JP2018035934A - 等速自在継手 - Google Patents

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Abstract

【課題】 簡素な構造でもって内側継手部材と動力伝達軸を確実に固定し、かつ、容易に分離する。【解決手段】 外側継手部材１２と、外側継手部材１２との間でボール１４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１３とを備え、内側継手部材１３に動力伝達軸２５をトルク伝達可能に結合させ、内側継手部材１３と動力伝達軸２５との間に、内側継手部材１３に対して動力伝達軸２５を着脱する脱着機構３３を設けた等速自在継手１１であって、脱着機構３３は、内側継手部材１３に延設されて動力伝達軸２５に外挿された筒状部材３４と、筒状部材３４に径方向移動可能に収容された固定部材３６と、筒状部材３４の外周に軸方向移動可能に配置された環状部材３７とを備え、環状部材３７の軸方向移動により筒状部材３４内の固定部材３６を径方向移動させることにより、動力伝達軸２５に対して固定部材３６を着脱可能とする。【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使用され、特に、自動車用プロペラシャフトに組み込まれる等速自在継手に関する。
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。
自動車に組み込まれるプロペラシャフトは、トランスミッションとディファレンシャルとの相対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、プロペラシャフトは、一般的に、トランスミッション側に角度変位のみを許容する固定式等速自在継手を、ディファレンシャル側に軸方向変位および角度変位の両方を許容する摺動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プロペラ軸で連結した構造を具備する。
固定式等速自在継手は、外側継手部材、内側継手部材、複数のボールおよびケージを備えている。内側継手部材の軸孔には、トランスミッションから延びる出力軸である動力伝達軸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。この動力伝達軸は、止め輪により内側継手部材に対して抜け止めされている。
従来、このプロペラシャフトにおける動力伝達軸と等速自在継手との連結構造として、種々のものが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
特許文献１で開示された連結構造は、等速自在継手の内側継手部材を軸方向の動力伝達軸側に延設し、内側継手部材と動力伝達軸とのスプライン嵌合部分以外の部位で、内側継手部材と動力伝達軸とを止め輪で固定した構造を具備する。
特許文献２で開示された連結構造は、等速自在継手の内側継手部材にドライブスリーブをスプライン嵌合によりトルク伝達可能に連結すると共に、動力伝達軸にドライブナットを連結し、ドライブスリーブにドライブナットを嵌合させた構造を具備する。
特許第５１７４１５３号公報 特許第５８１８３９０号公報
ところで、前述したプロペラシャフトにおいて、プロペラシャフトの部品交換や保守点検のためには、トランスミッションの動力伝達軸に対して等速自在継手を着脱可能とする必要がある。前述の特許文献１，２で開示された動力伝達軸と等速自在継手との連結構造の場合、以下のような課題を持つ。
特許文献１で開示された連結構造の場合、動力伝達軸の抜け耐力を確保しながら動力伝達軸と等速自在継手の内側継手部材とを分離可能にするため、止め輪や止め輪溝に面取りや丸みを設けることになる。
しかしながら、止め輪による抜け止め性能を安定させるためには、止め輪や止め輪溝の面取り等の形状、寸法の設計および管理が非常に困難で、最適な形状、寸法の設計および管理が難しい。
特許文献２で開示された連結構造の場合、等速自在継手の内側継手部材から延びるドライブスリーブに、動力伝達軸のドライブナットを嵌合させることにより、動力伝達軸に等速自在継手を確実に固定することができると共に、動力伝達軸から等速自在継手を容易に分離させることができる。
しかしながら、ドライブスリーブおよびドライブナットからなる嵌合構造の場合、ドライブスリーブおよびドライブナットの部品が必要となる。その結果、プロペラシャフトにおける部品点数が増加し、プロペラシャフトのコストアップを招くことになる。
そこで、本発明は前述の課題に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、簡素な構造でもって内側継手部材と動力伝達軸を確実に固定し、かつ、容易に分離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、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、その内側継手部材に動力伝達軸をトルク伝達可能に結合させ、内側継手部材と動力伝達軸との間に、内側継手部材に対して動力伝達軸を着脱する脱着機構を設けた構造を具備する。
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明における脱着機構は、内側継手部材に延設されて動力伝達軸に外挿された筒状部材と、その筒状部材に径方向移動可能に収容された固定部材と、筒状部材の外周に軸方向移動可能に配置された環状部材とを備え、環状部材の軸方向移動により筒状部材内の固定部材を径方向移動させることにより、動力伝達軸に対して固定部材を着脱可能としたことを特徴とする。
本発明では、筒状部材、固定部材および環状部材からなる脱着機構により以下の要領でもって、動力伝達軸と内側継手部材との固定および分離が行われる。この動力伝達軸と内側継手部材との固定および分離は、内側継手部材に延設された筒状部材内の固定部材により行われる。
