JP2007120663A - Fixed constant velocity universal joint - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は固定式等速自在継手に関するもので、自動車や各種産業機械の動力伝達用に利用することができる。 The present invention relates to a fixed type constant velocity universal joint and can be used for power transmission of automobiles and various industrial machines.
駆動系が関与する自動車の音振問題を解決する一つの手段として、外輪を外側部材と内側部材との組合せにより構成し、両者間の円筒状すきまにゴム等の弾性材料で形成した防振材を介在させたいわゆる防振型のスライド式等速自在継手が知られている。この防振材は、等速自在継手を通じて伝達される振動をその伝達途中において吸収する作用(ダンピング)がある。 As one means for solving the sound vibration problem of automobiles involving a drive system, an outer ring is constituted by a combination of an outer member and an inner member, and a vibration isolating material formed of an elastic material such as rubber in a cylindrical gap therebetween. There is known a so-called vibration-proof type slide type constant velocity universal joint with a gap interposed therebetween. This vibration isolator has an action of absorbing vibration transmitted through the constant velocity universal joint in the middle of transmission (damping).
特許文献1には、スライド式等速自在継手の外輪を外側部材と内側部材と両者間に介在する防振材との組み合わせで構成し、外側部材と内側部材のいずれか一方に、両者間のすきまを狭める方向に突出した干渉部を設けることが記載されている。 In Patent Document 1, an outer ring of a slide type constant velocity universal joint is configured by a combination of an outer member, an inner member, and a vibration isolating material interposed therebetween, and either the outer member or the inner member is interposed between the two. It is described that an interference portion protruding in the direction of narrowing the clearance is provided.
特許文献2には、スライド式等速自在継手の外輪を外側部材と内側部材と両者間に介在する防振材との組み合わせで構成し、外側部材と内側部材の両端部に、両者間のすきまを狭める方向に突出した干渉部を設けることが記載されている。
In
特許文献3には、外側部材の内周面の円周方向に干渉用突条を軸方向に沿って設け、内側部材の外周面の周方向等分位置に各干渉用突条が回転方向に所要のすきまをおいてはまる干渉用嵌合溝を設け、干渉用突条相互間の外側部材の内周面と干渉用突条相互間の内側部材の外周面との間に防振材を介在させることが記載されている。
外輪が外側部材と内側部材の組み合わせにより構成され、かつ、両者間に防振材を介在させたスライド式等速自在継手を自動車のドライブシャフトに利用した場合、自動車の走行時に、継手内温度の上昇に伴い、内圧が高まってスライド抵抗が大きくなる。スライド抵抗が大きくなると自動車のNVH(ノイズ、ヴァイブレーション、ハーシュネス)に悪影響を及ぼすため、極力小さく抑えることが望まれる。 When the outer ring is composed of a combination of an outer member and an inner member, and a slide type constant velocity universal joint with an anti-vibration material interposed between the two is used for the drive shaft of an automobile, As the pressure rises, the internal pressure increases and the slide resistance increases. If the slide resistance increases, it will adversely affect the vehicle's NVH (noise, vibration, harshness), so it is desirable to keep it as small as possible.
この発明の主要な目的は、スライド抵抗に関わりなく、ダンピング機能を発揮させることのできる等速自在継手を提供することにある。 A main object of the present invention is to provide a constant velocity universal joint capable of exhibiting a damping function regardless of slide resistance.
