(57)【要約】【課題】軸部材の軸方向の変位に対して、筒状シール体が圧縮されたり引張られたりすることなく、長期にわたって安定したシール機能を発揮するシール構造および等速自在継手を提供する。【解決手段】軸方向に往復動する軸部材の外周側を伸縮・湾曲変形可能な筒状シール体５０にて包囲してシールするシール構造である。軸部材４５は、基準側部材の外側部材にその軸方向のスライドが可能として保持される。筒状シール体５０は、一方の開口部が基準側部材の外側部材に外嵌固定される。他方の開口部が軸部材４５のスライド可能に外嵌されたスライド環体５３に外嵌固定される。位置保持機構Ｍにてスライド環体５３の軸方向位置を一定に保持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に往復動する軸部材の外周側を伸縮・湾曲変形可能な筒状シール体にて包囲してシールするシール構造であって、
前記軸部材は、基準側部材の内側部材にその軸方向のスライドが可能として保持され、前記筒状シール体は、一方の開口部が前記基準側部材の外側部材に外嵌固定されるとともに、他方の開口部が前記軸部材にスライド可能として外嵌されたスライド環体に外嵌固定され、かつ、位置保持機構にてスライド環体の軸方向位置を一定に保持することを特徴とするシール構造。
【請求項２】
位置保持機構は、基準側部材の内側部材とスライド環体との間に介在されてスプリング力にてこのスライド環体を所定位置に位置させるバネ部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載のシール構造。
【請求項３】
軸部材の外周面とスライド環体の内周面との間にシール部材を配設したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシール構造。
【請求項４】
前記シール部材がリングシールであることを特徴とする請求項３に記載のシール構造。
【請求項５】
前記シール部材がオイルシールであることを特徴とする請求項３に記載のシール構造。
【請求項６】
外側継手部材と、内側継手部材と、トルク伝達部材とを備えた等速自在継手であって、
筒状シール体を、大径部が外側継手部材の開口部に外嵌固定されるとともに小径部が軸部材に軸方向スライド自在として外嵌されたスライド環体に外嵌固定されるブーツとし、この外側継手部材の開口部を前記請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のシール構造にてシールしたことを特徴とする等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シール構造に関し、特に自動車や各種産業機械に用いられる動力伝達装置である等速自在継手における継手開口部を密封するシール構造およびシール構造にブーツを用いた等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
等速自在継手には、図５から図７に示すような固定式等速自在継手がある。この等速自在継手は、内径面１に複数のトラック溝２を形成した外側継手部材３と、外径面４に複数のトラック溝５を形成した内側継手部材６と、外側継手部材３のトラック溝２と内側継手部材６のトラック溝５とで協働して形成されるボールトラックに配された複数のボール７と、ボール７を収容するためのポケット８を有するケージ９とで主要部が構成されている。
【０００３】
また、外側継手部材３は、内径面１にトラック溝２が形成されたカップ部（マウス部）１０と、カップ部１０から突設されるフランジ部１１とからなる。内側継手部材６の軸心孔には、雌スプライン１２が形成され、内側継手部材６の軸心孔にシャフト１５の端部１５ａが嵌入される。シャフト１５の端部１５ａには雄スプライン１６が形成され、シャフト１５の端部１５ａが内側継手部材６の軸心孔に嵌入された際に、雌スプライン１２と雄スプライン１６とが嵌合する。
【０００４】
外側継手部材３の開口部がブーツ２０にて塞がれている。ブーツ２０は、大径部２０ａと、小径部２０ｂと、大径部２０ａと小径部２０ｂとを連結する蛇腹部２０ｃとを備える。そして、ブーツ２０の大径部２０ａが、外側継手部材３の開口部に外嵌された状態でブーツバンド２１が締め付けられて、外側継手部材３に固定される。また、ブーツ２０の小径部２０ｂは、シャフト１５にスライド自在として外嵌されたスライド環体２２に外嵌された状態でブーツバンド２１が締め付けられて、スライド環体２２に固定される。
