JP2008095844A - 等速自在継手及び等速自在継手の組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大端面側の保持器の肉厚が増加し、保持器と内輪とが接する球面面積も増加することになって、保持器延いては等速自在継手全体の強度や耐久性を向上させることができる等速自在継手および等速自在継手の組立方法を提供する。
【解決手段】保持器２８に内径方向の押圧力を付与して、保持器２８の内径孔３７を長径部と短径部とを有する楕円形状に弾性変形させる。内側継手部材の軸線と保持器の軸線Ｍ１とを直交させた状態で、保持器の内径孔を楕円形状に維持しつつ、内側継手部材を保持器に挿入する。次に、保持器の押圧力を解除して内径孔を円形孔に復元する。その後、内側継手部材を保持器に対して９０°回転させて、保持器の軸線Ｍ１と内側継手部材の軸線とを一致させる。
【選択図】図２

Description

本発明は等速自在継手および等速自在継手の組立方法に関する。

等速自在継手は、自動車や各種産業機械の動力伝達系において、駆動側の回転軸と従動側の回転軸を連結して等角速度でトルクを伝達するもので、固定式と摺動式がある。固定式が角度変位のみを許容するのに対し、摺動式は角度変位と軸方向変位の両方を許容するタイプである。

トルク伝達要素としてボールを用いるボールタイプの摺動式等速自在継手として、ダブ
ルオフセット型等速自在継手（以下、ＤＯＪと称す）がよく知られている（特許文献１）。このＤＯＪでは、トルク伝達ボール（以下、単にボールと称す）を６個または８個有するものが代表的である。

ＤＯＪタイプの等速自在継手は、図８に示すように、外径面４に複数の直線状のトラック溝５を軸方向に形成した内輪６と、内径面に複数の直線状のトラック溝２を軸方向に形成した外輪３と、内輪６のトラック溝５と外輪３のトラック溝２とが協働して形成されるボールトラックに配された複数のボール７と、ボール７を保持する保持器８とで構成される。

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１１の内径面にスプライン部を形成し、このスプライン部にシャフト１０のスプライン部を嵌合させる。

保持器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９に示すように、保持器８の内径面１６の大端面側には切欠部１５が設けられている。この場合の切欠部１５は、保持器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。保持器８の大端面側の内径部に段差１８が設けられている。保持器８の内径面の球面中心Ｏ１と保持器８の外径面の球面中心Ｏ２とが、ボール中心を含む継手中心面Ｏに対して軸方向に等距離だけ反対側にオフセットされている。

ＤＯＪにおいて、保持器８と内輪６の組み込みは、特許文献２（特許文献２における図９）に開示のものでは、図１１に示すように、内輪６の軸線Ｍ２と保持器８の軸線Ｍ１とを一致させ、内輪６のトラック溝５の位相と保持器８のポケット１４間の柱部２０の位相を合わせながら内輪６を保持器８の大端面側から内径面に挿入し、さらに、内輪６を保持器８に対して円周方向に所定量回転させて、内輪６の外径面６ａの位相と保持器８の柱部２０の位相を一致させることによって行っていた。内輪６を挿入するため、保持器８の大端面側の内径寸法Ａ０を内輪６の外径寸法Ｄ０と同寸法か、わずかに大きくしてある。
実開平１−１６５３３１号公報 特開平９−１７７８１０号公報

特許文献２の図９に示す従来方法では、特にトルク伝達容量の増大等を目的としてボール個数を増やすような場合等において、保持器８の大端面側の強度不足や保持器全体の剛性不足が懸念される。また、前記特許文献１に記載されたものでは、内輪６の外径に平坦部を形成したことによって、保持器８の大端面側の内径を拡大して、保持器８の大端面側での肉厚を増加させることはできるが、内輪６と保持器８との球面接触面が減少し、耐久性や強度等が低下するおそれがある。