この発明の固定式等速自在継手は、内球面に軸方向に延びた複数のボール溝を円周方向等間隔に形成した外輪と、外球面に軸方向に延びた複数のボール溝を円周方向等間隔に形成した内輪と、対をなす外輪のボール溝と内輪のボール溝との間に組み込んだ複数のボールと、外輪と内輪との間に介在してすべてのボールを同一平面内に保持するケージとを備え、前記外輪を、相互間に防振材を介在させた外側部材と内側部材とで構成し、前記外側部材の内周面または前記内側部材の外周面に、軸方向に延びる突条を設け、前記内側部材の外周面または前記外側部材の内周面に、前記突条と回転方向にすきまをあけて嵌まり合う溝を設け、前記防振材を前記突条間で前記外側部材の内周面と前記内側部材の外周面との間に介在させたことを特徴とするものである。 The fixed type constant velocity universal joint according to the present invention includes an outer ring in which a plurality of ball grooves extending in the axial direction on the inner spherical surface are formed at equal intervals in the circumferential direction, and a plurality of ball grooves extending in the axial direction on the outer spherical surface. An inner ring formed at equal intervals in the direction, a plurality of balls assembled between the ball groove of the outer ring and the ball groove of the inner ring that form a pair, and all the balls in the same plane interposed between the outer ring and the inner ring A holding cage, and the outer ring is configured by an outer member and an inner member with a vibration isolating material interposed therebetween, and on the inner peripheral surface of the outer member or the outer peripheral surface of the inner member in the axial direction. Protruding ridges are provided, and grooves are provided on the outer peripheral surface of the inner member or the inner peripheral surface of the outer member so as to fit with the ridges in a rotational direction, and the vibration isolator is interposed between the ridges. It is interposed between the inner peripheral surface of the outer member and the outer peripheral surface of the inner member. Is shall.
固定式等速自在継手を通じて伝達される振動をその伝達途中において防振材が吸収する(ダンピング)。そして、トルク負荷が作用して外側部材と内側部材との回転方向の相対変位が一定以上に達すると、突条と溝とが衝合して干渉しあう。このため、それ以上の相対変位が制限され、防振材の異常変形が避けられる。 A vibration isolator absorbs vibration transmitted through the fixed constant velocity universal joint during the transmission (damping). When the torque load is applied and the relative displacement in the rotational direction between the outer member and the inner member reaches a certain level or more, the protrusions and the grooves collide and interfere with each other. For this reason, further relative displacement is limited, and abnormal deformation of the vibration isolator is avoided.
前記突条を複数設け、前記突条間の前記外側部材の内周面に薄板部材を介在させ、前記薄板部材の内面に前記防振材を接着してもよい。このようにすることで、薄板部材が外側部材に対する内側部材の回転方向の相対位置を決める作用を行うとともに、外側部材と防振材との間のすべりを防止する。 A plurality of the protrusions may be provided, a thin plate member may be interposed on the inner peripheral surface of the outer member between the protrusions, and the vibration isolating material may be bonded to the inner surface of the thin plate member. By doing in this way, while the thin plate member performs the effect | action which determines the relative position of the rotation direction of the inner side member with respect to an outer side member, the slip between an outer side member and a vibration isolator is prevented.
前記突条と前記溝の内側面との間に形成されたすきまCの中心角をαとし、前記突条から前記防振材の立ち上がり部まで距離Lの中心角をβとしたとき、α≦βの関係がなりたつようにすることで、外側部材と内側部材との相対変位が最大限に達しても、防振材が内側部材の外周面から露出することがない。したがって、防振材の半径方向への張り出しが防止でき、張り出し部分に生じる応力集中を避ける防振材の耐久性を一層向上させることができる。 When the central angle of the clearance C formed between the ridge and the inner surface of the groove is α and the central angle of the distance L from the ridge to the rising portion of the vibration isolator is β, α ≦ By satisfying the relationship of β, the vibration isolator is not exposed from the outer peripheral surface of the inner member even when the relative displacement between the outer member and the inner member reaches the maximum. Therefore, it is possible to prevent the vibration isolating material from projecting in the radial direction, and to further improve the durability of the vibration isolating material that avoids stress concentration occurring in the projecting portion.
