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等速ジョイントの外輪 - NTN株式会社
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発明の名称 等速ジョイントの外輪
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−10029(P2007−10029A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−191161(P2005−191161)
出願日 平成17年6月30日(2005.6.30)
代理人 【識別番号】100064584
【弁理士】
【氏名又は名称】江原 省吾
発明者 板垣 卓
要約 課題
フランジ付きの外輪を簡易且つ低コストな方法により製作する。

解決手段
等速ジョイントの外輪10において、フランジ部13の内周と外輪本体11の外周にスプライン51,52を設け、スプライン同士を嵌合させてフランジ部13と外輪本体11を固定した。これにより、溶接よりもフランジ部の素材選定の自由度が増し、装置も簡易なもので良いため、コストが低減できる。
特許請求の範囲
【請求項1】
内周面に複数のトラック溝を有する外輪本体と、外輪本体の外径側に突出したフランジ部とを備えた等速ジョイントの外輪において、
外輪本体の外周面およびフランジ部の内周面にそれぞれ円周方向の凹凸部を形成し、両凹凸部を互いに嵌合させることにより、外輪本体にフランジ部を固定したことを特徴とする等速ジョイントの外輪。
【請求項2】
外輪本体の外周面の凹凸部が雄スプラインで、フランジ部の内周面の凹凸部が雌スプラインである請求項1記載の等速ジョイントの外輪。
【請求項3】
弾性的に拡径および縮径可能の止め輪で、フランジ部の外輪本体からの抜けを規制した請求項1記載の等速ジョイントの外輪。
【請求項4】
請求項1に記載した外輪を有する等速ジョイント。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車や各種産業機器の動力伝達系に装備され、非直線上に存在する回転軸同士の間で等速に回転力の伝達を行う等速ジョイント、特にその外輪に関するものである。
【背景技術】
【0002】
等速ジョイントの外輪と、動力を伝達すべきシャフトとを接合する方法として、例えば自動車のドライブシャフト及びプロペラシャフトなどでは、外輪およびシャフトの各対向端部にフランジ部を設け、両者のフランジ部同士をボルト締結する方法が知られている。この接合方法で使用するフランジ付き外輪は、例えば外輪本体とフランジ部とを鍛造加工で一体に成形することで製作することができる。
【0003】
しかし、例えば冷間鍛造で一体成形した場合、外輪形状が複雑な為、フランジ部付近の加工度(変形量)が大きくなり、鍛造割れを生じるおそれがある。一方、熱間鍛造で一体成形した場合は、精度が出にくいため、鍛造後にブローチ加工などによる形状修正を要し、工程増によるコストアップが懸念される。
【0004】
これに替わる方法として、別体に形成したフランジ部と外輪本体とを溶接固定する方法が知られている。
【特許文献1】特開平10−281172号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、特許文献1のように溶接によって固定する場合、フランジ部の素材は、通電性や耐熱性に優れた素材である必要があり、選択できる素材が限られる。また、溶接には複雑な設備が必要である上、溶接後に溶接状態の検査が不可欠であることから、コスト高を招く。
【0006】
本発明の課題は、かかる不具合を解消した低コストな等速ジョイントおよび、そのフランジ付き外輪を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記課題を解決するため、本発明の等速ジョイントの外輪は、内周面に複数のトラック溝を有する外輪本体と、外輪本体の外径側に突出したフランジ部とを備え、外輪本体の外周面およびフランジ部の内周面にそれぞれ円周方向の凹凸部を形成し、両凹凸部を互いに嵌合させることにより、外輪本体にフランジ部を固定したものである。
【0008】
このように、外輪本体の外周面及びフランジ部の内周面に凹凸部(例えばスプライン)を設け、互いに嵌合させることで、外輪とフランジ部とを簡易な手段で強固に結合することができ、かつ高トルク伝達が可能となる。また、溶接で固定される従来のフランジ部のように素材に通電性や耐熱性を求められることはなく、素材選定の自由度が増し、ジョイント設計が容易化される。また、溶接に比べ必要な装置や検査が簡易なもので済むため、コストが低減できる。外輪本体の外周面の凹凸部としては雄スプラインが、フランジ部の内周面の凹凸部として雌スプラインが好ましい。なお、「スプライン」なる用語にはセレーションも含むものとする。
【0009】
また、弾性的に拡径および縮径可能の止め輪を用いてフランジ部の抜けを規制することにより、フランジ部の外輪本体からの脱落を確実に防止することができる。
【発明の効果】
【0010】
