JP4047564B2

JP4047564B2 - 自在継手及びそれを用いたプロペラシャフト

Info

Publication number: JP4047564B2
Application number: JP2001282689A
Authority: JP
Inventors: 政男坂本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2021-09-18
Also published as: JP2003090353A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロペラシャフトやドライブシャフト等に用いられる自在継手およびそれを用いたプロペラシャフトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に自在継手には、これらを構成する外輪部材、内輪部材およびこれらを連繋する転動体を雨水や泥水などから保護したり、自在継手の摺動性を維持するグリースを封止したりするために、軸と外輪との間にはブーツが取り付けられている。
そして、ブーツは、一端がブーツアダプタを介して自在継手の外輪に加締められて固定されるともに、他端側は軸に対し、取り付けバンド等により固定されている。
【０００３】
また、前記ブーツアダプタは、自在継手が高回転した時や、ブーツ内部の空気の発熱によりブーツ内の空気が膨張した時に、ブーツの膨出を防止する構造となっている。例えば、この類似技術として、実開平７−２４６８３号公報記載のものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術にあっては、ブーツは、外輪部材の外径よりも径の小さい位置でブーツアダプタを介して自在継手の外輪部材に取り付けられるために、ブーツの可撓範囲がちいさくなる。そうすると、例えば、外輪部材に対する内輪部材の軸方向のストローク量を多く取れないという問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため本発明は、車両の駆動源側に接続された入力軸と、終減速機側に接続された出力軸と、前記入出力軸の間に設けられた自在継手と、該自在継手よりも前記駆動源側に配置されたセンタベアリングと、該センタベアリングの外輪に固定されたリテーナと、を有し、前記自在継手は、前記出力軸に取り付けられる外輪部材と、この外輪部材の内側に配置され、前記入力軸に取り付けられる内輪部材と、前記外輪部材の内側に配置され、前記外輪部材と前記内輪部材とを連繋する転動体と、一端部を前記外輪部材の外周面に固定し、他端を前記内輪部材側の部材に固定することで該自在継手内部を封止する可撓性ブーツと、前記外輪部材の外周面に係合するとともに弾性的に拡径変形することで前記係合を解除可能な係合部と、前記ブーツの一端を前記外輪部材の外周面との間に狭持する狭持部と、前記センタベアリング側に延在され前記リテーナと軸方向に重なる位置に配置された延在部とを有する補強部材と、を有し、前記リテーナと前記延在部の先端との間には所定量間隔が設けられ、前記入力軸に軸方向の所定の力が作用した場合には、前記内輪部材が前記出力軸の内部に入り込み、前記延在部の先端が前記リテーナと干渉すると前記係合が解除されることで、前記内輪部材が前記外輪部材及び前記出力軸に対して前記所定量間隔よりも多く移動する構成とされていることを特徴とする手段とした。なお、ブーツの他端を固定する対象である内輪部材側の部材とは、内輪部材それ自体、あるいは内輪部材が固定された入力軸を指す。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の自在継手を用いたプロペラシャフトにおいて、前記外輪部材の外周には取付溝を形成し、前記補強部材の一端部には該取付溝に係合する係合部を形成することを特徴とする。また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の自在継手を用いたプロペラシャフトにおいて、前記補強部材の係合部には係合部を弾性的に拡径変形可能な所定数のスリットが形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３に記載の自在継手を用いたプロペラシャフトにおいて、前記補強部材は軟質材料で形成されることを特徴とする。
【００１０】
【発明の作用および効果】
