JP2011153662A - 等速自在継手 - Google Patents

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Abstract

【課題】 潤滑剤の外部漏洩を防止すると共に、継手内圧の上昇およびブーツ寿命の低下を未然に防止する。
【解決手段】 少なくとも一端部が開口した外側継手部材１０と、その外側継手部材１０との間でボール３０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２０とを備え、外側継手部材１０の開口部を閉塞するブーツ７０の小径端部７２を、内側継手部材２０から延びるシャフト５０に装着した等速自在継手であって、シャフト５０の外周面と当接するリップ部７５とブーツ７０の内外を連通する通気溝７６とをブーツ７０の小径端部７２の内周面に形成する。
【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、例えば自動車のプロペラシャフトやドライブシャフトに組み込まれ、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。
例えば４ＷＤ車やＦＲ車などの自動車で使用されるプロペラシャフトに組み付けられる等速自在継手としては、例えば特許文献１に開示された摺動式等速自在継手がある。
この種の等速自在継手では、内部にグリース等の潤滑剤を封入することにより、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での潤滑性を確保するようにしている。そこで、等速自在継手は、継手内部に封入された潤滑剤の漏洩を防ぐため、外側継手部材の一方の開口端部にブーツの大径端部を装着すると共に、内側継手部材から延びるシャフトにブーツの小径端部をブーツバンドにより締め付け固定した構造を有する。
この特許文献１に開示された等速自在継手に装着されたブーツは、ブーツバンドによる締め付け固定部とは別に、シャフトの外周面と当接するリップ部を小径端部の内周面に設けた構造を具備する。このようにシール機能を発揮するリップ部を設けることにより、ブーツによるシール性を向上させることで、継手内部に封入された潤滑剤の漏洩を確実に防止するようにしている。
特開２００６−３０８０７５号公報
ところで、特許文献１に開示された等速自在継手では、ブーツの小径端部に設けたリップ部により、外側継手部材の内部に充填された潤滑剤が外部に漏洩することを防止し、シール性を向上させている。
しかしながら、この等速自在継手が組み付けられるプロペラシャフトは高速で回転することから、その高速回転時に発熱により継手内圧が上昇したり、発熱による劣化でブーツ寿命が低下したりすることがある。
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、潤滑剤の外部漏洩を防止すると共に、継手内圧の上昇およびブーツ寿命の低下を未然に防止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、少なくとも一端部が開口した外側継手部材と、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ブーツの端部を、内側継手部材から延びるシャフトに装着した等速自在継手であって、シャフトの外周面と当接するリップ部とブーツの内外を連通する通気溝とをブーツの端部内周面に形成したことを特徴とする。
本発明では、ブーツの端部内周面に形成されたリップ部がシャフトの外周面と当接することで、外側継手部材の内部に充填された潤滑剤が外部に漏洩することを防止し、十分なシール性を確保することができる。また、ブーツの端部内周面に形成された通気溝を介してブーツの内外が連通することで、継手の高速回転時に発熱により継手内圧が上昇することを抑制でき、ブーツ寿命の低下を未然に防止することができる。
本発明におけるリップ部は、ブーツの端部内周面の外側継手部材側部位に形成され、通気溝は、ブーツの端部内周面の反外側継手部材側部位に形成されていることが望ましい。このようにすれば、リップ部が外側継手部材と近接する側に設けられることから、継手内部に潤滑剤が充填される容積を減少させて潤滑剤の充填量を低減でき、コスト低減が図れる。また、内側継手部材の摺動によるシャフトの軸方向移動や作動角をとる時のシャフトの揺動によりポンプ作用が発生しても、通気溝が外側継手部材から離隔してリップ部よりも軸方向外側に設けられることから、リップ部で潤滑剤が堰き止められるので通気溝から潤滑剤が漏洩することを阻止できる。
