JP2015004375A - 等速自在継手用ブーツ構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】連続高角度・高回転に対応でき、しかも、外的攻撃性（飛び石等）向上を図ることが可能な等速自在継手用ブーツ構造体を提供する。
【解決手段】等速自在継手における開口部を塞ぐ密封部材と、密封部材を保護する保護カバーとを備える。密封部材は、外側継手部材に付設される金属環状体と内側継手部材から突出したシャフトに付設される樹脂製ブーツとを有する。樹脂製ブーツは、内側継手部材から突出したシャフトのブーツ固定部に装着される小径部と、金属環状体に装着される大径部と、小径部と大径部とを連結する連結部とからなる、小径部が大径部よりも継手側に配設される。保護カバーは、ブーツ固定部よりも反継手側に外嵌固定される筒部と、筒部に連設されて前記密封部材を保護する凹状カバー本体（碗状カバー本体）とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、等速自在継手用ブーツ構造体に関し、鉄道車両やトラック等の推進軸等に用いられる等速自在継手の開口部を塞ぐ等速自在継手用ブーツ構造体に関する。

プロペラシャフト用等速自在継手として特許文献１等に示すようなものがある。この特許文献１に記載の等速自在継手は、図１２にように、内側継手部材１、外側継手部材２、ボール３およびケージ４を主要な部品として構成されている。内側継手部材１は、その外周面に複数のトラック溝１ａが形成される。この内側継手部材１の中心孔にスタブシャフト５の軸部５ａをスプライン嵌合により連結することによりトルク伝達を可能にしている。このスタブシャフト５はスナップリング６により内側継手部材１に対して抜け止めされている。

外側継手部材２は内側継手部材１の外周に位置し、内周面に内側継手部材１のトラック溝１ａと同数のトラック溝２ａが形成される。内側継手部材１のトラック溝１ａと外側継手部材２のトラック溝２ａは、軸線に対して反対方向に傾斜した角度をなし、対をなす内側継手部材１のトラック溝１ａと外側継手部材２のトラック溝２ａとの交叉部にボール３が組み込まれる。内側継手部材１と外側継手部材２の間にケージ４が配置され、ボール３はケージ４のポケット４ａ内に保持される。

この外側継手部材２の軸方向一端側には、継手内部に充填したグリース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のエンドキャップ７がボルト締めにより固定され、軸方向他端側の外側継手部材２とスタブシャフト５との間には密封装置が装着されている。

この密封装置はブーツ８と金属製のブーツアダプタ９とからなる。ブーツ８は、ゴム材料又は樹脂材料等の可撓性材料にて構成され、大径端部８ａ、小径端部８ｂ、および大径端部８ａと小径端部８ｂとを連結する断面Ｕの字状乃至Ｊの字状の中間部８ｃを有する。ブーツアダプタ９は円筒形で、一端に外側継手部材２の外周面と嵌合するフランジ９ａを有し、エンドキャップ７と共にボルト締めにより外側継手部材２に固定される。ブーツ８の小径端部８ｂはスタブシャフト５に取り付けてブーツバンド１０で締め付けられている。ブーツ８の大径端部８ａはブーツアダプタ９の端部９ｂを加締めて保持されている。

スタブシャフト５の外周面には環状凹部５ｂが形成され、この環状凹部５ｂにブーツ８の小径端部８ｂが外嵌され、ブーツバンド１０で締め付けられている。小径端部８ｂは肉厚の円筒部からなり、自由状態でその内径が環状凹部５ｂの外径よりもわずかに小さく設定されており、これによって、環状凹部５ｂに対する嵌着性を担保している。また、小径端部８ｂの外周面には周方向溝８ｄが形成され、この周方向溝８ｄにブーツバンド１０が嵌合している。

特開２００７−２４７８４５号公報

ところで、自動車プロペラシャフト等速自在継手用ブーツは低角度・高速回転の使用条件が多く、一般的に反転タイプのＣＲブーツ（図１２に示すような断面Ｕの字状乃至Ｊの字状の中間部８ｃを有するクロロプレンゴム製ブーツ）を用いている。しかし高速回転により反転ブーツが膨らまなくするため反転ブーツを収めるブーツカバー（ブーツバンド）の外径を絞る必要があり、大きな作動角は取れないデメリットがある。さらに大サイズ等速自在継手では外径が大きくなることから周速が速くなり、高速回転性が厳しくなることから新たなシール構造が必要である。

また、鉄道車両やトラック等の推進軸は本体外径φ２５０を超える大サイズとなり、且つ高角度・高回転での連続使用のため、従来のＣＲブーツでの設計は困難である。また鉄道車両推進軸においては風圧による飛び石がブーツにダメージを与え重大事故を引き起こす原因にもなりうる。

