JP5516157B2

JP5516157B2 - 動力伝達軸装置

Info

Publication number: JP5516157B2
Application number: JP2010154151A
Authority: JP
Inventors: 靖史梶川
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2010-07-06
Filing date: 2010-07-06
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2030-07-06
Also published as: EP2405152A3; EP2405152A2; US20120010006A1; CN102312929B; JP2012017772A; US8425335B2; CN102312929A; EP2405152B1

Description

本発明は、動力伝達軸装置に関する。

例えば、車両に搭載されるプロペラシャフトの連結部に用いられる動力伝達軸装置として、特許文献１に記載のものがある。この動力伝達軸装置は、図６に示しているように、雄スプライン８１ａを外周の一部に有している軸８１と、この雄スプライン８１ａに嵌合している雌スプライン８２ａを内周の一部に有しているスリーブ８２と、軸８１の基部８１ｂに取り付けられスリーブ８２を径方向外側から覆っている筒状のカバー８３と、このカバー８３とスリーブ８２との間の環状空間を密封しているゴム製シールリップを有したシール８４とを備えている。この動力伝達軸装置では、軸８１とスリーブ８２とが、前記雄雌スプライン８１ａ，８２ａによって、周方向に相対回転不能であるが、軸方向に相対移動可能となる。

この動力伝達軸装置がプロペラシャフトの連結部として用いられた場合は特に、例えば路面から飛来してくる飛来物（例えば、小石）がシール８４に衝突し、シール８４を破損させるおそれがある。このため、図７に示しているように、前記シール８４を前記カバー（第１カバー）８３と共に径方向外側から覆う筒状の第２カバー８５を、スリーブ８２に取り付ける構造が提案されている。

実開昭６２−１１０６２８号公報（第６図参照）

図７の構成によれば、外部から飛来してくる飛来物が、シール８４に衝突するのを防ぐことはできるが、第２カバー８５の開口側（図７では右側）から、泥水や小さな土砂等の異物が入り、当該異物が、第２カバー８５の内周面と第１カバー８３の外周面との間の隙間を通って、シール８４が設けられている内部に侵入するおそれがある。この場合、ゴム製シールリップを有したシール８４によって、前記異物がスプライン部８６に入り込むことは阻止されるが、当該異物がシール８４の近傍に溜まり、やがて、この異物が原因となってシール８４を損傷させたり、劣化させたりするおそれがある。

そこで、前記シール８４（第１シール）の他に、第１カバー８３の外周面と第２のカバーの内周面との間に、第１シール８４と同様のゴム製シールリップを備えた第２シールを設ける構成（図示せず）が考えられる。
しかし、この構成では、軸８１とスリーブ８２とが軸方向に相対移動すると、第１シール８４と第２シールとの間に形成される密閉された空間の容積が変化することとなり、当該空間が負圧になることがある。この場合、負圧に基づくポンプ作用によって、スプライン部８６の潤滑剤が、スリーブ８２と第１カバー８３との間の環状空間に引き寄せられたり、シール８４を越えて外側へ吸い出されたりするおそれがあり、これにより、スプライン部８６の潤滑剤不足が発生するおそれがある。

そこで、本発明は、外部から内部へ異物が侵入するのを防ぐことができ、しかも、軸とスリーブとが軸方向に相対移動した際に、内部で負圧を発生させない動力伝達軸装置を提供することを目的とする。

本発明の動力伝達軸装置は、雄スプラインを外周の一部に有している軸と、前記雄スプラインに嵌合している雌スプラインを内周の一部に有し前記軸に対して相対回転不能でかつ軸方向に相対移動可能であるスリーブと、前記軸に取り付けられ前記スリーブを径方向外側から覆っている筒状の第１カバーと、前記スリーブに取り付けられ前記第１カバーを径方向外側から覆っている筒状の第２カバーと、前記第１カバーと前記スリーブとの間の環状空間を密封しているシールと、前記第１カバーの外周面と前記第２カバーの内周面との内の一方側に形成されている周方向に連続した溝に取り付けられ、かつ、当該第１カバーの外周面と当該第２カバーの内周面との内の他方側の面に対して摺動可能であるリングとを備え、前記リングと前記溝との間でラビリンスシールが構成され、前記リングは、周方向の一部が接離しているＣ形のリングであり、前記Ｃ形のリングは、前記溝に、軸方向に複数個設けられており、接離部の周方向の位置がそれぞれ異なって設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、第１カバーの外周面と第２カバーの内周面との間において、リングと溝とによってラビリンスシールが構成されるので、外部からシール側への異物の侵入を防ぐことができる。また、第１カバーの外周面と第２カバーの内周面との内の一方側に形成されている溝に取り付けられたリングは、当該第１カバーの外周面と当該第２カバーの内周面との内の他方側の面に対して、摺動可能であることから、第１カバーと第２カバーとの軸方向の相対移動、すなわち、軸とスリーブとの軸方向の相対移動を妨げることがない。

