JP2020041662A - 摺動式等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動車への組み付け時の内部部品の摺動抵抗を低減させると共に、作動時の接触部位の摩耗を防止する。【解決手段】 カップ状の外側継手部材１１と、その外側継手部材１１との間でボール１３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１２と、外側継手部材１１の内周面１７と内側継手部材１２の外周面２１との間に介在してボール１３を保持するケージ１４とを備え、潤滑剤３０が封入された外側継手部材１１にケージ１４を軸方向摺動自在に収容した摺動式等速自在継手であって、外側継手部材１１の内周面１７に対して摺接するケージ１４の外周面３４の一部に切り欠き部３５を設け、その切り欠き部３５と外側継手部材１１の内周面１７との間に、潤滑剤３０の流動を許容する流路３６を形成する。【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使用され、外側継手部材に内部部品を軸方向摺動自在に収容した摺動式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。

前述の摺動式等速自在継手は、外側継手部材、内側継手部材、ボールおよびケージで主要部が構成され、内側継手部材、ボールおよびケージからなる内部部品を外側継手部材に軸方向摺動自在に収容した構造を具備する（例えば、特許文献１参照）。

以上の構成からなる摺動式等速自在継手では、外側継手部材の内部空間にグリース等の潤滑剤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、外側継手部材に対して内部部品の摺動部位での潤滑性を確保するようにしている。

この摺動式等速自在継手は、外側継手部材の内部空間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、外側継手部材と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。

特開２００６−２６６３３０号公報

ところで、ドライブシャフトを自動車に組み付ける際、インボード側では、摺動式等速自在継手の内部部品を外側継手部材のカップ底部まで押し込んだ状態にしてドライブシャフトの全長を縮めた後に摺動式等速自在継手をエンジン側に取り付ける場合がある。

ここで、摺動式等速自在継手では、内部部品間の隙間が小さいことから、外側継手部材の内部空間に封入された潤滑剤が流動し難い。

そのため、ドライブシャフトを自動車に組み付ける際、摺動式等速自在継手では、外側継手部材に対する内部部品の押し込み時および引き出し時に、内部部品の摺動抵抗が大きい。このように、摺動抵抗が大きいと、組み付け性が低下する。

この摺動式等速自在継手において、潤滑剤の流動性を良くするために内部部品間の隙間を大きくすると、内部部品間での円周方向ガタが大きくなり、継手作動性が低下することから好ましい手段ではない。

そこで、前述の問題を解消するために、特許文献１で開示された摺動式等速自在継手は、外側継手部材の内周面に、軸方向に延びる潤滑剤流動用の連通溝を形成した構造を具備する。

この特許文献１の摺動式等速自在継手では、外側継手部材に対する内部部品の押し込み時および引き出し時、外側継手部材の連通溝を通して潤滑剤が反対側に流動することで、内部部品の摺動抵抗を低減させるようにしている。

しかしながら、この摺動式等速自在継手では、外側継手部材の開口部からカップ底部までの全領域、特に、継手作動時に内部部品が軸方向変位する作動時使用領域にも連通溝が形成されている。

そのため、連通溝の加工範囲が長いことから、等速自在継手のコストアップを招くことになる。また、作動時の回転中に、外側継手部材の連通溝のエッジ部とケージの外周面との接触により、外側継手部材とケージの接触部位で摩耗が発生し、等速自在継手の耐久性を低下させるおそれがある。

そこで、本発明は前述の改善点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、自動車への組み付け時の内部部品の摺動抵抗を低減させると共に、作動時の接触部位の摩耗を防止し得る低コストの摺動式等速自在継手を提供することにある。

本発明に係る摺動式等速自在継手は、カップ状の外側継手部材と、その外側継手部材との間でボール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、外側継手部材の内周面と内側継手部材の外周面との間に介在してボールを保持するケージとを備え、潤滑剤が封入された外側継手部材にケージを軸方向摺動自在に収容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、外側継手部材の内周面に対して摺接するケージの外周面の一部に切り欠き部を設け、その切り欠き部と外側継手部材の内周面との間に、潤滑剤の流動を許容する流路を形成したことを特徴とする。

本発明では、ケージの外周面の切り欠き部でもって外側継手部材の内周面との間に流路を形成したことにより、ドライブシャフトを自動車に組み付ける際、外側継手部材に対する内部部品の押し込み時および引き出し時、流路を通して潤滑剤が反対側に流動する。これにより、内部部品の摺動抵抗を低減させることができる。

一方、切り欠き部は、ケージの外周面の一部に形成されているので、切り欠き部の加工範囲が限定されていることから、特許文献１の外輪連通溝に比べ等速自在継手のコスト低減が図れる。

また、ケージの切り欠き部と外側継手部材の内周面とが非接触状態であるので、作動時の回転中にケージの切り欠き部と外側継手部材の接触および干渉を回避でき、流路による等速自在継手の耐久性の低下を防止することができる。

