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技術 複合型等速自在継手

出願人 NTN株式会社
発明者 松尾茂寛
出願日 2019年3月18日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2019-049795
公開日 2020年9月24日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-153388
状態 未査定
技術分野 ダイアフラム、ベローズ 継手 密封装置
主要キーワード アダプタフランジ 組込状態 本体継手 突合面 農業用機械 液体パッキン バンド型 ロープロファイル
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年9月24日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

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の球面状内周面1aに形成された軸方向に延びる複数条案内溝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ブーツ7で被覆されたものとする。

概要

背景

等速自在継手は、入力軸出力軸の角度(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。

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。

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、外輪部材内輪部材装入され、外輪部材の球面状内周面に形成された軸方向に延びる複数条案内溝と、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。

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。

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。

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ブーツで覆われたものが記載されている。

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。

概要

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ることができる複合型等速自在継手を提供する。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。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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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)の球面状内周面(1a)に形成された軸方向に延びる複数条案内溝(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。

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、外輪部材内輪部材装入され、外輪部材の球面状内周面に形成された軸方向に延びる複数条案内溝と、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。

0009

特開2007−78125号公報
特開2007−113769号公報

先行技術

0010

NTカタログ「等速ジョイント産業機械用CAT.No.5603−III/J

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

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
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
同上の外輪部材の仕上状態を示す縦断面図
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
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
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
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

実施例

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加速させ、電磁コイル収束させたうえで、母材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潤滑油給脂した後、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の両端部外周係合溝ブーツバンド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。

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

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