JP4593150B2 - 自在継手 - Google Patents

Description

本発明は、一般的に、自動車のドライブラインに用いるための自在継手に関する。特に、本発明は、軸受カップ組立体を十字形のトラニオンに固定するための機構を備えた自在継手に関する。

公知のように、自在継手を自動車のドライブライン用に用いると、一対の回転軸を互いに連結して、その間の角度を変えることができる。従来の自在継手の中には、回転軸に固定される一対の二股状のヨークを含むものが多い。これらの二股ヨークは、スパイダ即ち十字継手で互いに連結され、独立した軸を中心に回転する。十字継手には、４つの直交するトラニオンが含まれ、軸方向に並んだトラニオンの対向する各対は、二股ヨークに形成された一対の並んだ穴に装着される。通常、軸受カップは各穴に固定され、軸受組立体は軸受カップに保持されるため、各ヨークは、トラニオン対の一方に対して枢軸運動をするように支持される。更に、トラニオンと軸受カップとの間にスラスト座金を用いて、その間に生じ得る半径方向を向いたスラスト力を吸収することが知られている。

自在継手の組立時、軸受組立体を二股ヨークに連結しようとすると困難な場合がある。通常、各軸受組立体、スラスト座金、及び軸受カップは、トラニオン上に配置されるが、これに対する保持は確実ではない。組立プロセス時、軸受カップ及び軸受組立体は、偶発的に狂いが生じたり、トラニオンから分離したりすることがある。また、組立プロセス時、重力のために構成要素が分離することもある。軸受が汚染されたり生産性が低下したりする可能性がある。例えば、外部からの紐、網、又は他の梱包方法を用いて、出荷搬送時、軸受カップ組立体は、所定の位置に保持される。これらの紐は、エンドユーザが取り外して処分しなければならず、時間や費用の必要経費が生じる。従って、外部からの廃棄し得る手段を用いることなく、軸受カップ組立体がトラニオン上に保持される自在継手を提供すると有益である。
米国特許第４，３６６，９６６号 米国特許第４，３７１，３５８号 米国特許第４，８７４，３４９号 米国特許第５，５９１，０８５号 米国特許第５，７２５，４３１号 米国特許第５，８１３，９１６号 米国特許第５，８６５，６７８号 米国特許第６，１２９，６３４号 米国特許第６，１６２，１２６号 米国特許第６，２６４，５６６号 米国特許第６，２８０，３３５号 米国特許第６，３３６，８６８号 米国特許第６，３５７，７５７号

本発明は、一対の回転軸を互いに連結するための自在継手を目的とする。

自在継手には、十字継手によって互いに連結される一対の二股ヨークが含まれる。十字継手は、４つの直交するトラニオンを含む。各トラニオンは、フレア状の端部を含む。各
フレア状端部は、軸受組立体をトラニオン上に保持する。

本発明は、詳細な説明及び添付図面により更に理解が得られる。
一般的に、本発明は、自動車ドライブライン用に用いられるタイプの自在継手に関し、回転軸を、その間の角度を変え得るように、互いに連結するための自在継手に関する。

図１及び２は、第１軸１２を第２軸１４に連結する自在継手１０を示す。一般的に、自在継手１０には、第１軸１２の端部に取り付けられる第１ヨーク１６と、第２軸１４の端部に取り付けられる第２ヨーク１８と、第１ヨーク１６を第２ヨーク１８に互いに連結する十字継手２０が含まれる。第１ヨーク１６は、二股に分岐し、また、横方向に離間した一対の脚部２２を含むが、作図線“Ａ”によって示すように、脚部２２は、好適には、第１軸１２の回転軸に関して対称である。脚部２２には、内側面２４と外側面２６とが含まれ、ジャーナル部２７がその間に延在する。開口部２８は、留め具３１を介して一対のエンドキャップ３０を脚部２２に連結することによって形成される。エンドキャップ３０及びジャーナル部２７が協働して開口部２８を完全なものにする。開口部２８は、作図線“Ｙ”で示すように、第１トラニオン軸上に並び、第１トラニオン軸は、第１軸１２の回転軸“Ａ”を貫通し、また、これに対して直交している。

第２ヨーク１８は、二股に分岐し、また、横方向に離間した一対の脚部３２を含むが、作図線“Ｂ”によって示すように、脚部３２は、好適には、第２軸１４の回転軸に関して対称である。脚部３２には、内側面３４及び外側面３６が含まれ、開口部３８がそれらの間に延在する。開口部３８は、作図線“Ｚ”で示すように、第２トラニオン軸上で並んでおり、第２トラニオン軸は、第２軸１４の回転軸“Ｂ”を貫通し、また、これに対して直交している。開口部３８は、内側面３４と外側面３６との間に形成される環状溝４０を含む貫通孔である。開口部２８及び３８の形状及び寸法は、それらに用いられる十字継手２０の個々の寸法に応じて、同じでも異なってもよいことに留意されたい。また環状溝４０は、機械加工、鋳造、又は同様な方法で形成し得ることも留意されたい。

