JP2007292202A - 等速ジョイントの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】組立て及び分解作業の容易な等速ジョイントを軽量化を図りつつ簡単に製造する。
【解決手段】ケージ１０を合成樹脂の射出成形により形成し、ポケット１２をケージ金型のキャビティ３３に突き出されるコアピン３４により形成し、前記コアピン３４のアンダーカット３４ａ、３４ｂが、各ポケット１２のケージ外径側及びケージ内径側の開口端部にケージ引き抜き状態でボール２０をポケット１２に留める抜け止め部１３を形成する。
【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等速ジョイントの製造方法に関する。

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ている。

上記摺動型等速ジョイントとしては、図８、図９に示すように、外輪８１と、ケージ８２と、３つのボール８３とを備えたものが知られている。外輪８１には、内部軸心上にガイド軸８４を設けることにより環状空間８５が形成されている。環状空間８５内に組込まれるケージ８２には、ボール８３を保持するポケット８６が周方向に１２０度間隔で形成されている。環状空間８５の外壁面と内壁面の少なくとも一方には、各ポケット８６に対応する位置に軸方向に延びる３本のトラック溝８７、８８が周方向に１２０°の間隔をおいて設けられている。各ポケット８６内に組込まれたボール８３は、前記トラック溝８７、８８に沿って転動自在であり、そのボール８３を介して外輪８１とケージ８２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。

図８、図９に示すような等速ジョイントにおいては、各種部品を鉄鋼等の金属から構成すると、強度が高いものの重くなり、グリース潤滑が必要である。このようなものは、動作音が大きい等の特徴が有り、使用箇所が制限される。例えば、食品製造機器、医療機器、事務機器、家庭用電化製品、音響機器などのように静粛性やグリースの飛散が許されない条件下で使用される機器には適していない。

このため、等速ジョイントの各種部品を合成樹脂の成形品とし、各種部品の軽量化を図ることにより、グリース潤滑を不要とし、動作音の低減を図ったものもある（特許文献１参照）。

特開２００６−３８２０４号公報

しかしながら、図８、図９に示すような等速ジョイントは、破損や消耗品の交換時に外輪８１とケージ８２とを分離させるとき、ポケット８６が外輪８１の外に出ると、各ボール８３がポケット８６からばらばらと脱落し、ケージ８２の内側に落ち込んだり、ケージ８２から落下したりするため、作業性が悪い問題があった。

そこで、この発明の課題は、組立て及び分解作業の容易な等速ジョイントを軽量化を図りつつ簡単に製造することにある。

上記の課題を達成するため、この発明は、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、前記外輪の前記環状空間内に組込まれ、前記トラック溝のそれぞれと対応する位置にポケットが形成されたケージと、前記ケージの各ポケット内に組込まれて前記トラック溝に沿って転動可能なボールとを備えた等速ジョイントの製造方法において、前記ケージを合成樹脂の射出成形により形成し、前記ポケットをケージ金型のキャビティに突き出されるコアピンにより形成し、前記コアピンのアンダーカットが、各ポケットのケージ外径側及びケージ内径側の開口端部にケージ引き抜き状態で前記ボールを前記ポケットに留める抜け止め部を形成することを特徴としている。

上記の構成によれば、成形された前記ケージには、各ポケットのケージ外径側及びケージ内径側の開口端部にケージ引き抜き状態で前記ボールを前記ポケットに留める抜け止め部が形成されている。このケージと前記外輪が分離した状態で、前記抜け止め部により前記ボールのポケットからの脱落が内外径いずれの側においても防止される。したがって、前記ケージを備えた等速ジョイントは、その組立て及び分解を簡単に行うことができる。ここで、前記抜け止め部の形成は、前記コアピンに前記アンダーカットを形成し、ケージキャビティから、いわゆる無理抜きするだけなので、容易に一体成形することができる。また、前記ケージは、合成樹脂の射出成形品となり、その軽量化を図ることができる。

例えば、前記コアピンは、周方向に間隔をおいて複数のアンダーカットが形成されているものである。これにより、成形されたケージのうち、各ポケットのケージ外径側及びケージ内径側の開口端部の内面には、前記アンダーカットにより周方向に間隔をおいて形成された複数の突出部からなる前記抜け止め部が一体成形される。

ここで、前記突出部の突出長さが必要以上に長くなると成形後の脱型時に突出部が破損する恐れがあり、また、短か過ぎると製造誤差によりボールの抜け止め効果が得られない恐れがある。このため、前記アンダーカットの外接円径は、前記ボールの直径の７０〜９９％であることが好ましい。

上述のように、この発明は、前記ケージを合成樹脂の射出成形により形成し、前記ポケットをケージ金型のキャビティに突き出されるコアピンにより形成し、前記コアピンのアンダーカットが、各ポケットのケージ外径側及びケージ内径側の開口端部にケージ引き抜き状態で前記ボールを前記ポケットに留める抜け止め部を形成することにより、組立て及び分解作業の容易な等速ジョイントを軽量化を図りつつ簡単に製造することができる。

