WO2023119678A1

WO2023119678A1 - 等速ジョイント

Info

Publication number: WO2023119678A1
Application number: PCT/JP2022/006256
Authority: WO
Inventors: 友亮松尾; 中鳩貝; 慎也樋田; 雄大齋藤
Original assignee: 日立Astemo株式会社
Priority date: 2021-12-23
Filing date: 2022-02-16
Publication date: 2023-06-29
Also published as: JP7117446B1; JP2023094048A

Abstract

回転軸（Ａ２１）方向に第１端面（２２Ｒ）と第２端面（２２Ｆ）を備え、第１端面（２２Ｒ）から第２端面（２２Ｆ）へ貫通するボルト挿通孔（２４）が回転軸（Ａ２１）を中心にして複数形成され、第１端面（２２Ｒ）、第２端面（２２Ｆ）に、外径側が第１端面（２２Ｒ）、第２端面（２２Ｆ）と平行な平面部（２６）と、平面部（２６）から回転軸（Ａ２１）に近づくにつれて第１端面（２２Ｒ）、或いは、第２端面（２２Ｆ）に指向する係止部（２７）を有するパッキン取付溝（２５）と、を備える外輪部材（２１）と、外輪部材（２１）と同軸上に配置される内輪部材（４１）と、外輪部材（２１）と内輪部材（４１）との間に配置される複数の球体（５１）と、第１端面（２２Ｒ）に取着されるブーツ（６１）と、第２端面（２２Ｆ）に取着されるシールキャップ（３１）と、パッキン取付溝（２５）に取着されるパッキン（８１）と、を有する等速ジョイント（１）。

Description

等速ジョイント

　本発明は、等速ジョイントに関する。

　クロスグルーブ型、あるいはバーフィールド型と称される等速ジョイントは、回転軸方向長さが短い円筒形状をなす外輪部材と、外輪部材と同軸上に配置される内輪部材と、外輪部材と内輪部材に形成される溝に配置される複数のボールと、外輪部材端面を封止するブーツ、およびシールキャップ等が配置されている。等速ジョイントは高速で回転し、高い動力を伝達するため内部にグリースが封入され、グリースが外部へ漏出しないように、ブーツおよびシールキャップと外輪部材との間に、パッキンが挟持されている。
　外輪部材には円周方向に複数のボルト挿通孔が均等に設けられており、変速機側のコンパニオンフランジにボルトを螺合して接続することで、パッキンは高い軸力を受けて挟持されることで高いシール性を得ている。
　ところで、等速ジョイントを使用する中で、温度上昇が加わり、パッキンが不用意に移動してしまい、グリースが漏出するという問題がある。
　そこで、このような問題に対して、例えば特許文献１，２のような対応技術が提案されている。

特開２０１０－２６１５３２号公報特開２０１０－１３８９７４号公報

　ところが、外輪部材の両端面が同じ形状でありながら、グリース漏れがブーツ側で多く発生していることが明らかになった。
　本発明は、前述の点に鑑みてなされたものであり、製造コストの増大を招くことなく高いシール性を有する等速ジョイントを提供することを目的とする。

　本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、以下の知見を得た。
（１）等速ジョイントを取り付けるボルトの頭部着座面に配置されるワッシャが、ボルト締結の軸力を受けて皿バネ状に弾性変形し、内径側が外輪部材に指向する方向に撓む。これは、外輪部材端面におけるボルト挿通孔の座面が、ボルト挿通孔の全周にわたって形成されていないことによるものである。
（２）ワッシャが皿バネ状に変形することによりブーツの金具部材の裏面に配置されているパッキンが、特に内径側に高い圧縮力が作用して、それによりパッキンを回転軸側に移動させる荷重が作用する。
（３）このため、パッキンの回転軸側への移動を抑制する係止手段が有効であること、ワッシャの変形を抑えることが有効であること、前記係止部の径よりもパッキンの内径を大きくすることが有効であること、となる知見を得て、これらを元に以下の構成として本発明を完成させた。

　前記の目的を達成するために、本発明に係る等速ジョイントは、回転軸方向に第１端面と第２端面を備え、第１端面から第２端面へ貫通する複数のボルト挿通孔が回転軸を中心にして複数形成され、第１端面、及び、第２端面に、外径側が第１端面、及び、第２端面と平行な平面部と、平面部から回転軸に近づくにつれて第１端面、或いは、第２端面に指向する係止部を有するパッキン取着溝と、を備える外輪部材と、外輪部材と同軸上に配置される内輪部材と、外輪部材と内輪部材との間に配置される複数の球体と、第１端面に取着されるブーツと、第２端面に取着されるシールキャップと、パッキン取着溝に取着されるパッキンと、を有する等速ジョイントとするものである。