本発明におけるリップ部のシャフト当接部位に、少なくとも一つ以上の通気孔を設けることが望ましい。このようにすれば、リップ部においても継手内圧の上昇を抑制することができ、発熱による劣化でブーツ寿命が低下することを防止できる。なお、この通気孔を二つ以上設ければ、継手内圧の上昇をより一層抑制することができる。
本発明における通気溝は、シャフトの軸方向に沿って形成された直線形状をなすことが望ましい。このように、直線形状の通気溝をシャフトの軸方向に沿って形成すれば、その通気溝の製作が容易となる。
本発明における通気溝は、シャフトの軸方向に沿って形成された内側溝部と、その内側溝部に連続してシャフトの周方向に沿って形成された中間溝部と、その中間溝部に連続してシャフトの軸方向に沿って形成された外側溝部とで構成された屈曲形状をなすことが望ましい。このようにすれば、潤滑剤が通気溝まで達した場合であっても、その潤滑剤が通気溝を介して継手外部に漏洩することを容易に抑制できる。なお、内側溝部の内側開口部と外側溝部の外側開口部とをシャフトの周方向で１８０°ずらした位相に形成することが可能である。
本発明において、リップ部の通気孔と通気溝の内側開口部とをシャフトの周方向で異なる位相に形成することが望ましい。このようにすれば、通気孔と通気溝との位相のずれ量に応じて継手内圧の調整が可能となる。なお、リップ部の通気孔と通気溝の内側開口部とをシャフトの周方向で１８０°ずらした位相に形成することが可能である。
本発明において、通気溝の外側開口部に多孔質部材を配設することが望ましい。このようにすれば、通気溝による通気性を確保すると共に、潤滑剤が通気溝の外側開口部まで達した場合であっても、その潤滑剤が多孔質部材で堰き止められるので潤滑剤が継手外部に漏洩することを確実に防止できる。
本発明における外側継手部材は、円筒状内周面に軸方向に延びる直線状トラック溝が円周方向複数箇所に形成され、内側継手部材は、外側継手部材のトラック溝と対をなして球面状外周面に直線状トラック溝が円周方向複数箇所に形成され、トルク伝達部材は、外側継手部材の円筒状内周面と内側継手部材の球面状外周面との間に配されたケージにより保持された状態で、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するボールである構造が望ましい。本発明は、このような構造を具備した等速自在継手、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、ブーツの端部内周面に形成されたリップ部がシャフトの外周面と当接することで、外側継手部材の内部に充填された潤滑剤が外部に漏洩することを防止し、十分なシール性を確保することができる。また、ブーツの端部内周面に形成された通気溝を介してブーツの内外が連通することで、継手の高速回転時に発熱により継手内圧が上昇することを抑制でき、ブーツ寿命の低下を未然に防止することができる。
その結果、継手内部の潤滑剤が漏洩することを未然に防止できると共に、通気孔による放熱作用を確実に発揮させることができて、継手内圧の上昇およびブーツ寿命の低下を確実に防止でき、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。
本発明の実施形態で、等速自在継手の全体構成を示す縦断面図である。 図１の等速自在継手の全体構成を示す横断面図である。 図１のＡ−Ｏ−Ａ線に沿う断面図で、（ａ）は一つの通気溝と切り欠き半円形状の通気孔を設けた実施形態、（ｂ）は一つの通気溝と切り欠き矩形状の通気孔を設けた実施形態、（ｃ）は一つの通気溝と切り欠きＶ字状の通気孔を設けた実施形態、（ｄ）は一つの通気溝と貫通形状の通気孔を設けた実施形態を示す断面図である。 （ａ）は二つの通気溝と切り欠き半円形状の通気孔を設けた実施形態、（ｂ）は二つの通気溝と切り欠き矩形状の通気孔を設けた実施形態、（ｃ）は二つの通気溝と切り欠きＶ字状の通気孔を設けた実施形態、（ｄ）は二つの通気溝と貫通形状の通気孔を設けた実施形態を示す断面図である。 直線形状の通気溝を設けた実施形態を示す部分拡大断面図である。 屈曲形状の通気溝を設けた実施形態を示す部分拡大断面図である。 直線形状の通気溝で多孔質部材を設けた実施形態を示す部分拡大断面図である。 屈曲形状の通気溝で多孔質部材を設けた実施形態を示す部分拡大断面図である。
