(57)【要約】【課題】組立ておよび分解が容易な等速ジョイントを提供することである。【解決手段】外輪１に形成された環状空間５の外壁面および内壁面のそれぞれに３本のトラック溝６、７を周方向に１２０°の間隔をおいて形成する。外輪１内に組込まれたケージ１０には各トラック溝６、７に対向してポケット１２を設け、各ポケット１２内にボール２０を組込む。ポケット１２の開口端部に一対の突出部１４を設けてボール２０を抜け止めし、外輪１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および分解ができるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項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本のトラック溝が周方向に１２０゜の間隔をおいて形成された外輪と、その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、その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から成り、前記ケージにおける各ポケットのケージ外径側およびケージ内径側の開口端部にボールの脱落を防止する抜け止め手段を設けたことを特徴とする等速ジョイント。
【請求項２】
前記抜け止め手段が、ポケットの周方向に間隔をおいて形成された複数の突出部から成る請求項１に記載の等速ジョイント。
【請求項３】
前記各トラック溝の開口端部に、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を設けた請求項１又は２に記載の等速ジョイント。
【請求項４】
前記外輪を合成樹脂の成形品とした請求項１乃至３のいずれかに記載の等速ジョイント。
【請求項５】
前記ケージを合成樹脂の成形品とした請求項１乃至４のいずれかに記載の等速ジョイント。
【請求項６】
前記合成樹脂が、射出成形可能な合成樹脂からなる請求項４又は５に記載の等速ジョイント。
【請求項７】
前記合成樹脂が、潤滑性樹脂である請求項４乃至６のいずれかに記載の等速ジョイント。
【請求項８】
前記突出部の内接円径をボール径の７０〜９９％とした請求項５乃至７のいずれかに記載の等速ジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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、その摺動型等速ジョイントとして、特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００５】
上記特許文献１に記載された等速ジョイントにおいては、外輪の内部軸心上に内部材を設けて環状空間を形成し、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°の間隔をおいて設け、上記環状空間内に組込まれたケージには上記トラック溝と対応する位置にポケットを形成し、各ポケット内に前記トラック溝に沿って転動可能なボールを組込み、そのボールを介して外輪とケージの相互間で回転トルクの伝達を行なうようにしている。
【特許文献１】特公昭５２−３４６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来から知られている等速ジョイントにおいては、外輪、内部材、ケージおよびボールのそれぞれが金属から成るため、グリース潤滑を必要とし、ブーツバンドの締付けによって取付けとされるブーツにより外輪の開口端を閉塞してグリースの漏洩を防止する必要がある。
【０００７】
このため、等速ジョイントの組立ておよび分解の際には、ブーツの取付け、取外しの煩雑な作業が必要となり、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の取替えには非常に手間がかかるという問題があった。
【０００８】
また、従来の金属製の等速ジョイントにおいては、強度が高いものの、重く、動作音が大きく、さらには、グリース漏洩の懸念もあるため、事務機、音響機器、医療機器、食品製造機、家庭用電化製品への使用に問題があり、使用箇所に制限を受けることが多くあった。
【０００９】
この発明は、入力側部品または出力側部品の交換が容易であり、組立ておよび分解が簡単な等速ジョイントを提供するとともに、さらには、グリース潤滑を不要とし、軽量、小型、動作音の小さな、使用の制限を受けることが少ない等速ジョイントを提供することを技術的課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、この発明においては、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本のトラック溝が周方向に１２０゜の間隔をおいて形成された外輪と、その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、その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から成る等速ジョイントにおいて、前記ケ−ジにおける各ポケットのケ−ジ外径側およびケ−ジ内径側の開口端部にボールの脱落を防止する抜け止め手段を設けた構成を採用したのである。
【００１１】
前記抜け止め手段として、ポケットの開口端部の内面に周方向に間隔をおいて形成された複数の突出部から成るものを採用することができる。
【００１２】
前記等速ジョイントにおいて、前記各トラック溝の開口端部に、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を設けておくと、外輪の環状空間内に対するケージの組込み時に、ボールはテーパ面で案内され、その案内状態で外輪とケージを相対的に回転させると、ボールはトラック溝に挿入されることになり、ボールとトラック溝の相互に位相ずれがある場合も等速ジョイントを容易に組立てることができる。
