JP2007113613A

JP2007113613A - 固定式等速自在継手

Info

Publication number: JP2007113613A
Application number: JP2005303592A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Kaneko; 友明兼子
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-10-18
Filing date: 2005-10-18
Publication date: 2007-05-10

Abstract

【課題】ブーツがアダプタとシャフトとの間に挟まれるの回避して、この挟まれによるブーツの損傷等を防止することができる固定式等速自在継手を提供する。
【解決手段】内周面に軸方向に延びるトラック溝２７を形成した外輪２２と、外周面に軸方向に延びるトラック溝２６を形成するとともに内径孔にシャフト２８の一端が連結された内輪２１と、それら内外輪２１、２２のトラック溝２６、２７間に介在するボール２３と、ボール２３を保持するケージ２４と、シャフト突出側の外輪開口部を塞ぐ密封装置３０とを備えた固定式等速自在継手である。密封装置３０が、一端部３３ａが外輪２２に嵌合される金属製円筒状のアダプタ３３と、大径部３１ａがアダプタ３３の他端部３３ｂに連結されると共に小径部３１ｂがシャフト２８に嵌合される可撓性材料からなるブーツ３１とを有する。外輪２２に、継手許容角度を規制してシャフト２８とアダプタ３３との間のブーツ挟まれを防止する角度抑制機構４０を設けた。
【選択図】図１

Description

この発明は固定式等速自在継手に関し、特に、４ＷＤ車やＦＲ車などにおいてトランスミッションからディファレンシャルへ回転駆動力を伝達するプロペラシャフトに用いられる固定式等速自在継手に関する。

プロペラシャフト用の固定式等速自在継手は、例えば、図６に示すように、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している。

内輪１は、その外周面に複数のトラック溝６が形成されている。この内輪１の中心孔（内径孔）５にシャフト８を挿入してスプライン嵌合させ、そのスプライン嵌合により両者間でトルク伝達可能としている。

外輪２は、その内周面に内輪１のトラック溝６と同数のトラック溝７が形成されている。外輪２のトラック溝７と内輪１のトラック溝６との間にトルクを伝達する複数のボール３が組み込まれている。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９内に保持されている。

シャフト突出側において、外輪２とシャフト８との間には密封装置１０が装着されている。密封装置１０は、継手内部への塵埃等の異物進入防止や継手内部に封入されたグリースの漏れ防止を目的としている。

この密封装置１０は、ゴム材料又は樹脂材料等の可撓性材料にて構成されるブーツ１１と、金属製のアダプタ１３とからなる。ブーツ１１は大径部１１ａと、小径部１１ｂと、大径部１１ａと小径部１１ｂとを連結する断面略Ｕ字形の屈曲部１１ｃとを備える。アダプタ１３は略円筒形で、一端部１３ａが外輪２の端部外周面にＯリング等のシール部材１４を介して圧入加締められ、他端部１３ｂがブーツ１１の大径部１１ａを加締めにて保持している。また、ブーツ１１は、その小径部１１ｂがシャフト８に外嵌されてブーツバンド１５で締め付けられている。

ブーツ１１の屈曲部１１ｃは、アダプタ１３の内周面とシャフト８の外周面との間の空間に介挿され、継手が作動角をとって回転する際、半径方向の屈伸動作を繰り返すことになる。

しかしながら、継手軸心（外輪２の軸心）に対してシャフト軸心が大きく屈曲した状態となれば、アダプタ１３とシャフト８との間にブーツ１１が挟まれる状態となる。挟まれれば、ブーツ１１が損傷したり破れたりすることがある。

そこで、このようなブーツの損傷を防止するための構造の等速自在継手が提案されている（特許文献１、特許文献２）。

特許文献１に記載のものは、図７に示すように、アダプタ１３の他端部１３ｂをブーツ１１の大径部１１ａにて囲繞して、緩衝部分１６を形成している。さらに、他端部１３ｂの内周面に接着される接着部１６ａの軸方向長さＬ１を、端部１３ｂの外周面に接着される接着部１６ｂの軸方向長さＬ２をよりも長くしている。

