JP2013234733A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 ブーツのシール性を確保し得る低コストの等速自在継手を提供する。
【解決手段】 一端に開口部を有する外側継手部材１０と、その外側継手部材１０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１０の開口部を閉塞する蛇腹状ブーツ６０の大径端部６１を、外側継手部材１０の取付部位１３にブーツバンド７１により締め付け固定した等速自在継手であって、外側継手部材１０の取付部位１３に環状のＶ溝１４を形成すると共に、ブーツ６０の大径端部６１のＶ溝対応部位６４およびブーツバンド７１のＶ溝対応部位７３を断面Ｖ字形状とする。
【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やプロペラシャフトに組み込まれ、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、一般的にエンジン側（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。

これら摺動式等速自在継手あるいは固定式等速自在継手では、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、等速自在継手の外側継手部材とシャフトとの間にゴム製あるいは樹脂製の蛇腹状ブーツを装着して、外側継手部材の開口部をブーツで閉塞した構造が一般的である（例えば、特許文献１参照）。

ブーツは、等速自在継手の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、等速自在継手の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。

実開平４−１２８５３６号公報

ところで、前述の等速自在継手は、外側継手部材とシャフトとが作動角をとりながら回転するように作動することから、継手内部に封入されたグリース等の潤滑剤が外側継手部材およびシャフトとブーツの端部との間から漏洩しないように、ブーツバンドの締め付けにより、外側継手部材およびシャフトとブーツの端部とのシール性を確保する必要があった。

このブーツのシール性を確保するため、特許文献１に開示された等速自在継手では、例えば、図１１および図１２に示すように、ブーツ１６０の小径端部１６２とシャフト１５０とのシール構造において、ブーツバンド１７２によりブーツ１６０の小径端部１６２とシャフト１５０とが密着するように、ブーツ１６０の小径端部１６２の内周面に凸部１６４を設けると共に、その凸部１６４に嵌合する凹溝１５２をシャフト１５０の取付部位１５１に設け、その凹溝１５２の両側に凸状の係合リブ１５３を形成することで、シール性を確保するようにしている。

しかしながら、凹溝１５２の両端に凸状の係合リブ１５３を形成した構造を採用した場合、ブーツ１６０の小径端部１６２が締め付け固定されるシャフト１５０では、凹溝１５２の両端に凸状の係合リブ１５３を形成するためにシャフト１５０よりも大径の素材を使用しなければならず、材料費が嵩むことになる。また、図示しないが、ブーツ１６０の大径端部が締め付け固定される外側継手部材では、突起を設けると共に複数の凹溝を形成した複雑な形状をしているために加工費が嵩むと共に加工工数が増加することになる。その結果、材料費および加工費の高騰や加工工数の増加により、製品のコストアップを招くことになる。

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、ブーツのシール性を確保し得る低コストの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蛇腹状ブーツの端部を、外側継手部材の取付部位および内側継手部材から延びる軸部材の取付部位にブーツバンドにより締め付け固定した等速自在継手であって、外側継手部材および軸部材の取付部位に環状のＶ溝を形成すると共に、ブーツの端部およびブーツバンドのＶ溝対応部位を断面Ｖ字形状としたことを特徴とする。

本発明では、外側継手部材および軸部材の取付部位に環状のＶ溝を形成すると共に、ブーツの端部およびブーツバンドのＶ溝対応部位を断面Ｖ字形状としたことにより、外側継手部材および軸部材の取付部位と、ブーツの端部およびブーツバンドのＶ溝対応部位とを全てＶ形状のテーパ面でシールすることから、そのテーパ面と垂直な方向にブーツバンドの締め付け力を作用させることで、外側継手部材および軸部材の取付部位と接触するブーツの端部の内周面にしわができにくくなり、ブーツの端部を外側継手部材および軸部材の取付部位に確実に密着させることができる。

これにより、継手内部に封入された潤滑剤が外側継手部材および軸部材とブーツの端部との間から漏洩することを確実に抑制することでシール性が向上する。その結果、従来のように凹溝の両側に係合リブを形成する必要がないので、外側継手部材および軸部材の取付部位に形成されるＶ溝が単純形状であることから、材料費および加工費の削減や加工工数の低減が図れる。

