JP2007504410A - シール装置を備えた等速ジョイント - Google Patents

Abstract

本発明は、インナボス（２，２′）とアウタボス（３）とを備えた等速ジョイント（１，１′）であって、両ボスに、その都度複数の、互いにペア状に対応配置された走行軌道（４，５）が設けられており、該走行軌道（４，５）内に、ケージ（７）内で案内されたボール（６）が、インナボスとアウタボスとの間でトルクを伝達するために収容されており、さらにシール装置（１０，１１，１６）が等速ジョイントを封止するために設けられている形式のものに関する。本発明によれば、シール装置がブーツ（１１，１６）を有しており、該ブーツがその半径方向外側の縁部（１１ｂ，１６ｂ）でもってアウタボス（３）および／または該アウタボス（３）を包囲する連行ハウジング（９，９′）に枢設されており、その半径方向内側の縁部（１１ａ，１６ａ）でもって定置にインナボス（２，２′）に固定されているようにした。

Description

本発明は、インナボスとアウタボスとを備えた等速ジョイントであって、両ボスに、その都度複数の、互いにペア状に対応配置された走行軌道が設けられており、該走行軌道内に、ケージ内で案内されたボールが、インナボスとアウタボスとの間でトルクを伝達するために収容されており、さらにシール装置が等速ジョイントを少なくとも片側で封止するために設けられている形式のものに関する。

この種の等速ジョイントは例えば自動車の縦軸または横軸で使用され、組み付け前または組み付け中に潤滑剤を施さなければならない。潤滑剤は理想的には等速ジョイントの全寿命にわたって良好な潤滑を保証する。潤滑剤がジョイントから運転中に流出することを阻止すると同時に、異物粒子またはこれに類するものが侵入することを阻止するために、この種のジョイントは封止される。例えばドイツ連邦共和国特許第４０３３２７５号明細書に提案された、等速回転ジョイントのための転動形ブーツ（Ｒｏｌｌｂａｌｇ）または蛇腹形ブーツ（Ｆａｌｔｅｎｂａｌｇ）は、ジョイントのアウタボス側の縁部でもって金属薄板キャップに固定されており、対向して位置する縁部でもって、等速ジョイントのインナボスに結合されている軸に組み付けられる。それゆえ、ジョイントの封止はジョイントを軸に組み付ける間または組み付けた後に初めて実施されることができる。それにより、この種のジョイントのための組み立て時間は上昇する。加えて、組み付け前に潤滑剤がジョイントから流出したり、異物粒子がジョイント内に侵入したりする可能性がある。

類似のブーツはドイツ連邦共和国特許第３６０３３８９号明細書から公知である。この公知のブーツは金属薄板キャップによりジョイント外側部分に保持され、かつジョイント内側部分に結合される軸に設置される折り返し部を有している。このブーツでも、ジョイントの封止は軸をジョイント内側部分に組み付けた後に初めて可能である。

ドイツ連邦共和国特許第３２２７９６９号明細書に開示されている、ジョイントカップリングのためのシール装置は、ダイヤフラム状のシールカラーを有している。その際、シールカラーは締め付けベルトにより外側のカップリング半部に固定されており、半径方向内側の縁部でもって、内側のカップリング半部に結合された軸に当て付けられている。シール装置はダイヤフラム状のディスクとして形成されており、半径方向で延びる複数のひだを有していることができる。

今日自動車で使用される等速ジョイントは、部分的に１００００ｒｐｍを超える極めて高い回転数に曝される。それゆえ、シール装置には高い遠心力が作用し、ジョイントに発生する高い温度と相俟って、シール装置の早期的な故障に至り得る。例えば、転動形ブーツまたは蛇腹形ブーツがこのような高い回転数時に「膨張」し、破裂する可能性がある。その一方で、転動形ブーツおよび蛇腹形ブーツは、遠心力の結果として、金属薄板キャップまたはこれに類するものの、例えば尖鋭なまたは角張った領域に接触することにより破損する可能性もある。

本発明の課題はこれに対して、冒頭で述べた形式のシール装置を備えた等速ジョイントを改良して、軸への組み付け前に既に異物粒子の侵入および潤滑剤の流出に対して封止されている等速ジョイントを提供することである。

