JP2014077476A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】車両組み付け時に内側継手部材の角度が変位を有効に防止でき、また、加締等の作業を行うことなく密封装置を組み付けることが可能な等速自在継手を提供する。
【解決手段】密封装置２０は、外側継手部材３の開口部に外嵌装着される金属製アダプタ２１と、金属製アダプタ２１に連設されるゴム製ブーツまたは、シリコン製ブーツ２２とを備える、ゴム製ブーツまたは、シリコン製ブーツ２２は、シャフト装着部を構成する円筒部２３と、円筒部２３の反内側継手部材の端部２３ｂと金属製アダプタ２１の反外側継手部材側の端部１９ｂとを連結する屈曲部２４とを有する。円筒部２３は、内側継手部材側の端部２３ａが内側継手部材６に内嵌状となって外側継手部材３に対する内側継手部材６の角度変位を規制する剛性を有する。屈曲部２４と金属製アダプタ２１とが加硫接着にて一体化されている。
【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る固定式あるいは摺動式等速自在継手に関する。

このような等速自在継手においては、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密封装置を備える。密封装置とてしては、一般的にはブーツが用いられる。そして、従来には、内側継手部材の軸方向に延長し、この延長部にブーツの小径部を外嵌固定し、外側継手部材の開口部にブーツの大径部を外嵌固定するものがある（特許文献１）。

また、密封装置としては、アダプタ付ブーツを用いるものもある（特許文献２）。この場合、ブーツが、シャフトに外嵌される円筒部と、この円筒部の反内側継手部材側の端部に連設される屈曲部とからなる。そして、屈曲部の端部が、外側継手部材の開口部に外嵌固定された金属製アダプタの反外側継手部材側の端部を加締ることによって、金属製アダプタと連結される。

特表２００７−５０５２７２号公報 特開２００９−８５３８０号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものでは、内側継手部材の軸方向に延長して延長部を形成する必要があるため、等速自在継手として重量が大となるとともに、部品コスト高となっていた。また、特許文献２に記載のものでは、シャフトに外嵌される円筒部は、ゴム製であるので、剛性が小さく、この円筒部でもって、車両組み付け時に内側継手部材の角度が変位することを防止できなかった。さらに、金属製アダプタの反外側継手部材側の端部を加締る必要があり、組立性に劣るものであった。

本発明は、上記課題に鑑みて、車両組み付け時に内側継手部材の角度が変位を有効に防止でき、また、加締等の作業を行うことなく密封装置を組み付けることが可能な等速自在継手を提供する。

本発明の等速自在継手は、開口部を有する外側継手部材と、こ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、内側継手部材から延びるシャフトにシャフト装着部が外嵌固定される密封装置にて外側継手部材の開口部を密封した等速自在継手であって、密封装置は、外側継手部材の開口部に外嵌装着される金属製アダプタと、この金属製アダプタに連設されるブーツとを備え、ブーツは、前記シャフト装着部を構成する円筒部と、この円筒部の反内側継手部材の端部と前記金属製アダプタの反外側継手部材側の端部とを連結する屈曲部とを有し、前記円筒部は、その内側継手部材側の端部が内側継手部材に内嵌状となって外側継手部材に対する内側継手部材の角度変位を規制する剛性を有するとともに、屈曲部と金属製アダプタとが加硫接着にて一体化されているものである。

本発明の等速自在継手によれば、剛性が大である円筒部にて、外側継手部材に対する内側継手部材の角度変位を規制することができる。屈曲部と金属製アダプタとが加硫接着にて一体化されているので、屈曲部と金属製アダプタとは加締作業等の連結作業を行うことなく一体されている。

ブーツの円筒部は、金属円筒体と、この金属円筒体に加硫接着にて一体化されるゴム円筒部とからなる場合、高剛性ゴム筒部からなる場合がある。なお、金属円筒体を有する場合、金属円筒体を外周側、内周側、あるいは肉厚方向中間部に配設される場合がある。ブーツのゴム材料としては、ゴム製では天然ゴム（ＮＲ）やイソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、シリコン製ではシリコン（ＶＭＱ）などがある。

