JP2008014371A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】シール性を容易かつ低コストに向上させることができ、常時安定した動作性能を発揮し得る等速自在継手を提供する。
【解決手段】等速自在継手１は、内側継手部材としてのトリポート部材４を収容したカップ状の外側継手部材３と、その内部に充填されたグリースを封止するブーツ２とを備える。ブーツ２の大径部１０は、外側継手部材３の開口端部に外嵌された上で締め付け固定される。ブーツ２の内径にはちょう度の異なる２種類のグリースが充填され、ブーツ２の大径部１０内径には、外側継手部材３の内部に充填された第２のグリース１９よりもちょう度の小さい第１のグリースが充填されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、等速自在継手に関する。

等速自在継手は、例えば自動車や各種産業機械の動力伝達機構に組み込んで用いられるもので、互いの交差角度が変化可能に設けられた入力軸と出力軸を、入力軸からの回転トルクを出力軸へ等速で伝達できるように連結するものである。この種の等速自在継手には、継手内部への塵埃などの異物侵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、ブーツが装着されている。

図５（ａ）に摺動式等速自在継手の一つであるトリポード型等速自在継手の要部斜視図を示す。同図に示す等速自在継手１００は、ブーツ１０１と、継手内部部品（図示せず）を収容したカップ状の外側継手部材１０２と、継手内部部品から延びるシャフト１０３とを備えている。このうち、ブーツ１０１は、外側継手部材１０２の開口端部に外嵌されて締め付け固定される大径部１０４と、シャフト１０３に外嵌されて締め付け固定される小径部１０５と、大径部１０４と小径部１０５とを繋ぐ蛇腹部１０６とを有する。

近年、等速自在継手の軽量化等を目的として、上記の外側継手部材１０２の外周形状は、円周方向の複数箇所に周方向切り欠きからなる凹状の凹部１０７を設けた非真円状に形成される場合が多い。この場合、ブーツ１０１の大径部１０４内周面のうち、少なくとも開口端部側の内周面は、円弧部１０４ａと、外側継手部材１０２の凹部１０７形状に対応させ、円弧部１０４ａよりも内径側に突出した凸状部１０４ｂとが交互に配列された非真円状に形成される。

ところで、継手作動時、ブーツ１０１は、ねじりトルクを受ける他、温度変化の影響を受け膨張・収縮する。一般に、ブーツ１０１の大径部１０４は、その外周を締め付けバンドで締着されることにより外側継手部材１０２に固定されるが、上記のように外周形状が非真円の外側継手部材１０２を用いる場合には、締め付けバンドによる締め付け力が、真円形状の外側継手部材を用いる場合に比べ円周方向の各部で不均一になり易い。そのため、特に円弧部１０４ａと凸状部１０４ｂとの境界部付近で密封性（シール性）が不利になり易く、境界部近傍からのグリース漏れが生じ易いという問題があった。

そこで、シール性向上を目的として、例えば図５（ｂ）に示すように、大径部１０４の内周面のうち、上記凸状部１０４ｂよりも軸方向内側の領域に、外側継手部材１０２の外周に密着する複数条（図示例では３条）の環状シール部１０８と、シール部１０８の倒れを防止するためのリブ１０９とを設けた構成が公知である（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２３３３９８号公報

しかしながら、上記特許文献１にかかる構成であっても十分なシール性を確保できるとは言い難い。すなわち、例えば、低温時における作動性向上や異音の発生防止を目的として、比較的軟化し易い（ちょう度の大きい）グリースを用いる場合に、何らかの要因でブーツの周辺温度が高温に振れるとグリースが漏れ出す危険性が高い。更なるシール性向上手段として、ブーツ１０１の大径部１０４の内周形状（固定部形状）や、外側継手部材１０２の外周形状に工夫を凝らすことも考えられるが、製造コストの高騰を招く恐れがあるため好ましくない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、シール性を容易かつ低コストに向上させることができ、常時安定した動作性能を発揮し得る等速自在継手を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明では、継手内部部品を収容したカップ状の外側継手部材と、外側継手部材の内部に充填されたグリースを封止するブーツとを備え、外側継手部材の開口端部にブーツの開口端部を外嵌して締め付け固定した等速自在継手において、前記ブーツの開口端部内径に、前記外側継手部材の内部に充填されたグリースよりもちょう度の小さいグリースを充填したことを特徴とする等速自在継手を提供する。なお、ここでいう「ちょう度」とは、ＪＩＳ Ｋ ２２２０．５．３に規定の混和ちょう度を示す。