本発明は、上記課題に鑑みて、連続高角度・高回転に対応でき、しかも、外的攻撃性（飛び石等）向上を図ることが可能な等速自在継手用ブーツ構造体を提供する。

本発明の等速自在継手用ブーツ構造体は、外側継手部材と、内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材の間に介在されるトルク伝達部材とを備えた等速自在継手における開口部を密封する等速自在継手用シール構造体であって、外側継手部材に付設される金属環状体と、内側継手部材から突出したシャフトに付設される樹脂製ブーツとを有し、樹脂製ブーツは、内側継手部材から突出したシャフトのブーツ固定部に装着される小径部と、金属環状体に装着される大径部と、小径部が大径部よりも継手側に配設されており、前記小径部と前記大径部とを連結して前記開口部を塞ぐ連結部とからなり、ブーツ固定部よりも反継手側に外嵌固定される筒部と、この筒部に連設されて前記大径部を覆う形状の凹状カバー本体とを有する保護カバーとを、備えたものである。なお、樹脂製ブーツとしては、例えば、熱可塑性ポリエステル系エラストマー（ＴＰＥＥ）ブーツを用いることができる。

本発明の等速自在継手用ブーツ構造体では、樹脂製ブーツは、小径部が大径部よりも継手側に配設されて前記開口部を塞ぐものであり、しかも、ＣＲブーツよりも材料が硬く回転膨張性に優れた樹脂製ブーツを用いるものあるので、高速回転性に優れる。また、回転膨張性に優れので、密封部材の金属環状体の外径寸法を絞る必要がなく、等速自在継手の高角度に対応できる。

金属環状体は、外側継手部材の開口端部に固着される金属製基部材と、基端部が金属製基部材の軸方向突出端部に固着される金属製薄肉筒部材とを備え、この金属製薄肉筒部材の開口部に、樹脂製ブーツの大径部が加締構造を介して固着されているものとできる。

金属環状体が金属製基部材と金属製薄肉筒部材とを備えたものであれば、金属環状体の基端側、つまり継手側の剛性を大とすることができる。また、加締構造を形成する部位としては、金属製薄肉筒部材の開口部であるので、加工性に優れる。

金属環状体は、外側継手部材の開口端部に固着される金属製薄肉筒部材のみからなり、この金属製薄肉筒部材の開口部に、樹脂製ブーツの大径部が加締構造を介して固着されているものであってもよい。金属環状体が金属製薄肉筒部材のみからなるものでは、部品点数の減少を図ることができる。

金属製薄肉筒部材としてプレス加工品とすることができる。

密封部材の樹脂製ブーツの連結部は、山部と谷部とが交互に配設される蛇腹構造からなり、等速自在継手が作動角をとらない状態で、継手側から反継手側に向かって拡径するように配設されるものとできる。

密封部材の樹脂製ブーツの蛇腹部の肉厚を、既存の樹脂製ブーツの蛇腹部の１．５倍から２．０倍とするのが好ましい。一般的な樹脂製ブーツでは、その肉厚を１．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度とされて、回転数として２５００ｒｐｍ前後が限界であった。そこで、ブーツの肉厚（蛇腹部の肉厚）を３．０ｍｍ程度とするのが好ましい。このように、樹脂製ブーツの蛇腹部の肉厚を３．０ｍｍ程度とすれば、既存の樹脂製ブーツの蛇腹部の１．５倍から２．０倍となる。

金属製薄肉筒部材の開口部の加締部と樹脂製ブーツの大径部との間を密封する密封手段を設けるのが好ましい。密封手段として、リングシール材にて構成したり、液状ガスケット塗布にて構成したりできる。

保護カバーを継手側へ弾性的に押圧する弾性部材を設けるとともに、保護カバーの碗状カバー本体は凹球面内面を有し、等速自在継手の作動角作用時に、この凹球面内面と金属製薄肉筒部材の軸方向端部とが常時接触するように、凹球面内面の曲率半径を設定するようにできる。このように構成することによって、凹球面内面と金属製薄肉筒部材の軸方向端部とが常時接触するので、このシール構造体は、シール性能に優れる。

保護カバーの筒部のシャフト上の軸方向のスライドを規制する規制手段を設けるとともに、保護カバーの碗状カバー本体は凹球面内面を有し、等速自在継手の作動角作用時に、この凹球面内面と金属製薄肉筒部材の軸方向端部との間に一定の隙間が生じるように、凹球面内面の曲率半径を設定してもよい。このように構成することによって、作動角作用時において保護カバーが滑らかに変位する。

シャフトのブーツ固定部にスリーブ部材が装着され、このスリーブ部材に樹脂ブーツの小径部が外嵌固着される等速自在継手用シール構造体であって、小径部はこの小径部に外嵌されるブーツバンドの締め付けにて縮径した状態でスリーブ部材に固定されるとともに、スリーブ部材のシャフト軸方向のスライドが規制部材にて規制され、スリーブ部材のシャフトとの間にはシール部材が介在されるのが好ましい。

