JP2007127247A

JP2007127247A - 等速ジョイント

Info

Publication number: JP2007127247A
Application number: JP2005322496A
Authority: JP
Inventors: Satoru Fukuzawa; 覚福澤; Noboru Umemoto; 昇梅本
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-11-07
Filing date: 2005-11-07
Publication date: 2007-05-24

Abstract

【課題】グリース潤滑を不要とすることができる小型の動作音の小さな、使用に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の円筒状内面３に軸方向に延びる複数の案内溝４を形成し、内輪１１の球形外面１６に外輪案内溝４との間でボールトラックを形成する案内溝１７を設ける。外輪案内溝４と内輪案内溝１７とで形成されるボールトラックにボール２１を組込み、そのボール２１を保持器３１で保持する。外輪１および内輪１１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知られている。

上記等速ジョイントは、駆動軸と被駆動軸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式等速ジョイントと、角度変位および軸方向変位を許容する摺動式等速ジョイントとが知られている。

図５(Ｉ)および(II)は、特許文献１に記載された従来の摺動式等速ジョイントを示す。この等速ジョイントは、外輪４１の円筒状内面４２に軸方向に延びる複数の案内溝４３を形成し、上記外輪４１の内側に組み込まれた内輪４４の球形外面４５には外輪案内溝４３との間でボールトラックを形成する案内溝４６を設け、内輪案内溝４６と外輪案内溝４３とで形成されるボールトラックにボール４７を組み込み、そのボール４７を保持器４８で保持している。

ここで、保持器４８の内周面４９は、軸方向長さがｅとなる円筒面４９ａと、その円筒面４９ａの両端に連続して設けられた部分球面４９ｂとで形成され、上記部分球面４９ｂの曲率半径ｒ_１は、球形外面４５の半径ｒ_２と同径とされて、部分球面４９ｂと球形外面４５との間に、内輪４４の軸方向変位を許容する軸方向隙間δが形成されている。
実公昭６３−２６６５号公報

ところで、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４１、内輪４４およびボール４７の各部品が金属から成るため、強度が高いものの、重く、グリース潤滑が必要であると共に、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、ブーツの取付けによるグリースの漏洩防止対策が必要になり、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小型の動作音の小さな、使用に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、この発明においては、円筒状内面に軸方向に延びる複数の案内溝が形成された外輪と、球形外面に外輪案内溝とでボールトラックを形成する複数の案内溝が設けられた内輪と、前記ボールトラックに組み込まれて外輪と内輪の相互間でトルクを伝達するボールと、そのボールを保持する保持器とから成る等速ジョイントにおいて、前記外輪および内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。

上記の構成から成る等速ジョイントにおいて、保持器を合成樹脂の成形品とすると、等速ジョイントのより軽量化を図ることができると共に、動作音のより小さい等速ジョイントを形成することができる。

こ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と、各種樹脂成形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、円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。

上記のように、外輪および内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。

以下、この発明の実施形態を図１乃至図４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。図示のように外輪１は円筒状をなし、その一方の端部は閉塞し、その閉塞端に第１軸２が設けられている。

また、外輪１の円筒状内面３には、軸方向に延びる複数の案内溝４が周方向に等間隔に形成されている。

外輪１の内側に組み込まれた内輪１１には、スプライン孔１２が設けられ、そのスプライン孔１２内に第２軸１３の端部に設けられたスプライン軸部１３ａが嵌合されている。

第２軸は、軸端部に形成された大径部１４と、その大径部１４より軸端側に取付けられた止め輪１５によって抜止めされている。

内輪１１は球形外面１６を有し、その球形外面１６に上記外輪案内溝４とでボールトラックを形成する案内溝１７が設けられている。

外輪１の案内溝４と内輪１１の案内溝１７とで形成されるボールトラックには外輪１と内輪１１の相互間でトルクを伝達するボール２１が組み込まれている。

ボール２１は、外輪１と内輪１１との間に組み込まれた保持器３１のポケット３２内に嵌合されている。保持器３１の内周面３３は内輪１１の球形外面１６に沿う球形とされ、外周には部分球面３４が設けられている。

保持器３１の球形内周面３３の曲率中心Ｏ_１と部分球面３４の曲率中心Ｏ_２とは、ジョイント中心Ｏ_０に対して左右に等距離オフセットされている。このため、外輪１と内輪１１とが作動角をとってトルクを伝達するとき、ボール２１は作動角の二等分面に常に配置され、外輪１と内輪１１との間で等速回転が伝達される。

なお、保持器３１の内周面３３は、図５および図６で説明したのと同様に、円筒面と、その円筒面の両端に連続して設けられた部分球面とで形成して、内輪外周面と部分球面との間に、内輪の軸方向変位を許容する軸方向隙間を設けるようにしてもよい。

