JP2006161932A - トリポード型等速ジョイント - Google Patents

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トリポード型等速ジョイントを提供することである。
【解決手段】外輪１の内周に３本のトラック溝４を周方向に１２０°の間隔をおいて形成する。外輪１の内側に組込まれたトリポード部材１１には外輪１の各トラック溝４内でスライド可能なトルク伝達用の突出部１３を設ける。突出部１３を含むトリポード部材１１の全体を合成樹脂の成形品としてグリース潤滑を不要とする。また、突出部１３のトラック溝４の側面５と対向する両側を球面１４ａとし、突出部１３の外輪軸方向の前後に平坦面１４ｂを設け、その平坦面１４ｂ間の長さを球面１４ａの球径より小さくしてトリポード部材の軸方向長さのコンパクト化を図る。
【選択図】図４

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トリポード型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は、トリポード型等速ジョイントと称され、外輪の内周に軸方向に延びる３本のトラック溝を周方向に１２０°の間隔をおいて形成し、その外輪の内側に組込んだトリポード部材にはトラック溝のそれぞれに挿入される３本の半径方向に延びる脚軸を突設し、各脚軸の外側にトラック溝に沿って転動可能な球面ローラを回転可能に、かつ軸方向にスライド自在に嵌合し、その球面ローラを介して外輪とトリポード部材の相互間で回転トルクの伝達を行なうようにしている。
特公平３−１５２８号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたトリポード型等速ジョイントにおいては、外輪、トリポード部材および球面ローラ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トリポード型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、第１の発明においては、外輪の内周に軸方向に延びる３本のトラック溝を周方向に１２０°の間隔をおいて形成し、外輪の内側に組込まれたトリポード部材には前記各トラック溝内でスライド自在とされ、外輪とトリポード部材の相互間でトルク伝達を行なう３本の突出部を設けたトリポード型等速ジョイントにおいて、前記突出部を合成樹脂の成形品とし、その突出部の前記トラック溝の側面と対向する両側に少なくとも周方向にわん曲する曲面を設け、かつ突出部の外輪軸方向の前後に互に平行する平坦面を形成して、その平坦面間の長さを前記曲面間の長さより短かくした構成を採用したのである。

ここで、突出部の両側に形成された曲面は、突出部の軸心上に中心を有する球面であってもよく、あるいは、上記突出部の軸心に中心が一致する円筒面であってもよい。

また、突出部は、トリポード部材に対して別体のものであってもよく、トリポード部材の成形と同時に形成された一体のものであってもよい。

第２の発明においては、上記第１の発明に係るトリポード型等速ジョイントの外輪を合成樹脂の成形品としたのである。

第１の発明および第２の発明に係るトリポード型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トリポード型等速ジョイントを得ることができる。

ここで、トラック溝と突出部の接触部間に予圧を付与することにより、周方向にガタのない等速性に優れたトリポード型等速ジョイントを得ることができる。

第１の発明のように、トルク伝達用の突出部を合成樹脂の成形品としたことによって、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ので、ブーツの取付けを不要とすることができる。また、突出部の外輪軸方向の前後に設けた平坦面間の長さを両側の曲面間の長さより短かくしたことによって軸方向長さ（全長）の短かい小型軽量のトリポード型等速ジョイントを得ることができる。

また、突出部の両側に少なくとも周方向にわん曲する曲面を形成したことによって、アンダーカットのない成形金型によって射出成形することができる。このため、突出部とトリポード部材とを一体に成形することが可能となり、その一体成形によってより軽量のトリポード型等速ジョイントを得ることができる。

第２の発明のように、トリポード部材および外輪の双方を合成樹脂の成形品とすることによって、より軽量なトリポード型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。図示のように、トリポード型等速ジョイントは、外輪１と、その内側に組込まれたトリポード部材１１とから成る。

外輪１は、一端が開口するカップ部２の閉塞端に第１軸３を設けた構成とされ、上記カップ部２の内周には、その開口端から軸方向に延びる３本のトラック溝４が周方向に１２０°の間隔をおいて形成されている。各トラック溝４の周方向で対向する一対の側面５は互に平行する平坦面とされている。

トリポード部材１１は第２軸１２を有している。このトリポード部材１１には外輪１の各トラック溝４内に挿入される３本の突出部１３が一体に設けられている。

各突出部１３はトラック溝４内においてスライド自在とされ、上記トラック溝４の側面５と対向する両側は突出部１３の軸心上に中心を有する球面１４ａとされて周方向および軸方向の２方向にわん曲している。

また、突出部１３の外輪軸方向の前後には互に平行する平坦面１４ｂが形成されている。この平坦面１４ｂはトリポード部材１１の外輪軸方向の前面および後面と同一平面上に位置し、その平坦面１４ｂ間の長さａは球面１４ａ間の長さｂ（球面１４ａの球径）より短かくなっている。

上記突出部１３は、第１軸３と第２軸１２の一方に対する回転トルクの入力時、両側の一方の球面１４ａがトラック溝４の一側面５と係合し、その係合部において外輪１とトリポード部材１１の相互間で回転トルクの伝達を行なうようになっている。

また、第１軸３と第２軸１２が相対的に角度をとってトルク伝達するとき、突出部１３はトラック溝４に沿って外輪１の軸方向にスライドする。このとき、突出部１３とトラック溝４の側面５との接触が点接触であるため、スライド抵抗は小さく、上記突出部１３はトラック溝４に沿って円滑にスライドする。

