JP2005036982A - 等速継手 - Google Patents

Abstract

【課題】所定の構造的強さと寿命とに対してさらに小サイズの等速継手を供給する。
【解決手段】この等速継手は、少なくとも２つのトラニオン（８）と外径ＤＡＥの軸とを有する雄要素（４）を具備する。各ホイール（３２）は取り付けられて各トラニオン（８）上を回転する。継手はまた雌要素（２０）をも具備し、雌要素（２０）は各ホイール（３２）のために一対の通路（２２、２４）を有しかつ通路の原円ＰＣＤを画成する。軸（１２）の外径ＤＡＥの、通路原円の直径ＰＣＤに対する比率は０．５５より大きい。本発明は自動車両の伝動装置の継手に応用できる。
【選択図】図２

Description

本発明は請求項１の前文により規定された等速継手に関する。

これは特に、供給業者GKN Driveline S.A.により販売されている「Ｇ１」型継手のような三脚等速継手に適合する。

特許文献１（ＦＲ−Ａ−２８０９１４５）は、継手のサイズまたは体積を縮小する一方でその構造的強さとその寿命との均衡を得るために、寸法比率に特定の割合を持たせた前記の型の等速継手を記述している。

継手の構造的強さは、静的及び動的応力を受ける際の、継手を構成する要素の機械的強さに関係する。継手の寿命は、通路、ホイール、及びニードルの接触面の、スケーリング（scaling）などの摩耗に耐える能力に関係する。

上に引用した文献によれば、構造的強さに影響するパラメーターは、中でも、軸の直径（ｄｓ）、トラニオンの直径、ホイール肉部の厚さ、及びホイールの幅である。寿命に影響するパラメーターは、案内通路の原円（primitive circle）の直径（ＰＣＤ）、トラニオンの直径、ニードルの長さ、及びニードルの直径である。

文献ＦＲ−Ａ−２８０９１４５の継手は、軸の直径（ｄｓ）の、通路原円の直径（ＰＣＤ）に対する比率が０．５から０．５５の範囲にある。ホイールの幅の、ホイールの外径に対する比率は０．３２に等しいか、あるいはこれより小さく、好ましくは０．２７から０．２４の範囲にある。トラニオンの直径のホイール直径に対する比率は０．５４から０．５７の範囲にある。

前記文献は、ホイールの幅の、ホイールの外径に対する比率を小さくすることが、継手の直径の縮小に極めて重要に寄与すると述べている。
ＦＲ−Ａ−２８０９１４５

本発明の目的は、所定の構造的強さと寿命とに対して、さらに小サイズの等速継手を提案することにある。

この目的のため、本発明は請求項１の特徴部分の特徴で特徴づけられた上記タイプの等速継手を提供する。

本発明による等速継手は、
・少なくとも２つのトラニオン（８）と、第１の軸線（Ｘ−Ｘ）に沿って伸長する外径ＤＡＥの軸（１２）と、を有する雄要素（４）において、各トラニオン（８）には、第２の軸線（Ｙ−Ｙ）、特に第１の軸線（Ｘ−Ｘ）に直角な軸線に沿って広がりかつ転がり面直径ＤＳＲを持つ転がり面（１０）が設けられた雄要素（４）と、
・各トラニオン（８）毎に取り付けられ、第２の軸線（Ｙ−Ｙ）の周りに回転し、前記軸線に沿って自由に滑動する、外径ＤＧＥのホイール（３２）と、
・各ホイール（３２）毎に一対の通路（２２、２４）を備え、通路の原円を画成する雌要素（２０）と、
を備え、継手の第１の比率と呼ばれる、軸（１２）の外径ＤＡＥの、通路原円の直径ＰＣＤに対する割合が０．５５より大きいことを特徴とする。

