JP2009115203A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】外輪の内部に封入した潤滑成分の外部への漏出や外輪の内部への外部からの異物の侵入を確実に防止でき、また、内輪に対して軸部材を位置決めすることができる等速自在継手を提供する。
【解決手段】 内輪３とスタブシャフト１２との間の軸先端側に位置規制部２４を設ける。この位置規制部２４は、スタブシャフト１２の先端部に形成した環状の凹溝２２と、内輪３の軸孔１１でスタブシャフト１２の凹溝２２と対向する部位に形成した係止溝２１と、スタブシャフト１２の凹溝２２と内輪３の係止溝２１との間に介在させたＣクリップ２３とで構成し、このＣクリップ２３は、内輪３の係止溝２１に係止させる。また、内輪３の軸孔１１の軸先端側に段差部２５を形成し、この段差部２５に、円筒部４０と底部４１とから成るキャップ２６を圧入嵌合する。この圧入嵌合は、キャップ２６の円筒部４０を段差部２６の当接面４２に当接するまで圧入することにより行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車や各種産業機械に用いられ、回転トルクを伝達する等速自在継手に関するものである。

等速自在継手は固定型等速自在継手と摺動型等速自在継手とに大別される。固定型等速自在継手は角度変位のみを許容し、ドライブシャフトの車輪側等に使用される。一方、摺動型等速自在継手は角度変位および軸方向変位を許容し、ドライブシャフトのディファレンシャル側等に使用される。

図６に従来の等速自在継手として、摺動型等速自在継手の一つであるクロスグルーブ型等速自在継手を例示する。なお、クロスグルーブ型等速自在継手は、４ＷＤ車（４輪駆動車）やＦＲ（エンジンが車体の前部に配置された後輪駆動車）などのプロペラシャフトに使用される。この理由は、プロペラシャフトで、トランスミッション（変速装置）とディファレンシャル（作動歯車装置）との間に使用する等速自在継手は、トランスミッションとディファレンシャルとの間の相対位置変化に対応できるものを使用する必要があるためである。

この等速自在継手１０１は、一端に開口部を有する外輪１０２と、その外輪１０２の内部に配された内部部品１０６とで主要部が構成されている。この内部部品１０６は、内輪１０３と、ボール１０４と、ケージ１０５とから成る。

外輪１０２は、内周面に直線状のトラック溝１０７が複数形成されており、内輪１０３は、外周面に直線状のトラック溝１０８が複数形成されている。また、内輪１０３の中心には軸孔１１１が形成され、この軸孔１１１には軸部材であるスタブシャフト１１２が挿入されてスプライン嵌合されている。なお、このスタブシャフト１１２は、内輪１０３の外輪反開口部側でスナップリング１１９により抜け止めされている。

図７に外輪１０２と内輪１０３に形成したトラック溝（１０７、１０８）の部分正面図を示す。同図に示すように、外輪１０２のトラック溝１０７と内輪１０３のトラック溝１０８は、軸線Ｌに対して互いに逆方向に交叉角αだけ傾斜させて形成されている。外輪１０２のトラック溝１０７と内輪１０３のトラック溝１０８との交叉部には前記ボール１０４が組み込まれており、このボール１０４は、図６に示すようにケージ１０５のポケット１０９で保持されている。

外輪１０２の開口部は密封装置で覆われている。この密封装置は、ブーツ１１３と金属製のブーツアダプタ１２０とから成る。ブーツ１１３は、大径端部１１４と、小径端部１１５と、大径端部１１４と小径端部１１５とをつなぐ中間部１１０とを有する断面Ｕ字型の形状を成す。小径端部１１５はスタブシャフト１１２の外周面に取り付けられ、この取り付け部分はブーツバンド１１８を加締めて固定されている。

ブーツアダプタ１２０は円筒形で、一端部１１６は外輪１０２の開口端部１２９に取付固定されている。また、他端部１１７はブーツ１１３の大径端部１１４に加締めて固定されている（特許文献１参照）。

