JP2007309493A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性の向上を図ることができるとともに、ケージ内への内輪の組込み性の向上を図って組立作業の簡易化及び短時間化を達成できる等速自在継手を提供する。
【解決手段】内球面２１に複数のトラック溝２２が形成された外方部材と、外球面２４に複数のトラック溝２５が形成された内方部材と、外方部材のトラック溝２２と内方部材のトラック溝２５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール２７と、外方部材の内球面２１と内方部材の外球面２３との間に介在してボール２７を保持するケージ２８とを備えた等速自在継手である。ケージ２８の外方部材開口側の内径面端部と外方部材奥側の内径面端部の少なくともどちらか一方を、外端縁３８が内端縁３７よりも拡径した切欠部３５を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は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等速自在継手が使用される。この等速自在継手は、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。一般的に、前述した等速自在継手としては、バーフィールド型（ＢＪ）やアンダーカットフリー型（ＵＪ）が広く知られている。

例えば、ＢＪタイプの等速自在継手は、図５に示すように内球面１に複数のトラック溝２が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外方部材としての外輪３と、外球面４に外輪３のトラック溝２と対をなす複数のトラック溝５が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内方部材としての内輪６と、外輪３のトラック溝２と内輪６のトラック溝５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール７と、外輪３の内球面１と内輪６の外球面４との間に介在してボール７を保持するケージ８とを備えている。

また、内輪６にはシャフト１０が嵌入されている。すなわち、内輪６の中心孔の内径面にスプライン部１１を形成し、このスプライン部１１にシャフト１０のスプライン部９を嵌合させる。なお、シャフト１０のスプライン部９には周方向凹溝１２が形成され、この周方向凹溝１２にシャフト抜け止め用の止め輪１３が装着されている。

ケージ８は、複数のポケット１４が設けられ、このポケット１４にボール７が支持されている。また、図６に示すように、ケージ８の内径面（内球面）１６の開口部側には切欠部１５が設けられている。この場合の切欠部１５は、ケージ軸心と平行に面取りがなされることによって形成される。

前記外輪３のトラック溝２は、図５に示すように、その曲率中心Ｏ１を継手中心Ｏから軸方向に外輪３の開口側にずらし、内輪６のトラック溝５は、その曲率中心Ｏ２を継手中心Ｏから軸方向に外輪３のトラック溝２の曲率中心Ｏ１と反対側の奥側に等距離ｆだけ離して設けている。

ところで、内輪６をケージ８に組み込む方法は、特許文献１、特許文献２、特許文献３、及び特許文献４等に記載されている。すなわち、図７に示すように、内輪６の軸線Ｌ１とケージ８の軸線Ｌとを直交させた状態で、その内輪６の外球面４の一部（トラック溝間に形成される複数の突出部１７のうちの一つの突出部１７Ａ）をケージ８のポケット１４に落とし込み、この状態で内輪６をケージ８に挿入し、その後、内輪６をケージ８に対して９０°回転させて、ケージ８の軸線に内輪６の軸線を一致させて正規の姿勢に配置する方法が一般的である。

特開平９−１７７８１４号公報 特公平８−６７５８公報 特表平５−５０９３８６号公報 特開２００３−１１３８５６号公報

このような組込み方法においては、ケージ８の耐久性を確保するために、図６に示すように、内球面１６の開口部側に切欠部１５を設け、ケージ８の開口部の径（インロー径）Ｄを出来る限り小さく設定していた。

ところが、内輪６とケージ８の球面接触面積を確保するために、ケージ内球面面積を拡大した場合、前記した従来のケージ８では、ケージ８の内球面１６の開口部側に、ケージ軸線と平行な面とされた切欠部１５が形成されているため、内輪６の突出部１７Ａをケージ８の一つのポケット１４Ａに落とし込んだ際に、切欠部１５のエッジ部(開口端縁)１８に、内輪６のトラック溝５Ａの底面が干渉し易くなり、内輪・ケージ間の組込み性が悪化するという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みて、耐久性の向上を図ることができるとともに、ケージ内への内輪の組込み性の向上を図って組立作業の簡易化及び短時間化を達成できる等速自在継手を提供する。

本発明の等速自在継手は、内球面に複数のトラック溝が形成された外方部材と、外球面に複数のトラック溝が形成された内方部材と、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、前記外方部材の内球面と内方部材の外球面との間に介在してボールを保持するケージとを備えた等速自在継手において、前記ケージの外方部材開口側の内径面端部と外方部材奥側の内径面端部の少なくともどちらか一方を、外端縁が内端縁よりも拡径した切欠部を設けたものである。

本発明の等速自在継手では、内輪をケージに組み込む際には、内輪の一部をケージのポケットに落としこむことになる。この際、切欠部は外端縁が内端縁よりも拡径しているので、切欠部の内端縁がトラック溝の底面に当接することになって、外端縁にトラック溝の底面が干渉されずに済む。すなわち、ケージのトラック溝の底面に対する干渉点が内端縁となり、トラック溝の底側となって、内輪がポケットに深く落ち込むことができる。このため、内輪とケージとの隙間（組み込むために必要とする隙間であって、余裕代）を比較的大きくとれる。