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、自動車で使用されるプロペラシャフトに組み込まれ、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ダブルオフセット型等速自在継手を例示する。
なお、以下の実施形態では、ダブルオフセット型等速自在継手に適用した場合について説明するが、他の摺動式等速自在継手、例えばクロスグルーブ型等速自在継手やトリポード型等速自在継手にも適用可能である。また、本発明は、摺動式等速自在継手に限らず、ツェッパ型等速自在継手やアンダーカットフリー型等速自在継手などの固定式等速自在継手にも適用可能である。
図１および図２に示す実施形態の等速自在継手は、両端部が開口した円筒形状をなし、軸方向に延びる直線状トラック溝１１が円筒状内周面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直線状トラック溝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トルク伝達部材であるボール３０と、外側継手部材１０の円筒状内周面１２と内側継手部材２０の球面状外周面２２との間に介在してポケット４１に収容されたボール３０を保持するケージ４０とを主要な構成要素としている。
なお、この実施形態では、６個のボール３０を例示するが、そのボール個数は任意である。また、内側継手部材２０の軸孔にシャフト５０をスプライン嵌合により連結して止め輪６１により抜け止めしている。
この等速自在継手では、外側継手部材１０の内部に封入されたグリース等の潤滑剤の漏洩を防ぐため、外側継手部材１０の一方の開口端部１３にゴム製または樹脂製のブーツ７０を、他方の開口端部１４に金属製のシールプレート８０を装着した構造を具備する。このように、外側継手部材１０、ブーツ７０およびシールプレート８０で囲まれた密閉空間に潤滑剤を封入することにより、外側継手部材１０に対してシャフト５０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、内側継手部材２０、ボール３０およびケージ４０で構成される摺動部位での潤滑性を確保している。なお、外側継手部材１０の両開口端部１３，１４には、内側継手部材２０、ボール３０およびケージ４０からなる内部部品の摺動端位置を規制するための止め輪６２，６３が嵌着されている。
ブーツ７０は、外側継手部材１０の一方の開口端部１３の外周面にブーツバンド６４により締め付け固定された大径端部７１と、内側継手部材２０から延びるシャフト５０の外周面にブーツバンド６５により締め付け固定された小径端部７２と、大径端部７１と小径端部７２とを繋ぎ、シャフト５０が作動角をとった時に変形可能な略Ｕ字状をなす中間部７３とで構成されている。大径端部７１と中間部７３との間には芯金７４が埋設されている。また、小径端部７２は、ブーツバンド６５による固定部位７２ａから軸方向に向けて外側継手部材１０の開口端部１３まで延びる筒状をなす。
一方、外側継手部材１０の他方の開口端部１４では、継手内部に充填された潤滑剤の漏洩を防止するため、円盤状のプレート部８１とそのプレート部８１の外周縁を屈曲させて軸方向に延在させたフランジ部８２とで構成されたシールプレート８０を装着している。このシールプレート８０は、外側継手部材１０の開口端部１４の内周面にフランジ部８２を圧入することにより取り付けられている。
この実施形態の等速自在継手では、ブーツ７０の小径端部７２の内周面で外側継手部材１０の開口端部１３に近接する部位の全周に亘って、シャフト５０の外周面と当接する断面舌片状のリップ部７５を設けている。このように、ブーツバンド６５による締め付け固定部位７２ａとは別に、シール機能を発揮するリップ部７５を設けたことにより、ブーツ７０によるシール性を向上させることで、継手内部に封入された潤滑剤の漏洩を確実に防止することができる。なお、このリップ部７５では、潤滑剤の漏洩を防止する機能を有すると共に通気性も有する。
