JP2008256175A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】ブーツ付等速自在継手において、安定した通気性の確保と、継手内部からのグリース漏れおよび継手内部への異物侵入とを同時に達成可能とする。
【解決手段】ブーツ２８の小径端部２８ｂに形成した通気孔３１は、舌片状のリップ３４で閉塞される。この舌片状のリップ３４は継手回転時の遠心力で拡開可能とされ、従って継手回転時には通気孔３１の内外が連通状態となる。
【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。

図７に公知の等速自在継手を示す。同図に示す等速自在継手は、プロペラシャフト用の等速自在継手の一例を示すものであり、内輪１、外輪２、ボール３およびケージ４を主要な構成部品として備える。外輪２の一端開口はエンドキャップ８によって、また他端開口はブーツ６およびブーツアダプタ７によってそれぞれ封止され、これにより継手内部に充填した潤滑材（例えば、グリース）の漏洩が防止される。ブーツ６はゴム材料、熱可塑性エラストマー等の可撓性材料で形成され、小径端部６ａ、大径端部６ｂ、および小径端部６ａと大径端部６ｂを接続する中間部６ｃを一体に有する。ブーツ６の小径端部６ａは、その外周面に設けた周方向溝６ｄにブーツバンド９を嵌合させた状態でこれを締め付けることにより、内輪２から延びる軸部材５の外周面に嵌着されている。一方、ブーツ６の大径端部６ｂは、ブーツアダプタ７を介して外輪２の外周面に連結されている。

この種の等速自在継手では、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ってブーツ６が変形、破損等する場合がある。かかる変形等に起因した継手の耐久寿命の低下を防止するため、上記の等速自在継手では、ブーツ６の小径端部６ａの内周面と軸部材５の外周面との間に継手内外を連通させるための軸方向の通気孔１０が設けられている（例えば、特許文献１）。

しかしながら、上記の構造では通気孔１０によって継手内外が常時連通されるため、グリース漏れや異物の侵入防止といったブーツ６の本来的な機能が損なわれる場合がある。そこで、例えば、ブーツの小径端部の外方側一端面に円環状のリップを設け、このリップで通気孔を覆ったもの（例えば、特許文献２）や、部位により異なる膨張率のブーツバンドを用いて小径端部を締め付けたもの（例えば、特許文献３）などが提案されている。かかる構成とすることで、通気孔は、継手の回転に伴ってブーツに遠心力が作用した場合にのみ連通状態となるため、ブーツの変形等が効果的に抑制あるいは防止できる一方で、継手内部からのグリース漏れや継手内部への異物侵入も効果的に防止することができる。
実開平７−４４９６９号公報 特開平８−２８７０４号公報 登録実用新案第２５７３３７７号公報

ところで、特許文献２の構成で安定した通気状態を実現するには、リップが継手の回転に伴って精度良く拡開しなければならない。しかしながら、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、従って所望の態様でリップを拡開させるのが困難である。また、部位により異なる膨張率を有するブーツバンドを用いた特許文献３の構成は、かかる態様のブーツバンドを形成すること自体が難しく、従って高コスト化が避けられないものとなる。

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、安定した通気性の確保と、潤滑材の外部漏洩防止および継手内部への異物侵入防止とを同時に達成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、継手内部を密封する可撓性のブーツの端部を内輪から延びる軸部材の外周面に嵌着し、ブーツ端部に形成された軸方向の通気孔で継手内外を連通可能とした等速自在継手であって、継手回転時の遠心力により拡開可能とした舌片状のリップで通気孔を閉塞したことを特徴とする等速自在継手を提供する。なお、上記の「ブーツ端部に形成された軸方向の通気孔」とは、ブーツ端部を軸方向に貫通する貫通孔で軸方向の通気孔を形成した場合、およびブーツ端部の内周面と軸部材の外周面とで軸方向の通気孔を形成した場合の双方を含む概念である。

上記のように、本発明では、継手回転時の遠心力により拡開可能とした舌片状のリップで通気孔を閉塞したので、通気孔を円環状に設けたリップで閉塞した従来構成に比べ、継手回転時（遠心力作用時）におけるリップの拡開が確実に実現される。これにより、継手回転時における安定した通気性の確保と、継手停止時における潤滑材の外部漏洩防止および継手内部への異物侵入防止が同時に達成される。

