JP2018044607A - 摺動式等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 組付時の内部部品の摺動抵抗を低減すると共に作動時の摩耗を防止し、外側継手部材の内部容積の増加を抑制する。
【解決手段】 カップ状の外側継手部材１１と、その外側継手部材１１との間でボール１３を介して角度変位を許容しながら回転トルクを伝達する内側継手部材１２とを備え、ボール１３および内側継手部材１２を含む内部部品１５を、潤滑剤３１が封入された外側継手部材１１に軸方向摺動自在に収容した摺動式等速自在継手であって、外側継手部材１１の開口側に位置する作動時使用領域Ｌ１の軸方向奥側に組付時使用領域Ｌ２を有し、その組付時使用領域Ｌ２から外側継手部材１１のカップ底部まで延在させた領域Ｌ３に、軸方向に延びる潤滑剤流動用の凹溝３８を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車や各種産業機械などの動力伝達系、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使用され、外側継手部材に内部部品を軸方向摺動自在に収容した摺動式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。

前述の摺動式等速自在継手は、外側継手部材、内側継手部材、ボールおよびケージで主要部が構成され、内側継手部材、ボールおよびケージからなる内部部品を外側継手部材に軸方向摺動自在に収容した構造を具備する（例えば、特許文献１参照）。

以上の構成からなる摺動式等速自在継手では、外側継手部材の内部空間にグリース等の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、外側継手部材に対して内部部品の摺動部位での潤滑性を確保するようにしている。

この摺動式等速自在継手は、外側継手部材の内部空間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た構造を具備する。

特開２００６−２６６３３０号公報

ところで、ドライブシャフトを自動車に組み付ける際、摺動式等速自在継手側では、内側継手部材、ボールおよびケージからなる内部部品を外側継手部材のカップ底部まで押し込んだ状態にしてドライブシャフトの全長を縮めた後に摺動式等速自在継手をエンジン側に取り付ける場合がある。

その後、摺動式等速自在継手側では、内側継手部材、ボールおよびケージからなる内部部品を外側継手部材の開口側まで引き出す状態にしてドライブシャフトの全長を伸ばした後に固定式等速自在継手を車輪側に取り付けるようにしている。

ここで、前述の摺動式等速自在継手では、内部部品間の隙間が小さいことから、外側継手部材の内部空間に封入された潤滑剤が流動し難い。そのため、ドライブシャフトを自動車に組み付ける際、摺動式等速自在継手では、外側継手部材に対する内部部品の押し込み時および引き出し時に、内部部品の摺動抵抗が大きい。このように、摺動抵抗が大きいと、組み付け性が低下する。

この問題を解消するため、前述の特許文献１で開示された摺動式等速自在継手は、外側継手部材の内周面に潤滑剤流動用の連通溝を形成した構造を具備する。外側継手部材に対する内部部品の押し込み時および引き出し時、連通溝を通して潤滑剤が反対側に流動することで、内部部品の摺動抵抗を低減させるようにしている。

しかしながら、この摺動式等速自在継手では、外側継手部材の開口部からカップ底部までの全領域、特に、継手作動時に内部部品が軸方向変位する作動時使用領域にも連通溝が形成されている。

そのため、内部部品のケージの外周面と外側継手部材の内周面との摺接面積が連通溝の分だけ減少することで面圧が上昇する。また、作動時の回転中に、外側継手部材の連通溝のエッジ部とケージの外周面との接触により、外側継手部材とケージの接触部位で摩耗が発生し、等速自在継手の耐久性を低下させるおそれがある。

また、外側継手部材の開口部からカップ底部までの全領域に連通溝を設けていることから、外側継手部材の内部容積が増加する。この外側継手部材の内部容積の増加により、外側継手部材の内部空間に封入する潤滑剤量が増加する。さらに、連通溝の加工範囲が長いことから、等速自在継手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、組付時の内部部品の摺動抵抗を低減させると共に作動時の接触部位の摩耗を防止し、外側継手部材の内部容積の増加を抑制し得る低コストの摺動式等速自在継手を提供することにある。

本発明に係る摺動式等速自在継手は、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回転トルクを伝達する内側継手部材とを備え、トルク伝達部材および内側継手部材を含む内部部品を、潤滑剤が封入された外側継手部材に軸方向摺動自在に収容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、外側継手部材の開口側に位置する作動時使用領域の軸方向奥側に組付時使用領域を有し、少なくとも組付時使用領域を含む作動時使用領域の奥側のみに、軸方向に延びる潤滑剤流動用の凹溝を形成したことを特徴とする。

ここで、「少なくとも組付時使用領域を含む作動時使用領域の奥側のみ」とは、組付時使用領域から外側継手部材のカップ底部まで延在させた領域のみに凹溝を形成する場合、あるいは、組付時使用領域のみに凹溝を形成する場合を意味する。

