JP7300412B2 - 自在継手の接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、自在継手の接続構造に関する。

自動車の推進軸は、少なくとも二つ以上の自在継手を備える。車体の前後方向に配置される二つの自在継手の中央付近には、中間軸受を用いて推進軸を車体フロアに取り付けるとともに、中間軸受の近傍にさらに自在継手を配置している。自在継手と中間軸受の間はパイプで接続される。
自在継手の一例として、特許文献１に示すようなクロスグルーブ型自在継手は、内周面に回転軸方向に延在する複数の溝と、回転軸方向に貫通する複数のボルト孔とが交互に備えられる円筒形状の外輪部材と、外輪部材の溝を摺動する動力伝達部材と、動力伝達部材に内嵌される軸部材と、外輪部材の回転軸方向の一端を封止するブーツ組立体と、外輪部材の回転軸方向の他端を封止するキャップと、を備える。

動力伝達部材は、外周面に回転軸方向に延在する複数の溝を、回転軸を法線とする断面視で円周上に等間隔で備える円筒状の内輪部材と、内輪部材の溝と外輪部材の溝との間を摺動する複数のボールと、内輪部材と外輪部材の間に配置され、ボールを保持する円筒状のケージと、を備える。
内輪部材の内周面にはインボリュートスプラインが形成されている。動力伝達部材は、軸部材の小径部に形成されたインボリュートスプラインに外嵌され、止め輪で固定されて、軸部材と一体に回転する。

自在継手は高速で回転しながら大きな動力を伝達するため、内部には潤滑剤としてグリースが封入されている。グリースの流出及び外部からの泥水等の浸入を防止するため、外輪部材の回転軸方向の一端にはブーツ組立体が配置されている。ブーツ組立体は、鋼製のブーツアダプタと、ゴム製のブーツ部を備える。ブーツアダプタの端部は外輪部材に外嵌される。

外輪部材の回転軸方向の他端にはキャップが備えられ、終減速装置等の動力伝達装置のコンパニオンフランジが外嵌される。外輪部材には、回転軸を法線とする断面視で、円周方向に等間隔で配置された摺動溝と、ボルト締結部が交互に配置されている。ブーツアダプタ側から挿通されたボルトは外輪部材のボルト挿通孔に挿通され、コンパニオンフランジのねじ孔に螺合されて、推進軸とコンパニオンフランジは一体となって動力が伝達される。

特開２０１０－９５２２４号公報 特許第６５３３８６０号公報

推進軸が搭載される車体下部には、排気管や燃料タンク等が配置されるので、回転体である推進軸との隙間は十分に確保する必要がある。ここで、例えば特許文献２にあるような一般的なバーフィールド型自在継手の場合、外輪部材に半径方向外方に延在する円板状のフランジを設け、フランジに穿設したボルト孔にボルトを挿通する構成とすると、外径が拡大して周辺部品との隙間を確保できなくなる。このため、クロスグルーブ型自在継手は、一様な円筒状の外輪部材に、ボール摺動溝を避けた位置にボルト孔を配置することでフランジを備えない構成とすることにより、外輪部材の大型化を抑制している。

このような構成の場合、外輪部材には、回転軸方向の一方側から動力伝達装置のコンパニオンフランジが外嵌され、他方側からブーツアダプタが外嵌されるため、コンパニオンフランジの嵌合部と、ブーツアダプタの嵌合部との間で、外輪部材の外周面が露出する。外輪部材は嵌合される部材であるため、塗装による防錆処理を行い難い。そのため、露出した外周面に錆が発生して、錆がコンパニオンフランジとの嵌合部に進展し、整備等の作業を行なう場面において推進軸を取り外し、及び、取り付けを行なうことが困難となる虞がある。
本発明は以上の課題を解決するために考案されたものであり、その目的は、嵌合部の着脱作業性の悪化を招来しない自在継手の接続構造を提供するものである。

前記課題を解決するため、第１の態様は、円周上に等間隔で配置された複数のボルト締結部、及び、隣り合う２つのボルト締結部の間に配置され、回転軸方向に延在する複数の溝を内周面に備える円筒状の外輪部材、及び、外輪部材の中で摺動、或いは、転動自在に配置される動力伝達部材、を有する自在継手と、外輪部材の一端に外嵌されるコンパニオンフランジと、外輪部材の他端に外嵌されるブーツ組立体と、外輪部材に外嵌するコンパニオンフランジの嵌合端部と、外輪部材に外嵌するブーツ組立体の嵌合端部との間の、外輪部材の外周面を包囲する覆設部と、を有し、覆設部が、ブーツ組立体の外嵌部から径方向外側にフランジ状に折れ曲がり、さらにコンパニオンフランジの嵌合端部まで延長するようにブーツ組立体に一体に設けられた延長部を有する自在継手の接続構造とするものである。

