JP2021004655A - 等速自在継手のシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】確実に嵌合されて十分なグリース保持性能を備え、生産性の低下を招かない封止部材を備える等速自在継手を提供すること。【解決手段】回転軸Ｘ方向に延在する複数の溝を内周面に備える第一円筒部３ａ、及び、第一円筒部３ａの回転軸Ｘ方向における端部に形成され、第一円筒部３ａと内部が連通する第二円筒部３ｂを有する外輪部材３と、外輪部材３の内部を転動する動力伝達部材５と、動力伝達部材５に内嵌される軸部材１２と、第二円筒部３ｂの内周に配置されるとともに第二円筒部３ｂに遊嵌され、第一円筒部３ａに内嵌される封止部材４と、を有する等速自在継手３。【選択図】図３

Description

本発明は、等速自在継手に関する。

自動車の推進軸は、車両前方の原動機で発生し変速装置で減速された動力を、車両後方に搭載された終減速装置に伝達するものである。推進軸は二つ以上の自在継手を有し、その間を鋼管で構成するほか、必要に応じて自在継手を増やし、中間軸受ユニットを設けて車体に取り付ける等の構造がとられている。

自在継手は十字軸式のものが一般的に用いられるが、振動騒音性能の向上を目的として等速自在継手が用いられることがある。
等速自在継手は、回転軸方向に指向する複数の溝を内周面に備える第一円筒部と、第一円筒部の端部に形成される第二円筒部と、第一円筒部と第二円筒部の間に形成されて回転半径方向に延在する平面部を備える外輪部材と、外輪部材の内部に配置され、外輪部材の溝を転動及び摺動する動力伝達部材と、動力伝達部材に内嵌される軸部材等を有する。
第二円筒部の外周面は、推進軸が接続される動力伝達装置の伝達部材に嵌合され、平面部に形成された複数のボルト挿通孔に挿通されるボルトにより、推進軸と動力伝達装置の伝達部材が連結される。推進軸は高速で回転するため、動力伝達装置の伝達部材と回転中心が偏芯すると不快な振動の要因となる。このため、第二円筒部の外周面と動力伝達装置の伝達部材との隙間は、可能な限り小さく抑えられている。

等速自在継手は高速で回転しながら大きな動力を伝達するため、内部には潤滑剤としてグリースが封入されている。グリースの流出及び外部からの泥水等の浸入を防止するため、外輪部材の第一円筒部側の端部にはブーツが配置され、これと反対側の端に設けられている第二円筒部には封止部材が内嵌される（例えば特許文献１）。

特開２００５−２０７４４９号公報 特開２０１２−０９７８８７号公報

封止部材は、第二円筒部に確実に嵌合されて第二円筒部に密着することによりグリースの流出を防止するため、封止部材の外径は第二円筒部の内径よりも僅かに大きい、所謂圧入とされている。この封止部材を圧入することにより、第二円筒部が弾性変形して拡径し、動力伝達装置の伝達部材の嵌合孔よりも大きくなることがある。このため、特許文献２に記載されているように、封止部材を嵌合した後に第二円筒部の外径を小さくするように追加加工することがあり、生産性の低下を招くことがある。
また、推進軸の搬送や車両への取り付けを行なう際に、等速自在継手の外輪部材と動力伝達部材が回転軸で収縮する方向に摺動することがあり、この時に動力伝達部材が封止部材に当接して、封止部材が第二円筒部から脱落してしまう虞がある。そのため、封止部材には強固な嵌合が求められ、第二円筒部の弾性変形防止との両立が困難となる。

本発明は以上の課題を解決するために考案されたものであり、その目的は、確実に嵌合されて十分なグリース保持性能を備え、生産性の低下を招かない封止部材を備える等速自在継手を提供するものである。

前記課題を解決するため、第一の態様は、回転軸方向に延在する複数の溝を内周面に備える第一円筒部、及び、前記第一円筒部の前記回転軸方向における端部に形成され、前記第一円筒部と内部が連通する第二円筒部を有する外輪部材と、前記外輪部材の内部を転動する動力伝達部材と、前記動力伝達部材に内嵌される軸部材と、前記第二円筒部の内側に配置されるとともに前記第二円筒部に遊嵌され、前記第一円筒部に内嵌される封止部材と、を有する等速自在継手である。

