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WO2020066997A1 - 固定式等速自在継手 - Google Patents

固定式等速自在継手 Download PDF

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WO2020066997A1
WO2020066997A1 PCT/JP2019/037238 JP2019037238W WO2020066997A1 WO 2020066997 A1 WO2020066997 A1 WO 2020066997A1 JP 2019037238 W JP2019037238 W JP 2019037238W WO 2020066997 A1 WO2020066997 A1 WO 2020066997A1
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WO
WIPO (PCT)
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joint member
constant velocity
velocity universal
ball
track groove
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2019/037238
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English (en)
French (fr)
Inventor
学 星野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Publication date
Priority claimed from JP2018178729A external-priority patent/JP2020051463A/ja
Priority claimed from JP2018200806A external-priority patent/JP2020067142A/ja
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
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Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
    • F16D3/22—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
    • F16D3/223—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts

Definitions

  • the present invention relates to a fixed type constant velocity universal joint used for a power transmission system of an automobile or various industrial machines, and particularly incorporated in a drive shaft for an automobile rear or a propeller shaft for an automobile.
  • ⁇ There are two types of constant velocity universal joints used as means for transmitting a rotational force from an automobile engine to wheels at a constant speed: a fixed type constant velocity universal joint and a sliding type constant velocity universal joint. Both of the constant velocity universal joints have a structure in which two shafts on the driving side and the driven side are connected to each other and can transmit rotational torque at a constant speed even when the two shafts take an operating angle.
  • the drive shaft that transmits power from the engine of an automobile to the wheels must cope with angular displacement and axial displacement due to changes in the relative positional relationship between the engine and the wheels. Therefore, the drive shaft generally has a sliding constant velocity universal joint that allows both axial displacement and angular displacement on the engine side (inboard side), and a fixed constant velocity universal joint that allows only angular displacement. Is mounted on the wheel side (outboard side), and the constant velocity universal joints of both are connected by a shaft.
  • the fixed type constant velocity universal joint is mainly applied to the wheel side of a front drive shaft of an automobile in that it cannot tolerate axial displacement but can tolerate a large operating angle (maximum operating angle of 45 ° or more).
  • the fixed type constant velocity universal joint is sometimes applied to the wheel side of a drive shaft for an automobile rear or a propeller shaft for an automobile.
  • the maximum operating angle does not need to be 45 ° or more as in the case of the front of the vehicle, and the maximum operating angle is 30 ° or less for the rear of the vehicle and 10 ° or less for the propeller shaft.
  • the track groove is made smaller than that of the outer joint member used for the drive shaft for the automobile front in order to reduce the weight and cost of the constant velocity universal joint.
  • the outer joint member is shortened to reduce the axial dimension.
  • the ball when assembling the constant velocity universal joint, the ball is incorporated in an angle greater than the maximum operating angle. After the shaft is assembled, the shaft and the outer joint member interfere with each other at an angle lower than the ball installation angle, so that the ball is prevented from falling off the track groove of the outer joint member.
  • the constant velocity universal joint disclosed in Patent Document 1 has a stopper structure in which an end portion of a shaft fitted to an inner joint member is extended, and the extended portion of the shaft can be brought into contact with a bottom portion of the outer joint member. Is provided.
  • the constant velocity universal joint disclosed in Patent Literature 2 has a projection provided at a portion near an opening of an outer joint member of a shaft fitted to an inner joint member, and the projection can be brought into contact with an open end of the outer joint member.
  • a stopper structure is provided.
  • the constant velocity universal joint disclosed in Patent Document 3 has a stopper structure in which a locking member is attached to an end of a retainer, and the locking member can contact an end of the inner joint member.
  • An object of the present invention is to prevent balls from falling off from an outer joint member when handling a constant velocity universal joint, and to reduce the weight and cost. It is an object of the present invention to provide a fixed type constant velocity universal joint which can easily reduce the size.
  • the fixed type constant velocity universal joint has a cup-shaped outer joint member, an inner joint member housed in the outer joint member, and a track groove between the outer joint member and the inner joint member. And a ball for transmitting the rotational torque therethrough.
  • the present invention relates to a caulking structure for stopping a ball, that is, a projection capable of interfering with a ball is integrated with an open end of a track groove of an outer joint member or an inner joint member. It is characterized in that it is formed in a uniform manner.