さて、図６に示すクロスグルーブ型等速自在継手１０１は、これを組立てる際、ブーツ１１３の小径端部１１５をスタブシャフト１１２に取付固定する工程を必要とするため、組立作業性（組立てのしやすさ、作業効率）における課題となっていた。

この課題を解決する技術として、内輪に外輪の開口部を覆うブーツの小径端部が取付固定された等速自在継手が知られている（特許文献２参照）。

この等速自在継手は、ブーツと継手アッセンブリ（外輪と内部部品）は一体化されているため、一つのユニットとして取り扱うことができる。そのため、この等速自在継手は、その組立て時に、ブーツの小径端部をシャフトに取付固定する工程（特許文献１参照）が不要であり、これにより組立工数を削減することができるため、組立作業性に優れている。
特開２００３− ５６５９０号公報 特表２００７−５０４４１０号公報

さて、特許文献２に開示されている等速自在継手は、等速自在継手の組立作業性に優れているが、内輪とスタブシャフトはスプライン嵌合がされているのみであるため、内輪とスタブシャフトとの間を介して外輪の内部に封入したグリースなどの潤滑成分が外部へ漏出する問題があった。また、内輪とスタブシャフトはスプライン嵌合がされているのみであるため、スタブシャフトは、軸方向の強い力が加わると、内輪の軸孔から抜け出る可能性があった。さらに、上述したスプライン嵌合は、内輪の軸孔にスタブシャフトを圧入していくことにより行うが、この際、スタブシャフトは、内輪に対する圧入位置を特定する基準を有しないことから、内輪に対して軸方向で位置決めするのが困難であった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、外輪の内部に封入した潤滑成分の外部への漏出や外輪の内部への外部からの異物の侵入を確実に防止でき、また、内輪に対して軸部材を位置決めすることができる等速自在継手を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するのための本発明の等速自在継手は、開口部を有する外側継手部材と、その内側に配されてトルク伝達時に前記外側継手部材に対して相対動作する内側継手部材と、前記外側継手部材の開口部を覆うブーツとを備えた等速自在継手であって、前記内側継手部材の外側継手部材開口部側を軸方向に延設し、その延設部に前記ブーツの端部が取付固定され、前記内側継手部材とその軸孔に圧入される軸部材との間に、前記内側継手部材に対して軸部材を位置決めする位置規制部を設け、前記ブーツにより閉塞された外側継手部材の内部空間を、内側継手部材或は軸部材のいずれかに装着されたシール部材により密封したことを特徴とする。ここで、「外側継手部材の開口部を覆うブーツ」は、外側継手部材の開口部が、外側継手部材に直接的或は間接的に取り付けられたブーツにより覆われていることを意味する。また、「ブーツにより閉塞された」とは、外側継手部材の開口部がブーツで覆われていることを意味する。

この場合、ブーツの端部は、内側継手部材に取り付けるため、ブーツと継手本体を一つのユニットとして取り扱うことができる。このため、本発明の等速自在継手は、その組立て時において、軸部材にブーツの端部を取り付ける工程が不要であり、これにより、組立工数を削減することができるため、組立作業性に優れている。

また、内側継手部材の軸孔に軸部材を圧入する際、位置規制部により内側継手部材に対して軸部材を位置決めすることができるため、上述した圧入作業が容易になる。

さらに、内側継手部材と軸部材との間からは、外側継手部材の内部に封入される潤滑成分が外部へ漏出しようとし、また、外部の異物が、外側継手部材の内部へ侵入しようとするが、内側継手部材或は軸部材のいずれかに装着したシール部材により、外側継手部材の内部の潤滑成分が外部へ漏出しようとする経路（内側継手部材と軸部材との間）を閉鎖して、前記ブーツにより閉塞された外側継手部材の内部空間を密封することができる。これにより、外側継手部材の内部に封入した潤滑成分の外部への漏出を防止することができ、また、外側継手部材の内部への外部からの異物の侵入も防止することができる。

