JP2017508933A - 自在継手用のシールおよびクロス部材ユニット - Google Patents

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Abstract

自在継手1,1’用のクロス部材ユニット5用のシールであって、クロス部材ユニット5の軸受カップ9内に挿入された支持リング34であって、前記支持リング34は、長手軸線7に対して同軸的な円筒部分35と、円筒部分35から内方へ延在するフランジ部分37とを有するL字形断面を有する、支持リング34と、支持リング34に結合されたエラストマのシーリングリップ要素30とを備える。前記シーリングリップ要素30は、支持リング34の前記フランジ部分37を貫通して延在する第1の係合開口54内に嵌合式に係合する第1の係合要素47を有する。シーリングリップ要素30は、さらに、支持リング34の前記円筒部分35を貫通して延在する第2の係合開口58内に嵌合式に係合する第2の係合要素48を有する。

Description

本発明は、自在継手用のクロス部材ユニット用のシールであって、クロス部材ユニットの軸受カップ内に挿入された支持リングであって、長手軸線に対して同軸的な円筒部分と、円筒部分から内方へ延在するフランジ部分とを有するL字形断面を有する、支持リングと、支持リングに結合されたエラストマのシーリングリップ要素であって、支持リングの前記フランジ部分を貫通して延在する第1の係合開口内に嵌合式に係合する第1の係合要素を有する、シーリングリップ要素と、を備える、シールに関する。
自在継手は、当該技術分野において広く知られた構造である。そのような継手は、通常は、クロス部材を含む。クロス部材は、そこから外方へ延在する4つのトラニオンを有する中央本体部分を備える。これらのトラニオンは、互いに対して直角を成して延在していて、単一の平面上に位置する。一端部で閉じられた中空円筒形の軸受カップが、各々のトラニオンの端部を覆って配置されている。潤滑式転がり軸受が、各々の軸受カップとこれに対応するトラニオンとの間に設けられていて、その上に、軸受カップが回動可能に取り付けられている。
軸受カップの開放端部にエラストマシールを設けることが知られている。エラストマシールは、通常は、トラニオンと軸受カップとの間に配置されていて、これらの間にシールが形成される。効果的なシールを提供するために、そのようなシールは、軸受カップ内への汚染物の侵入を妨害しなければならず、転がり軸受が配置された、軸受カップの領域から外への潤滑剤の流れを制限しなければならない。1つの一般的に知られたシールであるリップシールが、両方の課題を成し遂げることができる。リップシールは、自在継手組立体の第1の表面に対してシールする環状の本体と、シールすべき第2の表面に接触するために本体から延在している1つまたは複数の環状のリップとを含む。慣用のリップシールは、2つのリップを備える。第1のリップは、転がり軸受が配置された、軸受カップの内部から外への潤滑剤の流れを阻止するように設けられている。第2のリップは、軸受カップの同一の内部領域内への外部の汚染物の侵入を妨害するように設けられている。
クロス部材ユニットの軸受カップ内に挿入された支持リングを有するシールが、英国特許出願公開第1210191号明細書において公知である。前記支持リングは、長手軸線に対して同軸的な円筒部分と、円筒部分から内方へ延在するフランジ部分とを有するL字形の断面を有する。エラストマ部材に、支持リングの前記フランジ部分における対応する一連の孔内へ延在する、突出する隆起部が設けられている。
独国特許発明第3639315号明細書は、シールを開示している。このシールは、軸方向に延在する、エラストマ部材の開口内へ突入する軸方向の突出部を有するスリーブ状の支持リングを備える。
クロス部材ユニットは欧州特許出願公開第0321076号明細書に記載されている。そこでは、主シールが、金属製の支持リングにより、軸受カップの内面に固定されている。このシールは、2つのシーリングリップを有する。一方のリップは、クロス部材トラニオンの円筒形のシーリング面にシール作用をもって対向している。他方のリップは、クロス部材トラニオンの、円錐状に延在するシーリング面に対向している。さらに、プレシールが、トラニオンの円筒面上に配設されたアングルリングの態様で設けられている。円筒面は、主シールのシーリングリップ用のシーリング面に隣接する。プレシールは、軸受カップの内面に対して平行に延在する脚部により、軸受カップの外面を覆って延在している。内方へ向けられた、軸受ブッシュの外面における溝に係合するビードと相俟って、プレシールは、ラビリンスシールを形成する。
