等速自在継手
【課題】従来からある加工方法を取りながら、高いガタ詰め効果が得られる内方部材とシャフトのスプライン嵌合部を有する等速自在継手を提供することにある。
【解決手段】継手の内方部材２がシャフト１０とスプライン嵌合した等速自在継手１において、前記内方部材２およびシャフト１０の少なくとも一方のスプラインのピッチ円が丸型スプラインのピッチ円に対して異形形状に形成され、当該一方のスプラインのピッチ円直径と他方のスプラインのピッチ円直径との半径差により、スプライン嵌合部の円周方向の複数箇所に部分的に締め代を有する。
【解決手段】継手の内方部材２がシャフト１０とスプライン嵌合した等速自在継手１において、前記内方部材２およびシャフト１０の少なくとも一方のスプラインのピッチ円が丸型スプラインのピッチ円に対して異形形状に形成され、当該一方のスプラインのピッチ円直径と他方のスプラインのピッチ円直径との半径差により、スプライン嵌合部の円周方向の複数箇所に部分的に締め代を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、継手の内方部材がシャフトとスプライン嵌合した等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達するドライブシャフトやプロペラシャフト等に組み込まれる等速自在継手には、固定式等速自在継手と摺動式等速自在継手の二種がある。これらの等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸を連結して、その二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し得る構造を備えている。
【０００３】
自動車のエンジンから駆動車輪に動力を伝達するドライブシャフトは、デフと車輪との相対的な位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要があるため、一般的にデフ側（インボード側）に角度変位と軸方向変位に対応できる摺動式等速自在継手を、駆動車輪側（アウトボード側）に大きな作動角が取れる固定式等速自在継手をそれぞれ装着し、両等速自在継手をシャフトで連結した構造を有する。この等速自在継手の内方部材とシャフトの連結構造として、スプライン結合（セレーション結合も含む。以下、同じ）が使用されている。
【０００４】
ところで、近年の自動車においては、騒音、振動等のＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）対策として、また、自動車の走行応答性の観点から、動力伝達系の各結合部の円周方向ガタを詰めることが重要視されている。そのため、ドライブシャフトにおいては、等速自在継手の内方部材とシャフトとのスプライン嵌合部は締め代とすることが望ましい。ところが、締め代が大きくなり過ぎると、スプライン嵌合時の圧入力の増大、スプライン部のむしれや過大な応力集中が発生し、軸強度、軸寿命の低下を招く恐れがある。
【０００５】
そこで、シャフトのスプライン部に捩れを設けて、スプラインの嵌合締め代を確保しながら、圧入力を増大させない工夫がなされている。しかし、回転方向によりシャフト端部の応力が高くなり、かえって軸強度の低下、軸寿命の低下を招く恐れがある（特許文献１参照）。
【０００６】
上記の従来技術の問題について図１７〜図２２に基づいて説明する。図１７、図１８に固定式等速自在継手であるツェッパ型等速自在継手１０１を示す。この等速自在継手１０１は、外側継手部材１０３、内側継手部材１０２、ボール１０４およびケージ１０５からなる。外側継手部材１０３の球状内周面１０６には複数のトラック溝１０７が円周方向等間隔に、かつ軸方向に沿って形成されている。内側継手部材１０２の球状外周面１０８には、外側継手部材１０３のトラック溝１０７と対向するトラック溝１０９が円周方向等間隔に、かつ軸方向に沿って形成されている。外側継手部材１０３のトラック溝１０７と内側継手部材１０２のトラック溝１０９との間にトルクを伝達する複数のボール１０４が介在されている。外側継手部材１０３の球状内周面１０６と内側継手部材１０２の球状外周面１０８の間に、ボール１０４を保持するケージ１０５が配置されている。外側継手部材１０３の外周と、内側継手部材１０２にスプライン嵌合されたシャフト１１０の外周とをブーツ１１１で覆い、継手内部には、潤滑剤としてグリースが封入されている。
【０００７】
図１７に示すように、外側継手部材１０３の球状内周面１０６と内側継手部材１０２の球状外周面１０８の曲率中心は、いずれも、継手の中心Ｏに形成されている。これに対して、外側継手部材１０３のトラック溝１０７の曲率中心Ａと、内側継手部材１０２のトラック溝１０９の曲率中心Ｂとは、継手の中心Ｏに対して軸方向に等距離オフセットされている。これにより、継手が作動角をとった場合、外側継手部材１０３と内側継手部材１０２の両軸線がなす角度を二等分する平面上にボール１０４が常に案内され、二軸間で等速に回転トルクが伝達されることになる。
【０００８】
図１９は、内側継手部材１０２を拡大した正面図である。内側継手部材１０２の内径孔１１２に雌スプライン１１３が形成されている。また、図２０に示すようにシャフト１１０の軸端部１１４に雄スプライン１１５が形成されている。雄スプライン１１５と雌スプライン１１３はいずれもスプラインのピッチ円が真円形状である。図２２にスプライン嵌合部を拡大した横断面を示す。この図に示すように、シャフト１１０に形成された雄スプライン１１５と内側継手部材１０２に形成された雌スプライン１１３は同じピッチ円直径ＰＣＤを有する。内側継手部材１０２の内径孔１１２に形成された雌スプライン１１３は、軸線に平行に延び、一方、シャフト１１０の軸端部１１４に形成された雄スプライン１１５は、軸線に対して捩れ角γ（図２１参照）を有する。この捩れ角γの値は１０分程度である。したがって、図２１に示すように、シャフト１１０の雄スプライン１１５（破線で図示）を内側継手部材１０２の雌スプライン１１３（実線で図示）に圧入したとき、雄スプライン１１５の歯面１１５ａと雌スプライン１１３の歯面１１３ａの間でハッチングした部分が締め代部となり圧縮応力が生じ、その圧縮応力は内側継手部材１０２の両端１０２ａで大きくなる。シャフト１１０と内側継手部材１０２間に回転トルクがかかると、上記の圧縮応力に加えて回転トルクが加わるので、内側継手部材１０２の両端１０２ａでの応力が高くなり、軸強度の低下、軸寿命の低下を招く恐れがある。
【０００９】
また、特許文献２〜４には、シャフト強度を確保しつつ、高いガタ詰め効果が得られる形状が提案されているが、形状が複雑であり、加工性が著しく低下することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】実公平６−３３２２０号公報
【特許文献２】特開２００７−２４７７７１号公報
【特許文献３】特開２００７−２４７７７０号公報
【特許文献４】特開２００７−２４７７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、従来からある加工方法を取りながら、高いガタ詰め効果が得られる内方部材とシャフトのスプライン嵌合部を有する等速自在継手を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記の目的を達成するために種々検討した結果、基本的に内方部材の全体的な弾性変形を利用してガタ詰めを行うという新規な手段を着想した。
【００１３】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、継手の内方部材がシャフトとスプライン嵌合した等速自在継手において、前記内方部材およびシャフトの少なくとも一方のスプラインのピッチ円が、丸型スプラインのピッチ円に対して異形形状に形成され、当該一方のスプラインのピッチ円直径と他方のスプラインのピッチ円直径との半径差により、スプライン嵌合部の円周方向の複数箇所に部分的に締め代を有することを特徴とする。具体的には、締め代は０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度である。
【００１４】
上記の構成により、基本的に内方部材の全体的な弾性変形を利用して、スプライン嵌合部の締め代部が円周方向の複数箇所に部分的に形成されるので、シャフトと内方部材の組付け時の圧入力を低く抑えることができ、円周方向ガタを確実に抑制することができる。また、スプライン嵌合部の締め代部が内方部材の軸方向幅の全長にわたって形成されるので、円周方向ガタを確実に抑制することができる。
【００１５】
具体的には、前記異形形状のスプラインが内方部材に形成され、前記シャフトには丸型スプラインが形成されている。これとは逆に、前記異形形状のスプラインがシャフトに形成され、前記内方部材には丸型スプラインが形成されている。丸型スプラインとはスプラインのピッチ円が真円形状のものと定義する。上記構成により、スプライン加工において、内方部材側はブローチ加工を施すことができ、一方、シャフト側は、丸型スプラインの場合は転造加工を施し、三角形状や多角形状などの異形形状の場合はプレス加工を施すことができ、いずれも、通常用いる加工方法により、容易に製造することができる。