なお、実施の形態では、突出部１３の両側を球面１４ａとしたが、突出部１３の両側部を突出部１３の軸心に中心が一致する円筒面として周方向にのみわん曲する曲面としてもよい。

図１および図２に示すように、外輪１のカップ部２における開口端部の内周には係合溝６が形成され、その係合溝６に一部が切り離された止め輪７が取付けられている。止め輪７はカップ部２の開口端からトリポード部材１１が抜け出るのを防止している。

外輪１および突出部１３を含むトリポード部材１１の全体は合成樹脂の成形品とされている。合成樹脂はトリポード型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、比較的安価であるため、コストパフォーマンスに優れた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およびトリポード部材１１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トリポード型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トリポード型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、高機能なトリポード型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。

トリポード型等速ジョイントを医療機器や食品製造機器に使用する場合は、衛生的な印象を与えるため、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。

実施形態では、突出部１３、トリポード部材１１、第２軸１２を合成樹脂で一体に成形したが、突出部１３だけを合成樹脂で成形し、トリポード部材１１、第２軸１２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てもよい。あるいは、突出部１３とトリポード部材１１を合成樹脂で一体に成形し、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からなる第２軸１２とボルト等の結合手段で結合しても良い。

なお、第２軸１２が比較的長い場合は、トルク損失を防止するため、第２軸１２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と第１軸３を合成樹脂で一体に成形したが、第１軸３をセラミックスや鉄鋼、ステンレススチール、アルミ合金等で形成して、カップ部２に結合するようにしてもよい。

実施の形態で示すように、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の弾性を利用して突出部１３とトラック溝４の側面５の接触部に予圧を付与することができる。具体的には、トラック溝４の両側面５間の寸法を突出部１３の両側の球面１４ａ間の寸法より小さくすることで突出部１３とトラック溝４の両側面５の接触部に予圧を付与することができる。突出部１３が合成樹脂の成形体であるため、無潤滑であっても噛み付きや焼き付きは起らず、円滑な動作を得ることができる。

また、外輪が合成樹脂ではなくセラミックス、鉄鋼、ステンレススチール、アルミニウム合金等であっても突出部１３を合成樹脂の成形体とすることにより、その突出部１３の弾性を利用して突出部１３とトラック溝４の側面５の接触部に予圧を付与することができる。具体的には、突出部１３の両側の球面１４ａ間の寸法をトラック溝４の両側面５間の寸法より大きくすることで突出部１３とトラック溝４の両側面５の接触部に予圧を付与することができる。

上記のように、突出部１３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トリポード型等速ジョイントを得ることができる。

ここで、図１および図２に示すように、カップ部２に形成されたトラック溝４の外周壁部にカップ部２の開口端から軸方向に延びる周方向の切り離し部８を形成すると、カップ部２を径方向に弾性変形可能とすることができるため、突出部１３に対する予圧の付与が容易であり、トラック溝４の幅寸法を厳しく管理する必要がないため、外輪１の製作の容易化を図ることができる。

実施の形態では、外輪１およびトリポード部材１１の全体を合成樹脂の成形品としたが、トリポード部材１１の突出部１３のみを合成樹脂の成形品としてもよい。この場合、成形された突出部１３を別個に形成されたトリポード部材１１に取付けて一体化する。その一体化には、嵌合や接着による手段を採用することができる。好ましくは、実施の形態で示すように、トリポード部材１１の成形時に突出部１１３を同時に成形するのがよい。

この場合、突出部１３は両側に球面１４ａ又は円筒面から成る曲面を形成したものであるため、アンダーカットのない成形金型でもって成形することができる。

この発明に係るトリポード型等速ジョイントの実施の形態を示す縦断正面図 図１の右側面図 図２のIII−III線に沿った断面図 図１のIV−IV線に沿った断面図

符号の説明

１ 外輪
４ トラック溝
５ 側面
１１ トリポード部材
１３ 突出部
１４ａ 球面（曲面）
１４ｂ 平坦面

Claims (8)

1. 外輪の内周に軸方向に延びる３本のトラック溝を周方向に１２０°の間隔をおいて形成し、外輪の内側に組込まれたトリポード部材には前記各トラック溝内でスライド自在とされ、外輪とトリポード部材の相互間でトルク伝達を行なう３本の突出部を設けたトリポード型等速ジョイントにおいて、前記突出部を合成樹脂の成形品とし、その突出部の前記トラック溝の側面と対向する両側に少なくとも周方向にわん曲する曲面を設け、かつ突出部の外輪軸方向の前後に互に平行する平坦面を形成して、その平坦面間の長さを前記曲面間の長さより短かくしたことを特徴とするトリポード型等速ジョイント。
2. 前記突出部の両側の曲面が突出部の軸心上に中心を有する球面から成る請求項１に記載のトリポード型等速ジョイント。
3. 前記突出部の両側の曲面が突出部の軸心に中心を有する円筒面から成る請求項１に記載のトリポード型等速ジョイント。
4. 前記突出部をトリポード部材と一体に成形した請求項１乃至３のいずれかに記載のトリポード型等速ジョイント。
5. 前記外輪を合成樹脂の成形品とした請求項１乃至４のいずれかに記載のトリポード型等速ジョイント。
6. 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５のいずれかに記載のトリポード型等速ジョイント。
7. 前記合成樹脂が、潤滑性樹脂である請求項１乃至６のいずれかに記載のトリポード型等速ジョイント。
8. 前記トラック溝と突出部の接触部間に予圧を付与した請求項１乃至７のいずれかに記載のトリポード型等速ジョイント。

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