(57)【要約】【課題】等速自在継手の部品数及び組立工数を削減して製造コストの低減を図ると共に、メンテナンス時のブーツ交換を容易化する。【解決手段】ブーツ１６が、外側継手部材１１に取り付けられた外筒部１６ｂと、シャフト３０の外周に取り付けられた内筒部１６ａと、外筒部１６ｂと内筒部１６ａとを繋ぐ可撓性材料からなる連結部１６ｃとを備える。ブーツ１６の内筒部１６ａの軸方向一方側の端部がシャフト３０の外周面に設けられた段部３２に軸方向他方側から当接し、内筒部１６ａの軸方向他方側の端部が内側継手部材１２に軸方向一方側から当接している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する外側継手部材と、前記外側継手部材の内周に配され、軸孔にシャフトが挿入された内側継手部材と、前記外側継手部材と前記内側継手部材との間に介在してトルクを伝達するトルク伝達部材と、前記外側継手部材の開口部を覆うブーツとを備え、前記内側継手部材が前記シャフトに対して軸方向で位置決めされた等速自在継手であって、
前記ブーツが、前記外側継手部材に取り付けられた外筒部と、前記シャフトの外周面に嵌合した内筒部と、前記外筒部と前記内筒部とを繋ぐ可撓性材料からなる連結部とを備え、
前記ブーツの内筒部の軸方向一方側の端部が前記シャフトの外周面に設けられた段部に軸方向他方側から当接し、前記内筒部の軸方向他方側の端部が前記内側継手部材に軸方向一方側から当接した等速自在継手。
【請求項２】
前記シャフトの外周面に装着された止め輪が前記内側継手部材に軸方向他方側から当接した請求項１に記載の等速自在継手。
【請求項３】
前記ブーツの内筒部が硬度ＨＲＣ４０以上の金属材料で形成された請求項１又は２に記載の等速自在継手。
【請求項４】
前記内筒部の軸方向他方側の端部が、前記内側継手部材の軸方向一方側の端面の内径端に設けられた凹部の底面に当接した請求項１〜３の何れか１項に記載の等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
等速自在継手は、例えば自動車や各種産業機械の動力伝達機構に使用され、外側継手部材と内側継手部材とが作動角を取った状態でも、両者の間で等速でトルクを伝達し得る構造を備えている。
【０００３】
等速自在継手には、外側継手部材の内部への異物の侵入や、外側継手部材の内部に満たされたグリース等の潤滑剤の外部への漏れ出しを防止することを目的として、外側継手部材の開口部を覆うブーツが設けられることが多い。このようなブーツとして、例えば下記の特許文献１に示されるような蛇腹状のブーツが知られている。この種のブーツは、大径側端部及び小径側端部をそれぞれブーツバンドで締め付けることにより、外側継手部材及びシャフトに固定される。
【０００４】
一方、自動車におけるプロペラシャフトや産業機械の動力伝達機構のように、作動角が小さく高速回転する部位に使用される等速自在継手には、回転膨張に有利な金属環ブーツが適用されることがある（下記の特許文献２参照）。この種のブーツ１５０は、図４に示すように、金属製の内筒１５０ａ及び外筒１５０ｂと、これらを繋ぐ可撓性材料からなる連結部１５０ｃとで構成される。ブーツ１５０の外筒１５０ｂは、固定プレート１５３を介して外側継手部材１２３に固定される。内筒１５０ａは、内側継手部材１２６から延びるシャフト１３２の外周に嵌合している。このブーツ１５０は、ブーツバンドを用いて固定しないため、装着が容易である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１２５５４５号公報
【特許文献２】特開２０１２−１４１０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図４に示す等速自在継手では、内側継手部材１２６がシャフト１３２に対して軸方向で位置決めされている。具体的には、シャフト１３２の外周面の環状溝に装着した一対の止め輪１４０，１４１で内側継手部材１２６を軸方向両側から挟持することで、内側継手部材１２６とシャフト１３２との軸方向の相対移動を規制している。
【０００７】
