(57)【要約】 【課題】  小径孔内径寸法のバラツキに対して組付け作業性を維持するとともに、より高いシール性を確保することが可能な中空シャフト用プラグを提供する。【解決手段】  弾性材料によりプラグ本体の外周に形成されており、大径孔内にプラグ本体が装着された状態で、プラグ本体に環状に設けられ大径孔の内壁よりも小径な台座リブの外径から突出し、挿入方向とは反対方向へ倒れ込むことにより、大径孔の内壁に弾性的にシールリップが圧接する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸継手（３）にて別のシャフト（１）に連結される中空シャフト（２）に用いられ、その中空シャフト（２）の一端面において開口する小径孔（１５）の開口端（１５ａ）から挿入されるとともに、小径孔（１５）の途中の前記開口端（１５ａ）近傍においてその小径孔（１５）よりも大径に形成された大径孔（１６）に装着されることにより、中空シャフト（２）内部を塞ぐようにした中空シャフト用プラグであって、弾性材料により、前記中空シャフト（２）の小径孔（１５）よりも小径に形成され、自身の挿入方向前側部分には、その前端面に開口する前部凹所（１９）が形成されたプラグ本体（１８）と、前記軸継手（３）を潤滑するための潤滑剤（Ｇ）が、前記大径孔（１６）よりも内方へ進入するのを防止するべく、弾性材料によりプラグ本体（１８）の外周に形成され、前記大径孔（１６）内にプラグ本体（１８）が装着された状態で、大径孔（１６）の内壁（１６ａ）よりも小径であってプラグ本体（１８）の外径に環状に配置された台座リブ（２２）と、台座リブ（２２）の外径から突出し挿入方向とは反対方向へ倒れ込むことにより大径孔（１６）の内壁（１６ａ）に弾性的に圧接可能な環状のシールリップ（２７）とを備えたことを特徴とする中空シャフト用プラグ。
【請求項２】
プラグ本体（１８）の外周には、大径孔（１６）内にプラグ本体（１８）が装着されたときに大径孔（１６）の内壁（１６ａ）に接触し、そのプラグ本体（１８）を所定の姿勢に保持するための突起（２３，２４）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の中空シャフト用プラグ。
【請求項３】
プラグ本体（１８）の前端部外周に、前側ほど縮径するテーパ部（２５）を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の中空シャフト用プラグ。
【請求項４】
プラグ本体（１８）の挿入方向後側部分に、その後端面に開口し、かつ挿入作業用治具（２１）の一部を収容可能な後部凹所（２０）を形成したことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の中空シャフト用プラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸継手にて別のシャフトに連結される中空シャフトに用いられるプラグに係り、より詳しくは、中空シャフト内に形成された大径孔に装着される事により、中空シャフト内部を塞いで潤滑材の進入を防止するための中空シャフト用プラグに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば車両において、軸継手によってディファレンシャルに駆動連結されるドライブシャフトとしては、棒状のシャフトが一般的に用いられてきた。これに対し、近年の車両の軽量化の要求に応えるべく、前記の棒状のシャフトに代えて筒状のシャフト（以下、中空シャフトという）を用いることが検討されている。この技術において、従来のシャフトを単に中空シャフトに代えただけでは、軸継手部分を潤滑するためのグリース等の潤滑剤がシャフト内部に流入してしまう。そこで、中空シャフトの内部にゴムプラグを挿入し塞ぐことが考えられているが、組付け作業性とシール性の双方を満足させることは難しい課題であった。
【０００３】
この点に鑑み、特許文献１には、中空シャフトへの組付け作業性が良く、潤滑剤が進入するのを防止できる中空シャフト用プラグが紹介されている。同文献記載の中空シャフト用プラグは、弾性材料により、中空シャフトの小径孔よりも小径に形成され、自身の挿入方向前端面に開口する前部凹所が形成されたプラグ本体と、プラグ本体に形成され装着された状態で大径孔の内壁に弾性的に圧接可能な環状シールとを備えている。この構成により、組付け作業性とシール性の双方を満足させている。
