JP2011080554A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 ブーツの外側継手部材への組み付け性の向上を図ると共にブーツと外側継手部材との間のシール性を十分に確保する。
【解決手段】 一端に開口部１１を有し、内周面に軸方向に延びる複数のトラック溝１２が形成されると共に外周面のトラック溝１２間と対応する部位に軸方向に延びる凹部１８が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１２との間に配されたローラ３０を介して角度変位を許容しながらトルクを伝達するトリポード部材２０とを備え、外側継手部材１０の開口部１１を閉塞する筒状ブーツ４０の端部内周面の凹部１８と対応する部位に凸部４８を形成し、ブーツ４０の端部内周面を外側継手部材１０の開口部外周面に嵌合させた等速自在継手であって、外側継手部材１０の開口部外周面に突起１３を設けると共に、ブーツ４０の端部内周面に突起１３と嵌合する凹溝４３を設けたブーツずれ防止機構を具備する。
【選択図】 図１

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、継手外部からの異物侵入や継手内部からの潤滑剤漏洩を防止するブーツを備えた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中間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摺動式等速自在継手の一つであるトリポード型等速自在継手は、図１３および図１４に示すように内周面に軸方向に延びる三本のトラック溝１１２が形成され、各トラック溝１１２の両側でそれぞれ軸方向に延びるローラ案内面１１４を有する外側継手部材１１０と、半径方向に突出した三本の脚軸１２４を有するトリポード部材１２０と、そのトリポード部材１２０の脚軸１２４と外側継手部材１１０のローラ案内面１１４との間に回転自在に収容されたローラ１３０とを主要な構成要素とし、トリポード部材１２０およびローラ１３０が外側継手部材１１０に軸方向摺動自在に収容された構造を具備する。

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、筒状のブーツ１４０を装着した構造が一般的である（例えば、特許文献１参照）。

このブーツ１４０は、外側継手部材１１０の開口部１１１の外周面にブーツバンド１５２により締め付け固定された大径端部１４２と、トリポード部材１２０から延びる中間シャフト１６０の外周面にブーツバンド１５４により締め付け固定された小径端部１４４と、大径端部１４２と小径端部１４４とを繋ぎ、その大径端部１４２から小径端部１４４へ向けて縮径した蛇腹部１４６とで構成されている。

外側継手部材１１０は、その外周面におけるトラック溝１１２間と対応する部位に軸方向に延びる凹部１１８が形成されている。この凹部１１８の形成により、その除肉分で軽量化を図っている。これに対して、ブーツ１４０の大径端部１４２は、図１５に示すようにその内周面が前述の外側継手部材１１０の外形形状と合致した形状を有する。つまり、内周面における外側継手部材１１０の凹部１１８と対応する部位に凸部１４８を形成している。

従って、このブーツ１４０の大径端部１４２を外側継手部材１１０の開口部１１１の外周面に装着するに際しては、外側継手部材１１０の凹部１１８に対する円周方向の位置合わせ（凸部１４８との位相合わせ）を行った上で、外側継手部材１１０の開口部１１１の外周面にブーツ１４０の大径端部１４２の内周面を嵌合させるようにしている。

この等速自在継手では、外側継手部材１１０およびブーツ１４０の内部空間に潤滑剤を封入することにより、外側継手部材１１０に対して中間シャフト１６０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、外側継手部材１１０、トリポード部材１２０およびローラ１３０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。

特開２００５−２３３３９７号公報

ところで、従来の等速自在継手では、前述したように外周面に凹部１１８が形成された外側継手部材１１０の外形形状に対して、ブーツ１４０の大径端部１４２の内周面をその外側継手部材１１０の外形形状と合致させることにより、ブーツ１４０の大径端部１４２を外側継手部材１１０の開口部１１１に嵌合させてブーツバンド１５２により締め付け固定してシール性を確保するようにしている。

しかしながら、外側継手部材１１０にブーツ１４０を組み付けるに際して、外側継手部材１１０の凹部１１８に対する円周方向の位置合わせ（凸部１４８との位相合わせ）を行わなければならず、その位置合わせが非常に困難であった。

また、外側継手部材１１０にブーツ１４０を組み付けた後にブーツバンド１５２により締め付けるに際して、円周方向に不所望な力が加わることで外側継手部材１１０に対してブーツ１４０が円周方向にずれてしまうことがある。その場合、外側継手部材１１０とブーツ１４０の間にすきまが発生し、そのすきまを介して継手内部から潤滑剤が漏洩する可能性がある。

