WO2007072620A1

WO2007072620A1 - 等速自在継手

Info

Publication number: WO2007072620A1
Application number: PCT/JP2006/320277
Authority: WO
Inventors: Shigemi Tanaka
Original assignee: Ntn Corporation
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2006-10-11
Publication date: 2007-06-28
Also published as: JP2007170575A

Abstract

　本発明はブーツがアダプタとシャフトとの間に挟まれるのを回避して、この挟まれによるブーツの損傷等を防止することができる等速自在継手を提供する。本発明はシャフト突出側の外側継手部材開口部を塞ぐ密封装置３０を備えた等速自在継手である。密封装置３０が、一端部３３ａが外側継手部材２２に嵌合される金属製円筒状のアダプタ３３と、大径部３１ａがアダプタ３３の他端部３３ｂに連結されると共に小径部３１ｂがシャフト２８に嵌合される可撓性材料からなるブーツ３１とを有する。内側継手部材２１に、継手許容角度を規制してシャフト２８とアダプタ３３との間のブーツ挟まれを防止する角度抑制機構４０を設けた。

Description

明細書

等速自在継手

技術分野

[0001] この発明は等速自在継手に関する。

背景技術

[0002] プロペラシャフト用等の等速自在継手は、例えば、図 8に示すように、内輪外輪 2

、ボール 3およびケージ 4を主要な構成要素として、る。

[0003] 内輪 1は、その外周面に複数のトラック溝 6が形成されている。この内輪 1の中心孔（内径孔） 5にシャフト 8を挿入してスプライン嵌合させ、そのスプライン嵌合により両者間でトルク伝達可能として、る。

[0004] 外輪 2は、その内周面に内輪 1のトラック溝 6と同数のトラック溝 7が形成されている。

外輪 2のトラック溝 7と内輪 1のトラック溝 6との間にトルクを伝達する複数のボール 3が組み込まれている。内輪 1と外輪 2の間にケージ 4が配置され、ボール 3は、ケージ 4 のポケット 9内に保持されている。

[0005] シャフト突出側において、外輪 2とシャフト 8との間には密封装置 10が装着されている。密封装置 10は、継手内部への塵埃等の異物進入防止や継手内部に封入されたグリースの漏れ防止を目的として!、る。

[0006] プロペラシャフト用等速自在継手は、ドライブシャフト用等速自在継手と比較して 3

〜4倍の高速回転で使用されるため、外輪 2に取り付けたブーツ固定板 (金属製ァダプタ） 13とシャフト間に凹タイプのゴムブーツ 11を装着したシール構造 (密封装置） 1

0が一般的である。

[0007] すなわち、密封装置 10は、ゴム材料又は榭脂材料等の可撓性材料にて構成されるブーツ 11と、金属製のアダプタ 13と力なる。ブーツ 11は大径部 11aと、小径部 1 lbと、大径部 1 laと小径部 1 lbとを連結する断面略 U字形の屈曲部 1 lcとを備える。アダプタ 13は略円筒形で、一端部 13aが外輪 2の端部外周面に Oリング等のシール部材 14を介して圧入加締められ、他端部 13bがブーツ 11の大径部 1 laを加締めにて保持している。また、ブーツ 11は、その小径部 l ibがシャフト 8に外嵌されてブーツバンド 14で締め付けられている。

[0008] ブーツ 11の屈曲部 11cは、アダプタ 13の内周面とシャフト 8の外周面との間の空間に介挿され、継手が作動角をとつて回転する際、半径方向の屈伸動作を繰り返すことになる。

[0009] ところで、プロペラシャフト用等速自在継手の内部構造は、ドライブシャフト用等速自在継手と同様の構造であるため、プロペラシャフト用等速自在継手特有のブーツを装着しない場合、ジョイント最大許容角度は 46. 5° までとすることができる。

[0010] し力しながら、プロペラシャフト用等速自在継手特有のブーツを装着した場合、継手軸心 (外輪の軸心）に対してシャフト軸心の許容角度（20° 前後）以上になると、ァダプタ 13とシャフト 8との間にブーツ 11が挟まれる状態となる。挟まれれば、ブーツ 1 1が損傷したり破れたり、金属製アダプタ 13が変形することがある。

