JP2010281342A - 固定式等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 最大作動角時にブーツがカバーと干渉することを回避すると共に、コンパクトな設計を容易にする。
【解決手段】 軸方向に延びるトラック溝１１が内周面１２の円周方向複数箇所に形成された外側継手部材１０と、外側継手部材１０のトラック溝１１と対をなして軸方向に延びるトラック溝２１が外周面２２の円周方向複数箇所に形成され、かつ、軸中心に軸孔２３が形成された内側継手部材２０と、外側継手部材１０のトラック溝１１と内側継手部材２０のトラック溝２１との間に介在してトルクを伝達する複数のボール３０と、外側継手部材１０の内周面１２と内側継手部材２０の外周面２２との間に介在してボール３０を保持するケージ４０とを備え、内側継手部材２０の軸孔２３にシャフト５０がトルク伝達可能に圧入された固定式等速自在継手であって、内側継手部材２０とシャフト５０との間に、最大作動角を制御するリング部材９１を介在させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば自動車や各種産業機械の動力伝達系において使用されるもので、駆動側と従動側の二軸間で作動角度変位のみを許容する固定式等速自在継手に関する。

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の一種に固定式等速自在継手がある。この固定式等速自在継手は、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。一般的に、前述した固定式等速自在継手としては、バーフィールド型（ＢＪ）やアンダーカットフリー型（ＵＪ）が広く知られている。

例えば、ＢＪタイプの固定式等速自在継手は、図８に示すように、軸方向に延びるトラック溝１１１が球面状内周面１１２の円周方向複数箇所に形成された外側継手部材１１０と、外側継手部材１１０のトラック溝１１１と対をなして軸方向に延びるトラック溝１２１が球面状外周面１２２の円周方向複数箇所に形成された内側継手部材１２０と、外側継手部材１１０のトラック溝１１１と内側継手部材１２０のトラック溝１２１との間に介在してトルクを伝達する複数のボール１３０と、外側継手部材１１０の球面状内周面１１２と内側継手部材１２０の球面状外周面１２２との間に介在してボール１３０を保持するケージ１４０とを備えている（例えば、特許文献１の図１参照）。

この固定式等速自在継手を、例えば自動車のドライブシャフトに使用した場合、外側継手部材１１０を従動軸に連結し、内側継手部材１２０を車体側のディファレンシャルに取り付けられた摺動式等速自在継手から延びるシャフト１５０にトルク伝達可能に連結した構造が一般的である。このシャフト１５０は、内側継手部材１２０の軸中心に形成された軸孔１２３にスプライン嵌合させることによりトルク伝達可能に連結され、内側継手部材１２０の奥側に位置する丸サークリップ１６１により抜け止めされ、内側継手部材１２０の手前側に位置する角サークリップ１６２により位置決めされている。この固定式等速自在継手では、外側継手部材１１０と内側継手部材１２０との間に作動角が付与されると、ケージ１４０に収容されたボール１３０は常にどの作動角においても、その作動角の二等分面内に維持され、継手の等速性が確保される。

この固定式等速自在継手では、内側継手部材１２０から延びるシャフト１５０と外側継手部材１１０との間には、内部からのグリース漏洩および外部からの異物侵入を防止するために蛇腹状のブーツ１７０が装着されている。このブーツ１７０の大径端部１７１は外側継手部材１１０の外周面にブーツバンド１７２により固定され、その小径端部１７３はシャフト１５０の外周面にブーツバンド１７４により固定されている。

近年、自動車の乗車空間拡大の観点からホイールベースを長くすることがあるが、それに伴って車両回転半径が大きくならないようにするため、自動車のドライブシャフトの連結用継手として使用されている固定式等速自在継手の高角化による前輪の操舵角の増大が求められている。この固定式等速自在継手では、図９に示すように、最大作動角を例えば４６．５°以上確保することができ、その最大作動角時のストッパとして、外側継手部材１１０の開口端部にシャフト１５０が干渉する設計となっている（図９のＡ部分参照）。

特開２００８−１１５９９９号公報（図１）

ところで、前述した固定式等速自在継手は、自動車用以外に印刷機械および食料品機械などの各種産業機械用としても使用されている。この各種産業機械用として使用する場合、危険防止またはグリース飛散時の対策として、等速自在継手全体をカバー１８１，１８２で被覆する場合があることから、コンパクトな設計が要求される。

