JP5748616B2 - 自在継手 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両用のプロペラシャフトなどに適用される自在継手の改良技術に関する。

車両のプロペラシャフトは、トランスミッション側に接続された駆動シャフトとデファレンシャルギア側に接続された従動シャフトとによって２分割あるいは３分割されており、この分割した対向端部に、カルダン型の自在継手が設けられている。

この自在継手としては、例えば以下の特許文献１に記載されているものが知られており、これは十字状の配置された４本の軸部を有する十字軸部材と、前記各軸部にニードルベアリングを介して回転自在に嵌合する有底円筒状の軸受カップとを備えている。

前記十字軸部材は、前記各軸部の内部軸方向に潤滑油（グリース）を通流させるための油孔が形成されていると共に、前記各軸受カップの内底面には前記油孔に連通する中央側の環状凹部と該環状凹部に連通する外周側の放射状の油溝とがそれぞれ形成されている。

したがって、プロペラシャフトの回転に伴って前記十字軸部材の油孔を通流して各軸受カップの内底面に流入した潤滑油は、前記環状凹部から各油溝に流入してそのまま前記ニードルベアリング側へ流入し、前記各軸部先端面と軸受カップの内底面との間の潤滑性を確保するようになっている。

特開２００９−４７１８１号公報

ところで、前記十字軸部材の各軸部の先端面と軸受カップの内底面との間は、プロペラシャフトの高回転に伴って激しい滑り運動が行われることから常に十分な潤滑油が供給されていなければならない。

このため、前記特許文献１の技術のように、環状凹部や放射状の油溝を設けて潤滑性を確保しているが、前記油孔から環状凹部に流入した潤滑油は、各油溝からニードルベアリング側に即座に流入してしまう。つまり、潤滑油が軸受カップの内底面と各軸部の先端面との間に留まることなく、直ちにニードルベアリング側に流入してしまう。このため、前記軸受カップの内底面と各軸部の先端面との間に油膜切れが発生し易くなって、端面焼き付けが発生するおそれがある。

本発明は、前記従来の技術的課題に鑑みて案出されたもので、軸受カップと各軸部の先端面との間に潤滑油を常に保持しておくことにより、前記両者間の油膜切れの発生を抑制できる自在継手を提供するものである。

請求項１に記載の発明は、十字状に配置された４本の軸部を有する十字軸部材と、前記各軸部の外周面に転動体を介して回転自在に嵌合した有底円筒状の軸受カップと、を備え、前記軸受カップの内底面と該内底面に対向する前記軸部の先端面が、該軸部の軸心を中心として環状の摺動域で摺動する自在継手であって、
前記各軸部の先端面に、少なくとも１本以上の油溜用の環状溝を設け、該環状溝の外周側にダム状の円環壁を連続して形成したことを特徴としている。

本発明によれば、油溜用の環状溝を設けることによって、常に潤滑油を留めておくことができるので、軸受カップの内底面と軸部先端面との間の油膜切れの発生を抑制できる。

本発明に係る自在継手の第１の実施形態を示す要部縦断面図である。 本実施形態に供される十字軸部材の軸部の平面図である。 同軸部の要部斜視図である。 本発明に係る自在継手が適用される車両用プロペラシャフトを一部断面して示す側面図である。 本実施形態の自在継手を示す分解斜視図である。 本発明の第２実施形態を示す要部縦断面図である。 本実施形態に供される十字軸部材の軸部の平面図である。

以下、本発明に係る自在継手の各実施形態を図面に基づいて詳述する。なお、各実施形態では車両用のプロペラシャフトに適用したものを示している。
〔第１実施形態〕
図４は本実施形態に供されるプロペラシャフトを示し、このプロペラシャフトは、トランスミッション側に接続される駆動シャフト１と、デファレンシャルギア側に接続される図外の従動シャフトと、前記駆動シャフト１の両端部に設けられた十字軸継手としての２つの第１、第２の自在継手２、３と、駆動シャフト１と従動シャフトとの間に設けられた図外のセンターベアリングと、を備えている。

前記駆動シャフト１は、内部中空状のシャフト本体１ａの両端部に、前記第１自在継手２と第２自在継手３のそれぞれの一部を構成する第１、第２ボールヨーク４、５が摩擦圧接などによって固定されている。

前記第１自在継手２は、前記第１ボールヨーク４の端部に配置されたフランジヨーク６と、該両ヨーク４，６の間に配置された十字軸部材７と、を備えている。

前記第２自在継手３は、第２ボールヨーク５の端部に配置されたスリーブヨーク８と、該両ヨーク５，８の間に配置された十字軸部材９と、を備えていると共に、前記スリーブヨーク８の前端部には滑り継手１０が一体に設けられている。