再潤滑可能なクロス部材ユニット用の主シールとプレシールとを備えるそのようなシーリング組立体の改良態様が、独国実用新案第8805833号明細書に記載されている。そこでは、主シールは、軸受カップ内に固く挿入されていて、主シールには、2つのシーリングリップが設けられている。このリップは、トラニオンの円筒形のシーリング面をシールする。プレシールは、環状部分を介して、クロス部材の円筒部分上に配設されている。円筒部分は、主シールのシーリングリップ用のシーリング面の延長部分を構成する。プレシールは、アームの軸方向に見ると、湾曲した面に支持されている。さらに、プレシールをアームに固定するのに用いられる前記第1の脚部を起点として、プレシールは、第2の脚部を含み、第2の脚部は、長手軸線に関して半径方向距離を置いて配設されていて、ウェブにより、第1の脚部に結合されている。第2の脚部も同様に、外側で、軸受ブッシュ覆って延在している。
本発明によれば、自在継手用のクロス部材ユニット用のシールは、クロス部材ユニットの軸受カップ内に挿入された支持リングであって、長手軸線に対して同軸的な円筒部分と、円筒部分から内方へ延在するフランジ部分とを有するL字形断面を有する、支持リングを備える。シールは、さらに、支持リングに結合されたエラストマのシーリングリップ要素であって、支持リングの前記フランジ部分を貫通して延在する第1の係合開口内に嵌合式に係合する第1の係合要素を有する、シーリングリップ要素を備える。シーリングリップ要素は、さらに、支持リングの前記円筒部分を貫通して延在する第2の係合開口内に嵌合式に係合する第2の係合要素を有する。
シーリングリップ要素と支持リングとの間の嵌合式の係合は、支持リングとシーリングリップ要素との間の良好でより確実な結合を提供する。この結合の改善は、係合が様々な方向で、つまり第1の係合部のほぼ軸方向および第2の係合部のほぼ半径方向で提供されるという事実によりさらに向上される。
係合の種類は、支持リングが可塑性材料、特に、たとえばポリアミド(たとえばPA6.6)のような熱可塑性材料から成り、シーリングリップ要素がエラストマ、特に、たとえばフッ素ゴム(FKM)のような合成エラストマから成る実施の形態にとってとりわけ重要である。エラストマ材料は、熱可塑性材料に対して低粘着特性を有するので、係合開口内の付加的な係合要素が、エラストマのシーリングリップ要素と熱可塑性の支持リングとの間の結合を改善する。第1の係合要素と第1の係合開口とを含む第1の係合部は、軸方向での支持リングからのシーリングリップ要素の離脱防止手段を提供する。第2の係合要素と第2の係合開口とを含む第2の係合部は、半径方向での支持リングからのシーリングリップ要素の離脱防止手段を提供する。
好適な実施の形態によれば、第1の嵌合要素および第2の嵌合要素の少なくとも1つが、結合部分と係合部分とを有し、前記係合部分は、結合部分から、それぞれの嵌合要素の延伸方向に対して横方向に突出している。好適には、第1の嵌合要素の全ての係合部分は、同一に形成されており、第2の嵌合要素の全ての係合部分は、同一に形成されている。
特に、結合部分は、ピン形状を有し、係合部分は、ピン形状の結合部分よりも大きな直径を有する。係合開口は、係合要素に対して相互嵌合可能に形成されている。ゆえに、係合開口は、結合部分の態様のアンダカットを有してよい。
1つの実施の形態によれば、各々の第1の係合要素は、長手軸線を含む1つの半径方向面上で、第2の係合要素の1つと対偶を成して配設されている。
少なくとも2つの第2の係合開口は、円筒部分を貫通して互いに平行に延在してよい。1つの実施の形態によれば、3つの前記第2の係合開口の4つの群が設けられており、各群の第2の係合開口は、支持リングの円筒部分を貫通して互いに平行に延在している。前記群の2つは、好適には互いに直径方向に配設されている。支持リングは、射出成形されている。いくつかの第2の係合開口を互いに平行に配設することにより、使用された成形金型から成形中子がより容易に取り外され、成形金型から製造された支持リングがより容易に取り外される。