前記する第一の態様によれば、封止部材は外輪部材の第一円筒部内に内嵌されるため、第二円筒部の弾性変形を招来しない。また、封止部材は第二円筒部に遊嵌されてＯリングと接触するため、第二円筒部の弾性変形を招来することなく確実に封止機能を発揮する。

また、前記第一の態様において、前記封止部材は、前記第一円筒部との嵌合部に、封止部材の外周面から突出する突起を有し、前記第一円筒部は、前記突起と係合する溝を有していても良い。

封止部材の嵌合部に備えられた封止部材の外周面から突出する突起を、外輪部材の第一円筒部に形成した溝に係合させることにより、封止部材を確実に嵌合させることができるので、封止部材を外輪部材から脱落させる方向の外力が作用しても封止部材は確実に保持される。

また、前記第一の態様において、前記封止部材を構成する材料に樹脂材料が含まれていても良い。

封止部材を樹脂材料で形成することにより、複雑な形状でも形成することが可能となり、封止部材の製造コストが低下し、さらに軽量化の効果も得られる。

また、前記第一の態様において、前記第二円筒部と遊嵌する前記封止部材の遊嵌部の外周面に、前記第二円筒部の内周面に接触する突起が一体に備えられていても良い。

封止部材の遊嵌部に、第二円筒部の内周面に接触する突起を形成することにより、Ｏリングが廃止可能となり、外輪部材の製造コストと、Ｏリングを組み込む組立工数の削減が可能となる。

また、前記第一の態様において、前記封止部材の、前記第一円筒部と嵌合する嵌合部の内径が、前記第一円筒部の内径よりも大きくても良い。

前記封止部材の嵌合部の内径を、第一円筒部の内径よりも大径とすることにより、動力伝達部材の摺動範囲を減少させることがなくなり、封止部材を第一円筒部で嵌合することによる外輪部材の長さが増加することが抑制される。

また、前記第一の態様において、前記外輪部材は、前記第一円筒部の外周面及び前記第二円筒部の外周面から回転半径方向外側に延在するとともに、回転軸方向に貫通する複数のボルト挿通孔を備える平面部を有していても良い。

第一円筒部と第二円筒部との間に、径方向外側に延在するとともに、回転軸方向に貫通する複数のボルト挿通孔を備える平面部を形成することにより、動力伝達装置の伝達部材と確実に接続され、確実な封止機能を備える等速自在継手を提供することが可能となる。

本発明によれば、確実に嵌合されて十分なグリース保持性能を備え、生産性の低下を招かない封止部材を備えた等速自在継手を提供することができる。

第一実施形態の等速自在継手を適用した推進軸全体を示す図である。 図１における等速自在継手の断面Ａ−Ａを示す断面図である。 第一実施形態の等速自在継手を拡大した図である。 第二実施形態の等速自在継手を拡大した図である。 第三実施形態の等速自在継手を拡大した図である。 第四実施形態の等速自在継手を拡大した図である。 第五実施形態の等速自在継手を拡大した図である。

続いて各実施形態の等速自在継手２，２２，３２，４２，５２について図面を参照しながら説明する。各実施形態で共通する技術的要素には、共通の符号を付するとともに説明を省略する。