また、前記第１の態様において、前記覆設部は、ブーツ組立体の嵌合部から、拡径させるとともに、前記コンパニオンフランジの嵌合端部まで延長させた延長部を有しても良い。

また、前記第１の態様において、前記覆設部は、前記延長部の先端に、コンパニオンフランジの外周面に当接するシール部材を備えても良い。

また、前記第１の態様において、前記覆設部は、前記延長部の内周面と、外輪部材の外周面とによって画定される部位に、シール部材を備えても良い。

また、前記第１の態様において、前記覆設部は、コンパニオンフランジの嵌合端部と、ブーツ組立体の嵌合端部との間に配置され、外輪部材の外周面を覆うシール部材としても良い。

また、前記第１の態様において、前記覆設部は、ブーツ組立体のブーツアダプタ内周面に一体に備えられ、外輪部材の前記外周面を覆うシール部材としても良い。

本発明によれば、嵌合部の着脱作業性の悪化を招来しない自在継手の接続構造を提供することができる。

第１実施形態の自在継手２を適用した推進軸１の一部を示す図である。 第２実施形態の自在継手２２を適用した推進軸２１の一部を示す図である。 第３実施形態の自在継手３２を適用した推進軸３１の一部を示す図である。 第４実施形態の自在継手４２を適用した推進軸４１の一部を示す図である。 第５実施形態の自在継手５２を適用した推進軸５１の一部を示す図である。

各実施形態の自在継手２，２２，３２，４２，５２について図面を参照しながら説明する。各実施形態で共通する技術的要素には、共通の符号を付するとともに説明を省略する。なお、図示した形態は形態例であり、本発明は図示した形態に限定されない。

（第１実施形態）
図１を用いて、本発明の第１実施形態である自在継手２を適用した推進軸１について説明する。推進軸１は、例として、クロスグルーブ型自在継手２を後端側の端部に備えている。図示しない前端側の端部には、他の自在継手と、中間軸受等を備える。自在継手２は、終減速装置の入力部材であるコンパニオンフランジ１６に内嵌されている。

自在継手２は、外輪部材３と、動力伝達部材７と、軸部材９と、ブーツ組立体４と、キャップ１２を備える。
外輪部材３は、円筒状をなし、内周面には回転軸Ｘ方向に指向する半円状の溝３ｄが、円周上に複数、等間隔に備えられている。そして、隣接する二つの溝３ｄ，３ｄの間に円周上、等間隔にボルト挿通孔３ｅが穿設されている。換言すれば、円周上に、溝３ｄ及びボルト挿通孔３ｅが交互に備えられている。
動力伝達部材７は、内輪部材７ａと、ケージ７ｂと、複数のボール７ｃを備える。内輪部材７ａの外周面には半円状の溝が備えられる。
ケージ７ｂは、円筒状の部材であり、内周面と外周面を回転軸Ｘ方向と交差する方向に貫通する複数の孔が円周上に備えられ、この孔に、ボール７ｃが遊嵌されている。ケージ７ｂの内周面に露出するボール７ｃが内輪部材７ａの溝と、ケージ７ｂの外周面に露出するボール７ｃが外輪部材３の溝３ｄと、それぞれ摺動しながら動力を伝達する。ケージ７ｂは、内輪部材７ａと外輪部材３との回転軸Ｘ上の屈曲角度の二等分面上にボール７ｃを配置する機能を有し、これにより内輪部材７ａと、外輪部材３のそれぞれの回転軸間に角度がついた状態であっても、角速度変動が生じない等速運動を行う。

内輪部材７ａには軸部材９がスプライン嵌合されて、止め輪８により固定される。軸部材９の前端には、スプライン部９ｂより大径となる大径部９ａが備えられ、この大径部９ａには、溶接によりパイプ１０が接合されている。
外輪部材３の回転軸Ｘ方向の中央部近傍には、終減速装置のコンパニオンフランジ１６が外嵌される。コンパニオンフランジ１６にはねじ孔１６ｄが備えられ、外輪部材３の前側から挿通されたボルト１４が螺合されることにより、コンパニオンフランジ１６と推進軸１が接続される。このようにして、パイプ１０に伝達された動力は、自在継手２を経て、終減速装置に伝達される。

