JP2008101745A

JP2008101745A - 等速自在継手用ブーツの取付け構造

Info

Publication number: JP2008101745A
Application number: JP2006286372A
Authority: JP
Inventors: Daii O; 大偉王; Shigemi Tanaka; 重美田中
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2008-05-01

Abstract

【課題】等速自在継手用ブーツの小径側端部の位置ずれを防止する。
【解決手段】中間軸とその両端の等速自在継手とからなるドライブシャフトの、等速自在継手用ブーツ20の小径側端部22を中間軸10に嵌合させて外周をブーツバンドBで締め付けるようにした等速自在継手用ブーツの取付け構造であって、ブーツ20の小径側端部22の内周面に、ブーツバンドBの幅内で、横断面が逆台形をした一対の第一の環状突起24,26を形成し、第一の環状突起24,26間に横断面が台形をした第一の環状溝28を形成し、中間軸10の外周面に、第一の環状突起24,26と同じ間隔で第一の環状突起24,26と同じ横断面形状をした一対の第二の環状溝12,14を形成し、第二の環状溝12,14間に第一の環状溝28と同じ断面形状の側壁をもった第二の環状突起16を形成し、第二の環状突起16の高さは第二の環状溝12,14の深さhより大とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、等速自在継手用ブーツの取付け構造に関し、たとえば自動車のドライブシャフトに利用することできる。

自動車のエンジンから車輪に駆動力を伝達するドライブシャフトは、図３に示すように、中空または中実の中間軸１０の両端に一対の等速自在継手Ｊ_１，Ｊ_２をスプライン（またはセレーション。以下同じ。）でトルク伝達可能に結合させたユニット構造を有する。一対の等速自在継手のうち一方はしゅう動式(plunging)等速自在継手Ｊ_１、他方は固定式(fixed)等速自在継手Ｊ_２である。通常、しゅう動式等速自在継手Ｊ_１を自動車のエンジンの駆動軸側（インボード側）に配置し、固定式等速自在継手Ｊ_２を車輪側（アウトボード側）に配置する。

しゅう動式等速自在継手Ｊ_１の例として、ここではダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）が示してある。ＤＯＪは、外側継手部材としての外輪と、内側継手部材としての内輪と、トルク伝達要素としてのボールとで構成される。外輪はマウス部とステム部とからなり、ステム部がデファレンシャルに結合される。マウス部は一端にて開口したカップ状で、円筒状の内周面に軸方向に延びるボール溝が円周方向に等間隔に形成してある。内輪は球面状の外周面を有し、外輪のボール溝と同数の軸方向に延びるボール溝が円周方向に等間隔に形成してある。内輪は中心部にスプライン孔を有し、の連結穴に中間軸の端部のスプライン軸とトルク伝達可能に結合される。外輪のボール溝と内輪のボール溝は対をなし、各対のボール溝間にボールが組み込んである。ケージは、外輪の内周面に接触案内される外球面と、内輪の外周面に接触案内される内球面と、ボールを収容するポケットを備えた環体である。ケージはすべてのボールを同一平面に保持する役割を果たす。ケージの外球面の球面中心と内球面の球面中心とは、それぞれ継手中心に対して軸方向に等距離だけ反対側にオフセットさせてある（ダブルオフセット）。

この継手が作動角をとりつつトルクを伝達する際、ケージは、トルク伝達ボールを作動角の角度二等分面に保持する。これにより、継手の等速性が維持される。また、外輪と内輪とが軸方向に相対移動すると、ケージの外球面と外輪の内周面との間で滑りが生じ、円滑な軸方向移動（プランジング）を可能にする。