【特許文献１】特開平６−２８１０１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら軸継手のシャフトの場合、揺動運動だけではなく軸方向への摺動運動が加わる場合もあり、中空シャフトのシールに摺動による圧力の脈動が働くことになり、シール性に対して不利となる。このため、小径孔内径寸法のバラツキに対して組付け作業性を保ちながら、更なるシール性の確保が可能な中空シャフト用プラグが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明のブーツは、軸継手にて別のシャフトに連結される中空シャフトに用いられ、その中空シャフトの一端面において開口する小径孔の開口端から挿入されるとともに、小径孔の途中の前記開口端近傍においてその小径孔よりも大径に形成された大径孔に装着されることにより、中空シャフト内部を塞ぐようにした中空シャフト用プラグであって、弾性材料により、前記中空シャフトの小径孔よりも小径に形成され、自身の挿入方向前側部分には、その前端面に開口する前部凹所が形成されたプラグ本体と、前記軸継手を潤滑するための潤滑剤が、前記大径孔よりも内方へ進入するのを防止するべく、弾性材料によりプラグ本体の外周に形成され、前記大径孔内にプラグ本体が装着された状態で大径孔の内壁よりも小径で環状の台座リブの外径から突出し、挿入方向とは反対方向へ倒れ込むことにより、大径孔の内壁に弾性的に圧接可能な環状のシールリップとを備えた中空シャフト用プラグをその要旨としている。このような構成とすることにより、シャフトが軸方向への摺動運動をしてシールリップに圧力が加わった場合でも、シール力が増大するように作用する。
【０００６】
好ましくは、プラグ本体の外周に大径孔内にプラグ本体が装着されたときに大径孔の内壁に接触し、そのプラグ本体を所定の姿勢に保持するための突起を設ける構成とした方がよい。このような構成とすることにより、プラグ本体の複数箇所でプラグが大径孔内壁に接触し、プラグの姿勢は中空シャフトの軸線と一致またはほぼ一致した状態に保たれる。
【０００７】
好ましくは、プラグ本体の前端部外周に、前側ほど縮径するテーパ部を設けた構成とした方がよい。このような構成とすることにより、小径孔の開口端へのプラグの挿入が容易かつ確実になる。
【０００８】
好ましくは、プラグ本体の挿入方向後側部分に、その後端面に開口し、かつ挿入作業用治具の一部を収容可能な後部凹所を形成した構成とした方がよい。このような構成とすることにより、後部凹所内の治具押圧方向が挿入方向と交差する方向へずれるのを規制し、治具の押圧力がプラグ本体に効率よく伝達される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、シールリップが挿入方向の反対側に倒れ込んで大径孔内周面に圧接することにより、シャフトの摺動によるグリース圧が働くような場合にもより高いシール性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の中空シャフト用プラグの一実施形態となる中空シャフト用プラグ（以下、「プラグ」と略称する）について説明する。
【００１１】
以下に発明を具体化した一実施形態を図１〜６に基づいて説明する。図１に示すように、車両のディファレンシャルの駆動軸１と、同駆動軸１および車輪を連結する従動軸（一般に「ドライブシャフト」と呼称されているもの）２とは軸継手としての等速ジョイント３によって駆動連結されている。等速ジョイント３は、駆動軸１の端部に設けられたアウタレース４と、従動軸２の端部に取付けられたインナレース５とを備えている。アウタレース４の内周面側およびインナレース５の外周側には、円弧状をなす複数の溝６,７が形成されており、両溝６，７が対向するようにアウタレース４内にインナレース５が収容された状態で、両溝６，７内にトルク伝達用のボール（図１では１個のみ図示）８が収容されている。アウタレース４とインナレース５との間には、ボール８を保持するためのケージ９が配設されている。
【００１２】
前記等速ジョイント３はゴムまたは樹脂製のブーツ１１によって覆われている。ブーツ１１は、前記アウタレース４の外周に取付けられる大径側端部１２と、従動軸２の外周に取付けられる小径側端部１３と、その間に形成された蛇腹部１４とから構成されている。そして、アウタレース４の内底部４a、およびブーツ１１の蛇腹部１４内には、等速ジョイント３を潤滑するための潤滑剤としてのグリースＧが適量注入されている。なお、図１では、蛇腹部１４内のグリースＧの図示を省略している。
【００１３】
本実施形態では、前記従動軸２として、内部が中空となった中空シャフトが用いられている。すなわち、図４に示すように従動軸２には、その軸線Ｌ１に沿って直線状に延び、かつどの部位においてもほぼ同一内径を有する小径孔１５が形成されている。小径孔１５は引き抜き加工によって形成されたものであり、その両端は従動軸２の両端面において開口している。従動軸２のインナレース５側に開口する小径孔１５の開口端１５ａは面取りされている。小径孔１５の途中であって、前記開口端１５ａの近傍には、同小径孔１５よりも大径の大径孔１６が形成されている。この大径孔１６は切削加工により形成されたもので、その公差は、引き抜き加工による小径孔１５の公差に比べて±０．０５ｍｍ程度である。