上記のリップは、基端部よりも先端側に高比重材料で形成された高比重部を有するものとすることができる。かかる構成とすれば、継手回転時においては高比重部に基端部よりも大きな遠心力が作用するため、リップの拡開は一層確実に行われる。その一方で、継手停止時にあっては高比重部が「おもり」として機能するから、通気孔をリップで一層確実に閉塞することが可能となる。

上記のリップは、通気孔の開口端に設けることができる他、通気孔の内部に設けることができる。前者の場合、上記構成が後者に比べて容易に得られるという利点があり、後者の場合、リップの拡開が通気孔の内壁面で規制されるため、第１リップの過度の拡開が防止され、前者に比べて耐久寿命を延ばすことができるという利点がある。

上記構成に加え、通気孔の開口端から軸方向に所定量離隔した位置で通気孔の少なくとも一部を覆う補助リップを設けることも可能である。かかる構成とすることで、リップが拡開した場合、すなわち継手内外が連通状態となった場合に、通気孔の開口端から異物が侵入するのを効果的に抑制あるいは防止することが可能となる。

以上のように、本発明によれば、継手の回転時に安定した通気性を確保することができ、これによりブーツの変形や破損を防止することができる。またその一方で、通気孔を通じて潤滑材が内部から漏洩したり継手内部へ異物が侵入したりするのを効果的に防止することができる。従って、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。

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種であるレブロ型等速自在継手（ＬＪ）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との間にボール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。

外輪２２の軸方向一端側にはエンドキャップ２７がボルト締めにより固定され、軸方向他端側には密封装置が装着されている。これにより、継手内部に充填した潤滑材（ここではグリース）の漏洩が防止されると共に継手外部からの異物侵入が防止される。密封装置は、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、可撓性材料、例えば、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、または、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、その一端に外輪２２の外周面と嵌合するフランジ２９ａを有する略円筒状に形成され、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。

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ってブーツ２８が変形、破損等するのを防止するため、ブーツ２８の小径端部２８ｂには、継手の内外圧を均衡させるための軸方向の通気孔３１が一又は複数（本実施形態では１つ）設けられている。本実施形態で通気孔３１は、ブーツ２８の小径端部２８ｂを軸方向に貫通するように形成されている。なお、通気孔３１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。

図２（Ａ）に拡大して示すように、小径端部２８ｂには、その外方側一端面２８ｂ１から外方側に張り出すと共に内径側に延在して通気孔３１を閉塞したリップ３４が設けられている。リップ３４は、小径端部２８ｂ（ブーツ２８）と一体に設けられた基端部３２と、ブーツ２８（基端部３２）よりも高比重の材料で形成された高比重部３３とで構成され、本実施形態ではリップ３４の先端部に高比重部３３が設けられている。このリップ３４は、図２（Ｂ）に示すように、全体として通気孔３１を十分に閉塞可能な程度の大きさで舌片状に設けられている。なお、図２は継手の回転停止時におけるブーツ２８の小径端部２８ｂ近傍の要部拡大図、図３は継手の回転時におけるブーツ２８の小径端部２８ｂ近傍の要部拡大図である。

つまり、図２（Ａ）に示すように、継手の回転停止時においては、通気孔３１の外方側一端３１ａは、ブーツ２８の小径端部２８ｂの外方側一端面２８ｂ１に形成した舌片状のリップ３４で閉塞されるため、継手の内外が非連通状態となる。これにより、継手の回転停止時における継手内部からのグリース漏れや継手内部への異物の侵入を防止することができる。なお、これは継手が低速度で回転する場合についても同様である。

一方、継手の回転時（より厳密には高速回転時）には、図３に示すように、継手回転に伴って生じる遠心力によってリップ３４が拡開する。そのため、継手の回転停止時にリップ３４で閉塞されていた通気孔３１の外方側一端３１ａが開口し、継手の内外が通気孔３１を介して連通状態となる。これにより通気性が確保され、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ってブーツ２８が変形、破損等する事態が防止される。なお、このとき、継手内部のグリースは、回転の遠心力によりブーツ２８の中間部２８ｃの内径面へ押し付けられるため、通気孔３１を介して継手外部へ漏れ出すことはない。

