JP2009085380A - 等速自在継手 - Google Patents

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Abstract

【課題】 等速自在継手を組み立てる設備のレイアウトの簡素化を実現する。
【解決手段】 一端に開口部を有する外輪10と、その外輪10との間で角度変位を許容しながらトルクを伝達する内輪20とを備えた等速自在継手であって、内輪20の軸孔26にシャフト50を圧入すると共に外輪10の開口部を閉塞するブーツ60を備えた構造を有し、シャフト50に外挿された円筒部64をブーツ60に設け、その円筒部64の遊端部66を内輪20の軸孔26に固定する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、自動車や各種産業機械の動力伝達系において使用され、例えば自動車のドライブシャフトやプロペラシャフトに組み込まれる固定式あるいは摺動式等速自在継手に関し、詳しくは、継手外部からの異物侵入や継手内部からの潤滑材漏洩を防止するブーツの取り付け構造に関する。
例えば、4WD車やFR車などにおいて、トランスミッションからディファレンシャルへ回転駆動力を伝達するプロペラシャフトが用いられる。この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との間で、固定式等速自在継手と摺動式等速自在継手とを連結用継手として自動車の前後方向に配置されている。
この種の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の相対位置の変化による長さと角度の変化に対応できる構造を持っている。前述の摺動式等速自在継手は、エンジン等パワープラント系の前後長さ方向の移動を吸収する機能を有する。この摺動式等速自在継手としては、車両全体の重量軽減という観点から、軽量で、しかも回転バランスおよび振動特性がよいクロスグルーブ型等速自在継手が賞用されている(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1に開示された等速自在継手は、図7に示すように、外側継手部材としての外輪110、内側継手部材としての内輪120、ボール130およびケージ140とで主要部が構成され、シャフト150とアダプタ付きブーツ160を取り付けた構造を具備する。
外輪110は、一端に開口部115を有するカップ状の成形体で、その円筒状内周面112に軸方向に延びる複数の直線状トラック溝114が形成されている。この外輪110の他端には、中空パイプ(図示せず)が抵抗溶接などにより圧接され、その中空パイプがディファレンシャルに連結されている。一方、内輪120は、外輪110の内周に位置し、その球面状外周面122に軸方向に延びる複数のトラック溝124が外輪110のトラック溝114と対応させて形成されている。
外輪110のトラック溝114と内輪120のトラック溝124は軸線に対して反対方向に角度をなしている。対をなす外輪110のトラック溝114と内輪120のトラック溝124との交叉部にボール130が組み込まれている。外輪110の円筒状内周面112と内輪120の球面状外周面122との間の環状空間内にケージ140が配置され、ボール130はケージ140のポケット142内に収容されて円周方向等間隔で保持されている。
この内輪120の軸孔126にシャフト150を圧入し、その軸孔126の内径とシャフト150の外径に形成されたスプライン128,152による嵌合でもってトルク伝達可能としている。このシャフト150の軸端部に環状凹溝154を形成し、その環状凹溝154に嵌入された丸サークリップ156を、内輪120の奥側端面123の軸孔開口縁に形成された環状凹部121に嵌合させることにより、内輪120に対してシャフト150を抜け止めしている。
外輪110の開口部115と内輪120から延びるシャフト150との間には、継手外部からの異物の侵入や継手内部に封入された潤滑材の漏洩を防止するゴム製のブーツ160が装着され、外輪110の開口部115を閉塞している。このブーツ160の大径端部162は、プロペラシャフト用等速自在継手の場合、高速回転時の膨張を防ぐため、金属製のアダプタ170を介して外輪110に固定されている。
