JP2009115240A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】外輪の開口端部が非円筒形であっても、ブーツの大径端部を外輪の開口端部に周方向で満遍なく密着させて、大径端部のシール性を確保することができる等速自在継手を提供する。
【解決手段】 外輪２の開口端部８が非円筒状をなす等速自在継手１において、ブーツ１２の大径端部１３の内周面２１を外輪２の開口端部８の外周面１７に周方向全長で密着させ、ブーツバンド１５の内周面２２を大径端部１３の外周面４６に周方向全長で密着させる。大径端部１３の内径形状は、外輪２の凹陥部２０に密着状態で嵌合する膨出部１９を形成することで外輪２の外径形状と合致させる。また、バンド中間部３７の内周面４０に、大径端部１３の外周面４６に膨出部１９と対応させて形成する凹部２３に密着状態で嵌合する突状部２９を形成することで、ブーツバンド１５の内径形状を大径端部１３の外径形状と合致させる。突出部２９は、その軸方向幅をバンド中間部３７の軸方向幅の１／３倍とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車の駆動軸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、主に自動車のドライブシャフトにおける車輪側に使用される。一方、摺動型等速自在継手は角度変位および軸方向変位（プランジング）を許容し、主に自動車のドライブシャフトにおけるディファレンシャル側に使用される。

等速自在継手は、継手内部に封入したグリースなどの潤滑成分の外部への漏出および外部からの異物の侵入を防止するためにブーツを備えており、このブーツはブーツバンドにより継手本体に締付固定される。

このようなブーツとブーツバンドを備えた等速自在継手として、摺動型等速自在継手の一つであるトリポード型等速自在継手（ＴＪ）を図７に例示する。

この等速自在継手１０１は、一端に開口部を有する外輪１０２と、この外輪１０２の内部に収容された軸方向移動可能な内部部品１０６とで主要部が構成されている。

内部部品１０６は、径方向に突設された三本の脚軸１０３を有する内輪であるトリポード部材１０４と、脚軸１０３に回転自在に支持されると共に外輪１０２の内周面に形成されたトラック溝１０７に転動自在に挿入されてトラック溝１０７に沿って案内されるローラ１０５とで構成されている。

外輪１０２の開口部は蛇腹状の樹脂製ブーツ１１２で覆われている。このブーツ１１２は、大径端部１１３と、小径端部１１４と、大径端部１１３と小径端部１１４とを連結する蛇腹部１２５とから成る。大径端部１１３は外輪１０２の開口端部１０８の外周面１１７に取り付けられ、小径端部１１４はトリポード部材１０４にスプライン嵌合されたシャフト１１１の外周面１１８に取り付けられ、それぞれの取り付け部分は、ブーツバンド（１１５、１１６）を加締めて固定されている。なお、内部部品１０６は、外輪１０２の開口端部１０８の内周面に形成された嵌合溝１０９に嵌合されたサークリップ１１０により、外輪１０２の内部から抜け出るのが防止されている。

さて、このトリポード型等速自在継手１０１において、外輪１０２は、図８に示すように、外輪１０２の開口端部１０８の外周面１１７に軸方向に延びる３つの凹陥部１２０が円周方向等間隔に形成された形状をなす。この図８に示す外輪１０２の開口端部１０８にブーツ１１２の大径端部１１３を取付固定した状態の断面図を図９に示す。なお、この図９は、図７に示すブーツバンド１１５を省略して示している。

ブーツ１１２の大径端部１１３は、外輪１０２の開口端部１０８の外周面１１７に周方向全長で密着させて取り付けられる。図９に示すように、大径端部１１３において、内径形状は、外輪１０２の凹陥部１２０に密着状態で嵌合する膨出部１１９が形成されることで、外輪１０２の開口端部１０８の外径形状と合致した形状とされ、外径形状は円状とされる。なお、外輪１０２の開口端部１０８の外周面１１７で凹陥部１２０を形成しない部位に周方向に沿ってブーツ嵌合溝１２６が形成されており、このブーツ嵌合溝１２６と大径端部１１３で膨出部１１９を形成しない部位とが凹凸嵌合されて、大径端部１１３は外輪１０２の開口端部１０８の外周面１１７において位置決めされている。（特許文献１参照）。