[0011] そこで、このようなブーツ 11の損傷を防止するための構造の等速自在継手が提案されている (特許文献 1、特許文献 2)。

[0012] 特許文献 1に記載のものは、図 9に示すように、アダプタ 13の他端部 13bをブーツ 1 1の大径部 11aにて囲繞して、緩衝部分 16を形成している。さらに、他端部 13bの内周面に接着される接着部 16aの軸方向長さ L1を、他端部 13bの外周面に接着される接着部 16bの軸方向長さ L2をよりも長くしている。

[0013] このため、図 9に示すものでは、緩衝部分 16により、アダプタ 13に他端部 13bが直接的にブーツ 11に接触しな、ようにして、ブーツ 11の損傷等を防止しょうとして!/、る。また、他端部 13bの内周面に接着される接着部 16aの軸方向長さ L1を、他端部 13 bの外周面に接着される接着部 16bの軸方向長さ L2をよりも長くすることによって、ブーッ 11の屈曲部 11c (中間可撓性部）が継手外方 (軸方向外方)へ膨張した際に、この中間可撓性部がアダプタ 13の他端縁（自由端）に届力ないようにしている。これによって、ブーツ 11の損傷等を防止しょうとしている。

[0014] さらに、ブーツ 11の小径部 l ibの内周面に通気孔 17を設け、内圧が上昇した際に、内圧を抜くようにして、内圧上昇によるブーツ 11の膨張を回避して、ブーツ 11の損傷等を防止しょうとしている。

[0015] 特許文献 2に記載のものは、図 10に示すように、屈曲部 11cから分岐される枝部 1 8を設け、この枝部 18をアダプタ 13の径方向壁 13cに内面に沿わせている。そして、この枝部 18を、アダプタ 13の径方向壁 13cと、外輪端面とで挟持している。このため、ブーツ 11の屈曲部 11cが軸方向外方へ膨張しょうとしても、枝部 18にてこの膨張を防止している。これによつて、高速回転に伴う遠心力を受けても、軸方向外方への膨張を回避して、ブーツ 11の損傷等を防止しょうとしている。

[0016] また、枝部 18とアダプタ 13との間に密封室 19を設け、これによつて、屈曲部 11c ( 中間可撓性部)の膨張を防止しょうとして、る。

特許文献 1：特開平 8 - 284972号公報

特許文献 2：特開平 8 - 296662号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0017] 特許文献 1に記載のものでは、大きな作動角をとつた場合、アダプタ 13は、ブーツ 1 1に対して、緩衝部分 16を介して当たることになる。し力しながら、緩衝部分 16内には、金属製等のアダプタ 13の他端部 13bが収納されている。このため、他端部 13bとシャフト 8との間にブーツ 11が挟まれた状態となり、ブーツ 11の損傷等を防止することができない。し力も、アダプタ 13の他端部 13bをブーツ 11の大径部 11aにて囲繞しなければなければならず、糸且立性に劣って!/、た。

[0018] 特許文献 2に記載のものでは、図 9に示した密封装置と同様、アダプタ 13の他端部 13bが外部に露出し、アダプタ 13とシャフト 8との間にブーツ 11が挟まれる状態となるのを回避することができな、。

[0019] また、組立て時、搬送時、及び車両への組付け時に、継手軸心とシャフト軸心との角度が最大許容角度以上となる危険性がある。そこで、搬送時においては、許容角度以上とならないようにするため、等速自在継手を固定支持して運ぶ必要がある。また、ブーツに塗装 ·バランシング ·車両への組み付け時等には許容角度以上の角度とならな、ように取り扱かわねばならなかった。

[0020] 本発明は、上記課題に鑑みて、ブーツがアダプタとシャフトとの間に挟まれるのを回避して、この挟まれによるブーツの損傷等を防止することができる等速自在継手を提供することを目的とする。課題を解決するための手段

