JP2007292205A - 等速ジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】ケージを合成樹脂の成形品とした等速ジョイントにおいて、ケージを軸方向にコンパクト化する。
【解決手段】外輪１の環状空間５内に組込まれ、環状空間５の内壁面と外壁面とに形成されたトラック溝６、７のそれぞれと対応する位置にポケット１２が形成されたケージ１０と、ケージ１０の各ポケット１２内に組込まれてトラック溝６、７に沿って転動可能なボール２０とを備え、ケージ１０が合成樹脂の成形品からなり、ポケット１２を、ケージ１０の前記環状空間側の端部から反対側に向けて形成し、ポケット１２のケージ外径側及びケージ内径側の開口端に内接円径ｄがボール２０の直径Ｄより小さい抜け止め部１３を形成した。
【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。

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５、図６に示すように、外輪５１と、ケージ５２と、３つのボール５３とを備えたものが知られている。外輪５１には、内部軸心上にガイド軸５４を設けることにより環状空間５５が形成されている。環状空間５５内に組込まれるケージ５２には、ボール５３を保持するポケット５６が周方向に１２０度間隔で形成されている。環状空間５５の外壁面と内壁面の少なくとも一方には、各ポケット５６に対応する位置に軸方向に延びる３本のトラック溝５７、５８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５６内に組込まれたボール５３は、前記トラック溝５７、５８に沿って転動自在であり、そのボール５３を介して外輪５１とケージ５２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５、図６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５、図６に示すような等速ジョイントは、ケージ５２を射出形成する際、ケージ径方向に挿入されるコアピンでポケット５６が形成されるため、ポケット５６の周囲に肉部を設けることになり、ケージ５２の軸方向長さを短くすることに限界がある。このため、図５、図６に示すような等速ジョイントは、ＯＡ機器等の狭い内部空間に配置し難い点で改良の余地があった。

そこで、この発明の課題は、ケージを合成樹脂の成形品とした等速ジョイントにおいて、ケージを軸方向にコンパクト化することにある。

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、前記ケージが合成樹脂の成形品からなる等速ジョイントにおいて、前記ポケットを、前記ケージの前記環状空間側の端部から反対側に向けて形成した構成を採用したものである。

具体的には、前記ポケットを前記ケージの前記環状空間側の端部から反対側に向けて形成した構成の採用により、従来、ケージ軸方向でポケットと前記ケージの前記環状空間側の端部との間にあった肉部が省略される分、ケージを軸方向にコンパクト化することができる。

上記構成においては、前記ポケットのケージ外径側及びケージ内径側の開口端に内接円径が前記ボールの直径より小さい抜け止め部を形成した構成を採用することができる。この構成によれば、両開口端における内接円径は、前記ボールの直径より小さいため、ボールは、ケージ径方向に押されない限り各ポケットから脱落しない。したがって、前記ケージを備えた等速ジョイントは、組立て及び分解作業時にボールがポケットから脱落することを防ぐことができ、その結果、これらの作業を簡単に行うことができる。

ここで、上記構成においては、ポケットがケージ軸方向に離型させる金型で形成されるため、前記抜け止め部を無理抜きを回避しつつ形成し易い副次的な利点が得られる。

上述のように、この発明は、上記構成の採用により、ケージを合成樹脂の成形品とした等速ジョイントにおいて、ケージを軸方向にコンパクト化することができる。

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。

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。

前記ポケット１２は、ケージ１０の前記環状空間５側の端部から反対側に向けて形成されている。このため、ポケット１２は、環状空間５の内壁面及び外壁面のそれぞれに向けて開放されると共に、環状空間５の軸方向内端面５ａに向けて開放されている。

ポケット１２は、例えば、ケージ１０を射出成形する金型に、キャビティ内にケージ軸方向に挿入されるコアピンや雄金型のコアにポケット１２を形成する突部を設けることにより形成することができる。このようにケージ１０の前記環状空間５側の端部から反対側に向けて形成することで、従来、ケージ軸方向でポケットと前記ケージの前記環状空間側の端部との間にあった肉部が省略される分、ケージを軸方向にコンパクト化することができる（図５も参照）。

ポケット１２のケージ周方向の両側面１２ａ、１２ｂは、ケージ軸方向に平行又は僅かに離型用の抜き角をもって設けられる。ここで、ポケット１２の両側面１２ａ、１２ｂのケージ軸方向の長さは、ボール２０が環状空間５の軸方向内端面５ａに接触した状態でボール２０のケージ周方向両側に壁面があるように設定されている。これにより、等速ジョイントの作動中、ボール２０が如何なる転動をしてもポケット１２の両側面１２ａ、１２ｂによりトラック溝６、７上に留められるようになっている。

なお、ケージ１０の前記環状空間５側の端部は、ケージ軸方向と直交する面と平行に形成されており、ケージ１０が環状空間５内に組込まれた状態でカップ部２の軸方向内端面との間に設けるクリアランスが最小化されている。

前記ポケット１２のケージ外径側の開口端には、図２、図３に示すように、両側面１２ａ、１２ｂのケージ軸方向の全長に亘って形成された一対の突出部１３ａ、１３ａからなる抜け止め部１３が形成されている。一方、前記ポケット１２のケージ内径側の開口端には、両側面１２ａ、１２ｂのケージ軸方向の全長に亘って形成された一対の突出部１３ｂ、１３ｂからなる抜け止め部１３が形成されている。

両抜け止め部１３の内接円径ｄは、前記ボール２０の直径Ｄより小さくなっている。ポケット１２からボール２０がケージ径方向に脱落しようとしても、両抜け止め部１３により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。

なお、図４にポケット１２の別例を示すように、ポケット１２の両側面１２ａ、１２ｂにボール２０のケージ軸方向への抜けを規制する一対の突部１４、１４を形成することもできる。なお、一対の突部１４、１４の内接円径は、両抜け止め部１３の内接円径ｄと同一になっている。このような突部１４、１４は、ポケット１２の成形に際し無理抜き部分となるが、等速ジョイントの組立て及び分解がより簡単になるため、作業性を優先する場合に好適である。

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。

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１５、１６が設けられている。

テーパ面１５、１６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１５、１６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１５、１６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のポケットをケージ外径側から視た平面図 （ａ）図１のポケットの別例を示した部分拡大縦断面図、（ｂ）前記（ａ）のポケットをケージ外径側から視た平面図 従来例の等速ジョイントの縦断面図 図６のＶＩ−ＶＩ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
１２ａ、１２ｂ 側面
１３ 抜け止め部
１３ａ、１３ｂ 突出部
１４ 突部
２０ ボール

Claims (2)

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、前記ケージが合成樹脂の成形品からなる等速ジョイントにおいて、
   前記ポケットを、前記ケージの前記環状空間側の端部から反対側に向けて形成したことを特徴とする等速ジョイント。
2. 前記ポケットのケージ外径側及びケージ内径側の開口端に内接円径が前記ボールの直径より小さい抜け止め部を形成した請求項１に記載の等速ジョイント。

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