(57)【要約】【課題】  オイルシールとダストシールによってトリポード軸とトリポードハウジング間の潤滑剤の漏洩と外部からの異物等の侵入を確実に防止し、しかもダストシールとそのダストシールが接触する相手部材の磨耗を可及的に少なくして長期にわたって使用することのできるトリポード型等速自在継手を提供する。【解決手段】  トリポードハウジング３にトリポード軸１の軸端部を含む領域を封止するためのオイルシール６と、そのオイルシール６の外側に設けられるダストシール７とを、径方向に移動可能なシール保持リング５を介して装着し、そのオイルシール６とダストシール７を、トリポード軸１に設けた球面部１０に対して摺動接触させるとともに、固体接触を余儀なくされるダストシール７と球面部１０の少なくともいずれか一方にＤＬＣ膜１００を形成することにより、これら両部材の摺動接触部の摩擦係数を少なくし、磨耗を抑制する。【選択図】  図１
2005083400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸端部に径方向に突出する３本の軸部が形成されてなるトリポード軸と、その各軸部に回動自在に装着され、外周面が球面に形成されたローラと、上記トリポード軸の軸端部を収容し、かつ、上記各ローラをそれぞれガイドする３つのガイド溝が軸方向に沿って形成されてなるトリポードハウジングを備えたトリポード型等速自在継手において、
上記トリポードハウジングに、上記トリポード軸の軸端部を含む領域を封止するためのオイルシールと、そのオイルシールに隣接してその外側に設けられるダストシールとが、径方向に移動可能なシール保持リングを介して装着されている一方、上記トリポード軸には、これらの両シールの装着位置に対応してこれら両シールを摺動接触させるための球面部が形成されているとともに、
上記ダストシールと上記球面部との摺動接触面の少なくともいずれか一方側に、ＤＬＣ膜が形成されていることを特徴とするトリポード型等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトリポード型の等速自在継手に関し、特に、鉄鋼用圧延機などに用いるのに適したトリポード型等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
交差角が変化する２本の軸間に装着され、一方の軸の回転動力を他方の軸に伝達するとともに、任意の交差角において２本の軸の等速回転を維持する等速自在継手として、トリポード型等速自在継手が知られている。
【０００３】
トリポード型等速自在継手は、軸端部に径方向に突出する３本の軸部（３軸スパイダとも称される）を備えたトリポード軸と、その３本の軸部にそれぞれ回転自在に装着され、外周面が球面に形成された３つのローラと、トリポード軸の軸端部を収容し、かつ、３つのローラをそれぞれガイドするガイド溝が軸方向に沿って形成されたトリポードハウジングを備え、トリポード軸およびトリポードハウジングがそれぞれ動力を伝達すべき２本の軸に対して取り付けられる。
【０００４】
このようなトリポード型等速自在継手は、従来の十字継手ないしはクロスピン型継手等と称される自在継手が、対角２軸が入力側、残る２軸が出力側に連結されるが故に、実際にトルク伝達を担うピンが２軸交互になるのに対し、常時３本の軸部がトルク伝達を担うため、同じトルク伝達容量であっても軽量コンパクト化を達成することができる。
【０００５】
このような利点を利用して、トリポード型等速自在継手を例えば自動車のドライブシャフトなどに適用することにより、高速回転・燃費低減に効果がある。
【０００６】
ところで、以上のようなトリポード型等速自在継手においては、各ローラとトリポードハウジングのガイド溝との間の潤滑がその機能を全うするうえで重要な要件となる。自動車のドライブシャフトへの適用に当たっては、各ローラと各ガイド溝の全てを含む領域をジャバラなどの可撓性のカバーで覆ってその内部にグリース等を充填することによって、良好な潤滑性を保つことができる（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
しかしながら、このようなトリポード型等速継手を、鉄鋼の圧延機などに適用する場合には、寸法が大きいことより上記のようなジャバラ等のカバーを用いることが実質的に不可能となり、各ローラと各ガイド溝の近傍の潤滑剤の充填空間と外部とを封止するためのシール機構として他の機構を設ける必要が生じる。
【０００８】
