JP2020153388A - Composite-type constant velocity universal joint - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、産業機械(農業用機械、鉄鋼業用機械、建設機械等)の駆動装置のアクスルへの適用を想定し、高角度に対応できるように2個の単一型等速自在継手を一体化した複合型等速自在継手に関するものである。 The present invention assumes application to the axle of a drive device of an industrial machine (agricultural machine, steel industry machine, construction machine, etc.), and provides two single type constant velocity universal joints so as to be able to handle high angles. It relates to an integrated composite type constant velocity universal joint.
等速自在継手は、入力軸と出力軸の角度(以下、作動角という。)がどのような角度をとっても等速で回転を伝達できるようにするものであり、自動車のほか各種産業機械にも適用される。 Constant-velocity universal joints enable rotation to be transmitted at a constant speed regardless of the angle between the input shaft and the output shaft (hereinafter referred to as the operating angle), and are used in various industrial machines as well as automobiles. Applies.
例えば、不整地を走行する農業用トラクタにも適用され、その場合、駆動装置のアクスルに設けられた等速自在継手の作動角が高角度となる条件に対応できる必要がある。このような用途に適用される等速自在継手として、単一型等速自在継手を背面合わせで2個備えた複合型等速自在継手が知られている。 For example, it is also applied to agricultural tractors traveling on rough terrain, and in that case, it is necessary to be able to cope with the condition that the operating angle of the constant velocity universal joint provided on the axle of the drive device is high. As a constant velocity universal joint applied to such an application, a composite type constant velocity universal joint having two single type constant velocity universal joints back-to-back is known.
複合型等速自在継手を構成する単一型等速自在継手は、一般的な固定式等速自在継手と同様、外輪部材に内輪部材が装入され、外輪部材の球面状の内周面に形成された軸方向に延びる複数条の案内溝と、内輪部材の球面状の外周面に形成された軸方向に延びる複数条の案内溝の間にボールが1個ずつ配設されてケージで保持され、内輪部材にシャフトが挿入されて嵌合する構造とされている。 The single type constant velocity universal joint that constitutes the composite type constant velocity universal joint has an inner ring member embedded in the outer ring member and is mounted on the spherical inner peripheral surface of the outer ring member in the same manner as a general fixed type constant velocity universal joint. One ball is arranged between the formed axially extending guide grooves and the axially extending guide grooves formed on the spherical outer peripheral surface of the inner ring member and held by the cage. The shaft is inserted into the inner ring member to fit the inner ring member.
この複合型等速自在継手の生産に際して、外輪部材は、一体で成形しようとすると、形状が複雑で鍛造成形できないため、図7(7A)に示すように、丸棒50又は丸パイプ51を素材として、機械加工により切削し、図7(7B)に示すように、外輪部材52に内球面53を形成した後、案内溝54を形成する。
In the production of this composite type constant velocity universal joint, if the outer ring member is to be integrally molded, the shape is complicated and cannot be forged. Therefore, as shown in FIG. 7A, the
下記特許文献1には、機械加工により外輪部材を形成した複合型等速自在継手が記載されている。この複合型等速自在継手では、外輪部材の外周面と内輪部材から突出したシャフトの外周面にわたって覆うカバー部材が球面シール形状であり、シャフトの外周に嵌めた圧縮ばねで外輪部材の外周面に押圧される構造となっている。
また、下記非特許文献1には、機械加工により外輪部材を形成した複合型等速自在継手において、防塵性を高めるため、外輪部材の開口側外周面と内輪部材から突出したシャフトの外周面にわたって蛇腹型ブーツで覆われたものが記載されている。
Further, in Non-Patent
一方、下記特許文献2には、外輪部材を機械加工により一体として切削加工することなく、鍛造成形した2個の外輪部材が軸方向に配列され、外輪部材の向き合った端部にリング状のアダプタフランジが嵌められて、外輪部材同士がボルトとナットにより締結され、外輪部材の開口側外周面と内輪部材から突出したシャフトの外径部にわたって金属環付きのディスク状ブーツで覆われたものが記載されている。
On the other hand, in
しかしながら、上記特許文献1及び非特許文献1に記載された複合型等速自在継手のように、機械加工で外輪部材に内球面や案内溝を形成するものでは、材料の取代が多く、生産性が低くなるという問題がある。
However, in the case of a composite type constant velocity universal joint described in
また、上記特許文献2に記載された複合型等速自在継手では、外輪部材同士の接合にアダプタフランジやボルト・ナットを使用するため、部品点数が多くなるほか、外輪部材とアダプタフランジや金属環付きディスク状ブーツとの間にシールリングや液体パッキン等のシール部材を介在させる必要があり、組付作業性がよくないという問題がある。
Further, in the composite type constant velocity universal joint described in
また、強度や耐久性が低くなるという問題もあり、ブーツが金属環付きのディスク状のものとなっているため、許容される作動角が小さく制限されるという問題もある。 In addition, there is a problem that the strength and durability are lowered, and since the boot is a disc-shaped one with a metal ring, there is also a problem that the allowable operating angle is small and limited.