【００１６】
さらに、前記異形形状のスプラインが前記内方部材とシャフトのいずれにも形成され、両部材の異形形状の頂部を周方向で互いにずらせて嵌合したことを特徴とする。
【００１７】
前記異形形状が三角形状あるいは多角形状であることを特徴とする。雄スプラインのピッチ円直径と雌スプラインのピッチ円直径の半径差は０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度である。特に好ましいのは、０．０１ｍｍ〜０．０２ｍｍ程度である。スプライン嵌合部の円周方向の複数箇所に部分的に締め代部が生じる構成のため、スプライン嵌合時の圧入力を抑制することができるので、上記半径差を最大０．０４ｍｍ程度まで可能にできる。これにより、円周方向ガタを確実に抑制することができる。また、上記の構成により、従来と同様の材料や熱処理でも、シャフトと内方部材のスプライン嵌合時の圧入力を低く抑えることができ、円周方向ガタを確実に抑制することができる。
【００１８】
前記シャフトのスプラインが軸方向に捩れ角を有することを特徴とする。これにより、スプライン嵌合時の圧入力をさらに抑制することができる。
【００１９】
前記内方部材は、ボールを有する等速自在継手の内側継手部材や、トリポード型等速自在継手のトリポード部材である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、基本的に内方部材の全体的な弾性変形を利用して、スプライン嵌合部の締め代部が円周方向の複数箇所に部分的に形成されるので、シャフトと内方部材の組付け時の圧入力を低く抑えることができ、円周方向ガタを確実に抑制することができる。さらに、スプライン嵌合部の締め代部が内方部材の軸方向幅の全長にわたって形成されるので、円周方向ガタを一層抑制することができる。
【００２１】
また、スプライン加工において、内方部材側はブローチ加工を施すことができ、一方、シャフト側は、丸型スプラインの場合は転造加工を施し、三角形状や多角形状などの異形形状の場合はプレス加工を施すことができ、いずれも、通常用いる加工方法により、容易に製造することができる。さらに、従来と同様の材料や熱処理でも、シャフトと内方部材のスプライン嵌合時の圧入力を低く抑えることができ、円周方向ガタを確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態の等速自在継手の縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の等速自在継手の正面図である。
【図３】内側継手部材を拡大した正面図である。
【図４】シャフトを拡大した図である。
【図５】第１の実施形態のスプラインの嵌合状態を示す図である。
【図６】第２の実施形態のスプラインの嵌合状態を示す図である。
【図７】第３の実施形態のスプラインの嵌合状態を示す図である。
【図８】第４の実施形態のスプラインの嵌合状態を示す図である。
【図９】第５の実施形態の等速自在継手の縦断面図である。
【図１０】トリポード部材を拡大した正面図である。
【図１１】シャフトを拡大した図である。
【図１２】第５の実施形態のスプラインの嵌合状態を示す図である。
【図１３】第６の実施形態のスプラインの嵌合状態を示す図である。
【図１４】第７の実施形態のスプラインの嵌合状態を示す図である。
【図１５】第８の実施形態のスプラインの嵌合状態を示す図である。
【図１６】トリポード部材の熱処理変形を示す図である。
【図１７】従来の等速自在継手の縦断面図である。
【図１８】従来の等速自在継手の正面図である。
【図１９】従来の等速自在継手の内側継手部材を拡大した正面図である。
【図２０】従来の等速自在継手のシャフトを拡大した図である。
【図２１】従来のスプラインの嵌合状態を示す説明図である。
【図２２】従来のスプラインの嵌合状態を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
本発明の第１の実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。本実施形態の等速自在継手１は固定式等速自在継手であるツェッパ型等速自在継手である。図１および図２に示すように、等速自在継手１は、外側継手部材３、内方部材としての内側継手部材２、ボール４およびケージ５からなる。外側継手部材３の球状内周面６には６本のトラック溝７が円周方向等間隔に、かつ軸方向に沿って形成されている。内側継手部材２の球状外周面８には、外側継手部材３のトラック溝７と対向するトラック溝９が円周方向等間隔に、かつ軸方向に沿って形成されている。外側継手部材３のトラック溝７と内側継手部材２のトラック溝９との間にトルクを伝達する６個のボール４が介在されている。外側継手部材３の球状内周面６と内側継手部材２の球状外周面８の間に、ボール４を保持するケージ５が配置されている。外側継手部材３の外周と、内側継手部材２にスプライン連結されたシャフト１０の外周とをブーツ１１で覆い、継手内部には、潤滑剤としてグリースが封入されている。
【００２５】
図１に示すように、外側継手部材３の球状内周面６と内側継手部材２の球状外周面８の曲率中心は、いずれも、継手の中心Ｏに形成されている。これに対して、外側継手部材３のトラック溝７の曲率中心Ａと、内側継手部材２のトラック溝９の曲率中心Ｂとは、継手の中心Ｏに対して軸方向に等距離オフセットされている。これにより、継手が作動角をとった場合、外側継手部材３と内側継手部材２の両軸線がなす角度を二等分する平面上にボール４が常に案内され、二軸間で等速に回転トルクが伝達されることになる。
【００２６】
図３は、内側継手部材２を拡大した正面図である。内側継手部材２の内径孔１２に雌スプライン１３が形成されている。丸型スプラインのピッチ円に対して異形形状のピッチ円を有するスプラインとして、雌スプライン１３のピッチ円は、頂部１３ｂを有する微少な径差の三角形状（おむすび形状）に形成され、頂部１３ｂと、頂部１３ｂ、１３ｂ間の中間部の半径差は０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度となっている。内側継手部材２の雌スプライン１３は、上記のような三角形状のピッチ円形状で、軸線に平行に延びている。
【００２７】
図４にシャフト１０を示す。シャフト１０の軸端部１４に雄スプライン１５が形成されている。雄スプライン１５は、丸型スプラインで、軸線に平行に延びている。
【００２８】
図５に内側継手部材２の雌スプライン１３(歯面の図示省略、他の実施形態も同じ)にシャフト１０の雄スプライン１５(歯面の図示省略、他の実施形態も同じ)を圧入した状態を示す。内側継手部材２の雌スプライン１３のピッチ円直径ＰＣＤｉを実線で示し、シャフト１０の雄スプライン１５のピッチ円直径ＰＣＤｓを破線で示す。内側継手部材２の雌スプライン１３のピッチ円直径ＰＣＤｉは、前述したように頂部１３ｂを有する微少な径差の三角形状（おむすび形状）に形成され、頂部１３ｂと、頂部１３ｂ、１３ｂ間の中間部の半径差は０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度となっている。本実施形態や後述する他の実施形態において説明を分かりやすくするため、雌スプライン１３の三角形状は誇張して示している。この実施形態では、各頂部１３ｂはトラック溝９の溝底に配置されている。内側継手部材２の三角形状の雌スプライン１３は、従来と同様、ブローチ加工により、容易に製造することができる。一方、シャフト１０の雄スプライン１５は丸型スプラインである。丸型スプラインであるので、従来と同様、転造加工により、容易に製造することができる。
【００２９】
シャフト１０の雄スプライン１５を内側継手部材２の雌スプライン１３に圧入したとき、雄スプライン１５のピッチ円直径ＰＣＤｓと雌スプライン１３のピッチ円直径ＰＣＤｉの半径差δにより、基本的に内側継手部材２が全体的に弾性変形し、円周方向の３箇所に部分的に締め代部１６（ハッチングで図示）が生じる。雄スプライン１５のピッチ円直径ＰＣＤｓと雌スプライン１３のピッチ円直径ＰＣＤｉの半径差は０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度となっている。特に好ましいのは、０．０１ｍｍ〜０．０２ｍｍ程度である。本実施形態では、雌スプライン１３のピッチ円の頂部１３ｂにおいて、雄スプライン１５のピッチ円直径ＰＣＤｓより雌スプライン１３のピッチ円直径ＰＣＤｉが大きく、隙間嵌合としている。しかし、この頂部１３ｂにおいて軽微な締め代を付与することも可能であり、後述する他の実施形態においても同様である。スプライン嵌合部の円周方向の３箇所に部分的に締め代部１６が生じる構成のため、スプライン嵌合時の圧入力を抑制することができるので、雄スプライン１５のピッチ円直径ＰＣＤｓと雌スプライン１３のピッチ円直径ＰＣＤｉの半径差を最大０．０４ｍｍ程度まで可能にできる。これにより、円周方向ガタを確実に抑制することができる。また、締め代部１６は、内側継手部材２の軸方向幅の全長にわたって形成されるので、スプライン嵌合時の圧入力の増大、スプライン部のむしれや過大な応力集中が回避でき、軸強度および軸寿命を高めることができる。