この発明は、ツェッパ型の固定式等速自在継手(BJ)のほか、アンダーカットフリー型の固定式等速自在継手(UJ)にも適用できる。BJではボール溝が円弧状であるのに対し、UJでは、外側継手部材のボール溝および内側継手部材のボール溝に溝底が直線状をしたストレート部を設けてアンダーカットをなくしたもので、BJよりも高角仕様である。 The present invention can be applied to a fixed constant velocity universal joint (UJ) of an undercut free type in addition to a fixed type constant velocity universal joint (BJ) of a Rzeppa type. In BJ, the ball groove is arcuate, whereas in UJ, the ball groove of the outer joint member and the ball groove of the inner joint member are provided with straight portions where the groove bottoms are linear, and the undercut is eliminated. Higher angle specification than BJ.
固定式等速自在継手はスライドすることがないため、内圧上昇によるスライド抵抗の上昇といった問題が生じない。すなわち、固定式等速自在継手の外輪に防振材を介在させることにより、継手内圧が上昇しても、スライドすることがないため、スライド抵抗の増加を考慮することなく、ダンピング効果を得ることができる。このダンピング効果によって、共振による振動(例えば、ロックアップこもり音)が抑制される。 Since the fixed type constant velocity universal joint does not slide, there is no problem of an increase in slide resistance due to an increase in internal pressure. In other words, by providing a vibration isolating material in the outer ring of the fixed type constant velocity universal joint, it will not slide even if the joint internal pressure rises. Can do. By this damping effect, vibration due to resonance (for example, lock-up booming noise) is suppressed.
以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、図4〜6を参照して固定式等速自在継手の基本構成を説明する。ここで、図4は固定式等速自在継手の一例としてツェッパ型(BJ)を、図6は同じくアンダーカットフリー型(UJ)を示している。横断面を示す図5は両者に共通である。 First, the basic configuration of the fixed type constant velocity universal joint will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 4 shows a Rzeppa type (BJ) as an example of a fixed type constant velocity universal joint, and FIG. 6 shows an undercut free type (UJ). FIG. 5 which shows a cross section is common to both.
図面に例示した固定式等速自在継手は、外方継手部材としての外輪10と、内方継手部材としての内輪20と、トルク伝達要素としてのボール30と、ボール30を保持するケージ40とを主要な構成要素としている。この固定式等速自在継手によって連結すべき二軸を第一の回転軸Xと第二の回転軸Yと呼ぶならば、第一の回転軸Xを外輪10と結合し、第二の回転軸Yを内輪20と結合して、両者が角度をなした状態でも等角速度でトルクを伝達するようになっている。
The fixed type constant velocity universal joint illustrated in the drawings includes an
外輪10はマウス部16とステム部18とからなり、ステム部18にて図示しないハブ輪その他の第一の回転軸とトルク伝達可能に結合する。マウス部16は一端にて開口したベル型で、その凹球面状内周面(以下、内球面という)12に、軸方向に延びた複数のボール溝14が円周方向等間隔に形成してある。ボール溝14はマウス部16の開口端まで延びている。
The
内輪20は、凸球面状外周面(以下、外球面という)22を有し、その外球面22には軸方向に延びた複数のボール溝24が円周方向等間隔に形成してある。ボール溝24は内輪20の軸方向に切り通してある。内輪20はシャフト28とトルク伝達可能に結合するためのスプライン(またはセレーション。以下同じ)孔26が形成してある。このシャフト28が上述の第二の回転軸Yに相当する。
The
UJの場合、図6に示すように、外輪10のボール溝14は円弧部分14aと直線部分14bとからなり、円弧部分14aはマウス部16の奥側つまり反開口端側に位置し、直線部分14bは開口端15側に位置する。さらに、直線部分14bはマウス部16の奥側から開口端15側に向かって拡径したテーパ形状とすることもできる。
In the case of UJ, as shown in FIG. 6, the
