JP2018155375A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 部品点数および組立工数を増大させることなく、かつ、継手の近距離で十分な風冷機能を発揮させる。
【解決手段】 外側継手部材１２と、その外側継手部材１２との間でボール１４を介して角度変位を許容しながら回転トルクを伝達する内側継手部材１３とを備え、外側継手部材１２にブーツ２３の大径端部２４をブーツバンド２７により装着すると共に、内側継手部材１３から延びるシャフト１７にブーツ２３の小径端部２５をブーツバンド２８により装着した等速自在継手であって、ブーツ２３の小径端部２５に装着されたブーツバンド２８の外周面に突起部２９を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車や各種産業機械などの動力伝達系、例えば、自動車のドライブシャフトやプロペラシャフトにおいて使用され、継手内部からの潤滑剤漏洩を防止するブーツを備えた等速自在継手に関する。

例えば、自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達する手段として使用される等速自在継手には、固定式等速自在継手と摺動式等速自在継手の二種がある。これら両者の等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し得る構造を備えている。

エンジンから車輪に動力を伝達するドライブシャフトは、エンジンと車輪との相対的位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要がある。そのため、ドライブシャフトは、一般的に、エンジン側（インボード側）に摺動式等速自在継手を、車輪側（アウトボード側）に固定式等速自在継手をそれぞれ装備し、両者の等速自在継手をシャフトで連結した構造を具備する。

この種の等速自在継手は、カップ状の外側継手部材、内側継手部材およびトルク伝達部材で主要部が構成され、外側継手部材の内部空間に潤滑剤を封入した構造を具備する。この潤滑剤の封入により、継手作動時において、継手内部の摺動部位での潤滑性を確保するようにしている。

このように、潤滑剤が封入された等速自在継手は、継手内部からの潤滑剤の漏洩を防止すると共に継手外部からの異物侵入を防止するため、外側継手部材と内側継手部材から延びるシャフトとの間に、ゴム製あるいは樹脂製のブーツを装着した構造を具備する。

実開昭６２−６３４２４号公報 特開２００９−１０３２１６号公報

ところで、前述した等速自在継手では、大きな作動角をとるにつれ、内部発熱が生じ易い。また、継手回転数が高くなるほど、内部発熱が生じ易い傾向にある。

一方、このような内部発熱が生じると、ブーツ自体の劣化や、ブーツの内圧上昇による膨張でもって、ブーツが損傷する可能性がある。

この問題を解消することを目的として、従来では、継手の内部発熱を抑制するため、等速自在継手の外側継手部材に円盤状の冷却フィンを取り付けて外側継手部材を風冷する手段（例えば、特許文献１参照）や、ドライブシャフトのシャフトに取り付けられたダンパに冷却ファンを取り付けて風冷する手段（例えば、特許文献２参照）が講じられている。

しかしながら、特許文献１で開示された手段では、等速自在継手の組み立てにおいて、部品点数が多くなるため、等速自在継手の組み立て時に多くの工数が必要となる。

また、特許文献２で開示された手段では、ダンパの取り付け位置が制限される関係で、等速自在継手から離隔した位置にダンパを取り付けることになり、十分な風冷効果を得ることが困難である。

そこで、本発明は前述の課題に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、部品点数および組立工数を増大させることなく、かつ、継手の近距離で十分な風冷効果を発揮し得る等速自在継手を提供することにある。

本発明に係る等速自在継手は、外側継手部材と、その外側継手部材との間でトルク伝達部材を介して角度変位を許容しながら回転トルクを伝達する内側継手部材とを備え、外側継手部材にブーツの一端部をブーツバンドにより装着すると共に、内側継手部材から延びる軸部材にブーツの他端部をブーツバンドにより装着した構造を具備する。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、ブーツの両端部に装着されたブーツバンドのうち、少なくとも一方のブーツバンドの外周面に突起部を設けたことを特徴とする。

本発明では、ブーツの両端部に装着されたブーツバンドのうち、少なくとも一方のブーツバンドの外周面に突起部を設けたことにより、等速自在継手の作動時に回転するブーツバンドの突起部が冷却ファンとして機能する。この突起部によるブーツへの送風でもって、等速自在継手の内部発熱を抑制でき、ブーツ自体の劣化や、ブーツの内圧上昇による膨張を防止することができる。

このように、ブーツバンドの外周面に冷却ファンとしての突起部を設けることで、部品点数および組立工数を増大させることなく、かつ、継手の近距離で十分な風冷機能を発揮させることができる。

本発明における突起部は、板状をなし、継手軸線方向に対して傾斜するように配置されている構造が望ましい。

このような構造を採用すれば、等速自在継手の作動時に回転するブーツバンドの突起部により、ブーツに向けて送風することが容易となり、より一層の風冷効果が得られる。

本発明における突起部は、ブーツバンドの円周方向複数箇所に形成されている構造が望ましい。

このような構造を採用すれば、等速自在継手の作動時に回転するブーツバンドの突起部により、ブーツを冷却するための風量を増大させることができる。

本発明における突起部は、ブーツバンドの一部を成形することにより一体的に形成されている構造が望ましい。

このような構造を採用すれば、冷却ファンとしての突起部を容易に製作することができ、簡便な手段でもって突起部をブーツバンドの外周面に形成することができる。

本発明によれば、等速自在継手の作動時に回転するブーツバンドの突起部が冷却ファンとして機能する。この突起部によるブーツへの送風でもって、等速自在継手の内部発熱を抑制でき、ブーツ自体の劣化や、ブーツの内圧上昇による膨張を防止することができる。

