JP2007239878A - Drive shaft boot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車や各種産業機械の動力伝達用に用いられる、中実又は中空の軸の両方の端部に摺動式等速自在継手を取り付けてなるドライブシャフト用のブーツに関する。 The present invention relates to a boot for a drive shaft having a sliding constant velocity universal joint attached to both ends of a solid or hollow shaft used for power transmission of automobiles and various industrial machines.
自動車の終減速歯車装置(ディファレンシャル)から駆動輪に動力を伝達するための駆動車軸はドライブシャフトともいう。図5に示すドライブシャフトは、中間軸1と、その両端に取り付けた摺動式等速自在継手2、2とで構成される。等速自在継手2は、外輪(外側継手部材)3と、内輪(内側継手部材)4とで構成される。外輪3は、カップ状のマウス部とステム部とからなり、ステム部にてたとえば駆動輪の車軸と結合する。マウス部は内周に円周方向で等配した3本のトラック溝5を有し、各トラック溝5の対向した側壁がローラ案内面となる。内輪4はスプライン又はセレーションにて中間軸1と結合する。内輪4には、半径方向に突出した3本のトラニオン6が円周方向に等配してあり、各トラニオン6はローラ7を回転、摺動、首振り自在に担持している。内輪4のトラニオン6が外輪3のトラック溝5に入り込んでいる。そして、外輪3に対して内輪4が軸方向変位及び/又は角度変位した状態で回転するとき、ローラ7がローラ案内面に沿って転動する。
A drive axle for transmitting power from a final reduction gear device (differential) of an automobile to drive wheels is also called a drive shaft. The drive shaft shown in FIG. 5 includes an
各等速自在継手は摺動式であるため、外輪3と内輪4が相対的に軸方向に変位可能である。したがって、両端に固定された内輪4と共に中間軸1も軸方向に変位できる。その結果、中間軸1と外輪3が当たって異音が発生する。これを防止するため、中間軸1の端と外輪3との間に圧縮コイルばね8を介在させてある(特許文献1の図4のコイルばね32、特許文献2の第2図のばね9)。この場合、中間軸1の他方の端はもう一方の等速自在継手2の外輪3と接触するため、外輪3側に摩擦特性のよい受け部材9を取り付けてある。
Since each constant velocity universal joint is a sliding type, the
一方、ブーツ内は大容量閉塞空間であるため潤滑を必要とする継手部分にグリースが十分に行き渡らないという課題がある。この課題を解決するため、特許文献3は螺旋状ベローズブーツを提案している。この螺旋状ベローズブーツは、ブーツ内でのグリース流れを螺旋溝によって継手側に流動制御することによりグリースの充填量を削減する。
両側に摺動式等速自在継手を用いたドライブシャフトの場合、前述のように中間軸の軸方向位置を拘束する必要がある。中間軸の軸方向位置を拘束するためのばね等の保持部材がないと、中間軸が回転中に外輪等に衝突してこれらを破損することがある。しかし、中間軸をばねなどの部材で拘束する場合は、部品点数の増加、加工部位の増加及び組立て工数の増加によりドライブシャフトのコストアップにつながる。 In the case of a drive shaft using sliding type constant velocity universal joints on both sides, it is necessary to constrain the axial position of the intermediate shaft as described above. If there is no holding member such as a spring for restraining the axial position of the intermediate shaft, the intermediate shaft may collide with the outer ring or the like during the rotation and break them. However, when the intermediate shaft is constrained by a member such as a spring, the cost of the drive shaft is increased due to an increase in the number of parts, an increase in machining parts, and an increase in assembly man-hours.
本発明の目的は、ばね等の配設スペースを別途設けることなく、既存の部品構成の中で中間軸の位置を拘束可能なドライブシャフトを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a drive shaft capable of restraining the position of an intermediate shaft in an existing component configuration without separately providing an arrangement space such as a spring.
前記課題を解決するため、請求項1の発明は、中間軸と、中間軸の両端部に取り付けた一対の摺動式等速自在継手と、各等速自在継手の外輪外径と中間軸外径との間に配設されて内部に潤滑剤を保持するブーツとを有するドライブシャフトに使用されるブーツおいて、前記ブーツに、前記中間軸を軸方向の一方に向けて付勢し中間軸の軸方向移動を規制するばねを一体化したことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of
請求項2の発明は、請求項1の発明において、ブーツの内周面に螺旋状溝を形成すると共に、この螺旋状溝に沿って、中間軸を軸方向の一方に向けて付勢し中間軸の軸方向移動を規制するコイルばねを配設したことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a spiral groove is formed on the inner peripheral surface of the boot, and the intermediate shaft is urged toward one of the axial directions along the spiral groove. A coil spring for restricting the axial movement of the shaft is provided.