このように構成することによって、スリーブ部材は、規制部材にてシャフト軸方向のスライドが規制され、このスリーブ部材に固定される小径部の位置決めが安定する。また、スリーブ部材のシャフトとの間にはシール部材が介在され、スリーブ部材のシャフトとの間において安定したシール機能を発揮することができる。

本発明のシール構造体によれば、連続高角度・高回転に対応でき、しかも、保護カバーによって、外的攻撃性（飛び石等）向上を図ることが可能なる。これによって、このシール構造体は長期に渡って安定して高精度のシール効果を発揮することができる。すなわち、本発明のシール構造体を用いることにより、常用角度及び最大回転数が高く、等速自在継手の採用が困難であった鉄道車両やトラック等の推進軸に大サイズ等速自在継手の適合が可能となる。

金属環状体が金属製基部材を備えたものであれば、金属環状体の継手側の剛性を大とでき、作動角をとる際においても金属環状体が安定して追従でき、高角度使用にも安定する。金属環状体が金属製薄肉筒部材のみからなるものでは、部品点数の減少を図ることができて、組立性の向上及びコスト低減を図ることができる。

樹脂製ブーツの大径部が加締構造をして固着される部材が金属製薄肉筒部材であれば、加工性に優れ、樹脂製ブーツの大径部と金属製薄肉筒部材の開口部に安定して固着（固定）でき、長期に渡って安定してシール機能を発揮する。

金属製薄肉筒部材としてプレス加工品にて構成でき、生産性に優れる。樹脂製ブーツの連結部は蛇腹構造であり、しかも、継手側から反継手側に向かって拡径するものであれば、高作動角に安定して対応することができる。樹脂製ブーツの蛇腹部（連結部）を既存の樹脂製ブーツの蛇腹部よりも肉厚とすることによって、高速回転の追従性に優れる。

凹球面内面と金属製薄肉筒部材の軸方向端部とが常時接触するものでは、シール性能に優れ、等速自在継手を長期に渡ってその機能を安定して発揮させることができる。また、凹球面内面と金属製薄肉筒部材の軸方向端部とが一定の隙間が形成されるものでは、保護カバーが滑らかに変位することになり、凹球面内面や金属製薄肉筒部材の軸方向端部との摺動によってこれらを痛めることがなくなる。

スリーブ部材を有するものでは、小径部の位置決めが安定するとともに、スリーブ部材のシャフトとの間において安定したシール機能を発揮することができるので、長期に渡って安定してシール機能を発揮する。

本発明のシール構造体の第１の実施形態を示す断面図である。 前記図１に示すシール構造体の要部拡大断面図である。 前記図１に示すシール構造体が装着される固定式等速自在継手の断面図である。 前記図１に示すシール構造体の変形例を示し、（ａ）は密封手段にシールリングを用いた場合に要部拡大断面図であり、（ｂ）は密封手段に液状ガスケットを用いた場合に要部拡大断面図である。 本発明のシール構造体の第２の実施形態を示す断面図である。 本発明のシール構造体の第３の実施形態を示す断面図である。 本発明のシール構造体の第４の実施形態を示す断面図である。 前記図７に示すシール構造体が装着される摺動式等速自在継手の断面図である。 本発明のシール構造体の第５の実施形態を示す断面図である。 本発明のシール構造体の第６の実施形態を示す断面図である。 参考例を示す断面図である。 従来のシール構造体が装着される摺動式等速自在継手の断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。

図１は本発明の第１の実施形態のシール構造体を示している。このシール構造体が装着される等速自在継手は、図３に示すような固定式等速自在継手２０である。この固定式等速自在継手２０は、内径面２１にトラック溝２２が形成された外側継手部材２３と、外径面２４にトラック溝２５が形成された内側継手部材２６と、外側継手部材２３のトラック溝２２と内側継手部材２６のトラック溝２５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２７と、外側継手部材２３の内径面２１と内側継手部材２６の外径面２４との間に介在してポケット２８に収容されたボール２７を保持するケージ２９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２６の軸孔にシャフト３０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２６の軸孔の内径面には雌スプライン３２が形成され、シャフト３０の端部には雄スプライン３３が形成されている。そして、シャフト３０の雄スプライン１３が内側継手部材２６の軸孔に嵌入され、雌スプライン３２に雄スプライン３３が嵌合する。また、雄スプライン３３の端部に止め輪３４が装着される。なお、外側継手部材２３には、図１に示すように、図示省略の回転軸に連結固定するためにフランジ３５が設けられている。

そして、図１に示すように、この等速自在継手２０の開口部（外側継手部材２３と内側継手部材２６との間の開口部）を密封する等速自在継手用シール構造体Ｍが付設される。このシール構造体Ｍは、この開口部を塞ぐ密封部材３６と、密封部材３６を保護する保護カバー３７とを備える。

密封部材３６は、外側継手部材２３に付設される金属環状体４０と、この金属環状体４０に固着される樹脂製ブーツ４１とを有する。金属環状体４０は、外側継手部材２３の開口端部に固着される金属製基部材４２と、基端部が金属製基部材４２の軸方向突出端部に固着される金属製薄肉筒部材４３とを備える。

