JP2013177922A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】ブーツの組み付け作業性の向上を図ると共に適正量の潤滑剤を封入し、高速回転での耐久性の向上を図る。
【解決手段】一端に開口部１７を有する外側継手部材１１と、外側継手部材１１との間でボール１３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１２とを備え、ブーツ２１の内部空間２５に潤滑剤２０を封入した等速自在継手であって、外側継手部材１１の開口部１７とブーツ２１の大径端部２２との間、およびシャフト１５とブーツ２１の小径端部２３との間に、外側継手部材１１およびシャフト１５の回転に対してブーツ２１を静止状態に保持する転がり軸受２６，２７を介在させ、ブーツ２１の小径端部２３が装着されたブーツ取付アダプタ５４に、ブーツ２１の組み付け後に潤滑剤２０を封入するための孔６１を設ける。
【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やプロペラ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。

自動車の動力伝達系、例えばドライブシャフトやプロペラシャフト等には、角度変位のみを許容する構造の固定式等速自在継手が組み込まれている。この種の等速自在継手は、外側継手部材と、その外側継手部材の内部に収容された内側継手部材、ボールおよびケージからなる内部部品とで構成され、内側継手部材の軸孔にシャフトの軸端を圧入により嵌合させた構造を具備する。

一方、この等速自在継手は、継手内部に充填した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、例えば樹脂製の蛇腹状ブーツを装着した構造が一般的である。ブーツは、外側継手部材の開口部外周面にブーツバンドにより締め付け固定された大径端部と、内側継手部材から延びるシャフトの外周面にブーツバンドにより締め付け固定された小径端部と、大径端部と小径端部とを繋ぎ、その大径端部から小径端部へ向けて縮径した伸縮自在な蛇腹部とで構成されている。このブーツおよび外側継手部材で形成された内部空間にグリース等の潤滑剤を封入している。

この等速自在継手における外側継手部材に対してシャフトが作動角をとった状態では、外側継手部材およびシャフトの回転と共にブーツが変形した状態で回転することになる。このように外側継手部材とシャフトとの間に装着されたブーツが変形した状態で回転する場合、そのブーツは変形を伴いながら伸縮することになる。この時、ブーツの蛇腹部には大きな応力が作用して屈曲疲労を受け易く、ブーツの耐久性が低下する。

このブーツの耐久性低下を防止するため、外側継手部材の開口部とブーツの大径端部との間、およびシャフトとブーツの小径端部との間に軸受などの回転機構を介在させた構造を備えた等速自在継手が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような構造を採用することにより、等速自在継手の作動時、外側継手部材およびシャフトの回転に対してブーツを静止状態に保持することができる。この場合、外側継手部材に対してシャフトが作動角をとった状態となっても、静止状態にあるブーツは変形するだけで伸縮することがない。その結果、ブーツの蛇腹部に大きな応力が作用することなく、ブーツの耐久性が向上する。

特許第４７３１４９０号公報

ところで、前述したようにシャフトの回転に対してブーツを静止状態に保持する回転機構を備えた等速自在継手は、以下の手順で組み付けられる。つまり、内側継手部材、ボールおよびケージからなる内部部品を外側継手部材の内部に組み込むと共に、ブーツの小径端部をシャフトの外周面にブーツバンドにより締め付け固定する。その後、シャフトの軸端を内側継手部材の軸孔に挿入してスプライン嵌合させる。その上で、外側継手部材の内部およびブーツの内部のそれぞれに潤滑剤を充填した後、外側継手部材の開口部の外周面にブーツの大径端部をブーツバンドにより締め付け固定する。

ここで、前述の等速自在継手が高速回転で使用される場合、外側継手部材およびブーツで形成された内部空間に適正量の潤滑剤を封入する必要があり、前述の等速自在継手の組み付け時での潤滑剤の食み出しや封入率が問題となる。この潤滑剤の封入量が少ないと、潤滑剤切れにより等速自在継手の耐久性が低下するおそれがある。逆に、潤滑剤の封入量が多過ぎると、高速回転による潤滑剤重量の遠心力でもって大きな変形によってブーツの耐久性が低下するおそれがある。

