JP2008519207A - トラック転換点を有するカウンタートラックジョイント - Google Patents

トラック転換点を有するカウンタートラックジョイント Download PDF

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Abstract

カウンタートラックジョイントの形態の等速ジョイント11であって、ジョイント外側部分12が設けられており、該ジョイント外側部分12が、第1の長手方向軸線A12と、軸方向で互いに逆向きの接続側と開放側とを有し、また第1の外側のボールトラック18と第2の外側のボールトラック20とを有しており、ジョイント内側部分15が設けられており、該ジョイント内側部分15が、第2の長手方向軸線A22と、ジョイント外側部分12の開放側に向いたシャフト22のための接続手段とを有し、また第1の内側のボールトラック19と第2の内側のボールトラック21とを有しており、前記第1の外側のボールトラック18と第1の内側のボールトラック19とが一緒に第1のトラック対を形成しており、第2の外側のボールトラック20と第2の内側のボールトラック21とが、互いに第2のトラック対を形成しており、これら第1及び第2のトラック対が、それぞれトルクを伝達するボール171,172を有しており、ジョイント外側部分12とジョイント内側部分15との間にボールケージ16がとりつけられていて、このボールケージ16が、周方向に分配されたケージ窓241,242を有していて、これらのケージ窓がそれぞれ少なくとも1つのボール171,172を受容しており、第1のトラック対の開放角度61が、ジョイントの伸張状態においてジョイント中心平面Eでジョイント外側部分12の開放側から接続側へ開放し、第2のトラック対の開放角度62が、ジョイントの伸張状態においてジョイント中心平面Eでジョイント外側部分12の接続側から開放側へ開放する形式のものにおいて、第1のトラック対のトラック中心線L18,L19がそれぞれ転換点T1-2を有していて、転換点T1-2における中心点角度βが、ジョイント中心平面Eに関連して、それぞれ4°よりも大きいことを特徴とする。

Description

本発明は、等速ジョイントとしてのカウンタートラックジョイントであって、ジョイント外側部分が設けられており、該ジョイント外側部分が、第1の長手方向軸線と、軸方向で互いに逆向きの接続側と開放側とを有し、また第1の外側のボールトラックと第2の外側のボールトラックとを有しており、
ジョイント内側部分が設けられており、該ジョイント内側部分が、第2の長手方向軸線と、ジョイント外側部分の開放側に向いたシャフトのための接続手段とを有し、また第1の内側のボールトラックと第2の内側のボールトラックとを有しており、
前記第1の外側のボールトラックと第1の内側のボールトラックとが互いに第1のトラック対を形成しており、
第2の外側のボールトラックと第2の内側のボールトラックとが、互いに第2のトラック対を形成しており、これら第1及び第2のトラック対が、それぞれトルクを伝達するボールを有しており、
ジョイント外側部分とジョイント内側部分との間にボールケージがとりつけられていて、このボールケージが、周方向に分配されたケージ窓を有していて、これらのケージ窓がそれぞれ少なくとも1つのボールを受容しており、
第1のトラック対の開放角度が、ジョイントの伸張状態においてジョイント中心平面でジョイント外側部分の開放側から接続側へ開放し、
第2のトラック対の開放角度が、ジョイントの伸張状態においてジョイント中心平面でジョイント外側部分の接続側から開放側へ開放している形式のものに関する。
このような形式のカウンタートラックジョイントは、基本的にドイツ連邦共和国特許公開第10220711号明細書により公知であり、この場合、6ボール型ジョイント及び8ボール型ジョイントについて開示されている。この場合、ボールトラックの形式は、ルゼッパジョイント(RFジョイント)並びにアンダーカットフリージョイント(UFジョイント)により公知の形式に相当する。つまり、ボールトラックの中心線は、統一された曲率半径(RFジョイント)より成っているか、若しくはこの曲率半径と、それに続く軸平行な直線(UFジョイント)とから構成されている。このような形式のカウンタートラックジョイントにおいては、トラック対の軸方向の開放方向が周方向に亘って交互に変化し、これによってカウンタートラックジョイントの形式が規定される。このような形式のカウンタートラックジョイントは、屈曲角度が約45°に制限されている、という欠点がある。何故ならば、この屈曲角度を越えると、第1のボールがジョイント屈曲平面内において第1のトラック対から突き出るからである。