動力伝達軸と内側継手部材との固定は以下のとおりである。環状部材を筒状部材内の固定部材に近接する方向に移動させる。この環状部材の近接移動により、筒状部材内で固定部材が径方向内側に移動する。この時、環状部材により固定部材の径方向外側への移動が拘束される。これにより、固定部材が筒状部材の内周面から突出する。この固定部材の突出により、固定部材が動力伝達軸に係止される。
動力伝達軸と内側継手部材との分離は以下のとおりである。環状部材を筒状部材内の固定部材から離隔する方向に移動させる。この環状部材の離隔移動により、固定部材の径方向外側への移動拘束状態が解除され、固定部材が径方向外側に移動可能な状態となる。動力伝達軸を内側継手部材から抜脱する動作に伴って、固定部材が径方向外側に移動して筒状部材の内周面から退入する。この固定部材の退入により、動力伝達軸に対する固定部材の係止状態が解除される。
本発明における脱着機構は、内側継手部材の端部および筒状部材の端部のうち、いずれか一方に係止溝を設けると共に他方に係止爪を設け、係止溝に係止爪を嵌合させることにより、内側継手部材と筒状部材とを連結した構造が望ましい。
このような構造を採用すれば、等速自在継手の構成部品である内側継手部材とは別体で筒状部材を構成することができ、筒状部材の製作が容易となる。
本発明における脱着機構の筒状部材は、円周方向に分割された複数の分割部材で構成されている構造が望ましい。
このように、筒状部材を円周方向に分割された複数の分割部材で構成する構造を採用すれば、筒状部材を内側継手部材に組み付けることが容易となる。
本発明における脱着機構は、動力伝達軸の外周面に環状の凹溝を形成し、動力伝達軸の凹溝と筒状部材内の固定部材とを係合および離脱可能とした構造が望ましい。
このように、動力伝達軸の外周面に環状の凹溝を形成した構造を採用すれば、動力伝達軸と内側継手部材との固定時、動力伝達軸の凹溝に固定部材を嵌合させることで、動力伝達軸に対して固定部材を確実に係止させることができる。また、動力伝達軸と内側継手部材との分離時、動力伝達軸の凹溝から固定部材を離間させることで、動力伝達軸に対して固定部材を確実に離脱させることができる。
本発明における脱着機構は、筒状部材の円周方向複数箇所に貫通孔を形成して筒状部材の内外周に開口させ、球状の固定部材を貫通孔に配置してその内周側開口部および外周側開口部に対して突出退入自在とした構造が望ましい。
このように、球状の固定部材を筒状部材の貫通孔に配置した構造を採用すれば、動力伝達軸と内側継手部材との固定時、固定部材の径方向内側への移動により、固定部材が筒状部材の内周面から突出することで、固定部材を動力伝達軸に係止させることが容易となる。また、動力伝達軸と内側継手部材との分離時、固定部材の径方向外側への移動により、固定部材が筒状部材の内周面から退入することで、固定部材を動力伝達軸から離脱させることが容易となる。
本発明における脱着機構は、筒状部材の貫通孔の内周側開口部および外周側開口部の少なくとも一方を、固定部材の外径よりも小さい内径となるように縮径させた構造が望ましい。
このように、筒状部材の貫通孔の内周側開口部および外周側開口部の少なくとも一方を縮径させた構造を採用すれば、環状部材の筒状部材への組み付け時、筒状部材の貫通孔に収容された固定部材が筒状部材の内周側あるいは外周側へ脱落することを防止できる。
本発明における脱着機構は、外側継手部材の開口部を閉塞するブーツの端部に環状部材を取り付けた構造が望ましい。
このような構造を採用すれば、環状部材が、継手内部に封入された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ブーツによるシール機能と、動力伝達軸と内側継手部材とを固定および分離する脱着機構による着脱機能とを発揮する。
本発明における脱着機構は、環状部材の内周面に加硫接着したシール部を形成し、そのシール部を動力伝達軸に形成した環状の窪みに凹凸嵌合させた構造が望ましい。
このような構造を採用すれば、シール性を確保すると共に、動力伝達軸に対する環状部材の軸方向位置を規制することが可能となる。
本発明における脱着機構は、動力伝達軸の外周面に環状の凹溝を形成し、環状部材の端部に当接するシール部材を、凹溝に嵌合させた構造が望ましい。
このように、環状部材の端部に当接するシール部材を動力伝達軸の凹溝に嵌合させた構造を採用すれば、シール性を確保すると共に、動力伝達軸に対する環状部材の軸方向移動を規制することが可能となる。
本発明によれば、内側継手部材に対して動力伝達軸を着脱する脱着機構を、筒状部材、固定部材および環状部材で構成したことにより、簡素な構造でもって内側継手部材と動力伝達軸を確実に固定し、かつ、容易に分離することができる。その結果、脱着機構における設計の自由度を向上させることができ、部品点数を増加させることなく、等速自在継手のコスト低減が図れる。
本発明の実施形態で等速自在継手の全体構成を示す断面図である。 図１の要部拡大断面図である。 トランスミッションの動力伝達軸に等速自在継手の内側継手部材を組み付ける時の状態を示す断面図である。 図２の脱着機構において、内側継手部材に対して動力伝達軸を挿入する前の状態を示す断面図である。 図２の脱着機構において、内側継手部材に対して動力伝達軸を挿入する途中の状態を示す断面図である。 図２の脱着機構において、内側継手部材に対する動力伝達軸の挿入を完了した状態を示す断面図である。 図２の脱着機構において、内側継手部材に対して動力伝達軸を固定した後の状態を示す断面図である。 本発明の他の実施形態で等速自在継手の全体構成を示す断面図である。 図１および図８の脱着機構で、分割構造の筒状部材を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態で等速自在継手の全体構成を示す断面図である。 本発明の他の実施形態で等速自在継手の全体構成を示す断面図である。 図１０および図１１の脱着機構で、分割構造の筒状部材を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態で等速自在継手の全体構成を示す断面図である。 図１３の要部拡大断面図である。 本発明の他の実施形態で等速自在継手の全体構成を示す断面図である。 本発明の他の実施形態で等速自在継手の全体構成を示す断面図である。 本発明の他の実施形態で等速自在継手の全体構成を示す断面図である。
