JP2007192323A - Cross-groove constant velocity universal joint - Google Patents

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Naohiro Une
直宏 宇根
Yoshihiko Hayama
佳彦 葉山
Tatsuro Sugiyama
達朗 杉山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the weight of the inner ring of a cross-groove constant velocity universal joint. <P>SOLUTION: This cross-groove constant velocity universal joint comprises an outer ring 10 having ball grooves 14 in the inner peripheral surface 12, an inner ring 120 having ball grooves 124a, 124b in the outer peripheral surface 122, balls 30 incorporated between the ball grooves 14a, 14b in the outer ring 10 and the ball grooves 124a, 124b in the inner ring 120 formed in pairs, and a cage 40 holding all balls 30 in a same plane. In the inner ring 120, the ball grooves 124a, 124b are formed in a hollow pipe shaft. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、自動車、鉄道車両、各種産業機械等における動力伝達装置に使用されるクロスグルーブ型等速自在継手に関する。   The present invention relates to a cross groove type constant velocity universal joint used for a power transmission device in automobiles, railway vehicles, various industrial machines and the like.

クロスグルーブ型等速自在継手は、対をなす外輪のボール溝と内輪のボール溝が軸線に対して互いに逆方向に傾いており、また、隣接するボール溝はそれぞれ逆方向に傾いており、両ボール溝の交差部にトルク伝達要素としてボールを組み込んである(非特許文献1)。このような構造であるため、ボールとボール溝との間のがたつきを少なくすることができ、とくに、がたつきを嫌う自動車のドライブシャフトやプロペラシャフトに多く用いられている。   In the cross groove type constant velocity universal joint, the ball groove of the outer ring and the ball groove of the inner ring that make a pair are inclined in opposite directions with respect to the axis, and the adjacent ball grooves are inclined in opposite directions. A ball is incorporated as a torque transmitting element at the intersection of the ball grooves (Non-Patent Document 1). Because of such a structure, rattling between the ball and the ball groove can be reduced, and in particular, it is often used for drive shafts and propeller shafts of automobiles that do not like rattling.

非特許文献1には最も基本的なクロスグルーブ型等速自在継手が記載されている。そこでは、ボールの数は4以上、一般的には6で、軸線に対するボール溝の交差角は、継手が最大作動角をとった状態で、外輪と内輪の対向するボール溝が平行にならないような角度に設計するものとされ、一般的には13〜19°であると記載されている。
E. R. Wagner, “Universal Joint and Driveshaft Design Manual”, SAE, 1991, p.163-166
Non-Patent Document 1 describes the most basic cross groove type constant velocity universal joint. There, the number of balls is 4 or more, generally 6 and the ball groove crossing angle with respect to the axis is such that the ball grooves facing the outer ring and the inner ring do not become parallel when the joint is at the maximum operating angle. The angle is designed to be a wide angle, and is generally described as 13 to 19 °.
ER Wagner, “Universal Joint and Driveshaft Design Manual”, SAE, 1991, p.163-166

ボール数が6を越えるクロスグルーブ型等速自在継手は、ボール数が6のものと同じ摺動範囲を確保しようとすると、ボールの配置上、ボールの径を小さくする必要がある。両継手に同程度のトルク負荷容量を持たせた場合、ボールの径が小さい分、ボール数の多い方が内輪のボール溝が浅くなる。そのため、内輪のボール溝底から半径方向にかけての肉厚が厚くなり、重量増の原因となる。   In a cross groove type constant velocity universal joint having more than six balls, it is necessary to reduce the diameter of the balls in order to secure the same sliding range as that having six balls. If both joints have the same torque load capacity, the ball diameter of the inner ring becomes shallower as the number of balls increases because the ball diameter is smaller. For this reason, the thickness of the inner ring from the bottom of the ball groove to the radial direction increases, which causes an increase in weight.

また、通常、内輪とシャフトはスプライン(またはセレーション。以下同じ)嵌合とされているため、嵌合部に円周方向ガタが存在し、車両用の場合には車両の剛性低下の一因となっている。   Further, since the inner ring and the shaft are usually fitted with splines (or serrations, the same applies hereinafter), there is a circumferential backlash at the fitting portion, which is a cause of a reduction in vehicle rigidity in the case of a vehicle. It has become.

この発明の主要な目的は、クロスグルーブ型等速自在継手の内輪を軽量化することにある。   The main object of the present invention is to reduce the weight of the inner ring of the cross groove type constant velocity universal joint.

この発明のクロスグルーブ型等速自在継手は、外周面にボール溝を有する内輪と、内周面にボール溝を有する外輪と、対をなす内輪のボール溝と外輪のボール溝との間に組み込んだボールと、すべてのボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、前記内輪が中空パイプシャフトにボール溝を形成したものであることを特徴としている。パイプシャフトに直接ボール溝を形成するため、ボール溝底からの半径方向肉厚が必要な分だけ残る内外径のパイプを使用することにより、余分な肉がなく、軽量化した内輪が得られる。しかも、内輪とシャフトが最初から一体であるため、スプライン等による嵌合が不要となり、結果として円周方向ガタも回避できる。   The cross groove type constant velocity universal joint of the present invention is assembled between an inner ring having a ball groove on the outer peripheral surface, an outer ring having a ball groove on the inner peripheral surface, and a ball groove of the inner ring and a ball groove of the outer ring which make a pair. And a cage for holding all the balls in the same plane, wherein the inner ring is formed by forming a ball groove on a hollow pipe shaft. Since the ball groove is directly formed on the pipe shaft, the inner and outer diameter pipes that have a sufficient thickness in the radial direction from the bottom of the ball groove are used, so that there is no extra wall and a lighter inner ring can be obtained. In addition, since the inner ring and the shaft are integrated from the beginning, it is not necessary to fit by a spline or the like, and as a result, circumferential play can be avoided.

請求項2の発明は、請求項1のクロスグルーブ型等速自在継手において、互いに逆方向に傾斜した外輪のボール溝と内輪のボール溝の軸線に対する交差角が4.5°以上8.5°未満で、ボールの数が8であることを特徴とするものである。クロスグルーブ型等速自在継手の軸線に対するボール溝の交差角を4.5°以上8.5°未満とし、ボールの数を8にすることにより、継手の最大作動角が小さくならず、また、摺動ストロークをかせぐことができる。すでに述べたように、クロスグルーブ型等速自在継手では、ある位相にボールが存在し、作動角を大きくすると、くさび角が反転してしまい、ボールからケージに作用する力のバランスが崩れ、ケージの駆動が不安定になる。内輪のボール溝と外輪のボール溝とがなす角が小さくなってくると、ボールの数が6までの場合はこの現象が顕著に現れる。しかしながら、ボールの数を8以上にすることによって、内輪のボール溝と外輪のボール溝とがなす角が小さくなっても、ある値まではケージの駆動が安定する。これは、くさび角が反転してしまったボールの駆動力を他のボールが分担して、ケージの駆動を安定させることによる。   According to a second aspect of the present invention, in the cross groove type constant velocity universal joint according to the first aspect, the crossing angle with respect to the axis of the outer ring ball groove and the inner ring ball groove inclined in opposite directions is 4.5 ° or more and 8.5 °. And the number of balls is eight. By making the cross angle of the ball groove with respect to the axis of the cross groove type constant velocity universal joint to be 4.5 ° or more and less than 8.5 ° and the number of balls to be 8, the maximum operating angle of the joint is not reduced, The sliding stroke can be earned. As already mentioned, in a cross-groove type constant velocity universal joint, there is a ball in a certain phase, and when the operating angle is increased, the wedge angle is reversed and the balance of the force acting on the cage from the ball is lost. The drive becomes unstable. As the angle formed by the inner ring ball groove and the outer ring ball groove becomes smaller, this phenomenon becomes prominent when the number of balls is up to six. However, by increasing the number of balls to 8 or more, even if the angle formed by the ball groove of the inner ring and the ball groove of the outer ring becomes small, the driving of the cage is stabilized up to a certain value. This is because the driving force of the ball whose wedge angle is reversed is shared by other balls to stabilize the driving of the cage.

