JP5149393B2 - 長手方向シャフトの等速ジョイントのための密封兼安全保護部材 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用長手方向シャフトのための密封兼安全保護部材であって、その長手方向シャフトが中空シャフトとして形成されており、各等速ジョイントが長手方向シャフトに対して閉鎖カバーを介して密閉されている密封兼安全保護部材に関する。

長手方向シャフトの等速ジョイントは、自動車で用いられることが多い構成部材であり、そこでは、一定の回転数を有する回転運動を伝達することが要求あるいは意図されている。通常の種類の等速ジョイントは、トリポードスリップジョイント、軸方向固定式トリポードジョイント、ボールスリップジョイントおよび軸方向固定式ボールジョイントである。等速ジョイントには、一般的に潤滑グリースが持続的に塗布されており、また、駆動シャフトを用いる際、等速ジョイントはシールスリーブによって密封されている。このことが意味することは、すなわち、等速ジョイントが密封されることによって、潤滑グリースが等速ジョイント内に保持され、かつ、不純物や異物、例えば汚れや水が等速ジョイント内に入らないように保たれるということである。

このような保護を保証するために、等速ジョイントは、通例、ジョイント外部分の開いた側面が、ゴム製、熱可塑性プラスチック製またはシリコーン製のシールスリーブによって密閉される。

等速ジョイントの互いに対向する側面は、一般的にフード、キャップまたは閉鎖カバーによって密閉される。

例えば等速ジョイントを具備して構成される長手方向駆動シャフトを構成する際、正常な動作に関する要件、例えば等速ジョイントの密封といった要件だけでなく、また、衝突時、例えば、特に自動車の正面衝突事故時の等速ジョイントの挙動にも注意する必要がある。

その際、２つの重要な要件を満たす必要がある。

１つは、シャフトが、乗員コンパートメント内に折れ曲がって侵入することを確実に防止するために、軸方向に短縮可能でなければならないという点である。もう１つは、シャフトが、短縮時、有意な方法で変形エネルギーを吸収できるという要件である。

例えば、特許文献１によって公知である自動車用の長手方向駆動シャフトは、中間ジョイントを具備して構成されており、この中間ジョイントは、軸方向に摺動可能なボールジョイントとして形成されていて、少なくとも１つのジョイント外部分と１つのジョイント内部分とから成る。ジョイント外部分は管シャフトに固定的に結合され、ジョイント内部分はシャフトジャーナルに結合されている。

等速ジョイントの密封は、一方ではロールベローズ構成部を介して行われ、もう一方ではジョイント外部分に圧入されたシートメタルカバーを用いて行われる。

用いられるジョイントの各構成部材の寸法／サイズを、相互に調整しておくことで、衝突時に収縮する部材が相互に入れ子式に摺動することができる。

長手方向シャフトに対して等速ジョイントを密封するという問題は、特許文献２に記載の解決手段に従って、ジョイント外部分の中とシャフトの前とに２つの閉鎖カバーを備えておくことによって解決される。

また、等速ジョイントの密封という問題には、特許文献３も取り組んでおり、この課題に対して、等速回転ジョイントにおいて、費用対効果に優れた経済的な手法で管シャフトとの結合を実現し、同時にまた、動作信頼性が得られるように確実にこのジョイントと管シャフトとの間を密封することで対処しようとしている。

この問題は、そこで提示された解決手段に従って、成形部品が組み入れられた閉鎖キャップによって解決される。この閉鎖キャップは、ただ１つの作業工程で中空シャフト内に固定されることでシールとして機能する。

同様の方式で等速ジョイントに対して中空シャフトを密封する方法が、特許文献４に記載されている。この場合のシートメタルカバーも、密封部材／成形部品を具備して構成されており、シートメタルカバーが中空シャフト内に収容されることで等速回転ジョイントを密封する。

