JP2018013163A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】転動体（トルク伝達部材）近傍の潤滑剤の確保が可能となって、耐久性に優れた等速自在継手を提供する。
【解決手段】外側継手部材と、内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材との間に介在されるトルク伝達部材としてのボールと、このボールを保持するポケットを有するケージとを備えた等速自在継手である。ポケットの内壁面に繊維植毛部を設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車や各種産業機械の動力伝達装置で利用される等速自在継手に関する。

等速自在継手には、角度変位だけを許容する固定式等速自在継手と、角度変位だけでなく軸方向変位（プランジング）も可能である摺動式等速自在継手とがある。固定式等速自在継手には、トラック溝の溝底が円弧部のみからなるバーフィールド型等速自在継手（ＢＪ）と、トラック溝の溝底が円弧部と直線部とからなるアンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）等がある（特許文献１）。また、摺動式等速自在継手には、トリポード型等速自在継手、ダブルオフセット型等速自在継手（特許文献２）、クロスグルーブ型等速自在継手などがある。

ところで、自動車のドライブシャフトは、一対の等速自在継手と、この一対の等速自在継手を連結するシャフトとを備えたものである。そして、一般的には、一対の等速自在継手の一方の等速自在継手を固定式等速自在継手とし、他方の等速自在継手を摺動式等速自在継手としている。

また、これらの等速自在継手をグリース潤滑とした場合、トルク伝達部材としての転動体への潤滑状態は耐久性に大きな影響を与える。また、前記ドライブシャフト用の等速自在継手のグリース量は、高速回転条件などによるグリースの偏りを考慮して転動体の他部材との接触位置にグリースが存在するように封入量を決めていた。この場合、重量低減やコスト削減を考慮すれば、グリースの封入量をできるだけ抑えたいが、封入量を抑えた場合、耐久性が低下するおそれがあった。

特開平１０−０７３１２９号公報 特開２００２−００５１８６号公報

ところで、ドライブシャフトに用いる等速自在継手（トルク伝達部材としてボールを用いたもの）では、固定式であっても、摺動式であっても、グリース（潤滑剤）が不足すると、等速自在継手の作動により、ケージの内・外球面やトラック溝の潤滑剤が掻き出された状態となる。このような状態となれば、作動性悪化や寿命低下につながるおそれがある。

そこで、本発明は、転動体（トルク伝達部材）近傍の潤滑剤の確保が可能となって、耐久性に優れた等速自在継手を提供する。

本発明の等速自在継手は、外側継手部材と、内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材との間に介在されるトルク伝達部材としてのボールと、このボールを保持するポケットを有するケージとを備えた等速自在継手であって、ポケットの内壁面に繊維植毛部を設けたものである。

本発明の等速自在継手によれば、ポケットの内壁面に繊維植毛部を設けたので、この繊維植毛部にて、潤滑剤が保持される。

前記繊維植毛部の繊維が、ケージのポケットの内壁面に対して一定の角度で固定されているものであってもよい。このように、繊維が、ポケットの内壁面に対して一定の角度で固定されているものでは、植毛密度を減少させることになって、少量の繊維（短繊維）で植毛部を構成することができる。

外側継手部材と内側継手部材との間で角度変位のみを許容する固定式であっても、外側継手部材と内側継手部材との間で角度変位及び軸方向変位を許容する摺動式であってもよい。

本発明の繊維植毛部形成方法は、前記等速自在継手のケージのポケットの繊維植毛部を形成する繊維植毛部形成方法であって、ポケットの内壁面に接着層を形成した後、高電圧電極により静電界を作り、その静電吸引力で接着層に繊維を起立させる静電植毛にて繊維植毛部を形成するものである。この方法では、複雑な形状の物でも簡単に且つ均一に加工ができる等の静電植毛の特徴を生かすことができる。

また、前記繊維植毛部形成方法において、繊維をエアによって接着層に吹付けて、繊維を繊維植毛部の形成面に対して傾斜させて接着層に接着させる静電吹付け植毛にて繊維植毛部を形成するものである。

静電吹付け植毛によれば、繊維を繊維植毛部の形成面に対して傾斜させて接着層に接着させることができる。このため、静電植毛と比べて植毛密度が減少し、少量の繊維（短繊維）で植毛できる。ここで、静電植毛とは、加工素材（被植毛部材）に接着剤を塗布し、高電圧電極により静電界を作り、その静電吸引力で繊維（短繊維）を起立させる技術である。

本発明の等速自在継手では、繊維植毛部を設けたことによって、ボール近傍の潤滑剤保持量が増加し、ボールとの接触部への潤滑剤供給量を増加させることができ、潤滑性の向上を図ることが可能となる。すなわち、ボール近傍の潤滑剤が保持されることで、作動時において、ボールの回転により接触部へ潤滑剤が介入することになり、潤滑剤の封入量を抑えても十分な耐久性を維持できる。このため、潤滑剤の充填量を削減することができて、軽量化及び低コスト化を図ることができるとともに、継手の組立性や高速回転性が向上する。