上記のように、内側継手部材１２６をシャフト１３２に対して軸方向で位置決めするために２個の止め輪１４０，１４１を用いると、部品数が多くなると共に、２個の止め輪１４０，１４１を装着する工程を要するため、製造コストが高くなる。また、等速自在継手のメンテナンス時にブーツ１５０を交換する際、ブーツ１５０の内筒１５０ａをシャフト１３２から取り外すために、シャフト１３２に装着された２個の止め輪１４０，１４１を取り外す必要があるため、作業性が悪い。
【０００８】
本発明は、等速自在継手の部品数及び組立工数を削減して製造コストの低減を図ると共に、メンテナンス時のブーツ交換を容易化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明は、開口部を有する外側継手部材と、前記外側継手部材の内周に配され、軸孔にシャフトが挿入された内側継手部材と、前記外側継手部材と前記内側継手部材との間に介在してトルクを伝達するトルク伝達部材と、前記外側継手部材の開口部を覆うブーツとを備え、前記内側継手部材が前記シャフトに対して軸方向で位置決めされた等速自在継手であって、前記ブーツが、前記外側継手部材に取り付けられた外筒部と、前記シャフトの外周面に嵌合した内筒部と、前記外筒部と前記内筒部とを繋ぐ可撓性材料からなる連結部とを備え、前記ブーツの内筒部の軸方向一方側の端部が前記シャフトの外周面に設けられた段部に軸方向他方側から当接し、前記内筒部の軸方向他方側の端部が前記内側継手部材に軸方向一方側から当接した等速自在継手を提供する。
【００１０】
このように、本発明の等速自在継手では、ブーツの内筒部の軸方向一方側の端部をシャフトの段部に当接させ、ブーツの内筒部の軸方向他方側の端部を内側継手部材に当接させた。これにより、内側継手部材の軸方向一方側への移動が、シャフトの段部に突き当たったブーツの内筒部で規制される。この場合、内側継手部材の軸方向一方側への移動を規制する止め輪が不要となるため、部品数及び組立工数を削減することができる。また、ブーツを交換する際にシャフトから取り外す止め輪の数が減るため、工数が削減される。
【００１１】
上記の等速自在継手において、シャフトの外周面に装着された止め輪を内側継手部材に軸方向他方側から当接させれば、内側継手部材の軸方向他方側への移動を止め輪により規制することができる。
【００１２】
上記の等速自在継手において、ブーツの内筒部は、シャフトの段部と内側継手部材とで軸方向両側から挟持されるため、剛性の高い材料で形成することが好ましい。具体的には、ブーツの内筒部を、金属材料、特に硬度ＨＲＣ４０以上の金属材料で形成することが好ましい。
【００１３】
上記の等速自在継手では、内側継手部材の軸方向一方側の端面の内径端に凹部が形成されることがある。この場合、ブーツの内筒部の軸方向他方側の端部を、内側継手部材の軸方向一方側の端面に設けられた凹部の底面に当接させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明の等速自在継手によれば、内側継手部材をシャフトに対して軸方向で位置決めするための部品数が減じられるため、製造コストが低減されると共に、ブーツ交換時の工数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る等速自在継手を備えた動力伝達機構の断面図である。
【図２】図１の右側の等速自在継手の断面図である。
【図３】他の実施形態に係る動力伝達機構の断面図である。
【図４】従来の等速自在継手の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１に示す動力伝達機構は、一対の等速自在継手１０，２０と、両等速自在継手１０，２０を連結するシャフト３０とを備える。この動力伝達機構は、例えば製紙設備や鉄鋼設備などの各種産業機械に組み込まれ、具体的には、鉄鋼設備において、各種ロールに駆動力を伝達するロール駆動力伝達機構として使用される。一方の等速自在継手１０は、シャフト３０に対して軸方向で位置決めされた状態で取り付けられ、他方の等速自在継手２０は、シャフト３０に対して軸方向変位が許容された状態で取り付けられる。
【００１８】