請求項１に記載の発明にあっては、ブーツの一端を自在継手の外輪部材の外周面に固定し、他端を自在継手の内輪部材に固定し、これとは別体に該ブーツの外周に当接可能な補強部材を設けたため、ブーツの可撓範囲を大きくできるとともに、補強部材によって、ブーツの膨出を確実に防げる。
【００１１】
また、ブーツの一端を自在継手の外輪部材の外周面と、補強部材の内周面との間に狭持したため、補強部材がブーツを外輪部材に固定する手段を兼ね、格別なブーツ固定手段を必要としないため、コスト低減できる。
また、車両の衝突時などのようにプロペラシャフトに対して軸方向に衝撃エネルギが作用したときに、以下のような作用効果が得られる。すなわち、プロペラシャフトに対して軸方向に衝撃エネルギが作用すると入力軸と出力軸とが両者が重なる方向の軸方向に相対変位し衝撃エネルギの吸収を行なう。この入力軸と出力軸との相対変位に伴い、内輪部材と外輪部材とが軸方向に相対変位し、ブーツもこの変位に対応するが、補強部材はブーツの外周に当接させただけであるので、補強部材がこのブーツの変位を妨げることはない。さらに、ブーツの一端は外輪部材と補強部材との間に挟持しただけであるので、上記衝撃入力による相対変位時には、ブーツの挟持が簡単に外れる。
【００１２】
請求項２に記載の発明にあっては、取付溝と、それに係合する係合部を形成したため、補強部材と外輪部材との固定を容易にできる。また、補強部材は、外輪部材の外周の取付溝に係合部により係合させただけであるので、上記相対変位により補強部材が他の部材に衝突したときには、外輪部材に対する係合が容易に外れ、補強部材が上記相対変位を妨げることはない。
【００１３】
請求項３に記載の発明にあっては、補強部材の係合部には係合部を弾性的に拡径変形させる所定数のスリットが形成されているため、係合部の拡径変形が容易になり、補強部材の外輪部材への装着が更に容易になる。また、衝突時の係合解除が容易に成される。
【００１４】
請求項４に記載の発明にあっては、補強部材を軟質材料で形成したため、補強部材自身の弾性変形が容易になり、補強部材の外輪部材への装着が更に容易になる。また、変形容易なため衝突時の係合解除がより容易に成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態をダブルオフセット型自在継手に適用した態様として、図面に基づいて説明する。
【００１８】
（参考例）
図１は参考例の詳細を示す断面図である。図１において、１は入力軸、２は出力軸、３は入力軸１と出力軸２を連繋する自在継手である。
【００１９】
４は前記自在継手３の外輪部材で、この外輪部材４は、入力軸１又は出力軸２の何れか一方、この参考例においては出力軸２に取り付けられている。具体的には外輪部材４は略筒状に形成され、その一端側に出力軸２が嵌合または溶接されている。
【００２０】
５は前記外輪部材４の内周面に形成されたボール溝である。前記ボール溝５は、外輪部材４に軸方向に複数本、円周方向等間隔に配置して形成される。また、前記ボール溝５は、外輪部材４の軸方向長さのうち、所定長さにわたり形成されている。なお、ボール溝５には後述するボール（転動体）１０が配置されている。
【００２１】
６は前記外輪部材４の内部に配置された内輪部材で、この内輪部材６は、入力軸１又は出力軸２の何れか一方、この参考例においては、入力軸１に取り付けられている。前記内輪部材６は、外周側に球状面を有する略筒状に形成されており、その内周側が入力軸１の端部１Ａにスプライン継手７を介して取り付けられている。具体的には、入力軸１の端部１Ａに雄スプライン７ａが形成され、内輪部材６に雌スプライン７ｂ形成され、相互に圧入されている。また、前記内輪部材６はスナップリング８によって、その脱落が防止してある。
【００２２】
９は前記内輪部材６の外周側に形成されたボール溝である。前記ボール溝９は、内輪部材６の軸方向に複数本、円周方向等間隔に配置して形成されている。前記ボール溝９の数は外輪部材４に形成したボール溝５の数と同数で、互いに対を成すように形成してある。なお、前記ボール溝９内には、外輪部材４のボール溝５と同様に、後述するボール（転動体）１０が配置されている。
【００２３】
１０は前記ボール溝５，９内に配置された複数のボールである。前記複数のボール１０は、ケージ１１によって同一円周上に整列保持された状態でそれぞれ対を成すボール溝５，９内に配置され、外輪部材４と内輪部材６とを連繋している。
【００２４】
１２は皿型プラグであり、この皿型プラグ１２は、前記外輪部材４の内周側に設けられ、外輪部材４の内部と出力軸２の内部との連通を遮断している。
また、１３は前記外輪部材４の他端部に取り付けられた止め輪で、この止め輪１３は、ケージ１１に保持されたボール１０がボール溝５内から抜け出すのを防止している。
