JP2004324885A

JP2004324885A - 等速継手の組み立て方法および装置

Info

Publication number: JP2004324885A
Application number: JP2004125113A
Authority: JP
Inventors: Herbert Cermak; ツェルマクヘルベルト
Original assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 2003-04-22
Filing date: 2004-04-21
Publication date: 2004-11-18
Also published as: US7370400B2; DE10318112B4; US20040231130A1; DE10318112A1

Abstract

【課題】継手部品を挿入するために変形させる方法および装置であって、変形時に発生する応力が最小値となると同時に達成可能な最大径となる方法および装置を提供する。
【解決手段】本発明は、等速継手の継手部品を組み立てる方法および装置であって、より大きな直径かつ第１縦軸を有する環状の第１継手部品に、より小さな直径かつ第２縦軸を有する環状または星型の第２継手部品を挿入するための方法および装置に関する。開始状態における挿入用開口が第２継手部品の最も小さな半径方向の突起領域よりも小さい第１継手部品は、第２継手部品を挿入するために、第１および第２縦軸が互いに直交するように配置された状態で、少なくとも４群の力によりオーバル化される。
【選択図】図１

Description

本発明は、等速継手が有する環状の第１継手部品を、そこに別の等速継手が有する環状または星型の第２継手部品を挿入するために変形させる方法および装置に関する。

ドイツ特許ＤＥ１００３２８５４Ｃ１にあるように、ボールケージを有し、伸縮自在にオーバル化可能な等速継手が知られている。このボールケージは、その軸と内部継手部の軸がほぼ直角に交差し、かつ、内部継手部のウェブとボールケージの内面が接する時に、内部継手部の対向するウェブが端部開口を通るように、または内部継手部がその最も小さい側面突起部を介してボールケージの端部開口を通るように、あるいは内部継手がその最大径を介してボールケージの端部開口を通るように、オーバル化されている。

特に、後の２実施例の場合、ボールケージを高度に変形する必要がるため、ケージに大きな荷重をかけることになり、従って、荷重が終了した時には永久変形がのこることになる。

ドイツ特許ＤＥ１００３２８５４Ｃ１

従って、本発明の目的は、ある等速継手が有する環状の第１継手部品を、そこに別の等速継手が有する第２継手部品を挿入するために変形させる方法および装置であって、変形時に発生する応力が最小値となると同時に達成可能な最大径となる方法および装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の等速継手の継手部分の組み立て方法によれば、より大きな直径かつ第１縦軸を有する環状の第１継手部品により小さな直径かつ第２縦軸を有する環状または星型の第２継手部品が挿入され、開始状態における第１継手部品の挿入用開口が第２継手部品の最も小さな半径方向の突起領域よりも小さく、挿入のために第１および第２縦軸が互いに直交するように配置された状態で第１継手部品が少なくとも４群の力によりオーバル化される。開始状態とはオーバル化が開始する状態を意味する。オーバル化とは、非真円形状にすることをいい、一例として楕円形状、長円形状等があげられる。

この方法は、第１継手部品が、結果として生じる最短内径が最小値でかつ最長内径が最大値となると同時に第１継手部品において生じる応力が最小となるように伸縮自在にオーバル化されるという点で有利である。第１継手部品の挿入用開口の表面を、開始状態において、環状で可能な限り小さくすることができる。こうすることにより、継手部材の強度が均一に高くなる。

本発明の別の実施形態によれば、第１継手部品がボールケージとして備えられており、第２継手部品が内部継手部として備えられており、ボールケージは内部継手部を挿入するためにオーバル化される。これに代わる実施形態として、第１継手部品が外部継手部として備えられており、第２継手部品がボールケージとして備えられており、外部継手部はボールケージを挿入するためにオーバル化される。（この外部継手部としては、）ほぼ均一な壁厚で容易に伸縮自在に変形可能な薄壁外部継手部が特に適している。

好ましい実施形態によれば、内部継手部が最初にボールケージに挿入され、続いて、このようにして形成されたユニットがオーバル化された外部継手部に挿入される。この時、ボールケージの縦軸と外部継手部の縦軸とが互いに直交するように配置される。

第１継手部品が確実に対称的にオーバル化されるように、少なくとも４群の力は同じ大きさである。好ましい実施形態によれば、直径方向に対向する２群の力が１対の力群を形成し、この１対の力群は第１縦軸を含む共通の力の作用面を開始状態において有する。少なくとも２対の力群からなる力の作用面は、好ましくは５０度より大きく７０度より小さい鋭角を囲む。この実施形態において、第１継手部品における最小内径の最大内径に対する割合は、第１継手部品の応力が最小であることと同時に、第２継手部品の挿入のために特に有利である。