ドイツ連邦共和国特許公開第10337612号明細書により公知のカウンタートラックジョイントによれば、第1のトラック対のトラック中心線が次のような開放角度、つまりこの開放角度の開放方向が伸張状態のジョイントにおいてジョイント底部に向いている開放角度を有していて、これらのトラック中心線は、ジョイントの屈曲時に所定の屈曲角度から、開放方向が転換するように構成されている。これは特に、第1のトラック対のボールトラックの中心線がS字形であって、それによって転換点を有していることによって、実現される。
ドイツ連邦共和国特許公開第10060220号明細書によれば、第1の外側のボールトラックの中心線が、ジョイント開口の近傍に転換点を有しており、それによって第1の外側のボールトラックの中心線がS字形である、別のカウンタートラックジョイントが公知である。左右対称性が要求されるので、これと同じことは、ジョイント内側部分の第1の内側のボールトラックの中心線のためのもあてはまる。このような形式で、このカウンタートラックジョイントの屈曲角度を大きくすることができる。
以上の2つの形式のジョイントにおいて、カウンタートラックジョイントの基本的な原理、つまり交互に逆向きのトラック開放角度及びひいては、ボールケージ上で軸方向力が交互に逆向きになるという基本的な原理は、ボールが転換点を、内向に湾曲するトラック領域から、それとは逆の外向きに湾曲するトラック領域に達するまでしか、有効ではない。ボールがそれぞれS字形のトラックのこの第2のトラック領域を占める屈曲角度が得られると、トラック開放角度はもはや、周方向全体に亘って交互に、逆向きに向けられず、ボールからボールケージへの軸方向力はもはや補償されなくなる。従って、カウンタートラック原理はもはや実現されず、ボールケージはジョイント外側部分及び/又はボールのハブにおいて軸方向で支承しなければならなくなる。これによって、ボールケージとジョイント外側部分若しくはジョイント内側部分との間の摩擦が高くなり、ひいては耐用寿命が短くなる。
そこで本発明の課題は、冒頭に述べた従来技術のものから出発して、最大屈曲角度が拡大され、しかも耐用寿命が長くなるような、カウンタートラックジョイントの固定式等速ジョイントを提供することである。
この課題を解決した本発明の請求項1の特徴を有するジョイントによれば、
ジョイント外側部分が設けられており、該ジョイント外側部分が、第1の長手方向軸線と、軸方向で互いに逆向きの接続側と開放側とを有し、また第1の外側のボールトラックと第2の外側のボールトラックとを有しており、
ジョイント内側部分が設けられており、該ジョイント内側部分が、第2の長手方向軸線と、ジョイント外側部分の開放側に向いたシャフトのための接続手段とを有し、また第1の内側のボールトラックと第2の内側のボールトラックとを有しており、
前記第1の外側のボールトラックと第1の内側のボールトラックとが互いに第1のトラック対を形成しており、
第2の外側のボールトラックと第2の内側のボールトラックとが、互いに第2のトラック対を形成しており、これら第1及び第2のトラック対が、それぞれトルクを伝達するボールを有しており、
ジョイント外側部分とジョイント内側部分との間にボールケージがとりつけられていて、このボールケージが、周方向に分配されたケージ窓を有していて、これらのケージ窓がそれぞれ少なくとも1つのボールを受容しており、
第1のトラック対の開放角度が、ジョイントの伸張状態においてジョイント中心平面でジョイント外側部分の開放側から接続側へ開放し、
第2のトラック対の開放角度が、ジョイントの伸張状態においてジョイント中心平面でジョイント外側部分の接続側から開放側へ開放する形式のものにおいて、
第1のトラック対のトラック中心線がそれぞれ転換点を有していて、該転換点における中心点角度βが、ジョイント中心平面に関連して、それぞれ4°よりも大きいことを特徴としている。これによって、ジョイントが耐用寿命中にカウンタートラックジョイントとして作用することが保証される。耐用寿命運転は、交番負荷下において損傷することなしにジョイントの設計寿命が得られる耐用寿命角度内の運転である。
