JP2008248969A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】ブーツのシール性を損なうことなく、ブーツの過大変形を抑制するための通気性を確保する。
【解決手段】外輪２２と、シャフト２５に結合される内輪２１と、外輪２２と内輪２１との間でトルク伝達を行う複数のボール２３と、継手内外を区画すると共に一端がシャフト２１に嵌合されるブーツ２８とを備えた等速自在継手であって、ブーツ２８のシャフト２５との嵌合部をなす小径端部２８ｂに、継手内外に貫通すると共に、軸方向における回転半径を漸次変化させた傾斜部４１ａを有する通気孔４１を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自動車のプロペラシャフトやドライブシャフト、或いは各種産業機械に用いられる等速自在継手に関する。

周知のように、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と角度変化に対応するために等速自在継手を具備する。

通常、プロペラシャフトには、車両全体の重量軽減という観点から、軽量で、しかも回転バランスおよび振動特性がよい、いわゆるレブロ型（あるいはクロスグルーブ型）の摺動式等速自在継手が採用される。このレブロ型等速自在継手は、衝突時の軸方向衝撃によるトランスミッションとデフ間の軸方向変位を吸収できる構造を具備する。

図６はレブロ型等速自在継手の一例を示す。この等速自在継手は、内輪１、外輪２、ボール３、およびケージ４を主たる構成要素として備えている。内輪１は、その外周面に複数のトラック溝１ａが形成される。この内輪１の中心孔にシャフト５の軸部５ａをスプライン嵌合により連結することによりトルク伝達を可能にしている。このシャフト５はスナップリング６により内輪１に対して抜け止めされている。

外輪２は内輪１の外周に位置し、内周面に内輪１のトラック溝１ａと同数のトラック溝２ａが形成される。内輪１のトラック溝１ａと外輪２のトラック溝２ａは、軸線に対して反対方向に傾斜した角度をなし、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との交叉部にボール３が組み込まれる。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４ａ内に保持される。

この外輪２の軸方向一端側には、継手内部に充填した潤滑剤（例えばグリース）の漏洩を防ぐと共に継手外部からの異物侵入を防止するためのエンドキャップ７がボルト締めにより固定され、軸方向他端側の外輪２とシャフト５との間には密封装置が装着されている。

この密封装置はブーツ８とブーツアダプタ９とからなる。ブーツ８は、ゴム材料又は樹脂材料等の可撓性材料にて構成され、大径端部８ａ、小径端部８ｂ、および大径端部８ａと小径端部８ｂとを連結する断面Ｕの字状の中間部８ｃを有する。ブーツアダプタ９は円筒形で、一端に外輪２の外周面と嵌合するフランジ９ａを有し、エンドキャップ７と共にボルト締めにより外輪２に固定される。ブーツ８の小径端部８ｂはシャフト５に取り付けてブーツバンド１０で締め付けられている。ブーツ８の大径端部８ａはブーツアダプタ９の端部９ｂを加締めて保持されている。

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、ブーツバンド１０で締め付けられている。小径端部８ｂは肉厚の円筒部からなり、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さく設定されており、これによって、環状凹部５ｂに対する嵌着性を担保している。また、小径端部８ｂの外周面には周方向溝８ｄが形成され、この周方向溝８ｄにブーツバンド１０が嵌合している。

ブーツ８の小径端部８ｂの内径面には、高速回転時の発熱による内圧膨張や、減圧時の凹み等によるブーツ８の過大変形を防止するため、内外圧を均衡させる通気孔１１が設けられている。この通気孔１１は、図７に示すようにブーツ８の小径端部８ｂの内周面に通気溝１２を軸方向に設けることにより、その通気溝１２とシャフト５の外周面とで構成され、継手の内外を連通させている（例えば、下記の特許文献１）。

また、その他の例としては、前記通気孔１１を、ブーツ８の小径端部８ｂの外側一端面に円環状に設けられたリップによって覆ったものや（例えば、下記の特許文献２）、前記通気溝１２を格子状に形成して通気孔１１を形成したもの（例えば、下記の特許文献３）などが提案されている。
実開平７−４４９６９号公報 特開平８−２８７０４号公報 特開２００６−２７５２５９号公報

