(57)【要約】【課題】グリース潤滑を不要とすることができる使用の制限を受けることが少ない等速性に優れた等速ジョイントを提供することである。【解決手段】外輪１に一端が開口する環状空間５を形成し、その環状空間５の外壁面および内壁面に軸方向に延びる３本のトラック溝６、７を形成する。環状空間５内に組込まれたケージ１０にポケット１２を形成し、そのポケット１２内に前記トラック溝６、７に沿って転動可能なボール２０を組込む。外輪１を合成樹脂の成形品としてグリース潤滑を不要とする。外輪１の外周に円環状の板ばね３２を取付け、その板ばね３２の締付けにより外輪１を内方に弾性変形させ、ボール１０とトラック溝６、７の接触部に予圧を付与して周方向のガタをなくし、等速性の向上を図る。【選択図】図１
2006105327.tif 000002
【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本のトラック溝を周方向に１２０゜の間隔をおいて形成した外輪と、その外輪の前記環状空間内に組込まれ、外輪の開口端側に位置する端部に第２軸が設けられたケージと、そのケージに保持されて外輪に形成された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、前記外輪を合成樹脂の成形品とし、前記外輪に前記ボールとトラック溝の接触部に予圧を付与する予圧付与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】
前記予圧付与手段が、前記外輪の外周に軸方向の切り離し部を有する円環状の板ばねを取付け、その板ばねによって外輪を半径方向内方に弾性変形させるようにした構成から成る請求項１に記載の等速ジョイント。
【請求項３】
前記予圧付与手段が、前記外輪の外周に複数の環状溝を軸方向に間隔をおいて形成し、各環状溝内に弾性リングを拡径状態で嵌合し、その弾性リングの締付けにより外輪を半径方向内方に弾性変形させるようにした構成から成る請求項１に記載の等速ジョイント。
【請求項４】
前記環状空間の外壁に、その開口端から軸方向に延びる切り離し部を形成した請求項１乃至３のいずれかに記載の等速ジョイント。
【請求項５】
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、その外輪の前記環状空間内に組込まれ、外輪の開口端側に位置する端部に第２軸が設けられたケージと、そのケージに保持されて外輪に形成された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、前記外輪およびケージを合成樹脂の成形品とし、前記ケージに前記ボールとポケット部の接触部に予圧を付与する予圧付与手段を設けたことを特徴とする等速ジョイント。
【請求項６】
前記予圧付与手段が、前記ケージに形成されたボール保持用のポケット間に半径方向に貫通する窓を形成して各ポケットのケージ周方向の両側に一対の円弧状壁を設け、その一対の円弧状壁でボールを弾性保持した構成から成る請求項５に記載の等速ジョイント。
【請求項７】
前記予圧付与手段が、ケージの外周に、そのケージに設けられたボール保持用のポケットを中心とする環状溝を形成し、その環状溝内に組込んだ弾性リングにより環状溝の内壁を内方に弾性変形させてボールに弾性接触させるようにした構成から成る請求項５に記載の等速ジョイント。
【請求項８】
前記第２軸がケージに一体化された請求項１乃至７のいずれかに記載の等速ジョイント。
【請求項９】
前記合成樹脂が、射出成形可能な合成樹脂から成る請求項１乃至８のいずれかに記載の等速ジョイント。
【請求項１０】
前記合成樹脂が、潤滑性樹脂である請求項１乃至９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んだ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、各ポケット内に組込まれたボールを前記トラック溝に沿って転動自在として、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、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、内部材、ケージおよびボールの各種部品が鉄鋼等の金属から成るため、強度が高いものの、重く、グリース潤滑が必要であり、動作音が大きい等の問題を有し、使用箇所への制限があった。例えば、事務機、音響機器、医療機器、家庭用電化製品等への使用には問題があった。
【０００７】
また、食品製造機器への使用においては、グリースの漏洩によって食品が汚染されるため、ブーツ等の取付けによるグリースの漏洩防止対策が必要となり、部品点数が多くなってコストも高く、等速ジョイントが大型化するという問題があった。
【０００８】
