(57)【要約】【課題】ブーツのシール性と、ブーツの過大変形を抑制するための通気性とを同時に達成し得る等速自在継手を提供する。【解決手段】シャフト５に結合される内輪１と、内輪１の外周に配置された外輪２と、内輪１と外輪２との間でトルク伝達を行う複数のボール３と、小径端部８ｂと大径端部８ａを有し、小径端部８ｂがシャフト５に取付けられると共に、大径端部８ａがブーツアダプタ９を介して外輪２の一端開口部に取付けられたブーツ８とを備えた等速自在継手であって、ブーツ８のうち、小径端部８ｂと大径端部８ａとの間に設けられたテーパ部８ｃ２に通気孔１１を設け、通気孔１１を継手回転時のブーツ８の弾性変形で自己閉鎖させる。【選択図】図１
2009058079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトに結合される内側部材と、該内側部材の外周に配置された外側部材と、前記内側部材と前記外側部材との間でトルク伝達を行うトルク伝達部材と、小径端部と大径端部を有し、前記小径端部がシャフトに取付けられると共に、前記大径端部が前記外側部材の一端開口部に取付けられたブーツとを備えた等速自在継手において、
前記ブーツのうち、前記小径端部と前記大径端部との間で、かつ、継手回転時に弾性変形する部分に通気路を設け、該通気路を継手回転時のブーツの弾性変形で自己閉鎖させることを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
前記ブーツは、前記小径部と前記大径部との間に設けられた折り返し部と、前記小径部から徐々に拡径して前記折り返し部に至るテーパ部とを備え、前記通気路を前記テーパ部に設けたことを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
【請求項３】
前記外側部材の他端開口部をシールプレートで封止し、該シールプレートの中心部に通気性を有する通気キャップを設けた請求項１又は２に記載の等速自在継手。
【請求項４】
前記ブーツが、ゴム材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の等速自在継手。
【請求項５】
バーフィールド型の固定式等速自在継手であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の等速自在継手。
【請求項６】
プロペラシャフトに使用されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか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、例えば自動車のプロペラシャフトやドライブシャフト、或いは各種産業機械に用いられる等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ＦＲ車では、エンジン、クラッチ、変速機（トランスミッション）が前方に、減速歯車装置（ディファレンシャル）、駆動車軸が後方にそれぞれ配置されているため、この間の動力伝達にプロペラシャフトを用いるのが通例である。また、ＦＲベースの４ＷＤ車では、リアプロペラシャフトとフロントプロペラシャフトが必要である。これらプロペラシャフトは、トランスミッションとディファレンシャル間の相対位置変化による長さと角度変化に対応するために等速自在継手を具備する。
【０００３】
かかる等速自在継手は、外輪と、シャフトに結合される内輪と、これら外輪と内輪との間でトルク伝達を行うトルク伝達部材（例えば複数のボール）と、弾性材料で形成され、継手内外を区画すると共に一端がシャフトに嵌合（固定）されるブーツとを備えている。
【０００４】
上記構成のうち、ブーツは、継手内部に充填した潤滑剤（例えばグリース）の漏洩を防ぐと共に継手外部からの異物の侵入を防止するために設けられている。
【０００５】
そして、継手回転時に発生する発熱による膨張変形によるブーツの過大変形を防止するために、ブーツには通気孔が設けられているのが通例であり、当該通気孔を介して継手内外圧の均衡を確保している。
【０００６】
この通気孔としては、例えば、下記の特許文献１に開示されているように、ブーツとシャフトとの間に、軸方向に延在するように形成したものや、下記の特許文献２に開示されているように、ブーツとシャフトとの間に、格子状に形成したものなどが挙げられる。
【０００７】
しかしながら、かかる構成では、通気孔によって継手内外が常時連通されているため、潤滑剤の漏洩や異物の侵入を防止するというブーツに本来的に要求されるシール性自体が損なわれるおそれがある。
【０００８】
