JP2004316910A - 軸受カップ保持封止組立体を有する自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 一対の回転軸を互いに連結するための自在継手を提供する。
【解決手段】 自在継手には、十字継手によって互いに連結される一対の二股ヨークが含まれる。十字継手には、４つの直交トラニオンが含まれ、各々、半径方向に延在する突起部を含む。封止部は、この突起部と係合し、軸受組立体を各トラニオン上に保持する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、一般的に、自動車のドライブラインに用いるための自在継手に関する。特に、本発明は、軸受カップ組立体を十字形のトラニオンに固定するための機構を備えた自在継手に関する。

公知のように、自在継手を自動車のドライブライン用に用いると、一対の回転軸を互いに連結して、その間の角度を変えることができる。従来の自在継手の中には、回転軸に固定される一対の二股状のヨークを含むものが多い。これらの二股ヨークは、スパイダ即ち十字継手で互いに連結され、独立した軸を中心に回転する。十字継手には、４つの直交するトラニオンが含まれ、軸方向に並んだトラニオンの対向する各対は、二股ヨークに形成された一対の並んだ穴に装着される。通常、軸受カップは各穴に固定され、軸受組立体は軸受カップに保持されるため、各ヨークは、トラニオン対の一方に対して枢軸運動をするように支持される。更に、トラニオンと軸受カップとの間にスラスト座金を用いて、その間に生じ得る半径方向を向いたスラスト力を吸収することが知られている。

自在継手の組立時、軸受組立体を二股ヨークに連結しようとすると困難な場合がある。通常、各軸受組立体、スラスト座金、及び軸受カップは、トラニオン上に配置されるが、これに対する保持は確実ではない。組立プロセス時、軸受カップ及び軸受組立体は、偶発的に狂いが生じたり、トラニオンから分離したりすることがある。また、組立プロセス時、重力のために構成要素が分離することもある。軸受が汚染されたり生産性が低下したりする可能性がある。例えば、外部からの紐、網、又は他の梱包方法を用いて、出荷搬送時、軸受カップ組立体は、所定の位置に保持される。これらの紐は、エンドユーザが取り外して処分しなければならず、時間や費用の必要経費が生じる。従って、外部からの廃棄し得る手段を用いることなく、軸受カップ組立体がトラニオン上に保持される自在継手を提供すると有益である。
米国特許第４，３６６，９６６号 米国特許第４，３７１，３５８号 米国特許第４，８７４，３４９号 米国特許第５，５９１，０８５号 米国特許第５，７２５，４３１号 米国特許第５，８１３，９１６号 米国特許第５，８６５，６７８号 米国特許第６，１２９，６３４号 米国特許第６，１６２，１２６号 米国特許第６，２６４，５６６号 米国特許第６，２８０，３３５号 米国特許第６，３３６，８６８号 米国特許第６，３５７，７５７号

本発明は、一対の回転軸を互いに連結するための自在継手を目的とする。

自在継手には、十字継手によって互いに連結される一対の二股ヨークが含まれる。十字継手は、４つの直交するトラニオンを含む。各トラニオンは、半径方向に延在する突起部
を含む。封止部は、この突起部と係合し、軸受組立体を各トラニオン上に保持する。

本発明は、詳細な説明及び添付図面により更に理解が得られる。
一般的に、本発明は、自動車ドライブライン用に用いられるタイプの自在継手に関し、回転軸を、その間の角度を変え得るように、互いに連結するための自在継手に関する。