本発明では、少なくとも組付時使用領域を含む作動時使用領域の奥側のみに凹溝を形成したことにより、例えば、ドライブシャフトを自動車に組み付ける際、外側継手部材の組付使用領域での内部部品の押し込み時および引き出し時に、凹溝を通して潤滑剤が反対側に流動することで、内部部品の摺動抵抗を低減させることができる。

一方、外側継手部材の作動時使用領域には凹溝が形成されていないので、外側継手部材が内部部品から受ける面圧の上昇を回避することができると共に、作動時の回転中に内部部品と外側継手部材の接触部位での摩耗を防止することができ、等速自在継手の耐久性を向上させることができる。

また、少なくとも組付時使用領域を含む作動時使用領域の奥側のみに凹溝を形成していることで、外側継手部材の内部容積の増加を抑制できる。その結果、外側継手部材の内部空間に封入される潤滑剤量の増加も抑制できる。さらに、凹溝の加工範囲が作動時使用領域の奥側に限定されていることから、等速自在継手のコスト低減が図れる。

本発明における凹溝は、外側継手部材の内周面の円周方向複数箇所、あるいはトラック溝に形成されている構造が望ましい。

このような構造を採用すれば、外側継手部材の組付使用領域での内部部品の押し込み時および引き出し時、凹溝による潤滑剤の流動がスムーズとなり、内部部品の摺動抵抗を低減させることが容易となる。

本発明における凹溝は、外側継手部材の内周面の円周方向複数箇所に形成したトラック溝と内周面とを繋ぐ境界部位に形成されている構造が望ましい。

このような構造を採用すれば、トラック溝と内周面とを繋ぐ境界部位に形成された面取りを大きくすることで凹溝を形成することができ、潤滑剤流動用の凹溝を容易に製作することができる。

本発明によれば、継手組付時の内部部品の摺動抵抗を低減させることができ、組み付け性の向上が図れると共に、作動時の回転中に内部部品と外側継手部材の接触部位での面圧上昇および摩耗を防止することができ、耐久性の向上が図れる。また、外側継手部材の内部容積の増加に伴う潤滑剤量の増加を抑制することができる。さらに、凹溝の加工範囲を限定することでコスト低減が図れる。

本発明の実施形態で摺動式等速自在継手の全体構成を示す断面図である。 図１のＰ−Ｐ線に沿う部分拡大断面図である。 図１の内部部品を押し込んだ状態を示す断面図である。 図３のＱ−Ｑ線に沿う部分拡大断面図である。 図３の内部部品を引き出す状態を示す断面図である。 本発明の他の実施形態で摺動式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、トラック溝に凹溝を設けた摺動式等速自在継手を示す部分拡大断面図である。 本発明の他の実施形態で、トラック溝と内周面とを繋ぐ境界部位に凹溝を設けた摺動式等速自在継手を示す部分拡大断面図である。

本発明に係る摺動式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、自動車の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摺動式等速自在継手の一つであるダブルオフセット型等速自在継手を例示する。

なお、本発明は、ダブルオフセット型等速自在継手以外に、クロスグルーブ型等速自在継手など他のボールタイプの摺動式等速自在継手にも適用可能である。

この実施形態の摺動式等速自在継手は、図１および図２に示すように、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。内側継手部材１２、ボール１３およびケージ１４からなる内部部品１５が外側継手部材１１の内部空間に軸方向摺動可能に収容されている。

外側継手部材１１は、軸方向に延びる直線状のトラック溝１６が円筒状内周面１７の円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。外側継手部材１１は、その奥側端部１８にシールプレート１９を嵌合させることによりカップ状をなす。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直線状のトラック溝２０が球面状外周面２１の円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。

外側継手部材１１の奥側端部１８の内周面に環状凹溝２２を形成し、その環状凹溝２２に止め輪２３を嵌合させることにより、外側継手部材１１に対する内部部品１５の押し込み位置を規制する。一方、外側継手部材１１の開口側端部２４の内周面に環状凹溝２５を形成し、その環状凹溝２５に止め輪２６を嵌合させることにより、外側継手部材１１に対して内部部品１５を抜け止めしている。

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２０との間に介在して回転トルクを伝達する。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２１との間に配されてボール１３を保持する。なお、ボール１３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。

内側継手部材１２の軸孔２７には、軸部材であるシャフト２８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。このシャフト２８は、内側継手部材１２の奥側端面から突出する軸端部に環状凹溝２９を形成し、その環状凹溝２９に止め輪３０を嵌着することにより内側継手部材１２に対して抜け止めされている。