金属製基部材４２は、外側継手部材２３の開口端部に嵌合する周方向凹溝３８を有するリング部４２ａと、このリング部４２ａの内径部から軸方向外方へ突出する薄肉短円筒部４２ｂとからなる。そして、リング部４２ａの周方向凹溝３８を外側継手部材２３の開口端部に嵌合させた状態で、周方向に沿って所定ピッチ（例えば、１２０°ピッチ）で複数個（例えば、３個）配設されるボルト部材４４を外側継手部材２３の開口端面に螺着している。これによって、金属製基部材４２を外側継手部材２３の開口端部に取り付けることができる。なお、外側継手部材２３の凹溝嵌合部の外径面に周方向溝が形成され、この周方向溝には、Ｏリング等のシールリングＳ１が嵌着されている。

また、金属製薄肉筒部材４３は、その一端部（基端部）４５が金属製基部材４２の薄肉短円筒部４２ｂに内嵌された状態で、一端部４５の基端縁が加締られて、金属製基部材４２と一体化される。なお、薄肉短円筒部４２ｂと金属製薄肉筒部材４３の一端部４５との間には、Ｏリング等のシールリングＳ２が嵌着されている。金属製薄肉筒部材としてはプレス加工品である。

樹脂製ブーツ４１は、例えば、エステル系、オレフィン系、ウレタン系、アミド系、スチレン系等の熱可塑性エラストマー又は熱可塑性ポリエステル系エラストマーを含む組成物にて形成される。

樹脂製ブーツ４１は、内側継手部材２６から突出したシャフト３０のブーツ固定部３０ａに、後述するスリープ部材５０を介して装着される小径部４１ａと、金属環状体４０に装着される大径部４１ｂと、小径部４１ａと大径部４１ｂとを連結する連結部４１ｃとからなり、小径部４１ａが大径部４１ｂよりも継手側に配設されている。

樹脂製ブーツ４１の連結部４１ｃは、山部４６と谷部４７とが交互に配設される蛇腹部からなり、等速自在継手が作動角をとらない状態で、継手側から反継手側に向かって拡径するように配設されるものである。なお、図１に示す樹脂製ブーツ４１の連結部４１ｃでは、山部４６が５個で谷部４７が５個形成されている。密封部材３６の樹脂製ブーツ４１の蛇腹部４１ｃの肉厚を、既存の樹脂製ブーツの蛇腹部の１．５倍から２．０倍とするのが好ましい。つまり、一般的な樹脂製ブーツでは、その肉厚を１．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度とされて、回転数として２５００ｒｐｍ前後が限界であった。そこで、本願では、ブーツ４１の肉厚（蛇腹部４１ｃの肉厚）を３．０ｍｍ程度としている。このため、既存の樹脂製ブーツの蛇腹部の１．５倍から２．０倍となっている。

また、ブーツ固定部３０ａには短円筒形状のスリーブ部材５０が外嵌固定され、このスリーブ部材５０に小径部４１ａが固定される。この場合、スリーブ部材５０は、ブーツ固定部３０に設けられる規制部材５１にて軸方向のスライドが規制されている。規制部材５１はシャフト３０のブーツ固定部３０ａに軸方向に沿って所定間隔に設けられた周方向凹溝に嵌着される一対の止め輪５２，５２からなる。そして、スリーブ部材５０はこの止め輪５２，５２間に介在されて、軸方向のスライドが規制される。

スリーブ部材５０に外嵌される小径部４１ａは、ブーツバンド５３の締め付けにてスリーブ部材５０に固定される。ブーツバンド５３として、従来から等速自在継手用ブーツの固定に用いられる既存のもの、例えば、Ωタイプバンド、ロープロファイルバンド、円環バンド、ジュビリーバンド等の種々のものを用いることができる。

また、このシャフト３０のブーツ固定部３０ａには、周方向凹溝が形成され、この周方向凹溝にＯリング等のシール部材Ｓ３が嵌合されている。すなわち、スリーブ部材５０とシャフト３０との間にシール部材Ｓ３が介在されることになる。

樹脂製ブーツ４１の大径部４１ａは、金属製薄肉筒部材４３の開口部に加締構造を介して固着されている。すなわち、図２に示すように、金属製薄肉筒部材４３の開口端縁部を内径側に折り曲げて、周方向収納部５５を形成し、この周方向収納部５５に大径部４１を収納状として、この収納部５５を圧潰状とする加締を行うものである。この際、大径部４１aの内径面には膨出部５６が設けられ、収納部５５の開口端縁５５ａが外径側へ湾曲して、膨出部５６を包みこみように係合している。この加締構造によって、樹脂製ブーツ４１の大径部４１が金属製薄肉筒部材４３の開口部に連結される。