このアダプタ170は、その小径端部172を加締めることによりブーツ160の大径端部162に取り付けられ、大径端部174を外輪110の外周面に圧入で嵌合させることにより装着されている。このブーツ160の大径端部162から屈曲されて軸方向に延びる小径端部164は、締付けバンド166を加締めることによりシャフト150の外周面に固定されている。
特開2003−56590号公報
ところで、特許文献1に開示された等速自在継手は、以下の要領でもって組み立てられる。
まず、内輪120、ボール130およびケージ140を組み付けたアッセンブリ体を外輪110に収容し、その外輪110の開口部115からグリース等の潤滑材を注入した上で、シャフト150の外周面にブーツ160の小径端部164を外挿する。なお、ブーツ160の大径端部162にはアダプタ170が予め取り付けられている。
その後、シャフト150の軸端部を内輪120の軸孔126に圧入するが、この時、図8に示すように内輪120の奥側端面123を外輪110の底面116に当接させてその内輪120を外輪110で軸方向に支持した状態で、シャフト150の軸端部を内輪120の軸孔126に圧入する。シャフト150は、その軸端部の環状凹溝154に予め装着された丸サークリップ156が内輪120の奥側端面123の環状凹部121に係止することにより抜け止めされる。
なお、内輪120の奥側端面123から突出するシャフト150の軸端部が外輪110の底面116と干渉しないように、その外輪110の底面116にはシャフト150の軸端部の逃げとして凹部118が形成されている。
その後、ブーツ160の小径端部164を締付けバンド166の加締めによりシャフト150の外周面に固定し、アダプタ170の大径端部174を外輪110の外周面に圧入して固定する。このようにして、等速自在継手の組立てが完了する。
以上のように、従来の等速自在継手では、アッセンブリ体が収容された外輪110の内部にグリース等の潤滑材を注入した後、ブーツ160の小径端部164をシャフト150の外周面に固定するに先立って、そのシャフト150の軸端部を内輪120の軸孔126に圧入する工程が必要である。そのため、等速自在継手を組み立てる設備のレイアウトが複雑になっているという問題があった。
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、等速自在継手を組み立てる設備のレイアウトの簡素化を実現し得る構造を具備した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、一端に開口部を有する外側継手部材と、その外側継手部材との間で角度変位を許容しながらトルクを伝達する内側継手部材とを備えた等速自在継手であって、内側継手部材の軸孔にシャフトを圧入すると共に外側継手部材の開口部を閉塞するブーツを備えた構造を有し、シャフトに外挿された円筒部をブーツに設け、その円筒部の遊端部を内側継手部材の軸孔に固定したことを特徴とする。
この本発明における円筒部は、ブーツと同一材質、例えば加硫ゴムで一体的に形成するか、あるいは、ブーツの端部に別体で取り付けられた金属環として製作することが可能である。
本発明では、シャフトに外挿された円筒部をブーツに設け、その円筒部の遊端部を内側継手部材の軸孔に固定したことにより、等速自在継手の組立てにおいて、シャフトを内側継手部材の軸孔に圧入する工程を最終工程とすることができる。
つまり、本発明における等速自在継手の組立てでは、内側継手部材を含む内部部品を組み付けたアッセンブリ体を外側継手部材に収容し、その外側継手部材の開口部からグリース等の潤滑材を注入した上で、ブーツを取り付けて外側継手部材の開口部を閉塞する。このブーツの取り付けでは、円筒部の遊端部を内側継手部材の軸孔に圧入して固定する。
これにより、内側継手部材を含む内部部品を組み付けたアッセンブリ体を外側継手部材に収容し、その外側継手部材の開口部を閉塞するブーツを取り付けた継手ユニットを製作することが可能となる。このようにして、等速自在継手にブーツを予め取り付けた継手ユニットを製作可能としたことにより、搬送時などの取り扱い時、保管スペースの縮小化が図れる。