図１及び２は、第１軸１２を第２軸１４に連結する自在継手１０を示す。一般的に、自在継手１０には、第１軸１２の端部に取り付けられる第１ヨーク１６と、第２軸１４の端部に取り付けられる第２ヨーク１８と、第１ヨーク１６を第２ヨーク１８に互いに連結する十字継手２０が含まれる。第１ヨーク１６は、二股に分岐し、また、横方向に離間した一対の脚部２２を含むが、作図線“Ａ”によって示すように、脚部２２は、好適には、第１軸１２の回転軸に関して対称である。脚部２２には、内側面２４と外側面２６とが含まれ、ジャーナル部２７がその間に延在する。開口部２８は、留め具３１を介して一対のエンドキャップ３０を脚部２２に連結することによって形成される。エンドキャップ３０及びジャーナル部２７が協働して開口部２８を完全なものにする。開口部２８は、作図線“Ｙ”で示すように、第１トラニオン軸上に並び、第１トラニオン軸は、第１軸１２の回転軸“Ａ”を貫通し、また、これに対して直交している。

第２ヨーク１８は、二股に分岐し、また、横方向に離間した一対の脚部３２を含むが、作図線“Ｂ”によって示すように、脚部３２は、好適には、第２軸１４の回転軸に関して対称である。脚部３２には、内側面３４及び外側面３６が含まれ、開口部３８がそれらの間に延在する。開口部３８は、作図線“Ｚ”で示すように、第２トラニオン軸上で並んでおり、第２トラニオン軸は、第２軸１４の回転軸“Ｂ”を貫通し、また、これに対して直交している。開口部３８は、内側面３４と外側面３６との間に形成される環状溝４０を含む貫通孔である。開口部２８及び３８の形状及び寸法は、それらに用いられる十字継手２０の個々の寸法に応じて、同じでも異なってもよいことに留意されたい。また環状溝４０は、機械加工、鋳造、又は同様な方法で形成し得ることも留意されたい。

図２において最も良く分かるように、十字継手２０には、中央ハブ４２が含まれ、中央ハブから一対の第１トラニオン４４及び一対の第２トラニオン４６が延在する。第１トラニオン４４は、第２トラニオン４６に対して直交している。第１トラニオン４４は、第１トラニオン軸“Ｙ”上で軸方向に揃うように、第１ヨーク１６の脚部２２の開口部２８に挿入するようになっている。同様に、第２トラニオン４６は、第２トラニオン軸“Ｚ”上で軸方向に揃うように、第２ヨーク１８の脚部３２の開口部３８に挿入するようになっている。第１トラニオン４４及び第２トラニオン４６は、それぞれ第１及び第２ヨーク１６及び１８に設置され、図１に示すように、トラニオン軸“Ｙ”及び“Ｚ”は、十字継手２０の回転軸と直角に交差する共通面“Ｃ”を貫通する。

また自在継手１０には、開口部２８に装着されるようになっている第１軸受カップ組立体対４８と、開口部３８に装着されるようになっている第２軸受カップ組立体対５０とが含まれる。第１軸受カップ組立体４８は、開口部２８に第１トラニオン４４を収容し回転可能に支持するために設けられる。同様に、第２軸受カップ組立体５０は、開口部３８に第２トラニオン４６を収容し回転可能に支持するために設けられる。説明を簡単にするために、以下の説明は、第１軸受カップ組立体４８の構成要素に限定するが、第２軸受カップ組立体５０の対応する構成要素は、ほぼ同一であることを理解されたい。

図３及び４は、軸受カップ５２と、スラスト座金５４と、ローラ軸受５６と、封止座金５８と、弾性封止部６０とが含まれる各軸受カップ組立体４８を示す。軸受カップ５２の形状は、ほぼ空洞で円筒状である。軸受カップ５２には、端部位６４によって一端が閉じ
られるほぼ円筒状の部位６２が含まれる。円筒状部位６２には、外壁面６６と内壁面６８とが含まれる。端部位６４には、外側面７０と内側面７２とが含まれる。ローラ軸受５６は、トラニオン４４の内壁面６８と外壁面７４との間に配置され、軸受カップ５２とトラニオン４４との間で相対的な回転運動が可能である。ローラ軸受５６は、トラニオン４４の軸“Ｙ”に平行な軸上で回転するように配向され、また、この軸を中心にした円周上に配列される。各ローラ軸受５６の一端部は、スラスト座金５４の環状フランジ部位７８上に形成された軸受面７６に対抗して回転するように支持される。ローラ軸受５６の対向する端部は、封止座金５８によって保持され、封止座金５８は、封止部６０によって保持される。封止部６０は、軸受カップ５２の外壁面６６とトラニオン４４の外壁面７４との間に延在して、ローラ軸受５６を汚染から保護し、また、軸受カップ組立体４８内に潤滑油を保持する。