更に、本発明の目的は、外部から作用する複数群の力を生じるように２つずつが対向するように配置された少なくとも４つのジョーを有することを特徴とする等速継手に含まれる環状の第１継手部品をその等速継手に含まれる第２継手部品に挿入するべく変形させる装置を提供することにより達成される。好ましくは、直径方向に対向する２群の力によって形成された力の作用面が開始状態において互いに交差するようにジョーが配置される。開始状態とはオーバル化が開始する状態を意味する。

好ましい実施の形態によれば、圧力面を有するジョーの２つずつが直径方向に対向するように配置される。こうすることによって、第１継手部品の対称的オーバル化変形が可能になる。

好ましくは、１対の隣接するジョーのそれぞれが共通の搬送手段の上に保持され、搬送手段のうち少なくとも１つが、第１縦軸と交差するように延伸する送り軸（Ｅ）上で変位可能である。このような装置は、設計が簡単という点で有利である。１対のジョーは、それを保持する搬送手段と一体的に形成可能である。あるいは、共通の搬送手段に配置された１対のジョーは、送り軸に対して交差するように変位可能および固定可能である。このように、この装置は、オーバル化されるべき第１継手部品が互いに異なる寸法であっても対応可能である。

更に好ましい実施の形態によれば、圧力面を介して生じる半径方向の力からなる２つの力の作用面が開始状態において互いに５０度〜７０度の鋭角で交差するように配置された２つのジョーをそれぞれ有する２つの搬送手段が提供される。

有利な実施の形態によれば、ジョーの圧力面は、縦断面図においては、第２継手部品の外形に合わせられている。特に、圧力面は凹部であってもよい。このように、１つの圧力面によって、継手部品上で軸方向に点在する箇所に対して作用する２つの力からなる１群の力を生じることができる。このように、軸に沿ってケージ窓に隣接する環状の部品に力を加えることができるので、均一で伸縮自在な変形を達成することが可能であり、ボールケージをオーバル化する際に特に有利である。場合によっては、例えば、外部継手部をオーバル化する際には、力群は１つの力からなるものであってもよい。

以下に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は逆トラック継手である等速固定ボール継手の縦断面図である。外部継手部２、内部継手部３およびボールケージ５は他の種類のものであってもよい。図１の上部は、外部継手部２における第１外部ボールトラック６₁および内部継手部における第１内部ボールトラック７₁からなる１対のトラックを示している。この１対のトラックは、右方向に開いた開口角を形成している。図１の下部は、外部継手部における第２外部ボールトラック６₂および内部継手部における第２内部ボールトラック７₂からなる１対のトラックを示している。この１対のトラックは、左方向に開いた開口角を形成している。この種のボールトラック構成を有する継手は、逆トラック継手と呼ばれている。このような２種類のトラック対は、通常、円周を横切って交互に切り換わる、つまり、このような継手は偶数のボールを含む。ボール４は、全てのボールを共通の面における各中央部によって保持するボールケージ５に、各ケージ窓８によって収容される。内部ボールトラック７は、ボールを案内することのない拡幅端部９，１０を含む。続く図２および３を参照してより詳細に説明する。

図２はボールケージ５の詳細を示すものであって、このボールケージは、円周に沿って分配された全１０個のケージ窓８を備えている。環状ボールケージ５は、最小の内径ｄ_k1を有する２つの端部開口１１，１２を含む。これら端部開口の間には、内部継手部の外面に中央寄せ接触する拡幅内面１３が延伸している。内面１３においては、ケージ窓８間に延伸する形で深まり円周溝１４が備えられている。

図３は内部継手部３の詳細を示しており、この内部継手部３は、互いに反対方向に延伸し軸方向において反対方向に拡がる第１内部ボールトラック７₁および第２内部ボールトラック７₂を含む。さらに、拡幅端部９，１０も示されている。図２に示すように、隣接する内部ボールトラック７₁，７₂は、２つで１つのウェブ１７を形成し、そのウェブ１７の軸長Ｂは、内部継手部３の軸長に対応するものであり、ボールケージ５のケージ窓８の円周延伸部Ｃよりも長い。対向するウェブ１７は、内部継手部３の最大外径Ｄ_I1を形成する。対向する内部ボールトラック７₁，７₂は、それぞれの分界端によって、最小側部突起を外径Ｄ_I2に対して規定する。ウェブ１７は外面１８の一部を形成し、外面１８は、軸経路を分界するために、ボールケージ５の内面１３と部分的に停止接触、または、中央寄せ案内接触する。