（第一実施形態）
図１乃至図３を用いて、本発明の第一実施形態である等速自在継手２について説明する。
推進軸１は、図１に示すように、車両前方に等速自在継手２と、パイプ１３と、自在継手１４を有する所謂１ピース構造である。等速自在継手２とパイプ１３は溶接により接合され、パイプ１３と自在継手１４も溶接により接合される。自在継手１４は、本実施形態では十字軸と一対のヨークを組み合わせて構成される継手である。
等速自在継手２は、図２及び図３に示すように、外輪部材３と、外輪部材３の内部に配置される動力伝達部材５と、動力伝達部材５に接続される軸部材１２と、外輪部材３の回転軸Ｘ方向の両端に配置される封止部材４及び１１を有する。外輪部材３は、回転軸Ｘ方向に指向する複数の溝３ｄが内周面３ｅに形成された中空円筒状の第一円筒部３ａと、第一円筒部３ａの回転軸Ｘにおける一端に形成された中空円筒状の第二円筒部３ｂと、第一円筒部３ａの外周面３ｍ及び第二円筒部３ｂの外周面３ｎから回転半径方向外側に延在する円環状の平面部３ｃを備える。第一円筒部３ａの内周面３ｅには、図２に示すように、回転軸Ｘ方向を法線方向とする断面視で略半円状の溝３ｄが、周方向に複数等間隔に形成され、後述する動力伝達部材５の球体６が転動する。第二円筒部３ｂの外周面３ｎには、機械加工により高精度に嵌合凸部３ｉが形成されている。第二円筒部３ｂには、上記回転軸Ｘ方向に貫通すると共に、回転軸Ｘ方向を法線方向とする断面の形状が一様な円形である遊嵌孔３ｈが形成され、第一円筒部３ａの内周面３ｅと第二円筒部３ｄの内周面３ｋは連通している。平面部３ｃには回転軸Ｘ方向に貫通するボルト挿通孔３ｊが周方向に等間隔に形成され、推進軸１と連結される動力伝達装置（不図示）の伝達部材（不図示）とボルト（不図示）により締結される。第一円筒部３ａの内部に配置される動力伝達部材５は、内輪部材８と、ケージ７と、複数の球体６を有する。内輪部材８の外周面には、図２に示すように、回転軸Ｘ方向を法線方向とする断面視で略半円状の溝８ｂが、周方向に複数等間隔に形成され、溝８ｂと、外輪部材３の溝３ｄとの間に、球体６が配置される。ケージ７は外周面７ｂが略球面形状を有し、球体６が収容される窓７ａが形成されている。ケージ７の外周面７ｂは、外輪部材３の内径(溝先端)よりも僅かに小径に形成されている。内輪部材８にはスプライン孔８ａが形成されている。このスプライン孔８ａは、軸部材１２のスプライン軸１２ａと嵌合し、止め輪９で固定される。軸部材１２の、止め輪９で固定される側とは反対側の回転軸Ｘ方向端部はスプライン軸１２ａよりも大径に形成された大径部１２ｂである。この大径部１２ｂは、溶接等によりパイプ１３と接合される。外輪部材３の後端の開口部を封止するために、封止部材１１（ブーツ）が配置される。封止部材１１は金属製の円環１１ａと、ゴム製のベロー部１１ｂを有する。円環１１ａの前端は外輪部材３に外嵌され、円環１１ａの後端はベロー部１１ｂの前端を把持している。ベロー部１１ｂの後端は、軸部材１２に外嵌される。

外輪部材３の第二円筒部３ｂの内側には、封止部材４（キャップ）が配置される。封止部材４は鋼製であり、第二円筒部３ｂを回転軸Ｘ方向に貫通する貫通孔である遊嵌孔３ｈに遊嵌される遊嵌部４ｂと、第一円筒部３ａの内周面３ｅに嵌合される嵌合部４ａを有する。
封止部材４の嵌合部４ａの外径は、嵌合部４ａが嵌合する外輪部材３の孔である嵌合孔３ｆよりも僅かに大きく形成されている。このため、外輪部材３と封止部材４との嵌合は強固に行われ、動力伝達部材５が摺動して当接しても封止部材４は脱落しない。また、嵌合孔３ｆは、嵌合凸部３ｉから回転軸Ｘ方向に離間した位置に配置されているため、封止部材４の嵌合により拡径する弾性変形の影響を受けない。すなわち、外輪部材３と封止部材４とを強固に嵌合しても、嵌合凸部３ｉの外径は変化しない。

封止部材４の遊嵌部４ｂの外径は、外輪部材３の遊嵌孔３ｈよりも僅かに小さく形成されている。遊嵌孔３ｈにはＯリング１０が配置され、このＯリング１０により、グリースの流出が確実に防止される。なお、本実施例ではシール部材としてＯリング１０を用いたが、使用可能なシール部材はこれに限定されず、液体シール剤を用いても良い。

以上、第一実施形態によれば、封止部材４は外輪部材３の遊嵌孔３ｈに遊嵌されているため、その外径側にある嵌合凸部３ｉが封止部材４の組み付けにより弾性変形を生じて拡径することはない。