さらに、ラビリンスシールでは、リングと溝との間に形成される隙間を空気が通過可能となる。このため、軸とスリーブとが軸方向に相対移動した場合に、従来では発生する可能性があった内部の負圧が生じない。
つまり、本発明によれば、第１カバーと第２カバーとの間において、空気の通過は許容するが、泥水等の異物の通過を規制することができる。

また、前記リングは、周方向の一部が接離しているＣ形のリングであることから、溝へのリングの取り付けが容易となる。また、Ｃ形のリングでは、周方向の一部が接離しているため、この接離部を通じて泥水等の異物の通過が可能となるが、リングは軸方向に複数設けられており、しかも、それぞれの接離部の周方向の位置が異なっていることから、複数のリングによって、前記異物の通過を遮断することができる。
つまり、リングの取り付け性が向上すると同時に、異物の侵入を阻止する性能を確保することができる。

本発明によれば、第１カバーと第２カバーとの間において、空気の通過は許容するが、泥水等の異物の通過を規制することができるので、外部からの異物の侵入を防ぐことができ、また、軸とスリーブとが軸方向に相対移動した場合に、従来では発生する可能性があった内部の負圧が生じない。この結果、例えば、内部のスプラインの潤滑剤が、外部へ吸い出されるのを防ぐことが可能となる。

本発明の動力伝達軸装置の実施の一形態を示す縦断面図であり、上側半分を示している。シール及びリングを説明する拡大断面図である。リング及び溝を説明する断面図である。溝に２つのリングを取り付けた場合の説明図である。本発明の動力伝達軸装置の他の実施形態の一部を説明している拡大断面図である。従来の動力伝達軸装置の縦断面図である。従来の動力伝達軸装置の縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の動力伝達軸装置の実施の一形態を示す縦断面図であり、上側半分を示している。本発明の動力伝達軸装置は、例えば、車両のプロペラシャフトの連結部に適用することができる。
図１の動力伝達軸装置は、雄スプライン２を外周の一部に有している軸１と、この雄スプライン２に嵌合している雌スプライン７を内周の一部に有しているスリーブ６とを備えている。前記スプライン２，７によって、スリーブ６と軸１とは、相対回転不能であり、相互間でトルクの伝達が可能となり、さらに、スリーブ６と軸１とは、軸方向に相対移動可能であり、スリーブ６と軸１とを含む装置の全長が伸縮することができる。図１は、最も短縮した状態を示している。

前記軸１は、雄スプライン２が形成されている軸本体４と、この軸本体４よりも径が大きい基部３とを有している。基部３から軸本体４が軸方向（本実施形態では軸方向左側）に延びており、基部３と軸本体４とは一体である。
前記スリーブ６は、雌スプライン７が形成されている筒部８と、基部９とを有している。基部９から筒部８が軸方向（本実施形態では軸方向右側）に延びており、基部９と筒部８とは一体である。

また、図１において、この動力伝達軸装置は、スリーブ６の筒部８を径方向外側から覆っている直線筒状の第１カバー１０と、この第１カバー１０を径方向外側から覆っている直線筒状の第２カバー２０とを備えている。軸１、スリーブ６、第１カバー１０及び第２カバー２０は、すべて横断面が円形であり、同心状に配置されている。

前記第１カバー１０は、その一端部（図１では右側の基部１０ｂ）において、軸１の基部３に固定されている。第１カバー１０と軸１の軸本体４との間には、当該第１カバー１０の取り付け部（基部１０ｂ）側が閉塞された、環状の空間が形成されている。
前記第２カバー２０は、その一端部（図１では左側の基部２０ｂ）において、スリーブ６の筒部８に取り付けられている。第２カバー２０とスリーブ６の筒部８との間には、当該第２カバー２０の取り付け部（基部２０ｂ）側が閉塞された、環状の空間が形成されている。

