JP2006097758A - Constant velocity joint - Google Patents
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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。 The present invention relates to a constant velocity joint that connects two shafts, a drive shaft and a driven shaft, and transmits the power of the drive shaft to the driven shaft.
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。 Conventionally, a constant velocity joint has been known as a component for transmitting rotational torque of a drive shaft of an automobile to an axle.
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。 The constant velocity joint is a member that allows the angular displacement of both shafts while maintaining constant velocity between the drive shaft and the driven shaft, and is therefore frequently used in various industrial machines other than automobiles.
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。 The constant velocity joint includes a fixed type constant velocity joint that allows only angular displacement and a sliding type constant velocity joint that allows both angular displacement and axial displacement. 1 is known.
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。
In the constant velocity joint described in
ところで、上記等速ジョイントにおいては、駆動軸と被駆動軸とが相対的に傾きのある場合に使用が可能であり、上記両軸が軸心にずれがあってほぼ平行に配置されている場合には、駆動軸と被駆動軸の対向部間に中間軸を設け、その中間軸と駆動軸との間、および中間軸と被駆動軸の間に等速ジョイントを組込む必要が生じ、トルク伝達装置が長くなると共に、2個の等速ジョイントが必要であるため、コストが高くなるという問題が生じる。 By the way, the constant velocity joint can be used when the drive shaft and the driven shaft are relatively inclined, and the two shafts are arranged in parallel with a shift in the axial center. In this case, it is necessary to provide an intermediate shaft between the opposed portion of the drive shaft and the driven shaft, and to install a constant velocity joint between the intermediate shaft and the drive shaft, and between the intermediate shaft and the driven shaft, and torque transmission As the apparatus becomes longer, two constant velocity joints are required, which raises the problem of increased cost.
かかる問題点を解決するために、特許文献1で示される2個の外輪をその開口端が向き合うよう対向配置し、継手部材の両端に設けられたケージ部のそれぞれを各外輪の環状空間内に挿入し、各ケージ部でトルク伝達用のボールを保持するようにした等速ジョイントが提案されている。
ところで、2個の外輪間に継手部材を設けた従来の等速ジョイントにおいては、外輪、継手部材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。 By the way, in the conventional constant velocity joint in which the joint member is provided between the two outer rings, the outer ring, the joint member, and various parts of the ball are made of metal such as steel. However, there was a problem that the operation sound was loud, and there was a restriction on the place of use. For example, there have been problems in use for office machines, audio equipment, medical equipment, household appliances, and the like.
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。 In addition, when used in food production equipment, food is contaminated by the leakage of grease, so it is necessary to take measures to prevent grease leakage by attaching boots, etc., which increases the number of parts and costs. There was a problem of increasing the size.
この発明の課題は、平行に配置された駆動軸と被駆動軸の相互間に軸心にずれがある場合でも駆動軸の回転を被駆動軸に等速度で伝達す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軽量で小型の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。 It is an object of the present invention to transmit the rotation of the drive shaft to the driven shaft at a constant speed even when there is a shift in the axis between the drive shaft and the driven shaft arranged in parallel, and to lubricate the grease. It is to provide a constant velocity joint that is less subject to restrictions on the use of light weight and small size.
上記の課題を解決するために、一端が開口する環状空間を有し、その環状空間の開口端が向き合うように対向配置された2個の外輪と、各外輪の環状空間内に挿入されるケージ部を両端に有する継手部材とを有し、前記各外輪の環状空間における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、各トラック溝に沿って転動可能なボールを前記継手部材の各ケージ部で保持した等速ジョイントにおいて、前記外輪のそれぞれを合成樹脂の成形品とした構成を採用したのである。 In order to solve the above-mentioned problems, two outer rings having an annular space with one end opened and facing each other so that the open ends of the annular space face each other, and a cage inserted into the annular space of each outer ring And three track grooves extending in the axial direction on at least one of the outer wall surface and the inner wall surface in the annular space of each outer ring are formed at intervals of 120 ° in the circumferential direction. In the constant velocity joint in which balls that can roll along each track groove are held by each cage portion of the joint member, a configuration is adopted in which each of the outer rings is a synthetic resin molded product.
この発明に係る等速ジョイントにおいて、継手部材も合成樹脂の成形品とすることによって、等速ジョイントをより軽量化することができると共に、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。 In the constant velocity joint according to the present invention, the constant velocity joint can be reduced in weight and a constant velocity joint with smaller operation sound can be obtained by using the joint member as a synthetic resin molded product.
また、ボールに予圧を付与することによって、周方向にガタの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。 Further, by applying a preload to the ball, it is possible to obtain a constant velocity joint that is free from backlash in the circumferential direction and excellent in constant velocity.
ここで、合成樹脂として射出成形可能な樹脂を用いると、外輪および継手部材の成形の容易化を図ることができ、また、潤滑性樹脂を用いると、摺動特性の優れた動作音の小さな等速ジョイントを得ることができる。 Here, when a resin that can be injection-molded is used as the synthetic resin, the outer ring and the joint member can be easily molded, and when a lubricating resin is used, the sliding characteristics are excellent and the operation sound is small. You can get a fast joint.