上記課題は本発明により実質的に、シール装置がブーツを有しており、該ブーツがその半径方向外側の縁部でもってアウタボスおよび／または該アウタボスを包囲する連行ハウジングに枢設されており、その半径方向内側の縁部でもって定置にインナボスに固定されていることにより解決される。それにより、等速ジョイントはシール装置と相俟って、インナボスでもって直接軸に被せ嵌めることができる閉鎖された完体のユニットを形成する。それゆえ、組み立て中または組み立て後にシール装置を軸に固定する付加的な作業は不要である。同時に、輸送中に既に、ボールおよびケージを備えた、インナボスとアウタボスとの間に位置する領域内への異物の侵入は回避される。場合によっては設けられる連行ハウジングは、軸の構成部分であるか、または軸に結合されることができる。従来慣用のジョイントでは大抵封止のために必要であったＯリングまたはこれに類する付加的なシール装置は、インナボスとアウタボスとの間の良好なシール作用を達成するために、本発明により封止されたジョイントでは設けられずに済む。

本発明の第１の実施形態では、等速ジョイントが固定式ジョイント（Ｆｅｓｔｇｅｌｅｎｋ）として形成されており、その際、ブーツが少なくとも１つのひだを有している。その際有利には、ブーツの、連行ハウジングに枢設された外側の縁部と、インナボスに枢設された内側の縁部との間に位置する区分に設けられた複数のひだの波山が実質的に、インナボスの軸線に対してほぼ垂直に拡がる１つの平面内に延びている。それにより、インナボスの軸線に沿った断面で見て、ひだは半径方向で実質的に重複して位置しており、その結果、高い回転数時にもブーツの膨張または膨出は発生し得ない。その際、ひだは正確に１つの平面内に位置している必要はなく、軸方向で軽微に互いにずらされていることができる。その結果、ひだは実質的にオーバーラップしている。

インナボスとアウタボスとの間の最大の運転時屈曲角は本発明による固定式ジョイントでは約１０°であることができる。インナボスとアウタボスとの間の最大の組み付け時屈曲角は１０°を上回る、例えば約１５゜であることができる。

本発明の別の実施形態では、等速ジョイントがしゅう動式ジョイント（Ｖｅｒｓｃｈｉｅｂｅｇｅｌｅｎｋ）として形成されており、該しゅう動式ジョイントのブーツが複数のひだを有しており、そのうちの少なくとも２つのひだがインナボスの軸方向で相並んで配置されている。この相並んで配置されたひだは、ブーツのシール作用を損ねることなく、インナボスをアウタボスに対して相対的にしゅう動させることを可能にする。その際、相並んで位置するひだの数は、運転中または組み付け中に発生するしゅう動ストロークに依存しており、使用事例に応じて確定される。

有利には、本発明によるしゅう動式等速ジョイントでは、隣接する２つのひだの波山が約１２０°〜約６０°の角度で互いに方向付けられている。それにより、それぞれ異なるひだにはそれぞれ異なる機能が割り当てられている。つまり、軸方向で相並んで配置されたひだはインナボスとアウタボスとの間の軸方向のしゅう動を補償することができ、それに対して、半径方向で相並んで配置された単数または複数のひだはジョイントの屈曲を補償することができる。

インナボスとアウタボスとの間の最大の運転時屈曲角は本発明によるしゅう動式等速ジョイントでは有利には約３°であり、それに対して、最大の組み付け時屈曲角は約８°であることができる。インナボスとアウタボスとの間の、運転中に許容されるしゅう動ストロークは５ｍｍ〜約９０ｍｍであることができる。ブーツのひだの数は種々異なるジョイントで個別的に、必要なしゅう動ストロークおよび屈曲角に応じて変更されることができる。

ブーツを固定するために、ブーツは本発明による等速ジョイントでは有利にはその半径方向外側の縁部でもって、アウタボスおよび／または連行ハウジングを少なくとも部分的に包囲するキャップ内にフランジ固定されているかつ／またはクランプ固定されている。その際、ブーツの半径方向外側の縁部は有利には所定の圧力でフランジ固定される。その結果、ブーツは一方では固くキャップに固定されており、他方ではフランジ固定中またはクランプ固定中に損傷することはない。

高い遠心力の結果としてのブーツの損傷は、キャップが、アウタボスから張り出すように延在するほぼ円筒形の区分を有しており、該区分がインナボスの軸方向で、ブーツの半径方向内側の縁部がインナボスに固定されている領域の近傍まで延在していることにより回避されることができる。キャップの、アウタボスから張り出すように延在する円筒形、軽微な円錐形または段付けされた区分もしくは領域は、ブーツが高回転時に遠心力の結果として膨張したとき、ブーツと接触する当て付け面として役立つ。これにより、ブーツはキャップの鋭利なまたは尖鋭な領域と接触するのではなく、実質的に平滑な面に当て付けられる。この平滑な面はブーツの過度に強い膨張および損傷を阻止する。固定式等速ジョイントでは、キャップの、アウタボスから張り出した領域は比較的短く形成されている。それというのも、ブーツのひだは半径方向で実質的に重複して位置しているからである。ただし、しゅう動式等速ジョイントでは、キャップのこの領域は明らかに長くアウタボスから張り出している。

