JP2008256180A

JP2008256180A - 固定式等速自在継手及びその組立方法

Info

Publication number: JP2008256180A
Application number: JP2007101893A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Sone; 啓助曽根
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2007-04-09
Filing date: 2007-04-09
Publication date: 2008-10-23

Abstract

【課題】軸方向および径方向にコンパクトで高強度および高角化を容易にする。
【解決手段】円筒状外輪３０を共通にしてその一端側に固定式継手部１０を配設すると共に他端側に摺動式継手部２０を配設し、固定式継手部１０の内輪１２の端部に凹球面部１５を設けると共に、摺動式継手部２０の内輪２２から延びるシャフト２１の端部に凸球面部２５を設け、凹球面部１５と凸球面部２５からなる球対偶４０を介して固定式継手部１０と摺動式継手部２０を連結する。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定式等速自在継手及びその組立方法に関し、詳しくは、自動車や各種産業機械の動力伝達系において使用されるもので、駆動側と従動側の二軸間で作動角度変位のみを許容する固定式等速自在継手及びその組立方法に関する。

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。これら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駆動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ため、エンジン側（インボード側）に摺動式等速自在継手を、駆動車輪側（アウトボード側）に固定式等速自在継手をそれぞれ装備し、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。

一般的に、前述した固定式等速自在継手としては、バーフィールド型（以下、ＢＪと称す）や作動角の大きなアンダーカットフリー型（以下、ＵＪと称す）が広く知られている。また、摺動式等速自在継手としては、ダブルオフセット型（以下、ＤＯＪと称す）やレブロ型（以下、ＬＪと称す）が広く知られている。

近年、自動車の乗車空間拡大の観点からホイールベースを長くすることがあるが、それに伴って車両回転半径が大きくならないようにするため、自動車のドライブシャフトの連結用継手として使用されている固定式等速自在継手の高角化による前輪の操舵角の増大が求められている。

この要望に対して、二個のＢＪを組み合わせたものがある（例えば、特許文献１，２参照）。なお、二つの等速自在継手を組み合わせた構造例では、摺動式等速自在継手として、ＢＪとＤＯＪを組み合わせたものもある（例えば、特許文献３参照）。
特開平４−１９１５２３号公報特開平１−２１０６１９号公報特開平７−２６９５８５号公報

ところで、前述した特許文献に開示された等速自在継手では、二個のＢＪを組み合わせたり、あるいはＢＪとＤＯＪを組み合わせたりすることにより、通常のＵＪ単体よりも大きな作動角をとることができるという利点がある。

しかしながら、特許文献１，２に開示された固定式等速自在継手のように二個のＢＪを組み合わせた構造では、二つのＢＪが作動角をとった時に、入出力軸であるＢＪのそれぞれの軸間での軸方向変位を吸収するための機構を二つのＢＪ間に配設しなければならない。このように二つのＢＪの作動角を制御する機構を外輪であるハウジングに支持した構造を有することから、全体の重量が大きくなると共に大型化し、また、構造も複雑となって部品点数の増加により製品のコストアップを招来する。

一方、特許文献３に開示された摺動式等速自在継手のようにＢＪとＤＯＪを組み合わせた構造では、前述したように二つのＢＪを組み合わせた固定式等速自在継手のように二軸間の角度変位のみを許容する機能はなく、また、入出力軸の軸周りの回転自由度以外（例えば、軸方向、角度位置など）を固定しないと、入力軸に対する出力軸の位置が定まらない。

本出願人は、前述の問題点を改善するため、二つの等速自在継手、例えばＵＪとＤＯＪを組み合わせて、構造が簡単で高角化を実現容易にした軽量コンパクトな固定式等速自在継手を先に提案している（特願２００５−２６３９４１参照）。

この固定式等速自在継手は、図１１に示すように、単一の円筒状外輪１３０を共通にしてその一端側に固定式継手部１１０（ＵＪ）を配設すると共に他端側に摺動式継手部１２０（ＤＯＪ）を配設し、その固定式継手部１１０の内輪１１２にスプライン嵌合されたシャフト１１１の端部に凸球面部１１５を設けると共に摺動式継手部１２０の内輪１２２の端部に凹球面部１２５を設け、その凸球面部１１５と凹球面部１２５からなる球対偶１４０を介して固定式継手部１１０のシャフト１１１と摺動式継手部１２０の内輪１２２を連結した構造を具備する。