図２において最も良く分かるように、十字継手２０には、中央ハブ４２が含まれ、中央ハブから一対の第１トラニオン４４及び一対の第２トラニオン４６が延在する。第１トラニオン４４は、第２トラニオン４６に対して直交している。第１トラニオン４４は、第１トラニオン軸“Ｙ”上で軸方向に揃うように、第１ヨーク１６の脚部２２の開口部２８に挿入するようになっている。同様に、第２トラニオン４６は、第２トラニオン軸“Ｚ”上で軸方向に揃うように、第２ヨーク１８の脚部３２の開口部３８に挿入するようになっている。第１トラニオン４４及び第２トラニオン４６は、それぞれ第１及び第２ヨーク１６及び１８に設置され、図１に示すように、トラニオン軸“Ｙ”及び“Ｚ”は、十字継手２０の回転軸と直角に交差する共通面“Ｃ”を貫通する。

また自在継手１０には、開口部２８に装着されるようになっている第１軸受カップ組立体対４８と、開口部３８に装着されるようになっている第２軸受カップ組立体対５０とが含まれる。第１軸受カップ組立体４８は、開口部２８に第１トラニオン４４を収容し回転可能に支持するために設けられる。同様に、第２軸受カップ組立体５０は、開口部３８に第２トラニオン４６を収容し回転可能に支持するために設けられる。説明を簡単にするために、以下の説明は、軸受カップ組立体４８の構成要素に限定するが、軸受カップ組立体５０の対応する構成要素は、ほぼ同一であることを理解されたい。

図２乃至４は、軸受カップ５２と、スラスト座金５４と、ローラ軸受５６と、封止座金５８と、弾性封止部６０とが含まれる各軸受カップ組立体４８を示す。軸受カップ５２の形状は、ほぼ空洞で円筒状である。軸受カップ５２には、端部位６４によって一端が閉じ
られるほぼ円筒状の部位６２が含まれる。円筒状部位６２には、外壁面６６と内壁面６８とが含まれる。端部位６４には、外側面７０と内側面７２とが含まれる。ローラ軸受５６は、トラニオン４４のほぼ円筒状の部位７５の内壁面６８と外壁面７４との間に配置され、軸受カップ５２とトラニオン４４との間で相対的な回転運動が可能である。ローラ軸受５６は、トラニオン４４の軸“Ｙ”に平行な軸上で回転するように配向され、また、この軸を中心にした円周上に配列される。各ローラ軸受５６の一端部は、スラスト座金５４の環状フランジ部位７８上に形成された軸受面７６に対抗して回転するように支持される。ローラ軸受５６の対向する端部は、封止座金５８によって保持され、封止座金５８は、封止部６０によって保持される。封止部６０は、軸受カップ５２の外壁面６６とトラニオン４４の外壁面７４との間に延在して、ローラ軸受５６を汚染から保護し、また、軸受カップ組立体４８内に潤滑油を保持する。

図４に最も分かり易く示すように、トラニオン４４は、ほぼ円筒状の部位７５に隣接して配設されたフレア状端部８１を含み、自在継手組立時、トラニオン上にそれぞれの軸受カップ組立体を保持する補助の役割を果たす。フレア状端部８１には、トラニオン４４の周囲に延在する突起部８２が含まれる。突起部８２は、ほぼ円筒状の部位７５の外壁面７４を越えて半径方向に外側に向かって延在する。突起部８２には、移動止め８４と、保持面８５と、面取り部８６とが含まれる。移動止め８４は、外壁面７４と保持面８５との間の移行部に形成される。面取り部８６は、ローラ軸受５６及びスラスト座金５４を取り付けるための導入部を提供する。面取り部８６は、突起部８２とトラニオン４４の端面８７とを互いに連結する。

自在継手１０を組み立てる場合、第１軸受カップ組立体４８及び第２軸受カップ組立体５０は、それぞれのトラニオンに取り付けられる。突起部８２は、ローラ軸受５６との干渉が軽微になるような大きさに設定する。ローラ軸受は、トラニオンよりも硬いため、ローラ軸受５６が、トラニオン４４上を軸方向に並進する際、突起部８２は、僅かに変形したり磨り減ったりする。ローラ軸受５６は、一旦適切に配置されると、ほぼ円筒状の部位７５の外壁面７４と係合する。

