(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
球面状の内周面に軸方向に延びる複数の案内溝を形成した円筒状の外側継手部材と、球面状の外周面に軸方向に延びる複数の案内溝を形成した内側継手部材と、外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とが協働して形成する複数のボールトラックに１個ずつ配されたトルク伝達用のボールと、前記ボールを保持する保持器とを備えた等速自在継手を二個有し、前記外側継手部材同士を背面合わせで同軸で一体化すると共に、先端が前記内側継手部材に嵌合され連結したシャフトに、前記外側継手部材の外周面と摺接する内径球面を有するカバー部材を取付けたことを特徴とする複合型等速自在継手。
【請求項２】
前記外側継手部材の背面合わせ側の外径を、前記カバー部材との干渉を回避可能なように、前記外側継手部材の最大外径よりも小さくしたことを特徴とする請求項１の複合型等速自在継手。
【請求項３】
前記カバー部材をシャフトに対して軸線方向にスライド可能に取付けると共に、前記カバー部材を外側継手部材の外周面との圧接方向に附勢するばねをカバー部材のボス部内周面に収容したことを特徴とする請求項１の複合型等速自在継手。
【請求項４】
前記外側継手部材の外周面であって前記カバー部材の内径球面と摺接する部位にシールリングを取付けたことを特徴とする請求項１の複合型等速自在継手。
【請求項５】
前記内側継手部材を前記シャフトの軸方向に前記シャフトの軸方向に移動可能に取付けたことを特徴とする請求項３または４の複合型等速自在継手。
【請求項６】
前記外側継手部材の背面合わせ側の外径であって外側継手部材の最大外径よりも小さくした部位に、外側継手部材内にグリースを供給するための給脂部を配設したことを特徴とする請求項２の複合型等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は等速自在継手を２個分一体化し車両のドライブアクスルに主として使用される複合型等速自在継手であって、特に、農業用トラクターなど操舵角が大きく、しかも、水、土砂の飛散や草本が絡み忖くような過酷な条件下で使用されるドライブアクスル用途として好適な複合型等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、農業用トラクターなど、大きな操舵角を必要とするドライブアクスルでは、デフ出力軸と車輪とを、等速型ダブルカルダン継手で連結することが多い。ダブルカルダン継手は軸長が長く外径が大きいが、５０°を越える交角も可能である。ダブルカルダン継手は２個のクロス軸（スパイダー）を有し、各スパイダーのジャーナル部に、ニードルころを転動体としたベアリングが、スパイダー１個当り４個、計８個使用される。このベアリングは、転動体を保持する保持器、コ字形状の外輪及び転動面をシールするオイルシールで構成される。
【０００３】
ベアリング内には潤滑剤としてグリースが充填されるが、転動体周囲の空間容積が少ないために適宜給脂が必要であり、これを怠るとグリース切れにより焼付きを起こし、所定の耐久性能を満足しないという問題がある。そのため、スパイダーの中央部一箇所に給脂用ニップルを設け、このニップルから供給したグリースをスパイダーの各ジャーナルの給脂穴を経由して各ベアリング内に給脂する構造を取っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、ダブルカルダン継手は１つのスパイダーにベアリング（ジャーナル）部が４箇所あり、一箇所のグリースニップルから給脂しても４箇所すべてのベアリング部にグリースが均等かつ十分には行き渡りにくいという問題がある。このため、４個のベアリングに潤滑剤が均等かつ十分に行き渡るように、各ベアリングの外輪部に給脂用グリースニップルを設けたものがある。しかし、この場合にはスバイダー１個当りで４箇所、継手全体では計８箇所のニップルを設ける必要があり、給脂にも手間が掛かるという問題がある。
【０００５】