図３及び４に最も分かり易く示すように、スラスト座金５４には、円板部位８２が含まれ、円板部位８２から環状フランジ７８が延在する。中央開口部８６は、円板部位８２を貫通して延在し、また、各トラニオンにある潤滑油通路９２に連通している。十字継手２０の中央ハブ４２に搭載される取り付け部品（図示せず）は、潤滑油通路９２に連通している。この取り付け部品の用途は、ローラ軸受５６の潤滑及び相対的な可動面間への潤滑油膜の供給のために通路９２に潤滑油を供給することである。

円板部位８２は、軸受カップ５２の内側面７２に面して接触する外側面９６を有する。また円板部位８２には、トラニオン４４の端面１００に面して接触する内側面９８も含まれる。内側面９８及び外側面９６は、ほぼ平行であり、円板部位８２の厚みは一定である。更に、スラスト座金５４には、フランジ部位７８によって画成される環状内壁面１０２及び環状外壁面１０４が含まれる。環状内壁面１０２は、トラニオン４４の外壁面７４に面するように構成される。環状外壁面１０４は、軸受カップ５２の内壁面６８に面する。このように、スラスト座金５４は、軸受カップ５２とトラニオン４４とを揃える機能を果たす。

スラスト座金５４は、一連の潤滑溝１１２を含み、潤滑溝１１２は、中央開口部８６から半径方向に延在して、フランジ部位７８の環状内壁面１０２に至る。溝１１２は、形がアーチ状であり、円筒状の壁面を画成する。好適には、奇数個の溝１１２を設けて、等間隔に配置して、円板部位８２の同様な数のパイ状部位を画成する。更に、複数のくぼみ部すなわち凹部１１４を、円板部位８２のパイ状部位に形成する。凹部１１４は、ランダムな方向に配置してよいが、より好適には、揃えて並べて、２つの環状の列を画成する。凹部１１４は、潤滑油をそこに保持するようになっており、トラニオン端面１００の広い領域に連続的に潤滑を行なう。更に、凹部１１４によって、汚染物質を動作面から除去でき、また、そこに集めることができる。スラスト座金５４は、射出成形樹脂等の弾性材料で構成される。

図４は、ケース１２０と、ケース１２０に接着されたエラストマ１２２とが含まれる封止部６０を示す。ケース１２０は、好適には軟鋼で構成する。好適には、エラストマ１２２は、射出成形可能な化合物で構成し、この化合物は、弾性を有し、また、オイル、グリース、オゾンあるいは他の通常存在する合成物質に触れることによる劣化に対して耐性を有する。ケース１２０は、厚さがほぼ一定の鋼板から形成されるほぼカップ形状の部材である。ケース１２０は、壁部１２４と、外側に向かって延在するフランジ１２６と、内側に向かって延在するフランジ１３０とを含む。内側に向かって延在するフランジ１３０は、第１縁端部１３２で終端する。外側に向かって延在するフランジ１２６は、第２縁端部１３４で終端する。ケース１２０は、第１縁端部１３２から第２縁端部１３４に延在する内側面１３６を含む。外側面１３８は、内側面１３６からケース１２０の反対側に配置され、また、第１縁端部１３２から第２縁端部１３４に延在する。エラストマ１２２は、外
側面１３８に接着し、また、ほぼ第１縁端部１３２から第２縁端部１３４に延在する。