しかしながら、上記の特許文献１の構成では、軸方向に平行に設けられた通気孔１１で継手内外が連通されているので、潤滑剤の漏洩や、異物の侵入を防止するというブーツ８に本来的に要求されるシール性自体が損なわれるおそれがある。

また、上記の特許文献２の構成では、ブーツ８の内圧の変化に追随して、リップを開閉させる必要があるが、かかるリップは円環状に形成されているためその剛性が比較的高く、ブーツ８の内圧の変化に的確に追随してリップを開閉させることが困難となり、通気孔１１の機能を十分に発揮できないおそれがある。一方、リップを薄肉にするなどしてその剛性を低下させた場合には、リップの開閉動作による疲労劣化によってブーツ８に破損が生じ、ブーツ８のシール性が損なわれるおそれがある。

さらに、上記の特許文献３の構成では、通気孔１１を長くすることができる点を除いて、上記の特許文献１の構成と大差はなく、ブール８のシール性を十分に得ることができない。

なお、以上は、プロペラシャフトに使用される等速自在継手を例にとって説明したが、ドライブシャフトやその他各種産業機械に使用される等速自在継手においても、ブーツ８に上述のような通気孔１１を形成した場合には、同様の問題が生じ得る。

本発明は、上記実情に鑑み、ブーツのシール性を損なうことなく、ブーツの過大変形を抑制するための通気性を確保することを技術的課題とする。

上記課題を解決するために創案された本発明は、外側継手部材と、シャフトに結合される内側継手部材と、前記外側継手部材と前記内側継手部材との間でトルク伝達を行うトルク伝達部材と、継手内外を区画すると共に一端が前記シャフトに嵌合されるブーツとを備えた等速自在継手において、前記ブーツにおける前記シャフトとの嵌合部に、継手内外に貫通すると共に、軸方向で回転半径を漸次変化させた傾斜部を有する通気路を設けたことに特徴づけられる。

このような構成によれば、ブーツに形成された通気路が、軸方向で回転半径を漸次変化させた傾斜部を有することから、継手回転時（ブーツの回転時）に作用する遠心力によって、当該傾斜部で、継手内部に充填された潤滑剤の漏洩や、継手外部からの異物の侵入を抑制し、ブーツのシール性を良好に維持することができる。特に、継手内側が継手外側よりも外径側に傾斜するように傾斜部を形成した場合には、上記の遠心力によって、潤滑剤が傾斜部に沿って継手内部に戻る方向に力を受けるので、潤滑剤の漏洩を好適に抑制することができる。また、継手内側が継手外側よりも内径側に傾斜するように傾斜部を形成した場合には、上記の遠心力によって、異物が傾斜部に沿って継手外部に排出される方向に力を受けるので、異物の侵入を好適に抑制することができる。

上記の構成において、前記通気路の傾斜部は、継手内側が継手外側よりも外径側に傾斜した第１傾斜部と、継手内側が継手外側よりも内径側に傾斜した第２傾斜部とを有することが好ましい。

このようにすれば、継手回転時に作用する遠心力によって、潤滑剤の漏洩と異物の侵入の双方を確実に抑制することができ、ブーツのシール性をより一層高めることができる。

上記の構成において、前記第１傾斜部が、前記第２傾斜部よりも継手内側に設けられていることが好ましい。

このようにすれば、遠心力によって、継手内部に潤滑剤を戻す機能を有する第１傾斜部が継手内側に、継手外部に異物を排出する機能を有する第２傾斜部が継手外側にそれぞれ位置することになるので、潤滑剤の漏洩と異物の侵入の双方を抑制する上で有利となる。

この場合、前記第１傾斜部の一端部が継手内部に開放すると共に、前記第２傾斜部の一端部が継手外部に開放していることが好ましい。

このようにすれば、遠心力によって、第１傾斜部に入り込んだ潤滑剤が途中で滞留することなく確実に継手内部に戻され、第２傾斜部に入り込んだ異物が確実に継手外部に排出されるので、ブーツのシール性をより確実に維持することができる。

