JP5111868B2 - 推進軸用等速自在継手 - Google Patents

Description

本発明は、車両の動力伝達装置に使用される推進軸（プロペラシャフト）用等速自在継手に関する。

動力伝達装置のプロペラシャフトは、トランスミッションに接続される駆動シャフトと、この駆動シャフトに等速自在継手を介して連結される従動シャフトとを備える。車両において、衝突した際の衝撃は、このプロペラシャフト（推進軸）が抵抗となる。このため、従来において、この推進軸に緩衝機構（衝撃吸収構造）を設けたものがある（例えば、特許文献１）。

特許文献１に記載の動力伝達装置に用いられる等速自在継手は、図６に示すように、円筒状内周面１に軸方向に延びる複数のトラック溝２を形成した外側継手部材としての外輪３と、球面状外周面４に軸方向に延びる複数のトラック溝５を形成した内側継手部材としての内輪６と、前記外輪３のトラック溝２と前記内輪のトラック溝５との対で形成されるボールトラックに配置されるトルク伝達ボール７と、前記トルク伝達ボール７を保持するケージ８とを備え、前記ケージ８の球面状外周面８ａの中心と球面状内周面８ｂの中心を、継手中心Ｏを挟んで軸方向に互いに逆方向に等距離だけオフセットさせている。

この場合、従動シャフトは、等速自在継手の外輪３と、この外輪３に接合される筒体１０とで構成される。なお、外輪３と筒体１０とは例えば摩擦溶接にて接合される。ここで、摩擦溶接（摩擦圧接）とは、回転材料と固定材料とを接触後、ある一定の圧力（Ｐ１）で押し合うことによって、接触面の温度を摩擦熱により上昇させて、次第に圧接に必要な温度まで到達させ、ここで回転を急停止し、同時に前記Ｐ1と同圧か、さらに高い圧力 Ｐ２（Ｐ２＞＝Ｐ１）で押圧することによって接合する方法である。

この等速自在継手の内輪６には、駆動シャフト側のシャフト（スタブ軸）１１が嵌挿されている。すなわち、内輪６の中心孔の内周面にはスプライン部６ａが形成され、この中心孔にシャフト（スタブ軸）１１の端部スプライン部１１ａが挿入されて、内輪６側のスプライン部６ａとシャフト１１側の端部スプライン部１１ａとが係合される。なお、スタブ軸１１の端部スプライン部１１ａの端部には止め輪１２が装着されている。

また、外輪３のスタブ軸側の開口部はブーツ１３にて塞がれている。ブーツ１３は、外輪３に装着される大径部１３ａと、スタブ軸１１に装着される小径部１３ｂと、大径部１３ａと小径部１３ｂとを連結する連結部１３ｃとからなる。大径部１３ａは、外輪３に外嵌される第１円筒部１４と、円筒部１４から内径方向に延びて外輪３の端面に対応する径方向壁部１５と、径方向壁部１５から軸方向に延びる第２円筒部１６とからなり、内部に補強材１７が配設されている。

第１円筒部１４が外輪３の開口部に外嵌された状態でブーツバンド１８が締結されて、外輪３にブーツ１３の大径部１３ａが固着される。また、小径部１３ｂがスタブ軸１１のブーツ装着部に外嵌された状態でブーツバンド１９が締結されて、スタブ軸１１にブーツ１３の小径部１３ｂが固着される。

そして、外輪３には、内部の潤滑用グリースを保持するためのシールプレート（エンドプレート）２０が装着される。シールプレート２０は、円盤状本体部２０ａと、この円盤状本体部２０ａの外周縁から軸方方向に延びる周壁２０ｂとからなり、外輪３の筒体１０側に内嵌されている。この際、周壁２０ｂの外径寸法を、外輪３の装着部９の内径寸法よりも僅かに大きくして、シールプレート２０を外輪３の装着部９に圧入している。

車両の衝突時において、図７に示すように、外輪３に対して駆動シャフト側が矢印Ａ方向へスライドすれば、内輪６を含む内部部品Ｓによって、シールプレート２０を矢印Ａ方向へ押圧して、シールプレート２０の外輪３の装着部９への圧入状態を解除し、仮想線で示すように、シールプレート２０を内部部品Ｓとともに筒体１０側へ移動させる。これによって、衝突による衝撃を吸収するようにしている。
特開２００３−１４６０９８号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載のものでは、衝突による衝撃を吸収するために、シールプレート２０は圧入によって装着されている。このため、シールプレート２０の抜け止め力は小さく、車両への組付け（組立）等の際に、等速自在継手がスライドオーバして内部部品Ｓがこのシールプレート２０に干渉して、シールプレート２０が外れるおそれがある。このため、組付け（組立）等の際における取り扱いに注意が必要であった。

