JP2008240893A

JP2008240893A - 摺動式等速自在継手

Info

Publication number: JP2008240893A
Application number: JP2007082255A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Oe; 展希大江; Shuji Mochinaga; 修二持永
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2008-10-09

Abstract

【課題】車両の衝突時における緩衝機能を確実に発揮させると共に、車両への組み付け時や搬送などの取り扱い時にエンドプレートが外れることを未然に防止する。
【解決手段】円筒状内周面１４に複数の直線状トラック溝１２が軸方向に沿って形成された外輪１０と、球面状外周面２４に複数の直線状トラック溝２２が外輪１０のトラック溝１２と対をなして軸方向に沿って形成された内輪２０と、外輪１０のトラック溝１２と内輪２０のトラック溝２２との間に介在してトルクを伝達する複数のボール３０と、外輪１０の円筒状内周面１４と内輪２０の球面状外周面２４との間に介在してボール３０を保持するケージ４０とからなり、内輪２０から延びるシャフト５０を備えた摺動式等速自在継手において、外輪１０の内周面で、かつ、内輪２０の反シャフト側の位置に環状溝１３を形成し、その環状溝１３にボール３０の飛び出しを規制するサークリップ１００を嵌入させ、環状溝１３の外輪開口側の深さを外輪反開口側よりも小さくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、自動車や各種産業機械などに用いられる動力伝達装置であり、特に、４ＷＤ車やＦＲ車などで使用されるプロペラシャフト等に組み込まれ、軸方向変位を吸収し得る構造を具備した摺動式等速自在継手に関する。

４ＷＤ車やＦＲ車などの自動車で使用されるプロペラシャフトは、トランスミッションとディファレンシャル間の相対位置変化による軸方向変位と角度変位に対応できる構造とするために摺動式等速自在継手を具備する。この摺動式等速自在継手には、トルク伝達要素としてボールを用いたボールタイプのダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）がよく知られている。

プロペラシャフトに組み込まれるダブルオフセット型等速自在継手は、図５に示すように外方部材としての外輪１１０と、内方部材としての内輪１２０と、外輪１１０および内輪１２０の間に組み込まれた複数のボール１３０と、外輪１１０と内輪１２０との間に介在してボール１３０を保持するケージ１４０とを主要な構成要素としている。

外輪１１０は、その軸線に平行な複数の直線状トラック溝１１２が円筒状内周面１１４に円周方向等間隔で形成された円筒形状を有する。また、内輪１２０は、外輪１１０のトラック溝１１２と対応させて軸線に平行な複数の直線状トラック溝１２２が球面状外周面１２４に形成されている。この外輪１１０のトラック溝１１２と内輪１２０のトラック溝１２２とが協働して形成するボールトラックに、トルクを伝達するボール１３０が配されている。各ボール１３０は、外輪１１０の内周面１１４と内輪１２０の外周面１２４との間に介装されたケージ１４０のポケット１４２に収容されている。

内輪１２０の軸孔１２６には、シャフト１５０が圧入によりスプライン嵌合され、止め輪１５２により抜け止めされている。この内輪１２０から延びるシャフト１５０と外輪１１０の一方の開口端部１１６（図中右側）との間にブーツ１６０が装着され、このブーツ１６０により外部からの異物の侵入や継手内部からのグリースの漏洩を防止するようにしている。

また、外輪１１０の一方の開口端部１１６の内周面に環状溝１１８を設け、その環状溝１１８にサークリップ１７０を嵌着した構造を採用している。このような構造とすることにより、内輪１２０、ボール１３０およびケージ１４０からなる内部部品ｍの軸方向変位時、ボール１３０がサークリップ１７０と干渉することでボール１３０の軸方向変位量を規制し、外輪１１０のトラック溝１１２に配されたボール１３０が外輪１１０の開口端部１１６から飛び出すスライドオーバーを規制するようにしている。

一方、外輪１１０の他方の開口端部１１１には、中空状の管軸部１８０が摩擦溶接やアーク溶接などの接合によって同軸的に連結固定されている。また、この外輪１１０の他方の開口端部側には、外部からの異物の侵入や継手内部からのグリースの漏洩を防止するため、外輪１１０の内周面にエンドプレート１９０が嵌着されている。