以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１、図２は、この発明の実施形態に係る等速ジョイントの全体構造を示す。図示のように、実施形態に係る等速ジョイントは、外輪１、ケージ１０およびボール２０から構成されている。

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、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。なお、この実施形態では、ポケット１２の内面の基本形状を径方向の円筒としたが、角筒にすることも可能である。

各ポケット１２のケージ外径側及びケージ内径側の開口端部には、ケージ引き抜き状態で前記ボール２０をポケット１２に留める抜け止め部１３が形成されている。ポケット１２の内周外径側に形成された抜け止め部１３は、図３にポケット１２を外径側から視た様子を示すように、周方向に間隔をおいて対向配置で形成された一対の突出部１３ａ、１３ａからなる。ポケット１２の内周内径側に形成された抜け止め部１３は、前記一対の突出部１３ａ、１３ａと９０度の位相差をもって配置された一対の突出部１３ｂ、１３ｂからなる。

各抜け止め部１３の内接円径ｄは、ボール２０の直径Ｄより小さい。このため、このケージ１０と前記外輪１が分離した状態で、両抜け止め部１３によりボール２０の脱落が内外径いずれの側においても防止される。したがって、このケージ１０を備えた等速ジョイントは、その組立て及び分解を簡単に行うことができる。

上記外輪１およびケージ１０は射出成形可能な合成樹脂の成形品とされている。外輪１は、グリース潤滑を避けるため、軽量化を優先して合成樹脂製としたが、金属製にしてもよい。

ここで、図４に示すように、前記ポケット１２は、雄型３１と雌型３２とで形成されるケージ金型のキャビティ３３に突き出されるコアピン３４により形成されている。

具体的には、前記コアピン３４のうち、ポケット１２のケージ外径側を形成する部分、つまり雌型３２の内面３２ａの近傍に位置する部分には、周方向に間隔をおいて対向配置で形成された一対のアンダーカット３４ａ、３４ａが形成されている。このアンダーカット３４ａ、３４ａは、上記外径側の抜け止め部１３、すなわち一対の突出部１３ａ、１３ａ（図１〜図３も適宜に参照のこと）を形成する。

また、前記コアピン３４のうち、ポケット１２のケージ内径側を形成する部分、つまり雄型３１のコア外面３１ａの近傍に位置する部分には、一対のアンダーカット３４ａ、３４ａと９０度の位相差をもって配置されたアンダーカット３４ｂが一対で形成されている（図４中では、一方のみを示した）。
このアンダーカット３４ｂは、上記内径側の抜け止め部１３、すなわち一対の突出部１３ｂ、１３ｂ（図１〜図３も適宜に参照のこと）を形成する。

アンダーカット３４ａ、３４ａの外接円径は、換言すれば一対の突出部１３ａ、１３ａの内接円径ｄであり、ボール２０の直径Ｄより小さい。アンダーカット３４ａ、３４ａの外接円径は、直径Ｄの７０〜９９％であることが好ましい。これは、成形された一対の突出部１３ａ、１３ａのポケット径方向の長さが必要以上に長くなると成形後の脱型時に突出部１３ａ、１３ａが破損する恐れがあり、また、短か過ぎると製造誤差によりボールの抜け止め効果が得られない恐れがあるからである。これらのことは、上記一対の突出部１３ｂ、１３ｂにおいても同じである。

なお、この実施形態では、アンダーカット３４ａ、３４ｂに代えて、例えば、図５に別例を示すように、コアピン５１の全周に亘って形成されたアンダーカット５２ａによりポケットの内周に全周に抜け止め部を形成することができる。なお、アンダーカット５２ｂもアンダーカット５２ａと同じ形状である。この場合、周方向に一連の突条部からなる抜け止め部が形成される。

また、この実施形態では、図６に他例を示すように、アンダーカット３４ａ、３４ｂに代えて、コアピン６１の周方向に１２０度間隔で３箇所の角穴状のアンダーカット５３ａ、５３ｂを形成することもできる。この場合、３箇所の突起部からなる抜け止め部が形成される。なお、この図７に別の他例を示すように、コアピン７１の周方向に４箇所の等配で形成したようにアンダーカット５３ａ、５３ｂを形成する態様は適宜に変更することができる。

上記コアピン３４により外径側からポケット１２を形成する方法は、内径側からコアピンをスライドさせることができない場合に有効である。係る方法は、特にケージ１０の環状部内径が特に小さいものに好適である。

上記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すればよい。例えば、合成樹脂は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよく、さらに結晶性樹脂、非結晶性樹脂のいずれでもよい。なお、非結晶性樹脂は靭性が比較的低いため、急激な破壊を回避することができる点で結晶性樹脂の方が好ましい。

好ましい合成樹脂としては、潤滑特性に優れた合成樹脂、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系樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド樹脂等が挙げられる。

上記の各樹脂は、単独または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樹脂に前記の樹脂を配合したポリマーアロイであってもよい。