従来の等速自在継手の場合、外側継手部材の開口部の外周面にブーツの大径端部をブーツバンドにより締め付け固定するに先立って、外側継手部材の内部およびブーツの内部のそれぞれに潤滑剤を充填するようにしている。この潤滑剤の充填作業は、外側継手部材に対してシャフトを折り曲げた状態で外側継手部材の開口部およびブーツの大径端部の開口部から潤滑剤をそれぞれの内部に充填することから非常に作業しずれく、等速自在継手の組み付け性の低下を招いていた。このように外側継手部材およびブーツの内部空間が形成される前段階、つまり、内部空間の大きさが決まっていない状態で適正量の潤滑剤を封入することが非常に困難であった。

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、ブーツの組み付け作業性の向上を図ると共に適正量の潤滑剤を封入することができ、高速回転での耐久性の向上を図り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一端部を外側継手部材の開口部に装着すると共にブーツの他端部を内側継手部材から延びる軸部材に装着し、外側継手部材およびブーツの内部空間に潤滑剤を封入した等速自在継手であって、外側継手部材の開口部とブーツの一端部との間、および軸部材とブーツの他端部との間に、外側継手部材および軸部材の回転に対してブーツを静止状態に保持する回転機構を介在させ、ブーツの一端部が装着された回転機構の静止側部材あるいはブーツの他端部が装着された回転機構の静止側部材のいずれか一方に、ブーツの組み付け後に潤滑剤を封入するための潤滑剤注入部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とブーツの一端部との間、および軸部材とブーツの他端部との間に介在させた回転機構により、外側継手部材および軸部材の回転に対してブーツを静止状態に保持することで、外側継手部材に対して軸部材が作動角をとった状態となっても、静止状態にあるブーツは変形するだけで伸縮することがない。また、ブーツの一端部が装着された回転機構の静止側部材あるいはブーツの他端部が装着された回転機構の静止側部材のいずれか一方に潤滑剤注入部を設けたことにより、ブーツの組み付け後に潤滑剤を封入することで、適正量の潤滑剤を外側継手部材およびブーツの内部空間に充填することができる。

本発明における潤滑剤注入部は、外側継手部材およびブーツの外部空間と内部空間とに連通する孔とした構造が望ましい。このような構造とすれば、ブーツの組み付け後に継手外部から外側継手部材およびブーツの内部空間に潤滑剤を注入することが容易となる。

本発明における潤滑剤注入部が設けられる回転機構の静止側部材は、回転機構にブーツの端部を装着するためのブーツ取付アダプタとすることが望ましい。このようにすれば、簡易な構造でもって潤滑剤注入部を容易に構成することができる。

なお、本発明における回転機構としては、組み付けの簡便性や低トルク性能の点で転がり軸受が望ましい。

本発明によれば、外側継手部材の開口部とブーツの一端部との間、および軸部材とブーツの他端部との間に介在させた回転機構により、外側継手部材および軸部材の回転に対してブーツを静止状態に保持することで、外側継手部材に対して軸部材が作動角をとった状態であっても、静止状態にあるブーツは変形するだけで伸縮することがない。その結果、高速回転でのブーツの耐久性を向上させることができる。

また、ブーツの一端部が装着された回転機構の静止側部材あるいはブーツの他端部が装着された回転機構の静止側部材のいずれか一方に潤滑剤注入部を設けたことにより、ブーツの組み付け後に潤滑剤を封入することで、適正量の潤滑剤を外側継手部材およびブーツの内部空間に充填することができ、ブーツの組み付け作業性の向上が図れる。

本発明の実施形態における等速自在継手の全体構成で、潤滑剤の封入後の状態を示す縦断面図である。 本発明の実施形態における等速自在継手の全体構成で、潤滑剤の封入前（固定部材への取り付け前）の状態を示す縦断面図である。 本発明の実施形態における等速自在継手の全体構成で、潤滑剤の封入前（固定部材への取り付け後）の状態を示す縦断面図である。 本発明の他の実施形態における等速自在継手の全体構成で、潤滑剤の封入後の状態を示す縦断面図である。 本発明の他の実施形態における等速自在継手の全体構成で、潤滑剤の封入前（固定部材への取り付け前）の状態を示す縦断面図である。

