JP2008267478A - 固定式等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】内輪と保持器の組付け性を確保しつつ、強度を向上させた固定式等速自在継手を提供することを目的とする。
【解決手段】内球面１ａに軸方向に延びた複数の案内溝１ｂを周方向等間隔に形成した外側継手部材１と、外球面２ａに軸方向に延びた複数の案内溝２ｂを周方向等間隔に形成した内側継手部材２と、両継手部材１，２の各案内溝間１ｂ，２ｂに配置した複数のトルク伝達ボール３と、外側継手部材１の内球面１ａと内側継手部材２の外球面２ａとの間に介在すると共にトルク伝達ボール３を収容する複数のポケット４ａを周方向に貫設した保持器４を備えた固定式等速自在継手において、内側継手部材２の案内溝２ｂ相互間にある複数の外球面２ａのうち、少なくとも１つの外球面２ａの軸線方向の中間部に、凹部１１を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車や各種産業機械において使用される固定式等速自在継手に関する。

自動車及びこれに準ずる各種車両においては、エンジンからの駆動力をホイールに伝達する動力伝達経路に、二軸間で角度変位や軸方向変位があった場合でも等速で回転動力を伝達することが可能な等速自在継手を配設することが行われている。等速自在継手には、プランジング運動（軸方向変位）を行わない固定式等速自在継手とプランジング運動を行う摺動式等速自在継手がある。

図１は本発明の固定式等速自在継手を示すものであるが、固定式等速自在継手の基本的な構成を説明するのに便宜的に援用すると、固定式等速自在継手は、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、外輪１と、内輪２と、複数のボール３と、保持器４を主要な構成要素とする。

外輪１の凹球面状内周面１ａ（以下、内球面という。）に形成した複数の案内溝１ｂと、内輪２の凸球面状外球面２ａ（以下、外球面という。）に形成した複数の案内溝２ｂとの間に、それぞれ１個ずつボール３を配設している。そして、各ボール３を収容する複数のポケット４ａを形成した保持器４を、外輪１の内球面１ａと内輪２の外球面２ａとの間に配設している。

内輪を保持器内に組み付けるには、図６に示すように、内輪２の案内溝２ｂを保持器４の入口部４ｄに跨がせる。跨がせた案内溝２ｂを中心に矢印Ａ方向に回転させて、内輪２の案内溝２ｂ相互間の凸部２ｃを保持器４のポケット４ａに挿入すると共に、内輪２を保持器４内へ入れる。そして、内輪２を保持器４内で９０°回転させて球面係合させ組み付けている。

ところで、外輪の軸線と内輪の軸線とがなす作動角の最大値を大きくとれるようにするために、内輪の軸線方向寸法を大きくして、内輪の案内溝を長く形成する場合がある。内輪の軸線方向寸法を大きくするに伴って、凸部の軸線方向寸法が保持器のポケットより大きくなると、組み付け時に凸部をポケット内に挿入することができなくなる。

この問題を解決するために、図７に示すように、内輪２の外球面２ａの一端を切り欠いて、傾斜面２ｅ又は段差面を形成したものがある（例えば、特許文献１又は特許文献２参照）。この傾斜面２ｅを設けたことにより、凸部２ｃはポケット４ａに隣接する柱部１０との干渉を回避してポケット４ａ内に挿入できる。

また、保持器の入口部の径寸法を、内輪の最大外径寸法以上に設定し、内輪の凸部を保持器のポケットに挿入せずに組み付けることができる固定式等速自在継手も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
ＤＥ １９５ １４ ８６８ Ｃ１ 特許第３６７８０２６号公報 特開平９−１７７８１０号公報

しかし、上記特許文献１又は特許文献２の継手は、図８に示すように、内輪２の回転軸が外輪１の回転軸に対し大きく傾斜した状態（継手が大きな作動角をとった状態）となると、傾斜部２ｅを形成した内輪２の外球面２ａと、保持器４の内球面４ｃとの接触面積は小さくなる。この状態で高トルクを負荷すると、内輪２の外球面２ａと保持器４の内球面４ｃとの接触面積が傾斜部２ｅの分だけ小さくなることで、外球面２ａが保持器４の内球面４ｃに強く食い込んで保持器４に過大な負荷がかかる虞があった。

また、上記特許文献３の継手は、保持器の入口部の径寸法を、内輪の最大外径寸法以上に設定しなければならないため、保持器の入口部の径寸法を小さくして肉厚を厚くすることはできない。従って、内輪と保持器の組付け性を確保しつつ、保持器の更なる強度向上を図るのは困難である。

そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、内輪と保持器の組付け性を確保しつつ、強度を向上させた固定式等速自在継手を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、内球面に軸方向に延びた複数の案内溝を周方向等間隔に形成した外側継手部材と、外球面に軸方向に延びた複数の案内溝を周方向等間隔に形成した内側継手部材と、前記両継手部材の各案内溝間に配置した複数のトルク伝達ボールと、前記外側継手部材の内球面と前記内側継手部材の外球面との間に介在すると共に前記トルク伝達ボールを収容する複数のポケットを周方向に貫設した保持器を備えた固定式等速自在継手において、前記内側継手部材の案内溝相互間にある複数の外球面のうち、少なくとも１つの外球面の軸線方向の中間部に、凹部を設けたものである。

内側継手部材を保持器に組み込む際、内側継手部材の外球面に形成した凹部を、保持器の柱部に接触ないし接近させ、当該柱部に隣接する２つのポケットに、凹部の両側の外球面を挿入する（図５参照）。このように、内側継手部材の１つ凸部を２つのポケットに分けて挿入することができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の固定式等速自在継手において、前記全ての外球面の軸線方向の中間部に、前記凹部を設けたものである。

内側継手部材の外球面のうち、任意に選択した外球面の凹部を保持器の柱部に接触ないし接近させれば、内側継手部材の凸部を２つのポケットに挿入することができる。請求項２の場合は、組付け性が向上する。また、内側継手部材の軽量化も図れる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の固定式等速自在継手において、前記凹部は、断面円弧状である。

請求項４の発明は、請求項１又は２に記載の固定式等速自在継手において、前記凹部は、断面台形状である。

請求項３又は４のように、凹部の断面形状を容易に変更することができる。

本発明の固定式等速自在継手によれば、内側継手部材の１つ凸部を２つのポケットに分けて挿入できるので、凸部の軸線方向寸法（Ｌ）をポケット２つ分の周方向幅寸法（Ｗ２）まで長くすることができる（図５参照）。これにより、内側継手部材の外球面も軸線方向に長くなるので、特に継手が高作動角をとった状態で、内側継手部材と保持器との接触面積を増大させることができる。従って、本発明の固定式等速自在継手は、高作動角、高トルク負荷時であっても、円滑な回転運動を維持することが可能となる。さらに、内側継手部材の案内溝の軸線方向寸法を延ばすことができ、継手の高作動角化を図れる。

また、本発明は、上記特許文献３の継手のように、保持器の入口部の径寸法を、内輪の最大外径寸法以上に設定する必要がない。従って、保持器の入口部を小さくして肉厚を厚くすることができ、保持器の更なる強度向上を図り得る。

以下、本発明に係る固定式等速自在継手の実施の形態について説明する。
本発明の固定式等速自在継手は、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、外側継手部材としての外輪１と、内側継手部材としての内輪２と、トルク伝達部材としての複数のボール３と、保持器４とを主要な構成要素とする。この継手は、プランジング運動を行わず、作動角に関わりなく継手中心Ｏは固定されている。

外輪１はマウス部６とステム部７とからなり、ステム部７にて図示しない回転軸とトルク伝達可能に結合する。マウス部６は一端が開口したベル型で、その内球面１ａに、軸線方向に延びた複数の案内溝１ｂが、周方向等間隔に形成してある。案内溝１ｂはマウス部６の開口端まで延びている。

内輪２は外球面２ａを有し、その外球面２ａには、軸線方向に延びた複数の案内溝２ｂが周方向等間隔に形成してある。また、内輪２には、シャフト８とトルク伝達可能に結合するためのスプライン（又はセレーション）孔２ｄが形成されている。

外輪１の案内溝１ｂと内輪２の案内溝２ｂとは対をなし、各対の案内溝１ｂ，２ｂで構成されるトラックに１個ずつ、ボール３が転動可能に組み込んである。ボール３は、外輪１の案内溝１ｂと内輪２の案内溝２ｂとの間に介在してトルクを伝達する。

保持器４は、一対の環状部９，９と、環状部９，９の間に周方向に所定間隔おきに配設した複数の柱部１０とから構成される。各ボール３は、柱部１０の相互間に形成したポケット４ａ内に収容されている。この場合、ボール３の数、内外輪１，２の各案内溝１ｂ，２ｂの数、及びポケット４ａの数は、８つである。ただし、これらボール３等の数は特に限定しない。また、保持器４は、外輪１と内輪２との間に摺動可能に介在し、保持器４の外球面４ｂにて外輪１の内球面１ａと接し、保持器４の内球面４ｃにて内輪２の外球面２ａと接する。

以下、本発明の具体的構成について説明する。図２は本発明に係る固定式等速自在継手の内輪の斜視図、図３は当該内輪の側面図である。図２と図３に示すように、内輪２の案内溝２ｂ相互間にある外球面２ａの１つに、凹部１１が設けてある。凹部１１は、外球面２ａの軸線方向の中間部２０に形成され（図３参照）、その断面形状は、凹曲線状に形成されている。凹部１１の断面形状は、これに限定されることはなく、三角形又は四角形等の矩形、あるいは図５（Ｂ）に示すように、柱部１０の断面形状に対応した台形等に形成してもよい。凹部１１の成形方法は、切削加工や塑性加工など任意の成形方法を採用することができ、製造コスト面からは内輪２の鍛造加工時に形成することが望ましい。また、凹部１１を、内輪２の複数の外球面２ａ、又は全ての外球面２ａに設けてもよい。