その後、継手ユニットにおける内側継手部材の軸孔にシャフトの軸端部を圧入することにより、等速自在継手の組み立てが完了する。このように、等速自在継手にブーツを予め取り付けた継手ユニットの製作後に、その継手ユニットの内側継手部材の軸孔にシャフトの軸端部を圧入する工程が設定することができる。その結果、等速自在継手を組み立てる設備のレイアウトを簡素化することが容易となる。
本発明における円筒部は、内側継手部材に対して係止手段により抜け止めされた構造とすることが望ましい。この係止手段により、内側継手部材に対して円筒部を確実に抜け止めすることができるので、等速自在継手の信頼性向上および長寿命化が図れる。
なお、係止手段としては、内側継手部材の軸孔の開口部内径に環状凹溝を形成すると共に、ブーツの円筒部の外周に環状凹溝を内側継手部材の環状凹溝と対応させて形成し、内側継手部材の環状凹溝と円筒部の環状凹溝に止め輪を嵌合させた構造が好適である。このような構造とすれば、内側継手部材に対するブーツの円筒部の抜け止めを簡易に実現できる。
本発明では、シャフトの外周面とブーツの円筒部の内周面との間にシール手段を介在させた構造とすることが望ましい。このようなシール手段をシャフトの外周面とブーツの円筒部の内周面との間に介在させれば、継手外部からの異物の侵入や継手内部からの潤滑材の漏洩を確実に防止できてシール性の向上が図れる。
なお、シール手段としては、シャフトの外周面に環状凹溝を形成し、その環状凹溝にOリングを嵌入させた構造が好適である。このような構造とすれば、シャフトの外周面とブーツの円筒部の内周面との間のシールを簡易に実現できる。
また、本発明では、内側継手部材の反シャフト圧入側端部に、その内側継手部材の軸孔を閉塞するキャップを取り付けた構造とすることが望ましい。このような構造を採用すれば、キャップにより内側継手部材の軸孔からの潤滑材の漏洩を防止することができる。
本発明によれば、シャフトに外挿された円筒部をブーツに設け、その円筒部の遊端部を内側継手部材の軸孔に固定したことにより、等速自在継手の組立てにおいて、等速自在継手にブーツを予め取り付けた継手ユニットを製作可能となり、搬送時などの取り扱い時、保管スペースの縮小化が図れる。また、等速自在継手にブーツを予め取り付けた継手ユニットの製作後に、その継手ユニットの内側継手部材の軸孔にシャフトの軸端部を圧入する工程が設定することができるので、シャフトを内側継手部材の軸孔に圧入する工程を最終工程とすることができ、設備レイアウトの簡素化が容易に図れる。
本発明の実施形態を以下に詳述する。なお、以下の実施形態は、プロペラシャフトにおける連結用継手として使用される摺動式等速自在継手の一つであるクロスグルーブ型等速自在継手(LJ)に適用した場合を例示するが、ダブルオフセット型等速自在継手(DOJ)やトリポード型等速自在継手(TJ)などの他の摺動式等速自在継手にも適用可能である。さらに、バーフィールド型等速自在継手(BJ)やアンダーカットフリー型等速自在継手(UJ)などの固定式等速自在継手にも適用可能である。
図1に示す実施形態における等速自在継手は、外側継手部材としての外輪10、内側継手部材としての内輪20、ボール30およびケージ40とで主要部が構成され、シャフト50とアダプタ付きブーツ60を取り付けた構造を具備する。
外輪10は、一端に開口部15を有するカップ状の成形体で、その円筒状内周面12に軸方向に延びる複数の直線状トラック溝14が形成されている。この外輪10の他端には、中空パイプ(図示せず)が抵抗溶接などにより圧接され、その中空パイプがディファレンシャルに連結されている。一方、内輪20は、外輪10の内周に位置し、その球面状外周面22に軸方向に延びる複数のトラック溝24が外輪10のトラック溝14と対応させて形成されている。
なお、外輪10の開口部15の内周面には環状凹溝11が形成され、その環状凹溝11に止め輪13を嵌着させることにより、ボール30の軸方向移動を規制してそのボール30、内輪20およびケージ40からなる内部部品が外輪10から飛び出すことを防止している。
