JP2006038204A

JP2006038204A - 等速ジョイント

Info

Publication number: JP2006038204A
Application number: JP2004265256A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Ohashi; 正明大橋; Satoru Fukuzawa; 覚福澤
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2004-06-22
Filing date: 2004-09-13
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2024-09-13
Also published as: JP4554306B2

Abstract

【課題】グリース潤滑を不要とすることができる使用の制限を受けることが少ない等速ジョイントを提供することである。
【解決手段】外輪１に一端が開口する環状空間５を形成し、その環状空間５の外壁面および内壁面に軸方向に延びる３本のトラック溝６、７を形成する。環状空間５内に組込まれたケージ１０にポケット１２を形成し、そのポケット１２内に前記トラック溝６、７に沿って転動可能なボール２０を組込む。外輪１およびケージ１０を合成樹脂の成形品としてグリース潤滑を不要とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、駆動軸と被駆動軸の２軸を連結して、駆動軸の動力を被駆動軸に伝達する等速ジョイントに関するものである。

自動車のドライブシャフトの回転トルクを車軸に伝達する部品として等速ジョイントが従来から知られている。

上記等速ジョイントは、駆動軸と被駆動軸との等速性を維持しながら両軸の角度変位を許容する部材であるため、自動車以外の各種産業機械にも多用されている。

等速ジョイントには、角度変位のみを許容する固定型等速ジョイントと、角度変位と軸方向変位を許容する摺動型等速ジョイントとが存在し、その摺動型等速ジョイントとして、特許文献１に記載されたものが知られている。

上記特許文献１に記載された等速ジョイントにおいては、外輪の内部軸心上に内部材を設けて環状空間を形成し、その環状空間の外壁面と内壁面の少なくとも一方に軸方向に延びる３本のトラック溝を周方向に１２０°の間隔をおいて設け、上記環状空間内に組込んだケージには上記トラック溝と対応する位置にポケットを形成し、各ポケット内に組込まれたボールを前記トラック溝に沿って転動自在として、そのボールを介して外輪とケージの相互間で回転トルクの伝達を行なうようにしている。
特公昭５２−３４６９９号公報

ところで、上記特許文献１に記載された等速ジョイントにおいては、外輪、内部材、ケージおよびボールの各種部品が鉄鋼等の金属から成るため、強度が高いものの、重く、グリース潤滑が必要であり、動作音が大きい等の問題を有し、使用箇所への制限があった。例えば、事務機、音響機器、医療機器、家庭用電化製品等への使用には問題があった。

また、食品製造機器への使用においては、グリースの漏洩によって食品が汚染されるため、ブーツ等の取付けによるグリースの漏洩防止対策が必要となり、部品点数が多くなってコストも高く、等速ジョイントが大型化するという問題があった。

この発明の課題は、グリース潤滑を不要とすることができる軽量で小型の動作音の小さな、使用の制限を受けることが少ない等速ジョイントを提供することである。

上記の課題を解決するために、第１の発明においては、一端が開口する環状空間を有し、その環状空間の外壁面と内壁面の少なくとも一方に軸方向に延びる３本のトラック溝を周方向に１２０°の間隔をおいて形成した外輪と、その外輪の前記環状空間内に組込まれ、外輪の開口端側に位置する端部に第２軸が設けられたケージと、そのケージに保持されて外輪に形成された前記トラック溝に沿って転動可能なボールとから成る等速ジョイントにおいて、前記外輪を合成樹脂の成形品とした構成を採用したのである。

上記第１の発明に係る等速ジョイントにおいて、前記ケージを合成樹脂の成形品とすることによって、等速ジョイントのより軽量化を図ることができるとともに、動作音のより小さな等速ジョイントを得ることができる。

また、ケージに設けられた第２軸をケージの成形と同時に一体成形し、あるいは、環状空間を形成する内壁面を外輪の中心軸上に配置されたガイド軸で形成し、そのガイド軸を外輪の成形と同時に一体成形することによって、等速ジョイントのより軽量化を図ることができる。

第１の発明に係る等速ジョイントにおいて、合成樹脂として、射出成形可能な合成樹脂を採用することにより、各種部品の成形の容易化を図ることができる。

また、合成樹脂として、潤滑性樹脂を採用することにより、動作音のより小さな等速ジョイントを得ることができる。

ここで、合成樹脂から成る外輪の弾性によってボールに予圧を付与することにより、周方向ガタの無い等速性に優れた等速ジョイントを得ることができる。

また、外輪を隣接するトラック溝間で分割して、トラック溝を内周に有する３つの弾性片を形成することにより、等速ジョイントに過大なトルクが負荷されると、各弾性片が径方向外方に弾性変形して外輪とケージの相互間で回転トルクの伝達が遮断されることになる。このため、等速ジョイントにトルクリミッタとしての機能を付加することができ、破損することが少ない等速ジョイントを得ることができる。