この発明の課題は、グリース潤滑を不要とすることができる軽量で小型の動作音の小さな、使用の制限を受けることが少ない等速性に優れた等速ジョイントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、第１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本のトラック溝を周方向に１２０゜の間隔をおいて形成した外輪と、その外輪の前記環状空間内に組込まれ、外輪の開口端側に位置する端部に第２軸が設けられたケージと、そのケージに保持されて外輪に形成された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、前記外輪を合成樹脂の成形品とし、前記外輪に前記ボールとトラック溝の接触部に予圧を付与する予圧付与手段を設けた構成を採用したのである。
【００１０】
第１の発明に係る等速ジョイントにおいて、予圧付与手段は、外輪の外周に軸方向の切り離し部を有する内環状の板ばねを取付け、その板ばねによって外輪を半径方向内方に弾性変形させるようにしたものであってもよく、あるいは、外輪の外周に複数の環状溝を軸方向に間隔をおいて形成し、各環状溝内に弾性リングを拡径状態で嵌合し、その弾性リングの締付けにより外輪を半径方向内方に弾性変形させるようにしたものであってもよい。
【００１１】
ここで、前記環状空間の外壁に、その開口端から軸方向に延びる切り離し部を形成しておくと、外輪が弾性変形し易く、ボールに対して確実に予圧を付与することができる。
【００１２】
また、上記の課題を解決するため、第２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本のトラック溝を周方向に１２０゜の間隔をおいて形成した外輪と、その外輪の前記環状空間内に組込まれ、外輪の開口端側に位置する端部に第２軸が設けられたケージと、そのケージに保持されて外輪に形成された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、前記外輪およびケージを合成樹脂の成形品とし、前記ケージに前記ボールとポケット部の接触部に予圧を付与する予圧付与手段を設けた構成を採用したのである。
【００１３】
第２の発明に係る等速ジョイントにおいて、前記予圧付与手段は、ケージに形成されたボール保持用のポケット間に半径方向に貫通する窓を形成して各ポケットのケージ周方向の両側に一対の円弧状壁を設け、その一対の円弧状壁でボールを弾性保持するようにしたものであってもよく、あるいは、ケージの外周に、そのケージに設けられたボール保持用のポケットを中心とする環状溝を形成し、その環状溝内に組込んだ弾性リングにより環状溝の内壁を内方に弾性変形させてボールに弾性接触させるようにしたものであってもよい。
【００１４】
第１の発明および第２の発明に係る等速ジョイントにおいて、ケージの成形時に第２軸を同時に形成することにより、等速ジョイントをより軽量化することができる。
【００１５】
第１の発明および第２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樹脂、あるいは潤滑性樹脂を用いるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明および第２の発明のように、外輪およびケージを合成樹脂の成形品とすることにより、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ので、ブーツの取付けを不要とすることができ、簡単な構造の小型の等速ジョイントを得ることができる。
【００１７】
このため、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。
【００１８】
また、第１の発明のように、外輪に予圧付与手段を設け、あるいは第２の発明のように、ケージに予圧付与手段を設けてボールに予圧を付与することにより、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小さな等速性に優れた等速ジョイントを得ることができる。
【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（Ｉ）、（II）は、この発明に係る等速ジョイントの第１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。
【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、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。
【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】
上記ケージ１０はカップ部２の開口端部の内周に取付けた止め輪８によって抜け止めされている。
