JP2008038928A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】車両取付け用フランジに短時間にしかも安定して取付けることができ、さらにはシール性に優れた等速自在継手を提供する。
【解決手段】内輪２１の外周面と外輪２２の内周面の各々に直線状のトラック溝２６、２７を軸方向に対して互いに反対方向に傾斜させた状態で軸方向に形成し、両トラック溝２６、２７の交叉部にボール２３を組み込み、トラック溝間距離が大の第１部３１とトラック溝間距離が小の第２部３２とを周方向に沿って交互に外輪２２の両端面２２ａ、２２ｂにそれぞれ形成した等速自在継手である。外輪２２に車両取付け用フランジに取付けるためのボルト孔３７を設ける。周方向に隣合うボルト孔間に２個のトラック溝２７を配置する。外輪２２の反フランジ側の端面において、トラック溝間距離が大の第１部３１にボルト孔３７が開口する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車や各種産業機械などに用いられる動力伝達装置であり、例えば、４ＷＤ車やＦＲ車などで使用されるプロペラシャフトやドライブシャフト等に組み込まれ、軸方向変位を吸収し得る構造を具備した等速自在継手に関する。

４ＷＤ車やＦＲ車などの自動車で使用される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間の相対位置変化による軸方向変位と角度変位に対応できる構造とするために等速自在継手を具備する。通常、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レブロ型（あるいはクロスグルーブ型）と称される摺動型等速自在継手が組み込まれている（特許文献１、特許文献２、及び特許文献３）。

前記レブロ型等速自在継手としては、フロートタイプとノンフロートタイプの二種類に大別され、両タイプはプロペラシャフトが装備される車両の特性（スライド量など）に応じて使い分けられている。

この種の等速自在継手は、図６に示すように、内輪１、外輪２、ボール３およびケージ４を主要な構成要素としている。この図６は、ケージ４の最小内径が内輪１の最大外径よりも小さい、つまりケージに組込まれた内輪が軸方向に向かって抜け出さないタイプとなるフロートタイプを示している。

内輪１は、その外周面に複数のトラック溝６が形成されている。この内輪１の中心孔５にプロペラシャフトのスタブシャフト８を挿入してスプライン嵌合させ、そのスプライン嵌合により両者間でトルク伝達可能としている。

そして、外輪２は、内輪１の外周に位置し、その内周面に内輪１のトラック溝６と同数のトラック溝７が形成されている。すなわち、図７に示すように、内輪１のトラック溝６と外輪２のトラック溝７は軸線に対して反対方向に傾斜した角度αをなし、対をなす内輪１のトラック溝６と外輪２のトラック溝７との交叉部にボール３が組み込まれている。内輪１と外輪２の間にケージ４が配置され、ボール３は、ケージ４のポケット９内に保持されている。このため、外輪２の端面２ａ、２ｂは図８に示すように、溝間距離Ｌ（Ｌ１）が大である第１部３１と、溝間距離Ｌ（Ｌ２）が小である第２部３２とが周方向に沿って交互に配置されている。

外輪２が、車両取付け用フランジ（コンパニオンフランジ）１６に取付けられる。すなわち、外輪２の挿通孔（ボルト孔）１７に挿通されるボルト部材１８を、車両取付け用フランジ１６のねじ孔１９に螺合させる。これによって、この等速自在継手が車両取付け用フランジ１６に締結される。

また、外輪２の反フランジ側には密封装置１５が装着されている。密封装置１５は高速回転時のブーツの回転膨張を抑えるために、ブーツ１２と金属製のブーツアダプタ１３とからなる。ブーツ１２は小端部１２ｂと大端部１２ａを有し、中間にてＶ字形に折り返した格好になっている。ブーツアダプタ１３は、大径の筒部１３ａと、小径の筒状本体部１３ｂと、筒部１３ａから筒状本体部１３ｂに向かって内径方向に延びる径方向壁部１３ｃとを有し、筒部１３ａが、反フランジ側の外輪端部に外嵌される。径方向壁部１３ｃには、前記ボルト部材１８が挿通される貫孔１８ａが設けられている。

従って、前記ボルト部材１８によるボルト締めにより、ブーツアダプタ１３が外輪２に固定されるとともに、ブーツアダプタ１３が装着された外輪２が車両取付け用フランジ１６に取付けられる。この際、ブーツアダプタ１３の径方向壁部１３ｃが外輪２の反フランジ側の端面２ｂに当接する。なお、ブーツ１２の小端部１２ｂはスタブシャフト８に取付けてブーツバンド１４で締付けられ、ブーツ１２の大端部１２ａはブーツアダプタ１３の端部を加締めて保持されている。