上記の構成において、前記第１傾斜部と前記第２傾斜部との間に、通気路内に突出する突出部が形成されていることが好ましい。

このようにすれば、突出部によって、通気路の通気経路が一部狭小になるので、当該領域でラビリンスシールが構成される。したがって、突出部を境界として、潤滑剤の漏洩及び異物の侵入の双方をより確実に抑制することが可能となる。

上記の構成を備えた等速自在継手は、プロペラシャフト用として好適に使用することができる。

すなわち、プロペラシャフト用の等速自在継手にあっては、高速回転動作が要求されることから、作用する遠心力も大きく、通気経路の傾斜部による上述の作用効果を十分に発揮することができる。

以上のように本発明によれば、ブーツのシール性を損なうことなく、ブーツの過大変形を抑制するための通気性を確保することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の第１実施形態で、レブロ型等速自在継手（ＬＪ）に適用した場合を例示する。なお、本発明はこのレブロ型等速自在継手に限らず、例えば、ダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）などの摺動式等速自在継手や他の固定式等速自在継手を含む、プロペラシャフトに使用され得る等速自在継手全般に広く適用可能である。

このレブロ型等速自在継手は、内側継手部材としての内輪２１、外側継手部材としての外輪２２、トルク伝達部材としての複数のボール２３、およびケージ２４を主たる構成要素として備えている。

内輪２１は、その外周面に複数のトラック溝２１ａが形成されている。この内輪２１の中心孔の内径にスプライン２１ｂを形成すると共にシャフト２５の軸部２５ａの外径にスプライン２５ｂを形成することにより、その内輪２１の中心孔にシャフト２５の軸部２５ａを挿入してスプライン嵌合により連結して両者間でのトルク伝達を可能にしている。このシャフト２５の軸部２５ａの先端には輪溝２５ｃが設けられ、この輪溝２５ｃに装着されたスナップリング２６を内輪２１の端面にて係止させることにより、シャフト２５は内輪２１に対して抜け止めされている。

外輪２２は、内輪２１の外周に配置され、その内周面に内輪２１のトラック溝２１ａと同数のトラック溝２２ａが形成されている。内輪２１のトラック溝２１ａと外輪２２のトラック溝２２ａは、軸線に対して反対方向に傾斜した角度をなし、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との交叉部にボール２３が組み込まれる。内輪２１の外周面と外輪２２の内周面との間にケージ２４が配置され、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の軸方向一端側には、継手内部に充填した潤滑剤（例えばグリース）の漏洩を防ぐと共に継手外部からの異物侵入を防止するためのエンドキャップ２７がボルト締めにより固定され、軸方向他端側の外輪２２とシャフト２５との間には密封装置が装着されている。

この密封装置は可撓性のブーツ２８と金属製のブーツアダプタ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とを連結する断面Ｕの字状の中間部２８ｃを有する。ブーツアダプタ２９は円筒形で、一端に外輪２２の外周面と嵌合するフランジ２９ａを有し、エンドキャップ２７と共にボルト締めにより外輪２２に固定される。ブーツ２８の小径端部２８ｂはシャフト２５に取り付けてブーツバンド３０で締め付けられている。ブーツ２８の大径端部２８ａはブーツアダプタ２９の端部２９ｂを加締めて保持されている。

ブーツ２８は、ゴム材料又は樹脂材料等の可撓性材料にて構成され、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ー、あるいは熱可塑性エラストマーよりも圧縮永久歪み量が小さいＣＲ、ＮＢＲ、シリコンあるいはフッ素ゴム、クロロプレン等のゴム材料が好適である。前述した熱可塑性エラストマーは、ブーツ２８の素材として、疲労性や摩耗性などの耐久性、耐熱老化性、耐油性、高速回転性（回転時振れ廻り性）に優れ、安定した機能を発揮する。

シャフト２５の外周面には環状凹部２５ｄが形成され、この環状凹部２５ｄにブーツ２８の小径端部２８ｂが外嵌され、ブーツバンド３０で締め付けられている。小径端部２８ｂは肉厚の円筒部からなり、自由状態でその内径が環状凹部２５ｄの外径よりもわずかに小さく設定されており、これによって、環状凹部２５ｄに対する嵌着性を担保している。また、小径端部２８ｂの外周面には周方向溝２８ｄが形成され、この周方向溝２８ｄにブーツバンド３０が嵌合している。