図７に示すブーツバンド（１１５、１１６）としては、特許文献２に記載のブーツバンドのように、締付力を付与する耳部を備えたものが知られている（特許文献２参照）。
実開平１０ − １９４号公報 特開２００５−６１５８６号公報

さて、特許文献１に記載のトリポード型等速自在継手１０１の場合、ブーツ１１２の大径端部１１３において、膨出部１１９を形成した部位の肉厚は、膨出部１１９を形成しない部位、つまり、大径端部１１３で外輪１０２のトラック溝１０７と周方向位置が一致する部位の肉厚よりも厚くなるため、この部位を特許文献２に記載のブーツバンド１１５で締め付けた場合、この締付力は、大径端部１１３で膨出部１１９を形成しない部位をブーツバンド１１５で締め付けた場合の締付力よりも小さくなる。そのため、大径端部１１３と外輪１０２の開口端部１０８との取付部分では、大径端部の膨出部１１９を形成した部位と大径端部１１３の膨出部１１９を形成しない部位との間で密着度に差が生じ、詳しくは、大径端部１１３の膨出部１１９を形成した部位では、大径端部１１３の膨出部１１９を形成しない部位よりも外輪１０２の開口端部１０８との密着度が小さくなる。これは、大径端部１１３を外輪１０２の開口端部１０８に周方向で満遍なく密着させることができないことを意味しており、これにより、大径端部１１３のシール性が低下する問題があった。なお、ここでいう「満遍なく密着させる」とは、力の大きさにばらつきなく密着させることを意味し、以下同様とする。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、外輪の開口端部が非円筒形であっても、ブーツの大径端部を外輪の開口端部に周方向で満遍なく密着させて、大径端部のシール性を確保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ための本発明の等速自在継手は、複数の凹陥部が外周面にその周方向に沿って形成された開口端部を有する外側継手部材と、その外側継手部材の内部に収容され、外側継手部材との間で角度変位を許容しながらトルク伝達可能に連結された内側継手部材とを備え、前記外側継手部材の内部を密封するブーツを外側継手部材の開口端部に外嵌させて環状のブーツバンドで締付固定した等速自在継手であって、前記ブーツの固定端部は、前記外側継手部材の凹陥部に密着状態で嵌合する膨出部が形成されることにより前記外側継手部材の開口端部の外径形状と合致した内径形状を有すると共に、外周面に前記膨出部と対応させて凹部が形成された外径形状を有し、前記ブーツバンドは、前記ブーツの凹部に密着状態で嵌合する突状部が形成されることにより前記ブーツの固定端部の外径形状と合致した内径形状を有することを特徴とする。

本発明では、ブーツの固定端部に膨出部を形成することにより、ブーツの固定端部の内径形状と外側継手部材の外径形状を合致させ、膨出部により肉厚が厚くなったブーツの固定端部の外周面に膨出部と対応させて凹部を形成することにより、ブーツの固定端部において、膨出部を形成した部位の肉厚と膨出部を形成しない部位の肉厚との差を小さくし、さらに、ブーツの固定端部の凹部に密着状態で嵌合する突状部をブーツバンドに形成することで、ブーツバンドの内径形状とブーツの外径形状を合致させる。なお、ここでいう「合致させる」とは外形、大きさ共に同じとすることを意味し、以下同様とする。また、「膨出部と対応させて」とは、膨出部と周方向位置を一致させることを意味する。

この場合、ブーツの固定端部の内周面を外側継手部材の開口端部の外周面に周方向全長で密着させ、かつ、ブーツバンドの内周面をブーツの固定端部の外周面に周方向全長で密着させることができるが、ブーツの固定端部は、膨出部を形成した部位の肉厚と膨出部を形成しない部位の肉厚との差を小さくすることから、上述したようにブーツの固定端部の内周面を外側継手部材の開口端部の外周面に周方向全長で密着させた際、ブーツの固定端部の内周面を外側継手部材の開口端部の外周面に周方向で満遍なく密着させることができる。

