JP2010138975A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 外輪の大型化および重量増大を招くことなく、簡便な手段によりブーツの端部の固定位置を容易に定める。
【解決手段】 一端に開口部を有する外輪１０と、外輪１０との間でボールを介して角度変位を許容しながらトルクを伝達する内輪とを備え、外輪１０の開口部を閉塞する筒状のブーツ６０の端部を、外輪の開口端部と内輪から延びるシャフトとにそれぞれ装着した等速自在継手であって、外輪１０の開口端部１１の外周面に、ブーツ６０の大径端部６２と接する凹溝１８を形成し、ブーツ６０の大径端部６２が延びる方向への移動を規制する止め輪８０を凹溝１８に嵌合させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自動車や各種産業機械の動力伝達系において使用され、例えば自動車のドライブシャフト等に組み込まれる等速自在継手に関し、詳しくは、継手外部からの異物侵入や継手内部からのグリース漏洩を防止するブーツの取り付け構造に関する。

例えば、自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達する手段として使用される等速自在継手には、固定式等速自在継手と摺動式等速自在継手の二種がある。これら両者の等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し得る構造を備えている。

自動車のエンジンから駆動車輪に動力を伝達するドライブシャフトは、エンジンと車輪との相対的位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要があるため、エンジン側（インボード側）に摺動式等速自在継手を、駆動車輪側（アウトボード側）に固定式等速自在継手をそれぞれ装備し、両者の等速自在継手をシャフトで連結した構造を具備する。

例えば、このドライブシャフトに組み込まれる固定式等速自在継手は、図５に示すように外輪１１０の内部に、内輪１２０、ボール１３０およびケージ１４０を収容し、内輪１２０の軸孔にシャフト１５０の軸端を圧入により嵌合させた構造を具備する。この種の等速自在継手では、継手内部に封入されたグリース等の潤滑剤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、ゴムあるいは樹脂製の筒状ブーツ１６０を装着した構造が一般的である（例えば、特許文献１，２参照）。

このブーツ１６０は、外輪１１０の開口端部１１１にブーツバンド１７２により締め付け固定された大径端部１６２と、内輪１２０から延びるシャフト１５０にブーツバンド１７４により締め付け固定された小径端部１６４と、大径端部１６２と小径端部１６４とを繋ぎ、山部と谷部とが交互に連続的に形成されて大径端部１６２から小径端部１６４へ向けて縮径した蛇腹部１６６とで構成されている。

なお、外輪１１０の開口端部１１１の外周面に凹状のブーツ取付溝１１６を形成し、このブーツ取付溝１１６にブーツ１６０の大径端部１６２を嵌合させることにより位置決めし、また、シャフト１５０の外周面に凹状のブーツ取付溝１５６を形成し、このブーツ取付溝１５６にブーツ１６０の小径端部１６４を嵌合させることにより位置決めするようにしている。

この等速自在継手では、外輪１１０およびブーツ１６０の内部空間に潤滑剤を封入することにより、外輪１１０に対してシャフト１５０が作動角をとりながら回転する動作時において、継手内部の摺動部位、つまり、外輪１１０、ボール１３０、ケージ１４０および内輪１２０で構成される摺動部位での潤滑性を確保するようにしている。
特公平３−３７０５３号公報 特開２００８−１１５９９９号公報

ところで、近年、固定式等速自在継手および摺動式等速自在継手のいずれにおいても、ゴム製ブーツよりも耐久性に優れた樹脂製ブーツ１６０が使用されるようになっている。特に、固定式等速自在継手については、ドライブシャフトの駆動車輪側（アウトボード側）に配置されることから、樹脂製ブーツ１６０を使用することが通常である。

この樹脂製ブーツ１６０を使用する場合、ブーツ１６０の屈曲疲労寿命を向上させるため、ブーツ１６０の自然長よりも圧縮した状態で外輪１１０およびシャフト１５０に組み付けるようにしている。そのブーツ１６０の外輪１１０およびシャフト１５０への組み付けは、通常、ブーツ１６０の小径端部１６４をシャフト１５０にブーツバンド１７４により締め付け固定した後、ブーツ１６０の大径端部１６２を外輪１１０の開口端部１１１にブーツバンド１７２により締め付け固定するようにしている。