このように固定式継手部１１０と摺動式継手部１２０を共通の外輪１３０に組み込み、両者の固定式継手部１１０と摺動式継手部１２０を球対偶１４０で連結した構造としたことにより、固定式継手部１１０と摺動式継手部１２０のそれぞれの作動角を加えた大きな作動角を実現することができ、固定式継手部１１０と摺動式継手部１２０間に凸球面部１１５と凹球面部１２５からなる球対偶１４０が介在するのみであるため、構造が簡単で軽量コンパクトな固定式等速自在継手を実現している。

ところで、球対偶１４０の球面中心Ｏを作動角の中心とする前述の固定式等速自在継手では、固定式継手部１１０のシャフト１１１と摺動式継手部１２０のシャフト１２１が作動角をとった状態で、その作動角と共に回転トルクが大きくなると、その球対偶１４０を構成する固定式継手部１１０の凸球面部１１５のシャフト１１１との連結部分、つまり、凸球面部１１５の付け根部１１５ｃに大きな曲げモーメントが加わることになる。そのため、この凸球面部１１５の付け根部１１５ｃでの強度を確保し、等速自在継手の捩り強度を向上させる必要がある。

しかしながら、凸球面部１１５の付け根部１１５ｃでの強度を確保するため、その凸球面部１１５を大径化すると、シャフト１１１との連結部分である付け根部１１５ｃの外径を大きくすることはできるが、球対偶１４０の球面中心Ｏから固定式継手部１１０の継手中心Ｏ₁₀までの距離Ｌ₁が大きくなり、等速自在継手全体の軸方向寸法が長くなると共に径方向寸法も大きくなる。

そこで、本発明は前述の点を改善して提案されたもので、その目的とするところは、軸方向および径方向にコンパクトで高強度および高角化を容易に実現し得る固定式等速自在継手及びその製造方法を提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明に係る固定式等速自在継手は、円筒状外方部材を共通にしてその一端側に固定式継手部を配設すると共に他端側に摺動式継手部を配設し、固定式継手部の内方部材の端部に凹球面部を設けると共に摺動式継手部の内方部材から延びる軸部材の端部に凸球面部を設け、凹球面部と凸球面部からなる球対偶を介して固定式継手部と摺動式継手部を連結したことを特徴とする。

本発明は、円筒状外方部材を共通にしてその一端側に固定式継手部を配設すると共に他端側に摺動式継手部を配設し、固定式継手部の内方部材の端部に凹球面部を設けると共に摺動式継手部の内方部材から延びる軸部材の端部に凸球面部を設け、凹球面部と凸球面部からなる球対偶を介して固定式継手部と摺動式継手部を連結し、固定式継手部は、円筒状外方部材の内周面と内方部材の外周面との間に介在してボールを保持するケージを備え、ケージの外周面中心と内周面中心とを継手中心に対して等距離だけ軸方向にオフセットさせた固定式等速自在継手の組立方法であって、外方部材の一端側に固定式継手部のケージを挿入して配置し、そのケージの内部に内方部材を両者の軸線を一致させた状態で位相合わせして挿入することを特徴とする。

本発明では、固定式継手部と摺動式継手部とで円筒状外方部材を共通にしたことにより、その外方部材内に固定式と摺動式の二つの継手部を組み合わせた構造を具備する。つまり、外方部材の一端側に配設された固定式継手部の内方部材の端部に凹球面部を設けると共に、外方部材の他端側に配設された摺動式継手部の内方部材から延びる軸部材の端部に凸球面部を設け、凹球面部と凸球面部からなる球対偶を介して固定式継手部と摺動式継手部を連結したことにより、凸球面部と凹球面部からなる球対偶は、固定式継手部と摺動式継手部とを連結し、固定式継手部と摺動式継手部で共通の一点を中心とした球面案内機構となることで、この球面中心を作動角の中心とする固定式等速自在継手となる。