【００２５】
１４は前記外輪部材４の他端側と、内輪部材６側の部材である入力軸１との間に設けられ、自在継手３の封止を司るブーツである。前記ブーツ１４は、可撓性を有するゴム材料からなり、前記ブーツ１４の一端は補強部材１５の内周面と、外輪部材４の外周面との間に狭持されて、外輪部材４に取り付けられおり、他端は入力軸１に外周に取付バンド１６によって取り付けられている。
【００２６】
前記補強部材１５は、図２および図３に示すように、一端部に、内周側に突出した凸部１５ａ（係合部）と、一端部の拡径変形を容易にするスリット１５ｂとが形成され、他端部に、内周面が前記ブーツ１４の外周に当接可能な延在部１５ｃが形成され、中間部に、ブーツ１４を外輪部材４の外周面との間に狭持する平担部１５ｄ（狭持部）が形成されている。なお、前記スリット１５ｂは、複数個、円周方向等間隔に形成されている。また、延在部１５ｃおよび平坦部１５ｄの直径は外輪部材４の外径よりも大きく形成されている。
【００２７】
前記外輪部材４の外周面には、前記凸部１５ａが係合する第１環状溝１７（取付溝）と、この第１環状溝１７よりも入力軸１側の位置にブーツ１４の一端を位置決めするための第２環状溝１８が形成されている。
【００２８】
ここで、前記補強部材１５は凸部１５ａが第１環状溝１７と係合されるが、取付時には、まず、補強部材１５を、凸部１５ａと第１環状溝１７とが係合する位置よりも図中右側の位置まで差し込む。この時、補強部材１５は一端側に前記スリット１５ｂが形成してあるために、凸部１５ａが外輪部材４の外周面に当接した拡径状態に容易に弾性変形可能である。次に、ブーツ１４を、前記外輪部材４の第２環状溝１８に一端が接した状態とした後、前記補強部材１５を図中左に移動させて外輪部材４との間にブーツ１４を挟持しながら所定量移動すると前記凸部１５ａと第１環状溝１７とが係合し、図示のように補強部材１５が外輪部材４に対して固定される。この状態で、ブーツ１４の一端は、平坦部１５ｄと、第２環状溝１８との間で狭持して固定される。
【００２９】
斯かる構成において、自在継手は入力軸１と出力軸２との間で回転駆動力を伝達する。
【００３０】
この時、自在継手３は、入力軸１と出力軸２との間に交差角が生じた場合には屈曲し、ボール１０がケージ１１に保持された状態で入力軸１と出力軸２との交差角の２等分線上に移動して、入力軸１と出力軸２との間の等速性を保ちつつ動力伝達を行なう。また、前記入力軸１と出力軸２とに軸方向の力が作用した場合には、ボール１０がボール溝５に沿って軸方向に伸縮可能である。
【００３１】
自在継手が回転駆動力を伝達する際、その遠心力によって、ブーツ１４が膨出する。この現象は自在継手３に交差角が付いた状態で自在継手が作動すると継手内部の空気が膨張し、さらに、顕著に現れる。
【００３２】
しかしながら、本実施の形態においては、ブーツ１４の外周側にブーツ１４の外周に当接可能な補強部材１５を設けたため、ブーツ１４が膨出しようとしても、補強部材１５により、膨出が規制される。
【００３３】
また、補強部材１５はブーツ１４とは独立し、外輪部材４の外周面に取り付けられるため、ブーツ１４の容量を多くでき可撓範囲を大きくすることができる。即ち、外輪部材４に対する内輪部材６の軸方向のストローク量を多くできる。また、作動角も大きくできる。
【００３４】
また、補強部材１５を外輪部材４に取り付けたため、補強部材１５の延在部１５ｃを外輪部材４の外径寸法に略合わせ、それよりよりやや大きく形成するだけの簡素な構成で済むため、製造コストが削減できる。
また、ブーツ１４の一端は、平坦部１５ｄと、第２環状溝１８との間で狭持されるため、取り付け用の特別な部材が不要であり、コスト低減を図れる、さらに、取付作業用の特殊工具も不要のため、容易に取り付けられる。
また、補強部材１５を軟質材料で形成することで、補強部材自身の弾性変形が容易になり、取り付けが更に簡素化できる。
【００３５】
（実施の形態１）
次に、本発明の実施の形態１のプロペラシャフトについて説明する。この実施の形態１は、参考例の自在継手３を軸方向の自動車の前後方向に配置される衝撃吸収可能なプロペラシャフトに適用した形態である。図４は実施の形態１のプロペラシャフトを示し、図５はこの実施の形態１のプロペラシャフトに軸方向の衝撃エネルギが作用した状態を示す。なお、先に説明した部分と重複する部分の説明は省略する。
【００３６】
図において、１９はプロペラシャフトで図外の変速機から終減速機への動力伝達を行い、チューブ２０の一端側を変速機に他端側を入力軸１に連結し、自在継手３を介して、出力軸２からの回転駆動力を終減速機に伝達している。