なお、シールプレート２０と内部部品Ｓとの干渉をさけるために、シールプレート２０の近傍にサークリップを配置することが提案できる。しかしながら、サークリップは抜け防止を目的とするため、高強度材が使用され、その抜け防止力が大である。このため、衝突時等において、内部部品Ｓがサークリップに激突すれば、内部部品Ｓが損傷するが、サークリップが抜け防止として存在するために、シールプレート２０を内部部品Ｓとともに筒体１０側へ移動させることができない。

本発明は、上記課題に鑑みて、衝突時等においては、十分な緩衝機能を発揮して、しかも、組立時等においては、シールプレートの外れを有効に防止できる推進軸用等速自在継手を提供する。

本発明の推進軸用等速自在継手は、外側継手部材と、外側継手部材に内嵌される内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材との間に介在してトルク伝達を行なうトルク伝達部材とを備え、前記内側継手部材にシャフトが嵌挿されて、この内側継手部材を含む内部部品が外側継手部材に対して軸方向に沿って摺動する推進軸用等速自在継手において、前記外側継手部材に、シールプレートと、シールプレートよりも内部部品側で、溝底径を外側継手部材に形成されるトラック溝の溝径に一致させた周方向溝に配置されるサークリップとを内装するとともに、前記サークリップは、非衝撃時には、内部部品のシールプレートへの接触を規制し、衝撃時には、内部部品のシールプレート側への突き当たりによるシールプレートの外れを許容するように、衝撃時の内部部品のシールプレート側への移動で破損乃至周方向溝からはずれる程度の強度および剛性を有する低強度材とし、シールプレートへの内部部品の突き当たりは、サークリップの破損乃至周方向溝からはずれた後であるものである。

本発明の推進軸用等速自在継手によれば、非衝撃時には、内部部品とシールプレートとの接触が防止される。このため、非衝撃時である組立時等におけるシールプレートの外れを防止できる。また、衝撃時には、内部部品のシールプレート側への突き当たりによるシールプレートの外れを許容するので、内部部品は反開口部側へ大きくスライドすることができる。これによって、衝突時等の衝撃を吸収することができる。

前記サークリップ（またはＯリング）は、衝撃時の内部部品のシールプレート側への移動で破損する低強度材からなる。内部部品の反開口部側へのスライドを許容でき、衝突時等の衝撃を安定して吸収することができる。

本発明の推進軸用等速自在継手では、非衝撃時である組立時等におけるシールプレートの外れを防止できるので、組立時等の取り扱い性に優れる。また、衝撃時には、内部部品は反開口部側へ大きくスライドすることができて、衝突時等の衝撃を吸収することができるので、十分な緩衝機能を発揮して、内部部品等の損傷を防止できる。

前記サークリップを低強度材から構成することによって、衝突時等の衝撃の吸収の信頼性を向上させることができる。

サークリップは一部に欠損部を有するリング状体またはＯリングのようなゴム製のリングからなり、拡縮を簡単に行うことができて、装着作業の簡略化を図ることができる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１に第１実施形態の推進軸用等速自在継手を示し、この推進軸用等速自在継手は、円筒状内周面２１に軸方向に延びる複数のトラック溝２２を形成した外側継手部材としての外輪２３と、球面状外周面２４に軸方向に延びる複数のトラック溝２５を形成した内側継手部材としての内輪２６と、前記外輪２３のトラック溝２２と前記内輪のトラック溝２５との対で形成されるボールトラックに配置されるトルク伝達ボール２７と、前記トルク伝達ボール２７を保持するケージ２８とを備え、前記ケージ２８の球面状外周面２８ａの中心と球面状内周面２８ｂの中心を、継手中心Ｏを挟んで軸方向に互いに逆方向に等距離だけオフセットさせている。

この場合、従動シャフトは、等速自在継手の外輪２３と、この外輪２３に接合される筒体３０とで構成される。なお、外輪２３と筒体３０とは例えば摩擦溶接にて接合される。

この等速自在継手の内輪２６には、駆動シャフト側のシャフト（スタブ軸）３１が嵌挿されている。すなわち、内輪２６の中心孔の内周面にはスプライン部２６ａが形成され、この中心孔にシャフト（スタブ軸）３１の端部スプライン部３１ａが挿入されて、内輪２６側のスプライン部２６ａとシャフト３１側の端部スプライン部３１ａとが係合される。なお、スタブ軸３１の端部スプライン部３１ａの端部には止め輪３２が装着されている。