本発明は、このようなダブルカルダン継手の課題を複合型等速自在継手により解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、請求項１に係る本発明は、球面状の内周面に軸方向に延びる複数の案内溝を形成した円筒状の外側継手部材と、球面状の外周面に軸方向に延びる複数の案内溝を形成した内側継手部材と、外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とが協働して形成する複数のボールトラックに１個ずつ配されたトルク伝達用のボールと、前記ボールを保持する保持器とを備えた等速自在継手を二個有し、前記外側継手部材同士を背面合わせで同軸で一体化すると共に、先端が前記内側継手部材に嵌合され連結したシャフトに、前記外側継手部材の外周面と摺接する内径球面を有するカバー部材を取付けたことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る複合型等速自在継手は、等速自在継手を二個有するため、複合型等速自在継手全体としては一個分の等速自在継手の許容作動角の二倍を実現できる。また、外側継手部材の開口側を内側継手部材のシャフトに取付けた例えば金属製のカバー部材の内径球面でメカニカルにシールするため、過酷な使用環境でも使用できる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１の発明において、前記外側継手部材の背面合わせ側の外径を、前記カバー部材との干渉を回避可能なように、前記外側継手部材の最大外径よりも小さくしたことを特徴とする。
これにより、外側継手部材に対するカバー部材の移動範囲を最大にすることができ、継手の作動角に対する阻害要因を解消する。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記カバー部材をシャフトに対して軸線方向にスライド可能に取付けると共に、前記カバー部材を外側継手部材の外周面との圧接方向に附勢するばねをカバー部材のボス部内周面に収容したことを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記外側継手部材の外周面であって前記カバー部材の内径球面と摺接する部位にシールリングを取付けたことを特徴とする。
これにより、カバー部材を金属製とした場合の外側継手部材との間のシール性を良好なものにする。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項３または４の発明において、前記内側継手部材をシャフトの軸方向に移動可能に取付けたことを特徴とする。
これにより、複合型等速自在継手をたとえばドライブアクスルに使用した場合、に、継手中心とキングピンの旋回中心との位置ずれを内側継手部材の移動により吸収・補正する。内側継手部材がシャフトに対して動いた場合、ばねの附勢力でカバー部材が内側継手部材に追従する形で移動するため、カバー部材の内径球面と外側継手部材の外周面との間のシール性はまったく影響を受けない。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項２の発明において、前記外側継手部材の背面合わせ側の外径であって外側継手部材の最大外径よりも小さくした部位に、外側継手部材内にグリースを供給するための給脂部を配設したことを特徴とする。
二個の外側継手部材を一体化することによって複合型等速自在継手の内部容積を倍増し、しかも一箇所の給脂部からのグリース充填を可能とする。この倍増した空間に大量のグリースを充填することにより適宜給脂の煩雑な手間を軽減し、不測のグリース切れや耐久性劣化の問題を解消する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は前述の如く、等速自在継手の２個分を一体化することにより、等速自在継手１個分の交角の限界が例えば２７．