本発明における切り欠き部は、ケージの外周面で円周方向１８０°以内に集中しない三箇所以上に設けられた構造が望ましい。

このような構造を採用すれば、切り欠き部をケージの外周面の円周方向で偏ることなく配設することができるので、等速自在継手の良好な作動性を確保することができる。

本発明において、ボールを収容するポケットをケージの円周方向複数箇所に形成し、ポケット間に位置する複数の柱部の一つ置きに切り欠き部を設けた構造が望ましい。

このような構造を採用すれば、切り欠き部をケージの外周面の円周方向でバランスよく配設することができるので、等速自在継手の良好な作動性を確保することが容易となる。

本発明における切り欠き部は、ケージのポケットとボールとの接触位置よりも径方向外側に設けられた構造が望ましい。

このような構造を採用すれば、ケージのポケットとボールとの接触を確保することができるので、等速自在継手の良好な作動性を確保することができる。

本発明によれば、等速自在継手の組み付け時、内部部品の摺動抵抗を低減させることができ、組み付け性の向上が図れる。また、作動時の回転中にケージの切り欠き部と外側継手部材の接触および干渉を回避でき、流路による耐久性の低下を防止できる。

その結果、組み付け性の向上、摺動抵抗の低減に有効な摺動式等速自在継手を提供することができる。

本発明の実施形態で摺動式等速自在継手の全体構成を示す断面図である。 図１のＰ−Ｐ線に沿う部分断面図である。 図１のＸ部分を示す要部拡大断面図である。 図２のＹ部分を示す要部拡大断面図である。

本発明に係る摺動式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、自動車の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摺動式等速自在継手の一つであるダブルオフセット型等速自在継手を例示する。

なお、本発明は、ダブルオフセット型等速自在継手以外に、クロスグルーブ型等速自在継手など他のボールタイプの摺動式等速自在継手にも適用可能である。

この実施形態の摺動式等速自在継手は、図１および図２に示すように、外側継手部材１１、内側継手部材１２、複数のボール１３およびケージ１４で主要部が構成されている。内側継手部材１２、ボール１３およびケージ１４からなる内部部品１５が外側継手部材１１の内部空間に軸方向摺動可能に収容されている。

外側継手部材１１は、軸方向に延びる直線状のトラック溝１６が円筒状内周面１７の円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。外側継手部材１１は、その奥側端部１８にシールプレート１９を嵌合させることによりカップ状をなす。

内側継手部材１２は、前述の外側継手部材１１のトラック溝１６と対をなして軸方向に延びる直線状のトラック溝２０が球面状外周面２１の円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。

外側継手部材１１の開口側端部２２の内周面に環状凹溝２３を形成し、その環状凹溝２３に止め輪２４を嵌合させている。この止め輪２４にボール１３を係止させることにより、外側継手部材１１に対して内部部品１５を抜け止めしている。

ボール１３は、外側継手部材１１のトラック溝１６と内側継手部材１２のトラック溝２０との間に介在して回転トルクを伝達する。なお、ボール１３は、６個、８個あるいはそれ以外であってもよく、その個数は任意である。

ケージ１４は、外側継手部材１１の内周面１７と内側継手部材１２の外周面２１との間に配されてボール１３を保持する。ケージ１４は、ボール１３を収容するポケット２５が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１２の軸孔２６には、シャフト２７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。シャフト２７は、その端部に形成された環状凹溝２８に止め輪２９を嵌着することにより、内側継手部材１２に対して抜け止めされている。

以上の構成からなる等速自在継手において、作動角が付与されると、ケージ１４で保持されたボール１３は常にどの作動角においても、その作動角の二等分面内に維持され、継手の等速性が確保される。作動角が付与された場合、内部部品１５が外側継手部材１１の内部空間で軸方向に摺動することで、内部部品１５の軸方向変位が許容される。

この等速自在継手では、外側継手部材１１の内部空間にグリース等の潤滑剤３０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１１に対して内部部品１５の摺動部位での潤滑性を確保し、耐久性の向上を図っている。

また、外側継手部材１１の内部空間に封入された潤滑剤３０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１１の開口側端部２２とシャフト２７との間に、樹脂製あるいはゴム製の蛇腹状ブーツ３１を装着している。

このブーツ３１は、一端を外側継手部材１１の開口側端部２２にブーツバンド３２により締め付け固定すると共に、他端をシャフト２７にブーツバンド３３により締め付け固定することにより、外側継手部材１１の開口側端部２２を閉塞する。

ここで、ドライブシャフトを自動車に組み付ける際、インボード側では、摺動式等速自在継手の内部部品１５を外側継手部材１１のカップ底部（シールプレート１９）まで押し込んだ状態にしてドライブシャフトの全長を縮めた後に摺動式等速自在継手をエンジン側に取り付ける場合がある。

この実施形態の等速自在継手は、ドライブシャフトを自動車に組み付ける際、外側継手部材１１に対する内部部品１５の押し込み時および引き出し時に、内部部品１５の摺動抵抗の低減を図るため、以下の構造を具備する。図３は図１のＸ部分の拡大断面を示し、図４は図２のＹ部分の拡大断面を示す。

