JP2009228728A - 継手の防塵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動側軸部材と従動側軸部材とを連結する継手の耐久性を向上するようにした継手の防塵装置を提供する。
【解決手段】この防塵装置は、ジョイントケース１１とこれに組み込まれる内側部材１３とを有する継手に適用され、ブーツ２１とブーツ固定具３１とを有している。ブーツ２１はジョイントケース１１の端面１１ａに突き当てられる外周壁部２２とこれに一体に連なるカバー部２４とを有し、外周壁部２２はカバー部２４よりも高剛性となっている。ブーツ固定具３１はジョイントケース１１の外周側に嵌合する嵌合部３２と、外周壁部２２を覆う筒状部材３４とを有しており、ブーツ２１はブーツ固定具３１によりジョイントケース１１に直接固定される。
【選択図】図１

Description

本発明は駆動側のシャフトと従動側のシャフトとを連結する継手に装着される継手の防塵装置に関する。

エンジン動力を駆動輪に伝達する車両用動力伝達系における駆動軸は、変速機から終減速機に駆動力を伝達するプロペラシャフトと、終減速機から駆動輪に駆動力を伝達するドライブシャフトとを有している。これらの動力伝達用のシャフトは、相互に自在継手や等速継手などの継手を介して連結される複数本の駆動軸つまりシャフトを有している。自在継手としてはカルダンジョイントとも言われるフック式ジョイントが用いられている。

一方、等速継手としてはツェッパ型ジョイント、固定式または摺動式のトリポード型ジョイント、ダブルオフセット型およびクロスグルーブ型ジョイント等が用いられている。プロペラシャフトの駆動側軸部材と従動側軸部材とを連結するツェッパ型ジョイントが特許文献１に記載され、ドライブシャフトの駆動側軸部材と従動側軸部材とを連結するトリポード型ジョイントが特許文献２に記載され、プロペラシャフトの駆動側軸部材と従動側軸部材とを連結するダブルオフセット型ジョイントが特許文献３に記載されている。これらのジョイントにはジョイント内部に潤滑油（グリス）を保持するとともに外部から土砂、水等の異物が入り込むのを防止するためにゴムや樹脂等の弾性体からなるブーツが装着されている。
特開２０００−３２０５６７号公報 特開平９−１４２８４号公報 特開２００６−２７５１９５号公報

上述したジョイントつまり継手は、駆動側軸部材に取り付けられるジョイントケースと、この中に組み込まれるとともに被駆動側軸部材が取り付けられるインナーレースつまり内側部材とを有している。ブーツは小径端部、折返し部が設けられたカバー部、および小径端部の径方向外方に向けて突出する大径端部とを有しており、ブーツの小径端部は被駆動側軸部材に直接固定され、ブーツの大径端部は円筒形状のアダプタによりジョイントケースに連結されている。アダプタの基端部はジョイントケースの外側に嵌合されるとともに、ジョイントケースの外周部に形成された環状溝内にアダプタの基端部を塑性変形させてカシメることによりアダプタはジョイントケースに固定される。

従来のジョイントにおいては、アダプタの先端部にブーツの大径端部を連結するために、アダプタの先端部をカシメ加工してブーツの大径端部を挟持させるようにしている。このため、アダプタをカシメ加工によりブーツの大径端部に固定するには、ゴム、樹脂エラストマー材などの弾性材料からなる軟質のブーツにアダプタを突き当てた状態のもとでアダプタの円周方向全体に一定の外力を加えてアダプタの先端部を塑性変形させる必要がある。

したがって、アダプタの先端部のカシメ加工は、アダプタの基端部における金属製のジョイントケースに対するカシメ加工に比して容易でなく、アダプタの先端部を円弧状に加工するために加工能率向上に限度がある。しかも、カシメ加工により塑性変形したアダプタの先端部が円周方向全体に均一とならずにカシメ加工部位におけるブーツへの締め付け力に偏りがあると、ブーツ内に封入されたグリスなどが外部に染みだすおそれがあり、ジョイントの耐久性を損なうことになる。