具体的実施形態において、本発明の継手は従属請求項に示される１以上の特徴を含む。

本発明は、単に例として示され、添付図面を参照して作成された以下の記述を読むことで、よりよく理解されよう。

図１及び２に示した２つの継手は幾何学的比率だけが異なっている。そのため、図１及び２の類似の要素には同じ符号がつけられている。

継手２は自動車車両の伝動装置に用いるもので、事実上以下の要素を備えている。
雄要素４、すなわち中心軸線Ｘ−Ｘ（図面の平面に対して直角）を中心とする三方に対称な三脚。これは、ハブ６と、１２０°間隔で角度配置された各軸線Ｙ−Ｙを持つ３つの半径方向のトラニオン８と、を備えている。各トラニオン８のほぼ円筒形の転がり面１０の直径ＤＳＲは、各トラニオン８の軸線Ｙ−Ｙを中心とする。雄要素４の小外径ＤＭＰは、ハブ６の外径により規定され、トラニオン８の半径方向の長さの２倍である大外径ＤＭＧは、その軸線Ｘ−Ｘに沿って測定される。

ハブ６は、ハブ６と軸１２とにある相補形のフルーティング（fluting）１４、１６により第１の回転軸１２に固定される。軸１２の外径ＤＡＥは、軸のフルーティング１４の外径により規定される。

トラニオン８と転がり面１０とは第１の軸線Ｘ―Ｘに対して取り付けられる。
雌要素２０、すなわち中心軸線Ｘ'―Ｘ'を中心とする三方に対称なチューリップ。軸線Ｘ'―Ｘ'は継手２が図示の如くその整列位置にあるとき、軸線Ｘ−Ｘと一致する。各トラニオン８の一方の側で、チューリップ２０は一対の対面する転がり通路２２、２４を画成する。雌要素２０は第２の回転軸（図示せず）に固定される。チューリップ２０は、２対の隣接する通路２２、２４間に広がる部位２３の内側の半径の２倍である小内径ＤＦＰと、一対の通路２２、２４間に位置するアーチ２５の内側の半径の２倍である大内径ＤＦＧとを規定する。

通路２２、２４は、各対の通路ごとに点Ｐを中心とする半径ＲＰの円弧状断面である。通例の如く、通路２２、２４は、軸線Ｘ'―Ｘ'を中心とし三つの点Ｐを通る通路原円を画定する。この円の直径をＰＣＤと呼ぶ。

各トラニオン８に対する機械的伝動部材３０。これは軸線Ｙ−Ｙと一致する回転軸Ｚ−Ｚのホイール３２を備えている。ホイール３２は対応する通路２２、２４の一方或いは他方上を回転するように設計されている。

各ホイール３２の外側表面３４は球形の一部の形状を成す。外側表面３４は直径ＤＧＥを有する。ホイール３２はさらに、軸線Ｚ―Ｚを中心とするほぼ円筒形の、直径ＤＧＩの内側転がり面３６を備えている。ホイールの幅ＬＧは軸線Ｚ―Ｚに沿って測定される。このようにして、ホイール３２はもっぱら第２の軸線Ｙ−Ｙ廻りを、またさらにこの軸線に沿って回転移動ができる。

さらに、伝動部材３０のローラーニードル３８の環は、ホイール３２の転がり面３６上でもトラニオン８の転がり面１０上でも回転する。ニードル３８の環は軸方向に止め環（リテーニング リング）４０と、トラニオン８の端部に形成された溝４４にスナップ留めされる割り環４２とによりトラニオン８に保持される。ニードル３８は長さＬＡを有する。

継手のサイズと寿命とに影響するパラメーターは、実質的にホイール３２の幅ＬＧと、通路原円の直径ＰＣＤと、ホイールの外径ＤＧＥとである。しかしながら、サイズと寿命についてのこれらのパラメーターの各々の影響の大きさは異なる。計算と徹底的なテストとにより意外にも、サイズに関して最も不利なパラメーターは直径ＰＣＤであるが、この直径の縮小は比較的僅かな寿命短縮しか招かず、一方上記３つのパラメーターのうち、サイズへの影響が少なく寿命への影響が最も大きいパラメーターは、ホイールの外径ＤＧＥであることが分かった。