  • the protrusion capable of interfering with the ball is formed integrally with the open end of the track groove. Interfere with projections. Thereby, it is possible to prevent the ball from being detached from the outer joint member and falling off.
  • the projection exerts a stopper function to interfere with the ball when handling the constant velocity universal joint.
  • the projection does not interfere with the ball.
  • the protrusion capable of interfering with the ball is formed integrally with the outer joint member or the inner joint member, it is not necessary to extend the end of the shaft as in the related art.
  • the weight can be reduced.
  • the material diameter of the shaft can be reduced, and the cost of the constant velocity universal joint can be reduced.
  • the number of parts can be reduced.
  • the projection in the present invention preferably has a structure formed by plastically deforming the open end of the track groove of the outer joint member or the inner joint member.
  • the protrusion according to the present invention radially inflates the groove bottom corresponding portion of the open end of the track groove of the outer joint member, or the groove bottom corresponding portion of the open end of the track groove of the inner joint member in the radial direction. It is desirable to have a structure that can bulge outward and interfere with the ball.
  • the ball that rolls in the track groove is locked by the projection, so that the stopper can easily exhibit the stopper function of interfering with the ball.
  • the ball interferes with the projection at the end of the track groove opening, so that the ball comes off from the outer joint member and falls off. Can be prevented beforehand.
  • the weight of the constant velocity universal joint can be reduced, the cost can be reduced, and the number of parts can be reduced by the stopper structure formed by the interference between the ball rolling in the track groove and the projection at the open end of the track groove.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an entire configuration of a fixed type constant velocity universal joint having an operation angle of 0 ° in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along the line PP of FIG. 1.
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of FIG. 1.
  • FIG. 4 is an arrow view of the fixed type constant velocity universal joint of FIG. 3 when viewed from an X direction.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which the fixed type constant velocity universal joint of FIG. 1 takes an operating angle and is angle-restricted by a stopper structure.
  • FIG. 6 is an enlarged sectional view of a main part of FIG. 5.
  • FIG. 8 is an enlarged sectional view of a main part of FIG. 7.
  • FIG. 9 is a view of the fixed type constant velocity universal joint of FIG. 8 as viewed from an X direction.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which the fixed type constant velocity universal joint shown in FIG. 7 takes an operating angle and is restricted in angle by a stopper structure. It is a principal part expanded sectional view of FIG.
  • a drive shaft that transmits power from the engine of an automobile to the wheels must cope with angular displacement and axial displacement due to changes in the relative positional relationship between the engine and the wheels.
  • the drive shaft has a fixed constant velocity universal joint that allows only angular displacement on the wheel side (outboard side) and a sliding constant velocity universal joint that allows both axial displacement and angular displacement on the engine side ( On the inboard side) and a structure in which both constant velocity universal joints are connected by a shaft.
  • a Zeppa type constant velocity universal joint which is one of fixed type constant velocity universal joints incorporated in a drive shaft for an automobile rear, is exemplified. It is also applicable to undercut free type constant velocity universal joints (UJ).
  • a Zeppa type constant velocity universal joint (hereinafter, simply referred to as a constant velocity universal joint) of this embodiment includes a cup-shaped outer joint member 11, an inner joint member 12, and a plurality of inner joint members.
  • a shaft 15 including a ball 13 and a cage 14 is connected to a shaft 15 extending from the inner joint member 12 and protruding from an opening of the outer joint member 11.
  • arcuate track grooves 16 extending in the axial direction are formed at a plurality of positions in the circumferential direction of the spherical inner peripheral surface 17 at equal intervals.
  • arc-shaped track grooves 18 are formed at a plurality of positions in the circumferential direction of the spherical outer peripheral surface 19 at equal intervals in a pair with the track grooves 16 of the outer joint member 11.
  • the ball 13 is interposed between the track groove 16 of the outer joint member 11 and the track groove 18 of the inner joint member 12 to transmit the rotational torque.
  • the number of the balls 13 may be 6, 8, or other, and the number is arbitrary.
  • the cage 14 is disposed between the inner peripheral surface 17 of the outer joint member 11 and the outer peripheral surface 19 of the inner joint member 12 to hold the ball 13 in the pocket 20.
  • the shaft 15 is press-fitted into the shaft hole 21 of the inner joint member 12 and connected so that torque can be transmitted by spline fitting.
  • the shaft 15 is retained by the retaining ring 22 with respect to the inner joint member 12.