そこで、この発明は、高角度の作動角をとることができ、砂塵等の多い劣悪雰囲気の条件下で使用される産業機械等へも適用可能で、強度及び耐久性に優れ、それ自体の生産性向上も図ることができる複合型等速自在継手を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention can take a high working angle, can be applied to industrial machines and the like used under conditions of a bad atmosphere with a lot of dust, etc., has excellent strength and durability, and is produced by itself. An object of the present invention is to provide a composite type constant velocity universal joint capable of improving productivity.
上記課題を解決するため、この発明に係る複合型等速自在継手は、単一型等速自在継手を背面合わせで2個備えており、前記単一型等速自在継手は、それぞれ外輪部材に内輪部材が装入され、前記外輪部材の球面状の内周面に形成された軸方向に延びる複数条の案内溝と、前記内輪部材の球面状の外周面に形成された軸方向に延びる複数条の案内溝の間に1個ずつボールが配設されてケージで保持され、前記内輪部材にシャフトが挿入されて嵌合する構造であり、前記単一型等速自在継の外輪部材同士が摩擦圧接又は電子ビーム溶接により接合されているものとしたのである。 In order to solve the above problems, the composite type constant velocity universal joint according to the present invention is provided with two single type constant velocity universal joints back-to-back, and the single type constant velocity universal joints are each used as an outer ring member. A plurality of axially extending guide grooves formed on the spherical inner peripheral surface of the outer ring member and a plurality of axially extending guide grooves formed on the spherical outer peripheral surface of the inner ring member. The structure is such that balls are arranged one by one between the guide grooves of the strips and held by a cage, and the shaft is inserted into the inner ring member to fit the outer ring members of the single type constant velocity universal joint. It was assumed that they were joined by frictional pressure welding or electron beam welding.
また、前記外輪部材が浸炭鋼又は炭素鋼であり、これらにそれぞれ浸炭焼入焼戻又は高周波焼入焼戻処理が施されているものとしたのである。 Further, it is assumed that the outer ring member is carburized steel or carbon steel, and these are subjected to carburizing quenching tempering or induction hardening tempering treatment, respectively.
さらに、前記2個の単一型等速自在継手が、それぞれ前記外輪部材の開口側外周面と前記内輪部材から突出したシャフトの外径部にわたって被覆する蛇腹型ブーツを備えているものとしたのである。 Further, since the two single type constant velocity universal joints are provided with bellows type boots covering the outer peripheral surface on the opening side of the outer ring member and the outer diameter portion of the shaft protruding from the inner ring member, respectively. is there.
また、前記蛇腹型ブーツが樹脂又はクロロプレンゴム、シリコーンゴム、ニトリルゴム、エチレンゴム若しくはフッ素ゴムから成るものとしたのである。 Further, the bellows type boot is made of resin or chloroprene rubber, silicone rubber, nitrile rubber, ethylene rubber or fluororubber.
そして、前記単一型等速自在継手がそれぞれBJ(Ball fixed Joint)、EBJ(high Efficiency compact Ball free Joint)、VUJ(Value Undercut free Joint)、CFJ−W(Cross groove Fixed Joint with Wide range operating angle)[以上、NTN株式会社商品シリーズ名称]等の固定式等速自在継手であるものとしたのである。 The single type constant velocity universal joints are BJ (Ball fixed Joint), EBJ (high efficiency compact ball free joint), VUJ (Value Undercut free Joint), CFJ-W (Cross groove Fixed Joint with Wide range operating angle), respectively. ) [The above is the product series name of NTN Corporation], etc. It is assumed that it is a fixed constant velocity universal joint.
この発明に係る複合型等速自在継手は、鍛造成形した2個の外輪部材を摩擦圧接又は電子ビーム溶接により接合しているので、作動角が高角度となる条件で使用され、強度や耐久性が要求される産業機械等への適用が可能になる。 Since the composite type constant velocity universal joint according to the present invention is joined by friction welding or electron beam welding of two forged outer ring members, it is used under conditions where the operating angle is high, and has strength and durability. Can be applied to industrial machinery, etc. that require
また、それ自体の生産に際し、外輪部材同士の位相を揃える必要がなく、部品点数も少数で組付作業を簡略化でき、生産性の向上を図ることができる。 Further, in the production of itself, it is not necessary to align the phases of the outer ring members, the number of parts is small, the assembly work can be simplified, and the productivity can be improved.
