４・・・第２ピニオンギヤ、１５・・・第１サイドギヤ、１６・・・第２サイドギヤ、２１・・・連結部、２１０・・・スプライン歯、２１０ａ，２１０ｂ・・・側面、２１０ｃ・・・底部、２１１，２１２，２１３・・・スプライン歯、２１１ａ，２１２ａ・・・底部、２１ｃ，２１ｄ・・・空間部、３０・・・外側回転部材、３１・・・筒部、３１ａ・・・開口端面、３１ｂ・・・中空部、３１ｃ・・・案内溝、３１ｄ・・・係止溝、３２・・・底部、３２０・・・貫通孔、３２２・・・大径部、３２１・・・小径部、３２３・・・段差部、３３・・・連結部、３３ｄ・・・先端側開放端、３３０・・・スプライン嵌合部、３３１・・・第１スプライン歯、３３１ａ，３３１ｂ・・・側面、３３１ｃ・・・根元部、３３１ｄ・・・先端部、３３２・・・第２スプライン歯、３３２ａ，３３２ｂ・・・側面、３３２ｃ・・・根元部、３３２ｄ・・・先端部、３３３・・・スプライン歯、３３３ａ・・・先端部、３４・・・ブーツ、３５・・・シールプレート、３６・・・トリポード部材、３６ａ・・・トリポード軸部、３６ｂ・・・ボス部、３７・・・ローラ部材、４１・・・連結部、５１・・・外側回転部材、５１ａ・・・軸部、７０・・・ホイール、７１・・・タイヤ、８０・・・外側回転部材、８０ａ・・・軸部、１００・・・トリポード型等速自在継手、１０３・・・連結部、１０３ａ・・・スプライン歯、１０３ｂ・・・欠歯部、Ｂ・・・ベアリング、Ｇ・・・グリース、Ｏ１・・・回転軸、ＰＧ・・・ピニオンギヤ、Ｐ・・・流通路、Ｓ０,Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３・・・隙間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のトルク伝達部材に設けられた軸状の第１の連結部と、第２のトルク伝達部材に設けられた有底筒状の第２の連結部とを嵌合する嵌合構造であり、
前記第１及び第２の連結部のいずれか一方に複数の係合凹所を形成し、
前記第１及び第２の連結部のいずれか他方に前記複数の係合凹所への係合により前記係合凹所の底部との間に生じる隙間の径方向長さが異なる複数の係合突起を形成した嵌合構造。
【請求項２】
前記複数の係合凹所は周方向に等間隔で配置されると共にその深さが均等であり、
前記複数の係合突起の少なくとも１つの係合突起は、隣接する他の係合突起よりも根元部から先端部までの距離が短い請求項１に記載の嵌合構造。
【請求項３】
前記少なくとも１つの係合突起の根元部から先端部までの距離が、隣接する他の係合突起の根元部から先端部までの距離の８０％以下である請求項２に記載の嵌合構造。
【請求項４】
相手部材に形成された係合凹所への係合により前記係合凹所の底部との間に生じる隙間の径方向長さが異なる複数の係合突起が内周面に形成された有底筒状の連結部を有するトルク伝達部材。
【請求項５】
前記複数の係合突起のうち少なくとも１つの係合突起は、前記係合凹所の底部との間に形成される隙間の径方向長さが隣接する他の係合突起に比べて長くなるよう、その根元部から先端部までの距離が前記他の係合突起よりも短く形成されている請求項４に記載のトルク伝達部材。
【請求項６】
内側回転部材と、
前記内側回転部材を揺動可能かつ相対回転不能に収容する収容部、及び前記収容部の軸方向一側に形成された有底筒状の連結部を有し、前記連結部の内周面に、相手部材に形成された係合凹所との係合により前記係合凹所の底部との間に生じる隙間の径方向長さが異なる複数の係合突起を形成した外側回転部材と、
を備えた等速自在継手。
【請求項１】
第１のトルク伝達部材に設けられた軸状の第１の連結部と、第２のトルク伝達部材に設けられた有底筒状の第２の連結部とを嵌合する嵌合構造であり、
前記第１及び第２の連結部のいずれか一方に複数の係合凹所を形成し、
前記第１及び第２の連結部のいずれか他方に前記複数の係合凹所への係合により前記係合凹所の底部との間に生じる隙間の径方向長さが異なる複数の係合突起を形成した嵌合構造。
【請求項２】
前記複数の係合凹所は周方向に等間隔で配置されると共にその深さが均等であり、
前記複数の係合突起の少なくとも１つの係合突起は、隣接する他の係合突起よりも根元部から先端部までの距離が短い請求項１に記載の嵌合構造。
【請求項３】
前記少なくとも１つの係合突起の根元部から先端部までの距離が、隣接する他の係合突起の根元部から先端部までの距離の８０％以下である請求項２に記載の嵌合構造。
【請求項４】
相手部材に形成された係合凹所への係合により前記係合凹所の底部との間に生じる隙間の径方向長さが異なる複数の係合突起が内周面に形成された有底筒状の連結部を有するトルク伝達部材。
【請求項５】
前記複数の係合突起のうち少なくとも１つの係合突起は、前記係合凹所の底部との間に形成される隙間の径方向長さが隣接する他の係合突起に比べて長くなるよう、その根元部から先端部までの距離が前記他の係合突起よりも短く形成されている請求項４に記載のトルク伝達部材。
【請求項６】
内側回転部材と、
前記内側回転部材を揺動可能かつ相対回転不能に収容する収容部、及び前記収容部の軸方向一側に形成された有底筒状の連結部を有し、前記連結部の内周面に、相手部材に形成された係合凹所との係合により前記係合凹所の底部との間に生じる隙間の径方向長さが異なる複数の係合突起を形成した外側回転部材と、
を備えた等速自在継手。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【公開番号】特開２０１１−７２３３（Ｐ２０１１−７２３３Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４９７０８（Ｐ２００９−１４９７０８）
【出願日】平成２１年６月２４日（２００９．６．２４）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２４日（２００９．６．２４）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
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