継手内部と継手外部とを連通する通気構造部を設けたものであってもよい。ブーツは、周辺温度の上昇や高速回転時の発熱による内圧膨張、またあるいは減圧によって変形、破損等する場合がある。このため、継手内部と継手外部とを連通する通気構造部を設けるのが好ましい。

ブーツの円筒部の内径面とシャフト外径面との間にシール構造部を設けものであってもよい。

等速自在継手として、角度変位のみを許容する固定式であっても、角度変位および軸方向変位を許容する摺動式であってもよい。プロペラシャフト用であっても、ドライブシャフト用であってもよい。ドライブシャフトとは、エンジンの回転力をデファレンシャルギヤからタイヤに伝達する車軸である。プロペラシャフトとは、推進軸という意味で、ＦＲ車や４ＷＤ車の車体中央を前後にはしる回転軸である。

本発明の等速自在継手によれば、円筒部にて、外側継手部材に対する内側継手部材の角度変位を規制することができて、組み付け時に内側継手部材が角度変位することを防止できる。このため、組み付け性の向上を図ることができる。また、屈曲部と金属製アダプタとは加締作業等の連結作業を行うことなく一体されているので、密封装置の組み付け性の向上を図ることができるとともに、屈曲部と金属製アダプタとは安定した一体化を保持できる。しかも、屈曲部と金属製アダプタとは加硫接着構造を採用することによって、加締部を省略でき、加締部を有する従来のブーツに比べて大きい作動角をとることができる。

金属円筒体を用いる場合、金属円筒体が外周側に配設されれば、内周側のゴム材のシャフトへの密着性に優れる。このため、ブーツバンド等の締付具を必要とせず、部品点数の減少及び組立性の向上を図ることができる。また、剛性ゴム筒部からなる場合、金属円筒体を必要とせず、部品点数の減少および軽量化を図ることができる。

通気構造部を設けたものでは、継手内外の通気性が確保され、継手内外圧の均衡を確保することができる。これによって、圧力の変動による変形等に起因したブーツ反転やブーツ破損等の発生を有効に防止できる。

シール構造部を設けたものでは、円筒部の内径面とシャフト外径面との間を介した継手内部の潤滑剤の継手内部から継手外部への流出や異物（水等）の継手外部から継手内部への流入を防止できる。このため、継手機能（トルク伝達機能）の低下を招きにくく長期にわたって安定した継手機構を発揮することができる。この場合、外側継手部材等に継手内部と継手外部とを連通する通気孔を設けるのが好ましい。

等速自在継手として固定式や摺動式の種々のタイプに対応でき、また、プロペラシャフトやドライブシャフトに適用でき、汎用性に優れる。

本発明の等速自在継手の第１の実施形態を示す断面図である。 前記図１に示す等速自在継手にブーツを装着する前の状態の断面図である。 前記図１に示す等速自在継手にシャフトを嵌入する前の状態の断面図である。 本発明の等速自在継手の第２の実施形態を示す断面図である。 本発明の等速自在継手の第３の実施形態を示す断面図である。 本発明の等速自在継手の第４の実施形態を示す断面図である。 本発明の等速自在継手の第５の実施形態を示す断面図である。

以下本発明の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。図１に本発明に係る等速自在継手を示し、この場合の等速自在継手はツェッパタイプの固定式等速自在継手である。

この等速自在継手は、内径面１にトラック溝２が形成された外側継手部材３と、外径面４にトラック溝５が形成された内側継手部材６と、外側継手部材３のトラック溝２と内側継手部材６のトラック溝５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７と、外側継手部材３の内径面１と内側継手部材６の外径面４との間に介在してポケット８に収容されたボール７を保持するケージ９とを主要な構成要素としている。なお、ボール個数は任意に設定できる。