この作用は、ブーツの固定端部の肉厚を周方向全長で等しくすると、ブーツバンドの締付力が周方向で等しくなるため、顕著になる。

本発明のブーツバンドの突状部は、ブーツバンドに局部的に切り込みを入れて内径方向に突出させることにより形成するのが望ましい。

この場合、突状部を別部品として使用する必要がないため、部品点数を削減してブーツバンドの加工に必要なコストを削減することができる。また、ブーツバンドは、別部品である突状部を貼り付けるなどの加工作業も不要となるため、ブーツバンドの加工作業が容易になって、ブーツバンドの加工性（加工のしやすさやその作業効率を意味する）を向上させることができる。

このようにブーツバンドに突状部を形成する場合、突状部の軸方向幅をブーツバンドの軸方向幅の１／３倍とするのが望ましい。

突状部の軸方向幅がブーツバンドの軸方向幅の１／３倍よりも小さいと、既に述べた突状部の作用および効果が低下することが懸念される。また、突状部の軸方向幅がブーツバンドの軸方向幅の１／３倍よりも大きいと、ブーツバンドの突状部を形成した部位では強度が低下するおそれがある。

さて、これまでに述べた本発明において、ブーツバンドの内周面とブーツの固定端部の外周面との間には、ブーツバンドとブーツとの位置決め部を設けるのが望ましい。

この場合、ブーツの固定端部の外周面にブーツバンドを取り付ける際に、位置決め部により、ブーツバンドがブーツの固定端部の外周面で周方向および軸方向に動くのを規制することができるため、ブーツバンドとブーツの固定端部との位置決めをすることができる。この結果、ブーツバンドをブーツの固定端部に取り付ける作業が容易となる。

上記した位置決め部は、ブーツバンドの内周面とブーツの固定端部の外周面との凹凸嵌合により実現することができる。この凹凸嵌合は、例えば、ブーツバンドの内周面に形成した突起をブーツの固定端部の外周面に形成した窪み部に嵌合させることにより可能となる。

本発明の等速自在継手によれば、ブーツの固定端部の内周面を外側継手部材の開口端部の外周面に周方向全長で密着させ、かつ、ブーツバンドの内周面をブーツの固定端部の外周面に周方向全長で密着させることができる。さらに、ブーツの固定端部は、膨出を形成した部位の肉厚と膨出部を形成しない部位の肉厚との差を小さくすることから、上述したようにブーツの固定端部の内周面を外側継手部材の開口端部の外周面に周方向全長で密着させた際、ブーツの固定端部の内周面を外側継手部材の開口端部の外周面に周方向で満遍なく密着させることができる。この結果、外側継手部材の開口端部が非円筒形であっても、ブーツの固定端部のシール性を確保することができる。

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５に本発明を適用したトリポード型等速自在継手（ＴＪ）を示す。この等速自在継手１は、摺動型等速自在継手の一つであり、一端に開口部を有する外側継手部材である外輪２と、この外輪２の内部に収容された軸方向移動可能な内部部品６とで主要部が構成されている。

内部部品６は、径方向に突設された三本の脚軸３を有する内側継手部材（内輪）であるトリポード部材４と、脚軸３に回転自在に支持されると共に外輪２の内周面に形成されたトラック溝７に転動自在に挿入されてトラック溝７に沿って案内されるローラ５とで構成されている。

外輪２の開口部は蛇腹状の樹脂製ブーツ１２で覆われている。このブーツ１２は、大径端部１３と、小径端部１４と、大径端部１３と小径端部１４とを連結する蛇腹部４５とから成り、大径端部１３が外輪２の開口端部８の外周面１７に取り付けられ、小径端部１４がトリポード部材４にスプライン嵌合されたシャフト１１の外周面１８に取り付けられている。また、それぞれの取り付け部分は、ブーツバンド（１５、１６）を加締めて固定されている。なお、内部部品６は、外輪２の開口端部８の内周面に形成された嵌合溝９に嵌合されたサークリップ１０により外輪２の内部から抜け出るのが防止されている。