請求項3の発明は、コイルばねがブーツに一体形成されたことを特徴とする。
The invention of
請求項4の発明は、コイルばねがブーツの螺旋状の山部又は谷部に沿って組みつけらたことを特徴とする。
The invention of
請求項5の発明は、請求項1から4のいずれかのブーツを有するドライブシャフトである。 A fifth aspect of the present invention is a drive shaft having the boot according to any one of the first to fourth aspects.
ドライブシャフトに用いられるブーツの主な機能は潤滑剤の保持であるが、等速自在継手のブーツ形状は屈曲や伸縮に対応するために蛇腹状であることが多い。蛇腹状ブーツはある程度のばね要素としての機能を有する。一方、前述のようにブーツ内のグリースの流動制御によりグリース充填量を節約するため螺旋状ベローズブーツも提案されている。本発明は中間軸位置決め用のばねをブーツに一体化することにより、当該ばね用の取付部を継手から省略してばね取付部の加工を不要にする。 The main function of the boot used in the drive shaft is to retain the lubricant, but the boot shape of the constant velocity universal joint is often bellows to cope with bending and expansion / contraction. The bellows-shaped boot functions as a spring element to some extent. On the other hand, a spiral bellows boot has also been proposed in order to save the grease filling amount by controlling the flow of grease in the boot as described above. In the present invention, the spring for positioning the intermediate shaft is integrated with the boot so that the spring mounting portion is omitted from the joint so that the processing of the spring mounting portion becomes unnecessary.
本発明はさらに、螺旋状ベローズブーツの採用によりグリースの流動制御も行う場合、当該ブーツの螺旋溝に沿ってコイルばねを好都合に配設可能である。螺旋溝に合わせてコイルばねの螺旋形を形成し、ブーツ内外にコイルばねを突出させることなく一体的に取付けることができる。 In the present invention, when the flow of grease is also controlled by adopting a spiral bellows boot, a coil spring can be conveniently arranged along the spiral groove of the boot. The spiral shape of the coil spring can be formed in accordance with the spiral groove, and the coil spring can be integrally attached to the inside and outside of the boot without protruding.
ばねを一体化したブーツを採用することにより、等速自在継手の屈曲と伸縮によって中間軸に推力が作用しても、ばねの附勢力で中間軸の推力を打ち消し、中間軸を軸方向に拘束して中間軸が許容ストローク以上は移動しないようにする。ブーツは、通常はゴムや樹脂など単一部材で成型されるが、本発明ではブーツ自体によりある程度のばね剛性を確保するためにブーツの肉厚、蛇腹の山数、山の曲率などを最適設計し、さらには異なる複数の材料(ゴム・樹脂・金属など)を複合して成型することによって、従来の等速自在継手内に設けられるばねと同等かそれ以上の機能を確保する。 By adopting a boot with an integrated spring, even if thrust acts on the intermediate shaft due to the bending and expansion of the constant velocity universal joint, the thrust of the intermediate shaft is canceled out by the biasing force of the spring, and the intermediate shaft is restrained in the axial direction. Thus, the intermediate shaft should not move beyond the allowable stroke. Boots are usually molded from a single member such as rubber or resin, but in the present invention, the boot thickness, the number of bellows peaks, the curvature of the peaks, etc. are optimally designed to ensure a certain degree of spring rigidity by the boots themselves. Furthermore, by combining and molding a plurality of different materials (rubber, resin, metal, etc.), a function equivalent to or higher than that of a spring provided in a conventional constant velocity universal joint is ensured.
本発明によれば、ドライブシャフトの構成を大幅に変更することなく、中間軸の軸方向位置を拘束することができるから、部品点数、加工工数及び組立て工数の増加を回避することができる。また、ブーツに一体化したばねによってブーツの剛性が高まるので、跳ね石などがブーツに衝突した場合のブーツの破損を防止することができる。 According to the present invention, since the axial position of the intermediate shaft can be constrained without significantly changing the configuration of the drive shaft, an increase in the number of parts, the number of processing steps, and the number of assembly steps can be avoided. Further, since the rigidity of the boot is increased by the spring integrated with the boot, it is possible to prevent the boot from being damaged when a jumping stone or the like collides with the boot.