この等速自在継手では、図１および図２に示すように、外側継手部材１１の内周面１７に対して摺接するケージ１４の外周面３４の一部に切り欠き部３５を設け、その切り欠き部３５と外側継手部材１１の内周面１７との間に、潤滑剤３０の流動を許容する流路３６を形成している（図３および図４参照）。

このように、ケージ１４の外周面３４の一部に切り欠き部３５を設けたことにより、その切り欠き部３５と外側継手部材１１の内周面１７とが非接触状態となる。この非接触状態を確保することにより潤滑剤３０の流路３６が形成される。

この実施形態では、前述の切り欠き部３５を、ケージ１４の外周面３４で円周方向１８０°以内に集中しない三箇所以上、例えば、ケージ１４のポケット２５間に位置する複数の柱部３７の一つ置きに設けている。

例えば、６個ボールの等速自在継手の場合、ケージ１４の柱部３７の３箇所に切り欠き部３５を設ければよい。また、８個ボールの等速自在継手の場合、ケージ１４の柱部３７の４箇所に切り欠き部３５を設ければよい。

このように、切り欠き部３５を、ケージ１４の外周面３４で円周方向１８０°以内に集中しない三箇所以上に設けることにより、切り欠き部３５をケージ１４の外周面３４の円周方向で偏ることなく配設することができるので、等速自在継手の良好な作動性を確保することができる。

また、切り欠き部３５を、ケージ１４のポケット２５間に位置する複数の柱部３７の一つ置きに設けたことにより、切り欠き部３５をケージ１４の外周面３４の円周方向でバランスよく配設することができるので、等速自在継手の良好な作動性を確保することが容易となる。

前述したように、切り欠き部３５は、ケージ１４の柱部３７、つまり、厚みが大きな箇所に形成されている（図１参照）。このことから、切り欠き部３５の形成がケージ１４の強度を低下させる原因となることはない。

以上のような構造を具備した等速自在継手では、ケージ１４の外周面３４の切り欠き部３５でもって外側継手部材１１の内周面１７との間に流路３６を形成したことにより、ドライブシャフトを自動車に組み付ける際、外側継手部材１１に対する内部部品１５の押し込み時および引き出し時、流路３６を通して潤滑剤３０が反対側に流動する。

つまり、外側継手部材１１に対する内部部品１５の押し込み時には、内部部品１５とシールプレート１９間に存在する潤滑剤３０が流路３６を介して外側継手部材１１の開口側へ移動する。また、外側継手部材１１に対する内部部品１５の引き出し時には、外側継手部材１１の開口側に存在する潤滑剤３０が流路３６を介して外側継手部材１１の奥側へ移動する。

このように、切り欠き部３５でもってケージ１４と外側継手部材１１との間に形成された流路３６を通して潤滑剤３０が移動することにより、内部部品１５の摺動抵抗を低減させることができる。

一方、切り欠き部３５は、ケージ１４の外周面３４の一部に形成されているので、切り欠き部３５の加工範囲が限定されていることから、特許文献１の外輪連通溝に比べ等速自在継手のコスト低減が図れる。

また、ケージ１４の切り欠き部３５と外側継手部材１１の内周面１７とが非接触状態であるので、作動時の回転中にケージ１４の切欠き部３５と外側継手部材１１の接触および干渉を回避でき、ケージ１４および外側継手部材１１の摩耗を防止することができ、流路による等速自在継手の耐久性の低下を防止することができる。

なお、ケージ１４の切り欠き部３５は、ケージ１４のポケット２５とボール１３との接触位置よりも径方向外側に設けられていることが好ましい。

このように、切り欠き部３５を、ケージ１４のポケット２５とボール１３との接触位置よりも径方向外側に設けることにより、ケージ１４のポケット２５とボール１３との接触を確保することができるので、等速自在継手の良好な作動性を確保することができる。

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。

１１ 外側継手部材
１２ 内側継手部材
１３ ボール
１４ ケージ
１７ 内周面
２１ 外周面
２５ ポケット
３０ 潤滑剤
３４ 外周面
３５ 切り欠き部
３６ 流路
３７ 柱部

Claims (4)

1. カップ状の外側継手部材と、前記外側継手部材との間でボール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、外側継手部材の内周面と前記内側継手部材の外周面との間に介在して前記ボールを保持するケージとを備え、潤滑剤が封入された外側継手部材に前記ケージを軸方向摺動自在に収容した摺動式等速自在継手であって、
   前記外側継手部材の内周面に対して摺接する前記ケージの外周面の一部に切り欠き部を設け、前記切り欠き部と外側継手部材の内周面との間に、潤滑剤の流動を許容する流路を形成したことを特徴とする摺動式等速自在継手。
2. 前記切り欠き部は、前記ケージの外周面で円周方向１８０°以内に集中しない三箇所以上に設けられている請求項１に記載の摺動式等速自在継手。
3. 前記ボールを収容するポケットを前記ケージの円周方向複数箇所に形成し、前記ポケット間に位置する複数の柱部の一つ置きに前記切り欠き部を設けた請求項１又は２に記載の摺動式等速自在継手。
4. 前記切り欠き部は、前記ケージのポケットと前記ボールとの接触位置よりも径方向外側に設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の摺動式等速自在継手。

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