本発明の目的は、駆動側軸部材と従動側軸部材とを連結する継手の耐久性を向上するようにした継手の防塵装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、継手に対するブーツの組み付け作業を能率的に行うことができ、カシメ加工を省略しているにも拘わらず、グリス漏れの怖れがなく、低コストな継手の防塵装置を提供することにある。

本発明の継手の防塵装置は、駆動側軸部材と従動側軸部材のいずれか一方の軸部材が取り付けられるジョイントケースと、当該ジョイントケース内に前記一方の軸部材に対して屈曲移動自在に組み込まれるとともに他方の軸部材が取り付けられて前記ジョイントケースと一体に回転する内側部材とを有する継手の防塵装置であって、前記ジョイントケースの端面に突き当てられ軸方向に延びる外周壁部、当該外周壁部の端部から径方向内方に折り曲げられる折返し部が設けられたカバー部、および当該カバー部に連なるとともに前記他方の軸部材に固着される固定部を備えるブーツと、当該ブーツを前記ジョイントケースに固定するブーツ固定具とを有することを特徴とする。

本発明の継手の防塵装置は、前記外周壁部が前記カバー部よりも高剛性であることを特徴とする。また、本発明の継手の防塵装置は、前記外周壁部の外側に前記外周壁部の径方向外方の偏倚を規制する筒状部材を配置することを特徴とする。本発明の継手の防塵装置は、前記ブーツ固定具に前記筒状部材を一体に設けることを特徴とする。

本発明の継手の防塵装置は、前記外周壁部に径方向外方に延出し前記ジョイントケースの端面に突き当てられるフランジを前記外周壁部に一体に設け、前記フランジを前記ジョイントケースの端面との間で押圧する押圧部を前記ブーツ固定具に設けることを特徴とする。本発明の継手の防塵装置は、前記押圧部の径方向の内周端に連ならせて前記筒状部材を一体に設けることを特徴とする。

本発明によれば、ジョイントケースとこれに組み込まれる軸部材との間に装着されるブーツがジョイントケースの端面に突き当てられる外周壁部を有しており、ブーツを外周壁部で直接ジョイントケースに取り付けることができるので、ブーツとジョイントケースとの間にこれらを連結するための金属製のアダプタを用いることが不要となる。これにより、アダプタをブーツにカシメ加工により固定する作業が不要となる。このように、アダプタをブーツにカシメ加工する際には、軟質のブーツの端部に金属製のアダプタを円弧状に折り曲げ加工することになり、アダプタの円周方向全周に均一な外力を加えなければならず、加工能率向上に限度があるだけでなく、カシメ加工部位に円周方向でカシメ加工の偏りがあるとブーツ内のグリスの染み出しが発生するおそれがあるが、本発明においてはアダプタが不要になるので、このようなグリスの染み出しが防止され、継手の耐久性を向上することが可能となる。しかも、ブーツ固定具をジョイントケースに固定することによりブーツをジョイントケースに直接固定することができるので、グリスの漏れ発生がない耐久性に優れた防塵装置を低コストで製造することができる。

ブーツの外周壁部をカバー部よりも高剛性にすると、外周壁部の強度や剛性がカバー部よりも高められ、外周壁部は、遠心力によってほとんど弾性変形しないため、その内径側に位置し、外周壁部に対して低剛性であるカバー部の遠心力による変形が抑えられる。従って、駆動側軸部材と従動側軸部材とが相互に頻繁に屈曲移動しても、弾性材料製のブーツが部分的に径方向に過大に変形して振れ回りを起こしたりすることがない。すなわち、内蔵する継手の耐久性を向上させることが可能となる。

