JP2007315423A

JP2007315423A - 等速自在継手

Info

Publication number: JP2007315423A
Application number: JP2006142968A
Authority: JP
Inventors: Hironori Kokuni; 弘典小国
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-05-23
Filing date: 2006-05-23
Publication date: 2007-12-06

Abstract

【課題】部品点数が少なく、簡潔な構造で、確実に継手内部と外部との通気が可能である等速自在継手を提供する。
【解決手段】外側継手部材２と、内径孔にシャフト８の一端が連結された内側継手部材１と、シャフト突出側の継手開口部を塞ぐブーツ１２と、反シャフト突出側の継手開口部を塞ぐシールプレート１３とを備えた等速自在継手である。シールプレート１３に羽根１７を有する蓋部材１４を付設する。非回転時にはシールプレート１３に貫通された通気孔１５を蓋部材１４にて塞いで閉状態とする。回転時には羽根１７が回転により生じる風圧を受けて蓋部材１４が揺動して通気孔１５を開状態とする。
【選択図】図１

Description

この発明は等速自在継手に関する。

プロペラシャフト用等の等速自在継手は、例えば、図６に示すように、内側継手部材としての内輪１０１、外側継手部材としての外輪１０２、ボール１０３およびケージ１０４を主要な構成要素としており、トルク伝達にボール１０３を使用する摺動型等速自在継手である。

内輪１０１は、その外周面に複数のトラック溝１０６が形成されている。この内輪１０１の中心孔（内径孔）１０５にシャフト１０８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１０２は、その内周面に内輪１０１のトラック溝１０６と同数のトラック溝１０７が形成されている。外輪１０２のトラック溝１０７と内輪１０１のトラック溝１０６との間にトルクを伝達する複数のボール１０３が組み込まれている。内輪１０１と外輪１０２の間にケージ１０４が配置され、ボール１０３は、ケージ１０４のポケット１０９内に保持されている。

シャフト突出側において、ブーツ固定板１１１と、ゴムブーツ１１２とを備えたシール構造が形成されている。反シャフト突出側において、円盤状のシールプレート１１３を備えたシール構造が形成されている。

このようなプロペラシャフト用の等速自在継手では、高速回転時に発熱によるブーツ内圧の上昇、ブーツ寿命の低下の課題を抱えており、通常は通気を設けた設計を必要としている。従来の通気タイプには２種類がある。一つはブーツに通気孔を設けるタイプであり、他はシールプレートに通気孔を設けるタイプである。

シールプレートに通気孔を設けるタイプには、ラビリンス構造にてシールプレートの通気孔からのグリース等の潤滑剤の漏れを防止するもの（特許文献１）と、回転に伴う遠心力を利用して外部との通気を行うことができるもの（特許文献２）とがある。

すなわち、特許文献１に記載のものは、図６に示すように、遮蔽部材１１５が前記通気孔１１４に対面して配置され、この遮蔽部材１１５に径方向開口部１２４を設けている。このため、内圧が上昇した場合に、開口部を介して通気孔１１４からの換気を可能としている。この場合、内部のグリース等は、回転による遠心力で外径方向に移動するので、この開口部１２４を介して外部に流出しないようにしている。

また、特許文献２に記載のシール構造（弁機構）は、図７に示すように、シャフト１１６に連結されるピン１１７と、このピン１１７に偏心した状態に支持される偏心板１１８と、この偏心板１１８の外径側に配設されるＯリング１１９と、Ｏリング１１９を受けるストップリング１２０と、偏心板１１８とシールプレート１２１との間に介装されるスペーサ１２２と、スペーサ１２２の切欠部に遊嵌される円板１２３とを備える。

このように構成されたシール構造は、シャフト１１６がその軸心を中心にして回転すると、ピン１１７が回転して偏心板１１８が回転する。この際、遠心力の作用により前記円板１２３がＯリング１１９を押圧して、Ｏリング１１９と偏心板１１８との密接状態を解除して、この弁装置を開状態とする。すなわち、非回転時には、弁装置は閉状態となっており、回転時には開状態となる。
実開平１−１６６８２６号公報特開昭４９−５１４３９号公報