以下、図面に従って本発明の実施の形態を説明する。図1は、前輪駆動式車両のドライブシャフトに適用した本発明の実施の形態を示す。この実施形態は、図5の従来のドライブシャフトからばね8を排除したものである。すなわち、両側にトリポート型等速自在継手2、2が配設されたドライブシャフトにおいて、従来、中間軸1の軸方向移動を規制するため設けられていたばね8を排除し、その代わりとして、ばね8と同等のばね剛性を有する別のばね8aを一方の等速自在継手20のブーツ16に一体化した。ブーツ16ではなく反対側のブーツ18あるいは両方のブーツ16、18にばねを一体化することが可能であるが、この実施形態ではブーツ16だけにばね8aを一体化する。ブーツ16のばね剛性の詳細については後述する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention applied to a drive shaft of a front wheel drive type vehicle. In this embodiment, the
ドライブシャフトは、中間軸10と、その両端に取り付けた摺動式等速自在継手20、40とで構成される。以下では図1の右側をインボード側、左側をアウトボード側とする。中間軸10の両端にはスプライン又はセレーション(以下、単にスプラインという)軸部が形成してある。図1において符号16、18が指しているのはブーツである。一方のブーツ16は図2A(a)(b)に示すようにほぼ一様径の円筒状である。ブーツ16は等速自在継手20の外輪外径に取り付けられる大径部16aと、中間軸10に取り付けられる小径部16bを有する。反対側のブーツ18は図2B(a)(b)に示すように従来と同じ形状である。ブーツ18は等速自在継手40の外輪外径に取り付けられる大径部18aと、中間軸10に取り付けられる小径部18bを有する。なお、ここでは摺動式等速自在継手としていわゆるトリポード型等速自在継手を例示してある。
The drive shaft includes an
アウトボード側の等速自在継手20は、外輪22と、内輪30とで構成される。外輪22はカップ状で、ステム部24にてたとえば駆動輪の車軸と結合する。外輪22は内周に円周方向で等配した3本のトラック溝26を有し、各トラック溝26の対向した側壁がローラ案内面となる。内輪30は中間軸10のスプライン軸部12と結合するためのスプライン孔32を有する。内輪30には半径方向に突出した3本のトラニオン34を円周方向に等配してある。この実施の形態の場合、各トラニオン34の断面形状は短径が継手の軸線方向に延在する楕円形で、ローラ36の内周面の母線は凸円弧である。したがって、トラニオン34に対してローラ36は回転、摺動、首振り自在である。内輪30のトラニオン34及びローラ36が外輪22のトラック溝26内に収容される。そして、外輪22に対して内輪30が軸方向変位及び/又は角度変位した状態で回転するとき、ローラ36がローラ案内面に沿って転動する。
The constant velocity
本発明では、前述したようにアウトボード側の等速自在継手20の外輪22と中間軸10との間に介在するブーツ16に組み込んだコイルばね8aが所定のばね剛性を有する。この実施の形態の場合、コイルばね8aのばね剛性によって中間軸10がインボード側に付勢される。
In the present invention, as described above, the
インボード側の等速自在継手40は、基本的構成に関してはアウトボード側の等速自在継手20と同じである。したがって、全図を通じて実質的に同じ部品ないし部位には同じ符号をあててある。インボード側の等速自在継手40では、外輪22の底に、ブーツ16によって押された中間軸10の端面を受けるための受け部材9が取り付けてある。受け部材9は凹球面9aを有し、中間軸10の端部は凸球面10aを有する。凸球面10aがブーツのばね剛性によって凹球面9aに対して摺動自在に当接する。
The constant velocity universal joint 40 on the inboard side is the same as the constant velocity universal joint 20 on the outboard side with respect to the basic configuration. Accordingly, substantially the same parts or portions are denoted by the same reference symbols throughout the drawings. In the constant velocity universal joint 40 on the inboard side, a receiving
次に、コイルばね8aのばね剛性について説明する。図5の従来のドライブシャフトの場合、等速自在継手の屈曲と伸縮により発生する力:F1(t)、F2(t)、ばね8の剛性:K、ブーツ16、18の剛性:k1(x(t))、k2(x(t))、ブーツ16、18の減衰:c1(x(t))、c2(x(t))、中間軸10の軸方向許容移動量:x(t)とすると、ドライブシャフトの力学的概念は図3のように図示される。この場合、中間軸10の運動方程式は次の[数1]ように表すことができる。