外輪10のトラック溝14と内輪20のトラック溝24は軸線に対して反対方向に角度をなしている。対をなす外輪10のトラック溝14と内輪20のトラック溝24との交叉部にボール30が組み込まれている。外輪10の円筒状内周面12と内輪20の球面状外周面22との間の環状空間内にケージ40が配置され、ボール30はケージ40のポケット42内に収容されて円周方向等間隔で保持されている。なお、ボール30の数は8個あるいは10個であるが、それ以外の個数でもよく任意である。
この内輪20の軸孔26にシャフト50の軸端部を圧入し、その軸孔26の内径とシャフト50の外径に形成されたスプライン28,52による嵌合でもってトルク伝達可能としている。なお、内輪20とシャフト50とは、前述のスプライン嵌合以外に、トルク伝達可能な他の凹凸嵌合であってもよい。
このシャフト50の反軸端部側はトランスミッションに連結されている。このシャフト50の軸端部に環状凹溝54を形成し、その環状凹溝54に嵌入された丸サークリップ56を、内輪20の奥側端面23の軸孔開口縁に形成された環状凹部21に嵌合させることにより、内輪20に対してシャフト50を抜け止めしている。
外輪10の開口部15と内輪20から延びるシャフト50との間には、継手外部からの異物の侵入や継手内部に封入された潤滑材の漏洩を防止するアダプタ付きブーツ60が装着され、外輪10の開口部15を閉塞している。このブーツ60はゴム製で、その大径端部62は、プロペラシャフト用等速自在継手の場合、高速回転時の膨張を防ぐため、金属製のアダプタ70を介して外輪10に固定されている。
このアダプタ70は、その小径端部72を加締めることによりブーツ60の大径端部62に取り付けられ、大径端部74を外輪10の外周面に圧入で嵌合させることにより装着されている。このブーツ60の大径端部62から屈曲されて軸方向に延びる小径側には、シャフト50に外挿された円筒部64が加硫ゴムにより一体的に形成されている。
この加硫ゴムで一体成形されたブーツ60の円筒部64の遊端部66を内輪20の軸孔26に圧入して固定する。一方、内輪20の軸孔26の開口端部には、ブーツ60の円筒部64の遊端部66が圧入される固定部25が形成されている。
この固定部25は、シャフト50のスプライン52の最外径よりも大きな内径を有し、内輪20のスプライン28との間にそのスプライン28に向けて縮径するテーパ状の位置規制部27が形成されている。固定部25の内径はブーツ60の円筒部64の遊端部66が圧入可能な寸法となっており、そのブーツ60の円筒部64の遊端部66は位置規制部27で圧入による押し込み量が規制されて位置決めされる。
ここで、シャフト50のスプライン52の最外径とは、スプライン52の歯先の外径を意味する。また、位置規制部27は、テーパ状以外に段状であってもよい。
また、シャフト50の外周面とブーツ60の円筒部64の内周面との間に、シール手段としてのOリング58を介在させている。つまり、シャフト50の外周面に環状凹溝51を形成し、その環状凹溝51にOリング58を嵌入させた構造としている。このような簡易な構造でもって、継手外部からの異物の侵入や継手内部からの潤滑材の漏洩を確実に防止できてシール性の向上が図れる。
この等速自在継手の組立ては、以下の要領でもって行われる。まず、内輪20、ボール30およびケージ40を組み付けたアッセンブリ体を外輪10に収容し、その外輪10の開口部からグリース等の潤滑材を注入した上で、アダプタ付きブーツ60を取り付けて外輪10の開口部を閉塞する。このアダプタ付きブーツ60は、ブーツ60の大径端部62とアダプタ70の小径端部72とをそのアダプタ70の小径端部72を加締めることにより連結したものである。
このアダプタ付きブーツ60の取り付けは、図2に示すようにアダプタ70の大径端部74を外輪10の外周面に圧入して固定する。このアダプタ70の大径端部74の先端を外輪10の外周面の凹溝53に加締めにより嵌合させることで確実に固定するようにしている。また、外輪10の外周面の環状凹溝55にOリング57を嵌合させることによりシール性を確保するようにしている。一方、ブーツ60に設けられた円筒部64の遊端部66を内輪20の軸孔26に圧入して固定する。この円筒部64の遊端部66は、内輪20の軸孔26の固定部25に圧入され、位置規制部27で位置決めされる。