上記のように、本発明にかかる等速自在継手は、ブーツの開口端部内径、より具体的には外側継手部材に固定される側の開口端部内径に、外側継手部材の内部に充填されたグリースよりもちょう度の小さいグリースを充填したことを特徴とするものである。かかる構成によれば、潤滑部領域（外側継手部材の内部領域）に充填されたグリースのちょう度が経時変化等に伴う特性変化によって大きくなった場合でも、ブーツの開口端部内径に充填されるグリースのちょう度が外側継手部材の内部領域に充填されたグリースよりも小さいことから、そのブーツの開口端部内径に充填されたグリースにより外側継手部材の内部領域に充填されたグリースの流出を阻止することができる。その結果、ブーツや外側継手部材に別段の形状の工夫を凝らすことなく、外側継手部材との固定部からのグリース漏れを防止することができる。

上述の構成において、ブーツの開口部のうち、外側継手部材に固定される側の開口端部内径には、上記特許文献１と同様に、外側継手部材の外周面に密着する複数条の環状シール部と、隣接する環状シール部間に配設され、環状シール部の倒れを防止するリブとを設けることができる。これにより、外側継手部材との固定部（ブーツの大径部）におけるシール性を一層高め、ブーツからのグリース漏れをより確実に防止することが可能となる。一般に、ブーツは軽量化等を目的として樹脂の成形品とされるから、シール部とリブとはブーツの成形と同時に型成形することができる。従って、かかる構成とすることにより高コスト化を招くことはない。

ところで、グリースのちょう度は、グリースを構成する増ちょう剤の種類・配合比率等を変更することにより調製するのが一般的である。しかしながら、増ちょう剤種を異ならせたグリースが接触すると、軟化や硬化等が生じ、所望のグリース性能が発揮できなくなる恐れがある。従って、外側継手部材の内部に充填されるグリースと、ブーツの開口端部内径に充填されるグリースとは、同種の増ちょう剤を含むグリースとするのが望ましい。すなわち、本発明にかかるちょう度の異なる２種類のグリースは、例えば、同種の増ちょう剤を用い、かつその配合比率を異ならせて得るのが望ましい。

以上のように、本発明によれば、ブーツの開口端部内径に充填されたグリースのちょう度を、外側継手部材の内部領域に充填されたグリースよりも小さくしたことにより、ブーツの開口端部内径に充填されたグリースで、外側継手部材の内部領域に充填されたグリースの流出を阻止することができる。その結果、シール性を容易かつ低コストに高めることができ、常時安定した動作性能を発揮し得る等速自在継手を提供することができる。

以下、本発明に係る等速自在継手を図面に基づいて説明する。

図１に、本発明に係る摺動式等速自在継手の一つであるトリポード型等速自在継手（以下、単に「等速自在継手」と称す）１を例示する。同図に示す等速自在継手１は、外側継手部材３と、内側継手部材としてのトリポード部材４と、トルク伝達部材としてのローラ５と、トリポード部材４の内周にセレーションやスプライン等のトルク伝達手段を介して連結されたシャフト６と、一端を外側継手部材３の外周に、他端をシャフト６の外周に固定されたブーツ２とを主要な構成部材として備える。前述のトリポード部材４とローラ５とは外側継手部材３の内部に収容される継手内部部品を構成する。

外側継手部材３は、一端を開口させたカップ状のマウス部３１と、マウス部３１の反開口端部側でマウス部３１と一体に形成されたステム部３２とからなる。ステム部３２は、端部に形成したスプライン部で図示しない回転軸とトルク伝達可能に結合されている。マウス部３１の内径面には、円周方向三等分位置に軸方向に延びるトラック溝３ａが形成されている。外側継手部材３（マウス部３１）の外周面は、円周方向の３箇所に周方向の切り欠きからなる凹部１５が設けられた非真円状に形成されている。なお、マウス部３１とステム部３２とは別体としてもよい。

ブーツ２は、外側継手部材３の開口端部に固定される大径部１０と、トリポード部材４に連結されたシャフト６に固定される小径部１１とを備えた両端開口の略円錐台状に形成される。大径部１０と小径部１１とは、軸方向に沿って交互に配設される山部１２ａ、谷部１２ｂ、および両部１２ａ、１２ｂを連結する傾斜部１２ｃからなる蛇腹部１２で連結されている。