このため、図７に示すものでは、緩衝部分１６により、アダプタ１３に他端部１３ｂが直接的にブーツ１１に接触しないようにして、ブーツ１１の損傷等を防止しようとしている。また、他端部１３ｂの内周面に接着される接着部１６ａの軸方向長さＬ１を、他端部１３ｂの外周面に接着される接着部１６ｂの軸方向長さＬ２をよりも長くすることによって、ブーツ１１の屈曲部１１ｃ（中間可撓性部）が継手外方（軸方向外方）へ膨張した際に、この中間可撓性部がアダプタ１３の他端縁（自由端縁）に届かないようにしている。これによって、ブーツ１１の損傷等を防止しようとしている。

さらに、ブーツ１１の小径部１１ｂの内周面に通気孔１７を設け、内圧が上昇した際に、内圧を抜くようにして、内圧上昇によるブーツ１１の膨張を回避して、ブーツ１１の損傷等を防止しようとしている。

特許文献２に記載のものは、図８に示すように、屈曲部１１ｃから分岐される枝部１８を設け、この枝部１８をアダプタ１３の径方向壁１３ｃに内面に沿わせている。そして、この枝部１８を、アダプタ１３の径方向壁１３ｃと、外輪端面とで挟持している。このため、ブーツ１１の屈曲部１１ｃが軸方向外方へ膨張しようとしても、枝部１８にてこの膨張を防止している。これによって、高速回転に伴う遠心力を受けても、軸方向外方への膨張を回避して、ブーツ１１の損傷等を防止しようとしている。

また、枝部１８とアダプタ１３との間に密封室１９を設け、これによって、屈曲部１１ｃ（中間可撓性部）の膨張を防止しようとしている。
特開平８−２８４９７２号公報特開平８−２９６６６２号公報

特許文献１に記載のものでは、大きな作動角をとった場合、アダプタ１３は、ブーツ１１に対して、緩衝部分１６を介して当たることになる。しかしながら、緩衝部分１６内には、アダプタ１３の他端部１３ｂが収納されている。このため、他端部１３ｂとシャフト８との間にブーツ１１が挟まれた状態となり、ブーツ１１の損傷等を防止することができない。しかも、アダプタ１３の他端部１３ｂをブーツ１１の大径部１１ａにて囲繞しなければならず、組立性に劣っていた。

また、特許文献２に記載のものでは、図６に示した密封装置と同様、アダプタ１３の他端部１３ｂが外部に露出し、アダプタ１３とシャフト８との間にブーツ１１が挟まれる状態となるのを回避することができない。

本発明は、上記課題に鑑みて、ブーツがアダプタとシャフトとの間に挟まれるのを回避して、この挟まれによるブーツの損傷等を防止することができる固定式等速自在継手を提供することを目的とする。

本発明の固定式等速自在継手は、内周面に軸方向に延びる複数のトラック溝を形成した外輪と、外周面に軸方向に延びる複数のトラック溝を形成するとともに内径孔にシャフトの一端が連結された内輪と、それら内外輪のトラック溝間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、外輪と内輪との間に保持されてボールを保持するケージと、シャフト突出側の外輪開口部を塞ぐ密封装置とを備え、前記密封装置が、一端部が前記外輪に嵌合される金属製円筒状のアダプタと、大径部が前記アダプタの他端部に連結されると共に小径部が前記シャフトに嵌合される可撓性材料からなるブーツとを有する等速自在継手において、外輪に、継手許容角度を規制してシャフトとアダプタとの間のブーツ挟まれを防止する角度抑制機構を設けたものである。

外輪に、継手許容角度を規制する角度抑制機構を設けることによって、シャフトとアダプタとの間のブーツが挟まれる状態となる屈曲状態を回避することができ、この挟まれによるブーツの損傷等を防止することができる。

前記角度抑制機構は、外輪の内周面に設けられた周方向凹溝に嵌合するリング状体を備え、継手軸心に対してシャフト軸心が所定角度に屈曲したときに、前記ボールに前記リング状体が当接して、前記所定角度以上の屈曲を規制する。

前記角度抑制機構のリング状体を、反ブーツ側の外輪開口部側に配置したり、ブーツ側の外輪開口部側に配置したりすることができる。

自動車のプロペラシャフトに用いられる等速自在継手は作動角（常用角）が小さいので、前記固定式等速自在継手はプロペラシャフトに用いるのが最適となる。

外輪に、継手許容角度を規制する角度抑制機構を設けることによって、シャフトとアダプタとの間のブーツが挟まれる状態となる屈曲状態を回避することができ、ブーツ挟まれを防止することができる。これによって、ブーツが損傷したり、亀裂したりするのを防止でき、密封装置が長期に渡ってその機能を発揮することができる。しかも、アダプタの他端部をブーツの大径部にて囲繞する必要がないので、組立性の向上を図ることができる。