支持リングは、円筒部分の外周から突出する複数の突出部を有してよい。これらの突出部は、クロス部材ユニットの軸受カップ内の支持リングのプレス嵌めを実現する。支持リングのセンタリングされた位置を保証するために、突出部は、周の周りに均一に分配されている。
好適な実施の形態によれば、各々の突出部および少なくとも1つの第1の係合開口および第2の係合開口は、共通して、長手軸線を含む1つの半径方向面上に配設されている。
軸受カップ内で支持リングを組立てやすくするために、突出部は、フランジ部分に向いた斜面を有する。
本発明によれば、さらに、前述の実施の形態によるシールを含む、自在継手用のクロス部材ユニットが設けられている。クロス部材ユニットは、さらに、本体部分を有するクロス部材を含み、本体部分は、前記本体部分から外方へ延在する少なくとも1つのトラニオンを有し、前記トラニオンは、前記本体部分から外方へ延在するシーリング表面と前記シーリング表面から外方へ延在する軸受表面とを有する。開放端部と閉鎖端部と内側軸受表面とを有する軸受カップが設けられており、前記軸受カップは、前記トラニオンの周りに配置されていて、前記軸受カップの前記内側軸受表面は、前記トラニオンの前記軸受表面の周りに同軸的に配置されていて、それらの間に軸受領域が形成されている。軸受は、前記トラニオンに対して相対的な前記軸受カップの回動を可能にする、前記軸受領域内に配置されており、この場合、前記シールの支持リングは、前記軸受カップ内に取り付けられており、シーリングリップ要素は、前記トラニオンシーリング表面にシール係合する。
本発明の様々な対象および利点は、当業者には、添付の図面に照らして、好適な実施の形態の以下の詳細な説明から明らかになる。
自在継手が設けられた駆動軸を側面からみた片側断面図である。 図1の断面線2−2に沿った、シーリングカップに取り付けられたシールの領域におけるクロス部材ユニットの詳細の拡大断面図である。 シールの斜視図である。 係合要素を通るシールの断面図である。
図1は、2つの自在継手1,1’を有する駆動軸を示している。2つの自在継手1,1’の各々は、フランジ3を備える第1の継手ヨーク2を含む。第2の継手ヨーク4が、自在継手1,1’ごとに設けられている。両継手ヨーク2,4は、クロス部材ユニットにより互いに結合されていて、第1の継手ヨーク2は、長手軸線8を中心に回動運動することができる。第1の継手ヨーク2とクロス部材ユニット5とを含む組立体は、第2の継手ヨーク4に対して相対的に第2の長手軸線7を中心に回動運動することができる。クロス部材ユニット5は、4つのトラニオン17を有するクロス部材6を含む。各トラニオン17は、軸受組立体を含む。軸受組立体は、それぞれの継手ヨーク2,4のヨーク孔10に収容された軸受カップ9を含む。
管11が、継手1に対応する第2の継手ヨーク4に固く結合されている。管11は、突入スリーブ12を支持する。突入スリーブ12は、スプライン13を備える中心孔を有する。スプラインの歯は、長手軸線に対して平行に延在していて、中心孔の壁部に加工されている。外側のスプライン15を有する突入ジャーナル14が、長さ調整可能にスリーブ中心孔に収容されている。突入ジャーナル14は、自在継手1’の第2の継手ヨーク4に固く結合されている。突入ジャーナル14と突入スリーブ12とを含む長手方向突入組立体は、長さ変化に適合することができ、この長さ変化は、自在継手軸の位置の変化と、2つの自在継手1,1’の相対的な結合関係とから生じる。長手方向突入組立体は、防護管16によりシールされている。この管の一方の端部は、自在継手1’の第2の継手ヨーク4に固定されていて、突入スリーブ12の外面を覆っている。防護管16の他方の端部は、シールを含む。このシールは、外面に対するシーリング機能を有する。2つのフランジ3は、自在継手軸が挿入された動力伝達経路の駆動部および被駆動部に結合するのに用いられる。
