JP2007064322A

JP2007064322A - 固定型等速自在継手

Info

Publication number: JP2007064322A
Application number: JP2005250155A
Authority: JP
Inventors: Tomoshige Kobayashi; 智茂小林
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2007-03-15

Abstract

【課題】ケージの外輪への組み込みを容易にし、作動角をとった状態でトルクが負荷された時におけるケージの作動性を向上させ、かつ、その強度低下を未然に防止する。
【解決手段】内球面部２１に複数のトラック溝２２を円周方向等間隔で軸方向に沿ってマウス開口部２３に向けて形成した外輪２５と、外球面部２６に外輪２５のトラック溝２２と対をなす複数のトラック溝２７を円周方向等間隔で軸方向に沿って形成した内輪２８と、外輪２５のトラック溝２２と内輪２８のトラック溝２７間に介在してトルクを伝達する複数のボール２９と、外輪２５の内球面部２１と内輪２８の外球面部２６との間に介在してボール２９を保持するケージ３０とを備えた固定型等速自在継手において、外輪２５の内球面部２１とそのマウス開口部２３の内径面２３ａとの境界部分３２にＲ形状の曲面からなる面取り部３３を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定型等速自在継手に関し、詳しくは、自動車や各種産業機械の動力伝達系において使用されるもので、駆動側と従動側の二軸間で角度変位のみを許容する固定型等速自在継手に関する。

例えば、自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達する手段として使用される等速自在継手の一種に固定型等速自在継手がある。この固定型等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し得る構造を備えている。

近年、自動車の乗車空間拡大の観点からホイールベースを長くすることがあるが、それに伴って車両回転半径が大きくならないようにするため、自動車のドライブシャフトやプロペラシャフトの連結用継手として使用されている固定型等速自在継手の高角化が求められている。この作動角の高角化を実現したものに、アンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）がある。

このＵＪタイプの固定型等速自在継手は、図６に示すように内球面部１に複数のトラック溝２を円周方向等間隔で軸方向に沿ってマウス底部４からマウス開口部３に向けて形成した外方部材としての外輪５と、外球面部６に外輪５のトラック溝２と対をなす複数のトラック溝７を円周方向等間隔で軸方向に沿って形成した内方部材としての内輪８と、外輪５のトラック溝２と内輪８のトラック溝７との間に介在してトルクを伝達する複数（例えば８個）のボール９と、外輪５の内球面部１と内輪８の外球面部６との間に介在してボール９を保持するケージ１０とを備えている。複数のボール９は、ケージ１０に形成されたポケット１１に収容されて円周方向等間隔に配置されている。

前述した外輪５のトラック溝２は、マウス底部側に位置する円弧底２ａと、マウス開口部側に位置して軸方向と平行なストレート底２ｂとで構成され、同様に、内輪８のトラック溝７は、マウス開口部側に位置する円弧底７ａと、マウス底部側に位置して軸方向と平行なストレート底７ｂとで構成されている。

この等速自在継手では、大きな作動角を取り得る構造とするため、外輪５のトラック溝２の円弧底２ａでの曲率中心Ｏ_１と内輪８のトラック溝７の円弧底７ａでの曲率中心Ｏ_２とを、継手中心Ｏに対して等距離ｆだけ軸方向に逆向きにオフセットさせている。このようにトラックオフセットを設けたことにより、一対のトラック溝２，７により、外輪５のマウス底部側からマウス開口部側へ向けて径方向間隔が徐々に増加する楔状のボールトラックが形成されている。

この等速自在継手では、外輪５と内輪８との間に作動角が付与されると、ケージ１０のポケット１１に収容されたボール９は常にどの作動角においても、その作動角の二等分面内に維持され、継手の等速性が確保される（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１０４７４９号公報

ところで、前述した等速自在継手の製造では、ケージ１０を外輪５に組み込む場合、図７に示す要領でもって行われる。つまり、図７（ａ）に示すように外輪５の内球面部１に対して、ケージ１０をＹ軸回りに９０°回転させた向きで挿入し、同図（ｂ）に示すようにケージ１０を外輪５のマウス底部４まで押し込んだ上で、同図（ｃ）に示すようにそのケージ１０をＹ軸回りに９０°回転させて正規の姿勢で配置する。ここで、図７（ａ）（ｂ）に示すようにケージ１０を外輪５に容易に挿入することができるように外輪５の内球面部１の開口端にあるマウス開口部３の内径面３ａを円筒状のストレート面としている（図６の拡大図参照）。

