JP2007092996A - 等速ジョイントのためのインナージョイント部及びこのインナージョイント部を製作するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単かつ安価に製作可能であるような、等速ジョイントのためのインナージョイント部を提供する。
【解決手段】等速ジョイントのボールケージ（２４）をガイドするための外側の球面状のガイド面３が設けられており、トルクを伝達するボール２５を受容するための、前記球面状のガイド面３に成形された、周方向で分割された複数のボール軌道４が設けられており、これらのボール軌道４が、複数のボール２５をガイドするためのハード加工されたそれぞれ１つの第１の軌道区分１１と、複数のボール２５のためのガイド機能をもたない、機械的に加工されていない第２の軌道区分１２とを有している。
【選択図】図１ａ

Description

本発明は、等速ジョイント、特に等速スライディングジョイントのためのインナージョイント部、及びこのようなインナージョイント部を製作する際の形状付与加工のための方法に関する。また、本発明は、このようなインナージョイント部を備えた等速ジョイントに関する。

このような形式のインナージョイント部は、従来技術により公知であって、ジャーナルを受容するための中央の貫通孔と、トルクを伝達する複数のボールを受容するための外側のボール軌道とを有している。

ドイツ連邦共和国特許公開第１０１５９７７６号明細書によれば、等速ジョイントのためのインナージョイント部を製作するための方法及び装置が公知である。この公知の方法は、方法ステップとして、切削屑の発生しない成形加工によって、十分に完成されたボール軌道を備えたブランク（半製品）を製作するステップと、このブランクにおける外側表面及び貫通孔の仕上げ回転切削加工を行うステップと、さらに、マンドレルを用いて、切削屑の発生しない成形加工によるボール軌道の較正と同時に、貫通孔内での内歯列のプレス成形を行うステップとを有している。
ドイツ連邦共和国特許公開第１０１５９７７６号明細書

本発明の課題は、簡単かつ安価に製作可能であるような、等速ジョイントのためのインナージョイント部、並びにこのようなインナージョイント部を製作するための方法を提供することである。本発明の課題はさらに、前記のようなインナージョイント部を備えた改善された等速ジョイントを提案することである。

本発明の第１の解決策によれば、等速ジョイント特に等速スライディングジョイントのためのインナージョイント部において、該インナージョイント部が、等速ジョイントのボールケージをガイドするための球面状のアウターガイド面を有しており、トルクを伝達する複数のボールを受容するための、前記球面状のアウターガイド面に成形された、周方向で分割された複数のボール軌道を有しており、これらのボール軌道が、複数のボールをガイドするためのハード加工されたそれぞれ１つの第１の軌道区分と、ボールのためのガイド機能をもたない、機械的に加工されていない第２の軌道区分とを有している。

この場合、ソフト加工（soft machining）とは、インナージョイント部の硬化前の加工法のことであり、またハード加工（hard machining）とは、硬化後の加工法のことである。これらの加工法は、有利な形式で切削加工例えば回転切削加工である。第１の軌道区分をハード加工し、第２の軌道区分を加工せずに残すことによって、インナージョイント部の製作時に全体的に製作時間の短縮が得られる。別の利点は、第１の軌道区分がそれぞれボール軌道の面の一部だけを成しているので、切削面が減少され、ハード加工時における工具の摩耗が減少される、という点にある。本発明によるインナージョイント部は、特にボール軌道が部分的な加工領域だけを有しているような等速ジョイントのために適している。これは、特にスライディングジョイント、例えば平行に延びる複数のボール軌道を有するダブルオフセット型スライディングジョイント、又は交差形のボール軌道を有するＶＬ−スライディングジョイントである。しかしながら本発明によるインナージョイント部は、基本的に、ボール軌道の一部が軌道としての機能を有していない固定ジョイント（fixed joint）にも使用することができる。この場合にも、前記のような利点、つまり製作時間の短縮及びより長期の工具耐用年数が得られる。この場合、二次的な面が大きければ大きい程、加工は好都合である。

有利な実施態様によれば、第１の軌道区分と第２の軌道区分との間に段部が形成されており、第２の軌道区分は、軌道底部を通る縦断面図で見て、より低く形成されている。これによって、第２の軌道区分は、第１の軌道区分をハード加工する工具のための退出路（逃げ）を形成する。第１の軌道区分は有利な形式で、第２の軌道区分よりも長く構成されており、この場合、ボール軌道の全長に対する、第１の軌道区分の長さの比は、有利には０．５〜０．９５の間である。この比は、ダブルオフセット型スライディングジョイントにおいては、有利には０．６〜０．８５の間である。