本発明に係る等速自在継手の実施形態を図面に基づいて以下に詳述する。
以下の実施形態では、自動車用プロペラシャフトに組み込まれる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（ＢＪ）を例示するが、他の固定式等速自在継手としてアンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）にも適用可能である。また、ダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）、クロスグルーブ型等速自在継手（ＬＪ）やトリポード型等速自在継手（ＴＪ）などの摺動式等速自在継手にも適用可能である。
４ＷＤ車やＦＲ車などの自動車に組み込まれるプロペラシャフトは、トランスミッションとディファレンシャルとの相対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、プロペラシャフトは、一般的に、トランスミッション側に角度変位のみを許容する固定式等速自在継手を、ディファレンシャル側に軸方向変位および角度変位の両方を許容する摺動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鋼製のプロペラ軸で連結した構造を具備する。
この実施形態の固定式等速自在継手１１（以下、単に等速自在継手と称す）は、図１に示すように、外側継手部材１２と、内側継手部材１３と、トルク伝達部材である複数のボール１４と、ケージ１５とで主要部が構成されている。
外側継手部材１２は、軸方向に延びる円弧状トラック溝１６が球面状内周面１７の円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。この外側継手部材１２の一方の開口端部１８には、パイプ状のプロペラ軸１９が摩擦溶接などによりトルク伝達可能に同軸的に結合されている。また、この開口端部１８には、外側継手部材１２の内部にグリース等の潤滑剤を封入するため、シールプレート２０が圧入嵌合により取り付けられている。
内側継手部材１３は、外側継手部材１２のトラック溝１６と対をなして軸方向に延びる円弧状トラック溝２１が球面状外周面２２の円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。この内側継手部材１３の軸孔２３には、トランスミッション２４から延びる出力軸である動力伝達軸２５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。この動力伝達軸２５は、脱着機構３３により内側継手部材１３に対して着脱可能となっている。
ボール１４は、外側継手部材１２のトラック溝１６と内側継手部材１３のトラック溝２１との間に介在する。このボール１４は、外側継手部材１２と内側継手部材１３との間で回転トルクを伝達する。ボール１４は、６個、８個あるいはそれ以外であってもよく、その個数は任意である。
ケージ１５は、外側継手部材１２の内周面１７と内側継手部材１３の外周面２２との間に介在する。このケージ１５は、ボール１４を保持する複数のポケット２６が円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。
以上の構成からなる等速自在継手１１では、プロペラ軸１９により外側継手部材１２と内側継手部材１３との間に作動角が付与されると、ケージ１５に保持されたボール１４は常にどの作動角においても、その作動角の二等分面内に維持され、外側継手部材１２と内側継手部材１３との間での等速性が確保される。外側継手部材１２と内側継手部材１３との間では、等速性が確保された状態で回転トルクがボール１４を介して伝達される。
この等速自在継手１１は、外側継手部材１２の内部に封入された潤滑剤の漏洩を防ぐと共に外部からの異物侵入を防止するため、外側継手部材１２と動力伝達軸２５との間にシール機構２７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、外側継手部材１２に対して動力伝達軸２５が作動角をとりながら回転する作動時において、継手内部の摺動部位での潤滑性を確保している。
プロペラシャフト用等速自在継手１１は、高回転で作動角が小さい。このことから、前述のシール機構２７は、ゴム製のブーツ２８と金属環２９および環状部材３７とで構成されている。
ブーツ２８は、小径端部３０と大径端部３１を有して中間でＵ字状に折り返した形状をなす。金属環２９は、一端部が外側継手部材１２の開口端部３２の外周面に圧入嵌合により固定され、他端部がブーツ２８の大径端部３１に加締めにより固定されている。環状部材３７は、ブーツ２８の小径端部３０が加硫接着により一体的に固定されている。この環状部材３７は、シール機構２７の一部を構成すると共に脱着機構３３の一部を構成する。
等速自在継手１１がプロペラ軸１９に組み付けられたプロペラシャフトにおいて、プロペラシャフトの部品交換や保守点検のためには、トランスミッション２４の動力伝達軸２５に対して等速自在継手１１を着脱する脱着機構３３が必要である。この実施形態の等速自在継手１１は、以下のような構造の脱着機構３３を具備する。
脱着機構３３は、図１および図２に示すように、等速自在継手１１の内側継手部材１３とトランスミッション２４の動力伝達軸２５との間に設けられ、筒状部材３４と、固定部材３６と、環状部材３７とで主要部が構成されている。
筒状部材３４は、内側継手部材１３のトランスミッション２４側へ向けて軸方向に延在するように動力伝達軸２５に外挿されている。内側継手部材１３のトランスミッション２４側に位置する突出端部の外周面に環状の係止溝３８を設けると共に、筒状部材３４のプロペラ軸１９側に位置する端部の内周面に環状の係止爪３９を設けている。
内側継手部材１３の係止溝３８に筒状部材３４の係止爪３９を嵌合させることにより、内側継手部材１３と筒状部材３４とを連結している。筒状部材３４は、内側継手部材１３と連結された状態で、動力伝達軸２５の大径部４０の段差面４１で軸方向に位置規制されている。
