JP2018105383A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 構造を大きくすることなく、外力に対する耐衝撃性を向上させ得るコンパクトな等速自在継手を提供する。
【解決手段】 外側継手部材１１と、その外側継手部材１１との間でボールを介して角度変位を許容しながら回転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２３の外周面３０にブーツ２４の大径端部２６を締め付け固定した等速自在継手であって、外側継手部材１１の開口部２３の外周面３０に環状のゴムシート３１を外装し、ブーツ２４の大径端部２６から延びる肩部３２と外側継手部材１１の開口部２３の外周面３０との間にゴムシート３１を介在させる。
【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おいて使用され、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。

この種の等速自在継手は、カップ状の外側継手部材、内側継手部材およびトルク伝達部材で主要部が構成され、外側継手部材の内部空間に潤滑剤を封入した構造を具備する。この潤滑剤の封入により、継手作動時において、継手内部の摺動部位での潤滑性を確保するようにしている。

このように、潤滑剤が封入された等速自在継手は、継手内部から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、外側継手部材と内側継手部材から延びるシャフトとの間に、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（例えば、特許文献１，２参照）。

ブーツの一方の端部は、外側継手部材の開口部の外周面にブーツバンドにより締め付け固定されている。また、ブーツの他方の端部は、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ている。

特開２０１０−１０５４７３号公報 特開２０１５−４３７５号公報

ところで、自動車のドライブシャフトに組み込まれる等速自在継手では、車両への取り付け時に他の部品と接触したり、走行時に飛び石などの外的攻撃物が飛来したりする。この他部品との接触や外的攻撃物の飛来による外力で、ブーツに傷がついたり、ブーツが破損したりすることで、継手内部に封入された潤滑剤が漏洩するおそれがある。

そのため、特許文献１で開示されたブーツ構造では、車両への取り付け時におけるブーツの傷や破損を防止するため、錐体状のガードをシャフトに取り付けることにより、そのガードでブーツを保護するようにしている。

また、特許文献２で開示されたブーツ構造の場合、碗状の保護カバーをシャフトに取り付けることにより、その保護カバーで飛び石などの外的攻撃物からブーツを保護するようにしている。

しかしながら、特許文献１，２で開示されたブーツ構造の場合、錐体状のガードや碗状の保護カバーをシャフトに取り付けた構造、つまり、ブーツ全体を錐体状のガードや碗状の保護カバーで覆う構造であることから、全体的に大きな構造となってしまう。

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、構造を大きくすることなく、外力に対する耐衝撃性を向上させ得るコンパクトな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回転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の外周面にブーツの端部を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、外側継手部材の開口部の外周面に環状の弾性部材を外装し、ブーツの端部から延びる肩部と外側継手部材の開口部の外周面との間に弾性部材を介在させたことを特徴とする。

本発明では、ブーツの肩部と外側継手部材の開口部の外周面との間に弾性部材が介在することにより、ブーツの肩部に外力が作用しても、その外力による衝撃を弾性部材が吸収する。これにより、ブーツに傷や破損が発生し難くなり、継手内部に封入された潤滑剤の漏洩を防止することができる。つまり、外力に対する耐衝撃性の向上が図れる。

また、弾性部材は、ブーツの肩部と外側継手部材の開口部の外周面との間、つまり、ブーツの内部に配置されているため、構造が大きくなることはなく、等速自在継手のコンパクト化が図れる。

本発明における弾性部材は、外側継手部材の開口部の外周面から端面まで延びるよう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、ブーツの肩部に大きな外力が作用しても、その外力に対する衝撃を弾性部材が確実に吸収できる。

本発明において、外側継手部材の開口部の外周面に環状の凹溝を形成し、その凹溝に弾性部材を嵌着した構造が望ましい。このような構造を採用すれば、外側継手部材の開口部の外周面に対する弾性部材の位置決めが容易となる。

本発明における弾性部材は、シート状をなす構造が望ましい。このような構造を採用すれば、弾性部材を簡易な構造で実現することができる。

また、外側継手部材の開口部の外周面に環状の凹溝を形成する場合、本発明における弾性部材は、Ｏリングである構造が望ましい。このような構造を採用すれば、弾性部材を簡易な構造で実現することができる。

本発明によれば、ブーツの肩部に外力が作用しても、その外力に対する衝撃を弾性部材が吸収することができる。これにより、ブーツに傷や破損が発生し難くなり、継手内部に封入された潤滑剤の漏洩を防止することができる。つまり、外力に対する耐衝撃性の向上が図れる。