そして、内側継手部材６の軸孔にシャフト１０をスプライン嵌合により連結している。すなわち、内側継手部材６の軸孔の内径面には雌スプライン１２が形成され、シャフト１０の端部には雄スプライン１３が形成されている。そして、シャフト１０の雄スプライン１３が内側継手部材６の軸孔に嵌入され、雌スプライン１２に雄スプライン１３が嵌合する。また、雄スプライン１３の端部に止め輪１４が装着される。

外側継手部材３は、内径面１にトラック溝２が形成されたマウス部３ａを有し、このマウス部３ａには底壁１５が形成されている。この底壁１５の軸心部１５ａには、継手内部と継手外部とを連通する通気孔１６が、継手軸心に沿って設けられている。この通気孔１６でもって、継手内部と継手外部とを連通する通気構造部Ｍを構成する。

また、外側継手部材３のマウス部の開口側外周部には、周方向膨出部１７が設けられ、この周方向膨出部１７に継手開口部を塞ぐ密封装置２０が付設される。密封装置２０は、
外側継手部材３の開口部に外嵌装着される金属製アダプタ２１と、この金属製アダプタ２１に連設されるブーツ２２とを備える。

金属製アダプタ２１は、図２に示すように、大径の第１筒部２１ａと、小径の第２筒部２１ｂとを備えた円筒体からなる。この場合、自由状態においては、第１筒部２１ａの内径寸法をマウス部３ａの周方向膨出部１７の外径寸法よりも僅かに小さい又は同一に設定する。アダプタ２１の第１筒部２１ａの端部１９ａは反第２筒部側に向かって外径方向に拡径している。

図１や図３等に示すように、金属製アダプタ２１が外側継手部材３に装着（外嵌）された際には、第１筒部２１ａが周方向膨出部１７に嵌合することになる。また、この嵌合状態では、第１筒部２１ａの端部１９ａが加締られて、図１に示すように、マウス部３ａの外周面における周方向膨出部１７の反開口側の端部に密着係合させる。また、第１筒部２１ａと第２筒部２１ｂとの間の段部２１ｃが外側継手部材３の開口端面２８に係合している。このため、金属製アダプタ２１の軸方向に沿ったズレや抜けが規制されている。なお、周方向膨出部１７の外周面１７ａには、周方向溝が形成され、この周方向溝にＯリング等のシール部材１８が装着されている。

ブーツ２２は、前記シャフト１０に外嵌装着される円筒部２３と、この円筒部２３の反内側継手部材の端部２３ｂと前記金属製アダプタ２１の反外側継手部材側の端部１９ｂとを連結する屈曲部２４とを有する。

円筒部２３は、金属円筒体２５と、この金属円筒体２５に加硫接着にて一体化されるゴム円筒部２６とからなる。この場合、金属円筒体２５が外周側に配設されている。ここで、加硫接着とは未加硫ゴムと金属をゴムの加硫を行うことによって接着を行うことである。この場合、金属円筒体２５がゴム円筒部２６に完全に埋設された状態になって、金属円筒体２５の外周面がゴム材にて被覆されているものであっても、金属円筒体２５の外周面が露出されるものであってもよい。また、円筒部２３の内径面は、シャフト１０の外径面とほぼ同一径に設定されている。

金属円筒体２５に用いる金属として、この種のアダプタ付ブーツのアダプタに用いる金属を使用することができ、また、ゴム円筒部２６や屈曲部２４等のゴム材には、金属材との加硫接着が可能な材料が用いられ、例えば、天然ゴム（ＮＲ）やイソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、シリコン（ＶＭＱ）などを用いることができる。

なお、図１等に示すように、シャフト１０の雄スプライン１３の反内側継手部材側の端部には周方向凹溝２７が設けられ、ブーツ２２の円筒部２３がシャフト１０に装着（外嵌）された状態で、円筒部２３の軸方向中間部が、このシャフト１０の周方向凹溝２７に対応している。