さらに、動力伝達軸装置は、第１カバー１０とスリーブ６の筒部８との間の環状空間Ａ１を密封しているシール３１を備えている。図２は、シール３１、及び、後述するリング４１を説明する拡大断面図である。
前記シール３１は、第１カバー１０に固定されている本体部３２と、この本体部３２からスリーブ６の筒部８の外周面８ａへと延びているシールリップ部３３とを有している。シールリップ３３は、例えばゴム製である。
図１と図２とにおいて、軸１とスリーブ６とが軸方向に相対移動すると、これに伴って、スリーブ６と、軸１に一体である第１カバー１０とが軸方向に相対移動するが、この際、前記シールリップ３３は、スリーブ６の筒部８の外周面８ａに対して摺動する。

シール３１は、第１カバー１０の先部１０ａに取り付けられており、第１カバー１０と筒部８との間に形成されている環状の空間Ａ１を、当該先部１０ａ側で密封している。つまり、図１において、シール３１は、第１カバー１０と共に、第２カバー２０よりも径方向内側の空間を、内部側である環状の空間Ａ１と、外部側である環状の空間Ａ２とに仕切っている。なお、前記環状の空間Ａ１は、第１カバー１０とスリーブ６の筒部８との間に形成された空間であり、前記環状の空間Ａ２は、第２カバー２０の基部２０ｂ側とスリーブ６の筒部８の基部側との間に形成されている空間である。
そして、装置全体が伸縮した際に、そのストロークの全長にわたって、シール３１は、第２カバー２０により、径方向外側から覆われた状態にある。

また、図２に示しているように、第１カバー１０の外周面１１には、周方向に連続した溝１３が形成されている。この溝１３は、外周面１１の全周にわたって連続して形成され環状の溝となっている。そして、この溝１３に、リング４１が取り付けられている。リング４１は、円環状であるが、本実施形態では、溝１３への取り付けを容易とするために、Ｃ形のリングからなる。

図３は、リング４１及び溝１３を説明する断面図である。リング４１は、第１カバー１０に形成されている溝１３の軸方向両側にある側面１４，１５の間に設けられているが、当該第１カバー１０には完全に位置固定されておらず、溝１３内を軸方向について移動可能となっている。そして、リング４１の外周面４２は、第２カバー２０の内周面２１に対して密に接触した状態にある。つまり、リング４１は、第２カバー２０の内周面２１に緊迫した状態にある。
このため、軸１とスリーブ６とが軸方向に相対移動すると、第１カバー１０と第２カバー２０との間においても、軸方向に相対移動するが、第１カバー１０に形成されている溝１３に嵌っているリング４１は、当該溝１３の側面１４，１５の一方に押され、第２カバー２０の内周面２１に対して摺動する。

そして、図３に示しているように、リング４１は、溝１３の幅寸法ｗよりも小さい軸方向厚みｔを有しており（ｗ＞ｔ）、さらに、リング４１は、溝１３の底面１６との間に隙間ｇ１を有して当該溝１３の両側面１４，１５間に設けられている。
これらリング４１と溝１３とによって、第１カバー１０の外周面１１と第２カバー２０の内周面２１との間に、ラビリンスシール（ラビリンス構造）が構成される。このラビリンスシールによって、第２カバー２０の先端２０ａ（図１参照）の開口部側からシール３１への異物の侵入を防ぐことができる。

また、溝１３に取り付けられたリング４１は、第２カバー２０の内周面２１に対して摺動可能であることから、第１カバー１０と第２カバー２０との軸方向の相対移動、すなわち、軸１とスリーブ６との軸方向の相対移動を妨げることがない。

さらにこのラビリンスシールでは、リング４１の内周面４３と、溝１３の底面１６との間に前記隙間ｇ１が形成される共に、リング４１の両側面４４，４５と溝１３の両側面１４，１５との間に隙間ｇ２，ｇ３を形成することができ、これら隙間ｇ１，ｇ２，ｇ３を空気が通過することができる。
したがって、このリンク４１と溝１３とによるラビリンスシールを第２のシールとすると、軸１とスリーブ６とが軸方向に相対移動した場合に、当該第２のシールと、前記シール３１（第１シール）との間において、（従来では発生する可能性があった）内部の負圧が生じない。