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、ブーツの外側継手部材への組み付け性の向上を図ると共に、ブーツと外側継手部材との間のシール性を十分に確保し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、一端に開口部を有し、内周面に軸方向に延びる複数のトラック溝が形成されると共に外周面のトラック溝間と対応する部位に軸方向に延びる凹部が形成された外側継手部材と、外側継手部材のトラック溝との間に配された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ブーツの端部内周面の凹部と対応する部位に凸部を形成し、ブーツの端部内周面を外側継手部材の開口部外周面に嵌合させた等速自在継手であって、外側継手部材の開口部およびブーツの端部に、外側継手部材に対するブーツの円周方向ずれを防止するブーツずれ防止機構を設けたことを特徴とする。

本発明では、外側継手部材の開口部およびブーツの端部にブーツずれ防止機構を設けたことにより、外側継手部材にブーツを組み付けるに際して、外側継手部材の凹部に対する円周方向の位置合わせ（凸部との位相合わせ）が容易になると共に、外側継手部材にブーツを組み付けた後に締め付けるに際して、円周方向に不所望な力が加わっても外側継手部材に対してブーツが円周方向にずれてしまうことを阻止できる。

本発明におけるブーツずれ防止機構は、外側継手部材の開口部外周面あるいはブーツの端部内周面のいずれか一方に突起を設けると共に、その他方に突起と嵌合する凹溝を設けた構造が望ましい。このように、ブーツずれ防止機構を突起および凹溝で構成すれば、突起と凹溝との簡易な凹凸嵌合でもってブーツずれ防止機構を容易に実現することができる。

本発明のブーツずれ防止機構を構成する突起および凹溝は、外側継手部材の開口部外周面あるいはブーツの端部内周面の一箇所あるいは円周方向複数箇所に形成されていることが望ましい。このように、突起および凹溝を一箇所に形成するだけでブーツずれ防止機能を十分に発揮するが、突起および凹溝を複数箇所に形成すれば、ブーツが円周方向にずれてしまうことをより一層確実に阻止できる。

本発明のブーツずれ防止機構を構成する突起および凹溝は、外側継手部材の開口部外周面の凹部間部位あるいはブーツの端部内周面の凸部間部位に形成したり、外側継手部材の開口部外周面の凹部あるいはブーツの端部内周面の凸部に形成したりすることが可能である。このようにすれば、突起と凹溝との嵌合構造を容易に実現することができる。

本発明におけるブーツはゴム製あるいは樹脂製であることが望ましい。本発明は、ゴム製あるいは樹脂製のいずれであっても適用可能である。

また、本発明は、内周面に軸方向に延びる三本のトラック溝が形成され、各トラック溝の両側でそれぞれ軸方向に延びるローラ案内面を有する外側継手部材と、半径方向に突出した三本の脚軸を有する内側継手部材（トリポード部材）と、その内側継手部材の脚軸に回転自在に支持されると共に外側継手部材のトラック溝に転動自在に挿入されたトルク伝達部材（ローラ）とを備え、そのトルク伝達部材をローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能とした等速自在継手、つまり、トリポード型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部およびブーツの端部にブーツずれ防止機構を設けたことにより、外側継手部材にブーツを組み付けるに際して、外側継手部材の凹部に対する円周方向の位置合わせ（凸部との位相合わせ）が容易になると共に、外側継手部材にブーツを組み付けた後に締め付けるに際して、円周方向に不所望な力が加わっても外側継手部材に対してブーツが円周方向にずれてしまうことを阻止することができ、外側継手部材とブーツの間にすきまが発生することを抑制し、継手内部から潤滑剤が漏洩することを未然に防止することができる。

その結果、ブーツの外側継手部材への組み付け性の向上が図れると共に、ブーツと外側継手部材との間のシール性を十分に確保することができ、信頼性の高い長寿命の等速自在継手を提供することができる。

本発明の第一の実施形態で、トリポード型等速自在継手の全体構成を示す縦断面図である。 図１の等速自在継手を示す横断面図である。 図１のブーツを大径端部側から見た側面図である。 本発明の第二の実施形態で、トリポード型等速自在継手の全体構成を示す縦断面図である。 図４の等速自在継手を示す横断面図である。 図４のブーツを大径端部側から見た側面図である。 本発明の第三の実施形態で、トリポード型等速自在継手の全体構成を示す縦断面図である。 図７の等速自在継手を示す横断面図である。 図７のブーツを大径端部側から見た側面図である。 本発明の第四の実施形態で、トリポード型等速自在継手の全体構成を示す縦断面図である。 図１０の等速自在継手を示す横断面図である。 図１０のブーツを大径端部側から見た側面図である。 等速自在継手の従来例で、トリポード型等速自在継手の全体構成を示す縦断面図である。 図１３の等速自在継手を示す横断面図である。 図１３のブーツを大径端部側から見た側面図である。

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、ドライブシャフトやプロペラシャフト等に組み込まれ、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、しかも、軸方向の相対変位をも許容することができる構造を備えた摺動式等速自在継手の一つであるトリポード型等速自在継手を例示する。