上記のように、2個の外輪のそれぞれに形成されたトラック溝に沿って転動可能なボールを継手部材の両端部に設けられたケージ部で保持することにより、各外輪に対する継手部材の相対的な傾きによって2個の外輪の軸心のずれを吸収することができ、一方の外輪を駆動軸に、他方の外輪を被駆動軸に連結することにより、駆動軸と被駆動軸の相互に軸心のずれがあっても、駆動軸の回転を被駆動軸に等速度でトルク伝達することができると共に、軸方向長さの短いトルク伝達装置を得ることができる。 As described above, the ball that can roll along the track grooves formed in each of the two outer rings is held by the cage portions provided at both ends of the joint member, so that the joint member relative to each outer ring The axial inclination of the two outer rings can be absorbed by the general inclination, and by connecting one outer ring to the drive shaft and the other outer ring to the driven shaft, the drive shaft and the driven shaft can be mutually connected. Even if there is a deviation of the shaft center, the rotation of the drive shaft can be transmitted to the driven shaft at a constant speed, and a torque transmission device having a short axial length can be obtained.
また、2個の外輪のそれぞれを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。 In addition, by making each of the two outer rings a molded product, it is possible to obtain a constant velocity joint that is lightweight and has a low operating noise during torque transmission, and grease lubrication is unnecessary. The boot need not be attached, and a small constant velocity joint with a simple structure can be obtained.
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。 For this reason, it can be used for office machines, audio equipment, medical equipment, household appliances, etc., which have been difficult to use, with few restrictions on use. The degree can be increased, and the size and cost can be reduced.
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図示のように、この発明に係る等速ジョイントは、2個の外輪OR1 、OR2 と、その外輪OR1 、OR2 間に設けられた継手部材Jと、その継手部材Jと外輪OR1 、OR2 の相互間で回転トルクを伝達するボールBとから成る。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As illustrated, the constant velocity joint according to the present invention includes two outer rings OR 1 and OR 2 , a joint member J provided between the outer rings OR 1 and OR 2 , and the joint member J and the outer ring OR 1. , OR 2 and a ball B for transmitting rotational torque between the two .
外輪OR1 、OR2 は、一端が開口するカップ部1を有し、そのカップ部1の閉塞端に接続軸2が一体に設けられている。また、カップ部1内には中心軸上にガイド軸3が設けられ、そのガイド軸3とカップ部1間に環状空間4が形成され、上記環状空間4の外壁面を形成するカップ部1の内周面と環状空間4の内壁面を形成するガイド軸3の外周面に軸方向に延びる3本のトラック溝5、6が周方向に120°の間隔をおいて設けられている。
The outer rings OR 1 and OR 2 each have a
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5、6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。
In the embodiment, the
上記2個の外輪OR1 、OR2 はカップ部1の開口端が向き合うよう対向配置され、そのカップ部1間に前記継手部材Jが組込まれている。
The two outer rings OR 1 and OR 2 are arranged to face each other so that the opening ends of the
継手部材Jは、外輪OR1 、OR2 の環状空間4内に挿入されるケージ部11を両端に有し、そのケージ部11は外輪OR1 、OR2 の開口部に取付けられた止め輪7によって抜け止めされている。ケージ部11には各外輪OR1 、OR2 のトラック溝5、6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Bが組込まれている。ボールBのそれぞれは、各トラック溝5、6に沿って転動自在とされている。
The joint member J has
上記のように、対向配置された2個の外輪OR1 、OR2 のトラック溝5、6に沿って転動可能なボールBを外輪OR1 、OR2 間に組込まれた継手部材Jのケージ部11で保持することにより、2個の外輪OR1 、OR2 の相互に軸心にずれがあると、継手部材Jが傾斜して上記軸心のずれを吸収し、2個の外輪OR1 、OR2 の相互間で等速度でトルク伝達することができる等速ジョイントを得ることができる。
As described above, the cage B of the joint member J in which the ball B that can roll along the
したがって、一方の外輪の接続軸2を駆動軸に、他方の外輪の接続軸2を被駆動軸に接続することにより、駆動軸と被駆動軸の相互に軸心にずれがある場合でも駆動軸の回転を被駆動軸に等速度で伝達することができる。
Therefore, by connecting the
外輪OR1 、OR2 および継手部材J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。 The outer rings OR 1 and OR 2 and the joint member J are formed of a synthetic resin molded product. A suitable synthetic resin is selected according to the use conditions of the constant velocity joint, and a synthetic resin that can be injection-molded is desirable. Any resin that can be injection-molded may be a thermoplastic resin or a thermosetting resin.
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。 There are two types of resin that can be injection-molded: crystalline resin and non-crystalline resin. Either resin can be used, but non-crystalline resin has low toughness and breaks rapidly when torque exceeds the allowable amount. Therefore, it is preferable to use a crystalline resin.
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。 Preferred synthetic resins include synthetic resins with high lubricating properties, such as polyacetal resins (POM), nylon resins, fluoroplastics such as PFA, FEP, and ETFE, injection moldable polyimide resins, and polyphenylene sulfide resins (PPS). , Wholly aromatic polyester resins, polyether ether ketone resins (PEEK), polyamideimide resins, and the like.
