JP2008133855A - クロスグルーブ形等速ジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】新たな部品を用いることなく、且つ、ブーツの肉厚および軸方向長さの増大を抑制しつつ、ボールが外輪から外れることを防止できるクロスグルーブ形等速ジョイントを提供する。
【解決手段】ブーツ１６は、外輪１１の開口端部外周面に締め付け固定される大径筒部１６ａと、シャフト１５に締め付け固定される小径筒部１６ｂと、大径筒部１６ａの小径筒部１６ｂ側に一体に連結され小径筒部に向かって縮径するテーパ部１６ｃと、テーパ部１６ｃの小径側と小径筒部１６ｂとの間に一体に設けられた伸縮性の蛇腹部１６ｂとを備える。そして、外輪１１の中心軸とシャフト１５の中心軸とが所定値以上の角度をとったときに、ボール１３は、外輪ボール溝１１ａに対して周方向に係合し、且つ、ブーツ１６のテーパ部１６ｃの内周面に当接する。
【選択図】図２

Description

本発明は、クロスグルーブ形等速ジョイント、すなわち、外輪ボール溝におけるボール軌跡と内輪ボール溝におけるボール軌跡とが周方向に交差するように形成された等速ジョイントに関するものである。

クロスグルーブ形等速ジョイントにおいては、組み付けの際および組み付け後車両等に取り付けられる前の搬送の際などに、等速ジョイントを構成するボールが外輪から外れることを防止する必要がある。この対策として、例えば、実開平１−６９９１６号公報（特許文献１）の図１には、外輪部材の開口部側に金具を配置して、当該金具にシャフトを当接させることによりジョイント角を制限し、結果としてボールが外輪から外れないようにすることが記載されている。また、当該公報の図２には、上記金具に代えて、当該金具に相当する剛性を有するブーツを用いることが記載されている。その他に、実開平６−３２７５５号公報（特許文献２）には、外輪の開口端部の内周面に、サークリップを配置して、ボールをサークリップに当接させることによりジョイント角を制限し、結果としてボールが外輪から外れないようにすることが記載されている。
実開平１−６９９１６号公報 実開平６−３２７５５号公報

しかし、金具やサークリップなどの別部品を用いる場合には、部品点数の増加および組み付け工数の増加により高コスト化を招来する。また、金具に相当する剛性を有するブーツを用いる場合には、当該ブーツの高い剛性を確保するために、肉厚に加えて軸方向長さを十分に確保しなければならない。このように、肉厚を厚く、且つ、軸方向長さを長くすることにより、ブーツを形成するエラストマーの体積が増大する。従って、ブーツの高コスト化を招来する。さらに、ブーツの軸方向長さが増大することにより、ブーツ自体が大型化し、その結果、内部に充填するグリスが多量に必要となる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、新たな部品を用いることなく、且つ、ブーツの肉厚および軸方向長さの増大を抑制しつつ、ボールが外輪から外れることを防止できるクロスグルーブ形等速ジョイントを提供することを目的とする。

（１）本発明のクロスグルーブ形等速ジョイントは、カップ状からなり、内周面に外輪回転軸に対してねじれ且つ一端が開口端部に開放された複数の外輪ボール溝が形成された外輪と、外輪に対して外輪回転軸方向にスライド可能に外輪の内側に配置され、外周面に内輪回転軸に対してねじれる方向に複数の内輪ボール溝が形成された内輪と、外輪ボール溝および内輪ボール溝に対して周方向に係合して転動可能に配置され、且つ、外輪ボール溝と外輪ボール溝に対して交差する内輪ボール溝との交差部に配置された複数のボールと、外輪と内輪との間に配置され、ボールをそれぞれ挿通する複数の窓部が形成された保持器と、外輪の開口端部と内輪に同軸的に挿通されたシャフトとの間を覆蓋する可撓性のブーツと、を備える。

このブーツは、外輪の開口端部外周面に締め付け固定される大径筒部と、シャフトに締め付け固定される小径筒部と、大径筒部の小径筒部側に一体に連結され小径筒部に向かって縮径するテーパ部と、該テーパ部の小径側と小径筒部との間に一体に設けられた伸縮性の蛇腹部と、を備える。そして、本発明のクロスグルーブ形等速ジョイントにおいて、外輪の中心軸とシャフトの中心軸とが所定値以上の角度をとったときに、ボールは、外輪ボール溝に対して周方向に係合し且つブーツのテーパ部の内周面に当接するようにしている。