本発明の固定式等速自在継手の縦断面図である。 図１に示す固定式等速自在継手のケージの斜視図である。 静電植毛加工の説明図である。 繊維植毛部を示し、（ａ）は静電植毛で形成した場合の拡大図であり、（ｂ）は静電吹付け植毛で形成した場合の拡大図である。 本発明の摺動式等速自在継手の縦断面図である。 図５に示す固定式等速自在継手のケージの斜視図である。

以下本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１はバーフィールドタイプの固定式等速自在継手を示し、等速自在継手は、内径面２１にトラック溝２２が形成された外側継手部材２３と、外径面２４にトラック溝２５が形成された内側継手部材２６と、外側継手部材２３のトラック溝２２と内側継手部材２６のトラック溝２５との間に介在されるトルク伝達部材としてのボール２７と、このボール２７を収容するポケット２９を有するとともに外側継手部材２３と内側継手部材２６との間に介装されるケージ２８とを備える。ケージ２８の外径面２８ａ（図２参照）は外側継手部材２３の内径面２１と、ケージ２８の内径面２８ｂ（図２参照）は内側継手部材２６の外径面２４とそれぞれ嵌合している。

内側継手部材２６の軸心孔には、雌スプライン３２が形成され、内側継手部材２６の軸心孔にシャフト３３の端部が嵌入される。シャフト３３の端部には雄スプライン３４が形成され、シャフト３３の端部が内側継手部材２６の軸心孔に嵌入された際に、雌スプライン３２と雄スプライン３４とが嵌合する。なお、雄スプライン３４の端部には周方向溝３６が形成され、この周方向溝３６に止め輪３７が嵌着されている。これによって、シャフト３３の抜け止めが構成される。

外側継手部材２３の開口部がブーツ４０にて塞がれている。ブーツ４０は、一方の開口部を構成する大径部４０ａと、他方の開口部を構成する小径部４０ｂと、大径部４０ａと小径部４０ｂとを連結する蛇腹部４０ｃとを備える。そして、ブーツ４０の大径部４０ａが、外側継手部材２３の開口部に外嵌された状態で装着される。また、ブーツ４０の小径部４０ｂが、シャフト３３のブーツ装着部３３ａに外嵌された状態で装着される。

ケージ２８にはポケット２９が設けられ、このポケット２９にてボール２７が保持される。ポケット２９は、図２に示すように、ケージ２８の胴部に設けられた長円形の孔部からなる。そして、各ポケット２９の内壁面２９ａには、繊維植毛部６０を設けている。

繊維植毛部６０は、静電植毛加工にて形成することができる。静電植毛加工としては、接着剤塗布工程、静電植毛工程、乾燥工程、仕上げ工程等がある。すなわち、図３に示すように、静電植毛は、被対象物（基材）６１（図４（ａ）（ｂ）参照）である保持器２８のポケット２９の内壁面２９ａに接着剤を塗布して接着層Ｓを形成し（接着剤塗布工程）、高電圧電極により静電界を作り、その静電吸引力で短繊維を接着層Ｓに立毛させ、その後、接着層Ｓの接着剤を乾燥させる乾燥工程を行い、次に除毛等を行う仕上加工を行うことになる。

ところで、静電植毛工程は、図３に示すように、所定寸に切断されてなる短繊維６２（表面に電解質や界面活性剤の被膜を形成されたもの、すなわち、電着処理剤をコーティングされたもの）を高電圧の電極６３の近傍に投入する。この投入で、クーロン力によって、短繊維６２は電極に引付けられる。このため、短繊維６２が電極６３に触れた瞬間に電極と同電位に帯電され、クーロン力によってはじかれる。このはじかれた短繊維６２は高い電位が付与されているので、アース側に向って飛翔する。この際、アース側の被対象物６１である保持器２８のポケット２９の内壁面２９ａには、接着層Ｓが形成されているので、この接着層Ｓに短繊維６２が突き刺さる（投錨する）ことになる。

短繊維６２としては、植毛用短繊維として使用可能であれば特に限定されず、例えば、（１）ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ナイロンなどのポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンテフタレートなどのポリエステル樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル、ビニロンなどの合成樹脂繊維、（２）カーボン繊維、グラスファイバーなどの無機繊維、（３）レーヨン、アセテートなどの再生繊維や、綿、絹、麻、羊毛などの天然繊維が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。油による膨潤や溶解などが生じにくく化学的に安定であり、均質な繊維を多量に生産することができ、安価に入手することができるため、上記の中でも合成樹脂繊維を用いることが好ましい。