前記第１、第２自在継手２，３は、基本構造が同一であるから、以下では説明の便宜上、第１自在継手２について説明する。なお、第２自在継手３側の同一部位には共通の符番を付す。

すなわち、この第１自在継手２は、図５に示すように、前記各ヨーク４，６の二股状先端部にそれぞれヨークレース孔１１、１２が貫通形成されていると共に、該各ヨークレース孔１１，１２に前記十字軸部材７の４本の軸部１３が軸受１４を介して挿通配置されている。

前記十字軸部材７は、図６にも示すように、中央部７ａの内部から前記各軸部１３を含む内部軸方向に油孔１５が十字状に形成されている。この油孔１５は、前記各軸部１３の先端面１３ａに開口した一端開口部１５ａの孔縁１５ｂが拡径テーパ状に形成されていると共に内部にグリースなどの潤滑油が充填されている。

前記各軸部１３は、それぞれ小径な段差径状に形成されて、前記先端面１３ａが平面状に形成されている。

前記各軸受１４は、図１に示すように、前記各軸部１３に外部軸方向から被嵌状態にそれぞれ配置された軸受カップ１６と、該各軸受カップ１６の内周側に形成された保持溝１７内に回転自在に保持されて、前記各軸部１３の外周面を転動する複数の円筒ころ１８と、を備えている。

前記各軸受カップ１６は、図１及び図４に示すように、有底円筒状に形成されて、外側に位置する底壁１６ａと、該底壁１６ａの外周縁に一体に形成された円筒部１６ｂとから構成されている。

前記底壁１６ａは、内底面１６ｃが平面状に形成されていると共に、その中央位置、つまり、前記油孔１５の一端開口部１５ａと対向した位置に円形状の受け溝１６ｄが形成されている。この受け溝１６ｄは、その深さが比較的浅く形成されて立ち上がり内壁面１６ｅが拡径テーパ状に形成されていると共に、前記油孔１５の一端開口部１５ａの外径よりも僅かに大きく形成されている。

また、各軸受カップ１６は、開口側の外周に形成されたリング溝に嵌着したスナップリング１９によって前記ヨークレース孔１１，１２からの軸方向への抜け出しが規制されるようになっている。また、円筒部１６ｂの内端側の内周面と各軸部１３の外周面との間に介装されたオイルシール２０によって、前記油孔１５から円筒ころ１８側に流入した潤滑油の外部への漏れを阻止するようになっている。

前記円筒ころ１８を保持する保持溝１７は、図１に示すように、前記底壁１６ａ側の一端部１７ａが該底壁１６ａの外周側を切り欠いて円環状に形成されている一方、他端部側は前記オイルシール２０に隣接している。

そして、前記各軸部１３の先端面１３ａの径方向のほぼ中央位置には、図１〜図３に示すように、油溜り用の１本の環状溝２１が形成されている。

この環状溝２１は、鋭角な断面ほぼＶ字形状に形成されて、拡径状の開口端２１ａが前記軸受カップ１６の内底面１６ｃに臨んでいると共に、その底部２１ｂから開口端２１ａまでの深さＤと全体の容積が所定量の潤滑油を常に溜めることができる大きさ設定されている。
〔本実施形態の作用〕
以下、本実施形態の作用について説明すれば、プロペラシャフトが回転すると、この遠心力によって油孔１５内の潤滑油（グリース）が軸受カップ１６の底壁内端面１６ｃ側へ流動して、前記一端開口部１５ａと受け溝１６ｄとによって形成された円盤状の空間部２２に流入し、ここで一旦貯留される。

その後、この空間部２２から前記軸部先端面１３ａと内端面１６ｃとの間の微小隙間内に入り込んで放射方向に拡がりながら開口部２１ａから環状溝２１内に流入する。

この環状溝２１内に流入した潤滑油は、ここに一旦溜められながら前記軸部先端面１３ａと内端面１６ｃとの間を潤滑する。

すなわち、環状溝２１に流入した潤滑油は、直ちに円筒ころ１８側に流入してしまうのではなく、一旦、環状溝２１内に留められて保持される。したがって、この環状溝２１に対面する内端面１６ｃは勿論のこと、この周辺の微小隙間領域に潤滑油をまんべんなく供給して油膜を効果的に形成することができる。

その後、かかる油膜を常時形成しながら各円筒ころ１８の保持溝１７の一端部１７ａ側に流入すると共に、他端部方向へ流入して各円筒ころ１８の潤滑に供される。

したがって、この実施形態によれば、特に前記環状溝２１に一旦保持された潤滑油によって、軸部先端面１３ａと内端面１６ｃとの間の微小隙間に十分な油膜が常時形成されることから、端面焼き付きの発生を十分に抑制することが可能になる。