また、等速ジョイントの軽量化を図るため、第２の発明においては、一端が開口する環状空間を有し、その環状空間の外壁面と内壁面の少なくとも一方に軸方向に延びる３本のトラック溝を周方向に１２０°の間隔をおいて形成した外輪と、その外輪の前記環状空間内に組込まれ、外輪の開口端側に位置する端部に第２軸が設けられたケージと、そのケージに保持されて外輪に形成された前記トラック溝に沿って転動可能なボールとから成る等速ジョイントにおいて、前記ケージを合成樹脂の成形品とした構成を採用している。

ここで、ケージの成形と同時に第２軸を形成することにより、等速ジョイントのより軽量化を図ることができる。

合成樹脂としては、射出成形可能な合成樹脂を用いるのが好ましい。

第１の発明のように、外輪を合成樹脂の成形品とすることにより、軽量であって、トルク伝達時の動作音の小さな等速ジョイントを得ることができると共に、グリース潤滑を不要とすることができるので、ブーツの取付けを不要とすることができ、簡単な構造の小型の等速ジョイントを得ることができる。

このため、使用に制限を受けることが少なく、これまで使用が困難であった事務機、音響機器、医療機器、家庭用電化製品等の各機器への使用が可能となり、これら機器の設計の自由度を高め、小型化、低コスト化を図ることができる。

第２の発明のように、ケージを合成樹脂の成形品とすることによって軽量な等速ジョイントを得ることができる。

ここで、ケージの成形と同時に第２軸を一体成形することによって、より軽量の等速ジョイントを得ることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１および図２は、この発明に係る等速ジョイントの第１の実施形態を示す。図示のように、等速ジョイントは、外輪１、ケージ１０およびボール２０から成る。

外輪１は、一端が開口するカップ部２を有し、そのカップ部２の閉塞端に第１軸３が一体に設けられている。また、カップ部２内には中心軸上にガイド軸４が設けられ、そのガイド軸４とカップ部２間に環状空間５が形成され、上記環状空間５の外壁面を形成するカップ部２の内周面と環状空間５の内壁面を形成するガイド軸４の外周面に軸方向に延びる３本のトラック溝６、７が周方向に１２０°の間隔をおいて設けられている。

なお、実施の形態では、環状空間５の外壁面と内壁面のそれぞれにトラック溝６、７を形成したが、上記外壁面と内壁面の一方にトラック溝を設けるようにしてもよい。

ケージ１０は外輪１の環状空間５内に組込まれ、そのケージ１０の上記環状空間５の開口端側に位置する端部に第２軸１１が一体に設けられている。

また、ケージ１０には、外輪１の３本のトラック溝６、７のそれぞれに対応してポケット１２が形成され、各ポケット１２内に前記ボール２０が組込まれている。ボール２０のそれぞれは各トラック溝６、７に沿って転動自在とされている。

上記ケージ１０はカップ部２の開口端部の内周に取付けた止め輪８によって抜け止めされている。

外輪１およびケージ１０は合成樹脂の成形品から成る。合成樹脂は等速ジョイントの使用条件によって適切なものを選択し、射出成形可能な合成樹脂が望ましい。射出成形可能な樹脂であれば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよい。

射出成形可能な樹脂には結晶性樹脂、非結晶性樹脂があり、いずれの樹脂を使用してもよいが、非結晶性樹脂は靱性が低く、許容量以上のトルクがかかった場合急激な破壊が生じるため、結晶性樹脂を用いるのが好ましい。

好ましい合成樹脂として、潤滑特性の高い合成樹脂、例えば、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ナイロン樹脂、ＰＦＡやＦＥＰ、ＥＴＦＥ等の射出成形可能なフッ素樹脂、射出成形可能なポリイミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）、全芳香族ポリエステル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド樹脂等を挙げることができる。

これらの各樹脂は単独で使用してもよく、２種類以上混合したポリマーアロイであってもよい。あるいは、上記以外の潤滑特性の低い合成樹脂に上記の合成樹脂を配合したポリマーアロイであってもよい。