筒状部材３４は、スリット（図示せず）を設けて拡径可能としている。筒状部材３４を内側継手部材１３に組み付ける際、スリットを利用して筒状部材３４を拡径させることで、筒状部材３４の係止爪３９と内側継手部材１３の係止溝３８との嵌合が容易となる。このようなスリットを設けても、組み付け後の筒状部材３４の外周は環状部材３７で拘束されていることから、筒状部材３４が不必要に拡径することはない。
この実施形態では、等速自在継手１１の構成部品である内側継手部材１３とは別体の筒状部材３４を例示しているが、この筒状部材３４は内側継手部材１３と一体物で構成することも可能である。なお、筒状部材３４を内側継手部材１３と別体で構成することにより、加工面で筒状部材３４の製作が容易である。
この筒状部材３４の材質としては、例えば、低炭素鋼、真鍮、アルミおよび樹脂などで、必要とする軸方向耐力（例えば、最大２０００Ｎ程度）で係止爪３９の変形や破損が発生しないものであればよい。
筒状部材３４の外周面には、径方向外側に向けて突出した引掛り部３５が形成されている。これにより、環状部材３７の筒状部材３４への組み付け時、引掛り部３５が環状部材３７のプロペラ軸側端部４３に干渉することにより（図４参照）、環状部材３７が筒状部材３４から脱落することを防止できるようにしている。
筒状部材３４の円周方向複数箇所（９０°間隔で４箇所）に、筒状部材３４の内外周に開口する貫通孔４６を形成し、この貫通孔４６に球状の固定部材３６を径方向移動可能に収容している。固定部材３６の径方向移動により、固定部材３６を筒状部材３４の貫通孔４６の外周側開口部４７および内周側開口部４８に対して突出退入自在としている。
この実施形態では、固定部材３６として、複数個（４個）の球状体（鋼球）を例示する。図面では、１８０°反対方向の上下２箇所に配置された固定部材３６を示す。この固定部材３６の個数は、筒状部材３４を動力伝達軸２５に係止させる上で必要とする固定力により適宜設定すればよい。
このように、球状の固定部材３６を筒状部材３４の貫通孔４６に収容することで、動力伝達軸２５と内側継手部材１３との固定時、固定部材３６の径方向内側への移動でもって、固定部材３６により動力伝達軸２５を拘束することが容易となる。また、動力伝達軸２５と内側継手部材１３との分離時、固定部材３６の径方向外側への移動でもって、固定部材３６による動力伝達軸２５の拘束を解除することが容易となる。
筒状部材３４の貫通孔４６は、筒状部材３４の内周側開口部４８を縮径させ、固定部材３６の外径よりも若干小さい内径としている。これにより、環状部材３７の筒状部材３４への組み付け時（筒状部材３４に動力伝達軸２５が挿入されていない状態）、筒状部材３４の貫通孔４６に収容された固定部材３６が重力等により筒状部材３４の内径側へ脱落することを防止している（図４参照）。
一方、動力伝達軸２５のスプライン嵌合部４４と大径部４０との間の外周面に環状の凹溝４５を形成している。この凹溝４５は、筒状部材３４が動力伝達軸２５の大径部４０の段差面４１に当接した状態で、筒状部材３４に設けられた貫通孔４６の軸方向位置と一致するように形成されている。この状態で、凹溝４５に固定部材３６が嵌まり込むことで固定部材３６を動力伝達軸２５に係止させている。
環状部材３７は、図１および図２に示すように、動力伝達軸２５の大径部４０の外周面および筒状部材３４の外周面に軸方向移動可能に配置されている。環状部材３７は、前述したシール機構２７の一部を構成するブーツ２８の小径端部３０に加硫接着により一体的に取り付けられている。
環状部材３７は、軸方向に長尺な筒状をなし、トランスミッション２４側に位置して動力伝達軸２５の大径部４０の外周面および筒状部材３４の外周面に摺接する小径円筒部４９と、プロペラ軸１９側に位置して筒状部材３４の外周面との間で隙間を持つ大径円筒部５０とで構成されている。
小径円筒部４９のトランスミッション側端部５１を径方向外側に屈曲させている。小径円筒部４９は、固定部材３６を筒状部材３４の貫通孔４６に収容した状態で、固定部材３６の径方向外側への移動を拘束することにより、その固定部材３６を筒状部材３４の内周面より突出させるようにしている。
この小径円筒部４９と大径円筒部５０との間には、小径円筒部４９から大径円筒部５０へ向けてテーパ状に傾斜する拡径部５２が設けられている。動力伝達軸２５と内側継手部材１３との固定時、環状部材３７の軸方向移動により、拡径部５２に沿って固定部材３６を径方向内側へスムーズに移動させることが可能となる。
大径円筒部５０は、動力伝達軸２５と内側継手部材１３との分離時、径方向外側への移動の拘束状態が解除された固定部材３６を収容する。これにより、その固定部材３６が筒状部材３４の貫通孔４６から径方向外側へ脱落することを防止するようにしている。
また、この大径円筒部５０のプロペラ軸側端部４３を縮径させて径方向内側に屈曲させている。大径円筒部５０より縮径させたプロペラ軸側端部４３での内径は、筒状部材３４の外径より大きく、かつ、その筒状部材３４の外周面に設けられた引掛り部３５の外径より小さく設定されている。
これにより、筒状部材３４に対して環状部材３７をスムーズに軸方向移動させることができ、その軸方向移動時にプロペラ軸側端部４３が引掛り部３５に干渉することで環状部材３７が筒状部材３４から抜脱することが防止している。
なお、環状部材３７の小径円筒部４９により固定部材３６の径方向外側への移動が拘束された状態では、固定部材３６が筒状部材３４の内周面から突出し、環状部材３７の小径円筒部４９による固定部材３６の径方向外側への移動の拘束状態が解除された場合には、環状部材３７の大径円筒部５０に固定部材３６が収容されて筒状部材３４の内周面から突出しないように、固定部材３６の大きさが設定されている。
つまり、球状の固定部材３６の外径は、筒状部材３４の貫通孔４６の径方向寸法（貫通孔深さ寸法）よりも大きくなるように設定する必要がある。これにより、動力伝達軸２５に対する固定部材３６の係止および離脱を確実に行うことができる。
一方、動力伝達軸２５の大径部４０の外周面のトランスミッション側に環状の凹溝５３を形成し、この凹溝５３に止め輪５４を嵌合させている。