ところで、図２に示すように、内側継手部材６の継手開口側の端面３０の内径側に、ブーツ嵌合凹部３１が設けられ、図１や図３等に示すように、ブーツ２２の円筒部２３がシャフト１０に装着（外嵌）された状態で、円筒部２３の内側継手部材側の端部２３ａがこのブーツ嵌合凹部３１に嵌合した状態となる。すなわち、円筒部２３は、その端部２３ａが内側継手部材６に内嵌状となる。そして、シャフト嵌入状態では、ブーツ嵌合凹部３１とシャフト１０とで形成される環状孔部３２に嵌合することになる。

屈曲部２４は、継手内部側へ膨出するように湾曲し、その金属製アダプタ側端部、つまり外径側の端部２４ａと、金属製アダプタ２１の反継手側の端部１９ｂとが、一体化されている。そして、この屈曲部２４と金属製アダプタ２１との一体化は加硫接着で行われる。

次に、密封装置２０の装着方法を説明する。まず、図２に示すように、金属製アダプタ２１とブーツ２２とが一体化されてなる密封装置２０を形成した後、金属製アダプタ２１を外側継手部材３の開口部に外嵌されるように圧入するととともに、円筒部２３の端部２３ａを内側継手部材６のブーツ嵌合凹部３１に嵌入する。なお、圧入する前は、アダプタ２１の第１筒部２１ａの端部１９ａは反第２筒部側に向かって外径方向に拡径している。これによって、アダプタ２１を外側継手部材３に圧入する際、第１筒部２１ａの端部１９ａが外側継手部材３の開口端面２８に引っ掛かることなく圧入していくことができる。このように、圧入後において、第１筒部２１ａの端部１９ａを内径側に圧縮するように加締める。これによって、端部１９ａを、周方向膨出部１７の反開口側の端部乃至この端部よりも反開口側に外側継手部材３の外周面に密着させる。このため、図１に示すように、アダプタ２１は、第１筒部２１ａと、第２筒部２１ｂと、第３筒部２１ｄとが形成されることになる。

図３等に示すように、アダプタ２１が外側継手部材３に装着された後は、第１筒部２１ａと第３筒部２１ｄとの間の段部２１ｅが、周方向膨出部１７の反開口側の端部２１ｃに係合するとともに、第１筒部２１ａと第２筒部２１ｂとの間の段部２１ｃが外側継手部材３の開口端面２８に係合して、アダプタ２１は位置ずれすることなく安定して外側継手部材３に装着されることになる。

この図３に示す状態において、円筒部２３にシャフト１０を嵌入して、シャフト１０の雄スプライン１３を、内側継手部材６の雌スプライン１２に嵌合させる。この際、シャフト１０に装着されている抜け止め用サークリップ（Ｃクリップ）１４を、内側継手部材６の軸孔に設けられた周方向凹溝３３に嵌合させる。これによって、図１に示すような装着状態となる。この場合、この円筒部２３は、外側継手部材３に対する内側継手部材６の角度変位を規制する剛性を有するものである。

本発明では、剛性が大である円筒部２３にて、外側継手部材３に対する内側継手部材６の角度変位を規制することができる。このため、組み付け時に内側継手部材６が角度変位することを防止でき、組み付け性の向上を図ることができる。屈曲部２４と金属製アダプタ２１とが加硫接着にて一体化されているので、屈曲部２４と金属製アダプタ２１とは加締作業等の連結作業を行うことなく一体されている。このため、密封装置２０の組み付け性の向上を図ることができるとともに、屈曲部２４と金属製アダプタ２１とは安定した一体化を保持できる。しかも、屈曲部２４と金属製アダプタ２１とは加硫接着構造を採用することによって、加締部を省略でき、加締部を有する従来のブーツに比べて大きい作動角をとることができる。

