(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉塞端を有し、その閉塞端に第１軸が設けられた外輪の内面を球形とし、その球形内面に軸方向に延びる複数の円弧状のボール転動溝を周方向に等間隔に設け、外輪の内側に組み込まれた内輪に、前記第１軸と反対の方向に延びる第２軸を設け、その内輪の外面を球形とし、その球形外面に外輪のボール転動溝と半径方向で対向する円弧状のボール転動溝を形成し、その内輪のボール転動溝と外輪のボール転動溝間に組み込まれたトルク伝達用のボールを外輪と内輪間に組み込まれた保持器によって保持した固定式等速ジョイントにおいて、
前記外輪と第１軸および前記内輪と第２軸を一体とし、前記第１軸を含む外輪、前記第２軸を含む内輪、および、前記保持器のそれぞれを結晶性合成樹脂の射出成形品としてグリース潤滑およびブーツを不要とし、事務機、音響機器、医療機器、家庭用電化製品への使用を可能としたことを特徴とする固定式等速ジョイント。
【請求項２】
前記合成樹脂が、潤滑性樹脂から成る請求項１に記載の固定式等速ジョイント。
【請求項３】
前記外輪に開口端から軸方向に延びるスリットを形成して、隣接するスリット間に、ボール転動溝を内周に有し、外輪の弾性率で許容できる回転トルク以上の回転トルクが負荷された場合に半径方向外方に弾性変形して外輪と内輪の相互間でのトルク伝達を遮断する弾性片を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の固定式等速ジョイント。
【請求項４】
前記弾性片の弾性力を利用して前記ボール転動溝とボールの接触部間に予圧を付与した請求項３に記載の固定式等速ジョイント。
【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固定式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式等速ジョイントと、角度変位および軸方向変位を許容する摺動式等速ジョイントとが知られている。
【０００５】
固定式等速ジョイントとして特許文献１に記載されたものが従来から知られている。この固定式等速ジョイントは、外輪の球形内面に軸方向に延びる複数の円弧状のボール転動溝を周方向に等間隔に設け、外輪の内側に組み込まれた内輪の球形外面に外輪のボール転動溝と半径方向で対向する円弧状のボール転動溝を形成し、その内輪のボール転動溝と外輪のボール転動溝間にトルク伝達用のボールを組み込み、そのボールを外輪と内輪間に組み込まれた保持器によって保持している。
【０００６】
ここで、外輪のボール転動溝の曲率中心と内輪のボール転動溝の曲率中心は、ジョイント中心に対して左右に等距離オフセットされ、外輪と内輪とが作動角をとってトルクを伝達するとき、ボールのそれぞれは作動角の２等分面上に常に配置されるようになっている。このため、外輪と内輪は、等速性を維持して回転トルクを伝達するようになっている。
【特許文献１】特開２００２−３７２０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に記載された固定式等速ジョイントにおいては、外輪、内輪、ボールおよび保持器の各部品が金属から成るため、強度が高いものの、重く、グリース潤滑が必要であると共に、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。
【０００８】
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、ブーツの取付けによるグリースの漏洩防止対策が必要になり、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。
【０００９】
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小型の動作音の小さな、使用に制限を受けることが少ない固定式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】
【００１０】
上記の課題を解決するため、この発明においては、外輪の球形内面に軸方向に延びる複数の円弧状のボール転動溝を周方向に等間隔に設け、外輪の内側に組み込まれた内輪の球形外面に外輪のボール転動溝と半径方向で対向する円弧状のボール転動溝を形成し、その内輪のボール転動溝と外輪のボール転動溝間に組み込まれたトルク伝達用のボールを外輪と内輪間に組み込まれた保持器によって保持した固定式等速ジョイントにおいて、前記外輪および内輪のそれぞれを合成樹脂の成形品とした構成を採用したのである。
【００１１】
上記の構成から成る固定式等速ジョイントにおいて、保持器を合成樹脂の成形品とすると、等速ジョイントのより軽量化を図ることができると共に、動作音のより小さい固定式等速ジョイントを形成することができる。
【００１２】
この発明に係る固定式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を採用すると、各種樹脂成形品の成形の容易化を図ることができる。
【００１３】
また、合成樹脂として、潤滑性樹脂を採用することにより、動作音のより小さな等速ジョイントを得ることができる。
【００１４】
ここで、合成樹脂から成る外輪および内輪の弾性によってボールに予圧を付与することにより、円周方向にガタのない等速性に優れた固定式等速ジョイントを得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
上記のように、外輪および内輪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固定式等速ジィ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固定式等速ジョイントを得ることができる。
【００１６】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明の実施形態を図１乃至図４に基づいて説明する。図１および図２は、この発明に係る固定式等速ジョイントの第１の実施形態を示す。図示のように外輪１は閉塞端を有し、その閉塞端に第１軸２が設けられている。
【００１８】
また、外輪１の内面３は球形とされ、その球形内面３に軸方向に延びる複数の円弧状のボール転動溝４が周方向に等間隔に形成されている。
【００１９】
外輪１の内側に組み込まれた内輪１１には、スプライン孔１２が設けられ、そのスプライン孔１２内に第２軸１３の端部に設けられたスプライン軸部１３ａが嵌合されている。