請求項3の発明は、請求項1のクロスグルーブ型等速自在継手において、互いに逆方向に傾斜した外輪のボール溝と内輪のボール溝の軸線に対する交差角が10°以上15°以下で、ボールの数が10であることを特徴とするもので、車両のドライブシャフト用として利用することができる。   According to a third aspect of the present invention, in the cross groove type constant velocity universal joint of the first aspect, the crossing angle with respect to the axis of the outer ring ball groove and the inner ring ball groove inclined in opposite directions is 10 ° to 15 °, The number is 10 and can be used for a drive shaft of a vehicle.

ドライブシャフトに用いられるクロスグルーブ型等速自在継手では、軸線に対するボール溝の交差角を10°以上15°以下とし、ボールの個数を10とすることにより、継手の最大作動角が小さくならず、また、摺動ストロークを稼ぐことができる。すでに述べたように、クロスグルーブ型等速自在継手では、ある位相にトルク伝達ボールが存在し、作動角を大きくすると、くさび角が反転してしまい、ボールからケージに作用する力のバランスが崩れ、ケージが不安定になる。内輪のボール溝と外輪のボール溝とがなす角が小さくなってくると、ボールの個数が6までの場合、この現象が顕著に現れる。しかしながら、ボールを10個とした場合、内輪のボール溝と外輪のボール溝とがなす角が小さくなっても、ある値まではケージの駆動が安定する。これは、くさび角が反転してしまったボールの駆動力を、他のボールが分担して、ケージの駆動を安定させることによる。   In the cross groove type constant velocity universal joint used for the drive shaft, the crossing angle of the ball groove with respect to the axis is not less than 10 ° and not more than 15 °, and the number of balls is 10, so that the maximum operating angle of the joint is not reduced, Moreover, a sliding stroke can be earned. As already mentioned, in a cross groove type constant velocity universal joint, there is a torque transmission ball at a certain phase, and when the operating angle is increased, the wedge angle is reversed and the balance of the force acting on the cage from the ball is lost. The cage becomes unstable. When the angle formed by the ball groove of the inner ring and the ball groove of the outer ring becomes smaller, this phenomenon appears remarkably when the number of balls is up to six. However, when the number of balls is ten, even if the angle formed by the ball groove of the inner ring and the ball groove of the outer ring becomes small, the driving of the cage is stabilized up to a certain value. This is because the driving force of the ball whose wedge angle has been reversed is shared by other balls to stabilize the driving of the cage.

ドライブシャフトに用いられるクロスグルーブ型等速自在継手では、要求される作動角は20°程度であるため、25°までの作動角の場合を解析した結果、軸線に対するボール溝の交差角が10°以上であれば、ボールが6個の従来のタイプのものよりも折り曲げ特性に優れることが確認された。   In the cross groove type constant velocity universal joint used for the drive shaft, the required operating angle is about 20 °. As a result of analyzing the operating angle up to 25 °, the crossing angle of the ball groove with respect to the axis is 10 °. If it was above, it was confirmed that a ball | bowl is excellent in a bending characteristic rather than the thing of the conventional type of six pieces.

このように、軸線に対するボール溝の交差角を小さくして摺動ストロークを稼いでも最大作動角が小さくならず、折り曲げ時にひっかかりの少ない優れた折り曲げ特性が得られる。そのため車両組み立て時の組み立て性を向上させることができる。内・外輪で軸線に対する交差角が同じ場合は、等速性、折り曲げ特性が共に優れたものとできる。   In this way, even if the crossing angle of the ball groove with respect to the axis is reduced to increase the sliding stroke, the maximum operating angle is not reduced, and excellent bending characteristics with little catching during bending can be obtained. Therefore, the assemblability at the time of vehicle assembly can be improved. When the crossing angle to the axis is the same between the inner and outer rings, both the constant velocity and bending characteristics can be improved.

なお、クロスグルーブ型等速自在継手において、ボールの個数を8としても、従来の6個の継手よりは折り曲げトルク特性に優れたものとなる。しかし、8個とすると、外輪あるいは内輪に設けられる直径方向に対向した一対のボール溝の軸線に対する傾き方向が互いに逆方向になるため、これら一対のボール溝を同時加工することができなくて、加工性が悪く、生産性の低下、コスト増を招く。これに対してボールが10個であると、外輪あるいは内輪に設けられる直径方向に対向した一対のボール溝の軸線に対する傾き方向が同じ方向となる。そのため、これら一対のボール溝を同時加工することができて、ボール溝の加工性がよく、生産性に優れ、コスト低下が図れる。   In the cross groove type constant velocity universal joint, even when the number of balls is eight, the bending torque characteristic is superior to the conventional six joints. However, if there are eight, the inclination directions with respect to the axis of the pair of diametrically opposed ball grooves provided on the outer ring or the inner ring are opposite to each other, so that the pair of ball grooves cannot be processed simultaneously, Processability is poor, resulting in decreased productivity and increased cost. On the other hand, when the number of balls is ten, the inclination direction with respect to the axis of the pair of ball grooves facing the diametrical direction provided on the outer ring or the inner ring is the same direction. Therefore, the pair of ball grooves can be processed simultaneously, the workability of the ball grooves is good, the productivity is excellent, and the cost can be reduced.

請求項4の発明は、請求項1のクロスグルーブ型等速自在継手において、互いに逆方向に傾斜した外輪のボール溝と内輪のボール溝の軸線に対する交差角が5°以上9°以下で、ボールの数が10であることを特徴とするもので、車両のプロペラシャフト用として利用することができる。   According to a fourth aspect of the present invention, in the cross groove constant velocity universal joint according to the first aspect, the crossing angle with respect to the axis of the ball groove of the outer ring and the ball groove of the inner ring inclined in opposite directions is 5 ° to 9 °. The number is 10 and can be used for a propeller shaft of a vehicle.

プロペラシャフトに用いられるクロスグルーブ型等速自在継手では、軸線に対するボール溝の交差角を5°以上9°以下とし、ボールの個数を10とすることにより、継手の最大作動角が小さくならず、また、摺動ストロークを稼ぐことができる。すでに述べたように、クロスグルーブ型等速自在継手では、ある位相にトルク伝達ボールが存在し、作動角を大きくすると、くさび角が反転してしまい、ボールからケージに作用する力のバランスが崩れ、ケージが不安定になる。内輪のボール溝と外輪のボール溝とがなす角が小さくなってくると、ボールの個数が6までの場合、この現象が顕著に現れる。しかしながら、ボールを10個とした場合、内輪のボール溝と外輪のボール溝とがなす交差角が小さくなっても、ある値まではケージの駆動が安定する。これは、くさび角が反転してしまったボールの駆動力を、他のボールが分担して、ケージの駆動を安定させることによる。   In the cross groove type constant velocity universal joint used for the propeller shaft, the intersection angle of the ball groove with respect to the axis is set to 5 ° to 9 ° and the number of balls is set to 10, so that the maximum operating angle of the joint is not reduced, Moreover, a sliding stroke can be earned. As already mentioned, in a cross groove type constant velocity universal joint, there is a torque transmission ball at a certain phase, and when the operating angle is increased, the wedge angle is reversed and the balance of the force acting on the cage from the ball is lost. The cage becomes unstable. When the angle formed by the ball groove of the inner ring and the ball groove of the outer ring becomes smaller, this phenomenon appears remarkably when the number of balls is up to six. However, when the number of balls is ten, the driving of the cage is stable up to a certain value even if the crossing angle formed by the ball groove of the inner ring and the ball groove of the outer ring becomes small. This is because the driving force of the ball whose wedge angle has been reversed is shared by other balls to stabilize the driving of the cage.