本発明の継手はこのように、軸の外径ＤＡＥの、通路原円の直径ＰＣＤに対する０．５５より大きい比率を提示する。好ましくは、この比率は０．５６より大きく０．５９より小さくする。

ホイール３２の幅ＬＧの、ホイール外径ＤＧＥに対する比率は０．２８から０．３２の範囲にあり、好ましくは０．３０から０．３１の範囲にある。
転がり面の直径ＤＳＲの、ホイール外径ＤＧＥに対する比率は０．５３から０．５８の範囲にある。

さらに、転がり面の直径ＤＳＲの、軸外径ＤＡＥに対する比率は０．８６より大きく、好ましくは０．８６から０．９１の範囲にある。これもまた継手に長い寿命を与える。

ニードルの長さＬＡの、転がり面の直径ＤＳＲに対する比率は、有利には少なくとも０．５６でかつ０．６１より小さくし、好ましくは０．５８より小さくする。

さらに、チューリップ２０の内側小径ＤＦＰの、内側大径ＤＦＧに対する比率は０．６５から０．６８の範囲にあるように選択する。雄要素４の小径ＤＭＰの、雄要素の大径ＤＭＧに対する比率は、０．５５から０．６の範囲、好ましくは０．５７から０．５８の範囲にあるように選択する。

チューリップの小内径ＤＦＰの、軸外径ＤＡＥに対する比率は、１．８３から１．９２の範囲にある。このように、この比率は大きく、チューリップと雄要素との不整列／滑動の図形に大きな値域を生む。言い換えれば継手は、雄要素４と雌要素２０間の一定の相対的変位に対する大きなベンド角を可能とする。

加えて、ホイールの外径ＤＧＥはホイールの外側の半径ＲＧＥの２倍である。
ホイール３２の外側半径ＲＧＥの、通路２２、２４の半径ＲＰに対する比率は１より小さく、好ましくは０．９９７より小さく、特に０．９３より小さい。この比率は表面３４と通路２２、２４との軸方向端部での高い接触圧を回避し、また弱い軸方向反力しか発生させず、弱い振動しか招かない。

図２では、鎖線２'で図１の継手の外側を表している。本発明の継手は嵩が小さいことが理解されるだろう。

上に指定した比率を用いることにより、継手は所定の構造的強さと寿命とに対してもっとコンパクトになる。加えて、本発明の継手は動作中僅かの振動と僅かなノイズしか発生させない。

先行技術による等速継手の断面図である。 図１の等速継手と類似の図における、本発明の等速継手の図である。

符号の説明

２ 継手
２' 図１の継手の外側
４ 雄要素
６ ハブ
８ トラニオン
１０ トラニオンの転がり面
１２ 軸
１４、１６ 相補的フルーティング
２２、２４ 通路
２３ 通路間部位
２５ アーチ
３０ 伝動部材
３２ ホイール
３４ ホイールの外側表面
３６ ホイールの内側転がり面
３８ ニードル
４０ 止め環
４２ 割り環
４４ 溝
ＤＧＥ ホイール外径
ＤＧＩ 内側転がり面直径
ＤＳＲ 雄要素転がり面直径
ＲＰ 通路半径
ＲＧＥ ホイールの外側半径
ＬＡ ニードルの長さ
ＬＧ ホイールの幅
ＤＭＰ 雄要素小外径
ＤＡＥ 軸外径
ＰＣＤ 通路原円直径
ＤＦＰ チューリップの小内径
ＤＭＧ 雄要素大外径
ＤＦＧ チューリップの大内径

Claims (15)