　本発明によれば、簡単な構成により高いシール性を有する等速ジョイントを提供することができる。

等速ジョイントの構成を示す分解斜視図である。等速ジョイントの構成を示す断面図である。図２のIII-III線に沿った断面図である。図２のIV部を示す要部拡大図である。本発明の別の変形例における図２のIV部に相当する部位を示す要部拡大図である。本発明の別の変形例における図２のIV部に相当する部位を示す要部拡大図である。

＜第１実施形態＞
　本発明の第１実施形態の等速ジョイント１のシール構造ＳＳについて、図１～図４を参照して詳細に説明する。
　なお、説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
　等速ジョイント１は、入力側の回転運動を出力側に伝達する接手で、入力側の回転軸と出力側の回転軸の間に角度があっても、同一速度で回転を伝達することができるものである。

　本実施形態の等速ジョイント１は、バーフィールド型と称される形態の継手である。
　等速ジョイント１は、コンパニオンフランジ１１（入力側）と、スタブシャフト１２（出力側）とを等速で継ぐ自在継手である。
　等速ジョイント１は、外輪部材２１、シールキャップ３１、内輪部材４１、球体５１、ケージ５２、ブーツ６１、パッキン８１を備えている。
　また、等速ジョイント１は、ブーツ６１と外輪部材２１との間、およびシールキャップ３１と外輪部材２１との間に、シール構造ＳＳが配置されている。

＜外輪部材＞
　外輪部材２１は、コンパニオンフランジ１１に連結される部材であり、外輪部材本体２２、外輪部材側溝２３、ボルト挿通孔２４を備えている（図１～図３参照）。
　外輪部材本体２２は、略円筒形状を備えた部材で構成されており、回転軸Ａ２１が車両前後方向に沿うように配置されている。
　外輪部材本体２２の内周面に複数（たとえば８本）の外輪部材側溝２３が形成されている。

　外輪部材側溝２３は、それぞれが周方向において等間隔で配置されるとともに、回転軸Ａ２１と平行に延在している。
　また、外輪部材側溝２３は、それぞれが同一の半円溝形状を有している。
　そして、外輪部材側溝２３は、各溝内を球体５１が転動可能な半径に設定されている。

　ボルト挿通孔２４は、外輪部材本体２２の第１端面２２Ｒと第２端面２２Ｆとを連通する貫通孔で構成されている。
　ボルト挿通孔２４は、周方向において、隣接する外輪部材側溝２３の中間に配置されている。
　なお、ボルト挿通孔２４には、後述する締結ボルト７２が挿通される。

　シールキャップ３１は、外輪部材２１の第２端面２２Ｆを封止するための部材である（図１、図２参照）。
　シールキャップ３１は、円盤の中央部が板面から突出したハット形状を有しており、ハット形状の縁部に外嵌部３２が設けられている。
　そして、シールキャップ３１は、外輪部材本体２２に外嵌されて、コンパニオンフランジ１１との間に固定されている。

＜内輪部材＞
　内輪部材４１は、スタブシャフト１２に連結される部材であり、外輪部材本体２２と同軸、且つ、回転軸方向に重なって配置されている（図１～図３参照）。
　内輪部材４１は、内輪部材本体４２、内輪部材側溝４３、スプライン４４を備えている。

　内輪部材本体４２は、略円筒形状を有する部材で構成されている。また、内輪部材本体４２は、その外周面に、外輪部材側溝２３と同数の内輪部材側溝４３が形成されている。
　これら内輪部材側溝４３は、内輪部材本体４２の周方向において、等間隔に配置されるとともに、回転軸Ａ４１に沿って延在している。
　また、内輪部材側溝４３は、それぞれが同一の半円溝形状を有している。
　そして、内輪部材側溝４３は、各溝内を球体５１が転動可能な半径に設定されている。

　また、内輪部材本体４２の内周面には、スプライン４４が形成されている。
　スプライン４４は、スタブシャフト１２の一端に形成された軸スプライン１２ａとスプライン嵌合している。