また、弾性部材は、ブーツの肩部と外側継手部材の開口部の外周面との間、つまり、ブーツの内部に配置されている。そのため、構造が大きくなることはなく、等速自在継手のコンパクト化が図れる。

本発明の実施形態で、外側継手部材の開口部の外周面に貼着したゴムシートを示す要部拡大断面図である。 本発明の他の実施形態で、外側継手部材の開口部の外周面および端面に貼着したゴムシートを示す要部拡大断面図である。 本発明の他の実施形態で、外側継手部材の開口部の外周面の凹溝に嵌着されたゴムシートを示す要部拡大断面図である。 本発明の他の実施形態で、外側継手部材の開口部の外周面の凹溝に嵌合したＯリングを示す要部拡大断面図である。 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。

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、トリポード型やダブルオフセット型、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。さらに、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や摺動式等速自在継手にも適用可能である。

この実施形態の固定式等速自在継手（以下、単に等速自在継手と称す）は、図５に示すように、カップ状の外側継手部材１１と、内側継手部材１２と、トルク伝達部材である複数個のボール１３と、ケージ１４とで主要部が構成されている。この等速自在継手は、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に対して角度変位可能な構造を具備する。

内側継手部材１２の軸孔１６には、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。この内側継手部材１２から延びるシャフト１７は、止め輪１８により内側継手部材１２に対して抜け止めされている。

外側継手部材１１は、軸方向に延びる円弧状トラック溝１９が球面状内周面２０の円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。内側継手部材１２は、外側継手部材１１のトラック溝１９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。

ボール１３は、外側継手部材１１のトラック溝１９と内側継手部材１２のトラック溝２１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２０と内側継手部材１２の外周面２２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。

以上の構成からなる等速自在継手では、外側継手部材１１の内部空間にグリース等の潤滑剤（図示せず）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の摺動部位での潤滑性を確保する。

この等速自在継手は、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ため、外側継手部材１１の開口部２３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２４を装着したシール構造を具備する。

ブーツ２４は、外側継手部材１１の開口部２３の外周面にブーツバンド２５により締め付け固定された大径端部２６と、内側継手部材１２から延びるシャフト１７の外周面にブーツバンド２７により締め付け固定された小径端部２８と、大径端部２６と小径端部２８とを繋ぎ、大径端部２６から小径端部２８へ向けて縮径した伸縮自在な蛇腹部２９とで構成されている。

ブーツ２４が樹脂製の場合、その表面硬さがＨＤＤ３８〜５０であるのが好ましい。ブーツ２４の素材としては、例えば、エステル系、オレフィン系、ウレタン系、アミド系、スチレン系等の熱可塑性エラストマーなどがある。

なお、表面硬さがＨＤＤ３８より小さいと、耐熱性の低下、ブーツ２４のコストアップおよび強度低下を招来する。逆に、表面硬さがＨＤＤ５０より大きいと、疲労性、柔軟性および組付性の低下を招来する。

ブーツ２４がゴム製の場合、その表面硬さがＨｓ５０〜７０であるのが好ましい。ブーツ２４の素材としては、例えば、クロロプレンゴムやシリコンゴムなどがある。

なお、表面硬さがＨｓ５０より小さいと、ブーツ２４の強度低下を招来する。逆に、表面硬さがＨｓ７０より大きいと、疲労性の低下を招来する。

以上の構成からなる等速自在継手は、車両への取り付け時に他部品と接触したり、走行時に飛び石などの外的攻撃物が飛来したりすることに対して、ブーツ２４を保護するため、以下の構造を具備する。

この実施形態の等速自在継手は、図１に示すように、外側継手部材１１の開口部２３の外周面３０に環状の弾性部材であるゴムシート３１を外装した構造を具備する。これにより、ブーツ２４の大径端部２６から延びる肩部３２と外側継手部材１１の開口部２３の外周面３０との間にゴムシート３１が介在することになる。

ゴムシート３１は、接着剤などの適宜の手段により、外側継手部材１１の開口部２３の外周面３０に貼着すればよい。なお、ゴムシート３１の材質としては、クロロプレンゴム（ＣＲ）やシリコンゴム（ＶＭＱ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）が良い。