【００３０】
本実施形態では、シャフト１０の雄スプライン１５を丸型スプラインで軸線に平行に延びるものを示したが、雄スプライン１５に軸方向に捩れ角を付与してもよい。この場合の捩れ角は、従来技術である図１５に示す捩れ角γ（１０分程度）より小さくすることが望ましい。雄スプライン１５に軸方向に捩れ角を付与することにより、スプライン嵌合時の圧入力をさらに抑制することができる。また、捩れ角を有する丸型スプラインは、従来と同様、転造加工により、容易に製造することができる。
【００３１】
次に、本発明の第２の実施形態を図６に基づいて説明する。本実施形態および後述する第３、第４の実施形態では、前述した第１の実施形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００３２】
この実施形態は、第１の実施形態と比較して、丸型スプラインが内側継手部材２側に形成され、三角形状のスプラインがシャフト１０側に形成されるところが異なる。内側継手部材２の雌スプライン１３のピッチ円直径ＰＣＤｉを実線で示し、シャフト１０の雄スプライン１５のピッチ円直径ＰＣＤｓを破線で示す。内側継手部材２の雌スプライン１３のピッチ円は真円形状で、丸型スプラインである。シャフト１０の雄スプライン１５のピッチ円は頂部１５ｂを有する微少な径差の三角形状（おむすび形状）に形成され、頂部１５ｂと、頂部１５ｂ、１５ｂ間の中間部の半径差は０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度となっている。各頂部１５ｂはトラック溝９の溝底に配置されている。この実施形態においても、締め代部１６は、内側継手部材２の軸方向幅の全長にわたって形成されるので、スプライン嵌合時の圧入力の増大、スプライン部のむしれや過大な応力集中が回避でき、軸強度および軸寿命を高めることができる。
【００３３】
シャフト１０の三角形状のピッチ円を有する雄スプライン１５の加工は、転造加工ではなく、プレス加工により容易に製造することができる。このプレス加工は、従来より実施されている加工方法で、三角形状の雄スプライン１５に対応する成形面を有する金型に振動を与えながらプレス加工するものである。
【００３４】
本発明の第３の実施形態を図７に基づいて説明する。この実施形態は、第１の実施形態に対して、丸型スプラインのピッチ円に対して異形形状のピッチ円を有するスプラインとして、内側継手部材２に形成された雌スプライン１３が微少径差の五角形状であることが異なる。内側継手部材２の雌スプライン１３のピッチ円直径ＰＣＤｉは、頂部１３ｂを有する微少な径差の五角形状に形成され、頂部１３ｂと、頂部１３ｂ、１３ｂ間の中間部の半径差は０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍとなっている。前述した実施形態と同様に、シャフト１０の雄スプライン１５を内側継手部材２の雌スプライン１３に圧入したとき、雄スプライン１５のピッチ円直径ＰＣＤｓと雌スプライン１３のピッチ円直径ＰＣＤｉの半径差により、内側継手部材２が全体的に弾性変形し、円周方向の５箇所に締め代部１６（ハッチングで図示）が生じる。締め代部１６は、内側継手部材２の軸方向幅の全長にわたって形成されるので、スプライン嵌合時の圧入力の増大、スプライン部のむしれや過大な応力集中が回避でき、軸強度および軸寿命を高めることができる。
【００３５】
本発明の第４の実施形態を図８に基づいて説明する。この実施形態は、第１の実施形態に対して、シャフト１０の雄スプライン１５も三角形状（おむすび形状）に形成し、この三角形状の雄スプライン１５のピッチ円の頂部１５ｂと、内側継手部材２の三角形状の雌スプライン１３のピッチ円の頂部１３ｂとを円周方向に互いにずらせて圧入したことが異なる。シャフト１０の三角形状の雄スプライン１５のピッチ円直径ＰＣＤｓの頂部１５ｂと、頂部１５ｂ、１５ｂ間の中間部の半径差および内側継手部材２の三角形状の雌スプライン１３のピッチ円直径ＰＣＤｉの頂部１３ｂと、頂部１３ｂ、１３ｂ間の中間部の半径差は、いずれも０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度となっている。シャフト１０の雄スプライン１５を内側継手部材２の雌スプライン１３に圧入したとき、雄スプライン１５のピッチ円直径ＰＣＤｓと雌スプライン１３のピッチ円直径ＰＣＤｉの径差により、内側継手部材２が全体的に弾性変形し、円周方向の６箇所に締め代部１６（ハッチングで図示）が生じる。
【００３６】
本発明の第５の実施形態を図９および図１２に基づいて説明する。この実施形態はトリポード型等速自在継手に適用したものである。この等速自在継手２１は、外側継手部材２３、内方部材としてのトリポード部材２２、転動体２４および球面ローラ２５とからなる。外側継手部材２３の内周部に軸方向の三本のトラック溝２６が形成され、各トラック溝２６の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面２７が形成されている。トリポード部材２２は、そのボス部２２ａより三本の脚軸２２ｂが放射状に形成されている。脚軸２２ｂに多数の転動体２４を介して球面ローラ２５が嵌合され、転動体２４の両端にワッシャ２８、２９を介させ、ワッシャ２９は止め輪３０により位置決めされている。これにより、転動体２４の列が脚軸２２ｂ上で案内されると共に、球面ローラ２５は、転動体２４上で回転自在であると共に、脚軸２２ｂの軸線方向に移動可能となっている。球面ローラ２５は、外側継手部材２３のローラ案内面２７に回転自在に収容されている。
【００３７】
このように、外側継手部材２３のローラ案内面２７とトリポード部材２２の三本の脚軸２２ｂとが球面ローラ２５を介して回転方向に係合することにより、駆動側から従動側へ回転トルクが等速で伝達される。また、各球面ローラ２５が脚軸２２ｂに対して回転しながらローラ案内面２７上を転動することにより、外側継手部材２３とトリポード部材２２との間の相対的な軸方向変位や角度変位が吸収される。
【００３８】
図９に示すように、トリポード部材２２のボス部２２ａの内径孔３２に雌スプライン３３が形成されている。この雌スプライン３３とシャフト３１の雄スプライン３５が嵌合される。
【００３９】
図１０は、トリポード部材２２を拡大した正面図である。トリポード部材２２の内径孔３２に雌スプライン３３が形成されている。丸型スプラインのピッチ円に対して異形形状のピッチ円を有するスプラインとして、雌スプライン３３のピッチ円は、頂部３３ｂを有する微少な径差の三角形状（おむすび形状）に形成され、頂部３３ｂと、頂部３３ｂ、３３ｂ間の中間部の半径差は０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度となっている。トリポード部材２２の雌スプライン３３は、上記のような三角形状のピッチ円形状で、軸線に平行に延びている。
【００４０】
図１１にシャフト３１を示す。シャフト３１の軸端部３４に雄スプライン３５が形成されている。雄スプライン３５は、丸型スプラインで、軸線に平行に延びている。
【００４１】
図１２に、トリポード部材２２の雌スプライン３３のピッチ円直径ＰＣＤｔを実線で示し、シャフト３１の雄スプライン３５のピッチ円直径ＰＣＤｓを破線で示す。雌スプライン３３のＰＣＤｔは、頂部３３ｂを有する微少な径差の三角形状（おむすび形状）に形成され、頂部３３ｂと、頂部３３ｂ、３３ｂ間の中間部の半径差は０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度となっている。トリポード部材２２の雌スプライン３３は、第１の実施形態と同様、三角形状のＰＣＤｔで、軸線に平行に延びている。この実施形態では、各頂部３３ｂは脚軸２２ｂの中心位置のボス部２２ａに配置されている。シャフト３１の雄スプライン３５は丸型スプラインで、軸方向に平行に延びている。
【００４２】
本実施形態では、シャフト３１の雄スプライン３５を丸型スプラインで軸線に平行に延びるものを示したが、雄スプライン３５に軸方向に捩れ角を付与してもよい。この場合の捩れ角は、図１５に示す捩れ角γ（１０分程度）より小さくすることが望ましい。雄スプライン３５に軸方向に捩れ角を付与することにより、スプライン嵌合時の圧入力をさらに抑制することができる。また、捩れ角を有する丸型スプラインは、従来と同様、転造加工により、容易に製造することができる。
【００４３】