【００１３】
また、前記等速ジョイントにおいて、外輪を合成樹脂の成形品とすることによって、等速ジョイントの無潤滑化と、トルク伝達時の動作音の低減化および軽量化を図ることができる。
【００１４】
この場合、ケージも合成樹脂の成形品とすることによって、トルク伝達時の動作音のより低減化と、等速ジョイントのさらなる軽量化を図ることができる。
ケージが合成樹脂の成形品から成る場合、前記突出部はケージの成形時にアンダーカットとなるため、その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おそれがあり、また、短か過ぎるとボールが脱落するおそれがある。このため、突出部の内接円径をボール径の７０〜９９％の範囲とするのがよい。
【００１５】
また、この発明に係る等速ジョイントにおいて、合成樹脂として射出成形可能な合成樹脂とすることにより、外輪およびケージを容易に成形することができる。また、潤滑性樹脂を採用することによって、ボール転動面の潤滑性をより高めることができるため、動作音のより小さい等速ジョイントを得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
上記のように、ケージに形成されたポケットの開口端部にボールの脱落を防止する抜け止め手段を設けたことにより、ケージの引き抜き状態でボールの脱落を防止することができ、等速ジョイントをきわめて簡単に組立ておよび分解することができる。
【００１７】
また、外輪を合成樹脂の成形品とすることによってグリース潤滑を不要とすることができるため、ブーツの取り付けによるグリースの漏洩防止対策を必要とせず、軽量でトルク伝達時の動作音が小さく、トルク伝達ロスの極めて少ない等速ジョイントを得ることができる。
【００１８】
したがって、使用に制限を受けることが少なく、これまで使用が困難であった事務機、音響機器、医療機器、家庭用電化製品等の各機器への使用が可能となり、これら機器の設計の自由度を高め、小型化、低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１および図２は、この発明に係る等速ジョイントの実施形態を示す。図示のように、等速ジョイントは、外輪１、ケージ１０およびボール２０から成る。
【００２０】
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。
【００２１】
なお、実施の形態では、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。
【００２２】
ケージ１０は外輪１の環状空間５内に組込まれ、上記環状空間５の開口端側に位置する端部には第２軸１１が一体に設けられている。
【００２３】
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。
【００２４】
図１および図２に示すように、各ポケット１２のケージ外径側およびケージ内径側の開口端部にはボール２０の脱落を防止する抜け止め手段１３が設けられている。
抜け止め手段１３は、ポケット１２の内周対向位置に設けられた一対の突出部１４から成る。
【００２５】
外輪１およびケージ１０は、金属から成るものであってもよく、あるいは合成樹脂の成形品から成るものであってもよい。合成樹脂の成形品とすると、グリース潤滑を必要とせず、無潤滑化とトルク伝達時の動作音の低減化および軽量化を図ることができる。そのため、実施の形態では、外輪１およびケージ１０のそれぞれを合成樹脂の成形品としているが、外輪１およびケージ１０のうち、少なくとも外輪１のみを合成樹脂の成形品としてもよい。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し、射出成形可能な合成樹脂が望ましい。射出成形可能な樹脂であれば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよい。
【００２６】
射出成形可能な樹脂には結晶性樹脂、非結晶性樹脂があり、いずれの樹脂を使用してもよいが、非結晶性樹脂は靱性が低く、許容量以上のトルクがかかった場合、急激な破壊が生じるため、結晶性樹脂を用いるのが好ましい。
【００２７】
好ましい合成樹脂として、潤滑特性の高い合成樹脂、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を挙げることができる。
【００２８】
これらの各樹脂は単独で使用してもよく、２種類以上混合した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合成樹脂に上記の合成樹脂を配合したポリマーアロイであってもよい。
【００２９】
また、潤滑特性の低い合成樹脂であっても、固体潤滑剤や潤滑油を添加することで潤滑特性を高めることにより使用可能である。固体潤滑剤として、ポリテトラフルオロエチレン、黒鉛、二硫化モリブデン等を挙げることができる。
【００３０】
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、固体潤滑剤等と併用してもよい。
【００３１】
この発明で最も使用に適した材料は、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、コストパフォーマンスの高い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、高機能な等速ジョイントを得ることができる。
【００３２】