図４および５は内容において関連性があるので、以下において、共同で説明される。図４は、ボールケージ５を有する本発明に係る装置１９の横断面および縦断面を示している。ボールケージ５は、内部継手部３を組み立てるために伸縮自在にオーバル化された形状で示されている。図２ｂに示すように、端部開口１１，１２の最大寸法ｄ_k3は開始時の直径ｄ_k1により大きくなり、端部開口１１，１２の最小寸法ｄ_k2は開始時直径ｄ_k1により小さくなる。

オーバル化動作のための装置１９は、ボールケージ５に作用する半径方向の力を生じるための圧力面２２を有する４個のジョー２１を含む。隣接する２対のジョー２１は、それぞれ、共有の搬送手段２４，２５に保持されている。ジョーは搬送手段にしっかりと接続されていてもよく、あるいは、搬送手段に対して変位可能かつ固定可能であってもよい。ジョー２１をそれぞれの搬送手段２４，２５に対して変位可能にすることにより、装置を異なる大きさのボールケージに対して使用することができ、常に最適圧力を設定することができる。図４ｂに示すように、ジョー２１の圧力面２２は、縦断面図においては、ボールケージ５の球状円盤型外面に沿っており、凹型である。半径方向の変形面は、このように、ケージ窓付近では軸方向には作用せず、ケージ窓に軸方向に隣接する環状部分に作用する。このことは、均一な伸縮自在な変形を達成するのに有利である。なお、圧力面を有するジョーのそれぞれが、縦断面図において、ボールケージ上の２点において力を伝達することができるので、ボールケージは、オーバル化動作中は、装置１９に関連して軸方向に中央寄せさせられたかたちで保持される。圧力面により生じる力もまた力群と称される。

関連するジョー２１を有する２つの搬送手段２４，２５は、その間にある中央面Ｍに対して鏡対称に配置される。力の作用に関しては、２つの径方向に対向するジョー２１が、１対となり、オーバル化開始時には、オーバル化するために必要な半径方向の力群Ｆ_Rが共通の力の作用面Ｆ₁，Ｆ₂上に配置される。内径ｄ_k3をその最高値にまで増加させると同時にボールケージにおける応力を最小値にとどめるために、ボールケージ５と圧力面２２との接触面の間を延伸する力の作用面Ｆ₁，Ｆ₂は、オーバル化開始時には、５０〜７０度の角度２αを囲む。圧力面２２は、ほぼ常時、力の作用面Ｆ₁，Ｆ₂に対して配置されており、そのため、圧力面２２とボルゲージ５の間に生じる摩擦力が確実に最小値にとどめられている。オーバル化の結果として永久変形となってしまうという危険性を減少するために、ボールケージ５は、それぞれ２つのケージ窓８の間に配置されたウェブ２３によって中央面Ｍ上に配置されるかたちで装置に挿入される。このように、変形時に発生する応力は、中央面Ｍとボールケージ５の交点における最大の面に分散される。

ボールケージ５は、装置１９の内部に配置されオーバル化される。続いて、２つの搬送手段２４，２５が互いに近づけられることにより、同じ大きさである４群の半径方向の力Ｆ_Rがボールケージ５に圧力面２２を介して加えられる。このようにして伸縮自在に変形されたボールケージ５は、オーバル型となり、より大きな内径ｄ_k3およびより小さな内径ｄ_k2を有することとなる。図３の内部継手部３はこのようにしてボールケージに挿入可能となる。このことが達成され、ボールケージ５にもはや力が作用しないようにジョー２１が開始位置に戻された後、後者は又環状形となり装置１９から取り出される。

図６はオーバル化されたボールケージ５の内部継手部３の組み立て順序を示し、図６ａは伸縮自在にオーバル形状となった内部継手部３を装着するためのボールケージ５₂を示す。

図６ｂはボールケージ５₂の横断面図であって、第１縦軸Ａ₁が図６ａ内の位置と全く同じ場所に記載されている。従って、最大寸法ｄ_k3は横断面上に示されている。内部継手部３は平面図において示されており、軸Ａ₂は紙面に対して直交するように延伸している。図において、軸Ａ₂は、端部開口１１を通ってその軸Ａ₁が紙面上に記載されているボールケージ５₂の内部に部分的に挿入された位置にある。最大寸法ｄ_k3付近では、端部開口１１の円周端は、内部継手部３の第１内部ボールトラック７₁のいずれかと噛みあう。上述の円周端に隣接するウェブ１７は、それ自身の端部により、ボールケージ５₂の内面１３に接触する。