つまり、ブーツ１６０の大径端部１６２を外輪１１０の開口端部１１１に取り付けるに際して、ブーツ１６０の自然長よりも圧縮した状態で外輪１１０に組み付けるため、そのブーツ１６０の剛性によりブーツ１６０の大径端部１６２を外輪１１０の開口端部１１１での固定位置を定め難い場合が生じる。つまり、ブーツ１６０の大径端部１６２を外輪１１０の開口端部１１１の外周面の正規位置に固定しようとしても、圧縮状態にあるブーツ１６０の剛性により正規位置よりも外輪反開口側（外輪奥側）へ寄った位置となり易い。

なお、外輪１１０の開口端部１１１の外周面に形成された凹状のブーツ取付溝１１６にブーツ１６０の大径端部１６２を嵌合させることにより位置決めするようにしているが、このような位置決めではブーツ１６０の大径端部１６２の固定位置を定めるには不十分であるというのが現状であった。

また、特許文献２に開示された発明では、ブーツ１６０の大径端部１６２を外輪１１０の開口端部１１１での固定位置を定め難いという問題を解決するため、ブーツ取付溝１１６より外輪奥側に位置する外輪１１０の外径を外輪開口側よりもテーパ状に大きくしている。しかしながら、外輪１１０をこのような構造とすると、外輪全体の外径が大きくなると共に重量が増大するため、等速自在継手の軽量コンパクト化が困難となる。

そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、外輪の大型化および重量増大を招くことなく、簡便な手段によりブーツの端部の固定位置を容易に定め得る等速自在継手を提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、一端に開口部を有する外側継手部材と、その外側継手部材との間でトルク伝達部材を介して角度変位を許容しながらトルクを伝達する内側継手部材とを備え、外側継手部材の開口部を閉塞する筒状のブーツの端部を、その外側継手部材の開口端部と内側継手部材から延びる軸部材とにそれぞれ装着した等速自在継手であって、外側継手部材の開口端部あるいは軸部材のブーツ取り付け部位の少なくとも一方に、ブーツの端部と接する凹溝を形成し、ブーツの端部が延びる方向への移動を規制する止め輪を凹溝に嵌合させたことを特徴とする。

本発明では、外側継手部材の開口端部あるいは軸部材のブーツ取り付け部位の少なくとも一方に、ブーツの端部と接する凹溝を形成し、その凹溝に止め輪を嵌合させたことにより、ブーツの端部が延びる方向への移動を規制することができるので、ブーツの端部の固定位置を容易に定めることができる。この場合、外側継手部材の外径が大きくなることなく、また、重量が増大することもない。

本発明における止め輪としては、Ｏリングあるいはサークリップが使用可能である。また、本発明におけるブーツは、外側継手部材の開口端部に固定される大径端部と、軸部材に固定される小径端部と、大径端部と小径端部とを繋ぐ蛇腹部とで構成されていることが望ましい。特に、本発明におけるブーツは樹脂製であることが望ましい。その場合、ブーツは、自然長よりも圧縮した状態で取り付けられる。

本発明におけるブーツが樹脂製の場合、ブーツの屈曲疲労寿命を向上させるため、ブーツをその自然長よりも圧縮した状態で外側継手部材および軸部材に組み付ける。この組み付けに際して、ブーツの端部と接する凹溝に止め輪を嵌合させることにより、ブーツの端部が延びる方向への移動を規制することができるので、ブーツの端部の固定位置を容易に定めることができる点で有効である。

本発明では、外側継手部材の開口端部で凹溝よりも開口側部位にブーツ固定溝を形成し、凹溝とブーツ固定溝とを外側継手部材の外周面で同一平面内で形成した構造が可能である。このようにすれば、外側継手部材の外径が大きくなることなく、また、重量が増大することもなくブーツの端部の固定位置を容易に定めることができる。

また、本発明では、外側継手部材の開口端部で凹溝よりも開口側部位にブーツ固定溝を形成し、ブーツ固定溝の形成面と段差を持つ段差面に凹溝を形成した構造が可能である。このようにすれば、外側継手部材の外径をブーツの端部で縮径することにより、より軽量化を図ることができる。但し、止め輪の取り付け高さが低くなるため、止め輪径は多少大きくなるが、外輪外径の縮径による軽量効果の方が大きい。