【００３７】
センタベアリング２１は、取付ブラケット２１ａにより車体のフロアに固定されているとともに、プロペラシャフト１９は弾性部材２１ｃを介して車体に対して弾性的に回転自在に支持されている。そして、前記センタベアリング２１は、自在継手３よりも所定量間隔を置いて車体前方位置に配置されている。なお、２１ｂはラジアルベアリング２１ｄの外輪に固定されたリテーナである。
【００３８】
前記補強部材１５は、延在部１５ｃがセンタベアリング２１に向って延びており、その先端がセンタベアリング２１のリテーナ２１ｂと所定量間隔を置いてセンタベアリング２１の軸方向位置に臨んでいる。
斯かる構成において、前記プロペラシャフト１９を搭載した自動車が車体の前方から衝突した等、プロペラシャフト１９に衝撃エネルギが作用した場合、即ち、入力軸１に軸方向に所定の力が作用した場合には、図５に示すとおり内輪部材６と外輪部材４が相対移動する。所定量相対移動すると、内輪部材６が出力軸２の内部に入り込む。これによって、プロペラシャフト１９の軸方向の長さが短縮化し、プロペラシャフト１９に与えられた軸方向の衝撃エネルギを吸収する。なお、この場合、皿型プラグ１２はその取付位置から外れる。
【００３９】
この時、補強部材１５の延在部の先端が、リテーナ２１ｂと干渉すると、軸方向の力が補強部材１５に作用し、補強部材１５の凸部１５ａと第１環状溝１７との係合が解ける。そのため、補強部材１５が外輪部材４とリテーナ２１ｂの間で突っ張ることがないので、プロペラシャフト１９の軸方向短縮化の障害にならないので、短縮動作を確実に行なえる。
【００４０】
以上、実施の形態を図面に基づいて説明したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。例えば、自在継手をダブルオフセット型に変えて、トライポード型を採用することも可能である。また、補強部材を外輪部材に対し加締めて固定することも可能である。また、プロペラシャフトへの適用に限られず、ドライブシャフト等の各種動力伝達軸に採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例の自在継手を示す断面図である。
【図２】参考例における補強部材を示す段断面図である。
【図３】参考例における補強部材を示す正面図である。
【図４】本発明実施の形態１のプロペラシャフトを示す全体図である。
【図５】本発明実施の形態１のプロペラシャフトの作用説明図である。

Claims

車両の駆動源側に接続された入力軸と、
終減速機側に接続された出力軸と、
前記入出力軸の間に設けられた自在継手と、
該自在継手よりも前記駆動源側に配置されたセンタベアリングと、
該センタベアリングの外輪に固定されたリテーナと、
を有し、
前記自在継手は、
前記出力軸に取り付けられる外輪部材と、
この外輪部材の内側に配置され、前記入力軸に取り付けられる内輪部材と、
前記外輪部材の内側に配置され、前記外輪部材と前記内輪部材とを連繋する転動体と、
一端部を前記外輪部材の外周面に固定し、他端を前記内輪部材側の部材に固定することで該自在継手内部を封止する可撓性ブーツと、
前記外輪部材の外周面に係合するとともに弾性的に拡径変形することで前記係合を解除可能な係合部と、前記ブーツの一端を前記外輪部材の外周面との間に狭持する狭持部と、前記センタベアリング側に延在され前記リテーナと軸方向に重なる位置に配置された延在部とを有する補強部材と、を有し、
前記リテーナと前記延在部の先端との間には所定量間隔が設けられ、
前記入力軸に軸方向の所定の力が作用した場合には、前記内輪部材が前記出力軸の内部に入り込み、前記延在部の先端が前記リテーナと干渉すると前記係合が解除されることで、前記内輪部材が前記外輪部材及び前記出力軸に対して前記所定量間隔よりも多く移動する構成とされている
ことを特徴とする自在継手を用いたプロペラシャフト。
前記外輪部材の外周には取付溝を形成し、前記補強部材の一端部には該取付溝に係合する係合部を形成することを特徴とする請求項１に記載の自在継手を用いたプロペラシャフト。
前記補強部材の係合部には係合部を弾性的に拡径変形可能な所定数のスリットが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の自在継手を用いたプロペラシャフト。
前記補強部材は軟質材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の自在継手を用いたプロペラシャフト。