JP4901506B2

JP4901506B2 - 等速自在継手

Info

Publication number: JP4901506B2
Application number: JP2007018205A
Authority: JP
Inventors: 圭介西尾; 幸弘渡辺
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2027-01-29
Also published as: JP2008185104A

Description

本発明は、自動車や各種産業機械に用いられる動力伝達装置である等速自在継手に関し、特にプロペラシャフト（自動車推進軸）の等速自在継手に関する。

ＦＲ車や４ＷＤ車では、変速機（トランスミッション）と減速歯車装置（ディファレンシャル）の間の動力伝達にプロペラシャフトを用いる。プロペラシャフトは摺動式等速自在継手を有しており、トランスミッションとディファレンシャルとの間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となっている。そして、車両衝突時の軸方向衝撃によるトランスミッションとディファレンシャルの間の軸方向変位を吸収する構造として、次のようなものが提案されている。

図７に示す等速自在継手は、車両が衝突した場合、内輪１００やトルク伝達ボール１０１等から成る内輪まわりユニット１０２は、外輪１０３に対して左側へ移動する。そして、この場合は、二点鎖線に示すように、内輪まわりユニット１０２がグリース漏洩防止用の金属性シールプレート１０４を押し退けて管シャフト１０５の中空部内に突入し、軸方向の変位を吸収するようになっている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、図７の構造では、車両衝突時以外の場合（通常走行での内圧上昇時や、等速自在継手の組立後の運送時等）において、シールプレート１０４や内輪まわりユニット１０２の外輪１０３からの脱落が懸念され、また脱落しても外観上わからないため非常に危険である。これを防止するために図８のような構造が提案されている。

図８の等速自在継手は、シールプレート１０４が、金属製の補強板１０４ａと、ゴム部材１０４ｂから成っており、シールプレート１０４のリム部１０４Ｃのゴムが、管シャフト１０５の開口端縁と干渉することで外輪１０３からの脱落を防止している（例えば、特許文献２参照）。そして、車両衝突時に内輪まわりユニット１０２が管シャフト１０５内に突入する際、シールプレート１０４はそのリム部１０３ｃのゴムが切り離されて内輪まわりユニット１０２に随伴してゆく。このようにして、衝突時の軸方向変位を吸収し、車体に生ずる衝撃を緩和していた。
特開２００３−１４６０９８号公報特開平１１−２２７４７８号公報

衝突時に効率良く衝撃力を逃がすためには、内輪まわりユニットが外輪に対してスムーズに移動する必要がある。しかしながら、上記の従来の構造では、シールプレート（その金属部分）の衝撃力に対する強度が高いため、十分な衝撃吸収性能を発揮することができなかった。

本発明は、斯かる事情に鑑み、簡単な構造にて衝突時の衝撃吸収性能を向上させることができる等速自在継手を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、第１シャフトの開口端部に連結する外側継手部材と、第２シャフトに連結すると共に前記外側継手部材に対して軸方向に摺動自在に内装した内側継手ユニットと、前記外側継手部材の前記第１シャフトとの連結端部側に内装したシールプレートを具備した等速自在継手において、前記シールプレートは補強板の外面にゴム部材を一体に付着して成り、スリットを前記補強板に形成し、前記内側継手ユニットが軸方向の衝撃力により前記シールプレートに衝突した際、当該内側継手ユニットが前記スリットを形成した部分を突き破って、あるいは変形させつつ押し退けて前記外側継手部材から突出するように構成したものである。

内側継手ユニットが軸方向にスライドしてシールプレートに衝突した場合、シールプレートがスリット部分で変形し易い。これにより、シールプレートが内側継手ユニットとの衝撃を吸収することができる。そして、内側継手ユニットはシールプレートを容易に突き破ってあるいは変形させつつ押し退けて外側継手部材から突出することができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の等速自在継手において、前記ゴム部材をシリコンゴムで形成したものである。

ゴム部材の材料に低強度で裂け易いシリコンゴムを用いたことで、内側継手ユニットがシールプレートに衝突した際に、シールプレートがその衝撃を吸収し易くなる。また、クロロプレンゴム（ＣＲ）や二トリルゴム（ＮＢＲ）等のゴム材料よりも、高温雰囲気にて安定したシール性を得ることができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の等速自在継手において、前記スリットを、軸心を中心とする放射状に複数本形成したものである。

スリットを放射状に形成することで、シールプレートが径方向の変形を生じ易いものとなり、内側継手ユニットはシールプレートを容易に突き破ってもしくは押し退けることができる。

請求項４の発明は、請求項１又は２に記載の等速自在継手において、前記補強板の中央に貫通孔を形成し、その貫通孔の周縁から外径側に向けて前記スリットを放射状に複数本形成したものである。