また、この実施形態の等速自在継手では、プロペラシャフトが高速で回転することから、その高速回転時に発熱により継手内圧が上昇したり、発熱による劣化でブーツ寿命が低下したりすることを防止するため、潤滑剤を漏洩しない程度に微小な通気溝７６をブーツ７０の小径端部７２の内周面でブーツバンド６５による固定部位７２ａに設けている。この通気溝７６は、シャフト５０の外周面とで囲撓された通気経路を形成することになる。このように通気溝７６でブーツ７０の内外を連通させることにより、高速回転時、通気溝７６による放熱作用でもって、継手内圧の上昇およびブーツ寿命の低下を未然に防止することができる。
前述したように、リップ部７５がブーツ７０の小径端部７２の内周面で外側継手部材１０の開口端部１３に近接する部位に設けられていることから、継手内部に潤滑剤が充填される容積を減少させて潤滑剤の充填量を低減でき、コスト低減が図れる。また、内側継手部材２０、ボール３０およびケージ４０からなる内部部品の摺動によるシャフト５０の軸方向移動や、作動角をとる時のシャフト５０の揺動によりポンプ作用が発生しても、通気溝７６がブーツ７０の小径端部７２の内周面でブーツバンド６５による固定部位７２ａで前述のリップ部７５よりも軸方向外側に設けられていることから、リップ部７５で潤滑剤が堰き止められるので通気溝７３から潤滑剤が外部に漏洩することを阻止できる。
この実施形態の等速自在継手では、リップ部７５のシャフト当接部位に、少なくとも一つ以上の通気孔７７を設けている。この通気孔７７の形態としては種々のものが可能であり、それらの形態を図３（ａ）〜（ｄ）に例示する。なお、図３（ａ）〜（ｄ）は図１のＡ−Ｏ−Ａ線に沿う断面図である。具体的には、同図（ａ）に示すような切り欠き半円形状の通気孔７７ａ、同図（ｂ）に示すような切り欠き矩形状の通気孔７７ｂ、同図（ｃ）に示すような切り欠きＶ字形状の通気孔７７ｃ、同図（ｄ）に示すような貫通形状の通気孔７７ｄが可能である。このようにリップ部７５に通気孔７７ａ〜７７ｄ（以下、符号を７７で総括する）を設けたことにより、リップ部７５においても継手内圧の上昇を抑制することができ、発熱による劣化でブーツ寿命が低下することを防止できる。
前述した実施形態では、一つの通気孔７７を設けた場合を例示したが、図３（ａ）〜（ｄ）に示す各形状について、二つあるいはそれ以上の通気孔７７をリップ部７５の周方向に沿って設けるようにしてもよく、その場合、継手内圧の上昇をより一層抑制することができる。また、各実施形態では、一つの通気溝７６を設けた場合を例示したが、リップ部７５の通気孔７７と同様、二つあるいはそれ以上の通気溝７６をブーツ７０の周方向に沿って設けるようにしてもよく、この場合も、継手内圧の上昇をより一層抑制することができる。なお、図４（ａ）〜（ｄ）は、図３（ａ）〜（ｄ）に示す各形状の通気孔７７について、二つの通気溝７６を設けた場合を例示する。
リップ部７５の通気孔７７と通気溝７６の内側開口部７６ａとはシャフト５０の周方向で異なる位相（円周方向位置）に形成されている。このようにリップ部７５の通気孔７７と通気溝７６の内側開口部７６ａとをシャフト５０の周方向で異なる位相に形成することにより、通気孔７７と通気溝７６との位相のずれ量に応じて継手内圧の調整が可能となる。例えば、図３（ａ）〜（ｄ）は、リップ部７５の通気孔７７と通気溝７６の内側開口部７６ａとをシャフト５０の周方向で１８０°ずらした位相に形成した場合を例示するが、位相のずれ量は任意である。
また、通気溝７６は、図１や図５で拡大して示すように、内側開口部７６ａから外側開口部７６ｂへ延びるようにシャフト５０の軸方向に沿って形成された直線形状をなす。このような直線形状の通気溝７６をシャフト５０の軸方向に沿って形成することにより、その通気溝７６を容易に製作することが可能となる。
さらに、通気溝７８は、図６に示すように、シャフト５０の軸方向に沿って形成された内側溝部７８ａと、その内側溝部７８ａに連続してシャフト５０の周方向に沿って形成された中間溝部７８ｂと、その中間溝部７８ｂに連続してシャフト５０の軸方向に沿って形成された外側溝部７８ｃとで構成された屈曲形状をなす形態であってもよい。このような形態とすることにより、潤滑剤が通気溝７８まで達した場合であっても、その潤滑剤が通気溝７８を介して継手外部に漏洩することを容易に抑制できる。なお、図６は、内側溝部７８ａの内側開口部７８ｄと外側溝部７８ｃの外側開口部７８ｅとをシャフト５０の周方向で１８０°ずらした位相に形成した場合を例示するが、位相のずれ量は任意である。
