JP2008215517A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】安定した通気性を誇る等速自在継手を提供する。
【解決手段】等速自在継手は、内周面に複数のトラック溝２２ａを形成した外輪２２と、外輪２２のトラック溝２２ａと対をなす複数のトラック溝２１ａを外周面に形成した内輪２１と、外輪２２のトラック溝２２ａと内輪２１のトラック溝２１ａ間に介在してトルクを伝達する複数のボール２３と、外輪２２と内輪２１との間に配設されボール２３を保持するケージ２４とを備え、ブーツ２８の一端を外輪２２に連結すると共にブーツ２８の他端を軸部材としてのスタブシャフト２５の外周面に嵌着させて継手内部を密封している。スタブシャフト２５の環状凹部２５ｂの外周面には通気溝３２が設けられ、該通気溝３２とブーツ２８の内周面とで継手内外を連通させる通気孔３１が形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は等速自在継手に関し、詳細には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、継手内部を密封するためのブーツを具備した等速自在継手に関する。

例えばＦＲ車では、エンジン、クラッチ、変速機（トランスミッション）が前方に、減速歯車装置（ディファレンシャル）、駆動車軸が後方にそれぞれ配置されているため、この間の動力伝達にプロペラシャフトを用いるのが通例である。また、ＦＲ車ベースの４ＷＤ車では、リアプロペラシャフトとフロントプロペラシャフトとが必要である。これらプロペラシャフトは、トランスミッションとディファレンシャル（以下、単にデフと称す）間の相対位置変化による長さ変位と角度変位に対応できる構造とするために等速自在継手を具備することが望ましい。

図５（Ａ）に、プロペラシャフトに使用される公知の等速自在継手の一例を示す。同図に示す等速自在継手は、内輪１、外輪２、ボール３およびケージ４を主要な部品として備える。内輪１の外周面にはトラック溝１ａが複数形成されている。内輪１の中心孔には軸部材（スタブシャフト）５の軸部５ａがスプライン嵌合により連結され、これによりトルク伝達が可能とされる。スタブシャフト５はスナップリング６により内輪１に対して抜け止め保持されている。

外輪２は内輪１の外周に位置し、その内周面には内輪１のトラック溝１ａと対をなすトラック溝２ａが複数形成されている。対をなす内輪１のトラック溝１ａと外輪２のトラック溝２ａにボール３がそれぞれ組み込まれる。内輪１と外輪２との間にはケージ４が配設され、ボール３はケージ４のポケット４ａ内で転動自在に保持される。

外輪２は軸方向一端側を封口したコップ状（有底筒状）をなし、軸方向他端側（開口側）には、継手内部に充填したグリースの漏洩を防止するための密封装置７が装着されている。図示例における密封装置７は、主にブーツ８と金属製のブーツアダプタ９とからなる。ブーツ８は、ゴム材料や樹脂材料等の可撓性材料で形成され、大径端部８ａ、小径端部８ｂ、および大径端部８ａと小径端部８ｂを接続する中間部８ｃを一体に有する。ブーツアダプタ９は略円筒状に形成され、一端に外輪２の外周面に加締め等の適宜の手段で固定されるフランジ９ａを有する。ブーツアダプタ９は、その反フランジ９ａ側一端（端部９ｂ）をブーツ８の大径端部８ａに加締めることによりブーツ８に対して固定されている。

スタブシャフト５の外周面には環状凹部５ｂが形成され、この環状凹部５ｂにブーツ８の小径端部８ｂが外嵌されている。そして、小径端部８ｂの外周面に設けた周方向溝８ｄに嵌合させるようにしてブーツバンド１０が締め付けられ、これによりスタブシャフト５の環状凹部５ｂにブーツ８の小径端部８ｂが固定される。なお、ブーツ８の小径端部８ｂは、自由状態でその内径が環状凹部５ｂの外径よりもわずかに小径に設定され、これにより、スタブシャフト５の環状凹部５ｂに対する嵌着性が担保されている。

ブーツ８の小径端部８ｂの内径側には、継手の内外を連通させる通気孔１１が設けられている。この通気孔１１を設けることにより継手の内外圧が均衡され、周辺温度の上昇や高速回転時の発熱による内圧膨張、またあるいは減圧によるブーツ８の破損、変形等が防止される。通気孔１１は、例えば図５（Ｂ）に示すように、ブーツ８の小径端部８ｂの内周面に一又は複数の軸方向溝１２を設けることにより、またあるいは図５（Ｃ）に示すように、ブーツ８の小径端部８ｂの内周面に一又は複数の突条１３を設けることにより、軸方向溝１２（あるいは突条１３間に形成される溝）とスタブシャフト５の環状凹部５ｂとの間に形成される（例えば、特許文献１を参照）。
実開平７−４４９６９号公報