また、潤滑特性の低い合成樹脂であっても、固体潤滑剤や潤滑油を添加することで潤滑特性を高めることにより使用可能である。固体潤滑剤として、ポリテトラフルオロエチレン、黒鉛、二硫化モリブデン等を挙げることができる。

また、合成樹脂にガラス繊維、炭素繊維、各種鉱物性繊維（ウィスカー）を配合して強度を高めてもよく、固体潤滑剤等と併用してもよい。

この発明で最も使用に適した材料は、ＰＯＭ、ナイロン樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫである。ナイロン樹脂はナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４６、分子鎖中に芳香族環を有する半芳香族ナイロン等のいずれでもよい。ＰＯＭ、ナイロン樹脂、ＰＰＳは、耐熱性、潤滑性に優れた比較的安価であるため、コストパフォーマンスの優れた等速ジョイントを得ることができる。
また、ＰＥＥＫは補強材や潤滑剤を配合しなくても機械的強度や潤滑性に優れるため、高機能な等速ジョイントを得ることができる。

上記のように、外輪１およびケージ１０を合成樹脂の成形品とすることによって、軽量であって、トルク伝達時の動作音の小さな等速ジョイントを得ることができると共に、グリース潤滑を不要とすることができる。また、グリース潤滑する必要がないため、ブーツの取付けを不要とすることができ、部品点数の少ない簡単な構造の小型の等速ジョイントを得ることができる。

このため、使用の制限を受けることが少なく、食品製造機器等の各種の機器に使用することが可能である。

ボール２０は、軸受鋼、ステンレススチール、セラミックス、合成樹脂等のボールを使用することができる。等速ジョイントを医療機器や食品製造機に使用する場合は、ボール２０をステンレススチールやセラミックスにすることで環境的懸念が払拭されるので好ましい。ボール２０を合成樹脂にすることで、さらに軽量化、静音化に優れる等速ジョイントを得ることができる。また、衛生的な印象を与えるため、外輪等を形成する合成樹脂は白色系のものを用いるのが好ましい。ＰＯＭであれば、白色系であると共に、潤滑性も高く、グリースレス化が可能のため最適である。

第１の実施形態では、ケージ１０と第２軸１１を合成樹脂で一体に成形したが、第２軸１１をセラミックスや鉄鋼、ステンレススチール、アルミニウム合金等の金属で形成し、合成樹脂で成形されたケージ１０とボルト等の結合手段で結合してもよい。

なお、第２軸１１が等速ジョイントの全長より長い場合は、トルク損失を防止するため、第２軸１１をセラミックスや金属で形成することが好ましい。

また、外輪１においては、カップ部２とガイド軸４を合成樹脂で一体に成形したが、ガイド軸４をセラミックスや鉄鋼、ステンレススチール、アルミニウム合金等で形成して、カップ部２に結合するようにしてもよい。

第１の実施形態で示すように、カップ部２とガイド軸４およびケージ１０と第２軸１１を合成樹脂で一体に成形することによって、等速ジョイントのより軽量化を図ることができる。

第１の実施形態で示すように、外輪１を合成樹脂の成形品とすることにより、その外輪１の弾性を利用してボール２０に予圧を付与することができる。具体的には、カップ部２の内周に形成されたトラック溝６とガイド軸４の外周に形成されたトラック溝７間の内径をボール２０の球径より小さくすることでボール２０に予圧を付与することができる。その結果、等速ジョイントの等速性を高めることができる。このような仕様は、外輪１が合成樹脂から形成されるために可能である。

第１の実施形態では、外輪１およびケージ１０のそれぞれを合成樹脂の成形品としたが、外輪１のみを合成樹脂の成形品としてもよく、あるいは、ケージ１０のみを合成樹脂の成形品としてもよい。

図３および図４は、この発明に係る等速ジョイントの第２の実施形態を示す。この第２の実施形態で示す等速ジョイントにおいては、カップ部２の隣接するトラック溝６間に、カップ部２の開口端から軸方向に延びる３本のスリットから成る割溝３０を形成してトラック溝６を内周に有する３つの弾性片３１を設け、各弾性片３１のカップ部開口端側の端部内周に突出部３２を形成してケージ１０を抜け止めしている点で第１の実施形態で示す等速ジョイントと相違している。

他の構成は第１の実施形態で示す等速ジョイントと同じであるため、同一部位には同一符号を付して説明を省略する。

上記のように、カップ部２にその開口端から軸方向に延びる３本の割溝３０を形成してカップ部２を周方向に３分割することにより、隣接する割溝３０間にカップ部２の径方向に弾性変形可能な弾性片３１を形成することができる。