従来のブーツに通気孔を設けるタイプでは、搬送時や車両組み付け時にこの通気孔からグリース等が外部へ漏れるおそれがある。また、通気孔の位置によっては、ブーツバンドの締付けによって、通気孔が塞がれる場合がある。このように、通気孔が塞がれると、高速回転時に放熱されず、ブーツ内圧の上昇やブーツの寿命低下を招く。

また、特許文献１に記載されたシールプレートに通気孔を設けるタイプでは、シールプレート１１３に設けられた通気孔１１４をラビリンス形状等の複雑な構造にしなければならず、成形が容易ではない。また、特許文献２に記載されたシール構造（シールプレートに通気孔を設けるタイプ）では、ピン１１７と偏心板１１８とＯリング１１９と円板１２３とストップリング１２０等を必要とするため、部品点数が増加し、構造も複雑であった。

本発明は、上記課題に鑑みて、部品点数が少なく、簡潔な構造で、確実に継手内部と外部との通気が可能である等速自在継手を提供することを目的とする。

本発明の等速自在継手は、外側継手部材と、内径孔にシャフトの一端が連結された内側継手部材と、シャフト突出側の継手開口部を塞ぐブーツと、反シャフト突出側の継手開口部を塞ぐシールプレートとを備えた等速自在継手において、前記シールプレートに羽根を有する蓋部材を付設し、非回転時には前記シールプレートに貫通された通気孔を前記蓋部材にて塞いで閉状態とし、回転時には前記羽根が回転により生じる風圧を受けて前記蓋部材が揺動して通気孔を開状態とするものである。

非回転時には、シールプレートに貫通された通気孔を蓋部材にて塞いで閉状態とするので、継手内部を密封することができる。また、回転時には蓋部材が揺動して通気孔を開状態とするので、継手内部と継手外部との通気を可能とする。しかも、シールプレートに通気孔を設けるとともに、羽根を有する蓋部材をシールプレートに付設するのみでよいので、部品点数も少なく、簡潔な構造で構成できる。

前記蓋部材に、前記通気孔に対応して、閉状態において蓋部材とシールプレートとに密接するシール部材を設けたものである。これにより、シールプレートと蓋部材との閉状態における密封性が向上する。

非回転時には、継手内部を密封することができ、継手内部からのグリースの漏れを防止することができるとともに、外部から継手内部への異物の侵入を防止できる。このため、搬送時や車両組み付け時には、通気孔を閉じており、継手内部からのグリースの漏れを防止することができる。また、回転時には、継手内部と外部との通気を可能とする。これにより、高速回転時の発熱等を解消することができ、シャフト突出側のブーツの寿命低下を解消することができる。しかも、部品点数も少なく簡潔な構造で、密封機能と通気機能を発揮することができ、コスト低減を図ることができる。

蓋部材とシールプレートとに密接するシール部材を設けることにより、シールプレートと蓋部材との密封性が向上し、閉状態（非回転時）において、継手内部からのグリースの漏れを確実に防止することができる。

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。

図１及び図２は、本発明の実施形態を示す等速自在継手の断面図である。本発明の等速自在継手は、内側継手部材としての内輪１、外側継手部材としての外輪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。すなわち、この実施形態の等速自在継手は、トルク伝達にボールを用いる摺動式等速自在継手である。

内輪１は、その外周面（凸球状外周面）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８は、スナップリング２２により内輪１に対して抜け止めされている。

外輪２は、その内周面（円筒状内周面）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。なお、この等速自在継手において、内輪１が抜け出ることを防止する手段として、外輪２の両開口端部に、ストッパ２４、２５が装着されている。

この外輪２のシャフト突出側の開口部に、この開口部を塞ぐブーツ１２が装着されている。すなわち、このブーツ１２とアダプタ１１とでシール構造１６が形成される。シール構造１６のブーツ１２は小端部１２ａと大端部１２ｂ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１１は、大径筒部１１ａと、小径筒部１１ｂとを備える。また、ブーツ１２の小端部１２ａは、シャフト８に外嵌され、ブーツバンド２３で締付けられている。ブーツ１２の大端部１２ｂはブーツアダプタ１１の小径筒部１１ｂの端部が加締められて保持されている。ブーツアダプタ１１の大径筒部１１ａは外輪２のシャフト突出部側の開口部に外嵌（圧入）されている。