上記の従来構成において、ブーツはゴム材料、樹脂材料等の可撓性材料で形成されているため、ブーツバンドの締め付けによる変形の態様にバラツキが生じ易い。これはすなわち、ブーツの内周面に設けた微小な軸方向溝等によって形成される通気溝の変形態様がバラツキ易いことを意味する。そのため、上記の従来構成では通気状態が不安定になり易く、ブーツの破損や変形が生じ易いという問題があった。また、このように通気状態が不安定になるのを回避するため、ブーツバンドの締め付けに格別の配慮を要し、これが継手の製造コストを増大させるという問題もある。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、安定した通気状態を確保し得る等速自在継手を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明では、内周面に複数のトラック溝を形成した外輪と、外輪のトラック溝と対をなして複数のトラック溝を外周面に形成した内輪と、外輪のトラック溝と内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配設されボールを保持するケージとを備え、ブーツの一端を外輪に連結すると共にブーツの他端を内輪から延びる軸部材の外周面に嵌着させて継手内部を密封した等速自在継手であって、軸部材の外周面に通気溝を設け、当該通気溝とブーツの内周面とで継手内外を連通させる通気孔を形成したことを特徴とする等速自在継手を提供する。

上記のように、本発明は、軸部材の外周面に通気溝を設け、当該通気溝とブーツの内周面とで継手内外を連通させる通気孔を形成したことを特徴とするものである。すなわち、かかる構成では、ブーツの軸部材に取り付けられる端部（小径端部）の内周面は平滑な円筒面に形成される一方で、軸部材の外周面のうち、ブーツの内周面と対向する軸方向領域は、周方向の少なくとも一部で凹凸のある円筒面に形成される。かかる構成であれば、ブーツバンドの締め付けによるブーツの変形態様が安定し、ブーツバンドの締め付けによる通気溝の変形が緩和されるため、通気孔における通気状態が常時良好なものとなる。また、ブーツを確実に固定しさえすれば安定した通気状態が得られ、ブーツバンドの締め付けに格別の配慮を要しないため、生産性を向上することができる。

上記構成において、軸部材に設ける通気溝の溝底の外径は、軸部材の最小径部よりも大径に設定するのが望ましい。通気溝の形成部位が、捩りトルクをはじめとする様々な応力に対して最弱部とならないようにするためである。

軸部材に設けるべき通気溝は、切削等の機械加工の他、鍛造や転造等の塑性加工を用いて形成することが可能である。上記で例示した加工法のうち、転造加工は、簡易な設備を用いて任意形状、任意深さの溝を精度良く形成することができ、しかも切削加工のように加工に伴う切削粉の問題を考慮しなくても良いから特に好適である。

通気溝の溝形状は任意に選択することができ、例えば、軸線に平行な直線状、軸線に対して傾斜した傾斜状、らせん状、格子状の何れか、あるいはこれらの組み合わせにより形成することができる。

以上のように、本発明によれば、継手内外で安定した通気状態を確保することができ、これによりブーツの破損等を防止し、耐久性や信頼性に優れた等速自在継手を提供することができる。また、組立て時の生産効率を向上することができる。

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は本発明に係る等速自在継手の第１実施形態を示すもので、詳細にはプロペラシャフトに使用される摺動式等速自在継手の一構成例を示すものである。同図に示す等速自在継手は、内輪２１、外輪２２、複数のボール２３およびケージ２４を主要な部品として備える。

内輪２１の外周面にはトラック溝２１ａが複数形成され、内輪２１の中心孔の内径にはスプライン２１ｂが形成されている。内輪２１の中心孔には、外径にスプライン２５ｃが形成された軸部２５ａを有する軸部材（スタブシャフト）２５が挿入され、両スプライン２１ｂ、２５ｃを相互に嵌合することにより、内輪２１とスタブシャフト２５とがトルク伝達可能に連結される。スタブシャフト２５の軸部２５ａの先端には環状溝２５ｄが設けられ、この環状溝２５ｄに装着されたスナップリング２６を内輪２１の端面で係止させることにより、内輪２１に対してスタブシャフト２５が抜け止め保持される。なお、本実施形態では内輪２１とスタブシャフト２５とを別体に形成しているが、両者は一体に形成することも可能である。

外輪２２は内輪２１の外周に配置され、その内周面には内輪２１のトラック溝２１ａと対をなすトラック溝２２ａが複数形成されている。対をなす内輪２１のトラック溝２１ａと外輪２２のトラック溝２２ａにボール２３がそれぞれ組み込まれる。内輪２１の外周面と外輪２２の内周面との間にケージ２４が配設され、ボール２３はケージ２４のポケット２４ａ内で転動自在に保持される。