このため、カップ部２の開口端側から環状空間５内にケージ１０を挿入する組立て時に、突出部３２に対するボール２０の接触によって各弾性片３１がカップ部２の半径方向外方に弾性変形し、環状空間５内にケージ１０とボール２０の組立て品を簡単に組付けることができ、その組立て品を突出部３２によって抜け止めすることができる。

したがって、等速ジョイントの組立てに特殊な工具を用いる必要がなく、等速ジョイントを簡単に組立てることができる共に、図１に示す止め輪８を不要とし得る分、部品点数を削減することができる。

また、第２の実施形態における等速ジョイントにおいて、外輪１を弾性率の高い樹脂材料で形成することや、外輪１のカップ部２を厚肉に形成することで、弾性片３１の弾性力を利用しボール２０に予圧を付与することができ、回転方向ガタの少ない等速性に優れた等速ジョイントを得ることができる。

また、外輪１の弾性率で許容できる回転トルク以上の回転トルクが負荷された場合、各弾性片３１がカップ部２の径方向外方に弾性変形して、外輪１とケージ１０の相互間でのトルク伝達を遮断することができる。このため、等速ジョイントにトルクリミッタとしての機能を付加することができ、等速ジョイントの破損防止に効果を挙げることができる。

なお、ボール２０に予圧を付与するため、カップ部２の開口端部の外周に止め輪を取付けるようにしてもよい。

第２の実施形態で示す等速ジョイントにおいて、回転トルクが外輪１の弾性率よりも大きくなる条件下で、トルクリミッタの機能を要求しない使用条件では、外輪１の開口端部の外周に止め輪を取り付けて弾性片３１がカップ部２の径方向外方に弾性変形するのを防止する。

第２の実施形態では、カップ部２に形成する割溝３０としてスリットから成るものを示したが、割溝３０はこれに限定されるものではない。例えば、図５に示すように、カップ部２の周方向に幅広い広幅溝から成るものであってもよい。

この発明に係る等速ジョイントの第１の実施形態を示す縦断正面図図１のII−II線に沿った断面図この発明に係る等速ジョイントの第２の実施形態を示す縦断正面図図３のIV−IV線に沿った断面図割溝の他の例を示す断面図

符号の説明

１外輪
４ガイド軸
５環状空間
６、７トラック溝
１０ケージ
１１第２軸
１２ポケット
２０ボール
３０割溝
３１弾性片

Claims

一端が開口する環状空間を有し、その環状空間の外壁面と内壁面の少なくとも一方に軸方向に延びる３本のトラック溝を周方向に１２０゜の間隔をおいて形成した外輪と、その外輪の前記環状空間内に組込まれ、外輪の開口端側に位置する端部に第２軸が設けられたケージと、そのケージに保持されて外輪に形成された前記トラック溝に沿って転動可能なボールとから成る等速ジョイントにおいて、前記外輪を合成樹脂の成形品としたことを特徴とする等速ジョイント。
前記ケージを合成樹脂の成形品とした請求項１に記載の等速ジョイント。
前記第２軸をケージの成形と同時に一体成形した請求項２に記載の等速ジョイント。
前記環状空間を形成する内壁面を外輪の中心軸上に配置されたガイド軸で形成し、そのガイド軸を外輪の成形と同時に一体成形した請求項１乃至３のいずれかに記載の等速ジョイント。
前記合成樹脂が、射出成形可能な合成樹脂から成る請求項１乃至４のいずれかに記載の等速ジョイント。
前記合成樹脂が、潤滑性樹脂である請求項５に記載の等速ジョイント。
前記外輪の弾性によってボールに予圧を付与したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の等速ジョイント。
前記外輪を隣接するトラック溝間で分割して、トラック溝を内周に有する３つの弾性片を形成した請求項１乃至７のいずれかに記載の等速ジョイント。
一端が開口する環状空間を有し、その環状空間の外壁面と内壁面の少なくとも一方に軸方向に延びる３本のトラック溝を周方向に１２０°の間隔をおいて形成した外輪と、その外輪の前記環状空間内に組込まれ、外輪の開口端側に位置する端部に第２軸が設けられたケージと、そのケージに保持されて外輪に形成された前記トラック溝に沿って転動可能なボールとから成る等速ジョイントにおいて、前記ケージを合成樹脂の成形品としたことを特徴とする等速ジョイント。