ブーツ１２の大径端部１３の外周面４６に取り付けるブーツバンド１５は、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すブーツバンド１５を環状にしたものであり、図中×印を散りばめた模様で示した内側重なり部３３に、図中散点模様で示した外側重なり部３２を重ね合わせて図３に示すように環状にする。外側重なり部３２の先端側には３つの係止孔２８がブーツバンド１５を環状にした際に周方向となる方向（以下周方向とする）に等間隔で形成され、内側重なり部３３には３つの係止爪２７が周方向に等間隔で形成され、ブーツバンド１５を環状にする際は、係止爪２７と係止孔２８とが係合される。

また、図２（Ｂ）に示すように、外側重なり部３２からバンド中間部３７にかけて、ブーツバンド１５に切り込みを入れて外径側にアーチ状に盛り上げることにより収容部３５が形成され、内側重なり部３３の先端側には、軸方向幅を内側重なり部３３の軸方向幅よりも小さくした収容端部３６が形成され、ブーツバンド１５を環状にする場合、図１や図３に示すように収容端部３６が収容部３５に収容される。なお、外側重なり部３２からバンド中間部３７は段差部５１で連続されている。これにより、図３に示すようにブーツバンド１５を環状にした際、ブーツバンド１５の内径を周方向全長で等しくすることができる。

さらに、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、外側重なり部３２において、収容部３５と係止孔２８との間には、環状にしたブーツバンド１５に締付力を付与する耳部２４が形成される。この耳部２４は、外側重なり部３２から垂直に起立した二つの脚部２５と、この脚部２５を外径側端部で連結する架橋部２６とで構成される。ブーツバンド１５への締付力の付与は、図３中の白抜き矢印で示すように、脚部２５の基部を治具で挟み込むことにより行う。この作業の際に脚部２５のみが大きく塑性変形するのを防止するために、耳部２４の架橋部２６の中央部には周方向に延びる窪み３４が形成される。

さて、本発明のトリポード型等速自在継手１（図５参照）において、外輪２の開口端部８は、図６に示すように、その外周面１７に軸方向に延びる３つの円弧状の凹陥部２０が円周方向等間隔に形成された非円筒状をなす。この図６に示す外輪２の開口端部８にブーツ１２の大径端部１３を取付固定した状態の断面図を図１に示す。

この図１に示すように、ブーツ１２において、外輪２の開口端部８へ取り付ける固定端部、つまり、大径端部１３の内周面２１は外輪２の開口端部８の外周面１７に周方向全長で密着させ、ブーツバンド１５の内周面２２は大径端部１３の外周面４６に周方向全長で密着させる。この点について以下に詳説する。なお、外輪２の開口端部８の外周面１７で凹陥部２０が形成されていない部位に周方向に沿ってバンド嵌合溝５０が形成されており、このバンド嵌合溝５０と大径端部１３で膨出部１９を形成しない部位とが凹凸嵌合されて、大径端部１３は外輪２の開口端部８の外周面１７において位置決めされる。

図１に示すように、大径端部１３は、外輪２の凹陥部２０に密着状態で嵌合する膨出部１９を形成することで、その内径形状を外輪２の開口端部８の外径形状と合致させる。これにより、大径端部１３の内周面２１を外輪２の開口端部８の外周面１７に周方向全長で密着させることができる。なお、ここでいう「合致させる」とは、外形、大きさ共に同じとすることを意味し、以下同様とする。