一方、反シャフト突出側の外輪開口部はシールプレート１３と蓋部材１４とからなるシール構造１０にて塞がれている。シールプレート１３は、円盤状の本体部２０と、この本体部２０の外径縁部から軸方向に延びる短筒状の周壁部２１とからなり、本体部２０の中央部に円孔状の通気孔１５が設けられている。そして、周壁部２１が外輪２の反シャフト突出側の開口部に圧入されている。

蓋部材１４は、図３に示すように、矩形短冊状の本体部１６と、この本体部１６の一端部２５側に設けられる羽根１７とを備える。すなわち、前記羽根１７は、図４に示すように、本体部１６の一方の長辺の一端部から、本体部１６の長手方向に対して直交する方向側に、本体部１６を含む平面に対して所定角度θをなすように、横方向に突出する傾斜片（正方形の平板体）にて構成される。すなわち、傾斜片である羽根１７は、本体部１６からシャフト８に対して離れる方向に傾斜している。

ところで、前記蓋部材１４は、他端部２４側を固定して、図３に示すように、一端部２５側に矢印Ａ方向の所定圧以上の押圧力が作用すれば、一端部２５側がこの矢印Ａ方向にたわむ。そして、この押圧力が解除されれば、その復元力で元の形に戻る機能を有するものである。このため、この機能を有するものであれば、蓋部材１４の材質としては、金属、プラスチック、セラミック等種々のものを採用できる。

また、蓋部材１４の本体部１６の一端部２５には、例えばゴムや樹脂等の弾性材からなるシール部材（クッション材）１９を付設している。すなわち、蓋部材１４の本体部１６の一端部２５に切欠部２６を形成し、この切欠部２６に前記シール部材１９を嵌合させている。シール部材１９は、その外形を通気孔１５よりも大きく設定している。そして、図３に示すように、蓋部材１４の他端部２４をシールプレート１３にスポット溶接等により固着し、シールプレート１３の通気孔１５に、蓋部材１４の一端部２５を対応させる。このため、この等速自在継手が非回転時には、シール部材１９がシールプレート１３に密接して、通気孔１５を塞ぐ閉状態となっている。なお、図３において１８は、溶接部を示している。

前記シール構造１０、１６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。

このように構成された等速自在継手では、非回転時には、蓋部材１４にて通気孔１５が塞がれて閉状態となっている。ところが、回転すると、羽根１７は、この回転により生じる風圧を受けることになる。この際、この風圧によって、羽根１７に浮力が生じる。すなわち、羽根１７における単位面積にかかる風圧力Ｆは、次の数１にて表される。数１において、ｐは空気密度、Ｖは風速、θは羽根１７の傾きである。

このように、羽根１７に前記力Ｆが作用すれば、羽根１７のポイント（重心）Ｇに曲げモーメントＭが発生する。この羽根１７のポイントＧに発生する曲げモーメントは、蓋部材１４の他端縁２７からポイントＧまでの距離をＬ１として、数２により表される。

羽根１７のポイントＧに発生した曲げモーメントＭにより、図２や図４に示すように、蓋部材１４の一端部２５側が反シャフト突出側にたわむ。すなわち、この状態では、蓋部材１４には、前記したように図３の矢印Ａ方向の所定圧以上の押圧力が作用したことになる。このため、蓋部材１４が揺動して、蓋部材１４の一端部２５がシールプレート１３から離れ、通気孔１５を開状態とする。また、図５に示す蓋部材１４のたわみ角θｍは数３で表され、蓋部材１４のたわみによる軸方向の変位（羽根１７のポイントＧに対応する部位における蓋部材１４のシールプレート１３からの変位）δは数４で表される。

なお、Ｅは縦弾性係数であり、蓋部材１４の材質によって決まる定数である。Ｉは断面二次モーメントであり、蓋部材１４の断面寸法によって決まる定数である。

ところで、羽根１７の傾きθは、０＜θ＜９０°の範囲内で設定し、好ましくは２０°＜θ＜７０°、より好ましくは３０°＜θ＜５０°程度に設定するのが好ましい。すなわち、θが０である場合、回転による風圧を受けず、θが９０°である場合、蓋部材１４がたわむための曲げモーメントＭが発生しない。θが４５°で蓋部材１４が開状態となる方向の押圧力が最大となる。なお、所定圧としては、この等速自在継手が高速回転して、内圧が高まって、ブーツ１２を傷めるおそれがあるときの風圧である。

