JP2009058014A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの高騰を招くことなく、シールプレートからのグリースの漏洩を確実に抑制する。
【解決手段】シャフト５に結合される内輪１と、内輪１の外周側に配置される外輪２と、内輪１と外輪２との間でトルク伝達を行う複数のボール３と、外輪２の一端開口部を封止するブーツ７と、外輪２の他端開口部側に設けられた取付部２ｃの内周面２ｃ１に圧入固定され、他端開口部を封止するシールプレート８とを備えた等速自在継手であって、取付部２ｃの内周面２ｃ１を、外輪２の一端開口部側に向かって漸次拡径するテーパ面とすると共に、取付部２ｃの内周面２ｃ１に圧入されるシールプレート８の圧入部８ｂの外周面８ｂ１を、取付部２ｃの内周面２ｃ１に対応したテーパ面とした。
【選択図】図２

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。

自動車や各種産業機械の動力伝達系、例えば前輪駆動車や独立懸架方式の後輪駆動車の駆動軸には、角度変位および軸方向変位の両方を許容する摺動式等速自在継手が使用されている。この摺動式等速自在継手には、トルク伝達要素としてボールを用いたボールタイプのダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）がよく知られている。

この種の等速自在継手としては、図３に示すように、内輪１１と、内輪１１の外周側に配置される外輪１２と、内輪１１と外輪１２との間でトルク伝達を行う複数のボール１３と、ボール１３を保持するケージ１４とを備え、外輪１２の一端開口部側をブーツ１５で封止し、外輪１２の他端開口部側をシールプレート１６で封止したものがある。これら構成のうち、ブーツ１５及びシールプレート１６は、継手内部に充填したグリースの漏洩を防止するために設けられる。

ブーツ１５は、大径端部と小径端部とを有し、大径端部と小径端部との間が図例のように蛇腹状に連続するものや、大径端部から小径端部に向かってＵ字状に折り返して連続するものがある。そして、大径端部が外輪１２の一端開口部側の外周面に、小径端部が内輪１１に結合されたシャフト１７の外周面にそれぞれ固定される。なお、大径端部は、ブーツアダプタを介して外輪１２の外周面に固定される場合もある。

一方、シールプレート１６は、天板部１６ａと、天板部１６ａの周縁から延出する円筒状の圧入部１６ｂとを有し、一端が開口したキャップ形状をなす。そして、シールプレート１６の圧入部１６ｂの外周面１６ｂ１が、外輪１２の他端開口部側に設けられた取付部１２ａの円筒状内周面１２ａ１に圧入固定される。この円筒状内周面１２ａ１は、軸線と平行に延在する。

また、ドライブシャフト用の等速自在継手に限らず、例えばプロペラシャフト用の等速自在継手においても、外輪の両端開口をブーツとシールプレートで封止した構成のものが広く利用されており、この場合にも、シールプレートを、外輪の他端開口部側に設けられた取付部の内周面に圧入固定する手法が採用される（下記の特許文献１参照）。

その他に、外輪の他端開口部側に、円筒状のコンパニオンフランジを固定し、この筒状のコンパニオンフランジの一部を取付部として、その内周面に上記のシールプレートの圧入部の外周面を圧入固定する場合もある（下記の特許文献２参照）。この場合には、コンパニオンフランジに圧入固定されたシールプレートにより、外輪の他端開口部が封止されることになる。
特開平９−７２３５１号公報 特開２００１−３４７８４５号公報

ところで、上述した図３に示す等速自在継手を例にとって説明すると、シールプレート１６は、鋼板をプレス成形して製作されるのが通例とされる。そのため、シールプレート１６の圧入部１６ｂの寸法精度を高精度に管理することが困難となる。したがって、上述の態様でシールプレート１６を圧入固定した場合に、図４に示すように、外輪１２の取付部１２ａの内周面１２ａ１に、シールプレート１６の圧入部１６ｂの外周面１６ｂ１を完全に密着させた状態で圧入することが実質的に不可能となる。その結果、取付部１２ａの内周面１２ａ１と、圧入部１６ｂの外周面１６ｂ１との間に、微小な形状の不一致に起因した局所的な隙間Ｘが形成され、その隙間Ｘを通じて継手内部に充填されたグリースが外部へ漏洩するという事態が生じ得る。