ここで、本発明のクロスグルーブ形等速ジョイントを組み付ける際、および、組み付け後車両等に取り付けられる前の搬送の際には、外輪の中心軸とシャフトの中心軸とが自由に動くことができ、両中心軸の傾斜角度（ジョイント角）が外力によって極めて大きくなることがある。この際、両中心軸の傾斜角度が、ボールを介したトルク伝達時における最大角度以上の角度、すなわち、所定値以上の角度となる場合がある。このとき、複数のボールのうち何れかは、外輪ボール溝の一端から離脱する方向に移動しようとする。しかし、外輪ボール溝から離脱しようとするボールは、ブーツのテーパ部の内周面に当接することにより、ボールの移動が規制される。つまり、ブーツのテーパ部により、ボールは、外輪ボール溝から離脱しない。従って、本発明によれば、ボールが外輪から外れることを防止できる。

ところで、ブーツのテーパ部は、大径筒部より小径筒部側に一体に連結され、小径筒部に向かって縮径するように形成されている。そして、当該テーパ部は、外輪ボール溝から離脱しようとするボールが当接し得る位置に配置されている。つまり、当該テーパ部の大径側は、外輪の開口端部外周面付近に位置し、当該テーパ部の小径側は、外輪ボール溝から外輪の外輪回転軸方向外方に位置している。換言すると、テーパ部は、外輪ボール溝の少なくとも径方向外側を覆蓋するように配置されている。このように配置することで、確実に、ボールをテーパ部の内周面に当接させて、ボールの移動を規制できる。

また、本発明のテーパ部は、上述したように、外輪ボール溝を覆蓋するように配置することで、ボールの移動を規制している。一方、特許文献１の図１のように剛性筒部３３を有するブーツは、当該ブーツの剛性筒部の端部にシャフトを当接させることで、ジョイント角を規制している。従って、本発明のテーパ部の軸方向長さは、それほど長くする必要はなく、当該テーパ部の軸方向長さは、特許文献１の図１の剛性筒部に比べて短くできる。従って、従来に比べて、ブーツの軸方向長さの増大を抑制できる。また、本発明のテーパ部の剛性は、特許文献１の当該部分の剛性に比べて低くてもよくなる。なぜなら、特許文献１の剛性筒部に相当する部分のみを抽出してみると、軸方向長さの長い片持ち梁で、その端部にシャフトから荷重を受けている一方、本発明のテーパ部は、軸方向長さの短い片持ち梁で、その中央部にボールから荷重を受けており、ブーツが受ける荷重が仮に同一とした場合に、特許文献１の当該部分の撓み量に比べて、本発明のテーパ部の撓み量が小さくなるからである。つまり、本発明のテーパ部は、従来に比べて、肉厚の増大を抑制することができる。

さらに、本発明は、ブーツのみにより、ボールが外輪から外れることを防止している。つまり、本発明は、従来のような金具やサークリップなどの新たな部品を用いていない。このように、本発明は、新たな部品を用いることなく、且つ、ブーツの肉厚および軸方向長さの増大を抑制しつつ、ボールが外輪から外れることを防止できる。

（２）また、本発明のクロスグルーブ形等速ジョイントは、ボールがブーツのテーパ部の内周面に当接する際、ボールの当該当接位置における接面と、内輪ボール溝の底部の延長線とが、外輪の開口端部より前記外輪の外方で交差するようにするとよい。つまり、ブーツのテーパ部と内輪ボール溝とにより、くさび効果を発揮することができる。従って、このくさび効果により、ボールが外輪の外方へ移動することを確実に規制できる。

（３）前記ボールの当接位置における接面は、特に、ボールの当接位置のうち外輪のカップ底部から最も遠い位置における接面であるとよい。これにより、くさび効果を確実に発揮することができる。

