JP2017082910A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 継手作動時においても、ブーツに対するブーツバンドの位置ずれを確実に防止し、ブーツのシール性を確保する。
【解決手段】 一端に開口部２１を有するカップ状の外側継手部材１１と、外側継手部材１１との間でボール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１１の開口部２１を閉塞するブーツ２０の大径端部２４を外側継手部材１１の外周面２２に環状のブーツバンド２３により締め付け固定した等速自在継手であって、ブーツバンド２３の内周面３３から径方向内側へ突出する突壁部３４をブーツバンド２３の内周面３３に周方向に沿って形成すると共に、ブーツ２０の大径端部２４のバンド取付面３１から径方向内側へ凹んだ凹溝部３５をブーツ２０の大径端部２４のバンド取付面３１に周方向に沿って形成し、突壁部３４を凹溝部３５に嵌合させる。
【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、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おいて使用され、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。

エンジンから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。そのため、ドライブシャフトは、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、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。

ここで、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スライドしない構造を具備する。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構造を具備する。

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、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、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、外側継手部材の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、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２０１１−１０６５１０号公報

ところで、従来の等速自在継手では、ブーツバンドをブーツの大径端部および小径端部に締め付けることにより、ブーツの大径端部を外側継手部材の外周面に密着固定すると共に、ブーツの小径端部をシャフトの外周面に密着固定するようにしている。

このブーツバンドによりブーツを固定する組み付け時、ブーツの大径端部および小径端部に対してブーツバンドが位置ずれすることがある。その場合、ブーツのシール性を確保することが困難となる。

この問題を解消するため、前述の特許文献１に開示された等速自在継手では、ブーツバンドによる締め付け前のブーツの凹溝の幅寸法をブーツバンドの幅寸法よりも小さくし、ブーツバンドによる締め付けで凹溝をその幅方向に展延させることによりブーツバンドを凹溝に嵌合させる構造を採用している。

このような構造を採用することにより、ブーツバンドによりブーツを固定する組み付け時、ブーツの大径端部および小径端部に対するブーツバンドの位置ずれを未然に防止し、ブーツのシール性を確保するようにしている。

しかしながら、等速自在継手の作動時には、ブーツが大きく揺動したり伸縮したりするため、ブーツの蛇腹部にも大きな力が作用する。このような大きな力がブーツの蛇腹部に作用すると、ブーツの大径端部および小径端部にも影響し、特許文献１のような構造では、ブーツの凹溝からブーツバンドが外れて、ブーツの大径端部および小径端部に対してブーツバンドが位置ずれするおそれがある。

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、継手作動時においても、ブーツに対するブーツバンドの位置ずれを確実に防止し、ブーツのシール性を確保し得る等速自在継手を提供することにある。

本発明に係る等速自在継手は、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、外側継手部材の外周面および内側継手部材から延びる軸部材の外周面に環状のブーツバンドにより締め付け固定した構造を具備する。

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、ブーツバンドの内周面から径方向内側へ突出する突壁部をブーツバンドの内周面に周方向に沿って形成すると共に、ブーツの端部の外周面から径方向内側へ凹んだ凹溝部をブーツの端部の外周面に周方向に沿って形成し、突壁部を凹溝部に嵌合させたことを特徴とする。

本発明では、等速自在継手の作動時、ブーツが大きく揺動したり伸縮したりして大きな力がブーツの端部に作用しても、ブーツバンドの内周面の突壁部をブーツの端部の外周面の凹溝部に嵌合させた係合状態となっていることから、ブーツの端部に対するブーツバンドの位置ずれを防止することができる。

本発明における突壁部は、ブーツバンドの内周面の周方向に沿う複数箇所に設けられている構造が望ましい。このような構造を採用すれば、ブーツバンドの周方向複数箇所で突壁部と凹溝部との係合状態が得られることから、ブーツの端部に対するブーツバンドの位置ずれを確実に防止することができる。

本発明における凹溝部は、ブーツの端部の外周面の周方向に沿う複数箇所に設けられている構造が望ましい。このような構造を採用すれば、ブーツの端部の周方向複数箇所で突壁部と凹溝部との係合状態が得られることから、ブーツの端部に対するブーツバンドの位置ずれを確実に防止することができる。

本発明における突壁部は、ブーツバンドの少なくとも幅方向片側に設けられ、凹溝部は、ブーツの端部の軸方向片側に設けられている構造が望ましい。このような構造を採用すれば、ブーツバンドの幅方向端部およびブーツの軸方向端部で突壁部と凹溝部との係合状態が得られることから、ブーツの端部に対するブーツバンドの位置ずれを確実に防止することができる。