上記のように、外輪１およびケージ１０を合成樹脂の成形品とすることによって、軽量であって、トルク伝達時の動作音の小さな等速ジョイントを得ることができると共に、グリース潤滑を不要とすることができる。
【００３３】
このため、使用の制限を受けることが少なく、食品製造機器等の各種の機器に使用することが可能である。
また、外輪１およびケージ１０を焼結含油金属で形成すれば、金属製であってもグリースやブーツが不要となるため、等速ジョイントの部品の交換に支障が生じない。
【００３４】
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心配が不要で好ましい。合成樹脂であればさらに軽量化、静粛性となるため特に好ましい。
【００３５】
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、合成樹脂は白色系のものを用いるのが好ましい。ＰＯＭであれば、白色系であると共に、潤滑性も高く、グリースレス化が可能のため最適である。
【００３６】
抜け止め手段１３の突出部１４は、ケージ１０を射出成形可能な合成樹脂で形成した場合、ケージ１０の成形時にアンダーカットとなるため、突出部１４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１４が破損し、また、短かくなり過ぎると、ボール２０の脱落を防止することができなくなる。
【００３７】
このため、突出部１４は、その内接円径ｄがボール２０の球径（ボール径）Ｄの７０〜９９％の範囲としている。
【００３８】
なお、突出部１４の数は任意であり、周方向に連続する環状のものであってもよい。また、抜け止め手段１３は突出部１４に限定されるものではない。例えば、ポケット１２の開口端部に止め輪やＯリングを取付けるようにしてもよい。あるいは、ポケット１２に合わせて孔が形成されたカバーをケージ１０に被せるようにしてもよい。
【００３９】
上記のように、ポケット１２に抜け止め手段１３を設けたこと、および外輪１およびケージ１０を合成樹脂の成形品としてグリース潤滑を不要としたことによって、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および分解を行なうことができると共に、分解時にボール２０の脱落を防止することができる。
【００４０】
このため、組立ておよび分解の容易な等速ジョイントを得ることができ、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の取替えを容易に行なうことができる。
【００４１】
ここで、図１および図３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およびガイド軸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５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を設けておくと、カップ部２内に対するケージ１０の組込み時、ボール２０はテーパ面１５、１６で案内され、その案内状態で外輪１とケージ１０を相対的に回転することにより、ボール２０はトラック溝６、７内に挿入されることになり、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立てることができる。
【００４２】
前記テーパ面１５、１６は図３に示すように、外輪１の中心軸上に軸心を有するテーパ面であってもよく、あるいは、図４に示すようにボール２０のピッチ円上に軸心を有するテーパ面であってもよい。
【００４３】
図３に示すように、外輪１の中心軸上に軸心を有するテーパ面１５、１６を形成し、隣接するテーパ面１５、１６間に微小なガイド突部１７を形成することによって、方向性を考慮することなく等速ジョイントを組立てることができる。
【００４４】
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。
【００４５】
なお、第２軸１１が等速ジョイントの全長より長い場合は、トルク損失を防止するため、第２軸１１をセラミックスや金属で形成することが好ましい。
【００４６】
この実施形態において、外輪１の弾性力によってボール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のトラック溝６とガイド軸４のトラック溝７間の内径をボール２０の外径寸法より若干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、等速ジョイントの周方向のガタを無くし、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。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明に係る等速ジョイントの実施形態を示す縦断正面図
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【図３】図１のIII−III線に沿った断面図
【図４】この発明に係る等速ジョイントの他の実施形態を示す断面図
【符号の説明】
【００４８】
１            外輪
５            環状空間
６、７        トラック溝
１０          ケージ
１２          ポケット
１３          抜け止め手段
１４          突出部
１５、１６    テーパ面
２０          ボール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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