ブーツの内側の縁部は、クランプ、バインダ、ばねリングまたはこれに類するものにより、ブーツが運転中定置にインナボスに保持されるようにインナボスに固定されていることができる。ただし、修理作業またはメンテナンス作業のために、ブーツの内側の縁部はインナボスから解離されることができ、運転中に負荷が発生している場合にのみ、インナボス上をしゅう動することができない。それにより、潤滑剤の流出または異物の侵入は回避されることができる。これに対して択一的に、ブーツの半径方向内側の縁部は、縁部内に金属薄板リングが加硫の際に埋め込まれており、かつブーツの内側の縁部がプレスばめにより、すなわち応力下でインナボスに被せ嵌められることにより、インナボスに固定されることができる。

有利には、ブーツが、６５ショアを上回る、例えば約７０ショアの比較的高い剛性を有するゴムまたは別の適当な、例えばゴム状のプラスチックから成る。ブーツの材料のこの剛性により、ブーツの負荷容量は向上し、運転中に発生する変形は制限される。

本発明による考案の別の構成では、等速ジョイントの、ブーツとは反対の側に、閉鎖カバーが設けられている。この閉鎖カバーは例えば密に連行ハウジング内に圧入されていることができる。その結果、等速ジョイントは閉鎖カバーとブーツとにより両側で閉鎖されている。それゆえ、Ｏリングまたはこれに類する付加的なシールを本発明による等速ジョイントで設ける必要はない。

本発明によるジョイントのブーツは既に、キャップから張り出した区分により、動物によるかじりまたはこれに類するものから良好に保護されている。この種の損傷に対するさらに改善された安全性は、ブーツがジョイントのギヤボックス側またはディファレンシャル側に配置されており、アウタボスおよび／または連行ハウジングが軸に結合されていることにより達成されることができる。これにより、ブーツは、例えばジョイントを車両縦軸に組み付けたとき、軸側ではなく、ジョイントのギヤボックス側もしくはディファレンシャル側に位置する。その結果、ギヤボックスの構成スペースに基づいて、かじりまたはこれに類するもののためのより僅かな攻撃面が提供されるにすぎない。加えて、ブーツが固定されているインナボスをギヤボックス側もしくはディファレンシャル側で接続することにより、アウタボスもしくは連行ハウジングに固定される軸の、改善されたセンタリングが達成される。

以下に図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。
図１：シール装置を備えた固定式等速ジョイントの断面図である。
図２：シール装置を備えたしゅう動式等速ジョイントの抜粋断面図である。

図１に示した等速ジョイントは固定式ジョイント１として形成されており、インナボス２およびアウタボス３を有している。インナボス２およびアウタボス３にはその都度互いにペア状に対応配置された走行軌道４，５が設けられている。走行軌道４，５にはボール６が収容されている。ボール６はケージ７内で案内されている。このために、ケージ７はボールの個数に応じてその周囲に分配された窓を有している。

駆動されるまたは駆動したい軸に接続するために、インナボス２は中央の切欠きを有している。切欠きにはトルク伝達のための異形成形部８が設けられている。インナボス２はこうしてジョイントの組み立てのために例えばギヤボックスまたはディファレンシャルの軸ジャーナル（図示せず）に被せ嵌められる。その結果、ジョイントの特に良好なセンタリングが可能である。

アウタボス３は図示の実施形態では連行ハウジング９により摩擦力結合（ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ：摩擦力による束縛）式または形状結合（ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ：形状による束縛）式に包囲されている。この連行ハウジング９はやはり、図１で見て右側の端部でもって、適当な形式で軸に、例えば溶接により中空軸に結合されていることができる。

等速ジョイント１を封止するために、連行ハウジング９内には閉鎖カバー１０が装入されている。閉鎖カバー１０は例えばアウタボス３を連行ハウジング９内に装入する際にアウタボス３と連行ハウジング９の肩部との間に圧入される。これにより、閉鎖カバー１０は、付加的なシールエレメントを設けずとも、ジョイント１内への異物粒子の侵入もしくは潤滑剤の損失を回避することができるように、密に連行ハウジング９内に設置される。