図７および図８は、通気溝７６，７８の外側開口部７６ｂ，７８ｅに多孔質部材９０を配設した形態を例示する。図７は図５に示す直線形状の通気溝７６に適用した場合であり、図８は図６に示す屈曲形状の通気溝７８に適用した場合である。このように通気溝７６，７８の外側開口部７６ｂ，７８ｅに多孔質部材９０を配設することにより、通気溝７６，７８による通気性を確保すると共に、潤滑剤が通気溝７６，７８の外側開口部７６ｂ，７８ｅまで達した場合であっても、その潤滑剤が多孔質部材９０で堰き止められるので潤滑剤が継手外部に漏洩することを確実に防止できる。
なお、この多孔質部材９０としては、例えば、ポリウレタンポリマー（発泡合成樹脂）、発泡ゴム、高分子発泡体、銅系焼結金属あるいはステンレス系焼結金属などのような材質が好適であり、環状に成形したものをブーツ７０の小径端部７２の内周面に形成された凹溝７９に嵌合させることにより取り付けることが可能である。
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 円筒状内周面
１３ 開口端部
２０ 内側継手部材
２１ トラック溝
２２ 球面状外周面
３０ トルク伝達部材（ボール）
４０ ケージ
５０ シャフト
７０ ブーツ
７２ 端部（小径端部）
７５ リップ部
７６ 通気溝
７６ａ 内側開口部
７６ｂ 外側開口部
７７ 通気孔
７８ 通気溝
７８ａ 内側溝部
７８ｂ 中間溝部
７８ｃ 外側溝部
７８ｅ 外側開口部
９０ 多孔質部材

Claims (10)

  1. 少なくとも一端部が開口した外側継手部材と、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ブーツの端部を、前記内側継手部材から延びるシャフトに装着した等速自在継手であって、
    前記シャフトの外周面と当接するリップ部と前記ブーツの内外を連通する通気溝とを前記ブーツの端部内周面に形成したことを特徴とする等速自在継手。
  2. 前記リップ部は、ブーツの端部内周面の外側継手部材側部位に形成され、前記通気溝は、ブーツの端部内周面の反外側継手部材側部位に形成されている請求項１に記載の等速自在継手。
  3. 前記リップ部のシャフト当接部位に、少なくとも一つ以上の通気孔を設けた請求項１又は２に記載の等速自在継手。
  4. 前記通気溝は、シャフトの軸方向に沿って形成された直線形状をなす請求項１〜３のいずれか一項に記載の等速自在継手。
  5. 前記通気溝は、シャフトの軸方向に沿って形成された内側溝部と、その内側溝部に連続してシャフトの周方向に沿って形成された中間溝部と、その中間溝部に連続してシャフトの軸方向に沿って形成された外側溝部とで構成された屈曲形状をなす請求項１〜３のいずれか一項に記載の等速自在継手。
  6. 前記内側溝部の内側開口部と外側溝部の外側開口部とをシャフトの周方向で１８０°ずらした位相に形成した請求項５に記載の等速自在継手。
  7. 前記リップ部の通気孔と前記通気溝の内側開口部とをシャフトの周方向で異なる位相に形成した請求項１〜６のいずれか一項に記載の等速自在継手。
  8. 前記リップ部の通気孔と前記通気溝の内側開口部とをシャフトの周方向で１８０°ずらした位相に形成した請求項７に記載の等速自在継手。
  9. 前記通気溝の外側開口部に多孔質部材を配設した請求項１〜８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、円筒状内周面に軸方向に延びる直線状トラック溝が円周方向複数箇所に形成され、前記内側継手部材は、外側継手部材のトラック溝と対をなして球面状外周面に直線状トラック溝が円周方向複数箇所に形成され、前記トルク伝達部材は、外側継手部材の円筒状内周面と内側継手部材の球面状外周面との間に配されたケージにより保持された状態で、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するボールである請求項１〜９のいずれか一項に記載の等速自在継手。
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