５°の場合はその倍の５５°の交角を複合型等速自在継手全体として実現可能にすると共に、外側継手部材の開口側をシャフトに取付けたカバー部材の内径球面でメカニカルにシールする構造のため、ゴムなどのエラストマーブーツを使用できないような過酷な使用環境のドライブアクスルにも十分な耐久性をもって適用することができる。また、二個の等速自在継手の外側継手部材を一体化した構造のため、外側継手部材の内部空間が倍増し、継手内部に大量のグリースを収納することができて適宜給脂の手間を軽減し、不測のグリース切れや耐久性劣化の問題を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図１および図２に基づき説明する。図１は作動角０°、図２は最大作動角５５°の状態の複合型等速自在継手の縦断面である。この複合型等速自在継手は、トルク伝達部材としてボール４を使用する通常の固定型等速自在継手の同一仕様のものを、２個一体化した構造である。以下、便宜的に片側ハーフの等速自在継手を参照しつつ説明する。すなわち、この複合型等速自在継手の片側ハーフは、内径球面１ａに６本の曲線状の案内溝１ｂを軸方向に形成した円筒状の外側継手部材１と、外径球面２ａに６本の曲線状の案内溝２ｂを軸方向に形成し、スプライン（またはセレーション）孔２ｃを有する内側継手部材２と、スプライン孔２ｃに一端が嵌合されたシャフト３と、シャフト３に取付けたカバー部材８と、外側継手部材１の案内溝１ｂと内側継手部材２の案内溝２ｂとが協働して形成する６本のボールトラックに１個ずつ配されたトルク伝達用ボール４と、ボール４を保持する保持器５とで構成される。なお、案内溝１ｂ、２ｂの数は６の場合を例示したが、７、８、９、１０、…と増やす場合もある。
【００１５】
前記外側継手部材１は、等速自在継手２個分の外側継手部材１を一体化した構造である。ここで「一体化」とは、別体として製作した二つの外側継手部材１を連結一体化する場合と、共通の素材から完全一体に成形する場合の両方を含む。すなわち、２つの外側継手部材１同士を、その開口側（シャフト３側）を外側にした背面合わせ状態で同軸で一体化してある。一体化した中央部分は連通口１ｃとされ、左右の外側継手部材１の内部が連通口１ｃで繋がっている。連通口１ｃ内面には必要に応じて補強リブなどを形成してもよい。外側継手部材１の背面合わせ側の外径は、外側継手部材１の最大外径よりも小さくされている（中央括れ形状）。そして二個一体形の外側継手部材１全体としては、いわゆる「鼓状」ないし「ダブルピーナッツ状」を呈する。このような中央括れ形状とするのは、後述のカバー部材８との干渉を回避して十分な作動角を取れるようにするためである。中央括れ部１ｄの横断面中心Ｏ３は、複合型等速自在継手をドライブアクスルに使用した場合、キングピンの旋回中心に略位置する。
【００１６】
外側継手部材１の外周面は、外側継手部材１の軸線を中心とする円筒面であって、前記中央括れ部１ｄから外側継手部材１の開口側にかけて、外径が増大する方向に傾斜した傾斜直線部１ｅと、この傾斜直線部１ｅの端から開口側縁部にかけて外側継手部材１の軸線と平行方向に水平直線状に延在する水平直線部１ｆで構成される。括れ部１ｄの一部に、外側継手部材１の内部にグリースを補給するため、給脂部としての給脂ニップルＮが周方向任意箇所に適数配設される。給脂ニップルＮの配設数は、車両がどの位置で停止しても給脂可能とするよう、少なくとも２箇所以上に配設するのが望ましい。給脂ニップルＮの頭部が外側継手部材１の外周面から外側に突出してカバー部材８と干渉しないように、給脂ニップルＮの頭部が隠れるように、括れ部１ｄに隠れ孔１ｇが形成される。
【００１７】
外側継手部材１の開口側縁部には、図４に示すように、外側に臨んだ直角段部１ｈが形成される。この直角段部１ｈに、断面Ｌ字状のメタルリング１１が嵌合される。このメタルリング１１は、その外周側にシールリング１２を加硫一体化してなるもので、メタルリング１１のＬ字状断面の内面が、シールリング材の薄膜を介して、あるいはシールリング材の薄膜を介することなく直接に、直角段部１ｈの外周面に圧嵌合される。メタルリング１１は、外向きの２列シールリップ１２ａ、１２ｂを有する断面が全体としてほぼコ字状ないしＶ字状のシール部材であって、シールリップ１２ａ、１２ｂの外端は自然状態では外側継手部材１の外周面からやや外側に突出する。このシールリップ１２ａ、１２ｂの全周に、カバー部材８の内径球面８ａが連続的に摺接する構造になっている。