【００１４】
前記大径孔１６には従動軸２内部を閉塞するためのプラグ１７が装着されている。このプラグ１７は、弾性を有しかつ耐油性に優れた材質、例えばクロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）等のゴムによって形成されている。ここで、プラグ１７の大径孔１６への挿入しやすさを考慮すると、プラグ１７は硬度が４０〜５０Ｈs程度の柔らかさを有していることが望ましい。
【００１５】
前記プラグ１７の大部分を占めるプラグ本体１８は、前記小径孔１５よりも若干小径に形成されている。プラグ本体１８において、大径孔１６への挿入方向前側部分（図４の左側部分）には、その前端面において開口する前部凹所１９はプラグ本体１８の前側ほど拡径している。同様に、プラグ本体１８の挿入方向後側部分（図４の右側部分）には、その後端面において開口する後部凹所２０が形成されている。この後部凹所２０はプラグ本体１８の後ろ側ほど拡径している。前後両凹所１９，２０は互いに同一形状をなしており、いずれも挿入作業用の治具２１の一部が収容可能となっている（図５参照）。
【００１６】
プラグ本体１８の外周において、プラグ１７の軸線Ｌ２方向の中央部には、その全周にわたって円環状の台座リブ２２が一体に形成されており、さらにその頂部には全周にわたってシールリップ２７が一体に形成されている。シールリップ２７は、前記アウタレース４の内底部４ａのグリースＧが、大径孔１６よりも内方（図４の左方）へ進入するのを防止するためのものである。そのために、シールリップ２７は大径孔１６よりも若干大径で、かつヒレ形状に形成されており、また、シールリップ２７の根元の台座リブ２２は、大径穴１６よりも若干小径で、かつ断面山形状に形成されている。プラグ１７が大径孔１６に装着されたとき、シールリップ２７は自身の弾性により挿入方向の反対側へ倒れ込みながら変形して、大径孔１６の内壁１６ａに圧接可能となっており、シールリップ２７の根元部の台座リブ２２がシールリップ２７の過剰な変形を抑制する。台座リブ２２が本実施例に示す断面山形状のような、頂部から根元にかけて末広がり形状となっていることにより、挿入時に発生する変形をシールリップ２７だけで受けるのではなく台座リブ２２へも分散させることができるので応力集中を緩和することができる。さらに台座リブ２２が断面山形状である場合には、大径孔内にプラグ１７が装着されるとシールリップ２７が倒れ込み大径孔１６の内壁１６ａに圧接した状態になった時、シールリップ２７と台座リブ２２との間には台座リブ２２の断面山形状に由来する口開き部分ができる。この口開き部ができる故にシールリップ２７には圧力がかかり、より高いシール性を示す。したがって、台座リブ２２の形状は、断面山形状のような頂部から根元にかけて末広がりとなった形状が好ましい。また、台座リブ２２の形状が台形形状のような形状である場合には、倒れ込んだシールリップ２７の先端が台座リブ２２の上辺からはみ出すように、
シールリップ２７長さ＞（台座リブ２２上辺長さ−シールリップ２７厚さ）／２
の関係になるように設定することが好ましい。
【００１７】
この台座リブ２２の外径にシールリップ２７の厚さを加えた外径は、締め代が７〜１０％となるように設定することが好ましく、１５％を超えると、人手によりプラグ１７を大径穴１６まで挿入することが困難となる。ここで、締め代をｄとし、台座リブ２２の外径をＤ１とし、シールリップ２７の厚さをｔ、大径孔１６の内径をＤ２とすると、締め代ｄは以下の式（１）によって表わされる弾性変形率である。
ｄ＝１００・｛（Ｄ１＋２ｔ）−Ｄ２｝／（Ｄ１＋２ｔ）      ……（１）
また、シールリップの厚さは１ｍｍ程度の厚さが好ましく、成形性のうえから０．５ｍｍ以上の厚さを要し、シールリップとしての柔軟性保持からは２ｍｍ以下であることがよい。また、シールリップの先端部は安定したシール性と成形性を得るためにＲ形状とするのが好ましく、シールリップの付け根部分には応力集中を防止するためにＲまたは面取り形状とすることが好ましい。さらに、シールリップを倒れやすくするためにリップの途中に凹部を設けるのもよい。
【００１８】