また、前記特許文献２に記載されたものでは、保持器８の大端面側の内径寸法Ａ０を、内輪６の外径寸法Ｄ０よりも大とする必要がなくなる。これにより、Ａ０を小径に設定できるため、大端面側の保持器肉厚を確保でき、この特許文献２に記載のものでは、保持器８の大端面側の内径寸法Ａ０を従来よりも小径に設定することができる。しかしながら、保持器８の内径Ｂ０の寸法を内輪６の外径Ｃ０より小さくすることができないため、設計仕様によっては、内輪６と保持器８の球面接触面を十分に確保できない場合もある。

本発明は、上記課題に鑑みて、強度や耐久性の向上を図ることができるとともに、保持器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。

本発明は、上記課題に鑑みて、入口部（大端面側）の保持器の肉厚が増加し、保持器と内輪とが接する球面面積も増加することになって、保持器延いては等速自在継手全体の強度や耐久性を向上させることができる等速自在継手の組立方法を提供する。

本発明の等速自在継手の組立方法は、内径面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外径面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と内側継手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、前記外側継手部材の内径面と内側継手部材の外径面との間に介在してボールを保持する保持器とを備え、前記保持器の内径面の球面中心と保持器の外径面の球面中心とが、ボール中心を含む継手中心面に対して軸方向に等距離だけ反対側にオフセットされているダブルオフセット型等速自在継手の組立方法において、前記保持器に内径方向の押圧力を付与して、保持器の内径孔を長径部と短径部とを有する楕円形状に弾性変形させた後、内側継手部材の軸線と保持器の軸線とを直交させた状態で、保持器の内径孔を楕円形状に維持しつつ、前記保持器の長径部の長軸の位相に、内側継手部材の一つのトラック溝の最大外径エッジ間を結ぶ直線と、このトラック溝に１８０°相対向した他のトラック溝の最大外径エッジ間を結ぶ直線との中心線の位相を合わせて、内側継手部材を保持器に挿入し、次に、保持器の押圧力を解除して内径孔を円形孔に復元し、その後、内側継手部材を保持器に対して９０°回転させて、保持器の軸線と内側継手部材の軸線とを一致させることを特徴とするものである。

本発明の等速自在継手の組立方法によれば、保持器に内径方向の押圧力を付与することによって、保持器の内径孔を楕円形状に弾性変形させることができ、このため、保持器の内径孔の長径部の径（長軸）を内輪の外径よりも長くして、この状態での内側継手部材を保持器内へ挿入することができる。従って、自由状態での保持器の大端面側の内径寸法を小さくできる。また、保持器の押圧力を解除すれば、内径孔を円形孔に復元するので、等速自在継手としての機能を損なうことがない。

本発明の等速自在継手は、内径面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外径面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と内側継手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、前記外側継手部材の内径面と内側継手部材の外径面との間に介在してボールを保持する保持器とを備え、前記保持器の内径面の球面中心と保持器の外径面の球面中心とが、ボール中心を含む継手中心面に対して軸方向に等距離だけ反対側にオフセットされているダブルオフセット型等速自在継手であって、前記保持器に内径方向の押圧力を付与して、保持器の内径孔を長径部と短径部とを有する楕円形状に弾性変形させた後、内側継手部材の軸線と保持器の軸線とを直交させた状態で、保持器の内径孔を楕円形状に維持しつつ、前記保持器の長径部の長軸の位相に、内側継手部材の一つのトラック溝の最大外径エッジ間を結ぶ直線と、このトラック溝に１８０°相対向した他のトラック溝の最大外径エッジ間を結ぶ直線との中心線の位相を合わせて、内側継手部材を保持器に挿入し、次に、保持器の押圧力を解除して内径孔を円形孔に復元し、その後、内側継手部材を保持器に対して９０°回転させて、保持器の軸線と内側継手部材の軸線とを一致させる組立方法にて組立ててなるものである。