次に、図１に示すように、保護カバー３７は、ブーツ固定部３０ａよりも反継手側に外嵌固定される筒部６０と、この筒部６０の継手側の端部に連設されて前記密封部材３６を保護する凹状カバー本体（碗状カバー本体）６１とを有する。すなわち、碗状カバー本体６１は、凹球面内面６５と凸球面内面６６を有するもので、図例では、その肉厚が筒部６０側から先端（開口端）に向かって順次薄くなっている。

保護カバー３７の筒部６０はシャフト３０に設けられる規制手段６２にて、軸方向のスライドが規制されている。すなわち、この場合の規制手段６２は、シャフト３０に軸方向に沿って所定間隔に設けられた周方向凹溝に嵌着される一対の止め輪６３，６３からなる。そして、筒部６０はこの止め輪６３，６３間に介在されて、軸方向のスライドが規制される。

また、この等速自在継手が作動角をとる際等に、シャフト３０が継手軸心に対して所定角をなすように、揺動した際に、図２に示すように、凹球面内面６５と金属製薄肉筒部材４３の軸方向端部、つまり、加締部Ｋとが所定寸（例えば、１ｍｍ程度）の隙間Ｓが形成されるように、凹球面内面６５の曲率半径Ｒを設定する。つまり、作動角をとならい状態（図１の実線で示す状態）から最大作動角θをとる状態間におけるシャフト３０の揺動に対して、金属製薄肉筒部材４３の加締部Ｋに保護カバー３７の凹球面内面６５が摺接しないように設定される。

本発明では、樹脂製ブーツ４１は、小径部４１ａが大径部４１ｂよりも継手側に配設されて継手開口部を塞ぐものであり、しかも、ＣＲブーツよりも材料が硬く回転膨張性に優れた樹脂製ブーツ４１を用いるものあるので、高速回転性に優れる。また、回転膨張性に優れので、密封部材３６の金属環状体４０の外径寸法を絞る必要がなく、等速自在継手の高角度に対応できる。このように、本シール構造体では、連続高角度・高回転に対応できる。ところで、推進軸のように進行方向に等速自在継手を配置する構造では、路面からの飛び石等の攻撃を受け易く、ブーツ等のシール部材が破損するおそれがある。このようにブーツ等が破損すれば、グリース流出による内部部品損傷から中間軸脱落のする場合もある。しかも、保護カバー３７によって、本発明では、外的攻撃性（飛び石等）向上を図ることが可能なる。これによって、このシール構造体は長期に渡って安定して高精度のシール効果を発揮することができる。すなわち、本発明のシール構造体を用いることにより、常用角度及び最大回転数が高く、等速自在継手の採用が困難であった鉄道車両やトラック等の推進軸に大サイズ等速自在継手の適合が可能となる。

金属環状体４０が金属製基部材４２を備えたものであれば、金属環状体４０の継手側の剛性を大とでき、作動角をとる際においても金属環状体４０が安定して追従でき、高角度使用にも安定する。また、加締構造を形成する部位としては、金属製薄肉筒部材４３の開口部であるので、加工性に優れ、樹脂製ブーツ４１の大径部４１ｂと金属製薄肉筒部材４３の開口部に安定して固着（固定）でき、長期に渡って安定してシール機能を発揮する。

金属製薄肉筒部材４３としてプレス加工品にて構成でき、生産性に優れる。樹脂製ブーツ４１の連結部４１ｃは蛇腹構造であり、しかも、継手側から反継手側に向かって拡径するものであり、高作動角に安定して対応することができる。樹脂製ブーツ４１の蛇腹部（連結部）４１ｃを既存の樹脂製ブーツの蛇腹部よりも肉厚とする（既存の樹脂製ブーツの蛇腹部の１．５倍から２．０倍とした）ことによって、高速回転の追従性に優れる。

凹球面内面６５と金属製薄肉筒部材４３の軸方向端部（加締部Ｋ）とが一定の隙間が形成されるので、保護カバー３７が滑らかに変位することになり、凹球面内面６５や金属製薄肉筒部材４３の軸方向端部（加締部Ｋ）との摺動によってこれらを痛めることがなくなる。

スリーブ部材５０を有するので、小径部４１ａの位置決めが安定するとともに、スリーブ部材５０のシャフト３０との間において安定したシール機能を発揮することができるので、長期に渡って安定してシール機能を発揮する。

ところで、図４に示すように、金属製薄肉筒部材４３の開口部の加締部Ｋと樹脂製ブーツ４１の大径部４１ｂとの間を密封する密封手段７０を設けるのが好ましい。図４（ａ）では、Ｏリング等のシールリング７０ａが用いられ、図（ｂ）では、液状ガスケットが用いられている。