【００２０】
第２軸１３の端部には止め輪１４が取付けられている。止め輪１４は内輪１１の端部内周に形成された肩部１５に係合し、その係合によって第２軸１３は抜止めされている。
【００２１】
内輪１１の外面１６は球形とされ、その球形外面１６に上記外輪１のボール転動溝４と半径方向で対向する複数の円弧状のボール転動溝１７が設けられている。
【００２２】
外輪１のボール転動溝４と内輪１１のボール転動溝１７間には、外輪１と内輪１１の相互間でトルクを伝達するボール２１が組み込まれている。
【００２３】
ボール２１は、外輪１と内輪１１との間に組み込まれた保持器３１のポケット３２内に嵌合されている。保持器３１の外周面３３は外輪１の球形内面３に沿う球形とされ、また、保持器３１の内周面３４は内輪１１の球形外面１６に沿う球形とされている。
【００２４】
外輪１の球形内面３に形成されたボール転動溝４の曲率中心Ｏ１と内輪１１の球形外面１６に形成されたボール転動溝１７の曲率中心Ｏ２とは、ジョイント中心Ｏ０に対して左右に等距離オフセットされている。このため、外輪１と内輪１１とが作動角をとってトルクを伝達するとき、ボール２１は作動角の二等分面に常に配置され、外輪１と内輪１１との間で等速回転が伝達される。
【００２５】
外輪１、内輪１１および保持器３１のそれぞれは、合成樹脂の成形品とされている。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、いずれの樹脂を用いてもよいが、非結晶性樹脂は靭性が低く、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、ポニ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)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に優れた固定式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および内輪１１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固定式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成の固定式等速ジョイントを得ることができる。
【００３３】
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、高機能な固定式等速ジョイントを得ることができる。
【００３４】
このため、使用に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】
固定式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、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】
実施の形態では、外輪１と第１軸２を合成樹脂で一体に形成したが、外輪１を合成樹脂で形成し、第１軸２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てもよい。
【００３７】
また、内輪１１に対して第２軸１３を別体とし、その第２軸１３を内輪１１にスプライン結合するようにしたが、内輪１１と第２軸１３を合成樹脂により一体に成形してもよい。
【００３８】
実施の形態で示すように、外輪１および内輪１１を合成樹脂の成形品とすることにより、その外輪１および内輪１１の弾性を利用してボール２１との接触部に予圧を付与することができる。
【００３９】
具体的には、外輪１の内周に形成されたボール転動溝４と内輪１１の球形外面１６に形成されたボール転動溝１７の内径をボール２１の球径より小さくすることでボール２１に予圧を付与することができる。このように、ボール２１に予圧を付与することで円周方向にガタのない等速性に優れた固定式等速ジョイントを得ることができる。このような仕様は外輪１および内輪１１が合成樹脂から形成されるために可能である。
【００４０】
図３および図４は、この発明に係る固定式等速ジョイントの第２の実施形態を示す。この第２の実施形態に示す固定式等速ジョイントにおいては、外輪１の隣接するボール転動溝４間に、外輪１の開口端から軸方向に延びる３本のスリット５を周方向に１２０°の間隔をおいて形成して、隣接するスリット５間にボール転動溝４を内周に有する弾性片６を設けている点で第１の実施形態で示す固定式等速ジョイントと相違している。
【００４１】
他の構成は第１の実施形態と同じであるため、同一の部品には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４２】
上記のように、外輪１にその開口端から軸方向に延びる３本のスリット５を形成して、隣接するスリット５間に弾性片６を設けることにより、外輪１の弾性率で許容できる回転トルク以上の回転トルクが負荷された場合、各弾性片６が半径方向外方に弾性変形して、外輪１と内輪１１の相互間でのトルク伝達を遮断することができる。
【００４３】
このため固定式等速ジョイントにトルクリミッタとしての機能を付加することができ、固定式等速ジョイントの破損防止に効果を挙げることができる。
【００４４】
また、第２の実施形態における固定式等速ジョイントにおいて、外輪１を弾性率の高い樹脂材料で形成することや、外輪１を厚肉とすることで、弾性片６の弾性力を利用してボール２１に予圧を付与することができ、その予圧の付与によって回転方向にガタのない等速性に優れた固定式等速ジョイントを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明に係る固定式等速ジョイントの第１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】この発明に係る固定式等速ジョイントの第２の実施形態を示す縦断正面図
【図４】図３のIV−IV線に沿った断面図
【符号の説明】
【００４６】
１    外輪
３    球形内面
４    ボール転動溝
１１  内輪
１６  球形外面
１７  ボール転動溝
２１  ボール
３１  保持器
【図１】
0004601538.tif 000002
【図２】
0004601538.tif 000003
【図３】
0004601538.tif 000004
【図４】
0004601538.tif 000005