（４）テーパ部は、曲げ変形可能としてもよい。当該テーパ部が曲げ変形することで、ボールがテーパ部に当接する際に、ボールとテーパ部との接触部位は面状となる。従って、テーパ部がボールから受ける面圧を低減できる。つまり、テーパ部の剛性を低くすることができる。

本発明のクロスグルーブ形等速ジョイントによれば、金具やサークリップなどの新たな部品を用いることなく、且つ、ブーツの肉厚および軸方向長さの増大を抑制しつつ、ボールが外輪から外れることを防止できる。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態のクロスグルーブ形等速ジョイント１０（以下、単に「等速ジョイント」という）について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、ジョイント角０度の場合における等速ジョイント１０の軸方向断面図を示す。図２は、ジョイント角が所定値以上の角度の場合における等速ジョイント１０の軸方向断面図を示す。図３は、図２におけるボール１３とテーパ部１６ｃとの当接部位の拡大図を示す。

図１に示すように、等速ジョイント１０は、外輪１１と、内輪１２と、ボール１３と、保持器１４と、シャフト１５と、ブーツ１６とを備えている。

外輪１１は、カップ状（有底筒状）に形成されている。この外輪１１の内周面には、複数の外輪ボール溝１１ａが形成されている。この外輪ボール溝１１ａは、外輪回転軸（外輪１１の中心軸）に対してねじれる方向に、且つ、溝中心が直線状になるように形成されている。そして、隣り合う外輪ボール溝１１ａは、ねじれる方向が逆方向となるように形成されている。つまり、隣り合う外輪ボール溝１１ａは、外輪１１の一端側（例えば、図１の右端側）において近接し、他端側（例えば、図１の左端側）において遠ざかるように位置する。さらに、外輪ボール溝１１ａの一端は、外輪１１の開口端部に開放されるように形成されている。

内輪１２は、筒状からなる。この内輪１２の外周面は、凸球面状に形成されている。具体的には、内輪１２の凸球面状外周面の最外周面１２ａは、軸方向断面で見た場合に一様な凸円弧状に近似した形状、つまり凸状の部分球面状に近似した形状に形成されている。さらに、内輪１２の外周面には、複数の内輪ボール溝１２ｂが形成されている。この内輪ボール溝１２ｂは、内輪１２の内輪回転軸（内輪１２の中心軸）に対してねじれる方向に、且つ、溝中心が直線状に形成されている。従って、当然に、内輪ボール溝１２ｂの底部も直線状となる。そして、隣り合う内輪ボール溝１２ｂは、ねじれる方向が逆方向となるように形成されている。つまり、隣り合う内輪ボール溝１２ｂは、内輪１２の一端側において近接し、他端側において遠ざかるように位置する。また、内輪１２の内周面には、内周スプライン１２ｃが形成されている。この内周スプライン１２ｃは、後述するシャフト１５の端部に形成されている外周スプライン１５ａに挿通嵌合（噛合）する。

そして、この内輪１２は、外輪１１の内側に配置されている。さらに、内輪１２は、外輪１１に対して外輪回転軸方向にスライド可能に配置されている。このとき、内輪１２のそれぞれの内輪ボール溝１２ｂが、径方向外側から見た状態において、外輪１１のそれぞれの外輪ボール溝１１ａに交差するように配置されている。

ボール１３は、外輪１１のそれぞれの外輪ボール溝１１ａおよび内輪１２のそれぞれの内輪ボール溝１２ｂに対して周方向に係合するように、且つ、外輪ボール溝１１ａおよび内輪ボール溝１２ｂに転動可能に配置されている。このボール１３は、外輪ボール溝１１ａと内輪ボール溝１２ｂとが交差する交差部に配置される。具体的には、ボール１３は、外輪ボール溝１１ａの溝中心（外輪ボール溝１１ａにおけるボール軌跡に相当）と内輪ボール溝１２ｂの溝中心（内輪ボール溝１２ｂにおけるボール軌跡に相当）とが径方向外側から見た状態において周方向に交差する位置に配置されている。つまり、ボール１３により、外輪１１と内輪１２との間でトルクが伝達される。なお、ボール１３は、外輪ボール溝１１ａおよび内輪ボール溝１２ｂと同数配置されている。