ボールケージ５₂は同じものであるが、図６ｃ〜６ｆには、内部継手部３がウェブ１７₁の端部を越える際の前進回転動作が示されており、ある想像上の時点において、ウェブ１７₁に対して半径方向に対向配置されているウェブ１７₂が、ボールケージ５₂の第１端部開口１１の狭い遊びを図６ｅ〜６ｆに示す動作段階どおりに通っている様子を示している。このことは、最大寸法ｄ_k3を開始直径ｄ_k1に対して増やすことのみより達成されるのであって、そうでなければ、開始直径ｄ_k1はこのような通過は許容しない。

図７は、本発明に係る外部継手部をオーバル化するための装置を示し、この装置は、図４および５の装置の主な特徴に対応している。対応している範囲においては、先の記載を参照する。

オーバル化される外部継手部２’は、図７ｂにおいて特に明らかなように、２つの対向する外部ボールトラック６’が異なる方向に開口している等速逆トラック継手の一部である。組み立てられた状態では、等速継手は、外部ボールトラック６’を有する外部継手部２’に加えて、内部ボールトラックを有する内部継手部、ケージ窓およびケージ窓に保持されておりトルク伝達のために内部ボールトラックおよび外部ボールトラック６’をそれぞれ有する各トラック対に案内されるボールを有するボールケージを含む。図１に示した外部継手部６とは対照的に、この外部継手部２’は立体ではなく、壁厚がほぼ均一な金属板の部品である。この実施の形態は、等速継手が作動する時、外部継手部２’が限られた範囲内で変形されることにより応力が軽減されるという利点を有する。２つの隣接する外部ボールトラック６’の間の谷において、外部継手部２’は装着されるボールケージ（図示せず）の最大外径より小さい最小内径ｄ_A1を含む。側部突起を有しており外部継手部の開口よりも大きなボールケージを挿入するために、外部継手部２’は、図示したとおり、装置１９’によりオーバル化される。

装置１９’は２つの搬送手段２４’，２５’を含み、搬送手段２４’，２５’は、それぞれ、搬送手段にしっかりと接合された２つのジョー２１’を有する。横断面図において、ジョーは、それぞれ、２つの外部ボールトラックの間に形成されたくぼみに噛み合う丸圧力面２２’を含む。

外部継手部２’において最大値にまで大きくなった内径を達成すると同時に最小応力を確実に保つために、半径方向の力からなる２つの有効面Ｆ₁，Ｆ₂が、オーバル化の開始時において、５０〜７０度の範囲内の角度２αを取り囲むようにする。圧力面２２’は半径方向の力の力方向に常にほぼ相対的となるように配置されているため、各圧力面と外部継手部２’との間に生じる摩擦力は最小にとどめられる。変形の過程では、半径方向の力はすべて同じ大きさとなるため、外部継手部の最大オーバル化値を達成すると同時に部品に加わる応力を最小に保つことができる。

外部継手部２’はオーバル化のために装置１９’内に載置される。続いて、２つの搬送手段２４’，２５’が互いに接近させられることにより、半径方向の力が圧力面２２’を介して外部継手部２’に加えられる。このようにして、外部継手部２’は最大内径および最小内径を有するオーバル状となる。ボールケージは既に内部継手部と組み立てられており、外部継手部２’に挿入することが可能である。この動作およびジョー２４’，５’が開始位置に戻された後、それ以上の力が加えられないように、外部継手部２’は環状になり、装置１９’から取り出される。

本発明の実施の形態を下記に要約して列挙する。

等速自在継手の継手部品を組み立てる方法であって、より大きな直径かつ第１縦軸Ａ₁を有する環状の第１継手部品に、より小さな直径かつ第２縦軸Ａ₂を有する環状または星型の第２継手部品が挿入され、開始状態における第１継手部品の挿入用開口が第２継手部品の最も小さな半径方向の突起領域よりも小さく、挿入のために第１および第２縦軸Ａ₁およびＡ₂が互いに直交するように配置された状態で第１継手部品が少なくとも４群の力の作用によりオーバル化される等速自在継手の継手部品を組み立てる方法。

直径方向に対向する２群の力が、開始状態において前記第１の縦軸Ａ₁を含む共通の力の作用面を有する１対の力群となる等速自在継手の継手部品を組み立てる方法。

前記少なくとも２対の力群（Ｆ_R）からなる前記力の作用面が、開始状態において、５０〜７０度の角度（２α）を囲むことである等速自在継手の継手部品を組み立てる方法。

前記第１継手部品がボールケージ（５）として備えられており、前記第２継手部品が内部継手部（３）として備えられている等速自在継手の継手部品を組み立てる方法。

前記第１継手部品が外部継手部（２）として備えられており、前記第２継手部品がボールケージ（５）として備えられている等速自在継手の継手部品を組み立てる方法。

前記内部継手部（３）が最初にボールケージ（５）に挿入され、続いて、このようにして形成されたユニットが前記オーバル化された外部継手部（２）に挿入される等速自在継手の継手部品を組み立てる方法。