短繊維６２の形状としては、植毛部の形成箇所において、等速自在継手機能に悪影響を与えるような他部材との干渉がない形状であれば特に限定されない。具体的な形状としては、例えば、長さ０．５〜２．０ｍｍ、太さ０．５〜５０デシテックスのものが好ましく、植毛部の短繊維の密度としては、植毛した面積あたりに繊維の占める割合が１０〜３０％が好ましい。短繊維の形状としてストレートやベンド（先端部が曲がった形状）があり、断面形状は円形や多角形状がある。ベンド形状ではストレート形状と比較してグリースをより強く保持することができる。多角形状断面の短繊維を利用することで、円形断面の短繊維よりも大きな表面積とすることができ、潤滑剤の表面張力を大きくすることができる。それぞれの特性に合わせて、短繊維の形状を選定することが好ましい。

接着層Ｓに用いる接着剤としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂などを主成分とする接着剤が挙げられる。例えば、ウレタン樹脂溶剤系接着剤、エポキシ樹脂溶剤系接着剤、酢酸ビニル樹脂溶剤系接着剤、アクリル樹脂系エマルジョン接着剤、アクリル酸エステル−酢酸ビニル共重合体系エマルジョン接着剤、酢酸ビニル系エマルジョン接着剤、ウレタン樹脂系エマルジョン接着剤、エポキシ樹脂系エマルジョン接着剤、ポリエステル系エマルジョン接着剤、エチレン−酢酸ビニル共重合体系接着剤などが挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

前記のように静電植毛を行えば、図４（ａ）に示すように、被対象物（基材）６１である保持器２８のポケット２９の内壁面２９ａ（表面６１ａ）に塗布された接着層Ｓに短繊維６２が突き刺さった状態となる。この場合、保持器２８のポケット２９の内壁面２９ａ（表面６１ａ）に対して垂直に投錨されることになる。この方法（静電植毛）では、複雑な形状の物でも簡単に且つ均一に加工ができる等の静電植毛の特徴を生かすことができる。

これに対して、静電吹付け植毛を行えば、図４（ｂ）に示すように、短繊維６２が被対象物（基材）６１である保持器２８のポケット２９の内壁面２９ａ（表面６１）に対して一定の角度で固定させることができる。静電吹付け植毛は、前記静電植毛とほぼ同じ原理であり、短繊維６２に対してエアを吹き付けるものである。すなわち、短繊維は静電的な吸引力にて一方の端部から接着層Ｓに突き刺さり、エアの作用により、被対象物（基材）６１である保持器２８のポケット２９の内壁面２９ａ（表面６１ａ）に対して一定の角度で固定させる。

図４（ｂ）に示すように、短繊維６２は、１本あたり、直立している場合よりも広い面積の基材６１表面６１ａ、すなわちポケット２９の内壁面２９ａを覆うことができる。このため、基材表面（内壁面２９ａ）あたり固定される短繊維の本数は減少し、低密度にすることができる。すなわち、静電植毛と比べて植毛密度が減少し、少量の短繊維６２で植毛でき、量産の場合、短繊維６２の削減と時間短縮によるコスト低減が可能となる。

次に、図５はダブルオフセットタイプの摺動式等速自在継手を示し、この等速自在継手は、内径面４１にトラック溝４２が形成された外側継手部材４３と、外径面４４にトラック溝４５が形成された内側継手部材４６と、外側継手部材４３のトラック溝４２と内側継手部材４６のトラック溝４５との間に介在してトルクを伝達するトルク伝達部材としてのボール４７と、このボール４７を収容するポケット４９を有するとともに外側継手部材４３と内側継手部材４６との間に介装されるケージ４８とを備えたものである。ケージ４８の外周面４８ａの曲率中心と内周面４８ｂの曲率中心とが、継手の角度中心に対し、軸方向に逆方向にオフセットしている。

内側継手部材４６の軸心孔には、雌スプライン４６ａが形成され、内側継手部材３６の軸心孔にシャフト５２の端部が嵌入される。シャフト５２の端部には雄スプライン５２ａが形成され、シャフト５２の端部が内側継手部材４６の軸心孔に嵌入された際に、雌スプライン４６ａと雄スプライン５２ａとが嵌合する。なお、雄スプライン５２ａの端部には周方向溝５２ｂが形成され、この周方向溝に止め輪５１が嵌着されている。これによって、シャフト５２の抜け止めが構成される。

外側継手部材４３の開口部がブーツ５０にて塞がれている。このため、ブーツ５０は、一方の開口部を構成する大径部５０ａと、他方の開口部を構成する小径部５０ｂと、大径部５０ａと小径部５０ｂとを連結する蛇腹部５０ｃとを備える。そして、ブーツ５０の大径部５０ａが、外側継手部材４３の開口部に外嵌された状態で装着される。また、ブーツ５０の小径部５０ｂが、シャフト５２のブーツ装着部５２ｃに外嵌された状態で装着される。