【００２５】
外輪１およびケージ１０は合成樹脂の成形品から成る。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優れた等速ジョイントを得ることができる。
【００３２】
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。
【００３３】
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。また、グリース潤滑する必要がないため、ブーツの取付けを不要とすることができ、部品点数の少ない簡単な構造の小型の等速ジョイントを得ることができる。
【００３４】
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。
【００３５】
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。等速ジョイントを医療機器や食品製造機に使用する場合は、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。ボール２０を合成樹脂にすることで、さらに軽量化、静音化に優れる等速ジョイントを得ることができる。また、衛生的な印象を与えるため、外輪等を形成する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】
第１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、鉄鋼、ステンレススチール、アルミニウム合金等の金属で一体に形成しても良く、ケージ１０と第２軸１１を別体に形成して結合させても良い。例えば、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良い。なお、ケージ１０と第２軸１１を合成樹脂で一体に成形することによって、さらに軽量化、静音化に優れ、製造が容易で価格的にも優位になるため望ましい。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
第１の実施形態で示すように、カップ部２とガイド軸４およびケージ１０と第２軸１１を合成樹脂で一体に成形することによって、等速ジョイントのより軽量化を図ることができる。
【００４０】
前記のように、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を弾性変形させることが可能となる。そこで、第１の実施形態では、外輪１に予圧付与手段３０を設け、その予圧付与手段３０により、外輪１を半径方向内方に弾性変形させてボール２０とトラック溝６、７の接触部に予圧を付与するようにしている。
【００４１】
ここで、予圧付与手段３０は、外輪１の外周にばね嵌合凹部３１を設け、そのばね嵌合凹部３１に軸方向の切り離し部を有する円環状の板ばね３２を拡径状態で嵌合し、その板ばね３２が縮径しようとする復元弾性により外輪１を締め付け、外輪１の内方への弾性変形により、ボール２０とトラック溝６、７の接触部に予圧を付与している。
板ばね３２は、金属ばね、ゴムばね、樹脂ばね等、縮径しようとする復元弾性を有していればどのようなばねでも構わない。
【００４２】
上記のように、ボール２０とトラック溝６、７の接触部に予圧を付与することにより、周方向のガタを無くすことができるので、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小さな等速性に優れた等速ジョイントを得ることができる。
【００４３】
図２（Ｉ）、（II）は、この発明に係る等速ジョイントの第２の実施形態を示す。この実施形態では外輪１のカップ部２に形成されたトラック溝６間に、カップ部２の開口端から軸方向に延びる複数の切り離し部３３を形成している点で第１の実施形態と相違している。
このため、第１の実施形態と同一部品には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４４】
図２（Ｉ）、（II）に示すように、外輪１のカップ部２に切り離し部３３を形成することにより、カップ部２が弾性変形し易く、外輪１のばね嵌合凹部３１に取付けた板ばね３２の締付けによりボール２０とトラック溝６、７の接触部に確実に予圧を付与することができる。
【００４５】
図３（Ｉ）、（II）は、この発明に係る等速ジョイントの第３の実施形態を示す。この第３の実施形態と先に述べた第１の実施形態とは予圧付与手段３０が相違している。このため、第１の実施形態と同一部品には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４６】
第３の実施形態で示す予圧付与手段３０においては、外輪１のカップ部２の外周に複数の環状溝３４を軸方向に間隔をおいて設け、各環状溝３４に弾性リング３５を拡径状態で組込み、各弾性リング３５の締付けによりカップ部２を縮径させてボール２０とトラック溝６、７の接触部に予圧を付与するようにしている。
