JP3810919B2 - 等速自在継手用ダストシール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や各種産業機械で使用される等速自在継手を被覆して継手内へのダスト類の侵入防止と継手内のグリース等の漏洩を防止するダストシールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
二軸間の角度変位を許容する固定型等速自在継手の内部グリースの漏洩防止と外部ダストの侵入防止の目的で装着される蛇腹形状のブーツは、外側継手部材に対するシャフトの作動角が大きくなると蛇腹同士が干渉して耐久性低下に到ることがある。そこで、大きな作動角で使用される固定型等速自在継手においては、外側継手部材を包み込む球体構造のダストシールが蛇腹形ブーツに代わり使用される傾向にある。
【０００３】
かかるダストシールは、本出願人の先願である特開平２−２７８０１６号公報等に開示されているように、固定型等速自在継手の外側継手部材の外周とシャフトの外周に両端部が嵌着された椀状の球体を基本構造とする。この椀状球体は単層或いは複層構造のもので、その中央部に形成した円筒部がシャフトにバンド締め等で固定され、円筒部から椀状に延在する球状内面の開口部分が外側継手部材の外周に摺動可能に嵌着される。また、球体と外側継手部材の間には外側継手部材外周から球体内にダスト類の侵入を防止するダストシール部品や、球体内から外側継手部材外周へのグリースの漏洩を防止するグリースシール部品、これらシール部品を良好な状態に維持させるための別部品が組込まれる。更に、球体と各種シール部品を外側継手部材とシャフトに取付けるための各種取付部品が使用されて、耐久性とシール機能に優れたダストシールが構成され、実用化されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記ダストシールは、継手内へのダスト侵入と継手外へのグリース漏洩を防止するシール性と、外側継手部材に対してシャフトの作動角が大きくなっても摩損の可能性が少なくて耐久性に優れることから、大きな作動角で使用される固定型等速自在継手に高信頼製品として実用化されている。しかし、高シール性や高耐久性を達成するために部品点数が多くなってダストシール自体の原価低減化が難しく、また、構造が複雑化して等速自在継手への組付工数が多くなり、ダストシール付等速自在継手の製造コストの低減化を難しくしている。
【０００５】
本発明の目的は、部品点数を少なくして原価低減化を容易にし、等速自在継手への組付性を改善した等速自在継手用ダストシールを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の技術的手段は、等速自在継手の外側継手部材の円筒外周面に嵌着される円筒状内面、及び、等速自在継手のジョイント中心を中心とする凸球状外面を有する内シール部材と、内シール部材の凸球状外面と同一中心の球面で内シール部材の凸球状外面に摺接可能に被嵌される凹球状内面、及び、この凹球状内面と同一中心の凸球状外面、及び、中央部に等速自在継手のシャフトに嵌着されてシールするシール穴部を有する可撓性の中間シール部材と、中間シール部材の凸球状外面に一体的に被嵌される凹球状内面と、中央部に等速自在継手のシャフトに嵌着された中間シール部材のシール穴部を被覆してシャフトに嵌着されるシール筒部を有する椀状の外シール部材で構成したことにある。
【０００７】
中間シール材は、ゴムや軟質樹脂のようなシール性に適した可撓性材料からなる椀状のもので、外シール部材と一体的に等速自在継手のシャフトに取付けられる。シャフトが外側継手部材に対してジョイント中心を中心に角度変位すると、中間シール部材はシャフト及び外シール部材に伴って角度変位し、外側継手部材に固定された内シール部材の凸球状外面に常時摺接して、継手内部をシールする。
【０００８】
内シール部材と外シール部材の少なくとも一方を可撓性材料で形成することにより、中間シール部材に被嵌した外シール部材を中間シール部材を介して内シール部材に被嵌するときに、内シール部材と外シール部材の一方あるいは両方を弾性変形させて内外両シール部材を組付けることができる。そのため、ダストシール自体の組付性、さらにはこのダストシールの等速自在継手への組付性が良好なものになる。ここでの可撓性材料としては、例えばプラスチック、ゴム、薄肉金属を用いることができる。
【０００９】