さらに、本発明では、外側継手部材の開口端部で凹溝よりも開口側部位にブーツ固定溝を形成し、ブーツ固定溝の形成面に対して縮径するテーパ面に凹溝を形成した構造が可能である。このようにすれば、外側継手部材の外径をブーツの端部から、徐々に縮径することにより、より軽量化を図ることができるとともに、止め輪の取り付け高さは急激に低下しないので、止め輪径を大きくする必要がない。

なお、本発明は、球面状内周面に軸方向に延びる複数の円弧状トラック溝が形成された外側継手部材と、球面状外周面に外側継手部材のトラック溝と対をなして軸方向に延びる複数の円弧状トラック溝が形成された内側継手部材とを備えた等速自在継手、つまり、固定式等速自在継手に適用可能である。また、本発明は、円筒状内周面に軸方向に延びる複数の直線状トラック溝が形成された外側継手部材と、球面状外周面に外側継手部材のトラック溝と対をなして軸方向に延びる複数の直線状トラック溝が形成された内側継手部材とを備えた等速自在継手、つまり、摺動式等速自在継手に適用可能である。

本発明によれば、外側継手部材の開口端部あるいは軸部材のブーツ取り付け部位の少なくとも一方に、ブーツの端部と接する凹溝を形成し、その凹溝に止め輪を嵌合させたことにより、ブーツの端部が延びる方向への移動を規制することができるので、外側継手部材の大型化および重量増大を招くことなく、ブーツの端部の固定位置を容易に定めることができる。その結果、組み付け性が良好で軽量コンパクトな等速自在継手を提供できる。

本発明に係る等速自在継手の実施形態を以下に詳述する。以下の実施形態では、ドライブシャフトに組み込まれる固定式等速自在継手（アンダーカットフリー型等速自在継手）を例示するが、本発明は、バーフィールド型等速自在継手などの他の固定式等速自在継手や、トリポード型およびダブルオフセット型等速自在継手のような摺動式等速自在継手にも適用可能である。

図１に示す実施形態における固定式等速自在継手は、外側継手部材である外輪１０と、その外輪１０の内部に収容された内側継手部材である内輪２０と、外輪１０と内輪２０との間に介在してトルクを伝達するトルク伝達部材としてのボール３０と、外輪１０と内輪２０との間に介在してボール３０を保持するケージ４０とで構成され、軸部材であるシャフト５０の軸端を内輪２０の軸孔に圧入でセレーション嵌合させた構造を具備する。

外輪１０は一端に開口部を有するカップ状をなし、球面状内周面１４の円周方向等配位置に、軸方向に延びる複数のトラック溝１２が形成されている。このトラック溝１２は外輪開口側に位置する直線部分と外輪奥側に位置する円弧部分とで構成されている。また、内輪２０は、球面状外周面２４の円周方向等配位置に、軸方向に延びる複数のトラック溝２２が形成されている。このトラック溝２２は外輪開口側に位置する円弧部分と外輪奥側に位置する直線部分とで構成されている。外輪１０のトラック溝１２と内輪２０のトラック溝２２とは対をなしてボールトラックを形成し、各ボールトラックに一個のボール３０がそれぞれ組み込んである。ケージ４０は外輪１０の球面状内周面１４と内輪２０の球面状外周面２４との間に摺動自在に介在し、各ボール３０はケージ４０のポケットに収容されて円周方向で等間隔に保持されている。

この固定式等速自在継手において、外輪１０と内輪２０とがどのような作動角をとっても、ケージ４０に案内されたボール３０は常に作動角の二等分線に垂直な平面内に維持され、継手の等速性が確保される。

この種の等速自在継手は、継手内部に充填した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、外輪１０の開口部を閉塞するブーツ６０が装着されている。通常、固定式等速自在継手は、ドライブシャフトの駆動車輪側（アウトボード側）に配置されることから、ブーツ６０には樹脂製のものが使用される。