  • the constant velocity universal joint used in the front drive shaft of an automobile can have an operating angle up to 47 °, while the constant velocity universal joint used in the rear drive shaft of an automobile has a maximum operating angle of 30 °. Less than the following.
  • the constant velocity universal joint for the rear does not require a track groove having an operating angle of 30 ° to 47 °. Therefore, the track grooves 16 and 18 of the outer joint member 11 and the inner joint member 12 are made shorter than those for the front joint. The axial dimension of the member 11 and the inner joint member 12 can be reduced.
  • the load applied to one ball is smaller than that of six balls, so that the ball diameter can be reduced.
  • the track grooves 16, 18 of the joint member 12 can be made shallow.
  • the axial dimension of the inner joint member 12 is reduced, and the number of the balls 13 is set to eight, so that both ends of the inner joint member 12 are formed. Since the thickness of the track groove bottom can be increased, the PCD of the spline can be increased, and the torque load capacity of the spline fitting portion can be increased.
  • the ball 13 is installed at a position where the pocket 20 of the cage 14 can be seen from the outer joint member 11 at an angle larger than the maximum operating angle. Done.
  • the internal components including the inner joint member 12, the ball 13, and the cage 14 are in a free state during handling such as transporting the constant velocity universal joint or assembling to the vehicle body. In this state, even if the maximum operating angle when the joint is used is 30 ° or less, the constant velocity universal joint may exceed the maximum operating angle due to the weight of the internal components.
  • a means for preventing the ball 13 from falling out of the track groove 16 of the outer joint member 11 when the constant velocity universal joint exceeds the maximum operating angle is employed.
  • the rear constant velocity universal joint of this embodiment has a caulking structure for stopping the ball 13, and a projection 23 capable of interfering with the ball 13 is formed in the track groove 16 of the outer joint member 11. It has a structure integrally formed at the end.
  • the protrusion 23 is formed by plastically deforming the open end of the track groove 16 of the outer joint member 11.
  • the portion corresponding to the groove bottom at the open end of the track groove 16 of the outer joint member 11 is crushed. Due to this crushing, a depression 24 is formed at a position corresponding to the groove bottom, and the excess thickness of the depression 24 bulges inward in the radial direction. Due to such plastic deformation, the projection 23 is formed such that the groove bottom corresponding portion at the open end of the track groove 16 bulges inward in the radial direction.
  • the protrusion 23 may be formed only in a part of the opening end of the track groove 16 corresponding to the groove bottom as in this embodiment, but may be formed over the entire circumference of the opening end of the track groove 16. Good. Further, the projections 23 do not need to be formed in all the track grooves 16 of the outer joint member 11, and may be formed, for example, every other track groove 16 of the outer joint member 11.
  • the projection 23 exerts a stopper function of restricting the shaft 15 to an angle smaller than the angle at which the ball 13 falls due to interference with the ball 13. As a result, it is possible to prevent the ball 13 from falling off the track groove 16 of the outer joint member 11 when handling the constant velocity universal joint.
  • the constant velocity universal joint mounted on the vehicle body is required after handling the constant velocity universal joint. An operating angle can be taken.
  • the protrusion 23 that can interfere with the ball 13 is formed integrally with the outer joint member 11, there is no need to extend the end of the shaft as in the related art. Can be achieved. Further, since it is not necessary to provide a projection on the shaft, the material diameter of the shaft can be reduced, and the cost of the constant velocity universal joint can be reduced. Further, since a member other than the component parts of the constant velocity universal joint is not required, the number of parts can be reduced.
  • the case where the projections 23 are provided on the outer joint member 11 as the crimping structure for stopping the ball 13 is exemplified.
  • the structure provided with the projection 25 may be used as another crimping structure.
  • the rear constant velocity universal joint of this embodiment has a structure in which a projection 25 capable of interfering with the ball 13 is formed integrally with the open end of the track groove 18 of the inner joint member 12, as shown in FIGS. Is provided.
  • the protrusion 25 is formed by plastically deforming the open end of the track groove 18 of the inner joint member 12.
  • the portion corresponding to the groove bottom at the open end of the track groove 18 of the inner joint member 12 is crushed. Due to this crushing, a depression 26 is formed at a portion corresponding to the groove bottom, and the excess thickness of the depression 26 bulges outward in the radial direction. Due to such plastic deformation, the projection 25 is formed such that a portion corresponding to the groove bottom at the opening end of the track groove 18 swells radially outward.