一方の等速自在継手１０は、本発明の一実施形態に係る等速自在継手であり、外側継手部材１１、内側継手部材１２、トルク伝達部材としての複数個のボール１３、およびケージ１４を主に備える。等速自在継手１０は、外側継手部材１１と内側継手部材１２との間の軸方向変位を許容せずに角度変位のみを許容する、いわゆる固定式等速自在継手であり、特にツェッパ型等速自在継手である。
【００１９】
外側継手部材１１は、少なくとも軸方向一方を開口した筒部を有し、図示例では、軸方向両側を開口した筒状を成している。外側継手部材１１は球面状内周面を有し、この球面状内周面に、軸方向に延びる円弧状トラック溝１１ａが円周方向複数箇所に形成されている。内側継手部材１２は、外側継手部材１１の内周に配される。内側継手部材１２は球面状外周面を有し、この球面状外周面に、外側継手部材１１のトラック溝１１ａと対をなして軸方向に延びる円弧状トラック溝１２ａが円周方向複数箇所に形成されている。ボール１３は、外側継手部材１１のトラック溝１１ａと内側継手部材１２のトラック溝１２ａとの間に介在して回転トルクを伝達する。図示例では、トラック溝１１ａ，１２ａで形成されるボールトラックが、軸方向一方側（図１では左側）に向けて徐々に広がった断面楔形状を成している。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の球面状内周面と内側継手部材１２の球面状外周面との間に配されてボール１３を保持する。
【００２０】
内側継手部材１２の軸孔には、シャフト３０が挿入されている。具体的には、内側継手部材１２の軸孔に形成された雌スプライン１２ｂと、シャフト３０の外周面に形成された雄スプライン３５とが嵌合することで、両者がトルク伝達可能に連結される。シャフト３０は、内側継手部材１２から軸方向一方側（図中左側）に延び、外側継手部材１１の軸方向一方側の開口部から突出している。本実施形態では、中実のシャフト３０が用いられる。
【００２１】
等速自在継手１０は、外側継手部材１１の軸方向一方側の開口部を覆うブーツ１６を備える。このブーツ１６により、外側継手部材１１の内部に封入されたグリース等の潤滑剤の漏洩を防止すると共に、外部から外側継手部材１１の内部への異物の侵入を防止している。
【００２２】
ブーツ１６は、図２に拡大して示すように、内筒部１６ａと、外筒部１６ｂと、これらを繋ぐ連結部１６ｃとを有する。内筒部１６ａ及び外筒部１６ｂは金属材料で形成される。内筒部１６ａは、円筒状を成し、シャフト３０の外周面に僅かな半径方向隙間を介して嵌合している。外筒部１６ｂは、固定部材１７により外側継手部材１１の端面に固定される。具体的には、外筒部１６ｂが、円筒部１６ｂ１と、円筒部１６ｂ１の軸方向他方側（図中右側）の端部から外径側に突出したフランジ部１６ｂ２とを有し、固定部材１７と外側継手部材１１とで外筒部１６ｂのフランジ部１６ｂ２が軸方向両側から挟持される。外筒部１６ｂの円筒部１６ｂ１は、固定部材１７の内周に圧入されている。この状態で、固定部材１７及び外側継手部材１１にボルト１８を挿通し、このボルト１８を、トルクを伝達すべき一方の部材（図示例ではアダプタＷ１）のボルト穴に締結することで、外側継手部材１１がアダプタＷ１に固定されると同時に、外筒部１６ｂが外側継手部材１１に固定される。尚、図示例では、固定部材１７と外側継手部材１１との間、及び、外側継手部材１１とアダプタＷ１との間に、それぞれパッキン１９が介在している。
【００２３】
ブーツ１６の連結部１６ｃは、ゴムや樹脂等の可撓性材料で形成される。連結部１６ｃの両端は、内筒部１６ａ及び外筒部１６ｂに固定される。本実施形態では、連結部１６ｃの両端が内筒部１６ａ及び外筒部１６ｂに加硫接着される。連結部１６ｃにより、内筒部１６ａと外筒部１６ｂとの間が密閉されている。
【００２４】
等速自在継手１０では、内側継手部材１２がシャフト３０に対して軸方向で位置決めされている。具体的に、内側継手部材１２の軸方向一方側（図２では左側）への移動がブーツ１６の内筒部１６ａで規制され、軸方向他方側（図２では右側）への移動が止め輪１５で規制される。
【００２５】
止め輪１５は、シャフト３０の外周面の軸端付近に設けられた環状溝３１に装着され、内側継手部材１２に軸方向他方側から当接している。図示例では、止め輪１５が、内側継手部材１２の軸方向他方側の端面１２ｄに当接している。止め輪１５としては、Ｃ型やＥ型等の任意のタイプを使用することができる。止め輪１５は、矩形あるいは円形の断面を有する（図示例では矩形断面）。