上記構成のブーツ２は、例えば、エステル系、オレフィン系、ウレタン系、アミド系、スチレン系等の熱可塑性エラストマ−にて形成され、要求特性に対して安定した機能を発揮し得るものが適宜選択使用される。熱可塑性エラストマ−は樹脂とゴムの中間の性質を有するものであり、弾性体でありながら、熱可塑性樹脂の通常の成形機にて加工することができる。なお、ブーツ２は、クロロプレンゴム（ＣＲゴム）等のゴム材料で形成することもできる。

図２に示すように、ブーツ２の大径部１０のうち、開口端部側内周面は、外側継手部材３（マウス部３１）の外周形状に対応して、内径側に突出した凸状部１０ｂと、円弧部１０ａとからなる非真円状に形成されている。ブーツ２の大径部１０の外周面には、環状の嵌合溝１３が形成され、この嵌合溝１３に締め付けバンド１４を締着することによって、ブーツ２の大径部１０が外側継手部材３に固定される。

本実施形態では図３に示すように、大径部１０の内周面のうち、円弧部１０ａと凸状部１０ｂとが設けられた領域よりも軸方向内側の領域に、外側継手部材３（マウス部３１）の外周面に密着する複数条（図では３条）の環状シール部１６と、隣接するシール部１６間に設けられ、シール部１６の倒れを防止するためのリブ１７とが設けられている。シール部１６は内径側に突出するようにして設けられ、リブ１７は、円周方向の複数箇所に配設されている。リブ１７の高さは、シール部１６の高さの半分程度に設定されている。なお、シール部１６は、２条、あるいは４条以上設けることもでき、例えばブーツ２の大きさや求められるシール性能等に応じて適宜変更可能である。

シャフト６には、外側継手部材３から所定量突出した位置に、図１に示すように、環状の凹溝が設けられ、この凹溝の外周にブーツ２の小径部１１が外嵌される。そして、小径部１１の外周面に形成された嵌合溝１３に締め付けバンド１４を締着することによって、ブーツ２の小径部１１がシャフト６に固定される。

上記構成からなる等速自在継手１において、ブーツ２の内周にはグリースが充填されている。グリースとしては、ちょう度の異なる２種類のグリースが充填され、そのうち相対的にちょう度の小さい第１のグリース１８はブーツ２の大径部１０内径に充填され、相対的にちょう度の大きい第２のグリース１９は、ブーツ２の大径部１０内径を除く潤滑部領域、すなわち第１のグリース１８が充填された領域を除く潤滑部領域に充填されている。

第１および第２のグリース１８，１９は、何れも、鉱物油、エステル系合成油、エーテル系合成油、炭化水素系合成油、ポリグリコール系合成油、シリコーン系合成油、フッ素系合成油等周知の潤滑油、あるいはこれらの混合油を基油とし、これに増ちょう剤や各種添加剤を要求特性に応じて適宜配合したものが用いられる。

増ちょう剤としては、例えば、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けん、カルシウム石けん、カルシウムコンプレックス石けん、アルミニウム石けん、アルミニウムコンプレックス石けん等の石けん系増ちょう剤、あるいは、ジウレア化合物、トリウレア化合物、ポリウレア化合物等のウレア系増ちょう剤を使用することができる。この他、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）化合物、ナトリウムテレフタラメート化合物等の有機系増ちょう剤を使用することもできる。

また、添加剤としては、フェノール類、芳香族アミン類などの酸化防止剤、スルホネート類、エステル類などの防錆剤、ＳＰ系、硫化油脂類、有機金属化合物などの極圧剤、ジチオリン酸塩類、ジチオカルバミン酸塩類などの摩耗防止剤、ベンゾトリアゾールなどの腐食防止剤、ポリイソブチレンなどの増粘剤、二硫化モリブデン、グラファイト、ＰＴＦＥ、有機モリブデン化合物、ＭＣＡ（メラミンシアヌレート）、ＢＮ（窒化ホウ素）などの個体潤滑剤を使用することができる。

ところで、グリースのちょう度は、上述した増ちょう剤の種類あるいは配合比率を変更することにより調製することができる。しかしながら、増ちょう剤種を異ならせたグリース同士が接触すると、グリースの軟化、硬化、耐熱性低下などの事態を招き、所望のグリース性能が発揮できなくなる恐れがある。従って、ちょう度の異なる第１および第２のグリース１８，１９は、同種の増ちょう剤を用い、かつその配合比率を異ならせて得るのが望ましい。