  • the protrusion 25 may be formed only on a part of the opening end of the track groove 18 corresponding to the groove bottom as in this embodiment, but is formed over the entire circumference of the opening end of the track groove 18. Is also good. Further, the projections 25 need not be formed in all the track grooves 18 of the inner joint member 12, and may be formed, for example, every other track groove 18 of the inner joint member 12.
  • the protrusion 25 is smaller than the angle at which the ball 13 at the uppermost position falls due to interference with the ball 13 at the lowermost position. It exerts a stopper function of restricting the shaft 15 at an angle.
  • the uppermost ball 13 located in the opposite direction to the lowermost ball 13 that interferes with the projection 25 by 180 ° is the track groove 16 of the outer joint member 11. It can be prevented from falling off and falling off.
  • the constant velocity universal joint mounted on the vehicle body is required after handling the constant velocity universal joint. An operating angle can be taken.
  • the projection 25 capable of interfering with the ball 13 is formed integrally with the inner joint member 12, it is not necessary to extend the end of the shaft unlike the conventional art. Can be achieved. Further, since it is not necessary to provide a projection on the shaft, the material diameter of the shaft can be reduced, and the cost of the constant velocity universal joint can be reduced. Further, since a member other than the component parts of the constant velocity universal joint is not required, the number of parts can be reduced.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

カップ状の外側継手部材（１１）と、その外側継手部材（１１）に収容された内側継手部材（１２）と、外側継手部材（１１）のトラック溝（１６）と内側継手部材（１２）のトラック溝（１８）との間に介在して回転トルクを伝達するボール（１３）とを備えた固定式等速自在継手であって、ボール（１３）と干渉可能な突起（２３）を外側継手部材（１１）のトラック溝（１６）の開口端部に塑性変形でもって一体的に形成する。

Description

固定式等速自在継手
　本発明は、自動車や各種産業機械の動力伝達系に使用され、特に自動車リア用ドライブシャフトや自動車用プロペラシャフトに組み込まれる固定式等速自在継手に関する。
　自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達する手段として使用さ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。両者の等速自在継手は、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。