[0021] 本発明の等速自在継手は、内周面に軸方向に延びる複数のトラック溝を形成した外側継手部材と、外周面に軸方向に延びる複数のトラック溝を形成するとともに内径孔にシャフトの一端が連結された内側継手部材と、それら内外継手部材のトラック溝間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、外側継手部材と内側継手部材との間に保持されてボールを保持するケージと、シャフト突出側の外側継手部材開口部を塞ぐ密封装置とを備え、前記密封装置が、一端部が前記外側継手部材に嵌合される金属製円筒状のアダプタと、大径部が前記アダプタの他端部に連結されると共に小径部が前記シャフトに嵌合される可撓性材料力なるブーツとを有する等速自在継手において、継手許容角度をとつた状態でボールに当接し、継手許容角度を規制してシャフトとアダプタとの間のブーツ挟まれを防止する角度抑制機構を内側継手部材に設けたものである。

[0022] 内側継手部材に、継手許容角度を規制する角度抑制機構を設けることによって、シャフトとアダプタとの間にブーツが挟まれる状態となる屈曲状態を回避することができ、ブーツ挟まれを防止することができる。

[0023] 前記角度抑制機構は、内側継手部材端面力もトラック溝に侵入して、前記ボールに当接する間座部材を備えたものである。また、前記間座部材の爪部は、トラック溝の底面に沿って内側継手部材端面力軸方向内方に延びる。

[0024] 前記間座部材を設けることにより、継手軸心に対してシャフト軸心が所定角度に屈曲したときに、前記ボールに前記間座部材の爪部が当接して、前記所定角度以上の屈曲を規制する。すなわち、ボールが間座部材の爪部の先端縁に当接することにより、子午線方向 (継手の折り曲げ点を中心とする球に沿った円弧)の移動が規制され、継手許容角度を規制することができる。

[0025] 前記間座部材の爪部の外面先端部を軸方向内方側に向力つて順次内径側に傾斜するテーパ面とすると共に、前記爪部の先端縁を凸曲面としたものである。これにより、ボールと間座部材が接触する際に、ボールが間座部材を押す荷重を多方向に分散させることができる。

[0026] 前記間座部材は、シャフトに外嵌され、リング状力なる本体部と、この本体部の外周に連設された前記爪部を備え、シャフト抜け止め用の止め輪 (スナップリング)を介して前記本体部を内側継手部材に装着したものである。すなわち、シャフトを固定するために必要である止め輪を使用して、この間座部材を反ブーツ側の内側継手部材端面に固定することができる。

[0027] 自動車のプロペラシャフトに用いられる等速自在継手は作動角（常用角）が小さいので、前記等速自在継手はプロペラシャフトに用いるのが最適となる。

発明の効果

[0028] 内側継手部材に、継手許容角度を規制する角度抑制機構を設けることによって、シャフトとアダプタとの間にブーツが挟まれる状態となる屈曲状態を回避することができ、ブーツ挟まれを防止することができる。これによつて、ブーツが損傷したり、ブーツ固定板 (アダプタ）が変形したりするのを防止でき、密封装置が長期にわたってその機能を発揮することができる。し力も、アダプタの他端部をブーツの大径部にて囲繞する必要がないので、組立性の向上を図ることができる。

[0029] 前記間座部材の爪部により、ボールの子午線方向の移動が規制される。すなわち、継手軸心に対してシャフト軸心が所定角度に屈曲したときに、ボールに間座部材の爪部が当接して、前記所定角度以上の屈曲を規制するものであり、その角度規制を確実に行わせることができる。このため、ブーツ挟み防止の信頼性が向上する。また、間座部材の爪部はトラック溝に沿って延びるため、装着安定性の向上を図ることができる。

[0030] ボールが間座部材を押す荷重を多方向に分散させることにより、一箇所に荷重が集中しな!、ので、間座部材の耐久性を増すことができる。

[0031] シャフト抜け止め用の止め輪を介して前記間座部材を内側継手部材に装着するので、前記間座部材を内側継手部材に固定するための特別な部材を必要とせず、しかも、簡単に取り付け及び取り外しが可能となる。

[0032] 自動車のプロペラシャフトに用いられる等速自在継手は作動角（常用角）が小さいので、前記等速自在継手はプロペラシャフトに用いるのが最適となり、このように、プ口ペラシャフトにこの等速自在継手を用いれば、長期にわたって安定した機能を発揮することができる。特に、プロペラシャフトに組付けた状態でのバランス修正や、塗装工程及び車両への組付け時の取り扱いが容易となる。