本発明の等速自在継手によれば、保持器に内径方向の押圧力を付与することによって、保持器の内径孔の長径部の径（長軸）を内輪の外径よりも長くして、この状態での内側継手部材を保持器内へ挿入することができる。従って、自由状態での保持器の大端面側の内径寸法を小さくできる。また、保持器の押圧力を解除すれば、内径孔を円形孔に復元するので、等速自在継手としての機能を損なうことがない。

保持器はその大端面側の内径部に段差を有し、この段差の内径寸法をＢ１とし、内側継手部材の一つのトラック溝の最大外径エッジ間を結ぶ直線と、このトラック溝に１８０°相対向した他のトラック溝の最大外径エッジ間を結ぶ直線との距離をＣ１としたときに、Ｂ１≦Ｃ１とするとともに、保持器の大端面側の内径寸法をＡ１とし、内側継手部材の外径寸法をＤ１としたときに、Ａ１≦Ｄ１とする。

Ｂ１≦Ｃ１及びＡ１≦Ｄ１であっても、保持器に内径方向の押圧力を付与することによって、保持器の内径孔の長径部の径を内輪の外径よりも長くできる。このため、内側継手部材の保持器内への挿入が可能である。

本発明では、自由状態での保持器の大端面側の内径寸法を小さくできるので、その小さくした分、保持器の大端面側の肉厚寸法を増加させることができる。従って、従来のように内輪（内側継手部材）の外径面に平坦部を形成する必要がない。このため、保持器と内輪との球面面積を十分に確保して、大端面側の保持器の内径寸法を増加させることができ、保持器延いては等速自在継手全体の強度や耐久性を向上させることができる。しかも、保持器の押圧力を解除すれば、内径孔を円形孔に復元するので、等速自在継手としての機能を損なうことがない。このため、等速自在継手として安定した機能を発揮して信頼性に優れる。

特に、Ｂ１≦Ｃ１及びＡ１≦Ｄ１に設定することによって、保持器の大端面側の内径寸法を確実に小さくでき、保持器延いては等速自在継手全体の強度および耐久性を一層向上させることができる。

本発明に係る等速自在継手および組立方法の実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。

図２に本発明に係る等速自在継手の保持器（保持器）を示し、図３と図４に本発明に係る等速自在継手の内輪を示す。保持器２８は、複数（この場合８個）のポケット３４を有し、このポケット３４にボール（図示省略）が支持されている。また、図２（ａ）に示すように、保持器２８の内径面３６の大端面側には切欠部３５が設けられ、この切欠部３５から連続して反大端面側に段差４０が設けられている。この場合の切欠部３５は、保持器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。

また、内輪２６は、等速自在継手の内側継手部材を構成し、外径面２４に外輪（等速自在継手の外側継手部材）のトラック溝と対をなす複数（この場合８個）のトラック溝２５が軸方向に沿って形成されている。そして、内輪２６にはシャフト（図示省略）が嵌入されている。すなわち、内輪２６の中心孔３０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にシャフトのスプライン部を嵌合させる。

前記ボールを保持する保持器２８の内径面３６の球面中心Ｏ１と保持器２８の外径面３３の球面中心Ｏ２とが、ボール中心を含む継手中心面Ｏに対して軸方向に等距離だけ反対側にオフセットされている。

ところで、保持器２８に、径方向内方への押圧力Ｆ、Ｆ（径方向に圧縮力）を付与すれば、この保持器２８の内径孔３７が図５に示すように、長径部３７ａと短径部３７ｂとを有する楕円形状に弾性変形する。すなわち、保持器２８の中心Ｏ５を、Ｘ−Ｙ座標上の中心に配置した場合に、Ｘ軸に沿って押圧力Ｆ、Ｆを付与すれば、Ｙ軸上に長径部３７ａが対応する。

この図５に示すように弾性変形させた状態では、長径部３７ａの段差４０の内径寸法をＢ２とし、内輪２６の一つのトラック溝２５（２５ａ）の最大外径エッジ間を結ぶ直線Ａと、このトラック溝に１８０°相対向した他のトラック溝２５（２５ｂ）の最大外径エッジ間を結ぶ直線Ｂとの距離をＣ１（図３参照）としたときに、Ｂ２≧Ｃ１とする。