プロペラシャフトに組み込まれる等速自在継手では、例えば車両衝突などにより生じたトランスミッションとディファレンシャル間の相対位置変化による軸方向変位を、図６の破線で示すように、外輪１１０に対して内部部品ｍをその軸方向にスライドオーバーさせて管軸部１８０の内部に入り込ませることにより吸収し、これにより、車体に生じる衝撃を大幅に低減させて安全性の向上を図るようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１４６０９８号公報

ところで、前述した従来の等速自在継手では、車両の衝突時における緩衝機構として、内部部品ｍを外輪１１０に対して軸方向にスライドオーバーさせて管軸部１８０の内部に入り込ませる構造としている。この時、図６の破線で示すように外輪１１０の他方の開口端部１１１に嵌着されていたエンドプレート１９０も内部部品ｍと共に管軸部１８０の内部に入り込ませることになる。

このことから、エンドプレート１９０を外輪１１０の内周面に強固に固定していたのでは、内部部品ｍのスライドオーバーを阻害することになるため、このエンドプレート１９０は外輪１１０から抜け易くする必要がある。そこで、外輪１１０に対するエンドプレート１９０の嵌着力を低く設定することにより、車両の衝突時、内部部品ｍのスライドオーバーでもってエンドプレート１９０を外輪１１０から抜け易くしている。

しかしながら、前述したように外輪１１０に対するエンドプレート１９０の嵌着力が低く、そのエンドプレート１９０が外輪１１０から抜け易くなっていると、プロペラシャフトの車両への組み付け時や搬送などの取り扱い時に、内部部品ｍが軸方向にスライドしてその内部部品ｍがエンドプレート１９０と干渉することがある。この場合、エンドプレート１９０が外輪１１０から外れる可能性があり、外輪１１０から内部部品ｍが抜け落ちたり、内部に封入されているグリースが管軸部１８０内に流出することになり、プロペラシャフトの車両への組み付け時や搬送などの取り扱い時、非常に注意を要する。

ここで、外輪１１０の一方の開口端部１１６に取り付けられたサークリップ１７０と同様、図７に示すように、外輪１１０の他方の開口端部側の内周面に環状溝１１３を設け、その環状溝１１３にサークリップ２００を嵌着した構造を採用することも考えられる。このような構造を採用すれば、プロペラシャフトの車両への組み付け時や搬送などの取り扱い時に、内部部品ｍが軸方向にスライドしても、ボール１３０がサークリップ２００と干渉することでボール１３０の軸方向変位を規制することができ、内部部品ｍがエンドプレート１９０と干渉することを回避できる。

このサークリップ２００によるボール位置規制では、図８に示すように、環状溝１１３の深さＤ₁がサークリップ２００の外径ｄよりも大きく設定され、その結果、サークリップ２００が外輪１１０に対して強固に固定されている。このことから、車両の衝突時、このサークリップ２００が内部部品ｍのスライドオーバーを阻害することになり、そのような等速自在継手では車両の衝突時における緩衝機能を発揮させることが困難となる。

そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、車両の衝突時における緩衝機能を確実に発揮させると共に、車両への組み付け時や搬送などの取り扱い時にエンドプレートが外れることを未然に防止し得る摺動式等速自在継手を提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、円筒状内周面に複数の直線状トラック溝が軸方向に沿って形成された外方部材と、球面状外周面に複数の直線状トラック溝が外方部材のトラック溝と対をなして軸方向に沿って形成された内方部材と、外方部材のトラック溝と内方部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、外方部材の円筒状内周面と内方部材の球面状外周面との間に介在してボールを保持するケージとからなり、内方部材から延びる軸部材を備えた摺動式等速自在継手において、外方部材の内周面で、かつ、内方部材の反軸部材側の位置に環状溝を形成し、その環状溝にボールの飛び出しを規制するサークリップを嵌入させ、環状溝の外方部材開口側の深さを外方部材反開口側よりも小さくしたことを特徴とする。

本発明では、内方部材の内周面で、かつ、内方部材の反軸部材側の位置に形成された環状溝にボールの飛び出しを規制するサークリップを嵌入させた構造により、車両への組み付け時や搬送などの取り扱い時には、内方部材、ボールおよびケージからなる内部部品が外方部材に対して軸方向にスライドしても、その内部部品のスライドをサークリップにより規制することができる。