このことはつまり、いわゆる耐用寿命範囲内ではカウンタートラックジョイントの原理が無効になることはないので、耐用寿命が長くなる、ということである。この場合、耐用寿命範囲は、耐用寿命角度βLに亘って規定されている。この屈曲角度内での運転時に、ジョイントの規定された設計寿命に達する。しかしながらそれと同時に、さらなるジョイント屈曲が可能であるので、より大きい屈曲角度が得られる。本発明によれば、第2の範囲への移行部は、耐用寿命範囲内においてボールトラック内でボールによって擦過されるトラック領域の外側にあるように規定されている。
前記転換点の位置のために有利な実施例が以下に記載されている。この場合、転換点という定義について説明する。転換点とは、一方では、数学的な意味における湾曲部から、逆向きの湾曲方向を有する対抗湾曲部への移行部であり、他方では、数学的に不正確な意味において、湾曲部から、この湾曲部に接線方向で続く直線への移行部である。いずれの場合も、本明細書において使用された意味における「転換点」である。「接線点」という用語を使用してもよい。
本発明の有利な実施例によれば、転換点T1-2における中心点角度βが、ジョイント中心平面Eに関連してそれぞれ5°より大きい。本発明の有利な実施例によれば、転換点T1-2における中心点角度βが、ジョイント中心平面Eに関連してそれぞれ12°より大きい。
特に、転換点T1-2における第1のトラック対のトラック中心線の接線T1-2がそれぞれの長手方向軸線と共に、若しくはこの接線T1-2上の垂線がジョイント中心平面Eと共に、次のように規定された転換点角度αを形成し、
Figure 2008519207
この場合、O2は、接線T1-2上の垂線とそれぞれの長手方向軸線Aとの交点の軸方向間隔であって、R2は、この交点と転換点T1-2の間隔である。
別の特別の実施例によれば、転換点αは、
Figure 2008519207
と規定されており、この場合、各トラック中心線がジョイント中心平面Eにおいて転換点P1-2まで曲率半径R2を有していて、この曲率半径R2の中心点M2がジョイント中心平面Eから軸方向の間隔O2を有していて、各長手方向軸線から転換点T1-2に向かって半径方向の間隔を有している。
これに対して選択的な特別な実施例は、転換点αが、
Figure 2008519207
と規定されており、この場合、各トラック中心線がジョイント中心平面Eにおいて転換点T1-2まで曲率半径R2を有していて、この曲率半径R2の中心点M2がジョイント中心平面Eから軸方向の間隔O2を有していて、各長手方向軸線Aから転換点T1-2に向かって半径方向の間隔bを有している。
47°〜52°の屈曲角度のための本発明による8ボール型のカウンタートラックジョイントは、各測定値間の次のような比が維持されていれば、最適である。
1.5<PCDB/R1<1.9
1.8<PCDB/R2<2.2
2.3<PCDB/R3<2.7
2.1<PCDB/R4<2.5
1.8<PCDB/R5<2.2
12<PCDB/O2<16
12<PCDB/O5<16
0.6<PCDB/OD<0.8
2.1<PCDB/L<2.5
3.4<PCDB/DB<4.0
2.1<PCDB/DS<2.5
0.75<PCDB/DCA<1.05
0.85<PCDB/DCI<1.15
7.5<PCDB/W<11.5
2.8<PCDB/L1<3.4
2.6<PCDB/L2<3.2
以上の比において、前記値は次のような意味を有している。
PCDB:ボールのピッチ円直径
R1:ボール曲率半径1の外側部分(第1のボールトラック)
R2:ボール曲率半径2の外側部分(第1のボールトラック)
R3:ボール曲率半径3の外側部分(第1のボールトラック)
R4:ボール曲率半径4の外側部分(第2のボールトラック)
R5:ボール曲率半径5の外側部分(第2のボールトラック)
O2:接続側に向いた開放角度を有するトラックのための外側部分のボールトラックオフセット
O5:接続側に向いた開放角度を有するトラックのための外側部分のボールトラックオフセット
OD:外側部分の外径
L:内側部分の長さ
DB:ボール直径
PCDS:シャフト歯列のピッチ円直径
DCA:ケージの外径
DCI:ケージの内径
W:ケージのウエブ幅
L1:窓長さ1
L2:窓長さ2
本発明の有利な実施例が図面に記載されていて、以下に詳しく説明されている。
図1は、6つのボールを有する本発明の第1実施例によるカウンタートラックジョイント(対抗軌道ジョイント)を示しており、
a)は全体的な縦断面図、
b)はジョイント外側部分を有する詳細を示す縦断面図である。
図2は、図1に示した6つのボールを有するカウンタートラックジョイントを示しており、
a)は寸法規定を有する縦断面図、
b)は別の寸法規定を有する縦断面図、