外シール部材のシール筒部に、等速自在継手のシャフトに中間シール部材のシール穴部を嵌挿する際のシール穴部の弾性変形部位の逃げ用凹部を形成すると良い。このようにすることで、等速自在継手のシャフトに中間シール部材のシール穴部を弾性変形させて弾圧的に嵌挿することが容易になり、中間シール部材のシール穴部をシャフトに弾圧的に高シール性で嵌着することが容易になる。
【００１０】
また、外シール部材のシール筒部に、逃げ用凹部とシャフト及び中間シール部材との間に形成される空隙の空気を逃がす空気抜き穴を形成すると良い。このようにすることで、等速自在継手のシャフトに中間シール部材のシール穴部を嵌挿する際の作業が容易になる。
【００１１】
中間シール部材のシール穴部と等速自在継手のシャフトとの密着性を高めるため、シール穴部にシール補強手段を付設しても良い。このシール補強手段として、シール穴部を部分的に厚肉に形成する手段や、シール穴部を外径側から弾圧的に締付けるスプリング手段を採用することができる。
【００１２】
外シール部材の逃げ用凹部とシャフト及び中間シール部材との間に形成される空隙に、シリコーン樹脂等の硬化性樹脂を充填しても良い。硬化性樹脂の充填は、例えば上記空気抜き穴を利用して行なうことができる。硬化性樹脂の充填により、中間シール部材のシール穴部とシャフトとの間、外シール部材のシール筒部とシャフトとの間のシール性をより一層向上させることができる。
【００１３】
内シール部材の凸球状外面と中間シール部材の凹球状内面との間に、両者の密着性および摺動性を強化する潤滑剤を塗布することができる。このようにすることで、シール性を高め、かつ、等速自在継手の屈曲抵抗を下げることができる。
【００１４】
内シール部材の凸球状外面に、中間シール部材との局部的な密着性を強化する円環状突起を付設することができる。このようにすることで、内シール部材と中間シール部材との間のシール性をより一層向上させることができる。
【００１５】
中間シール部材の凸球状外面と外シール部材の凹球状内面との間を接着剤で固定したり、あるいは、かみ合わせ手段を用いて相互にかみ合わせることにより、両者の密着性を強化しても良い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１乃至図６を参照して説明する。尚、図１乃至図４は第１の実施形態を、図５は第２の実施形態を、図６は第３の実施形態を示し、全図を通じて同一、又は、相当部分には同一符号が付してある。
【００１７】
図１および図２は、固定型等速自在継手１の外側継手部材２とシャフト３に装着された第１の実施形態のダストシール４の断面を示し、図２は外側継手部材２とシャフト３が最大作動角をとった時の状態を示している。外側継手部材２は円筒状外周面２ａを有し、この外側継手部材２の中心線上に在るジョイント中心Ｐを中心にシャフト３が最大作動角の範囲内で角度変位する。シャフト３は、一端を固定型等速自在継手１の内側継手部材（図示省略）に連結される。例えば、シャフト３の一端に近い部分は小径に形成され（小径軸部３’）、角度変位時の外側継手部材２との干渉範囲を小さくとることで、最大作動角の増大が図られている。
【００１８】
ダストシール４は、外側継手部材２の円筒状外周面２ａに嵌着される内シール部材５と、内シール部材５およびシャフト３に嵌着される中間シール部材６と、中間シール部材６およびシャフト３に嵌着される外シール部材７の３つのシール部材で構成される。内シール部材５は外側継手部材２の円筒状外周面２ａに嵌着される略円筒状をなし、中間シール部材６と外シール部材７は同一球面中心を有する椀状をなす。内シール部材５と外シール部材７の少なくとも一方はプラスチック材、ゴム材、薄肉金属材料等の可撓性材料で成形され、中間シール部材６はゴム材、軟質樹脂材等のシール性に適した可撓性材料で形成される。この実施形態では、内シール部材５が金属材料、外シール部材７がプラスチック材、ゴム材、薄肉金属材料等の可撓性材料で成形されている。
【００１９】
図３に示すように、内シール部材５は、外側継手部材２の円筒状外周面２ａの全体に気密にシール性良く嵌着されて固定される円筒状内面５ａと、外側継手部材２に嵌着したときにジョイント中心Ｐを球面中心とする凸球状外面５ｂを有する略円筒体である。内シール部材５のシャフト３側の開口端部には、外側継手部材２の端面周縁部に当接する内突片５ｃが一体に形成される。
【００２０】
中間シール部材６は、内シール部材５の凸球状外面５ｂと同一中心（ジョイント中心Ｐ）の凹球状内面６ａと凸球状外面６ｂを有する椀状体で、一端の開口部６ｃから内シール部材５に嵌着される。開口部６ｃの外周には、ストッパー部６ｄが一体に突設される。中間シール部材６の他端の中央部にシール穴部６ｅが形成され、このシール穴部６ｅがシャフト３の小径軸部３’に嵌挿されて、小径軸部３’の外周をシールする。