また、車両の衝突時には、前述の車両への組み付け時や搬送などの取り扱い時と比べて非常に大きな衝撃力（軸方向力）が内部部品に加わることから、内部部品のボールがサークリップを強く押圧する。本発明では、前述の環状溝の外方部材開口側の深さを外方部材反開口側よりも小さくしたことにより、ボールにより強く押圧されたサークリップは環状溝を乗り越えるか、あるいは押し潰すことになる。その結果、サークリップと共に内部部品を容易にスライドオーバーさせることができ、車両の衝突時における衝撃力に対する緩衝機能を確実に発揮させる。

本発明では、環状溝の外方部材開口側の深さをサークリップの外径の１／２よりも小さくすることが望ましい。環状溝の外方部材開口側の深さを前述のように規定すれば、車両への組み付け時や搬送などの取り扱い時、内部部品のスライドをサークリップにより規制することができると共に、車両の衝突時、サークリップが環状溝を乗り越え易く、また押し潰し易くなり、車両の衝突時における衝撃力に対する緩衝機能をより一層確実に発揮させることができる。

本発明におけるサークリップは、内方部材に加わる衝撃力（軸方向力）の大きさに応じて、環状溝内での保持とその環状溝からの抜脱とを選択可能とした断面形状を有することが望ましい。つまり、車両への組み付け時や搬送などの取り扱い時に生じるような衝撃力の場合には、サークリップを環状溝内に保持することができて、内部部品のスライドをそのサークリップにより規制する。また、車両の衝突時のように、車両への組み付け時や搬送などの取り扱い時と比べて非常に大きな衝撃力の場合には、サークリップを環状溝から抜脱することができて、サークリップと共に内部部品をスライドオーバーさせる。

本発明は、外方部材の内周面で、かつ、環状溝よりも外方部材開口側に位置する部位に、外方部材開口側と外方部材反開口側とを遮蔽するエンドプレートを嵌着した構造の摺動式等速自在継手に適用することが望ましい。車両への組み付け時や搬送などの取り扱い時には、内部部品が外方部材に対して軸方向にスライドしても、その内部部品のスライドをサークリップにより規制することができるので、エンドプレートが外方部材から外れることを回避することができる。

本発明における内方部材から延びる軸部材はプロペラシャフト用の中間軸であることが望ましい。つまり、本発明はプロペラシャフト用等速自在継手として好適である。

本発明によれば、内方部材の内周面で、かつ、内方部材の反軸部材側の位置に形成された環状溝にボールの飛び出しを規制するサークリップを嵌入させた構造により、車両への組み付け時や搬送などの取り扱い時、内方部材、ボールおよびケージからなる内部部品のスライドをサークリップにより規制することができ、エンドプレートとの干渉がなくなるのでエンドプレートのずれや抜けの懸念がなくなり、車両への組み付けや搬送などの取り扱いが容易となる。

また、車両の衝突時、前述の車両への組み付け時や搬送などの取り扱い時と比べて非常に大きな衝撃力が内部部品に付与されても、環状溝の外方部材開口側の深さを外方部材反開口側よりも小さくしたことにより、その衝撃力でもってサークリップを環状溝から抜脱させることが容易であり、そのサークリップと共に内部部品をスライドオーバーさせることができ、車両の衝突時における衝撃力に対する緩衝機能を確実に発揮させることができる。

図１は本発明の実施形態で、プロペラシャフトに組み込まれたダブルオフセット型の摺動式等速自在継手（ＤＯＪ）を示す縦断面図であり、図２は図１のＸ部の拡大図である。

図１に示す実施形態の等速自在継手は、外方部材としての外輪１０と、内方部材としての内輪２０と、外輪１０および内輪２０の間に組み込まれた複数のボール３０と、外輪１０と内輪２０との間に介在してボール３０を保持するケージ４０とを主要な構成要素としている。

外輪１０は、その軸線に平行な複数の直線状トラック溝１２が円筒状内周面１４に円周方向等間隔で形成された円筒形状を有する。また、内輪２０は、外輪１０のトラック溝１２と対応させて軸線に平行な複数の直線状トラック溝２２が球面状外周面２４に形成されている。この外輪１０のトラック溝１２と内輪２０のトラック溝２２とが協働して形成するボールトラックに、トルクを伝達するボール３０が配されている。各ボール３０は、外輪１０の内周面１４と内輪２０の外周面２４との間に介装したケージ４０のポケット４２に収容されている。