プロペラシャフトに用いられるクロスグルーブ型等速自在継手では、要求される作動角は10°程度であるため、15°までの作動角の場合を解析した結果、ボール溝の交差角が5°以上であれば、ボールが6個の従来のタイプのものよりも折り曲げ特性に優れることが確認された。   In the cross groove type constant velocity universal joint used for the propeller shaft, the required operating angle is about 10 °. As a result of analyzing the operating angle up to 15 °, the crossing angle of the ball groove is 5 ° or more. If so, it was confirmed that the ball had better bending characteristics than the six conventional types.

このように、軸線に対するボール溝の交差角を小さくして摺動ストロークを稼いでも最大作動角が小さくならず、折り曲げ時にひっかかりの少ない優れた折り曲げ特性が得られる。そのため車両組み立て時の組み立て性を向上させることができる。内・外輪で軸線に対する交差角が同じ場合は、等速性、折り曲げ特性が共に優れたものとできる。   In this way, even if the crossing angle of the ball groove with respect to the axis is reduced to increase the sliding stroke, the maximum operating angle is not reduced, and excellent bending characteristics with little catching during bending can be obtained. Therefore, the assemblability at the time of vehicle assembly can be improved. When the crossing angle to the axis is the same between the inner and outer rings, both the constant velocity and bending characteristics can be improved.

なお、クロスグルーブ型等速自在継手において、ボールの個数を8としても、従来の6個の継手よりは折り曲げトルク特性に優れたものとなる。しかし、8個とすると、外輪あるいは内輪に設けられる直径方向に対向した一対のボール溝の軸線に対する傾き方向が互いに逆方向になるため、これら一対のボール溝を同時加工することができなくて、加工性が悪く、生産性の低下、コスト増を招く。これに対してボールが10個であると、外輪あるいは内輪に設けられる直径方向に対向した一対のボール溝の軸線に対する傾き方向が同じ方向となる。そのため、これら一対のボール溝を同時加工することができて、ボール溝の加工性がよく、生産性に優れ、コスト低下が図れる。   In the cross groove type constant velocity universal joint, even when the number of balls is eight, the bending torque characteristic is superior to the conventional six joints. However, if there are eight, the inclination directions with respect to the axis of the pair of diametrically opposed ball grooves provided on the outer ring or the inner ring are opposite to each other, so that the pair of ball grooves cannot be processed simultaneously, Processability is poor, resulting in decreased productivity and increased cost. On the other hand, when the number of balls is ten, the inclination direction with respect to the axis of the pair of ball grooves facing the diametrical direction provided on the outer ring or the inner ring is the same direction. Therefore, the pair of ball grooves can be processed simultaneously, the workability of the ball grooves is good, the productivity is excellent, and the cost can be reduced.

この発明によれば、内輪のボール溝底から半径方向の肉厚を必要分のみ確保でき、余分な肉が軽減できるため、内輪の、ひいてはクロスグルーブ型等速自在継手の軽量化が達成できる。   According to the present invention, only the necessary thickness in the radial direction can be ensured from the ball groove bottom of the inner ring, and the excess thickness can be reduced. Therefore, the weight reduction of the inner ring and consequently the cross groove type constant velocity universal joint can be achieved.

また、パイプシャフトにボール溝を設けるため、従来のように内輪とシャフトとをスプライン等で嵌合させる必要がなくなり、嵌合部に発生していたガタも無縁となる。   Further, since the ball groove is provided in the pipe shaft, it is not necessary to fit the inner ring and the shaft by a spline or the like as in the prior art, and the play generated in the fitting portion is also free.

この発明はボール個数によらず適用可能であり、たとえば従来一般的であった6個のボールを使用するもののほか、それ以上のボールを使用するクロスグルーブ型等速自在継手にも同様に適用することができる。もっとも、ボール数が多くなるほど、ボールの配置上、ボール径が小さくなるため、内輪ボール溝底の肉厚が厚くなる。したがって、この発明の効果はボール数が多いほど顕著になる。   The present invention can be applied regardless of the number of balls. For example, the present invention applies to a cross-groove type constant velocity universal joint using more than six balls, which is generally used in the past. be able to. However, the larger the number of balls, the smaller the ball diameter in terms of ball arrangement, and the thicker the inner ring ball groove bottom becomes. Therefore, the effect of the present invention becomes more prominent as the number of balls increases.

請求項2の発明によれば、クロスグルーブ型等速自在継手の摺動ストロークをかせぐために軸線に対するボール溝の交差角を小さくしても、折り曲げ時にひっかかりが起きることがないため、最大作動角が小さくならない。したがって、クロスグルーブ型等速自在継手の最大作動角を小さくすることなく、摺動ストロークをかせぐことができる。   According to the second aspect of the present invention, even if the crossing angle of the ball groove with respect to the axis is made small in order to increase the sliding stroke of the cross groove type constant velocity universal joint, no catching occurs at the time of bending. It will not get smaller. Therefore, it is possible to increase the sliding stroke without reducing the maximum operating angle of the cross groove type constant velocity universal joint.

請求項3の発明によれば、軸線に対するボール溝の交差角が10°以上、15°以下で、ボールの数を10としたため、軸線に対するボール溝の交差角を小さくして摺動ストロークを稼いでも最大作動角が小さくならない。そのため、折り曲げ時にひっかかりの少ない優れた折り曲げ特性が得られて、車両組み立て時の組み立て性を向上させることができる。また、内・外輪で軸線に対する交差角が同じ場合は、等速性、折り曲げ特性が共に優れたものとすることができる。   According to the invention of claim 3, since the intersection angle of the ball groove with respect to the axis is 10 ° or more and 15 ° or less and the number of balls is set to 10, the intersection angle of the ball groove with respect to the axis is reduced to increase the sliding stroke. But the maximum operating angle is not reduced. Therefore, excellent bending characteristics with little catching at the time of bending can be obtained, and the assemblability at the time of vehicle assembly can be improved. Further, when the crossing angle with respect to the axis is the same between the inner and outer rings, both the constant velocity property and the bending property can be improved.

請求項4の発明によれば、軸線に対するボール溝の交差角が5°以上、9°以下で、ボールの数を10としたため、軸線に対するボール溝の交差角を小さくして摺動ストロークを稼いでも最大作動角が小さくならない。そのため、折り曲げ時にひっかかりの少ない優れた折り曲げ特性が得られて、車両組み立て時の組み立て性を向上させることができる。また、内・外輪で軸線に対する交差角が同じ場合は、等速性、折り曲げ特性が共に優れたものとすることができる。   According to the invention of claim 4, since the intersection angle of the ball groove with respect to the axis is not less than 5 ° and not more than 9 ° and the number of balls is 10, the intersection angle of the ball groove with respect to the axis is reduced to increase the sliding stroke. But the maximum operating angle is not reduced. Therefore, excellent bending characteristics with little catching at the time of bending can be obtained, and the assemblability at the time of vehicle assembly can be improved. Moreover, when the crossing angle with respect to the axis is the same between the inner and outer rings, both the constant speed property and the bending property can be improved.