弾性リング３５は、一部が切り離されたＣ字形の金属リングや樹脂リング、あるいはＯリングを用いることができる。
【００４７】
なお、第３の実施形態で示す等速ジョイントにおいて、外輪１のカップ部２に図２に示す等速ジョイントと同様に軸方向の切り離し部を設けるようにしてもよい。
【００４８】
図４（Ｉ）乃至（III）は、この発明に係る等速ジョイントの第４の実施形態を示す。この第４の実施形態と先に述べた第１の実施形態とは、ケージ１０に予圧付与手段４０を設けてポケット１２とボール２０の相互間に予圧を付与している点で相違している。
このため、第１の実施形態と同一部品には同一符号を付して説明を省略する。
【００４９】
図４（Ｉ）乃至（III）に示す予圧付与手段４０においては、ケージ１０に形成されたポケット１２の内径をボール２０の径より小径とし、隣接するポケット１２間に半径方向に貫通する窓４１を形成して各ポケット１２のケージ周方向の両側に一対の円弧状壁４２を設け、その一対の円弧状壁４２によってボール２０を弾性保持するようにしている。
この場合、駆動トルクがケージの許容強度より大きい場合は、各窓４１にスペーサーを配置することでケージの許容強度を高く維持することができる。
【００５０】
上記のように、ケージ１０に予圧付与手段４０を設けてボール２０とポケット１２間に予圧を付与することによって、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小さな等速性に優れた等速ジョイントを得ることができる。
【００５１】
図５は、この発明に係る等速ジョイントの第５の実施形態を示す。この第５の実施形態と先に述べた第４の実施形態とはボール２０とポケット１２の相互間に予圧を付与する予圧付与手段４０の構成のみが相違する。
このため、第４の実施形態と同一部品には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５２】
第５の実施形態における予圧付与手段４０においては、ケージ１０の外周に各ポケット１２を中心とする環状溝４３を形成し、各環状溝４３内に弾性リング４４を組込み、その弾性リング４４で環状溝４３の薄肉厚の内壁４５を内方に弾性変形させてボール２０に弾性接触させるようにしている。
弾性リング４４は、一部が切り離されたＣ字形の金属リングや樹脂リング、あるいはＯリングを用いることができる。
【００５３】
上記第５の実施形態においても、ボール２０とポケット１２の相互間に予圧を付与することができるため、トルク伝達時の動作音が小さく、トルク伝達ロスの小さな等速性に優れた等速ジョイントを得ることができる。
【００５４】
上記した第１の発明と第２の発明は単独で使用しても良いが、予圧付与手段を外輪に設ける第１の発明と、ケージに設ける第２の発明を組み合わせて使用しても良い。第１の発明と第２の発明を組み合わせた等速ジョイントは、ボールとトラック溝の接触部と、ボールとポケットの相互間の両方に予圧が付与されるため、トルク伝達時の動作音が小さく、トルク伝達ロスの非常に小さな等速性に非常に優れた等速ジョイントを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】（Ｉ）はこの発明に係る等速ジョイントの第１の実施形態を示す縦断正面図、（II）は（Ｉ）のイ−イ線に沿った断面図
【図２】（Ｉ）はこの発明に係る等速ジョイントの第２の実施形態を示す縦断正面図、（II）は（Ｉ）のロ−ロ線に沿った断面図
【図３】（Ｉ）はこの発明に係る等速ジョイントの第３の実施形態を示す縦断正面図、（II）は（Ｉ）のハ−ハ線に沿った断面図
【図４】（Ｉ）はこの発明に係る等速ジョイントの第４の実施形態を示す縦断正面図、（II）は（Ｉ）のニ−ニ線に沿った断面図、（III）はケージの正面図
【図５】（Ｉ）はこの発明に係る等速ジョイントの第５の実施形態を示す縦断正面図、（II）は（Ｉ）のホ−ホ線に沿った断面図、（III）はケージの正面図
【符号の説明】
【００５６】
１      外輪
４      ガイド軸
５      環状空間
６、７  トラック溝
１０    ケージ
１１    第２軸
１２    ポケット
２０    ボール
３０    予圧付与手段
３２    板ばね
３３    切り離し部
３４    環状溝
３５    弾性リング
４０    予圧付与手段
４１    窓
４２    円弧状壁
４３    環状溝
４４    弾性リング
【図１】
2006105327.tif 000003
【図２】
2006105327.tif 000004
【図３】
2006105327.tif 000005
【図４】
2006105327.tif 000006
【図５】
2006105327.tif 000007