このように嵌合部として機能するブーツ２８の小径端部２８ｂには、熱や高速回転時の内圧膨張によるブーツ２８の変形および減圧時の凹み等によるブーツ２８の過大な変形を防止するため、内外圧を均衡させる通気孔（通気路）４１が設けられている。この通気孔４１は、図２に拡大して示すように、小径端部２８ｂの肉部を、軸方向に沿って貫通するように形成され、その孔径は軸方向で均一となっている。なお、この通気孔４１は任意の断面形状とすることができ、例えば、真円状、楕円状、矩形状等とすることができる。

詳述すると、通気孔４１は、軸方向で回転半径を漸次変化させて、直線状に延びる傾斜部４１ａから構成されている。そして、この傾斜部４１ａは、軸方向における継手内側（ブーツ２８の内側）が継手外側（ブーツ２８の外側）よりも外径側に傾斜している。これにより、継手回転時にその回転によって作用する遠心力により、通気孔４１内に入り込んだ潤滑剤が傾斜部４１ａに沿って継手内部に戻る方向（図の矢印Ａ方向）に力を受けるので、潤滑剤の漏洩を好適に抑制することができる。また、継手内外は、通気孔４１によって常時連通されているので、継手内外圧の均衡を保つことができ、ブーツ２８に過大な変形が生じることを防止することもできる。なお、通気孔４１は、ブーツ２８の小径端部２８ｂの周方向において、１箇所又は断続的に複数箇所形成されている。

また、図３に示すように、通気孔４１の傾斜部４１ａを、その継手内側が継手外側よりも内径側に傾斜するように形成してもよい。この場合には、継手回転時にその回転によって作用する遠心力により、継手外部から通気孔４１内に侵入した異物が、傾斜部４１ａに沿って継手外部に排出される方向（図の矢印Ｂ方向）に力を受けるので、異物の侵入を好適に抑制することができる。

図４は、本発明の第２実施形態に係る等速自在継手の要部を拡大して模式的に示す縦断面図である。同図に示すように、この第２実施形態に係る等速自在継手が、上述の第１実施形態に係る等速自在継手と相違するところは、ブーツ２８の小径端部２８ｂに形成された通気孔４１を、継手内側が継手外側よりも外径側に傾斜した第１傾斜部４１ａ１と、継手内側が継手外側よりも内径側に傾斜した第２傾斜部４１ａ２とから構成した点にある。詳述すると、第１傾斜部４１ａ１の一端部は継手内部に開放しており、第２傾斜部４１ａ２の一端部は継手外部に開放している。そして、第１傾斜部４１ａ１の他端部と、第２傾斜部４１ａ２の他端部とがそれぞれ連結されており、その連結部分で屈曲部４２が形成されている。

これにより、継手の回転によって作用する遠心力によって、通気孔１１内に入り込んだ潤滑剤が第１傾斜部４１ａ１に沿って継手内部に戻る方向（図の矢印Ａ方向）に力を受けるので、潤滑剤の漏洩を好適に抑制することができる。さらに、通気孔１１内に入り込んだ異物は、第２傾斜部４１ａ２に沿って継手外部に排出される方向（図の矢印Ｂ方向）に力を受けるので、異物の侵入を好適に抑制することができる。

そして、第１傾斜部４１ａ１の一端部が、継手内部に開放していることから、第１傾斜部４１ａ１に入り込んだ潤滑剤を、途中で滞留させることなく確実に継手内部に押し戻すことができる。さらに、第２傾斜部４１ａ２の一端部が、継手外部に開放していることから、第２傾斜部４１ａ２に入り込んだ異物を継手外部に確実に排出することができる。

また、第１傾斜部４１ａ１と第２傾斜部４１ａ２とが直接連結されて、その連結部分に屈曲部４２が形成されていることから、かかる屈曲部４２を越えて、潤滑剤が第１傾斜部４１ａ１から第２傾斜部４１ａ２に移行し難く、また同様に、異物が第２傾斜部４１ａ２から第１傾斜部４１ａ１に移行し難くなる。したがって、屈曲部４２を設けることによって、潤滑剤の漏洩および異物の侵入の双方をより確実に抑制することができる。

