JP2016180460A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構造によりブーツのシール性および耐久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カップ状の外側継手部材と、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ブーツ１８の小径端部２４を、内側継手部材から延びるシャフト１７の取付部位２２にブーツバンド２３により締め付け固定した等速自在継手であって、ブーツ１８の小径端部２４の外周面に形成されてブーツバンド２３が嵌合する環状凹溝２８は、溝幅の中央位置からブーツ先端側へ向けて曲率半径Ｒ１で円弧状に彎曲する第１の曲面３０と、溝幅の中央位置からブーツ基端側へ向けて曲率半径Ｒ２で円弧状に彎曲する第２の曲面３１とで構成されている。【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、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。固定式等速自在継手は、大きな作動角が取れるが軸方向にはスライドしない。一方、摺動式等速自在継手は、軸方向にスライド可能であるが、あまり大きな作動角が取れない。

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止する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。

特開２０１２−１６３１７０号公報

ところで、従来の等速自在継手では、ブーツの端部外周面に、ブーツバンドが嵌合する環状凹溝を設けている。この環状凹溝は、ブーツバンドの組み付け性を容易にするため、ブーツバンドの幅と同じ、もしくはそれよりも若干幅広に設定されている。このように、環状凹溝がブーツバンドよりも幅広であると、ブーツバンドが環状凹溝内で斜めに組み付けられるおそれがある。その場合、ブーツのシール性が不安定になるだけでなく、ブーツバンドのエッジ部が環状凹溝の底面に強く干渉することにより、ブーツに損傷が発生してブーツの耐久性が低下することになる。

前述の特許文献１に開示された等速自在継手では、ブーツバンドが環状凹溝内で斜めに組み付けられることを未然に防止するため、以下のような手段を講じている。つまり、ブーツ端部の環状凹溝の底面に、突起を周方向に沿って設けると共に、ブーツバンドの内周面に、環状凹溝の突起が嵌まり込む凹部を周方向に沿って設けている。

しかしながら、前述のような構造を採用した場合、ブーツ端部の環状凹溝に突起を設けると共にブーツバンドに凹部を設けなければならない。このように、ブーツおよびブーツバンドが特殊な形状となるため、加工費が嵩むことにより製品のコスト低減を図ることが困難となる。

そこで、本発明は前述の改善点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、簡易な構造によりブーツのシール性および耐久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カップ状の外側継手部材と、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、ブーツの端部外周面に形成されてブーツバンドが嵌合する環状凹溝は、軸方向に沿う溝幅の中央位置から溝幅の両側位置へ向けて外径寸法が漸増する形状の底面を有することを特徴とする。

本発明における環状凹溝は、軸方向に沿う溝幅の中央位置から溝幅の両側位置へ向けて外径寸法が漸増する形状の底面を有することにより、その環状凹溝に嵌合するブーツバンドは、締め付け過程で環状凹溝の中央方向に調芯される。このように、簡易な底面形状でもって、ブーツバンドが環状凹溝内で斜めに組み付けられることを未然に防止できる。

本発明における環状凹溝の底面を円弧形状あるいはテーパ形状とすることが望ましい。このように、環状凹溝の底面を円弧形状あるいはテーパ形状とすれば、環状凹溝に嵌合するブーツバンドをその環状凹溝の中央方向に調芯する機能を容易に発揮させることができる。

本発明におけるブーツバンドは、環状凹溝の底面形状に沿う内周面を有することが望ましい。このように、ブーツバンドが環状凹溝の底面形状に沿う内周面を有することで、ブーツバンドのエッジ部が環状凹溝の底面に強く干渉することを未然に防止できる。

本発明における環状凹溝は、軸方向に沿う溝幅の中央位置から溝幅の両側位置へ向けて外径寸法が漸増する形状の底面を有することにより、その環状凹溝に嵌合するブーツバンドは、締め付け過程で環状凹溝の中央方向に調芯される。このように、簡易な底面形状でもって、ブーツバンドが環状凹溝内で斜めに組み付けられることを未然に防止できる。

その結果、ブーツのシール性が安定すると共に、ブーツバンドのエッジ部が環状凹溝の底面に強く干渉することを未然に防止でき、ブーツの損傷を回避できてブーツの耐久性が向上する。

本発明の実施形態で、ブーツの小径端部と軸部材とのシール構造を示す要部拡大断面図である。 図１のブーツバンドを彎曲させたシール構造を示す断面図である。 本発明の他の実施形態で、ブーツの小径端部と軸部材とのシール構造を示す要部拡大断面図である。 図３のブーツバンドを折曲させたシール構造を示す断面図である。 固定式等速自在継手の全体構成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、自動車に搭載され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ツェッパ型等速自在継手を例示する。

なお、本発明は、ツェッパ型等速自在継手以外に、アンダーカットフリー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。また、プロペラシャフトに組み込まれるダブルオフセット型およびクロスグルーブ型等速自在継手などの摺動式等速自在継手にも適用可能である。