エラストマ１２２は、第１縁部１４０と、第２縁部１４２と、第３縁部１４４とを含む。第１縁部１４０は、一次封止部として機能し、封止部軌道輪部１４６においてトラニオン４４と係合する。図４は、外径が軸受支持部１４８と比較して同様な大きさの封止部軌道輪部１４６を示す。封止部軌道輪部１４６は、本発明の範囲から逸脱することなく、大きさや形状が軸受支持部１４８と異なってよいことを当業者は理解されたい。第１縁部１４０は、封止部軌道輪部１４６と僅かに干渉する大きさに設定される。エラストマ１２２は、弾性材料で構成されているため、第１縁部１４０は、付勢された状態で封止部軌道輪部１４６と係合する。

トラニオン４４には、軸受支持部１４８から半径方向に外側に向かって延在する突起部１４９が含まれる。突起部１４９の形状及び大きさは、封止縁部に損傷を与えずに封止部６０を突起部１４９上に取り付け得るように設定される。しかしながら、突起部１４９は、封止部６０の剥離に対して有効な耐性を与えるのに充分な距離を外側に向かって延在する。本実施形態において、突起部１４９は、第１縁部１４０と僅かに干渉するように外側に向かって延在する円環として形成されている。第２縁部１４２は、エラストマ１２２の本体１５４から延在する摺動部１５２として形成されている。摺動部１５２は、汚染物質の侵入に耐える角度で本体１５４から延在する。

第３縁部１４４は、本体１５４から半径方向に内側に向かって延在する摺動部１５６を含む。摺動部１５２及び摺動部１５６は、一旦トラニオン４４上に配置されると、付勢された状態で外側封止部軌道輪部１５７と係合するように構成されている。摺動部１５６は、無負荷位置（図示せず）から図４に示す付勢係合位置に偏向する。摺動部１５６は、本体１５４から片持梁のように形成されており、汚染物質の侵入を防止する。縁部１４０、１４２及び１４４は、単なる例示であり、また、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の数の断面形状を含むように構成してよいことを理解されたい。

図４は、圧入方式で軸受カップ５２に係合するケース１２０を示す。具体的には、ケース１２０の壁部１２４が、軸受カップ５２の内壁面６８と係合する。外側に向かって延在するフランジ１２６は、端面１６０に突き合わせて設置される。

第１縁部１４０、第２縁部１４２及び第３縁部１４４は、各々、突起部１４９の内側に配置される。従って、トラニオン４４から封止部６０を剥離する場合、各封止縁部は、突起部１４９を通過しなければならない。突起部１４９は、少なくとも第１縁部１４０と干渉することによって、この剥離力に対する耐性を提供する。更に、封止座金５８は、突起部１４９に隣接して配置される。封止座金５８は、ローラ軸受５６の軸方向の変位を制限し、また、ローラ軸受が突起部１４９と干渉しないことを確実にする。

図５は、他の実施形態による保持機構２００を示す。保持機構２００は、図４に関連して説明した機構とほぼ同様である。従って、以降、実質的な相違点のみについて詳細に説明する。保持機構２００は、トラニオン４４’から半径方向に延在する複数の離間した“こぶ（ｎｕｂ）”２０２を含む。“こぶ”２０２は、円環と比べて、形成の費用が安価であるが、前述したように封止部６０’を保持する役割を果たす。突起機構２００は、封止部６０’を含み、その他については、図４の自在継手とほぼ同様である。