等速ジョイントを密封する別の解決手段が、特許文献５によって公知であり、この解決手段では、ジョイントの一方の側がスリーブカバーを用いて密封される。このスリーブカバーは、ジョイント外部分の一端に結合されており、もう一方の側が、フランジを介してスリーブ構成部材に結合されていて、さらに、このスリーブ構成部材は駆動シャフトに結合されている。

等速ジョイントの対向側では、等速ジョイントの内部スペースが閉鎖カバーによって密閉される。この閉鎖カバーは、金属材料から成り、等速ジョイントのジョイント外部分の中に収容されて、螺着により等速ジョイントの外部リングカラーに固定される。

上述した公知の各解決手段は、確かに、一方では等速ジョイントの密封を実現することに適しており、また一方では、衝突時に等速ジョイントの部材が破壊されて長手方向シャフト内に入り込めるようにすることにも一部は適している。

しかし、これらの解決手段の短所は、その解決手段を実現／実施するために必要とされる技術上および経済上のコストが大きいこと、および、衝突時に、収縮する各部材が無案内に相互に中に入り込むことである。

独国特許第４３４４１７７号明細書 独国特許出願公開第１０２０５５３８号明細書 独国特許出願公開第２７４０２２６号明細書 独国特許第１９６５２１００号明細書 独国特許出願公開第１０２００５００３３８８号明細書

従って、本発明の根底をなす課題は、長手方向シャフトの内部に対して等速ジョイントを密封することを保証し、しかも、衝突時に、破壊された機能部材が相互に案内しながら確実に入り込むことができるように、長手方向シャフトの等速ジョイントのための密封兼安全保護部材をさらに発展させることである。

この課題は、本発明において、請求項１に記載の特徴によって解決される。

別の実施態様および独自の有利な解決手段は、従属請求項に記載されている。

本発明に係る密封兼安全保護部材は、組み合わせ部材であり、弾性を有し、かつ、変形可能である外部成形部品と、この成形部品内に組み込まれた閉鎖カバーとから成る。

本密封兼安全保護部材がこのような構成であることによって、および、等速ジョイントの外部ジョイントから、接続された長手方向シャフトに至るまでの様々な移行領域にこの密封兼安全保護部材を配置することによって、密封兼安全保護部材の組み合わせが実現される。

従って、この密封兼安全保護部材の成形部品は、変形可能な材料、例えばエラストマーから成る。この材料は、ある程度の変形が可能であり、等速ジョイントから、接続されるべき長手方向シャフトまでの接続箇所の移行領域は、必ずしも外形が合致してはいないので、長手方向シャフトの等速ジョイントを密封するためにこの材料を用いた際、弾性を有するその変形性によって、所定の条件に適合することが可能である。

従って、等速ジョイントから各長手方向シャフトまでのこれらの移行領域は、円筒状に形成されていて、同じ大きさの外形寸法を有している。また一方では、長手方向シャフトは、等速ジョイントへの接続領域が、折り曲げられた形状を有することもできる。これが意味することは、すなわち、等速ジョイントと長手方向シャフトの結合箇所は、その幾何学的寸法の点で同一であるが、長手方向シャフトは、中空シャフトの等速ジョイントおよび接続部に比べて小さな外径および内径を有するシャフト領域へ移行していくということである。本発明に係る密封兼安全保護部材は、この動作例の場合、小さい方の直径と大きい方の直径との間にある中間部分／移行領域に直接配置されるように挿入されている。

これが意味することは、密封兼安全保護部材の成形部品が変形性を有するので、成形部品は長手方向シャフトの移行領域の内部構造に適合しているということである。

周知のように、エラストマー材料もその変形性の点で限界があるので、１つの好ましい実施態様では、密封兼安全保護部材の成形部品の外形および寸法を、移行領域のそれぞれの条件に適合させることが可能となっている。

密封兼安全保護部材の成形部品の中に挿入／圧入される閉鎖カバーは、金属材料から成り、従って、シートメタルカバーである。しかしその際、閉鎖カバーは、必ずしもシートメタルカバーで構成される必要はなく、他の材料を利用することも可能である。