角度抑制機構は、外輪の内周面に設けられた周方向凹溝に嵌合するリング状体を備えたものであり、構成として複雑なものにならず、加工性に優れる。また、継手軸心に対してシャフト軸心が所定角度に屈曲したときに、ボールにリング状体が当接して、前記所定角度以上の屈曲を規制するものであり、その角度規制を確実に行わせることができる。このため、ブーツ挟み防止の信頼性が向上する。

角度抑制機構のリング状体を、反ブーツ側の外輪開口部側に配置したり、ブーツ側の外輪開口部側に配置したりすることができる。このため、リング状体の配置部位として、反ブーツ側でもブーツ側でもよいので、加工性の向上を図ることができる。

自動車のプロペラシャフトに用いられる等速自在継手は作動角（常用角）が小さいので、前記固定式等速自在継手はプロペラシャフトに用いるのが最適となり、このように、プロペラシャフトにこの固定式等速自在継手を用いれば、長期に渡って安定した機能を発揮することができる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。

本発明の第１実施形態における固定式等速自在継手は、内輪２１、外輪２２、ボール２３およびケージ２４を主要な構成要素としている。

内輪２１は、その外周面（凸球状外周面）に複数のトラック溝２６が形成されている。この内輪２１の中心孔（内径孔）２５にシャフト２８を挿してスプライン嵌合させ、そのスプライン嵌合により両者間でトルク伝達可能としている。なお、シャフト２８は、スナップリング３２により内輪２１に対して抜け止めされている。

外輪２２は、その内周面（円筒状内周面）に内輪２１のトラック溝２６と同数のトラック溝２７が形成されている。外輪２２のトラック溝２７と内輪２１のトラック溝２６との間にトルクを伝達する複数のボール２３が組み込まれている。内輪２１と外輪２２の間にケージ２４が配置され、ボール２３は、ケージ２４のポケット２９内に保持されている。

この外輪２２の軸方向一端側（反シャフト突出側の開口部）には、エンドキャップ５０が嵌着され、シャフト突出側の外輪開口部は密封装置３０にて塞がれている。エンドキャップ５０と密封装置３０にて、継手内部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している。

この密封装置３０は、図６に示す従来の密封装置１０と同様であって、ゴム材料又は樹脂材料等の可撓性材料にて構成されるブーツ３１と、金属製のアダプタ３３とからなる。ブーツ３１は、前記アダプタ３３を介して外輪２２に固定される大径部３１ａと、シャフト２８にブーツバンド３５で固定される小径部３１ｂと、大径部３１ａと小径部３１ｂとを連結（接続）する断面略Ｕの字状の屈曲部３１ｃとを備える。

アダプタ３３の一端部３３ａは外輪２２に対するシール性と抜け強度を確保するために、外輪２２の端部外周面のＯリング等のシール部材３４を介して圧入された後、ローリング加締等によって加締固定される。アダプタ３３の他端部３３ｂは、ブーツ３１の大径部３１ａを抱込み把持している。すなわち、ブーツ３１の大径部３１ａはアダプタ３３の他端部３３ｂにて包囲されている。

シャフト２８の外周面には環状凹部３７が形成され、この環状凹部３７にブーツ３１の小径部３１ｂが外嵌され、ブーツバンド３５で締め付けられている。また、小径部３１ｂの外周面には周方向溝３８が形成され、この周方向溝３８にブーツバンド３５が嵌合している。

エンドキャップ５０は、円盤状の本体部５０ａと、この本体部５０ａの軸心部に装着された小キャップ部５０ｂとを備えている。本体部５０ａは、平板状の中央部５１と、この中央部５１の外周側の嵌合部５２とを備える。そして、嵌合部５２が反ブーツ側の外輪開口部の大径部５３に嵌合されている。

外輪２２には、継手許容角度を規制してシャフト２８とアダプタ３３との間のブーツ挟まれを防止する角度抑制機構４０を設けている。

図２に示すように、反ブーツ側の外輪開口部側の内周面に周方向凹溝４１を設け、この周方向凹溝４１にリング状体４２を嵌合させることによって、前記角度抑制機構４０を構成している。