本発明では、リップ３４が舌片状に設けられているので、これを円環状に設けた従来構成に比べ、継手回転時（遠心力作用時）におけるリップ３４の拡開が確実に行われる。また、このリップ３４は、先端部にブーツ２８（基端部３２）の形成材料よりも高比重材料で形成された高比重部３３を有するものであり、継手回転時においては、当該高比重部３３に基端部３２よりも大きな遠心力が作用するため、リップ３４の拡開は一層確実に行われる。一方、継手停止時においては、高比重部３３が「おもり」として機能するから、通気孔３１の外方側一端３１ａを確実に閉塞することができる。以上から、本発明によれば、継手回転時に安定した通気状態が確保される一方で、継手停止時に継手内部からのグリース漏れや継手内部への異物の侵入を確実に防止することができる。従って、上記の構成からなる等速自在継手の耐久性および信頼性の向上が図られる。

以上では、小径端部２８ｂの外方側一端面２８ｂ１（通気孔３１の開口側一端３１ａ）に設けたリップ３４で、通気孔３１の外方側一端３１ａの閉塞および開口を行う場合について説明を行ったが、通気孔３１の閉塞および開口は上記構成によってのみ実現されるわけではない。例えば、図４に示す構成を採用することによって、通気孔３１の外方側一端３１ａの閉塞および開口を行うことも可能である。なお、図４（Ａ）は継手の回転停止時におけるブーツ２８の小径端部２８ｂ近傍の拡大断面図、図４（Ｂ）は継手の回転時におけるブーツ２８の小径端部２８ｂ近傍の拡大断面図である。

図４に示す構成では、通気孔３１の開口側一端３１ａの閉塞および開口が、小径端部２８ｂの外方側一端面２８ｂ１に設けたリップ３４、および補助リップ３５で行われる。図４（Ａ）に示すように、リップ３４は通気孔３１よりも外径側にその基端部を有する一方で、補助リップ３５は通気孔３１よりも内径側にその基端部を有する。そして、両リップ３４，３５は、その先端部同士が小径端部２８ｂの外方側一端面２８ｂ１のうち、通気孔３１が設けられた径方向領域から軸方向に所定量離隔した位置で当接する構成となっている。すなわち、本構成例では、補助リップ３５は、通気孔３１の少なくとも一部を覆うように設けられている。

上記構成とした場合、図４（Ａ）に示す継手の回転停止時においては、通気孔３１の外方側一端３１ａは、リップ３４の先端部と補助リップ３５の先端部とが当接することにより閉塞される。これにより、継手の内外が非連通状態となり、継手内部からのグリース漏れや継手内部への異物の侵入を防止することができる。なお、これは継手が低速回転する場合についても同様である。

一方、継手の回転時（より厳密には高速回転時）には、図４（Ｂ）に示すように、継手回転に伴って生じる遠心力によってリップ３４が拡開する。これにより、継手の回転停止時にリップ３４および補助リップ３５で閉塞されていた通気孔３１の外方側一端３１ａが開口し、これにより継手の内外が通気孔３１を介して連通状態となる。これにより通気性が確保され、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ってブーツ２８が変形、破損等する事態が防止される。なお、このとき、継手内部のグリースは、回転の遠心力によりブーツ２８の中間部２８ｃの内径面へ押し付けられるため、通気孔３１を介して継手外部へ漏れ出すことはない。

また、図４（Ｂ）からも明らかなように、継手の回転時、すなわち遠心力が作用する場合においても補助リップ３５は拡開しない構成とされている。また前述のとおり、補助リップ３５は、通気孔３１の少なくとも一部を覆うように設けられていることから、継手の内外が連通状態となった場合（リップ３４が拡開した状態）でも通気孔３１の外方側一端３１ａからの異物侵入が抑制あるいは防止される。なお、上記のように、補助リップ３５は、これが拡開等することにより通気孔３１を閉塞させたり開口させたりするものではない。従って、この補助リップ３５はリップ３４と同様に舌片状に形成する他、円環状に形成することも可能である。特に、補助リップ３５を円環状に設けた場合には、異物侵入防止効果が一層顕著に得られ、望ましい。もちろん、補助リップ３５は、通気孔３１の全体を覆うように設けることも可能であり、かかる構成とした場合には、継手回転時における異物侵入をより一層効果的に防止することができる。