図１および図２に示す実施形態のトリポード型等速自在継手は、外側継手部材１０と、内側継手部材であるトリポード部材２０と、トルク伝達部材であるローラ３０とを主要部として構成し、トリポード部材２０およびローラ３０が外側継手部材１０に軸方向摺動自在に収容された構造を具備する。

外側継手部材１０は、一端に開口部１１を有するカップ状をなし、図示しないが、その底部中央に回転軸が一体的に形成されている。外側継手部材１０の内周面には、軸方向に延びる三本のトラック溝１２が円周方向等間隔に形成される。各トラック溝１２は、その両側に互いに対向する一対のローラ案内面１４を有する。ローラ案内面１４は円弧状断面を有し、外側継手部材１０の軸線方向に直線状に延びる。

トリポード部材２０は、円筒状をなすボス部２２の外周面に三本の脚軸２４が円周方向等間隔（１２０°間隔）で放射状に一体形成されたものである。ボス２２の軸孔に中間シャフト６０の軸端がスプライン嵌合により連結される。各脚軸２４の先端は、トラック溝１２の底面付近まで半径方向に延在し、その外周面は円筒面とされている。

外側継手部材１０のトラック溝１２のローラ案内面１４と脚軸２４の外周面との間に針状ころ３２を介してローラ３０が配設される。ローラ３０の外周面は縦断面円弧状とされ、ローラ案内面１４と線接触するように構成される。一方、ローラ３０の内周面は、円筒状に形成されている。ローラ３０の内周面と脚軸２４の外周面との間に、複数の針状ころ３２が単列総ころ状態で配設される。針状ころ３２は、脚軸２４の付根部と先端部に配されたワッシャ３４，３６で挟持された状態で止め輪３８により抜け止めされている。

この種の等速自在継手は、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、例えばゴム製あるいは樹脂製の筒状ブーツ４０が装着されている。ブーツ４０は、外側継手部材１０の開口部１１の外周面にブーツバンド５２により締め付け固定された大径端部４２と、トリポード部材２０から延びる中間シャフト６０の外周面にブーツバンド５４により締め付け固定された小径端部４４と、大径端部４２と小径端部４４とを繋ぎ、その大径端部４２から小径端部４４へ向けて縮径した蛇腹部４６とで構成されている。

外側継手部材１０の開口部１１は、その外周面におけるトラック溝１２間と対応する部位に軸方向に延びる凹部１８が形成されている。この凹部１８の形成により、その除肉分で軽量化を図っている。これに対して、ブーツ４０の大径端部４２は、図３に示すようにその内周面が前述の外側継手部材１０の外形形状と合致した形状を有する。つまり、内周面における外側継手部材１０の凹部１８と対応する部位に凸部４８を形成している。

この等速自在継手では、外側継手部材１０およびブーツ４０の内部空間に潤滑剤を封入することにより、外側継手部材１０に対して中間シャフト６０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、外側継手部材１０、トリポード部材２０およびローラ３０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。

前述の等速自在継手では、ブーツ４０の外側継手部材１０への組み付け性の向上を図ると共に、ブーツ４０と外側継手部材１０との間のシール性を十分に確保するため、外側継手部材１０の開口部１１およびブーツ４０の大径端部４２に、外側継手部材１０に対するブーツ４０の円周方向ずれを防止するブーツずれ防止機構を設けている。

このブーツずれ防止機構として、外側継手部材１０の開口部１１の外周面あるいはブーツ４０の大径端部４２の内周面のいずれか一方に突起を設けると共に、その他方に突起と嵌合する凹溝を設けた構造とする。このように、ブーツずれ防止機構を突起および凹溝で構成すれば、突起と凹溝との簡易な凹凸嵌合でもってブーツずれ防止機構を容易に実現することができる。

ブーツずれ防止機構を構成する突起および凹溝は、図１〜図１２に示す各実施形態が可能である。

図１〜図３に示す第一の実施形態では、外側継手部材１０の開口部１１の外周面の凹部１８間部位に突起１３を形成すると共に、ブーツ４０の大径端部４２の内周面の凸部４８間部位に凹溝４３を形成する。図４〜図６に示す第二の実施形態では、外側継手部材１０の開口部１１の外周面の凹部１８に突起１５を形成すると共に、ブーツ４０の大径端部４２の内周面の凸部４８に凹溝４５を形成する。

また、図７〜図９に示す第三の実施形態のように、外側継手部材１０の開口部１１の外周面の凹部１８間部位に凹溝１７を形成すると共に、ブーツ４０の大径端部４２の内周面の凸部４８間部位に突起４７を形成することも可能である。図１０〜図１２に示す第四の実施形態のように、外側継手部材１０の開口部１１の外周面の凹部１８に凹溝１９を形成すると共に、ブーツ４０の大径端部４２の内周面の凸部４８に突起４９を形成することも可能である。