スラスト座金５４には、円板部位８８が含まれ、円板部位８８から環状フランジ部位７８が延在する。中央開口部９０は、円板部位８８を貫通して延在し、また、各トラニオンにある潤滑油通路９２に連通している。十字継手２０の中央ハブ４２に搭載される取り付け部品（図示せず）は、潤滑油通路９２に連通している。この取り付け部品の用途は、ローラ軸受５６の潤滑及び相対的な可動面間への潤滑油膜の供給のために通路９２に潤滑油を供給することである。円板部位８８には、軸受カップ５２の内側面７２に面して接触する外側面９６が含まれる。また円板部位８８には、トラニオン４４の端面８７に面して接触する内側面９８も含まれる。内側面９８及び外側面９６は、ほぼ平行であり、円板部位８８の厚みは一定である。更に、スラスト座金５４には、フランジ部位７８によって画成される環状内壁面１０２及び環状外壁面１０４が含まれる。環状内壁面１０２は、トラニオン４４の外壁面７４に面するように構成される。環状外壁面１０４は、軸受カップ５２の内壁面６８に面する。このように、スラスト座金５４は、軸受カップ５２とトラニオン４４とを揃える機能を果たす。

図５において、他の実施形態のスラスト座金５４’を示す。スラスト座金５４’には、環状フランジ部位７８’が含まれ、環状フランジ部位７８’は、突起部８２’によって画成される外径よりも内径が僅かに小さい円筒状の開口部を画成する。取り付けの際、面取り部８６’は、フランジ部７８’の環状内壁面１０２’を突起部８２’上に導く。スラスト座金は、注入成形ナイロン等の弾性材料から構成されるため、環状フランジ部位７８’の少なくとも一部は、付勢されて、保持面８５’と係合する。このように、スラスト座金５４’及びローラ軸受５６’は、トラニオン４４’上に保持される。フレア状端部８１’
は、外壁面７４’の外側に配置され、また、各軸受カップ組立体が一旦それぞれのトラニオンに連結されると、適切なローラ軸受機能を妨げないことを当業者は認識されたい。

一旦、軸受カップ組立体４８及び５０をトラニオン４４及び４６に取り付けると、軸受カップ組立体は、脚部開口２８及び３８に挿入される。その後、十字継手２０を中央に配置し、動的に均衡をとり、脚部２２及び３２に連結する。ヨーク１６及び１８を十字継手２０に固定する場合、様々な方法が利用可能である。一つの方法は、軸受カップ５２の外壁面６６に形成された環状溝１２４内に止め輪１２２を装着することが挙げられる。止め輪１２２は、内側面２４と係合して軸受組立体を保持する。他の選択肢として、開口部２８を取り囲む外側面２６の一部は、軸受カップ５２の外側面７０と係合する局部領域を形成するために、“かしめ”やピーニング等の処理を用いて変形してもよい。他の方法は、脚部と軸受カップとの間に延在する通路内に溶解樹脂を注入することが挙げられる。溶解樹脂は、凝固して、脚部の開口部内に軸受カップを保持する。更に他の保持方法では、軸受カップ５２の外側面７０に対向して止め輪１２２を係合するように変形し得る脚部２２から延在する突起部（図示せず）を用いる。これらの１つ又は複数の方法が、共同所有の「特許文献９」、「特許文献１１」、「特許文献１２」に開示されており、各開示の全文を本明細書に引用参照する。

更に、前述の議論は、本発明の例示の実施形態について、単に開示し説明するものである。このような説明並びに添付図面及び請求項から、当業者は、直ちに認識されるであろうが、前述の請求項で定める本発明の精神と範囲から逸脱することなく、様々な変更、修正、及び変形を成し得る。

本発明の原理に基づく自在継手を示す斜視図。 図1に示した自在継手を示す分解斜視図。 本発明のトラニオン及び軸受カップ組立体を示す部分分解斜視図。 本発明の教示内容に基づき構成されたトラニオン及びスラスト座金が含まれる自在継手を示す部分断面側面図。 本発明の教示内容に基づき構成されたトラニオン及びスラスト座金の他の実施形態を示す部分断面側面図。

符号の説明

１０・・・自在継手、１２・・・第１軸、１４・・・第２軸、１６・・・第１ヨーク、１８・・・第２ヨーク、２２・・・脚部、２８・・・開口部、３２・・・脚部、３４・・・内側面、３６・・・外側面、Ａ、Ｂ、Ｙ、Ｚ・・・作図線

Claims (15)