また、潤滑特性の低い樹脂であっても、固体潤滑剤や潤滑油を添加することにより潤滑性能を高めれば、使用することができる。固体潤滑剤としては、ポリテトラフルオロエチレン、黒鉛、二硫化モリブデン等が挙げられる。

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、上記固体潤滑剤等と併用することもできる。

このケージ１０等の成形に最も適した材料は、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、これらを用いると費用対効果に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、これを用いると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及びケージ１０を合成樹脂の成形品にすることにより、軽量かつ動作音の小さな等速ジョイントを得ることができ、その結果、グリース潤滑を不要にすることができる。このため、この実施形態に係る等速ジョイントは、使用箇所の制限を受け難く、各種の機器に使用することができる。

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が、ステンレススチール、セラミックス、合成樹脂にすることで無潤滑でも錆の問題が生じない点で好ましい。合成樹脂であれば、さらに軽量化、静粛性が実現される点で好ましい。

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、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。また、衛生的な印象を与えるため、合成樹脂を用いる場合、白色系のものが好ましい。ＰＯＭは、白色系であると共に、潤滑性も高く、グリースレス化も可能である点で好適である。

上記のように、ポケット１２に抜け止め部１３を設けたことにより、ボール２０のポケット１２からの脱落が防止されるので、外輪１の環状空間５内に対するケージ１０の抜き差しによって等速ジョイントの組立て及び分解作業を容易に行うことができる。

特に、この実施形態は、少なくとも外輪１及びケージ１０を合成樹脂の成形品として軽量化を積極的に図り、グリース潤滑を不要にしたことにより、ブーツ等を不要とし、外輪１の環状空間５内に対するケージ１０の抜き差しを直接行うことが可能なため、上記抜け止め部１３と相俟って等速ジョイントの組立て及び分解を手早く行うことができる。その結果、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による取替えを容易に行うことができる。このため、この実施形態に係る等速ジョイントは、設置現場で分解及び組立てが行われることが多く、ボールが機器内に脱落すると取り出しに手間取る事務機器に好適である。

また、この実施形態では、図１に示すように、カップ部２の内周面に形成されたトラック溝６及びこのガイド軸４の外周面に形成されたトラック溝７の開口端部に環状空間における外壁面および内壁面の開口端を大径端とするテーパ面１４、１５が設けられている。

テーパ面１４、１５は、カップ部２内に対するケージ１０の組込み時、ボール２０をトラック溝６、７の開口端に向けて案内するようになっている。このため、ボール２０がテーパ面１４、１５に案内される状態で外輪１とケージ１０を相対的に回転することにより、ボール２０がトラック溝６、７内に挿入される。したがって、この実施形態では、トラック溝６、７とボール２０の相互に位相ずれがある状態でも等速ジョイントを容易に組み立てることができる。

なお、テーパ面１４、１５は、例えば、外輪１の中心軸上に軸心を有するテーパ面や、ボール２０のピッチ円上に軸心を有するテーパ面にすることができる。隣接するテーパ面間にガイド突部を形成することもできる。

この実施形態では、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。

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。

また、この実施形態では、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。

実施形態に係る等速ジョイントの縦断面図 図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図 図１のポケットを外径側から見た平面図 図１のケージを形成する金型構造を示す断面図 （ａ）図４のコアピンの別例を示す部分正面図、（ｂ）前記（ａ）の矢線における断面図 （ａ）図４のコアピンの他例を示す部分正面図、（ｂ）前記（ａ）の矢線における断面図 （ａ）図４のコアピンの別の他例を示す部分正面図、（ｂ）前記（ａ）の矢線における断面図 従来例の等速ジョイントの縦断面図 図８のＩＸ−ＩＸ線の断面図

符号の説明

１ 外輪
２ カップ部
４ ガイド軸
５ 環状空間
６、７ トラック溝
１０ ケージ
１２ ポケット
１３ 抜け止め部
１３ａ、１３ｂ 突出部
２０ ボール
３１ 雄型
３２ 雌型
３３ キャビティ
３４、５１、６１、７１ コアピン
３４ａ、３４ｂ、５２ａ、５２ｂ、５３ａ、５３ｂ アンダーカット

Claims (3)

1. 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、前記外輪の前記環状空間内に組込まれ、前記トラック溝のそれぞれと対応する位置にポケットが形成されたケージと、前記ケージの各ポケット内に組込まれて前記トラック溝に沿って転動可能なボールとを備えた等速ジョイントの製造方法において、
   前記ケージを合成樹脂の射出成形により形成し、前記ポケットをケージ金型のキャビティに突き出されるコアピンにより形成し、前記コアピンのアンダーカットが、各ポケットのケージ外径側及びケージ内径側の開口端部にケージ引き抜き状態で前記ボールを前記ポケットに留める抜け止め部を形成することを特徴とする等速ジョイントの製造方法。
2. 前記コアピンは、周方向に間隔をおいて複数のアンダーカットが形成されているものである請求項１に記載の等速ジョイントの製造方法。
3. 前記アンダーカットの外接円径は、前記ボールの直径の７０〜９９％である請求項２に記載の等速ジョイントの製造方法。

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