保持器１４は、略円筒状からなる。具体的には、保持器１４の内周面は、内輪１２の最外周面１２ａにほぼ対応する凹状の部分球面状に形成され、保持器１４の外周面も、凸状の部分球面状に形成されている。そして、保持器１４は、外輪１１と内輪１２との間に配置されている。具体的には、保持器１４は、外輪１１の内周面と内輪１２の最外周面１２ａとの間に配置されている。さらに、この保持器１４は、周方向に等間隔に、略矩形孔の窓部１４ａを複数形成している。この窓部１４ａは、ボール１３と同数形成されている。この窓部１４ａには、ボール１３がそれぞれ挿通されている。つまり、保持器１４は、ボール１３を保持している。

シャフト１５は、例えばドライブシャフトなどの動力伝達シャフトである。このシャフト１５の一端側の外周面には、外周スプライン１５ａが形成されている。この外周スプライン１５ａが内輪１２の内周スプライン１２ｃに挿通嵌合（噛合）されることにより、シャフト１５は内輪１２に同軸的に連結される。

ブーツ１６は、蛇腹筒状に一体形成されている。このブーツ１６は、合成樹脂やゴムなどを用いて、ブロー成形、射出成形などの公知の成形方法により成形する。なお、合成樹脂としては、例えば、ＴＰＥ（ポリエステル系熱可塑性エラストマー）、ＴＰＯ（ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー）などの熱可塑性樹脂を用いる。このブーツ１６は、外輪１１の開口側を封止している。つまり、外輪１１とブーツ１６とにより閉塞空間に、内輪１２、ボール１３、保持器１４が配置されている。なお、この閉塞空間には、グリスなどの潤滑剤が封入されている。

このブーツ１６は、詳細には、大径筒部１６ａと、小径筒部１６ｂと、テーパ部１６ｃと、蛇腹部１６ｄとから構成され、これらは一体形成されている。また、テーパ部１６ｃは蛇腹部１６ｄよりも肉厚となるように形成され、蛇腹部１６ｄに比べて剛性が高められている。

大径筒部１６ａは、円筒状からなり、クランプ部材により外輪１１の開口端部外周面に締め付け固定されている。小径筒部１６ｂは、大径筒部１６ａより小径の円筒状からなる。この小径筒部１６ｂは、クランプ部材により、シャフト１５の外周面に締め付け固定されている。小径筒部１６ｂが締め付け固定されるシャフト１５の位置は、外周スプライン１５ａの形成位置よりも軸中央部側（図１の右側）であり、且つ、大径筒部１６ａが外輪１１に締め付け固定される位置よりも図１の右側（外輪１１の開口端部より外輪１１の外方）に位置している。

テーパ部１６ｃは、大径筒部１６ａの小径筒部１６ｂ側（図１の右端）に一体に連結されており、小径筒部１６ｂに向かって縮径するテーパ状に形成されている。つまり、テーパ部１６ｃの最大径は、大径筒部１６ａと同径からなる。そして、テーパ部１６ｃの大径側は、外輪１１の開口端部外周面付近に位置している。一方、テーパ部１６ｃの最小半径は、外輪１１の中心軸から外輪ボール溝１１ａの溝底までの距離よりも小さくされている。つまり、テーパ部１６ｃの小径側は、外輪ボール溝１１ａから外輪１１の外輪回転軸方向外方に位置している。さらに、テーパ部１６ｃは、外輪ボール溝１１ａの少なくとも径方向外側を覆蓋するように配置されている。また、テーパ部１６ｃの最小半径は、小径筒部１６ｂの内径よりも大きくされている。

ここで、テーパ部１６ｃのテーパ状とは、軸方向断面において、直線状のみならず、曲線状、段差状のものを含む意味である。つまり、当該テーパ状とは、連続的に縮径するテーパ状のみならず、断続的に縮径するテーパ状を含む。従って、詳細には、テーパ部１６ｃの内周面および外周面の軸方向断面形状は、何れも、直線状、曲線状、段差状などを含む。特に、テーパ部１６ｃの内周面の軸方向断面形状は、連続的に縮径するテーパ状であることが望ましい。なお、図１においては、テーパ部１６ｃの内周面および外周面の軸方向断面形状は、ほぼ直線状のテーパ状に図示している。