特に、シールプレート１６の圧入部１６ｂの先端部には、プレス時に外径側に隆起するバリＹが形成されやすく、このような場合には、圧入されたシールプレート１６がバリＹによって取付部１２ａの内周面１２ａ１から浮き上がり、上記の隙間Ｘが一層大きくなってしまう。そのため、グリースの漏洩がより大きな問題となって現れる。

そして、このような問題は、上記の特許文献１及び２に開示されている態様でシールプレートを圧入固定する場合についても同様に生じ得る。

なお、シールプレート１６の圧入部１６ｂの外周面１６ｂ１にゴム等の弾性体を別途添着することで、上記の隙間Ｘを埋めることも考えられるが、この場合には部品点数が増加するばかりでなく、シールプレート１６の製造工程が面倒且つ煩雑なものとなり、製造コストの不当な高騰を招くことになる。したがって、このような手法は、シールプレート１６のシール性を確保する上で実用的な対策とはなり得ない。

本発明は、上記実情に鑑み、製造コストの高騰を招くことなく、シールプレートからのグリースの漏洩を確実に抑制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、シャフトに結合される内方部材と、該内方部材の外周側に配置される外方部材と、前記内方部材と前記外方部材との間でトルク伝達を行うトルク伝達部材とを備え、前記外方部材の一端開口部側にブーツが装着され、前記外方部材の他端開口部側に設けられた取付部の内周面にシールプレートが圧入固定された等速自在継手において、前記取付部の内周面が、前記外方部材の一端開口部側に向かって漸次拡径するテーパ面をなし、該取付部の内周面に圧入される前記シールプレートの圧入部の外周面が、前記取付部の内周面に対応したテーパ面をなすことに特徴づけられる。

このような構成によれば、外方部材の取付部の内周面と、シールプレートの圧入部の外周面との間に、仮にグリースが侵入した場合であっても、継手回転時の遠心力によってグリースがテーパ面をなす取付部の内周面に押し付けられ、その傾斜に沿って継手内部空間へと押し戻される。したがって、外方部材の取付部の内周面と、シールプレートの圧入部の外周面との間に、仮に隙間が形成されている場合であっても、グリースの漏洩を確実に抑制することができる。しかも、隙間を埋めるために、シールプレートの圧入部の外周面を別途ゴム等の弾性部材で覆う必要もないので、製造コストが不当に高騰するという事態も防止することができる。なお、取付部の内周面を上記のようなテーパ面とすることで、外方部材の取付部の内周面で形成される開口部が徐々に狭小になるのため、シールプレートを取付部の内周面の所定位置に正確に位置決めすることも可能となる。

上記の構成において、前記取付部の内周面の軸線に対する傾斜角度は、５度以上３０度以下であることが好ましく、上限値が１０度以下であることがより好ましい。なお、シールプレートの圧入部の外周面を傾斜角度の異なる複数のテーパ面を連ねて構成し、このシールプレートの圧入部の外周面に対応するように外方部材の取付部の内周面も複数のテーパ面を連ねて構成した場合には、取付部の内周面を構成する個々のテーパ面が、上記数値範囲内の傾斜角度であることを意味する。

すなわち、取付部の内周面の軸線に対する傾斜角度が、５度未満であると、継手回転時の遠心力によるグリースの押し戻し作用が低下し、３０度を超えると、圧入されるシールプレートの固定力が低下する。したがって、取付部の内周面の軸線に対する傾斜角度は、上記の数値範囲内に設定することが好ましい。

上記の構成において、前記取付部の内周面は、単一のテーパ面で構成されていることが好ましい。なお、ここでいう「単一のテーパ面で構成」とは、軸線に対する傾斜角度が一定となるテーパ面のみで構成されていることを意味する。

