JP2006275102A

JP2006275102A - 等速自在継手

Info

Publication number: JP2006275102A
Application number: JP2005092246A
Authority: JP
Inventors: Teruaki Fujio; 輝明藤尾; Masazumi Kobayashi; 正純小林
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】ノンフロートタイプのレブロ型等速自在継手において、継手に大きな軸方向力が衝撃的に入った場合でも、ケージが破壊されないようにすること。
【解決手段】ノンフロートタイプの等速自在継手において、外輪２のスライドイン側最小内径を、内径Ｒ面１８や内径テーパ面１９を形成することによってケージの最大外径より小さくし、外輪２に対する内輪１のスライドイン側ストロークエンドの相対軸方向変位を、外輪内径面とケージ外径面との相互干渉により規制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボール型の等速自在継手に関し、詳しくは、４ＷＤ車やＦＲ車などで使用されるプロペラシャフトに組み込まれる等速自在継手であって、衝突時の軸方向変位を吸収し得る構造としたものである。

４ＷＤ車やＦＲ車などの自動車で使用されるプロペラシャフトは、トランスミッションとディファレンシャル間の相対位置変化による角度変化に対応できる構造とするためにレブロ型ないしクロスグルーブ型と呼ばれる等速自在継手を具備するものがある。このプロペラシャフトにおいては、衝突時の軸方向衝撃によるトランスミッションとディファレンシャル間の軸方向変位を吸収できる構造とすることが一般的である。

前記レブロ型等速自在継手としては、図３および図５に示すように、フロートタイプ（図３）とノンフロートタイプ（図５）の二種類に大別される。両タイプは、プロペラシャフトが装備される車両の特性（スライド量や負荷容量など）に応じて使い分けられる。図３と図５の（Ａ）はスライドゼロの状態を示し、（Ｂ）はスライドインの状態を示す。図４と図６に、フロートタイプとノンフロートタイプのスライド線図を示すが、ノンフロートタイプ（図６）の方がスライド量が大きいことが分かる。

両タイプの等速自在継手は、内輪１、外輪２、ボール３およびケージ４を主要な構成要素とする。内輪１は中心部にスプライン孔５を有し、外周面に複数のトラック６が形成される。なお、この内輪１のスプライン孔５にプロペラシャフトのスタブシャフト７を嵌合させ、そのスタブシャフト７の輪溝８に装着されたサークリップ９によりスタブシャフト７が内輪１に軸方向に位置決め固定される。外輪２は内輪１の外周に位置し、その内周面に、内輪１のトラック６と同数のトラック１０が形成される。内輪１のトラック６と外輪２のトラック１０は、軸線に対して反対方向に角度をなす。対をなす内輪１のトラック６と外輪２のトラック１０との交叉部にボール３が組み込まれる。内輪１と外輪２の間にケージ４が配置され、図５（Ｃ）のように、ケージ４のポケット４ａ内にボール３が保持される。

なお、フロートタイプは内輪１、ボール３及びケージ４を一体としてハンドリング可能であるが、ノンフロートタイプはこれら三者がばらけるので、図７（Ａ）（Ｂ）のように、外輪２の一方向から内輪１、ケージ４、ボール３を同時に外輪２にはめ込む。そのため外輪２は、片側から内部部品が組み込める様に組み込み側の幅を短く設定している（Ｌ１＜Ｌ２）。

この等速自在継手の外輪２は、中空部１１を有するコンパニオンフランジ１２とシールプレート１３を挟み込んだ状態で、外輪２のボルト挿通孔１７を利用してボルト（図示せず）により締結される。コンパニオンフランジ１２とスタブシャフト７は、等速自在継手により屈曲自在に連結される。シールプレート１３は等速自在継手に充填したグリースの漏洩を防ぐと共に異物の侵入を防止する。

等速自在継手の反コンパニオンフランジ側には密封装置が装着される。この密封装置はブーツ１４と金属製のブーツアダプタ１５とからなる。ブーツ１４は小端部と大端部を有し、中間にてＶ字形に折り返した格好になっている。ブーツアダプタ１５は円筒形で、一端に外輪２の外周面と嵌合するフランジを有し、前述したコンパニオンフランジ１２およびシールプレート１３と共にボルトでもって外輪２に固定される。ブーツ１４の小端部はスタブシャフト７に取り付けてブーツバンド１６で締め付けられる。ブーツ１４の大端部はブーツアダプタ１５の端部を加締めて保持される。