等速ジョイント１の、図１で見て左側には、ブーツ１１、詳細には蛇腹形ブーツ（ベローズ）が配置されている。ブーツ１１は半径方向内側の縁部１１ａを有している。半径方向内側の縁部１１ａはバインダ１２によりインナボス２に固定されている。その際、バインダ１２はブーツ１１の内側の縁部１１ａを、インナボスに沿ったブーツの滑動が等速ジョイント１の運転中に発生しないようにインナボス２に固持している。ブーツ１１の半径方向外側の縁部１１ｂは、連行ハウジング９およびアウタボス３を包囲するキャップ１３に、内向きフランジ１４により固定されている。さらに、キャップ１３は、アウタボス３から張り出した区分１３ａを有している。区分１３ａは内向きフランジ１４に接続している。区分１３ａは実質的に円筒形に形成されており、組み付け位置で、インナボス２の軸方向で、ブーツ１１がバインダ１２によりインナボス２に固定されている領域の近傍まで延在している。これにより、区分１３ａは、ブーツ１１が遠心力の結果として半径方向外側に押し出されたとき、ブーツ１１のための実質的に平滑な当て付け面を形成する。

ブーツ１１は図示の実施形態では２つのひだ１５を有している。ひだ１５は半径方向で実質的に相並んで位置している。ひだ１５の波山は互いに僅かにずらされているにすぎず、ほぼ１つの平面内に位置している。キャップ１３の区分１３ａは、ブーツ１１がインナボス２に固定されている領域まで延在しているので、ひだ１５を包囲する。これにより、ひだ１５はジョイント１の高い回転数時にも区分１３ａの平滑な内面と接触するだけで、区分１３ａの、アウタボス３から張り出したエッジには接触し得ないことが保証されている。

図２にはしゅう動式ジョイント１′が概略的に暗示されている。その際、見通しを良くする理由から、インナボス２′および連行ハウジング９′だけが図示されている。連行ハウジング９′は部分的にキャップ１３′により包囲される。キャップ１３′内で、内向きフランジ１４により、ブーツ１６の半径方向外側の縁部１６ｂが固定されている。ブーツ１６の半径方向内側の縁部１６ａは上記の形式でバインダ１２により、ブーツ１６が運転中インナボス２′に沿ってしゅう動することがないようにインナボス２′に固定されている。

図示の実施形態では、ブーツ１６が３つのひだ１７を有している。ひだ１７はしゅう動式ジョイント１′の軸方向で相並んで配置されている。さらに、ブーツ１６には別の１つのひだ１８が設けられている。ひだ１８の波山は実質的にひだ１７の波山に対して直角に延在している。その際、ひだ１７は、インナボス２′の、連行ハウジング９′を備えたアウタボス（図示せず）に対する相対的な軸方向しゅう動を補償するために役立つ。これに対して、ひだ１８はインナボス２′とアウタボスとの間の屈曲角を補償するために役立つ。

上で図１を参照しながら説明したように、図２に示した実施形態でも、内向きフランジ１４を起点として、キャップ１３′の区分１３ａ′がアウタボスから張り出すように延在している。この区分１３ａ′は組み付け位置で、ブーツ１６の半径方向内側の縁部１６ａがインナボス２′に固定されている領域の近傍まで張り出している。その際、区分１３ａ′は、ひだ１７の波山がしゅう動式ジョイント１′の高い回転数時に接触することができる平滑な当て付け壁を形成する。

図面に示したほぼ円筒形の区分１３ａもしくは１３ａ′とは異なり、この区分は軽微な円錐形にまたは段階的にずらされて延びていることもできる。その際、ブーツに面した内面はできるだけ鋭利なエッジおよび突起なしに形成されている。

シール装置を備えた固定式等速ジョイントの断面図である。 シール装置を備えたしゅう動式等速ジョイントの抜粋断面図である。

符号の説明

１ 固定式等速ジョイント
１′ しゅう動式等速ジョイント
２，２′ インナボス
３ アウタボス
４ インナボスの走行軌道
５ アウタボスの走行軌道
６ ボール
７ ケージ
８ 内側の異形成形部
９，９′ 連行ハウジング
１０ 閉鎖カバー
１１ ブーツ
１１ａ ブーツの半径方向内側の縁部
１１ｂ ブーツの半径方向外側の縁部
１２ バインダ
１３ キャップ
１３ａ，１３ａ′ キャップの区分
１４ 内向きフランジ
１５ ひだ
１６ ブーツ
１６ａ ブーツの半径方向内側の縁部
１６ｂ ブーツの半径方向外側の縁部
１７ ひだ
１８ ひだ

Claims (16)