内輪２６の軸方向長さＷと同一の範囲における保持器２８の長径部３７ａの対角線Ｌ（図５上の点ａと点ｂとを結ぶ直線）の長さをＡ４（図５参照）とし、後述するように、内輪２６を保持器２８に挿入する際に、この点ａと点ｂとに対応する部位における内輪２６の長さ寸法(図４参照)をＣ２としたときに、Ｃ２≦Ａ４とする。

なお、短径部３７ｂの段差４０の内径寸法をＢ３とすると、Ｂ３をＷよりも大となる。また、保持器２８の大端面側（切欠部３５）において、長径部３７ａの内径寸法をＡ２とし、短径部３７ｂの内径寸法をＡ３とすると、このＡ２及びＡ３は弾性変形後の復元が可能となる寸法に設定される。

また、弾性変形させない状態（自由状態）での保持器２８の大端面側（切欠部３５）の内径をＡ１（図２参照）とし、内輪２６の外径寸法をＤ１としたときに、Ａ１≦Ｄ１とする。さらに、段差４０の内径をＢ１としたときに、Ｂ１≦Ｃ１としている。

次に本発明の組立方法を説明する。まず、図５に示すように、保持器２８を、内径孔３７が長径部３７ａと短径部３７ｂとを有する楕円形状になるように弾性変形させる。この状態では、前記したように、Ｂ２≧Ｃ１となるとともに、Ａ４≧Ｃ２となる。そして、この状態を維持しつつ、内輪２６の軸線Ｍ２と保持器２８の軸線Ｍ１とを直交させた状態で、図１に示す矢印のように、保持器２８の長径部３７ａの長軸の位相に、内輪２６の一つのトラック溝２５の最大外径エッジ間を結ぶ直線Ａと、このトラック溝に１８０°相対向した他のトラック溝２５の最大外径エッジ間を結ぶ直線Ｂとの中心線Ｍの位相を合わせて、図６に示すように、内輪２６の外径面２４と保持器２８の内径面３６とを嵌合状とする。

その後、保持器２８に対する押圧力を解除（開放）して、内径孔３７を円形孔に復元した後、内輪２６を保持器２８に対して９０°回転させる。そして、図７に示すように保持器の軸線Ｍ１と内輪２６の軸線Ｍ２とを一致させれば、保持器２８に内輪２６を組み込むことができる。

本発明では、自由状態での保持器２８の大端面側の内径寸法を小さくできるので、その小さくした分、保持器２８の大端面側の肉厚寸法を増加させることができる。また、保持器２８と内輪２６とが接する球面面積も増加することになって、保持器２８延いては等速自在継手全体の強度や耐久性を向上させることができる。また、保持器２８の押圧力を解除すれば、内径孔３７を円形孔に復元するので、等速自在継手としての機能を損なうことがない。このため、等速自在継手として安定した機能を発揮して信頼性に優れる。

特に、Ｂ１≦Ｃ１及びＡ１≦Ｄ１に設定することによって、保持器２８の大端面側の内径寸法を確実に小さくでき、保持器延いては等速自在継手全体の強度および耐久性を一層向上させることができる。

ところで、Ｂ１≧Ｃ１であっても、そのクリアランスが小さい場合には、保持器と内輪とを組込みにくい。このため、Ｂ１≧Ｃ１であっても、本発明のように、内輪２６を保持器に挿入する際に、保持器２８の内径孔３７を楕円形状とすることによって、組込み時の保持器と内輪との間のクリアランスを大きくとることができ、保持器２８と内輪２６の組込み作業の容易化を図ることができる。

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、保持器２８のポケット３４の数の増減は任意であり、また、保持器２８に押圧力を付与する部位としては、１８０度反対位置の２箇所であればよい。そして、保持器２８への押圧力は、例えば、プレス機や万力等で付与することができる。また、楕円形状とした際の長径部３７ａの径と短径部３７ｂの径との比等は、この楕円形状時における保持器２８への内輪２６の組込み易さ等に基づいて種々設定できる。