以上の各実施形態では、外側継手部材１０の開口部１１およびブーツ４０の大径端部４２に、突起１３，１５，４７，４９および凹溝４３，４５，１７，１９からなるブーツずれ防止機構を設けたことにより、外側継手部材１０にブーツ４０を組み付けるに際して、突起１３，１５，４７，４９および凹溝４３，４５，１７，１９が目印となって、外側継手部材１０の凹部１８に対する円周方向の位置合わせ（凸部４８との位相合わせ）が容易になる。

また、外側継手部材１０にブーツ４０を組み付けた後に締め付けるに際して、円周方向に不所望な力が加わっても、突起１３，１５，４７，４９と凹溝４３，４５，１７，１９の嵌合構造が引掛かりとなって、外側継手部材１０に対してブーツ４０が円周方向にずれてしまうことを阻止することができ、外側継手部材１０とブーツ４０の間にすきまが発生することを抑制し、継手内部から潤滑剤が漏洩することを未然に防止できる。

なお、以上の各実施形態では、ブーツずれ防止機構を構成する突起１３，１５，４７，４９および凹溝４３，４５，１７，１９は、外側継手部材１０の開口部１１の外周面の凹部１８およびブーツ４０の大径端部４２の内周面の凸部４８と対応させて円周方向三箇所に形成した場合について説明したが、突起１３，１５，４７，４９および凹溝４３，４５，１７，１９は、一箇所に形成するだけでもブーツずれ防止機能を十分に発揮する。

しかしながら、突起１３，１５，４７，４９および凹溝４３，４５，１７，１９を外側継手部材１０の開口部１１の外周面あるいはブーツ４０の大径端部４２の内周面の円周方向複数箇所に形成すれば、ブーツ４０が円周方向にずれてしまうことをより一層確実に阻止することができる。

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。

１０ 外側継手部材
１１ 開口部
１２ トラック溝
１３，１５，４７，４９ ブーツずれ防止機構（突起）
１４ ローラ案内面
１８ 凹部
２０ 内側継手部材（トリポード部材）
２４ 脚軸
３０ トルク伝達部材（ローラ）
４０ ブーツ
４２ 端部（大径端部）
４３，４５，１７，１９ ブーツずれ防止機構（凹溝）
４８ 凸部

Claims (9)

1. 一端に開口部を有し、内周面に軸方向に延びる複数のトラック溝が形成されると共に外周面の前記トラック溝間と対応する部位に軸方向に延びる凹部が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の間に配された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ブーツの端部内周面の前記凹部と対応する部位に凸部を形成し、前記ブーツの端部内周面を前記外側継手部材の開口部外周面に嵌合させた等速自在継手であって、
   前記外側継手部材の開口部およびブーツの端部に、前記外側継手部材に対するブーツの円周方向ずれを防止するブーツずれ防止機構を設けたことを特徴とする等速自在継手。
2. 前記ブーツずれ防止機構は、外側継手部材の開口部外周面あるいはブーツの端部内周面のいずれか一方に突起を設けると共に、その他方に前記突起と嵌合する凹溝を設けた請求項１に記載の等速自在継手。
3. 前記ブーツずれ防止機構は、外側継手部材の開口部外周面あるいはブーツの端部内周面の一箇所に形成された突起および凹溝からなる請求項１又は２に記載の等速自在継手。
4. 前記ブーツずれ防止機構は、外側継手部材の開口部外周面あるいはブーツの端部内周面の円周方向複数箇所に形成された突起および凹溝からなる請求項１又は２に記載の等速自在継手。
5. 前記ブーツずれ防止機構は、外側継手部材の開口部外周面の凹部間部位あるいはブーツの端部内周面の凸部間部位に形成された突起および凹溝からなる請求項１〜４のいずれか一項に記載の等速自在継手。
6. 前記ブーツずれ防止機構は、外側継手部材の開口部外周面の凹部あるいはブーツの端部内周面の凸部に形成された突起および凹溝からなる請求項１〜４のいずれか一項に記載の等速自在継手。
7. 前記ブーツはゴム製である請求項１〜６のいずれか一項に記載の等速自在継手。
8. 前記ブーツは樹脂製である請求項１〜６のいずれか一項に記載の等速自在継手。
9. 前記外側継手部材は、内周面に軸方向に延びる三本のトラック溝が形成され、各トラック溝の両側でそれぞれ軸方向に延びるローラ案内面を有すると共に、前記内側継手部材は、半径方向に突出した三本の脚軸を有し、前記トルク伝達部材は、脚軸に回転自在に支持されると共に前記外側継手部材のトラック溝に転動自在に挿入されて前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能とした請求項１〜８のいずれか一項に記載の等速自在継手。

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