図５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１２と、外側継手部材１２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１３が球面状外周面の円周方向複数箇所に形成された内側継手部材１４と、外側継手部材１２のトラック溝１１と内側継手部材１４のトラック溝１３との間に介在するトルク伝達部材である複数のボール１５と、外側継手部材１２の球面状内周面と内側継手部材１４の球面状外周面との間に配されてボール１５を保持するケージ１６とで主要部が構成されている。また、内側継手部材１４の軸孔に軸部材であるシャフト１７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。

この等速自在継手は、継手内部に封入されたグリース等の潤滑剤の漏洩を防止する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１２とシャフト１７との間に、樹脂製あるいはゴム製の蛇腹状ブーツ１８を装着した構造を具備する。外側継手部材１２の内部空間に潤滑剤を封入することにより、継手作動時において、継手内部の摺動部位、つまり、外側継手部材１２、内側継手部材１４、ボール１５およびケージ１６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１８は、外側継手部材１２の外周面の取付部位１９にブーツバンド２０により締め付け固定された大径端部２１と、内側継手部材１４から延びるシャフト１７の外周面の取付部位２２にブーツバンド２３により締め付け固定された小径端部２４と、大径端部２１と小径端部２４とを繋ぎ、その大径端部２１から小径端部２４へ向けて縮径した伸縮自在な蛇腹部２５とで構成されている。

以下の実施形態では、このブーツ１８の小径端部２４をシャフト１７の取付部位２２にブーツバンド２３により締め付け固定したシール構造を例示する。

この実施形態のシール構造は、図１に示すように、シャフト１７の取付部位２２に凹溝２６が周方向に沿って形成されている。また、ブーツ１８の小径端部２４の内周面に、シャフト１７の凹溝２６に嵌合する膨出部２７が形成されている。一方、ブーツ１８の小径端部２４の外周面に、ブーツバンド２３が嵌合する環状凹溝２８を設けている。この環状凹溝２８は、ブーツバンド２３の組み付け性を容易にするため、ブーツバンド２３よりも若干幅広に設定されている。

このシール構造において、ブーツ１８の小径端部２４の環状凹溝２８は、軸方向に沿う溝幅の中央位置から溝幅の両側位置へ向けて外径寸法が漸増する形状の底面２９を有する。つまり、図１に示すように、環状凹溝２８の底面２９は、溝幅の中央位置からブーツ先端側へ向けて曲率半径Ｒ１で円弧状に彎曲する第１の曲面３０と、溝幅の中央位置からブーツ大径側へ向けて曲率半径Ｒ２で円弧状に彎曲する第２の曲面３１とで構成されている。この第１の曲面３０と第２の曲面３１とは溝幅の中央位置で連続的に繋がっている。

このように、環状凹溝２８の底面２９を第１の曲面３０と第２の曲面３１とで構成したことにより、その環状凹溝２８に嵌合するブーツバンド２３は、締め付け過程で環状凹溝２８の中央方向に容易に調芯される。そのため、簡易な底面形状でもって、ブーツバンド２３が環状凹溝２８内で斜めに組み付けられることを未然に防止できる。その結果、ブーツ１８のシール性が安定すると共に、ブーツバンド２３のエッジ部が環状凹溝２８の底面２９に強く干渉することを未然に防止でき、ブーツ１８の損傷を回避できてブーツ１８の耐久性が向上する。

なお、第１の曲面３０の曲率半径Ｒ１と第２の曲面３１の曲率半径Ｒ２は異なる値であってもよいが、同じ値とすることが有効である。第１の曲面３０の曲率半径Ｒ１と第２の曲面３１の曲率半径Ｒ２とを同一とすることにより、ブーツバンド２３が軸方向でいずれか一方の側に片寄ることなく、環状凹溝２８の中央方向に確実に調芯される。この曲率半径Ｒ１，Ｒ２としては、３０ｍｍ程度が好ましい。曲率半径Ｒ１，Ｒ２が小さ過ぎると、ブーツ１８のシール性が不安定になると共に、ブーツ１８の耐久性が低下する。逆に、曲率半径Ｒ１，Ｒ２が大き過ぎると、調芯機能を発揮させることが困難となる。

図１に示すシール構造では、内周面３２が軸方向に沿って平坦なブーツバンド２３を使用しているが、図２に示すように、内周面３３が環状凹溝２８の底面形状に沿うブーツバンド２３を使用することも可能である。つまり、ブーツバンド２３は、軸方向に沿うブーツバンド２３の幅の中央位置からブーツバンド２３の幅の両側位置へ向けて内径寸法が漸増する形状の内周面３３を有する。その内周面３３は、ブーツバンド２３の幅の中央位置からブーツ先端側へ向けて曲率半径Ｒ１もしくはそれよりわずかに小さな曲率で円弧状に彎曲する第１の曲面と、ブーツバンド２３の幅の中央位置からブーツ大径側へ向けて曲率半径Ｒ２もしくはそれよりわずかに小さな曲率で円弧状に彎曲する第２の曲面とで構成されている。このブーツバンド２３の第１の曲面と第２の曲面とは溝幅の中央位置で連続的に繋がっている。このように、彎曲したブーツバンド２３を使用することにより、ブーツバンド２３の内周面３３と環状凹溝２８の底面２９とが全幅に亘って密着することで、ブーツバンド２３のエッジ部が環状凹溝２８の底面２９に強く干渉することを未然に防止できる。