（第二実施形態）
次に、図４を用いて、本発明の第二実施形態である等速自在継手２２について説明する。
図４において、等速自在継手２と同様の構成については図３と同様の番号を付し、その説明を適宜省略する。
等速自在継手２２は、等速自在継手２における封止部材４に代えて、封止部材２４を有している。封止部材２４は、封止部材４に対して、嵌合部２４ａに係止突起２４ｃが設けられているとともに、外輪部材２３の嵌合孔２３ｆに、封止部材２４の係止突起２４ｃが係合する溝２３ｇが設けられていることが異なる。

封止部材２４の嵌合部２４ａは、その外周面上に、適宜回転軸Ｘ方向に指向するスリット（不図示）を形成すること等により、封止部材２４を外輪部材２３の嵌合孔２３ｆに組み込む際に、適度に縮径して組み込みが容易となるように構成されている。そして、封止部材２４の後端に設けられた係止突起２４ｃが溝２３ｇと回転軸Ｘ方向で位置が一致すると、封止部材２４は縮径する前の状態に復帰し、封止部材２４と外輪部材２３は確実に固定される。
以上第二実施形態によれば、外輪部材２３の嵌合孔２３ｆと、封止部材２４の嵌合部２４ａの嵌合による保持力が低い場合に、封止部材２４を脱落させるように働く外力が作用したとしても、封止部材２４は係止突起２４ｃ及び溝２３ｇを介して外輪部材２３に確実に固定されているので、封止部材２４は確実に保持される。すなわち、このような形態にすることにより、外輪部材２３の嵌合孔２３ｆと、封止部材２４の嵌合部２４ａの加工精度を緩和することが可能となり、生産性がより向上する。

（第三実施形態）
次に、図５を用いて、本発明の第三実施形態である等速自在継手３２について説明する。
図５において、等速自在継手２と同様の構成については図３と同様の番号を付し、その説明を適宜省略する。
封止部材３４は、第一実施形態の封止部材４に対して、樹脂材料を用いて形成したことが異なる。

封止部材３４の嵌合部３４ａは、その外周面３４ｆ上に、適宜回転軸Ｘ方向に指向するスリット（不図示）を形成すること等により、封止部材３４を外輪部材２３の嵌合孔２３ｆに組み込む際に、適度に縮径して組み込みが容易となるように構成されている。そして、封止部材３４の後端に設けられた係止突起３４ｃが溝２３ｇと回転軸Ｘ方向で位置が一致すると、封止部材３４は縮径する前の状態に復帰し、封止部材３４と外輪部材２３は確実に固定される。
封止部材３４を構成する樹脂材料は、耐熱性、耐油性、耐オゾン性に優れた樹脂材料から適宜選択される。そのような樹脂材料としては、ポリアミドナイロン、ポリアセタール、ポリテトラフルオロエチレン等を例示することができる。
以上第三実施形態によれば、封止部材３４の製造コストが大幅に低減可能となり、形状を設計する上での自由度が広がる。

（第四実施形態）
次に、図６を用いて、本発明の第四実施形態である等速自在継手４２について説明する。
図６において、等速自在継手３２と同様の構成については図５と同様の番号を付し、その説明を適宜省略する。
封止部材４４は、第三実施形態の封止部材３４に対して、遊嵌部４４ｂの外周面４４ｇに、回転半径方向外側に指向する突起４４ｅを形成したことが異なる。

突起４４ｅを弾性変形に適した形状とすることにより、封止部材４４を取り付けると、突起４４ｅは外輪部材３３の遊嵌孔３３ｈの内周面３３ｋに密着し、グリースの流出を確実に防止する。

以上第四実施形態によれば、グリースの保持性能を維持しながら、Ｏリング及びＯリング取付け溝を廃止することが可能となり、コスト低減と組付け工数削減が可能となる。

（第五実施形態）
次に図７を用いて、本発明の第五実施形態である等速自在継手５２について説明する。
図７において、等速自在継手２と同様の構成については図３と同様の番号を付し、その説明を適宜省略する。
封止部材５４は、第一実施形態の封止部材４に対して、嵌合部５４ａの内径が、第一円筒部４３ａの内径よりも大きいことが異なる。