以上のように、本発明によれば、高トルクが伝達可能でかつ低コストの等速ジョイントを提供することができる。また、フランジ部の素材の選定自由度を増してジョイント設計を容易化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態を、図1〜7を用いて説明する。尚、説明の便宜上、以下では、カップ状をなす外輪11の開口側(図1の左方)を一端側と称し、外輪11の底部側(図1の右方)を他端側と称する。
【0012】
図1は、第一シャフト14および第二シャフト23間に介装された、摺動式等速ジョイントの一種であるトリポード型等速ジョイントを示している。トリポード型等速ジョイントは、外輪10、内側継手部材20及びローラアセンブリ30を主要な構成要素として備える。外輪10は、カップ状の外輪本体11と、外輪本体11の円筒状外周面12に取付けられたフランジ部13とからなり、フランジ部13は、中空の第一シャフト14の取付けフランジ15とボルトなどによってトルク伝達可能に結合されている。外輪本体11の円筒状内周面16に軸線方向に延びる三つの直線状トラック溝17を形成し、各直線状トラック溝17の周方向両側にローラ案内面18を設けてある。内側継手部材20は、半径方向に三つの脚軸21を突設したトリポード部材22を外輪本体11に挿入すると共に、トリポード部材22から外輪本体11の外部へ第二シャフト23を延在させてある。ローラアセンブリ30は、外輪本体11の直線状トラック溝17に挿入されるローラ31をトリポード部材22の脚軸21に針状ころ32を介して回転自在に外嵌させてある。
【0013】
上記のトリポード型等速ジョイントでは、外輪10に対し、内側継手部材20に角度変位をつけた状態でトルクを付与すると、内側継手部材20の回転に伴ってローラアセンブリ30が外輪本体11のローラ案内面18に沿って往復移動する。
【0014】
尚、本発明における等速ジョイントとしては、トリポード型ジョイントに限らず、他の摺動式等速ジョイント、例えばダブルオフセットジョイントやクロスグルーブジョイントも使用可能である。また、摺動式等速ジョイントに限らず、トラック溝を円弧状にした固定式等速ジョイント(ボールフィックスドジョイント等)も使用可能である。
【0015】
この等速ジョイントでは、継手内部への異物の侵入の防止、及び継手内部からの潤滑剤の漏れ出し防止のため、ブーツ40によって継手内部を密封している。図1では、ブーツの密閉方法の一例を示している。ブーツ40は、断面略U字形状でかつ環状に形成され、内周端部をブーツバンド41によって内側継手部材20のシャフト23に締付け固定してある。ブーツアダプタ42は、略円筒形状に形成され、一端側をブーツ40の外周端部に加締め固定してある。ブーツアダプタ42の他端側は、加締め部43を内径側に加締めて外輪10の加締め部19に係合させてある。
【0016】
次に、図2〜図4を用いて本発明の第1の実施形態について説明する。図2は、外輪10の断面図を中心軸によって二分した上半分を示すものである。外輪本体11には、その底部11aの外径側領域を除去した形で小径部12aが形成されている。この小径部12aの軸方向寸法は、フランジ部13の内周面13aの軸方向寸法とおよそ同じになるように設定されている。小径部12aの一端側には外径側に延びる肩面12bが形成されている。この肩面12bにフランジ部13の一端側の端面13bを当接させることにより、第一シャフト14から外輪11に作用する軸方向荷重が支持される。
【0017】
外輪本体11の小径部12aの外周面及びフランジ部13の内周面13aには、それぞれ円周方向の凹凸部として、雄スプライン51及び雌スプライン52が形成されている。これらスプライン51,52としては角形スプライン、およびインボリュートスプラインの何れもが使用可能である。
【0018】
図2におけるA部の拡大図を図3に示す。外輪本体11の小径部12aには、リング状の止め輪溝53が形成されている。この止め輪溝53に、フランジ部13の抜け止めとして止め輪54が装着される。止め輪溝53は、止め輪54の外径寸法を小径部12aの外径寸法以下まで縮径させ得る深さを有し、かつ止め輪54が径方向にスムーズに拡径・縮径できるように、止め輪54の断面直径よりも若干大きい軸方向幅を有する。この止め輪溝53は、雄スプライン51の転造(もしくは鍛造。鍛造は冷間鍛造が好ましい)後の機械加工(切削加工等)で形成することができる。また、フランジ部13の内周面の雌スプライン52は、ブローチ加工などの機械加工で形成するのが好ましい。
【0019】
小径部12aにおける止め輪溝53の軸方向位置は、フランジ部13の外輪本体11への組込み後に、止め輪溝53がフランジ部13の内径側に位置する限り特に問わないが、組立性等を考えると、極力軸方向他端側(図面右方)に設けるのが好ましい。
【0020】
フランジ部13の雌スプライン52のうち、軸方向他端側の歯先の立ち上がり部分は、止め輪54と当接する当接部55を構成する。当接部55は、図3に示すようにやや傾斜している。フランジ部13の一端側の端面13bが、外輪本体12の肩面12bと当接した状態で、雌スプライン52の当接部55は、その略全体が止め輪溝53の外径側に位置する。このとき当接部55とこれに対向する止め輪溝53の他端側の内壁53aとの間の隙間は外径側を縮小させた楔状となる。尚、当接部55は図3で示すような傾斜面ではなく、止め輪溝53の内壁53a,53bに平行な面で形成していてもよい。
