JP2007255511A - トリポード型等速ジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】簡単に組立ておよび分解することができる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の内周に軸方向に延びる３本のトラック溝４を周方向に１２０゜の間隔をおいて形成し、外輪１の内側に組込まれたトリポード部材１１には各トラック溝４内でスライド自在とされ、外輪１とトリポード部材１１の相互間でトルク伝達を行なう３本の突出部１３を設ける。外輪１の隣接するトラック溝４間に形成された膨出部６の先端部に、外径側から内径側に向けて外輪内部に入り込むよう傾斜すると共に、周方向には相反する方向に傾斜して膨出部６の周方向幅の中央に頂部８を形成する一対のテーパ面７を形成する。外輪１の開口端から内部にトリポード部材１１を挿入するジョイント組立て時に、テーパ面７で突出部１３をトラック溝４の開口端に誘導して、組立ての容易化を図る。
【選択図】図２

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まれた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本の半径方向の脚軸を突設し、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、グリース潤滑を必要とし、ブーツバンドの締付けによって取付けとされるブーツにより外輪の開口端を閉塞してグリースの漏洩を防止する必要がある。

このため、トリポード型等速ジョイントの組立ておよび分解の際には、ブーツの取付け、取外しの煩雑な作業が必要となり、上記トリポード型等速ジョイントに動力を入力する入力側部品やトリポード型等速ジョイントからの出力によって回転駆動される出力側部品の破損等の取替えには非常に手間がかかるという問題があった。

また、従来の金属製のトリポード型等速ジョイントにおいては、強度が高いものの、重く、動作音が大きく、さらには、グリース漏洩の懸念もあるため、事務機、音響機器、医療機器、食品製造機、家庭用電化製品への使用に問題があり、使用箇所に制限を受けることが多くあった。

この発明の課題は、簡単に組立ておよび分解することができると共に、グリース潤滑を不要とし、軽量、小型、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に、この発明においては、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、前記外輪の隣接するトラック溝間に形成された膨出部の先端部に、周方向に相反する方向に傾斜して膨出部の周方向幅の中央に頂部を形成する一対のテーパ面を形成すると共に、前記突出部の、外輪開口端からトリポード部材を挿入するジョイント組立て時に先行側となる前側部に、突出部の幅方向の中央から両側に向けて傾斜して突出部の幅方向の中央に頂部を形成する一対のテーパ面を設けた構成を採用したのである。

ここで、前記外輪の隣接するトラック溝間に形成された膨出部の先端部に、外径側から内径側に向けて外輪内部に入り込むよう傾斜するテーパ面を設けると、
外輪開口端からトリポード部材を挿入するジョイント組立て時に、外輪とトリポード部材の軸心にずれがある場合でも、膨出部の先端部に形成されたテーパ面で突出部のテーパ面が接触案内されて突出部がトラック溝の先端開口に誘導されるため、トリポード型等速ジョイントをより簡単に組立てることができる。

また、外輪およびトリポード部材のそれぞれを合成樹脂の成形品とすると、トリポード型等速ジョイントの無潤滑化と、トルク伝達時の動作音の低減化および軽量化を図ることができる。

ここで、合成樹脂として、射出成形可能な合成樹脂を採用すると、外輪およびトリポード部材を容易に成形することができる。また、潤滑性樹脂を採用すると、トラック溝と突出部の接触部を効果的に潤滑することができるため、動作音のより小さいトリポード型等速ジョイントを得ることができる。

この場合、トラック溝の外周壁に、外輪の開口端から軸方向に延びる切り離し部を形成することによって、外輪を周方向に弾性変形させることができるため、トラック溝と突出部の接触部に対する予圧の付与が容易であり、トラック溝の幅寸法を厳しく管理する必要がないため、外輪の製作の容易化を図ることができる。

外輪を合成樹脂の成形品とすると、外輪の弾性によってトラック溝と突出部の接触部に予圧を付与することができる。その予圧の付与によって円周方向にがた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。

上記のように、外輪の隣接するトラック溝間に形成された膨出部の先端部に、外径側から内径側に向けて外輪内部に入り込むよう傾斜すると共に、周方向には相反する方向に傾斜するテーパ面を形成すると共に、前記突出部の、外輪開口端からトリポード部材を挿入するジョイント組立て時に先行側となる前側部に、突出部の幅方向の中央から両側に向けて傾斜して突出部の幅方向の中央に頂部を形成する一対のテーパ面を設けたことによって、外輪開口端からトリポード部材を挿入するジョイント組立て時に、トラック溝と突出部の位相が周方向にずれがある場合でも、突出部は膨出部の先端部に形成されたテーパ面で接触案内されてトラック溝の先端開口に誘導されるため、トラック溝と突出部の位相合わせを行う必要がなく、トリポード型等速ジョイントを極めて簡単に組立てることができる。

また、外輪およびトリポード部材のそれぞれを合成樹脂の成形品とすることによって、グリース潤滑を不要とすることができる。このため、ブーツの取付けによるグリースの漏洩防止対策を必要とせず、軽量でトルク伝達時の動作音の小さい、トルク伝達ロスの極めて少ないトリポード型等速ジョイントを得ることができる。

したがって、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、家庭用電化製品等の各種の機器への使用が可能となり、これら機器の設計に自由度を高め、小型化、低コスト化を図ることができる。

また、ブーツが不要なため、組立ておよび分解の容易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１乃至図３に示すように、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と対向する両側は円筒面１４とされて突出部１３の周方向に湾曲している。なお、円筒面１４に代えて、周方向および軸方向の２方向にわん曲する球面としてもよい。