シャフト３１の雄スプライン３５をトリポード部材２２の雌スプライン３３に圧入したとき、雄スプライン３５のピッチ円直径ＰＣＤｓと雌スプライン３３のピッチ円直径ＰＣＤｔの半径差により、トリポード部材２２のボス部２２ａが全体的に弾性変形し、円周方向の３箇所に締め代部３６（ハッチングで図示）が生じる。締め代部３６は、トリポード部材２２の軸方向幅の全長にわたって形成されるので、スプライン嵌合時の圧入力の増大、スプライン部のむしれや過大な応力集中が回避でき、軸強度および軸寿命を高めることができる。
【００４４】
トリポード部材２２は、非常に変肉の大きい形状であるため、熱処理後に雌スプライン３３が三角形状（おむすび形状）の変形が伴う。その変形を図１６に示す。熱処理前の雌スプライン３３のピッチ円直径ＰＣＤｔ（１）を破線で示し、熱処理後の雌スプライン３３のピッチ円直径ＰＣＤｔ（２）を実線で示す。本実施形態では、トリポード部材２２のこの特性を生かして、シャフト３１の丸型スプラインとの嵌合が円周方向の３箇所で０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度の締め代となるように設定することができる。この実施形態では、トリポード部材２２の変形特性を生かして、雌スプライン３３の各頂部３３ｂを脚軸２２ｂの中心位置のボス部２２ａに配置させている。また、トリポード部材２２の雌スプライン３３の熱処理後の形状を、四角形状、五角形状、六角形状などになるように予め設定することができる。
【００４５】
図１３に本発明の第６の実施形態を示す。本実施形態および後述する第７、第８の実施形態では、前述した第５の実施形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００４６】
第６の実施形態は、雌スプライン３３と雄スプライン３５の関係については、第２の実施形態と同じである。丸型スプラインがトリポード部材２２に形成され、三角形状のスプラインがシャフト３１側に形成されている。トリポード部材２２の雌スプライン３３のピッチ円直径ＰＣＤｔを実線で示し、シャフト３１の雄スプライン３５のピッチ円直径ＰＣＤｓを破線で示す。シャフト３１の雄スプライン３５のピッチ円は頂部３５ｂを有する微少な径差の三角形状（おむすび形状）に形成され、頂部３５ｂと、頂部３５ｂ、３５ｂ間の中間部の半径差は０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度となっている。各頂部３５ｂは脚軸２２ｂの中心位置のボス部２２ａに配置されている。この実施形態においても、締め代部３６は、トリポード部材２２のボス部２２ａの円周方向の部分的に生じ、かつトリポード部材２２の軸方向幅の全長にわたって形成されるので、スプライン嵌合時の圧入力の増大、スプライン部のむしれや過大な応力集中が回避でき、軸強度および軸寿命を高めることができる。
【００４７】
図１４に本発明の第７の実施形態を示す。この実施形態は、雌スプライン３３と雄スプライン３５の関係については、第３の実施形態と同じである。この実施形態は、丸型スプラインのピッチ円に対して異形形状のピッチ円を有するスプラインとして、トリポード部材２２に形成された雌スプライン３３が微少径差の五角形状である。トリポード部材２２の雌スプライン３３のピッチ円直径ＰＣＤｔは、頂部３３ｂを有する微少な径差の五角形状に形成され、頂部３３ｂと、頂部３３ｂ、３３ｂ間の中間部の半径差は０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍとなっている。前述した実施形態と同様に、シャフト３１の雄スプライン３５をトリポード部材２２の雌スプライン３３に圧入したとき、雄スプライン３５のピッチ円直径ＰＣＤｓと雌スプライン３３のピッチ円直径ＰＣＤｔの半径差により、トリポード部材２２が全体的に弾性変形し、円周方向の５箇所に締め代部３６（ハッチングで図示）が生じる。締め代部３６は、トリポード部材２２のボス部２２ａの円周方向の部分的に生じ、かつトリポード部材２２の軸方向幅の全長にわたって形成されるので、スプライン嵌合時の圧入力の増大、スプライン部のむしれや過大な応力集中が回避でき、軸強度および軸寿命を高めることができる。
【００４８】
図１５に本発明の第８の実施形態を示す。この実施形態は、雌スプライン３３と雄スプライン３５の関係については、第４の実施形態と同じである。この実施形態は、シャフト３１の雄スプライン３５も三角形状（おむすび形状）に形成し、この三角形状の雄スプライン３５のピッチ円の頂部３５ｂと、トリポード部材２２の三角形状の雌スプライン３３のピッチ円の頂部３３ｂとを円周方向に互いにずらせて圧入したものである。シャフト３１の三角形状の雄スプライン３５のピッチ円直径ＰＣＤｓの頂部３５ｂと、頂部３５ｂ、３５ｂ間の中間部の半径差およびトリポード部材２２の三角形状の雌スプライン３３のピッチ円直径ＰＣＤｉの頂部３３ｂと、頂部３３ｂ、３３ｂ間の中間部の半径差は、いずれも０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度となっている。シャフト３１の雄スプライン３５をトリポード部材２２の雌スプライン３３に圧入したとき、雄スプライン３５のピッチ円直径ＰＣＤｓと雌スプライン３３のピッチ円直径ＰＣＤｉの径差により、トリポード部材２２が全体的に弾性変形し、円周方向の６箇所に締め代部３６（ハッチングで図示）が生じる。
【００４９】
以上の実施形態では、丸型スプラインのピッチ円に対して異形形状のピッチ円を有するスプラインとして、微少な径差の三角形状（おむすび形状）、五角形状を示したが、これに限られるものではなく、四角形状、六角形状やなだらかな曲線で構成された多角形状でも適宜実施することができる。要は、基本的に内方部材の全体的な弾性変形を利用して、スプライン嵌合部の締め代部が、円周方向の複数箇所に部分的に形成される形状であれば、どのような形状であってもよい。また、いずれの実施形態でも、異形形状スプラインのピッチ円の頂部において、雄スプラインのピッチ円直径と雌スプラインのピッチ円直径との寸法関係は、隙間にすることも、軽微な締め代を付与することも可能である。
【００５０】
また、以上の実施形態ではツェッパ型等速自在継手とトリポード型等速自在継手を示したが、これに限ることなく、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をはじめ他の等速自在継手にも適用することができる。さらに、ボールの個数も６個に限ることなく、８個や他の個数の等速自在継手にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１ 等速自在継手
２ 内側継手部材
３ 外側継手部材
４ ボール
５ ケージ
６ 球状内周面
７ トラック溝
８ 球状外周面
９ トラック溝
１０ シャフト
１２ 内径孔
１３ 雌スプライン
１３ｂ 頂部
１５ｂ 頂部
２１ 等速自在継手
２２ トリポード部材
２３ 外側継手部材
２４ 転動体
２５ 球面ローラ
３１ シャフト
３３ 雌スプライン
３５ 雄スプライン
Ａ、Ｂ トラック溝の曲率中心
Ｏ 継手の中心
δ 半径差
ＰＣＤ スプラインのピッチ円直径
【技術分野】
【０００１】
この発明は、継手の内方部材がシャフトとスプライン嵌合した等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達するドライブシャフトやプロペラシャフト等に組み込まれる等速自在継手には、固定式等速自在継手と摺動式等速自在継手の二種がある。これらの等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸を連結して、その二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し得る構造を備えている。
【０００３】
自動車のエンジンから駆動車輪に動力を伝達するドライブシャフトは、デフと車輪との相対的な位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要があるため、一般的にデフ側（インボード側）に角度変位と軸方向変位に対応できる摺動式等速自在継手を、駆動車輪側（アウトボード側）に大きな作動角が取れる固定式等速自在継手をそれぞれ装着し、両等速自在継手をシャフトで連結した構造を有する。この等速自在継手の内方部材とシャフトの連結構造として、スプライン結合（セレーション結合も含む。以下、同じ）が使用されている。
【０００４】
ところで、近年の自動車においては、騒音、振動等のＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）対策として、また、自動車の走行応答性の観点から、動力伝達系の各結合部の円周方向ガタを詰めることが重要視されている。そのため、ドライブシャフトにおいては、等速自在継手の内方部材とシャフトとのスプライン嵌合部は締め代とすることが望ましい。ところが、締め代が大きくなり過ぎると、スプライン嵌合時の圧入力の増大、スプライン部のむしれや過大な応力集中が発生し、軸強度、軸寿命の低下を招く恐れがある。
【０００５】