図１に示すシール構造では、ブーツ１８の環状凹溝２８の底面２９を円弧形状としたが、図３に示すように、ブーツ１８の環状凹溝２８の底面３４をテーパ形状としてもよい。つまり、図３に示すように、環状凹溝２８の底面３４は、溝幅の中央位置からブーツ先端側へ向けて傾斜角度θ１でテーパ状に傾斜する第１の斜面３５と、溝幅の中央位置からブーツ大径側へ向けて傾斜角度θ２でテーパ状に傾斜する第２の斜面３６とで構成されている。この第１の斜面３５と第２の斜面３６とは溝幅の中央位置で適度な円弧形状で滑らかに繋がっている。

このように、環状凹溝２８の底面３４を第１の斜面３５と第２の斜面３６とで構成したことにより、その環状凹溝２８に嵌合するブーツバンド２３は、締め付け過程で環状凹溝２８の中央方向に容易に調芯される。そのため、簡易な底面形状でもって、ブーツバンド２３が環状凹溝２８内で斜めに組み付けられることを未然に防止できる。その結果、ブーツ１８のシール性が安定すると共に、ブーツバンド２３のエッジ部が環状凹溝２８の底面３４に強く干渉することを未然に防止でき、ブーツ１８の損傷を回避できてブーツ１８の耐久性が向上する。

なお、第１の斜面３５の傾斜角度θ１と第２の斜面３６の傾斜角度θ２は異なる値であってもよいが、同じ値とすることが有効である。第１の斜面３５の傾斜角度θ１と第２の斜面３６の傾斜角度θ２とを同一とすることにより、ブーツバンド２３が軸方向でいずれか一方の側に片寄ることなく、環状凹溝２８の中央方向に確実に調芯される。この傾斜角度θ１，θ２としては、５°程度が好ましい。傾斜角度θ１，θ２が小さ過ぎると、ブーツ１８のシール性が不安定になると共に、ブーツ１８の耐久性が低下する。逆に、傾斜角度θ１，θ２が大き過ぎると、調芯機能を発揮させることが困難となる。

図３に示すシール構造では、内周面３２が軸方向に沿って平坦なブーツバンド２３を使用しているが、図４に示すように、内周面３７が環状凹溝２８の底面形状に沿うブーツバンド２３を使用することも可能である。つまり、ブーツバンド２３の内周面３７は、軸方向に沿うブーツバンド２３の幅の中央位置からブーツ先端側へ向けて傾斜角度θ１もしくはそれよりわずかに大きな傾斜角でテーパ状に傾斜する第１の斜面と、ブーツバンド２３の幅の中央位置からブーツ大径側へ向けて傾斜角度θ２もしくはそれよりわずかに大きな傾斜角でテーパ状に傾斜する第２の斜面とで構成されている。このブーツバンド２３の第１の斜面と第２の斜面とは溝幅の中央位置で適度な円弧形状で連続的に繋がっている。このように、折曲したブーツバンド２３を使用することにより、ブーツバンド２３の内周面３７と環状凹溝２８の底面３４とが全幅に亘って密着することで、ブーツバンド２３のエッジ部が環状凹溝２８の底面３４に強く干渉することを未然に防止できる。

以上の実施形態では、ブーツ１８の小径端部２４をシャフト１７の取付部位２２にブーツバンド２３により締め付け固定したシール構造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、ブーツ１８の大径端部２１を外側継手部材１２の取付部位１９にブーツバンド２０により締め付け固定するシール構造（図５参照）にも適用可能である。

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。

１２ 外側継手部材
１４ 内側継手部材
１５ トルク伝達部材（ボール）
１７ 軸部材（シャフト）
１８ ブーツ
１９，２２ 取付部位
２０，２３ ブーツバンド
２１，２４ 端部（大径端部、小径端部）
２８ 環状凹溝
２９，３４ 底面
３３，３７ 内周面

Claims (4)

1. 一端に開口部を有するカップ状の外側継手部材と、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、
   前記ブーツの端部外周面に形成されて前記ブーツバンドが嵌合する環状凹溝は、軸方向に沿う溝幅の中央位置から溝幅の両側位置へ向けて外径寸法が漸増する形状の底面を有することを特徴とする等速自在継手。
2. 前記環状凹溝の底面を円弧形状とした請求項１に記載の等速自在継手。
3. 前記環状凹溝の底面をテーパ形状とした請求項１に記載の等速自在継手。
4. 前記ブーツバンドは、前記環状凹溝の底面形状に沿う内周面を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の等速自在継手。

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