c)はボールケージの展開図である。
図3は、図1及び図2に示した8つのボールを有するカウンタートラックジョイントを示しており、
a)は寸法規定を有する縦断面図、
b)は屈曲位置における別の寸法規定を有する縦断面図、
c)はボールケージの展開図を示す。
図4は、6つのボールを有する本発明の第2実施例によるカウンタートラックジョイントを示しており、
a)は全体的な縦断面図、
b)はジョイント外側部分を有する詳細を示す縦断面図、
c)はジョイント内側部分を有する詳細を示す縦断面図である。
図5は、別の寸法規定を有する、図4に示した本発明によるジョイントのジョイント外側部分の縦断面図である。
図6は、別の寸法規定を有する、図4及び図5に示した本発明によるジョイントであって、
a)はジョイント外側部分の縦断面図、
b)はボールトラック(ボール軌道)の横断面図、
c)は評価表を示す。
図7は、寸法規定を有する、別の実施例による本発明のジョイントのジョイント外側部分の縦断面図である。
図8は、寸法規定を有する、別の実施例による本発明のジョイントのジョイント外側部分の縦断面図である。
図9は、定義されたカウンタートラック(対抗軌道)を有する本発明による6ボール式カウンタートラックジョイントを示しており、
a)は軸方向で見た図、
b)は縦断面図である。
図10は、定義されたカウンタートラックを有する本発明による6ボール型カウンタートラックジョイントを示しており、
a)は軸方向で見た図、
b)は縦断面図である。
図11は、定義されたカウンタートラックを有する本発明による6ボール型カウンタートラックジョイントを示しており、
a)は軸方向で見た図、
b)は縦断面図である。
図12は、定義されたトラック(軌道)を有する本発明による6ボール型カウンタートラックジョイントを示しており、
a)は軸方向で見た図、
b)はジョイントの縦断面図(RFトラック)である。
図13は、定義されたカウンタートラックを有する本発明による8ボール型カウンタートラックジョイントを示しており、
a)は軸方向で見た図、
b)は第1の縦断面図、
c)は第2の縦断面図である。
図14は、本発明による8ボール型カンタートラックジョイントを示しており、
a)は軸方向で見た図、
b)は第1の縦断面図、
c)は第2の縦断面図である。
図15は、本発明による8ボール型カンタートラックジョイントを示しており、
a)は軸方向で見た図、
b)は第1の縦断面図、
c)は第2の縦断面図である。
図16は、本発明による8ボール型カンタートラックジョイントを示しており、
a)は軸方向で見た図、
b)は第1の縦断面図、
c)は第2の縦断面図である。
図17は、定義されたトラックを有する本発明による6ボール型カウンタートラックジョイント及びその他の詳細を示しており、
a)はジョイント外側部分の縦断面図、
b)は縦断面図、
c)はジョイント内側部分の縦断面図、
d)はインナートラックの縦断面図、
e)は評価表を示す。
図18は、定義された個別の特性値を有する、図13に類似した本発明による8ボール型カウンタートラックジョイントを示しており、
a)は軸方向で見た図、
b)は第1の縦断面図、
c)は第2の縦断面図、
d)はボールケージの横断面図である。
図19は、定義された個別の特性値を有する本発明による、図13に類似した8ボール型カウンタートラックジョイントを示しており、
a)は軸方向で見た図、
b)はジョイント外側部分の縦断面図、
c)はボールケージの横断面図である。
図20は、本発明によるジョイントシャフトを、本発明に従って車両に組み込んだ状態を示す部分断面図である。
図1の2つの図面を用いて以下に説明する。本発明による等速ジョイント11はジョイント外側部分12を有しており、このジョイント外側部分12は、開口25と、閉じた底部13と、この底部に一体接続されたピン14とを備えている。等速ジョイント11はさらに、ジョイント内側部分15とボールケージ16とトルクを伝達するボール17とを有している。第1の外側のボールトラック(アウタートラック)と第2の内側のボールトラック(インナートラック)とは、ボール171を有していて、互いに第1のトラック対を形成している。第2の外側のボールトラック20と第2の内側のボールトラック21とは、第2のボール172を受容する第2のトラック対を互いに形成している。2つの形式のトラック対は、周面に亘って交互に構成されている。図示されている、ボールと第1のトラック対との接触点における接線は、互いに開放角度δ1を形成しており、この開放角度δ1は底部13に向かって開放している。