そこで、従来、トリポード軸の軸端部を収容するトリポードハウジングに、径方向に移動可能なシール保持リングを設け、そのシール保持リングに、各ローラと各ガイド溝を含む領域を封止するためのオイルシールと、その外側で外部からの異物の侵入等を阻止すべくオイルシールとはシール機能方向を逆にしたダストシールとを装着するとともに、トリポード軸側には、その各シールに対応する位置の外周を球面に加工してなる球面部を設けて、この球面部に各シールを摺動接触させるようにした密封装置が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００９】
以上のようなフローティング構造のシール保持リングにオイルシール並びにダストシールを装着し、その各シールをトリポード軸の外周に形成した球面部に摺動接触させる構造の採用により、前記したジャバラ等を用いることなく、互いの交差角が種々に変化するトリポードハウジングとトリポード軸の間の潤滑剤充填空間の封止を、シール部材自体の変形量が大きくなることなく確実に行うことができるようになった。また、オイルシールの外側にダストシールを設けることによって、交差角が大きくなった場合においても外部からの異物侵入を確実に防止することができるようになった。
【００１０】
しかしながら、以上のようなオイルシールとダストシールをトリポード軸の球面部に摺動接触させる構造の密封装置によれば、オイルシールと球面部と摺動接触部においては、内部からのグリース等の潤滑剤がその接触部に対しても潤滑剤として機能するために問題はないものの、ダストシールと球面部との間の摺動接触部においては、オイルシールから潤滑剤が漏れない限り固体接触となってしまう。そのため、回転数が大きくなると、トリポード軸に形成した球面部の時間当たりの摺動回数が多くなって、ダストシールとと球面部の双方に摩耗が生じやすくなるという問題があった。
【００１１】
また、図４に模式的に示すように、トリポード軸Ｓに球面部Ｂを設けて、オイルシールＯとダストシールＤを接触させる構成を採用したとき、トリポード軸ＳとトリポードハウジングＨとの交差角θ1 が大きくなると、球面部Ｂに対するダストシールＤの接触部の振り角θ2 が大きくなり、この場合にも長期の使用によってダストシールＤと球面部Ｂの双方に摩耗が生じやすくなるという問題がある。
【特許文献１】特開平１０−３２５４２１号公報
【特許文献２】実開平４−１１４１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、オイルシールとダストシールによってトリポード軸とトリポードハウジング間の潤滑剤の漏洩と外部からの異物等の侵入を防止し、しかもダストシールとそのダストシールが接触する相手部材の摩耗を可及的に少なくすることにあり、もって長期にわたって安定して使用することのできるトリポード型等速自在継手の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するため、本発明のトリポード型等速自在継手は、軸端部に径方向に突出する３本の軸部が形成されてなるトリポード軸と、その各軸部に回動自在に装着され、外周面が球面に形成されたローラと、上記トリポード軸の軸端部を収容し、かつ、上記各ローラをそれぞれガイドする３つのガイド溝が軸方向に沿って形成されてなるトリポードハウジングを備えたトリポード型等速自在継手において、上記トリポードハウジングに、上記トリポード軸の軸端部を含む領域を封止するためのオイルシールと、そのオイルシールに隣接してその外側に設けられるダストシールとが、径方向に移動可能なシール保持リングを介して装着されている一方、上記トリポード軸には、これらの両シールの装着位置に対応してこれら両シールを摺動接触させるための球面部が形成されているとともに、上記ダストシールと上記球面部との摺動接触面の少なくともいずれか一方側に、ＤＬＣ膜（ダイヤモンドライクカーボン膜）が形成されていることによって特徴づけられる。
【００１４】
ここで、本発明においては、ＤＬＣ膜はダストシールと球面部の少なくともいずれか一方に形成されるのであるが、これらのうちのいずれか一方にのみ形成することがより好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、トリポードハウジングに径方向に移動自在に設けたシール保持リングにオイルシールとダストシールを装着して、これらの両シールをトリポード軸の外周に形成された球面部に摺動接触させることにより、トリポードハウジングとトリポード軸との交差角が様々に変化しても、トリポード軸の軸端部に設けられている３本の軸部に回動自在に装着されているローラとトリポードハウジングのガイド溝との接触部近傍のグリース等の潤滑剤の充填空間を確実に封止して、その潤滑剤の漏洩や外部からの異物等の侵入を確実に防止することができ、しかも、潤滑剤の供給がない状態での摺動接触、つまり固体接触を余儀なくされるダストシールとトリポード軸の球面部との接触部の少なくともいずれか一方に、固体接触において優れたトライポロジー特性、つまり耐摩耗性並びに低摩擦係数をを示すＤＬＣ膜を形成しているので、ダストシールと球面部の双方の摩耗を抑制して、長期にわたって性能が劣化することのないトリポード型等速自在継手が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