＜球体＞
　球体５１は、外輪部材２１の回転力を内輪部材４１に伝える伝達子であって、各球体溝５４内に１つずつに配置されている（図１～図３参照）。
　そして、球体５１は、球体溝５４内で、周方向に対して係合し、軸方向に対して転動する。
　球体５１は、外輪部材２１と内輪部材４１のそれぞれの回転軸がなす角の二等分面上に配置されることにより、外輪部材２１と内輪部材４１との間で、回転力が球体５１を介して等速運動するようになっている。

＜ケージ＞
　ケージ５２は、球体溝５４内における球体５１の位置を、外輪部材２１と内輪部材４１のそれぞれの回転軸がなす角の二等分面上に配置させるための部材である（図１～図３参照）。
　このため、ケージ５２は、外輪部材２１と内輪部材４１との間に、外輪部材２１、および内輪部材４１に対して相対的に移動自在に配置されている。
　ケージ５２は、その外形形状が樽型の円筒形状を有している。
　また、ケージ５２は、周方向に球体溝５４と同数の窓５３が形成され、孔内を球体５１が転動可能な形状に開口している。

＜ブーツ＞
　ブーツ６１は、外輪部材本体２２の後端側と、スタブシャフト１２との間を封止するための部材である（図１～図４参照）。
　ブーツ６１は、ブーツ本体６２、ブーツアダプタ６３を備えている。

　ブーツ本体６２は、ゴムなどの弾性変形可能な筒状の素材で形成されており、平断面視において略ハット状を有している（図２参照）。
　ブーツ本体６２の径方向内側端部は、スタブシャフト１２に外嵌しており、その外周には、バンド６４が巻き掛けられている。
　また、ブーツ本体６２の径方向外側端部は、ブーツアダプタ６３の後述するカシメ部６３ｂに加締められている。

　ブーツアダプタ６３は、アダプタ本体６３ａ、カシメ部６３ｂ、外嵌フランジ部６３ｃを備えている。
　アダプタ本体６３ａは、略円筒状を有している。
　カシメ部６３ｂは、アダプタ本体６３ａの後端部に配置されている。
　また、カシメ部６３ｂは、アダプタ本体６３ａとブーツ本体６２との間の気密性を保持するために加締められている。

　外嵌フランジ部６３ｃは、アダプタ本体６３ａの前端部に配置されており、外輪部材本体２２の後端部に外嵌している。
　なお、ブーツ６１は、後述する締結ボルト７２によって、外輪部材２１の第１端面２２Ｒに固定される。

＜シール構造＞
　シール構造ＳＳは、外輪部材２１と内輪部材４１の間に封入されるグリース等の潤滑剤が、外部に漏出するのを防止するための構成である（図２～図４参照）。
　シール構造ＳＳは、後側シール構造ＳＲ、前側シール構造ＳＦで構成されている。
　後側シール構造ＳＲは、外輪部材２１の第１端面２２Ｒと、ブーツアダプタ６３の外嵌フランジ部６３ｃとの間に設定されている。
　後側シール構造ＳＲは、パッキン取付溝２５、パッキン８１、外嵌フランジ部６３ｃ（キャップ部材）、ワッシャ７３を備えている。

　パッキン取付溝２５は、第１端面２２Ｒの内径側周縁部に形成されており、外輪部材２１の回転軸Ａ２１を中心とする円環状の溝である。
　パッキン取付溝２５は、その円環形状の外周側が、ボルト挿通孔２４に連通するとともに、円環形状の内周側が、外輪部材側溝２３に連通している。
　さらに、パッキン取付溝２５は、平面部２６、係止部２７を備えている（図４参照）。

　平面部２６は、パッキン取付溝２５の円環形状における外径側を構成している。
　平面部２６は、径方向、および周方向において、深さ一定の平坦な溝底面を備えている。
　係止部２７は、パッキン取付溝２５の円環形状における内径側を構成している。
　つまり、係止部２７は、平面部２６の内径側に連続して形成されている。
　また、係止部２７は、径方向において、回転軸Ａ２１に近づくにしたがって、第１端面に指向する傾斜面を呈し、溝深さが直線的に浅くなっている。

　パッキン８１は、ゴムなどのような弾力性を有する素材からなり、厚さ一定な平板状のシート材を略円環形状に打ち抜くことで形成されている（図１～図４参照）。
　パッキン８１は、その外径寸法Ｄ８１ａがパッキン取付溝２５の外径寸法Ｄ２５より僅かに小径に設定されている。