一方、この外輪５の内球面部１は、鍛造または旋削で成形した後、研削またはハードミーリング加工により形状を仕上げている。このようにして仕上げられた外輪５の内球面部１とマウス開口部３の内径面３ａとの境界部分１２は角状になっている（図８参照）。前述した内球面部１の加工の具合によっては、この境界部分１２にバリ等が発生する可能性があり、図７（ｃ）に示す工程において、ケージ１０の外径部が、外輪５の内球面部１とマウス開口部３の内径面３ａとの角状となった境界部分１２に発生したバリ等と干渉して引っ掛かりが生じる不具合が発生する可能性がある。

また、図９に示すように等速自在継手（外輪５と内輪８）が作動角をとった状態でトルクが負荷された時、ボール９に軸力が作用し、その結果、ボール９はボールトラックの開口している方向、つまり、楔形状のボールトラックが広がる方向に飛び出そうとする。それに伴ってケージ１０にも軸力が作用し、ケージ１０は外輪５の内球面部１、特に内球面部１とマウス開口部３の内径面３ａとの境界部分１２に押し付けられることになる。さらに高トルクが負荷された場合、外輪５の内球面部１とマウス開口部３の内径面３ａとの境界部分１２がケージ１０の外径部に食い込んで拘束し、ケージ１０の作動性を悪くすると共にケージ１０に損傷を与えることになって強度低下を招来することになる。

そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、ケージの外輪への組み込みを容易にし、作動角をとった状態でトルクが負荷された時におけるケージの作動性を向上させ、かつ、その強度低下を未然に防止し得る固定型等速自在継手を提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、内球面部に複数のトラック溝を円周方向等間隔で軸方向に沿ってマウス開口部に向けて形成した外方部材と、外球面部に外方部材のトラック溝と対をなす複数のトラック溝を円周方向等間隔で軸方向に沿って形成した内方部材と、外方部材のトラック溝と内方部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、外方部材の内球面部と内方部材の外球面部との間に介在してボールを保持するケージとを備えた固定型等速自在継手において、外方部材の内球面部とそのマウス開口部の内径面との境界部分に面取り部を形成したことを特徴とする。

ここで、前述の構成における面取り部としては、Ｒ形状の曲面とすることが望ましい。この面取り部としては、Ｒ形状の曲面以外の彎曲面などの形態であってもよく、バリ等が発生するような角状になっていない形態であればよい。また、面取り部は、外方部材の内球面部の成形時に同時形成するか、あるいは、外方部材の内球面部の仕上げ加工時に同時形成することが可能である。

本発明に係る固定型等速自在継手では、外方部材の内球面部とそのマウス開口部の内径面との境界部分に面取り部を形成したことにより、その境界部分がバリ等が発生するような角状となっていないことから、ケージの外方部材への組み付け時、ケージの外径部が前述の境界部分で干渉して引っ掛かりが生じることはなくなるので、ケージを外方部材に組み込むことが容易となる。

また、等速自在継手が作動角をとった状態でトルクが負荷された時、特に高作動角で高トルクが負荷された時、ケージの外径部が外方部材の内球面部とマウス開口部の内径面との境界部分に押し付けられても、その境界部分がケージの外径部に食い込むことがなくなり、その結果、ケージを拘束する力が小さくなり、ケージの作動性およびケージの強度を確保することができる。
なお、本発明は、前述の構成における外方部材のトラック溝がマウス開口部に向けて軸方向と平行なストレート底を有し、かつ、内方部材のトラック溝がマウス底部に向けて軸方向と平行なストレート底を有するアンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）に適用することが好適であるが、これ以外のツェッパ型等速自在継手（ＢＪ）にも適用可能である。

本発明によれば、外方部材の内球面部とそのマウス開口部の内径面との境界部分に面取り部を形成したことにより、その境界部分がバリ等が発生するような角状となっていないことから、ケージの外方部材への組み付け時、ケージの外径部が前述の境界部分で干渉して引っ掛かりが生じることはなくなるので、ケージの外方部材への組み込み性が大幅に向上する。