トリポード軸の軸端部のローラとトリポードハウジングのガイド溝との間の潤滑を良好に維持し、かつ、外部からの異物等の侵入を確実に防止することができ、しかもシールとトリポード軸との接触部における両部材の摩耗を抑制して長期にわたって使用することのできるトリポード型等速自在継手を実現した。
【実施例１】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例について説明する。
図１は本発明の実施例の要部構成を示す軸平行断面図で、図２はそのＡ−Ａ断面図である。
【００１８】
トリポード軸１には、その軸端部に径方向に突出する３本の軸部１１が形成されている。この軸部１１は、周方向に１２０°間隔で等角度に配されており、その各軸部１１には、複数のニードルローラ１２を介してそれぞれ回動自在にローラ２が装着されている。このローラ２の外周面２ａは球面に加工されている。
【００１９】
トリポードハウジング３は、全体としてカップ状の形状を有し、カップの底部に相当する端面部３１と、その端面部３１に対して直交する円筒部３２を有しているとともに、その円筒部３２は、軸方向に沿った３条のガイド溝３３によって実質的に周方向に３分割されている。この各ガイド溝３３の内面であるガイド面３３ａは円筒面とされ、この各ガイド溝３３内に各軸部１１に装着されているローラ２が嵌め込まれている。また、トリポードハウジング３の外側には円筒状のカバー３０が取り付けられており、このカバー３０によって各ガイド溝３３の形成部を含むトリポードハウジング３の外周部全体が覆われ、これによって後述する潤滑剤が充填される空間８の外周側が密封された状態となる。
【００２０】
また、トリポードハウジング３の端面部３１には、トリポード軸１側に向けて突出するスラスト受け部３４が一体に形成されているとともに、トリポード軸１の先端部にはスペーサ１３を介してボール１４がフリー状態で装着されており、このボール１４がスラスト受け部３４に当接することによって、トリポード軸１の軸方向への変位端が規制されている。
【００２１】
以上の自在継手は一対で使用され、例えばドライブシャフトの両端にトリポード軸１が装着されるとともに、その各トリポード軸１にそれぞれ係合するトリポードハウジング３は、その一方が入力軸に対して固定されるとともに、他方が出力軸に固定されて使用される。この構成において、入力軸と出力軸の位置が変化して、トリポード軸１とトリポードハウジング３の相互の交差角が種々に変化しても、入力軸と出力軸の等速回転を維持しつつ、入力軸の回転動力を出力軸に伝達することができる。
【００２２】
さて、トリポードハウジング３の円筒部３２の開口側の端面３２ａ、つまり端面部３１とは反対側の端面３２ａには固定リング４が固着されている。この固定リング４には、端面３２ａに対する固着側と反対側の端部に内向きフランジ４ａが形成されており、この内向きフランジ４ａと上記した端面３２ａとの間に環状の溝４ｂが形成されている。この環状の溝４ｂ内にはシール保持リング５が収容されており、このシール保持リング５は、環状の溝４ｂとの間に所定の隙間が設けられることによって、径方向に移動可能となっている。そして、このシール保持リング５の内周には周方向に沿った２本のシール溝５ａ，５ｂが形成されており、そのうちの内側、つまりトリポードハウジング３の端面部３１に近い側のシール溝５ａにはオイルシール６が装着されており、その外側に位置する溝５ｂにはダストシール７が装着されている。
【００２３】
トリポード軸１には、オイルシール６とダストシール７の装着位置に対応して、外周面が球面に形成されてなる球面部１０が設けられている。オイルシール６とダストシール７の各リップは、それぞれこの球面部１０の表面に摺動接触するようになっている。
【００２４】