ところで、自動車に衝撃が生じたとき、内輪１、ボール３およびケージ４といった内輪周り部品は、ユニットとして、コンパニオンフランジ側にスライド移動しようとする。そして、コンパニオンフランジ１２の中空部１１の内径とボール３とが干渉し、ボール３が内輪１のトラック６及び外輪２のトラック１０から脱落することにより、内輪１とスタブシャフト７のみがコンパニオンフランジ側へスライド移動してその中空部１１に進入する。この際、スタブシャフト７の先端でシールプレート１３を押し退ける。

これにより、トランスミッションとディファレンシャルとの間の軸方向変位（短縮分）が吸収され、ディファレンシャルを介して車体後部に入力する衝撃力が低減され、車体に生じる衝撃が大幅に低減して安全性が向上する（特許文献１参照）。
米国特許第６１５９１０３

レブロ型等速自在継手は、フロートタイプもノンフロートタイプも角度変位と軸方向変位に対応可能であるが、軸方向変位のストッパー機構としては、フロートタイプは、内輪とケージの干渉により軸方向変位量を規制している。これに対して、ノンフロートタイプは、軸方向変位を大きくとれる様に、ケージの最小内径よりも内輪の最大外径を小さく設定している関係上、フロートタイプと同様な軸方向変位の規制ができない。そこで、ノンフロートタイプでは、軸方向変位のストッパー機構は、ボールとケージ窓の干渉に依存している（特許文献１）。

このように、ノンフロートタイプのレブロ型等速自在継手では、ボールとケージ窓との相互干渉により内部部品のストッパー機構が働く仕組みである。しかしながら、軸方向変位のストッパー機構として、ボールとケージ窓で規制する場合、自在継手に大きな軸方向力が衝撃的に入った場合に、ケージが破壊されるおそれがある。

本発明の目的は、ノンフロートタイプのレブロ型等速自在継手において、継手に大きな軸方向力が衝撃的に入った場合でも、ケージが破壊されないようにすることにある。

前記課題を解決するため、請求項１の発明は、内輪の外周面と外輪の内周面の各々にトラックを交叉状の配置で設け、両トラックの交叉部分にボールを組み込み、そのボールを前記内輪の外周面と外輪の内周面との間に配置したケージにより保持すると共に、前記内輪の最大外径を前記ケージの最小内径より小さくしたノンフロートタイプの等速自在継手において、前記外輪のスライドイン側最小内径を前記ケージの最大外径より小さくし、前記外輪に対する前記内輪のスライドイン側ストロークエンドの相対軸方向変位を、前記外輪内径面と前記ケージ外径面との相互干渉により規制するようにしたことを特徴とする。
このように、継手の軸方向変位を外輪内径面と前記ケージ外径面との相互干渉により規制するようにしたので、自在継手に大きな軸方向力が衝撃的に入った場合でもケージの破損を回避することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記外輪のスライドイン側最小内径を、内径Ｒ面で構成したことを特徴とする。

このような内径Ｒ面を形成することにより、自在継手に大きな軸方向力が衝撃的に入った場合、ケージ外径面が内径Ｒ面に徐々に乗り上げるから、ケージに作用する衝撃力が緩和される。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記外輪のスライドイン側最小内径を、内径テーパ面で構成したことを特徴とする。

このような内径テーパ面を形成することにより、自在継手に大きな軸方向力が衝撃的に入った場合、ケージ外径面が内径テーパ面に徐々に乗り上げるから、ケージに作用する衝撃力が緩和される。

請求項４の発明は、請求項２の発明において、前記内径Ｒ面を、外輪の円周方向に等間隔に複数形成したことを特徴とする。

内径Ｒ面を外輪の円周方向に等間隔に複数形成することにより、自在継手に大きな軸方向力が衝撃的に入った場合、ケージ外径面が内径Ｒ面によって半径方向内方に均等に絞られる格好になるから、ケージの破壊耐力が増大する。