また、等速自在継手が作動角をとった状態でトルクが負荷された時、特に高作動角で高トルクが負荷された時、ケージの外径部が外方部材の内球面部とマウス開口部の内径面との境界部分に押し付けられても、その境界部分がケージの外径部に食い込むことがなくなり、その結果、ケージを拘束する力が小さくなり、ケージの作動性およびケージの強度を確保することができる。

本発明に係る固定型等速自在継手の実施形態を以下に詳述する。以下の実施形態では、アンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）に適用した場合を例示するが、ツェッパ型等速自在継手（ＢＪ）にも適用可能である。また、この等速自在継手は、自動車のドライブシャフトあるいはプロペラシャフトのいずれにも適用可能である。

図１に示す実施形態の等速自在継手は、内球面部２１に複数のトラック溝２２を円周方向等間隔で軸方向に沿ってマウス底部２４からマウス開口部２３に向けて形成した外方部材である外輪２５と、外球面部２６に外輪２５のトラック溝２２と対をなす複数のトラック溝２７を円周方向等間隔で軸方向に沿って形成した内方部材である内輪２８と、外輪２５のトラック溝２２と内輪２８のトラック溝２７との間に介在してトルクを伝達する複数のボール２９と、外輪２５の内球面部２１と内輪２８の外球面部２６との間に介在して各ボール２９を保持するケージ３０とを備えている。複数のボール２９は、ケージ３０に形成されたポケット３１に収容されて円周方向等間隔に配置されている。

前述した外輪２５のトラック溝２２は、マウス底部側に位置する円弧底２２ａと、マウス開口部側に位置して軸方向と平行なストレート底２２ｂとで構成され、同様に、内輪２８のトラック溝２７は、マウス開口部側に位置する円弧底２７ａと、マウス底部側に位置して軸方向と平行なストレート底２７ｂとで構成されている。

また、この等速自在継手では、大きな作動角を取り得る構造とするため、外輪２５のトラック溝２２の円弧底２２ａでの曲率中心Ｏ_１と内輪２８のトラック溝２７の円弧底２７ａでの曲率中心Ｏ_２とを、継手中心Ｏに対して等距離ｆだけ軸方向に逆向きにオフセットさせている。このようにトラックオフセットを設けたことにより、一対のトラック溝２２，２７により、外輪２５のマウス底部側からマウス開口部側へ向けて径方向間隔が徐々に増加する楔状のボールトラックが形成されている。

この等速自在継手では、従動軸と駆動軸間で角度変位を許容しながらトルク伝達が可能な構造となっており、外輪２５と内輪２８とが作動角が付与されると、ケージ３０のポケット３１に収容されたボール２９は常にどの作動角においても、その作動角の二等分面内に維持され、継手の等速性が確保される。

この実施形態の等速自在継手では、図１に示すように外輪２５の内球面部２１とマウス開口部２３の内径面２３ａとの境界部分３２に面取り部３３を形成する。ここで、外輪２５の内球面部２１の開口端にあるマウス開口部２３の内径面２３ａは、ケージ３０を外輪２５に容易に組み込めるように円筒状のストレート面となっている。前述した面取り部３３としては、図１のＢ部拡大図や図２に示すようにＲ形状の曲面としている。

なお、この実施形態では、面取り部３３をＲ形状の曲面としているが、Ｒ形状の曲面以外の彎曲面であってもよく、内球面部２１の成形時にバリ等が発生するような角状になっていない形態であればよい。

また、前述した面取り部３３は、図３に示すように外輪２５の内球面部２１を旋削加工または鍛造加工（図中一点鎖線で示す）により成形するのと同時にＲ形状に曲面加工仕上げし、その後、内球面部２１を研削またはハードミーリングによる仕上げ加工を行っても、Ｒ形状の曲面が残るようにすればよい。なお、この面取り部３３は、内球面部２１の研削またはハードミーリングによる仕上げ加工と同時に、Ｒ形状に曲面加工仕上げで形成するようにしてもよい。

ここで、前述した等速自在継手の製造では、ケージ３０を外輪２５に組み込む場合、図４に示す要領でもって行われる。つまり、図４（ａ）に示すように外輪２５の内球面部２１に対して、ケージ３０をＹ軸回りに９０°回転させた向きで挿入し、同図（ｂ）に示すようにケージ３０を外輪２５のマウス底部２４まで押し込んだ上で、同図（ｃ）に示すようにそのケージ３０をＹ軸回りに９０°回転させて正規の姿勢で配置する。