ブーツ固定具に筒状部材を一体に設け、筒状部材によりブーツの外周壁部を覆うようにすると、ブーツの外周壁部の偏倚が防止されるうえ、外周壁部が筒状部材で覆われるため、飛び石などによる破壊の心配がなく、ジョイントケースと継手の耐久性を向上させることが可能となる。さらに、外周壁部はカバー部と同等の厚みとすることができるので、樹脂ブロー成形などにより成形することができ、さらにカシメ加工が必要ないため、安価なブーツとすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である継手の防塵装置を示す断面図であり、図２は図１の一部を拡大して示す断面図である。継手１０は摺動式の等速継手であり、円筒形状の外側部材つまりジョイントケース１１を有している。ジョイントケース１１の一端部は開口され、他端部には連結部１２が一体に設けられている。ジョイントケース１１内には外周面が球面形状となったインナーレースつまり内側部材１３が組み込まれ、ジョイントケース１１の内側に軸方向に延在して形成された複数の外輪溝１４と、内側部材１３の外側に形成された複数の内輪溝１５との間にはそれぞれボール１６が配置されている。それぞれのボール１６は内側部材１３の外側に組み付けられたケージ１７に保持されている。

内側部材１３にはスタブ軸とも言われる継手軸部材１８がその内方端１８ａでスプライン結合され、継手軸部材１８は止めリング１９により内側部材１３に固定されている。この継手１０が車両の変速機出力軸とプロペラシャフトとの間に装着される場合には、駆動側軸部材としての変速機出力軸がジョイントケース１１の連結部１２に取り付けられ、ジョイントケース１１は回転軸Ｏ1を中心に回転する。一方、継手軸部材１８にはプロペラシャフトが取り付けられることになり、プロペラシャフトは継手軸部材１８とともに従動側軸部材となり、駆動側軸部材により回転軸Ｏ2を中心に回転される。従動側軸部材にはボール１６を介して駆動側軸部材の回転力が伝達されてこれと一体に回転し、車輪が上下方向にバウンドした場合には、両方の回転軸Ｏ1、Ｏ2が相互に傾斜するようにジョイントケース１１と継手軸部材１８は屈曲移動することになる。なお、図１においては、両方の回転軸Ｏ1、Ｏ2が同心状となった状態が示されている。

ジョイントケース１１内に組み込まれたボール１６や内側部材等の部材相互の摺動面を潤滑するために、ジョイントケース１１内にはグリスが収容されている。ジョイントケース１１の開口端部と継手軸部材１８との間には、ジョイントケース１１内にグリスを保持するとともにグリス内に異物が入り込むのを防止するために、弾性材料である樹脂エラストマー製のブーツ２１が装着されている。なお、樹脂エラストマー製に限定されず、ゴム製ブーツを採用することもできる。特に、雰囲気温度が高温になる部位に使用する場合には、耐熱性の優れたシリコーンゴム製のブーツとすることが好適であるが、一般に、シリコーンゴムは、引き裂き強度が低いという難点がある。しかし、本発明においては、カシメ加工による固定を行わないため、カシメ加工部を起点とする破壊が生じづらいので、より好適である。

ブーツ２１はジョイントケース１１の端面１１ａに直接突き当てられ軸方向に延びるほぼ円筒形状の外周壁部２２を有し、外周壁部２２の突き当て端部には径方向外方に突出するフランジ部２３が一体に設けられている。フランジ部２３には外周壁部２２を介して一体にカバー部２４が連なっており、カバー部２４は継手軸部材１８に固着される円筒形状の固定部２５に一体に連なっている。カバー部２４は外周壁部２２の端部からフランジ部２３側に折り曲げられた大径の反転部２６と、この反転部２６を介して外周壁部２２に一体に連なるとともに反転部２６により径方向内方に折り曲げられる折返し部２７とを有し、さらに折返し部２７の端部から固定部２５側に折り曲げられた小径の反転部２８と、この反転部２８を介して固定部２５に一体に連なる内周壁部２９とを有している。固定部２５は締結バンド３０により継手軸部材１８に固着される。フランジ部２３の軸方向の肉厚Ｄは、外周壁部２２およびカバー部２４の肉厚ｄよりも厚く形成されている。

このように、端面１１ａにフランジ部２３を突き当ててジョイントケース１１に固定されるブーツ２１は、折返し部２７が設けられたカバー部２４を有しているので、ジョイントケース１１と継手軸部材１８とが相互に屈曲移動したときに、その屈曲移動にカバー部２４が追従変形し、ジョイントケース１１内からのグリスの漏れが防止される。