さらに、図５に示すように、屈曲部４２に通気孔４１の通気経路内に突出する突出部４３を形成すれば、突出部４３によって、通気孔４１の通気経路が一部狭小になるので、当該部分でラビリンスシールが構成される。したがって、屈曲部４２を境界とした上記の潤滑剤の漏洩および異物の侵入をより好適に抑制することが可能となる。

以上のように、通気孔４１に傾斜部４１ａ（４１ａ１，４１ａ２）を設けることで、通気孔４１を介して継手内部から潤滑剤が漏れたり、継手内部に異物が侵入することを未然に防止できることから、等速自在継手における耐久性および信頼性の向上を図ることができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施することができる。例えば、上記の実施形態では、通気孔４１を単一の傾斜部４１ａで形成したものや、第１傾斜部４１ａ１と第２傾斜部４１ａ２とで形成したものを説明したが、第１傾斜部４１ａ１と第２傾斜部４１ａ２とを軸方向に交互に連ねることで、通気孔４１をジグザグに形成してもよい。

また、上記の実施形態では、通気孔４１を小径端部２８ｂの肉部に設けたものを説明したが、小径端部２８ｂの内周面とシャフト２５の外周面との間に、通気孔４１を設けてもよい。

さらに、上記の実施形態では、プロペラシャフトに使用される断面Ｕ字状の中間部２８ｃを有するブーツ２８に通気孔４１を形成する場合を例に取って説明したが、ドライブシャフトに使用されるような蛇腹形状の屈曲部を有するブーツ２８に、上述のような通気孔４１を形成した場合にも、同様の作用効果を享受することができる。

本発明の第１実施形態で、レブロ型等速自在継手の全体構成を模式的に示す縦断面図である。 図１の等速自在継手のブーツに形成された通気孔周辺を拡大して模式的に示す縦断面図である。 図２に示す通気孔の変形例を模式的に示す縦断面図である。 本発明の第２実施形態で、等速自在継手のブーツに形成された通気孔周辺を拡大して模式的に示す縦断面図である。 図４に示す通気孔の変形例を模式的に示す縦断面図である。 等速自在継手の従来例で、レブロ型等速自在継手示す縦断面図である。 図６に示す等速自在継手の要部を拡大して模式的に示す縦断面図である。

符号の説明

２１ 内輪
２１ａ トラック溝
２２ 外輪
２２ａ トラック溝
２３ ボール
２４ ケージ
２５ シャフト
２８ ブーツ
２８ａ 大径端部
２８ｂ 小径端部
４１ 通気孔
４１ａ 傾斜部
４１ａ１ 第１傾斜部
４１ａ２ 第２傾斜部
４２ 屈曲部
４３ 突起部

Claims (6)

1. 外側継手部材と、シャフトに結合される内側継手部材と、前記外側継手部材と前記内側継手部材との間でトルク伝達を行うトルク伝達部材と、継手内外を区画すると共に一端が前記シャフトに嵌合されるブーツとを備えた等速自在継手において、
   前記ブーツにおける前記シャフトとの嵌合部に、継手内外に貫通すると共に、軸方向で回転半径を漸次変化させた傾斜部を有する通気路を設けたことを特徴とする等速自在継手。
2. 前記通気路の傾斜部は、継手内側が継手外側よりも外径側に傾斜した第１傾斜部と、継手内側が継手外側よりも内径側に傾斜した第２傾斜部とを有することを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
3. 前記第１傾斜部が、前記第２傾斜部よりも継手内側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の等速自在継手。
4. 前記第１傾斜部の一端部が継手内部に開放すると共に、前記第２傾斜部の一端部が継手外部に開放していることを特徴とする請求項３に記載の等速自在継手。
5. 前記第１傾斜部と前記第２傾斜部との間に、通気路内に突出する突出部が形成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の等速自在継手。
6. ブロペラシャフトに用いられることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の等速自在継手。

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