前記第２継手部品を伸縮自在に変形させるために前記少なくとも４群の力が同じ大きさである等速自在継手の継手部品を組み立てる方法。

等速継手の環状の第１継手部品を別の等速継手の第２継手部品に挿入するために変形させる装置であって、外部から作用する複数群の力を生じるために２つずつが対となり対向するように配置された少なくとも４つのジョー（２１）を有する変形装置。

前記ジョー（２１）が、直径方向に対向する２群の力によって形成された力の作用面（Ｆ₁、Ｆ₂）が開始状態において互いに交差するように配置される変形装置。

前記ジョー（２１）が圧力面（２２）を有し、それら圧力面（２２）を有するジョー（２１）の２つずつが直径方向に対向した変形装置。

前記１対の隣接するジョー（２１）のそれぞれが共通の搬送手段（２４）上に保持され、前記搬送手段（２４）の少なくともひとつが送り軸（Ｅ）上で前記第１縦軸Ａ₁に交差するように変位可能である変形装置。

前記１対のジョー（２１）が、それを保持する搬送手段（２４）と一体的に形成された変形装置。

共通の搬送手段（２４）に配置された前記１対のジョー（２１）は、前記送り軸（Ｅ）に対して交差するように変位可能および固定可能である変形装置。

前記力の作用面間の角度（２α）は５０度より大きく７０度より小さくなっている変形装置。

縦断面図において、前記ジョー（２１）の前記圧力面（２２）は前記第２継手部品の外形に合わせられている変形装置。

前記ジョー（２１）の前記圧力面（２２）が凹部である変形装置。

組み立て後の継手を示す縦断面図。ボールケージを示す図であって、図２ａは横断面図、図２ｂは縦断面図である。内部継手部を示す図であって、図３ａは軸面から見た図、図３ｂは縦断面図である。ボールケージを有する本発明の装置を示す図であって、図４ａは横断面図、図４ｂは縦断面図である。オーバル化される部品に作用する半径方向の力を示す図。ボールケージと内部継手部の組み立て工程を示す図であって、図６ａはオーバル化されたボールケージを軸面から見た図、図６ｂは第１段階にある内部継手部を軸面から見た図およびボールケージの縦断面図、図６ｃは第２段階にある内部継手部を軸面から見た図およびボールケージの縦断面図、図６ｄは第３段階にある内部継手部を軸面から見た図およびボールケージの縦断面図、図６ｅは第４段階にある内部継手部を軸面から見た図およびボールケージの縦断面図、図６ｆは第５段階にある内部継手部を軸面から見た図およびボールケージの縦断面図である。本発明に伴う外部継手部分を有する装置を示す図であって、図７ａは横断図面、図７ｂは縦断図面である。

符号の説明

１等速継手
２外部継手部
３内部継手部
４ボール
５ボールケージ
６外部ボールトラック
７内部ボールトラック
８ケージ窓
９端部
１０端部
１１端部開口
１２端部開口
１３内面
１４円周溝
１７ウェブ
１８表面
１９装置
２１ジョー
２２圧力面
２３ウェブ
２４搬送手段
２５搬送手段
α 角
Ａ縦軸
Ｂ軸長
Ｃ円周延長
ｄ_k1 内径
ｄ_k2 最小内径
ｄ_k3 最大内径
ｄ_I1 最大外径
ｄ_I2 外径側部突起
Ｅ送り軸
Ｆ_R 半径方向の力
Ｆ₁ 有効力線
Ｆ₂ 有効力線
Ｍ中央面

Claims

等速自在継手の継手部品を組み立てる方法であって、
より大きな直径かつ第１縦軸Ａ₁を有する環状の第１継手部品に、より小さな直径かつ第２縦軸Ａ₂を有する環状または星型の第２継手部品が挿入され、
開始状態における第１継手部品の挿入用開口が第２継手部品の最も小さな半径方向の突起領域よりも小さく、
挿入のために第１および第２縦軸Ａ₁およびＡ₂が互いに直交するように配置された状態で第１継手部品が少なくとも４群の力の作用によりオーバル化される方法。
等速継手の環状の第１継手部品を別の等速継手の第２継手部品に挿入するために変形させる装置であって、
外部から作用する複数群の力を生じるために２つずつが対となり対向するように配置された少なくとも４つのジョー（２１）を有する装置。