図2は、長手軸線7を含む断面を含む片側断面図でクロス部材ユニット5の詳細を示している。トラニオン17を有するクロス部材6の一部が看取される。トラニオン17は、クロス部材6の中央本体部分18から外方へ延在していて、円筒形の軸受表面19を有する。円筒形の軸受表面19は、トラニオン17の肩部20から延在している。肩部横断面積は、円筒形の軸受表面19を起点として、本体部分18へ向けて増大する。肩部20は、曲線の形状を有する。肩部20に、シーリング表面21が続いている。シーリング表面21は、半径移行部を有する円錐面と円筒面とを含む。シーリング表面21に、円錐移行部を介して、プレシールシーリング表面22が続いている。
ケーシング23を有する軸受カップ9は、トラニオン17の周りに配設された円筒形の内側軸受表面24と円筒形の外側表面26とを含む。円筒形の外面26は、軸受カップ9を継手ヨークのヨーク孔10に適合させるのに役立つ。さらに、軸受カップ9は、軸受カップ9の閉鎖端部25に基部を含む。
ニードルまたはローラの態様の転動部材29が、軸受カップ9のケーシング23の内側軸受表面24とトラニオン17の軸受表面19との間の環状隙間(軸受領域28)に配設されている。シール32が、軸受カップ9の開放端部27内に取り付けられている。本体部分18に向かう、長手軸線7に対して平行な転動部材29の移動は、シール32のストップ面31により制限されている。
長手軸線7に沿って、シール32は、相前後して配設された2つのシーリングリップ33,33’を含む。シーリングリップ33,33’は、支持リング34に結合されたシーリングリップ要素30の一部である。支持リング34が、プレス嵌めにより開放端部27内に取り付けられている一方、シーリングリップ33,33’は、トラニオン17のシーリング表面21に向けて延在している。支持リング34は、好適には、熱可塑性材料から成る一方、シーリングリップ要素30は、エラストマ材料から成る。
支持リング34は、長手軸線7に対して同軸的な円筒部分35と長手軸線7に向いた方向に内方へ延在するフランジ部分37とを含むL字形断面を有する。シール32は、支持リング34の外周面36を介して、軸受カップ9に固く収容されている。
シーリングリップ要素30は、支持リング34に固く結合されている。シーリングリップ要素30は、第1の係合要素47と第2の係合要素48とを含む。第1の係合要素47は、トラニオン17の長手軸線7に対して平行な延長軸線51に沿って延在している。第2の係合要素48は、長手軸線7に対して横方向に延在している。第2の係合要素48の延長軸線49は、長手軸線7と交差する、または距離を置いて長手軸線7を横切る。
第1の係合要素47は、第1の係合要素47のそれぞれの延長軸線51を中心に周方向の溝50を有するピン形状を有する。ゆえに、周方向の溝50の領域において、第1の係合要素47は、ピン形の結合部分52を有し、結合部分52は、結合部分52よりも大きな直径を有するヘッド状の係合部分53に接続している。
第1の係合要素47は、支持リング34の第1の係合開口54内に収容されている。この係合開口54は、第1の係合要素47に対して相互嵌合式に形成されている。したがって、第1の係合開口54は、それぞれの第1の係合要素47の周方向の溝50内に嵌合式に収容された周方向の環状のカラー55を有する孔の形状を有する。
第2の係合要素48も、それぞれピン形状の結合部分56を有するピン形状を有し、結合部分56は、結合部分56よりも大きな直径を有する係合部分57に接続している。第2の係合要素48は、第2の係合要素48に対して相互嵌合式に形成された第2の係合開口58内に収容されている。第2の係合開口58は、第2の係合要素48の結合部分56を包囲する狭窄部59を有する孔状であり、第2の係合要素48の係合部分57の後方で嵌合式に係合している。
シールおよびトラニオン17の長手軸線7に対して垂直の横断面図である図4において最良に看取されるように、シーリングリップ要素30に、12個の第2の係合要素48および第2の係合開口58が設けられている。第2の係合要素48および第2の係合開口58は、4つの群を構成することができる。各群では、第2の係合要素48と第2の係合開口58とは、互いに平行に延在している。各群は、他の群の1つに対して直径方向に向かい合って配設されており、この場合、1つの群の1つの第2の係合要素48および1つの第2の係合開口58は、直径方向で対向する群の1つの第2の係合要素48および1つの第2の係合開口58と同一の延長軸線49上に配設されている。