切欠部を、内端縁から外端縁に向かって次第に拡径するテーパ面とすることができる。また、切欠部の内径面を凸アール面としたり、凹アール面としたりすることができる。

本発明では、切欠部での外端縁径が大きくなっているので、内輪をこの切欠部側からケージ内へ導入（嵌め込み）する際、内輪のトラック溝をこの切欠部に落とし込めば、内輪とケージとの間に余裕代を比較的大きくとることができる。これによって、内輪のケージ内への組込み作業の容易化を図ることができる。

また、切欠部がケージ軸線と平行な面とされた従来のものでは、トラック溝の底面に対するケージの干渉点がエッジ部(開口端縁)であるので、この干渉状態において、切欠部の内端縁とトラック溝の底面との間に隙間が生じている。これに対して、本発明では、トラック溝の底面に対するケージの干渉点が切欠部の外端縁である。このため、前記余裕代を同一とすれば、ケージの内球面の面積を前記隙間分大きくできて、内輪とケージ間の球面接触面積を増加させることができ、耐久性の向上を図ることができる。

本発明に係る等速自在継手の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。

この等速自在継手は、図１に示すように内球面２１に複数のトラック溝２２が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外方部材としての外輪２３と、外球面２４に外輪２３のトラック溝２２と対をなす複数のトラック溝２５が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内方部材としての内輪２６と、外輪２３のトラック溝２２と内輪２６のトラック溝２５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール２７と、外輪２３の内球面２１と内輪２６の外球面２４との間に介在してボール２７を保持するケージ２８とを備えている。

前記外輪２３のトラック溝２２は、その曲率中心Ｏ１を継手中心Ｏから軸方向に外輪２３の開口側にずらし、内輪２６のトラック溝２５は、その曲率中心Ｏ２を継手中心Ｏから軸方向に外輪２３のトラック溝２２の曲率中心Ｏ１と反対側の奥側に等距離ｆだけ離して設けている。

また、内輪２６にはシャフト３４が嵌入されている。すなわち、内輪２６の中心孔の内径面にスプライン部３１を形成し、このスプライン部３１にシャフト３４のスプライン部２９を嵌合させる。なお、シャフト３４のスプライン部２９には周方向凹溝３２が形成され、この周方向凹溝３２にシャフト抜け止め用の止め輪３３が装着されている。

ケージ２８は、複数のポケット４３が周方向に沿って所定ピッチ（この場合、６０度ピッチ）に設けられ、このポケット４３にボール２７が収容されている。また、ケージ２８の内径面（内球面）３６の開口部側には切欠部３５が設けられている。この場合の切欠部３５は、図２に示すように、その内端縁３７から外端縁３８に向かって順次拡径しているテーパ部にて形成されている。この切欠部３５のテーパ角θとしては、任意に設定できる。

また、ケージ２８は、その外径面（外球面）３９の曲率半径と外輪２３の内球面２１の曲率半径とが同一に設定されるとともに、その内径面（内球面）３６の曲率半径と内輪２６の外球面２４の曲率半径とが同一に設定されている。

ところで、内輪２６は外球面２４に周方向に沿って所定ピッチでトラック溝２５が形成されているので、隣合うトラック溝２５間に突出部４０が形成されているといえる。すなわち、内輪２６の外径側に周方向に沿って交互にトラック溝２５と突出部４０とが配設されている。

次に、前記のように構成される等速自在継手の内輪２６のケージ２８への組み込み方法を説明する。まず、図２に示すように、内輪２６の軸線Ｌ１とケージ２８の軸線Ｌとを直交させ、内輪２６の一つの突出部４０（突出部４０Ａ）をケージ２８の一つのポケット４３（ポケット４３Ａ）に落としこむ。この状態で、この落とし込んだ突出部４０の外側の隣のトラック溝２５Ａをケージ２８の入口部（切欠部３５）にあてがいながら、内輪２６をその軸心廻りに矢印Ｘ方向に回動させる。

これによって、内輪２６をケージ２８内に挿入し、その後、内輪２６の外球面２４の球面中心と、ケージ２８の内球面３６の球面中心とを一致させる。次に、内輪２６をケージ２８に対して９０度回転させて、内輪２６の軸線Ｌ１とケージ２８の軸線Ｌとを一致させる。これによって、ケージ２８への内輪２６の組み込みが終了する。

ところで、この等速自在継手では、ケージ２８の内径面（内球面）３６の開口部側には切欠部３５が設けられているので、図２に示すように、内輪２６の突出部４０Ａをケージ２８のポケット４３Ａに落としこむ際には、切欠部３５の内端縁３７がトラック溝２５Ａの底面に当接することになる。ところが、切欠部３５の外端縁３８は内端縁３７よりも拡径しているので、この外端縁３８にトラック溝２５Ａの底面が干渉されずに済む。すなわち、ケージ２８のトラック溝２５Ａの底面に対する干渉点が内端縁３７となり、トラック溝２５Ａの底側となって、内輪２６がポケット４３Ａに深く落ち込むことができる。このため、内輪２６とケージ２８との隙間（組み込むために必要とする隙間であって、余裕代）Ｓを比較的大きくとれる。