【００２１】
外シール部材７は、中間シール部材６の凸球状外面６ｂと同一中心（ジョイント中心Ｐ）の凹球状内面７ａと凸球状外面７ｂを有する薄椀状体で、一端の開口部７ｃから中間シール部材６に嵌着される。外シール部材７の他端の中央部にシール筒部７ｄが形成され、このシール筒部７ｄにシャフト３に嵌挿される。シャフト３の小径軸部３’より他端側は大径軸部３”で、この大径軸部３”にシール筒部７ｄが嵌挿されて大径軸部３”をシールする。
【００２２】
外シール部材７のシール筒部７ｄは、シャフト３の大径軸部３”と同一径の均一円筒でもよいが、後述するダストシール組付性を改善する目的で、シール筒部７ｄの一部に逃げ用凹部８と空気抜き穴９を形成するのが良い。また、外シール部材７の外面形状は球面に限らないが、凹球状内面７ａと同一中心の凸球状外面７ｂにして外シール部材７の全体を略球椀状に薄肉化することが、ダストシール４の全体を小径小形化する上で望ましい。
【００２３】
以上の３つのシール部材５、６、７の相互の組付けは、等速自在継手１に組付ける前に、次の要領で行われる。
【００２４】
先ず、図３に示す外シール部材７に中間シール部材６を嵌着する。この場合、中間シール部材６の凸球状外面６ｂの直径Ｄ３が外シール部材７の円形開口部７ｃの内径Ｄ４より少し大きく設定されて、外シール部材７内に中間シール部材６はその可撓性により少し縮径されて圧入嵌挿される。外シール部材７に中間シール部材６が嵌挿されると、中間シール部材６のストッパー部６ｄに外シール部材７の開口部７ｃが当接して、両シール部材６、７が同軸に密着して一体化される。
【００２５】
次に、外シール部材７と中間シール部材６の組付け後に内シール部材５を圧入嵌着する。この場合、内シール部材５の凸球状外面５ｂの直径Ｄ１が中間シール部材６の開口部６ｃの内径Ｄ２より少し大きく設定されている。そこで、外シール部材７を可撓性の有るプラスチック材、ゴム材、薄肉金属材料等で形成し、内シール部材５を圧入するときに外シール部材７が弾性変形できるようにする。あるいは、内シール部材５を可撓性の有るプラスチック材、ゴム材、薄肉金属材料等で形成し、内シール部材５を圧入する時に、それが弾性変形できるようにしても良い。もちろん、内シール部材５と外シール部材７の双方を可撓性材料で形成し、双方が弾性変形できるようにしても良い。このようにすれば、３つのシール部材５、６、７の組付けが簡易に行え、また、組付後の弾性復元力で３つのシール部材５、６、７が安定した密着性をもった状態で、１つのダストシール４が組立られる。
【００２６】
ダストシール４は、図４に示すように、 シャフト３から外側継手部材２へと嵌挿される。ダストシール４の中間シール部材６のシール穴部６ｅがシャフト３の大径軸部３”から小径軸部３’に嵌挿され、外シール部材７のシール筒部７ｄが大径軸部３”に嵌挿され、内シール部材５が外側継手部材２に嵌挿されて、ダストシール４の取付けが完了する。この取付けの場合、中間シール部材６のシール穴部６ｅは、シャフト３の大径軸部３”に押し広げられて弾性変形した状態で大径軸部３”に挿通され、大径軸部３”を離れたところで弾性復元して小径軸部３’に弾性的に嵌着される。
【００２７】
そこで、中間シール部材６のシール穴部６ｅがシャフト３の大径軸部３”で拡径され易いように、外シール部材７のシール筒部７ｄに逃げ用凹部８を形成して、シール穴部６ｅが大径軸部３”で拡径されたときの弾性変形部位を逃がすようにする。また、ダストシール４をシャフト３に挿通するときに中間シール部材６のシール穴部６ｅと外シール部材７のシール筒部７ｄの逃げ用凹部８とシャフト３の間に密閉空隙ｇが形成されてシール穴部６ｅの上記弾性変形を難しくし、ダストシール４のシャフト３への挿通を難しくすることがあるので、これを回避するためにシール筒部７ｄに空隙ｇの空気を抜く空気抜き穴９を形成する。このようにシール筒部７ｄに凹部８と空気抜き穴９を形成すれば、ダストシール４のシャフト３への挿通が容易になり、挿通後のダストシール４とシャフト３のシール性が強固で安定したものとなる。
【００２８】