1. インナボス（２，２′）とアウタボス（３）とを備えた等速ジョイントであって、両ボスに、その都度複数の、互いにペア状に対応配置された走行軌道（４，５）が設けられており、該走行軌道（４，５）内に、ケージ（７）内で案内されたボール（６）が、インナボス（２，２′）とアウタボス（３）との間でトルクを伝達するために収容されており、さらにシール装置（１０，１１，１６）が等速ジョイント（１，１′）を少なくとも片側で封止するために設けられている形式のものにおいて、シール装置がブーツ（１１，１６）を有しており、該ブーツ（１１，１６）がその半径方向外側の縁部（１１ｂ，１６ｂ）でもってアウタボス（３）および／または該アウタボス（３）を包囲する連行ハウジング（９，９′）に枢設されており、その半径方向内側の縁部（１１ａ，１６ａ）でもって定置にインナボス（２，２′）に固定されていることを特徴とする、シール装置を備えた等速ジョイント。
2. ブーツ（１１）が少なくとも１つのひだ（１５）を有している、請求項１記載の固定式等速ジョイント。
3. 連行ハウジング（９）に枢設された外側の縁部（１１ｂ）と、インナボス（２）に枢設された内側の縁部（１１ａ）との間に位置する区分に設けられた少なくとも１つのひだ（１５）の波山が実質的に、インナボス（２）の軸線に対してほぼ垂直に拡がる１つの平面内に延びている、請求項２記載の固定式等速ジョイント。
4. インナボス（２）とアウタボス（３）との間の最大の運転時屈曲角が約１０°であり、最大の組み付け時屈曲角が１０°を上回る、請求項２または３記載の固定式等速ジョイント。
5. ブーツ（１６）が複数のひだ（１７，１８）を有しており、そのうちの少なくとも２つのひだ（１７）がインナボス（２′）の軸方向で相並んで配置されている、請求項１記載のしゅう動式等速ジョイント。
6. 隣接する２つのひだ（１７，１８）の波山が約１２０°〜約６０°の角度で互いに方向付けられている、請求項５記載のしゅう動式等速ジョイント。
7. インナボス（２′）とアウタボスとの間の最大の運転時屈曲角が約３°であり、最大の組み付け時屈曲角が約８°である、請求項５または６記載のしゅう動式等速ジョイント。
8. インナボス（２′）とアウタボスとの間の、運転中に許容されるしゅう動ストロークが５ｍｍ〜９０ｍｍである、請求項５から７までのいずれか１項記載のしゅう動式等速ジョイント。
9. ブーツ（１１，１６）の半径方向外側の縁部（１１ｂ，１６ｂ）が、アウタボス（３）および／または連行ハウジング（９，９′）を少なくとも部分的に包囲するキャップ（１３，１３′）内にフランジ固定されているかつ／またはクランプ固定されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の等速ジョイント。
10. キャップ（１３，１３′）が、アウタボス（３）から張り出すように延在するほぼ円筒形の区分（１３ａ，１３ａ′）を有しており、該区分（１３ａ，１３ａ′）がインナボス（２，２′）の軸方向で組み付け位置で、ブーツ（１１，１６）の半径方向内側の縁部（１１ａ，１６ａ）がインナボス（２，２′）に固定されている領域の近傍まで延在している、請求項９記載の等速ジョイント。
11. ブーツ（１１，１６）の半径方向内側の縁部（１１ａ，１６ａ）が、クランプ、バインダ（１２）および／またはばねリングにより、運転中定置にインナボス（２，２′）に固定されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の等速ジョイント。
12. ブーツ（１１，１６）の半径方向内側の縁部（１１ａ，１６ａ）内に、金属薄板リングが加硫の際に埋め込まれており、ブーツ（１１，１６）の半径方向内側の縁部（１１ａ，１６ａ）がプレスばめにより応力下でインナボス（２，２′）に被せ嵌められている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の等速ジョイント。
13. ブーツ（１１，１６）が約７０ショアの硬さを有するゴムまたはゴム状のプラスチックから成る、請求項１から１２までのいずれか１項記載の等速ジョイント。
14. ブーツ（１１，１６）とは反対の側に閉鎖カバー（１０）が設けられている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の等速ジョイント。
15. 閉鎖カバー（１０）が連行ハウジング（９，９′）内に密に圧入されている、請求項１４記載の等速ジョイント。
16. ブーツ（１１，１６）がジョイントのギヤボックス側またはディファレンシャル側に配置されており、アウタボス（３）および／または連行ハウジング（９，９′）が軸に結合されている、請求項１から１５までのいずれか１項記載の等速ジョイント。

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