また、油孔１５の開口部１５ａから空間部２２に流入した潤滑油も、該空間部２２内に一時的に保持されて、その後、環状溝２１方向へ流入することから、この点でも軸部先端面１３ａと内端面１６ｃとの間の潤滑性が向上する。つまり、潤滑油が油孔１５から即座に環状溝２１側に流入するのではなく、空間部２２内に一旦保持されて、ここから放射方向へ漸次流出するので、前記両者１３ａ、１６ｃ間の潤滑性が良好になるのである。

さらに、前記油孔１５から一端開口部１５ａと受け溝１６ｄとの間の空間部２２に流入した潤滑油は、一端開口部１５ａのテーパ状内壁面１５ｂと前記受け溝１６ｄのテーパ状の内壁面１６ｅに沿って前記軸部先端面１３ａと底壁内底面１６ｃとの間の微少隙間内に流入し易くなることから、この点でも潤滑性を向上させることができる。

この各連通路２３、２４は、前記一端開口部１５ａを中心とした直径方向に沿って形成されていると共に、断面形状が前記環状溝２１と同じくほぼＶ字形状に形成されている。また、連通路２３、２４は、その溝深さや巾が前記環状溝２１とほぼ同一に設定されており、内側の各一端部２３ａ、２４ａが一端開口部１５ａのテーパ状孔縁１５ｂに接続されている一方、外側の各他端部２３ｂ、２４ｂが環状溝２１の内周側に開口している。

したがって、この実施形態によれば、油孔１５から空間部２２内に流入した潤滑油は、ここから両連通路２３、２４を通って環状溝２１内に速やかに供給され、この環状溝２１内に一時的に保持される。そして、この環状溝２１内の潤滑油は、第１実施形態の場合と同様に軸部先端面１３ａと内端面１６ｃとの間の微小隙間に放射状に流入する。したがって、油膜が形成し易くなって両者１３ａ、１６ｃ間の良好な潤滑性が得られる。

特に、環状溝２１内には前記各連通路２３，２４を介して潤滑油を速やかに供給できることから、最も端面焼き付き発生し易い環状溝２１及びその周囲に潤滑油を直ちに供給できるので、潤滑性が向上して端面焼き付きの発生をさらに抑制することが可能になる。

また、前記空間部２２や各連通路２３，２４内に流入した潤滑油は、これらの位置から両者１３ａ、１６ｃ間の微小隙間内にも供給されることから、全体の潤滑性が向上する。

また、前記各連通路２３，２４に流入した潤滑油は、環状溝２１へ供給されてここで充満すると、閉回路的な環状溝２１を介して各連通路２３，２４内にも充満して保持された状態になる。つまり、潤滑油の保持機能を環状溝２１の他に、各連通路２３，２４によっても行うことができる。このため、前記軸部先端面１３ａと内端面１６ｃの間の微小隙間には、環状溝２１や各連通路２３，２４から常に潤滑油が供給される形になることから、油膜が常時形成されて潤滑性能が大幅に向上し、前記端面焼き付きの発生をさらに効果的に抑制することができる。

本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、前記環状溝２１を、１本以上の複数本設けることも可能であり、また軸受カップ１６の内底面１６ｃ側に形成することも可能である。さらに、前記連通路２３，２４も、放射状に沿って３本以上形成することも可能である。

また、本発明に係る自在継手を、例えば、車両用以外に船舶など他のプロペラシャフトに適用することもできる。

１…駆動シャフト
２・３…自在継手
４・５…ボールヨーク
６・８…フランジヨーク
７・９…十字軸部材
１１・１２…ヨークレース孔
１３…軸部
１３ａ…先端面
１４…軸受
１５…油孔
１５ａ…一端開口部
１５ｂ…孔縁
１６…軸受カップ
１６ａ…底壁
１６ｃ…内端面
１６ｅ…内壁面
１９…スナップリング
２０…オイルシール
２１…環状溝
２２…空間部
２３・２４…連通路

Claims (2)

1. 十字状に配置された４本の軸部を有する十字軸部材と、
   前記各軸部の外周面に転動体を介して回転自在に嵌合した有底円筒状の軸受カップと、を備え、
   前記軸受カップの内底面と該内底面に対向する前記軸部の先端面が、該軸部の軸心を中心として環状の摺動域で摺動する自在継手であって、
   前記各軸部の先端面に、少なくとも１本以上の油溜用の環状溝を設け、該環状溝の外周側にダム状の円環壁を連続して形成したことを特徴とする自在継手。
2. 前記各軸部には、該各軸部の先端面から内部軸方向に沿って油孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の自在継手。

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