本発明では、閉鎖カバーが、密封兼安全保護部材の成形部品の中に圧入されており、この圧入の際、閉鎖カバーの閉じられたカバー底面が、等速ジョイントの方向を向き、かつ、対向側、すなわち閉鎖カバーの開いた側において、閉鎖カバーの外部カラーが、半径方向に整向されて周回状に延びている成形部品のショルダー部、すなわちいわば突起部に当接して、中空シャフトに向かって軸方向に位置決めされる。

閉鎖カバーは、成形部品の内部に圧着された形で嵌め込まれており、これにより、摩擦結合によって閉鎖カバーと成形部品との間が結合されている。これらの２つの部材間を形状結合によって結合することは、これらの部材の成形によって、すなわち成形部品内に閉鎖カバーを圧着することによって実施される。これは、成形部品の内部領域が閉鎖カバーの外部分に適合するからである。さらに、この形状結合は、成形部品の、半径方向に整向されたショルダー部によって行われる。

本発明に係る密封兼安全保護部材は、接続された中空シャフトに対して等速ジョイントを密封するためのシール機能だけでなく、また、衝突時の保護機能も果たす。これはすなわち、トルクを伝達する機能部材、長手方向シャフトの機能部材および等速ジョイントの機能部材が、衝突時に相互に収縮し合うことによって、各自動車に対する破壊が拡大することを防止すること、特に各自動車内の乗員が負傷することを防止することが意図されているということである。従って、等速ジョイントおよび長手方向シャフトの破壊が生じるとき、挿入された密封兼安全保護部材も設定破壊箇所として働くように、閉鎖カバーは、成形部品内に配置され、圧入されている。

この場合、閉鎖カバーが成形部品から外に押し出されたときに、成形部品は、等速ジョイントの収縮する部材に対して、収縮中、案内安全保護部材として機能する。

その際、本発明の拡張形態では、成形部品が、等速ジョイントの方向に、内側へ向いた案内斜面を有して形成されており、この案内斜面が、中空シャフトの内部へ収縮する部材に対して案内作用をもたらす。さらにその際、この案内斜面は、成形部品を軸方向に中空シャフトの中を摺動させ、また、この変位時にも、収縮する機能部材に対して案内および保安の働きを担う。

以下において、実施例を用いながら、本発明についてさらに詳述する。

等速ジョイントの外部分と長手方向シャフトとの接続領域に密封兼安全保護部材を構成し、配置した図である。 等速ジョイントのジョイント外部分と、円筒状に形成された長手方向シャフトとの接続領域に、密封兼安全保護部材を構成し、配置した図である。

図１に示された等速ジョイント７は、ジョイント外部分１１とジョイント内部分１０とから成り、これらの部分は走行溝１３を有して構成されている。転動体１２は、走行溝の中を案内されて、保持器１５に包囲されている。走行溝１３の中に備えられた転動体１２を介して、トルクが、ジョイント内部分１０に備えられた駆動シャフトからジョイント外部分１１へ伝達され、さらにそこから、溶接部１６を介して結合された長手方向シャフト４へ伝達される。

等速ジョイント７の密封は、駆動シャフトの方向に、すなわち、等速ジョイント７の右側において、ジョイント外部分１１と駆動シャフトとに結合されているベローズを用いて実施される。図を見やすくするために駆動シャフトはここには示されておらず、また、この領域における密封は、公知の解決手段の密封と同じである。

左側において、等速ジョイントは、密封兼安全保護部材１を用いて密封されており、これにより、等速ジョイント７の内部に存在する潤滑グリースが流出することはなく、しかも、等速ジョイント７の動作によって潤滑グリースの温度が上昇して粘度が低くなった場合にも、流出することはない。