この樹脂製ブーツ６０は、蛇腹部６６の一方の大径端部６２を外輪１０の開口端部１１の外周面にブーツバンド７２で締め付け固定し、蛇腹部６６の他方の小径端部６４を内輪２０から延びるシャフト５０の外周面にブーツバンド７４で締め付け固定することにより、外輪１０とシャフト５０との間に装着され、外輪１０およびブーツ６０の内部にグリース（図示せず）を封入している。なお、外輪１０の開口端部１１の外周面に形成された凹状のブーツ取付溝１６にブーツ６０の大径端部６２を嵌合させることにより位置決めし、シャフト５０の外周面に形成された凹状のブーツ取付溝５６にブーツの小径端部を嵌合させることにより位置決めするようにしている。

この樹脂製ブーツ６０を使用する場合、ブーツ６０の屈曲疲労寿命を向上させるため、ブーツ６０の自然長よりも圧縮した状態で外輪１０およびシャフト５０に組み付けるようにしている。そのブーツ６０の外輪１０およびシャフト５０への組み付けは、通常、ブーツ６０の小径端部６４をシャフト５０にブーツバンド７４により締め付け固定した後、ブーツ６０の大径端部６２を外輪１０の開口端部１１にブーツバンド７２により締め付け固定するようにしている。

つまり、ブーツ６０の大径端部６２を外輪１０の開口端部１１に取り付けるに際して、ブーツ６０の自然長よりも圧縮した状態で外輪１０に組み付けるため、そのブーツ６０の剛性によりブーツ６０の大径端部６２を外輪１０の開口端部１１での固定位置を定め難い場合が生じる。つまり、ブーツ６０の大径端部６２を外輪１０の開口端部１１の外周面の正規位置に固定しようとしても、圧縮状態にあるブーツ６０の剛性により正規位置よりも外輪反開口側（外輪奥側）へ寄った位置となり易い。

そこで、この実施形態では、図２に示すように外輪１０の開口端部１１の外周面に、ブーツ６０の大径端部６２と接する凹溝１８を形成し、その凹溝１８に例えばＯリングやサークリップ等の止め輪８０を嵌合させる。これにより、ブーツ６０の大径端部６２を外輪１０の開口端部１１に組み付けるに際して、ブーツ６０の自然長よりも圧縮した状態であっても、止め輪８０によりブーツ６０の大径端部６２の端面が係止され、ブーツ６０の大径端部６２が延びる方向（外輪奥側）への移動を規制することができるので、ブーツ６０の大径端部６２の固定位置を容易に定めることができる。このようにすれば、外輪１０の外径が大きくなることなく、また、重量が増大することもない。

なお、前述の実施形態では、凹溝１８とブーツ固定溝１６とを外輪１０の開口端部１１の外周面で同一平面内で形成している。つまり、ブーツ固定溝１６の形成面１６ａと凹溝１８の形成面１８ａとを同一平面としている。このように凹溝１８とブーツ固定溝１６とを外輪１０の開口端部１１の外周面で同一平面内で形成した場合、外輪１０の外径が大きくなることなく、また、重量が増大することもなくブーツ６０の大径端部６２の固定位置を容易に定めることができる。

他の実施形態として、図３に示すようにブーツ固定溝１６の形成面１６ｂと段差ｍを持つ段差面１８ｂに凹溝１８を形成することも可能である。このようにブーツ固定溝１６の形成面１６ｂと段差を持つ段差面１８ｂに凹溝１８を形成した場合、外輪１０の外径をブーツ６０の大径端部６２で縮径することにより、より軽量化を図ることができる。但し、止め輪８０の取り付け高さが低くなるため、止め輪径は多少大きくなるが、外輪外径の縮径による軽量効果の方が大きい。

さらに、他の実施形態として、図４に示すようにブーツ固定溝１６の形成面１６ｃに対して縮径するテーパ面１８ｃに凹溝１８を形成することも可能である。このテーパ面１８ｃにより、ブーツ固定溝１６の形成面１６ｃと外輪１０の外周面との間に段差ｎが形成される。このようにブーツ固定溝１６の形成面１６ｃに対して縮径するテーパ面１８ｃに凹溝１８を形成した場合、外輪１０の外径をブーツ６０の大径端部６２から、徐々に縮径することにより、より軽量化を図ることができるとともに、止め輪８０の取り付け高さは急激に低下しないので、止め輪径を大きくする必要がない。

