JP2013245756A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】高作動角時におけるブーツのシャフトへの干渉を防止し、ブーツ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、外側継手部材の開口部を閉塞するブーツ２１の大径端部２２を外側継手部材の開口部に装着すると共にブーツの小径端部２３を内側継手部材から延びるシャフト１５に装着し、外側継手部材およびブーツの内部空間２５に潤滑剤２０を封入した等速自在継手であって、外側継手部材の開口部とブーツの大径端部２２との間、およびシャフト１５とブーツの小径端部との間に、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玉軸受２６，２７を介在させ、ブーツの小径端部が装着されたブーツ取付アダプタ５４に、シャフトとの干渉を防止するブーツガード部６６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

しかしながら、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では、シャフトの作動角が大きくなると、静止状態で変形するブーツがシャフトと干渉することがあり、大きな作動角でブーツの耐久性を確保することが困難となる。

特に、前述の等速自在継手が高速回転で使用される場合、シャフトが大きな作動角をとることにより、回転機構により静止状態に保持されたブーツが変形し、高速回転するシャフトに干渉すると、ブーツに磨耗や亀裂を発生させることになり、ブーツの耐久性が大幅に低下するおそれがある。

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、高作動角時におけるブーツのシャフトへの干渉を未然に防止し、高速回転におけるブーツ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のそれぞれに、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、両回転機構のうちブーツの他端部が装着された回転機構の静止側部材に、軸部材の外周を囲撓して軸部材との干渉を防止するブーツガード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は静止状態に保持される。一方、ブーツの他端部が装着された回転機構の静止側部材に、軸部材の外周を囲撓するブーツガード部を設けたことにより、このブーツガード部も静止状態に保持される。この状態で、外側継手部材に対して軸部材が大きな作動角をとっても、静止状態で変形するブーツは、高速回転する軸部材に接触することなく、静止状態にあるブーツガード部に接触するだけであるため、高速回転する軸部材との干渉によりブーツに磨耗や亀裂を発生させることを未然に防止できる。

本発明におけるブーツガード部は、回転機構の静止側部材と一体的に筒状に形成されている構造が望ましい。このように、回転機構の静止側部材と一体的に筒状に形成する構造を採用すれば、高作動角時における軸部材との干渉を防止するブーツガード部を容易に構成することができる。

本発明におけ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した構造が望ましい。このように、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を採用すれば、高作動角時における軸部材との干渉を防止するブーツガード部を容易に構成することができる。

本発明において、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構造が望ましい。このように、ブーツの端部が装着された回転機構の静止側部材に潤滑剤注入部を設ければ、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。

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玉軸受が望ましい。

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と共に、ブーツの他端部が装着された回転機構の静止側部材に、軸部材の外周を囲撓するブーツガード部を設けたことにより、このブーツガード部も静止状態に保持する。この状態で、外側継手部材に対して軸部材が大きな作動角をとっても、静止状態で変形するブーツは、高速回転する軸部材に接触することなく、静止状態にあるブーツガード部に接触するだけであるため、高速回転する軸部材との干渉によりブーツに磨耗や亀裂を発生させることを未然に防止できる。このように、高作動角時におけるブーツの軸部材への干渉を未然に防止することで、高速回転におけるブーツの耐久性を大幅に向上させることができる。

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、シャフトが高作動角をとった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、シャフトが高作動角をとった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玉軸受２６，２７を介在させた構造を具備する。なお、玉軸受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との間に介在する玉軸受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、前述の玉軸受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、玉軸受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。この玉軸受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との間に介在する玉軸受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。

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玉軸受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。

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、玉軸受２７の外輪５５が固定されたブーツ取付アダプタ５４に、シャフト１５の外周を囲撓してそのシャフト１５との干渉を防止するブーツガード部６６を設けている。このブーツガード部６６は、ブーツ取付アダプタ５４と一体的に形成され、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の大径部６７の軸方向内側端部を縮径させて軸方向に延在させた小径筒状をなす。この小径筒状のブーツガード部６６は、ブーツ２１の大径端部２２と小径端部２３との略中間に位置するシャフト１５の中央部分まで延びるように設けられている。

なお、このように、ブーツガード部６６をブーツ取付アダプタ５４と一体的に形成することにより、ブーツガード部６６を容易に構成することができるが、このブーツガード部６６は、ブーツ取付アダプタ５４と別体で設けるようにしてもよい。このように、ブーツガード部６６をブーツ取付アダプタ５４と別体で設けるようにすれば、その材質に制約を受けることなく、最適な材質を選定することができる。

前述したように、外側継手部材１１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玉軸受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は静止状態に保持される。一方、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、シャフト１５の外周を囲撓するブーツガード部６６を設けたことにより、このブーツガード部６６も静止状態に保持される。

この状態で、図２に示すように、外側継手部材１１に対してシャフト１５が大きな作動角をとっても、静止状態で変形するだけのブーツ２１の蛇腹部２４は、高速回転するシャフト１５に接触することなく、静止状態にあるブーツガード部６６に接触するだけである。そのため、高速回転するシャフト１５との干渉によりブーツ２１の蛇腹部２４に磨耗や亀裂を発生させることを未然に防止できる。

また、前述のブーツ取付アダプタ５４には、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。

このように、ブーツ取付アダプタ５４に、潤滑剤注入用の孔６１を設けたことにより、図３に示すように、自動車側の固定部材３０への取り付け前でブーツ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を封入することにより、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に容易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（図１参照）。

なお、潤滑剤注入用の孔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。

以上では、ブーツ取付アダプタ５４の大径部６７にブーツ２１の小径端部２３をブーツバンド５３により締め付け固定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、図４に示す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。

この等速自在継手では、図４に示すように、ブーツ取付アダプタ６３の大径部６４から縮径して延びるブーツガード部６８の根元部位に、ブーツ２１の小径端部２３をブーツバンド５３により締め付け固定している。このように、ブーツ取付アダプタ６３のブーツガード部６８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の外径を前述の実施形態（図１参照）の場合よりも小さくすることができ、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。

この場合、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は、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、玉軸受２６の外輪３２が固定されたブーツ取付アダプタ３１に設ければよい。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。一方、ブーツ取付アダプタ６３の大径部６４の外径は前述の実施形態（図１参照）の場合よりも小さくすることができてコンパクト化が図れる。

この等速自在継手においても、玉軸受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が静止状態に保持されると共にブーツガード部６８も静止状態に保持される。この状態で、図５に示すように、外側継手部材１１に対してシャフト１５が大きな作動角をとっても、静止状態で変形するだけのブーツ２１の蛇腹部２４は、高速回転するシャフト１５に接触することなく、静止状態にあるブーツガード部６８に接触するだけである。そのため、高速回転するシャフト１５との干渉によりブーツ２１の蛇腹部２４に磨耗や亀裂を発生させることを未然に防止できる。

また、ブーツ取付アダプタ３１に、潤滑剤注入用の孔６２を設けたことにより、図６に示すように、自動車側の固定部材３０への取り付け前でブーツ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に容易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（図４参照）。

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）
２６，２７ 回転機構（玉軸受）
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）
６６，６８ ブーツガード部

Claims (6)

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のそれぞれに、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、前記両回転機構のうち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に、前記軸部材の外周を囲撓して前記軸部材との干渉を防止するブーツガード部を設けたことを特徴とする等速自在継手。
2. 前記ブーツガード部は、前記回転機構の静止側部材と一体的に筒状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、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４に記載の等速自在継手。
6. 前記回転機構として玉軸受を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の等速自在継手。

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