各群は、シールの長手軸線7に対して半径方向に配向されている、つまり、第2の係合要素48の延長軸線49’,49’’が長手軸線7と交差する、1つの第2の係合要素48と1つの第2の係合開口58とを含む。2つの第2の係合要素48と2つの第2の係合開口58とは、距離を置いてシールの長手軸線7を横切る延長軸線49’,49’’を有する。
支持リング34の外周面36に、支持リング34の周の周りに均一に分配され、長手軸線7から外方へ突出する複数の突出部38が設けられている。突出部38は、軸受カップ9の内面24における、周方向に延在する溝39内に係合する。択一的に、これらの複数の突出部38は、支持リング34の外周における、周方向の環状の1つの突出部と置換してもよい。
各突出部38は、フランジ部分に向いた斜面41を有する。軸受カップ9内への挿入中、軸受カップ9の開放端部27は、突出部38の斜面41に乗り上げるので、支持リング34の円筒部分35は、突出部38が溝39に入るまで、内方へ弾性変形される。溝39に至ると、突出部38は、外方へ溝39内にスナップバックする。突出部38は、それぞれ、ほぼ半径方向に、つまり長手軸線7に対して垂直に配向された支持面42を有する。支持面42は、軸受カップ9の外へのシールの移動に対抗して軸受カップ9内にシールを保持する、溝39の保持面43に軸方向で支持されている。
プレシール40が、軸受カップ9の開放端部27の正面に配置されている。プレシール40は、結合部分44でもって、軸受カップ9の外側の結合部分45に載置されている。プレシール40が公知のいずれかの方法で軸受カップ9に結合できることが明らかである。プレシール40は、シーリング部分46を有する。このシーリング部分46は、シーリング部分46とトラニオン17との間に狭い隙間を残しつつトラニオン17を包囲して、ある種のラビリンスシールを形成する。シーリング部分46は、トラニオン17にシール接触するシーリングリップの態様で設けられてもよい。
1,1’ 自在継手
2 継手ヨーク
3 フランジ
4 継手ヨーク
5 クロス部材ユニット
6 クロス部材
7 長手軸線
8 長手軸線
9 軸受カップ
10 ヨーク孔
11 管
12 突入スリーブ
13 スプライン
14 突入ジャーナル
15 外側のスプライン
16 防護管
17 トラニオン
18 本体部分
19 軸受表面
20 肩部
21 シーリング表面
22 プレシールシーリング表面
23 ケーシング
24 内側軸受表面
25 閉鎖端部
26 円筒形の外側表面
27 開放端部
28 軸受領域
29 転動部材
30 シーリングリップ要素
31 ストップ面
32 シール
33 シーリングリップ
34 支持リング
35 円筒部分
36 外周面
37 フランジ部分
38 突出部
39 溝
40 プレシール
41 斜面
42 支持面
43 保持面
44 結合部分
45 外側の結合部分
46 シーリング部分
47 第1の係合要素
48 第2の係合要素
49,49’,49’’ 第2の係合要素の延長軸線
50 周方向の溝
51 第1の係合要素の延長軸線
52 第1の係合要素の結合部分
53 第1の係合要素の係合部分
54 第1の係合開口
55 カラー
56 第2の係合要素の結合部分
57 第2の係合要素の係合部分
58 第2の係合開口
59 狭窄部

Claims (15)

  1. 自在継手(1,1’)用のクロス部材ユニット(5)用のシールであって、
    前記クロス部材ユニット(5)の軸受カップ(9)内に挿入された支持リング(34)であって、長手軸線(7)に対して同軸的な円筒部分(35)と、該円筒部分(35)から内方へ延在するフランジ部分(37)とを有するL字形断面を有する、支持リング(34)と、
    前記支持リング(34)に結合されたエラストマのシーリングリップ要素(30)であって、前記支持リング(34)の前記フランジ部分(37)を貫通して延在する第1の係合開口(54)内に嵌合式に係合する第1の係合要素(47)を有する、シーリングリップ要素(30)と、
    を備える、シールにおいて、
    前記シーリングリップ要素(30)は、前記支持リング(34)の前記円筒部分(35)を貫通して延在する第2の係合開口(58)内に嵌合式に係合する第2の係合要素(48)を有することを特徴とする、シール。