回転が止まり、非回転状態に戻ると、シールプレート１３から離れた蓋部材１４の一端部２５は、蓋部材１４の復元力により、図１や図３に示すような元の位置に戻る。このため、蓋部材１４にて通気孔１５が塞がれて閉状態となる。

本発明では、非回転時には、シールプレート１３に貫通された通気孔１５を蓋部材１４にて塞いで閉状態とするので、継手内部を密封することができる。これにより、継手内部からのグリースの漏れを防止することができるとともに、外部から継手内部への異物の侵入を防止できる。すなわち、搬送時や車両組み付け時には、通気孔１５を閉じており、継手内部からのグリースの漏れを防止することができる。また、回転時には蓋部材１４が揺動して通気孔１５を開状態とするので、継手内部と継手外部との通気を可能とする。これにより、高速回転時の発熱等を解消することができ、ブーツ１２の寿命低下を解消することができる。しかも、シールプレート１３に通気孔１５を設けるとともに、羽根１７を有する蓋部材１４をシールプレート１３に付設するのみでよいので、部品点数も少なく、簡潔な構造で構成でき、コスト低減を図ることができる。

また、蓋部材１４に、前記通気孔１５に対応して、閉状態において蓋部材１４とシールプレート１３とに密接するシール部材１９を設けている。これにより、シールプレート１３と蓋部材１４との閉状態における密封性が向上し、閉状態（非回転時）において、継手内部からのグリースの漏れを確実に防止することができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、蓋部材１４の本体部１６の形状としては、矩形短冊状に限られるものではなく、要は、非回転時には通気孔１５を塞ぎ、回転時には回転時の風圧により揺動して開状態となるものであればよい。蓋部材１４の固着方法としては、溶接に限られるものではなく、ボルト部材や、リベット等種々の固着具を採用することができる。前記実施形態では、蓋部材１４の本体部１６の一端部２５のみにシール部材１９を付設したが、本体部１６の全体に亘ってシール部材１９を付設してもよい。また、非回転時に密着性を維持できるものであれば、シール部材１９を省略してもよい。さらに、通気孔１５の形状としても、円形に限られるものではなく、多角形であってもよい。さらに、羽根１７の形状、大きさ、傾斜角度等も、羽根１７に発生した曲げモーメントＭにより、蓋部材１４の一端部２５側が反シャフト突出側にたわむものであれば、種々の変更が可能である。このため、開状態となる風圧を発生させる回転数は、蓋部材１４の材質、厚さ、長さ等に応じて設定することができる。従って、使用される環境等に応じて開状態となる回転数を設定することができる。

また、等速自在継手としては、実施形態のような摺動型等速自在継手に限るものではなく、固定型自在継手であってもよい。

本発明の実施形態を示す等速自在継手の断面図である。前記等速自在継手の使用状態を示す断面図である。前記等速自在継手の要部拡大断面図である。前記等速自在継手の羽根の拡大平面図である。前記等速自在継手の使用状態を示す要部拡大断面図である。従来の等速自在継手の断面図である。従来の他の等速自在継手の要部拡大断面図である。

符号の説明

８シャフト
１３シールプレート
１４蓋部材
１５通気孔
１７羽根
１９シール部材

Claims

外側継手部材と、内径孔にシャフトの一端が連結された内側継手部材と、シャフト突出側の継手開口部を塞ぐブーツと、反シャフト突出側の継手開口部を塞ぐシールプレートとを備えた等速自在継手において、前記シールプレートに羽根を有する蓋部材を付設し、非回転時には前記シールプレートに貫通された通気孔を前記蓋部材にて塞いで閉状態とし、回転時には回転により生じる風圧を前記羽根が受けて前記蓋部材が揺動して通気孔を開状態とすることを特徴とする等速自在継手。
前記蓋部材に、前記通気孔に対応して、閉状態において蓋部材とシールプレートとに密接するシール部材を設けたことを特徴とする請求項１の等速自在継手。