図６は、更に他の保持機構３００を示す。保持機構３００は、他のトラニオン４４’’を含み、トラニオン４４’’は、そこから半径方向に延在する突起部３０２を有する。突起部３０２は、円環又は前述した複数の“こぶ”の形態でもよい。保持機構３００は、他の封止部６０’’を含み、封止部６０’’は、第１縁部１４０’’と第２縁部１４２’’
との間に突起部３０２を収容するように構成されている。本実施形態において、第２縁部１４２’’及び第３縁部１４４’’だけが、突起部３０２の内側に配置される。第１縁部１４０’’は、突起部３０２とトラニオン４４’’の末端部との間に配置される。第２縁部１４２’’は、封止部軌道輪部１４６’’と係合し、トラニオン４４’’上に配置される。封止部軌道輪部１４６’’は、突起部３０２の内側に向かって窪んだ環状面を画成して、軸受カップ５２’’に剥離力が加わった時、第２縁部１４２’’が突起部３０２と干渉することを確実にする。

一旦、軸受カップ組立体４８及び５０をトラニオン４４及び４６に取り付けると、軸受カップ組立体は、脚部開口２８及び３８に挿入される。その後、十字継手２０を中央に配置し、動的に均衡をとり、脚部２２及び３２に連結する。ヨーク１６及び１８を十字継手２０に固定する場合、様々な方法が利用可能である。一つの方法は、軸受カップ５２の外壁面６６に形成された環状溝１２４内に止め輪１６２を装着することが挙げられる。止め輪１６２は、内側面２４と係合して軸受組立体を保持する。他の選択肢として、開口部２８を取り囲む外側面２６の一部は、軸受カップ５２の外側端面７０と係合する局部領域を形成するために、“かしめ”やピーニング等の処理を用いて変形してもよい。他の方法は、脚部と軸受カップとの間に延在する通路内に溶解樹脂を注入することが挙げられる。溶解樹脂は、凝固して、脚部の開口部内に軸受カップを保持する。更に他の保持方法では、軸受カップ５２の外側端面７０に対向して止め輪を係合するように変形し得る脚部２２から延在する突起部（図示せず）を用いる。これらの１つ又は複数の方法が、共同所有の「特許文献９」、「特許文献１１」、「特許文献１２」に開示されており、各開示の全文を本明細書に引用参照する。

更に、前述の議論は、本発明の例示の実施形態について、単に開示し説明するものである。このような説明並びに添付図面及び請求項から、当業者は、直ちに認識されるであろうが、前述の請求項で定める本発明の精神と範囲から逸脱することなく、様々な変更、修正、及び変形を成し得る。

本発明の原理に基づく自在継手を示す斜視図。 図1に示した自在継手を示す分解斜視図。 本発明のトラニオン及び軸受カップ組立体を示す部分分解斜視図。 本発明の教示内容に基づき構成されたトラニオン及び封止部が含まれる自在継手を示す部分断面側面図。 本発明の教示内容に基づき構成された他の実施形態によるトラニオンを示す断面側面図。 本発明の教示内容に基づき構成された更に他の実施形態によるトラニオン及び封止部を示す断面側面図。

符号の説明

１０・・・自在継手、１２・・・第１軸、１４・・・第２軸、１６・・・第１ヨーク、１８・・・第２ヨーク、２２・・・脚部、２８・・・開口部、３２・・・脚部、３４・・・内側面、３６・・・外側面、Ａ、Ｂ、Ｙ、Ｚ・・・作図線

Claims (20)