　自動車のエンジンから車輪に動力を伝達するドライブシャフトは、エンジンと車輪との相対的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。そのため、ドライブシャフトは、一般的に、軸方向変位および角度変位の両方を許容する摺動式等速自在継手をエンジン側（インボード側）に、角度変位のみを許容する固定式等速自在継手を車輪側（アウトボード側）に装備し、両者の等速自在継手をシャフトで連結している。
　固定式等速自在継手は、軸方向変位を許容できないが大きな作動角（最大作動角４５°以上）を許容することができる点で、主に自動車フロント用ドライブシャフトの車輪側に適用される。
　一方、固定式等速自在継手は、自動車リア用ドライブシャフトの車輪側や自動車用プロペラシャフトに適用される場合もある。その場合、自動車フロント用のように最大作動角を４５°以上とする必要がなく、自動車リア用で最大作動角が３０°以下、プロペラシャフト用で最大作動角が１０°以下である。
　自動車リア用ドライブシャフトでは、最大作動角が３０°以下と小さいことから、等速自在継手の軽量化およびコスト低減を目的として、自動車フロント用ドライブシャフトで使用される外側継手部材よりもトラック溝を短くして軸方向寸法を小さくした外側継手部材を使用している。
　ここで、等速自在継手の組み立て時には、最大作動角以上の角度をとった状態で、ボールを組み込むようにしている。シャフトの組み付け後は、シャフトと外側継手部材とがボール組み込み角度より低い角度で干渉するため、ボールが外側継手部材のトラック溝から外れて脱落することを防止している。
　しかしながら、軸方向寸法が小さい外側継手部材を持つ自動車リア用ドライブシャフトに使用される等速自在継手では、作動角を大きくとると、シャフトが外側継手部材と干渉する前にボールが脱落する角度を超える状態となり、ボールが外側継手部材のトラック溝から外れて脱落してしまう。
　そこで、等速自在継手の取り扱い時、外側継手部材のトラック溝からボールが外れて脱落することを未然に防止する手段を設けた等速自在継手が種々提案されている（例えば、特許文献１～３参照）。
特開平３－１１３１２４号公報 特開２００１－２８０３５９号公報 特開２００８－２１５４０４号公報
　ところで、等速自在継手の取り扱い時、外側継手部材のトラック溝からボールが外れて脱落することを未然に防止する手段を設けた特許文献１～３の等速自在継手は、以下のような構造および課題を持つ。
　特許文献１で開示された等速自在継手は、内側継手部材に嵌合されたシャフトの端部を延在させ、そのシャフトの延在部を外側継手部材の底部に当接可能としたストッパ構造を具備する。
　この等速自在継手では、外側継手部材に対してシャフトが最大作動角より大きな作動角をとった時、シャフトの延在部が外側継手部材の底部と干渉することにより、ボールが外側継手部材のトラック溝から外れて脱落することを未然に防止している。
　しかしながら、この特許文献１の等速自在継手の場合、シャフトの端部が必要以上に長くなり、その分、シャフトの重量増加を招くことになる。このシャフトの重量増加により、等速自在継手の軽量化が困難となる。
　特許文献２で開示された等速自在継手は、内側継手部材に嵌合されたシャフトの外側継手部材の開口部近傍部位に突起を設け、その突起を外側継手部材の開口端部に当接可能としたストッパ構造を具備する。
　この等速自在継手では、外側継手部材に対してシャフトが最大作動角より大きな作動角をとった時、シャフトの突起が外側継手部材の開口端部と干渉することにより、ボールが外側継手部材のトラック溝から外れて脱落することを未然に防止している。
　しかしながら、この特許文献２の等速自在継手の場合、シャフトに突起を形成するため、シャフトを切削加工する前の素材径を大きくする必要がある。このように、シャフトの切削加工が必要であり、また、シャフトの素材に大径のものが必要であることから、切削加工費や材料費の面で、等速自在継手のコスト低減が困難となる。
　特許文献３で開示された等速自在継手は、保持器の端部に係止部材を取り付け、その係止部材が内側継手部材の端部に当接可能としたストッパ構造を具備する。
　この等速自在継手では、外側継手部材に対してシャフトが最大作動角より大きな作動角をとった時に、保持器の係止部材が内側継手部材の端部と干渉することにより、ボールが外側継手部材のトラック溝から外れて脱落することを未然に防止している。
　しかしながら、この特許文献３の等速自在継手の場合、等速自在継手の構成部品とは別体の係止部材が必要である。その結果、等速自在継手の部品点数が増加し、等速自在継手のコストアップを招くことになる。
　そこで、本発明は前述の課題に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、等速自在継手の取り扱い時、ボールが外側継手部材から脱落することを防止すると共に、軽量化およびコスト低減を容易に図り得る固定式等速自在継手を提供することにある。
　本発明に係る固定式等速自在継手は、カップ状の外側継手部材と、その外側継手部材に収容された内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在して回転トルクを伝達するボールとを備えている。