このように、ブーツバンドの外周面に冷却ファンとしての突起部を設けることで、部品点数および組立工数を増大させることなく、かつ、継手の近距離で十分な風冷効果を発揮させることができる。その結果、長寿命で信頼性の高い等速自在継手を提供できる。

本発明の実施形態で、等速自在継手の全体構成を示す断面図である。 ブーツバンドの突起部の一例で、（Ａ）は変形前の突起部を示す側面図、（Ｂ）は変形後の突起部を示す側面図である。 ブーツバンドの突起部の他例を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態で、ブーツ両端部のブーツバンドに突起部を設けた等速自在継手を示す正面図である。

本発明に係る等速自在継手の実施形態を、図面に基づいて以下に詳述する。

以下の実施形態では、自動車用ドライブシャフトに組み込まれ、駆動側と従動側の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達する固定式等速自在継手の一つであるツェッパ型等速自在継手を例示する。

なお、本発明は、ツェッパ型等速自在継手以外に、アンダーカットフリー型等速自在継手などの他の固定式等速自在継手にも適用可能である。また、トリポード型やダブルオフセット型、クロスグルーブ型等速自在継手などの摺動式等速自在継手にも適用可能である。さらに、自動車用プロペラシャフトに組み込まれる固定式等速自在継手や摺動式等速自在継手にも適用可能である。

この実施形態の固定式等速自在継手（以下、単に等速自在継手と称す）は、図１に示すように、開口部１１を有するカップ状の外側継手部材１２、内側継手部材１３、トルク伝達部材である複数個のボール１４、およびケージ１５で主要部が構成されている。

この等速自在継手は、内側継手部材１３、ボール１４およびケージ１５からなる内部部品が外側継手部材１２に対して角度変位可能な構造を具備する。

内側継手部材１３の軸孔１６には、軸部材であるシャフト１７の一端がスプライン嵌合によりトルク伝達可能に連結されている。この内側継手部材１３から延びるシャフト１７は、その軸端に形成された円周溝に嵌められた止め輪１８により内側継手部材１３に対して抜け止めされている。

外側継手部材１２は、軸方向に延びる円弧状トラック溝１９が球面状内周面２０の円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。内側継手部材１３は、外側継手部材１２のトラック溝１９と対をなして軸方向に延びる円弧状トラック溝２１が球面状外周面２２の円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。

ボール１４は、外側継手部材１２のトラック溝１９と内側継手部材１３のトラック溝２１との間に介在して回転トルクを伝達する。ケージ１５は、外側継手部材１２の内周面２０と内側継手部材１３の外周面２２との間に配されてボール１４を保持する。なお、ボール１４は、６個、８個あるいはそれ以外でもよく、その個数は任意である。

以上の構成からなる等速自在継手では、外側継手部材１２の内部空間にグリース等の潤滑剤（図示せず）を封入することにより、継手作動時において、継手内部の摺動部位、つまり、外側継手部材１２に対して、内側継手部材１３、ボール１４およびケージ１５からなる内部部品の摺動部位での潤滑性を確保する。

この等速自在継手は、継手内部に封入された潤滑剤の漏洩を防止すると共に継手外部からの異物侵入を防止するため、外側継手部材１２の開口部１１とシャフト１７との間に、樹脂製あるいはゴム製の蛇腹状ブーツ２３を装着したシール構造を具備する。

ブーツ２３は、外側継手部材１２の開口部１１の外周面にブーツバンド２７により締め付け固定された大径端部２４と、シャフト１７の外周面にブーツバンド２８により締め付け固定された小径端部２５と、大径端部２４と小径端部２５とを繋ぎ、大径端部２４から小径端部２５へ向けて縮径した伸縮自在な蛇腹部２６とで構成されている。

ブーツ２３が樹脂製の場合、その表面硬さがＨＤＤ３８〜５０であるのが好ましい。ブーツ２３の素材としては、例えば、エステル系、オレフィン系、ウレタン系、アミド系、スチレン系等の熱可塑性エラストマーなどがある。

なお、表面硬さがＨＤＤ３８より小さいと、耐熱性の低下、ブーツ２３のコストアップおよび強度低下を招来する。逆に、表面硬さがＨＤＤ５０より大きいと、疲労性、柔軟性および組付性の低下を招来する。