本発明によれば、等速自在継手の作動時、ブーツが大きく揺動したり伸縮したりして大きな力がブーツの端部に作用しても、ブーツバンドの内周面の突壁部をブーツの端部の外周面の凹溝部に嵌合させた係合状態となっていることから、ブーツの端部に対するブーツバンドの位置ずれを防止することができる。その結果、ブーツのシール性を確保することができ、長寿命で信頼性の高い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、ブーツバンドによりブーツの大径端部を外側継手部材の外周面に締め付け固定した後の状態を示す要部拡大断面図である。 図１のブーツバンドによりブーツの大径端部を外側継手部材の外周面に締め付け固定する前の状態を示す要部拡大断面図である。 図１のブーツバンドの全体を示す側面図である。 図１のブーツの全体を示す断面図である。 図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図５のブーツの変形例を示す断面図である。 本発明の他の実施形態で、ブーツバンドによりブーツの大径端部を外側継手部材の外周面に締め付け固定した後の状態を示す要部拡大断面図である。 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８に示す等速自在継手は、カップ状の外側継手部材１１、内側継手部材１２、トルク伝達部材である複数のボール１３、およびケージ１４で主要部が構成されている。また、内側継手部材１２の軸孔に軸部材であるシャフト１５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。

外側継手部材１１は、軸方向に延びる円弧状のトラック溝１６が球面状内周面１７の円周方向複数箇所に形成されている。内側継手部材１２は、外側継手部材１１のトラック溝１６と対をなして軸方向に延びる円弧状のトラック溝１８が球面状外周面１９の円周方向複数箇所に形成されている。ボール１３は、外側継手部材１１のトラック溝１６と内側継手部材１２のトラック溝１８との間に介在する。ケージ１４は、外側継手部材１１の内周面１７と内側継手部材１２の外周面１９との間に配されてボール１３を保持する。

以上の構成からなる等速自在継手は、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１１とシャフト１５との間に、樹脂製あるいはゴム製の蛇腹状ブーツ２０を装着した構造を具備する。このブーツ２０により、外側継手部材１１の開口部２１を閉塞している。

この等速自在継手では、外側継手部材１１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１１、内側継手部材１２、ボール１３およびケージ１４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２０は、外側継手部材１１の外周面２２にブーツバンド２３により締め付け固定された大径端部２４と、内側継手部材１２から延びるシャフト１５の外周面２５にブーツバンド２６により締め付け固定された小径端部２７と、大径端部２４と小径端部２７とを繋ぎ、大径端部２４から小径端部２７へ向けて縮径した伸縮自在な蛇腹部２８とで構成されている。

以下の実施形態では、ブーツ２０の大径端部２４を外側継手部材１１の外周面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して詳述する。

図１は、ブーツバンド２３によりブーツ２０の大径端部２４を外側継手部材１１の外周面２２に締め付け固定した後の状態を示す。図２は、ブーツバンド２３によりブーツ２０の大径端部２４を外側継手部材１１の外周面２２に締め付け固定する前の状態を示す。

この実施形態のシール構造において、図１および図２に示すように、外側継手部材１１の開口部２１の外周面２２には、凹溝２９が周方向に沿って形成されている。また、ブーツ２０の大径端部２４の内周面には、膨出部３０が周方向に沿って形成されている。外側継手部材１１の凹溝２９にブーツ２０の膨出部３０を嵌合させることにより、外側継手部材１１に対するブーツ２０の位置決めが容易となる。一方、ブーツ２０の大径端部２４の外周面には、ブーツバンド２３の組み付け性を容易にするため、軸方向に平坦なバンド取付面３１が周方向に沿って形成されている。

ここで、ブーツバンド２３は、図３に示すように、金属製の帯板状部材３２を環状に成形したものである。このブーツバンド２３は、外側継手部材１１の開口部２１の外周面２２にブーツ２０の大径端部２４を装着し、そのブーツ２０の大径端部２４のバンド取付面３１に帯板状部材３２を巻き付け、専用工具を使用することにより縮径させ、一方の端部の係止部を他方の端部の係止部に引っ掛けることで、ブーツ２０の大径端部２４に組み付けられる。このようにして、ブーツバンド２３によりブーツ２０の大径端部２４が外側継手部材１１の外周面２２に締め付け固定される（図１および図２参照）。

この実施形態では、ブーツバンド２３の内周面３３から径方向内側へ突出する矩形板状の突壁部３４をブーツバンド２３の内周面３３に周方向に沿って形成している。この突壁部３４は、ブーツバンド２３の幅方向（継手軸方向）の片側に設けられている。また、この突壁部３４は、ブーツバンド２３の円周方向複数箇所（図３では８箇所）に等間隔で形成されている。なお、突壁部３４を形成する箇所および数は任意である。

一方、図４および図５に示すように、ブーツ２０の大径端部２４のバンド取付面３１から径方向内側へ凹んだ凹溝部３５をブーツ２０の大径端部２４のバンド取付面３１に周方向に沿って形成している。この凹溝部３５は、ブーツ２０のバンド取付面３１の継手軸方向の片側に設けられている。また、この凹溝部３５は、ブーツ２０の大径端部２４の全周に亘って形成されている。