　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、ボールを止める加締め構造、つまり、ボールと干渉可能な突起を、外側継手部材または内側継手部材のトラック溝の開口端部に一体的に形成したことを特徴とする。
　本発明では、ボールと干渉可能な突起をトラック溝の開口端部に一体的に形成したことにより、等速自在継手の取り扱い時、ボールの組み込み角度より小さな角度で、ボールがトラック溝開口端部の突起と干渉する。これにより、ボールが外側継手部材から外れて脱落することを未然に防止できる。
　このように、突起は、等速自在継手の取り扱い時、ボールと干渉するストッパ機能を発揮する。一方、継手使用時の最大作動角以下の作動角では、突起がボールと干渉することはない。これにより、車体などに組み付けられた等速自在継手が必要とする作動角をとることが可能となる。
　以上のように、ボールと干渉可能な突起を外側継手部材または内側継手部材に一体的に形成するため、従来のように、シャフトの端部を延在させる必要がないので、等速自在継手の軽量化が図れる。また、シャフトに突起を設ける必要がないので、シャフトの素材径を小さくすることができ、等速自在継手のコスト低減が図れる。さらに、等速自在継手の構成部品とは別の部材を必要としないので、部品点数の削減が図れる。
　本発明における突起は、外側継手部材または内側継手部材のトラック溝の開口端部を塑性変形させることにより形成された構造が望ましい。
　このような構造を採用すれば、突起を外側継手部材または内側継手部材に一体的に形成する製作を簡易に行うことができる。
　本発明における突起は、外側継手部材のトラック溝の開口端部の溝底対応部位を径方向内側へ膨出させるか、あるいは内側継手部材のトラック溝の開口端部の溝底対応部位を径方向外側へ膨出させることにより、ボールと干渉可能な構造が望ましい。
　このような構造を採用すれば、トラック溝を転動するボールが突起で係止されることにより、突起がボールと干渉するストッパ機能を容易に発揮させることができる。
　本発明によれば、等速自在継手の取り扱い時、ボールの組み込み角度よりも小さい角度で、ボールがトラック溝開口端部の突起と干渉することにより、ボールが外側継手部材から外れて脱落することを未然に防止できる。
　このように、トラック溝を転動するボールとそのトラック溝の開口端部の突起との干渉によるストッパ構造により、等速自在継手の軽量化、コスト低減および部品点数の削減が図れる。
本発明の実施形態で、作動角が０°の状態にある固定式等速自在継手の全体構成を示す断面図である。 図１のＰ－Ｐ線に沿う断面図である。 図１の要部拡大断面図である。 図３の固定式等速自在継手をＸ方向から見た矢視図である。 図１の固定式等速自在継手が作動角をとってストッパ構造により角度規制された状態を示す断面図である。 図５の要部拡大断面図である。 本発明の他の実施形態で、作動角が０°の状態にある固定式等速自在継手の全体構成を示す断面図である。 図７の要部拡大断面図である。 図８の固定式等速自在継手をＸ方向から見た矢視図である。 図７の固定式等速自在継手が作動角をとってストッパ構造により角度規制された状態を示す断面図である。 図１０の要部拡大断面図である。
　本発明に係る固定式等速自在継手の実施形態を図面に基づいて以下に詳述する。
　自動車のエンジンから車輪に動力を伝達するドライブシャフトは、エンジンと車輪との相対的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。
　そのため、ドライブシャフトは、角度変位のみを許容する固定式等速自在継手を車輪側（アウトボード側）に、軸方向変位および角度変位の両方を許容する摺動式等速自在継手をエンジン側（インボード側）にそれぞれ装着し、両者の等速自在継手をシャフトで連結した構造を具備する。
　以下の実施形態では、例えば、自動車リア用ドライブシャフトに組み込まれる固定式等速自在継手の一つであるツェッパ型等速自在継手（ＢＪ）を例示するが、他の固定式等速自在継手としてアンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）にも適用可能である。
　この実施形態のツェッパ型等速自在継手（以下、単に等速自在継手と称す）は、図１および図２に示すように、カップ状の外側継手部材１１と、内側継手部材１２と、複数のボール１３と、ケージ１４とを備え、内側継手部材１２から延びて外側継手部材１１の開口部から突出するシャフト１５が結合されている。
　外側継手部材１１は、軸方向に延びる円弧状トラック溝１６が球面状内周面１７の円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。また、内側継手部材１２は、外側継手部材１１のトラック溝１６と対をなして円弧状トラック溝１８が球面状外周面１９の円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。