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、ドライブシャフトやプロペラシャフト等に組み込まれる固定式等速自在継手（ツェッパ型等速自在継手）を例示するが、本発明は、アンダーカットフリー型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などのような摺動式等速自在継手にも適用可能である。使用される用途として好ましいのは、高速回転のドライブシャフト用等速自在継手である。

この実施形態の等速自在継手は、図１に示すように、外側継手部材１１と、その外側継手部材１１の内部に収容された内側継手部材１２と、外側継手部材１１と内側継手部材１２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１３と、外側継手部材１１と内側継手部材１２との間に介在してボール１３を保持するケージ１４とで構成され、軸部材であるシャフト１５の軸端を内側継手部材１２の軸孔に圧入でスプライン嵌合させた構造を具備する。なお、シャフト１５は止め輪１６により内側継手部材１２に対して抜け止めされている。

外側継手部材１１は一端に開口部１７を有するカップ状をなし、軸方向に延びる円弧状トラック溝１８が球面状内周面の円周方向複数箇所に形成されている。また、内側継手部材１２は、軸方向に延びる円弧状トラック溝１９が球面状外周面の円周方向複数箇所に形成されている。外側継手部材１１のトラック溝１８と内側継手部材１２のトラック溝１９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１３がそれぞれ組み込んである。ケージ１４は外側継手部材１１の球面状内周面と内側継手部材１２の球面状外周面との間に摺動自在に介在し、各ボール１３はケージ１４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。なお、ボール１３の数は６個、８個あるいは１０個のいずれであってもよく、その数は任意である。

この固定式等速自在継手において、外側継手部材１１と内側継手部材１２とがどのような作動角をとっても、ケージ１４に案内されたボール１３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、継手内部に充填されたグリース等の潤滑剤２０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、例えば樹脂製の筒状ブーツ２１が装着されている。このブーツ２１は、外側継手部材１１側に位置する大径端部２２と、内側継手部材１２から延びるシャフト１５側に位置する小径端部２３と、大径端部２２と小径端部２３とを繋ぎ、その大径端部２２から小径端部２３へ向けて縮径した伸縮自在な蛇腹部２４とで構成されている。このブーツ２１および外側継手部材１１で形成された内部空間２５に潤滑剤２０を封入している。

この等速自在継手は、その作動時におけるブーツ２１の変形および伸縮による耐久性低下を防止するため、外側継手部材１１の開口部１７とブーツ２１の大径端部２２との間、およびシャフト１５とブーツ２１の小径端部２３との間に、外側継手部材１１およびシャフト１５の回転に対してブーツ２１を静止状態に保持する回転機構として、組み付けの簡便性や低トルク性能の点で有効な転がり軸受２６，２７を介在させた構造を具備する。なお、転がり軸受２６，２７としては、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、スラスト玉軸受、自動調心玉軸受などの玉軸受が使用可能である。

外側継手部材１１とブーツ２１の大径端部２２との間に介在する転がり軸受２６は、外側継手部材１１の外周面に圧入され、その外周面に形成された段差部２８で係止した状態で固定された内輪２９と、自動車側の固定部材３０にブーツ取付アダプタ３１を介して固定された外輪３２と、内輪２９と外輪３２との間に転動自在に介装された転動体３３とで構成されている。なお、前述の内輪２９は、外側継手部材１１の外周面に凹溝３４を形成し、その凹溝３４に嵌着された止め輪３５により抜け止めされている。また、外輪３２は、ブーツ取付アダプタ３１の内周面に圧入され、その内周面に形成された段差部３６で係止した状態で固定されている。

ブーツ取付アダプタ３１は、前述の転がり軸受２６の外輪３２を位置決め係止する段差部３６が内周面に形成された大径部３７と、その大径部３７から一体的に軸方向に延びて外側継手部材１１の開口部１７の外側に配置された小径部３８とで構成され、その小径部３８の外周面にブーツ２１の大径端部２２がブーツバンド３９により締め付け固定されている。このブーツ取付アダプタ３１は、固定部材３０の内周面に凹溝４０を形成し、その凹溝４０に嵌着された止め輪４１により抜け止めされている。

