(57)【要約】【課題】等速自在継手のエンドプレート内に滞留する潤滑グリースの効率のよい利用を可能とし、滞留する潤滑グリースを循環するように、等速自在継手の内外輪間の環状空間内に戻し、内外輪のトラック溝、ボール及びケージ等を充分に潤滑し、これによって等速自在継手の耐久性を向上させることである。【解決手段】等速自在継手の潤滑グリースを密封するための椀状のエンドプレート８を、外輪１の軸方向の開口端部を液密に閉じる状態で固定し、椀状のエンドプレート８に、底面８ａの中央部から周縁に向かって１以上の油溝１４を放射状に形成する。油溝１４内の潤滑グリースは、回転する外輪１の遠心力および揺動する内輪３およびシャフト５の先端面に押されて、油溝１４に沿って速やかにエンドプレートの周縁に移動し、次いで外輪１と内輪３との隙間に流入し、外輪１と内輪３のトラック溝２、４、ボール６及びケージ７等を速やかにかつ充分に潤滑する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に複数のトラック溝が形成された外輪と、
この外輪内部に配置され前記外輪のトラック溝に対向する複数のトラック溝が外周面に形成された内輪と、
前記内外輪のトラック溝間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、
前記ボールを保持して前記内外輪間の環状空間内に収容されたケージと、
前記外輪の内部に収容された潤滑グリースと、
前記外輪の軸方向の開口端部を液密に閉じる椀状のエンドプレートと、を備えた等速自在継手からなり、
前記エンドプレートは、椀状の中央部から周縁に向かって延びる１以上の油溝を備えたものである等速自在継手。
【請求項２】
前記油溝が、直線状または曲線状の油溝である請求項１に記載の等速自在継手。
【請求項３】
前記油溝が、椀状の中央部の周りに放射状に配置された複数本の油溝である請求項２に記載の等速自在継手。
【請求項４】
前記椀状のエンドプレートは、椀状の中央部の底面が平坦面、半球面、円錐面または角錐面で形成されたエンドプレートである請求項１〜３のいずれかに記載の等速自在継手。
【請求項５】
前記エンドプレートは、外形が四角錐形に形成されており、椀状の内側からみて複数本の放射状の谷部に油溝を形成し、複数本の放射状の谷部の間には、油溝の溝縁の周囲を立ち上げた傾斜面が形成されている請求項４に記載の等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車の動力伝達機構などに組み込まれる等速自在継手に関し、より詳しくはエンドプレートを備えている等速自在継手に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、等速自在継手の型式は、２軸間の角度変位のみを許容する固定型、角度変位及び軸方向変位を許容する摺動型におおよそ大別される。これらは、いずれも自動車の動力伝達機構におけるドライブシャフトやプロペラシャフトなどに用いられ、使用状態で内輪と外輪に作動角をもってそれぞれに接続される回転軸に対し、一方から他方へ等速でトルクを伝達可能なものである。
【０００３】
図９はプロペラシャフトに用いられる固定型等速自在継手であって、同図を利用して説明すると、等速自在継手は、内周面に複数のトラック溝２が形成された外輪１と、この外輪１の内部に配置され、外輪１のトラック溝２に対向する複数のトラック溝４が外周面に形成された内輪３と、内輪３及び外輪１のトラック溝２、４間に介在してトルクを伝達する複数のボール６と、このボール６を保持して内輪３、外輪１の間の環状空間内に収容されたケージ７と、外輪１の内部空間に適量を充填された潤滑グリースＧを具備している。
【０００４】
このような等速自在継手の端部には、潤滑グリースＧが滞留する。回転する内輪３及び外輪１の回転軸の中心付近には、潤滑グリースＧに作用する遠心力が小さいためである。
【０００５】
等速自在継手の底部に滞留した潤滑グリースＧを効率よく利用できるように、シャフトの先端にブラシ状やヘラ状の攪拌部材を付設し、シャフト先端の動きで攪拌部材を揺動させて前記滞留した潤滑グリースを攪拌する「等速ジョイント」が知られている（特許文献１）。
【０００６】
また、プロペラシャフト用等速自在継手においては、図９に示すように固定型の等速自在継手の端部に、深皿状のエンドプレート２０を固定したものも知られている。エンドプレート２０は、外輪１と駆動軸のコンパニオンフランジ９を締結する際に、周縁部分を挟み込んで一体に固定し、このエンドプレート２０で潤滑グリースＧの漏れを防ぎ、また異物の侵入を防止している（特許文献２）。