このように固定式継手部と摺動式継手部を共通の外方部材に組み込み、両者の固定式継手部と摺動式継手部を球対偶で連結した構造としたことにより、固定式継手部と摺動式継手部のそれぞれの作動角を加えた大きな作動角を実現することができ、固定式継手部と摺動式継手部間に凸球面部と凹球面部からなる球対偶が介在するのみであるため、構造が簡単で軽量コンパクトな固定式等速自在継手を提供できる。特に、固定式継手部の内方部材の端部に凹球面部を設けたことにより、固定式継手部の継手中心と球対偶の球面中心との離間距離を小さくすることができ、固定式等速自在継手の軸方向寸法のコンパクト化が容易となる。

また、この固定式等速自在継手では、固定式継手部におけるケージの外周面中心と内周面中心とを継手中心に対して等距離だけ軸方向に逆向きにオフセットさせることにより、内方部材を軸線を一致させた状態で位相合わせして組み込めるケージの形状が可能となる。その結果、固定式継手部の内方部材の端部に凹球面部を一体的に成形することが可能となる。

従来では、ケージに内方部材を組み付ける場合、ケージの軸線に対して内方部材の軸線を直交させた状態で、そのケージに内方部材を挿入するようにしていたことから、内方部材の軸方向寸法を長くすることができなかった。これに対して、本発明では、ケージの軸線に対して内方部材の軸線を一致させた状態で、そのケージに内方部材を位相合わせして挿入することができる。

これにより、内方部材の軸方向寸法を長くすることができ、内方部材の端部に球面径の大きな凹球面部を一体成形することができる。その結果、固定式継手部と摺動式継手部が作動角をとった時、凸球面部の付け根部に加わる大きな曲げモーメントに対してその付け根部の強度を確保するために凸球面部を大径化しようとする場合でも、球対偶の球面中心と固定式継手部の継手中心との離間距離を大きくすることなく、また、等速自在継手全体の軸方向寸法および径方向寸法も大きくなることなく、凸球面部およびその付け根部の大径化が可能となる。

なお、前述の球対偶は、切り欠き等による嵌め合い構造の凸球面部と凹球面部からなり、凸球面部と凹球面部の相対回転による位相合わせでもって両者の係合離脱を可能とした構造が望ましい。このようにすれば、凸球面部と凹球面部の係合離脱が容易に行える。

また、固定式継手部の内方部材に軸部材を嵌挿した構造の場合、軸部材は車輪軸受装置の内方部材の一部を構成し、その外周面に車輪軸受装置の軸受部のインナーレースが形成されている構造とすることが可能である。つまり、本発明は、ドライブシャフトの一端に設けられた固定式等速自在継手として採用することが可能であり、車輪が取り付けられる車輪軸受装置に軸部材を介して連結される。

本発明に係る固定式等速自在継手では、固定式継手部の内方部材の端部に凹球面部を設けたことにより、固定式継手部の継手中心と球対偶の球面中心との離間距離を小さくすることができ、固定式等速自在継手の軸方向寸法のコンパクト化が容易となる。また、固定式継手部におけるケージの外周面中心と内周面中心とを継手中心に対して等距離だけ軸方向にオフセットさせることにより、内方部材を軸線を一致させた状態で位相合わせして組み込めるケージの形状が可能となる。その結果、内方部材の軸方向寸法を長くすることができ、内方部材の端部に球面径の大きな凹球面部を一体成形することができ、凸球面部の大径化が容易となって強度の向上が図れる。その結果、例えば、近年における自動車のドライブシャフトに使用される固定式等速自在継手の高角化による前輪の操舵角の増大への要望に迅速に対応することができる。

本発明に係る固定式等速自在継手の実施形態を以下に詳述する。図１に示す実施形態の固定式等速自在継手は、固定式継手部１０としてＵＪ、摺動式継手部２０としてＤＯＪをそれぞれ適用して組み合わせた構造を例示する。なお、固定式継手部１０としてはＢＪ、摺動式継手部２０としてはＬＪを適用して組み合わせることも可能である。

この実施形態の固定式等速自在継手は、円筒状外方部材である単一の外輪３０を共通にしてその一端側（図示左側）に固定式継手部１０（ＵＪ）を配設すると共に他端側（図示右側）に摺動式継手部２０（ＤＯＪ）を配設し、その固定式継手部１０の内方部材である内輪１２の端部（摺動式継手部２０との対向端部）に凹球面部１５を一体的に成形すると共に、摺動式継手部２０の内方部材である内輪２２にスプライン嵌合された軸部材であるシャフト２１の端部（固定式継手部１０との対向端部）に凸球面部２５を一体的に成形し、その凹球面部１５と凸球面部２５からなる球対偶４０を介して固定式継手部１０の内輪１２と摺動式継手部２０のシャフト２１を連結した構造を具備する。