本発明の実施形態を示す等速自在継手の組立方法の説明図である。 前記等速自在継手の保持器を示し、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は側面図である。 前記等速自在継手の内輪の側面図である。 前記等速自在継手の内輪の断面図である。 前記保持器に内径方向の押圧力を付与した際の側面図である。 保持器に内輪を挿入した状態の断面図である。 保持器に内輪を組み込んだ状態の断面図である。 等速自在継手の断面図である。 前記図８の等速自在継手の保持器の断面図である。 前記図８の等速自在継手の内輪の側面図である。 従来の組立方法を示す説明図である。

符号の説明

２４ 外径面
２５ トラック溝
２６ 内輪
２８ 保持器
３７ 内径孔
３７ｂ 短径部
３７ａ 長径部
Ｍ１ 軸線
Ｍ２ 軸線

Claims (3)

1. 内径面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外径面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と内側継手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、前記外側継手部材の内径面と内側継手部材の外径面との間に介在してボールを保持する保持器とを備え、前記保持器の内径面の球面中心と保持器の外径面の球面中心とが、ボール中心を含む継手中心面に対して軸方向に等距離だけ反対側にオフセットされているダブルオフセット型等速自在継手の組立方法において、
   前記保持器に内径方向の押圧力を付与して、保持器の内径孔を長径部と短径部とを有する楕円形状に弾性変形させた後、内側継手部材の軸線と保持器の軸線とを直交させた状態で、保持器の内径孔を楕円形状に維持しつつ、前記保持器の長径部の長軸の位相に、内側継手部材の一つのトラック溝の最大外径エッジ間を結ぶ直線と、このトラック溝に１８０°相対向した他のトラック溝の最大外径エッジ間を結ぶ直線との中心線の位相を合わせて、内側継手部材を保持器に挿入し、次に、保持器の押圧力を解除して内径孔を円形孔に復元し、その後、内側継手部材を保持器に対して９０°回転させて、保持器の軸線と内側継手部材の軸線とを一致させることを特徴とする等速自在継手の組立方法。
2. 内径面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外径面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と内側継手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、前記外側継手部材の内径面と内側継手部材の外径面との間に介在してボールを保持する保持器とを備え、前記保持器の内径面の球面中心と保持器の外径面の球面中心とが、ボール中心を含む継手中心面に対して軸方向に等距離だけ反対側にオフセットされているダブルオフセット型等速自在継手であって、
   前記保持器に内径方向の押圧力を付与して、保持器の内径孔を長径部と短径部とを有する楕円形状に弾性変形させた後、内側継手部材の軸線と保持器の軸線とを直交させた状態で、保持器の内径孔を楕円形状に維持しつつ、前記保持器の長径部の長軸の位相に、内側継手部材の一つのトラック溝の最大外径エッジ間を結ぶ直線と、このトラック溝に１８０°相対向した他のトラック溝の最大外径エッジ間を結ぶ直線との中心線の位相を合わせて、内側継手部材を保持器に挿入し、次に、保持器の押圧力を解除して内径孔を円形孔に復元し、その後、内側継手部材を保持器に対して９０°回転させて、保持器の軸線と内側継手部材の軸線とを一致させる組立方法にて組立ててなることを特徴とする等速自在継手。
3. 保持器はその大端面側の内径部に段差を有し、この段差の内径寸法をＢ１とし、内側継手部材の一つのトラック溝の最大外径エッジ間を結ぶ直線と、このトラック溝に１８０°相対向した他のトラック溝の最大外径エッジ間を結ぶ直線との距離をＣ１としたときに、Ｂ１≦Ｃ１とするとともに、保持器の大端面側の内径寸法をＡ１とし、内側継手部材の外径寸法をＤ１としたときに、Ａ１≦Ｄ１とすることを特徴とする請求項２の等速自在継手。

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