【０００７】
図１０に示すように、軸方向の変位（プランジング）を許容する摺動型の等速自在継手においても、外輪２１の軸方向の一端に嵌め入れたエンドプレート２２で上記同様の機能を持たせることが知られている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−２０００００号公報
【特許文献２】特開２００２−１３７６４５号公報（図５等）
【特許文献３】特開２０００−３１４４３０号公報（図２、４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記した特許文献２、３に示された従来のエンドプレートを備えた等速自在継手では、エンドプレートの内側に潤滑グリースが滞留するので、潤滑グリースの全体を効率よく等速自在継手の内部に行き渡らせて利用できず、ボール周辺で酷使される潤滑グリースは劣化しやすく、要部の潤滑グリースが枯渇するという問題点がある。
【００１０】
特許文献１に示されるように、シャフトの先端に攪拌部材を取り付けた等速自在継手であっても、シャフトの揺動量が比較的小さい場合には、攪拌部材の届く範囲は小さな範囲に限られ、ある程度の攪拌は可能であるが、エンドプレート内の潤滑グリースを内外輪間に戻すことは困難である。
【００１１】
そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決して等速自在継手のエンドプレート内に滞留する潤滑グリースの効率のよい利用を可能にし、等速自在継手内の潤滑グリースが充分に循環して利用できるように、等速自在継手の内外輪間の環状空間内に戻され、内外輪のトラック溝、ボール及びケージ等を充分に潤滑できるようにすることであり、またこれによって等速自在継手の耐久性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、この発明においては、等速自在継手が、内周面に複数のトラック溝が形成された外輪と、この外輪内部に配置され前記外輪のトラック溝に対向する複数のトラック溝が外周面に形成された内輪と、前記内外輪のトラック溝間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、前記ボールを保持して前記内外輪間の環状空間内に収容されたケージと、前記外輪の内部に収容された潤滑グリースと、前記外輪の軸方向の開口端部を液密に閉じる椀状のエンドプレートと、を備えており、前記エンドプレートは、椀状の中央部から周縁に向かって延びる１以上の油溝を備えたものである構成を採用したのである。
【００１３】
上記したように構成されるこの発明の等速自在継手は、外輪の軸方向の開口端部を液密に閉じる椀状のエンドプレートで潤滑グリースを密封しており、内輪および外輪が回転すると、ボール、ケージ、内輪の隙間に保持されていた潤滑グリースは、遠心力によって内輪の内側やトラック溝から椀状のエンドプレートの中央部付近を含む面に移動する。
【００１４】
ここで、前記エンドプレートは、椀状の中央部から周縁に向かって延びる１以上の油溝を備えているので、外輪と一体に回転するエンドプレート上に移動した潤滑グリースは、遠心力を受けると共にエンドプレートの周縁に向かって延びる油溝に沿って案内される。
【００１５】
また、潤滑グリースが受ける遠心力以外の外力として、回転速度の変化、すなわち加減速を受けた際の慣性力があり、これによって潤滑グリースは、エンドプレートの周方向に振れる場合があるが、油溝に案内されることによって振れることがなく、速やかにエンドプレートの周縁に向かって案内される。
【００１６】
また、内輪と外輪の軸線が交差状に傾いて等速自在継手の作動角が変化するときには、内輪およびこれに保持されたシャフトが揺動し、それらの端面はエンドプレートの中央部付近に近づいたり離れたりするので、エンドプレート上の潤滑グリースが、エンドプレートの中央部付近で前記揺動する度に押し付けられ、内輪等からエンドプレートの油溝に流入してくる潤滑グリースは、順次、油溝に沿ってエンドプレートの周縁方向に押しやられる。
【００１７】
このようにエンドプレートの油溝に流入している潤滑グリースは、回転する内輪の遠心力および内輪等の揺動によって押圧力を受けて、油溝の長手方向に沿ってエンドプレートの中央部から周縁に向かって油溝内を移動する。
【００１８】
そして潤滑グリースは、エンドプレートの周縁からさらに周縁の外側に移動し、外輪の内側と内輪の外側との隙間から軸方向に、エンドプレートとは反対側へ移動し、再び回転する内輪の内側やケージやトラック溝から遠心力などでエンドプレート上に移り、等速自在継手の内部空間に潤滑グリースを効率よく移動させかつ循環させることができる。