なお、図６に示すように、凹溝部３６を、ブーツバンド２３の突壁部３４（図３参照）と対応させて、ブーツ２０の大径端部２４の周方向複数箇所（図では８箇所）に等間隔で形成するようにしてもよい。この場合、ブーツバンド２３の組み付け時、ブーツバンド２３の突壁部３４とブーツ２０の凹溝部３６とで周方向の位置合わせが必要となる。

これに対して、この実施形態のように、凹溝部３５をブーツ２０の大径端部２４の全周に亘って形成した場合（図５参照）には、ブーツバンド２３の組み付け時、ブーツバンド２３の突壁部３４とブーツ２０の凹溝部３５とで周方向の位置合わせが不要となることから、ブーツバンド２３の組み付けが容易である。

この実施形態の等速自在継手では、ブーツ２０の大径端部２４を外側継手部材１１の開口部２１の外周面２２にブーツバンド２３により締め付け固定した状態において、ブーツバンド２３の内周面３３から突出する突壁部３４を、ブーツ２０の大径端部２４のバンド取付面３１から凹んだ凹溝部３５に嵌合させている。

このように、ブーツバンド２３の突壁部３４をブーツ２０の凹溝部３５に嵌合させたことにより、ブーツ２０のバンド取付面３１に対してブーツバンド２３を全周に亘って継手軸方向に係合させた状態が得られる。

その結果、等速自在継手の作動時、ブーツ２０が大きく揺動したり伸縮したりして大きな力がブーツ２０の大径端部２４に作用しても、ブーツバンド２３の内周面３３の突壁部３４をブーツ２０のバンド取付面３１の凹溝部３５に嵌合させた係合状態となっていることから、ブーツ２０の大径端部２４に対するブーツバンド２３の位置ずれを防止することができる。

この実施形態の突壁部３４は、前述したように、ブーツバンド２３の内周面３３の周方向に沿う複数箇所（図３で８箇所）に設けられている。このように、ブーツバンド２３の周方向複数箇所で突壁部３４と凹溝部３５との係合状態が得られることから、ブーツ２０の大径端部２４に対するブーツバンド２３の位置ずれを確実に防止することができる。

以上の実施形態では、ブーツバンド２３の幅方向片側に突壁部３４を設けると共に、ブーツ２０のバンド取付面３１の軸方向片側に凹溝部３５を設けた構造について説明したが、図７に示すように、ブーツバンド２３の幅方向両側に突壁部３４を設けると共に、ブーツ２０のバンド取付面３１の軸方向両側に凹溝部３５を設けた構造としてもよい。

このように、突壁部３４をブーツバンド２３の幅方向両側に設けると共に、凹溝部３５をブーツ２０のバンド取付面３１の軸方向両側に設けた構造とすれば、突壁部３４と凹溝部３５との係合状態がブーツバンド２３の幅方向両側とブーツ２０のバンド取付面３１の軸方向両側とで得られることから、ブーツ２０の大径端部２４に対するブーツバンド２３の位置ずれを確実に防止することができる。

なお、突壁部３４をブーツバンド２３の幅方向片側または両側に設けると共に、凹溝部３５をブーツ２０のバンド取付面３１の軸方向片側または両側に設ける以外に、突壁部３４をブーツバンド２３の幅方向中央に設けると共に、凹溝部３５をブーツ２０のバンド取付面３１の軸方向中央に設けてもよく、その位置は任意である。

また、以上の実施形態では、ブーツ２０の大径端部２４を外側継手部材１１の外周面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２０の小径端部２７をシャフト１５の外周面２５にブーツバンド２６により締め付け固定するシール構造（図８参照）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。

１１ 外側継手部材
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）
２０ ブーツ
２１ 開口部
２３ ブーツバンド
２４ 端部（大径端部）
２６ ブーツバンド
２７ 端部（小径端部）
３４ 突壁部
３５ 凹溝部

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外周面および前記内側継手部材から延びる軸部材の外周面に環状の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、
   前記ブーツバンドの内周面から径方向内側へ突出する突壁部をブーツバンドの内周面に周方向に沿って形成すると共に、前記ブーツの端部の外周面から径方向内側へ凹んだ凹溝部をブーツの端部の外周面に周方向に沿って形成し、前記突壁部を前記凹溝部に嵌合させたことを特徴とする等速自在継手。
2. 前記突壁部は、ブーツバンドの内周面の周方向に沿う複数箇所に設けられている請求項１に記載の等速自在継手。
3. 前記凹溝部は、ブーツの端部の外周面の周方向に沿う複数箇所に設けられている請求項１又は２に記載の等速自在継手。
4. 前記突壁部は、ブーツバンドの少なくとも幅方向片側に設けられると共に、前記凹溝部は、ブーツの端部の軸方向片側に設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の等速自在継手。

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