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、従来の技術を示す図3〜7を参照してクロスグルーブ型等速自在継手の基本的構成を説明する。図3および図4に示すように、クロスグルーブ型等速自在継手は、外輪10と内輪20とボール30とケージ40を主要な構成要素として成り立っている。外方継手部材としての外輪10はここではディスクタイプで、内周面12にボール溝14a,14bが形成してある。外輪10のボール溝14a,14b間に位置するようにして、ボルト穴16が円周方向に等配してある。また、外輪10の一方の端部にはエンドキャップ52が取り付けてあり、他方の端部にはブーツアダプタ54が取り付けてある。なお、外輪は、ここに例示したディスクタイプのほか、フランジタイプやベルタイプもある。   First, the basic configuration of a cross-groove type constant velocity universal joint will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 3 and 4, the cross-groove type constant velocity universal joint includes an outer ring 10, an inner ring 20, a ball 30 and a cage 40 as main components. The outer ring 10 as an outer joint member is a disk type here, and ball grooves 14 a and 14 b are formed on the inner peripheral surface 12. Bolt holes 16 are equally arranged in the circumferential direction so as to be positioned between the ball grooves 14 a and 14 b of the outer ring 10. An end cap 52 is attached to one end of the outer ring 10, and a boot adapter 54 is attached to the other end. In addition to the disk type illustrated here, the outer ring includes a flange type and a bell type.

内方継手部材としての内輪20は外周面22にボール溝24a,24bが形成してある。図3に示すように、従来のクロスグルーブ型等速自在継手は、内輪20がスプライン孔を有し、破線で示したシャフトのスプライン軸とトルク伝達可能に嵌合するのが一般的である。   An inner ring 20 as an inner joint member has ball grooves 24 a and 24 b formed on an outer peripheral surface 22. As shown in FIG. 3, in a conventional cross groove type constant velocity universal joint, the inner ring 20 has a spline hole and is generally fitted to a spline shaft of a shaft indicated by a broken line so that torque can be transmitted.

図5に示すように、外輪10の軸線に対して傾いたボール溝14aと、外輪10の軸線に対して前記ボール溝14aとは逆方向に傾いたボール溝14bとが、円周方向に交互に配置してある。同様に、内輪20の軸線に対して傾いたボール溝24aと、軸線に対して前記ボール溝24aとは逆方向に傾いたボール溝24bとが、円周方向に交互に配置してある。   As shown in FIG. 5, the ball grooves 14a inclined with respect to the axis of the outer ring 10 and the ball grooves 14b inclined in the direction opposite to the ball groove 14a with respect to the axis of the outer ring 10 are alternately arranged in the circumferential direction. It is arranged in. Similarly, ball grooves 24a inclined with respect to the axis of the inner ring 20 and ball grooves 24b inclined in the direction opposite to the ball grooves 24a with respect to the axis are alternately arranged in the circumferential direction.

軸線に対する各ボール溝14a,14b;24a,24bの交差角が符号βで表してある。互いに逆方向に傾いた外輪10のボール溝14aと内輪20のボール溝24aとが対をなし、両者のなす角が2βで表してある。同様に互いに逆方向に傾いた外輪10のボール溝14bと内輪20のボール溝24bとが対をなし、両者のなす角が2βで表してある。   The crossing angle of each ball groove 14a, 14b; 24a, 24b with respect to the axis is represented by the symbol β. The ball groove 14a of the outer ring 10 and the ball groove 24a of the inner ring 20 which are inclined in opposite directions form a pair, and the angle between the two is represented by 2β. Similarly, the ball groove 14b of the outer ring 10 and the ball groove 24b of the inner ring 20 which are inclined in opposite directions form a pair, and the angle between the two is represented by 2β.

対をなす外輪10のボール溝14aと内輪20のボール溝24aとの交差部および外輪10のボール溝14bと内輪20のボール溝24bとの交差部にそれぞれトルク伝達要素としてのボール30が組み込まれる。   A ball 30 as a torque transmitting element is incorporated at the intersection between the ball groove 14a of the outer ring 10 and the ball groove 24a of the inner ring 20 and at the intersection of the ball groove 14b of the outer ring 10 and the ball groove 24b of the inner ring 20 that form a pair. .

図6に示すように、外輪10および内輪20のボール溝14a,14b;24a,24bは一般的にゴシックアーチまたは楕円の断面形状をしており、ボール30とボール溝14a,14b;24a,24bとの接触関係はアンギュラコンタクトとなっている。アンギュラコンタクトの接触角αを例示するならば30〜50°の範囲である。ボール30とボール溝14a,14b;24a,24bの関係を模式的に示すならば図7のとおりで、ボール径dと溝径Dの比の値(D/d)を接触率と呼ぶ。   As shown in FIG. 6, the ball grooves 14a, 14b; 24a, 24b of the outer ring 10 and the inner ring 20 generally have a Gothic arch or elliptical cross-sectional shape, and the ball 30 and the ball grooves 14a, 14b; 24a, 24b. The contact relationship is angular contact. If the contact angle α of the angular contact is exemplified, it is in the range of 30 to 50 °. If the relationship between the ball 30 and the ball grooves 14a and 14b; 24a and 24b is schematically shown in FIG. 7, the ratio (D / d) of the ball diameter d to the groove diameter D is called a contact rate.

図4ではボール30の数は6であるが、図8はボール数を10にした場合を例示したもので、その場合の内輪単体を図9に示してある。図9中、符号tは内輪のボール溝の溝底部分の肉厚を表している。   Although the number of balls 30 is 6 in FIG. 4, FIG. 8 illustrates the case where the number of balls is 10, and FIG. 9 shows a single inner ring in that case. In FIG. 9, the symbol t represents the thickness of the bottom portion of the ball groove of the inner ring.

次に、この発明の実施の形態を説明する。なお、図1および図2を参照して以下に述べる事項を除き、図3〜図9に関連して上に述べたクロスグルーブ型等速自在継手の基本構成はこの発明の実施の形態にもあてはまる。図1(A)は、10個のボールを用いるクロスグルーブ型等速自在継手に適用した実施の形態における内輪120の端面を示す。この場合、内輪120のボール溝124a,124bはそれぞれ5本ずつある。図1(B)は内輪120の縦断面を示し、図2は内輪120の斜視図である。   Next, an embodiment of the present invention will be described. Except for the matters described below with reference to FIGS. 1 and 2, the basic configuration of the cross groove type constant velocity universal joint described above with reference to FIGS. 3 to 9 is also applied to the embodiment of the present invention. Applicable. FIG. 1A shows an end face of the inner ring 120 in an embodiment applied to a cross groove type constant velocity universal joint using ten balls. In this case, the inner ring 120 has five ball grooves 124a and 124b. FIG. 1B shows a longitudinal section of the inner ring 120, and FIG. 2 is a perspective view of the inner ring 120.