1. 自在継手であって、
   脚部を含むヨークであって、前記脚部は前記脚部を貫通して延在する開口部を有する前記ヨークと、
   トラニオンを有する十字継手と、
   前記トラニオンに装着された軸受カップであって、前記軸受カップは、前記開口部に配置された管状部位を有し、前記トラニオンは、半径方向に延在する突起部を含む前記軸受カップと、
   ケースと、前記ケースに連結されたエラストマとを有する封止部であって、前記ケースは、前記軸受カップの前記管状部位に係合し、前記エラストマは、前記トラニオンに係合する複数の環状縁部を含み、前記突起部は、１つの前記縁部間に軸方向に配置され、前記軸受カップを前記トラニオンに保持する前記封止部と、
   が含まれる自在継手。
2. 請求項１に記載の自在継手であって、
   前記複数の環状縁部は、第１縁部と、第２縁部と、第３縁部とを含み、前記第１縁部は、前記トラニオンの末端部に最も近接して配置され、前記第１縁部は、半径方向に内側に向かって延在し、また、前記トラニオンの封止部軌道輪部に係合し、前記突起部は、前記封止部軌道輪部を越えて半径方向に外側に向かって延在する自在継手。
3. 請求項２に記載の自在継手であって、
   前記第２縁部は、前記第１縁部から離間し、前記エラストマの本体部から片持梁のように形成された摺動部として形成される自在継手。
4. 請求項３に記載の自在継手であって、
   前記第３縁部は、前記第２縁部から軸方向に離間し、前記エラストマの前記本体部から片持梁のように形成された摺動部として形成される自在継手。
5. 請求項１に記載の自在継手であって、
   前記管状部位は、前記軸受カップの開口端に端面を含み、前記突起部は、前記端面と前記トラニオンの末端部との間に軸方向に配置される自在継手。
6. 請求項１に記載の自在継手であって、
   前記ケースは、前記軸受カップの面に係合する壁部を含む自在継手。
7. 請求項１に記載の自在継手であって、更に、
   前記封止部と前記トラニオンに係合する軸受との間に配置された封止座金であって、前記突起部に隣接して配置される前記封止座金を含む自在継手。
8. 請求項１に記載の自在継手であって、更に、
   前記トラニオンの端面と前記軸受カップとの間に配置されたスラスト座金を含む自在継手。
9. 請求項１に記載の自在継手であって、
   前記ケースは、前記管状部位の内側環状面に係合する環状壁部を含む自在継手。
10. 請求項１に記載の自在継手であって、
    前記ケースは、前記軸受カップの前記管状部位の端面に係合する半径方向に延在するフランジを含む自在継手。
11. 請求項１に記載の自在継手であって、
    前記複数の環状縁部における縁部の１つが、前記突起部と前記トラニオンの末端部との間に軸方向に配置される自在継手。
12. 請求項１１に記載の自在継手であって、
    前記複数の縁部は、軸方向に離間した第１、第２、及び第３縁部を含み、前記突起部は、前記第１と第２縁部との間に軸方向に配置される自在継手。
13. 自在継手の組立方法であって、
    封止部を軸受カップに装着する段階であって、前記軸受カップは管状部位を含み、前記封止部は複数の環状縁部を含む前記段階と、
    前記軸受カップを十字継手のトラニオンに回転可能に連結する段階であって、前記トラニオンは半径方向に延在する突起部を含む前記段階と、
    前記軸受カップを前記トラニオンへ連結している時、前記複数の環状縁部の少なくとも１つを一時的に前記突起部に係合させる段階と、
    前記軸受カップをヨークに連結する段階と、
    が含まれる方法。
14. 請求項１３に記載の方法であって、更に、
    前記複数の縁部の各縁部を前記トラニオンに係合する段階を含む方法。
15. 請求項１４に記載の方法であって、
    前記複数の環状縁部には、第１縁部と、第２縁部と、第３縁部とが含まれ、また、更に、前記第１縁部を前記トラニオンの末端部に近接して配置する段階を含む方法。
16. 請求項１５に記載の方法であって、更に、
    前記第１及び第２縁部を前記突起部の互いに対向する面に配置する段階を含む方法。
17. 請求項１３に記載の方法であって、更に、
    前記突起部を、前記複数の環状縁部と前記トラニオンの前記末端部との間に配置する段階を含む方法。
18. 請求項１３に記載の方法であって、
    前記突起部は、円環である方法。
19. 請求項１３に記載の方法であって、更に、
    前記環状縁部をケースに成形し、前記ケースを前記軸受カップに封着する段階を含む方法。
20. 請求項１３に記載の方法であって、更に、
    前記軸受カップ内に軸受を配置し、前記封止部と前記軸受との間に前記突起部に隣接して封止座金を配置する段階が含まれる方法。

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