これにより、環状部材３７のプロペラ軸側端部４３を筒状部材３４の外周面の段差部５５に係止させると共に、環状部材３７のトランスミッション側端部５１を止め輪５４に係止させることにより、動力伝達軸２５および筒状部材３４に対して環状部材３７を軸方向両側で位置規制している。
また、動力伝達軸２５の大径部４０の外周面のプロペラ軸側に環状の凹溝５６を形成し、この凹溝５６にＯリング５７を嵌合させている。このＯリング５７を介して、動力伝達軸２５の大径部４０の外周面および筒状部材３４の外周面に環状部材３７を外嵌させている。
これにより、環状部材３７は、動力伝達軸２５と内側継手部材１３とを固定および分離する脱着機構３３による着脱機能だけでなく、継手内部に封入された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シール機構２７のブーツ２８によるシール機能も発揮する。
以上の構成からなる脱着機構３３において、環状部材３７の軸方向移動により筒状部材３４内の固定部材３６を径方向移動させることにより、動力伝達軸２５に対して固定部材３６を着脱可能としている。
つまり、この実施形態の等速自在継手１１では、筒状部材３４、固定部材３６および環状部材３７からなる脱着機構３３により、図４〜図７に示す以下の要領でもって、動力伝達軸２５と内側継手部材１３との固定および分離が行われる。なお、図４〜図７は、固定部材３６がその上方から下方に向けて重力を受けた状態を示している。
図４は内側継手部材１３に対して動力伝達軸２５を挿入する前の状態、図５は内側継手部材１３に対して動力伝達軸２５を挿入する途中の状態（図３参照）、図６は内側継手部材１３に対する動力伝達軸２５の挿入を完了した状態、図７は内側継手部材１３に対して動力伝達軸２５を固定した後の状態（図１および図２に示す止め輪５４の取り付け前の状態）を示す。
まず、トランスミッション２４の動力伝達軸２５に等速自在継手１１の内側継手部材１３を組み付けるに先立って、図４に示すように、内側継手部材１３の係止溝３８に筒状部材３４の係止爪３９を嵌合させることにより、内側継手部材１３に筒状部材３４を組み付ける。環状部材３７は筒状部材３４の外周面に外挿されている。その後、筒状部材３４の貫通孔４６に固定部材３６を配置して、環状部材３７を筒状部材３４の外周面に外挿する。この時、環状部材３７のプロペラ軸側端部４３が筒状部材３４の引掛り部３５を超えるまで挿入する。
この状態では、環状部材３７の大径円筒部５０が筒状部材３４の貫通孔４６の外周側開口部４７を塞ぐように配置されている。また、筒状部材３４の貫通孔４６の内周側開口部４８が縮径されていることから、貫通孔４６内に収容された固定部材３６が貫通孔４６の内周側開口部４８から脱落することはない。この時、環状部材３７のプロペラ軸側端部４３が筒状部材３４の引掛り部３５に係止されることで、筒状部材３４に対して環状部材３７が抜け止めされる。
次に、動力伝達軸２５に内側継手部材１３を組み付けるに際しては、図５に示すように、内側継手部材１３の軸孔２３に動力伝達軸２５を挿入し、内側継手部材１３と動力伝達軸２５とをスプライン嵌合によりトルク伝達可能に連結する。この時、筒状部材３４のトランスミッション側端部に動力伝達軸２５の大径部４０の段差面４１が筒状部材３４に当接するまで動力伝達軸２５を挿入することになる。
この動力伝達軸２５の挿入時、図３に示すように、シール機構２７の金属環２９に取り付けられた治具５８を使用する。この治具５８は、脱着機構３３の環状部材３７が軸方向移動することを規制する係止部５９を有する。この係止部５９は、環状部材３７のトランスミッション側端部５１の内側に当接することにより、環状部材３７の大径円筒部５０が筒状部材３４の貫通孔４６の外周側開口部４７を塞ぐように、筒状部材３４に対して環状部材３７を位置決めする。
動力伝達軸２５の挿入が完了すれば、治具５８を取り外す。なお、環状部材３７の固定状態を保持できるのであれば、前述の治具５８は必ずしも必要なものではない。
このような治具５８を使用することにより、動力伝達軸２５の挿入に伴う環状部材３７の軸方向移動を阻止し、筒状部材３４の貫通孔４６の外周側開口部４７に環状部材３７の大径円筒部５０が対応するように環状部材３７を位置決めすることができる。
これにより、固定部材３６が筒状部材３４の貫通孔４６内で径方向に自由に移動することが可能で、環状部材３７の大径円筒部５０に固定部材３６を収容することができる。その結果、固定部材３６が筒状部材３４の貫通孔４６の内周側開口部４８から突出することがないので、動力伝達軸２５の挿入を阻害しない。そのため、内側継手部材１３を動力伝達軸２５に組み付けることが容易となる。
つまり、図５に示すように、動力伝達軸２５の挿入時、筒状部材３４の貫通孔４６の外周側開口部４７に対応させて環状部材３７の大径円筒部５０が配置されていることから、固定部材３６が筒状部材３４の貫通孔４６内で径方向に自由に移動できるので、筒状部材３４に挿入される動力伝達軸２５の外周面により固定部材３６が径方向外側に押し出される。
これにより、固定部材３６は環状部材３７の大径円筒部５０に収容されて貫通孔４６の内周側開口部４８から径方向内側へ突出することはない。その結果、筒状部材３４に対して動力伝達軸２５がスムーズに挿入される。
さらに、動力伝達軸２５を押し込むことにより、図６に示すように、筒状部材３４のトランスミッション側端部に動力伝達軸２５の大径部４０の段差面４１を当接させる。これにより、動力伝達軸２５の外周面に位置する凹溝４５が、筒状部材３４の貫通孔４６の内周側開口部４８から露呈する固定部材３６と対応する位置に配置される。この時、固定部材３６は、動力伝達軸２５の凹溝４５と環状部材３７の大径円筒部５０の間で筒状部材３４の貫通孔４６内を径方向に自由に移動することが可能である。
次に、環状部材３７を固定部材３６に近接する方向（プロペラ軸１９側）に摺動させる。図６に示すように、筒状部材３４の貫通孔４６の外周側開口部４７から突出している固定部材３６は、環状部材３７の拡径部５２に当接する。この状態から、さらに、環状部材３７を軸方向に摺動させると、環状部材３７が固定部材３６を径方向内側に押し込んで移動させる。この時、環状部材３７の拡径部５２に沿って固定部材３６がスムーズに押し込まれる。