図1(B)および図2からよく理解できるように、内輪120はシャフトと一体である。すなわち、図示する実施の形態の場合、小径部122と大径部128と両者間のテーパ部126とを溶接した中空パイプシャフトを用いて、小径部122の外周面にボール溝124a,124bが形成してある。そして、ボール溝124a,124bを設けた小径部122が従来の内輪に相当する。ボール溝124a,124bの溝底部分の肉厚t(図9参照)が、強度上必要な最小値となるような内外径の小径部122を使用することにより、内輪の軽量化、ひいては継手全体の軽量化が実現する。ここでは異径管継手のような形態をした中空パイプシャフトを用いる場合を例示したが、一本のストレートな中空パイプシャフトを採用することもできる。   As can be understood from FIG. 1B and FIG. 2, the inner ring 120 is integral with the shaft. That is, in the case of the illustrated embodiment, ball grooves 124 a and 124 b are formed on the outer peripheral surface of the small-diameter portion 122 using a hollow pipe shaft in which the small-diameter portion 122, the large-diameter portion 128 and the tapered portion 126 between them are welded. It is. The small diameter portion 122 provided with the ball grooves 124a and 124b corresponds to a conventional inner ring. By using the small-diameter portion 122 with the inner and outer diameters such that the wall thickness t (see FIG. 9) of the groove bottom portions of the ball grooves 124a and 124b becomes the minimum value necessary for strength, the inner ring is reduced in weight, and thus the entire joint. Realization of lighter weight. Here, a case where a hollow pipe shaft shaped like a different diameter pipe joint is used is exemplified, but a single straight hollow pipe shaft can also be adopted.

ところで、クロスグルーブ型等速自在継手は基本的には作動角を大きくとることができないとされている。それは、内・外輪のボール溝で構成されるくさび角が、継手が作動角をとることによって、反転する角度(限界角度)があるからである。継手の作動角が限界角度を越えると、ケージは力の釣り合いが保てなくなって不安定となり、等速自在継手としての機能を失ってしまうと考えられている。この現象は、一般的な6個のボールをもつものでは確認されており、限界角度がボール溝の接触角と交差角で決定されることも知られている。特許文献1では、軸線を含む平面内でもボール溝を傾けることによって、限界角度を大きくすることができることを定式化している。ただし、製造および品質管理上、非常に難しい形状となる。   By the way, it is said that the cross groove type constant velocity universal joint basically cannot have a large operating angle. This is because there is an angle (limit angle) where the wedge angle formed by the ball grooves of the inner and outer rings is reversed when the joint takes an operating angle. When the operating angle of the joint exceeds the limit angle, the cage cannot maintain the balance of force and becomes unstable, and it is considered that the function as a constant velocity universal joint is lost. This phenomenon has been confirmed for a general ball having six balls, and it is also known that the limit angle is determined by the contact angle and the crossing angle of the ball groove. In Patent Document 1, it is formulated that the limit angle can be increased by tilting the ball groove even in the plane including the axis. However, it becomes a very difficult shape in terms of manufacturing and quality control.

クロスグルーブ型等速自在継手では、対をなす外輪のボール溝と内輪のボール溝との交差部にくさび角が形成され、このくさび角の作用でボールがケージのポケット面に押しやられる。これにより、ボールは常にボール溝の交差部に保持され、内・外輪間に角度変位が生じたときでも常に作動角の二等分面内に維持される。このように、クロスグルーブ型等速自在継手は、等速性があり、しかも、がたつきが少ないという点で優れている。   In the cross groove type constant velocity universal joint, a wedge angle is formed at the intersection between the ball groove of the outer ring and the ball groove of the inner ring, and the ball is pushed to the pocket surface of the cage by the action of the wedge angle. Thus, the ball is always held at the intersection of the ball grooves, and is always maintained within the bisector of the operating angle even when an angular displacement occurs between the inner and outer rings. As described above, the cross-groove type constant velocity universal joint is excellent in that it has a constant velocity and less rattling.

しかしながら、クロスグルーブ型等速自在継手には、内・外輪に軸方向に形成した円弧状ボール溝の中心をオフセットさせることによってボールを制御するタイプの等速自在継手に比べて、作動角をあまり大きくとることができない。これは、作動角を大きくとると上記くさび角が反転してしまい、ボールからケージに作用する力のバランスが崩れてしまうからである。その結果、ケージは力の釣り合いが保てなくなって不安定になる。   However, the cross-groove type constant velocity universal joint has a smaller operating angle than the constant velocity universal joint that controls the ball by offsetting the center of the arc-shaped ball groove formed in the axial direction on the inner and outer rings. I can't take it big. This is because when the operating angle is increased, the wedge angle is reversed, and the balance of the force acting on the cage from the ball is lost. As a result, the cage becomes unstable because it cannot balance the force.

なお、内・外輪のボール溝の交差角を大きくとることによってくさび角の反転を防止することが考えられる。しかし、内輪および外輪は、軸線に対して互いに逆方向に傾いたボール溝を円周方向に交互に配列する必要上、隣り合うボール溝どうしの干渉を避ける必要があり、交差角を大きくすることには限界がある。   It is conceivable to prevent the wedge angle from being reversed by increasing the crossing angle of the ball grooves of the inner and outer rings. However, the inner ring and the outer ring need to alternately arrange ball grooves inclined in opposite directions with respect to the axis in the circumferential direction, and it is necessary to avoid interference between adjacent ball grooves, and the crossing angle should be increased. Has its limits.

クロスグルーブ型等速自在継手の内輪のボール溝と外輪のボール溝とがなす角2βは、また、継手の摺動ストロークにも関係しており、ストローク量をかせぐためにはボール溝のなす角2βを小さくしていくことが有効となる。   The angle 2β formed by the ball groove of the inner ring and the outer ring of the cross groove type constant velocity universal joint is also related to the sliding stroke of the joint. To increase the stroke amount, the angle 2β formed by the ball groove is 2β. It is effective to reduce the size.

ところが、継手の摺動ストロークをかせぐために内輪のボール溝と外輪のボール溝とがなす角を小さくすると、継手の最大作動角が小さくなってしまう。この最大作動角とは、回転しない状態で、継手を折り曲げてさらに戻す操作を行ったときに、極大なトルクが作用してしまう状況が現れる角度である。最悪の場合、角度がついたまま戻らなくなる、つまり、ひっかかる現象が起きる。このような折り曲げ時のひっかかりは、継手の自動車への組み付け時に問題となる。   However, if the angle formed by the ball groove of the inner ring and the ball groove of the outer ring is made small in order to increase the sliding stroke of the joint, the maximum operating angle of the joint becomes small. The maximum operating angle is an angle at which a maximum torque appears when an operation of bending and returning the joint is performed without rotating. In the worst case, it does not return with an angle, that is, a catching phenomenon occurs. Such catching at the time of bending becomes a problem when the joint is assembled to an automobile.

継手を自動車に組み付けるときには、一旦折り曲げた後に戻す作業が必要になる。そのため、作動角が小さく、折り曲げ時にひっかかりが生じると、継手の自動車への組み付け作業の作業性が悪い。   When assembling the joint to the automobile, it is necessary to return it after bending it once. For this reason, if the operating angle is small and a catch occurs at the time of bending, the workability of assembling the joint to the automobile is poor.

このように、クロスグルーブ型等速自在継手は、最大作動角および摺動量に自由度が少ないことがわかる。そこで、クロスグルーブ型等速自在継手の最大作動角を小さくすることなく摺動ストロークをかせぐことが望ましい。言い換えれば、軸線に対するボール溝の交差角を小さくして摺動ストロークをかせいでも最大作動角が小さくならず、折り曲げ時にひっかかりの少ない優れた折り曲げ特性が得られて、車両組み立て時の組み立て性を向上させることができ、かつ、内・外輪で軸線に対する交差角が同じ場合は、等速性、折り曲げ特性が共にすぐれたものとできるクロスグルーブ型等速自在継手を提供することが求められる。   Thus, it can be seen that the cross groove type constant velocity universal joint has a small degree of freedom in the maximum operating angle and the sliding amount. Therefore, it is desirable to increase the sliding stroke without reducing the maximum operating angle of the cross groove type constant velocity universal joint. In other words, even if the crossing angle of the ball groove with respect to the axis is reduced and the sliding stroke is increased, the maximum operating angle is not reduced, and excellent folding characteristics with less catching at the time of folding are obtained, improving the assemblability during vehicle assembly If the inner and outer rings have the same crossing angle with respect to the axis, it is required to provide a cross-groove type constant velocity universal joint that has both excellent constant velocity and bending characteristics.