この外輪２２は軸方向一端側を封口したコップ状（有底筒状）をなし、軸方向他端側（開口側）には、継手内部に充填したグリースの漏洩を防止するための密封装置２７が装着されている。密封装置２７は、主にブーツ２８とブーツアダプタ２９とからなる。

ブーツ２８は大径端部２８ａ、小径端部２８ｂ、および大径端部２８ａと小径端部２８ｂを接続する中間部２８ｃを一体に有する。小径端部２８ｂの外周面には周方向溝２８ｄが形成されている。このブーツ２８は、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコンゴム（ＶＭＱ、ＦＶＭＱ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ、ＦＦＫＭ）などのゴム材料、エステル系、オレフィン系、ウレタン系、アミド系、スチレン系などの熱可塑性エラストマーを用いて形成される。

ブーツアダプタ２９は金属材料で略円筒状に形成され、その一端に外輪２２の外周面に加締め等の適宜の手段で固定されたフランジ２９ａを有する。ブーツ２８とブーツアダプタ２９とは、ブーツ２８の大径端部２８ａにブーツアダプタ２９の反フランジ２９ａ側一端（端部２９ｂ）を加締めることにより固定されている。

スタブシャフト２５には環状凹部２５ｂが設けられ、この環状凹部２５ｂにブーツ２８の小径端部２８ｂが外嵌されている。そして、小径端部２８ｂの外周面の周方向溝２８ｄに嵌合させるようにしてブーツバンド３０が締め付けられ、これによりスタブシャフト２５の環状凹部２５ｂにブーツ２８の小径端部２８ｂが固定される。ブーツバンド３０は任意のものを使用することができ、いわゆるワンタッチタイプ、ロープロファイル、円環タイプ等が使用可能である。なお、ブーツ２８の小径端部２８ｂは自由状態でその内径が環状凹部２５ｂの外径よりもわずかに小径に設定され、これによりブーツ２８のスタブシャフト２５の環状凹部２５ｂに対する嵌着性が担保されている。

ブーツ２８の小径端部２８ｂとスタブシャフトの環状凹部２５ｂとの間には、継手の内外を連通する通気孔３１が設けられている。かかる通気孔３１を設けることによって継手の内外圧が均衡され、周辺温度の上昇や高速回転時の発熱に起因した内圧膨張によるブーツ２８の破裂、変形が防止される他、減圧時の凹みが防止される。この通気孔３１は、図２にも拡大して示すように、スタブシャフト２５の環状凹部２５ｂの外周面に一又は複数（図示例は複数）の通気溝３２を設けることにより、当該通気溝３２とブーツ２８の小径端部２８ｂの内周面とで形成される。本実施形態において、通気溝３２は継手の軸線に対して所定角度傾斜した傾斜状に形成され、また環状凹部２５ｂを超える軸方向領域に至って形成されている。

環状凹部２５ｂに設けるべき通気溝３２は、当該通気溝３２を除いてスタブシャフト２５を所定形状に形成した後、例えば切削等の機械加工、あるいは転造や鍛造等の塑性加工を小径端部２５ｂの外周面に施すことにより形成される。例示した加工法のうち、転造加工は、簡易な設備を用いて任意形状、任意深さの溝を精度良く形成することができ、しかも切削加工のように加工に伴う切削粉の問題を考慮しなくても良いから特に好適である。

なお、通気溝３２の溝底の外径は、スタブシャフト２５の最小径部２５ｅ（本実施形態では、スプライン２５ｃが形成された軸部２５ａと環状凹部２５ｂとを接続する部分）よりも大径に設定される。通気溝３２を形成することにより、環状凹部２５ｂが捩りトルクをはじめとする様々な応力に対して最弱部とならないように、すなわち捩りトルク等の作用時に、通気溝３２の形成部でスタブシャフト２５に捩れ、曲がり、破断等が生じないようにするためである。

以上に示すように、本発明ではスタブシャフト２５の環状凹部２５ｂの外周面に通気溝３２を設け、当該通気溝３２とブーツ２８の小径端部２８ｂの内周面とで継手内外を連通する通気孔３１が形成される。換言すると、ブーツ２８の小経端部２８ｂの内周面が平滑な円筒面に形成される一方で、スタブシャフト２５の環状凹部２５ｂの外周面が通気溝３２を有する凹凸面に形成される。かかる構成であれば、ブーツバンド３０の締め付けによるブーツ２８の変形態様が安定し、ブーツバンド３０の締め付けによる通気溝３２の変形が緩和されるため、通気孔３１における通気状態は常時良好なものとなる。これにより、継手の内外圧を安定して均衡させることができ、周辺温度の上昇や高速回転時発熱等に起因してブーツ２８が破損したり変形したりするのを確実に防止することが、すなわち等速自在継手の耐久性や信頼性を高めることができる。