しかしながら、自動車用と各種産業機械用とで等速自在継手の基本設計が同一であるため、各種産業機械用の等速自在継手であっても、自動車用の等速自在継手のブーツ１７０と必然的に同一のブーツを使用することになっている。そのため、等速自在継手が最大作動角をとった場合、図９に示すようにブーツ１７０がカバー１８２と干渉することから（図９のＢ，Ｃ部分参照）、この干渉を回避するためにはカバー１８２を大型化せざるを得ず、コンパクトな設計が困難であった。

なお、この等速自在継手を各種産業機械用として使用する場合、最大作動角（４６．５°）での使用は殆どないが、図１０に示すように各種産業機械用としての使用での最大作動角（例えば３０°）をとった時であっても、ブーツ１７０がカバー１８２と干渉することがあり（図１０のＤ，Ｅ部分参照）、この干渉を回避するためにはカバー１８２を大型化せざるを得ず、コンパクトな設計が困難であるというのが現状であった。

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、最大作動角時にブーツがカバーと干渉することを回避すると共に、コンパクトな設計を容易にし得る固定式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、軸方向に延びるトラック溝が内周面の円周方向複数箇所に形成された外側継手部材と、その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トラック溝が外周面の円周方向複数箇所に形成され、かつ、軸中心に軸孔が形成された内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、外側継手部材の内周面と内側継手部材の外周面との間に介在してボールを保持するケージとを備え、内側継手部材の軸孔に軸部材がトルク伝達可能に圧入された固定式等速自在継手であって、内側継手部材と軸部材との間に、最大作動角を制御する作動角規制手段を介在させたことを特徴とする。

本発明では、最大作動角を制御する作動角規制手段を内側継手部材と軸部材との間に介在させたことにより、自動車用あるいは各種産業機械用などの様々な用途に合わせて最大作動角を任意に設定することができ、外側継手部材と軸部材との間に設けられるブーツの設計自由度が増加する。その結果、各種産業機械用としての使用で等速自在継手全体をカバーで被覆する場合であっても、ブーツの設計自由度の増加によりブーツのコンパクト化が容易となってブーツがカバーと干渉することを未然に防止できる。

本発明における作動角規制手段としては、最大作動角時にボールと当接可能なように内側継手部材のトラック溝から径方向へ突出するリング部材であることが望ましい。このようにすれば、内側継手部材のトラック溝から径方向へ突出するリング部材をボールに当接させることにより任意の最大作動角を設定することができる。

本発明における作動角規制手段は、内側継手部材の軸部材側端面に装着されていることが望ましい。このようにすれば、作動角規制手段の組み付けが容易となる。なお、この作動角規制手段は、軸部材の外周面に形成された凹溝に嵌合した止め輪により抜け止めされている構造が望ましい。このようにすれば、作動角規制手段の組み付けが強固となる。

本発明における作動角規制手段は、円板状をなすことが望ましい。このようにすれば、円板状をなす形状の厚みおよび外径により最大作動角を制御することになり、その最大作動角の制御が容易となる。

本発明における作動角規制手段は、軸部材の外周面に形成された凹溝に嵌合されていることが望ましい。このようにすれば、作動角規制手段の組み付けが容易となる。また、このように軸部材の外周面に形成された凹溝に作動角規制手段を嵌合させた構造により、内側継手部材に対して軸部材を位置決めする止め輪の機能も発揮する。

本発明における作動角規制手段は、Ｃ字状をなすことが望ましい。このようにすれば、Ｃ字状をなす形状の厚みおよび外径により最大作動角を制御することになり、その最大作動角の制御が容易となる。

本発明における作動角規制手段は、外周部を軸方向で内側継手部材側に向けて延びる屈曲部を有することが望ましい。このようにすれば、屈曲部の軸方向寸法および外径により最大作動角を制御することになり、その最大作動角の制御が容易となる。

なお、本発明は、外側継手部材および内側継手部材のトラック溝が、円弧状トラックのみで構成されている固定式等速自在継手、つまり、バーフィールド型（ＢＪ）等速自在継手に適用可能である。また、本発明は、外側継手部材および内側継手部材のトラック溝が、円弧状トラックと、その円弧状トラックに連続して繋がって軸方向に平行に延びる直線状トラックとで構成されている固定式等速自在継手、つまり、アンダーカットフリー型（ＵＪ）等速自在継手にも適用可能である。