発明を実施するための最良の形態

[0033] 以下本発明の実施の形態を図 1〜図 7に基づ、て説明する。

[0034] 本発明の第 1実施形態における等速自在継手は、内側継手部材としての内輪 21、外側継手部材としての外輪 22、ボール 23およびケージ 24を主要な構成要素としている。

[0035] 内輪 21は、その外周面（凸球状外周面）に複数のトラック溝 26が形成されている。

この内輪 21の中心孔（内径孔） 25にシャフト 28を挿してスプライン嵌合させ、そのスプライン嵌合により両者間でトルク伝達可能としている。なお、シャフト 28は、スナップリング 32により内輪 21に対して抜け止めされて、る。

[0036] 外輪 22は、その内周面（円筒状内周面）に内輪 21のトラック溝 26と同数のトラック溝 27が形成されている。外輪 22のトラック溝 27と内輪 21のトラック溝 26との間にトルクを伝達する複数のボール 23が組み込まれている。内輪 21と外輪 22の間にケージ 24が配置され、ボール 23は、ケージ 24のポケット 29内に保持されている。

[0037] この外輪 22の軸方向一端側 (反シャフト突出側の開口部）には、エンドキャップ 50 が嵌着され、シャフト突出側の外輪開口部は密封装置 30にて塞がれている。エンドキャップ 50と密封装置 30にて、継手内部に充填したグリースの漏洩を防ぐと共に異物の侵入を防止している。

[0038] この密封装置 30は、図 8に示す従来の密封装置 10と同様であって、ゴム材料又は榭脂材料等の可撓性材料にて構成されるブーツ 31と、金属製のアダプタ 33とからなる。ブーツ 31は、前記アダプタ 33を介して外輪 22に固定される大径部 31aと、シャフト 28にブーツバンド 35で固定される小径部 31bと、大径部 31aと小径部 31bとを連結 (接続)する断面略 Uの字状の屈曲部 31cとを備える。

[0039] アダプタ 33の一端部 33aは外輪 22に対するシール性と抜け強度を確保するために、外輪 22の端部外周面の Oリング等のシール部材 34を介して圧入された後、ローリング加締等によって加締固定される。アダプタ 33の他端部 33bは、ブーツ 31の大径部 31aを抱込み把持している。すなわち、ブーツ 31の大径部 31aはアダプタ 33の他端部 33bにて包囲されて!ヽる。 [0040] シャフト 28の外周面には環状凹部 37が形成され、この環状凹部 37にブーツ 31の小径部 3 lbが外嵌され、ブーツバンド 35で締め付けられている。また、小径部 3 lbの外周面には周方向溝 38が形成され、この周方向溝 38にブーツバンド 35が嵌合している。

[0041] エンドキャップ 50は、円盤状の本体部 50aと、この本体部 50aの軸心部に装着された小キャップ部 50bとを備えている。本体部 50aは、平板状の中央部 51と、この中央部 51の外周側の嵌合部 52とを備える。そして、嵌合部 52が反ブーツ側の外輪開口部の大径部 53に嵌合されている。

[0042] 内輪 21には、継手許容角度を規制してシャフト 28とアダプタ 33との間のブーツ挟まれを防止する角度抑制機構 40を設けている。

[0043] 図 6及び図 7に示すように、内輪 21端面に凹部 44を設け、この凹部 44に間座部材 41を嵌合させることによって、前記角度抑制機構 40を構成している。前記間座部材 41は、図 3〜図 5に示すように、リング状の本体部 43と、この本体部 43の外周に連設された爪部 42とを備える。爪部 42は周方向に沿って 60° ピッチで 6個配設されている。前記間座部材 41の爪部 42は、外面先端部を軸方向内方側に向力つて順次内径側に傾斜するテーパ面 45とすると共に、前記爪部 42の先端縁を凸曲面とする。つまり、爪部 42の先端縁に丸みを付けている。

[0044] 前記間座部材 41は、シャフト抜け止め用の止め輪 (スナップリング） 32を介して前記本体部 43を内輪 21に装着したものである。すなわち、シャフト 28を固定するために必要である止め輪 32が、間座部材 41の本体部 43と当接して、この間座部材 41を内輪端面に固定することができる。