そこで、通気孔を適宜開閉し得る構成を採用したものが提案されている。具体的には、例えば下記の特許文献３には、伸縮バンドを用いてブーツにおけるシャフトとの嵌合部を外周側から締め付けることが開示されている。そして、かかる構成によって、継手の回転によってブーツに所定値を超える遠心力が作用した場合に、伸縮バンドが伸びてその締め付け力が弱められるようにしている。これにより、ブーツとシャフトとの間に、伸縮バンドの伸び量に対応した隙間（通気孔に相当）を形成するようにしている。
【特許文献１】実開平７−４４９６９号公報
【特許文献２】特開２００６−２７５２５９号公報
【特許文献３】実開平５−９００５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記の特許文献３の構成では、ブーツに所定値を超える遠心力が作用した場合、すなわち継手が高速回転している場合に、通気孔が連通状態となる。しかしながら、継手が高速回転している状態では、継手内部に充填されている潤滑剤にも大きな遠心力が作用していることから、通気孔が連通状態にあると、遠心力によって通気孔から潤滑剤が押し出され、外部に漏洩するという事態が生じ得る。
【００１０】
また、継手が高速回転している状態では、継手外部からブーツに向けて飛散する異物の量もそれだけ多くなる。そのため、継手の高速回転時に通気孔が連通状態にあると、異物が通気孔を介して継手内部に侵入するおそれがある。
【００１１】
したがって、高速回転時に通気孔が連通状態となる上記の特許文献３の構成では、常時通気孔が連通状態となる上記の特許文献１、２の構成と同様に、ブーツのシール性を十分に確保することができない。
【００１２】
なお、以上は、プロペラシャフトに使用される等速自在継手を例にとって説明したが、ドライブシャフトやその他各種産業機械に使用される等速自在継手においても、ブーツに上述のような通気孔を形成した場合には、同様の問題が生じ得る。
【００１３】
本発明は、上記実情に鑑み、ブーツのシール性と、ブーツの過大変形を抑制するための通気性とを同時に達成し得る等速自在継手を提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために創案された本発明は、シャフトに結合される内側部材と、該内側部材の外周に配置された外側部材と、前記内側部材と前記外側部材との間でトルク伝達を行うトルク伝達部材と、小径端部と大径端部を有し、前記小径端部がシャフトに取付けられると共に、前記大径端部が前記外側部材の一端開口部に取付けられたブーツとを備えた等速自在継手において、前記ブーツのうち、前記小径端部と前記大径端部との間で、かつ、継手回転時に弾性変形する部分に通気路を設け、該通気路を継手回転時のブーツの弾性変形で自己閉鎖させることに特徴づけられる。
【００１５】
このような構成によれば、継手の低速回転時には、遠心力によるブーツの膨張変形（弾性変形）は実質的に生じず、通気路は連通状態となる。これにより、継手の回転によって継手内部に発熱した場合であっても、通気路を介して熱を外部に逃がすことができ、継手内外圧の均衡が確保される。したがって、継手の低速回転時に生じた熱によって継手が過大変形するという事態を効果的に抑制することができる。また、この状態では、潤滑剤に作用する遠心力も小さいので、通気路が連通状態にあっても潤滑剤が外部に漏洩するという事態を適正に抑制することができる。なお、継手の停止時にも同様の事象が当てはまる。
【００１６】
一方、継手が高速回転すると、ブーツは、遠心力で膨張変形するが、その変形量は軸方向で不均一となる場合が多い。例えば、ブーツの取り付け部（小径端部や、大径端部）に近い部分と遠い部分とでは、変形量が異なる場合があるし、ブーツの形状によっては、その剛性が軸方向で異なり、結果として変形量が異なる場合がある。したがって、かかる軸方向における変形量の相違により、ブーツが膨張変形した場合には、通気路を弾性的な変形を伴って自己閉鎖させることができる。なお、ここでいう「自己閉鎖」とは、通気路が他の部材によって閉鎖されるのではなく、ブーツ自身の変形で閉鎖することを意味する。
【００１７】
このようにして、連通状態にあった通気路を継手の高速回転時に閉鎖することにより、遠心力によって潤滑剤が通気路を介して外部に漏洩するという事態を確実に防止することができる。そして、この状態から継手が停止状態に向かうと、ブーツに作用する遠心力が低下し、ブーツの弾性復元力によりブーツの変形量は減少する。その結果、閉鎖されていた通気路が再び開く。これにより、継手の高速回転時に生じた熱も、高速回転時よりも回転数が減少した低速回転時に、通気路を介して外部に逃がすことができる。したがって、継手の高速回転時に生じた熱によって継手が過大変形を来たすという事態も効果的に抑制することができる。
【００１８】
また、ブーツの高速回転時には、通気路が閉鎖されているので、当該状態における異物の侵入を確実に防止することができる。そして、ブーツに対する異物の飛散量は、継手の回転数が減少するに連れて少なくなるので、通気路が連通状態となった場合であっても、かかる通気路を介して異物が侵入するという事態を適正に抑制することができる。