上記の構成において、前記シールプレートは、前記外方部材の他端開口部を覆う天板部を有し、前記圧入部が前記天板部の周縁から筒状に延出すると共にその先端部が内径側に折り曲げられていることが好ましい。

このようにすれば、例えばシールプレートをプレス成形で成形した場合のように、シールプレートの圧入部の先端部に外径側に隆起するバリが形成されている場合であっても、そのバリが形成された圧入部の先端部が内径側へ折り曲げられることになる。そのため、バリの影響を受けることなく、シールプレートを取付部に圧入固定することができる。したがって、シールプレートの圧入部の外周面と、取付部の内周面との間の隙間を効果的に低減することができるので、上記の遠心力によるグリースの押し戻し作用との相乗効果により、グリースの漏洩をより確実に抑制することができる。

上記の構成において、前記シールプレートは、鋼板のプレス成形品であってもよい。

すなわち、鋼板をプレス成形して製作されるシールプレートには、圧入部の外周面の寸法精度の問題や、圧入部の先端部に形成されるバリの問題などがあるが、上記のように、外輪の取付部の内周面をテーパ面にしたり、これに加えて圧入部の先端部を内径側に折り曲げることで、これらの問題を確実に抑制することができる。したがって、シールプレートとして鋼板のプレス製品を問題なく使用することが可能となる。

上記の構成において、前記内方部材は、球面状外周面に軸方向に沿って延びる複数の直線状トラック溝を有すると共に、前記外方部材は、円筒状内周面に前記内方部材のトラック溝と対をなして軸方向に沿って延びる複数の直線状トラック溝を有し、前記内方部材のトラック溝と前記内方部材のトラック溝との間に前記トルク伝達部材としての複数のボールを介在させ、該複数のボールをケージで保持するようにしてもよい。

すなわち、外方部材に対して、シャフトと内方部材とが一体となって軸方向に相対的に変位する摺動式等速自在継手に好適に適用することができる。

以上のように本発明によれば、外方部材の他端開口部側に設けられた取付部の内周面と、シールプレートの圧入部の外周面とが、それぞれ外方部材の一端開口部側に向かって拡径するテーパ面をなすため、これら対向するテーパ面間に隙間が生じた場合であっても、その隙間に侵入したグリースを、継手回転時の遠心力によって、継手内部空間へと押し戻すことができる。したがって、グリースの漏洩を効果的に抑制することが可能となる。しかも、隙間を埋めるために、シールプレートの圧入部の外周面を別途ゴム等の弾性部材で覆う必要もないので、製造コストが不当に高騰することも防止できる。

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、本発明の一実施形態に係る摺動式等速自在継手を示す縦断面図である。同図に示すように、この等速自在継手は、ドライブシャフト用の摺動式等速自在継手（ＤＯＪ）であって、内方部材としての内輪１、外方部材としての外輪２、トルク伝達部材としての複数のボール３、及びケージ４を主たる構成要素として備えている。

内輪１は、その球面状外周面１ａに軸方向に延びる複数の直線状トラック溝１ｂが形成されている。この内輪１の中心孔にシャフト５の軸部５ａを挿入し、両者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の軸部５ａの先端には、スナップリング６が装着されており、シャフト５が内輪１に対して抜け止めされている。

外輪２は、内輪１の外周側に配置され、その円筒状内周面２ａに内輪１のトラック溝１ｂと対をなし、軸方向に延びる複数の直線状トラック溝２ｂが形成されている。対をなす内輪１のトラック溝１ｂと外輪２のトラック溝２ｂとの間にボール３が組み込まれる。内輪１の球面状外周面１ａと外輪２の円筒状内周面２ａとの間にケージ４が配置され、ボール３はケージ４のポケット４ａ内で転動自在に保持される。

さらに、外輪２の一端開口部側の端部にはブーツ７が配置され、他端開口部側の端部にはシールプレート８が配置されている。ブーツ７とシールプレート８によって外輪２の両端開口部を封止することにより、継手内部に充填されたグリースの漏洩を防止している。