また、外輪部材同士の接合部のシール等も不要となり、外輪部材の外周面と内輪部材から突出したシャフトの外径部にわたって蛇腹型ブーツで覆うことにより、砂塵等の多い劣悪雰囲気の条件下で使用される産業機械等への適用も可能になる。 In addition, it is no longer necessary to seal the joints between the outer ring members, and by covering the outer peripheral surface of the outer ring members and the outer diameter of the shaft protruding from the inner ring members with bellows-type boots, under conditions of a bad atmosphere with a lot of dust and the like. It can also be applied to industrial machines used.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1(1A)に示すように、この複合型等速自在継手は、単一型等速自在継手Sを背面合わせで2個備えており、産業機械への適応性を考慮して、図1(1B)に示すように、高角度の作動角をとることができるようにしたものである。単一型等速自在継手Sは、それぞれBJ、EBJ、VUJ、CFJ−W等の固定式等速自在継手に相当する。 As shown in FIG. 1 (1A), this composite type constant velocity universal joint is provided with two single type constant velocity universal joints S back-to-back, and in consideration of adaptability to industrial machines, FIG. As shown in (1B), it is possible to take a high working angle. The single type constant velocity universal joint S corresponds to a fixed constant velocity universal joint such as BJ, EBJ, VUJ, CFJ-W, etc., respectively.
図示の単一型等速自在継手Sは、それぞれ外輪部材1に内輪部材2が周方向に複数配置されたボール3を介して装入され、ボール3が周方向の間隔が一定となるようにケージ4で保持された構造であり、内輪部材2にそれぞれシャフト5が挿入されて嵌合し、シャフト5は、サークリップ6により内輪部材2から抜け止めされている。
In the illustrated single type constant velocity universal joint S, the
外輪部材1の球面状の内周面1aには、軸方向に延びる案内溝1bが形成され、内輪部材2の球面状の外周面2aには、軸方向に延びる案内溝2bが形成されている。案内溝1b,2bは、それぞれ周方向に対応する位相で複数条(この実施形態では6条)配置され、案内溝1b,2bの間には、それぞれボール3が1個ずつ配設されている。
A
外輪部材1の生産工程においては、図2(2A)に示すように、丸棒のビレット10を材料とし、図2(2B)に示すように、前成形工程として鍛造成形を施し、内周面1a及び案内溝1bの原型となる部分を形成する。
In the production process of the
鍛造は、熱間、亜熱間又は冷間鍛造とする。また、金型等で圧力を加えることで、金属結晶を微細化し、方向を整えながら組織を緻密化することで、高い耐久性を得る。 Forging shall be hot, subhot or cold forging. Further, by applying pressure with a mold or the like, the metal crystal is made finer, and the structure is made dense while adjusting the direction, so that high durability is obtained.
そして、図2(2C)に示すように、扱き・絞込み工程を経て、内周面1aを球面状とし、図2(2D)に示すように、穴明け工程により、中間部に残存した壁部に穴を開け、内部空間を軸方向に貫通させる。
Then, as shown in FIG. 2 (2C), the inner
このように、鍛造を行って圧力を加え、扱き・絞込み工程を経ることにより、ワークを外輪部材1の仕上状態に近い形状にまで予備的に成形し、機械加工の取代を少なくすると共に、材料の機械的特性を改善する。
In this way, by forging, applying pressure, handling and narrowing down, the work is preliminarily molded to a shape close to the finished state of the
その後、図3に示すように、機械加工を行い、ブーツ嵌合部等を形成し、本体継手形式及び接合方法に応じた形状とする。 After that, as shown in FIG. 3, machining is performed to form a boot fitting portion and the like, and the shape is formed according to the main body joint type and the joining method.