この固定式等速自在継手に組み込まれた固定式継手部１０は、内周面に軸方向に延びる複数のトラック溝３１が円周方向等間隔に形成された外輪３０を摺動式継手部２０と共通にし、球面状外周面に外輪３０のトラック溝３１と対をなして軸方向に延びる複数のトラック溝１６が円周方向等間隔に形成された内方部材である内輪１２と、外輪３０のトラック溝３１と内輪１２のトラック溝１６間に介在してトルクを伝達する複数のボール１４と、外輪３０の内周面と内輪１２の球面状外周面との間に介在して各ボール１４を保持するケージ１３とを備えている。複数のボール１４は、ケージ１３に形成されたポケット１７に収容されて円周方向等間隔に配置されている。なお、内輪１２の軸孔１８には、後述の車輪軸受装置の軸部材８１（図９参照）がスプライン嵌合により結合される。

この固定式継手部１０では、外輪３０のトラック溝３１の曲率中心Ｏ₁₁と内輪１２のトラック溝１６の曲率中心Ｏ₁₂とを、継手中心Ｏ₁₀に対して等距離Ｆだけ軸方向逆向きにオフセットしており、内輪１２と外輪３０とが角度変位すると、ケージ１３のポケット１７に収容されたボール１４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、継手の等速性が確保される。

また、外輪３０のトラック溝３１は、外輪開口側（図示左側）に位置して曲率中心Ｏ₁₁を持つ円弧部分と、その曲率中心Ｏ₁₁から径方向に延びる線分がトラック溝３１の底部と交わる部位を境として外輪反開口側に位置する軸方向と平行なストレート部分とで構成されている。同様に、内輪１２のトラック溝１６は、外輪反開口側に位置して曲率中心Ｏ₁₂を持つ円弧部分と、その曲率中心Ｏ₁₂から径方向に延びる線分がトラック溝１６の底部と交わる部位を境として外輪開口側に位置する軸方向と平行なストレート部分とで構成されている。

また、この固定式継手部１０のケージ１３は、図２（ａ）（ｂ）に示すように球面状外周面１３ａの曲率中心Ｏ₁₃と球面状内周面１３ｂの曲率中心Ｏ₁₄とを継手中心Ｏに対して等距離ｆ₁だけ軸方向にオフセットしている。このようなケージオフセットを設けたことにより、各ポケット１７間に位置する柱部１１の軸方向一端側（図中Ｘ部分）で内輪１２の球面状外周面と摺接する球面状内周面１３ｂを確保すると共に、各ポケット１７の軸方向一端側（図中Ｙ部分）で球面状内周面１３ｂを切り欠くことになり、そのポケット１７位置での内径Ｄ₁が内輪１２の球面状外周面での外径Ｄ₂（図３参照）よりも大きくなるように設定することができる。

その結果、従来では、ケージ１３に内輪１２を組み付ける場合、ケージ１３の軸線に対して内輪１２の軸線を直交させた状態で、そのケージ１３に内輪１２を挿入するようにしていたことから、内輪１２の軸方向寸法を長くすることができなかったが、この実施形態では、後述するように、ケージ１３の軸線に対して内輪１２の軸線を一致させた状態で、ケージ１３のポケット１７と内輪１２の球面状外周面とを位相合わせすることで、そのケージ１３に内輪１２を挿入することが可能となる（図３参照）。

一方、この固定式等速自在継手に組み込まれた摺動式継手部２０は、内周面に軸線に平行な複数の直線状トラック溝３１が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外輪３０を前述の固定式継手部１０と共通にし、球面状外周面に外輪３０のトラック溝３１と対をなす軸線に平行な複数の直線状トラック溝２６が円周方向等間隔に軸線に沿って形成された内方部材である内輪２２と、外輪３０のトラック溝３１と内輪２２のトラック溝２６間に介在してトルクを伝達する複数のボール２４と、外輪３０の内周面と内輪２２の球面状外周面との間に介在して各ボール２４を保持するケージ２３とを備えている。複数のボール２４は、ケージ２３に形成されたポケット２７に収容されて円周方向等間隔に配置されている。