内輪２０の軸孔２６には、プロペラシャフトの中間軸である軸部材としてのシャフト５０が圧入によりスプライン嵌合でもってトルク伝達可能に連結されている。このシャフト５０は、止め輪５２により内輪２０に対して抜け止めされている。

この内輪２０から延びるシャフト５０と外輪１０の一方の開口端部１６（図中右側）との間には、外部からの異物の侵入や継手内部からのグリースの漏洩を防止するためのゴム製ブーツ６０が装着されている。このブーツ６０は、外輪１０の開口端部１６の外周面にブーツバンド６２により締め付け固定された大径端部６４と、シャフト５０の外周面にブーツバンド６６により締め付け固定された小径端部６８と、大径端部６４と小径端部６８との間に一体に形成された可撓性の屈曲部６１とで構成されている。

また、外輪１０の一方の開口端部１６の内周面に環状溝１８を設け、その環状溝１８にサークリップ７０を嵌着した構造としている。このような構造とすることにより、内輪２０、ボール３０およびケージ４０からなる内部部品ｎの軸方向変位時、ボール３０がサークリップ７０と干渉することでボール３０の軸方向変位量を規制し、外輪１０のトラック溝１２に配されたボール３０が外輪１０の開口端部１６から飛び出すスライドオーバーを規制するようにしている。ここで、スライドオーバーとは、等速自在継手に過大な軸方向力が衝撃的に入力されてその軸方向変位量が規定値を超える状態を意味する。

さらに、外輪１０の他方の開口端部１１には、中空状の管軸部８０が摩擦溶接やアーク溶接などの接合によって同軸的に連結固定されている。図１では、管軸部８０を摩擦溶接によって連結した場合を示すが、この管軸部８０はフランジ接合により連結した構造であってもよい。

また、この外輪１０の他方の開口端部側には、外部からの異物の侵入や継手内部からのグリースの漏洩を防止するため、外輪１０の内周面にエンドプレート９０が配設されている。このエンドプレート９０は有底短筒状をなし、その外周面を外輪１０の内周面に圧入することにより嵌着され、外輪開口側（図中、エンドプレート９０の左側）と外輪反開口側（図中、エンドプレート９０の右側）とを遮蔽する。

プロペラシャフトに組み込まれる等速自在継手では、例えば車両衝突などにより生じたトランスミッションとディファレンシャル間の相対位置変化による軸方向変位を、外輪１０に対して内部部品ｎをその軸方向にスライドオーバーさせて管軸部８０の内部に入り込ませることにより吸収し、これにより、車体に生じる衝撃を大幅に低減させて安全性の向上を図るようにしている。

この時、エンドプレート９０も内部部品ｎと共に管軸部８０の内部に入り込ませることになることから、エンドプレート９０を外輪１０の内周面に強固に固定していたのでは、内部部品ｎのスライドオーバーを阻害することになる。そのため、外輪１０に対するエンドプレート９０の嵌着力を低く設定することにより、車両の衝突時、内部部品ｎのスライドオーバーでもってエンドプレート９０を外輪１０から抜け易くしている。

しかしながら、エンドプレート９０が外輪１０から抜け易くなっていると、プロペラシャフトの車両への組み付け時や搬送などの取り扱い時に、内部部品ｎが軸方向にスライドしてエンドプレート９０と干渉した場合、エンドプレート９０が外輪１０から外れる可能性があり、外輪１０から内部部品ｎが抜け落ちたり、内部に封入されているグリースが管軸部８０内に流出することになり、プロペラシャフトの車両への組み付け時や搬送などの取り扱い時に非常に注意を要する。

そこで、外輪１０の一方の開口端部１６に取り付けられたサークリップ７０と同様、外輪１０の内周面で、かつ、内輪２０の反シャフト側の位置に環状溝１３を設け、その環状溝１３にサークリップ１００を嵌着した構造とする。この構造により、プロペラシャフトの車両への組み付け時や搬送などの取り扱い時に、内部部品ｎが軸方向にスライドしても、ボール３０がサークリップ１００と干渉することでボール３０の軸方向変位を規制することができ、内部部品ｎがエンドプレート９０と干渉することを回避できる。

また、この環状溝１３の外輪開口側の深さＤ₂を外輪反開口側よりも小さくする。つまり、環状溝１３の外輪開口側の深さＤ₂をサークリップ１００の外径ｄの１／２よりも小さくする（図２参照）。