　また、パッキン８１は、円環形状を有するとともに、その外周に、８つの半円形の凹部（外周側凹部８２）が周方向に等間隔に形成されている。
　８つの外周側凹部８２の直径は、それぞれがボルト挿通孔２４の孔径と同一径に設定されている。
　パッキン８１は、その内周に、外輪部材側溝２３の断面形状と同一形状の凹部（内周側凹部８３）が形成されている。

　そして、パッキン８１は、外周側凹部８２がボルト挿通孔２４に重なりつつ、内周側凹部８３が外輪部材側溝２３に重なった状態で、パッキン取付溝２５内に配置されている。
　なお、パッキン８１は、パッキン取付溝２５内に配置される際に、両面テープ（図示せず）を用いて、パッキン取付溝２５の溝底に貼着されても良い。

　締結手段７１は、ブーツ６１、外輪部材２１、シールキャップ３１、コンパニオンフランジ１１を一体に締結するための部材である。
　締結手段７１は、締結ボルト７２、ワッシャ７３を備えている（図２参照）。

　締結ボルト７２は、外輪部材２１の後端側からワッシャ７３、外嵌フランジ部６３ｃ、ボルト挿通孔２４、シールキャップ３１の順に挿通されている。
　そして、締結ボルト７２は、その先端の雄ネジ部７２ａが、コンパニオンフランジ１１の雌ネジ部１１ａに螺着している。

　また、締結ボルト７２を雌ネジ部１１ａに螺着することで、パッキン８１が、外嵌フランジ部６３ｃとパッキン取付溝２５との間で圧縮されつつ、密着し、シール性を発揮する。
　外嵌フランジ部６３ｃとパッキン取付溝２５との間で圧縮されたパッキン８１は、径方向内側へズレようとするが、係止部２７によって、移動が制限される。
　そして、パッキン８１の移動が制限されることで、パッキン８１のシール性が安定する。

　ワッシャ７３は、締結ボルト７２の締結力が、周方向において、パッキン８１に平均してかかるようにするための部材である。
　ワッシャ７３は、外輪部材２１の第１端面２２Ｒと同様の円環形状を有する板状部材で構成されている。

　なお、前述の外嵌フランジ部６３ｃ（キャップ部材）は、その内径寸法Ｄ６３ｃが、パッキン８１の内径寸法Ｄ８１ｂよりも小径に設定されている。
　これによって、ボルト締結時に、外嵌フランジ部６３ｃが、パッキン８１の内径側縁部から外径側縁部に至る径方向の全域を押圧することができる。
　そして、締結手段７１の締結力によって、パッキン８１がパッキン取付溝２５、および外嵌フランジ部６３ｃに密着し、潤滑剤の外部への漏出が防止される。

　次に、前側シール構造ＳＦの構成について説明する（図２参照）。
　前側シール構造ＳＦは、外輪部材２１の第２端面２２Ｆと、シールキャップ３１の外嵌部３２との間に設定されている。
　前側シール構造ＳＦは、パッキン取付溝２５、パッキン８１、シールキャップ３１（キャップ部材）、コンパニオンフランジ１１を備えている。

　パッキン取付溝２５、およびパッキン８１は、後側シール構造ＳＲにおけるパッキン取付溝２５、およびパッキン８１と同様に構成されている。
　シールキャップ３１を構成する外嵌部３２が、後側シール構造ＳＲにおける外嵌フランジ部６３ｃと同様の働きをする。
　コンパニオンフランジ１１は、後側シール構造ＳＲにおけるワッシャ７３と同様の働きをする。

　次に、本実施形態の作用効果について説明する。
　本実施形態の等速ジョイント１は、パッキン取付溝２５に、テーパー状の係止部２７が設けられている。
　これによって、外嵌フランジ部６３ｃとパッキン取付溝２５との間で圧縮されたパッキン８１は、径方向内側へズレようとした際に、係止部２７に乗り上げて、移動が制限される。

　そして、パッキン８１の移動が制限されることで、パッキン８１が所定の位置に保持されるため、シール構造ＳＳのシール性が安定する。ここで、パッキン８１は第１端面２２Ｒと平行な平面部２６に広い範囲で密着されるため、材料の圧縮が均一、且つ安定した状態でシールされ、過度な圧縮による劣化を招来しない安定したシール性が得られる。