また、密封兼安全保護部材１のこの配置によって、等速ジョイント７の動作信頼性を損なうような望ましくない異物が、等速ジョイント内部に入り込めないことが保証される。

さらに、図１には密封兼安全保護部材１の構成および配置が示されており、この図から明らかなように、密封兼安全保護部材１は、成形部品２と成形部品２に挿入された閉鎖カバー３とから成り、成形部品２と閉鎖カバー３とから成るこの密封兼安全保護部材１が、長手方向シャフト４に嵌め込まれている。

成形部品２は、最大限の弾性を有する、柔軟で変形可能な材料、例えばエラストマーから成る。その際、また、成形部品２の製造のために代替材料を用いることも可能であり、代替材料は、エラストマーに類似した特性を有する容易に変形可能な金属材料または他材料から製造されている。

成形部品２をエラストマーから材料に合わせて構成することによって得られる利点は、以下の点が保証されるということである。すなわち、この領域における長手方向シャフト４の内形寸法の許容差、成形部品２の外形寸法の許容差および両部材の造形の許容差を考慮することで、成形部品２を閉鎖カバー３と共に長手方向シャフト４内に圧入できること、長手方向シャフト４と成形部品２との間のこの領域で最大限に押圧結合が生じること、および、この結合が、成形部品２の外部に周回状に延びるカラー１４によってさらに緊締されることが保証される。なお、このカラーは、成形部品２が圧入された状態において、長手方向シャフト４の中間部５に当接している。

閉鎖カバー３は、段状に形成されており、図１に示されているように、２つの外径を有する。閉鎖カバーは、等速ジョイント７の方向が閉じられ、長手方向シャフト４の内部方向が開かれた形態を有している。成形部品２の内部構成は、閉鎖カバー３の外形に一致しており、これにより、閉鎖カバー３は、形状結合および摩擦力結合によって成形部品２に結合されている。これらの両部材間の摩擦力結合が実現されるのは、成形部品２の内形寸法が閉鎖カバー３の外径よりも小さいこと、および、成形部品２が材料に適合して構成されることで閉鎖カバー３の圧入が保証されていることによる。

挿入された閉鎖カバー３は、成形部品２の周回状のショルダー部９によって、さらに係止される。

また、成形部品２は、図１にも示されているように、等速ジョイント７の方向に案内斜面８を有して構成されており、この案内斜面は、挿入された閉鎖カバー３まで延設されている。

等速ジョイント７と長手方向シャフト４との間の結合は、円筒状に形成された、ジョイント外部分１１の左外側領域において、同じく円筒状に形成された、長手方向シャフト４の接続部６に対して、溶接部１６によって実現される。

図１に示された、ジョイント内部分１０の位置から明らかなように、ジョイント内部分１０は、閉鎖カバー３の右外側の端面上に当接しており、軸方向にジョイント内部分１０に対してさらに力が作用すると、ジョイント内部分は、長手方向シャフト４の方向にさらに摺動するであろう。この場合、密封兼安全保護部材１の保護機能が有効になるのは、ジョイント内部分１０が前に進む際に、閉鎖カバー３が成形部品２内部における本来の位置から押し出され、長手方向シャフト４の内部へ摺動されるからである。閉鎖カバー３が成形部品２から外へ押出／摺動されることによって、この成形部品２が、収縮する部材を案内する働きを担い、これにより、これらの収縮部材は、側方に屈曲することなく、長手方向シャフト４の内部に入り込みことができる。このことは、ジョイント内部分１０だけでなく、走行溝１３から外へ出てくる転動体１２にも当てはまる。

この場合の利点は、ほとんど力が加わらなくても等速ジョイント７が個々の部材に破壊されること、および、設定破壊箇所でもある密封兼安全保護部材１が、等速ジョイント７の外部に位置しているので、密封兼安全保護部材１が破壊されること以外に、衝突時に摺動する機能部材が、最大限において、妨害されることなく収縮することが可能となり、このことは、全体的に見て、収縮工程全体に対して有利な作用をもたらす。