【０００５】
この等速自在継手においては、シャフト１５と内側継手部材６とがスプライン嵌合しているので、内側継手部材６に対してシャフト１５がその軸線に沿って往復動（スライド）することができる。そのため、ブーツ２０の小径部２０ｂが固定されるスライド環体２２がシャフト１５に対してスライドできるように設定し、このシャフト１５の軸方向の往復動に際して、スライド環体２２の軸方向位置が変位しないようにしていた。
【０００６】
また、従来には、駆動軸の全長やスライド長に制約を受けず、また大きな角度が付いてもブーツの蛇腹部の山部同士の接触を少なくすることが可能なブーツが提案されている（特許文献１）。
【０００７】
この特許文献１のブーツは、小径部を、外側環状壁部と内側環状壁部との２重壁構造とするとともに、外側環状壁部と内側環状壁部とをＵ字状断面の環状ウェブ部に連結するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２３５７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図５等に示す等速自在継手では、シャフト１５が内側継手部材６に対して矢印Ａ方向にスライドした際、シャフト１５に付着した油分等で、スライド環体２２のシャフト１５に対するスライドが規制される場合がある。このような場合、図６に示すように、シャフト１５のスライドとともに、スライド環体２２が内側継手部材６から離間する方向に移動することになる。このように、スライド環体２２が内側継手部材６から離間する方向に移動すれば、ブーツ２０の蛇腹部２０ｃが軸方向に延びることになる。
【００１０】
すなわち、図５において、フランジ部１１の端面からスライド環体２２のブーツ装着部中心までの寸法をＸとし、図６におけるフランジ部１１の端面からスライド環体２２のブーツ装着部中心までの寸法をＸ１としたとき、Ｘ＜Ｘ１となる。
【００１１】
また、シャフト１５が矢印Ｂ方向に移動した状態（縮まった状態）から延びようとしたときに図７に示すように、ブーツ２０を圧縮し過ぎる場合がある。すなわち、図７におけるフランジ部１１の端面からスライド環体２２のブーツ装着部中心までの寸法をＸ２としたとき、Ｘ＞Ｘ２となる。
【００１２】
このため、ブーツ２０に大きな引張り力や大きな圧縮力が作用することになって、ブーツ寿命を縮めることになって、交換作業やメンテナンス作業を頻繁に行う必要が生じ、コスト高となっていた。
【００１３】
また、特許文献１に記載のブーツでは、軸方向の変位や湾曲変形等に対応することができるが、小径側が大径となるととともに、複雑な形状で生産性に劣る。しかも、小径部側が２重構造であるので、使用するブーツバンドは限定され、しかも装着性に劣ることになる。
【００１４】
そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、軸部材の軸方向の変位に対して、筒状シール体が圧縮されたり引張られたりすることなく、長期にわたって安定したシール機能を発揮するシール構造および等速自在継手を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のシール構造は、軸方向に往復動する軸部材の外周側を伸縮・湾曲変形可能な筒状シール体にて包囲してシールするシール構造であって、前記軸部材は、基準側部材の内側部材にその軸方向のスライドが可能として保持され、前記筒状シール体は、一方の開口部が前記基準側部材の外側部材に外嵌固定されるとともに、他方の開口部が前記軸部材にスライド可能として外嵌されたスライド環体に外嵌固定され、かつ、位置保持機構にてスライド環体の軸方向位置を一定に保持するものである。
【００１６】
一方の開口部が基準側部材の外側部材に外嵌固定され、他方の開口部がスライド環体に外嵌固定され、しかも位置保持機構にてスライド環体の軸方向位置を一定に保持することができるので、軸部材がその軸方向に往復動しても、筒状シール体が圧縮されたり、引張られたりしない。