なお、外輪３０における摺動式継手部２０のトラック溝３１は、固定式継手部１０のトラック溝３１と共通して形成されているが、固定式継手部１０と摺動式継手部２０とで個別に形成することも可能である。

内輪２２の軸孔２８には、軸部材であるシャフト２１がスプライン嵌合により結合されており、それらシャフト２１と外輪３０との間で作動角度変位を許容しながらトルク伝達が可能な構造となっている。なお、シャフト２１は、内輪２２に対してスナップリング２９により抜け止めされている。

また、外輪３０とシャフト２１との間には、内部からのグリース漏洩および外部からの異物侵入を防止するために樹脂あるいはゴム製の蛇腹状ブーツ６０が装着されている。この蛇腹状ブーツ６０の大径部は外輪３０の外周面にブーツバンド６１により固定され、その小径部はシャフト２１の外周面にブーツバンド６３により固定されている。

この摺動式継手部２０では、ケージ２３の球面状内周面の曲率中心Ｏ₂₁と、外周面の球面状部分の曲率中心Ｏ₂₂とは、継手中心Ｏ₂₀に対して等距離ｆ₂だけ軸方向にオフセットされている。このケージオフセットにより、シャフト２１と外輪３０とが角度変位すると、ケージ２３のポケット２７に収容されたボール２４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、継手の等速性が確保される。

これら固定式継手部１０と摺動式継手部２０を組み込んだ固定式等速自在継手では、固定式継手部１０の内輪１２の端部（摺動式継手部２０との対向端部）に凹球面部１５を一体的に成形すると共に、摺動式継手部２０の内輪２２から延びるシャフト２１の端部（固定式継手部１０との対向端部）に凸球面部２５を一体的に成形し、それら凹球面部１５と凸球面部２５とを球面嵌合させている。なお、シャフト２１の凸球面部２５の付け根部には、継手が作動角をとった時に凹球面部１５との干渉を回避するための逃げとして、シャフト径よりも小径の縊れ部２５ａを設けている。

この凹球面部１５と凸球面部２５からなる球対偶４０を、固定式継手部１０の内輪１２と摺動式継手部２０のシャフト２１で共通の一点を中心Ｏとして球面案内機構とすることにより、この球面中心Ｏを作動角の中心とする固定式等速自在継手となる。

このように固定式継手部１０と摺動式継手部２０を共通の外輪３０に組み込み、両者の固定式継手部１０と摺動式継手部２０を球対偶４０で連結した構造としたことにより、固定式継手部１０と摺動式継手部２０のそれぞれの作動角を加えた大きな作動角を実現することができ、構造が簡単で軽量コンパクトな固定式等速自在継手を提供できる。特に、固定式継手部１０の内輪１２の端部に凹球面部１５を設けたことにより、固定式継手部１０の継手中心Ｏ₁₀と球対偶４０の球面中心Ｏとの距離Ｌ₁を小さくすることができ、固定式等速自在継手の軸方向寸法のコンパクト化が容易となる。

通常、固定式継手部１０（限界作動角５０°）が摺動式継手部２０（限界作動角３０°）よりも構造上大きな作動角をとることができることから、前述したように球対偶４０の球面中心Ｏから固定式継手部１０の継手中心Ｏ₁₀までの距離Ｌ₁と、球対偶４０の球面中心Ｏから摺動式継手部２０の継手中心Ｏ₂₀までの距離Ｌ₂については、Ｌ₁＜Ｌ₂の条件を満足するように設定すればよい。このように設定することにより、固定式継手部１０に摺動式継手部２０よりも大きな作動角を分担させることになり（固定式継手部１０の作動角＞摺動式継手部２０の作動角）、例えば、固定式継手部１０の作動角を３５°、摺動式継手部２０の作動角を２５°とすることで、全体としての固定式等速自在継手において、より大きな作動角（最大作動角６０°）が得られる。