【００１９】
このようにして、等速自在継手内の潤滑グリースを内外輪間の環状空間内に戻し、内外輪のトラック溝、ボール及びケージ等を充分に潤滑し、これによって潤滑グリースの枯渇、固化や劣化を防止し、等速自在継手の耐久性を向上させることができる。
【００２０】
上記作用を速やかに奏するように配置する油溝は、溝形状による流動抵抗ができるだけ少ない直線状のものが好ましいが、またエンドプレート内のできるだけ広い面積に滞留する潤滑グリースの流動を促進するためには、曲線状に配置された油溝であることも好ましい。油溝の曲線状については、円弧状、減衰曲線状、その他周知な波形であってもよく、特に限定されることなく、様々な曲線形状を採用できる。
【００２１】
また、椀状のエンドプレートの中央部付近に作用する遠心力および内輪等の揺動による潤滑グリースの流動性促進作用を効率よく利用できるように、前記油溝が、椀状の中央部の周りに放射状に配置された複数本の油溝であることが好ましい。
【００２２】
前記椀状のエンドプレートは、周知の椀状（ボール状、カップ状とも別称される。）を採用することができ、例えば椀状の中央部の底面が平坦面、半球面、円錐面または角錐面などに形成されたエンドプレートを採用可能である。
【００２３】
このようなエンドブレートに形成される油溝には、周囲の潤滑グリースができるだけ多く油溝内に流入して速やかに周縁に移送されるように、前記油溝の溝縁の周囲を立ち上げた傾斜面を有するエンドプレートであることが好ましい。例えば、外形が四角錐形に形成されており、椀状の内側からみて複数本の放射状の谷部に油溝を形成し、複数本の放射状の谷部の間には、油溝の溝縁の周囲を立ち上げた傾斜面が形成されているエンドブレートは好ましいものである。傾斜面上の潤滑グリースは、傾斜面に沿って流れて油溝内に流れ込みやすく、できるだけ広い面積に滞留する潤滑グリースを油溝内に流入させて、その流動をできるだけ効率よく促進できる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明は、等速自在継手の外輪の軸方向の開口端部を液密に閉じる椀状のエンドプレートに、中央部から周縁に向かって延びる１以上の油溝を設けたので、回転する内輪の遠心力および揺動に対応する圧力を受けて、油溝には、流動性のある潤滑グリースが効率よく入り込み、椀状の中央部から周縁に向かって油溝内を流動する。そのため、等速自在継手内の潤滑グリースが循環して、等速自在継手の内外輪間の環状空間内に戻り、内外輪のトラック溝、ボール及びケージ等を充分に潤滑し、これによって等速自在継手の耐久性を向上できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態の等速自在継手の軸方向断面図
【図２】第１実施形態に用いたエンドプレートの平面図
【図３】図２のＡ−Ａ線拡大断面図
【図４】第２実施形態の等速自在継手の軸方向断面図
【図５】第２実施形態に用いたエンドプレートの平面図
【図６】第３実施形態の等速自在継手の軸方向断面図
【図７】第３実施形態に用いたエンドプレートの平面図
【図８】図７のＢ−Ｂ線拡大断面図
【図９】第１従来例の等速自在継手の軸方向断面図
【図１０】第２従来例の等速自在継手の軸方向断面図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
この発明の実施形態を以下に添付図面に基づいて説明する。図１に示す固定型等速自在継手はプロペラシャフトに使用されるものである。
図１−３に示すように、第１実施形態の等速自在継手は、外輪１の内周面に複数のトラック溝２が形成されており、外輪１の内部には、内輪３が配置され、その外周面には複数のトラック溝４が形成され、内輪３の内径面にはシャフト５の先端部が挿入されてセレーションまたはスプラインにより一体に固定されている。
【００２７】
また内外輪のトラック溝２、４間にはトルクを伝達する複数のボール６が回転自在に嵌め入れられており、ケージ７は、ボール６を回転自在に保持して内外輪間の環状空間内に収容している。また、潤滑グリース（図示は省略した）が外輪１の空間に収容されている。
この潤滑グリースを密封するための椀状のエンドプレート８が、外輪１の軸方向の開口端部を液密に閉じる状態で固定されている。
【００２８】
図示したエンドプレート８は、深皿状に形成され、平坦な底面８ａの周縁の側壁８ｂは平坦面から外輪１の開口端部に向かって傾斜するテーパ面として立ち上がり、この側壁８ｂより外側の周縁が折り返されてフランジ８ｃを形成している。