【００２６】
ブーツ１６の内筒部１６ａの軸方向一方側の端部（図２では左端）は、シャフト３０の外周面に設けられた段部３２に軸方向他方側から当接している。図示例では、段部３２が、シャフト３０の大径外周面３３と、その軸方向他方側に設けられた小径外周面３４とを連続する平坦面で構成される。段部３２は、例えば旋削加工で形成される。
【００２７】
ブーツ１６の内筒部１６ａの軸方向他方側の端部（図２では右端）は、内側継手部材１２に軸方向一方側から当接している。図示例では、内筒部１６ａの軸方向他方側の端部が、内側継手部材１２の軸方向一方側の端面１２ｃに当接している。詳しくは、内側継手部材１２の軸方向一方側の端面１２ｃの内径端に凹部１２ｃ１が設けられ、この凹部１２ｃ１の底面に内筒部１６ａの軸方向他方側の端部が当接している。
【００２８】
上記のように、ブーツ１６の内筒部１６ａは、シャフト３０の段部３２と内側継手部材１２（凹部１２ｃ１の底面）とで軸方向両側から挟持されている。内側継手部材１２に、軸方向一方側（図２では左側）への負荷が加わったときには、段部３２に突き当たった内筒部１６ａに内側継手部材１２が当接することで、内側継手部材１２のシャフト３０に対する軸方向一方側への移動が規制される。この場合、内側継手部材１２の軸方向一方側への移動を規制するための専用の部材（例えば、図４の止め輪１４１）が不要となるため、等速自在継手１０の部品数が削減される。
【００２９】
上記の等速自在継手１０の組立時には、まず、シャフト３０の円筒面状外周面にブーツ１６の内筒部１６ａを嵌合させながら、内筒部１６ａの軸方向一方側の端部をシャフト３０の段部３２に当接させる。次に、シャフト３０の雄スプライン３５に内側継手部材１２の雌スプライン１２ｂを嵌合させながら、内筒部１６ａの軸方向他方側の端部に内側継手部材１２の軸方向一方側の端面１２ｃの凹部１２ｃ１の底面を当接させる。その後、シャフト３０の環状溝３１に止め輪１５を装着することで、内側継手部材１２がシャフト３０に対して軸方向で位置決めされる。このように、上記の等速自在継手１０の組立工程では、内側継手部材１２の軸方向一方側への移動を規制するための専用の部材（例えば、図４の止め輪１４１）を装着する工程を要さないため、組立工数が削減される。また、メンテナンス時にブーツ１６を交換する際には、一個の止め輪１５をシャフト３０から取り外すだけで、内側継手部材１２及びブーツ１６の内筒部１６ａをシャフト３０から取り外すことができるため、交換作業が容易化される。
【００３０】
内側継手部材１２に軸方向一方側への負荷が加わったとき、ブーツ１６の内筒部１６ａは、シャフト３０の段部３２と内側継手部材１２とで軸方向に圧縮される。このため、内筒部１６ａは、剛性の高い材料で形成することが好ましく、本実施形態では、硬度ＨＲＣ４０以上の金属材料、例えば鋼材、具体的には硬鋼線材（ＳＷＲＨ）などで形成される。内筒部１６ａは、外筒部１６ｂと同じ材料で形成してもよいし、外筒部１６ｂと異なる材料（例えば、外筒部１６ｂよりも硬度の高い材料）で形成してもよい。
【００３１】
他方の等速自在継手２０は、図１に示すように、一方の等速自在継手１０とおおよそ同様の構成を有する固定式等速自在継手（ツェッパ型等速自在継手）であり、外側継手部材２１、内側継手部材２２、トルク伝達部材としての複数個のボール２３、ケージ２４、及びブーツ２６を主に備える。ボール２３は、外側継手部材２１のトラック溝２１ａと内側継手部材２２のトラック溝２２ａとの間に介在して回転トルクを伝達する。ブーツ２６は、シャフト３０の外周面に嵌合した内筒部２６ａ、外側継手部材２１に取り付けられた外筒部２６ｂと、これらを繋ぐ可撓性材料からなる連結部２６ｃとを有する。外側継手部材２１と固定部材２７とでブーツ２６の外筒部２６ｂを挟持した状態で、固定部材２７及び外側継手部材２１にボルト２８を挿通し、このボルト２８を、トルクを伝達すべき他方の部材（図示例ではアダプタＷ２）のボルト穴に締結することで、外側継手部材２１がアダプタＷ２に固定されると同時に、外筒部２６ｂが外側継手部材２１に固定される。