上記実施形態では、本発明の等速自在継手が、ダブル・オフセット型等速自在継手である場合を例にしている。ダブル・オフセット型等速自在継手においては、自在継手の等速運動を制御させるためにケージ７を設け、ケージ７に形成された窓７ａに配置されたボール６が、外輪部材４３と内輪８のなす折り曲げ角度の二等分角線上に配置されるようにしている。ケージ７の外周面７ｂは、外輪部材４３の内周面４３ｅの内径より僅かに小さく形成され、ケージ７、ボール６、内輪８を含む動力伝達部材５が外輪部材４３の内部を回転軸Ｘ方向に摺動しながら等速運動をしている。封止部材５４が嵌合される外輪部材４３の嵌合孔４３ｆを、第一円筒部４３ａの内径よりも大径とすることにより、封止部材５４の嵌合部５４ａの内径Ｄを、第一円筒部４３ａの内周面４３ｅの内径よりも大径としている。

以上第五実施形態によれば、図７に二点鎖線で示すように動力伝達部材５が、等速自在継手５２の収縮する方向に摺動しても、動力伝達部材５の摺動許容範囲を従来の構造のものと同等にすることができるので、等速自在継手の特性を維持しながら、グリースの保持性能に優れた等速自在継手を提供できる。

以上、実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、等速自在継手をダブル・オフセット型に替えて、バーフィールド型等速自在継手や、トリポード型等速自在継手としても、同様の効果が得られる。また、外輪部材の第二円筒部にパイプを接合してもよい。

２，２２，３２，４２，５２ 等速自在継手
３，２３，３３，４３ 外輪部材
３ａ，２３ａ，３３ａ，４３ａ 第一円筒部
３ｂ，２３ｂ，３３ｂ，４３ｂ 第二円筒部
３ｃ，２３ｃ，３３ｃ，４３ｃ 平面部
３ｄ，２３ｄ，３３ｄ，４３ｄ 転動溝
３ｅ，２３ｅ，３３ｅ，４３ｅ 第一円筒部内周面
３ｆ，２３ｆ，３３ｆ，４３ｆ 嵌合孔
３ｊ ボルト孔
３ｋ，２３ｋ，３３ｋ，４３ｋ 第一円筒部内周面
３ｈ，２３ｈ，３３ｈ，４３ｈ 遊嵌孔
３ｍ 第一円筒部外周面
３ｎ 第二円筒部外周面
４，２４，３４，４４，５４ 封止部材
４ａ，２４ａ，３４ａ，４４ａ，５４ａ 嵌合部
４ｂ，２４ｂ，３４ｂ，４４ｂ、５４ｂ 遊嵌部
４ｄ，２４ｄ，３４ｄ，４４ｄ，５４ｄ 嵌合部内周
４ｆ 嵌合部外周面
５ 動力伝達部材
１２ 軸部材
２３ｇ，３３ｇ 係止溝
２４ｃ，３４ｃ，４４ｃ 係止突起
４４ｅ 突起
４４ｇ 遊嵌部外周面

Claims (6)

1. 回転軸方向に延在する複数の溝を内周面に備える第一円筒部、及び、
   前記第一円筒部の前記回転軸方向における端部に形成され、前記第一円筒部と内部が連通する第二円筒部を有する外輪部材と、
   前記外輪部材の内部を転動する動力伝達部材と、
   前記動力伝達部材に内嵌される軸部材と、
   前記第二円筒部の内側に配置されるとともに前記第二円筒部に遊嵌され、前記第一円筒部に内嵌される封止部材と、を有する等速自在継手。
2. 前記封止部材は、前記第一円筒部と嵌合する嵌合部に、封止部材の外周面から突出する突起を有し、
   前記第一円筒部は、前記突起と係合する溝を有する請求項１に記載の等速自在継手。
3. 前記封止部材を構成する材料に、樹脂材料が含まれる請求項１から２に記載の等速自在継手。
4. 前記第二円筒部と遊嵌する前記封止部材の遊嵌部の外周面に、前記第二円筒部の内周面に接触する突起が一体に備えられている請求項１から３に記載の等速自在継手。
5. 前記封止部材の、前記第一円筒部と嵌合する嵌合部の内径が、前記第一円筒部の内径よりも大きい請求項１から４に記載の等速自在継手。
6. 前記外輪部材は、前記第一円筒部の外周面及び前記第二円筒部の外周面から回転半径方向外側に延在するとともに、回転軸方向に貫通する複数のボルト挿通孔を備える平面部を有する請求項１から５に記載の等速自在継手。
   
   
   
   

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