なお、本発明のように、内側継手部材は、その外側継手部材開口部側を軸方向に延設した延設部を有する構造とすると、延設部がブーツの被取付部として機能するため、上記したブーツの端部を内側継手部材に取り付ける作業が容易になる。

位置規制部は、軸部材に形成された凹溝と、その凹溝に嵌合された規制部材と、内側継手部材の軸孔に形成されて規制部材を係止する係止溝とで構成するのが望ましい。

この場合、内側継手部材の軸孔に軸部材を圧入する際、軸部材は、その凹溝に嵌合させた規制部材を内側継手部材の軸孔の係止溝に係止させることで、内側継手部材に対して軸を位置決めすることができる。このため、上述した圧入作業が容易になり、等速自在継手の組立作業性を向上させることができる。また、圧入後も、軸部材が内側継手部材の軸孔から抜け出るのを防止することができる。

規制部材としては止め輪を使用することが可能であり、この止め輪としては、例えば、Ｃクリップを使用することができる。Ｃクリップは可撓性を有し、これを利用して内側継手部材の係止溝に係止させることができるため、規制部材の止め輪として好ましい。

シール部材は、内側継手部材の軸孔の軸先端側端部に装着され、その軸先端側開口部を覆うキャップとすることができる。なお、ここでいう「覆う」とは、閉じる或は閉塞することも含めた意味とする。

この場合、キャップにより、外側継手部材の内部に封入した潤滑成分が、内側継手部材と軸部材との間に軸先端側から侵入するのを防止することができる。このため、外側継手部材の内部に封入した潤滑成分が外部へ漏出するのを防止して、外側継手部材の内部の潤滑を確保することができる。また、キャップにより、外側継手部材の内部空間を密封することができることから、外側継手部材の内部への外部からの異物の侵入も防止することができる。

また、シール部材は、軸部材に形成した環状の凹溝に嵌合され、内側継手部材の軸孔内径に圧接された環状部材とすることができる。ここで「内側継手部材の軸孔内径」とは、内側継手部材で軸孔となる内周面を意味する。

この場合、内側継手部材の延設部に圧接させた環状部材により、外側継手部材の内部の潤滑成分が外部へ漏出しようとする経路（内側継手部材と軸部材との間）を閉鎖してブーツにより閉塞された外側継手部材の内部空間を密封することができる。これにより、外側継手部材の内部に封入した潤滑成分の外部への漏出を防止して外側継手部材の内部の潤滑を確保することができ、また、外側継手部材の内部への外部からの異物の侵入も防止することができる。

なお、環状部材にはＯリングを使用するのが望ましい。Ｏリングは可撓性があり、内側継手部材の軸孔内径に強く密着するため、環状部材をＯリングとすると、上記した環状部材の作用および効果を顕著に得ることができる。

本発明の等速自在継手は、外側継手部材開口部側が延設された延設部を有する内側継手部材とその軸孔に圧入される軸部材との間に、前記内側継手部材に対して軸部材を位置決めする位置規制部を設ける。このため、上述した圧入作業を容易になり、等速自在継手の組立作業性を向上させることができる。また、圧入後も、軸孔から軸部材が抜け出るのを防止することができる。

また、内側継手部材或は軸部材のいずれかにシール部材を装着することにより、外側継手部材の内部に封入した潤滑成分の、内側継手部材と軸部材との間を含む外部への漏出経路を閉鎖して、ブーツにより閉塞された外側継手部材の内部空間を密封することができる。これにより、外側継手部材の内部に封入した潤滑成分の外部への漏出を防止して外側継手部材の内部の潤滑を確保することができ、また、外側継手部材の内部への外部からの異物の侵入も防止することができる。