固定式等速自在継手Ｊ_２の例として、ここではアンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）が示してある。この等速自在継手Ｊ_２は、外側継手部材としての外輪と、内側継手部材としての内輪と、トルク伝達要素としてのボールとで構成される。外輪はマウス部とステム部とからなり、ステム部のスプライン軸にてアクスルハブ等のホイール側部材とトルク伝達可能に結合される。マウス部はベル型で、球面状の内周面に軸方向に延びるボール溝が円周方向に等間隔に形成してある。内輪は、球面状の外周面に外輪のボール溝と同数のボール溝が円周方向に等間隔に形成してある。内輪は中心部にスプライン孔を有し、このスプライン孔にて中間軸１０とトルク伝達可能に結合される。外輪のボール溝と内輪のボール溝は対をなし、各対のボール溝にボールが組み込んである。ケージは内外輪間に介在し、ボールを収納保持するポケットを備える。

等速自在継手Ｊ_１，Ｊ_２の内部に充填したグリースの漏洩を防止し、また、等速自在継手Ｊ_１，Ｊ_２の内部に外部から異物が侵入するのを防止する目的で、中間軸１０と等速自在継手Ｊ_１，Ｊ_２との間に密封用のブーツ２０を装着して使用するのが一般的である。このブーツ２０は、大径側端部と、小径側端部と、大径側端部と小径側端部の間の蛇腹部とからなり、大径側端部を等速自在継手Ｊ_１，Ｊ_２の外側継手部材の外周に嵌合させ、小径側端部を中間軸１０の外周に嵌合させた後、それぞれ外周を金属製のブーツバンドで締め付けることにより、気密的に固定するようになっている。

等速自在継手用ブーツは樹脂製ブーツとゴム製ブーツに大別され、ドライブシャフトにおいては、一般に、固定式等速自在継手には樹脂製ブーツを使用し、しゅう動式等速自在継手にはゴム製ブーツを使用する。

従来のブーツ取付け構造を例示するならば図４および５のとおりである。図４は装着前、図５は装着後における中間軸１とブーツ２の小径側端部との関係を示す。図４に示すように、中間軸１の外周に逆梯形のブーツ溝が形成してあり、そのブーツ溝の両側に横断面が台形をした畝が形成してある。一方、ブーツ２の小径側端部の内周面には横断面が逆台形の畝が形成してある。そして、図５に示すように、ブーツ２の小径側端部を中間軸１に嵌合させる際に小径側端部の内周面の畝を中間軸１の外周のブーツ溝に収容させて位置合わせした状態で、ブーツ２の小径側端部に外周をブーツバンド３で締め付け、この締め付け力でブーツの小径側端部の内周を弾性変形させて中間軸１の外周に固定する。
特開２００１−１７１３０８号公報

上述のとおり、固定型等速自在継手Ｊ_２は一旦組み立てた後は外側継手部材と内側継手部材が軸方向に相対移動することはないのに対して、しゅう動式等速自在継手Ｊ_１は外側継手部材と内側継手部材が軸方向に相対移動（プランジング）が可能である。したがって、しゅう動式等速自在継手Ｊ_１の場合、プランジングに伴ってブーツが伸縮する。ドライブシャフトとして自動車に組み付けた状態では設計上想定した範囲を越えるプランジングが起こることはないが、組み付ける前の搬送中や組付け作業時には過度の伸縮が起こりやすい。とくに内側継手部材が外側継手部材から引き出される向きの動き（スライドアウト）の場合、それに伴ってブーツが引っ張られる。その結果、ブーツ２０の小径側端部と中間軸１０の軸方向に位置ずれが生じやすく、グリース洩れの原因となる。