ブーツ２１は金属製のブーツ固定具３１によりジョイントケース１１に直接固定される。ブーツ固定具３１は、ジョイントケース１１の外周側に嵌合してジョイントケース１１に固定される円筒形状の嵌合部３２と、この嵌合部３２の端部からほぼ直角に折り曲げられた押圧部３３とを有している。押圧部３３をフランジ部２３の外方端面２３ａに当接させて嵌合部３２をジョイントケース１１の外周側に嵌合させると、ジョイントケース１１の端面１１ａにフランジ部２３の対向面２３ｂが対向した状態となってフランジ部２３は端面１１ａと押圧部３３との間で軸方向に加圧される。

このように、ブーツ２１はブーツ固定具３１によりジョイントケース１１に直接固定されるので、ブーツ２１とジョイントケース１１との間にこれらを連結するために従来のようにブーツ２１にカシメ加工されるアダプタを用いることが不要となる。従来のようにアダプタをブーツにカシメ加工により固定すると、軟質のブーツの端部にアダプタを円弧状に折り曲げ加工することになり、アダプタの円周方向全周に均一な外力を加えなければならず、カシメ加工部位に円周方向でカシメ加工に偏りがあると、ブーツ内のグリスの染み出しが発生するおそれがある。これに対して、ブーツ２１をブーツ固定具３１によりジョイントケース１１に直接固定すると、グリスの染み出しが防止されて継手の耐久性を向上することが可能となる。

押圧部３３にはその径方向内周端に連なって軸方向に延在する筒状部材３４が一体に設けられており、筒状部材３４によりブーツ２１の外周壁部２２が覆われて外周壁部２２が径方向外方に偏倚することが防止される。したがって、ジョイントケース１１と継手軸部材１８とが相互に屈曲移動しても、カバー部２４の外周壁部２２は径方向外方に弾性変形することなく、円筒形状を保持することになる。

本実施の形態では、金属製の筒状部材３４を用いているが、この場合、樹脂エラストマー製のブーツの外壁部材２２を覆うため、飛び石などによる破壊を防止することができる。また、断熱効果や遮熱効果も期待できる。特に、ジョイントの近隣にマフラーなどの高発熱体が配置される場合には、輻射熱をカットする目的で、筒状部材３４を断熱性（遮熱性）の高い材質で形成して十分な断熱性を確保することにより、ブーツに熱可塑性樹脂エラストマーを採用が可能となる。

ブーツ固定具３１の嵌合部３２をジョイントケース１１に固定するために、ジョイントケース１１には環状の係止溝３５が係止部として形成されている。これにより、嵌合部３２をジョイントケース１１の外周側に嵌合させた状態のもとで、嵌合部３２のうち係止溝３５に対応する端部をカシメ加工することによってブーツ固定具３１はジョイントケース１１に固定される。図１および図２において符号３６はカシメ加工されたカシメ部を示す。

ブーツ固定具３１をジョイントケース１１に固定する際には、ジョイントケース１１の端面１１ａとブーツ固定具３１の押圧部３３とによりフランジ部２３に加えられる軸方向の加圧力を設定した状態のもとで嵌合部３２をカシメ加工する。係止溝３５を環状に連なった溝とすることなく、円周方向に所定の間隔毎に係止溝を形成するようにしても良い。その場合には嵌合部３２のうち係止溝に対応する部分のみがカシメ加工される。なお、本実施の形態においては、係止溝３５と端面１１ａとの間に形成された環状溝には図２に示すようにシール材３７を装着しているが、後述するフランジ部２３と端面１１ａの密着力のみで封止することとしても良い。