以下に本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。

図１および図２に本発明の第１の実施形態を示す。

図１は、摺動型等速自在継手の一つであるクロスグルーブ型等速自在継手を示した。この等速自在継手１は、一端に開口部を有する外輪２と、その外輪２の内部に配された内部部品６とで主要部が構成されている。この内部部品６は、内輪３と、ボール４と、ケージ５とから成る。

外輪２は、内周面に直線状のトラック溝７が複数形成されており、内輪３は、外周面に直線状のトラック溝８が複数形成されている。また、内輪３の中心には軸孔１１が形成され、この軸孔１１には軸部材であるスタブシャフト１２が挿入されてスプライン嵌合されている。

図２に外輪２と内輪３に形成したトラック溝（７、８）の部分正面図を示す。同図に示すように、外輪２のトラック溝７と内輪３のトラック溝８は軸線Ｌに対して互いに逆方向に交叉角αだけ傾斜させて形成されている。外輪２のトラック溝７と内輪３のトラック溝８との交叉部には前記ボール４が組み込まれており、このボール４は、図１に示すようにケージ５のポケット９で保持されている。

外輪２の開口部は密封装置で覆われている。この密封装置は、ブーツ１３と金属製のブーツアダプタ１９とからなる。ブーツ１３は、大径端部１４と、小径端部１５と、大径端部１４と小径端部１５とをつなぐ中間部１０とを有する断面Ｕ字型の形状を成す。

ブーツアダプタ１９は円筒形で、一端部１６は外輪２の開口端部２９に外嵌して加締めにより固定されている。また、他端部１７はブーツ１３の大径端部１４に加締めて固定されている。

さて、本実施形態では、内輪３は、その外輪開口部側端部が軸方向に延設された延設部２７を有し、その延設部２７の端部（以下延設端部とする）２８にブーツ１３の小径端部１５を外嵌して取り付け、この取り付け部分は小径端部１５の外側からブーツバンド１８を加締めて固定する。

この場合、ブーツ１３と継手本体である継手アッセンブリ（外輪２、内部部品６）は図３に示すように一つのユニットＵとして取り扱うことができるため、スタブシャフト１２をユニットＵの内輪３の軸孔１１に圧入した後に、ブーツ１３の小径端部１５をスタブシャフト１２に取り付ける工程が不要となる（図６に示す等速自在継手を参照）。これにより、等速自在継手１（図１参照）は、これを組立てる際の組立工数を削減できるため、組立作業性を向上させることができる。

なお、内輪３にブーツ１３の小径端部１５を取付固定する場合、本実施形態のように、内輪３は、その外輪開口部側端部を軸方向に延設して延設部２７を有する構造としたことにより、この延設部２７がブーツ１３の小径端部１５の被取付部として機能する。そのため、ブーツ１３の小径端部１５を内輪３へ取り付ける作業が容易になる。また、この場合、ブーツ１３は既存のもの（図６参照）を使用することができるため、等速自在継手の作製に必要なコストや作業時間を削減できる点で好ましい。

内輪３とスタブシャフト１２との間の軸先端側には位置規制部２４を設ける。この位置規制部２４は、スタブシャフト１２の先端部に形成した環状の凹溝２２と、内輪３の軸孔１１でスタブシャフト１２の凹溝２２と対向する部位に形成した係止溝２１と、スタブシャフト１２の凹溝２２と内輪３の係止溝２１との間に介在させた規制部材であるＣクリップ２３とで構成し、Ｃクリップ２３は、内輪３の係止溝２１に係止させる。この方法について、図４を用いて説明する。

まず、スタブシャフト１２の凹溝２２に可撓性のあるＣクリップ２３を嵌合し、この状態のスタブシャフト１２を図中白抜き矢印で示す方向に内輪３の軸孔１１へ圧入していくことで、内輪３とスタブシャフト１２とをスプライン嵌合させる。この際、Ｃクリップ２３は縮径させるが、スタブシャフト１２の圧入を内輪３の係止溝２１まで進めると、Ｃクリップ２３は弾性復元力により再び拡径する。これにより、Ｃクリップ２３を内輪３の係止溝２１に係止させて、スタブシャフト１２が内輪３に対して軸方向移動するのを規制することができる。