【００１８】
カバー部材８は、外側継手部材１の外周面と摺接可能な内径球面８ａを有する球殻体である。球殻体の一部が切り欠かれて外側継手部材１の一部が摺動自在に内嵌した構造である。このカバー部材８は、通常は強度と耐久性を考慮して鋼製など金属製とするが、必要に応じて所定強度を有する強化樹脂など他の材料で代替してもよい。内径球面８ａは、継手の中心Ｏを中心とする半径Ｒの部分球面である。カバー部材８の内径球面８ａに、必要に応じ、摩擦低減用として樹脂などの低摩擦材を貼付け、焼付け、または塗布などしてもよい。カバー部材８の中心には、シャフト３を挿通するボス部８ｂが形成される。このボス部８ｂの内周面には、図５に示すように、２列のダブルＯリング１３と、圧縮ばね１４が収容される。ダブルＯリング１３は、ボス部８ｂの内端側内周面に形成した２列の溝部８ｃに嵌合される。圧縮ばね１４は、ボス部８ｂの外端側内周面に形成された凹段部８ｄに収納される。凹段部８ｄの奥に圧縮ばね１４の着座リング１５が配置される。ボス部８ｂの外端に一致するシャフト３の外周面に環状溝３ａが形成される。この環状溝３ａにスナップリング１６が固定的に嵌合される。圧縮ばね１４は、着座リング１５とスナップリング１６との間に所定のセット圧で圧縮収容される。
【００１９】
シャフト３の先端は、内側継手部材２のスプライン孔２ｃに嵌合され、かつ、角サークリップ１７によって内側継手部材２との相対移動が規制される。角サークリップ１７は断面矩形であり、シャフト３の外周面に形成した環状溝３ｂに嵌合する。
【００２０】
角サークリップ１７と内側継手部材２との間に隙間Ｃを１〜２ｍｍ程度付与することが望ましい。これにより、内側継手部材２がシャフト３に対して軸方向に移動可能となる。複合型等速自在継手をドライブアクスルに使用した場合、継手中心Ｏ３と、キングピンの旋回中心とを完全に一致させることは困難である。複合型等速自在継手をシャフト３の軸方向に移動可能とすることにより、前記中心のずれを吸収・補正する。このように複合型等速自在継手が軸方向に動いた場合でも、圧縮ばね１４の附勢力でカバー部材８が内側継手部材２に追従する形で移動するため、カバー部材８の内径球面８ａとシールリング１２との間のシール性はまったく影響を受けない。
【００２１】
左右の等速自在継手は、カバー部材８を除く単独構造では従来公知のダブルオフセット型と呼ばれるもので、図１のように、作動角０°において、外側継手部材１と内側継手部材２の二つの案内溝１ｂ，２ｂの半径Ｒ１、Ｒ２の中心Ｏ１、Ｏ２は、外側継手部材１の内径球面１ａと内側継手部材２の外径球面２ａの共通の中心Ｏ（継手の中心）に対して、それぞれ、軸方向反対側に等距離ｆだけオフセットされる。これにより、案内溝１ｂと、これに対応する案内溝２ｂとが協働して形成するボールトラックは、継手の開口側に向かって開いた楔状となる。
【００２２】
保持器５は円環状部材で構成され、その外周面は外側継手部材１の内径球面１ａと摺接する外径球面５ａとされるとともに、内周面は内側継手部材２の外径球面２ａと摺接する内径球面５ｂとされる。保持器５の周壁に、ボール４と同数の窓６が研削やミーリング等で貫通形成される。窓６の形状は例えば矩形であって、保持器５の円周方向に等間隔で形成される。
【００２３】
本発明に係る複合型等速自在継手は以上のように構成され、外側継手部材１と内側継手部材２が図１の作動角０°の状態では、ボール４が、外側継手部材１の案内溝１ｂと内側継手部材２の案内溝２ｂの曲率中心Ｏ１、Ｏ２のオフセットによる効果で、継手中心Ｏを含み回転軸線に垂直な平面内に保持され、この状態でトルク伝達が行なわれる。
【００２４】
次に、複合型等速自在継手の両側において、外側継手部材１と内側継手部材２が図２のように限界作動角θまで折曲げられた状態では、複合型等速自在継手全体としては２θの作動角を実現する。この時、カバー部材８のボス部８ｂの内端が外側継手部材１の開口端に当接する。トルク伝達ボール４は保持器５によって角度θを二等分する平面内に配向せしめられ、これによって継手の等速性が確保される。