　ボール１３は、外側継手部材１１のトラック溝１６と内側継手部材１２のトラック溝１８との間に介在して回転トルクを伝達する。ボール１３は、６個、８個あるいはそれ以外でもよく、その個数は任意である。ケージ１４は、外側継手部材１１の内周面１７と内側継手部材１２の外周面１９との間に配されてボール１３をポケット２０で保持する。
　シャフト１５は、内側継手部材１２の軸孔２１に圧入されてスプライン嵌合によりトルク伝達可能に連結されている。このシャフト１５は、止め輪２２により内側継手部材１２に対して抜け止めされている。
　以上の構成からなる等速自在継手では、シャフト１５により外側継手部材１１と内側継手部材１２との間に作動角が付与されると、ケージ１４に保持されたボール１３は常にどの作動角においても、その作動角の二等分面内に維持される。
　これにより、外側継手部材１１と内側継手部材１２との間での等速性が確保される。外側継手部材１１と内側継手部材１２との間では、等速性が確保された状態で回転トルクがボール１３を介して伝達される。
　ここで、自動車フロント用ドライブシャフトで使用される等速自在継手が４７°まで作動角をとれるのに対して、自動車リア用ドライブシャフトで使用される等速自在継手は、最大作動角が３０°以下と小さい。
　リア用の等速自在継手では、作動角３０°～４７°間のトラック溝が不要となるため、外側継手部材１１、内側継手部材１２のトラック溝１６，１８をフロント用より短くし、外側継手部材１１、内側継手部材１２の軸方向寸法を短縮することができる。
　外側継手部材１１、内側継手部材１２の軸方向寸法が小さくなると、ボール１３の組み込み角度も小さくすることができ、ケージ１４のポケット長さも短くすることができるため、ケージ１４の負荷容量が上がる。
　また、使用する最大作動角が小さくなれば、各ボール１３に働く荷重値の変動が小さくなり、ピーク荷重が低下する。従って、等速自在継手のトルク負荷容量が上がった分、ボールＰＣＤを小さくし、径方向へのコンパクト化が可能となる。
　ボール１３の個数を８個とすれば（図２参照）、６個の場合と比べて、ボール１個にかかる荷重が小さくなるため、ボール径を小さくすることができ、外側継手部材１１、内側継手部材１２のトラック溝１６，１８を浅くすることができる。
　このように、リア用ドライブシャフトで使用される等速自在継手では、内側継手部材１２の軸方向寸法を小さくし、ボール１３の個数を８個とすることで、内側継手部材１２の両端部のトラック溝底部の肉厚を厚くできるため、スプラインのＰＣＤを大きくし、スプライン嵌合部のトルク負荷容量を上げることができる。
　一方、リア用ドライブシャフトで使用される等速自在継手の組み立て時には、最大作動角以上の角度をとった状態で、ケージ１４のポケット２０が外側継手部材１１から見える位置にしてボール１３の組み込みが行われる。
　ここで、ボール１３の組み込み後、等速自在継手の搬送時や車体への組み付け時などの取り扱い時、内側継手部材１２、ボール１３およびケージ１４からなる内部部品がフリーな状態となる。この状態では、継手使用時の最大作動角が３０°以下であっても、内部部品の自重で等速自在継手が最大作動角を超える状態となる場合がある。
　このように、等速自在継手の取り扱い時、その等速自在継手が最大作動角を超える状態となってボール１３が外側継手部材１１のトラック溝１６から外れて脱落することを未然に防止する手段として、この実施形態では、以下のストッパ構造を採用している。
　この実施形態のリア用等速自在継手は、図３および図４に示すように、ボール１３を止める加締め構造として、ボール１３と干渉可能な突起２３を外側継手部材１１のトラック溝１６の開口端部に一体的に形成した構造を具備する。この突起２３は、外側継手部材１１のトラック溝１６の開口端部を塑性変形させることにより形成されている。
　つまり、外側継手部材１１のトラック溝１６の開口端部の溝底対応部位を圧潰する。この圧潰により、その溝底対応部位に窪み２４が形成されると共に、その窪み２４の余肉が径方向内側へ膨出する。このような塑性変形により、トラック溝１６の開口端部の溝底対応部位が径方向内側へ膨出するように突起２３が形成される。
　突起２３は、この実施形態のように、トラック溝１６の開口端部の溝底対応部位の一部分のみに形成すればよいが、トラック溝１６の開口端部の全周に亘って形成してもよい。また、突起２３は、外側継手部材１１の全てのトラック溝１６に形成する必要はなく、例えば外側継手部材１１のトラック溝１６の一つ置きに形成すればよい。
　以上のストッパ構造を有する等速自在継手では、その搬送時や車体への組み付け時などの取り扱い時、図５および図６に示すように、継手使用時の最大作動角より大きな角度で、かつ、ボール１３の組み込み角度より小さな角度で、外側継手部材１１のトラック溝１６を転動するボール１３がトラック溝１６の開口端部の突起２３と干渉する。
　このようにして、突起２３は、ボール１３との干渉により、ボール１３が脱落する角度より小さな角度にシャフト１５を規制するストッパ機能を発揮する。その結果、等速自在継手の取り扱い時にボール１３が外側継手部材１１のトラック溝１６から外れて脱落することを未然に防止できる。
　また、突起２３がボール１３と干渉する角度は、継手使用時の最大作動角よりも大きな角度であることから、等速自在継手の取り扱い後、車体に組み付けられた等速自在継手が必要とする作動角をとることが可能である。