以上の構成からなる等速自在継手において、作動角（外側継手部材１１に対するシャフト２８の角度変位）が付与されると、ケージ１４で保持されたボール１３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、継手の等速性が確保される。このように、作動角が付与された場合、内部部品１５が外側継手部材１１の内部空間で軸方向に摺動することで、内部部品１５の軸方向変位が許容される。

この等速自在継手では、外側継手部材１１の内部空間にグリース等の潤滑剤３１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に対して内部部品１５の摺動部位での潤滑性を確保し、耐久性の向上を図っている。

この等速自在継手は、外側継手部材１１の内部空間に封入された潤滑剤３１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の開口側端部２４とシャフト２８との間に、樹脂製あるいはゴム製の蛇腹状ブーツ３２を装着した構造を具備する。

ブーツ３２は、外側継手部材１１の開口側端部２４の外周面にブーツバンド３６により締め付け固定された大径端部３３と、内側継手部材１２から延びるシャフト２８の外周面にブーツバンド３７により締め付け固定された小径端部３４と、大径端部３３と小径端部３４とを繋ぎ、大径端部３３から小径端部３４へ向けて縮径した伸縮自在な蛇腹部３５とで構成されている。

ここで、ドライブシャフトを自動車に組み付ける際、摺動式等速自在継手側では、内部部品１５を外側継手部材１１のカップ底部（奥側端部１８およびシールプレート１９）まで押し込んだ状態にしてドライブシャフトの全長を縮めた後に摺動式等速自在継手をエンジン側に取り付ける場合がある。

その後、摺動式等速自在継手側では、内部部品１５を外側継手部材１１の開口側端部２４まで引き出す状態にしてドライブシャフトの全長を伸ばした後に固定式等速自在継手を車輪側に取り付けるようにしている。

以上の構成からなる実施形態の等速自在継手は、ドライブシャフトを自動車に組み付ける際、外側継手部材１１に対する内部部品１５の押し込み時および引き出し時に、内部部品１５の摺動抵抗の低減を図るため、以下の構造を具備する。図３は、ドライブシャフトを自動車に組み付ける際、内部部品１５を外側継手部材１１のカップ底部まで押し込んだ状態を示す。

この等速自在継手は、図１および図３に示すように、外側継手部材１１の開口側で通常の作動時に内部部品１５が軸方向変位する作動時使用領域Ｌ１と、その作動時使用領域Ｌ１の軸方向奥側で外側継手部材１１に対する押し込み時に内部部品１５が軸方向変位する組付時使用領域Ｌ２を有する。

この実施形態の等速自在継手では、少なくとも組付時使用領域Ｌ２を含む作動時使用領域Ｌ１の奥側、つまり、組付時使用領域Ｌ２から外側継手部材１１のカップ底部まで延在させた領域Ｌ３のみに、軸方向に延びる潤滑剤流動用の凹溝３８を形成する。この凹溝３８は、図４に示すように、外側継手部材１１の内周面１７のトラック溝１６間に位置する円周方向複数箇所に形成されている。

このように、組付時使用領域Ｌ２から外側継手部材１１のカップ底部まで延在させた領域Ｌ３のみに凹溝３８を形成したことにより、ドライブシャフトを自動車に組み付ける際、図３に示すように、外側継手部材１１の組付使用領域Ｌ２で内部部品１５を押し込んだ時（白抜き矢印参照）、内部部品１５とシールプレート１９間に存在する潤滑剤３１が凹溝３８を通して反対側（外側継手部材１１の開口側）にスムーズに流動する（太線矢印参照）。これにより、内部部品１５の摺動抵抗を低減させることができる。

一方、ドライブシャフトを自動車に組み付ける際、図５に示すように、外側継手部材１１の組付使用領域Ｌ２で内部部品１５を引き出す時（白抜き矢印参照）、内部部品１５よりも外側継手部材１１の開口側に存在する潤滑剤３１が凹溝３８を通して反対側（内部部品１５とシールプレート１９との間）にスムーズに流動する（太線矢印参照）。これにより、内部部品１５の摺動抵抗を低減させることができる。

つまり、作動時使用領域Ｌ１では、外側継手部材１１の内周面１７とケージ１４の外周面との間の隙間ｔが小さい（図２参照）。これに対して、組付時使用領域Ｌ２から外側継手部材１１のカップ底部まで延在させた領域Ｌ３では、外側継手部材１１の内周面１７とケージ１４の外周面との間に複数の凹溝３８による隙間Ｔ（Ｔ＞ｔ）が存在する（図４参照）。そのため、この凹溝３８を介して潤滑剤３１が流動し易くなっている。