フランジ部２３の軸方向の肉厚Ｄは、カバー部２４の肉厚ｄよりも大きく設定されているので、フランジ部２３はカバー部２４よりも強度、剛性が高められた高剛性となっている。フランジ部２３に軸方向の加圧力を加えると、樹脂エラストマー製のフランジ部２３は圧縮力を受けて弾性変形し、この状態で保持することによってフランジ部２３と端面１１ａとに密着力が高められるので、継手１０が車両に装着された状態のもとで、頻繁にジョイントケース１１と継手軸部材１８との屈曲移動が発生しても、ブーツ２１に亀裂が発生したり、フランジ部２３と端面１１ａとの間からグリスの漏れが発生したりするのを防止でき、ブーツの耐久性を高めることができる。

図１および図２に示す継手１０を組み立てるには、継手軸部材１８の内方端１８ａに内側部材１３、ボール１６およびケージ１７を組み付けるとともに、ブーツ２１を継手軸部材１８に配置して固定部２５を締結バンド３０により固定した状態のもとで、継手軸部材１８をジョイントケース１１内に挿入する。次いで、ジョイントケース１１の端面１１ａにフランジ部２３を突き当てるとともにブーツ固定具３１の嵌合部３２をジョイントケース１１の外側に嵌合させ、プレス機械によりフランジ部２３に端面１１ａと押圧部３３との間で所定の加圧力を加える。このように加圧力を加えた状態のもとで、ブーツ固定具３１の嵌合部３２をカシメ加工することよって、ブーツ固定具３１をジョイントケース１１に固定する。

ジョイントケース１１はブーツ固定具３１の嵌合部３２が嵌合する部分の外径が他の部分よりも小径となっており、ジョイントケース１１にはブーツ固定具３１の端面が当接する突き当て段部１１ｂが形成されている。図２に示すように、フランジ部２３に対して押圧部３３が所定の加圧力を加えたときに、嵌合部３２が突き当て段部１１ｂに当接するように嵌合部３２の軸方向の長さ寸法Ｓを設定すると、嵌合部３２を突き当て段部１１ｂに突き当てると、フランジ部２３に対する軸方向の加圧力は所定値に設定される。

図３は本発明の他の実施の形態である継手の防塵装置を示す断面図である。図３においては図２と同様の部分が示されており、図２と共通する部材については同一の符号が付されている。上述したブーツ固定具３１が嵌合部３２と押圧部３３と筒状部材３４が一体に形成されているのに対し、図３に示したブーツ固定具３１は、フランジ部２３を介してジョイントケース１１の端面１１ａに突き当てられる内側押圧部３３ａと筒状部材３４とが一体となった第１の固定金具３１ａと、内側押圧部３３ａに積層される外側押圧部３３ｂと嵌合部３２とが一体となった第２の固定金具３１ｂとにより形成されている。

このように２つの固定金具３１ａ，３１ｂからなるブーツ固定具３１によりブーツ２１をジョイントケース１１に固定するには、第１の固定金具３１ａの内側押圧部３３ａをフランジ部２３を介して端面１１ａに突き当てた状態のもとで、第２の固定金具３１ｂの外側押圧部３３ｂを内側押圧部３３ａに突き当ててフランジ部２３に軸方向の加圧力を加えて嵌合部３２の一部をカシメ加工する。このように相互に別体となった２つの固定金具３１ａ，３１ｂによりブーツ固定具３１を形成すると、それぞれ、あるいは一方を硬質樹脂等により製造することが可能となる。

図４は本発明の他の実施の形態である継手の防塵装置を示す断面図であり、図５は図４の一部を拡大して示す断面図であり、図６は駆動側軸部材と従動側軸部材が相互に屈曲移動した状態における図４の一部を拡大して示す断面図である。図４〜図６においては、図１と共通する部材については同一の符号が付されている。図４〜図６に示される継手の防塵装置は、ブーツ２１およびブーツ固定具３１の構造が図１に示されたものと相違しているが、他の構造は図１に示されたものと共通である。