例えば、第１のグリース１８としては、ＪＩＳ Ｋ ２２２０．５．３に規定のちょう度（混和ちょう度）が８５〜２０５の範囲のグリースを、第２のグリース１９としてはちょう度が２２０〜３８５の範囲のグリースを用いることができ、これらは、求められるシール性や潤滑性等に応じて適宜の組み合わせで選択使用される。なお、シール性を高める観点からいえば、第１および第２のグリース１８，１９は、両者のちょう度差が出来るだけ大きくなるような組み合わせで用いるのが望ましい。

上記のように、本実施形態では、外側継手部材３の内部に充填された第２のグリース１９よりもちょう度の小さい第１のグリース１８を、ブーツ２内径のうち、外側継手部材３との固定部となる大径部１０内径に充填している。かかる構成とすれば、第１のグリース１８のちょう度が外側継手部材の内部領域に充填されたグリースよりも小さいことから、そのブーツの開口端部内径に充填されたグリースにより外側継手部材の内部領域に充填されたグリースの流出を阻止することができる。その結果、第２のグリース１９のちょう度が経時変化等に伴う特性変化によって一層大きくなっても、ブーツ２や外側継手部材３に別段の形状の工夫を凝らしたり、別部材を設けたりすることなく大径部１０からのグリース漏れを防止することができる。

さらに本実施形態では、大径部１０の内径に凸状のシール部１６を設けているので、ねじりトルクを受けたり、膨張収縮したりする状況下における使用であっても、ブーツ２の大径部１０と外側継手部材３との間における接触圧力を円周方向の各所で比較的均一にすることが可能となり、一層シール性を高めることが可能となる。なお、本実施形態のように、外側継手部材３（マウス部３１）の外周形状が非真円形状である場合には、円弧部１０ａと凸状部１０ｂとの境界部付近で接触圧力が確保しづらい。従って、シール部１６の高さは前記境界部付近で若干高めに設定するのが望ましい。接触圧力を高め、より一層シール性を高めることができるからである。

以上では、大径部１０の内周面に凸状のシール部１６およびリブ１７を設けた構成について説明を行ったが、特に、外側継手部材３の外周面が真円状に形成されている場合には、外側継手部材３の外周面とブーツ２の大径部１０の内周面との間における接触圧力は全周に亘って比較的均一とすることができる。従って、かかる構成の場合には、図４に示すように、大径部１０の内周面にシール部１６とリブ１７とを設けない構成としてもよい。

また、以上では、トリポード型の摺動式等速自在継手に本発明の構成を適用した形態について説明を行ったが、本発明はこの種の等速自在継手に限定適用されるものでなく、例えばダブルオフセット型、クロスグルーブ型等、他の摺動式等速自在継手、あるいはツェッパ型、アンダーカットフリー型等の固定式等速自在継手に適用することもできる。

以上、本発明について説明を行ったが、本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことである。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内の全ての変更を含む。

本発明に係る等速自在継手を示す断面図である。 図１におけるＹ−Ｙ断面図である。 図１のＡ部拡大断面図である。 図１のＡ部拡大断面図の他例を示すものである。 （ａ）図は、等速自在継手の従来構成を示す斜視図、（ｂ）図は、（ａ）図に示すブーツの内周の拡大斜視図である。

符号の説明

１ 等速自在継手
２ ブーツ
３ 外側継手部材
４ トリポード部材（内部継手部品）
９ シャフト
１０ 大径部
１５ 凹部
１６ シール部
１７ リブ
１８ 第１のグリース
１９ 第２のグリース

Claims (3)

1. 継手内部部品を収容したカップ状の外側継手部材と、外側継手部材の内部に充填されたグリースを封止するブーツとを備え、外側継手部材の開口端部にブーツの開口端部を外嵌して締め付け固定した等速自在継手において、
   前記ブーツの開口端部内径に、前記外側継手部材の内部に充填されたグリースよりもちょう度の小さいグリースを充填したことを特徴とする等速自在継手。
2. 前記ブーツの開口端部内径に、前記外側継手部材の外周面に密着する複数条の環状シール部と、隣接する環状シール部間に配設され、環状シール部の倒れを防止するリブとを設けたことを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
3. 前記外側継手部材の内部に充填されたグリースと、前記ブーツの開口端部内径に充填されたグリースとが、同種の増ちょう剤を含むものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の等速自在継手。

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