(57)【要約】【課題】高角度で劣悪雰囲気の条件下でも適用可能で、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。【解決手段】単一型等速自在継手Ｓを背面合わせで２個備えており、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が装入され、外輪部材１の球面状の内周面１ａに形成された軸方向に延びる複数条の案内溝１ｂと、内輪部材２の球面状の外周面２ａに形成された軸方向に延びる複数条の案内溝２ｂの間に１個ずつボール３が配設されてケージ４で保持され、内輪部材２にシャフト５が挿入されて嵌合する構造であり、単一型等速自在継Ｓの外輪部材１同士が摩擦圧接又は電子ビーム溶接により接合され、外輪部材１の開口側外周面と内輪部材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で被覆されたものとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一型等速自在継手(S)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(S)は、それぞれ外輪部材(1)に内輪部材(2)が装入され、前記外輪部材(1)の球面状の内周面(1a)に形成された軸方向に延びる複数条の案内溝(1b)と、前記内輪部材(2)の球面状の外周面(2a)に形成された軸方向に延びる複数条の案内溝(2b)の間に１個ずつボール(3)が配設されてケージ(4)で保持され、前記内輪部材(2)にシャフト(5)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(S)の外輪部材(1)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複合型等速自在継手。
【請求項２】
前記外輪部材(1)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ことを特徴とする請求項１に記載の複合型等速自在継手。
【請求項３】
前記２個の単一型等速自在継手(S)が、それぞれ前記外輪部材(1)の開口側外周面と前記内輪部材(2)から突出したシャフト(5)の外径部にわたって被覆する蛇腹型ブーツ(7)を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の複合型等速自在継手。
【請求項４】
前記蛇腹型ブーツ(7)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であることを特徴とする請求項３に記載の複合型等速自在継手。
【請求項５】
前記単一型等速自在継手(S)がそれぞれ固定式等速自在継手であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の複合型等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−７８１２５号公報
【特許文献２】特開２００７−１１３７６９号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】ＮＴＮカタログ「等速ジョイント産業機械用」ＣＡＴ．Ｎｏ．５６０３−III／Ｊ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【発明の効果】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施形態に係る複合型等速自在継手の（１Ａ）作動角０°の状態を示す縦断面図、（１Ｂ）作動角が高角度となった状態を示す縦断面図
【図２】同上の外輪部材の鍛造成形における（２Ａ）材料のビレットを示す平面及び正面図、（２Ｂ）前成形工程を示す縦断面図、（２Ｃ）扱き・絞込み工程を示す縦断面図、（２Ｄ）穴明け工程を示す縦断面図
【図３】同上の外輪部材の仕上状態を示す縦断面図
【図４】同上の外輪部材同士の摩擦圧接による接合状態を示す縦断面図
【図５】同上の外輪部材同士の電子ビーム溶接による接合状態を示す縦断面図
【図６】同上の接合した外輪部材への内輪部材、ボール等の組込状態を示す縦断面図
【図７】従来の機械加工による外輪部材の（７Ａ）材料の丸棒及び丸パイプを示す斜視図、（７Ｂ）仕上状態を示す縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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）。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【符号の説明】
【００４８】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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