前記プラグ本体１８外周の前端部分には、円環状の前部補助リップ２３が一体に形成され、後端部分には円環状の後部補助リップ２４が一体に形成されている。前後両補助リップ２３，２４は、突起を構成している。前後両補助リップ２３，２４は、大径孔１６の内壁１６ａに弾性的に接触して、その大径孔１６内でのプラグ１７を所定の姿勢に保持するとともに、グリースＧのシールを行なうためのものである。そのために、前後両補助リップ２３，２４は大径孔１６よりも若干大径で、かつシールリップ２７よりも若干小径の断面山形状に形成されている。そして、前後両補助リップ２３，２４はプラグ１７が大径孔１６内に装着されたとき、自身の弾性により変形して大径孔１６の内壁１６ａに圧接可能となっている。前後両補助リップ２３，２４の外径は、締め代が２〜５％となるように設定することが好ましい。締め代は、前記式（１）に準じて求められる値（弾性変形率）である。締め代が２％よりも小さいと十分なシール性が得られず、反対に５％を超えると、人手によりプラグ１７を大径孔１６まで挿入することが困難となる。
【００１９】
さらに、前記プラグ本体１８の前端部外周には、前側ほど縮径するテーパ部２５が設けられている。同様に、プラグ本体１８の後端部外周には、後側ほど縮径するテーパ部２６が設けられている。プラグ１７の軸線Ｌ２に対し交差する両テーパ部２５，２６の傾斜角度αは２５〜３５°に設定することが望ましい。傾斜角度αが２５°よりも小さいと、プラグ本体１８が軸線Ｌ２方向へ必要以上に長くなってしまう。反対に傾斜角度αが３５°を越えると、大径孔１６へのプラグ１７の挿入性が損なわれる。
【００２０】
次に、前記のように構成された本実施例の作用及び効果について説明する。まず、人手によりプラグ１７を大径孔１６に装着する際の作業について説明する。この作業に際しては、図５に示すように、プラグ１７の前端部を従動軸２における小径孔１５の開口端１５ａに当接させる。この際、プラグ本体１８の前側に形成されたテーパ部２５により、同プラグ本体１８の前端が小径となっており、しかも、開口端１５ａが面取りされているので、容易かつ確実にプラグ１７の前端部を開口端１５ａに当接させることができる。
【００２１】
続いて、プラグ１７の後部凹所２０内に治具２１の先端を挿入する。後部凹所２０はプラグ１７の後面において大きく開口しているので、この開口部分への治具２１の挿入がしやすい。また、治具２１が前記開口部分に一旦挿入されると、後部凹所２０が前側ほど縮径されていることから、前記治具２１は後部凹所２０の内壁に沿ってプラグ１７の軸心部分へ向けて導かれる。従って、治具２１の軸線Ｌ３をプラグ１７の軸線Ｌ２にほぼ一致させる作業が容易である。また、プラグ本体１８の後側部分は、後部凹所２０内の治具２１が挿入方向と交差する方向へずれるのを規制する。従って、治具２１の押圧力がプラグ本体１８に効率良く伝達される。
【００２２】
続いて、前記治具２１によりプラグ１７を前方へ押圧し、そのプラグ１７を小径孔１５内へ挿入する。この際、プラグ本体１８の前側のテーパ部２５が、開口端１５ａの面取り部分を摺動する。この摺動により、従動軸２の軸線Ｌ１とプラグ１７の軸線Ｌ２とがほぼ一致するようにプラグ１７が導かれる。引き続き、治具２１の押圧によりプラグ１７が小径孔１５に挿入されると、図６に示すように、プラグ１７の前側部分が前部凹所１９内へ向けて弾性変形する。これは、前部凹所１９の分だけプラグ１７の前側部分の肉厚が小さくなっており、この箇所が撓みやすくなっているからである。プラグ１７の前側部分は、前部補助リップ２３が小径孔１５の図６で示す位置に至ったときに最も内方へ撓む。同様に、プラグ１７の後側部分が小径孔１５を通過する際には、その後側部分が後部凹所２０内へ弾性変形する。
【００２３】
このように、前後両補助リップ２３，２４が小径孔１５よりも大径であるにもかかわらず、同補助リップ２３，２４を含むプラグ１７の前後両側部分が大きく撓むことで、同小径孔１５へプラグ１７を挿入するのに必要な荷重（挿入荷重）が、前後両凹所１９，２０のない場合に比べて小さくなる。従って、引き抜き加工により形成された小径孔１５の内径寸法のばらつきが大きく、同小径孔１５の内径と前後両補助リップ２３，２４との偏差が大きくても、プラグ１７を少ない力で開口端１５ａから大径孔１６へ向けて挿入させることができる。
【００２４】
前記の挿入により、前部補助リップ２３が大径穴１６に至ると、この前部補助リップ２３を含めたプラグ１７の前側部分が、自身の弾性により前部凹所１９内で拡がって元の形状に戻る。同様に、後部補助リップ２４を含めたプラグ１７の後側部分が、自身の弾性により後部凹所２０内で拡がって元の形状に戻る。前後両補助リップ２３，２４およびシールリップ２７は大径孔１６よりも若干大径であることから、いずれも大径孔１６の内壁１６ａに弾性的に圧接する。なお、前記のようにプラグ１７が大径孔１６内へ挿入されると、プラグ本体１８外周の前端に設けられた前部補助リップ２３が、大径孔１６の内壁１６ａの内外両端に当接する。このため、前記の当接により、それ以上のプラグ１７の挿入が規制される。従って、前部補助リップ２３のない場合とは異なり、必要以上にプラグ１７が挿入されて、その一部が大径孔１６よりも内方へ入り込むのを防止できる。
【００２５】