これによって、内輪20を含む内部部品を組み付けたアッセンブリ体を外輪10に収容し、その外輪10の開口部15を閉塞するアダプタ付きブーツ60を取り付けた継手ユニットを製作することができる。このようにして、アッセンブリ体にアダプタ付きブーツ60を予め取り付けた継手ユニットを製作可能としたことにより、搬送時などの取り扱い時、保管スペースの縮小化が図れる。
また、前述したようにブーツ60に円筒部64を設け、その円筒部64の遊端部66を内輪20の軸孔26に固定したことにより、等速自在継手の組立てにおいて、シャフト50を内輪20の軸孔26に圧入する工程を最終工程とすることができる。
アッセンブリ体にアダプタ付きブーツ60を予め取り付けた継手ユニットの製作後、図3に示すようにシャフト50の軸端部をブーツ60の円筒部64に挿入して継手ユニットにおける内輪20の軸孔26に圧入することにより、等速自在継手の組み立てが完了する。この時、内輪20の奥側端面23を外輪10の底面16に当接させてその内輪20を外輪10で軸方向に支持した状態で、シャフト50の軸端部を内輪20の軸孔26に圧入する。シャフト50は、その軸端部の環状凹溝54に予め装着された丸サークリップ56が内輪20の奥側端面23の環状凹部21に係止することにより抜け止めされる。
なお、内輪20の奥側端面23から突出するシャフト50の軸端部が外輪10の底面16と干渉しないように、その外輪10の底面16にはシャフト50の軸端部の逃げとして凹部18が形成されている。
このように、アッセンブリ体にアダプタ付きブーツ60を予め取り付けた継手ユニットの製作後に、その継手ユニットの内輪20の軸孔26にシャフト50の軸端部を圧入する工程が設定することができるので、等速自在継手を組み立てる設備のレイアウトを簡素化することが容易となる。
前述した実施形態における円筒部64は、ブーツ60と同一材質、つまり加硫ゴムで一体的に形成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、図4に示すような構造とすることも可能である。
図4の実施形態では、ブーツ60の小径端部68に円筒部としての金属環80を別体で取り付けている。金属環80の一方の端部82をブーツ60の小径端部66に加締めにより連結し、他方の遊端部84を内輪20の軸孔26の固定部25に圧入する。
このように、円筒部を金属環80としたことにより、図1の実施形態のように円筒部64を加硫ゴムで一体的に形成した場合よりも硬質な材質を使用することになり、金属環80の遊端部84を内輪20の軸孔26に圧入する作業が容易となる。
この図4の実施形態における等速自在継手の構造および組み付けについて、図1の実施形態と同一または相当部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。
また、図5に示す実施形態における等速自在継手は、図1に示す実施形態(ブーツ60の円筒部64を加硫ゴムで一体的に形成した形態)において、ブーツ60の円筒部64を内輪20に対して係止手段としての止め輪96により抜け止めした構造を具備する。
その係止手段では、内輪20の軸孔26の固定部25の内径に環状凹溝92を形成すると共に、ブーツ60の円筒部64の外周に環状凹溝94を内輪20の環状凹溝92と対応させて形成し、内輪20の環状凹溝92と円筒部64の環状凹溝94に止め輪96を嵌合させた構造としている。このようにすれば、止め輪96による簡易な構造でもって内輪20に対してブーツ60の円筒部64を確実に抜け止めすることができるので、等速自在継手の信頼性向上および長寿命化が図れる。
なお、ブーツ60の円筒部64を内輪20に対して止め輪96により抜け止めした構造は、図4の実施形態(ブーツ60の円筒部を金属環80とした形態)にも適用可能である。また、この図5の実施形態における等速自在継手の構造および組み付けについて、図1の実施形態と同一または相当部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。
さらに、図6に示す実施形態における等速自在継手は、図1に示す実施形態(ブーツ60の円筒部64を加硫ゴムで一体的に形成した形態)において、内輪20の奥側端部に、その内輪20の軸孔26を閉塞するキャップ98を取り付けた構造を具備する。このような構造にすれば、キャップ98により内輪20の軸孔26からの潤滑材の漏洩を防止することができる。