また、このようなレブロ型等速自在継手はエンドプレート１０を備えている。すなわち、エンドプレート１０は、反シャフト突出側の外輪端部に外嵌される筒部１０ａと、筒部１０ａから内径方向に延びる径方向壁部１０ｂと、フランジ１６の中空部側に膨出する深皿状本体部１０ｃとを備える。そして、径方向壁部１０ｂには、前記ボルト部材１８が挿通される貫孔が設けられ、この貫孔を介してボルト部材１８がフランジ１６のねじ孔１９に螺着される。このため、径方向壁部１０ｂが、外輪２の端面２ａと、フランジ１６の外輪対応面１１との間に挟持される。

ところで、一般的なレブロ型等速自在継手では、ボール数およびボルト孔数が６個であり、ボルト孔がトラック溝間に６０度等ピッチで配置されている。また、前記特許文献１及び特許文献３には、ボール数が８個で、ボルト数が６個のものが開示され、前記特許文献２には、ボール数が１２個で、ボルト数が６個のものが開示されている。
ＥＰ １５４１８８５Ａ１ 特開昭５７−１２９９２５ ＤＥ １０１０３５５０Ａ１

ボール数が８個や１０個等のレブロ型等速自在継手において、ボール数と同じ数のボルト孔を設けたものでは、車両への組み付け工数（ボルト締め数）が多く作業性が悪いものであった。そこで、前記各特許文献１〜３に記載のように、ボルト孔数を削減することによって、作業効率の向上を図ることができる。

しかしながら、ボルト孔数を削減することによって、１本のボルトの強度を向上させるために各ボルト孔の孔径を大きくする必要がある。ボルト孔径を大きくすれば、外輪の強度が低下したり、シール性が低下したりするおそれがある。

特に、特許文献１では、６個のボルト孔を周方向に沿って６０度ピッチで配置しているが、トラック溝の位置を考慮することなく、ボルト孔が形成されているので、ボルト孔径を大きくとることができない。また、特許文献２では、外輪の外径面に周方向に沿って６０度ピッチに突起部を設け、この突起部にボルト孔を設けている。この場合の突起部の肉厚は、外輪の肉厚に比べて薄く、強度的に劣るものであった。さらに、特許文献３では、特許文献２と同様、ボルト孔を有する突起部を設け、この突起部の肉厚を外輪の肉厚と同一としている。しかしながら、この特許文献３に記載のものでは、図６に示すようなフランジ１６に取付けることができないとともに、密封装置１５を装着できない。

本発明は、上記課題に鑑みて、車両取付け用フランジに短時間にしかも安定して取付けることができ、さらにはシール性に優れた等速自在継手を提供する。

本発明の等速自在継手は、内輪の外周面と外輪の内周面の各々に直線状のトラック溝を軸方向に対して互いに反対方向に傾斜させた状態で軸方向に形成し、両トラック溝の交叉部にボールを組み込み、それらボールを前記内輪の外周面と外輪の内周面との間に配置したケージにより保持し、トラック溝間距離が大の第１部とトラック溝間距離が小の第２部とを周方向に沿って交互に外輪の両端面にそれぞれ形成した等速自在継手において、前記外輪に車両取付け用フランジに取付けるためのボルト孔を設けるとともに、周方向に隣合うボルト孔間に２個のトラック溝を配置し、外輪の反フランジ側の端面において、トラック溝間距離が大の第１部にボルト孔が開口するものである。

本発明の等速自在継手によれば、周方向に隣合うボルト孔間に２個のトラック溝を配置するものであるので、ボルト孔の数がボールの数の半分になる。また、外輪の反フランジ側の端面において、トラック溝間距離が大の第１部にボルト孔が開口するものであるので、ボルト孔の孔径を大きくしても、強度不足を防止できる。

すなわち、フランジ側の端面側が車両取付け用フランジに取付けられるので、内輪とボールとケージ等で構成された内部部品がフランジ側に移動したスライドイン状態では、この車両取付け用フランジにフランジ側の端面側が包囲された（挟み込まれた）状態でトルクが負荷されるのに対して、内部部品が反フランジ側に移動したスライドアウト状態では、フランジから離れたところからトルクが負荷される。このため、スライドイン状態とスライドアウト状態とで外輪のボルト孔にかかる応力値が相違する。この場合、スライドアウト状態の時が応力が高い。従って、外輪の反フランジ側の端面において、トラック溝間距離が大の第１部にボルト孔を開口させることによって、ボルト孔の孔径を大きくしても、反フランジ側の端面側における強度の低下を防止し、強度不足を回避することができる。