本発明によれば、最大作動角を制御する作動角規制手段を内側継手部材と軸部材との間に介在させたことにより、自動車用あるいは各種産業機械用などの様々な用途に合わせて最大作動角を任意に設定することができ、外側継手部材と軸部材との間に設けられるブーツの設計自由度が増加する。その結果、各種産業機械用としての使用で等速自在継手全体をカバーで被覆する場合であっても、ブーツの設計自由度の増加によりブーツのコンパクト化が容易となってブーツがカバーと干渉することを未然に防止できる。さらに、ブーツのコンパクト化により、グリース等の潤滑剤の封入量を低減でき、等速自在継手の軽量化およびコストダウンを図ることができ、また、高速回転条件下での耐久性能が向上し、低コスト、軽量コンパクトで高性能の固定式等速自在継手を提供できる。

本発明の第一の実施形態で、固定式等速自在継手の全体構成を示す縦断面図である。 （ａ）は図１のリング部材を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図である。 図１の固定式等速自在継手が最大作動角をとった状態を示す縦断面図である。 本発明の第二の実施形態で、固定式等速自在継手の全体構成を示す縦断面図である。 （ａ）は図４のリング部材を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図である。 本発明の第三の実施形態で、固定式等速自在継手の全体構成を示す縦断面図である。 （ａ）は図６のリング部材を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図である。 従来の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８の固定式等速自在継手が最大作動角（４６．５°）をとった状態を示す縦断面図である。 図８の固定式等速自在継手が最大作動角（３０°）をとった状態を示す縦断面図である。

本発明に係る固定式等速自在継手の実施形態を以下に詳述する。以下の実施形態は、例えば、印刷機械や食料品機械などの各種産業機械用として使用されるバーフィールド型等速自在継手（ＢＪ）に適用した場合を例示し、危険防止またはグリース飛散時の対策として、等速自在継手全体をカバーで被覆した構造を具備する。なお、本発明は、前述したバーフィールド型以外に、アンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）にも適用可能である。

図１に示す第一の実施形態の固定式等速自在継手は、軸方向に延びるトラック溝１１が球面状内周面１２の円周方向複数箇所に形成された外側継手部材１０と、外側継手部材１０のトラック溝１１と対をなして軸方向に延びるトラック溝２１が球面状外周面２２の円周方向複数箇所に形成された内側継手部材２０と、外側継手部材１０のトラック溝１１と内側継手部材２０のトラック溝２１との間に介在してトルクを伝達する複数のボール３０と、外側継手部材１０の球面状内周面１２と内側継手部材２０の球面状外周面２２との間に介在してボール３０を保持するケージ４０とを備えている。

この固定式等速自在継手の内側継手部材２０の軸中心に形成された軸孔２３に、軸部材であるシャフト５０をスプライン嵌合させることにより、それら内側継手部材２０とシャフト５０とがトルク伝達可能に連結されている。シャフト５０の外周面のスプライン先端側に形成された凹溝５１に丸サークリップ６１を嵌合させて内側継手部材２０の奥側端面で係止させることにより、内側継手部材２０に対してシャフト５０をその丸サークリップ６１で抜け止めしている。この固定式等速自在継手では、外側継手部材１０と内側継手部材２０との間に作動角が付与されると、ケージ４０に収容されたボール３０は常にどの作動角においても、その作動角の二等分面内に維持され、継手の等速性が確保される。

この固定式等速自在継手では、内側継手部材２０から延びるシャフト５０と外側継手部材１０との間には、内部からのグリース漏洩および外部からの異物侵入を防止するために蛇腹状のブーツ７０が装着されている。このブーツ７０の大径端部７１は外側継手部材１０の外周面にブーツバンド７２により固定され、その小径端部７３はシャフト５０の外周面にブーツバンド７４により固定されている。また、印刷機械や食料品機械などの各種産業機械用として使用されることから、危険防止またはグリース飛散時の対策として、等速自在継手全体をカバー８１，８２で被覆した構造を具備する。