　以上のように、ボール１３と干渉可能な突起２３を外側継手部材１１に一体的に形成するため、従来のように、シャフトの端部を延在させる必要がないので、等速自在継手の軽量化が図れる。また、シャフトに突起を設ける必要がないので、シャフトの素材径を小さくすることができ、等速自在継手のコスト低減が図れる。さらに、等速自在継手の構成部品とは別の部材を必要としないので、部品点数の削減が図れる。
　以上の実施形態では、ボール１３を止める加締め構造として、外側継手部材１１に突起２３を設けた場合を例示したが、他の加締め構造として、図７に示すように、内側継手部材１２に突起２５を設けた構造であってもよい。
　この実施形態のリア用等速自在継手は、図８および図９に示すように、ボール１３と干渉可能な突起２５を内側継手部材１２のトラック溝１８の開口端部に一体的に形成した構造を具備する。この突起２５は、内側継手部材１２のトラック溝１８の開口端部を塑性変形させることにより形成されている。
　つまり、内側継手部材１２のトラック溝１８の開口端部の溝底対応部位を圧潰する。この圧潰により、その溝底対応部位に窪み２６が形成されると共に、その窪み２６の余肉が径方向外側へ膨出する。このような塑性変形により、トラック溝１８の開口端部の溝底対応部位が径方向外側へ膨出するように突起２５が形成される。
　突起２５は、この実施形態のように、トラック溝１８の開口端部の溝底対応部位である一部分のみに形成すればよいが、トラック溝１８の開口端部の全周に亘って形成してもよい。また、突起２５は、内側継手部材１２の全てのトラック溝１８に形成する必要はなく、例えば内側継手部材１２のトラック溝１８の一つ置きに形成すればよい。
　以上のストッパ構造を有する等速自在継手では、その搬送時や車体への組み付け時などの取り扱い時、図１０および図１１に示すように、継手使用時の最大作動角より大きな角度で、かつ、ボール１３の組み込み角度より小さな角度で、内側継手部材１２のトラック溝１８を転動するボール１３がトラック溝１８の開口端部の突起２５と干渉する。
　図１０に示すように、例えばシャフト１５が図示下方へ作動角をとった場合、突起２５は、最下方位置にあるボール１３との干渉により、最上方位置にあるボール１３が脱落する角度より小さな角度にシャフト１５を規制するストッパ機能を発揮する。
　このストッパ機能により、等速自在継手の取り扱い時、突起２５と干渉する最下方のボール１３と１８０°反対方向に位置する最上方のボール１３（図１０参照）が外側継手部材１１のトラック溝１６から外れて脱落することを未然に防止できる。
　また、突起２５がボール１３と干渉する角度は、継手使用時の最大作動角よりも大きな角度であることから、等速自在継手の取り扱い後、車体に組み付けられた等速自在継手が必要とする作動角をとることが可能である。
　以上のように、ボール１３と干渉可能な突起２５を内側継手部材１２に一体的に形成するため、従来のように、シャフトの端部を延在させる必要がないので、等速自在継手の軽量化が図れる。また、シャフトに突起を設ける必要がないので、シャフトの素材径を小さくすることができ、等速自在継手のコスト低減が図れる。さらに、等速自在継手の構成部品とは別の部材を必要としないので、部品点数の削減が図れる。
　本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

Claims (7)

  1. 　カップ状の外側継手部材と、前記外側継手部材に収容された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と前記内側継手部材のトラック溝との間に介在して回転トルクを伝達するボールとを備えた固定式等速自在継手であって、
    　前記ボールを止める加締め構造を、前記トラック溝に設けたことを特徴とする固定式等速自在継手。
  2. 　前記加締め構造は、前記ボールと干渉可能な突起を前記外側継手部材のトラック溝の開口端部に一体的に形成した請求項１に記載の固定式等速自在継手。
  3. 　前記突起は、前記外側継手部材のトラック溝の開口端部を塑性変形させることにより形成されている請求項２に記載の固定式等速自在継手。
  4. 　前記突起は、前記外側継手部材のトラック溝の開口端部の溝底対応部位を径方向内側へ膨出させることにより前記ボールと干渉可能とした請求項２又は３に記載の固定式等速自在継手。
  5. 　前記加締め構造は、前記ボールと干渉可能な突起を前記内側継手部材のトラック溝の開口端部に一体的に形成した請求項１に記載の固定式等速自在継手。
  6. 　前記突起は、前記内側継手部材のトラック溝の開口端部を塑性変形させることにより形成されている請求項５に記載の固定式等速自在継手。
  7. 　前記突起は、前記内側継手部材のトラック溝の開口端部の溝底対応部位を径方向外側へ膨出させることにより前記ボールと干渉可能とした請求項５又は６に記載の固定式等速自在継手。
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