ボールの数を１０個とするとともに、ボルト孔の数を５個としたり、前記ボールの数を８個とするとともに、ボルト孔の数を４個としたりすることができる。

本発明の等速自在継手では、ボルト孔の数がボールの数の半分になるので、この等速自在継手のフランジに対するボルト締め数を低減でき、車両への組付け作業性の向上を図ることができる。また、ボルト孔の孔径を大きくしても、強度不足を防止できるので、安定した取付け状態を確保できる。

さらに、外輪の反フランジ側の端面において、トラック溝間距離が大の第１部にボルト孔が開口するので、ボルト孔とトラック溝との間の寸法を十分大きくとることができる。このため、シール面を十分に確保でき、シール性に優れる。

本発明に係る等速自在継手の実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。

図３に本発明に係る等速自在継手を示す。この等速自在継手は、ケージの最小内径を内輪の最大外径よりも小さく設定したフロートタイプのレブロ型（あるいはクロスグルーブ型）等速自在継手である。この等速自在継手は、内輪２１、外輪２２、ボール２３およびケージ２４を主要な構成要素としている。

内輪２１は、その外周面に複数のトラック溝２６が形成されている。この内輪２１の中心孔２５にスタブシャフト２８を挿入してスプライン嵌合させ、そのスプライン嵌合により両者間でトルク伝達可能としている。なお、スタブシャフト２８は、スナップリング２０により内輪２１に対して抜け止めされている。

外輪２２は、内輪２１の外周に位置し、その内周面に内輪２１のトラック溝２６と同数のトラック溝２７が形成されている。内輪２１のトラック溝２６と外輪２２のトラック溝２７は、軸線に対して反対方向に傾斜した角度をなし、対をなす内輪２１のトラック溝２６と外輪２２のトラック溝２７との交叉部にボール２３が組込まれている。内輪２１と外輪２２の間にケージ２４が配置され、ボール２３はケージ２４のポケット２９内に保持されている。

このため、外輪２２は図１と図２に示すように、トラック溝２７が軸線に対して傾斜しており、各端面２２ａ、２２ｂにおいて、溝間距離Ｌ（Ｌ１）が大である第１部３１と、溝間距離Ｌ（Ｌ２）が小である第２部３２とが周方向に沿って交互に配置されている。そして、外輪２２にボルト孔３７を設けるとともに、周方向に隣合うボルト孔間に２個のトラック溝２７、２７を配置している。このため、トラック溝２７が１０個に対してボルト孔３７が５個配置される。なお、この外輪２２の両端面２２ａ，２２ｂには、内径側に周方向凹部３３，３４が形成されている。

ところで、外輪２２は、一方の端面２２ａ側にコンパニオンフランジ（図示省略）が取付けられ、他方の端面２２ｂ側にブーツ等を備えた密封装置が取付けられている。そこで、本発明では、図１に示すように、外輪２２の反フランジ側の端面、つまり前記他方の端面２２ｂにおいて、トラック溝間距離が大の第１部３１にボルト孔３７を開口させている。そして、ボルト孔３７を従来の同一タイプで同一サイズの等速自在継手のボルト孔よりも 大径としている。

このため、反フランジ側の端面２２ｂにおいて、ボルト孔３７と、トラック溝２７との間の距離（寸法）Ｌ３を比較的大きくとることができる。なお、フランジ側の端面２２ａにおいては、トラック溝間距離が小の第２部３２にボルト孔３７が開口することになる。

これに対して、図５の比較例で示すように、反フランジ側の端面２２ｂにおいて、トラック溝間距離が小の第２部３２にボルト孔３７を開口させることも可能である。しかしながら、この場合、ボルト孔３７と、トラック溝２７との間の距離（寸法）Ｌ３が小さくなる。

次に、他方の端面２２ｂにおいてトラック溝間距離が大の第１部３１にボルト孔３７を開口させたもの（本発明品）と、他方の端面２２ｂにおいてトラック溝間距離が小の第２部３２にボルト孔３７を開口させたもの（比較品）とを比較する。すなわち、内輪２１とケージ２４とボール２３等からなる内部部品が密接装置側、つまりブーツ側にスライド（スライドアウト）した場合、外輪強度差が生じ、比較品の方が低強度となる。これは、破損部が肉厚の薄いボルト孔から発生することに起因する。