【００１９】
上記の構成において、前記ブーツは、前記小径部と前記大径部との間に設けられた折り返し部と、前記小径部から徐々に拡径して前記折り返し部に至るテーパ部とを備え、前記通気路を前記テーパ部に設けることが好ましい。
【００２０】
このような形態のブーツでは、テーパ部が継手回転時に弾性変形する部分となる。したがって、かかるテーパ部に通気路を設けることにより、通気路の自己閉鎖作用を確実に得ることができる。
【００２１】
上記の構成において、前記外側部材の他端開口部をシールプレートで封止し、該シールプレートの中心部に通気性を有する通気キャップを設けることを好ましい。
【００２２】
このようにすれば、継手の高速回転時にブーツの通気路が閉鎖された状態であっても、通気キャップによって、継手内部の通気性が補助的に確保されるので、ブーツの過大変形を防止する上で有利となる。
【００２３】
上記の構成において、前記ブーツが、ゴム材料で形成されていることが好ましい。
【００２４】
上記の構成を備えた等速自在継手は、バーフィールド型の固定式等速自在継手であってもよい。
【００２５】
上記の構成を備えた等速自在継手は、プロペラシャフト用として好適に使用することができる。
【００２６】
すなわち、プロペラシャフト用の等速自在継手にあっては、高速回転動作が要求されることから、高速回転時に通気路が閉鎖状態となり潤滑剤の漏洩を確実に防止し得る上述の構成は極めて有用となる。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように本発明によれば、継手の高速回転時には、その回転によって作用する遠心力によって通気路が閉鎖されるので、遠心力による潤滑剤の漏洩と、異物の侵入の双方を確実に防止することができる。そのため、継手の高速回転時におけるブーツのシーツ性を確実に確保することができる。
【００２８】
また、継手の停止時または低速回転時には、通気路が連通状態となるので、通気路を介して高速回転時に生じた熱等を継手外部に逃がすことができることから、ブーツの内外圧の均衡を適正に確保することができる。そのため、ブーツの過大変形を好適に抑制することができる。
【００２９】
さらに、継手の停止時または低速回転時には、遠心力によって潤滑剤が漏洩したり、異物が侵入するという事態が、高速回転時に比して極めて少ないので、この状態で通気路が連通状態にあっても、ブーツのシール性を適正に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。
【００３１】
図１は本発明の一実施形態で、バーフィールド型の固定式等速自在継手（ＢＪ）に適用した場合を例示する。なお、本発明はこのバーフィールド型等速自在継手に限らず、例えば、ダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）などの摺動式等速自在継手や他の固定式等速自在継手を含む、プロペラシャフトに使用され得る等速自在継手全般に広く適用可能である。
【００３２】
このバーフィールド型等速自在継手は、内側部材としての内輪１、外輪２、トルク伝達部材としての複数のボール３、およびケージ４を主たる構成要素として備えている。なお、この実施形態では、外側部材は、外輪２と、後述するブーツアダプタ９によって構成される。
【００３３】
内輪１は、その外周面（外球面）に複数のトラック溝１ａが形成されている。この内輪１の中心孔の内径にスプライン１ｂを形成すると共にシャフト５の軸部５ａの外径にスプライン５ｂを形成することにより、その内輪１の中心孔にシャフト５の軸部５ａを挿入してスプライン嵌合により連結して両者間でのトルク伝達を可能にしている。このシャフト５の軸部５ａの先端には輪溝５ｃが設けられ、この輪溝５ｃに装着されたスナップリング６を内輪１の端面にて係止させることにより、シャフト５は内輪１に対して抜け止めされている。
【００３４】
外輪２は、内輪１の外周に配置され、その内周面（内球面）に内輪１のトラック溝１ａと同数のトラック溝２ａが形成されている。内輪１のトラック溝１ａと外輪２のトラック溝２ａは、軸線に対して反対方向に傾斜した角度をなし、対をなす内輪１のトラック溝１ａと外輪２のトラック溝２ａとの交叉部にボール３が組み込まれる。内輪１の外周面と外輪２の内周面との間にケージ４が配置され、ボール３はケージ４のポケット４ａ内で転動自在に保持される。
【００３５】
そして、継手内部に充填した潤滑剤（例えばグリース）の漏洩を防ぐと共に継手外部からの異物侵入を防止するために、外輪２の一端開口部には、通気キャップ（エアブリーザ）７ａを有するシールプレート７がボルト締めにより固定され、外輪２の他端開口部とシャフト５との間には、ブーツ８が金属製のブーツアダプタ９を介して装着されている。