以上のように等速自在継手１に装着されたダストシール４は、シャフト３と外側継手部材２とが作動角をとって回転する際、中間シール部材６の凹球状内面６ａが内シール部材５の凸球状外面５ｂに常時密着して円滑に摺動し、一方、中間シール部材６のシール穴部６ｅと外シール部材７のシール筒部７ｄがシャフト３の外周面に常時密着して、継手内部をシールするので、継手内へのダスト侵入と継手外へのグリース漏洩が防止される。特に、中間シール部材６は、内外両シール部材５、７の間のシール性を確保すると同時に、シャフト３との密着性を外シール部材７とで２段階的に行って、ダストシール４全体のシール性を安定したものにする上で有効である。
【００２９】
図１のダストシール４の外側継手部材２及びシャフト３との間のシール性をより安定した良好なものにするため、外側継手部材２に内シール部材５を接着剤等で固定してもよい。また、ダストシール４とシャフト３との間のシール性を確実にするため、図５の第２の実施形態のように、或いは、図６の第２の実施形態のようにしてもよい。
【００３０】
図５に示す第２の実施形態のダストシール４は、中間シール部材６のシール穴部６ｅを円筒状に形成して、このシール穴部６ｅの円筒部外周にシール補強手段１０を追加形成したものである。このシール補強手段１０は、シール穴部６ｅをシャフト３の小径軸部３’に弾圧的に締付ける別体のスプリング、或いは、シール穴部６ｅと一体の増肉部が有効である。このようなシール補強手段１０は、シール穴部６ｅを小径軸部３’に強く密着させ、その密着力を保持して中間シール部材６とシャフト３との間のシール性を高いものにする。
【００３１】
図６に示す第３の実施形態のダストシール４は、外シール部材７のシール筒部７ｄと中間シール部材６のシール穴部６ｅ及びシャフト３との間の空隙ｇにシリコーン樹脂などの硬化性樹脂１１を充填したものである。この硬化性樹脂１１の空隙ｇへの充填は、外シール部材７のシール筒部７ｄに形成された空気抜き穴９から行うことができる。空隙ｇに硬化性樹脂１１を充填させることで、外シール部材７および中間シール部材６とシャフト３との間のシール性がより一層向上する。
【００３２】
図７に示す第４の実施形態のダストシール４は、内シール部材５の凸球状外面に円環状突起５ｄを付設したものである。円環状突起５ｄを付設することにより、中間シール部材６の凹球状内面６ａとの局部的な密着性を高め、中間シール部材６と内シール部材５との間のシール性をより一層向上させることができる。尚、このような円環状突起５ｄはＯリング等によって代用しても良い。
【００３３】
図８に示す第５の実施形態のダストシール４は、中間シール部材６の凸球状外面６ｂに円環状突起６ｆを設け、外シール部材７の凹球状内面７ａに円環状溝７ｇを設けたものである。円環状突起６ｆと円環状溝７ｇとが相互にかみ合うことにより、中間シール部材６と外シール部材７との間のシール性が向上し、また両者のずれが防止される。中間シール部材６の凸球状外面６ｂは、外シール部材７の凹球状内面７ａに接着剤で固定しても良い。
【００３４】
また、内シール部材５と中間シール部材６との間に潤滑剤を塗布することにより、シール性、摺動性が向上する。また、内シール部材５の凸球面状外面に円環状突起を付設することにより、内シール部材５と中間シール部材６との間のシール性が向上する。また、中間シール部材６と外シール部材７とを接着剤で相互に固定し、あるいは、かみ合わせ手段により相互にかみ合わせることにより、密着性を向上させることができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、内シール部材、中間シール部材、及び外シール部材の３つのシール部材を組付けてダストシールを構成したので、ダストシール自体の構造簡素化、原価低減化が可能となり、かつ、等速自在継手へのダストシール組付工数の低減化が可能となる。また、可撓性の中間シール部材が内外両シール部材間のシール性とシャフトとの間のシール性を確保して、高シール構造のダストシールを実現する。
【００３６】
また、内シール部材と外シール部材の少なくとも一方を可撓性材料で形成することで、その一方あるいは両方の弾性変形を利用して、ダストシールの各部材の組付け、ダストシールの等速自在継手への組み付けを容易に行うことができる。さらに、外シール部材のシール筒部に、逃げ用凹部を形成し、また、空気抜き穴を形成することにより、ダストシールの等速自在継手への組み付けをより一層容易に行うことができる。
【００３７】
また、中間シール部材のシール穴部にこのシール穴部とシャフトとの密着性を強化するシール補強手段を付設することにより、中間シール部材とシャフトとの間のシール性が向上する。
【００３８】
また、外シール部材のシール筒部とシャフト及び中間シール部材との間に形成される空隙に硬化性樹脂を充填することにより、外シール部材および中間シール部材とシャフトとの間のシール性がより一層向上する。