また、外輪２３のスタブ軸側の開口部はブーツ３３にて塞がれている。ブーツ３３は、外輪３に装着される大径部３３ａと、スタブ軸３１に装着される小径部３３ｂと、大径部３３ａと小径部３３ｂとを連結する連結部３３ｃとからなる。大径部３３ａは、外輪２３に外嵌される第１円筒部３４と、円筒部３４から内径方向に延びて外輪２３の端面に対応する径方向壁部３５と、径方向壁部３５から軸方向に延びる第２円筒部３６とからなり、内部に補強材３７が配設されている。なお、連結部３３ｃは、この等速自在継手の中立状態において、第２円筒部３６から外輪２３側へ延びる第１部５０と、小径部３３ｂから外輪側に延びる第２部５１と、第１部５０と第２部５１とを連結する湾曲部５２とからなる。

第１円筒部３４が外輪２３の開口部に外嵌された状態でブーツバンド３８が締結されて、外輪２３にブーツ３３の大径部３３ａが固着される。また、小径部３３ｂがスタブ軸３１のブーツ装着部に外嵌された状態でブーツバンド３９が締結されて、スタブ軸３１にブーツ３３の小径部３３ｂが固着される。

また、外輪２３のブーツ側の開口部には、この開口部を介した内部部品Ｓ１の抜けを防止するサークリップ（止め輪）４２が配置されている。すなわち、外輪２３の内径面のブーツ側に周方向溝４３を設け、この溝４３に、ピアノ線や高鋼線等の高強度材からなる止め輪４２が嵌着されている。

そして、外輪２３には、内部の潤滑用グリースを保持するためのシールプレート（エンドプレート）４０が装着される。シールプレート４０は、円盤状本体部４０ａと、この円盤状本体部４０ａの外周縁から軸方方向に延びる周壁４０ｂとからなり、外輪２３の筒体３０側に内嵌されている。この際、周壁４０ｂの外径寸法を、外輪２３の装着部４１の内径寸法よりも僅かに大きくして、シールプレート４０を外輪３の装着部４１に圧入している。すなわち、外輪２３は、トラック溝２２が形成された本体部２３ａと、本体部２３ａよりも大径の副部２３ｂとからなり、副部２３ｂの端面が筒体３０の端面に接合されている。そして、装着部４１が本体部２３ａの副部２３ｂ側の内径面を装着部４１としている。シールプレート４０の抜け力は例えば、０．５ｋＮ〜３ｋＮ程度に設定される。

また、この装着部４１近傍には、図３（ａ）に示すように、一部に欠損部４６を有するリング状のサークリップ（止め輪）４４が配置されている。外輪２３の内径面の装着部４１近傍に周方向溝４５を設け、この溝４５に、軟鋼線、非鉄金属、樹脂、ゴム等の破損強度が小さい低強度材からなる止め輪４４が嵌着されている。なお、この止め輪４４の断面形状としては、図１に示す場合、図４（ａ）に示すように円形であるが、図４（ｂ）に示すように、三角形であっても、図４（ｃ）に示すように、四角形であっても、図４（ｄ）に示すように楕円形であってもよい。

また、止め輪４４としては、図３（ｂ）に示すように欠損部を有さないエンドレスリング体（例えば、Ｏリング）であってもよい。この場合、欠損部を有さないので、嵌着性を考慮して材質をゴム等の弾性材にて構成するのが好ましい。

前記のように構成された推進軸用等速自在継手が使用された車両が衝突等を起こせば、外輪２３に対してシャフト３１が図２の仮想線に示すように入り込むように移動する。この際、サークリップ４４は内部部品Ｓ１が衝突する。サークリップ４４は破損強度が小さい低強度材からなるので、この衝突によって破損する。すなわち、内部部品Ｓ１によるシールプレート４０への押圧力が前記したように例えば、０．５ｋＮ〜３ｋＮを越える場合、サークリップ４４に対しても、これと同等あるいはこれ以上の押圧力が作用し、この押圧力によって、サークリップ４４が破損乃至周方向溝からはずれたりする程度の強度および剛性とする。

そして、内部部品Ｓ１のさらなる矢印Ａ方向へスライドを許容する。これによって、シールプレート４０に突き当たり、図２の仮想線で示すように、シールプレート４０は、装着部４１から外れ、内部部品Ｓ１とともに筒体３０側へ押圧される。すなわち、衝突時の内部部品Ｓ１によるシールプレート４０への押圧力は、例えば、０．５ｋＮ〜３ｋＮを越えるものであり、内部部品Ｓ１がシールプレート４０に突き当たれば、シールプレート４０は装着部４１から外れる。この際、ブーツ１３はその連結部３３ｃにおいて切断される。