【００３６】
通気キャップ７ａは、ゴム等の弾性材料で形成されており、シールプレート７の中心部に形成された貫通孔に挿入された状態で嵌合固定されている。そして、この通気キャップ７ａには、図示しないが、開閉可能に構成されたスリットが設けられている。
【００３７】
ブーツ８は、大径端部８ａ、小径端部８ｂ、および大径端部８ａと小径端部８ｂとを連結する中間部８ｃを有する。そして、この中間部８ｃは、折り返し部８ｃ１と、小径端部８ｂから徐々に拡径しながら折り返し部８ｃ１に至るテーパ部８ｃ２とを有する。ブーツアダプタ９は円筒形で、一端に外輪２の外周面と嵌合するフランジ９ａを有し、シールプレート７と共にボルト締めにより外輪２に固定される。ブーツ８の小径端部８ｂはシャフト５に取り付けてブーツバンド１０で締め付けられている。ブーツ８の大径端部８ａはブーツアダプタ９の端部９ｂを加締めて保持されている。
【００３８】
ブーツ８は、ゴム材料又は樹脂材料等の弾性材料にて構成され、例えば、エステル系、オレフィン系、ウレタン系、アミド系、スチレン系等の熱可塑性エラストマー、あるいは熱可塑性エラストマーよりも圧縮永久歪み量が小さいＣＲ、ＮＢＲ、シリコンあるいはフッ素ゴム、クロロプレン等のゴム材料が好適である。前述した熱可塑性エラストマーは、ブーツ８の素材として、疲労性や摩耗性などの耐久性、耐熱老化性、耐油性、高速回転性（回転時振れ廻り性）に優れ、安定した機能を発揮する。
【００３９】
シャフト５の外周面には環状凹部５ｄが形成され、この環状凹部５ｄにブーツ８の小径端部８ｂが外嵌され、ブーツバンド１０で締め付けられている。小径端部８ｂは肉厚の円筒部からなり、自由状態でその内径が環状凹部５ｄの外径よりもわずかに小さく設定されており、これによって、環状凹部５ｄに対する嵌着性を担保している。また、小径端部８ｂの外周面には周方向溝８ｄが形成され、この周方向溝８ｄにブーツバンド１０が嵌合している。
【００４０】
そして、上述のように構成されたブーツ８には、高速回転時の熱による内圧膨張によるブーツ８の過大変形を防止するために、通気孔（通気路）１１が設けられている。この通気孔１１は、図２に拡大して示すように、ブーツ８のテーパ部８ｃ２に形成されている。
【００４１】
そして、この実施形態では、継手が回転時に作用する遠心力によって、ブーツ８が外径側へ膨張した際に、そのブーツ８の膨張変形によって通気孔１１の継手内部側の開口部１１ａを閉鎖するようにしている。
【００４２】
つまり、図２に示すように、継手が停止時或いは低速回転（例えば４０００〜５０００ｒｐｍ以下）時には、ブーツ８に遠心力による膨張変形が実質的に生じず、通気孔１１は連通状態となる。これにより、連通状態にある通気孔１１を介して継手内外の通気性が確保され、内圧膨張によるブーツ８の過大変形を未然に防止することができる。また、この状態では、潤滑剤に遠心力そのものが作用しないか、或いは作用したとしても小さいので、通気孔１１が連通状態にあっても潤滑剤が通気孔１１を介して漏洩する事態も生じ難い。また、異物の侵入に関しても、継手の停止時および低速回転時には、ブーツ８に対して飛散する異物の量自体が少ないので、通気孔１１を介して異物が侵入するという事態も低減される。したがって、ブーツ８のシール性を十分に発揮することができる。
【００４３】
一方、継手が高速回転（例えば、８０００〜１０００ｒｐｍ以上）すると、図３に示すように、その回転に伴う遠心力によってブーツ８のテーパ部８ｃ２が外径側に膨張変形し、連通状態にあった通気孔１１の継手内部側の開口部１１ａが閉鎖される。したがって、高速回転時に作用する大きな遠心力によって潤滑剤がブーツ８の内面に押し付けられるように移動しても、かかる潤滑剤が通気孔１１を介して外部に漏洩するという事態を確実に防止することができる。また、異物の侵入に関しても、通気孔１１が閉鎖されているので、確実に防止することができる。したがって、ブーツ８のシール性を維持することができる。
【００４４】
付言すると、ブーツ８の通気孔１１が、上述のような膨張変形によって閉鎖するのは次のような理由による。ブーツ８の遠心力による膨張変形の変形量は、軸方向で不均一となる場合が多い。例えば、ブーツ８の取り付け部（大径端部８ａや、小径端部８ｂ）に近い部分と遠い部分とでは、変形量が異なる場合があるし、ブーツ８の形状によっては、その剛性が軸方向で異なり、結果として変形量が異なる場合がある。したがって、かかる軸方向における変形量の相違により、ブーツ８が膨張変形した場合には、通気孔１１を弾性的な変形を伴って閉鎖する。
【００４５】