このような外輪部材1は、浸炭鋼又は炭素鋼であり、これらにそれぞれ浸炭焼入焼戻又は高周波焼入焼戻処理が施されているものとし、本体継手形式に応じた研削加工や焼入鋼切削加工を行う。
Such an
そして、上記のように成形した外輪部材1は、図4に示すように、同一のものを2個背面合わせに配置し、周方向の位相を特に揃えることなく任意として、同軸上に固定した状態で、摩擦圧接により接合する。
Then, as shown in FIG. 4, the
摩擦圧接とは、2個以上の部材の接合部を圧接触させながら一方の部材を回転や摺動する事による摩擦熱で、接合部を一体化する接合方法である。この接合方法によると、突合面の近傍に盛上部9が生じる(図1及び図6も摩擦圧接によるものを示す)。
Friction welding is a joining method in which the joints are integrated by frictional heat generated by rotating or sliding one of the members while making pressure contact between the joints of two or more members. According to this joining method, a raised
或いは、摩擦圧接に代えて、2個背面合わせに配置した外輪部材1は、図5に示すように、電子ビーム溶接により接合する。
Alternatively, instead of friction welding, the two
電子ビーム溶接とは、融接の一種で、真空中でフィラメントを加熱させ、放出された電子を高い電圧で加速させ、電磁コイルで収束させたうえで、母材に衝突させ溶接を行う方法である。この接合方法によると、突合面の近傍に盛上部が生じることはない。 Electron beam welding is a type of fusion welding in which the filament is heated in a vacuum, the emitted electrons are accelerated at a high voltage, converged by an electromagnetic coil, and then collided with the base metal for welding. is there. According to this joining method, no ridge is generated near the abutting surface.
このように、いずれかの方法により背面合わせに接合した2個の外輪部材1には、使用環境に応じて、防錆油塗布や表面処理を行う。
In this way, the two
次に、図6に示すように、2個接合されたそれぞれの外輪部材1に、内輪部材2、ボール3、ケージ4等の内側継手部材を組み付けると、単一型等速自在継手Sを背面合わせで2個備えた複合型等速自在継手の本体が構成される。
Next, as shown in FIG. 6, when an inner joint member such as an
その後、図1に示すように、シャフト5の先端部に予め抜止用のサークリップ6を取り付けた状態で、シャフト5の先端部を内輪部材2に挿入して、スプライン嵌合させる。
After that, as shown in FIG. 1, with the retaining
また、複合型等速自在継手の本体をグリースや潤滑油で給脂した後、それぞれの外輪部材1の外周面とシャフト5の外径部にわたって被覆するように蛇腹型ブーツ7を取り付け、蛇腹型ブーツ7の両端部外周の係合溝でブーツバンド8a,8bにより締め付けて、蛇腹型ブーツ7の内部空間を密閉する。
Further, after lubricating the main body of the composite type constant velocity universal joint with grease or lubricating oil, a
蛇腹型ブーツ7は、熱可塑性ポリエステルに代表される樹脂製やクロロプレンゴム、シリコーンゴム、ニトリルゴム、エチレンゴム若しくはフッ素ゴム製等とする。
The bellows type
ブーツバンド8a,8bは、Ω型やロープロファイルバンド型、ワンタッチ型等、蛇腹型ブーツ7の種類や外径制限に対応した仕様のものを選択する。
For the
そして、産業機械等への組み付けに際しては、それぞれのシャフト5の外径部を軸受や相手側の遊星歯車等の減速機に嵌合させ、複合型等速自在継手の本体と共に支持する。
Then, when assembling to an industrial machine or the like, the outer diameter portion of each
上記のような複合型等速自在継手は、鍛造成形した2個の外輪部材1を摩擦圧接又は電子ビーム溶接により接合しているので、作動角が高角度となる条件で使用され、強度や耐久性が要求される産業機械等への適用が可能になる。
Since the two forged
また、それ自体の生産に際し、同軸上に揃えた外輪部材1同士の周方向の位相がずれていても、等速自在継手の等速性に影響を与えないので、外輪部材1同士の位相を揃える必要がなく、部品点数も少数で組付作業を簡略化でき、生産性の向上を図ることができる。
Further, in the production of the outer ring members themselves, even if the
また、外輪部材1同士の接合部のシール等も不要となり、外輪部材1の外周面と内輪部材2から突出したシャフト5の外径部にわたって蛇腹型ブーツ7で覆うことにより、砂塵等の多い劣悪雰囲気の条件下で使用される産業機械等への適用も可能になる。
Further, it is not necessary to seal the joint portion between the
S 単一型等速自在継手
1 外輪部材
1a 内周面
1b 案内溝
2 内輪部材
2a 外周面
2b 案内溝
3 ボール
4 ケージ
5 シャフト
6 サークリップ
7 蛇腹型ブーツ
8a,8b ブーツバンド
9 盛上部
10 ビレット
S Single type constant velocity
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019049795A JP2020153388A (en) | 2019-03-18 | 2019-03-18 | Composite-type constant velocity universal joint |
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