このキャップ98は、周縁にフランジ部91を有する断面コ字状であることから、内輪20の軸孔26の奥側開口端縁にシャフト50の外径(スプライン52の最外径)よりも大きな内径を有する凹所93を設け、その凹所93にキャップ98のフランジ部91を圧入して固定する。
また、このキャップ98により内輪20の軸孔26を閉塞することから、シャフト50の軸端部を内輪20の奥側端面23から突出しない形態として、シャフト50の環状凹溝54に嵌合された止め輪56を内輪20の環状凹部21に係止させることにより抜け止めする。
なお、内輪20の軸孔26をキャップ98により閉塞した構造は、図4の実施形態(ブーツ60の円筒部を金属環80とした形態)にも適用可能である。また、この図6の実施形態における等速自在継手の構造および組み付けについて、図1の実施形態と同一または相当部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。
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、ブーツの円筒部を加硫ゴムで一体的に形成した構造の等速自在継手を示す縦断面図である。 図1の等速自在継手の組立て要領を説明するもので、アッセンブリ体にアダプタ付きブーツを組み付ける状態を示す縦断面図である。 図1の等速自在継手の組立て要領を説明するもので、アッセンブリ体にアダプタ付きブーツを組み付けた継手ユニットにシャフトを組み付ける状態を示す縦断面図である。 本発明の他の実施形態で、ブーツの円筒部を別体の金属環とした構造の等速自在継手を示す縦断面図である。 図1の等速自在継手において、ブーツの円筒部を内輪に対して係止手段により抜け止めした構造を付加した実施形態を示す縦断面図である。 図1の等速自在継手において、内輪の奥側端部に、その内輪の軸孔を閉塞するキャップを取り付けた構造を付加した実施形態を示す縦断面図である。 等速自在継手の従来例を示す縦断面図である。 図7の等速自在継手の組立て要領を説明するもので、アッセンブリ体にシャフトを圧入した後にアダプタ付きブーツを組み付ける状態を示す縦断面図である。
符号の説明
10 外側継手部材(外輪)
20 内側継手部材(内輪)
26 軸孔
50 シャフト
51 環状凹溝
53 シール手段(Oリング)
60 ブーツ
64 円筒部
66 遊端部
80 金属環
92,94 環状凹溝
96 係止手段(止め輪)
98 キャップ

Claims (9)

  1. 一端に開口部を有する外側継手部材と、その外側継手部材との間で角度変位を許容しながらトルクを伝達する内側継手部材とを備えた等速自在継手であって、前記内側継手部材の軸孔にシャフトを圧入すると共に前記外側継手部材の開口部を閉塞するブーツを備えた構造を有し、前記シャフトに外挿された円筒部を前記ブーツに設け、前記円筒部の遊端部を内側継手部材の軸孔に固定したことを特徴とする等速自在継手。
  2. 前記円筒部は、ブーツと同一材質で一体的に形成されている請求項1に記載の等速自在継手。
  3. 前記円筒部は、加硫ゴムで一体的に形成されている請求項2に記載の等速自在継手。
  4. 前記円筒部は、ブーツの端部に別体で取り付けられた金属環である請求項1に記載の等速自在継手。
  5. 前記円筒部は、内側継手部材に対して係止手段により抜け止めされている請求項1〜4のいずれか一項に記載の等速自在継手。
  6. 前記係止手段は、内側継手部材の軸孔の開口部内径に環状凹溝を形成すると共に、前記ブーツの円筒部の外周に環状凹溝を前記内側継手部材の環状凹溝と対応させて形成し、前記内側継手部材の環状凹溝と円筒部の環状凹溝に止め輪を嵌合させた請求項5に記載の等速自在継手。
  7. 前記シャフトの外周面とブーツの円筒部の内周面との間にシール手段を介在させた請求項1〜6のいずれか一項に記載の等速自在継手。
  8. 前記シール手段は、シャフトの外周面に環状凹溝を形成し、その環状凹溝にOリングを嵌入させた請求項7に記載の等速自在継手。
  9. 前記内側継手部材の反シャフト圧入側端部に、その内側継手部材の軸孔を閉塞するキャップを取り付けた請求項1〜8のいずれか一項に記載の等速自在継手。
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