この摺動式等速自在継手においても、図６に示すように、ケージ４８にはポケット４９が設けられ、このポケット４９にてボール４７が保持される。ポケット４９は、ケージ４８の胴部に設けられた長円形の孔部からなる。すなわち、図６に示すように、各ポケット４９の内壁面４９ａには、繊維植毛部６０を設けている。

本発明の等速自在継手では、つまり図１に示す固定式等速自在継手も図５に示した摺動式等速自在継手においても繊維植毛部６０を設けたことによって、ボール近傍の潤滑剤保持量が増加し、ボールとの接触部への潤滑剤供給量を増加させることができ、潤滑性の向上を図ることが可能となる。すなわち、ボール近傍の潤滑剤が保持されることで、作動時において、ボールの回転により接触部へ潤滑剤が介入することになり、潤滑剤の封入量を抑えても十分な耐久性を維持できる。このため、潤滑剤の充填量を削減することができて、軽量化及び低コスト化を図ることができるとともに、継手の組立性や高速回転性が向上する。

また、静電吹付け植毛を行えば、静電植毛と比べて植毛密度が減少し、少量の繊維（短繊維）６２で植毛できる。このため、量産の場合、短繊維６２の削減と時間短縮によるコスト低減が可能となる。静電吹付け植毛を用いて形成したケージ２８を有する等速自在継手では、繊維（短繊維）６２が、ポケット２９の内壁面２９ｓに対して一定の角度で固定されているので、植毛密度を減少させることになって、少量の繊維（短繊維）で植毛部６０が形成されている。このため、より低コストにて、組立性や高速回転性に優れた等速自在継手を提供できる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、固定式等速自在継手として、前記実施形態では、トラック溝の溝底が円弧部のみからなるバーフィールド型等速自在継手（ＢＪ）を示したが、トラック溝の溝底が円弧部と直線部とからなるアンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）であってもよい。また、摺動式等速自在継手として、前記実施形態として、ダブルオフセット型等速自在継手を示したが、クロスグルーブ型等速自在継手であってもよい。

また、トルク伝達部材としてのボールの数としても６個に限るものではなく、増減は任意である。クロスグローブ型等速自在継手として、フロートタイプ（ケージの最小内径よりも内側継手部材の最大外径を大きく設定し、内側継手部材とケージの干渉によって軸方向変位を規制するもの）であっても、ノンフロートタイプ（ケージの最小内径よりも内側継手部材の最大外径を小さく設定し、ボールとケージの干渉によって軸方向変位を規制するもの）であってもよい。

静電植毛加工には、短繊維（パイル）の飛翔方向よって異なる加工方法、つまり、アップ式（パイルを下方から上方へ飛翔させる方式）、ダウン式（パイルを上方から下方へ飛翔させる方式）、サイド式（パイルを横方向に飛翔させる方式）、アップダウン式（アップ式とダウン式とを組み合わせて同時に行う方式）があり、これらのいずれの方式であってもよい。

２３、４３ 外側継手部材
２６、４６ 内側継手部材
２７、４７ ボール
２８、４８ ケージ
２９、４９ ポケット
６０ 繊維植毛部
６２ 短繊維
６３ 電極
Ｓ 接着層

Claims (6)

1. 外側継手部材と、内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材との間に介在されるトルク伝達部材としてのボールと、このボールを保持するポケットを有するケージとを備えた等速自在継手であって、
   ポケットの内壁面に繊維植毛部を設けたことを特徴とする等速自在継手。
2. 前記繊維植毛部の繊維が、ポケットの内壁面に対して一定の角度で固定されていることを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
3. 外側継手部材と内側継手部材との間で角度変位のみを許容する固定式であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手。
4. 外側継手部材と内側継手部材との間で角度変位及び軸方向変位を許容する摺動式であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手。
5. 前記請求項１から請求項４のいずれか１項に記載されたケージのポケットの繊維植毛部を形成する繊維植毛部形成方法であって、
   ポケットの内壁面に接着層を形成した後、高電圧電極により静電界を作り、その静電吸引力で接着層に繊維を起立させる静電植毛にて繊維植毛部を形成することを特徴とする繊維植毛部形成方法。
6. 前記請求項５に記載されたケージのポケットの繊維植毛部を形成する繊維植毛部形成方法であって、
   繊維をエアによって接着層に吹付けて、繊維を繊維植毛部の形成面に対して傾斜させて接着層に接着させる静電吹付け植毛にて繊維植毛部を形成することを特徴とする繊維植毛部形成方法。

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