本発明の有利な実施態様によれば、縦軸線に対して垂直な、球面状のガイド面の最大直径部を有する平面が、インナージョイント部を軸方向で制限する両端面に対してそれぞれ異なる間隔を有している。このような平面Ｅを基準にして非対称な構成によって、第２の軌道区分が対応配置されている、インナージョイント部の区分の材料が著しく節約される。これによって、重量の低減及びコストの節約が得られる。

具体的には、インナージョイント部は鍛造部であって、この鍛造部にボール軌道が成形されている。この場合、有利な形式でそれぞれボール軌道の第２の軌道区分と、この第２の軌道区分とは、軸方向で反対側の端面とが、それぞれ予備成形された鍛造部分から出発して加工されずに残っている。これによって、製作作業が省略され、これによって、製作時間の短縮及び工具コストの低減が得られる。

前記課題を解決した、本発明による別の、等速ジョイント特に等速スライディングジョイントのためのインナージョイント部を製造するための方法によれば、次の方法ステップを有している。つまり、周方向に分配された複数の軌道を備えたアウターガイド面と、中央の貫通孔と、第１の端面と、この第１の端面とは反対側に向けられた第２の端面とを有する予備成形されたブランクを準備し、この際に、前記複数の軌道に、それぞれ、横断面で見てより小さい軌道曲率半径を備えた第１の軌道区分と、横断面で見てより大きい軌道曲率半径を備えた第２の軌道区分とを設け、前記予備成形されたブランクを硬化させ、第１の軌道区分をハード加工し、この際に、第２の軌道区分を未加工状態で残すようにする、方法ステップを有している。

本発明に従って製作されたインナージョイント部によって、製作時間が短縮され、しかも製作コストが安価である、という前記利点が得られ、この場合、それぞれボール軌道の一部の区分だけがハード加工されることによって、工具の耐用年数は長くなる。ボールガイド機能を有する面だけが加工され、二次的な面は加工されずに残されるようになっている。特に、第１の軌道区分が開口する第１の端面は、ブランク（半製品）から出発して、加工されずに残され、第１の端面を形成する。第１の端面は、軸方向でセットバック（後退）された外側の環状の切欠を有している。ブランクは、精密ブランクとして構成された鍛造部分である。

有利な実施態様によれば、硬化前に、第２の端面をソフト加工して、第２の軌道区分が開口する第２の端面を形成し、貫通孔をソフト加工して軸方向の内歯列を形成する。硬化後に、有利な形式で、アウターガイド面をハード加工して、球面状のガイド面を形成する。

硬化法として、有利な形式で誘導硬化法又は表面硬化法が用いられるが、この場合、別の一般的な硬化法を用いてもよい。ハード加工の方法ステップは、回転切削及び／又はフライス切削作業及び／又は研削作業であってよい。

前記課題の第３の解決策によれば、等速ジョイント特に等速スライディングジョイントにおいて、内側のガイド面を備えたアウタージョイント部が設けられていて、前記ガイド面内に外側のボール軌道が形成されており、球面状のアウターガイド面を備えたインナージョイント部が設けられていて、前記アウターガイド面内に内側のボール軌道が成形されており、トルクを伝達する複数のボールが設けられていて、これらのボールが、それぞれ外側のボール軌道と内側のボール軌道とから構成された軌道対内でガイドされており、トルクを伝達する複数のボールを受容するためのウインドを備えたボールケージが設けられており、インナージョイント部の内側のボール軌道がそれぞれ、ボールをガイドするための、ハード加工された第１の軌道区分と、複数のボールのためのガイド機能をもたない、機械的に加工されていない第２の軌道区分とを有している。

この場合、等速ジョイントは、有利な形式で等速スライディングジョイントとして構成されていて、インナージョイント部に内側円筒形のガイド面を有し、インナージョイント部に球面状のガイド面を有している。インナージョイント部は、前記実施例のうちの１つに従って構成されており、従って前記利点が得られる。この場合、本発明によるインナージョイント部は、特に安価に製作することができるので、改善された等速ジョイントが提供される。

以下に図面に示した有利な実施例を説明する。

図１には、ダブルオフセット型スライディングジョイントとして構成された、以下に詳しく説明されている等速ジョイントのためのインナージョイント部２が示されている。等速スライディングジョイントは、インナージョイント部２の他に、アウタージョイント部と、ボールケージと、該ボールケージのウインド内に保持された、トルクを伝達するための複数のボールとを有している。