そこで、この発明の目的は、等速自在継手用ブーツの小径側端部の位置ずれを防止することにある。

この発明は、中間軸のブーツ溝に突起を追加することによって課題を解決したものである。すなわち、請求項１の発明は、中間軸１０とその両端の等速自在継手Ｊ_１，Ｊ_２とからなるドライブシャフトの、等速自在継手用ブーツ２０の小径側端部２２を中間軸１０に嵌合させて外周をブーツバンドＢで締め付けるようにした等速自在継手用ブーツの取付け構造であって、ブーツ２０の小径側端部２２の内周面に、前記ブーツバンドＢの幅内で、横断面が逆台形をした一対の環状突起２４，２６を形成し、前記一対の環状突起２４，２６間に横断面が台形をした第一の環状溝２８を形成し、中間軸１０の外周面に、第一の環状突起２４，２６と同じ間隔で軸方向に離間し第一の環状突起２４，２６と同じ横断面形状をした一対の第二の環状溝１４，１４を形成し、第二の環状溝１２，１４間に第一の環状溝２８と同じ断面形状の側壁をもった第二の環状突起１６を形成し、第二の環状突起１６の高さを第二の環状溝１２，１４の深さｈより大としたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１のブーツ取付け構造において、第一の環状溝２８の側壁と第二の環状突起１６の側壁は軸線に対する傾斜角θが相等しく、かつ、前記傾斜角θが６０°以上９０°未満に設定してあることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２のブーツ取付け構造において、第二の環状突起１６は、第二の環状溝１２，１４の側壁となる斜面部分と、前記斜面部分を越える先端部分１８とからなり、前記先端部分１８の横断面は凸円弧形状であり、前記先端部分１８の高さは前記斜面部分の高さより１０〜１５％高いことを特徴とする。

この発明によれば、従来の技術と比較して、中間軸１０の外周のブーツ溝の真ん中に一つ大きな台形突起（第二の環状突起１６）を追加したことになり、これによって等速自在継手用ブーツ２０の小径側端部２２の、中間軸１０の軸方向への位置ずれを防止することができる。すなわち、ブーツ溝の真ん中に台形突起（第二の環状突起１６）を追加することによって、ブーツ２０の小径側端部２２がブーツバンドで締め付けられている場合、ブーツ２０の小径側端部２２が台形突起１６を乗り越える、つまり位置ずれを起こすのに必要な力は従来（台形突起なし）の２倍以上になる。

請求項２の発明のように、ブーツ溝の側壁の斜面角θを６０°以上に設定することによって、ブーツ２０の小径側端部２２が位置ずれを起こすのに必要な力は従来（台形突起なし）の１．７倍以上になる。
上記２点の実施によって、ブーツ２０の小径側端部２２が位置ずれを起こすのに必要な力は従来の３．４倍以上になり、ブーツ２０の小径側端部２２の位置ずれの発生を防止あるいは少なくとも低減させることができる。その結果、組み付け時の位置決めが容易となり、かつ、安定した装着状態が得られる。

請求項３の発明のように、台形突起（第二の環状突起１６）の先端部分１８の横断面形状を凸円弧とすることにより、ブーツ２０と中間軸１０との接触面圧が局部的に高くなる。したがって、密封性がアップし、グリース洩れを防止することが期待できる。このようにして、信頼性の高い良品質のブーツ取付け構造が提供できる。

以下、この発明の実施の形態を図面に従って説明する。

図１および２に示すように、ブーツ２０の小径側端部２２の内周面に、軸方向に離間した一対の環状突起２４，２６が形成してある。各環状突起２４，２６の横断面形状は逆台形である。一対の環状突起２４，２６はブーツバンドＢの幅内に収まっている。一対の環状突起２４，２６の中間には断面形状が台形の環状溝２８が形成してある。環状突起２４，２６の高さと環状溝２８の深さは相等しく、いずれも符号ｈで表される。環状突起２４，２６の両側壁は軸線に対して傾斜しており、その傾斜角を符号θで表してある。

中間軸１０の外周面には、ブーツ２０の環状突起２４，２６と同じ軸方向間隔で、一対の環状溝１２，１４が形成してある。各環状溝１２，１４の横断面形状は逆台形で、環状突起２４，２６の断面形状と相補的である。環状溝１２，１４の深さは環状突起２４，２６の高さと同じで、いずれも符号ｈで表される。環状溝１２，１４の両側壁は軸線に対して傾斜しており、その傾斜角を符号θで表してある。