そして、このような高速回転状態から継手が停止状態に向かうと、閉鎖されていた通気孔１１の継手内部側の開口部１１ａが再び開き、継手の高速回転時に生じた熱も、通気孔１１を介して外部に効率よく逃がすことができる。したがって、継手の高速回転時に生じた熱によってブーツ８が過大変形を来たすという事態も効果的に抑制することができる。
【００４６】
さらに、この実施形態では、高速回転時に通気孔１１が閉鎖された状態であっても、シールプレート７に嵌合された通気キャップ７ａに設けられたスリットによって通気性を補助的に確保するようになっている。詳述すると、通気キャップ７ａのスリットは、継手内部の気体が膨張した場合に、その膨張量に応じてスリットが開口するようになっており、通気孔１１による通気性に加えて、補助的にスリットで通気性を確保するようになっている。ここで、通気キャップ７ａは、回転中心に配置されていることから、高速回転時に仮にスリットが開口しても、遠心力によって外径側に押し付けられている潤滑剤が、スリットから漏洩するという事態は実質的に生じ得ない。また、シールプレート７は、通常コンパニオンフランジの内部空間に収容された状態で取付けられるので、通気キャップ７ａのスリットから異物が侵入するという割合も極めて少ない。
【００４７】
なお、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施することができる。例えば、図４（ａ）に示すように、継手内部側から継手外部側に向かって漸次開口面積が縮小されるように、テーパ状に通気孔１１を形成してもよい。このとき、この通気孔１１の継手外部側の開口部は、継手の停止時には閉鎖するように、テーパの傾斜角度が調整されている。このようにすれば、図４（ａ）に示すように、継手の停止時又は低速回転時（例えば５０００ｒｐｍ以下）では、ブーツ８に遠心力による膨張変形が実質的に生じず、通気孔１１の継手内部側の開口部１１ａが閉鎖した状態のまま維持される。そして、この状態から継手の回転数が増して中速回転領域（例えば５０００〜８０００ｒｐｍの範囲）に入ると、図４（ｂ）に示すように、その回転に伴う遠心力によってブーツ８のテーパ部８ｃ２が外径側に膨張変形し、閉鎖状態にあった通気孔１１の継手内部側の開口部１１ａが開かれる。さらに、継手の回転が増して高速回転領域（例えば８０００ｒｐｍ以上）に入ると、その回転に伴う遠心力がさらに大きくなり、ブーツ８のテーパ部８ｃ２がより外径側に膨張変形し、通気孔１１の継手外部側の開口部１１ｂが閉鎖される。一方、高速回転領域から回転数が低下していくと、上記とは逆に、通気孔１１の継手外部側の開口部１１ｂが開き、その後通気孔１１の継手内部側の開口部１１ａが閉鎖される。これにより、継手の停止時又は低速回転時においても、通気孔１１が閉鎖されるので、通気孔１１を異物が侵入する割合をより一層低減することが可能となる。これと共に、継手の高速回転時に生じた熱は、継手の中速回転時に通気孔１１が連通状態になることから、このときに外部に逃がすことができる。
【００４８】
また、通気孔１１の形状は、特に限定されるものではなく、円形や、周方向に沿ってスリット状に延在するものであってもよい。
【００４９】
さらに、通気孔１１は、ブーツ８の１箇所のみに設けるようにしてもよく、或いはブーツ８の周方向に断続的に複数箇所設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態で、バーフィールド型等速自在継手の全体構成を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図１の等速自在継手の停止時または低速回転時におけるブーツの状態を模式的に示す要部拡大縦断面図である。
【図３】図１の等速自在継手の高速回転時におけるブーツの状態を模式的に示す要部拡大縦断面図である。
【図４】（ａ）は本実施形態の変形例を模式的に示すブーツ周辺の要部拡大縦断面図、（ｂ）はその等速自在継手の中速回転時におけるブーツの状態を模式的に示す要部拡大縦断面図、（ｃ）はその等速自在継手の高速回転時におけるブーツの状態を模式的に示す要部拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１        内輪
１ａ      トラック溝
２        外輪
２ａ      トラック溝
３        ボール
４        ケージ
５        シャフト
８        ブーツ
８ａ      大径端部
８ｂ      小径端部
８ｃ      中間部
８ｃ１    折り返し部
８ｃ２    テーパ部
１１      通気孔
【図１】
2009058079.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009058079.tif 000005
【図４】
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