図１に示すように、継手軸心（外輪２２の軸心）Ｏとシャフト２８の軸心Ｏ１とが一致した状態から、図３に示すように、シャフト２８の軸心Ｏ１が外輪２２の軸心Ｏに対して屈曲して、所定屈曲状態になれば、図３と図４に示すように、屈曲方向側のボール２３にリング状体４２が当接する。ここで、所定屈曲状態とは、この固定式等速自在継手が、使用される部位に対して必要とする屈曲状態である。

このようにボール２３にリング状体４２が当接すれば、これ以上この方向の屈曲が規制される。すなわち、この角度抑制機構４０がなければ、シャフト２８は、その軸心Ｏ１が、図３のＯ２で示す軸線の位置まで屈曲することになる。この位置まで、屈曲すれば、アダプタ３３の他端部３３ｂがブーツ３１に当接し、この当接部位がアダプタ３３の他端部３３ｂとシャフト２８とで挟まれた状態となり、ブーツ３１のこの挟持部位が損傷したり、破れたりする。

しかしながら、角度抑制機構４０にて、ブーツ３１の一部がアダプタ３３の他端部３３ｂとシャフト２８とで挟まれる状態となるまで屈曲しない。

本発明では、外輪２２に、継手許容角度を規制する角度抑制機構４０を設けることによって、シャフト２８とアダプタ３３との間のブーツが挟まれる状態となる屈曲状態を回避することができ、ブーツ挟まれを防止することができる。これによって、ブーツ３１が損傷したり、亀裂したりするのを防止でき、密封装置３０が長期に渡ってその機能を発揮することができる。しかも、アダプタ３３の他端部３３ｂをブーツ１１の大径部１１ａにて囲繞する必要がないので、組立性の向上を図ることができる。

角度抑制機構４０は、外輪２２の内周面に設けられた周方向凹溝４１に嵌合するリング状体４２を備えたものであり、構成として複雑なものにならず、加工性に優れる。また、継手軸心Ｏに対してシャフト軸心Ｏ１が所定角度に屈曲したときに、ボール２３にリング状体４２が当接して、前記所定角度以上の屈曲を規制するものであり、その規制を確実に行わせることができる。このため、ブーツ挟み防止の信頼性が向上する。

図５は第２実施形態の外輪２２を示し、この場合、角度抑制機構４０の周方向凹溝４１を、ブーツ側の外輪開口部側の内周面に設けている。そして、この周方向凹溝４１にリング状体４２を嵌合させている。

したがって、この図５に示すように、角度抑制機構４０のリング状体４２を、ブーツ側の外輪開口部側に配置して、継手許容角度を規制することができ、シャフト２８とアダプタ３３との間のブーツ挟まれる状態となる屈曲状態を回避することができ、ブーツ挟まれを防止することができる。

すなわち、図３に示すように、シャフト２８の軸心Ｏ１が外輪２２の軸心Ｏに対して屈曲して、その屈曲角度が所定角度になれば、反屈曲方向側のボール２３にリング状体４２が当接する。これによって、継手許容角度を規制することができる。

このように、本発明では、角度抑制機構４０のリング状体４２を、反ブーツ側の外輪開口部側に配置したり、ブーツ側の外輪開口部側に配置したりすることができる。このため、リング状体の配置部位として、反ブーツ側でもブーツ側でもよいので、加工性の向上を図ることができる。

また、自動車のプロペラシャフトに用いられる等速自在継手は作動角（常用角）が小さいので、本発明の固定式等速自在継手はプロペラシャフトに用いるのが最適となり、このように、プロペラシャフトにこの固定式等速自在継手を用いれば、長期に渡って安定した機能を発揮することができる。

なお、本発明の固定式等速自在継手は、前記したように、自動車のプロペラシャフトに用いるのが好ましいが、もちろんプロペラシャフト以外に用いることができる。

また、角度抑制機構４０による角度規制の前記所定角度としては、ブーツ３１の大径部３１ａの外径や小径部３１ｂの外径等の応じて種々変更できる。すなわち、所定角度は、ブーツ挟まれを防止することができるとともに、使用環境下での屈曲に対応できる屈曲が可能な範囲であればよい。