ブーツ７は、大径端部７ａと小径端部７ｂとを有し、大径端部７ａと小径端部７ｂとの間が蛇腹部７ｃによって連結されている。そして、大径端部７ａが外輪２の一端開口部側の外周面に装着され、小径端部７ｂがシャフト５の外周面に装着される。この状態で、大径端部７ａと小径端部７ｂとが、ブーツバンド９、１０によってそれぞれ締め付けられた状態で固定される。

一方、シールプレート８は、外輪２の他端開口部を覆う天板部８ａと、天板部８ａの周縁から延出する円筒状の圧入部８ｂとを有し、全体として一端が開口したキャップ形状をなす。そして、図１及び図２に示すように、圧入部８ｂの外周面８ｂ１を、外輪２の他端開口部側に設けられた取付部２ｃの略円筒状内周面２ｃ１に圧入することにより固定される。

詳述すると、この外輪２の取付部２ｃの内周面２ｃ１は、図２に示すように、外輪２の一端開口部側に向かって漸次拡径するテーパ面をなしている。具体的には、取付部２ｃの内周面２ｃ１は、継手内部側が継手外部側よりも外径方向に位置するように一定の傾斜角で傾斜した単一のテーパ面をなしており、その軸線（外輪２の中心線）に対する傾斜角度θは、５度以上１０度以下に設定される。そして、シールプレート８の圧入部８ｂの外周面８ｂ１も、外輪２の取付部２ｃの内周面２ｃ１に対応した単一のテーパ面をなし、その先端部に内径側に折り曲げられた折曲部８ｃが設けられている。

一般に、シールプレート８は、鋼板をプレス成形することにより製作されることから、圧入部８ｂの外周を真円に成形することが困難となる。そのため、シールプレート８の圧入部８ｂの外周面８ｂ１を、外輪２の取付部２ｃの円筒状内周面２ｃ１の形状に完全に一致されることが実質的に不可能となる。その結果、上記の態様により、シールプレート８を取付部２ｃに圧入固定した場合に、圧入部８ｂの外周面８ｂ１と取付部２ｃの内周面８ｃ１との間に、微小な形状の不一致により隙間が形成される場合がある。

このような場合には、従来のように外輪２の取付部２ｃの内周面２ｃ１が軸線と平行に延在していると、上記の隙間を介して継手内部に充填されたグリースが漏洩するという事態が生じ得るが、この実施形態では外輪２の取付部２ｃの内周面２ｃ１と、シールプレート８の圧入部８ｂの外周面８ｂ１とが、それぞれ外輪２の一端開口部側に向かって漸次拡径するテーパ面をなしているので、このようなグリースの漏洩を効果的に防止することができる。

すなわち、外輪２の取付部２ｃの内周面２ｃ１と、シールプレート８の圧入部８ｂの外周面８ｂ１とが、それぞれ外輪２の一端開口部側に向かって拡径するテーパ面をなすため、仮にこれら対向するテーパ面間の隙間にグリースが侵入した場合であっても、継手回転時の遠心力によってグリースが外径側に位置する取付部２ｃの内周面２ｃ１に押し付けられ、その傾斜に沿って継手内部へと押し戻される。したがって、外輪２の取付部２ｃの内周面２ｃ１と、シールプレート８の圧入部８ｂの外周面８ｂ１との間に、隙間が形成されている場合であっても、グリースの漏洩を的確に抑制することができる。しかも、隙間を埋めるために、シールプレート８の圧入部８ｂの外周面８ｂ１を別途ゴム等の弾性部材で覆う必要もないので、製造コストが高騰するという事態も防止することができる。

また、取付部２ｃの内周面２ｃ１をテーパ面とすることで、シールプレート８をその内周面２ｃ１に沿って圧入していくと、シールプレート８が取付部２ｃの内周面２ｃ１の所定位置に自動的に位置決めされることになる。したがって、シールプレート８の圧入作業を効率よく実行することが可能となる。