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、両側の一方の円筒面１４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との接触が線接触であるため、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。

外輪１の隣接するトラック溝４間に形成された膨出部６の先端部には一対のテーパ面７が形成されている。一対のテーパ面７は、外径側から内径側に向けて外輪内部に入り込むよう傾斜していると共に、周方向には相反する方向に傾斜して膨出部６の周方向幅の中央に頂部８を形成している。

ここで、テーパ面７は、平坦面であってもよく、あるいは、凸曲面であってもよい。

また、外輪１の開口端面の外周部には、膨出部６の周方向幅の中央を両端とする３つのテーパ面９が形成され、各テーパ面９は、外径部から内径部に向けて外輪内部に向けて入り込むように傾斜している。

一方、トリポード部材１１の各突出部１３には、外輪１の開口端からトリポード部材１１を挿入するジョイント組立て時に先行側となる前側部に一対のテーパ面１５が形成されている。

一対のテーパ面１５は、突出部１３の幅方向中央から両側に向けて傾斜して、突出部１３の幅方向中央に頂部１６を形成している。

外輪１、トリポード部材１１の形成材料は金属、セラミックス、合成樹脂のいずれでもよい。合成樹脂で形成すると、軽量化やグリースレス化が達成できるので好ましい。

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の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。

実施の形態で示すように、外輪１の隣接するトラック溝４間に形成された膨出部６の先端部に、周方向に相反する方向に傾斜して膨出部６の周方向幅の中央に頂部８を形成する一対のテーパ面７を形成すると共に、前記突出部１３の、外輪１開口端からトリポード部材１１を挿入するジョイント組立て時に先行側となる前側部に、突出部１３の幅方向の中央から両側に向けて傾斜して突出部１３の幅方向の中央に頂部１６を形成する一対のテーパ面１５を設けたことによって、外輪１の開口端からトリポード部材１１を挿入するジョイント組立て時に、トラック溝４と突出部１３の位相が周方向にずれがある場合でも、突出部１３は膨出部６の先端部に形成されたテーパ面７で接触案内されてトラック溝の先端開口に誘導されることになる。

このため、ジョイント組立て時にトラック溝４と突出部１３の位相合わせを行う必要がなく、外輪１の開口端にトリポード部材１１を押し込むことにより、トリポード部材１１の各突出部１３はトラック溝４内に進入することになり、トリポード型等速ジョイントを極めて簡単に組立てることができる。

また、外輪１からトリポード部材１１を引抜くことによって、トリポード型等速ジョイントを分解することができる。

このため、組立ておよび分解の容易な等速ジョイントを得ることができ、上記等速ジョイントに動力を入力する入力側部品や等速ジョイントからの出力によって回転駆動される出力側部品の破損等の取替えを容易に行なうことができる。

また、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、トリポード部材１１、第２軸１２、突出部１３を合成樹脂で一体に成形したが、トリポード部材１１および突出部１３を合成樹脂で成形し、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。

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の弾性を利用してトラック溝４の側面５と突出部１３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の両側の円筒面１４間の寸法より小さくすることでトラック溝４の両側面５と突出部１３の接触部に予圧を付与することができる。

また、外輪１が合成樹脂ではなくセラミックスや金属で形成されている場合であっても、突出部１３を含むトリポード部材１１を合成樹脂の成形品とすることにより、その突出部１３の弾性を利用してトラック溝４の側面５と突出部１３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の両側の円筒面１４間の寸法をトラック溝４の両側面間の寸法より大きくすることでトラック溝４の両側面５と突出部１３の接触部に予圧を付与することができる。

上記のように、トラック溝４の側面５と突出部１３の接触面間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４および図５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切り離し部２０を形成すると、カップ部２を周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、あるいは外輪１のみを合成樹脂の成形品としてもよい。

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 外輪とトリポード部材を示す分解斜視図 この発明に係るトリポード型等速ジョイントの他の実施の形態を示す縦断正面図 図４の右側面図

符号の説明

１ 外輪
４ トラック溝
５ 側面
６ 膨出部
７ テーパ面
８ 頂部
１１ トリポード部材
１３ 突出部
１５ テーパ面
１６ 頂部
２０ 切り離し部

Claims (7)

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、
   前記外輪の隣接するトラック溝間に形成された膨出部の先端部に、周方向に相反する方向に傾斜して膨出部の周方向幅の中央に頂部を形成する一対のテーパ面を形成すると共に、前記突出部の、外輪開口端からトリポード部材を挿入するジョイント組立て時に先行側となる前側部に、突出部の幅方向の中央から両側に向けて傾斜して突出部の幅方向の中央に頂部を形成する一対のテーパ面を設けたことを特徴とするトリポード型等速ジョイント。
2. 前記外輪の隣接するトラック溝間に形成された膨出部の先端部に、外径側から内径側に向けて外輪内部に入り込むよう傾斜するテーパ面を設けた請求項１に記載のトリポード型等速ジョイント。
3. 前記外輪およびトリポード部材のそれぞれを合成樹脂の成形品とした請求項１又は２に記載のトリポード型等速ジョイント。
4. 前記合成樹脂が、射出成形可能な合成樹脂からなる請求項３に記載のトリポード型等速ジョイント。
5. 前記合成樹脂が、潤滑性樹脂である請求項３又は４に記載のトリポード型等速ジョイント。
6. 前記トラック溝と突出部の接触部に予圧を付与した請求項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. 前記トラック溝の外周壁に、外輪の開口端から軸方向に延びる切り離し部を形成して、トラック溝と突出部の接触部に予圧を付与した請求項６に記載のトリポード型等速ジョイント。

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