一対の環状溝１２，１４の中間には環状突起１６が形成してある。環状突起１６は斜面部分と、斜面部分を越える先端部分１８とからなり、斜面部分の高さは環状溝１２，１４の深さｈと等しい。先端部分１８の横断面形状は凸円弧状である。斜面部分を越える先端部分１８の高さは環状溝１２，１４の深さｈより１０〜１５％高くする。環状突起１６の高さを環状溝１２，１４の深さｈと同じにした場合、ブーツのつぶし率は１８．７５％である。環状突起１６の高さを環状溝１２，１４の深さｈよりも１０％高くした場合、ブーツつぶし率は２１．２５％になる。つぶし率が大きくなると接触面圧が高くなる。グリースの洩れをなくするという観点からは、突起１６の接触面圧が高い方が望ましい。しかし、ＣＲブーツの場合、一般に、つぶし率が２５％以上になると寿命が短くなるおそれがある。したがって、安全をみて、上記の数値範囲１０〜１５％にとどめる。

環状溝１２，１４の両側壁の傾斜角と環状突起２４，２６の両側壁の傾斜角は相等しく、具体的には６０°以上９０°未満に設定してある。ブーツ２０の小径側端部２２が受ける軸方向推力をＴとすると、その斜面方向分力Ｆ＝Ｔcosθが、突起を乗り越えるために必要な力になる。角度θが大きくなればなるほど、同じ大きさの力Ｆを得るための推力Ｔが大きくなるため、ブーツずれが発生しにくくなる。同じ大きさの力Ｆを得るために、Ｆ＝Ｔ１cos３０°＝Ｔ２cos６０°で単純計算すると、軸方向推力Ｔ２はＴ１の１．７３倍になる。ブーツずれ実験結果によれば、必要推力が１．７３倍になれば、ずれがほぼなくなる。したがって、傾斜角θは６０°以上９０°未満の範囲とする。

図１は、ブーツ２０の小径側端部２２と中間軸１０とが分離した状態を示す。そして、中間軸１０の環状溝１２，１４の外側には環状溝１２，１４の底面から測って高さｈの円筒軸部が存在する。一方、ブーツ２０の小径側端部２２の環状突起２４，２６の外側には環状溝２８の底面と同じ直径の円筒孔部が存在する。これらの円筒軸部と円筒孔部は、図２に示すように、ブーツ２０の小径側端部２２を中間軸１０に装着した状態では相互に密着する。

発明の実施の形態を示すブーツ取付け構造の断面図発明の実施の形態を示すブーツ取付け構造の断面図ドライブシャフトの縦断面図従来の技術を示すブーツ取付け構造の断面図従来の技術を示すブーツ取付け構造の断面図

符号の説明

Ｊ_１しゅう動式等速自在継手
Ｊ_２固定式等速自在継手
Ｂブーツバンド
１０中間軸
１２，１４第二の環状溝
１６第二の環状突起
１８先端部分
２０ブーツ
２２小径側端部
２４，２６第一の環状突起
２８第一の環状溝

Claims

中間軸とその両端の等速自在継手とからなるドライブシャフトの、等速自在継手用ブーツの小径側端部を中間軸に嵌合させて外周をブーツバンドで締め付けるようにした等速自在継手用ブーツの取付け構造であって、
ブーツの小径側端部の内周面に、前記ブーツバンドの幅内で、横断面が逆台形をした一対の環状突起を形成し、前記一対の環状突起間に横断面が台形をした第一の環状溝を形成し、
中間軸の外周面に、第一の環状突起と同じ間隔で軸方向に離間し第一の環状突起と同じ横断面形状をした一対の第二の環状溝を形成し、第二の環状溝間に第一の環状溝と同じ断面形状の側壁をもった第二の環状突起を形成し、第二の環状突起の高さは第二の環状溝の深さより大とした、等速自在継手用ブーツの取付け構造。
第一の環状溝の側壁と第二の環状突起の側壁は軸線に対する傾斜角が相等しく、かつ、前記傾斜角が６０°以上９０°未満に設定してある請求項１の等速自在継手用ブーツの取付け構造。
第二の環状突起は、第二の環状溝の側壁となる斜面部分と、前記斜面部分を越える先端部分とからなり、前記先端部分の横断面は凸円弧形状であり、前記先端部分の高さは前記斜面部分の高さより１０〜１５％高い請求項１または２の等速自在継手用ブーツの取付け構造。