図４〜図６に示される継手の防塵装置においては、ブーツ固定具３１は、図１に示された筒状部材３４を有しておらず、嵌合部３２と押圧部３３とから構成されている。一方、ブーツ２１の外周壁部２２は、図１に示された外周壁部２２の厚みがカバー部２４とほぼ同一厚みに設定されているのに対し、外周壁部２２の肉厚ｄ1はカバー部２４の肉厚ｄ0よりも厚く形成されている。また、フランジ部２３の肉厚Ｄは、外周壁部２２の肉厚よりも厚く形成されている。このように、外周壁部２２の肉厚をカバー部２４よりも厚くすると、外周壁部２２の強度が高められて、外周壁部２２は高剛性となる。これにより、図６に示すように、ジョイントケース１１と継手軸部材１８とが回転状態のもとで相互に屈曲移動しても、高剛性の外周壁部２２は、遠心力によって弾性変形することなく、しかも屈曲力が加わっても径方向に転倒することが防止される。

本実施の形態においては、外周壁部２２の厚みがカバー部２４の肉厚ｄ0よりも厚く形成することで高剛性の外周壁部としているが、これに限定されず、例えば、外周壁部２２の外周面にリブを設けて径方向について高剛性の外周壁部とすることができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図示する継手においては、ジョイントケース１１に駆動側軸部材が取り付けられ、従動側軸部材が継手軸部材を介して内側部材１３に取り付けられるようになっているが、駆動側軸部材と従動側軸部材とを相互に逆に配置するようにしても良い。また、継手はプロペラシャフトに装着されているが、ドライブシャフトに装着するようにしても良く、車両用の継手のみならず船舶用等の他の軸部材の継手としても適用することができる。本発明の防塵装置が適用される継手としては、上述した等速継手のみならず、トリポード型等速継手やダブルオフセット型等の他のタイプの等速継手や自在継手にも適用することができる。

本発明の一実施の形態である継手の防塵装置を示す断面図である。 図１の一部を拡大して示す断面図である。 本発明の他の実施の形態である継手の防塵装置を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態である継手の防塵装置を示す断面図である。 図４の一部を拡大して示す断面図である。 駆動側軸部材と従動側軸部材が相互に屈曲移動した状態における図４の一部を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１１ ジョイントケース
１１ａ 端面
１３ 内側部材
１８ 継手軸部材
２１ ブーツ
２２ 外周壁部
２３ フランジ部
２４ カバー部
２５ 固定部
２６ 反転部
２７ 折返し部
２８ 反転部
２９ 内周壁部
３１ ブーツ固定具
３２ 嵌合部
３３ 押圧部
３４ 筒状部材
３５ 係止溝
３６ カシメ部

Claims (6)

1. 駆動側軸部材と従動側軸部材のいずれか一方の軸部材が取り付けられるジョイントケースと、当該ジョイントケース内に前記一方の軸部材に対して屈曲移動自在に組み込まれるとともに他方の軸部材が取り付けられて前記ジョイントケースと一体に回転する内側部材とを有する継手の防塵装置であって、
   前記ジョイントケースの端面に突き当てられ軸方向に延びる外周壁部、当該外周壁部の端部から径方向内方に折り曲げられる折返し部が設けられたカバー部、および当該カバー部に連なるとともに前記他方の軸部材に固着される固定部を備えるブーツと、
   当該ブーツを前記ジョイントケースに固定するブーツ固定具とを有する継手の防塵装置。
2. 請求項１記載の継手の防塵装置において、前記外周壁部は前記カバー部よりも高剛性であることを特徴とする継手の防塵装置。
3. 請求項１記載の継手の防塵装置において、前記外周壁部の外側に前記外周壁部の径方向外方の偏倚を規制する筒状部材を配置することを特徴とする継手の防塵装置。
4. 請求項３記載の継手の防塵装置において、前記ブーツ固定具に前記筒状部材を一体に設けることを特徴とする継手の防塵装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の継手の防塵装置において、前記外周壁部に径方向外方に延出し前記ジョイントケースの端面に突き当てられるフランジを前記外周壁部に一体に設け、前記フランジを前記ジョイントケースの端面との間で押圧する押圧部を前記ブーツ固定具に設けることを特徴とする継手の防塵装置。
6. 請求項５記載の継手の防塵装置において、前記押圧部の径方向の内周端に連ならせて前記筒状部材を一体に設けることを特徴とする継手の防塵装置。

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