【００２５】
図１の状態で、左右のシールリング１２は、いずれも、カバー部材８の内径球面８ａに全周で密着する。内側継手部材２が外側継手部材１に対して図２のように角度θで角度変位しても、この状態に至るまでの間、左右のシールリングは、図１の時と同様に、カバー部材８の内径球面８ａに全周で密着した状態を維持する。圧縮ばね１４は、カバー部材８を常に外側継手部材１のシールリング１２側に附勢するから、シールリング１２とカバー部材８の内径球面８ａとの間に隙間が生じない。
【００２６】
複合型等速自在継手をドライブアクスルに使用した場合、左右の外側継手部材１の中央の中心位置Ｏ３は、キングピンの旋回中心に略位置するが、部品の寸法精度や隙間等により、両者は完全には一致しない場合が多い。本発明は図６の角サークリップ１７に隣接する隙間Ｃ（１〜２ｍｍ）により複合型等速自在継手をシャフト３の軸方向に移動可能し、キングピン旋回中心とのずれを吸収・補正する。このように複合型等速自在継手が軸方向に動くことを考慮して、圧縮ばね１４の附勢力でカバー部材８の内径球面８ａをシールリング１２に押付けるのである。
【００２７】
複合型等速自在継手の回転中、ボール４や保持器５回りは外側継手部材１内に充填されたグリースで潤滑される。左右の外側継手部材１は一体化されて内部容積が単独の外側継手部材１の場合の二倍近くある。このため、継手内部に十分な量のグリースを保持でき、しかも、給脂は１箇所の給脂ニップルＮから行なうことができ、また潤滑が必要な部位にグリースを確実に行き渡らせることができる。
【００２８】
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、特許請求の範囲に記載した技術的思想に基づき種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の複合型等速自在継手は、農業用トラクターのドライブアクスルに限らず、高作動角が必要で過酷な環境で使用される各種車両のドライブアクスルや産業用機械にも同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】作動角０°の状態の本発明の複合型等速自在継手の縦断面図。
【図２】最大作動角の状態の本発明の複合型等速自在継手の縦断面図。
【図３】図１中IIIで示す給脂ニップル周辺の拡大断面図。
【図４】図１中IＶで示す外側継手部材とカバー部材との摺接部分の拡大断面図。
【図５】図１中Ｖで示すシャフトとカバー部材との連結部の拡大断面図。
【図６】図１中ＶＩで示すシャフトと内側継手部材との連結部の拡大断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１     外側継手部材
１ａ   内径球面
１ｂ，２ｂ    案内溝
１ｃ   連通口
１ｄ   中央括れ部
１ｅ   傾斜直線部
１ｆ   水平直線部
１ｇ   隠れ孔
１ｈ   直角段部
１ｊ   雌ねじ孔
２     内側継手部材
２ａ   外径球面
２ｂ   案内溝
２ｃ   スプライン孔
３     シャフト
３ａ   環状溝
３ｂ   環状溝
４     ボール
５     保持器
５ａ   外径球面
５ｂ   内径球面
６     窓
８     カバー部材
８ａ   内径球面
８ｂ   ボス部
８ｃ   溝部
８ｄ   凹段部
９     ナット付き小ねじ
１１   メタルリング
１２   シールリング
１２ａ 、１２ｂ      シールリップ
１３   Ｏリング
１４   圧縮ばね
１５   着座リング
１６   スナップリング
１７   角サークリップ
Ｃ     隙間
Ｎ     給脂ニップル
【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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