このように、位置規制部２４により、内輪３に対してスタブシャフト１２を位置決めすることができるため、スタブシャフト１２を内輪３の軸孔に圧入する作業が容易になり、等速自在継手１の組立作業性を向上させることができる。また、スタブシャフト１２は、内輪３の軸孔１１への圧入後も、スタブシャフト１２は位置規制部２４により内輪３の軸孔１１から抜け出ることがない。

内輪３の軸孔１１の軸先端側に段差部２５を形成し、この段差部２５に、円筒部４０と底部４１とから成るシール部材としてのキャップ２６を圧入嵌合する。この圧入嵌合は、円筒部４０を段差部２６の当接面４２に当接するまで圧入することにより行う。キャップ２６は、外輪２の内部に封入した潤滑成分の外部への漏出経路、つまり、外輪の内部から内輪３とスタブシャフト１２との間を介して外部へ通じる経路を閉鎖して、ブーツ１３により密封された外輪２の内部空間を密封するため、外輪２の内部の潤滑成分が外部へ漏出するのを防止することができる。この結果、外輪２の内部の潤滑を確保することができる。

図５に本発明の第２の実施形態を示す。なお、本実施形態において、図１〜図４に示す第１の実施形態と同じ部位、機能を有する部位や部材については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施形態では、内輪３とスタブシャフト１２との間に位置規制部３５とシール部材３７を設ける。

位置規制部３５は、内輪３の延設端部２８の軸孔１１に形成した環状の係止溝３２と、この係止溝３２と対向する環状の凹溝３３と、係止溝３２と凹溝３３との間に介在し、係止溝３２に係止させた規制部材であるＣクリップ３４とで構成する。なお、この位置規制部３５の作用及び効果とＣクリップ３４を係止溝３２に係止させる手段については、図１〜図４に示す第１の実施形態と同じであるため、その詳細な説明を省略する。

スタブシャフト１２で凹溝３３（位置規制部３５）よりもシャフト中央側の部位に環状の凹溝３６を形成し、この凹溝３６にシール部材として可撓性のあるＯリング３７（環状部材）を嵌合し、このＯリング３７は内輪３の延設端部２８の軸孔内径に圧接させる。これは、スタブシャフト１２の凹溝３６にＯリング３７を嵌合し、この状態のスタブシャフト１２を内輪３の軸孔１１に圧入して、内輪３とスタブシャフト１２とをスプライン嵌合させることで可能である。この理由は、上述した圧入の開始時に縮径させるＯリング３７は、内輪３の軸孔１１に入り込むと、その弾性復元力により拡径しようとして内輪３の延設端部２８の軸孔内径に圧接するためである。

このＯリング３７により、外輪２の内部に封入された潤滑成分の漏出経路（内輪３とスタブシャフト２との間）を閉鎖して、外輪２の内部空間を密封することができる。そのため、外輪２の内部に封入された潤滑成分の外部への漏出を防止することができ、また、外部からの外輪２の内部への異物の侵入を防止することができる。

なお、本実施形態にように、シール部材に環状部材であるＯリング３７を使用する理由としては、シール部材を環状部材としない場合、この環状部材を周方向全長で内輪３に圧接させることができず、外輪２とスタブシャフト１２との間でシール部材が内輪３の軸孔内径に圧接していない部分から外輪２の内部の潤滑成分が外部へ漏出する可能性があるためである。

なお、本実施形態のように、外輪２の内部空間を密封するために、内輪３のスタブシャフト１２との間で潤滑成分が封入された外輪２の内部から離隔した位置にシール部材３７を設ける場合、シール部材３７は、内輪３の延設端部２８の開口部から外部へ漏出しようとする少量の潤滑成分のみを効率よく遮断することができるため、本発明にかかるシール部材の作用および効果を効果的に得ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらはあくまで例示であり、特許請求の範囲に記載の意味および内容の範囲内で任意に変更が可能である。