また、金属円筒体２５を用いる場合、この実施形態のように、金属円筒体２５が外周側に配設されるので、内周側のゴム材のシャフト１９への密着性に優れる。このため、ブーツバンド等の締付具を必要とせず、部品点数の減少及び組立性の向上を図ることができる。また、外側継手部材３の底壁１５に設けられる通気孔１６でもって、通気構造部Ｍが形成されるので、継手内外の通気性が確保され、継手内外圧の均衡を確保することができる。これによって、圧力の変動による変形等に起因したブーツ反転やブーツ破損等の発生を有効に防止できる。

次に、図４は本発明の第２の実施形態を示し、この場合、円筒部２３を、屈曲部２４よりも剛性が大である高剛性ゴム筒部としている。高剛性ゴム筒部とすることによって、図１等に示した密封装置２０のような金属円筒体２５を不要としている。

このため、図４に示すように、この密封装置２０が装着された状態（アダプタ２１が外側継手部材３に外嵌装着されるとともに、円筒部２３の端部２３ａを、内側継手部材６のブーツ嵌合凹部３１とシャフト１０とで形成される環状孔部３２に嵌合させた状態）において、円筒部２３の剛性は、外側継手部材３に対する内側継手部材６の角度変位を規制することができる剛性である。

この図４に示す等速自在継手における他の構成は図１に示す等速自在継手と同様であるので、図４においては、図１と同一部材については図１に用いた符号を付してそれらの説明を省略する。なお、高剛性ゴム筒部を形成する場合、屈曲部２４と同じ材質で構成して、その肉厚を大にする方法、屈曲部２４と異なる材質して、肉厚を屈曲部２４と同一に設定する方法等がある。

したがって、この図４に示す等速自在継手であっても、図１に示す等速自在継手と同様の作用効果を奏する。また、剛性ゴム筒部からなる場合、金属円筒体を必要とせず、部品点数の減少および軽量化を図ることができる。

次に図５は本発明の第３の実施形態を示し、この場合、図１に示す等速自在継手において、密封装置側において、継手内部と継手外部とを連通する通気構造部Ｍを設けている。通気構造部Ｍは、円筒部２３の内周面に軸方向に延びる溝３５を設け、この溝３５とシャフト１０の外径面とで形成される通気孔３６でもって構成している。この場合、円筒部２３の内周面とシャフト１０の雄スプライン１３との間にはすきまがあり、通気孔３６でもって、継手内部と継手外部とが連通された状態となっている。なお、この通気孔３６は円筒部２３の反内側継手部材側の端縁に開口する開口部３８とを有することになる

また、図６では、溝３５には、この円筒部２３の外径側に開口する開口孔３７が設けられている。すなわち、この通気孔３６としては、円筒部２３の外径側に開口する開口孔３７と、円筒部２３の反内側継手部材側の端縁に開口する開口部３８とを有することになる。なお、図５と図６に示すように、通気構造部Ｍを通気孔３６でもって構成する場合、溝３５としては、１本であっても、周方向にそって複数本を配設したものであってもよい。

この図５と図６とに示す等速自在継手における他の構成は図１に示す等速自在継手と同様であるので、図５と図６においては、図１と同一部材については図１に用いた符号を付してそれらの説明を省略する。このため、この図５と図６に示す等速自在継手であっても、図１に示す等速自在継手と同様の作用効果を奏する。また、密封装置２０側に通気構造部Ｍを有するので、図５と図６では、図１に示す等速自在継手のような外側継手部材３の底壁１５に設けていた通気孔１６を省略している。

図７に示す第４の実施形態の等速自在継手では、ブーツ２２の円筒部２３の内径面とシャフト外径面との間にシール構造部Ｓを設けている。この場合、円筒部２３としては、金属円筒体２５と、この金属円筒体２５に加硫接着にて一体化されるゴム円筒部２６とからなり、金属円筒体２５が内周側に配設さている。