  2. 前記支持リング(34)は、可塑性材料、特に熱可塑性材料から成る、請求項1記載のシール。
  3. 前記シーリングリップ要素(30)は、エラストマ、特に合成エラストマから成る、請求項1または2記載のシール。
  4. 前記第1の係合要素(47)および前記第2の係合要素(48)の少なくとも1つが、結合部分(52,56)と係合部分(53,57)とを有し、該係合部分(53,57)は、前記結合部分(52,56)から、それぞれの前記係合要素(47,48)の延伸方向に対して横方向に突出している、請求項1から3までのいずれか1項記載のシール。
  5. 前記結合部分(52,56)は、ピン形状を有し、前記係合部分(53,57)は、ピン形状のそれぞれの前記結合部分(52,56)よりも大きな直径を有する、請求項1から4までのいずれか1項記載のシール。
  6. 前記係合開口(54,58)は、前記係合要素(47,48)に対して相互嵌合式に成形されている、請求項1から5までのいずれか1項記載のシール。
  7. 各々の前記第1の係合要素(47)は、前記長手軸線(7)を含む1つの半径方向面上で、前記第2の係合要素(48)の1つと対偶を成して配設されている、請求項1から6までのいずれか1項記載のシール。
  8. 少なくとも2つの前記第2の係合開口(58)は、前記支持リング(34)の前記円筒部分(35)を貫通して互いに平行に延在している、請求項1から7までのいずれか1項記載のシール。
  9. 各3つの前記第2の係合開口(58)の4つの群が設けられており、各群の前記第2の係合開口(58)は、前記支持リング(34)の前記円筒部分(35)を貫通して互いに平行に延在している、請求項1から8までのいずれか1項記載のシール。
  10. 各群の前記第2の係合開口(58)の1つは、前記長手軸線(7)に対して半径方向に配向されている、請求項9記載のシール。
  11. 前記支持リング(34)は、前記円筒部分(35)の外周から突出する複数の突出部(38)を有する、請求項1から10までのいずれか1項記載のシール。
  12. 前記突出部(38)は、前記支持リング(34)の外周の周りに均一に分配されている、請求項11記載のシール。
  13. 各々の前記突出部(38)は、前記第1の係合開口(54)の1つおよび前記第2の係合開口(58)の1つとともに、長手軸線を含む共通の1つの半径方向面上に配設されている、請求項11または12記載のシール。
  14. 前記突出部(38)は、前記フランジ部分(37)に向いた斜面(41)を有する、請求項11から13までのいずれか1項記載のシール。
  15. 自在継手(1,1’)のクロス部材ユニット(5)であって、
    請求項1から14までのいずれか1項記載のシールと、
    本体部分(18)と軸受カップ(9)とを有するクロス部材(6)であって、前記本体部分(18)は、該本体部分(18)から外方へ延在する少なくとも1つのトラニオン(17)を有し、該トラニオン(17)は、前記本体部分(18)から外方へ延在するシーリング表面(21)と該シーリング表面(21)から外方へ延在する軸受表面(19)とを含み、前記軸受カップ(9)は、開放端部(27)と閉鎖端部(25)と内側軸受表面(24)とを有し、前記軸受カップ(9)は、前記トラニオン(17)の周りに配置されていて、前記軸受カップ(9)の前記内側軸受表面(24)は、前記トラニオン(17)の前記軸受表面(19)の周りに同軸的に配置されていて、それらの間に軸受領域(28)が形成されている、クロス部材(6)と、
    前記トラニオン(17)に対して相対的な前記軸受カップ(9)の回動を可能にする、前記軸受領域(28)内に配置された軸受(29)と、
    を備える、クロス部材ユニットにおいて、
    前記シールの前記支持リング(34)は、前記軸受カップ(9)内に取り付けられており、前記シーリングリップ要素(30)は、前記トラニオン(17)のシーリング表面(21)にシール係合する、
    ことを特徴とする、クロス部材ユニット。
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