図２には、密封兼安全保護部材１の構成、および、長手方向シャフト４の内部におけるこの部材の配置に関する別の実施態様が示されている。図２には、図１の等速ジョイント７に類似した等速ジョイント７が示されているが、これのジョイント外部分１１には、平坦な円筒状の長手方向シャフト４が、独自に形成された中間部を用いることなしに、溶接部１６を介して結合されている。

図示されているように、密封兼安全保護部材１は、第１の実施例と同様に、閉鎖カバー３が挿入された成形部品２から成る。成形部品２は、左側において外部を周回状に延びるショルダー部９を有し、このショルダー部に閉鎖カバー３が当接しており、また等速ジョイント７の方向には、案内斜面８が設けられている。

長手方向シャフト４が連続的な円筒状の構成であることを考慮して、それに合わせて成形部品２の外周が適合され、その幅全体にわたって同様に円筒状に形成されている。
密封兼安全保護部材１の嵌め込みおよび位置決めは、前述の例と同じように、成形部品２の外径を通じて長手方向シャフト４の内径に対して圧力が加わるように密封兼安全保護部材１が挿入されることで実施される。これは、一方では、成形部品２の製造材料が有する弾性によって実現され、また一方では、長手方向シャフト４の内径と成形部品２の外径という両直径の相互関係によって実現される。

成形部品２の内側の構造は、図１にも示されているように、閉鎖カバー３の外形に適合されており、これにより、閉鎖カバーの外形は、形状結合および摩擦力結合を利用して、成形部品２に挿入可能である。従って、密封兼安全保護部材１の両部材は、合致した形状構造を有している。

Claims (6)

1. 長手方向シャフト（４）の等速ジョイント（７）のための密封兼安全保護部材（１）であって、長手方向シャフト（４）が中空シャフトとして構成されており、長手方向シャフト（４）に対する等速ジョイント（７）の密封が閉鎖カバー（３）を介して実施され、この閉鎖カバーが、等速ジョイント（７）の内部スペースを、接続された前記長手方向シャフト（４）に対して密封し、その際、長手方向シャフト（４）と等速ジョイント（７）の結合箇所の領域において、長手方向シャフト（４）の内側には、閉鎖カバー（３）が組み込まれた成形部品から成る密封部材が設けられている密封兼安全保護部材において、
   成形部品（２）の内部構造が、二つの収容開口部を備えた段状の形態に構成されており、前記閉鎖カバー（３）の外部構造が、二つのショルダー部を備えた段状の形態に構成されていて、さらに、前記成形部品（２）が、等速ジョイント（７）の方向に案内斜面（８）を有していることを特徴とする密封兼安全保護部材（１）。
2. 前記閉鎖カバー（３）が前記成形部品（２）内に圧入されて配置されていることにより、これらの両部材が、形状結合および摩擦力結合によって結合されることを特徴とする請求項１に記載の密封兼安全保護部材（１）。
3. 前記成形部品（２）が、柔軟で変形可能な材料、好ましくはエラストマーから成ること、あるいは、容易に変形可能な金属材料または類似材料から製造されていることを特徴とする請求項１または２に記載の密封兼安全保護部材（１）。
4. 等速ジョイント（７）のジョイント外部分（１１）と前記長手方向シャフト（４）の結合領域において、前記成形部品（２）の外形が、長手方向シャフト（４）の内部の形状／構造に適合していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の密封兼安全保護部材（１）。
5. 前記成形部品（２）の外形が、平坦に、従って、成形部品（２）の幅全体にわたって円筒状に形成されていること、あるいは、前記等速ジョイント（７）の方向に、外部に周回状に延びるカラー（１４）を有することを特徴とする請求項４に記載の密封兼安全保護部材（１）。
6. 挿入されるべき前記閉鎖カバー（３）が前記成形部品（２）に対して圧着されるように、この閉鎖カバー（３）が前記成形部品（２）内に運ばれ、かつ、周回状の前記ショルダー部（９）によって、圧入されたこの閉鎖カバー（３）が成形部品（２）内に嵌め込まれることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の密封兼安全保護部材（１）。

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