そこで、シャフトのスプライン部に捩れを設けて、スプラインの嵌合締め代を確保しながら、圧入力を増大させない工夫がなされている。しかし、回転方向によりシャフト端部の応力が高くなり、かえって軸強度の低下、軸寿命の低下を招く恐れがある（特許文献１参照）。
【０００６】
上記の従来技術の問題について図１７〜図２２に基づいて説明する。図１７、図１８に固定式等速自在継手であるツェッパ型等速自在継手１０１を示す。この等速自在継手１０１は、外側継手部材１０３、内側継手部材１０２、ボール１０４およびケージ１０５からなる。外側継手部材１０３の球状内周面１０６には複数のトラック溝１０７が円周方向等間隔に、かつ軸方向に沿って形成されている。内側継手部材１０２の球状外周面１０８には、外側継手部材１０３のトラック溝１０７と対向するトラック溝１０９が円周方向等間隔に、かつ軸方向に沿って形成されている。外側継手部材１０３のトラック溝１０７と内側継手部材１０２のトラック溝１０９との間にトルクを伝達する複数のボール１０４が介在されている。外側継手部材１０３の球状内周面１０６と内側継手部材１０２の球状外周面１０８の間に、ボール１０４を保持するケージ１０５が配置されている。外側継手部材１０３の外周と、内側継手部材１０２にスプライン嵌合されたシャフト１１０の外周とをブーツ１１１で覆い、継手内部には、潤滑剤としてグリースが封入されている。
【０００７】
図１７に示すように、外側継手部材１０３の球状内周面１０６と内側継手部材１０２の球状外周面１０８の曲率中心は、いずれも、継手の中心Ｏに形成されている。これに対して、外側継手部材１０３のトラック溝１０７の曲率中心Ａと、内側継手部材１０２のトラック溝１０９の曲率中心Ｂとは、継手の中心Ｏに対して軸方向に等距離オフセットされている。これにより、継手が作動角をとった場合、外側継手部材１０３と内側継手部材１０２の両軸線がなす角度を二等分する平面上にボール１０４が常に案内され、二軸間で等速に回転トルクが伝達されることになる。
【０００８】
図１９は、内側継手部材１０２を拡大した正面図である。内側継手部材１０２の内径孔１１２に雌スプライン１１３が形成されている。また、図２０に示すようにシャフト１１０の軸端部１１４に雄スプライン１１５が形成されている。雄スプライン１１５と雌スプライン１１３はいずれもスプラインのピッチ円が真円形状である。図２２にスプライン嵌合部を拡大した横断面を示す。この図に示すように、シャフト１１０に形成された雄スプライン１１５と内側継手部材１０２に形成された雌スプライン１１３は同じピッチ円直径ＰＣＤを有する。内側継手部材１０２の内径孔１１２に形成された雌スプライン１１３は、軸線に平行に延び、一方、シャフト１１０の軸端部１１４に形成された雄スプライン１１５は、軸線に対して捩れ角γ（図２１参照）を有する。この捩れ角γの値は１０分程度である。したがって、図２１に示すように、シャフト１１０の雄スプライン１１５（破線で図示）を内側継手部材１０２の雌スプライン１１３（実線で図示）に圧入したとき、雄スプライン１１５の歯面１１５ａと雌スプライン１１３の歯面１１３ａの間でハッチングした部分が締め代部となり圧縮応力が生じ、その圧縮応力は内側継手部材１０２の両端１０２ａで大きくなる。シャフト１１０と内側継手部材１０２間に回転トルクがかかると、上記の圧縮応力に加えて回転トルクが加わるので、内側継手部材１０２の両端１０２ａでの応力が高くなり、軸強度の低下、軸寿命の低下を招く恐れがある。
【０００９】
また、特許文献２〜４には、シャフト強度を確保しつつ、高いガタ詰め効果が得られる形状が提案されているが、形状が複雑であり、加工性が著しく低下することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】実公平６−３３２２０号公報
【特許文献２】特開２００７−２４７７７１号公報
【特許文献３】特開２００７−２４７７７０号公報
【特許文献４】特開２００７−２４７７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、従来からある加工方法を取りながら、高いガタ詰め効果が得られる内方部材とシャフトのスプライン嵌合部を有する等速自在継手を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記の目的を達成するために種々検討した結果、基本的に内方部材の全体的な弾性変形を利用してガタ詰めを行うという新規な手段を着想した。
【００１３】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、継手の内方部材がシャフトとスプライン嵌合した等速自在継手において、前記内方部材およびシャフトの少なくとも一方のスプラインのピッチ円が、丸型スプラインのピッチ円に対して異形形状に形成され、当該一方のスプラインのピッチ円直径と他方のスプラインのピッチ円直径との半径差により、スプライン嵌合部の円周方向の複数箇所に部分的に締め代を有することを特徴とする。具体的には、締め代は０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度である。
【００１４】
上記の構成により、基本的に内方部材の全体的な弾性変形を利用して、スプライン嵌合部の締め代部が円周方向の複数箇所に部分的に形成されるので、シャフトと内方部材の組付け時の圧入力を低く抑えることができ、円周方向ガタを確実に抑制することができる。また、スプライン嵌合部の締め代部が内方部材の軸方向幅の全長にわたって形成されるので、円周方向ガタを確実に抑制することができる。
【００１５】
具体的には、前記異形形状のスプラインが内方部材に形成され、前記シャフトには丸型スプラインが形成されている。これとは逆に、前記異形形状のスプラインがシャフトに形成され、前記内方部材には丸型スプラインが形成されている。丸型スプラインとはスプラインのピッチ円が真円形状のものと定義する。上記構成により、スプライン加工において、内方部材側はブローチ加工を施すことができ、一方、シャフト側は、丸型スプラインの場合は転造加工を施し、三角形状や多角形状などの異形形状の場合はプレス加工を施すことができ、いずれも、通常用いる加工方法により、容易に製造することができる。
【００１６】
さらに、前記異形形状のスプラインが前記内方部材とシャフトのいずれにも形成され、両部材の異形形状の頂部を周方向で互いにずらせて嵌合したことを特徴とする。
【００１７】
前記異形形状が三角形状あるいは多角形状であることを特徴とする。雄スプラインのピッチ円直径と雌スプラインのピッチ円直径の半径差は０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度である。特に好ましいのは、０．０１ｍｍ〜０．０２ｍｍ程度である。スプライン嵌合部の円周方向の複数箇所に部分的に締め代部が生じる構成のため、スプライン嵌合時の圧入力を抑制することができるので、上記半径差を最大０．０４ｍｍ程度まで可能にできる。これにより、円周方向ガタを確実に抑制することができる。また、上記の構成により、従来と同様の材料や熱処理でも、シャフトと内方部材のスプライン嵌合時の圧入力を低く抑えることができ、円周方向ガタを確実に抑制することができる。
【００１８】
前記シャフトのスプラインが軸方向に捩れ角を有することを特徴とする。これにより、スプライン嵌合時の圧入力をさらに抑制することができる。
【００１９】
前記内方部材は、ボールを有する等速自在継手の内側継手部材や、トリポード型等速自在継手のトリポード部材である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、基本的に内方部材の全体的な弾性変形を利用して、スプライン嵌合部の締め代部が円周方向の複数箇所に部分的に形成されるので、シャフトと内方部材の組付け時の圧入力を低く抑えることができ、円周方向ガタを確実に抑制することができる。さらに、スプライン嵌合部の締め代部が内方部材の軸方向幅の全長にわたって形成されるので、円周方向ガタを一層抑制することができる。
【００２１】
また、スプライン加工において、内方部材側はブローチ加工を施すことができ、一方、シャフト側は、丸型スプラインの場合は転造加工を施し、三角形状や多角形状などの異形形状の場合はプレス加工を施すことができ、いずれも、通常用いる加工方法により、容易に製造することができる。さらに、従来と同様の材料や熱処理でも、シャフトと内方部材のスプライン嵌合時の圧入力を低く抑えることができ、円周方向ガタを確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態の等速自在継手の縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の等速自在継手の正面図である。
【図３】内側継手部材を拡大した正面図である。
【図４】シャフトを拡大した図である。
【図５】第１の実施形態のスプラインの嵌合状態を示す図である。
【図６】第２の実施形態のスプラインの嵌合状態を示す図である。
【図７】第３の実施形態のスプラインの嵌合状態を示す図である。
【図８】第４の実施形態のスプラインの嵌合状態を示す図である。