このような構造としたことにより、車両の衝突時に、車両への組み付け時や搬送などの取り扱い時と比べて非常に大きな衝撃力がシャフト５０を介して内部部品ｎに付与されると、内部部品ｎのボール３０がサークリップ１００を強く押圧する。ボール３０により強く押圧されたサークリップ１００は環状溝１３を乗り越えるか、あるいは環状溝１３を押し潰すことにより、図３に示すようにサークリップ１００と共に内部部品ｎをスライドオーバーさせることができ、車両の衝突時における衝撃力に対する緩衝機能を確実に発揮させる。

ここで、サークリップ１００は、図４（ａ）に示すように、弾性のある割リングであって、半径方向にやや縮径させて環状溝１３に装着すると、その自己復元力でもって環状溝１３に嵌合させることが可能なものである。このサークリップ１００としては、内部部品ｎに作用する衝撃力（軸方向力）の大きさに応じて、環状溝１３内での保持とその環状溝１３からの抜脱とを選択可能とした断面形状、同図（ｂ）に示すように、例えば真円形、三角形、四角形あるいは楕円形などを有する。

つまり、プロペラシャフトの車両への組み付け時や搬送などの取り扱い時に生じるような衝撃力の場合には、サークリップ１００を環状溝１３内に保持することができて、内部部品ｎのスライドをそのサークリップ１００により規制することができる。また、車両の衝突時のように、車両への組み付け時や搬送などの取り扱い時と比べて非常に大きな衝撃力の場合には、サークリップ１００を環状溝１３から抜脱することができて、サークリップ１００と共に内部部品ｎをスライドオーバーさせることができる。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明の実施形態で、摺動式等速自在継手の全体構成を示す縦断面図である。図１のＸ部を示す拡大図である。図１の等速自在継手において、車両の衝突時に内部部品（図中破線）がスライドオーバーした状態を示す縦断面図である。（ａ）は図１のサークリップを示す側面図、（ｂ）は（ａ）のサークリップの断面形状の複数例を示す断面図である。従来の摺動式等速自在継手の全体構成を示す縦断面図である。図５の等速自在継手において、車両の衝突時に内部部品（図中破線）がスライドオーバーした状態を示す縦断面図である。本発明の前提となる摺動式等速自在継手の全体構成を示す縦断面図である。図７のＹ部の拡大図である。

符号の説明

１０外方部材（外輪）
１２トラック溝
１３環状溝
１４円筒状内周面
２０内方部材（内輪）
２２トラック溝
２４球面状外周面
３０ボール
４０ケージ
５０軸部材（シャフト）
９０エンドプレート
１００サークリップ
Ｄ₂ 環状溝の外方部材開口側深さ
ｄサークリップの外径

Claims

円筒状内周面に複数の直線状トラック溝が軸方向に沿って形成された外方部材と、球面状外周面に複数の直線状トラック溝が前記外方部材のトラック溝と対をなして軸方向に沿って形成された内方部材と、前記外方部材のトラック溝と前記内方部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、前記外方部材の円筒状内周面と内方部材の球面状外周面との間に介在してボールを保持するケージとからなり、前記内方部材から延びる軸部材を備えた摺動式等速自在継手において、
前記外方部材の内周面で、かつ、内方部材の反軸部材側の位置に環状溝を形成し、その環状溝に前記ボールの飛び出しを規制するサークリップを嵌入させ、前記環状溝の外方部材開口側の深さを外方部材反開口側よりも小さくしたことを特徴とする摺動式等速自在継手。
前記環状溝の外方部材開口側の深さをサークリップの外径の１／２よりも小さくした請求項１に記載の摺動式等速自在継手。
前記サークリップは、内方部材に加わる軸方向力の大きさに応じて、環状溝内での保持とその環状溝からの抜脱とを選択可能とした断面形状を有する請求項１又は２に記載の摺動式等速自在継手。
前記外方部材の内周面で、かつ、環状溝よりも外方部材開口側に位置する部位に、外方部材開口側と外方部材反開口側とを遮蔽するエンドプレートを嵌着した請求項１〜３のいずれか一項に記載の摺動式等速自在継手。
前記内方部材から延びる軸部材が、プロペラシャフト用の中間軸である請求項１〜４のいずれか一項に記載の摺動式等速自在継手。