ボールが6個の場合と同じように8個の場合につき最大作動角を確認するため、折り曲げ角が±10°の場合の折り曲げ戻し操作時の抵抗トルクを解析によって求めたところ、ボール溝14a,14b;24a,24bの交差角βを小さくしていっても、交差角βが4.5°まではひっかかる現象が現れないことがわかった。   In order to confirm the maximum operating angle in the case of 8 balls as in the case of 6 balls, the resistance torque at the time of folding back operation when the bending angle is ± 10 ° was obtained by analysis. 14b; it was found that even when the crossing angle β of 24a, 24b was made small, the phenomenon of catching did not appear until the crossing angle β was 4.5 °.

図10は、ひっかかりのない条件とひっかかりが起きる条件とで折り曲げ操作に必要なトルクを対比して示したもので、横軸は折り曲げ角θ、縦軸は折り曲げトルクを表している。実線のトルク線図が示すように、ひっかかる条件の場合、破線で示すひっかからない条件の場合の折り曲げトルクと比較して、ある折り曲げ角においてトルクが過大なピークをもつ。このピークの有無によって、ひっかかるかどうかを判断することができる。   FIG. 10 shows the torque required for the folding operation in a condition where no catching occurs and a condition in which the catching occurs, in which the horizontal axis represents the bending angle θ and the vertical axis represents the bending torque. As shown by the solid torque diagram, in the case of the catching condition, the torque has an excessive peak at a certain bending angle as compared with the bending torque in the case of the non-scratching condition shown by the broken line. Whether or not it is caught can be determined based on the presence or absence of this peak.

表1に、ボールが6個のクロスグルーブ型等速自在継手と、ボールが8個のクロスグルーブ型等速自在継手のそれぞれについて、ボール溝の交差角βをどこまで小さくしていくと折り曲げ戻し操作時のひっかかりが起きるか実験した結果を示す。折り曲げ角θは±10°であった。ひっかかり現象の有無によってクロスグルーブ型等速自在継手の成立の可否を判断し、可は○、否は×で表してある。表1より、ボールが8個の場合、ボール溝の交差角βを4.5°まで小さくしてもひっかかりなし、つまり、クロスグルーブ型等速自在継手として成立することが確認された。ボールが6個の場合、交差角βが8.0°でひっかかりが発生した。   Table 1 shows how the cross groove type constant velocity universal joint with 6 balls and the cross groove type constant velocity universal joint with 8 balls each change the bending angle β of the ball groove as much as possible. The result of an experiment to see if time catching occurs. The bending angle θ was ± 10 °. Whether or not a cross groove type constant velocity universal joint is established is determined based on the presence or absence of a catching phenomenon. From Table 1, it was confirmed that in the case of eight balls, even if the ball groove crossing angle β was reduced to 4.5 °, there was no catch, that is, a cross groove type constant velocity universal joint was established. In the case of 6 balls, a catch occurred when the crossing angle β was 8.0 °.

なお、限界角度は軸線に対するボール溝の交差角によって定式化されていた。その式はボールの個数に関係なく成立する式である。つまり、ボールの個数が増えてもひっかかり現象は現れるはずである。しかしながら、表1に示したとおり、ボール8個以上では、対をなす内・外輪のボール溝によって構成されるくさび角効果によるひっかかり現象は起きていないことを確認した。このことは、ボールの個数を増やすことによって、ある位相にあるボールからケージに作用する力が、くさび角が0になる効果によって失われることを他のボールがカバーして、等速自在継手が不安定になることを回避しているものと推測される。   The limit angle was formulated by the crossing angle of the ball groove with respect to the axis. The formula is established regardless of the number of balls. In other words, even if the number of balls increases, the catching phenomenon should appear. However, as shown in Table 1, it was confirmed that the catching phenomenon due to the wedge angle effect formed by the ball grooves of the inner and outer rings forming a pair did not occur in eight or more balls. This is because by increasing the number of balls, the force acting on the cage from the balls in a certain phase is lost due to the effect that the wedge angle becomes 0, so that other constant velocity universal joints are covered. It is presumed that they are avoiding instability.

次に、クロスグルーブ型等速自在継手の折り曲げ時のひっかかりにつき、解析結果に基づいて説明する。ひっかかりは、継手が作動角をとって戻そうとするときに、過大なトルクが必要となる現象である。図10は、ボールが6個の場合の折り曲げ角と折り曲げトルクの関係を示す。実線と破線のトルク曲線は、異なる位相における折り曲げトルクを示す。同図に示す実線のトルク曲線から分かるように、ひっかかりが生じる場合は、ある折り曲げ角度でトルクのピークが生じる。   Next, the hooking of the cross groove type constant velocity universal joint during bending will be described based on the analysis result. The catch is a phenomenon in which excessive torque is required when the joint attempts to return at an operating angle. FIG. 10 shows the relationship between the bending angle and the bending torque when there are six balls. The solid and dashed torque curves show the bending torque at different phases. As can be seen from the solid torque curve shown in the figure, when a catch occurs, a torque peak occurs at a certain bending angle.

解析モデルの主要寸法を説明すると、ボールが6個のモデルは、ボール径が7/8(22.225mm)、PCDが58.0mm、交差角が10°、T100トルクが748.5Nmである。ボールが10個のモデルは、ボール径が19/32(15.081mm)PCDが74.0mm、交差角が5°、T100トルクが741.3Nmである。   The main dimensions of the analysis model will be described. The model with six balls has a ball diameter of 7/8 (22.225 mm), a PCD of 58.0 mm, an intersection angle of 10 °, and a T100 torque of 748.5 Nm. The model with 10 balls has a ball diameter of 19/32 (15.081 mm), a PCD of 74.0 mm, an intersection angle of 5 °, and a T100 torque of 741.3 Nm.

図11は、上記実施の形態のように、10個のボールを用いるクロスグルーブ型等速自在継手の場合の折り曲げ角度と折り曲げトルクの関係を示す。同図に示すように、ボール数を10と多くした場合、ひっかかり時の折り曲げトルクが軽減される。ボールが10個の場合、6個の場合に比べて、同じすきま設定で、ひっかかり時の折り曲げトルクは約1/3となり、また、ひっかかりを生じる角度が異なる。なお、ボールが6個の継手では、3位相に最大のひっかかりが見られたのに対して、10個の継手では5位相で最大の引っ掛かりが見られた。   FIG. 11 shows the relationship between the bending angle and the bending torque in the case of a cross groove type constant velocity universal joint using 10 balls as in the above embodiment. As shown in the figure, when the number of balls is increased to 10, the bending torque at the time of catching is reduced. When the number of balls is 10, compared to the case of 6 balls, the bending torque at the time of catching is about 1/3 with the same clearance setting, and the angle causing the catching is different. In the joint with 6 balls, the maximum catch was observed in 3 phases, whereas in 10 joints, the maximum catch was observed in 5 phases.