また、このテーパ部１６ｃを含むブーツ１６は、上述したように、熱可塑性樹脂やゴムなどを用いている。従って、テーパ部１６ｃ自体は、僅かながら曲げ変形（撓み変形）し得るし、さらには、テーパ部１６ｃは、大径筒部１６ａとの連結部位においても僅かながら曲げ変形し得る。

蛇腹部１６ｄは、蛇腹筒状に形成されており、伸縮性を有する。この蛇腹部１６ｄは、テーパ部１６ｃの小径側と小径筒部１６ｂとの間に一体に設けられている。つまり、蛇腹部１６ｄの一端側（図１の左側）は、テーパ部１６ｃの小径側（図１の右側）に一体に連結されている。一方、蛇腹部１６ｄの他端側（図１の右側）は、小径筒部１６ｂの大径筒部１６ａ側（図１の左側）に一体に連結されている。

次に、ジョイント角（外輪１１の中心軸とシャフト１５の中心軸との傾斜角度）が所定値以上の角度をとったときにおける等速ジョイント１０について、図２を参照して説明する。

このとき、ジョイント角が所定値以上の角度をとったときには、ブーツ１６の蛇腹部１６ｄが変形する。具体的には、蛇腹部１６ｄのうち、大径筒部１６ａと小径筒部１６ｂとの離間距離が近接する部位（図２の下側）は収縮変形し、大径筒部１６ａと小径筒部１６ｄとの離間距離が遠ざかる部位（図２の上側）は伸長変形する。

また、テーパ部１６ｃは、蛇腹部１６ｄの変形に比べて非常に僅かにではあるが、変形する。具体的には、テーパ部１６ｃのうち大径筒部１６ａと小径筒部１６ｂとの離間距離が近接する部位（図２の下側）は、収縮した蛇腹部１６ｄに押圧されることで、軸方向長さが短くなるように、大径筒部１６ａとの連結部位および蛇腹部１６ｄとの連結部位にて曲げ変形する。また、テーパ部１６ｃのうち大径筒部１６ａと小径筒部１６ｄとの離間距離が遠ざかる部位（図２の上側）は、大径筒部１６ａの小径筒部１６ｂ側の端部（図２の右側）と小径筒部１６ｂの大径筒部１６ａ側の端部（図２の左側）とを結ぶ直線上に近づくように、引っ張り変形する。

ここで、複数のボール１３の全てのボール中心を通る平面は、外輪１１の中心軸に直交する平面に対して傾斜している。つまり、複数のボール１３は、外輪１１の軸方向中央部に位置するもの、当該中央部より外輪１１のカップ底部側に位置するもの、当該中央部より外輪１１の開口端部側に位置するもの（図２に示すボール１３）が存在する。ここで、外輪１１の開口端部付近に位置するボール１３は、外輪１１の開口端部より外輪１１の外方に移動しようとする。つまり、当該ボール１３は、外輪１１および保持器１４から離脱し得る位置に移動しようとする。

そうすると、テーパ部１６ｃのうち大径筒部１６ａと小径筒部１６ｄとの離間距離が遠ざかる部位（図２の上側）には、外輪１１の開口端部付近に位置するボール１３が当接する。つまり、当該ボール１３は、テーパ部１６ｃの内周面に当接している状態となる。このとき、当該ボール１３は、外輪ボール溝１１ａに対して周方向に係合している状態を維持している。従って、当該ボール１３は、テーパ部１６ｃに当接することにより、外輪１１の外方へ移動することが規制される。

ここで、図３に示すように、当該ボール１３が当接するテーパ部１６ｃは、ボール１３の外面に倣って僅かに撓み変形するため、当該ボール１３とテーパ部１６ｃとは面接触の状態となる。この接触面のうち外輪１１のカップ底部から最も遠い位置Ｘ（図２および図３の最も右側の位置）における接面は、Ｘａとなる。そして、この接面Ｘａは、テーパ部１６ｃに当接する当該ボール１３が配置（係合）される内輪ボール溝１２ｂの底部の延長線Ｙａに対して、外輪１１の開口端部より外輪１１の外方で交差する。