本発明において、軸部材の取付部位に形成されたＶ溝は、その溝底をＲ形状とした構造が望ましい。このようにすれば、Ｖ溝の溝底を起点とするクラックの発生を未然に防止することができ、軸部材の強度を確保することが容易となる。

本発明におけるブーツバンドは１ｍｍ以下の板厚を有することが望ましい。このようにブーツバンドの板厚の上限値を１ｍｍ以下に規定すれば、ブーツの端部を外側継手部材および軸部材の取付部位に容易に締め付けることができ、ブーツの端部と外側継手部材および軸部材の取付部位との間で良好な密着性が得られる。

本発明におけるブーツは樹脂製であることが望ましい。硬質材料である樹脂製のブーツであっても、ブーツの端部と外側継手部材および軸部材の取付部位との間で良好な密着性を確保することが容易である。

本発明によれば、外側継手部材および軸部材の取付部位に環状のＶ溝を形成すると共に、ブーツの端部およびブーツバンドのＶ溝対応部位を断面Ｖ字形状としたことにより、外側継手部材および軸部材の取付部位と、ブーツの端部およびブーツバンドのＶ溝対応部位とを全てＶ形状のテーパ面でシールすることから、ブーツの端部を外側継手部材および軸部材の取付部位に確実に密着させることができる。これにより、継手内部に封入された潤滑剤が外側継手部材および軸部材とブーツの端部との間から漏洩することを確実に抑制することでシール性が向上することから、材料費および加工費の削減や加工工数の低減が図れる。その結果、ブーツのシール性を確保し得る低コスト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、ブーツの大径端部と外側継手部材とのシール構造を示す要部拡大断面図である。 本発明の実施形態で、ブーツの小径端部とシャフトとのシール構造を示す要部拡大断面図である。 図１の外側継手部材の取付部位を示す要部拡大断面図である。 図２のシャフトの取付部位を示す要部拡大正面図である。 シャフトのＶ溝の溝底をＲ形状とした例を示す要部拡大断面図である。 図１のブーツの大径端部を示す要部拡大断面図である。 図２のブーツの小径端部を示す要部拡大断面図である。 図１および図２のブーツバンドを示す要部拡大断面図である。 本発明の実施形態で、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９の固定式等速自在継手の全体構成を示す横断面図である。 従来構造において、ブーツの小径端部をシャフトに組み付ける前の状態を示す要部拡大断面図である。 従来構造において、ブーツの小径端部とシャフトとのシール構造を示す要部拡大断面図である。

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、自動車のエンジン側（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ドライブ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固定式等速自在継手の一つであるアンダーカットフリー型等速自在継手を例示する。

なお、本発明は、アンダーカットフリー型等速自在継手以外に、ツェッパ型等速自在継手などの他の固定式等速自在継手にも適用可能である。さらに、本発明は、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、しかも、軸方向の相対変位も許容することができる構造を備えた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９および図１０に示す等速自在継手は、軸方向に延びる円弧状のトラック溝１１が球面状内周面１２の円周方向複数箇所に形成されたカップ状の外側継手部材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円弧状のトラック溝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との間に配され、円周方向等間隔に形成されたポケットに収容したボール３０を保持するケージ４０とを主要な構成要素としている。

この等速自在継手では、内側継手部材２０の軸孔に軸部材であるシャフト５０の一端がスプライン嵌合によりトルク伝達可能に連結されている。なお、アンダーカットフリー型の場合、外側継手部材１０のトラック溝１１はその開口側に軸方向と平行なストレート部分を有し、内側継手部材２０のトラック溝２１はその奥側に軸方向と平行なストレート部分を有する。

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、外側継手部材１０とシャフト５０との間に、例えば樹脂製の蛇腹状ブーツ６０を装着した構造を具備する。このように、外側継手部材１０およびブーツ６０の内部空間に潤滑剤（図示せず）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するようにしている。