すなわち、図４（ａ）では、樹脂製ブーツ４１の大径部４１ｂの外周面に周方向凹溝を形成し、この周方向凹溝にシールリング７０ａを嵌合させている。また、図４（ｂ）では、樹脂製ブーツ４１の大径部４１ｂに液状ガスケットを塗布している。液状ガスケットとは、一般に常温で流動性のある物質で、接合面等に塗布することで、一定時間の後に乾燥し、弾性皮膜あるいは粘性の薄層を形成し、接合部の油密・水密・気密性を高めるものである。また、液状ガスケットには、有機溶剤タイプ、無溶剤タイプ等があり、使用する樹脂製ブーツ４１の材質や使用する環境等に応じて種々選択できる。

密封手段７０を設けることによって、加締部におけるシール機能の向上を図ることができ、これによって、等速自在継手の密封性向上を達成できる。

図５は、樹脂製ブーツ４１の蛇腹部４１ｃの山部４６を２つとするとともに、谷部４７を２つとしている。他の構造は、前記図１と同様である。このシール構造体では、等速自在継手が作動角をとらない状態で、継手側から反継手側に向かって拡径するように配設されるので、角度作用時において蛇腹部４１ｃの伸縮が少なくて済む。このため、図５に示すように、山谷が少ない蛇腹部４１ｃであっても図１に示す樹脂製ブーツ４１と同様の機能を発揮する。しかも、樹脂製ブーツ４１自体のコンパクト化を図ることができ、低コストを達成できる。

図６においては、金属環状体４０として金属製薄肉筒部材７１のみから構成される。この場合、金属製薄肉筒部材７１は、円筒状の本体部７２と、樹脂製ブーツ４１の大径部４１ｂを固定する加締部Ｋと、外側継手部材２３に嵌合する嵌合部７３とからなる。嵌合部７３は、本体部７２の基端部から外径方向に延びる扁平リング部７３ａと、この扁平リング部７３ａから継手側に軸方向に延びる短円筒部７３ｂとからなる、

そして、嵌合部７３を等速自在継手の外側継手部材２３の開口端部に嵌合された状態で、嵌合部７３の短円筒部７３ｂの開口端を内径側へ縮径させる加締を行って加締部を形成する。これによって、金属環状体４０を構成する金属製薄肉筒部材７１を、外側継手部材２３の開口端部に固着することができる。なお、外側継手部材２３の開口端部の外周面と嵌合部７３の短円筒部７３ｂの内周面との間に、Ｏリング等からなるシールリングＳ１が配設されている。

金属環状体が金属製薄肉筒部材のみからなるものでは、組立性の向上及びコスト低減を図ることができる。図６の他の構成は、図１に示す等速自在継手及びシール構造体と同様の構成であるので、同一部材については、同一符号を付してそれらの説明を省略する。

次に、図７では、前記図１等に使用した規制手段６２に代えて、弾性部材７６を用いている。すなわち、保護カバー３７の筒部６０を、シャフト９３に対して軸方向にスライド可能とする。そして、シャフト９３に外嵌される弾性部材７６の付勢力によって、矢印Ｘ方向に押圧している。この場合、シャフト９３に段付部７７が設けられ、この段付部７７と保護カバー３７の筒部６０との間に、コイルスプリングからなり弾性部材７６が介装さえている。

等速自在継手の作動角作用時に、保護カバー３７の碗状カバー本体６１の凹球面内面６５と金属製薄肉筒部材７１の軸方向端部、つまり加締部Ｋとが常時接触するように、凹球面内面６５の曲率半径Ｒを設定している。

ところで、この図７に示す等速自在継手は、図８に示すように、ダブルオフセット対応の摺動型等速自在継手である。すなわち、この摺動式等速自在継手は、内径面８１にトラック溝８２が形成された外側継手部材８３と、外径面８４にトラック溝８５が形成された内側継手部材８６と、外側継手部材８３のトラック溝８２と内側継手部材８６のトラック溝８５との間に介在されるトルク伝達ボール８７と、このボール８７を収容するポケット８８を有するとともに外側継手部材８３と内側継手部材８６との間に介装されるケージ８９とを備える。なお、図７の仮想線で示すように、この外側継手部材８３には図示省略の回転軸に連結固定するためにフランジ３５が設けられている。

ケージ８９の外周面８９ａの曲率中心Ｏ１と内周面８９ｂの曲率中心Ｏ２とが、継手の角度中心Ｏに対し、軸方向に逆方向にオフセットしている。ケージ８９は周方向に沿って所定ピッチ（例えば、６０°ピッチ）でポケット８８が設けられ、各ポケット８８にトルク伝達ボール８７が保持される。

内側継手部材８６の軸心孔には、雌スプライン９２が形成され、内側継手部材８６の軸心孔にシャフト９３の端部が嵌入される。シャフト９３の端部には雄スプライン９４が形成され、シャフト９３の端部が内側継手部材８６の軸心孔に嵌入された際に、雌スプライン９２と雄スプライン９４とが嵌合する。なお、雄スプライン９４の端部には周方向溝３６が形成され、この周方向溝９６の止め輪９７が嵌着されている。これによって、シャフト９３の抜け止めが構成される。