前記のようにしてプラグ１７が大径孔１６内に装着されると、図３に示すように、環状シールリップ２７は開口端１５ａの方向へ倒れ込み大径孔１６の内壁１６ａに対する弾性的な圧接により大径孔１６が閉塞される。この閉塞により、等速ジョイント潤滑用のグリースＧが大径孔１６よりも内方へ進入する現象が防止される。これに加え、本実施例では、プラグ本体１８の外周に円環状に形成された前後両補助リップ２３，２４も大径孔１６の内壁１６ａに弾性的に圧接している。この圧接がプラグ１７全体の閉塞性（シール性）をさらに高め、グリースＧの進入を確実に防止できる。
【００２６】
また、前後両補助リップ２３，２４が大径孔１６の内壁１６ａに接触することにより、大径孔１６内でのプラグ本体１８の姿勢が保持される。すなわち、プラグ本体１８の外周にシールリップ２７のみが形成されている場合には、大径孔１６へのプラグ１７の挿入時、あるいは挿入後に、従動軸２の軸線Ｌ１に対しプラグ１７の軸線Ｌ２が交差した状態、つまり傾いた状態となるおそれがある。しかし、本実施例では前記シールリップ２７とは別に前後両補助リップ２３，２４が設けられているため、プラグ１７が大径孔１６に収容された状態では、同プラグ１７の軸線Ｌ２方向の複数箇所（この場合、シールリップ２７及び前後両補助リップ２３，２４の３箇所）でプラグ１７が大径孔１６の内壁１６ａに接触する。これらの接触により、プラグ１７の姿勢は、従動軸２の軸線Ｌ１に対しプラグ１７の軸線Ｌ２が一致、あるいはほぼ一致した状態に保たれる。さらに、本実施例では、前後両補助リップ２３，２４がプラグ本体１８外周の前後両端に設けられ、大径孔１６の内壁１６ａの内外両端に当接しているので、この当接により、大径孔１６内でのプラグ１７の軸線Ｌ２方向への移動も規制される。従って、大径孔１６内でプラグ１７を所定の姿勢に確実に保持できる。
【００２７】
併せて、既述したように本実施例では、プラグ本体１８の後側に形成された後部凹所２０が前部凹所１９と同様の機能を発揮する。つまり、後部凹所２０により、プラグ本体１８の後側部分の肉厚が小さく、自身の弾性により後部凹所２０内へ撓みやすくなっている。このため、プラグ１７の挿入方向を逆にした場合にも、前記と同様に、プラグ１７を少ない力で小径孔１５の開口端１５ａから従動軸２内へ挿入させることが可能となる。つまり、プラグ１７の挿入方向が規制されず、前後どちらの側からも挿入することが可能となる。これにともない、プラグ１７挿入時の作業性が向上する。
【００２８】
なお、本発明は前記実施例の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明を具体化した一実施例において、プラグが装着された従動軸と駆動軸とを等速ジョイントによって連結した状態を示す部分断面図である。
【図２】一実施例のプラグの拡大斜視図である。
【図３】一実施例の従動軸の大径孔内にプラグが装着された状態を示す部分断面図である。
【図４】一実施例の従動軸の大径孔内にプラグが装着される前の状態を示す部分断面図である。
【図５】一実施例において、小径孔の開口端にプラグが押し当てられた状態を示す部分断面図である。
【図６】一実施例において、治具の使用により小径孔内にプラグが挿入される状態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１              駆動軸としてのシャフト
２              従動軸としての中空シャフト
３              等速ジョイント
４              アウタレース
５              インナレース
６              溝
７              溝
８              ボール
９              ケージ
１１            ブーツ
１２            大径側端部
１３            小径側端部
１４            蛇腹部
１５            小径孔
１５ａ          開口端
１６            大径孔
１６ａ          内壁
１７            プラグ
１８            プラグ本体
１９            前部凹所
２０            後部凹所
２１            治具
２２            台座リブ
２３            前部補助リップ
２４            後部補助リップ
２５            テーパ部
２６            テーパ部
２７            シールリップ
【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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