この固定式等速自在継手の作動角は、前述したように固定式継手部１０と摺動式継手部２０に分配されるため、それぞれの作動角が限界作動角よりも小さくて済むため、ボールトラック端部に余裕ができ、また、荷重が各ボールトラックに均一に付与されることから強度の向上が図れる。また、固定式継手部１０および摺動式継手部２０の各作動角が固定式等速自在継手の作動角よりも小さくて済むことから、固定式継手部１０および摺動式継手部２０の構成部材間の相対変位が小さくなるため、耐久性の向上も図れる。これは、車両の常用角（直進状態での作動角）が大きい場合に特にその効果が顕著である。

なお、ボール１４，２４が８個の場合には、６個ボールタイプに比べて内輪１２，２２のシャフトスペースを広く確保することができるので、固定式継手部１０の内輪１２と摺動式継手部２０のシャフト２１間に位置する球対偶４０（凹球面部１５および凸球面部２５）を形成し易くなる。

この固定式等速自在継手では、固定式継手部１０におけるケージ１３の球面状外周面１３ａの曲率中心Ｏ₁₃と球面状内周面１３ｂの曲率中心Ｏ₁₄とを継手中心Ｏに対して等距離ｆ₁だけ軸方向にオフセットさせたことにより、図２（ａ）（ｂ）に示すように各ポケット１７間に位置する柱部１１の軸方向一端側（図中Ｘ部分）で内輪１２の球面状外周面と摺接する球面状内周面１３ｂを確保すると共に、各ポケット１７の軸方向一端側（図中Ｙ部分）で球面状内周面１３ｂを切り欠くことになり、そのポケット１７位置での内径Ｄ₁が内輪１２の球面状外周面での外径Ｄ₂（図３参照）よりも大きくなるように設定できる。その結果、内輪１２を軸線を一致させた状態で位相合わせして組み込めるケージ１３の形状が可能となる。これにより、内輪１２の端部に凹球面部１５を一体的に成形することが可能となる。

つまり、従来では、ケージ１３に内輪１２を組み付ける場合、ケージ１３の軸線に対して内輪１２の軸線を直交させた状態で、そのケージ１３に内輪１２を挿入するようにしていたことから、内輪１２の軸方向寸法を長くすることができなかった。これに対して、この実施形態の場合、図３に示すように外輪３０の一端側に挿入配置されたケージ１３の軸線に対して内輪１２の軸線を一致させた状態で、ケージ１３のポケット１７と内輪１２の球面状外周面とを位相合わせすることで、そのケージ１３に内輪１２を挿入することができる。

これにより、内輪１２の軸方向寸法を長くすることができ、内輪１２の端部に球面径の大きな凹球面部１５を一体成形することができる。その結果、固定式継手部１０と摺動式継手部２０が作動角をとった時、凸球面部２５の縊れ部２５ａに加わる大きな曲げモーメントに対してその縊れ部２５ａの強度を確保するために凸球面部２５を大径化しようとする場合でも、球対偶４０の球面中心Ｏと固定式継手部１０の継手中心Ｏ₁₀との距離Ｌ₁を大きくすることなく、また、等速自在継手全体の軸方向寸法および径方向寸法も大きくなることなく、凸球面部２５およびその縊れ部２５ａの大径化が可能となる。

前述のようにして、ケージ１３に内輪１２を組み込んだ後、図４に示すようにケージ１３および内輪１２を作動角以上に大きく傾けた状態で外輪３０の開口端側にケージ１３のポケット１７を覗かせてボール１４を組み込む。

次に、図５に示すように端部に凸球面部２５が形成されたシャフト２１を外輪１０の他端側から挿入して固定式継手部２０の凹球面部１５に凸球面部２５を球面嵌合させて球対偶４０を形成する。ここで、図７（ａ）（ｂ）に示すように凹球面部１５の内周面の円周方向等間隔に複数の切り欠き１５ｃを設けると共に、図８（ａ）（ｂ）に示すように凸球面部２５の外周面の円周方向等間隔に前述の凹球面部１５の切り欠き１５ｃと対応させて複数の切り欠き２５ｃを設ける。

この構造に基づいて、凹球面部１５と凸球面部２５の球面嵌合は、以下の要領でもって行う。つまり、凹球面部１５の切り欠き１５ｃと凸球面部２５の切り欠き２５ｃを対応させて位相合わせした状態で、凹球面部１５に凸球面部２５を嵌め込んだ上で両者を相互に回転させることにより球対偶４０を形成することが可能である。