1. 自在継手であって、
   脚部を含むヨークであって、前記脚部は前記脚部を貫通して延在する開口部を有する、前記ヨークと、
   トラニオンを有する十字継手であって、前記トラニオンには、円筒状の部位と、その末端にフレア状部位と、前記フレア状部位から前記円筒状の部位の方へ軸方向に内側に向かって延在するテーパ状の面とが含まれ、前記フレア状部位には、前記円筒状の部位の外側面を越えて半径方向に外側に向かって延在する突起部が含まれる、前記十字継手と、
   前記円筒状の部位上に回転可能に配置された軸受であって、前記フレア状部位の最大直径よりも寸法が小さい内径を画成する前記軸受と、
   前記軸受に隣接する前記トラニオンの前記末端部に配置されたスラスト座金と
   が含まれ、前記スラスト座金は、前記トラニオンの前記フレア状部位と係合する環状フランジを有する、自在継手。
2. 請求項１に記載の自在継手であって、
   前記スラスト座金は、差し込み方式で前記トラニオンに連結される自在継手。
3. 請求項１に記載の自在継手であって、
   前記突起部は、前記円筒状の部位上に前記軸受を位置決めする際、少なくとも部分的に変形される自在継手。
4. 請求項１に記載の自在継手であって、
   前記フレア状部位には、前記突起部と前記円筒状の部位の前記外側面との間に配置された移動止めが含まれ、また、前記軸受は、前記移動止めに隣接して配置されて、前記軸受が前記トラニオンから外れるのを防ぐ自在継手。
5. 請求項１に記載の自在継手であって、
   前記フレア状部位には、前記末端部から前記突起部の方へ軸方向に内側に向かって、かつ、半径方向に外側に向かって延在するテーパ状の面と、前記突起部から前記円筒状の部位へ半径方向に内側に向かって延在する保持面と、が含まれる自在継手。
6. 請求項５に記載の自在継手であって、更に、
   前記保持面と少なくとも部分的に係合するスラスト座金を含む、自在継手。
7. 自在継手の組立方法であって、
   十字継手のトラニオン上に軸受を配置する段階であって、前記トラニオンには、円筒状の部位と、その末端部にフレア状部位と、前記フレア状部位から前記円筒状の部位の方へ軸方向に内側に向かって延在するテーパ状の面とが含まれ、前記フレア状部位には、前記円筒状の部位の表面から半径方向に外側に向かって延在する突起部が含まれる、前記軸受を配置する段階と、
   スラスト座金を前記トラニオンの前記末端部に連結する段階であって、前記スラスト座金には、前記フレア状部位と係合する環状フランジが含まれる、前記スラスト座金を連結する段階と、
   前記スラスト座金、前記軸受、前記トラニオンの前記円筒状の部位上に軸受カップを配置する段階と、
   が含まれる方法。
8. 請求項７に記載の方法であって、
   軸受を配置する前記段階には、前記軸受と前記フレア状部位との間の干渉状態を克服する段階が含まれる方法。
9. 請求項８に記載の方法であって、
   トラニオン上に軸受を配置する前記段階には、前記突起部の少なくとも一部を変形する段階が含まれる方法。
10. 請求項８に記載の方法であって、
    トラニオン上に軸受を配置する段階には、前記トラニオンによって画成された縦軸を中心にして前記軸受を回転させる段階が含まれる方法。
11. 請求項１０に記載の方法であって、更に、
    前記軸受を回転しつつ、前記軸受に軸方向の取り付けの力を加える段階が含まれる方法。
12. 請求項８に記載の方法であって、
    前記軸受カップは、前記トラニオン上へ配置される前に、前記軸受及び前記スラスト座金上に配置される方法。
13. 請求項８に記載の方法であって、更に、
    前記スラスト座金の円板部位を前記トラニオンの端面と係合する段階が含まれる方法。
14. 自在継手の組立方法であって、
    トラニオン付きの十字継手を得る段階であって、前記トラニオンは、円筒状の部位と、前記トラニオンの末端部にフレア状部位と、前記フレア状部位から前記円筒状の部位の方へ軸方向に内側に向かって延在するテーパ状の面とを有し、前記フレア状部位には、前記円筒状の部位の外側面を越えて半径方向に外側に向かって延在する突起部が含まれる、前記十字継手を得る段階と、
    軸受カップ内に軸受を配置する段階と、
    前記軸受カップ内にスラスト座金を配置する段階と、
    前記トラニオン上に前記軸受カップを配置する段階と、
    前記突起部を少なくとも部分的に変形しつつ前記軸受を前記トラニオンの軸方向に並進させて、前記軸受を前記円筒状の部位と揃えるとともに、前記トラニオン上に前記軸受を保持する段階と、
    前記スラスト座金の環状に延在するフランジ部位の少なくとも一部を前記テーパ状の面に付勢して係合する段階と、
    前記軸受カップを被駆動部に連結する段階と、
    が含まれる方法。
15. 請求項１４に記載の方法であって、
    前記突起部は、外径を画成し、前記軸受は、内径を画成し、また、前記外径は、前記内径よりも大きい、方法。

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