この結果、図１において、例えば、雄スプライン２と雌スプライン７との嵌合部に存在している潤滑剤が、前記負圧によって、スリーブ６ｂの筒部８と第１カバー１０との間の環状の空間Ａ１に引き寄せられたり、さらに、潤滑剤が、シール３１を越えて、第２カバー２０の基部２０ｂ側に形成されている環状の空間Ａ２へ吸い出されたりすることがなく、スプライン２，７の嵌合部の潤滑剤不足を防ぐことが可能となる。

以上のようなリング４１及び溝１３によるラビリンスシールによれば、第１カバー１０と第２カバー２０との間において、空気の通過は許容するが、泥水等の異物の通過を規制することができる。
なお、異物の侵入を防ぐために、前記隙間ｇ１，ｇ２，ｇ３それぞれは、第１カバー１０の外周面１１と第２カバー２０の内周面２１との間に形成される隙間よりも小さくなるように設定するのが好ましい。

また、前記のとおり、軸１とスリーブ６とが軸方向に相対移動すると、第１カバー１０に形成されている溝１３に嵌っているリング４１は、当該溝１３の側面１４，１５の一方に押され、第２カバー２０の内周面２１に対して摺動する。この際、リング４１の側面４４，４５の一方が、溝１３の側面１４，１５の一方に接触した状態となるが、接触する両側面間では気密性は無く、空気の通過は可能である。また、両側面間の気密性を確実に損なわせるために、溝１３の側面１４，１５と、リング４１の側面４４，４５との内の、一方又は双方に、粗面加工が付されていてもよい。

図３の実施形態では、溝１３に単一のリング４１を設けた場合を説明したが、複数個のリング４１が設けられていてもよい。図４は、複数個のリング４１を設けた場合を示している。図４の実施形態では、二個のリング４１が同じ溝１３内に、軸方向に並べて設けられている。このように、リング４１を複数個設ける場合、各リング４１は、図４（ａ）に示しているように、周方向の一部が接離しているＣ形のリングであり、これらＣ形のリング４１，４１は、溝１３嵌められた状態で、接離部（欠損部）４６の周方向の位置が異なっている。つまり、図４（ａ）に示しているように、２つのリング４１，４１の接離部４６，４６は、１８０°離れるようにして、当該リング４１，４１が溝に取り付けられる。

図４の構成によれば、Ｃ形のリング４１とすることで、周方向の一部に接離部４６が生じ、この接離部４６を通じて泥水等の異物の通過が可能となるが、リング４１は軸方向に複数個設けられており、しかも、それぞれの接離部４６の周方向の位置が異なっていることから、これらリング４１，４１によって、異物の通過を遮断することができる。
なお、この形態においても、両リング４１，４１と溝１３との間には、隙間が形成されるように、溝１３の幅寸法ｗ及びリング４１の厚さｔが、（ｗ＞２×ｔ）の関係となるように設定される。

なお、本発明の動力伝達軸装置は、溝１３が、第１カバー１０の外周面１１と第２カバー２０の内周面２１との内の一方側に形成されており、リング４１は、第１カバー１０の外周面１１と第２カバー２０の内周面２１との内の他方側の面に対して摺動可能であればよい。
そこで、本発明の動力伝達軸装置の他の実施形態として、図５に示している構造がある。つまり、溝１３が、第２カバー２０の内周面２１に形成されており、この溝１３に取り付けられているリング４１は、第１カバー１０の外周面１１に対して摺動可能となっている。つまり、図２の実施形態と比べて、溝１３の形成面と、リング４１の摺動面とが反対となっている。
なお、軸１とスリーブ６とは軸方向に相対移動することから、図２の実施形態では、溝１３は、第１カバー１０の先部１０ａ側（図１の左側）に形成されているが、図５の実施形態では、溝１３は、第２カバー２０の先部２０ａ側に形成されている必要がある。

図５の実施形態においても、リング４１は、第２カバー２０側に形成されている溝１３の軸方向両側にある側面１４，１５の間に設けられているが、当該第２カバー２０には完全に位置固定されておらず、溝１３内を軸方向について移動可能となっている。そして、リング４１の内周面４３は、第１カバー１０の外周面１１に対して密に接触した状態にある。つまり、リング４１は、第１カバー１０の外周面１１に緊迫した状態にある。
このため、軸１とスリーブ６とが軸方向に相対移動すると、第１カバー１０と第２カバー２０との間においても、軸方向に相対移動するが、第２カバー２０に形成されている溝１３に嵌っているリング４１は、当該溝１３の側面１４，１５の一方に押され、第１カバー１０の外周面１１に対して摺動可能となる。