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。 Each of these resins may be used alone or a polymer alloy in which two or more kinds are mixed. Or the polymer alloy which mix | blended said synthetic resin with the synthetic resin with low lubrication characteristics other than the above may be sufficient.
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。 Moreover, even a synthetic resin having low lubricating properties can be used by enhancing the lubricating properties by adding a solid lubricant or lubricating oil. Examples of the solid lubricant include polytetrafluoroethylene, graphite, and molybdenum disulfide.
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。 Further, glass fiber, carbon fiber, various mineral fibers (whiskers) may be added to the synthetic resin to increase the strength, or may be used in combination with a solid lubricant or the like.
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。
The most suitable materials for use in the present invention are POM, nylon resin, PPS, and PEEK. The nylon resin may be
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。 Moreover, PEEK is excellent in mechanical strength and lubricity even if a reinforcing material and a lubricant are not blended, so that a high-performance constant velocity joint can be obtained.
上記のように、外輪OR1 、OR2 および継手部材J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。 As described above, by using the outer rings OR 1 and OR 2 and the joint member J as molded articles of synthetic resin, it is possible to obtain a constant velocity joint that is light in weight and has a low operating noise during torque transmission, and grease. Lubrication can be eliminated. Further, since it is not necessary to lubricate the grease, it is not necessary to install a boot, and a small constant velocity joint having a simple structure with a small number of parts can be obtained.
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。 For this reason, there are few restrictions on use, and it can be used for various kinds of equipment such as food production equipment.
ボールB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B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B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。 As the ball B, a ball of bearing steel, stainless steel, ceramics, synthetic resin, or the like can be used. When the constant velocity joint is used for a medical device or a food production machine, it is preferable to use a ball B made of stainless steel or ceramics because environmental concerns are eliminated. By using the ball B as a synthetic resin, it is possible to obtain a constant velocity joint that is further excellent in weight reduction and noise reduction. In order to give a hygienic impression, it is preferable to use a white resin as the synthetic resin forming the outer ring and the like. POM is optimal because it is white and has high lubricity and can be made grease-free.
実施の形態では、外輪OR1 、OR2 および継手部材Jを合成樹脂の成形品としたが、外輪OR1 、OR2 のみを合成樹脂の成形品としてもよい。 In the embodiment, the outer rings OR 1 and OR 2 and the joint member J are molded products of synthetic resin, but only the outer rings OR 1 and OR 2 may be molded products of synthetic resin.
また、外輪OR1 、OR2 においては、カップ部1と接続軸2を合成樹脂で一体に成形したが、接続軸2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1に結合するようにしてもよい。
Further, in the outer rings OR 1 and OR 2 , the
実施の形態で示すように、外輪OR1 、OR2 を合成樹脂の成形品とすることにより、その外輪OR1 、OR2 の弾性を利用してボールBに予圧を付与することができる。具体的には、カップ部1の内周に形成されたトラック溝5とガイド軸3の外周に形成されたトラック溝6間の内径をボールBの球径より小さくすることでボールBに予圧を付与することができる。その結果、周方向にガタの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。
As shown in the embodiment, when the outer rings OR 1 and OR 2 are formed of a synthetic resin, a preload can be applied to the ball B using the elasticity of the outer rings OR 1 and OR 2 . Specifically, preload is applied to the ball B by making the inner diameter between the
また、いずれか一方のカップ部1のトラック溝5とトラック溝5の間に、その開口端から軸方向に延びる3本の割溝を形成してカップ部1を周方向に3分割することにより、隣接する割溝間にカップ部1の径方向に弾性変形可能な弾性片を形成することができる。このような構造とすることにより、外輪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、各弾性片がカップ部1の径方向外方に弾性変形して、外輪ORと継手部材J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。
Further, by forming three split grooves extending in the axial direction from the opening end between the
なお、上記した割溝から形成される弾性片は、トルクリミッタ機能の他に弾性片の弾性力を利用してボールBに予圧を付与するために形成することもできる。この場合、対向配置された2個の外輪の両方に3本の割溝を形成することが望ましい。弾性片によってボールBに予圧が付与された等速ジョイントは、各構成部品の寸法精度を厳しく管理せずとも予圧を付与することができるため、低価格で周方向にガタのない優れた等速ジョイントを得ることができる。 In addition, the elastic piece formed from the above-mentioned split groove can also be formed in order to apply a preload to the ball B using the elastic force of the elastic piece in addition to the torque limiter function. In this case, it is desirable to form three split grooves in both of the two outer rings arranged opposite to each other. The constant velocity joint in which the preload is applied to the ball B by the elastic piece can apply the preload without strictly managing the dimensional accuracy of each component. You can get a joint.
OR1 、OR2 外輪
J 継手部材
B ボール
4 環状空間
5、6 トラック溝
11 ケージ部
12 ポケット
OR 1 , OR 2 outer ring J joint
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2004
- 2004-09-29 JP JP2004283328A patent/JP2006097758A/en active Pending
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