インナージョイント部２は、ボールケージの内側の球面状の制御面に接触する外側の球面状のガイド面３と、トルクを伝達する複数のボールを受容するための、周方向で分割された複数のボール軌道４と、第１の端面５と、この第１の端面５とは反対側に位置する第２の端面６と、内歯列８を備えた中央の貫通孔７とを有しており、この中央の貫通孔７内に、シャフト（図示せず）が相対回動不能に（つまり一緒に回転するように）差し込まれる。球面状のアウターガイド面３が最大直径を有していて、この場合、球面状のガイド面３の湾曲中心点Ｏを通って縦軸線Ａに対して垂直に位置する平面Ｅが、インナージョイント部２を、軸方向長さの異なる２つの区分に分割している。平面Ｅを基準にした非対称の構成によって、第２の端面６によって規定された、インナージョイント部２の側の材料が著しく節約されている。インナージョイント部２をさらに軸方向で短縮することは、球面状のガイド面３の必要な最小長さによって限定されている。この球面状のガイド面３は、ジョイントを屈曲させる際に、図示していないボールケージに対して、軸方向長さの全長に亘って延在するガイド機能を有している。

縦軸線Ａに対して平行に延在するボール軌道４は、球面状のアウターガイド面３を中断しているので、隣接し合う２つのボール軌道４間にそれぞれ１つのウエブ９が形成されている。ボール軌道４の数は、使用されるトルク伝達ボールの数に合わせられている。一般的に、自動車のドライブトレイン（動力伝達系）用の等速ジョイントにおいては、６つ又は８つのボールが使用されており、この場合、その他の数のボールを使用することも考えられる。図示されているように、ボール軌道４はそれぞれ、（横断面で見て）小さい軌道曲率半径を備えた１つの第１の軌道区分１１と、この第１の軌道区分１１に続く、より大きい軌道曲率半径を備えた第２の軌道区分１２とを有している。この場合、より長い方の第１の軌道区分１１だけが、ジョイントの屈曲時にボールをガイドするために用いられ、これに対して第２の軌道区分１２は、ボールのためのガイド機能を有していない。これによって、第１の軌道区分１１と第２の軌道区分との間に段部１３が形成され、この場合、第２の軌道区分１２は、軌道底部を通る縦方向（長手方向）で見て、より低く形成されている。このような構成によって、ボールをガイドする第１の軌道区分１１だけを加工することができ、第２の軌道区分１２は加工工具のための導出部としてだけ用いられ、鍛造されたブランクから出発して機械的に加工されずに残っている。

インナージョイント部は、軸方向に延びる内歯列８に対して軸方向に隣接する側方の第１の拡張面１４と、第２の拡張面１６とを有しており、第１の拡張面１４は、内側円筒形の区分１５と、これに続く当接面２１とを有しており、また第２の拡張面１６は、内側円筒形の区分１７と、これに続く円錐形区分１８とを有している。この場合、円錐形区分１８は、差し込もうとするシャフト（図示せず）のための導入円錐形部として用いられ、このシャフトは、軸方向固定リングによってインナージョイント部２に対して軸方向に固定される。軸方向固定リング（図示せず）は、このためにシャフトの環状溝内に係合し、ストッパ面２１に支えられる。第１の端面５は、半径方向で外側に位置する切欠１９を有しており、従って内側に環状の突起部２０が形成されている。

以下に、図２を用いて本発明によるインナージョイント部２を製作するための方法について説明する。この場合、以下では、図１に示した実施例と同じ構成部材は、図１の実施例で示した符号に１００を加えた符号で示されている。

完成されたインナージョイント部２の輪郭を部分的に有しているブランク（半製品）１０２から出発しており、このブランク１０２は、図２ａ）に示されている。ブランク１０２は精密ブランクとして構成されていて、実体成形法、例えば鍛造によって予備成形されている。ブランク１０２は環状であって、第１の軸方向の端面５と、この第１の端面５とは反対側の第２の軸方向の端面１０６と、アウターガイド面１０３と、内側の貫通孔１０７とを有している。ブランク１０２には、球面状若しくはボール状のアウターガイド面１０３を中断する軸方向に延びる軌道１０４が設けられており、この軌道１０４は、鍛造後に第１の軌道区分１１１と第２の軌道区分１２とを有している。第１の端面５は、予め環状の突起２０を有している。

ブランク１０２は、その第１の端面５に向いた側の端部で緊締され、次の製造ステップで回転切削加工される。回転切削加工後の中間製品は、図２ｂ）に示されている。端面６を形成するために、回転切削時に、第２の端面１０６が切削される。さらに、貫通孔１０７が穿孔され、この際に第１の拡張面１４と第２の拡張面１６と、その間に位置する内側円筒形の区分７とが形成される。この場合、区分７の内径は、これから形成しようとする軸方向の歯列の歯先円直径にほぼ相当する。残りの面、つまり球面状のアウターガイド面１０３とボール軌道１０４と第１の端面５とは、加工されずに残されるか、又はこの時点では加工されない。