一方、摺動式継手部２０については、図６に示すように摺動式継手部２０の内輪２２、ケージ２３およびボール２４を組んだ継手アッセンブリ体７０を用意し、外輪３０に配設された固定式継手部２０の凹球面部１５と球面嵌合した凸球面部２５を有するシャフト２１に、前述の継手アッセンブリ体７０の内輪２２を外輪３０の他端側（図示右側）から挿入してスプライン嵌合させ、スナップリング２９で抜け止めする。このように継手アッセンブリ体７０を外輪３０に組み込むことで摺動式継手部２０を外輪３０の他端側に配設する。なお、この継手アッセンブリ体７０を外輪３０に組み込むに際しては、外輪３０のトラック溝３１に継手アッセンブリ体７０の内輪２２のトラック溝２６を位相合わせした上で継手アッセンブリ体７０を外輪３０に挿入する。その後、摺動式継手部２０にブーツ６０を装着することにより固定式等速自在継手の組立を完了する（図１参照）。

この固定式等速自在継手は図９に示す車輪軸受装置に組み付けられる。同図に示す車輪軸受装置は、内方部材を構成するハブ輪８０および軸部材８１、複列の転動体８２，８３、外輪８４を主要な構成要素としている。

ハブ輪８０は、その外周面にアウトボード側のインナーレース８５が形成されると共に、車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ８６を備えている。この車輪取付フランジ８６の円周方向等間隔に、ホイールディスクを固定するためのハブボルト８７が植設されている。なお、このハブ輪８０の軸孔内周面には、軸部材８１のアウトボード側の軸部８１ａとトルク伝達可能に結合させるための雌スプラインが形成されている。

軸部材８１は、中央部分の大径部８１ｂとその大径部８１ｂの両側に一体に設けられた軸部８１ａ，８１ｃとで構成され、大径部８１ｂの外周面にインボード側のインナーレース８８が形成されている。ハブ輪８０のアウトボード側のインナーレース８５と軸部材８１のインボード側のインナーレース８８とで複列のインナーレース８５，８８を構成している。

この軸部材８１のインボード側の軸部８１ｃを、図１０に示すように前述の固定式等速自在継手の固定式継手部１０の内輪１２の軸孔１８に圧入してスプライン嵌合によりトルク伝達可能に連結する。この軸部８１ｃは、固定式継手部１０の内輪１２に対してスナップリング８９により抜け止めされている。また、軸部材８１のアウトボード側の軸部８１ａを、ハブ輪８０の軸孔９０に圧入してスプライン嵌合によりトルク伝達可能に連結し、その軸部８１ａの端部にナット９１を螺合させて締め付けることにより、ハブ輪８０に軸部８１ａを固定する。これにより、ハブ輪８０のインボード側端面と軸部材８１の大径部８１ｂの端面とが突き合わされて軸受部９２に予圧が付与される。

外輪８４は、内周面にハブ輪８０および軸部材８１のインナーレース８５，８８と対向する複列のアウターレース９３，９４が形成され、車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ９５を備えている。この車体取付フランジ９５は、車体の懸架装置（図示せず）から延びるナックル９６に嵌合されてボルト９７により固定される。

軸受部９２は、複列のアンギュラ玉軸受構造で、ハブ輪８０および軸部材８１の外周面に形成されたインナーレース８５，８８と外輪８４の内周面に形成されたアウターレース９３，９４との間に転動体８２，８３を介在させ、各列の転動体８２，８３を保持器（図示せず）により円周方向等間隔に支持した構造を有する。なお、この軸受部９２では、その内部に所定の軸受すきまが設定されている。

軸受部９２の両端開口部には、ハブ輪８０と軸部材８１の外周面に摺接するように、外輪８４とハブ輪８０および軸部材８１との環状空間を密封する一対のシール９８，９９が外輪８４の両端部内径に嵌合され、内部に充填されたグリースの漏洩ならびに外部からの水や異物の侵入を防止するようになっている。

この車輪軸受装置の軸部材８１と固定式等速自在継手の外輪３０との間には、内部からのグリース漏洩および外部からの異物侵入を防止するために樹脂あるいはゴム製の蛇腹状ブーツ５０が装着されている。この蛇腹状ブーツ５０の小径部は軸部材８１の大径部８１ｂの外周面にブーツバンド５１により固定され、その大径部は外輪３０の外周面にブーツバンド５３により固定されている。