ブーツ２３がゴム製の場合、その表面硬さがＨｓ５０〜７０であるのが好ましい。ブーツ２３の素材としては、例えば、クロロプレンゴムやシリコンゴムなどがある。

なお、表面硬さがＨｓ５０より小さいと、ブーツ２３の強度低下を招来する。逆に、表面硬さがＨｓ７０より大きいと、疲労性の低下を招来する。

この実施形態では、ブーツ２３の小径端部２５をシャフト１７に金属製のブーツバンド２８により締め付け固定したブーツ取付構造を例示して以下に詳述する。なお、ブーツバンド２８は、加締めにより締め付け固定が可能なものや、レバー操作により締め付け固定が可能なもの等、種々のタイプのものが使用可能である。また、図１はブーツ２３の小径端部２５の部位を側面図で示し、その他の部位を断面図で示している。

この実施形態の等速自在継手は、図１に示すように、ブーツ２３の小径端部２５をシャフト１７の外周面に締め付け固定するブーツバンド２８の外周面に突起部２９を設けた構造を具備する。この突起部２９は、板状をなし、継手軸線方向に対して傾斜するように配置されている。突起部２９は、ブーツバンド２８の円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。

このように、ブーツバンド２８の外周面に突起部２９を設けたことにより、等速自在継手の作動時に回転するブーツバンド２８の突起部２９が冷却ファンとして機能する。この冷却ファンとしての突起部２９によるブーツ２３への送風でもって、等速自在継手の内部発熱を抑制でき、ブーツ２３自体の劣化や、ブーツ２３の内圧上昇による膨張を防止することができる。

このように、ブーツバンド２８の外周面に冷却ファンとしての突起部２９を設けることで、部品点数および組立工数を増大させることなく、かつ、継手の近距離で十分な風冷効果を発揮させることができる。

また、板状の突起部２９が継手軸線方向に対して傾斜するように配置されているので、等速自在継手の作動時に回転するブーツバンド２８の突起部２９により、ブーツ２３に向けて送風することが容易となり（図中矢印参照）、より一層の風冷効果が得られる。つまり、この突起部２９の傾斜方向は、自動車が前進運転した場合にブーツ２３に向けて送風する角度に配置している。通常、内部発熱が生じ易いのは前進運転の場合であり、後退運転の場合は頻度が少なく内部発熱が生じる可能性が低いからである。

さらに、突起部２９をブーツバンド２８の円周方向複数箇所に形成しているので、等速自在継手の作動時に回転するブーツバンド２８の突起部２９により、ブーツ２３を冷却するための風量を増大させることができる。

以上で説明した突起部２９は、図２（Ａ）に示すように、ブーツバンド２８の一部を加締めにより重合させるように成形し、同図（Ｂ）に示すように、その重合部分を継手軸線方向に対して傾斜するように変形させることで製作することができる。

なお、図３に示すように、ブーツバンド２８の一部を切り起こすことにより、継手軸線方向に対して傾斜した突起部３０を製作することも可能である。

いずれの場合も、ブーツバンド２８の一部を加締めや切り起こし等によって成形することで、冷却ファンとしての突起部２９，３０を容易に製作することができ、簡便な手段でもって突起部２９，３０をブーツバンド２８の外周面に形成することができる。

以上の実施形態では、ブーツ２３の小径端部２５をシャフト１７の外周面に締め付け固定するブーツバンド２８に突起部２９，３０を形成した場合を例示した。本発明はこれに限定されることなく、図４に示すように、ブーツ２３の大径端部２４を外側継手部材１２の開口部１１（図１参照）の外周面に締め付け固定するブーツバンド２７に突起部３１を形成するようにしてもよい。

この場合、ブーツバンド２７の突起部３１の傾斜方向は、自動車が前進運転した場合にブーツ２３に向けて送風する角度に配置することが望ましい。つまり、ブーツバンド２８の突起部２９が継手軸線方向に対して傾斜する向きと逆向きで傾斜するように配置することが望ましい。

これにより、等速自在継手の作動時に回転するブーツバンド２７の突起部３１により、ブーツ２３に向けて送風することが容易となる（図中矢印参照）。このように、ブーツ２３の両端部２４，２５に位置するブーツバンド２７，２８に突起部３１，２９を設けることで、風冷効果が倍増することになる。

本発明は前述した実施形態に何ら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内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１２ 外側継手部材
１３ 内側継手部材
１４ トルク伝達部材（ボール）
１７ 軸部材（シャフト）
２３ ブーツ
２４ 端部（大径端部）
２５ 端部（小径端部）
２７，２８ ブーツバンド
２９，３０，３１ 突起部

Claims (4)

1. 外側継手部材と、前記外側継手部材との間でトルク伝達部材を介して角度変位を許容しながら回転トルクを伝達する内側継手部材とを備え、前記外側継手部材にブーツの一端部をブーツバンドにより装着すると共に、前記内側継手部材から延びる軸部材に前記ブーツの他端部をブーツバンドにより装着した等速自在継手であって、
   前記ブーツの両端部に装着されたブーツバンドのうち、少なくとも一方のブーツバンドの外周面に突起部を設けたことを特徴とする等速自在継手。
2. 前記突起部は、板状をなし、継手軸線方向に対して傾斜するように配置されている請求項１に記載の等速自在継手。
3. 前記突起部は、前記ブーツバンドの円周方向複数箇所に形成されている請求項１又は２に記載の等速自在継手。
4. 前記突起部は、前記ブーツバンドの一部を成形することにより一体的に形成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の等速自在継手。

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