第１実施形態では反ブーツ側の外輪開口部側に周方向凹溝４１を配置し、第２実施形態ではブーツ側の外輪開口部側に周方向凹溝４１を配置していたが、反ブーツ側の外輪開口部側およびブーツ側の外輪開口部側に周方向凹溝４１を配置するようにしてもよい。すなわち、継手許容角度を規制するリング状体４２を、外輪２２の両開口部側に配設するようにしてもよい。

周方向凹溝４１の断面形状として、各実施形態では半円状であったが、他の半楕円や台形等の種々の形状のものを採用でき、また、リング状体４２の断面形状も、周方向凹溝４１に嵌合させることができる範囲で変更可能である。

リング状体４２は、周方向凹溝４１に嵌合可能であれば、エンドレスであっても、一部に切欠きを有するものであってもよい。そのため、リング状体４２の材質も、この固定式等速自在継手が使用される環境に対応でき、しかも、ボール２３にリング状体４２が当接した際に、継手許容角度を規制することができるものであれば、ゴム、樹脂、金属等の種々のものを使用するこことができる。

本発明の等速自在継手としても、ツェッパ型、アンダーカットフリー型等の種々の固定式等速自在継手に適用することができる。

本発明の第１実施形態を示す固定式等速自在継手の断面図である。前記固定式等速自在継手の外輪の拡大断面図である。前記固定式等速自在継手の角度抑制状態を示す断面図である。前記固定式等速自在継手の角度抑制機構を示す要部拡大図である。本発明の第２実施形態を示す固定式等速自在継手の外輪の拡大断面図である。従来の固定式等速自在継手の断面図である。従来の固定式等速自在継手に用いられる他の密封装置の断面図である。従来の固定式等速自在継手に用いられる別の密封装置の断面図である。

符号の説明

１内輪
２外輪
３ボール
４ケージ
６、７トラック溝
８シャフト
９ポケット
１０密封装置
１１ブーツ
１１ａ大径部
１１ｂ小径部
１１ｃ屈曲部
１３アダプタ
１３ａ一端部
１３ｂ他端部
１３ｃ径方向壁
１４シール部材
１５ブーツバンド
１６緩衝部分
１６ａ、１６ｂ接着部
１７通気孔
１８枝部
１９密封室
２１内輪
２２外輪
２３ボール
２４ケージ
２５中心孔
２６、２７トラック溝
２８シャフト
２９ポケット
３０密封装置
３１ブーツ
３１ａ大径部
３１ｂ小径部
３１ｃ屈曲部
３２スナップリング
３３アダプタ
３３ａ一端部
３３ｂ他端部
３４シール部材
３５ブーツバンド
３７環状凹部
３８周方向溝
４０角度抑制機構
４１周方向凹溝
４２リング状体
５０エンドキャップ
５０ａ本体部
５０ｂ小キャップ部
５１中央部
５２嵌合部
５３大径部
Ｏ、Ｏ１軸心

Claims

内周面に軸方向に延びる複数のトラック溝を形成した外輪と、外周面に軸方向に延びる複数のトラック溝を形成するとともに内径孔にシャフトの一端が連結された内輪と、それら内外輪のトラック溝間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、外輪と内輪との間に保持されてボールを保持するケージと、シャフト突出側の外輪開口部を塞ぐ密封装置とを備え、前記密封装置が、一端部が前記外輪に嵌合される金属製円筒状のアダプタと、大径部が前記アダプタの他端部に連結されると共に小径部が前記シャフトに嵌合される可撓性材料からなるブーツとを有する固定式等速自在継手において、外輪に、継手許容角度を規制してシャフトとアダプタとの間のブーツ挟まれを防止する角度抑制機構を設けたことを特徴とする固定式等速自在継手。
前記角度抑制機構は、外輪の内周面に設けられた周方向凹溝に嵌合するリング状体を備え、継手軸心に対してシャフト軸心が所定角度に屈曲したときに、前記ボールに前記リング状体が当接して、前記所定角度以上の屈曲を規制することを特徴とする請求項１の固定式等速自在継手。
前記角度抑制機構のリング状体を、反ブーツ側の外輪開口部側に配置したことを特徴とする請求項２の固定式等速自在継手。
前記角度抑制機構のリング状体を、ブーツ側の外輪開口部側に配置したことを特徴とする請求項２の固定式等速自在継手。
自動車のプロペラシャフトに用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの固定式等速自在継手。