つまり、ブーツ１６のテーパ部１６ｃと内輪１２の内輪ボール溝１２ｂとにより、くさび効果を発揮することができる。従って、ボール１３は、このくさび効果により、より確実に外輪１１の外方へ移動することが規制され、ボール１３が外輪１１から外れることを防止できる。特に、上述したように、テーパ部１６ｃのうち大径筒部１６ａと小径筒部１６ｄとの離間距離が遠ざかる部位（図２の上側）、すなわちテーパ部１６ｃのうち引っ張り変形する部位に、ボール１３が当接する。従って、テーパ部１６ｃの当該部位は、ボール１３からの押圧力を受けた場合であっても、変形量を小さく抑えることができる。つまり、テーパ部１６ｃの当該部位は、ボール１３の移動を規制するための十分な剛性を発揮できる。

また、本実施形態のブーツ１６を用いることにより、上述したように、ブーツ１６自体の軸方向長さの増大を抑制できると共に、肉厚の増大を抑制できる。さらに、金具などのブーツ１６以外の新たな部品を用いることなく、ボール１３が外輪１１から外れることを防止できる。

ジョイント角０度の場合における等速ジョイント１０の軸方向断面図を示す。 ジョイント角が所定値以上の角度の場合における等速ジョイント１０の軸方向断面図を示す。 図２におけるボール１３とテーパ部１６ｃとの当接部位の拡大図を示す。

符号の説明

１０：クロスグルーブ形等速ジョイント、
１１：外輪、 １１ａ：外輪ボール溝、
１２：内輪、 １２ａ：最外周面、 １２ｂ：内輪ボール溝、 １２ｃ：内周スプライン、
１３：ボール、 １４：保持器、 １４ａ：窓部、
１５：シャフト、 １５ａ：外周スプライン、
１６：ブーツ、
１６ａ：大径筒部、 １６ｂ：小径筒部、 １６ｃ：テーパ部、 １６ｄ：蛇腹部

Claims (4)

1. カップ状からなり、内周面に外輪回転軸に対してねじれ且つ一端が開口端部に開放された複数の外輪ボール溝が形成された外輪と、
   前記外輪に対して前記外輪回転軸方向にスライド可能に前記外輪の内側に配置され、外周面に内輪回転軸に対してねじれる方向に複数の内輪ボール溝が形成された内輪と、
   前記外輪ボール溝および前記内輪ボール溝に対して周方向に係合して転動可能に配置され、且つ、前記外輪ボール溝と前記外輪ボール溝に対して交差する前記内輪ボール溝との交差部に配置された複数のボールと、
   前記外輪と前記内輪との間に配置され、前記ボールをそれぞれ挿通する複数の窓部が形成された保持器と、
   前記外輪の開口端部と前記内輪に同軸的に挿通されたシャフトとの間を覆蓋する可撓性のブーツと、
   を備えるクロスグルーブ形等速ジョイントであって、
   前記ブーツは、前記外輪の開口端部外周面に締め付け固定される大径筒部と、前記シャフトに締め付け固定される小径筒部と、前記大径筒部の前記小径筒部側に一体に連結され前記小径筒部に向かって縮径するテーパ部と、該テーパ部の小径側と前記小径筒部との間に一体に設けられた伸縮性の蛇腹部と、を備え、
   前記外輪の中心軸と前記シャフトの中心軸とが所定値以上の角度をとったときに、前記ボールは、前記外輪ボール溝に対して周方向に係合し且つ前記ブーツの前記テーパ部の内周面に当接することを特徴とするクロスグルーブ形等速ジョイント。
2. 前記ボールが前記ブーツの前記テーパ部の内周面に当接する際、前記ボールの当該当接位置における接面と、前記内輪ボール溝の底部の延長線とが、前記外輪の開口端部より前記外輪の外方で交差する請求項１に記載のクロスグルーブ形等速ジョイント。
3. 前記ボールの前記当接位置における接面は、前記ボールの前記当接位置のうち前記外輪のカップ底部から最も遠い位置における接面である請求項２に記載のクロスグルーブ形等速ジョイント。
4. 前記テーパ部は、曲げ変形可能である請求項１〜３の何れか一項に記載のクロスグルーブ形等速ジョイント。

Images