図７に示すよな構成とすることによって、凹球面内面６５と金属製薄肉筒部材４３の軸方向端部とが常時接触するので、シール性能に優れ、等速自在継手を長期に渡ってその機能を安定して発揮させることができる。

図９では、図７に示すシール構造体に対して、図５に示すように、山部４６が２つで谷部４７が２つの蛇腹部４１ｃを有する樹脂製シール４１を用いたものである。図１０では、図７に示すシール構造体に対して、図６に示すように、金属環状体４０が金属製薄肉筒部材７１のみからなるものを用いたものである。

このため、図９に示すシール構造体は、図７に示すシール構造体と同様の作用効果を奏し、しかも、図５に示すシール構造体と同様、等速自在継手が作動角をとらない状態で、継手側から反継手側に向かって拡径するように配設されるので、角度作用時において蛇腹部４１ｃの伸縮が少なくて済む利点がある。

また、図１０に示すシール構造体は、図７に示すシール構造体と同様の作用効果を奏し、しかも、図６に示すシール構造体と同様、組立性の向上及びコスト低減を図ることができる。

次に、図１１は参考例を示し、この場合の等速自在継手はレブロ型等速自在継手であって、内側継手部材としての内輪１０１、外側継手部材としての外輪１０２、複数のボール１０３およびケージ１０４を主要な部品として構成されている。

内輪１０１は、その外周面に複数のトラック溝１０１ａが形成されている。この内輪１０１の中心孔の内径にスプライン１０１ｂを形成すると共にスタブシャフト１０５の軸部１０５ａの外径にスプライン１０５ｂを形成することにより、その内輪１０１の中心孔にスタブシャフト１０５の軸部１０５ａを挿入してスプライン嵌合により連結して両者間でのトルク伝達を可能にしている。このスタブシャフト１０５の軸部１０５ａの先端には輪溝１０５ｃが設けられ、この輪溝１０５ｃに装着された止め輪１０６を内輪２１の端面にて係止させることにより、スタブシャフト１０５は内輪１０１に対して抜け止めされている。

外輪１０２は、内輪１０１の外周に配置され、その内周面に内輪１０１のトラック溝１０１ａと同数のトラック溝１０２ａが形成されている。内輪１０１のトラック溝１０１ａと外輪１０２のトラック溝１０２ａは、軸線に対して反対方向に傾斜した角度をなし、対をなす内輪１０１のトラック溝１０１ａと外輪１０２のトラック溝１０２ａとの交叉部にボール１０３が組み込みまれる。内輪１０１の外周面と外輪１０２の内周面との間にケージ１０４が配置され、ボール１０３はケージ１０４のポケット１０４ａ内で転動自在に保持される。

また、この外輪１０２には、図示省略の回転軸に連結固定するためのフランジ部材１０６が付設されている。フランジ部材１０６は、筒状本体部１０６ａと、この筒状本体部１０６ａの反継手側端部に連設される外鍔部１０６ｂとからなる。

そして、外輪１０２に設けられた貫通孔１０２ｂを介して嵌入されるボルト部材１０７が、フランジ部材１０６の筒状本体部１０６ａに設けられたねじ穴１０６ｃに螺合される。これによって、フランジ部材１０６と外輪１０２とが一体化される。

この場合も、継手開口部は、密封装置（密封部材）にて密封されている。この密封装置は可撓性のブーツ１０８と金属製のブーツアダプタ１０９とからなる。ブーツ１０８は、大径端部１０８ａ、小径端部１０８ｂ、および大径端部１０８ａと小径端部１０８ｂとを連結する断面Ｖの字状の中間部１０８ｃを有する。ブーツアダプタ１０９は円筒形で、一端に外輪１０２の外周面と嵌合するフランジ１０９ａを有し、エンドキャップ１１１と共にボルト締めにより外輪１０２に固定される。ブーツ１０８の小径端部１０８ｂはスタブシャフト１０５に取り付けてブーツバンド１１０で締め付けられている。ブーツ１０８の大径端部１０８ａはブーツアダプタ１０９の端部１０９ｂを加締めて保持されている。なお、ブーツアダプタ１０９には、外輪１０２の端面に当接するリング部１０９ｃを有し、このリング部１０９ｃが、外輪１０２の端面とスペーサ１１２とで挟持される。

ブーツ１０８は、ゴム材料又は樹脂材料等の可撓性材料にて構成され、例えば、エステル系、オレフィン系、ウレタン系、アミド系、スチレン系等の熱可塑性エラストマー、あるいは熱可塑性エラストマーよりも圧縮永久歪み量が小さいＣＲ、ＮＢＲ、シリコンあるいはフッ素ゴム、クロロプレン等のゴム材料が好適である。前述した熱可塑性エラストマーは、ブーツ１０８の素材として、疲労性や摩耗性などの耐久性、耐熱老化性、耐油性、高速回転性（回転時振れ廻り性）に優れ、安定した機能を発揮する。