ブーツ６０は、外側継手部材１０の外周面の取付部位１３にブーツバンド７１により締め付け固定された大径端部６１と、内側継手部材２０から延びるシャフト５０の外周面の取付部位５１にブーツバンド７２により締め付け固定された小径端部６２と、大径端部６１と小径端部６２とを繋ぎ、その大径端部６１から小径端部６２へ向けて縮径した伸縮自在な蛇腹部６３とで構成されている。

ここで、ブーツ６０の大径端部６１を外側継手部材１０の取付部位１３に組み付けたシール構造を図１に示し、ブーツ６０の小径端部６２をシャフト５０の取付部位５１にブーツバンド７２により締め付け固定したシール構造を図２に示す。

図１および図２に示すように、外側継手部材１０およびシャフト５０の取付部位１３，５１に環状のＶ溝１４，５２を形成すると共に（図３および図４参照）、ブーツ６０の大径端部６１および小径端部６２のＶ溝対応部位６４，６５を断面Ｖ字形状とし（図６および図７参照）、ブーツバンド７１，７２のＶ溝対応部位７３，７４を断面Ｖ字形状とする（図８参照）。

外側継手部材１０の取付部位１３は、従来のように突起を設けると共に複数の凹溝を形成した複雑な形状とすることなく、軸方向に平坦な円筒形状をなす。また、シャフト５０の取付部位５１も、従来のように凹溝１５２の両側に係合リブ１５３（図１１および図１２参照）を形成することなく、軸方向に平坦な円筒形状をなす。図３および図４に示すように、外側継手部材１０およびシャフト５０の平坦な取付部位１３，５１に単純形状のＶ溝１４，５２を形成している。このＶ溝１４，５２は、所定の傾斜角を持つ二つのテーパ面１５，５３を有する。

ブーツ６０の大径端部６１および小径端部６２のＶ字形状は、図６および図７に示すように、ブーツ６０の大径端部６１および小径端部６２の内周面に、外側継手部材１０およびシャフト５０のＶ溝１４，５２のテーパ面１５，５３と合致した傾斜角を持つ山状のテーパ面６６，６７を形成すると共に、ブーツ６０の大径端部６１および小径端部６２の外周面に、外側継手部材１０およびシャフト５０のＶ溝１４，５２のテーパ面１５，５３と合致した傾斜角を持つ谷状のテーパ面６８，６９を形成した構造をなす。

また、ブーツバンド７１，７２のＶ字形状は、図８に示すように、ブーツバンド７１，７２の内周面に、ブーツ６０の大径端部６１および小径端部６２の外周面に形成されたテーパ面６８，６９と合致した傾斜角を持つ山状のテーパ面７５，７６を形成すると共に、ブーツバンド７１，７２の外周面に、ブーツ６０の大径端部６１および小径端部６２の外周面に形成されたテーパ面６８，６９と合致した傾斜角を持つ谷状のテーパ面７７，７８を形成した構造をなす。

以上のように、外側継手部材１０およびシャフト５０の取付部位１３，５１に環状のＶ溝１４，５２を形成すると共に、ブーツ６０の大径端部６１および小径端部６２のＶ溝対応部位６４，６５とブーツバンド７１，７２のＶ溝対応部位７３，７４を断面Ｖ字形状としたことにより、外側継手部材１０およびシャフト５０の取付部位１３，５１のＶ溝１４，５２と、ブーツ６０の大径端部６１および小径端部６２のＶ溝対応部位６４，６５と、ブーツバンド７１，７２のＶ溝対応部位７３，７４とを全てＶ形状のテーパ面で接触させる。

つまり、ブーツバンド７１，７２の締め付けにより、外側継手部材１０およびシャフト５０のＶ溝１４，５２のテーパ面１５，５３に対してブーツ６０の大径端部６１および小径端部６２の内周面のテーパ面６６，６７が接触すると共に、ブーツ６０の大径端部６１および小径端部６２の外周面のテーパ面６８，６９に対してブーツバンド７１，７２の内周面のテーパ面７５，７６が接触する。