【図９】第５の実施形態の等速自在継手の縦断面図である。
【図１０】トリポード部材を拡大した正面図である。
【図１１】シャフトを拡大した図である。
【図１２】第５の実施形態のスプラインの嵌合状態を示す図である。
【図１３】第６の実施形態のスプラインの嵌合状態を示す図である。
【図１４】第７の実施形態のスプラインの嵌合状態を示す図である。
【図１５】第８の実施形態のスプラインの嵌合状態を示す図である。
【図１６】トリポード部材の熱処理変形を示す図である。
【図１７】従来の等速自在継手の縦断面図である。
【図１８】従来の等速自在継手の正面図である。
【図１９】従来の等速自在継手の内側継手部材を拡大した正面図である。
【図２０】従来の等速自在継手のシャフトを拡大した図である。
【図２１】従来のスプラインの嵌合状態を示す説明図である。
【図２２】従来のスプラインの嵌合状態を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
本発明の第１の実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。本実施形態の等速自在継手１は固定式等速自在継手であるツェッパ型等速自在継手である。図１および図２に示すように、等速自在継手１は、外側継手部材３、内方部材としての内側継手部材２、ボール４およびケージ５からなる。外側継手部材３の球状内周面６には６本のトラック溝７が円周方向等間隔に、かつ軸方向に沿って形成されている。内側継手部材２の球状外周面８には、外側継手部材３のトラック溝７と対向するトラック溝９が円周方向等間隔に、かつ軸方向に沿って形成されている。外側継手部材３のトラック溝７と内側継手部材２のトラック溝９との間にトルクを伝達する６個のボール４が介在されている。外側継手部材３の球状内周面６と内側継手部材２の球状外周面８の間に、ボール４を保持するケージ５が配置されている。外側継手部材３の外周と、内側継手部材２にスプライン連結されたシャフト１０の外周とをブーツ１１で覆い、継手内部には、潤滑剤としてグリースが封入されている。
【００２５】
図１に示すように、外側継手部材３の球状内周面６と内側継手部材２の球状外周面８の曲率中心は、いずれも、継手の中心Ｏに形成されている。これに対して、外側継手部材３のトラック溝７の曲率中心Ａと、内側継手部材２のトラック溝９の曲率中心Ｂとは、継手の中心Ｏに対して軸方向に等距離オフセットされている。これにより、継手が作動角をとった場合、外側継手部材３と内側継手部材２の両軸線がなす角度を二等分する平面上にボール４が常に案内され、二軸間で等速に回転トルクが伝達されることになる。
【００２６】
図３は、内側継手部材２を拡大した正面図である。内側継手部材２の内径孔１２に雌スプライン１３が形成されている。丸型スプラインのピッチ円に対して異形形状のピッチ円を有するスプラインとして、雌スプライン１３のピッチ円は、頂部１３ｂを有する微少な径差の三角形状（おむすび形状）に形成され、頂部１３ｂと、頂部１３ｂ、１３ｂ間の中間部の半径差は０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度となっている。内側継手部材２の雌スプライン１３は、上記のような三角形状のピッチ円形状で、軸線に平行に延びている。
【００２７】
図４にシャフト１０を示す。シャフト１０の軸端部１４に雄スプライン１５が形成されている。雄スプライン１５は、丸型スプラインで、軸線に平行に延びている。
【００２８】
図５に内側継手部材２の雌スプライン１３(歯面の図示省略、他の実施形態も同じ)にシャフト１０の雄スプライン１５(歯面の図示省略、他の実施形態も同じ)を圧入した状態を示す。内側継手部材２の雌スプライン１３のピッチ円直径ＰＣＤｉを実線で示し、シャフト１０の雄スプライン１５のピッチ円直径ＰＣＤｓを破線で示す。内側継手部材２の雌スプライン１３のピッチ円直径ＰＣＤｉは、前述したように頂部１３ｂを有する微少な径差の三角形状（おむすび形状）に形成され、頂部１３ｂと、頂部１３ｂ、１３ｂ間の中間部の半径差は０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度となっている。本実施形態や後述する他の実施形態において説明を分かりやすくするため、雌スプライン１３の三角形状は誇張して示している。この実施形態では、各頂部１３ｂはトラック溝９の溝底に配置されている。内側継手部材２の三角形状の雌スプライン１３は、従来と同様、ブローチ加工により、容易に製造することができる。一方、シャフト１０の雄スプライン１５は丸型スプラインである。丸型スプラインであるので、従来と同様、転造加工により、容易に製造することができる。
【００２９】
シャフト１０の雄スプライン１５を内側継手部材２の雌スプライン１３に圧入したとき、雄スプライン１５のピッチ円直径ＰＣＤｓと雌スプライン１３のピッチ円直径ＰＣＤｉの半径差δにより、基本的に内側継手部材２が全体的に弾性変形し、円周方向の３箇所に部分的に締め代部１６（ハッチングで図示）が生じる。雄スプライン１５のピッチ円直径ＰＣＤｓと雌スプライン１３のピッチ円直径ＰＣＤｉの半径差は０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度となっている。特に好ましいのは、０．０１ｍｍ〜０．０２ｍｍ程度である。本実施形態では、雌スプライン１３のピッチ円の頂部１３ｂにおいて、雄スプライン１５のピッチ円直径ＰＣＤｓより雌スプライン１３のピッチ円直径ＰＣＤｉが大きく、隙間嵌合としている。しかし、この頂部１３ｂにおいて軽微な締め代を付与することも可能であり、後述する他の実施形態においても同様である。スプライン嵌合部の円周方向の３箇所に部分的に締め代部１６が生じる構成のため、スプライン嵌合時の圧入力を抑制することができるので、雄スプライン１５のピッチ円直径ＰＣＤｓと雌スプライン１３のピッチ円直径ＰＣＤｉの半径差を最大０．０４ｍｍ程度まで可能にできる。これにより、円周方向ガタを確実に抑制することができる。また、締め代部１６は、内側継手部材２の軸方向幅の全長にわたって形成されるので、スプライン嵌合時の圧入力の増大、スプライン部のむしれや過大な応力集中が回避でき、軸強度および軸寿命を高めることができる。
【００３０】
本実施形態では、シャフト１０の雄スプライン１５を丸型スプラインで軸線に平行に延びるものを示したが、雄スプライン１５に軸方向に捩れ角を付与してもよい。この場合の捩れ角は、従来技術である図１５に示す捩れ角γ（１０分程度）より小さくすることが望ましい。雄スプライン１５に軸方向に捩れ角を付与することにより、スプライン嵌合時の圧入力をさらに抑制することができる。また、捩れ角を有する丸型スプラインは、従来と同様、転造加工により、容易に製造することができる。
【００３１】
次に、本発明の第２の実施形態を図６に基づいて説明する。本実施形態および後述する第３、第４の実施形態では、前述した第１の実施形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００３２】
この実施形態は、第１の実施形態と比較して、丸型スプラインが内側継手部材２側に形成され、三角形状のスプラインがシャフト１０側に形成されるところが異なる。内側継手部材２の雌スプライン１３のピッチ円直径ＰＣＤｉを実線で示し、シャフト１０の雄スプライン１５のピッチ円直径ＰＣＤｓを破線で示す。内側継手部材２の雌スプライン１３のピッチ円は真円形状で、丸型スプラインである。シャフト１０の雄スプライン１５のピッチ円は頂部１５ｂを有する微少な径差の三角形状（おむすび形状）に形成され、頂部１５ｂと、頂部１５ｂ、１５ｂ間の中間部の半径差は０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度となっている。各頂部１５ｂはトラック溝９の溝底に配置されている。この実施形態においても、締め代部１６は、内側継手部材２の軸方向幅の全長にわたって形成されるので、スプライン嵌合時の圧入力の増大、スプライン部のむしれや過大な応力集中が回避でき、軸強度および軸寿命を高めることができる。
【００３３】
シャフト１０の三角形状のピッチ円を有する雄スプライン１５の加工は、転造加工ではなく、プレス加工により容易に製造することができる。このプレス加工は、従来より実施されている加工方法で、三角形状の雄スプライン１５に対応する成形面を有する金型に振動を与えながらプレス加工するものである。
【００３４】
本発明の第３の実施形態を図７に基づいて説明する。この実施形態は、第１の実施形態に対して、丸型スプラインのピッチ円に対して異形形状のピッチ円を有するスプラインとして、内側継手部材２に形成された雌スプライン１３が微少径差の五角形状であることが異なる。内側継手部材２の雌スプライン１３のピッチ円直径ＰＣＤｉは、頂部１３ｂを有する微少な径差の五角形状に形成され、頂部１３ｂと、頂部１３ｂ、１３ｂ間の中間部の半径差は０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍとなっている。前述した実施形態と同様に、シャフト１０の雄スプライン１５を内側継手部材２の雌スプライン１３に圧入したとき、雄スプライン１５のピッチ円直径ＰＣＤｓと雌スプライン１３のピッチ円直径ＰＣＤｉの半径差により、内側継手部材２が全体的に弾性変形し、円周方向の５箇所に締め代部１６（ハッチングで図示）が生じる。締め代部１６は、内側継手部材２の軸方向幅の全長にわたって形成されるので、スプライン嵌合時の圧入力の増大、スプライン部のむしれや過大な応力集中が回避でき、軸強度および軸寿命を高めることができる。
