JP2007113615A - 固定式等速自在継手 - Google Patents

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。所定屈曲状態でシャフト２８に当接することによって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シャフト当接部４０を外輪２２に設けた。
【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３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１４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４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、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をよりも長くしている。

このため、図４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５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４に示した密封装置と同様、アダプタ１３の端部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固定式等速自在継手において、所定屈曲状態でシャフトに当接することによって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シャフト当接部を外輪に設けたものである。

シャフト当接部が所定屈曲状態でシャフトに当接することによって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が挟まれる状態となること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。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。

前記シャフト当接部を、外輪のブーツ側の開口端部からシャフト側に延びるリング状延設部にて構成した。

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、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。

シャフト当接部が所定屈曲状態でシャフトに当接することによって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。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、シャフト当接部がシャフトに当接して、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。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。

シャフト当接部を、外輪のブーツ側の開口端部からシャフト側に延びるリング状延設部にて構成したものであるので、構成として複雑なものにならず、加工性に優れるとともに、コスト低減に寄与する。

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と図２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３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シャフト当接部４０を設けている。

すなわち、ブーツ側の外輪開口端部にシャフト側に延びるリング状延設部４１を設け、リング状延設部４１をもって前記シャフト当接部４０としている。リング状延設部４１は断面舌状であって、反ブーツ側からシャフト２８に向かってブーツ側に傾斜するように延びている。また、シャフト当接部４０の内径端部４０ａはアール状に形成されている。

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２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、シャフト当接部４０の内径端部４０ａがシャフト２８に当接する。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。

このようにシャフト当接部４０がシャフト２８に当接すると、これ以上この方向の屈曲が規制される。すなわち、このシャフト当接部４０がなければ、シャフト２８は、その軸心Ｏ１が、図２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、シャフト当接部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、シャフト当接部４０が所定屈曲状態でシャフト２８に当接することによって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、密封装置が長期に渡ってその機能を発揮することができる。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、シャフト当接部４０がシャフト２８に当接して、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。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。

シャフト当接部４０を、外輪２２のブーツ側の開口端部からシャフト側に延びるリング状延設部４１にて構成したものであるので、構成として複雑なものにならず、加工性に優れるとともに、コスト低減に寄与する。

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、シャフト当接部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。

実施形態では、シャフト当接部４０は、反ブーツ側からシャフト２８に向かってブーツ側に傾斜するように延びているが、このように傾斜させずに、径方向に延びるものであっても、逆に、反ブーツ側からシャフト２８に向かって反ブーツ側に傾斜するように延びていてもよい。

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角度抑制状態を示す断面図である。 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
１４ 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 内外輪
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 シャフト当接部
４０ａ 内径端部
４１ リング状延設部
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 (3)

1. 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、所定屈曲状態でシャフトに当接することによって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シャフト当接部を外輪に設けたことを特徴とする固定式等速自在継手。
2. 前記シャフト当接部を、外輪のブーツ側の開口端部からシャフト側に延びるリング状延設部にて構成したことを特徴とする請求項１の固定式等速自在継手。
3. 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又は請求項２の固定式等速自在継手。

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