回転切削加工に続いて、インナージョイント部に、ブローチ作業によって軸方向の内歯列８が形成される。図２ｃ）は、ブローチ加工後のインナージョイント部２を示しており、この場合、軸方向の内歯列８が図示されている。ブローチ加工後にインナージョイント部２は硬化される。この場合、硬化法として、有利な形式で誘導硬化法又は表面硬化法が用いられるが、この場合別の硬化法を用いてもよい。硬化後に、まだ加工されていない球面状のアウターガイド面１０３がハード加工、例えば仕上げ加工としての回転切削又は研削によって加工される。ハード加工において、ブランクの状態で設けられた球面状のアウターガイド面１０３の余剰材料が切削によって取り除かれ、球面状のアウターガイド面３が形成される。この場合、余剰は、数十分の１ミリメートルである。球面状のアウターガイド面３が形成されると、軌道１０４の第１の区分１１１がハード加工され、ボール軌道４の第１の軌道区分１１が形成される。この場合、加工法として特に研削又はフライス削りが考えられる。

第１の端面５とボール軌道４の第２の軌道区分１２とは、最後まで加工されないままであるので、ここで製造ステップが省略される。仕上げ加工されたインナージョイント部２は、図１に示されているので、それについては図１の説明が参照される。この場合、外側の球面状のガイド面３はアウターガイド面１０３であり、第１のボール軌道区分１１は区分１１１である。

図３には、上記構成による本発明のインナージョイント部２と、アンダージョイント部２３と、ボールケージ２４と、トルクを伝達する複数のボール２５とを有する本発明による等速スライディングジョイント２２が示されており、前記複数のボール２５は、それぞれボールケージ２４の所属のウインド２６内で共通の中心平面Ｍに保持されている。アウタージョイント部２３は、内側円筒形のガイド面２７を有していて、このガイド面２７に、ボールケージ２４の球面状の制御面２８が接触して、このガイド面２７内でガイドされている。さらにまた、アウタージョイント部２３は、内周面に分配された軸方向に延びる複数のボール軌道２９を有しており、これらのボール軌道２９は、アウタージョイント部２３の主要部に亘って、開放端部３０まで延在している。それぞれインナージョイント部２の内側のボール軌道４と、アウタージョイント部２３の外側のボール軌道２９とから形成された軌道対内に、トルク伝達するそれぞれ１つのボール２５がガイドされている。この場合、ボールケージ２４の複数のウインド２６は共に中心平面Ｍを規定しており、この中心平面Ｍ内にボールが保持されている。この中心平面Ｍは、ジョイントの屈曲時におけるインナージョイント部２とアウタージョイント部２３との間の角を二等分する平面を規定する。アウタージョイント部２３は開放端部とは反対側の端部においてキャップ状に閉じられていて、トルクを伝達するために役立つ、一体的なピン３３を備えた底部３２を有している。

ボールケージ２４は、回転軸線を中心にして環状に構成されていて、外側の球面状の制御面２８との接続部に円錐形の自由面３４を有しており、この自由面２４はほぼ接線方向で制御面２８に接続している。この場合、自由面３４の円錐角度は、等速ジョイント２２の最大折れ角のほぼ半分に相当する。ボールケージ２４は、その内側で、インナージョイント部２の球面状のアウターガイド面３に対してボールケージ２４をガイドするための球面状の制御面３５を形成している。外側の制御面２８は、最大の外径部を有しており、この最大の外径部は、内側の制御面３５の最大の内径部とは逆方向に、中心平面Ｍからほぼ同じ軸方向間隔を保って配置されている。このような制御面の最大直径部のずれ（オフセット）に基づいて、このジョイントを、「ダブルオフセット型ジョイント」と呼ぶことにする。