【００３５】
本発明の第４の実施形態を図８に基づいて説明する。この実施形態は、第１の実施形態に対して、シャフト１０の雄スプライン１５も三角形状（おむすび形状）に形成し、この三角形状の雄スプライン１５のピッチ円の頂部１５ｂと、内側継手部材２の三角形状の雌スプライン１３のピッチ円の頂部１３ｂとを円周方向に互いにずらせて圧入したことが異なる。シャフト１０の三角形状の雄スプライン１５のピッチ円直径ＰＣＤｓの頂部１５ｂと、頂部１５ｂ、１５ｂ間の中間部の半径差および内側継手部材２の三角形状の雌スプライン１３のピッチ円直径ＰＣＤｉの頂部１３ｂと、頂部１３ｂ、１３ｂ間の中間部の半径差は、いずれも０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度となっている。シャフト１０の雄スプライン１５を内側継手部材２の雌スプライン１３に圧入したとき、雄スプライン１５のピッチ円直径ＰＣＤｓと雌スプライン１３のピッチ円直径ＰＣＤｉの径差により、内側継手部材２が全体的に弾性変形し、円周方向の６箇所に締め代部１６（ハッチングで図示）が生じる。
【００３６】
本発明の第５の実施形態を図９および図１２に基づいて説明する。この実施形態はトリポード型等速自在継手に適用したものである。この等速自在継手２１は、外側継手部材２３、内方部材としてのトリポード部材２２、転動体２４および球面ローラ２５とからなる。外側継手部材２３の内周部に軸方向の三本のトラック溝２６が形成され、各トラック溝２６の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面２７が形成されている。トリポード部材２２は、そのボス部２２ａより三本の脚軸２２ｂが放射状に形成されている。脚軸２２ｂに多数の転動体２４を介して球面ローラ２５が嵌合され、転動体２４の両端にワッシャ２８、２９を介させ、ワッシャ２９は止め輪３０により位置決めされている。これにより、転動体２４の列が脚軸２２ｂ上で案内されると共に、球面ローラ２５は、転動体２４上で回転自在であると共に、脚軸２２ｂの軸線方向に移動可能となっている。球面ローラ２５は、外側継手部材２３のローラ案内面２７に回転自在に収容されている。
【００３７】
このように、外側継手部材２３のローラ案内面２７とトリポード部材２２の三本の脚軸２２ｂとが球面ローラ２５を介して回転方向に係合することにより、駆動側から従動側へ回転トルクが等速で伝達される。また、各球面ローラ２５が脚軸２２ｂに対して回転しながらローラ案内面２７上を転動することにより、外側継手部材２３とトリポード部材２２との間の相対的な軸方向変位や角度変位が吸収される。
【００３８】
図９に示すように、トリポード部材２２のボス部２２ａの内径孔３２に雌スプライン３３が形成されている。この雌スプライン３３とシャフト３１の雄スプライン３５が嵌合される。
【００３９】
図１０は、トリポード部材２２を拡大した正面図である。トリポード部材２２の内径孔３２に雌スプライン３３が形成されている。丸型スプラインのピッチ円に対して異形形状のピッチ円を有するスプラインとして、雌スプライン３３のピッチ円は、頂部３３ｂを有する微少な径差の三角形状（おむすび形状）に形成され、頂部３３ｂと、頂部３３ｂ、３３ｂ間の中間部の半径差は０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度となっている。トリポード部材２２の雌スプライン３３は、上記のような三角形状のピッチ円形状で、軸線に平行に延びている。
【００４０】
図１１にシャフト３１を示す。シャフト３１の軸端部３４に雄スプライン３５が形成されている。雄スプライン３５は、丸型スプラインで、軸線に平行に延びている。
【００４１】
図１２に、トリポード部材２２の雌スプライン３３のピッチ円直径ＰＣＤｔを実線で示し、シャフト３１の雄スプライン３５のピッチ円直径ＰＣＤｓを破線で示す。雌スプライン３３のＰＣＤｔは、頂部３３ｂを有する微少な径差の三角形状（おむすび形状）に形成され、頂部３３ｂと、頂部３３ｂ、３３ｂ間の中間部の半径差は０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度となっている。トリポード部材２２の雌スプライン３３は、第１の実施形態と同様、三角形状のＰＣＤｔで、軸線に平行に延びている。この実施形態では、各頂部３３ｂは脚軸２２ｂの中心位置のボス部２２ａに配置されている。シャフト３１の雄スプライン３５は丸型スプラインで、軸方向に平行に延びている。
【００４２】
本実施形態では、シャフト３１の雄スプライン３５を丸型スプラインで軸線に平行に延びるものを示したが、雄スプライン３５に軸方向に捩れ角を付与してもよい。この場合の捩れ角は、図１５に示す捩れ角γ（１０分程度）より小さくすることが望ましい。雄スプライン３５に軸方向に捩れ角を付与することにより、スプライン嵌合時の圧入力をさらに抑制することができる。また、捩れ角を有する丸型スプラインは、従来と同様、転造加工により、容易に製造することができる。
【００４３】
シャフト３１の雄スプライン３５をトリポード部材２２の雌スプライン３３に圧入したとき、雄スプライン３５のピッチ円直径ＰＣＤｓと雌スプライン３３のピッチ円直径ＰＣＤｔの半径差により、トリポード部材２２のボス部２２ａが全体的に弾性変形し、円周方向の３箇所に締め代部３６（ハッチングで図示）が生じる。締め代部３６は、トリポード部材２２の軸方向幅の全長にわたって形成されるので、スプライン嵌合時の圧入力の増大、スプライン部のむしれや過大な応力集中が回避でき、軸強度および軸寿命を高めることができる。
【００４４】
トリポード部材２２は、非常に変肉の大きい形状であるため、熱処理後に雌スプライン３３が三角形状（おむすび形状）の変形が伴う。その変形を図１６に示す。熱処理前の雌スプライン３３のピッチ円直径ＰＣＤｔ（１）を破線で示し、熱処理後の雌スプライン３３のピッチ円直径ＰＣＤｔ（２）を実線で示す。本実施形態では、トリポード部材２２のこの特性を生かして、シャフト３１の丸型スプラインとの嵌合が円周方向の３箇所で０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度の締め代となるように設定することができる。この実施形態では、トリポード部材２２の変形特性を生かして、雌スプライン３３の各頂部３３ｂを脚軸２２ｂの中心位置のボス部２２ａに配置させている。また、トリポード部材２２の雌スプライン３３の熱処理後の形状を、四角形状、五角形状、六角形状などになるように予め設定することができる。
【００４５】
図１３に本発明の第６の実施形態を示す。本実施形態および後述する第７、第８の実施形態では、前述した第５の実施形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００４６】
第６の実施形態は、雌スプライン３３と雄スプライン３５の関係については、第２の実施形態と同じである。丸型スプラインがトリポード部材２２に形成され、三角形状のスプラインがシャフト３１側に形成されている。トリポード部材２２の雌スプライン３３のピッチ円直径ＰＣＤｔを実線で示し、シャフト３１の雄スプライン３５のピッチ円直径ＰＣＤｓを破線で示す。シャフト３１の雄スプライン３５のピッチ円は頂部３５ｂを有する微少な径差の三角形状（おむすび形状）に形成され、頂部３５ｂと、頂部３５ｂ、３５ｂ間の中間部の半径差は０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度となっている。各頂部３５ｂは脚軸２２ｂの中心位置のボス部２２ａに配置されている。この実施形態においても、締め代部３６は、トリポード部材２２のボス部２２ａの円周方向の部分的に生じ、かつトリポード部材２２の軸方向幅の全長にわたって形成されるので、スプライン嵌合時の圧入力の増大、スプライン部のむしれや過大な応力集中が回避でき、軸強度および軸寿命を高めることができる。
【００４７】