なお、凹部１１を形成することにより、凹部１１に隣接する案内溝２ｂは浅くなるが、案内溝２ｂの中間部は両端縁に比べて深く形成されているため、強度的に問題は無い。

以下、本発明の内輪を保持器に組み付ける方法について説明する。
内輪２の軸線が保持器４の軸線に対し９０°をなすように、内輪２を配置する。この状態で、図４に示すように、内輪２の案内溝２ｂを保持器４の入口部４ｄに跨がせ、内輪２の凹部１１を柱部１０に内側から接近ないし接触させる。凹部１１を接近ないし接触させる柱部１０は、任意に選択した柱部１０でよい。

図５（Ａ）に示すように、凹部１１を柱部１０に接近させた状態では、凹部１１の両側の外球面２ａ₁，２ａ₂はそれぞれ、当該柱部１０に隣接した２つのポケット４ａ，４ａ内に挿入されている。そして、内輪２を跨がせた案内溝２ｂを中心に図４の矢印Ｂ方向に回転させ、内輪２を保持器４内へ入れる。その後、内輪２の外球面２ａを保持器の内球面４ｃで案内させながら、内輪２を保持器４に対して９０°回転させて両部材の軸線を一致させ、組み込みを完了する。

本発明は、このように、内輪２の１つ凸部２ｃを２つのポケット４ａ，４ａに分けて挿入するので、凸部２ｃの軸線方向寸法Ｌをポケット２つ分の周方向幅寸法Ｗ２まで長く設定することが可能となる。

なお、本発明の組付け方法は、内輪２の凸部２ｃを１つのポケット４ａに挿入することができない場合、すなわち、凸部２ｃの軸線方向寸法Ｌが、全てのポケット４ａの周方向幅寸法Ｗ１より大きく設定されている場合（図５参照）に好適である。例えば、作動角の最大値を大きくとれるようにするために内輪の軸線方向寸法を大きくした場合や、ポケットの周方向幅寸法が小さくなる傾向にある８個以上のボールを有する継手などに適用することが好ましい。また、内輪の強度確保の点から、凹部１１の周方向幅寸法や深さは、内輪と保持器の組付けが行える程度の最低限のサイズであることが望ましい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を加え得ることは勿論である。本発明の構造は、図１に示すボールフィックスドジョイント（ＢＪ）以外に、アンダーカットフリージョイント（ＵＪ）など、あらゆる固定式等速自在継手に適用可能である。

（Ａ）は本発明の固定式等速自在継手を軸線と平行に切断した断面図、（Ｂ）は当該固定式等速自在継手を軸線と直交方向に切断した断面図である。 前記固定式等速自在継手の内輪を示す斜視図である。 前記内輪の側面図である。 本発明の内輪を保持器に組み付ける様子を示す断面図である。 （Ａ）は本発明の内輪を保持器に組み付ける様子を示す一部破断図であり、（Ｂ）は本発明の他の実施形態の内輪を保持器に組み付ける様子を示す一部破断図である。 従来の内輪を保持器に組み付ける様子を示す一部破断図である。 従来の内輪を保持器に組み付ける様子を示す断面図である。 従来の固定式等速自在継手が大きな作動角をとった状態を示す断面図である。

符号の説明

１ 外輪
１ａ 内球面
１ｂ 案内溝
２ 内輪
２ａ 外球面
２ｂ 案内溝
２ｃ 凸部
２ｄ スプライン孔
３ ボール
４ 保持器
４ａ ポケット
４ｂ 外球面
４ｃ 内球面
４ｄ 入口部
１０ 柱部
１１ 凹部
２０ 中間部

Claims (4)

1. 内球面に軸方向に延びた複数の案内溝を周方向等間隔に形成した外側継手部材と、外球面に軸方向に延びた複数の案内溝を周方向等間隔に形成した内側継手部材と、前記両継手部材の各案内溝間に配置した複数のトルク伝達ボールと、前記外側継手部材の内球面と前記内側継手部材の外球面との間に介在すると共に前記トルク伝達ボールを収容する複数のポケットを周方向に貫設した保持器を備えた固定式等速自在継手において、
   前記内側継手部材の案内溝相互間にある複数の外球面のうち、少なくとも１つの外球面の軸線方向の中間部に、凹部を設けたことを特徴とする固定式等速自在継手。
2. 前記全ての外球面の軸線方向の中間部に、前記凹部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の固定式等速自在継手。
3. 前記凹部は、断面円弧状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の固定式等速自在継手。
4. 前記凹部は、断面台形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の固定式等速自在継手。

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