大径端部１３に膨出部１９を形成すると、この部位は特別な加工を施さなければ、その肉厚が、大径端部１３で膨出部１９を形成しない部位の肉厚、つまり、大径端部１３で周方向位置が外輪２のトラック溝７と一致する部位の肉厚よりも厚くなることになるが、本実施形態では、大径端部１３の膨出部１９を形成した部位の外周面４６に、この膨出部１９と対応させて凹部２３を形成するため、大径端部１３では、膨出部１９を形成した部位の肉厚と膨出部１９を形成しない部位の肉厚との差を小さくすることができる。ここで「膨出部１９と対応させて」とは、膨出部１９と周方向位置を一致させることを意味する。

また、ブーツバンド１５の内周面２２におけるバンド中間部３７の内周面４０に、大径端部１３の凹部２３に密着状態で嵌合する突状部２９を形成することで、ブーツバンド１５の内径形状と大径端部１３の外径形状とを合致させる。このため、ブーツバンド１５の突状部２９を大径端部１３の凹部２３に嵌合することにより、ブーツバンド１５の内周面２２を大径端部１３の外周面４６に周方向全長で密着させることができる。

このように、本実施形態では、ブーツ１２の大径端部１３の内周面２１を外輪２の開口端部８の外周面１７に周方向全長で密着させ、ブーツバンド１５の内周面２２を大径端部１３の外周面４６に周方向全長で密着させることができ、さらに、大径端部１３は、膨出部１９を形成した部位の外周面４６に凹部２３を形成することで、膨出部１９を形成した部位の肉厚と膨出部１９を形成しない部位の肉厚との差を小さくするため、大径端部１３の内周面２１を外輪２の開口端部８の外周面１７に周方向全長で密着させた際、大径端部１３の内周面２１を外輪２の開口端部８の外周面１７に周方向で満遍なく密着させることができる。この結果、大径端部１３のシール性を確保することができる。なお、上述した本発明の作用および効果は、ブーツ１２の大径端部１３の肉厚を周方向全長で等しくすることにより顕著になる。

本実施形態において、ブーツバンド１５のバンド中間部３７の内周面４０の突状部２９は、ブーツバンド１５に切り込みを入れて内径方向に突出させることにより形成する。この場合、突状部２９を別部品とする必要がないため、部品点数を削減してブーツバンド１５の加工に必要なコストを削減することができる。また、バンド中間部３７には、別部品である突状部２９を貼り付けるなどの加工作業が不要となるため、ブーツバンド１５の加工作業が容易となる。

この突状部２９は、その軸方向幅（図２（Ａ）中にＡで示す。）を、ブーツバンド１５の軸方向幅、詳しくはバンド中間部３７の軸方向幅（図２（Ａ）中にＢで示す。）の１／３倍とする。突状部２９の軸方向幅がバンド中間部３７の軸方向幅の１／３倍よりも小さいと突状部２９は既に述べた本発明の目的とする作用および効果を十分に発揮しないおそれがある。また、突状部２９の軸方向幅がバンド中間部３７の軸方向幅の１／３倍よりも大きいと、ブーツバンド１５は、突状部２９を形成した部位で強度が低下するおそれがある。

ブーツバンド１５の内側重なり部３３（図中に×印を散りばめた模様で示す）の内周面３８とブーツ１２の大径端部１３の外周面４６で凹部２３を形成しない部位の外周面４１との間に、ブーツバンド１５と大径端部１３との位置決めをする位置決め部３９を設ける。この位置決め部３９は、内側重なり部３３の内周面３８と大径端部１３の外周面４６で凹部２３を形成しない部位の外周面４１との凹凸嵌合により構成する。さらにこの凹凸嵌合は、内側重なり部３３の内周面３８に形成した突起３１を、大径端部１３の外周面４６で凹部２３を形成しない外周面４１に形成した窪み部３０に嵌合することにより行う。

これにより、ブーツバンド１５をブーツ１２の大径端部１３の外周面４６に取り付ける際、ブーツバンド１５が大径端部１３の外周面４６で軸方向や周方向に動くのを規制することができるため、ブーツバンド１５を大径端部１３に取り付ける作業が容易となる。なお、図４に図１に示す位置決め部３９の拡大図を示した。