同様に、UJでは内輪20のボール溝24は円弧部分24aと直線部分24bとからなり、円弧部分24aは外輪10のマウス部16の開口端15側に位置し、直線部分24bは反開口端側に位置する。ここでも、直線部分24bはマウス部16の開口端15側から奥側に向かって拡径したテーパ形状とすることもできる。
Similarly, in UJ, the
外輪10のボール溝14と内輪20のボール溝24とは対をなし、各対のボール溝14,24で構成されるボールトラックに1個ずつ、ボール30が転動可能に組み込んである。ボール30は外輪10のボール溝14と内輪20のボール溝24との間に介在してトルクを伝達する。各ボール30はケージ40の円周方向に配設したポケット46内に収容されている。ボール30の、したがってまたボール溝14,24の数は任意であるが、例を挙げるならば6あるいは8である。図5は8個の場合を例示したものである。
The
ケージ40は外輪10と内輪20との間に摺動可能に介在し、外球面42にて外輪10の内球面12と接し、内球面44にて内輪20の外球面22と接する。図6では、外輪10の内球面12とケージ40の外球面42との間、内輪20の外球面22とケージ40の内球面44との間のすきまが誇張して示してある。
The
また、ボール30と、対をなす外輪10のボール溝14と内輪20のボール溝24で形成されるボールトラックとの間に、PCDすきまに起因するすきまが存在する。PCDすきまとは、外輪10のボール溝14のピッチ円径と内輪20のボール溝24のピッチ円径との差をいう。図6に、ボール30の中心O3から外輪10のボール溝14の中心(外輪トラックセンタ)O1までの距離を符号PCR1で、ボール30の中心O3から内輪20のボール溝24の中心(内輪トラックセンタ)O2までの距離を符号PCR2で表してある。
Further, there is a clearance due to the PCD clearance between the
外輪トラックセンタO1と内輪トラックセンタO2は、継手中心Oに対して軸方向に逆向きにオフセットさせてある。図6中、符号F1は外輪オフセット、符号F2は内輪オフセットを表している。その結果、対をなす外輪10のボール溝14と内輪20のボール溝24とで構成されるボールトラックは、外輪10のマウス部16の奥側から開口端15側に向かって徐々に拡大するくさび状を呈している。そして、継手が作動角θをとった状態でトルクを伝達するとき、くさび状のボールトラックの狭い方から広い方へボール30を押し出そうとする推力(M)が作用する。
The outer ring track center O1 and the inner ring track center O2 are offset in the axial direction opposite to the joint center O. In FIG. 6, symbol F1 represents an outer ring offset, and symbol F2 represents an inner ring offset. As a result, the ball track composed of the
図4に示すように、第一の回転軸Xと第二の回転軸Yが0°以外のある作動角θをとったとき、両回転軸X,Yのなす角度θの二等分線に垂直な平面すなわち継手中心面P内にすべてのボール30があれば、ボール中心から両回転軸X,Y間で等角速度で回転運動の伝達が行われる。継手中心面Pと回転軸X,Yとの交点を継手中心Oと称する。固定式等速自在継手では、作動角θに関わりなく継手中心Oは固定されている。
As shown in FIG. 4, when the first rotation axis X and the second rotation axis Y have a certain operating angle θ other than 0 °, a bisector of the angle θ formed by both rotation axes X and Y is obtained. If all the
次に、図1および図2を参照すると、外輪10は外側部材10Aと内側部材10Bとで構成され、外側部材10Aの内部に内側部材10Bが入れ子状に収容されている。外側部材10Aはステム部と一体であり、ボール溝14は内側部材10Bに形成してある。
Next, referring to FIG. 1 and FIG. 2, the
外側部材10Aの内周面に突条52が形成してある。同様に、内側部材10Bの外周面には溝54が形成してある。ここでは、突条52および溝54は円周三等分位置に配置してあり、それぞれ軸方向に延びている。溝54の幅は突条52の幅よりわずかに広く、その両側内面がわずかなすきまC(図2)をあけて突条52の側面と向かい合う。
A
突条52によって三等分された外側部材10Aの内周面と溝54によって三等分された内側部材10Bの外周面との間に、ゴム等の弾性体で形成した防振材50が介在させてある。防振材50と外側部材10Aの内周面、防振材50と内側部材10Bの外周面は、たとえば加硫により接着する。
An
上述の構成からなる固定式等速自在継手においては、継手を通じて伝達される振動をその伝達途中において防振材が吸収する(ダンピング)。トルク負荷が作用して外側部材10Aと内側部材10Bとが回転方向に一定以上相対変位すると、すきまCが0となり、突条52と溝54の側面が相互に衝合して干渉しあうので、それ以上の相対変位が制限される。したがって、防振材50の異常変形が避けられる。
In the fixed type constant velocity universal joint having the above-described configuration, the vibration isolator absorbs vibration transmitted through the joint during the transmission (damping). When the torque load is applied and the