この実施形態の等速自在継手では、外側継手部材１１の作動時使用領域Ｌ１には凹溝３８が形成されていないので、外側継手部材１１が内部部品１５から受ける面圧の上昇を回避することができると共に、作動時の回転中に内部部品１５と外側継手部材１１の接触部位での摩耗を防止することができ、等速自在継手の耐久性を向上させることができる。

また、組付時使用領域Ｌ２から外側継手部材１１のカップ底部まで延在させた領域Ｌ３のみに凹溝３８を形成していることで、外側継手部材１１の内部容積の増加を抑制できる。その結果、外側継手部材１１の内部空間に封入される潤滑剤量の増加も抑制できる。さらに、凹溝３８の加工範囲が組付時使用領域Ｌ２から外側継手部材１１のカップ底部まで延在させた領域Ｌ３に限定されていることから、等速自在継手のコスト低減が図れる。

以上の実施形態では、組付時使用領域Ｌ２から外側継手部材１１のカップ底部まで延在させた領域Ｌ３のみに凹溝３８を形成した場合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、図６に示すように、外側継手部材１１の組付時使用領域Ｌ２のみに凹溝３９を形成してもよい。外側継手部材１１の組付使用領域Ｌ２での内部部品１５の押し込み時および引き出し時、凹溝３９により潤滑剤３１がスムーズに流動する。

この場合においても、継手組付時の摺動抵抗を低減させることができると共に、作動時の回転中に内部部品１５と外側継手部材１１の接触部位での面圧上昇および摩耗を防止することができ、耐久性の向上が図れる。また、外側継手部材１１の内部容積の増加に伴う潤滑剤量の増加を抑制できる。さらに、凹溝３９の加工範囲を限定することで、より一層のコスト低減が図れる。

また、以上の実施形態では、外側継手部材１１の内周面１７のトラック溝１６間に位置する円周方向複数箇所に凹溝３８，３９を形成した場合について説明したが、図７に示すように、外側継手部材１１のトラック溝１６の底部に凹溝４０を形成してもよい。外側継手部材１１の組付使用領域Ｌ２での内部部品１５の押し込み時および引き出し時、凹溝４０により潤滑剤３１がスムーズに流動する。

この場合においても、継手組付時の摺動抵抗を低減させることができると共に、作動時の回転中に内部部品１５と外側継手部材１１の接触部位での面圧上昇および摩耗を防止することができ、耐久性の向上が図れる。また、外側継手部材１１の内部容積の増加に伴う潤滑剤量の増加を抑制できる。さらに、凹溝４０の加工範囲を限定することでコスト低減が図れる。

さらに、通常、外側継手部材１１のトラック溝１６と内周面１７とを繋ぐ境界部位に面取りが形成されているが、図８に示すように、この面取りを大きくすることで凹溝４１を形成してもよい。このように、面取りを利用することにより、凹溝４１を容易に製作することができる。外側継手部材１１の組付使用領域Ｌ２での内部部品１５の押し込み時および引き出し時、凹溝４１により潤滑剤３１がスムーズに流動する。

この場合においても、継手組付時の摺動抵抗を低減させることができると共に、作動時の回転中に内部部品１５と外側継手部材１１の接触部位での面圧上昇および摩耗を防止することができ、耐久性の向上が図れる。また、外側継手部材１１の内部容積の増加に伴う潤滑剤量の増加を抑制できる。さらに、凹溝４１の加工範囲を限定することでコスト低減が図れる。

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 内部部品
１６ トラック溝
１７ 内周面
１８ カップ底部（奥側端部）
２８ 軸部材（シャフト）
３１ 潤滑剤
３８〜４１ 凹溝
Ｌ１ 作動時使用領域
Ｌ２ 組付時使用領域

Claims (4)

1. 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回転トルクを伝達する内側継手部材とを備え、前記トルク伝達部材および内側継手部材を含む内部部品を、潤滑剤が封入された外側継手部材に軸方向摺動自在に収容した摺動式等速自在継手であって、
   前記外側継手部材の開口側に位置する作動時使用領域の軸方向奥側に組付時使用領域を有し、少なくとも前記組付時使用領域を含む作動時使用領域の奥側のみに、軸方向に延びる潤滑剤流動用の凹溝を形成したことを特徴とする摺動式等速自在継手。
2. 前記凹溝は、外側継手部材の内周面の円周方向複数箇所に形成されている請求項１に記載の摺動式等速自在継手。
3. 前記凹溝は、外側継手部材の内周面の円周方向複数箇所に形成したトラック溝に形成されている請求項１又は２に記載の摺動式等速自在継手。
4. 前記凹溝は、外側継手部材の内周面の円周方向複数箇所に形成したトラック溝と前記内周面とを繋ぐ境界部位に形成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の摺動式等速自在継手。

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