この実施形態の等速自在継手では、外輪２５の内球面部２１とそのマウス開口部２３の内径面２３ａとの境界部分３２にＲ形状の曲面からなる面取り部３３を形成したことにより、その境界部分３２がバリ等が発生するような角状となっていないことから、前述したケージ３０の外輪２５への組み付け時、図４（ｃ）に示す工程においても、ケージ３０の外径部が前述の境界部分３２で干渉して引っ掛かりが生じることはなくなるので、ケージ３０を外輪２５に組み込むことが容易となる。
また、図５に示すように等速自在継手（外輪２５と内輪２８）が作動角をとった状態でトルクが負荷された時、ボール２９に軸力が作用し、その結果、ボール２９はボールトラックの開口している方向、つまり、楔形状のボールトラックが広がる方向に飛び出そうとする。それに伴ってケージ３０にも軸力が作用し、ケージ３０は外輪２５の内球面部２１、特に内球面部２１とマウス開口部２３の内径面２３ａとの境界部分３２に押し付けられることになる。特に、高作動角で高トルクが負荷された場合、ケージ３０の外径部は、外輪２５の内球面部２１とマウス開口部２３の内径面２３ａとの境界部分３２に強く押し付けられる。このようにケージ３０の外径部が外輪２５の内球面部２１とマウス開口部２３の内径面２３ａとの境界部分３２に押し付けられても、その境界部分３２がバリ等が発生するような角状となっていないことから、ケージ３０の外径部に食い込むことがなくなり、その結果、ケージ３０を拘束する力が小さくなり、ケージ３０の作動性およびケージ３０の強度を確保することができる。

本発明に係る固定型等速自在継手の実施形態で、その全体構成とＢ部拡大部分を示す断面図である。図１の外輪の内球面部とマウス開口部の内径面を示す要部拡大断面図である。図１の外輪の内球面部とマウス開口部の内径面における加工要領を説明するための要部拡大断面図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）は図１のケージを外輪へ組み込む要領を説明するための断面図である。図１の等速自在継手が最大作動角をとった状態を示す断面図である。固定型等速自在継手の従来例で、その全体構成とＡ部拡大部分を示す断面図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）は図６のケージを外輪へ組み込む要領を説明するための断面図である。図６の外輪の内球面部とマウス開口部の内径面を示す要部拡大断面図である。図６の等速自在継手が最大作動角をとった状態を示す断面図である。

符号の説明

２１外方部材（外輪）の内球面部
２２外方部材（外輪）のトラック溝
２２ｂトラック溝のストレート底
２３マウス開口部
２５外方部材（外輪）
２６内方部材（内輪）の外球面部
２７内方部材（内輪）のトラック溝
２７ｂトラック溝のストレート底
２８内方部材（内輪）
２９ボール
３０ケージ
３２外方部材の内球面部とマウス開口部の内径面との境界部分
３３面取り部

Claims

内球面部に複数のトラック溝を円周方向等間隔で軸方向に沿ってマウス開口部に向けて形成した外方部材と、外球面部に前記外方部材のトラック溝と対をなす複数のトラック溝を円周方向等間隔で軸方向に沿って形成した内方部材と、前記外方部材のトラック溝と内方部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、外方部材の内球面部と内方部材の外球面部との間に介在してボールを保持するケージとを備えた固定型等速自在継手において、前記外方部材の内球面部とそのマウス開口部の内径面との境界部分に面取り部を形成したことを特徴とする固定型等速自在継手。
前記面取り部をＲ形状の曲面とした請求項１に記載の固定型等速自在継手。
前記面取り部は、外方部材の内球面部の成形時に同時形成されている請求項１又は２に記載の固定型等速自在継手。
前記面取り部は、外方部材の内球面部の仕上げ加工時に同時形成されている請求項１又は２に記載の固定型等速自在継手。
前記外方部材のトラック溝は、マウス開口部に向けて軸方向と平行なストレート底を有し、かつ、内方部材のトラック溝は、マウス底部に向けて軸方向と平行なストレート底を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の固定型等速自在継手。