請求項５の発明は、請求項３の発明において、前記内径テーパ面を、外輪の円周方向に等間隔に複数形成したことを特徴とする。

内径テーパ面を外輪の円周方向に等間隔に複数形成することにより、自在継手に大きな軸方向力が衝撃的に入った場合、ケージ外径面が内径テーパ面によって半径方向内方に均等に絞られる格好になるから、ケージの破壊耐力が増大する。

ノンフロートタイプのレブロ型等速自在継手において、外輪のスライドイン側最小内径を前記ケージの最大外径より小さくし、外輪に対する内輪のスライドイン側ストロークエンドの相対軸方向変位を、外輪内径面とケージ外径面との相互干渉により規制するようにしたので、従来品と同等のスライド量を確保しつつ、自在継手に大きな軸方向力が衝撃的に入った場合のケージの破損を回避することができる。また、スライドイン側でケージの抜け移動が拘束されるから、外輪に内部部品を組み付けた後のハンドリング性が向上して作業能率が向上する。

本発明の実施形態として、レブロ型（あるいはクロスグルーブ型）等速自在継手を、４ＷＤ車やＦＲ車などの自動車におけるプロペラシャフトに適用した２つの例を図１と図２に示す。同図の等速自在継手は、従来の等速自在継手に比べて、外輪のスライドイン側（コンパニオンフランジ１２側）に内径Ｒ面１８を形成するか（図１）、あるいは、内径テーパ面１９を形成することにより（図２）、その最小内径をケージの最大外径より小さくしている点が特徴である。これら内径Ｒ面１８と内径テーパ面１９は、外輪２のトラック１０相互間の内径面に形成される。

その他の部分の構造は従来の等速自在継手と同じであって、トランスミッションとディファレンシャル間の相対位置変化による角度変化に対応するとともに、車両衝突時の軸方向衝撃によるトランスミッションとディファレンシャル間の軸方向変位を、プロペラシャフトにより吸収できる構造である。

等速自在継手は、内輪１、外輪２、ボール３およびケージ４を主要な構成要素とする。内輪１は中心部にスプライン孔５を有し、外周面に複数のトラック６が形成される。内輪１のスプライン孔５にプロペラシャフトのスタブシャフト７を嵌合させ、そのスタブシャフト７の輪溝８に装着されたサークリップ９によりスタブシャフト７が内輪１に軸方向に位置決め固定される。外輪２は内輪１の外周に位置し、内周面に内輪１のトラック６と同数のトラック１０が形成される。外輪２のトラック１０相互間の内径面には、前述のように、内径Ｒ面１８（図１）と内径テーパ面１９（図２）が形成される。内輪１のトラック６と外輪２のトラック１０は軸線に対して反対方向に角度をなす。対をなす内輪１のトラック６と外輪２のトラック１０との交叉部にボール３が組み込まれる。内輪１と外輪２の間にケージ４が配置され、ボール３はケージ４のポケット内に保持される。

等速自在継手の外輪２は、中空部１１を有するコンパニオンフランジ１２とシールプレート１３を挟み込んだ状態で、外輪２のボルト挿通孔１７を利用してボルト（図示せず）により締結される。ボール３の外接円径は、コンパニオンフランジ１２の中空部１１の内径よりも大きい。中空部１１の内径は、等速自在継手の内輪１の外径より大きい。コンパニオンフランジ１２とスタブシャフト７とが等速自在継手により屈曲自在に連結される。シールプレート１３は等速自在継手に充填したグリースの漏洩を防ぐと共に異物の侵入を防止する。

等速自在継手は以上のように構成され、車両衝突時の軸方向衝撃によってトランスミッションとディファレンシャル間の軸方向変位が生じると、スタブシャフト７が図１（Ａ）と図２（Ａ）でスライドイン側すなわちコンパニオンフランジ１２側にストロークする。この際、ケージ４はトラック６との摩擦で転動するボール３によってコンパニオンフランジ１２側に連行され、ボール３が図５（Ｃ）のポケットの円周方向端部に当接する前に、ケージ４の最大外径部分が内径Ｒ面１８ないし内径テーパ面１９に乗り上げる（干渉部分）。