交差角と作動角の関係を説明する。図12および図13は、ボールを10個とし、交差角を種々変えた場合の作動角と折り曲げトルクの関係の解析結果を示し、図12はドライブシャフト用、図13はプロペラシャフト用の場合である。以下ではプロペラシャフト用に該当する数値を括弧内に示す。これらの図に、ボールを6個として交差角を16°(10°)とした場合の曲線を合わせて示す。図中の交差角の単位は度である。   The relationship between the crossing angle and the operating angle will be described. 12 and 13 show the analysis results of the relationship between the operating angle and the bending torque when the number of balls is 10 and the crossing angle is variously changed. FIG. 12 shows the case for the drive shaft and FIG. 13 shows the case for the propeller shaft. is there. In the following, the numerical values corresponding to the propeller shaft are shown in parentheses. These figures also show curves when the number of balls is six and the crossing angle is 16 ° (10 °). The unit of the crossing angle in the figure is degrees.

同図によると、交差角が10°(5°)以上の各例では、作動角が25°(15°)になっても折り曲げトルクは低い値を保っている。これに対し、ボールが6個の継手では、交差角が16°(10°)と大きなものであっても、作動角が18°(12°)付近から大きくなるに従って、折り曲げトルクが急激に上昇している。これより、ボールを10個とした継手は、交差角が10°(5°)以上であれば、ボールが6個のものより折り曲げ特性が改善されることがわかる。より好ましくは、交差角が11°(6°)以上である。   According to the figure, in each example where the crossing angle is 10 ° (5 °) or more, the bending torque is kept low even when the operating angle is 25 ° (15 °). In contrast, with a joint with six balls, even when the crossing angle is as large as 16 ° (10 °), the bending torque increases rapidly as the operating angle increases from around 18 ° (12 °). is doing. From this, it can be seen that the bending characteristic of the joint with 10 balls is improved as compared with that with 6 balls if the crossing angle is 10 ° (5 °) or more. More preferably, the crossing angle is 11 ° (6 °) or more.

ドライブシャフト(プロペラシャフト)用のクロスグルーブ型等速自在継手の場合は、要求される作動角は一般的に20°(10°)程度であるため、作動角が25°(15°)までの範囲で見て折り曲げトルクが小さければよい。交差角が大きい場合は、折り曲げ特性上は有利であるが、前述したように、交差角が大きくなると、摺動ストロークを稼ぐことができなくなる。実用的な範囲で考慮すると、ドライブシャフト(プロペラシャフト)用のクロスグルーブ型等速自在継手の場合、ボール数が10の場合は交差角の最大は15°(9°)である。したがって、交差角βは、10°(5°)以上、15°(9°)以下の範囲であることが好ましい。   In the case of a cross groove type constant velocity universal joint for a drive shaft (propeller shaft), the required operating angle is generally about 20 ° (10 °), so the operating angle is up to 25 ° (15 °). It is sufficient that the bending torque is small when viewed in the range. When the crossing angle is large, it is advantageous in terms of bending characteristics. However, as described above, when the crossing angle becomes large, it becomes impossible to earn a sliding stroke. Considering in a practical range, in the case of a cross groove type constant velocity universal joint for a drive shaft (propeller shaft), when the number of balls is 10, the maximum crossing angle is 15 ° (9 °). Therefore, the crossing angle β is preferably in the range of 10 ° (5 °) or more and 15 ° (9 °) or less.

図14は、トルク伝達ボールを10個とした継手、および、6個とした継手において、それぞれ、ボール接触率を1.06と1.02との2種類(合計4種類)とした場合の、接触角αと折り曲げトルクの関係を示す。同図を参照して接触角と折り曲げトルクの関係を説明する。ボールを10個とした場合、ボール接触率の影響の傾向、つまり溝形状の影響の傾向は、ボールを6個とした場合と同様である。10個の継手の場合、接触角40°で接触率の影響はほぼなくなる。ボールを10個とした場合、ボール接触率が1.02では、接触率が30°であっても折り曲げトルクは低い値となる。そのため、接触角は30〜50°の範囲で適用可能である。しかし、ボール接触率を1.02よりも大きな値、たとえば1.06以上と高くする場合は、ボール接触率が折り曲げトルクに影響しなくなる値である40°以上の接触角とすることが好ましい。   FIG. 14 shows a joint with 10 torque transmitting balls and a joint with 6 torque balls when the ball contact ratio is two types of 1.06 and 1.02 (four types in total). The relationship between the contact angle α and the bending torque is shown. The relationship between the contact angle and the bending torque will be described with reference to FIG. When the number of balls is ten, the tendency of the influence of the ball contact rate, that is, the tendency of the influence of the groove shape is the same as when the number of balls is six. In the case of ten joints, the influence of the contact rate is almost eliminated at a contact angle of 40 °. When the number of balls is 10, when the ball contact rate is 1.02, the bending torque is low even if the contact rate is 30 °. Therefore, a contact angle is applicable in the range of 30-50 degrees. However, when the ball contact rate is higher than 1.02, for example, 1.06 or higher, it is preferable to set the contact angle to 40 ° or higher, which is a value at which the ball contact rate does not affect the bending torque.

図15は、ボールが10個のクロスグルーブ型等速自在継手において、横軸に交差角、縦軸に等速性をとり、各種の作動角の場合の交差角違いによる等速性の変化を示したものである。同図を参照して等速性について説明する。等速性は、(入力回転数−出力回転数)/(入力回転数)で表される。一般的に、作動角が小さいほど、また、交差角が大きくなるほど、等速性が優れる。ボールが6個の従来品では、交差角が16°(10°)のものにおいて、作動角をドライブシャフト(プロペラシャフト)用として要求される性能である20°(10°)とした場合、等速性は0.12(0.07)程度となる。これに対し、トルク伝達ボールが10個の例では、交差角を従来品と同じ16°(10°)とした場合、作動角が20°(10°)のときに0.012(0.006程度)となり、従来品よりも等速性が優れていることがわかる。作動角が20°(10°)の場合、ボールが10個の継手では、交差角を10°(5°)とすると、等速性は0.16(0.18)程度となり、上記従来品と同程度となり、交差角を11°(6°)とすると、等速性は0.08程度となって、上記従来品よりも優れたものとなる。   FIG. 15 is a cross-groove type constant velocity universal joint with 10 balls, in which the horizontal axis represents the crossing angle and the vertical axis represents the constant velocity, and the change in the constant velocity due to the difference in the crossing angle in the case of various operating angles. It is shown. The constant velocity property will be described with reference to FIG. The constant velocity is represented by (input rotation speed−output rotation speed) / (input rotation speed). In general, the smaller the operating angle and the larger the crossing angle, the more uniform. In the conventional product with six balls, when the crossing angle is 16 ° (10 °) and the operating angle is 20 ° (10 °), which is the performance required for the drive shaft (propeller shaft), etc. The speed is about 0.12 (0.07). On the other hand, in the case of 10 torque transmitting balls, when the crossing angle is 16 ° (10 °), which is the same as the conventional product, 0.012 (0.006) when the operating angle is 20 ° (10 °). It is understood that the constant velocity is superior to the conventional product. When the operating angle is 20 ° (10 °) and the joint has 10 balls, if the crossing angle is 10 ° (5 °), the constant velocity will be about 0.16 (0.18). If the crossing angle is 11 ° (6 °), the constant velocity is about 0.08, which is superior to the conventional product.

このように、ボールを10個とすると、ドライブシャフト(プロペラシャフト)用の継手として要求される作動角20°(10°)の場合に、6個ボールの従来品と交差角が同じ場合は、等速性にも優れたものとなる。また、交差角を10°(6°)まで小さくしても、従来品と同程度の等速性であり、等速性の観点からも、ボールを10個とした継手は、交差角を小さくして作動ストロークを稼ぐことが可能である。   Thus, when the number of balls is 10 and the crossing angle is the same as the conventional product of 6 balls when the operating angle is 20 ° (10 °) required as a joint for a drive shaft (propeller shaft), It is also excellent in isokineticity. Moreover, even if the crossing angle is reduced to 10 ° (6 °), the joint has the same speed as the conventional product. From the viewpoint of constant speed, the joint with 10 balls has a small crossing angle. It is possible to earn operating strokes.