[数1]〜[数3]をみると、ばね8とブーツ16、18の剛性の和(K+k1+k2)が、等速自在継手の屈曲や伸縮によって中間軸10に作用する推力による移動量を制御することがわかる。ばね8の配設部位は特に制約がないから、例えばばね8をブーツ16に組み込んだ場合、ばね8のばね剛性Kがブーツ16の剛性k1に単純加算され、[数3]と同じ釣り合い式が成立する。
Looking at [Equation 1] to [Equation 3], the sum of the rigidity of the
ブーツ16、18は、本来潤滑剤の保持のために用いられるが、等速自在継手20、40の屈曲と摺動にも追従しなければならないため蛇腹構造をとることが多い。そのため、ブーツ16、18はある程度のばね機能を持つ。ブーツ16、18は一般的にゴムや樹脂で成型されるため、金属ばねに比べて減衰率が大きく、中間軸10の急激なストローク移動を緩和する効果も期待できる。樹脂製ブーツはゴム製ブーツに比べて高剛性のため、中間軸10の軸方向移動の拘束用に適している。ただし、金属ばねと比べた場合、ゴム製、樹脂製ともブーツのみではばね剛性の不足は否めない。そこで本発明は金属ばねをブーツに一体化したのである。
The
ブーツ16に対するコイルばねの一体化構造としては、図4(A)〜(F)のように複数の構造が可能である。図4(A)はブーツ16の山部外側にコイルばね8aを一体化したもの、同(B)は山部内部にコイルばね8bを一体化したもの、同(C)は山部内側にコイルばね8cを一体化したもの、同(D)は谷部外側にコイルばね8dを一体化したもの、同(E)は谷部内部にコイルばね8eを一体化したもの、同(F)は谷部内側にコイルばね8fを一体化したものである。
As an integrated structure of the coil spring with respect to the
本発明のドライブシャフトに使用する等速自在継手は、トリポードジョイント又はクロスグルーブジョイントであることが望ましい。これらのジョイントが中間軸に作用する軸力の合力F1(t)+F2(t)は、2つのジョイントの取付け位相を適切に管理することにより小さくすることができる。そして、自動車の使用用途において、その合力F1(t)+F2(t)を計算により推定し、その値からばねを含めたブーツの剛性を計算する。通常の自動車用ドライブシャフトの場合、一般的には、(K+k1+k2)が1.0N/mm以上、かつ、20.0N/mm以下の剛性が確保できれば、中間軸10が等速自在継手の外輪22に衝突しないように軸方向移動を規制した状態で中間軸10を保持することができる。
The constant velocity universal joint used in the drive shaft of the present invention is preferably a tripod joint or a cross groove joint. The resultant force F1 (t) + F2 (t) of the axial force acting on the intermediate shaft by these joints can be reduced by appropriately managing the mounting phases of the two joints. Then, in the use application of the automobile, the resultant force F1 (t) + F2 (t) is estimated by calculation, and the stiffness of the boot including the spring is calculated from the value. In the case of a normal automobile drive shaft, generally, if (K + k1 + k2) is 1.0 N / mm or more and 20.0 N / mm or less of rigidity can be secured, the
1 中間軸
2 トリポート型摺動式等速自在継手
3 外輪
4 内輪
5 トラック溝
6 トラニオン
7 ローラ
9 受け部材
9a 凹球面
10 中間軸
10a 凸球面
12 スプライン軸部
16 ブーツ
18 ブーツ
20 摺動式等速自在継手
22 外輪
24 ステム部
26 トラック溝
30 内輪
32 スプライン孔
34 トラニオン
36 ローラ
40 摺動式等速自在継手
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Claims (5)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006062890A JP2007239878A (en) | 2006-03-08 | 2006-03-08 | Drive shaft boot |
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---|---|---|---|---|
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CN105309094A (en) * | 2014-05-27 | 2016-02-10 | 株式会社久保田 | Working machine |
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-
2006
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