【００３２】
他方の等速自在継手２０では、内側継手部材２２のシャフト３０に対する軸方向移動が許容されている。具体的に、内側継手部材２２の軸孔に形成された雌スプライン２２ｂと、シャフト３０の外周面に形成された雄スプライン３６とが、軸方向に摺動可能な状態で嵌合している。また、他方の等速自在継手２０では、ブーツ２６の内筒部２６ａのシャフト３０に対する軸方向移動が許容されている。具体的に、内筒部２６ａが、シャフト３０の円筒面状外周面に嵌合し、軸方向に摺動可能とされる。他方の等速自在継手２０のその他の構成は、一方の等速自在継手１０と同様であるため、説明を省略する。
【００３３】
以上の構成からなるロール駆動力伝達装置では、モータ等の駆動源から、等速自在継手１０，２０及びシャフト３０を介して、各種ロールに駆動力を伝達する。このロール駆動力伝達装置では、一対の等速自在継手１０，２０を繋ぐシャフト３０が作動角をとっても、その角度変位を許容しながら等速で回転トルクを伝達する。このとき、他方の等速自在継手２０の内側継手部材２２がシャフト３０に対して軸方向に移動することで、各種ロールの軸方向変位が吸収される。
【００３４】
本発明は上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の点については説明を省略する。
【００３５】
上記の実施形態では、シャフト３０全体が中実である場合を示したが、これに限らず、シャフト３０の一部あるいは全部を中空にしてもよい。例えば図３に示す実施形態では、シャフト３０が、中空の中央領域３０ａと、その軸方向両端に溶接により固定された中実の端部領域３０ｂ，３０ｃとを備える。図中右側に設けられた中実の端部領域３０ｂにおいて、ブーツ１６の内筒部１６ａの軸方向一方側（図中左側）の端部は、シャフト３０の外周面に設けられた段部３２に軸方向他方側（図中左側）から当接し、ブーツ１６の内筒部１６ａの軸方向他方側の端部は、内側継手部材１２に軸方向一方側から当接している。図中左側に設けられた中実の端部領域３０ｃでは、ブーツ２６の内筒部２６ａのシャフト３０に対する軸方向移動が許容されている。具体的に、内筒部２６ａが、シャフト３０の端部領域３０ｃの円筒面状外周面に嵌合し、軸方向に摺動可能とされる。
【００３６】
また、上記の実施形態では、シャフト３０に段部３２が一体に設けられた場合を示したが、これに限られない。例えば、シャフトを、シャフト本体と、その外周面に固定された環状部材とを備えた構成とし、この環状部材で段部を形成してもよい。
【００３７】
また、上記の実施形態では、等速自在継手１０，２０の外側継手部材１１，２１が、軸方向両側を開口した、いわゆるディスク状である場合を示したが、これに限られない。例えば、外側継手部材が、軸方向一方を開口し、他方を閉塞したカップ状のマウス部を有する構成としてもよい。
【００３８】
また、上記の実施形態では、等速自在継手１０，２０として、ツェッパ型等速自在継手を示したが、これに限られない。例えば、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や、内側継手部材と外側継手部材との間の軸方向変位及び角度変位を許容した摺動式等速自在継手に、本発明を適用してもよい。
【００３９】
以上の等速自在継手は、産業機械の動力伝達機構に限らず、自動車のプロペラシャフト等の他の機械の動力伝達機構に適用することもできる。
【符号の説明】
【００４０】
１０，２０    等速自在継手
１１，２１    外側継手部材
１２，２２    内側継手部材
１３，２３    ボール（トルク伝達部材）
１４，２４    ケージ
１５   止め輪
１６，２６    ブーツ
１６ａ，２６ａ       内筒部
１６ｂ，２６ｂ       外筒部
１６ｃ，２６ｃ       連結部
１７，２７    固定部材
１８，２８    ボルト
３０   シャフト
３２   段部
Ｗ１，Ｗ２    アダプタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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