第2のボール172と第2のトラック対との接触点における接線は、互いに開放角度δ2を形成しており、この開放角度δ2はジョイント外側部分の開口21に向かって開放している。トルクの作用下で、この開放角度は伸張状態のジョイントにおいて軸方向力をボールに生ぜしめ、ひいてはボールケージ16に生ぜしめる。この軸方向力は符号F1及びF2で示されている。ボールの中心点を通るジョイント中心平面Eは、ジョイント中心点Mにおいてジョイントの長手方向軸線と交差している。ジョイントの長手方向軸線は、ジョイント外側部分の長手方向軸線A12とジョイント内側部分の長手方向軸線A22とによって規定されている。ジョイント外側部分12内のボールトラック18の中心線L18に関連して、曲率半径R2を有していて、この曲率半径R2の中心点は、軸線A上で、ジョイント中心点Mに対して軸方向にオフセットO2だけずらされており、これに対して、トラック20は同じ大きさの曲率半径R5を有していて、この曲率半径R5の中心点は、逆方向でジョイント中心点Mに対してオフセットO5だけずらされている。
図2では、図1と同じ符号が付けられている。図2のa)では、ジョイント内側部分15内にシャフト22が挿入されている。ジョイント外側部分の長手方向軸線A12の他に、シャフト22の長手方向軸線A22が記載されており、この長手方向軸線A22は同様に、ジョイント内側部分15の長手方向軸線に相当する。長手方向軸線A22に関連して両側に、耐用寿命角度2βが示されており、この耐用寿命角度2βは、ジョイントが耐用寿命試験において損傷することなく運転される最大屈曲角度である。この場合、耐用寿命試験とは、屈曲耐用寿命中におけるジョイントの実際の使用に相当する集中的負荷である。ジョイント外側部分12に対してシャフト22が角度2β内で両側に屈曲する際に、本発明によるボールトラック18,19内においてボール171は、ジョイント中心平面Eから両側に角度βによって規定されたトラック中心点に沿って運動し、この際に、角度の両辺はジョイント中心平面Eと、ボール中心点を通る直線とによって形成される。図2のc)において、周面に分配されたそれぞれ3つのケージ窓23,24を有するボールケージ16の展開図が示されている。それぞれ第1のトラック対内で保持されたボール171は、軸方向力F1を介してボールケージに作用し、それぞれ第2のトラック対内で保持されたボール172は、軸方向力F2を介してボールケージに作用する。第1のトラック対及び第2のトラック対を交互に分配配置したことによって、ボールケージは、トルク伝達時においてもジョイントを介して軸方向で平衡状態にある。
図3のa)には、シャフト22の長手方向軸線A22を基準にして、耐用寿命角度2β以外に、両側に最大屈曲角度βmaxが記載されている。これに合わせて、ボール中心位置を基準にして、ジョイント外側部分と比較して半分の耐用寿命角度β及び半分の最大屈曲角度max/2が、中心平面Eの両側に記載されている。最大屈曲角度βmaxにおけるジョイント外側部分のボール位置は、それぞれ破線で示されている。
図3のb)では、ボール171が本発明によるトラック対18,19内でジョイント外側部分12の開口21に向かって移動する、ジョイントにおける最大屈曲角度が示されている。本発明によるボールトラック18,19のS字形の延在形状に基づいて、この場合、第1のトラック対内のボール171の接線間の開放角度δ1は、逆転していて、ここでは同様にジョイント外側部分12の開放側21に向かって開放しており、これに対して、ルゼッパジョイント(Rzeppa-Gelenk;ユニバーサルジョイント)の形式に従って構成されたトラック20,21を備えて構成された第2のトラック対は、開放角度δ2を形成しており、この開放角度δ2は、大きさに従って変化するが、図2に示した伸張したジョイント位置におけるようにジョイント外側部分の開放角度21に向かって開放している。断面した平面でボールに作用する力F1,F2の方向がb)に示されている、これらの開放角度δ1,δ2に応じて、すべてのボール力はその作用がその方向に関連して一致している。これは、大きさとは無関係である。従って、ジョイント外側部分からボール力の合計に対する対抗力FGをケージに作用させる必要がある。本発明によれば、このような対抗力FGは、耐用寿命角度2βを越えたときにだけ生じ、これに対して耐用寿命角度2β内では、ケージは軸方向で均衡状態を保つ。