1. 等速継手において、
   ・少なくとも２つのトラニオン（８）と、第１の軸線（Ｘ−Ｘ）に沿って伸長する外径ＤＡＥの軸（１２）と、を有する雄要素（４）であって、各トラニオン（８）には、第２の軸線（Ｙ−Ｙ）、特に第１の軸線（Ｘ−Ｘ）と直角な軸線に沿って広がりかつ転がり面直径ＤＳＲを持つ転がり面（１０）が設けられた雄要素（４）と、
   ・各トラニオン（８）毎に取り付けられ、第２の軸線（Ｙ−Ｙ）の周りに回転し、前記軸線に沿って自由に滑動する、外径ＤＧＥのホイール（３２）と、
   ・各ホイール（３２）毎に一対の通路（２２、２４）を備え、通路の原円を画成する雌要素（２０）と、
   を備え、継手の第１の比率と呼ばれる、軸（１２）の外径ＤＡＥの、通路原円の直径ＰＣＤに対する比率が０．５５より大きいことを特徴とする等速継手。
2. 請求項１に記載の等速継手において、前記第１の比率は０．５６より大きいことを特徴とする等速継手。
3. 請求項１又は請求項２に記載の等速継手において、前記第１の比率は０．５９より小さいことを特徴とする等速継手。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の等速継手において、ホイール（３２）の軸方向の幅ＬＧはホイールの軸線（Ｚ−Ｚ）に沿って測定され、継手の第２の比率と呼ばれる、軸方向の幅（ＬＧ）の、ホイール（３２）の外径ＤＧＥに対する比率は０．２８から０．３２の範囲にあることを特徴とする等速継手。
5. 請求項４に記載の等速継手において、前記第２の比率は０．３０から０．３１の範囲にあることを特徴とする等速継手。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の等速継手において、継手の第３の比率と呼ばれる、転がり面（１０）の直径ＤＳＲの、ホイール（３２）の外径ＤＧＥに対する比率は０．５３から０．５８の範囲にあることを特徴とする等速継手。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の等速継手において、継手の第４の比率と呼ばれる、転がり面（１０）の直径ＤＳＲの、軸の外径ＤＡＥに対する比率は０．８６より大きく、また好ましくは０．８６から０．９１の範囲にあることを特徴とする等速継手。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の等速継手において、各転がり面（１０）と各ホイール（３２）との間にはニードル（３８）が配置され、継手の第５の比率と呼ばれる、ニードル（３８）の長さＬＡの、転がり面（１０）の直径ＤＳＲに対する比率は少なくとも０．５６でありかつ０．６１より小さく、好ましくは０．５８より小さいことを特徴とする等速継手。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の等速継手において、ホイール（１０）は外側半径ＲＧＥを有し、各通路（２２、２４）は半径ＲＰの断面を有し、また、継手の第６の比率と呼ばれる、ホイールの外側半径ＲＧＥの、断面の半径ＲＰに対する比率は１より小さく、好ましくは０．９９７より小さく、特に０．９３より小さいことを特徴とする等速継手。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の等速継手において、雌要素（２０）は、２つの隣接する通路対（２２、２４）の間に広がる部位（２３）の内側の半径の２倍である小内径ＤＦＰを規定し、継手の第７の比率と呼ばれる、直径ＤＦＰの、軸の外径ＤＡＥに対する比率は１．８３から１．９２の範囲にあることを特徴とする等速継手。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の等速継手において、ホイール（３２）はもっぱら第２の軸線（Ｙ−Ｙ）の周りを前記軸線に沿って回転移動できることを特徴とする等速継手。
12. 請求項１１に記載の等速継手において、ホイール（３２）はほぼ円筒形の内側表面（３６）を含み、トラニオン（８）の転がり面（１０）はほぼ円筒形の表面であることを特徴とする等速継手。
13. 請求項１２に記載の等速継手において、ニードル（３８）はホイール（３２）の転がり面（３６）上でもトラニオン（８）の転がり面（１０）上でも回転することを特徴とする等速継手。
14. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の等速継手において、トラニオン（８）と転がり面（１０）とは第１の軸線（Ｘ−Ｘ）に対して固定されることを特徴とする等速継手。
15. 前記請求項に記載の等速継手において、継手は三脚継手であることを特徴とする等速継手。
    

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