また、上記のようにブーツバンド３０の締め付けによるブーツ２８の変形態様が安定するため、ブーツバンド３０をいかなる態様で締め付けても所定の通気孔３１を確実に確保することができる。そのため、ブーツバンド３０の締め付けに格別の配慮を払う必要がなくなり、生産効率を向上することができる。

なお、安定した通気性を確保するには、通気孔３１の孔径を０．１ｍｍ〜１．５ｍｍ程度に設定するのが望ましいことが本願発明者らの検証によって確認されているが、かかる構成は通気溝３２の溝深さを上記値とすることによってのみ得られるわけではない。すなわち、例えばブーツバンド３０によるブーツ２８（小径端部２８ｂ）の締め代の量を調整することによって、通気孔３１の孔径をコントロールすることも可能である。例えば通気溝３２の溝深さを深く形成することが難しい場合には、ブーツバンド３０の締め代を小さく設定することにより所定の通気孔径を確保することが可能である。

なお、通気溝３２の溝形状（配列パターン）は、図２に示すような軸線に対して傾斜した傾斜状に限定されるわけではない。例えば図３（Ａ）に示すようならせん状、あるいは図３（Ｂ）に示すような格子状に形成（配列）することも可能である。さらに、図示は省略するが、上記の各形態を組み合わせた形状とすることもできる。もちろん、従来同様に軸線と平行な直線状に形成することもできる（図示は省略）。また、通気溝３２の断面形状も図示例のような円弧状に限定されるわけではなく、例えば断面矩形状等に形成することも可能である。

図４は、本発明に係る等速自在継手の第２実施形態を示すものである。同図に示す等速自在継手が図１に示す等速自在継手と異なる主な点は、外輪２２が軸方向両端を開口させた略円筒状に形成されると共に、軸方向の一端開口、詳細には密封装置２７と反対側の一端開口が外輪２２とは別体のエンドキャップ３３で封口され、これにより継手内部に充填したグリースの漏洩および継手外部からの異物侵入が防止されている点にある。エンドキャップ３３は、図示しないボルト等により外輪２２に固定されている。なお、その他の構成は図１に示す構成に準ずるので、共通の参照番号を付して重複説明を省略する。

なお、本発明は上述した形態以外の摺動式等速自在継手に適用可能であることはもちろんのこと、固定式等速自在継手にも適用可能で、特にプロペラシャフトに使用される等速自在継手に好ましく適用可能である。

以上、本発明について説明を行ったが、本発明は上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の第１実施形態を示す断面図である。 図１に示す等速自在継手の要部拡大断面図である。 図２に示す軸部材の他例を示す図である。 本発明に係る等速自在継手の第２実施形態を示す断面図である。 （Ａ）図は公知の等速自在継手の全体構成の一例を示す断面図、（Ｂ）図は（Ａ）図に示すブーツの一例を示す断面図、（Ｃ）図は（Ａ）図に示すブーツの他例を示す断面図である。

符号の説明

２１ 内輪
２２ 外輪
２３ ボール
２４ ケージ
２４ａ ポケット
２５ スタブシャフト（軸部材）
２５ｂ 環状凹部
２８ ブーツ
２８ｂ 小径端部
２９ ブーツアダプタ
３０ ブーツバンド
３１ 通気孔
３２ 通気溝

Claims (4)

1. 内周面に複数のトラック溝を形成した外輪と、該外輪のトラック溝と対をなす複数のトラック溝を外周面に形成した内輪と、前記外輪のトラック溝と前記内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、前記外輪と前記内輪との間に配設され前記ボールを保持するケージとを備え、ブーツの一端を前記外輪に連結すると共に前記ブーツの他端を前記内輪から延びる軸部材の外周面に嵌着させて継手内部を密封した等速自在継手であって、
   前記軸部材の外周面に通気溝を設け、該通気溝と前記ブーツの内周面とで継手内外を連通させる通気孔を形成したことを特徴とする等速自在継手。
2. 前記通気溝の溝底の外径が、前記軸部材の最小径部よりも大径に設定されている請求項１記載の等速自在継手。
3. 前記通気溝は、機械加工又は塑性加工により形成されたものである請求項１記載の等速自在継手。
4. 前記通気溝が、軸線に平行な直線状、軸線に対して傾斜した傾斜状、らせん状、格子状の何れか、あるいはこれらの組み合わせにより形成されている請求項１記載の等速自在継手。

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