なお、以上の実施形態では、外輪１０の開口端部１１の外周面に凹溝１８を形成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、シャフト５０の外周面にも、ブーツ６０の小径端部６４と接する凹溝を形成し、その凹溝に例えばＯリングやサークリップ等の止め輪を嵌合させるようにしてもよい。この場合も、止め輪によりブーツ６０の小径端部６４の端面が係止され、ブーツ６０の小径端部６４が延びる方向への移動を規制することができるので、ブーツ６０の小径端部６４の固定位置を容易に定めることができる。

本発明は前述した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し得ることは勿論のことであり、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、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明に係る等速自在継手の実施形態で、固定式等速自在継手の全体構成を示す縦断面図である。 図１のＡ部拡大断面図である。 本発明の他の実施形態で、図１のＡ部に相当する部分を示す拡大断面図である。 本発明の他の実施形態で、図１のＡ部に相当する部分を示す拡大断面図である。 従来の等速自在継手を示す縦断面図である。

符号の説明

１０ 外側継手部材（外輪）
１１ 外側継手部材の開口端部
１６ ブーツ固定溝
１６ａ〜１６ｃ，１８ａ 形成面
１８ｂ 段差面
１８ｃ テーパ面
１８ 凹溝
２０ 内側継手部材（内輪）
３０ トルク伝達部材（ボール）
５０ 軸部材（シャフト）
６０ ブーツ
６２ 端部（大径端部）
６４ 端部（小径端部）
８０ 止め輪（Ｏリング、サークリップ）

Claims (11)

1. 一端に開口部を有する外側継手部材と、前記外側継手部材との間でトルク伝達部材を介して角度変位を許容しながらトルクを伝達する内側継手部材とを備え、前記外側継手部材の開口部を閉塞する筒状のブーツの端部を、前記外側継手部材の開口端部と前記内側継手部材から延びる軸部材とにそれぞれ装着した等速自在継手であって、
   前記外側継手部材の開口端部あるいは前記軸部材のブーツ取り付け部位の少なくとも一方に、前記ブーツの端部と接する凹溝を形成し、ブーツの端部が延びる方向への移動を規制する止め輪を前記凹溝に嵌合させたことを特徴とする等速自在継手。
2. 前記止め輪がＯリングである請求項１に記載の等速自在継手。
3. 前記止め輪がサークリップである請求項１に記載の等速自在継手。
4. 前記ブーツは、前記外側継手部材の開口端部に固定される大径端部と、前記軸部材に固定される小径端部と、前記大径端部と小径端部とを繋ぐ蛇腹部とで構成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の等速自在継手。
5. 前記ブーツは樹脂製である請求項１〜４のいずれか一項に記載の等速自在継手。
6. 前記ブーツは、自然長よりも圧縮した状態で取り付けられている請求項１〜５のいずれか一項に記載の等速自在継手。
7. 前記外側継手部材の開口端部で前記凹溝よりも開口側部位にブーツ固定溝を形成し、前記凹溝とブーツ固定溝とを外側継手部材の外周面で同一平面内で形成した請求項１〜６のいずれか一項に記載の等速自在継手。
8. 前記外側継手部材の開口端部で前記凹溝よりも開口側部位にブーツ固定溝を形成し、前記ブーツ固定溝の形成面と段差を持つ段差面に前記凹溝を形成した請求項１〜６のいずれか一項に記載の等速自在継手。
9. 前記外側継手部材の開口端部で前記凹溝よりも開口側部位にブーツ固定溝を形成し、前記ブーツ固定溝の形成面に対して縮径するテーパ面に前記凹溝を形成した請求項１〜６のいずれか一項に記載の等速自在継手。
10. 前記外側継手部材は、球面状内周面に軸方向に延びる複数の円弧状トラック溝が形成され、前記内側継手部材は、球面状外周面に前記外側継手部材のトラック溝と対をなして軸方向に延びる複数の円弧状トラック溝が形成されている請求項１〜９のいずれか一項に記載の等速自在継手。
11. 前記外側継手部材は、円筒状内周面に軸方向に延びる複数の直線状トラック溝が形成され、前記内側継手部材は、球面状外周面に前記外側継手部材のトラック溝と対をなして軸方向に延びる複数の直線状トラック溝が形成されている請求項１〜９のいずれか一項に記載の等速自在継手。

Images