【００１７】
位置保持機構は、基準側部材の内側部材とスライド環体との間に介在されてスプリング力にてこのスライド環体を所定位置に位置させるバネ部材を備えたもので構成できる。このように、バネ部材を備えたものでは、このバネ部材のスプリング力によって、スライド環体を安定して所定位置に位置させることができる。
【００１８】
軸部材の外周面とスライド環体の内周面との間にシール部材を配設するようにしてもよい。これによって、シール性能の向上を図ることができる。
【００１９】
前記シール部材がリングシールであっても、オイルシールであってもよい。ここで、リングシールとは、Ｏリング、角リング、Ｄリング等のシール材であり、オイルシールは、くさび状のリップと、このリップを押圧するばね部材とを備えたものである。
【００２０】
本発明の等速自在継手は、外側継手部材と、内側継手部材と、トルク伝達部材とを備えた等速自在継手であって、筒状シール体を、大径部が外側継手部材の開口部に外嵌固定されるとともに小径部が軸部材に軸方向スライド自在として外嵌されたスライド環体に外嵌固定されたブーツとし、この外側継手部材の開口部を前記シール構造にてシールしたものである。
【００２１】
本発明の等速自在継手によれば、軸部材がその軸方向に往復動しても、ブーツが圧縮されたり、引張られたりしない。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のシール構造によれば、軸部材がその軸方向に往復動しても、筒状シール体が圧縮されたり、引張られたりしないので、筒状シール体の寿命を延ばすことができ、長期にわたって安定したシール機能を発揮することができる。
【００２３】
位置保持機構がバネ部材を備えたものでは、スライド環体を安定して所定位置に位置させることができ、筒状シール体の長寿命化がより安定する。
【００２４】
シール部材を配設するものでは、シール性能の向上を図ることができ、製品の高品質化を達成できる。また、シール部材として、既存のリングシールやオイルシールを用いることができ、低コスト化を達成できる。
【００２５】
本発明の等速自在継手では、軸部材がその軸方向に往復動しても、ブーツが圧縮されたり、引張られたりしないので、ブーツの寿命を延ばすことができ、長期にわたって安定したシール機能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態を示すシール構造を用いた等速自在継手の縦断面図である。
【図２】前記図１に示す等速自在継手において軸部材が伸びた状態の縦断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示すシール構造を用いた等速自在継手の縦断面図である。
【図４】オイルシールを示す断面図である。
【図５】従来のシール構造を示す等速自在継手の縦断面図である。
【図６】前記図５に示す等速自在継手においてブーツが伸びた状態の縦断面図である。
【図７】前記図５に示す等速自在継手においてブーツが縮んだ状態の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
【００２８】
図１に本発明に係る等速自在継手を示し、この等速自在継手は、内径面３１にトラック溝３２が形成された外側継手部材３３と、外径面３４にトラック溝３５が形成された内側継手部材３６と、外側継手部材３３のトラック溝３２と内側継手部材３６のトラック溝３５との間に介在されるトルク伝達部材としてのトルク伝達ボール３７と、このボール３７を収容するポケット３８を有するとともに外側継手部材３３と内側継手部材３６との間に介装されるケージ３９とを備える。
【００２９】
また、外側継手部材３３は、内径面３１にトラック溝３２が形成されたカップ部４０と、カップ部４０の基部小径短円筒部４０ａに固着されるフランジ部４１とからなる。このフランジ部４１には、周方向に所定ピッチで配設される取り付け孔４２が設けられている。
【００３０】