そして、図７に示すように、環状部材３７の軸方向移動によりそのプロペラ軸側端部４３が筒状部材３４の外周面の段差部５５に当接する。一方、環状部材３７の小径円筒部４９により固定部材３６の径方向外側への移動が拘束されるため、筒状部材３４の貫通孔４６内で径方向内側に移動した固定部材３６が貫通孔４６の内周側開口部４８から突出して動力伝達軸２５の凹溝４５に嵌合する。このようにして、環状部材３７の小径円筒部４９で押さえ込まれた固定部材３６が動力伝達軸２５の凹溝４５に係止される。
この固定部材３６により、動力伝達軸２５と内側継手部材１３とが筒状部材３４を介して固定されることになる。そして、動力伝達軸２５の凹溝５３に止め輪５４を嵌合させることにより（図２参照）、動力伝達軸２５と内側継手部材１３の固定を完了する。
一方、動力伝達軸２５と内側継手部材１３との分離は、前述とは逆の操作により行われる。つまり、動力伝達軸２５の凹溝５３から止め輪５４を抜脱する（図７参照）。そして、環状部材３７を固定部材３６から離隔する方向（トランスミッション２４側）に摺動させ、環状部材３７の大径円筒部５０が筒状部材３４の貫通孔４６と対応する位置に配置する（図６参照）。
これにより、固定部材３６は貫通孔４６内で径方向に自由に移動可能となり、動力伝達軸２５に係止された状態が解除される。この状態から、動力伝達軸２５のスプライン嵌合部４４を内側継手部材１３の軸孔２３から引き抜くと、固定部材３６は筒状部材３４の貫通孔４６の内周側開口部４８から退入し、動力伝達軸２５の凹溝４５から抜け出してその外周面に当接する（図５参照）。さらに、動力伝達軸２５を引き抜くことにより、動力伝達軸２５と内側継手部材１３の分離が完了する。
この動力伝達軸２５と内側継手部材１３との固定および分離において使用される脱着機構３３の構成部品、つまり、筒状部材３４、固定部材３６および環状部材３７のいずれも、破損や大きな変形を伴わないので、同一部品を利用して再度の固定および分離も可能である。
なお、以上の実施形態では、シール機構２７として、動力伝達軸２５の大径部４０の外周面に凹溝５６を形成し、この凹溝５６にＯリング５７を嵌合させて環状部材３７の内周面をＯリング５７に密着させた構造を例示したが、その他の構造であってもよい。
例えば、図８に示すように、動力伝達軸２５の大径部４０の外周面に環状の窪み６０を形成すると共に、ブーツ２８の小径端部３０を環状部材３７に加硫接着する際に、ブーツ２８のゴム材を環状部材３７の内周面にも加硫接着してシール部６１を形成する。
このシール部６１は、動力伝達軸２５の窪み６０の凹形状に合致した凸形状とする。これにより、シール性を確保すると共に、動力伝達軸２５に対する軸方向位置を規制することが可能となる。
このように、環状部材３７のシール部６１と動力伝達軸２５の窪み６０との凹凸嵌合により、環状部材３７の軸方向位置を規制することが可能であるが、前述の実施形態のように、動力伝達軸２５の凹溝５３に止め輪５４を嵌合し、この止め輪５４に環状部材３７のトランスミッション側端部５１を係止させる構造を付加してもよい。このようにすれば、環状部材３７の軸方向位置を確実に規制することができる。
図１および図８に示す実施形態では、一体物の筒状部材３４を例示している。筒状部材３４の内側継手部材１３への組み付け時、スリットを利用して筒状部材３４を拡径させることで、筒状部材３４の係止爪３９と内側継手部材１３の係止溝３８とを嵌合させるようにしている。
このような一体物の筒状部材３４では、筒状部材３４の寸法や材料（例えば、炭素鋼や焼結金属など）によっては剛性が高くて拡径に大きな力が必要であったり、拡径後に塑性変形が残ることが懸念される。
そこで、図９に示す実施形態のように、筒状部材３４を円周方向に分割した複数（図では２個）の分割部材６４からなる構造とすることが有効である。なお、分割部材６４の個数は２個以外でもよく、その数は任意である。
この構造により、筒状部材３４を拡径させることなく、筒状部材３４の係止爪３９と内側継手部材１３の係止溝３８とを嵌合させることができる（図１乃至図８参照）。このようにして、筒状部材３４を内側継手部材１３に容易に組み付けることができる。
この筒状部材３４の分割構造では、筒状部材３４を内側継手部材１３に組み付けて貫通孔４６に固定部材３６を収容させた後、その筒状部材３４に環状部材３７を外挿すれば、筒状部材３４の分割部材６４が内側継手部材１３から脱落することはない。
また、図１および図８に示す実施形態では、内側継手部材１３に係止溝３８を設けると共に筒状部材３４に係止爪３９を設けた構造を例示したが、本発明はこれに限定されることなく、図１０および図１１に示すような構造であってもよい。図１０および図１１において、図１および図８と同一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。
図１０および図１１に示す実施形態では、筒状部材３４のプロペラ軸１９側に位置する突出端部の外周面に環状の係止溝６２を設けると共に、内側継手部材１３のトランスミッション２４側に位置する端部の内周面に環状の係止爪６３を設けている。筒状部材３４の係止溝６２に内側継手部材１３の係止爪６３を嵌合させることにより、筒状部材３４と内側継手部材１３とを連結している。
筒状部材３４は、スリット（図示せず）を設けて縮径可能としている。筒状部材３４を内側継手部材１３に組み付ける際、スリットを利用して筒状部材３４を縮径させることで、内側継手部材１３の係止爪６３と筒状部材３４の係止溝６２との嵌合が容易となる。このようなスリットを設けても、組み付け後の筒状部材３４の内周は動力伝達軸２５で拘束されていることから、筒状部材３４が不必要に縮径することはない。
図１０に示す実施形態の場合、環状部材３７のプロペラ軸側端部４３を内側継手部材１３の端面に係止させると共に、環状部材３７のトランスミッション側端部５１を止め輪５４に係止させることにより、動力伝達軸２５および筒状部材３４に対して環状部材３７を軸方向両側で位置規制している。