オイルシール６とトリポードハウジング３の端面部３１との間に形成され、かつ、３つのローラ２と各ガイド溝３３との接触部を含む空間８が、グリース等の潤滑剤で充たされる。この空間８は、その外周がトリポードハウジング３とカバー３０により、また、一方の端部がトリポードハウジング３の端面部３１により囲まれているとともに、トリポードハウジング３の開放側の端部がオイルシール６のリップと球面部１０とが接触することによって密封されているため、潤滑剤の外部への漏洩を防止することができる。また、その外側に装着されているダストシール７は、オイルシール６とはシールの機能方向を逆にしたものであり、このダストシール７の存在によって、トリポード軸１とトリポードハウジング３の軸心の交差角が種々に変化しても、外部からの異物等が空間８内に侵入することを防止することができる。
【００２５】
ダストシール７と球面部１０との接触部のいずれか一方、例えば球面部１０側に、ＤＬＣ膜（ダイアモンドライクカーボン膜）１００が形成されている。このＤＬＣ１００膜は、例えば炭素をターゲットとしたスパッタリング法により１．０〜５．０μｍ程度の膜厚で球面部１０のダストシール７の接触部分の表面に成膜されている。
【００２６】
このＤＬＣ膜１００のスパッタリング法による成膜方法の例を挙げると、アルゴンガス、炭化水素ガスなどの導入ガスが導入された蒸着室内の圧力を１０-3〜１０Ｔｏｒｒ程度とし、ターゲットである炭素に対して放電電圧１００〜２００Ｖ、電流２〜１０Ａの放電処理を行うことにより、球面部１０の表面に炭素を蒸着させる。これにより、球面部１０の表面にはグラファイト（ＳＰ2 ）構造とダイアモンド（ＳＰ3 ）構造とが共存した非晶質構造からなるＤＬＣ膜１００が形成される。
【００２７】
また、他の成膜方法の例としては、ベンゼンを原料ガスとしたイオンビーム蒸着によるイオンプレーティング法等の他の物理蒸着（ＰＶＤ）法、化学蒸着（ＣＶＤ）法、あるいはプラズマジェットを利用したプラズマ溶射などの溶射法を挙げることができる。
【００２８】
また、ＤＬＣ膜１００にタングステンを含有させることにより、ＤＬＣ膜１００とその形成面である球面部１０の表面との密着性が向上する。更に、球面部１０のＤＬＣ膜１００の形成面に、あらかじめクロム膜を形成しておいても、ＤＬＣ膜１００と球面部１０との密着性が向上する。
【００２９】
以上のＤＬＣ膜１００の形成により、潤滑剤が殆ど供給されずに固体接触を余儀なくされる球面部１０とダストシール７間の摩擦係数が低くなり、これら両部材の摩耗を抑制することができる。
【００３０】
なお、オイルシール６と球面部１０との間は、空間８内の潤滑剤によって潤滑されるため、固体接触状態とはならず、特にＤＬＣ膜を形成する必要はない。
【００３１】
ここで、以上の実施例では、球面部１３側にＤＬＣ膜１００を形成した例を示したが、ダストシール７側にＤＬＣ膜を形成しても、上記と同等の作用効果を奏することができる。
【００３２】
ダストシール７側にＤＬＣ膜を形成する場合、ダストシール７の基体材料としては、例えば架橋可能な含フッ素エラストマーを含む組成物とすることがよい。そしてこの場合、ＤＬＣ膜の成膜に先立ち、基体の表面をフッ素含有ガス、水素含有ガス、および酸素含有ガスのうちの少なくとも１種のガスの低温プラズマに曝すか、あるいは基体の表面に紫外線および／または電子線を照射して表面に未結合炭素原子を生成させるか、または紫外線および／または電子線を照射した後の表面をフッ素含有ガス、水素含有ガス、および酸素含有ガスのうちの少なくとも１種のガスの低温プラズマに曝し、ＤＬＣ膜を気相成長させることが好ましい。このような手法により、ダストシール７の表面に、密着性に優れ、かつ、ダストシール７の変形にも柔軟に追従して簡単に剥離しないＤＬＣ膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例の要部構成示す軸平行断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】トリポード型等速自在継手のトリポード軸に形成した球面部にオイルシールとダストシールを摺動させて潤滑剤を封止する構成を採用した場合に、交差角が大きくなったときにダストシールと球面部が摩耗しやすくなる理由の説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  トリポード軸
１０  球面部
１００  ＤＬＣ膜
１１  軸部
１２  ニードルローラ
２  ローラ
３  トリポードハウジング
３１  端面部
３２  円筒部
３３  ガイド溝
４  固定リング
４ａ  内向きフランジ
５  シール保持リング
５ａ，５ｂ  シール溝
６  オイルシール
７  ダストシール
８  潤滑剤充填空間
【図１】
2005083400.tif 000003
【図２】
2005083400.tif 000004
【図３】
2005083400.tif 000005