さらに、シールプレート８の圧入部８ｂの先端部には、内径側に折り曲げられた折曲部８ｃが設けられていることから、シールプレート８のプレス成形時に外径側へ隆起するバリが形成された場合であっても、そのバリが形成される先端部が内径側へ折り曲げられる。そのため、バリの影響を受けることなく、シールプレート８を取付部２ｃに圧入固定することができる。したがって、シールプレート８の圧入部８ｂの外周面８ｂ１と、取付部２ｃの内周面２ｃ１との間の隙間を効果的に低減することができるので、上記の遠心力によるグリースの押し戻し作用との相乗効果により、グリースの漏洩をより確実に抑制することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に何ら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、外輪２の取付部２ｃの内周面２ｃ１と、シールプレート８の圧入部８ｂの外周面８ｂ１とを、それぞれ傾斜角が一定となる単一のテーパ面で構成した場合を説明したが、外輪２の一端開口部側に向かって漸次拡径するように、傾斜角の異なる複数のテーパ面を連ねて構成してもよい。

また、上記の実施形態では、外輪２に取付部２ｃを設け、その取付部２ｃの内周面２ｃ１にシールプレート８を圧入固定する場合を説明したが、円筒状のコンパニオンフランジの内周面に継手内部側に向かって漸次拡径するテーパ面（取付部）を設け、そのテーパ面に上記のシールプレート８を圧入固定し、そのコンパニオンフランジを外輪２の他端開口部側に固定するようにしてもよい。この場合、外輪２とコンパニオンフランジが外方部材として機能する。

さらに、上記の実施形態では、ドライブシャフト用の等速自在継手に本発明を適用した場合を説明したが、プロペラシャフト用の等速自在継手や、その他の各種産業機械に用いられる等速自在継手においても同様に適用できる。

本発明の一実施形態に係るドライブシャフト用の摺動式等速自在継手の全体構成を模式的に示す断面図である。 図１のＡ領域を拡大して示す拡大図である。 従来のドライブシャフト用の摺動式等速自在継手の全体構成を模式的に示す断面図である。 図３のＢ領域を拡大して示す拡大図である。

符号の説明

１ 内輪
１ｂ トラック溝
２ 外輪
２ｂ トラック溝
２ｃ 取付部
２ｃ１ 内周面
３ ボール
４ ケージ
４ａ ポケット
５ シャフト
６ スナップリング
７ ブーツ
８ シールプレート
８ａ 天板部
８ｂ 圧入部
８ｂ１ 外周面
８ｃ 折曲部
９、１０ ブーツバンド

Claims (6)

1. シャフトに結合される内方部材と、該内方部材の外周側に配置される外方部材と、前記内方部材と前記外方部材との間でトルク伝達を行うトルク伝達部材とを備え、前記外方部材の一端開口部側にブーツが装着され、前記外方部材の他端開口部側に設けられた取付部の内周面にシールプレートが圧入固定された等速自在継手において、
   前記取付部の内周面が、前記外方部材の一端開口部側に向かって漸次拡径するテーパ面をなし、該取付部の内周面に圧入される前記シールプレートの圧入部の外周面が、前記取付部の内周面に対応したテーパ面をなすことを特徴とする等速自在継手。
2. 前記取付部の内周面の軸線に対する傾斜角度が、５度以上３０度以下であることを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
3. 前記取付部の内周面は、単一のテーパ面で構成されてい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。
4. 前記シールプレートは、前記外方部材の他端開口部を覆う天板部を有し、前記圧入部が前記天板部の周縁から筒状に延出すると共にその先端部が内径側に折り曲げられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の等速自在継手。
5. 前記シールプレートは、鋼板のプレス成形品であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の等速自在継手。
6. 前記内方部材は、球面状外周面に軸方向に沿って延びる複数の直線状トラック溝を有すると共に、前記外方部材は、円筒状内周面に前記内方部材のトラック溝と対をなして軸方向に沿って延びる複数の直線状トラック溝を有し、前記内方部材のトラック溝と前記内方部材のトラック溝との間に前記トルク伝達部材としての複数のボールを介在させ、該複数のボールをケージで保持した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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