図１４に本発明の第７の実施形態を示す。この実施形態は、雌スプライン３３と雄スプライン３５の関係については、第３の実施形態と同じである。この実施形態は、丸型スプラインのピッチ円に対して異形形状のピッチ円を有するスプラインとして、トリポード部材２２に形成された雌スプライン３３が微少径差の五角形状である。トリポード部材２２の雌スプライン３３のピッチ円直径ＰＣＤｔは、頂部３３ｂを有する微少な径差の五角形状に形成され、頂部３３ｂと、頂部３３ｂ、３３ｂ間の中間部の半径差は０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍとなっている。前述した実施形態と同様に、シャフト３１の雄スプライン３５をトリポード部材２２の雌スプライン３３に圧入したとき、雄スプライン３５のピッチ円直径ＰＣＤｓと雌スプライン３３のピッチ円直径ＰＣＤｔの半径差により、トリポード部材２２が全体的に弾性変形し、円周方向の５箇所に締め代部３６（ハッチングで図示）が生じる。締め代部３６は、トリポード部材２２のボス部２２ａの円周方向の部分的に生じ、かつトリポード部材２２の軸方向幅の全長にわたって形成されるので、スプライン嵌合時の圧入力の増大、スプライン部のむしれや過大な応力集中が回避でき、軸強度および軸寿命を高めることができる。
【００４８】
図１５に本発明の第８の実施形態を示す。この実施形態は、雌スプライン３３と雄スプライン３５の関係については、第４の実施形態と同じである。この実施形態は、シャフト３１の雄スプライン３５も三角形状（おむすび形状）に形成し、この三角形状の雄スプライン３５のピッチ円の頂部３５ｂと、トリポード部材２２の三角形状の雌スプライン３３のピッチ円の頂部３３ｂとを円周方向に互いにずらせて圧入したものである。シャフト３１の三角形状の雄スプライン３５のピッチ円直径ＰＣＤｓの頂部３５ｂと、頂部３５ｂ、３５ｂ間の中間部の半径差およびトリポード部材２２の三角形状の雌スプライン３３のピッチ円直径ＰＣＤｉの頂部３３ｂと、頂部３３ｂ、３３ｂ間の中間部の半径差は、いずれも０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度となっている。シャフト３１の雄スプライン３５をトリポード部材２２の雌スプライン３３に圧入したとき、雄スプライン３５のピッチ円直径ＰＣＤｓと雌スプライン３３のピッチ円直径ＰＣＤｉの径差により、トリポード部材２２が全体的に弾性変形し、円周方向の６箇所に締め代部３６（ハッチングで図示）が生じる。
【００４９】
以上の実施形態では、丸型スプラインのピッチ円に対して異形形状のピッチ円を有するスプラインとして、微少な径差の三角形状（おむすび形状）、五角形状を示したが、これに限られるものではなく、四角形状、六角形状やなだらかな曲線で構成された多角形状でも適宜実施することができる。要は、基本的に内方部材の全体的な弾性変形を利用して、スプライン嵌合部の締め代部が、円周方向の複数箇所に部分的に形成される形状であれば、どのような形状であってもよい。また、いずれの実施形態でも、異形形状スプラインのピッチ円の頂部において、雄スプラインのピッチ円直径と雌スプラインのピッチ円直径との寸法関係は、隙間にすることも、軽微な締め代を付与することも可能である。
【００５０】
また、以上の実施形態ではツェッパ型等速自在継手とトリポード型等速自在継手を示したが、これに限ることなく、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をはじめ他の等速自在継手にも適用することができる。さらに、ボールの個数も６個に限ることなく、８個や他の個数の等速自在継手にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１ 等速自在継手
２ 内側継手部材
３ 外側継手部材
４ ボール
５ ケージ
６ 球状内周面
７ トラック溝
８ 球状外周面
９ トラック溝
１０ シャフト
１２ 内径孔
１３ 雌スプライン
１３ｂ 頂部
１５ｂ 頂部
２１ 等速自在継手
２２ トリポード部材
２３ 外側継手部材
２４ 転動体
２５ 球面ローラ
３１ シャフト
３３ 雌スプライン
３５ 雄スプライン
Ａ、Ｂ トラック溝の曲率中心
Ｏ 継手の中心
δ 半径差
ＰＣＤ スプラインのピッチ円直径
【特許請求の範囲】
【請求項１】
継手の内方部材がシャフトとスプライン嵌合した等速自在継手において、前記内方部材およびシャフトの少なくとも一方のスプラインのピッチ円が、丸型スプラインのピッチ円に対して異形形状に形成され、当該一方のスプラインのピッチ円直径と他方のスプラインのピッチ円直径との半径差により、スプライン嵌合部の円周方向の複数箇所に部分的に締め代を有することを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
前記締め代が０．０１ｍｍ乃至０．０３ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
【請求項３】
前記異形形状のスプラインが内方部材に形成され、前記シャフトには丸型スプラインが形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手。
【請求項４】
前記異形形状のスプラインがシャフトに形成され、前記内方部材には丸型スプラインが形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手。
【請求項５】
前記異形形状のスプラインが前記内方部材とシャフトのいずれにも形成され、両部材の異形形状の頂部を周方向で互いにずらせて嵌合したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手。
【請求項６】
前記異形形状が三角形状であることを特徴とする請求項１〜５項のいずれか１項に記載の等速自在継手。
【請求項７】
前記異形形状が多角形状であることを特徴とする請求項１〜５項のいずれか１項に記載の等速自在継手。
【請求項８】
前記シャフトのスプラインが軸方向に捩れ角を有することを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の等速自在継手。
【請求項９】
前記内方部材がボールを有する等速自在継手の内側継手部材であることを特徴とする請求項１〜８項のいずれか１項に記載の等速自在継手。
【請求項１０】
前記内方部材がトリポード型等速自在継手のトリポード部材であることを特徴とする請求項１〜８項のいずれか１項に記載の等速自在継手。
【請求項１】
継手の内方部材がシャフトとスプライン嵌合した等速自在継手において、前記内方部材およびシャフトの少なくとも一方のスプラインのピッチ円が、丸型スプラインのピッチ円に対して異形形状に形成され、当該一方のスプラインのピッチ円直径と他方のスプラインのピッチ円直径との半径差により、スプライン嵌合部の円周方向の複数箇所に部分的に締め代を有することを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
前記締め代が０．０１ｍｍ乃至０．０３ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
【請求項３】
前記異形形状のスプラインが内方部材に形成され、前記シャフトには丸型スプラインが形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手。
【請求項４】
前記異形形状のスプラインがシャフトに形成され、前記内方部材には丸型スプラインが形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手。
【請求項５】
前記異形形状のスプラインが前記内方部材とシャフトのいずれにも形成され、両部材の異形形状の頂部を周方向で互いにずらせて嵌合したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手。
【請求項６】
前記異形形状が三角形状であることを特徴とする請求項１〜５項のいずれか１項に記載の等速自在継手。
【請求項７】
前記異形形状が多角形状であることを特徴とする請求項１〜５項のいずれか１項に記載の等速自在継手。
【請求項８】
前記シャフトのスプラインが軸方向に捩れ角を有することを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の等速自在継手。
【請求項９】
前記内方部材がボールを有する等速自在継手の内側継手部材であることを特徴とする請求項１〜８項のいずれか１項に記載の等速自在継手。
【請求項１０】
前記内方部材がトリポード型等速自在継手のトリポード部材であることを特徴とする請求項１〜８項のいずれか１項に記載の等速自在継手。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１２−９７８８９（Ｐ２０１２−９７８８９Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４８６４３（Ｐ２０１０−２４８６４３）
【出願日】平成２２年１１月５日（２０１０．１１．５）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月５日（２０１０．１１．５）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
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