図3に示すように、突条52と溝54の内側面との間のすきまCに対応した中心角をαとし、また、突条52から防振材50の立ち上がり部までの距離Lに対応した中心角をβとしたとき、α≦βの関係がなりたつようにする。このような構成にすることで、外側部材10Aと内側部材10Bとが最大限に相対変位して一方のすきまCが0になり、他方のすきまが2Cになった場合でも、防振材50が内側部材10Bに覆われた状態に維持される。このため、すきま2Cの部分から防振材50の側面部分が内方へ張り出すことが防止できる。
As shown in FIG. 3, the central angle corresponding to the clearance C between the
なお、突条52の数はここに例示した3に限らず、1以上あれば足りる。また、外側部材10Aと防振材50との間に外側部材10Aとは別の部材を介在させてもよい。たとえば、図7に示すように、突条52相互間の外側部材10Aの内径面に薄板部材53を介在させ、その薄板部材53の内面に防振材50を接着する。薄板部材53は突条52によって円周方向の移動を規制される。
In addition, the number of the
10 外輪(外方継手部材)
16 マウス部
10A 外側部材
10B 内側部材
12 内周面
14 ボール溝
18 ステム部
20 内輪(内方継手部材)
22 外周面
24 ボール溝
26 スプライン孔
28 シャフト
30 ボール(トルク伝達要素)
40 ケージ
42 外球面
44 内球面
46 ポケット
50 防振材
52 干渉用突条
53 薄板部材
54 干渉用溝
10 Outer ring (outer joint member)
16
22 outer
40
Claims (3)
前記外輪を、相互間に防振材を介在させた外側部材と内側部材とで構成し、前記外側部材の内周面または前記内側部材の外周面に、軸方向に延びる突条を設け、前記内側部材の外周面または前記外側部材の内周面に、前記突条と回転方向にすきまをあけて嵌まり合う溝を設け、前記防振材を前記突条間で前記外側部材の内周面と前記内側部材の外周面との間に介在させた固定式等速自在継手。 An outer ring in which a plurality of ball grooves extending in the axial direction on the inner spherical surface are formed at equal intervals in the circumferential direction, and an inner ring in which a plurality of ball grooves extending in the axial direction on the outer spherical surface are formed at equal intervals in the circumferential direction are paired. A plurality of balls incorporated between the ball groove of the outer ring and the ball groove of the inner ring, and a cage that is interposed between the outer ring and the inner ring and holds all the balls in the same plane,
The outer ring is composed of an outer member and an inner member with a vibration isolating material interposed therebetween, and an axially extending protrusion is provided on the inner peripheral surface of the outer member or the outer peripheral surface of the inner member, An outer peripheral surface of the inner member or an inner peripheral surface of the outer member is provided with a groove that fits in the rotational direction with a gap in the rotation direction, and the vibration isolating material is disposed between the protrusions on the inner peripheral surface of the outer member. And a fixed type constant velocity universal joint interposed between the outer peripheral surface of the inner member and the inner member.
When the central angle of the clearance X formed between the ridge and the inner surface of the groove is α and the central angle of the distance Y from the ridge to the rising portion of the vibration isolator is β, α ≦ The fixed type constant velocity universal joint according to claim 1 or 2, wherein a β relationship is established.
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