[0045] このように、前記間座部材 41を、内輪 21端面に設けた凹部 44に嵌合させると、前記爪部 42が、内輪 21端面からトラック溝 26に侵入して、トラック溝 26の底面に沿って内輪 21端面力軸方向内方に延びる。

[0046] このため、継手軸心（外輪 22の軸心） Oとシャフト 28の軸心 Olとが一致した状態から、図 1に示すように、シャフト 28の軸心 Olが外輪 22の軸心 Oに対して屈曲して、所定屈曲状態になれば、図 2に示すように、屈曲方向側のボール 23に間座部材 41の爪部 42の先端縁が当接する。ここで、所定屈曲状態とは、この等速自在継手が、使用される部位に対して必要とする屈曲状態である。

[0047] このようにボール 23に間座部材 41の爪部 42が当接すれば、前記ボール 23の子午線方向 (継手の折り曲げ点を中心とする球に沿った円弧)の移動が規制され、これ以上この方向の屈曲が規制される。すなわち、この角度抑制機構 40がなければ、継手軸心 Oに対する屈曲角 Θが最大許容角度以上となる。

[0048] し力しながら、角度抑制機構 40にて、ブーツ 31の一部がアダプタ 33の他端部 33b とシャフト 28とで挟まれる状態となるまで屈曲しない。また、前記間座部材 41の爪部 42の外面先端部を軸方向内方側に向かって順次内径側に傾斜するテーパ面 45とすると共に、前記爪部の先端縁を凸曲面としたものである。これにより、ボール 23と間座部材 41が接触する際に、ボール 23が間座部材 41を押す荷重を多方向に分散させることができる。

[0049] 本発明では、内輪 21に、継手許容角度を規制する角度抑制機構 40を設けることによって、屈曲角 Θが最大許容角度以上となるのを防止できる。このため、シャフト 28とアダプタ 33との間にブーツが挟まれる状態となる屈曲状態を回避することができ、ブーッ挟まれを防止することができる。これによつて、ブーツ 31が損傷したり、ブーツ固定板 (アダプタ） 33が変形したりするのを防止でき、密封装置 30が長期にわたってその機能を発揮することができる。し力も、アダプタ 33の他端部をブーツ 31の大径部 3 laにて囲繞する必要がないので、組立性の向上を図ることができる。

[0050] 前記間座部材 43の爪部 42により、ボール 23の子午線方向の移動が規制される。

すなわち、継手軸心 Oに対してシャフト軸心 Olが所定角度に屈曲したときに、ボール 23に間座部材 43の爪部 42が当接して、前記所定角度以上の屈曲を規制するものであり、その角度規制を確実に行わせることができる。このため、ブーツ挟み防止の信頼性が向上する。また、間座部材 43の爪部 42はトラック溝 26と類似形状 (トラック底面に沿った形状)となるため、装着安定性の向上を図ることができる。

[0051] ボール 23が間座部材 41を押す荷重を多方向に分散させることにより、一箇所に荷重が集中しな、ので、間座部材 41の耐久性を増すことができる。

[0052] シャフト抜け止め用の止め輪 32を介して前記間座部材 41を内輪 21に装着するので、前記間座部材 41を内輪 21に固定するための特別な部材を必要とせず、しかも、簡単に取り付け及び取り外しが可能となる。

[0053] また、自動車のプロペラシャフトに用いられる等速自在継手は作動角（常用角）が小さいので、本発明の等速自在継手はプロペラシャフトに用いるのが最適となり、このように、プロペラシャフトにこの等速自在継手を用いれば、長期に渡って安定した機能を発揮することができる。特に、プロペラシャフトに組付けた状態でのバランス修正や、塗装工程及び車両への組付け時の取り扱、が容易となる。

[0054] なお、本発明の等速自在継手は、前記したように、自動車のプロペラシャフトに用 V、るのが好まし、が、もちろんプロペラシャフト以外に用いることができる。

[0055] また、角度抑制機構 40による角度規制の前記所定角度としては、ブーツ 31の大径部 31aの外径や小径部 31bの外径等の応じて種々変更できる。すなわち、所定角度は、ブーツ挟まれを防止することができるとともに、使用環境下での屈曲に対応できる屈曲が可能な範囲であればょ、。