図１および図８に示す実施形態では、内側継手部材１３の外周側で筒状部材３４と嵌合連結させるために、内側継手部材１３のトランスミッション２４側に突出端部を有する必要があることから、トラック溝２１の形成時に加工工具が突出端部と干渉しないようにする必要がある。これに対して、図１０および図１１に示す実施形態では、内側継手部材１３の内周側で筒状部材３４と嵌合連結させるために、内側継手部材１３のトランスミッション２４側に突出端部を有する必要がないことから、トラック溝２１の形成が容易となり、また、内側継手部材１３の軸方向寸法もコンパクトになる。
なお、図１０に示す実施形態は、図１に示す実施形態と同様、動力伝達軸２５の大径部４０の外周面に凹溝５６を形成し、この凹溝５６にＯリング５７を嵌合させて環状部材３７の内周面をＯリング５７に密着させた構造を例示するものである。
一方、図１１に示す実施形態は、図８に示す実施形態と同様、動力伝達軸２５の大径部４０の外周面に環状の窪み６０を形成すると共に、ブーツ２８のゴム材を環状部材３７の内周面にも加硫接着してシール部６１を形成し、シール部６１と窪み６０の凹凸嵌合により環状部材３７を動力伝達軸２５に密着させた構造を例示するものである。
図１０および図１１に示す実施形態では、一体物の筒状部材３４を例示している。筒状部材３４の内側継手部材１３への組み付け時、スリットを利用して筒状部材３４を縮径させることで、内側継手部材１３の係止爪６３と筒状部材３４の係止溝６２とを嵌合させるようにしている。
このような一体物の筒状部材３４では、筒状部材３４の寸法や材料（例えば、炭素鋼や焼結金属など）によっては剛性が高くて縮径に大きな力が必要であったり、縮径後に塑性変形が残ることが懸念される。
そこで、図１２に示す実施形態のように、筒状部材３４を円周方向に分割した複数（図では３個）の分割部材６５からなる構造とすることが有効である。なお、分割部材６５の個数は３個以外であってもよく、その数は任意である。
この構造により、筒状部材３４を縮径させることなく、内側継手部材１３の係止爪６３と筒状部材３４の係止溝６２とを嵌合させることができる。このようにして、筒状部材３４を内側継手部材１３に容易に組み付けることができる。
この筒状部材３４の分割構造では、その取り扱い時、筒状部材３４の内周にスポンジやプラスチック等の簡易な芯材を挿入しておけばよい。つまり、筒状部材３４を内側継手部材１３に組み付けて貫通孔４６に固定部材３６を収容させ、その筒状部材３４に環状部材３７を外挿した上で、動力伝達軸２５を組み込む直前に芯材を取り外せば、筒状部材３４の分割部材６５が移動および分離することを防止できる。
また、図１および図８に示す実施形態や、図１０および図１１に示す実施形態では、貫通孔４６の内周側開口部４８を縮径させた筒状部材３４を例示している。これにより、環状部材３７の筒状部材３４への組み付け時、貫通孔４６に収容された固定部材３６が筒状部材３４の内周側へ脱落することを防止している。本発明はこれに限定されることなく、図１３に示すような構造であってもよい。
なお、図１３は、図１０に示す筒状部材３４に適用した実施形態で、図１０と同一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。図１４は図１３の要部拡大断面図である。図１３および図１４に示す構造は、図１、図８および図１１に示す他の実施形態にも適用可能であるが、以下、図１０の筒状部材３４に適用した場合について説明する。
図１３および図１４に示す実施形態では、筒状部材３４の貫通孔４６の外周側開口部４７を縮径させ、固定部材３６の外径よりも若干小さい内径としている。これにより、環状部材３７の筒状部材３４への組み付け時、筒状部材３４の貫通孔４６に収容された固定部材３６が筒状部材３４の外径側へ脱落することを防止している。
このように、筒状部材３４の貫通孔４６の外周側開口部４７を縮径させた構造を採用することにより、図１０に示す実施形態のように、環状部材３７の筒状部材３４への組み付け時に、筒状部材３４の外周面を環状部材３７で覆うことで固定部材３６の脱落を防止する必要がなくなる。
そのため、図１３に示す実施形態では、筒状部材３４に固定部材３６を組み込んだ状態で環状部材３７がなくても固定部材３６が筒状部材３４の外径側へ脱落することがないので、脱着機構３３の組み立てが容易となる。
また、筒状部材３４の貫通孔４６の外周側開口部４７を縮径させた構造により、図１０の実施形態のように、環状部材３７に大径円筒部５０や縮径部（プロペラ軸側端部４３）を設けたり、筒状部材３４に引掛り部３５を設ける必要がない。つまり、環状部材３７および筒状部材３４の形状を簡素化することができ、製造工程が簡略化される。
図１３に示す実施形態における筒状部材３４は、樹脂の成型や金属の機械加工のいずれでも製作可能であるが、固定部材３６の組み込み性や、製作の容易性、加工コストを考慮すると、弾性が大きいナイロン等の熱可塑性樹脂の成型品が最も好ましい。
この実施形態では、筒状部材３４の貫通孔４６の内周側開口部４８および外周側開口部４７をその全周に亘って縮径させているが、その縮径部分は、内周側開口部４８および外周側開口部４７を周方向に沿って複数箇所で部分的に縮径させることにより、突起状に形成するようにしてもよい。
なお、実施例では示していないが、筒状部材３４の貫通孔４６の内周側開口部４８および外周側開口部４７を縮径する代わりに、貫通孔４６の内径を固定部材３６の外径より若干小さくして締め代にすることで、固定部材３６が貫通孔４６から脱落することを防止できる。
この実施形態では、動力伝達軸２５の凹溝５６にＯリング５７を嵌合させることにより、環状部材３７と動力伝達軸２５との間で、継手内部に封入された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シール性を確保するようにしている。
また、動力伝達軸２５の凹溝５３に止め輪５４を嵌合させ、環状部材３７のトランスミッション側端部５１を止め輪５４に係止させることにより、動力伝達軸２５に対する環状部材３７のトランスミッション側への軸方向移動を規制するようにしている。
これに対して、図１５に示す実施形態の脱着機構３３は、動力伝達軸２５の外周面に環状の凹溝６６を形成し、環状部材３７のトランスミッション側端部５１に当接するシール部材６７を凹溝６６に嵌合させた構造を有する。