【００２９】
フランジ８ｃは、駆動軸のコンパニオンフランジ９（図１）に圧接させて外輪１の軸方向の開口端部を液密に閉じており、コンパニオンフランジ９は、ボルト１０によって外輪１に締結されている。
このように外輪１の軸方向の一方の開口端部は、エンドプレート８の周縁のフランジ８ｃが密着し、液密に密封されている。
【００３０】
また、外輪１の軸方向の他方の開口端部には、外輪１の端部に筒形で金属製のアダプタ１１を被せ、このアダプタ１１とシャフト５の間隙は、ゴム製ダストブーツ１２で液密にシールされている。ゴム製ダストブーツ１２は、その一端がアダプタ１１に加締め固定されており、他端をシャフト５の外周にブーツバンド１３で締め付け固定されている。
【００３１】
図２、３に示されるように、椀状のエンドプレート８には、底面８ａの中央部から周縁に向かって４本の油溝１４を延ばし、これら油溝１４を周方向に等角度間隔で配置している。
【００３２】
図示した油溝１４は、４本に限定されるものではなく、１本以上の任意数を放射状に配置すればよく、エンドプレート８の全体に機能を均等に及ぼすためには、周方向に等角度の間隔で配置することが好ましい。
【００３３】
油溝１４は、四角形の溝形のものを図３に示したが、三角形または四角形以上の溝であってもよく、また円溝や楕円溝等の周知形状であってもよい。さらに、このような油溝１４は、２列以上並行するように連結し、複数組を１組として用いてもよい。
【００３４】
等速自在継手に充填される潤滑グリースは、次のようなものを使用できる。
潤滑グリースを構成する基油は、等速自在継手の用途に応じて耐久性が向上できるように適切な粘度のものを採用する。基油の種類としては、例えばパラフィン系鉱油、炭化水素系合成油、または天然油脂やポリオールエステル油、リン酸エステル油、ジエステル油、ポリグリコール油、シリコーン油、ポリフェニルエーテル油、アルキルジフェニルエーテル油、フッ素化油などの非炭化水素系合成油が挙げられ、これらは２種以上を併用してもよい。
【００３５】
潤滑グリースを構成する増ちょう剤としては、例えば、アルミニウム石けん、リチウム石けん、ナトリウム石けん、複合リチウム石けん、複合カルシウム石けん、複合アルミニウム石けんなどの金属石けん系増ちょう剤、また耐熱性に優れたジウレア化合物、ポリウレア化合物などのウレア系化合物、ＰＴＦＥ樹脂などのフッ素樹脂粉末が挙げられる。これらの増ちょう剤は、単独で用いられてもよく、または２種以上が併用されてもよい。
【００３６】
また、この発明に用いる潤滑グリースには、等速自在継手の耐久性を高めるため、または諸用途に応じて周知の添加剤を添加することができる。具体的には、スティックスリップ等の振動を起こさない特性を考慮して有機モリブデン化合物、有機亜鉛化合物などの極圧剤、またはアミン系、フェノール系、イオウ系化合物などの酸化防止剤、イオウ系、リン系化合物などの摩耗抑制剤、多価アルコールエステルなどの防錆剤、ポリメタクリレート、ポリスチレンなどの粘度指数向上剤、二硫化モリブデン、グラファイトなどの固体潤滑剤、エステル、アルコールなどの油性剤などが挙げられる。
【００３７】
上記のように構成される第１実施形態の等速自在継手は、潤滑グリースが、回転する内輪３および外輪１から遠心力によってエンドプレート上に流出または飛散し、さらに油溝１４内に流入し、さらに油溝１４の周囲にも、ある程度の量が滞留する。
【００３８】
油溝１４内の潤滑グリースは、回転する外輪１の遠心力によって、遠心力方向に延びる流動抵抗ができるだけ少ない直線状の油溝１４に案内されて速やかにエンドプレートの周縁に移動する。
この実施形態の等速自在継手はプロペラシャフト用であって、ドライブシャフト用等速自在継手より高速回転（数千回転／分）するものなので、遠心力が高くより効果的に潤滑グリースがエンドプレートの周縁に移動する。
そして、外輪１、ボール６、ケージ７、内輪３、エンドプレート８を潤滑グリースが循環するので、等速自在継手の耐久性を向上できる。
【００３９】
また、等速自在継手のシャフト５は、回転軸として作動角の無い一点鎖線（図１参照）で示す状態から、二点鎖線で示す大きな作動角θに傾きを変えながら回転するとき、シャフト５及びこれに一体の内輪３が作動角θだけ揺動し、内輪３およびシャフト５の先端面は、エンドプレート８の底面８ａの中央部付近に接近したり遠ざかったりするので、エンドプレート８上の潤滑グリースは、エンドプレート８の底面８ａの中央部付近から周縁部分に押されて移動する。遠心力に加えてこの作用が働くと効果的に潤滑グリースが循環する。
【００４０】