本発明の推進軸用等速自在継手では、非衝撃時には、内部部品Ｓ１とシールプレート４０との接触が防止される。このため、非衝撃時である組立時等におけるシールプレート４０の外れを防止でき、組立時等の取り扱い性に優れる。また、衝撃時には、内部部品Ｓ１のシールプレート４０側への突き当たりによるシールプレート４０の外れを許容するので、内部部品は反開口部側へ大きくスライドすることができる。このため、衝突時等の衝撃を吸収することができるので、十分な緩衝機能を発揮して、内部部品Ｓ１等の損傷を防止できる。

前記サークリップ４４を低強度材から構成することによって、衝突時等の衝撃の吸収の信頼性を向上させることができる。また、サークリップ４４は一部に欠損部を有するリング状体またはＯリングのようなゴム製のリングからなり、拡縮を簡単に行うことができて、装着作業の簡略化を図ることができる。

次に図５は他の実施形態を示し、この場合、外輪２３と筒体３０とにそれぞれフランジ４７、４８が設けられ、フランジ４７、４８が付き合わされて、例えばボルト・ナット結合にてフランジ４７、４８が連結される。

この図５に示す推進軸用等速自在継手の他の構成は、前記図１等に示す推進軸用等速自在継手と同様であるので、同一部材については、図１等と同一符号を付してそれらの説明を省略する。

このため、図５に示す推進軸用等速自在継手であっても、前記図１に示す推進軸用等速自在継手と同様の作用効果を奏する。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、前記実施形態では、ボールを使用したダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）であったが、他の摺動式、例えばトリポード部材を使用したトリポード型等速自在継手（ＴＪ）であってもよい。また、図１における実施形態では、外輪２３と筒体３０とを摩擦溶接によって接合していたが、接合箇所を溶融状態にして結合・凝固させる融接、接合する材料を加熱し、原子の相互拡散を利用して接合を行なう拡散接合、および接合する材料より融点の低い金属を間に流し込んで行なう鑞付(ろうづけ)等であってもよい。さらに、サークリップ４４の断面形状として、前記図４に示すもの以外の形状であってもよく、破損強度としては、動力伝達装置に組み付ける前の取り扱い時等において、内部部品Ｓ１がこのサークリップ４４にあたっても破損せず、組み付け後の車両の衝突時における内部部品Ｓ１による押圧力付与によって破損するものであればよい。

本発明の実施形態を示す推進軸用等速自在継手の断面図である。 前記推進軸用等速自在継手の作用を説明する断面図である。 前記推進軸用等速自在継手のサークリップを示し、（ａ）は一部に欠損部を有するリング状体を使用した場合の拡大図であり、（ｂ）はＯリングを使用した場合の拡大図である。 前記推進軸用等速自在継手のサークリップの拡大断面図である。 本発明の他の実施形態を示す推進軸用等速自在継手の断面図である。 従来の推進軸用等速自在継手の断面図である。 従来の推進軸用等速自在継手の作用を説明する断面図である。

符号の説明

３１ シャフト（スタブ軸）
４０ シールプレート
４４ サークリップ（止め輪）
４６ 欠損部
Ｓ１ 内部部品

Claims (3)

1. 外側継手部材と、外側継手部材に内嵌される内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材との間に介在してトルク伝達を行なうトルク伝達部材とを備え、前記内側継手部材にシャフトが嵌挿されて、この内側継手部材を含む内部部品が外側継手部材に対して軸方向に沿って摺動する推進軸用等速自在継手において、
   前記外側継手部材に、シールプレートと、シールプレートよりも内部部品側で、溝底径を外側継手部材に形成されるトラック溝の溝径に一致させた周方向溝に配置されるサークリップとを内装するとともに、前記サークリップは、非衝撃時には、内部部品のシールプレートへの接触を規制し、衝撃時には、内部部品のシールプレート側への突き当たりによるシールプレートの外れを許容するように、衝撃時の内部部品のシールプレート側への移動で破損乃至周方向溝からはずれる程度の強度および剛性を有する低強度材とし、シールプレートへの内部部品の突き当たりは、サークリップの破損乃至周方向溝からはずれた後であることを特徴とする推進軸用等速自在継手。
2. 前記サークリップに、０．５ｋＮ〜３ｋＮ乃至０．５ｋＮ〜３ｋＮを越える押圧力が作用した際に、破損乃至周方向溝からはずれることを特徴とする請求項１に記載の推進軸用等速自在継手。
3. 前記サークリップは、一部に欠損部を有するリング状体又は欠損部を有さないＯリングを含むエンドレスリング体からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の推進軸用等速自在継手。

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