このようなリング４１と溝１３とによって、第１カバー１０の外周面１１と第２カバー２０の内周面２１との間に、ラビリンスシールが形成され、第２カバー２０の先端２０ａの開口部側からシール３１側への異物の侵入を防ぐことができる。
また、溝１３に取り付けられたリング４１は、第１カバー１０の外周面１１に対して摺動可能であることから、第１カバー１０と第２カバー２０との軸方向の相対移動、すなわち、軸１とスリーブ６との軸方向の相対移動を妨げることがない。

そして、本実施形態においても、リング４１の軸方向厚みは、溝１３の幅寸法よりも小さく設定されており、リング４１は、溝１３の底面１６との間に隙間を有して当該溝１３の両側面１４，１５間に設けられている。このため、リング４１の外周面４２と、溝１３の底面１６との間に隙間が形成される共に、リング４１の両側面４４，４５と溝１３の両側面１４，１５との間に隙間を形成することができ、これら隙間を空気が通過可能となる。したがって、軸１とスリーブ６とが軸方向に相対移動した場合に、従来では発生する可能性があった内部の負圧が生じない。
つまり、本実施形態においても、リング４１及び溝１３によるラビリンスシールによれば、第１カバー１０と第２カバー２０との間において、空気の通過は許容するが、泥水等の異物の通過を規制することができる。

前記各実施形態では、溝１３とリング４１との間で構成されるラビリンスシールは、溝１３の両側面１４，１５とリング４１の両側面４４，４５との間の隙間ｇ２，ｇ３、及び、溝１３の底面１６とリング４１の内周面４３との間の隙間ｇ１によって、構成されており、この場合、これら隙間ｇ１，ｇ２，ｇ３によって異物の侵入を防ぐことができる。これ以外として、前記隙間ｇ２，ｇ３は形成されているが、溝１３の底面１６とリング４１の内周面４３との間は広く形成されていてもよく、この場合、隙間ｇ２，ｇ３によって異物の侵入を防ぐことができる。又は、前記隙間ｇ１は形成されているが、溝１３の両側面１４，１５とリング４１の両側面４４，４５との間は広く形成されていてもよく、この場合、隙間ｇ１によって異物の侵入を防ぐことができる。

また、本発明の動力伝達軸装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。例えば、シール３１は、その他の形態のものであってもよい。また、前記実施形態では、動力伝達軸装置を、車両に搭載されるプロペラシャフトの連結部として説明したが、これ以外であってもよく、例えば、産業機械に搭載されるドライブシャフトとの連結部に適用することもできる。

１：軸、２：雄スプライン、６：スリーブ、７：雌スプライン、１０：第１カバー、１１：外周面、１３：溝、１４：側面、１５：側面、１６：底面、２０：第２カバー、２１：内周面、３１：シール、４１：リング、ｗ：幅寸法、ｔ：軸方向厚み、ｇ１：隙間、ｇ２：隙間、ｇ３：隙間

Claims

雄スプラインを外周の一部に有している軸と、
前記雄スプラインに嵌合している雌スプラインを内周の一部に有し前記軸に対して相対回転不能でかつ軸方向に相対移動可能であるスリーブと、
前記軸に取り付けられ前記スリーブを径方向外側から覆っている筒状の第１カバーと、
前記スリーブに取り付けられ前記第１カバーを径方向外側から覆っている筒状の第２カバーと、
前記第１カバーと前記スリーブとの間の環状空間を密封しているシールと、
前記第１カバーの外周面と前記第２カバーの内周面との内の一方側に形成されている周方向に連続した溝に導入され、かつ、当該第１カバーの外周面と当該第２カバーの内周面との内の他方側の面に対して摺動可能であるリングと、
を備え、
前記リングと前記溝との間でラビリンスシールが構成され、
前記リングは、周方向の一部が接離しているＣ形のリングであり、
前記Ｃ形のリングは、前記溝に、軸方向に複数個設けられており、接離部の周方向の位置がそれぞれ異なって設けられていることを特徴とする動力伝達軸装置。