このため、金属円筒体２５の内径面に、周方向に沿う円環状凸条４０、４０を設けている。すなわち、この円環状凸条４０、４０がシャフト１０の外周面に密接して、シール構造部Ｓを構成している。この際、ブーツ２２の円筒部２３側で、通気構造部Ｍを構成しないので、図１に示す等速自在継手のように、外側継手部材３の底壁１５に通気孔１６を設けるのが好ましい。なお、円環状凸条４０としては、１条であっても、３条以上であってもよい。また、その断面形状としても、シャフト１０の外周面に密接してシール機構を発揮できる形状であるので、図例のもの限らない。

この図７に示す等速自在継手における他の構成は図１に示す等速自在継手と同様であるので、図７においては、図１と同一部材については図１に用いた符号を付してそれらの説明を省略する。このため、この図６に示す等速自在継手であっても、図１に示す等速自在継手と同様の作用効果を奏する。

また、シール構造部Ｓを設けたものでは、円筒部２３の内径面とシャフト外径面との間を介した継手内部の潤滑剤の継手内部から継手外部への流出や異物（水等）の継手外部から継手内部への流入を防止できる。このため、継手機能（トルク伝達機能）の低下を招きにくく長期にわたって安定した継手機構を発揮することができる。

ところで、等速自在継手として、前記各実施形態では、ツェッパタイプの固定式等速自在継手であったが、アンダーカットフリータイプの固定式等速自在継手であってもよい。また、ダブルオフセットタイプ、トリポードタイプ、クロスグローブタイプ等の摺動型等速自在継手であってもよい。また、プロペラシャフト用であっても、ドライブシャフト用であってもよい。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、ブーツ２２の円筒部２３側で、通気構造部Ｍを構成する場合、前記実施形態では、円筒部２３が金属円筒体２５を有するものであったが、図４も示すように、金属円筒体２５を有さない円筒部２３に設けるようにしてもよい。また、円筒部２３が金属円筒体２５を有する場合、この金属円筒体２５としては、円筒部２３の肉厚方向中間部に配設されるものであってもよい。

通気孔３６を設ける場合、その数、大きさ等は任意に設定できるが、この通気孔３６を設けることによって、組み付け時に内側継手部材が角度変位することを防止できる剛性を損なわない必要がある。また、図５や図６に示すように、ブーツ２２の円筒部２３側に通気構造部Ｍを設けたものであっても、図１等に示すように、外側継手部材３の底壁１５に通気孔１６を設けてもいい。

３ 外側継手部材
６ 内側継手部材
７ トルク伝達部材（ボール）
１０ シャフト
１９ａ 端部
１９ｂ 端部
２０ 密封装置
２１ 金属製アダプタ
２２ ブーツ
２３ 円筒部
２３ａ 端部
２３ｂ 端部
２４ 屈曲部
２５ 金属円筒体
２６ ゴム円筒部
Ｍ 通気構造部
Ｓ シール構造部

Claims (5)

1. 開口部を有する外側継手部材と、こ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、内側継手部材から延びるシャフトにシャフト装着部が外嵌固定される密封装置にて外側継手部材の開口部を密封した等速自在継手であって、
   密封装置は、外側継手部材の開口部に外嵌装着される金属製アダプタと、この金属製アダプタに連設されるブーツとを備え、当該ブーツは、前記シャフト装着部を構成する円筒部と、この円筒部の反内側継手部材の端部と前記金属製アダプタの反外側継手部材側の端部とを連結する屈曲部とを有し、前記円筒部は、その内側継手部材側の端部が内側継手部材に内嵌状となって外側継手部材に対する内側継手部材の角度変位を規制する剛性を有するとともに、屈曲部と金属製アダプタとが加硫接着にて一体化されていることを特徴とする等速自在継手。
2. ブーツの円筒部は、金属円筒体と、この金属円筒体に加硫接着にて一体化されるゴム円筒部とからなることを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
3. ブーツの円筒部は、高剛性ゴム筒部からなることを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
4. 継手内部と継手外部とを連通する通気構造部を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の等速自在継手。
5. ブーツの円筒部の内径面とシャフト外径面との間にシーツ構造部を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の等速自在継手。

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