シール部材６７は、ゴムあるいは樹脂製で、等速自在継手の運転時に環状部材３７に作用する軸方向力がブーツ２８の変形時の反力程度であることから、例えば２０Ｎ程度の抜け耐力でもって凹溝６６に嵌合していれば、軸方向荷重を受けても凹溝６６から抜脱することはない。
シール部材６７は、環状部材３７のトランスミッション側端部５１と干渉してその軸方向移動を規制する接触面６８と、環状部材３７のトランスミッション側端部５１と接触してシール機能を発揮するシールリップ６９とを有する。このシールリップ６９は、シール部材６７と環状部材３７との間で僅かな軸方向相対移動があっても追従するように柔軟性を持たせている。
図１５に示す実施形態では、前述した構成からなるシール部材６７を設けたことにより、図１２に示す実施形態のように、動力伝達軸２５に２つの凹溝５６，５３を形成すると共にＯリング５７および止め輪５４の２部品を必要とすることはない。
つまり、動力伝達軸２５に１つの凹溝６６とシール部材６７の１部品でもって、シール性を確保すると共に動力伝達軸２５に対する環状部材３７のトランスミッション側への軸方向移動を規制することができる。その結果、動力伝達軸２５の凹溝５６の加工と止め輪５４を省略することができるので、加工コストの低減と部品点数の削減が容易となる。
なお、動力伝達軸２５に等速自在継手および脱着機構３３とを組み付ける際には、シール部材６７を動力伝達軸２５に予め外挿して凹溝６６よりもトランスミッション側に寄せておき、環状部材３７の組み込みを完了した後、シール部材６７を凹溝６６に嵌合させればよい。
以上の実施形態では、シール機構２７の一部を構成するブーツ２８の小径端部３０に環状部材３７を加硫接着により一体的に取り付けた構造を例示したが、図１６および図１７に示すように、環状部材３７とブーツ２８の小径端部３０とを別体とした構造であってもよい。つまり、図１６および図１７に示す実施形態のシール機構２７は、ブーツ２８の小径端部３０を環状部材３７にブーツクランプ７０で固定した構造を有する。
図１６に示す実施形態では、シール部材６７のシールリップ６９をブーツ２８の小径端部３０に接触させている。また、シール部材６７の接触面６８を環状部材３７のトランスミッション側端部５１に当接させている。これにより、シール性を確保すると共に動力伝達軸２５に対する環状部材３７のトランスミッション２４側への軸方向移動を規制するようにしている。
図１７に示す実施形態では、シール部材としてＯリング７１を使用している。この場合、環状部材３７のトランスミッション側端部５１にテーパ面７２を形成し、そのテーパ面７２と動力伝達軸２５の凹溝６６との間でＯリング７１を挟み込む。これにより、Ｏリング７１を弾性変形させることで、シール性を確保すると共に動力伝達軸２５に対する環状部材３７のトランスミッション２４側への軸方向移動を規制するようにしている。
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 等速自在継手
１２ 外側継手部材
１３ 内側継手部材
１４ トルク伝達部材（ボール）
２５ 動力伝達軸
２８ ブーツ
３０ ブーツの端部（小径端部）
３３ 脱着機構
３４ 筒状部材
３６ 固定部材
３７ 環状部材
３８，６２ 係止溝
３９，６３ 係止爪
４５ 凹溝
４６ 貫通孔
４７ 外周側開口部
４８ 内周側開口部
６４，６５ 分割部材
６６ 凹溝
６７ シール部材

Claims (9)

  1. 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、前記内側継手部材に動力伝達軸をトルク伝達可能に結合させ、内側継手部材と前記動力伝達軸との間に、内側継手部材に対して動力伝達軸を着脱する脱着機構を設けた等速自在継手であって、
    前記脱着機構は、内側継手部材に延設されて動力伝達軸に外挿された筒状部材と、前記筒状部材に径方向移動可能に収容された固定部材と、前記筒状部材の外周に軸方向移動可能に配置された環状部材とを備え、前記環状部材の軸方向移動により前記筒状部材内の固定部材を径方向移動させることにより、動力伝達軸に対して前記固定部材を着脱可能としたことを特徴とする等速自在継手。
  2. 前記脱着機構は、前記内側継手部材の端部および前記筒状部材の端部のうち、いずれか一方に係止溝を設けると共に他方に係止爪を設け、前記係止溝に前記係止爪を嵌合させることにより、内側継手部材と筒状部材とを連結した構造を有する請求項１に記載の等速自在継手。
  3. 前記脱着機構の筒状部材は、円周方向に分割された複数の分割部材で構成されている請求項１又は２に記載の等速自在継手。
  4. 前記脱着機構は、前記動力伝達軸の外周面に環状の凹溝を形成し、動力伝達軸の前記凹溝と筒状部材内の前記固定部材とを係合および離脱可能とした構造を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の等速自在継手。
  5. 前記脱着機構は、前記筒状部材の円周方向複数箇所に貫通孔を形成して筒状部材の内外周に開口させ、球状の前記固定部材を前記貫通孔に配置してその内周側開口部および外周側開口部に対して突出退入可能とした構造を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の等速自在継手。
  6. 前記脱着機構は、前記筒状部材の貫通孔の内周側開口部および外周側開口部の少なくとも一方を、前記固定部材の外径よりも小さい内径となるように縮径させた構造を有する請求項５に記載の等速自在継手。
  7. 前記脱着機構は、前記外側継手部材の開口部を閉塞するブーツの端部に前記環状部材を取り付けた構造を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の等速自在継手。
  8. 前記脱着機構は、前記環状部材の内周面に加硫接着したシール部を形成し、前記シール部を前記動力伝達軸に形成した環状の窪みに凹凸嵌合させた構造を有する請求項７に記載の等速自在継手。
  9. 前記脱着機構は、前記動力伝達軸の外周面に環状の凹溝を形成し、前記環状部材の端部に当接するシール部材を、前記凹溝に嵌合させた構造を有する請求項７に記載の等速自在継手。
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