シールプレートの軸方向の衝突力に対する強度が低くなると共に、径方向の変形を生じ易いものとなる。

請求項５の発明は、請求項３又は４に記載の等速自在継手において、前記スリットの外径端を先鋭形状としたものである。

内側継手ユニットが軸方向にスライドしてシールプレートに衝突した場合、スリットの外径端に応力が集中し易くなり、簡単に径方向に裂けることができる。

本発明の等速自在継手を、例えば、自動車用プロペラシャフトに適用すれば、自動車の前面衝突時、軸方向衝撃力によるトランスミッションとディファレンシャルの間の軸方向変位をプロペラシャフト内でスムーズに吸収することができる。従って、プロペラシャフトに生じる衝撃力が吸収され、ディファレンシャルを介して車体後部に生じる衝撃力を効果的に低減させることができる。このように、車体に生じる衝撃が大幅に低減され安全性が向上する。また、補強板の板厚や形成するスリットの形状・大きさ・個数・位置等を変更することで、シールプレートの強度を簡単に調整することができる。

また、この発明によれば、通常走行時のシールプレートの外側継手部材からの脱落を確実に防止することも可能となる。すなわち、シールプレートが外側継手部材の内周面に十分固定されていても、衝突時には内側継手ユニットがシールプレートを容易に突き破って管シャフト（第１シャフト）の中空部へ突入することができる。衝突時の衝撃を低減させ得ることは勿論重要な効果であるが、通常走行時における所期の機能の保全もそれに劣らず意義のあることである。

以下、本発明に係る等速自在継手の実施形態を添付図面を参照して説明する。

図１にプロペラシャフトの摺動式等速自在継手部分を示し、滑り継手を構成する管シャフト１（第１シャフト）と、スタブシャフト２（第２シャフト）とが、摺動式等速自在継手３により屈曲自在に連結されている。等速自在継手３は、外側継手部材としての外輪４と、内側継手部材としての内輪５と、トルク伝達ボール６と、保持器７を主要な構成要素としている。

外輪４は両端にて開口した円筒形で、その内周面の円周方向等間隔に軸方向に延びる複数のボール溝４ａが形成されている。外輪４の一方の開口端部の外周面にはフランジ部４ｂを有し、その内周側には環状凹部４ｃを形成してある。環状凹部４ｃには、等速自在継手３内部に充填した潤滑グリースの漏出を防止するためのシールプレート８が装着されている。外輪４の他方の開口端部からはスタブシャフト２が突出しており、両者間の隙間はブーツ９で覆われ内部に充填した潤滑グリースの漏出及び外部からの粉塵や水等の浸入を防止している。

内輪５の外周面には周方向等間隔に軸方向に延びるボール溝５ａが形成されている。内輪５の軸方向の挿入孔５ｂには、スタブシャフト２が挿入されスプライン嵌合し、止め輪１０にて軸方向に位置決めしてある。

外輪４と内輪５のそれぞれのボール溝４ａ，５ａは対向して配置され、両ボール溝４ａ，５ａ間にトルク伝達ボール６が転動自在に収納されている。

保持器７には、複数のボールポケット７ａが周方向等間隔に貫設され、そのボールポケット７ａにトルク伝達ボール６を収容し保持している。

内輪５はトルク伝達ボール６を介して外輪４に対し軸方向に摺動自在となっている。このように、スタブシャフト２と内輪５とトルク伝達ボール６と保持器７は、ユニットとして外輪４に対し移動することから、以下これらをまとめて内側継手ユニット１１という。

管シャフト１の開口端部の外周面に設けたフランジ部１ａは、外輪４のフランジ部４ｂに押し当てられボルト等で締結されている。管シャフト１は、その開口端部から内部へと軸方向に延びる中空部１ｂを有している。

外輪４の環状凹部４ｃに装着したシールプレート８は、金属製の補強板１２と、補強板１２の外面に一体に付着したゴム部材１３とを具備して成る。図２（ａ）は、このシールプレート８を軸線水平方向から見た断面図であり、同図（ｂ）は、シールプレート８を軸線方向から見た背面図である。図２（ａ）（ｂ）において、補強板１２は、貫通孔１４とスリット１５を形成した円板部１２ａと、円板部１２ａの外周に連設した短筒部１２ｂを有する。円形の貫通孔１４は円板部１２ａの中央に形成され、スリット１４は貫通孔１４の周縁から外径側に向けて放射状に複数形成されている。各スリット１４は周方向に等間隔に配設され、さらにその外径端が先鋭形状となった細長三角状に形成されている。シールプレート８の貫通孔１４とスリット１５が形成された部分は、ゴム部材１３のみとなっている。

そして、図１に示すように外輪４の環状凹部４ｃに、シールプレート８の外径のリム部８ａを圧入することにより、リム部８ａのゴム部材１３ａが環状凹部４ｃの内周面に密着して良好なシール効果を発揮する。