なお、外側継手部材１１のマウス部から一体的に延びる軸部４２には支持部材４３がスプライン嵌合により外嵌されている。この支持部材４３は、転がり軸受４４を介して固定部材３０に対して回転自在に取り付けられている。この転がり軸受４４は、支持部材４３の外周面に圧入され、その外周面に形成された段差部４５で係止した状態で固定された内輪４６と、自動車側の固定部材３０の内周面に圧入された外輪４７と、内輪４６と外輪４７との間に転動自在に介装された転動体４８とで構成されている。なお、前述の内輪４６は、支持部材４３の外周面に凹溝４９を形成し、その凹溝４９に嵌着された止め輪５０により抜け止めされている。

一方、シャフト１５とブーツ２１の小径端部２３との間に介在する転がり軸受２７は、シャフト１５の外周面に圧入され、その外周面に形成された段差部５１で係止した状態で固定された内輪５２と、ブーツ２１の小径端部２３がブーツバンド５３により締め付け固定されたブーツ取付アダプタ５４の内周面に圧入された外輪５５と、内輪５２と外輪５５との間に転動自在に介装された転動体５６とで構成されている。なお、前述の内輪５２は、シャフト１５の外周面に凹溝５７を形成し、その凹溝５７に嵌着された止め輪５８により抜け止めされている。また、外輪５５は、ブーツ取付アダプタ５４の内周面に凹溝５９を形成し、その凹溝５９に嵌着された止め輪６０により抜け止めされている。

ブーツ２１の小径端部２３が装着された回転機構の静止側部材、つまり、転がり軸受２７の外輪５５が固定されたブーツ取付アダプタ５４に、ブーツ２１の組み付け後に潤滑剤２０を封入するための潤滑剤注入部が設けられている。この潤滑剤注入部は、外側継手部材１１およびブーツ２１の外部空間と内部空間とに連通する孔６１で構成されている。この孔６１は、ブーツ取付アダプタ５４の周方向一箇所に形成され、軸方向に延びる直線状をなす。

以上のように、外側継手部材１１の開口部１７とブーツ２１の大径端部２２との間、およびシャフト１５とブーツ２１の小径端部２３との間に介在させた転がり軸受２６，２７により、外側継手部材１１およびシャフト１５の回転に対してブーツ２１を静止状態に保持することで、外側継手部材１１に対してシャフト１５が作動角をとった状態となっても、静止状態にあるブーツ２１は変形するだけで伸縮することがない。その結果、高速回転でのブーツ２１の耐久性を向上させることができる。

また、ブーツ２１の小径端部２３が装着されると共に転がり軸受２７の外輪５５が固定されたブーツ取付アダプタ５４に、潤滑剤注入部である孔６１を設けたことにより、図２に示すように、ブーツ２１の組み付け後（自動車側の固定部材３０への取り付け前）に潤滑剤２０を封入することで、適正量の潤滑剤２０を外側継手部材１１およびブーツ２１の内部空間２５に充填することができる（図１参照）。

このように、ブーツ２１の組み付け後に外側継手部材１１およびブーツ２１の内部空間２５が形成されてその大きさが決まった状態で潤滑剤２０を封入することができるので、適正量の潤滑剤２０を封入することができ、ブーツ２１の組み付け作業性の向上も図れる。また、潤滑剤注入部である孔６１をブーツ小径側のブーツ取付アダプタ５４に設けた場合、図３に示すように、等速自在継手を自動車の車体側の固定部材３０に取り付けた後であっても、潤滑剤２０の補充が可能であることから、メンテナンスに有利である。

なお、潤滑剤注入部を、外側継手部材１１およびブーツ２１の外部空間と内部空間とに連通する孔６１で構成したことにより、ブーツ２１の組み付け後に継手外部から外側継手部材１１およびブーツ２１の内部空間２５に潤滑剤２０を注入することが容易となる。また、潤滑剤注入部である孔６１をブーツ取付アダプタ５４に設けたことにより、簡易な構造でもって潤滑剤注入部を容易に構成することができる。潤滑剤２０の充填後の漏れを防止するためには、グリースニップルやプラグを孔６１に装着すればよい。