また、前記内部部品がフランジ側にスライド（スライドイン）した場合、本発明品が比較品よりも低強度となるが、その低下量は小さい。すなわち、本発明品の外輪強度と比較品の外輪強度とを比較した場合、本発明品のスライドイン時の外輪強度が比較品のスライドアウト時の外輪強度よりも大きくなる。これは、フランジ側の端面側が車両取付け用フランジに取付けられるので、内輪とボールとケージ等で構成された内部部品がフランジ側に移動したスライドイン状態では、この車両取付け用フランジにフランジ側の端面側が包囲された（挟み込まれた）状態でトルクが負荷されるのに対して、内部部品が反フランジ側に移動したスライドアウト状態では、フランジから離れたところからトルクが負荷される。このため、スライドイン状態とスライドアウト状態とで外輪２２のボルト孔３７にかかる応力値が相違する。この場合、スライドアウト時の応力が高い。従って、外輪２２の反フランジ側の端面２２ｂにおいて、トラック溝間距離が大の第１部３１にボルト孔３７を開口させることによって、ボルト孔３７の孔径を大きくしても、反フランジ側の端面２２ｂ側における強度の低下を防止し、強度不足を回避することができる。このため、本発明品のように、トラック溝間距離が大の第１部３１にボルト孔３７を開口させるようにするのは、等速自在継手使用全領域でみた場合、強度的に有利である。

本発明の等速自在継手では、周方向に隣合うボルト孔間に２個のトラック溝を配置するものであるので、ボルト孔３７の数がボールの数の半分になる。このため、この等速自在継手のフランジに対するボルト締め数を低減でき、車両への組付け作業性の向上を図ることができる。また、外輪２２の反フランジ側の端面２２ｂにおいて、トラック溝間距離が大の第１部３１にボルト孔３７が開口するものであるので、ボルト孔３７の孔径を大きくしても、強度不足を防止でき、安定した取付け状態を確保できる。

さらに、外輪２２の反フランジ側の端面２２ｂにおいて、トラック溝間距離が大の第１部３１にボルト孔３７が開口するので、ボルト孔３７とトラック溝２７との間の寸法を十分大きくとることができる。このため、シール面を十分に確保でき、シール性に優れる。ところで、ブーツ側とフランジ側とで比較した場合、ブーツ側の方がフランジ側よりもグリース等の潤滑剤は漏れ易い。このため、ブーツ側である反フランジ側の端面２２ｂ側のシール性を向上させるのがこの種の等速自在継手によって最適となる。

次に図４は他の実施形態の外輪２２を示し、トラック溝２７の数（すなわち、ボール２３の数）を８個とするとともに、ボルト孔３７の数を４個としている。この場合も、周方向に隣合うボルト孔間に２個のトラック溝２７を配置し、外輪２２の反フランジ側の端面２ｂにおいて、トラック溝間距離が大の第１部３１にボルト孔３７が開口するようにしている。

このため、この外輪２２を使用した等速自在継手であっても、前記図１に示す外輪２２を使用した等速自在継手と同様の作用効果を奏することができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、等速自在継手としては、ボール数の増減は任意であり、これに対応してボルト孔３７の数も任意（この場合、ボール数の半分となる）。また、ボルト孔３７の孔径としても、ボルト数を削減したことによって、取付強度不足にならず、しかも外輪自体の強度が不足しない程度のものを選択できる。なお、等速自在継手として、ケージの最小内径が内輪の最大外径よりも大きいノンフロートタイプであってもよい。

本発明の実施形態を示す等速自在継手の外輪の側面図である。 前記図１のＡ−Ｏ−Ｂ線断面図である。 前記等速自在継手の断面図である。 本発明の他の実施形態を示す等速自在継手の外輪の側面図である。 外輪の比較例を示す外輪の側面図である。 従来の等速自在継手の断面図である。 等速自在継手の内輪および外輪におけるトラック交叉角を説明するための部分正面図である。 等速自在継手の外輪の端面における溝間距離を説明するための外輪の側面図である。

符号の説明

２１ 内輪
２２ 外輪
２３ ボール
２４ ケージ
２６ トラック溝
２７ トラック溝
３１ 第１部
３２ 第１部
３７ ボルト孔

Claims (3)

1. 内輪の外周面と外輪の内周面の各々に直線状のトラック溝を軸方向に対して互いに反対方向に傾斜させた状態で軸方向に形成し、両トラック溝の交叉部にボールを組み込み、それらボールを前記内輪の外周面と外輪の内周面との間に配置したケージにより保持し、トラック溝間距離が大の第１部とトラック溝間距離が小の第２部とを周方向に沿って交互に外輪の両端面にそれぞれ形成した等速自在継手において、
   前記外輪に車両取付け用フランジに取付けるためのボルト孔を設けるとともに、周方向に隣合うボルト孔間に２個のトラック溝を配置し、外輪の反フランジ側の端面において、トラック溝間距離が大の第１部にボルト孔が開口することを特徴とする等速自在継手。
2. 前記ボールの数を１０個とするとともに、ボルト孔の数を５個としたことを特徴とする請求項１の等速自在継手。
3. 前記ボールの数を８個とするとともに、ボルト孔の数を４個としたことを特徴とする請求項１の等速自在継手。

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