なお、リップ３４の拡開を阻害しないのであれば、補助リップ３５は、その先端部がリップ３４の先端部と当接する上記形態以外の構成とすることも可能である。すなわち、例えば、先端部が、小径端部２８ｂの外方側一端面２８ｂ１から一層離隔した位置に配置されるように補助リップ３５を設けることも可能である（図示省略）。

以上では、通気孔３１の閉塞および開口を、小径端部２８ｂの外方側一端面２８ｂ１に設けたリップ３４で行う場合について説明したが、通気孔３１の閉塞および開口は、図５に示すように、通気孔３１の内部、厳密には通気孔３１の内壁面外径側にリップ３４を設けることによって行うことも可能である。かかる構成とすれば、リップ３４の拡開が通気孔３１の内壁面で規制されるので、リップ３４の過度の変形が防止され、このリップ３４を小径端部２８ｂの外方側一端面２８ｂ１に設けた場合（図２および図４に示す場合）に比べて耐久寿命を延ばすことができる。

なお、図５では、通気孔３１をブーツ２８の小径端部２８ｂの内周面とスタブシャフト２５の環状凹部２５ｂの外周面との間に形成した場合を示しているが、以上で説明を行った構成と同様に、小径端部２８ｂの内部を軸方向に貫通するように通気孔３１を設けた場合でも同様の構成を採用することができる。また、これとは逆に、図１〜図４に示す構成においては、図５に示す構成と同様に、ブーツ２８の小径端部２８ｂの内周面とスタブシャフト２５の環状凹部２５ｂの外周面との間に通気孔３１を設けることも可能である。

また、以上では、リップ３４を構成する高比重部３３をリップ３４の先端部に設けた場合について説明を行ったが、高比重部３３は、基端部３２よりも先端側に設けられていればその形成部位に特段の限定はなく、例えば、リップ３４の中間部分に高比重部３３を設けることによっても上記同様の効果が得られる。

図６は、本発明を適用可能な摺動式等速自在継手の他の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が有底筒状に形成され、図１に示すエンドキャップ２７が省略されている点にある。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。また、詳細な図示は省略するが、連通孔３１の外方側一端３１ａを閉塞および開口させる手段として、上述した図２〜図５に示す構成を採用することが可能である。

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。 （Ａ）図は図１に示す等速自在継手の回転停止時におけるＡ部拡大断面図、（Ｂ）図は（Ａ）図をＢ方向から見た図である。 図１に示す等速自在継手の回転時におけるＡ部拡大断面図である。 （Ａ）図は図１に示す等速自在継手の回転停止時におけるＡ部の他例を示す拡大断面図、（Ｂ）図は図１に示す等速自在継手の回転時におけるＡ部の他例を示す拡大断面図である。 図１に示す等速自在継手の回転停止時におけるＡ部の他例を示す拡大断面図である。 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。 従来構成の等速自在継手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）
２７ エンドキャップ
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
３１ａ （通気孔の）開口側一端
３２ 基端部
３３ 高比重部
３４ リップ
３５ 補助リップ

Claims (5)

1. 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、継手内部を密封する可撓性のブーツの端部を内輪から延びる軸部材の外周面に嵌着し、ブーツ端部に形成された軸方向の通気孔で継手内外を連通可能とした等速自在継手であって、
   継手回転時の遠心力により拡開可能とした舌片状のリップで通気孔を閉塞したことを特徴とする等速自在継手。
2. リップが、基端部よりも先端側に高比重材料で形成された高比重部を有する請求項１記載の等速自在継手。
3. リップが、通気孔の開口端に設けられている請求項１又は２記載の等速自在継手。
4. リップが、通気孔の内部に設けられている請求項１又は２記載の等速自在継手。
5. 通気孔の開口端から軸方向に所定量離隔した位置で通気孔の少なくとも一部を覆う補助リップが設けられた請求項１〜４の何れか一項記載の等速自在継手。

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