以上で説明した実施形態では、潤滑剤注入部である孔６１を、ブーツ２１の小径端部２３が装着されたブーツ取付アダプタ５４に設け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、図４に示す実施形態のような構造であってもよい。なお、図４において、図１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。

この実施形態の等速自在継手では、図４に示すように、ブーツ２１の大径端部２２が装着された回転機構の静止側部材、つまり、転がり軸受２６の外輪３２が固定されたブーツ取付アダプタ３１に、ブーツ２１の組み付け後に潤滑剤２０を封入するための潤滑剤注入部が設けられている。この潤滑剤注入部は、外側継手部材１１およびブーツ２１の外部空間と内部空間とに連通する孔６２で構成されている。この孔６２は、ブーツ取付アダプタ３１の周方向一箇所に形成され、径方向に延びる直線状をなす。

以上のように、ブーツ２１の大径端部２２が装着されると共に転がり軸受２６の外輪３２が固定されたブーツ取付アダプタ３１に、潤滑剤注入部である孔６２を設けたことにより、ブーツ２１の組み付け後に潤滑剤２０を封入することで、適正量の潤滑剤２０を外側継手部材１１およびブーツ２１の内部空間２５に充填することができ、ブーツ２１の組み付け作業性の向上も図れる。なお、潤滑剤注入部である孔６２をブーツ大径側のブーツ取付アダプタ３１に設けた場合、図５に示すように、等速自在継手を自動車の車体側の固定部材３０に取り付ける前に、潤滑剤２０を充填する必要がある。

この実施形態では、図４に示すように、潤滑剤注入部である孔６２を、ブーツ２１の大径端部２２が装着されたブーツ取付アダプタ３１に設けたことにより、ブーツ２１の小径端部２３が装着されたブーツ取付アダプタ６３の外径とブーツ２１の小径端部２３の外径とを前述の実施形態（図１参照）の場合よりも小さくすることができる。

この実施形態におけるブーツ取付アダプタ６３は、転がり軸受２７の外輪５５が固定された大径部６４と、その大径部６４から一体的に軸方向に延びてシャフト１５の外周に配置された小径部６５とで構成され、その小径部６５の外周面にブーツ２１の小径端部２３がブーツバンド５３により締め付け固定されている。このように、ブーツ取付アダプタ６３の小径部６５にブーツ２１の小径端部２３を装着することにより、ブーツ２１の小径端部２３を前述の実施形態（図１参照）の場合よりも縮径させることができ、ブーツ２１の内部空間２５を減少させることでその内部空間２５に封入される潤滑剤量を削減することができる。

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。

１１ 外側継手部材
１７ 外側継手部材の開口部
１２ 内側継手部材
１３ トルク伝達部材（ボール）
１５ 軸部材（シャフト）
２１ ブーツ
２２ ブーツの一端部（大径端部）
２３ ブーツの他端部（小径端部）
２０ 潤滑剤
２５ 内部空間
２６，２７ 回転機構（転がり軸受）
３１，５４ 回転機構の静止側部材（ブーツ取付アダプタ）
６１，６２ 潤滑剤注入部（孔）

Claims (4)

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一端部を前記外側継手部材の開口部に装着すると共に前記ブーツの他端部を前記内側継手部材から延びる軸部材に装着し、前記外側継手部材および前記ブーツの内部空間に潤滑剤を封入した等速自在継手であって、
   前記外側継手部材の開口部とブーツの一端部との間、および前記軸部材とブーツの他端部との間に、外側継手部材および軸部材の回転に対してブーツを静止状態に保持する回転機構を介在させ、前記ブーツの一端部が装着された回転機構の静止側部材あるいは前記ブーツの他端部が装着された回転機構の静止側部材のいずれか一方に、前記ブーツの組み付け後に潤滑剤を封入するための潤滑剤注入部を設けたことを特徴とする等速自在継手。
2. 前記潤滑剤注入部は、前記外側継手部材および前記ブーツの外部空間と内部空間とに連通する孔とした請求項１に記載の等速自在継手。
3. 前記回転機構の静止側部材は、前記回転機構にブーツの端部を装着するためのブーツ取付アダプタとした請求項１又は２に記載の等速自在継手。
4. 前記回転機構を転がり軸受とした請求項１〜３のいずれか一項に記載の等速自在継手。

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