内側継手部材３６の軸心孔の内径面には雌スプライン４４が形成され、この軸心孔にシャフト４５の端部４５ａが嵌入される。シャフト４５の端部４５ａには雄スプライン４６が形成され、シャフト４５の端部４５ａが内側継手部材３６の軸心孔に嵌入された際に、雌スプライン４４と雄スプライン４６とが嵌合する。このため、軸部材１５と内側継手部材３６との間のトルク伝達が可能となる。しかも、内側継手部材３６に対して、軸部材１５がその軸心方向に沿って往復動（スライド）する。
【００３１】
そして、この等速自在継手は、継手開口部が筒状シール体５０にてシールされる。筒状シール体５０は、大径部５１ａと、小径部５１ｂと、大径部５１ａと小径部５１ｂとを連結する蛇腹部５１ｃとからなるブーツ５１にて構成される。すなわち、本発明の筒状シール体５０は、一方の開口部（大径部５１ａ）が基準側部材の外側部材（この場合、等速自在継手の外側継手部材３３）Ｂに外嵌固定されるとともに、他方の開口部(小径部５１ｂ)が軸部材４５にスライド可能に外嵌されたスライド環体５３に外嵌固定される。
【００３２】
このスライド環体５３は、肉厚が大とされた継手側の大径部５３ａと、肉厚が小とされた反継手側の小径部５３ｂとを備えた短円筒体からなる。大径部５３ａの端面には、継手側に開口する周方向切欠部５５が形成され、また、小径部５３ｂの外周面には、ブーツ５１の小径部５１ｂの内周面の内径側膨出部５６が嵌合する周方向凹窪部５７が設けられている。そして、ブーツ５１の小径部５１ｂがスライド環体５３の小径部５３ｂに外嵌された状態で、この小径部５１ｂがブーツバンド５８にて締め付けられ、ブーツ５１の小径部５１ｂとスライド環体５３の小径部５３ｂとが一体化する。
【００３３】
また、外側継手部材３３のマウス部（カップ部）４０の外径面に、周方向凹溝６０が形成され、ブーツ５１の大径部５１ａの内周面の内径側膨出部６１が形成される。そして、ブーツ５１の大径部５１ａを外側継手部材３３のカップ部４０に外嵌させて、ブーツ５１の大径部５１ａの内径側膨出部６１を、外側継手部材３３のカップ部４０の周方向凹溝６０に嵌合させた状態とする。この状態で、大径部５１ａがブーツバンド５８にて締め付けられ、ブーツ５１の大径部５１ａを外側継手部材３３のカップ部４０に固定する。
【００３４】
スライド環体５３は位置保持機構Ｍにて軸方向位置を一定に保持される。この場合の位置保持機構Ｍは、内側継手部材（基準側部材の内側部材）３６とスライド環体５３との間に介装されるバネ部材６５を備えたものである。この場合、内側継手部材３６側に、受け部材６６が配置され、バネ部材６５の一端部６５ａがこの受け部材６６に保持され、バネ部材６５の他端部６５ｂがスライド環体５３に保持される。
【００３５】
受け部材６６は、外径面が小とされた継手側の小径部６６ａと、外径面が大とされる反継手側の大径部６６ｂとを有するリング体からなる。そして、大径部６６ｂの端面には、反継手側に開口する周方向切欠部６７が形成されている。バネ部材６５の一端部６５ａが、受け部材６６の周方向切欠部６７に嵌合し、バネ部材６５の他端部６５ｂがスライド環体５３の周方向切欠部５５に嵌合している。
【００３６】
このため、図１に示すように、基準状態（バネ部材６５は軸方向に圧縮力も引張り力も作用していない状態）において、図２に示すように、軸部材４５を内側継手部材３６に対して引き抜く方向、つまり矢印Ａ方向にスライドした場合、通常は、スライド環体５３は、軸部材４５に軸方向スライド可能として外嵌され、しかも、ブーツ５１の小径部５１ｂがスライド環体５３に外嵌固定されているので、ブーツ５１の復元力によって、スライド環体５３は軸部材４５に対する位置をこの位置に保持しようとする。
【００３７】
しかしながら、軸部材４５に付着した油分等で、スライド環体２２の軸部材４５に対するスライドが規制される場合がある。このような場合、図２に示すように、軸部材４５がスライドすれば、このスライドとともに、等速自在継手から離間する方向に移動しようとする。ところが、スライド環体５３と受け部材６６との間に介在されたバネ部材６５のスプリング力によって、スライド環体５３と受け部材６６との間寸法を図１に示す状態に戻すことになる。すなわち、図１において、フランジ部４１の端面からスライド環体５３のブーツ装着部中心までの寸法をＹとし、図２におけるフランジ部４１の端面からスライド環体５３のブーツ装着部中心までの寸法をＹ１としたときに、Ｙ＝Ｙ１となる。
【００３８】