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、特許請求の範囲によって示され、さらに特許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。

本発明に係る固定式等速自在継手の実施形態を示す縦断面図である。（ａ）は図１の固定式継手部のケージを示し、（ｂ）のＡ−Ｏ−Ｂ線に沿う縦断面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。図１の固定式継手部の組み立て要領を説明するためのもので、外輪に組み付けられたケージに内輪を組み付ける状態を示す縦断面図である。図１の固定式継手部の組み立て要領を説明するためのもので、外輪に組み付けられたケージおよび内輪にボールを組みつける状態を示す縦断面図である。図１の摺動式継手部の組み立て要領を説明するためのもので、内輪の凹球面部にシャフトの凸球面部を球面嵌合させる状態を示す縦断面図である。図１の摺動式継手部の組み立て要領を説明するためのもので、外輪に継手アッセンブリ体を組み付ける状態を示す縦断面図である。（ａ）は固定式継手部において、切り欠きを設けた凹球面部を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。（ａ）は摺動式継手部において、切り欠きを設けた凸球面部を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。図１の固定式等速自在継手に連結される車輪軸受装置を示す縦断面図である。図１の固定式等速自在継手と図９の車輪軸受装置を連結させた状態を示す縦断面図である。本発明の前提となる固定式等速自在継手の一例を示す縦断面図である。

符号の説明

１０固定式継手部（ＵＪ）
１２固定式継手部の内方部材（内輪）
１３ケージ
１４ボール
１５凹球面部
２０摺動式継手部（ＤＯＪ）
２１摺動式継手部の軸部材（シャフト）
２２摺動式継手部の内方部材（内輪）
２５凸球面部
３０外方部材（外輪）
４０球対偶
７０継手アッセンブリ体
８１軸部材
８８インナーレース
９２軸受部
Ｏ継手中心
Ｏ₁₃ ケージの外周面中心
Ｏ₁₄ ケージの内周面中心

Claims

円筒状外方部材を共通にしてその一端側に固定式継手部を配設すると共に他端側に摺動式継手部を配設し、前記固定式継手部の内方部材の端部に凹球面部を設けると共に前記摺動式継手部の内方部材から延びる軸部材の端部に凸球面部を設け、前記凹球面部と凸球面部からなる球対偶を介して前記固定式継手部と摺動式継手部を連結したことを特徴とする固定式等速自在継手。
前記固定式継手部は、円筒状外方部材の内周面と内方部材の外周面との間に介在してボールを保持するケージを備え、ケージの外周面中心と内周面中心とを継手中心に対して等距離だけ軸方向にオフセットさせた請求項１に記載の固定式等速自在継手。
前記球対偶は、嵌め合い構造の凸球面部と凹球面部からなり、前記凸球面部と凹球面部の相対回転による位相合わせでもって両者の係合離脱を可能とした請求項１又は２に記載の固定式等速自在継手。
前記固定式継手部の内方部材に軸部材を嵌挿し、前記軸部材は、車輪軸受装置の内方部材の一部を構成し、その外周面に前記車輪軸受装置の軸受部のインナーレースが形成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の固定式等速自在継手。
円筒状外方部材を共通にしてその一端側に固定式継手部を配設すると共に他端側に摺動式継手部を配設し、前記固定式継手部の内方部材の端部に凹球面部を設けると共に前記摺動式継手部の内方部材から延びる軸部材の端部に凸球面部を設け、前記凹球面部と凸球面部からなる球対偶を介して前記固定式継手部と摺動式継手部を連結し、前記固定式継手部は、円筒状外方部材の内周面と内方部材の外周面との間に介在してボールを保持するケージを備え、ケージの外周面中心と内周面中心とを継手中心に対して等距離だけ軸方向にオフセットさせた固定式等速自在継手の組立方法であって、
前記外方部材の一端側に固定式継手部のケージを挿入して配置し、そのケージの内部に内方部材を両者の軸線を一致させた状態で位相合わせして挿入することを特徴とする固定式等速自在継手の組立方法。
前記球対偶は、嵌め合い構造の凸球面部と凹球面部からなり、前記凸球面部と凹球面部の相対回転により位相合わせしながら両者を係合離脱させる請求項５に記載の固定式等速自在継手の組立方法。