ブーツアダプタ５の外嵌部５ｂの後側端部５ｈ（篏合端部５ｈ）には、回転軸Ｘの径方向外側に指向してフランジ状に折り曲げられ、さらに後側に折り曲げられて延長させた円筒状の延長部５ｅが備えられる。延長部５ｅは、コンパニオンフランジ１６の嵌合凸部端面１６ｂと、回転軸Ｘ方向で重なる位置まで延在する。このようにして、ブーツアダプタ５の篏合端部５ｈとコンパニオンフランジ１６の篏合凸部端面１６ｂとによって挟まれる、外輪部材３の外周面３ｃは、延長部５ｅによって囲まれるので、外部から遮蔽される。これにより、泥水等が外輪部材３の外周面３ｃに接触し難くなるので、コンパニオンフランジ１６との嵌合部に錆が発生することが防止される。したがって、本発明の第１実施形態によれば、嵌合部の着脱作業性の悪化を招来しない自在継手２を提供することができる。

（第２実施形態）
次に、図２を用いて、本発明の第２実施形態である自在継手２２を適用した推進軸２１について説明する。
図２において、本発明の第１実施形態と同様の構成については図１と同様の番号を付し、その説明を適宜省略する。
自在継手２２は、第１実施形態の自在継手２に対して、ブーツ組立体２４が異なる。

ブーツ組立体２４は、ブーツアダプタ２５の延長部２５ｅの先端（後端。以下において同じ。）にシール部材２５ｆを全周にわたって備え、シール部材２５ｆの先端はコンパニオンフランジ１６の嵌合凸部外周面１６ａに遊嵌される。シール部材２５ｆは、ブーツアダプタ２５に対して、嵌合、接着等、適宜手段により一体化されている。
ブーツアダプタ２５の延長部２５ｅと、コンパニオンフランジ１６の嵌合凸部外周面１６ａとは、径方向に隙間が生じる。自在継手２２によれば、この隙間をシール部材２５ｆにより遮断することができるので、外輪部材３の外周面３ｃに泥水が浸入することが、より効果的に防止される。
以上、第２実施形態によれば、延長部２５ｅの先端に備えられるシール部材２５ｆとコンパニオンフランジ１６の篏合凸部外周面１６ａとを当接させることにより、外輪部材３の外周面３ｃを外部から遮蔽することができる。これにより、泥水等の浸入を受けることが防止されるので、外輪部材３の外周面３ｃに錆が発生することが防止される。したがって、本発明の第２実施形態によれば、嵌合部の着脱作業性の悪化を招来しない自在継手２２を提供することができる。

（第３実施形態）
次に、図３を用いて、本発明の第３実施形態である自在継手３２を適用した推進軸３１について説明する。
図３において、本発明の第１実施形態と同様の構成については図１と同様の番号を付し、その説明を適宜省略する。
自在継手３２は、第１実施形態の自在継手２に対して、ブーツ組立体３４が異なる。

ブーツ組立体３４は、ブーツアダプタ３５の延長部３５ｅと、外輪部材３の外周面３ｃとの間に配置されるシール部材３５ｆを全周にわたって保持する。シール部材３５ｆはさらに、ブーツアダプタ３５の嵌合端部３５ｈと、コンパニオンフランジ１６の嵌合凸部端面１６ｂとの間に挟持される。弾性材料より形成されるシール部材３５ｆは、ブーツアダプタ３５の延長部内周面３５ｇと、コンパニオンフランジ１６の嵌合凸部外周面１６ａとの間でも挟持されるため、適度に圧縮されて保持される。このため、外輪部材３の外周面３ｃに泥水が浸入することが、より効果的に防止される。シール部材３５ｆを構成する材料は、合成天然ゴムから適宜選択される。そのようなゴム材料としては、ニトリルブタジエンゴムを例示することができる。
以上、第３実施形態によれば、ブーツアダプタ３５の延長部３５ｅと外輪部材３の外周面３ｃとによって挟まれる隙間にシール部材３５ｆを配置することにより、外輪部材３の外周面３ｃを外部から遮蔽することができる。これにより、泥水等の浸入を受けることが防止されるので、外輪部材３の外周面３ｃに錆が発生することが防止される。したがって、本発明の第３実施形態によれば、嵌合部の着脱作業性の悪化を招来しない自在継手３２を提供することができる。

（第４実施形態）
次に、図４を用いて、本発明の第４実施形態である自在継手４２を適用した推進軸４１について説明する。
図４において、本発明の第１実施形態と同様の構成については図１と同様の番号を付し、その説明を適宜省略する。
自在継手４２は、第１実施形態の自在継手２に対して、ブーツ組立体４４が異なる。