図３に示すように、管シャフト１の中空部１ｂの内径Ｄ１を、リム部８ａのゴム部材１３ａの外径Ｄ２より小さく設定してある。つまり、管シャフト１の開口端とリム部８ａのゴム部材１３ａとが干渉し合うことで、通常の走行時にシールプレート８が外輪４から脱落するのを防止し所定位置に確実に保持される。

また、シールプレート８の外輪４からの脱落を防止する抜け止め手段の他の例を、図４に示す。図４では、管シャフト１と外輪４とを圧接するタイプのものであり、管シャフト１と外輪４のそれぞれの圧接端部には内外のカール１ｃ，４ｄが発生する。この場合、外輪４の内側のカール４ｄとリム部８ａのゴム部材１３ａとを干渉させることにより、通常走行時のシールプレート８の外輪４からの脱落を防止する。さらに、図５と図６に示すように、外輪４の内周にスナップリング１６やサークリップ１７等の止め輪を取り付け、これをシールプレート８の抜け止め手段としてもよい。

自動車の衝突時は、軸方向の衝撃力により内側継手ユニット１１とスタブシャフト２がシールプレート８に衝突する。貫通孔１４とスリット１５が補強板１２に形成してあるので（図２参照）、内側継手ユニット１１はシールプレート８を容易に突き破ってあるいは変形させつつ押し退けて、スムーズに中空部１ｂ内に入り込むことができる。これにより、自動車の衝突時の軸方向衝撃力によるトランスミッションとディファレンシャルの間の軸方向変位が、プロペラシャフト内でスムーズに吸収され、車体に発生する衝撃力を低減させることができる。

また、内側継手ユニット１１がシールプレート８に衝突した際、シールプレート８のリム部８ａのゴム部材１３ａは、変形し、又はちぎれるので、中空部１ｂ内への突入の妨げとなることはない。また、図３に示すように、リム部８ａの補強板１２ｂ（短筒部）の外径Ｄ３を、管シャフト１の中空部１ｂの内径Ｄ１より小さく設定しておけば、補強板１２と管シャフト１の開口端部が干渉せずにシールプレート８を中空部１ｂ内へスムーズに押し込むことができる。

本発明は上述の実施形態に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で種々の変更を加え得ることは勿論である。例えば、補強板１２に形成する貫通孔１４の形状や大きさ、スリット１５の本数（周方向間隔）や径方向の長さ又は周方向の幅寸法等を変更することにより、シールプレート８の衝突力に対する強度を調整することが可能である。また、補強板１２の中央からスリット１５を放射状に形成する等、貫通孔１４を形成しないものであってもよい。また、ゴム部材１３の材料には、低強度で裂け易いシリコンゴムを用いるのが好ましいが、クロロプレンゴム（ＣＲ）や二トリルゴム（ＮＢＲ）等も適用することができる。また、等速自在継手の内部構造についても、本発明の実施形態に限定されるものではなく、摺動式の等速自在継手全般に適用することができる。さらに、本発明の等速自在継手を自動車のプロペレシャフトに適用する場合に限らず、その他の産業機械に用いてもよい。

本発明に係る等速自在継手の実施の一形態を示す断面図である。シールプレートを示す図であって、（ａ）はその断面図、（ｂ）はその背面図である。図１の要部拡大断面図である。本発明の他の実施形態を示す要部拡大断面図である。本発明の別の実施形態を示す要部拡大断面図である。本発明のさらに別の実施形態を示す要部拡大断面図である。従来の等速自在継手の一実施例を示す断面図である。従来の等速自在継手の他の実施例を示す断面図である。

符号の説明

１管シャフト
２スタブシャフト
３摺動式等速自在継手
４外輪
５内輪
８シールプレート
１１内側継手ユニット
１２補強板
１３ゴム部材
１４貫通孔
１５スリット

Claims

第１シャフトの開口端部に連結する外側継手部材と、第２シャフトに連結すると共に前記外側継手部材に対して軸方向に摺動自在に内装した内側継手ユニットと、前記外側継手部材の前記第１シャフトとの連結端部側に内装したシールプレートを具備した等速自在継手において、
前記シールプレートは補強板の外面にゴム部材を一体に付着して成り、スリットを前記補強板に形成し、
前記内側継手ユニットが軸方向の衝撃力により前記シールプレートに衝突した際、当該内側継手ユニットが前記スリットを形成した部分を突き破って、あるいは変形させつつ押し退けて前記外側継手部材から突出するように構成したことを特徴とする等速自在継手。
前記ゴム部材をシリコンゴムで形成したことを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
前記スリットを、軸心を中心とする放射状に複数本形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の等速自在継手。
前記補強板の中央に貫通孔を形成し、その貫通孔の周縁から外径側に向けて前記スリットを放射状に複数本形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の等速自在継手。
前記スリットの外径端を先鋭形状としたことを特徴とする請求項３又は４に記載の等速自在継手。