このようにして、外側継手部材１０およびシャフト５０の取付部位１３，５１に対してブーツ６０の大径端部６１および小径端部６２をブーツバンド７１，７２により全てＶ形状のテーパ面でシールすることから、そのテーパ面と垂直な方向にブーツバンド７１，７２の締め付け力を作用させることで、外側継手部材１０およびシャフト５０の取付部位１３，５１と接触するブーツ６０の大径端部６１および小径端部６２の内周面にしわができにくくなり、ブーツ６０の大径端部６１および小径端部６２を外側継手部材１０およびシャフト５０の取付部位１３，５１に確実に密着させることができる。

これにより、継手内部に封入された潤滑剤が外側継手部材１０およびシャフト５０とブーツ６０の大径端部６１および小径端部６２との間から漏洩することを確実に抑制することでシール性が向上する。その結果、外側継手部材１０の取付部位１３は、従来のように突起を設けると共に複数の凹溝を形成した複雑な形状とすることなく、軸方向に平坦な円筒形状の取付部位１３に単純形状のＶ溝１４を形成するだけで済む。また、シャフト５０の取付部位５１も、従来のように凹溝１５２の両側に係合リブ１５３（図１１および図１２参照）を形成することなく、軸方向に平坦な円筒形状の取付部位５１に単純形状のＶ溝５２を形成するだけで済む。このようにして、材料費および加工費の削減や加工工数の低減が図れる。

以上で説明したブーツバンド７１，７２は１ｍｍ以下の板厚を有する。このようにブーツバンド７１，７２の板厚の上限値を１ｍｍ以下に規定することにより、ブーツ６０の大径端部６１および小径端部６２を外側継手部材１０およびシャフト５０の取付部位１３，５１に容易に締め付けることができ、ブーツ６０の大径端部６１および小径端部６２と外側継手部材１０およびシャフト５０の取付部位１３，５１との間で良好な密着性が得られる。なお、ブーツバンド７１，７２の板厚が１ｍｍよりも大きいと、ブーツ６０の大径端部６１および小径端部６２と外側継手部材１０およびシャフト５０の取付部位１３，５１との間で良好な密着性を確保することが困難となる。

また、図５に示すように、シャフト５０の取付部位５１に形成されたＶ溝５２’は、その溝底をＲ形状とした構造としてもよい。このようにＶ溝５２’の溝底をＲ形状とすることにより、Ｖ溝５２’の溝底を起点とするクラックの発生を未然に防止することができ、シャフト５０の強度を確保することが容易となる。

なお、以上の説明では、樹脂製のブーツ６０について説明したが、ゴム製のブーツについても適用可能である。硬質材料である樹脂製のブーツ６０の場合、ブーツ６０の大径端部６１および小径端部６２と外側継手部材１０およびシャフト５０の取付部位１３，５１との間で良好な密着性を容易に確保することができる点で有効となる。

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
１３ 取付部位
１４ Ｖ溝
２０ 内側継手部材
３０ トルク伝達部材（ボール）
５０ 軸部材（シャフト）
５１ 取付部位
５２ Ｖ溝
６０ ブーツ
６１，６２ ブーツの端部
６４，６５ ブーツのＶ溝対応部位
７１，７２ ブーツバンド
７３，７４ ブーツバンドのＶ溝対応部位

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蛇腹状ブーツの端部を、前記外側継手部材の取付部位および前記内側継手部材から延びる軸部材の取付部位にブーツバンドにより締め付け固定した等速自在継手であって、
   前記外側継手部材および前記軸部材の取付部位に環状のＶ溝を形成すると共に、前記ブーツの端部および前記ブーツバンドの前記Ｖ溝対応部位を断面Ｖ字形状としたことを特徴とする等速自在継手。
2. 前記軸部材の取付部位に形成されたＶ溝は、その溝底をＲ形状とした請求項１に記載の等速自在継手。
3. 前記ブーツバンドは１ｍｍ以下の板厚を有する請求項１又は２に記載の等速自在継手。
4. 前記ブーツは樹脂製である請求項１〜３のいずれか一項に記載の等速自在継手。

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