ブーツ組立体４４は、ブーツアダプタ４５の嵌合端部４５ｈと、コンパニオンフランジ１６の嵌合凸部端面１６ｂとの間に配置されるシール部材４５ｆを全周にわたって保持することにより、外輪部材３の外周面３ｃを包囲する。シール部材４５ｆはさらに、コンパニオンフランジ１６の嵌合凸部外周面１６ａに遊嵌される。弾性材料より形成されるシール部材４５ｆは、ブーツアダプタ４５の嵌合端部４５ｈと、コンパニオンフランジ１６の嵌合凸部端面１６ｂとの間で挟持されるため、適度に圧縮されて保持される。さらにシール部材４５ｆは、コンパニオンフランジ１６の嵌合凸部外周面１６ａに嵌着されるため、外輪部材３の外周面３ｃに泥水が浸入することが、より効果的に防止される。シール部材４５ｆを構成する材料は、合成樹脂から適宜選択される。そのような樹脂材料としては、ポリウレタンゴムを例示することができる。
以上、第４実施形態によれば、コンパニオンフランジ１６の嵌合凸部端面１６ｂと、ブーツ組立体４５の嵌合端部４５ｈとの間に、外輪部材３の外周面３ｃを覆うシール部材４５ｆを配置することにより、外輪部材３の外周面３ｃを外部から遮蔽することができる。これにより、泥水等の浸入を受けることが防止されるので、外輪部材３の外周面３ｃに錆が発生することが防止される。したがって、本発明の第４実施形態によれば、嵌合部の着脱作業性の悪化を招来しない自在継手４２を提供することができる。

（第５実施形態）
次に、図５を用いて、本発明の第５実施形態である自在継手５２を適用した推進軸５１について説明する。
図５において、本発明の第１実施形態と同様の構成については図１と同様の番号を付し、その説明を適宜省略する。
自在継手５２は、第１実施形態の自在継手２に対して、ブーツ組立体５４が異なる。

ブーツ組立体５４は、ブーツアダプタ５５の外嵌部５５ｂの内周面５５ｉ（ブーツアダプタ内周面５５ｉ）に、シール部材５５ｆを全周にわたって一体に備えている。シール部材５５ｆは弾性部材より形成されて、ブーツアダプタ５５は、シール部材５５ｆを介して外輪部材３に外嵌される。シール部材５５ｆは後側に延在して、外輪部材３の外周面３ｃを包囲する。シール部材５５ｆはさらに、コンパニオンフランジ１６の嵌合凸部外周面１６ａに遊嵌される。シール部材５５ｆは、コンパニオンフランジ１６の嵌合凸部外周面１６ａに嵌着されるため、外輪部材３の外周面３ｃに泥水が浸入することが、より効果的に防止される。シール部材５５ｆを構成する材料は、合成天然ゴムから適宜選択される。そのようなゴム材料としては、クロロプレンゴム、ニトリルブタジエンゴム等を例示することができる。
以上、第５実施形態によれば、外輪部材３の外周面３ｃを覆うシール部材５５ｆを、ブーツ組立体５４のブーツアダプタ内周面５５ｉに一体に設けることにより、外輪部材３の外周面３ｃを外部から遮蔽することができる。これにより、泥水等の浸入を受けることが防止されるので、外輪部材３の外周面３ｃに錆が発生することが防止される。したがって、本発明の第５実施形態によれば、嵌合部の着脱作業性の悪化を招来しない自在継手５２を提供することができる。

以上、実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、自在継手をクロスグルーブ型に替えて、円筒型のバーフィールド型自在継手としても、同様の効果が得られる。
また、推進軸に適用した形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、駆動軸（ドライブシャフト）に適用しても、同様の効果が得られる。
さらに、覆設部をブーツアダプタ側に備えず、コンパニオンフランジ側に備えても、同様の効果が得られる。

２，２２，３２，４２，５２ 自在継手
３ 外輪部材
３ｃ 外輪部材の外周面
３ｄ 転動溝（溝）
４、５４ ブーツ組立体
５ｂ ブーツアダプタの外嵌部（ブーツ組立体の外嵌部）
５ｅ、２５ｅ、３５ｅ、４５ｅ、５５ｅ ブーツアダプタの延長部（覆設部）
５ｈ、３５ｈ、４５ｈ ブーツアダプタの篏合端部（ブーツ組立体の篏合端部）
２５ｆ、３５ｆ、４５ｆ、５５ｆ シール部材
７ 動力伝達部材
１４ ボルト締結部（ボルト）
１６ コンパニオンフランジ
１６ａ コンパニオンフランジの嵌合凸部外周面（外周面）
１６ｂ コンパニオンフランジの嵌合凸部端面（篏合端部）
３５ｇ ブーツアダプタの延長部の内周面
５５ｉ ブーツアダプタ内周面