【００３９】
また、内シール部材の凸球状外面と中間シール部材の凹球状内面との間に、両者の密着性および摺動性を強化する潤滑剤を塗布することにより、シール性を高め、かつ、等速自在継手の屈曲抵抗を下げることができる。
【００４０】
また、内シール部材の凸球状外面に、中間シール部材との局部的な密着性を強化する円環状突起を付設することにより、内シール部材と中間シール部材との間のシール性をより一層向上させることができる。
【００４１】
また、中間シール部材の凸球状外面と外シール部材の凹球状内面との間を接着剤で固定したり、あるいは、かみ合わせ手段を用いて相互にかみ合わせることにより、両者の密着性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す固定型等速自在継手に設置されたダストシールの断面図。
【図２】図１等速自在継手のシャフトを最大作動角で回転させたときの断面図。
【図３】図１ダストシールだけの分解断面図。
【図４】図１ダストシールを等速自在継手に組付けるときの断面図。
【図５】本発明の第２の実施形態を示すダストシールの部分断面図。
【図６】本発明の第３の実施形態を示すダストシールの部分断面図。
【図７】本発明の第４の実施形態を示すダストシールの部分断面図。
【図８】本発明の第５の実施形態を示すダストシールの部分断面図。
【符号の説明】
１ 等速自在継手
２ 外側継手部材
２ａ 円筒状外周面
３ シャフト
４ ダストシール
５ 内シール部材
５ａ 円筒状内面
５ｂ 凸球状外面
５ｄ 突起
６ 中間シール部材
６ａ 凹球状内面
６ｂ 凸球状外面
６ｅ シール穴部
６ｆ 円環状突起
７ 外シール部材
７ａ 凹球状内面
７ｄ シール筒部
７ｇ 円環状溝
８ 逃げ用凹部
９ 空気抜き穴
１０ シール補強手段
ｇ 空隙

Claims (9)

1. 等速自在継手の外側継手部材の円筒状外周面に嵌着される円筒状内面、及び、等速自在継手のジョイント中心を球面中心とする凸球状外面を有する内シール部材と、
   内シール部材の凸球状外面と同一中心の球面で内シール部材の凸球状外面に摺接可能に被嵌される凹球状内面、この凹球状内面と同一中心の凸球状外面、及び、中央部に等速自在継手のシャフトに嵌着されてシールするシール穴部を有する可撓性の中間シール部材と、
   中間シール部材の凸球状外面に一体的に被嵌される凹球状内面、及び、中央部に等速自在継手のシャフトに嵌着された中間シール部材のシール穴部を被覆してシャフトに嵌着されるシール筒部を有する椀状の外シール部材と、
   を具備したことを特徴とする等速自在継手用ダストシール。
2. 内シール部材と外シール部材の少なくとも一方が可撓性材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載の等速自在継手用ダストシール。
3. 外シール部材のシール筒部に、等速自在継手のシャフトに中間シール部材のシール穴部を嵌挿する際のシール穴部の弾性変形部位の逃げ用凹部を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の等速自在継手用ダストシール。
4. 外シール部材のシール筒部に、逃げ用凹部と等速自在継手のシャフト及び中間シール部材との間に形成される空隙の空気を逃がす空気抜き穴を形成したことを特徴とする請求項３記載の等速自在継手用ダストシール。
5. 中間シール部材のシール穴部に、このシール穴部と等速自在継手のシャフトとの密着性を強化するシール補強手段を付設したことを特徴とする請求項３又は４記載の等速自在継手用ダストシール。
6. 外シール部材の逃げ用凹部と、等速自在継手のシャフト及び中間シール部材との間に形成される空隙に硬化性樹脂を充填したことを特徴とする請求項３、４又は５記載の等速自在継手用ダストシール。
7. 内シール部材と中間シール部材との間に密着性および摺動性を強化する潤滑剤を塗布したことを特徴とする請求項３、４、５又は６記載の等速自在継手用ダストシール。
8. 内シール部材の凸球状外面に、中間シール部材との局部的な密着性を強化する円環状突起を付設したことを特徴とする請求項３、４、５、６又は７記載の等速自在継手用ダストシール。
9. 中間シール部材の凸球状外面と外シール部材の凹球状内面との間に、中間シール部材と外シール部材との密着性を強化する接着剤、又はかみ合わせ手段を付設したことを特徴とする請求項３、４、５、６、７又は８記載の等速自在継手用ダストシール。

Images