例えば、位置規制部を構成する規制部材は、本実施形態のＣクリップのような止め輪に限らず、環状の止め輪を使用することができる。この際、内輪の係止溝とこれと対向する軸部材の凹溝は環状とする必要がある。

また、位置規制部やシール部は、ここで挙げた実施形態のように、内輪と軸部材との間において、必ずしも軸先端側或は反軸先端側に設ける必要があるわけではなく、例えば中央側など、任意に変更が可能である。

さらに、内輪の延設端部にシール部材を装着し、内輪の延設部の開口部を覆うようにしても、本発明の目的とする作用および効果を得ることができる。

そして、ここで挙げた実施形態では、本発明をクロスグルーブ型等速自在継手に適用したが、周知の等速自在継手に本発明を適用することが可能である。例として、固定型等速自在継手や摺動型等速自在継手が挙げられる。固定型等速自在継手としては、ボールの個数が８個、１０個の形態を含む。また、摺動型等速自在継手としては、ボールの個数が８個、１０個の形態、および、トリポード型を含む。また、ブーツも、ここで挙げた実施形態で使用するＵ字型のものではなく、蛇腹状のブーツ等も使用することができる。

本発明の第１の実施形態を示す断面図である。 図１に示すトラック溝を説明する断面図である。 図１に示す、継手アッセンブリとブーツとから成るユニットの断面図である。 図１において、内輪の軸孔にスタブシャフトを圧入する工程を説明する断面図である。 本発明の第２の実施形態を示す断面図である。 従来の等速自在継手を示す断面図である。 図６に示すトラック溝を説明する断面図である。

符号の説明

１、３１ 摺動型等速自在継手（ＬＪ）
２ 外輪（外側継手部材）
３ 内輪（内側継手部材）
１１ 軸孔（内輪）
１２ スタブシャフト（軸部材）
１３ ブーツ
２１、３２ 係止溝（位置規制部）
２２、３３ 凹溝（位置規制部）
２３、３４ Ｃクリップ（止め輪）
２４、３５ 位置規制部
２５ 段差部
２６ キャップ（シール部材）
２７ 延設部
２８ 延設端部
３６ 凹溝
３７ Ｏリング（シール部材）
４０ 円筒部（キャップ）
４１ 底部（キャップ）
４２ 当接面（段差部）

Claims (6)

1. 開口部を有する外側継手部材と、その内側に配されてトルク伝達時に前記外側継手部材に対して相対動作する内側継手部材と、前記外側継手部材の開口部を覆うブーツとを備えた等速自在継手であって、
   前記内側継手部材の外側継手部材開口部側を軸方向に延設し、その延設部に前記ブーツの端部が取付固定され、前記内側継手部材とその軸孔に圧入される軸部材との間に、前記内側継手部材に対して軸部材を位置決めする位置規制部を設け、前記ブーツにより閉塞された外側継手部材の内部空間を、内側継手部材或は軸部材のいずれかに装着されたシール部材により密封したことを特徴とする等速自在継手。
2. 前記位置規制部は、前記軸部材に形成された凹溝と、その凹溝に嵌合された規制部材と前記内側継手部材の軸孔に形成されて前記規制部材を係止する係止溝とで構成したことを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
3. 前記規制部材を止め輪としたことを特徴とする請求項２に記載の等速自在継手。
4. 前記シール部材を、内側継手部材の軸孔の軸先端側端部に装着され、その軸先端側開口部を覆うキャップとしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の等速自在継手。
5. 前記シール部材を、軸部材に形成した環状の凹溝に嵌合され、前記内側継手部材の軸孔内径に圧接された環状部材としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の等速自在継手。
6. 前記環状部材をＯリングとしたことを特徴とする請求項５に記載の等速自在継手。

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