[0056] 前記実施形態では反ブーツ側の内輪 21端面側に角度抑制機構 40を設けたが、ブーツ側の内輪 21端面側に角度抑制機構 40を設けてもよい。すなわち、継手許容角度を規制する間座部材 41を、ブーツ側の内輪 21端面に当接するように装着してもよい。また、反ブーツ側の内輪 21端面側およびブーツ側の内輪 21端面側の両端に間座部材 41を設けてもよい。この場合、内輪 21の両端面側で継手許容角度を規制することができ、安定した規制が可能となる。

[0057] 内輪 21に、間座部材 41を嵌合させるための凹部 44を設けたが、前記凹部 44を設けなくてもよい。また、シャフト抜け止め用の止め輪 (スナップリング） 32を介して前記間座部材 41を内輪 21端面に固定した力止め輪 32を使用することなぐ他の固定手段にて間座部材 41を固定するようにしてもよい。

[0058] また、間座部材 41の本体部 43は、周方向凹溝 41に嵌合可能であれば、エンドレスであっても、一部に切欠きを有するものであってもよい。そのため、間座部材 41の材質も、この等速自在継手が使用される環境に対応でき、しカゝも、ボール 23に間座部材 41の爪部 42が当接した際に、継手許容角度を規制することができるものであれば、ゴム、榭脂、金属等の種々のものを使用することができる。

[0059] 本発明の等速自在継手としても、トルク伝達手段としてボールを使用する等速自在継手に適用することができる。

図面の簡単な説明

[図 1]本発明の実施形態を示す等速自在継手の断面図である。

[図 2]前記等速自在継手の角度抑制状態を示す要部拡大断面図である。

[図 3]前記等速自在継手の間座部材の斜視図である。

[図 4]前記等速自在継手の間座部材の正面図である。

[図 5]前記等速自在継手の間座部材の側面図である。

[図 6]前記等速自在継手の内輪の正面図である。

[図 7]前記等速自在継手の内輪の断面図である。

[図 8]従来の等速自在継手の断面図である。

[図 9]従来の等速自在継手に用いられる他の密封装置の断面図である。

[図 10]従来の等速自在継手に用いられる別の密封装置の断面図である。

Claims

請求の範囲

[1] 内周面に軸方向に延びる複数のトラック溝を形成した外側継手部材と、外周面に軸方向に延びる複数のトラック溝を形成するとともに内径孔にシャフトの一端が連結された内側継手部材と、それら内外継手部材のトラック溝間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、外側継手部材と内側継手部材との間に保持されてボールを保持するケージと、シャフト突出側の外側継手部材開口部を塞ぐ密封装置とを備え、前記密封装置が、一端部が前記外側継手部材に嵌合される金属製円筒状のアダプタと、大径部が前記アダプタの他端部に連結されると共に小径部が前記シャフトに嵌合される可撓性材料カゝらなるブーツとを有する等速自在継手にぉヽて、継手許容角度をとつた状態でボールに当接し、継手許容角度を規制してシャフトとアダプタとの間のブーツ挟まれを防止する角度抑制機構を内側継手部材に設けたことを特徴とする等速自在継手。

[2] 前記角度抑制機構は、内側継手部材端面力もトラック溝に侵入して、前記ボールに当接する爪部を有する間座部材を備えたことを特徴とする請求項 1に記載の等速白在継手。

[3] 前記間座部材の爪部は、トラック溝の底面に沿って内側継手部材端面力軸方向内方に延びることを特徴とする請求項 1又は請求項 2のいずれかに記載の等速自在継手。

[4] 前記間座部材の爪部の外面先端部を軸方向内方側に向力つて順次内径側に傾斜するテーパ面とすると共に、前記爪部の先端縁を凸曲面としたことを特徴とする請求項 1〜請求項 3の、ずれかに記載の等速自動継手。

[5] 前記間座部材は、シャフトに外嵌され、リング状力なる本体部と、この本体部の外周に連設された前記爪部を備え、シャフト抜け止め用の止め輪を介して前記本体部を内側継手部材に装着したことを特徴とする請求項 1〜請求項 4のいずれかに記載の等速自動継手。

[6] 自動車のプロペラシャフトに用いることを特徴とする請求項 1〜5のいずれかに記載の等速自在継手。