ボールケージ２４の内側の球面状の制御面３５に、（軸方向でほぼ、球面状の外側の制御面２８の最大直径部の領域において、）アンダカットされていない拡張面３６が続いている。この拡張面３６はケージリングをケージ開口に向かって拡張している。この場合、拡張面３６は、アウタージョイント部２３の底部３２に向けられた、より大きい内部開口を形成しており、この内部開口の直径は、組立を行うために、インナージョイント部２の外径よりも大きい。これとは反対側でボールケージ２４は、より小さい内部開口を有しており、この内部開口の直径は、インナージョイント部２の外径よりも小さく、それによって軸方向のストッパを形成する。拡張面３６は、インナージョイント部２が、より大きい内部開口からボールケージ２４内に軸方向で導入され得るように構成されている。このために、ボールケージ２４の内側面にはキー溝３７が設けられており、このキー溝３７は、導入時にインナージョイント部２のウエブ９のために十分なスペースを提供する。完全に導入された状態で、インナージョイント部２はボールケージ２４に対して回転せしめられて、内側のボール軌道４がウインド２６の領域内に位置し、それによってボール２５を挿入することができるようになっている。

インナージョイント部２は、図１及び図２に示したインナージョイント部に相当するので、それに関する説明は省く。ハード加工された第１のボール区分１１と、これに続く加工されていない第２のボール区分１２とを備えたボール軌道４が示されている。本発明によるインナージョイント部２を使用することによって、等速ジョイント２２の製造コストが全体的に低減される。

ダブルオフセット型スライディングジョイントのための本発明によるインナージョイント部の、２つのボール軌道の縦断面図である。 ダブルオフセット型スライディングジョイントのための本発明によるインナージョイント部の、２つのウエブの縦断面図である。 複数の方法ステップで製作する際の、本発明によるインナージョイント部のブランク（半製品）としての状態を示す縦断面図である。 複数の方法ステップで製作する際の、本発明によるインナージョイント部の切削作業後の縦断面図である。 複数の方法ステップで製作する際の、本発明によるインナージョイント部のブローチ作業後、の縦断面図である。 本発明によるインナージョイント部を備えた、本発明によるダブルオフセット型スライディングジョイントの縦断面図である。

Claims (3)

1. 等速ジョイント、殊に等速スライディングジョイントのためのインナージョイント部において、
   該インナージョイント部（２）が、等速ジョイントのボールケージ（２４）をガイドするための球面状のアウターガイド面（３）を有しており、トルクを伝達する複数のボール（２５）を受容するための、前記球面状のアウターガイド面（３）に成形された、周方向で分割された複数のボール軌道（４）を有しており、
   前記ボール軌道（４）が、複数のボール（２５）をガイドするためのハード加工されたそれぞれ１つの第１の軌道区分（１１）と、複数のボール（２５）のためのガイド機能をもたない、機械的に加工されていない第２の軌道区分（１２）とを有している、
   ことを特徴とする、等速ジョイントのためのインナージョイント部。
2. 等速ジョイント、殊に等速スライディングジョイントのためのインナージョイント部を製作するための方法において、次の方法ステップ、即ち、
   周方向に分配された複数の軌道（１０４）を備えたアウターガイド面（１０３）と、中央の貫通孔（１０７）と、第１の端面（５）と、この第１の端面（５）とは反対側に向けられた第２の端面（１０６）とを有する予備成形されたブランク部分（１０２）を準備し、この際に、前記複数の軌道（１０４）に、それぞれ、横断面で見てより小さい軌道曲率半径を備えた第１の軌道区分（１１１）と、横断面で見てより大きい軌道曲率半径を備えた第２の軌道区分（１２）とを設け、
   前記予備成形されたブランク部分（１０２）を硬化させ、第１の軌道区分（１１１）をハード加工し、この際に、第２の軌道区分（１２）を未加工状態で残すようにする、
   方法ステップを有していることを特徴とする、等速ジョイント、殊に等速スライディングジョイントのためのインナージョイント部を製作するための方法。
3. 等速ジョイント、殊に等速スライディングジョイントにおいて、
   内側のガイド面（２７）を備えたアウタージョイント部（２３）が設けられていて、前記ガイド面（２７）内に外側のボール軌道（２９）が形成されており、
   球面状のアウターガイド面（３）を備えたインナージョイント部（２）が設けられていて、前記アウターガイド面（３）に内側のボール軌道（４）が成形されており、
   トルクを伝達する複数のボール（２５）が設けられていて、これらのボール（２５）が、それぞれ外側のボール軌道（２９）と内側のボール軌道（４）とから構成された軌道対内でガイドされており、
   トルクを伝達する複数のボール（２５）を受容するためのウインド（２６）を備えたボールケージ（２４）が設けられており、
   インナージョイント部（２）の内側のボール軌道（４）がそれぞれ、ボール（２５）をガイドするための、ハード加工された第１の軌道区分（１１）と、複数のボール（２５）のためのガイド機能をもたない、機械的に加工されていない第２の軌道区分（１２）とを有している、
   ことを特徴とする、等速ジョイント、殊に等速スライディングジョイント。

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