なお、ボールを10個とすると、ボールが小さくなるため、個々のボールに負荷される荷重が同じであれば、トルク伝達ボールが6個の継手に比べて、ボール溝14a,14b;124a,124bとの接触部における面圧が高くなる。しかし、10個とすると、ボール個数が増えることで、個々のボールに負荷される荷重が小さくなるため、面圧の問題も解消した設計が可能である。   When the number of balls is ten, the balls become small. Therefore, if the load applied to each ball is the same, the torque transmission balls have the ball grooves 14a, 14b; 124a, 124b as compared to the six joints. The contact pressure at the contact portion with the surface becomes high. However, when the number of balls is 10, the load applied to each ball is reduced by increasing the number of balls, so that a design that eliminates the problem of surface pressure is possible.

また、ボールを10個としたクロスグルーブ型等速自在継手は、生産性にもすぐれたものとなる。すなわち、クロスグルーブ型等速自在継手において、ボールの個数を8としても、従来の6個の継手よりは折り曲げトルク特性に優れたものとなる。しかし、8個とすると、外輪あるいは内輪に設ける直径方向に対向した一対のボール溝の軸線に対する傾き方向が互いに逆方向となるため、これら一対のボール溝を同時加工することができなくて、加工性が悪く、生産性の低下、コスト増を招く。これに対してボールが10個であると、外輪あるいは内輪に設ける直径方向に対向した一対のボール溝の軸線に対する傾き方向が同じ方向となる。そのため、これら一対のボール溝を同時加工することができて、ボール溝の加工性がよく、生産性に優れ、コスト低下が図られる。   In addition, the cross groove type constant velocity universal joint having ten balls is excellent in productivity. That is, in the cross groove type constant velocity universal joint, even if the number of balls is eight, the bending torque characteristics are superior to the conventional six joints. However, if there are eight, the inclination directions with respect to the axis of the pair of diametrically opposed ball grooves provided on the outer ring or the inner ring are opposite to each other, so that the pair of ball grooves cannot be processed at the same time. Poor property, resulting in decreased productivity and increased cost. On the other hand, when the number of balls is ten, the inclination direction with respect to the axis line of the pair of ball grooves opposed to the diameter direction provided in the outer ring or the inner ring is the same direction. Therefore, the pair of ball grooves can be processed simultaneously, the workability of the ball grooves is good, the productivity is excellent, and the cost is reduced.

(A)はこの発明の実施の形態を示すクロスグルーブ型等速自在継手の内輪の端面図、(B)は図1(A)における内輪の縦断面図(A) is an end view of an inner ring of a cross groove type constant velocity universal joint showing an embodiment of the present invention, and (B) is a longitudinal sectional view of the inner ring in FIG. 1 (A). 図1における内輪の斜視図1 is a perspective view of the inner ring in FIG. 従来の技術を示すクロスグルーブ型等速自在継手の縦断面図Longitudinal sectional view of a cross-groove type constant velocity universal joint showing conventional technology 図3の継手のグリースキャップを取り外した状態の端面図End view of the joint of Fig. 3 with the grease cap removed 図3の継手の外輪内周面および内輪外周面の展開図FIG. 3 is a developed view of the inner ring outer peripheral surface and inner ring outer peripheral surface of the joint of FIG. 図3の継手におけるボール溝の要部横断面図FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part of the ball groove in the joint of FIG. 図3の継手におけるボール溝とボールの関係を示す略図Schematic showing the relationship between the ball groove and the ball in the joint of FIG. ボール数が10のクロスグルーブ型等速自在継手を示す図4と類似の端面図End view similar to FIG. 4 showing a cross groove type constant velocity universal joint with 10 balls 図8における内輪の端面図End view of the inner ring in FIG. 折り曲げ角と折り曲げトルクの関係を示すグラフGraph showing the relationship between bending angle and bending torque 実施の形態における作動角と折り曲げトルクの関係を示すグラフThe graph which shows the relationship between the operating angle and bending torque in embodiment 交差角を種々異ならせたモデルの作動角と折り曲げトルクの関係を示すグラフ(ドライブシャフト用)Graph showing the relationship between operating angle and bending torque for models with different crossing angles (for drive shafts) 交差角を種々異ならせたモデルの作動角と折り曲げトルクの関係を示すグラフ(プロペラシャフト用)Graph showing the relationship between operating angle and bending torque for models with different crossing angles (for propeller shafts) ボールの個数およびボール接触率を種々異ならせたモデルにおける接触率と折り曲げトルクの関係を示すグラフGraph showing the relationship between contact rate and bending torque in models with different numbers of balls and different ball contact rates 作動角を種々異ならせたモデルにおける交差角と等速性の関係を示すグラフGraph showing the relationship between crossing angle and constant velocity in models with different working angles

符号の説明Explanation of symbols

10 外輪(外方継手部材)
12 内周面
14a,14b ボール溝
16 ボルト穴
20,120 内輪(内方継手部材)
22 外周面
24a,24b;124a,124b ボール溝
122 小径部
126 テーパ部
128 大径部
30 ボール(トルク伝達要素)
40 ケージ
10 Outer ring (outer joint member)
12 Inner peripheral surface 14a, 14b Ball groove 16 Bolt hole 20, 120 Inner ring (inner joint member)
22 outer peripheral surface 24a, 24b; 124a, 124b Ball groove 122 Small diameter portion 126 Tapered portion 128 Large diameter portion 30 Ball (torque transmission element)
40 cage

Claims (4)

外周面にボール溝を有する内輪と、内周面にボール溝を有する外輪と、対をなす内輪のボール溝と外輪のボール溝との間に組み込んだボールと、すべてのボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、前記内輪が中空パイプシャフトにボール溝を形成したものであるクロスグルーブ型等速自在継手。   An inner ring having a ball groove on the outer peripheral surface, an outer ring having a ball groove on the inner peripheral surface, a ball assembled between the ball groove of the pair of inner ring and the ball groove of the outer ring, and all the balls in the same plane A cross-groove type constant velocity universal joint comprising a cage for holding, and wherein the inner ring is formed by forming a ball groove on a hollow pipe shaft. 互いに逆方向に傾斜した外輪のボール溝と内輪のボール溝の軸線に対する交差角が4.5°以上8.5°未満で、ボールの数が8である請求項1のクロスグルーブ型等速自在継手。   The cross-groove type constant velocity universal according to claim 1, wherein an angle of intersection between an outer ring ball groove and an inner ring ball groove inclined in opposite directions is not less than 4.5 ° and less than 8.5 °, and the number of balls is 8. Fittings. 互いに逆方向に傾斜した外輪のボール溝と内輪のボール溝の軸線に対する交差角が10°以上15°以下で、ボールの数が10である請求項1のクロスグルーブ型等速自在継手。   The cross-groove type constant velocity universal joint according to claim 1, wherein an angle of intersection with an axis of the ball groove of the outer ring and the ball groove of the inner ring inclined in opposite directions is 10 ° to 15 ° and the number of balls is 10. 互いに逆方向に傾斜した外輪のボール溝と内輪のボール溝の軸線に対する交差角が5°以上9°以下で、ボールの数が10である請求項1のクロスグルーブ型等速自在継手。   2. The cross groove type constant velocity universal joint according to claim 1, wherein an angle of intersection between the outer ring ball groove and the inner ring ball groove inclined in opposite directions is 5 ° to 9 ° and the number of balls is 10.
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