このように、ブーツ２４の肩部３２と外側継手部材１１の開口部２３の外周面３０との間にゴムシート３１を介在させたことにより、ゴムシート３１が以下のように機能する。

等速自在継手のブーツ構造では、車両への取り付け時に他の部品と接触したり、あるいは走行時に飛び石などの外的攻撃物が飛来することがある。これにより、ブーツ２４の肩部３２に外力（図中白抜き矢印参照）が作用する。

この外力によりブーツ２４の肩部３２が変形しても、ブーツ２４の肩部３２が硬質の外側継手部材１１の開口部２３の外周面３０に接触することはなく、ブーツ２４の肩部３２はゴムシート３１に接触する。そのため、外力による衝撃をゴムシート３１が吸収することになる。

このような外力による衝撃をゴムシート３１で吸収することにより、ブーツ２４に傷や破損が発生し難くなり、継手内部に封入された潤滑剤の漏洩を防止することができる。つまり、ブーツ２４において、外力に対する耐衝撃性の向上が図れる。

また、ゴムシート３１は、ブーツ２４の肩部３２と外側継手部材１１の開口部２３の外周面３０との間、つまり、ブーツ２４の内部に配置されているため、構造が大きくなることはなく、等速自在継手のコンパクト化が図れる。

図１に示す実施形態では、外側継手部材１１の開口部２３の外周面３０のみにゴムシート３１を配置した場合を例示したが、図２に示すように、外側継手部材１１の開口部２３の外周面３０、およびその外周面３０から径方向内側に延びる端面３３に、ゴムシート３４を配置した構造であってもよい。

このような構造を採用することにより、ブーツ２４の肩部３２に大きな外力が作用しても、ブーツ２４の肩部３２が硬質の外側継手部材１１の開口部２３の外周面３０や端面３３に接触することはなく、ブーツ２４の肩部３２がゴムシート３４に接触する。そのため、外力による衝撃をゴムシート３４が確実に吸収できる。

図１および図２に示す実施形態では、ゴムシート３１，３４を外側継手部材１１の開口部２３の外周面３０あるいは端面３３に貼着した場合を例示したが、図３に示すように、外側継手部材１１の開口部２３の外周面３０に環状の凹溝３５を形成し、その凹溝３５にゴムシート３６を嵌着した構造であってもよい。

このような構造を採用することにより、ゴムシート３６は、接着剤などの適宜の手段により、外側継手部材１１の開口部２３の外周面３０の凹溝３５に貼着するに際して、その凹溝３５により、外周面３０に対するゴムシート３６の位置決めが容易となる。

図１〜図３に示す実施形態では、弾性部材としてゴムシート３１，３４，３６を使用した場合を例示したが、図４に示すように、他の弾性部材としてＯリング３７を使用した構造であってもよい。この場合、外側継手部材１１の開口部２３の外周面３０に環状の凹溝３８を形成し、その凹溝３８にＯリング３７を嵌着させた構造とする。

このような構造を採用することにより、既存のＯリング３７を使用した簡易な構造を実現することができる。また、Ｏリング３７を凹溝３８に嵌め込んだ構造であることから、Ｏリング３７を外側継手部材１１の開口部２３の外周面３０の凹溝３８に装着するに際して、その凹溝３８により、外周面３０に対するＯリング３７の位置決めが容易となる。

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）
２３ 開口部
２４ ブーツ
２６ 端部（大径端部）
３０ 外周面
３１，３４，３６ 弾性部材（ゴムシート）
３２ 肩部
３３ 端面
３５，３８ 凹溝
３７ 弾性部材（Ｏリング）

Claims (5)

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回転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の外周面にブーツの端部を締め付け固定した等速自在継手であって、
   前記外側継手部材の開口部の外周面に環状の弾性部材を外装し、前記ブーツの端部から延びる肩部と外側継手部材の開口部の外周面との間に前記弾性部材を介在させたことを特徴とする等速自在継手。
2. 前記弾性部材は、外側継手部材の開口部の外周面から端面まで延びるように設けられている請求項１に記載の等速自在継手。
3. 前記外側継手部材の開口部の外周面に環状の凹溝を形成し、前記凹溝に前記弾性部材を嵌着した請求項１に記載の等速自在継手。
4. 前記弾性部材は、シート状をなす請求項１〜３のいずれか一項に記載の等速自在継手。
5. 前記弾性部材は、Ｏリングである請求項３に記載の等速自在継手。

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