図4には、本発明の第1実施例によるボールトラック18,19のためのジョイント外側部分及びジョイント内側部分のトラック中心線L18,L19の可能なトラック延在形状が示されている。本発明によるS字形に延在するボールトラック(その延在形状はトラック中心線L18,L19によって表されている)は、それぞれS字形に延在しており、この場合、転換点T1-2の位置が示されていて、この位置は、オフセット点O2若しくはO2′を中心とした曲率半径O2若しくはO2′(ジョイント外側部分)若しくはR2(ジョイント内側部分)から出発して、半径方向平面に対して角度αを成している、つまりジョイント中心平面Eに対して平行な平面にある。転換点T1-2を越えて、曲率半径R1(ジョイント外側部分)若しくはR1′(ジョイント内側部分)でトラック中心線が続いており、この曲率半径R1若しくはR2の中心点位置はここでは詳しく規定されていないが、角度α並びに曲率半径R1若しくはR2自体によって規定されている。本発明によれば、転換点T1-2は、転換点T1-2′と同様に、ジョイント中心平面Eの各側で見て、角度βL/2の外側に位置している。第1のトラック対内で転換点T1-2を越えると、角度δ1の方向転換が行われるので、ここに図示された条件によって、耐用寿命範囲内(両側へのA12に対するA22の屈曲<=2β)において、ケージに軸方向力が生じることはなく、ケージは軸方向力なしでジョイント外側部分内で保持されている。
耐用寿命角度2βが、それぞれジョイント中心点Mに関連して中心点角度であって、つまり長手方向軸線A12若しくは中心平面Eから出発して、このような形式でトラック中心線L18,L19上でボール位置を描くのに対して、角度αの中心点は、転換点T1-2内のトラック中心線に対する接線において、それぞれジョイント中心点Mに対するオフセットO2,O2′と一致する。
図5には、ジョイント外側部分12内のトラック中心線L18に沿ったボールの経路に関連した、転換点角度αに対する耐用寿命角度βの関係が示されている。次の条件が当てはまる。
Figure 2008519207
図6には、図5に示したジョイント外側部分12のための、ジョイント外側部分内におけるトラックかかり角度εに対する転換点角度αの影響が示されている。この場合、トラックかかり角度εはそれぞれ、半径方向平面Rと、トラック縁部におけるボール中心点若しくはトラック中心点L18を通る直線との間の角度として規定されている。トラックかかり角度εが小さければ、トラック18内に不都合なエッジ負荷が生じ、このエッジ負荷が損傷を引き起こす。これによってトルクキャパシタンスが制限される。16°の転換点角度αまで、トラックかかり角度εは要求を満たす程度に大きい。
図7には、本発明によるジョイント外側部分の第2の可能な実施例のための、トラック(β)におけるボール経路に関連した耐用寿命角度と転換点角度αとの間の関係について示されている。ジョイント中心平面Eの周囲の領域で、ボールトラック18の中心線L18は、中心点M2を有する小さい曲率半径R2を有しており、この中心点M2は、ジョイント中心点Mに対して軸方向でオフセット02だけずらされていて、また半径方向でオフセットaだけずらされている。これらの角度を介して、転換点T1-2における接線が規定される。この転換点から、中心点M1を中心にした曲率半径R1を有するトラック中心線が延在していて、この中心点M1は、R1の大きさ及び角度αの大きさによって規定されている。ジョイント中心点Mを中心にした耐用寿命角度αと転換点角度αとの間に次の関係が存在する。
Figure 2008519207
図8には、本発明によるジョイント外側部分の第3の可能な実施例のための、トラック(β)におけるボール経路に関連した耐用寿命角度と転換点角度αとの間の関係について示されている。ジョイント中心平面Eの周囲の領域で、ボールトラック18の中心線L18は、中心点M2を有する小さい曲率半径R2を有しており、この中心点M2は、ジョイント中心点Mに対して軸方向でオフセット02だけずらされていて、また半径方向でオフセットbだけずらされている。これらの角度を介して、転換点T1-2における接線が規定される。この転換点から、中心点M1を中心にした曲率半径R1を有するトラック中心線が延在していて、この中心点M1は、R1の大きさ及び角度αの大きさによって規定されている。ジョイント中心点Mを中心にした耐用寿命角度βと転換点角度αとの間に次の関係が存在する。
Figure 2008519207