図１に示すように、保持器３１のポケット３２とボール２１との間には、軸方向のポケット隙間ｇが設けられている。ポケット隙間ｇは、ボール２１の拘束を解除すると共に、ボール２１と保持器３１との衝突の影響を受けないように、５乃至５０μｍの範囲とするのが好ましい。即ち、ポケット隙間ｇを５０μｍ以上にすると、ボール２１と保持器３１との衝突時の打音が大きくなると共に、ポケット隙間ｇが５μｍ以下になると、保持器３１のポケット３２の製造管理が困難になる。

外輪１の開口端部の内周には周方向に延びる係合溝５が形成され、その係合溝５に止め輪６が取付けられ、この止め輪６に対するボール２１の当接によって、ボール２１、保持器３１および内輪１１の組立て品が抜止めされる。

外輪１、内輪１１および保持器３１のそれぞれは、合成樹脂の成形品とされている。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、いずれの樹脂を用いてもよいが、非結晶性樹脂は靭性が低く、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、ポニ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。

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)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および内輪１１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。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成の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。

このため、使用に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。

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、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。

実施の形態では、外輪１と第１軸２を合成樹脂で一体に形成したが、外輪１を合成樹脂で形成し、第１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の金属で形成してもよい。

また、内輪１１に対して第２軸１３を別体とし、その第２軸１３を内輪１１にスプライン結合するようにしたが、内輪１１と第２軸１３を合成樹脂により一体に成形してもよい。

実施の形態で示すように、外輪１および内輪１１を合成樹脂の成形品とすることにより、その外輪１および内輪１１の弾性を利用してボール２１との接触部に予圧を付与することができる。

具体的には、外輪１の内周に形成された案内溝４と内輪１１の球形外面１６に形成された案内溝１７の内径をボール２１の球径より小さくすることでボール２１に予圧を付与することができる。このように、ボール２１に予圧を付与することで円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。このような仕様は外輪１および内輪１１が合成樹脂から形成されるために可能である。

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の実施形態に示す等速ジョイントにおいては、外輪１の隣接する案内溝４間に、外輪１の開口端から軸方向に延びる３本のスリット７を周方向に１２０°の間隔をおいて形成して、隣接するスリット７間に案内溝４を内周に有する弾性片８を設け、各弾性片８の外輪１開口端側の端部内周に突出部９を形成して、ボール２１、保持器３１および内輪１１から成る組立て品を抜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の実施形態と同じであるため、同一の部品には同一の符号を付して説明を省略する。

上記のように、外輪１にその開口端から軸方向に延びる３本のスリット７を形成して、隣接するスリット７間に弾性片８を設けることにより、外輪１の開口端から内部に、内輪１１、保持器３１およびボール２１の組立て品を挿入する等速ジョイントの組立て時、突出部９に対するボール２１の接触によって各弾性片８が半径方向外方に弾性変形する。

このため、外輪１内に対して内輪１１、保持器３１およびボール２１の組立て品を容易に組付けることができ、その組立て品を突出部９によって抜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と共に、図１に示す止め輪６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を厚肉とすることで、弾性片８の弾性力を利用してボール２１に予圧を付与することができ、回転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。

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８が半径方向外方に弾性変形して、外輪１と内輪１１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２１に予圧を付与するため、外輪１の開口端部の外周に止め輪を取付けて、各弾性片８を半径方向内方に弾性変形させるようにしてもよい。

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 (Ｉ)は従来の等速ジョイントを示す縦断正面図、(II)は(Ｉ)のボール組み込み部を示す拡大断面図

符号の説明

１外輪
３円筒状内面
４案内溝
１１内輪
１６球形外面
１７案内溝
２１ボール
３１保持器
３３球形内周面
３４部分球面

Claims

円筒状内面に軸方向に延びる複数の案内溝が形成された外輪と、球形外面に外輪案内溝とでボールトラックを形成する複数の案内溝が設けられた内輪と、前記ボールトラックに組み込まれて外輪と内輪の相互間でトルクを伝達するボールと、そのボールを保持する保持器とから成る等速ジョイントにおいて、
前記外輪および内輪のそれぞれ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。
前記保持器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。
前記合成樹脂が、射出成形可能な合成樹脂から成る請求項１又は２に記載の等速ジョイント。
前記合成樹脂が、潤滑性樹脂から成る請求項１乃至３のいずれかに記載の等速ジョイント。
前記前記案内溝とボールの接触部間に予圧を付与した請求項１乃至４のいずれかに記載の等速ジョイント。