これに対して、図７に示す従来のものでは、ケージ８の内径面の開口部側には、ケージ軸線と平行な面とされた切欠部１５が形成されているため、切欠部１５のエッジ部(開口端縁)１８に、内輪６のトラック溝５Ａの底面が干渉する。すなわち、トラック溝５の底面に対するケージ８の干渉点が開口端縁１８となり、内輪６がポケット１４Ａに深く落ち込むことができない。このため、内輪６とケージ８との隙間（組み込むために必要とする隙間であって、余裕代）Ｓをあまり大きくとれない。

本発明の等速自在継手では、切欠部３５は内端縁３６が内端縁３７よりも拡径しているので、切欠部３５での外端縁径が大きくなっている。このため、内輪２６をこの切欠部３５側からケージ２８内へ導入（嵌め込み）する際、内輪２６のトラック溝２５をこの切欠部に落とし込めば、内輪２６とケージ２８との間に余裕代（余裕量）を比較的大きくとることができる。これによって、内輪２６のケージ２８内への組込み作業の容易化を図ることができる。

また、図７に示すように、切欠部１５がケージ軸線と平行な面とされた従来のものでは、トラック溝５の底面に対するケージ８の干渉点がエッジ部(開口端縁)１８であるので、図７から分かるように、干渉状態において、切欠部１５の内端縁１９とトラック溝５の底面との間に隙間Ｓ１が生じている。これに対して、本発明では、トラック溝２５の底面に対するケージ２８の干渉点が切欠部３５の外端縁３８である。このため、前記余裕代Ｓを同一とすれば、ケージ２８の内球面３６の面積を前記隙間Ｓ１分大きくできて、内輪２６とケージ２８間の球面接触面積を増加させることができ、耐久性の向上を図ることができる。

次に、図３は切欠部３５の変形例を示し、この切欠部３５は、その内径面を凸アール面４１としている。なお、この凸アール面４１の曲率半径としては、外端縁３８が内端縁３７よりも拡径でき、かつ、内輪６のトラック溝５の底面に干渉しにくい範囲で任意に設定できる。

図４は切欠部３５の他の変形例を示し、切欠部３５の内径面を凹アール面４２としている。なお、この凹アール面４２の曲率半径としても、外端縁３８が内端縁３７よりも拡径でき、かつ、内輪６のトラック溝５の底面に干渉しにくい範囲で任意に設定できる。

このように、切欠部３５の内径面を凸アール面４１としても、凹アール面４２としても、外端縁３８が内端縁３７よりも拡径させているので、図１等に示すテーパ部からなる切欠部３５を有する等速自在継手と同様の作用効果を奏する。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、ケージ２８に設けられる切欠部３５としては、前記実施形態では、外輪２３の開口側の開口部に設けられていたが、外輪２３の奥側の開口部に設けられるものであってもよい。すなわち、両開口部のうちどちらか一方側に設けられるものであっても、両方側に設けられるものであってもよい。

等速自在継手として、実施形態では、バーフィールド型（ＢＪ）であったが、アンダーカットフリー型（ＵＪ）であってもよい。また、ボール２７の数も任意であって、６個であっても８個であってもよい。

本発明の実施形態を示す等速自在継手の要部断面図である。 ケージへの内輪の組み込み方法を示す側面図である。 ケージの変形例を示す要部拡大断面図である。 ケージの他の変形例を示す要部拡大断面図である。 従来の等速自在継手の要部断面図である。 従来のケージの側面図である。 従来の等速自在継手のケージへの内輪の組み込み方法を示す側面図である。

符号の説明

２１ 内球面
２２ トラック溝
２４ 外球面
２５ トラック溝
２７ ボール
２８ ケージ
３５ 切欠部
３７ 内端面
３８ 外端面
４１ 凸アール面
４２ 凹アール面

Claims (4)

1. 内球面に複数のトラック溝が形成された外方部材と、外球面に複数のトラック溝が形成された内方部材と、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、前記外方部材の内球面と内方部材の外球面との間に介在してボールを保持するケージとを備えた等速自在継手において、
   前記ケージの外方部材開口側の内径面端部と外方部材奥側の内径面端部の少なくともどちらか一方を、外端縁が内端縁よりも拡径した切欠部を設けたことを特徴とする等速自在継手。
2. 前記切欠部を、内端縁から外端縁に向かって次第に拡径するテーパ面としたことを特徴とする請求項１の等速自在継手。
3. 前記切欠部の内径面を凸アール面としたことを特徴とする請求項１の等速自在継手。
4. 前記切欠部の内径面を凹アール面としたことを特徴とする請求項１の等速自在継手。

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