内側重なり部３３の内周面３８に形成する突起３１は、内側重なり部３３を局部的に窪ませることにより、内側重なり部３３と一体にして形成する。この突起３１は、内側重なり部３３の内周面３８に別体で貼り付けて形成することもできる。しかし、本実施形態のように内側重なり部３３と一体にして形成すると、ブーツバンド１５の加工が容易となって、ブーツバンド１５の加工性を向上させることができる。また、突起３１を別部品として使用する必要がないことから、ブーツバンド１５の加工に必要なコストも削減することができるため、好ましい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、これはあくまで例示であり、本実施形態になんら制限されることはなく、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、ブーツバンドの位置決め部は、内側重なり部の内周面に形成した窪み部に、大径端部の外周面で凹部を形成しない外周面に形成した突起を嵌合させた構造とすることもできる。

図５に示した等速自在継手における外輪の開口端部側を示す断面図である。 （Ａ）は図５に示すブーツの大径端部の外周面に取り付けたブーツバンドの環状形状を解いた状態を示す正面図である。（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。 図２に示すブーツバンドを環状にした際の状態を示す断面図である。 図１に示す位置決め部の拡大図である。 本発明に係る等速自在継手（ＴＪ）の第一の実施形態を示す断面図である。 図５における外輪の開口端部を示す斜視図である。 従来の等速自在継手（ＴＪ）を示す断面図である。 図７における外輪の開口端部を示す斜視図である。 図７における外輪の開口端部およびブーツの大径端部を示す断面図である。

符号の説明

１ トリポード型等速自在継手（ＴＪ）
２ 外側継手部材（外輪）
４ トリポード部材（内輪）
８ 開口端部（外輪）
１２ 蛇腹状ブーツ
１３ 大径端部
１５ ブーツバンド（ブーツ大径端部側）
１７ 外周面（外輪の開口端部）
１９ 膨出部（ブーツの大径端部）
２０ 凹陥部（外輪）
２２ 内周面（ブーツバンド）
２３ 凹部（ブーツの大径端部）
２９ 突状部（ブーツバンド）
３０ 窪み部（ブーツの大径端部）
３１ 突起（ブーツバンド）
３９ 位置決め部
４６ 外周面（ブーツの大径端部）

Claims (7)

1. 複数の凹陥部が外周面にその周方向に沿って形成された開口端部を有する外側継手部材と、その外側継手部材の内部に収容され、外側継手部材との間で角度変位を許容しながらトルク伝達可能に連結された内側継手部材とを備え、前記外側継手部材の内部を密封するブーツを外側継手部材の開口端部に外嵌させて環状のブーツバンドで締付固定した等速自在継手において、
   前記ブーツの固定端部は、前記外側継手部材の凹陥部に密着状態で嵌合する膨出部が形成されて前記外側継手部材の開口端部の外径形状と合致した内径形状を有すると共に、外周面に前記膨出部と対応させて凹部が形成された外径形状を有し、前記ブーツバンドは、前記ブーツの凹部に密着状態で嵌合する突状部が形成されて前記ブーツの固定端部の外径形状と合致した内径形状を有することを特徴とする等速自在継手。
2. 前記ブーツの固定端部の肉厚を周方向全長で等しく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. 前記ブーツバンドの突状部は、前記ブーツバンドに局部的に切り込みを入れて内径方向に突出させることにより形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. 前記突状部の軸方向幅を前記ブーツバンドの軸方向幅の１／３倍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. 前記ブーツバンドの内周面と前記ブーツの固定端部の外周面との間に、前記ブーツバンドと前記ブーツとの位置決め部を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の等速自在継手。
6. 前記位置決め部は、前記ブーツバンドの内周面と前記ブーツの固定端部の外周面との凹凸嵌合により構成されていることを特徴とする請求項５に記載の等速自在継手。
7. 前記凹凸嵌合は、前記ブーツバンドの内周面に形成された突起を前記ブーツの固定端部の外周面に形成された窪み部に嵌合させることによりなされていることを特徴とする請求項６に記載の等速自在継手。

Images