この第一の実施形態では、内側継手部材２０とシャフト５０との間に、最大作動角を制御する作動角規制手段として、図２（ａ）（ｂ）に示すような円板状のリング部材９１を介在させている。このリング部材９１は、内側継手部材２０のシャフト側端面に形成された凹所２４に嵌合され、最大作動角時にボール３０と当接可能なように内側継手部材２０のトラック溝２１から径方向へ突出する。このように、リング部材９１を内側継手部材２０のシャフト側端面に装着することにより、リング部材９１の組み付けが容易となる。

また、シャフト５０の外周面のスプライン根元側に形成された凹溝５２に止め輪としての角サークリップ６２を嵌合させてリング部材９１の端面で係止させることにより、内側継手部材２０に対してリング部材９１をその角サークリップ６２で抜け止めしている。このように、リング部材９１を角サークリップ６２により抜け止めすることにより、リング部材９１の組み付けが強固となる。なお、この角サークリップ６２は、シャフト５０の外周面の凹溝５２に嵌合させてリング部材９１の端面で係止させることにより、内側継手部材２０に対してシャフト５０を位置決めする機能も有する。

この固定式等速自在継手では、最大作動角を制御するリング部材９１を内側継手部材２０とシャフト５０との間に介在させたことにより、自動車用あるいは各種産業機械用などの様々な用途に合わせて最大作動角を任意に設定することができる。つまり、自動車用としての使用時（図９参照）には最大作動角が４６．５°であったのが、印刷機械や食料品機械などの各種産業機械用としての使用時には、図３に示すように最大作動角をとった時にリング部材９１の外周端部がボール３０に当接することにより規制され（図３のＸ部分参照）、最大作動角を３０°に設定することができる。この場合、最大作動角を３０°に設定したが、この最大作動角は、リング部材９１の厚みや外径により任意に設定することが可能である。

これにより、外側継手部材１０とシャフト５０との間に設けられるブーツ７０の設計自由度が増加することで、ブーツ７０のコンパクト化が可能となり、各種産業機械用としての使用で等速自在継手全体を被覆するカバー８２とブーツ７０が干渉することを未然に防止することができる（図３参照）。さらに、ブーツ７０のコンパクト化により、グリース等の潤滑剤の封入量を低減でき、等速自在継手の軽量化およびコストダウンを図ることができ、また、高速回転条件下での耐久性能が向上し、低コスト、軽量コンパクトで高性能の固定式等速自在継手を提供できる。

以上で説明した第一の実施形態では、作動角規制手段としてのリング部材９１を内側継手部材２０に装着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、リング部材をシャフトに装着する構造も可能である。

図４に示す第二の実施形態における固定式等速自在継手では、作動角規制手段として、図５（ａ）（ｂ）に示すようなＣ字状のリング部材９２を、シャフト５０の外周面のスプライン根元側に形成された凹溝５３に嵌合させている。このようにリング部材９２をシャフト５０の凹溝５３に嵌合させることにより、リング部材９２の組み付けが容易となる。また、このような構造を採用することにより、リング部材９２は、内側継手部材２０に対してシャフト５０を位置決めする止め輪の機能も発揮する。なお、図４に示す第二の実施形態において、図１に示す第一の実施形態と同一または相当部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。

この固定式等速自在継手においても、最大作動角をとった時にリング部材９２の外周端部がボール３０に当接することにより規制される。この最大作動角は、リング部材９２の厚みや外径により任意に設定することが可能である。このようにして所望の最大作動角に設定することができ、外側継手部材１０とシャフト５０との間に設けられるブーツ７０の設計自由度が増加することにより、ブーツ７０のコンパクト化が可能となり、カバー８２とブーツ７０の干渉を未然に防止することができる。このブーツ７０のコンパクト化により、グリース等の潤滑剤の封入量を低減でき、等速自在継手の軽量化およびコストダウンを図ることができ、また、高速回転条件下での耐久性能が向上し、低コスト、軽量コンパクトで高性能の固定式等速自在継手を提供できる。

以上で説明した第一の実施形態および第二の実施形態では、作動角規制手段として、板状のリング部材９１，９２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、他の形状のリング部材を使用することも可能である。