このようにして潤滑グリースは、回転する外輪１の遠心力と、内輪３、ケージ７およびシャフト５の揺動とその押圧によって、流動抵抗ができるだけ少ない直線状の油溝１４に沿って速やかにエンドプレートの周縁に移動する。
【００４１】
エンドプレートの周縁に移動した潤滑グリースは、次いで外輪１と内輪３との隙間に流入し、さらにエンドプレート８とは反対側に移動し、それより先が潤滑グリースで満たされていれば、Ｕターンしてケージ７の内側と内輪３側のトラック溝４の間などを経由してエンドプレート８上に戻る。
【００４２】
このようにして潤滑グリースを効率よく移動させかつ等速自在継手内を循環させることにより、外輪１と内輪３のトラック溝２、４、ボール６及びケージ７等を速やかにかつ充分に潤滑し、等速自在継手の耐久性を向上させることができる。
【００４３】
図４、５に示す第２実施形態は、第１実施形態の等速自在継手におけるエンドプレート８に代えて、中央部の底面が半球面状（断面円弧形状）のエンドプレート１５を採用した例であり、エンドプレート１５およびそれに形成された油溝１６を除く構造は、全て第１実施形態と同じである。
【００４４】
第２実施形態において、エンドプレート１５に形成されている四角形の油溝１６は、中央部から径方向に同一の曲率半径の４本の円弧状に延び、かつ放射状に配置されたものである。
【００４５】
エンドプレート１５は、そのなだらかな球曲面の形状によって潤滑グリースが、集中的に中央部に溜まりやすく、半球面に沿って円弧状に延びる油溝１６によって、油溝１６に沿う広い面積に滞留する潤滑グリースの流動性を促進できるものである。図５に示した油溝１６は、図１および図２の直線形状とは異なり曲線形状であり、回転方向Ａにゆるやかに膨らんだ円弧状の曲線形状になっている。
【００４６】
図６−図８に示す第３実施形態は、第１実施形態の等速自在継手におけるエンドプレート８に代えて、椀状の中央部の底面が角錐面で形成されたエンドプレート１７を採用した例であり、エンドプレート１７およびそれに形成された油溝１８を除く構造は、全て第１実施形態と同じである。
【００４７】
エンドプレート１７は、外形が略四角錐形に形成されており、内側からみて４本の放射状の谷部（図７、８）に四角形の油溝１８が形成されている。
【００４８】
また、４本の放射状の谷部の間には、油溝１８の溝縁の周囲を立ち上げた傾斜面１７ａ、１７ｂが形成されており、４本の山部（稜線）１９が形成されている。傾斜面１７ａは傾斜面１７ｂより傾斜角度が小さくなっており、外輪１の開口端部に向かって潤滑グリースが流れ易くなっている。
【００４９】
このようなエンドプレート１７は、山部１９と谷部の油溝１８が周方向に交互に配置された多角錐型であるとも言えるものであり、潤滑グリースが、図中矢印で示すように傾斜面１７ａ、１７ｂに沿って流れて油溝１８内に流れ込みやすく、可及的に広い面積に滞留する潤滑グリースを油溝内に流入させて、その流動をできるだけ効率よく促進することができる。
【００５０】
このようにして第２、３実施形態の等速自在継手は、椀状のエンドプレート１５、１７に放射状に形成する油溝１６、１８内の潤滑グリースが、回転する外輪１の遠心力および揺動する内輪３およびシャフト５の先端面に押されて、油溝１６、１８に沿って速やかにエンドプレートの周縁に移動し、次いで外輪１と内輪３との隙間に流入し、外輪１と内輪３のトラック溝２、４、ボール６及びケージ７等を速やかにかつ充分に潤滑することができるので、等速自在継手の耐久性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
この発明の等速自在継手は、自動車、鉄道車両、各種産業機械などの駆動系に適用できるものであり、例えば自動車では、トランスミッションからディファレンシャルに回転動力を伝達するプロペラシャフト用の固定型またはクロスグルーブ型、ダブルオフセット型などの摺動型の等速自在継手として適用できるものである。
【符号の説明】
【００５２】
１、２１  外輪
２、４  トラック溝
３  内輪
５  シャフト
６  ボール
７  ケージ
８、１５、１７、２０、２２  エンドプレート
９  コンパニオンフランジ
１０  ボルト
１１  アダプタ
１２  ダストブーツ
１３  ブーツバンド
１４、１６、１８  油溝
１７ａ、１７ｂ  傾斜面
１９  山部（稜線）
Ｇ  潤滑グリース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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