そして、この等速自在継手の密封装置（密封部材）を保護カバー１２０にて覆うものである。保護カバー１２０としては、前記保護カバーと同様、筒部１２１と、この筒部１２１の継手側の端部に連設される碗状カバー本体１２２とを有する。すなわち、碗状カバー本体１２２は、凹球面内面１２３と凸球面内面１２４を有するものである。

この場合、筒部１２１をシャフト１０５に圧入することによって、シャフト１０５にこの保護カバー１２０を装着するものである。そして、凹球面内面１２３と、ブーツアダプタ１０９の端部１０９ｂの加締部との間に、基本姿勢においてすきまを設けている。このすきまとしては、等速自在継手の軸方向に摺動する分を考慮して設定される。

このような保護カバー１２０であれば、既存のプロペラシャフトやリアドライブシャフトに付設することが可能であり、既存の密封装置（密封部材）を保護することができる。しかも、付設される等速自在継手としても、そのまま使用できて、その機能を損なうことがない。また、サイズ的にも小さくでき、このような保護カバー１２０をプレス加工品とすることができ、軸(シャフト)へは、圧入によってのみ装着でき、この圧入で十分対応できる。

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、図１や図５等における樹脂製ブーツ４１として、蛇腹部５４１ｃの山部４６と谷部４７との数は、図例のものに限るものではない。

また、固定型等速自在継手としては、バーフィールドタイプであっても、アンダーカットフリータイプであってもよく、摺動型等速自在継手としては、ダブルオフセットタイプ、レブロタイプ、トリポートタイプであってもよい。また、本シーツ構造体は、鉄道車両の推進軸等に用いられるが、鉄道車両以外にも建機・農業車両用プロペラシャフト、自動車用プロペラシャフト、自動車用リアドライブシャフト等にも適用できる。このため、本発明のシール構造体は汎用性に優れる。

２０ 固定式等速自在継手
２３ 外側継手部材
２６ 内側継手部材
２７ ボール
３０ シャフト
３０ａ ブーツ固定部
３６ 密封部材
３７ 保護カバー
４０ 金属環状体
４１ 樹脂製ブーツ
４１ａ 小径部
４１ｂ 大径部
４１ｃ 連結部（蛇腹部）
４２ 金属製基部材
４３ 金属製薄筒部材
４６ 山部
４７ 谷部
５０ スリーブ部材
５１ 規制部材
６０ 筒部
６１ 碗状カバー本体
６２ 規制手段
６５ 凹球面内面
７０ 密封手段
７０ａ シールリング
７１ 金属製薄肉部材
７６ 弾性部材
８０ 摺動式等速自在継手
８３ 外側継手部材
８６ 内側継手部材
８３ 外側継手部材
８７ ボール

Claims (7)

1. 外側継手部材と、内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材の間に介在されるトルク伝達部材とを備えた等速自在継手における開口部を密封する等速自在継手用シール構造体であって、
   外側継手部材に付設される金属環状体と、内側継手部材から突出したシャフトに付設される樹脂製ブーツとを有し、樹脂製ブーツは、内側継手部材から突出したシャフトのブーツ固定部に装着される小径部と、金属環状体に装着される大径部と、小径部が大径部よりも継手側に配設されており、前記小径部と前記大径部とを連結して前記開口部を塞ぐ連結部とからなり、
   ブーツ固定部よりも反継手側に外嵌固定される筒部と、この筒部に連設されて前記大径部を覆う形状の凹状カバー本体とを有する保護カバーとを、
   備えたことを特徴とする等速自在継手用シール構造体。
2. 金属環状体は、外側継手部材の開口端部に固着される金属製基部材と、基端部が金属製基部材の軸方向突出端部に固着される金属製薄肉筒部材とを備え、この金属製薄肉筒部材の開口部に、樹脂製ブーツの大径部が加締構造を介して固着されていることを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手用シール構造体。
3. 金属環状体は、外側継手部材の開口端部に固着される金属製薄肉筒部材のみからなり、この金属製薄肉筒部材の開口部に、樹脂製ブーツの大径部が加締構造を介して固着されていることを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手用シール構造体。
4. 金属製薄肉筒部材がプレス加工品であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の等速自在継手用シール構造体。
5. 密封部材の樹脂製ブーツの連結部は、山部と谷部とが交互に配設される蛇腹構造からなり、等速自在継手が作動角をとらない状態で、継手側から反継手側に向かって拡径するように配設されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の等速自在継手用シール構造体。
6. 密封部材の樹脂製ブーツの蛇腹部の肉厚を、既存の樹脂製ブーツの蛇腹部の１．５倍から２．０倍としたことを特徴とする請求項５に記載の等速自在継手用シール構造体。
7. 金属製薄肉筒部材の開口部の加締部と樹脂製ブーツの大径部との間を密封する密封手段を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の等速自在継手用シール構造体。

Images