JP2007120665A - 固定式等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】スライド抵抗とは関係なく、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。
【解決手段】固定式等速自在継手は、内球面12に軸方向に延びた複数のボール溝14を形成した外輪10と、外球面22に軸方向に延びた複数のボール溝24を形成した内輪20と、対をなす外輪10のボール溝14と内輪20のボール溝24との間に組み込んだ複数のボール30と、外輪10と内輪20との間に介在してすべてのボール30を同一平面内に保持するケージ40とを備え、相互間に防振材50を介在させた外側部材10Aと内側部材10Bとで内輪10を構成し、外側部材10Aの内周面または内側部材10Bの外周面に、軸方向に延びる突条52を設け、内側部材10Bの外周面または外側部材10Aの内周面に、突条52と回転方向にすきまをあけて嵌まり合う溝54を設け、前記防振材50を、突条52間で外側部材10Aの内周面と内側部材10Bの外周面との間に介在させてある。
【選択図】図１

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。

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、トリポード型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。

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。

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。

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。
特開平２−１６８０２５号公報 特開平５−１００３４３号公報 特開平３−２７２３２２号公報

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。

この発明の主要な目的は、スライド抵抗とは関係なく、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。

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、前記内輪を、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。

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。

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。

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。

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。

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。

以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。このケージ４０により、すべてのボール３０が同一平面内に保持される。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。

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。

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。

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。

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。

次に、図１および図２を参照すると、内輪２０は外側部材２０Ａと内側部材２０Ｂとで構成され、外側部材２０Ａの内部に内側部材２０Ｂが入れ子状に収容されている。ボール溝２４は外側部材２０Ａに形成してあり、内側部材２０Ｂはセレーション孔２６を有する。

内側部材２０Ｂの外周面に突条５２が形成してあり、外側部材２０Ａの内周面には溝５４が形成してある。ここでは、突条５２および溝５４は円周六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２参照）をあけて突条５２の側面と向かい合う。

突条５２によって六等分された内側部材２０Ｂの外周面と溝５４によって六等分された外側部材２０Ａの内周面との間に、ゴム等の弾性材料で形成した防振材５０が介在させてある。防振材５０と外側部材２０Ａの内周面、防振材５０と内側部材２０Ｂの外周面は、たとえば加硫により接着する。

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内輪２０の外側部材２０Ａと内側部材２０Ｂ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。

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２０Ａと内側部材２０Ｂ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が外側部材２０Ａ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の側面部分が張り出すことが防止できる。

なお、突条５２と溝５４の対の数はここに例示した６に限らず、１以上あれば足りる。また、外側部材２０Ａ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、突条５２相互間の外側部材１０Ａの内径面に薄板部材を介在させ、その薄板部材に防振材５０を接着する。

この発明の実施の形態を示す固定式等速自在継手の外輪の横断面図 図１の外輪の縦断面図 図１と類似の横断面図 ＢＪの縦断面図 図４の継手の横断面図 ＵＪの縦断面図

符号の説明

１０ 外輪（外方継手部材）
１６ マウス部
１２ 内周面
１４ ボール溝
１８ ステム部
２０ 内輪（内方継手部材）
２０Ａ 外側部材
２０Ｂ 内側部材
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
５４ 干渉用溝

Claims (3)

1. 内球面に複数のボール溝を形成した外輪と、外球面に複数のボール溝を形成した内輪と、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、
   前記内輪を、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。
2. 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た請求項１の固定式等速自在継手。
3. 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の関係がなりたつ請求項１または２の固定式等速自在継手。
   

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