　また、係止部２７は、パッキン取付溝２５を形成する際に、合わせて形成することができる。
　つまり、パッキン取付溝２５の一部に係止部２７を設けることで、シール構造ＳＳは、製造コストの増大を招くことなく、高いシール性を安定して発揮することができる。
　また、係止部２７を設けることで、パッキン８１は厚さ一定のシート材から打ち抜いて形成され、コストの上昇を招来せずに高いシール性を発揮することができるようになった。
　さらに、ブーツアダプタ６３は、パッキン８１を係止するための特別な形状にする必要もなく、コストの上昇を招来せずに高いシール性を発揮することができるようになった。

＜第２実施形態＞
　次に、本発明の第２実施形態の等速ジョイント１について、図３と図４を参照して説明する。
　なお、説明において、前述の第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
　本実施形態の等速ジョイント１では、パッキン取付溝２５は、その外径寸法Ｄ２５がボルト挿通孔２４のボルトピッチサークル径Ｄ２４よりも小径に設定されている。

　本実施形態の作用効果について説明する。
　本実施形態の等速ジョイント１では、上記構成によって、締結ボルト７２をコンパニオンフランジ１１の雌ネジ部１１ａに螺着した際に、ワッシャ７３の内径側が外輪部材２１に指向する皿バネ状に変形することが抑制されている。
　これによって、ブーツアダプタ６３（外嵌フランジ部６３ｃ）を介してパッキン８１へ作用する荷重が低減されて、パッキン８１が所定の位置に保持されるため、シール構造ＳＳは、より高いシール性を発揮することができる。

　＜第３実施形態＞
　次に、本発明の第３実施形態の等速ジョイント１について、図４を参照して説明する。
　なお、説明において、前述の第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
　本実施形態の等速ジョイント１では、パッキン８１は、その内径寸法Ｄ８１ｂが、係止部２７の内径寸法Ｄ２７よりも大きく設定されている。
　より具体的に説明すると、係止部２７の内径寸法Ｄ２７がパッキン８１の内径寸法Ｄ８１ｂよりも小径に設定されている。

　本実施形態の作用効果について説明する。
　本実施形態の等速ジョイント１では、パッキン８１の内径が係止部の径よりも大きく設定されている。
　このため、ワッシャ７３が皿バネ状に変形してブーツアダプタ６３を介してパッキン８１を押圧する荷重が作用したとしても、パッキン８１を回転軸側に移動する荷重としては作用せず、パッキン８１が所定の位置に保持される。
　これによって、シール構造ＳＳは、より高いシール性を発揮することができる。

　なお、外輪部材２１の係止部２７Ａは、緩やかに傾斜する直線状の斜面を示したが、例えば図５に示す曲線状にせり上がる形状にしても良く、または、図６に示す階段状にせり上がる形状にしても良い。

１，２，３　等速ジョイント
２１　外輪部材
２２Ｒ　第１端面
２２Ｆ　第２端面
２４　ボルト挿通孔
２５　パッキン取付溝
２６　平面部
５１　球体
６１　ブーツ
２７　係止部
３１　シールキャップ
４１　内輪部材
８１　パッキン
Ａ２１　回転軸
Ｄ２５　パッキン取付溝の外径寸法
Ｄ２４　ボルト挿通孔のボルトピッチサークル径
Ｄ２７　係止部の内径寸法
Ｄ８１ｂ　パッキンの内径寸法

Claims

　回転軸方向に第１端面と第２端面を備え、
　前記第１端面から前記第２端面へ貫通するボルト挿通孔が前記回転軸を中心にして複数形成され、
　前記第１端面、及び、前記第２端面に、外径側が前記第１端面、及び、前記第２端面と平行な平面部と、前記平面部から回転軸に近づくにつれて前記第１端面、或いは、前記第２端面に指向する係止部を有するパッキン取付溝と、
　を備える外輪部材と、
　前記外輪部材と同軸上に配置される内輪部材と、
　前記外輪部材と前記内輪部材との間に配置される複数の球体と、
　前記第１端面に取着されるブーツと、
　前記第２端面に取着されるシールキャップと、
　前記パッキン取付溝に取着されるパッキンと、
　を有する等速ジョイント。
　前記パッキン取付溝の外径寸法が、
　該ボルト挿通孔のボルトピッチサークル径よりも小径に設定された、
請求項１に記載の等速ジョイント。
　前記係止部の内径寸法が、
　前記パッキンの内径寸法よりも小径に設定された、
請求項１に記載の等速ジョイント。