これにより、以後のケージ４の移動が拘束され、スタブシャフト７の軸方向ストロークに対して、ボール３とトラック６間の摩擦がブレーキ抵抗として作用する。この状態では、ボール３はケージ４のポケットの継手軸線方向内面を押圧するだけであり、ボール３がケージ４に対して円周方向に押圧力を及ぼすことはない。この点、従来のノンフロートタイプは図５の実線で示すように、ボール３がポケットの円周方向端部に当接することによって、ケージ４の円周方向に破壊につながる大きな応力が発生していた。本発明ではボール３によってケージ４が円周方向に圧縮ないし引張られることがないことに加えて、ケージ４が内径Ｒ面１８ないし内径テーパ面１９によって半径方向内方に絞られ（円周方向圧縮力の発生）、この状態でボール３の継手軸線方向の押圧力を支えることができるから、ケージ４の幅面において引張応力と圧縮応力とが相殺される結果、軸方向衝撃に対するケージ４の耐力が格段に高まる。

図１及び図２の状態からスタブシャフト７が更にコンパニオンフランジ１２側に移動すると、ボール３が内輪１のトラック６及び外輪２のトラック１０から脱落し、内輪１とスタブシャフト７のみがコンパニオンフランジ１２側へさらにスライド移動してその中空部１１に進入する。その際、スタブシャフト７の先端でシールプレート１３を押し退ける。

これにより、トランスミッションとディファレンシャルとの間の軸方向変位（短縮分）が吸収され、ディファレンシャルを介して車体後部に入力する衝撃力が低減され、車体に生じる衝撃が大幅に低減して安全性が向上する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した技術的思想に基づき種々の変形が可能である。例えば、前記実施形態では外輪内径に内径Ｒ面１８や内径テーパ面１９を形成したが、外輪の最小内径をケージの最大外径より小さくする形状であれば任意の形状を採用できる。

本発明に係る等速自在継手の第１実施形態を示すもので、（Ａ）は継手断面図、（Ｂ）は外輪断面図。本発明に係る等速自在継手の第２実施形態を示すもので、（Ａ）は継手断面図、（Ｂ）は外輪断面図。（Ａ）は等速自在継手の従来例でフロートタイプを示す断面図、（Ｂ）は同継手のスタブシャフトがコンパニオンフランジ側にスライドした状態を示す断面図。フロートタイプの等速自在継手のスライド線図。（Ａ）は等速自在継手の従来例でノンフロートタイプを示す断面図、（Ｂ）は同継手のスタブシャフトがコンパニオンフランジ側にスライドした状態を示す断面図、（Ｃ）はケージポケット内のボール位置を示す平面図。ノンフロートタイプの等速自在継手のスライド線図。（Ａ）（Ｂ）はノンフロートタイプの等速自在継手の組み立て方法を示す継手断面図。

符号の説明

１内輪
２外輪
３ボール
４ケージ
５スプライン孔
６トラック
７スタブシャフト
８輪溝
９サークリップ
１０トラック
１１中空部
１２コンパニオンフランジ
１３シールプレート
１４ブーツ
１５ブーツアダプタ
１６ブーツバンド
１７ボルト挿通孔
１８内径Ｒ面
１９内径テーパ面

Claims

内輪の外周面と外輪の内周面の各々にトラックを交叉状の配置で設け、両トラックの交叉部分にボールを組み込み、そのボールを前記内輪の外周面と外輪の内周面との間に配置したケージにより保持すると共に、前記内輪の最大外径を前記ケージの最小内径より小さくしたノンフロートタイプの等速自在継手において、
前記外輪のスライドイン側最小内径を前記ケージの最大外径より小さくし、前記外輪に対する前記内輪のスライドイン側ストロークエンドの相対軸方向変位を、前記外輪内径面と前記ケージ外径面との相互干渉により規制するようにしたことを特徴とする等速自在継手。
前記外輪のスライドイン側最小内径を、内径Ｒ面で構成したことを特徴とする請求項１の等速自在継手。
前記外輪のスライドイン側最小内径を、内径テーパ面で構成したことを特徴とする請求項１の等速自在継手。
前記内径Ｒ面を、外輪の円周方向に等間隔に複数形成したことを特徴とする請求項２の等速自在継手。
前記内径テーパ面を、外輪の円周方向に等間隔に複数形成したことを特徴とする請求項３の等速自在継手。