また、図２に示す状態から押し込む方向、つまり、矢印Ｂ方向にスライドした場合、スライド環体２２が軸部材４５と一体的に移動しようとしても、バネ部材６５によって、スライド環体５３を矢印Ａ方向に押圧して、スライド環体５３と受け部材６６との間寸法を図１に示す状態に戻すことになる。
【００３９】
このように、本発明では、位置保持機構Ｍにてスライド環体５３の軸方向位置を一定に保持することができるので、軸部材４５がその軸方向に往復動しても、筒状シール体５０（ブーツ５１）が圧縮されたり、引張られたりしない。このため、筒状シール体５０（ブーツ５１）の寿命を延ばすことができ、長期にわたって安定したシール機能を発揮することができる。
【００４０】
位置保持機構Ｍがバネ部材６５を備えたものでは、スライド環体５３を安定して所定位置に位置されることができ、筒状シール体５０（ブーツ５１）の長寿命化がより安定する。
【００４１】
次に、図３では、軸部材４５の外周面とスライド環体５３の内周面との間にシール部材Ｓを配設している。すなわち、この場合のシール部材Ｓとして、Ｏリングからなるリングシール７０であり、大径部５３ａと小径部５３ｂとの間のテーパ部５３ｃの内径面に周方向溝７１を設け、この周方向溝７１にリングシール７０を嵌着させている。
【００４２】
このような位置保持機構Ｍであっても、前記図１及び図２に示す位置保持機構Ｍと同様の作用効果を奏する。しかも、シール部材Ｓを配設することによって、シール性能の向上を図ることができる。
【００４３】
前記シール部材Ｓがリングシールである場合、Ｏリングに限るものではなく、角リング、Ｄリング等であってもよい。また、このようなリングシール以外のシール部材、例えば図４に示すようなオイルシールであってもよい。オイルシールは、環状芯金８０と、この環状芯金８０を覆う弾性体８１とを備えたものである。この場合、弾性体８１は、軸部材４５の外径面に圧接するリップ８２を有し、このリップ８２はばね部材８３にて押圧される。
【００４４】
本発明のシール構造では、軸部材４５がその軸方向に沿って往復動しても、ブーツ５１が、その軸方向長さを所定の基準長さに維持させることができ、本発明のシール構造は、長スライド・高速回転・高作動角を必要とする等速自在継手のシール構造に最適となる。
【００４５】
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種々の変形が可能であって、例えば、前記実施形態では、固定式等速自在継手として、トラック溝の溝底が円弧部からなるバーフィールド型の固定式等速自在継手であったが、トラック溝の溝底が円弧部とストレート部を有するアンダーカットフリー型の固定式等速自在継手であってもよい。また、トリポード型、ダブルオフセット型、クロスグルーブ型等の摺動式等速自在継手であってもよい。
【００４６】
本発明のシール構造として、等速自在継手以外に、ギアカップリングやボールスプライン等の他の機構のシールに用いることができる。ここで、ギアカップリングとは、一対の回転軸同士を同軸上に連結するための軸継手であり、一方の回転軸に設けられた内筒と他方の回転軸に設けられた外筒間を内外歯車で噛み合わせた歯車式軸継手である。また、ボールスプラインは、スプライン軸上を外筒が無限直線運動する直動案内機器であり、鋼球がスプライン溝上を転走する構造である。
【００４７】
前記実施形態では、位置保持機構Ｍのバネ部材６５にコイルスプリングを用いたが、コイルスプリング以外の弾発部材を用いてもよい。また、スライド環体５３は軸部材４５上をスライド（摺動）する必要があるので、スライド環体５３を低摩擦材にて構成したり、スライド環体５３の内径面に低摩擦剤からなるコーティング層を設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
５０   筒状シール体
５１   ブーツ
５１ａ 大径部
５１ｂ 小径部
５１ｃ 蛇腹部
５３   スライド環体
７０   リングシール
Ｍ     位置保持機構
Ｓ     シール部材
【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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