【0021】
止め輪54は、図4に示すように、円形断面の有端リング状をなし、例えばサークリップで構成される。図3に示すように止め輪54が拡径した状態では、その一部が雄スプライン51の歯底を超えて外径側に突出し、雌スプライン52の当接部55と止め輪溝53の一端側の端面53aとにそれぞれ当接する。
【0022】
以下、フランジ部13の外輪本体11への取付け方法を説明する。先ず、外輪本体11の止め輪溝53に止め輪54を装着し、その後、止め輪54をその外径寸法が雄スプライン51の歯底径以下となるまで縮径させる。この状態で、フランジ部13を外輪本体11の小径部12aに押し当て、雄スプライン51及び雌スプライン52を互いに嵌合させた状態でフランジ部13を肩面12bに向けて押し進める。これに伴い、止め輪54の外周面は、雌スプライン52の歯先面上を弾性的に当接しながら滑る。
【0023】
フランジ部13の一端側の端面13bが、外輪本体11の肩面12bに当接すると、雌スプライン52の当接部55が止め輪溝53の外径側領域に達する。これと同時に止め輪54が当接部55と止め輪溝53の他端側の内壁53aとの間の隙間内で弾性的に拡径し、当接部55および内壁53aのそれぞれと当接する。これにより、外輪本体11とフランジ部13とが止め輪54を介して軸方向で係合した状態となるため、フランジ部13の外輪本体11からの抜けが規制される。
【0024】
このとき、当接部55の傾斜角度や曲率を調整すれば、一定以上の抜去力をフランジ部13に加えることにより、止め輪54を縮径させて外輪本体11からフランジ部13を分離することが可能となる。
【0025】
また、雄スプライン51と雌スプライン52の嵌め合いを締まり嵌めとしておけば、フランジ部13と外輪本体11とが圧入状態となり、両者間の結合力をさらに増すことができる。このように雄スプライン51と雌スプライン52の嵌め合いのみで十分な抜け止め耐力が得られる場合には、止め輪54や止め輪溝53等を省略することができるので、さらにコストを低減できる。
【0026】
このように、外輪本体11とフランジ部13とをスプライン結合すれば、外輪本体11とフランジ部13とが円周方向に強固に固定される。従って、高トルクが伝達可能となり、等速ジョイントの負荷容量を向上させることができる。また、溶接で固定する従来品のように、フランジ部13の素材に通電性や耐熱性を求められることはないので、素材選択の余地が広がり、ジョイント設計を容易化することができる。また、溶接に比べ必要な装置や検査が簡易なもので済むため、コストの低減ができる。
【0027】
次に、本発明の第2の実施形態を、図5〜7を用いて説明する。
【0028】
図5および図6に示すように、この実施形態において、止め輪溝73は、フランジ部13の一端側の端面13bと外輪本体61の肩面62bとを当接させた状態で、止め輪溝73の一端側の内壁73aとフランジ部13の他端側の端面13c(ボス部の端面)とが同じ軸方向位置となるように形成される。
【0029】
止め輪74は、図7に示すように、断面が矩形の有端リング状で、例えばスナップリングで構成される。止め輪74の内・外径寸法は、止め輪74に付与する拡径力を解除した状態で、止め輪74の一端側の端面74bが止め輪溝73の一端側の内壁73aおよびフランジ部の他端側の端面13cと係合するように設定される。
【0030】
この実施形態において、フランジ部材13の外輪61への取付けに際しては、先ず、前記第1の実施形態と同様の手順で、雄セレーション71と雌セレーション72を嵌合させ、フランジ部13を外輪本体61の小径部62aに取り付ける。その後、止め輪74を拡径させながら止め輪溝73に装着し、さらに拡径力を解除する。これにより止め輪74が弾性的に縮径し、その一端側の端面74bが止め輪溝73の一端側の内壁73aおよびフランジ部の他端面13cと係合するため、外輪本体61とフランジ部13との間で軸方向の抜け止めを行うことができる。
【0031】
この実施形態の構造では、工具等を用いることにより、止め輪74を外部から拡径させることができるので、止め輪74を拡径させて止め輪溝73から取り外し、その後、フランジ部13を外輪本体61から引き抜くことにより、両者を簡単に分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】本発明の実施の形態を示す摺動式等速ジョイントの断面図である。
【図2】摺動式等速ジョイントの外輪10の断面図である。
【図3】図2におけるA部拡大図である。
【図4】止め輪54の斜視図である。
【図5】摺動式等速ジョイントの外輪60の断面図である。
【図6】図5におけるB部拡大図である。
【図7】止め輪74の斜視図である。
【符号の説明】
【0033】
10 外輪
11 外輪本体
12 外輪本体の外周面
13 フランジ部
14 中空シャフト
20 内側継手部材
22 トリポード部材
23 シャフト
30 ローラアセンブリ
40 ブーツ
51、52 スプライン
53 止め輪溝
54 止め輪




 

 


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