図６に示す第三の実施形態における固定式等速自在継手では、作動角規制手段として、図７（ａ）（ｂ）に示すように外周部を軸方向で内側継手部材側に向けて延びる屈曲部９３ａを有するＣ字状のリング部材９３を、シャフト５０の外周面のスプライン根元側に形成された凹溝５４に嵌合させている。このようにリング部材９３をシャフト５０の凹溝５４に嵌合させることにより、リング部材９３の組み付けが容易となる。なお、図６に示す第三の実施形態において、図２に示す第二の実施形態と同一または相当部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。

この固定式等速自在継手においても、最大作動角をとった時にリング部材９３の屈曲部９３ａの端部がボール３０に当接することにより規制される。この最大作動角は、屈曲部９３ａの軸方向寸法やリング部材９３の外径により任意に設定することが可能である。このようにして所望の最大作動角に設定することができ、外側継手部材１０とシャフト５０との間に設けられるブーツ７０の設計自由度が増加することにより、ブーツ７０のコンパクト化が可能となり、カバー８２とブーツ７０の干渉を未然に防止することができる。このブーツ７０のコンパクト化により、グリース等の潤滑剤の封入量を低減でき、等速自在継手の軽量化およびコストダウンを図ることができ、また、高速回転条件下での耐久性能が向上し、低コスト、軽量コンパクトで高性能の固定式等速自在継手を提供できる。

以上の実施形態では、外側継手部材１０および内側継手部材２０のトラック溝１１，２１が、円弧状トラックのみで構成されている固定式等速自在継手、つまり、バーフィールド型（ＢＪ）等速自在継手に適用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、外側継手部材１０および内側継手部材２０のトラック溝１１，２１が、円弧状トラックと、その円弧状トラックに連続して繋がって軸方向に平行に延びる直線状トラックとで構成されている固定式等速自在継手、つまり、アンダーカットフリー型（ＵＪ）等速自在継手にも適用可能である。

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。

１０ 外側継手部材
１１ トラック溝
１２ 内周面
２０ 内側継手部材
２１ トラック溝
２２ 外周面
２３ 軸孔
３０ ボール
４０ ケージ
５０ 軸部材（シャフト）
５２〜５４ 凹溝
９１〜９３ 作動角規制手段（リング部材）
９３ａ 屈曲部

Claims (10)

1. 軸方向に延びるトラック溝が内周面の円周方向複数箇所に形成された外側継手部材と、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トラック溝が外周面の円周方向複数箇所に形成され、かつ、軸中心に軸孔が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と前記内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、前記外側継手部材の内周面と前記内側継手部材の外周面との間に介在してボールを保持するケージとを備え、前記内側継手部材の軸孔に軸部材がトルク伝達可能に圧入された固定式等速自在継手であって、前記内側継手部材と前記軸部材との間に、最大作動角を制御する作動角規制手段を介在させたことを特徴とする固定式等速自在継手。
2. 前記作動角規制手段は、最大作動角時に前記ボールと当接可能なように前記内側継手部材のトラック溝から径方向へ突出するリング部材である請求項１に記載の固定式等速自在継手。
3. 前記作動角規制手段は、前記内側継手部材の軸部材側端面に装着されている請求項１又は２に記載の固定式等速自在継手。
4. 前記作動角規制手段は、軸部材の外周面に形成された凹溝に嵌合した止め輪により抜け止めされている請求項３に記載の固定式等速自在継手。
5. 前記作動角規制手段は、円板状をなす請求項１〜４のいずれか一項に記載の固定式等速自在継手。
6. 前記作動角規制手段は、前記軸部材の外周面に形成された凹溝に嵌合されている請求項１又は２に記載の固定式等速自在継手。
7. 前記作動角規制手段は、Ｃ字状をなす請求項１、２又は６に記載の固定式等速自在継手。
8. 前記作動角規制手段は、外周部を軸方向で内側継手部材側に向けて延びる屈曲部を有する請求項１〜７のいずれか一項に記載の固定式等速自在継手。
9. 前記外側継手部材および内側継手部材のトラック溝は、円弧状トラックのみで構成されている請求項１〜８のいずれか一項に記載の固定式等速自在継手。
10. 前記外側継手部材および内側継手部材のトラック溝は、円弧状トラックと、その円弧状トラックに連続して繋がって軸方向に平行に延びる直線状トラックとで構成されている請求項１〜８のいずれか一項に記載の固定式等速自在継手。

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