Claims (6)

1. 円周上に等間隔で配置された複数のボルト締結部、及び、
   隣り合う２つの前記ボルト締結部の間に配置され、回転軸方向に延在する複数の溝を内周面に備える円筒状の外輪部材、及び、
   前記外輪部材の中で摺動、或いは、転動自在に配置される動力伝達部材、を有する自在継手と、
   前記外輪部材の一端に外嵌されるコンパニオンフランジと、
   前記外輪部材の他端に外嵌されるブーツ組立体と、
   前記外輪部材に外嵌する前記コンパニオンフランジの嵌合端部と、前記外輪部材に外嵌する前記ブーツ組立体の嵌合端部との間の、前記外輪部材の外周面を包囲する覆設部と、を有し、
   前記覆設部が、前記ブーツ組立体の外嵌部から径方向外側にフランジ状に折れ曲がり、さらに前記コンパニオンフランジの嵌合端部まで延長するように前記ブーツ組立体に一体に設けられた延長部を有する自在継手の接続構造。
2. 円周上に等間隔で配置された複数のボルト締結部、及び、
   隣り合う２つの前記ボルト締結部の間に配置され、回転軸方向に延在する複数の溝を内周面に備える円筒状の外輪部材、及び、
   前記外輪部材の中で摺動、或いは、転動自在に配置される動力伝達部材、を有する自在継手と、
   前記外輪部材の一端に外嵌されるコンパニオンフランジと、
   前記外輪部材の他端に外嵌されるブーツ組立体と、
   前記外輪部材に外嵌する前記コンパニオンフランジの嵌合端部と、前記外輪部材に外嵌する前記ブーツ組立体の嵌合端部との間の、前記外輪部材の外周面を包囲する覆設部と、を有し、
   前記覆設部が、前記ブーツ組立体の外嵌部から、拡径させるとともに、前記コンパニオンフランジの嵌合端部まで延長させた延長部を有し、
   前記延長部の先端に、前記コンパニオンフランジの外周面に当接するシール部材を備える、自在継手の接続構造。
3. 前記延長部の内周面と、前記外輪部材の外周面とによって画定される部位に、シール部材を備える、請求項１に記載の自在継手の接続構造。
4. 円周上に等間隔で配置された複数のボルト締結部、及び、
   隣り合う２つの前記ボルト締結部の間に配置され、回転軸方向に延在する複数の溝を内周面に備える円筒状の外輪部材、及び、
   前記外輪部材の中で摺動、或いは、転動自在に配置される動力伝達部材、を有する自在継手と、
   前記外輪部材の一端に外嵌されるコンパニオンフランジと、
   前記外輪部材の他端に外嵌されるブーツ組立体と、
   前記外輪部材に外嵌する前記コンパニオンフランジの嵌合端部と、前記外輪部材に外嵌する前記ブーツ組立体の嵌合端部との間の、前記外輪部材の外周面を包囲する覆設部と、を有し、
   前記覆設部が、前記コンパニオンフランジの前記嵌合端部と、前記ブーツ組立体の前記嵌合端部との間に配置され、前記外輪部材の前記外周面を覆うシール部材であり、
   前記シール部材は、前記コンパニオンフランジの前記嵌合端部の外周面に嵌着されている、自在継手の接続構造。
5. 円周上に等間隔で配置された複数のボルト締結部、及び、
   隣り合う２つの前記ボルト締結部の間に配置され、回転軸方向に延在する複数の溝を内周面に備える円筒状の外輪部材、及び、
   前記外輪部材の中で摺動、或いは、転動自在に配置される動力伝達部材、を有する自在継手と、
   前記外輪部材の一端に外嵌されるコンパニオンフランジと、
   前記外輪部材の他端に外嵌されるブーツ組立体と、
   前記外輪部材に外嵌する前記コンパニオンフランジの嵌合端部と、前記外輪部材に外嵌する前記ブーツ組立体の嵌合端部との間の、前記外輪部材の外周面を包囲する覆設部と、を有し、
   前記覆設部が、前記ブーツ組立体のブーツアダプタ内周面に一体に備えられ、前記外輪部材の前記外周面を覆うシール部材である、自在継手の接続構造。
6. 前記延長部の先端部は、前記コンパニオンフランジの外周面上に重なっている、請求項１に記載の自在継手の接続構造。
   

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