図9には本発明による6ボール型ジョイントが示されており、この場合、外側のボールジョイント18の中心線L18の延在形状は、3つの曲率半径R1,R2,R3より構成されており、曲率半径R1,R2は転換点を介して互いに接続されており、これに対して第2の外側のボールトラック20の中心線L20の延在形状は、曲率半径R5及びそれに続く軸平行な直線によって規定される。
図10には本発明による6ボール型ジョイントが示されており、この場合、第1の外側のボールジョイント18の中心線L18の延在形状は、3つの曲率半径R1,R2,R3より構成されており、この場合、曲率半径R1,R2は転換点を介して互いに接続されており、これに対して第2の外側のボールトラック20の中心線L20は、転換点を介して互いに接続されている2つの曲率半径R4,R5を介して規定されている。
図11には本発明による6ボール型ジョイントが示されており、この場合、外側のボールジョイント18の中心線L18の延在形状は、3つの曲率半径R1,R2,R3より構成されており、この場合、曲率半径R1,R2は転換点を介して互いに接続されており、これに対して外側のボールトラック20の中心線L20は、統一された曲率半径R5によって規定されている。これによって第2のトラックは、RFジョイントのトラックの形態に従って構成されている。
図12には本発明による6ボール型ジョイントが示されており、この場合、外側のボールジョイント18の中心線L18の延在形状は、2つの曲率半径R2,R3と、開口に向かう方向で曲率半径R2に接線方向に接続する直線とから構成されており、これに対して第2の外側のボールトラック20の中心線L20は、統一された曲率半径R5によって規定されている。
図13には本発明による8ボール型ジョイントが示されていて、外側のボールジョイント18の中心線L18の延在形状は、3つの曲率半径R1,R2,R3より構成されており、この場合、曲率半径R1,R2は転換点を介して互いに接続されており、これに対して第2のボールトラック20の中心線L20の延在形状は、曲率半径R5及びそれに続く軸平行な直線によって規定されている。
図14には本発明による8ボール型ジョイントが示されていて、第1の外側のボールジョイント18の中心線L18の延在形状は、3つの曲率半径R1,R2,R3より構成されており、この場合、曲率半径R1,R2は転換点を介して互いに接続されており、これに対して第2の外側のボールトラック20の中心線L20は、転換点を介して互いに接続されている2つの曲率半径R4,R5を介して規定されている。
図15には本発明による8ボール型ジョイントが示されていて、外側のボールジョイント18の中心線L18の延在形状は、3つの曲率半径R1,R2,R3より構成されており、この場合、曲率半径R1,R2は転換点を介して互いに接続されており、これに対して外側のボールトラック20の中心線L20は、統一された曲率半径R5によって規定されている。これによって第2のトラックは、RFジョイントのトラックの形態に従って構成されている。
図16には本発明による8ボール型ジョイントが示されていて、外側のボールジョイント18の中心線L18の延在形状は、2つの曲率半径R2,R3と、開口に向かう方向で曲率半径R2に接線方向に接続する直線とから構成されており、これに対して第2の外側のボールトラック20の中心線L20は、統一された曲率半径R5によって規定されている。
図17には、図1に示した6ボール型カウンタートラックジョイントのための、第1の外側のボールトラック及び第1の内側のボールトラックのトラック形態が示されており、この場合、第1の外側のボールトラック18の中心線L18は、前記のように2つの曲率半径R1,R2より構成されていて、内側のボールトラック19の中心線L18は、ジョイント中心点Mを中心にして左右対称な2つの曲率半径R1′,R2より構成されている。付加的に、ジョイント外側部分内のトラック18のためのトラックかかり角度εと転換点角度αとの間の関係、及びジョイント内側部分内のトラック19のためのトラックかかり角度ε′と転換点角度αとの関係が表で示されている。この表から、好都合なトラックかかり角度ε,ε′を保証するために、α>=10°及び<=18°とすべきことが分かる。
図18には、図13に示した実施例のものと同じ、本発明による8ボール型カウンタートラックジョイントが示されており、この場合、ボールケージ16の詳細が横断面図で示されている。この場合、第1のボール171のためのボール窓(ケージ窓)23が、より大きい周方向長さL2を有する第2のボール172のためのボール窓24よりも小さい周方向長さL1を有していることが分かる。外側のケージ直径はDCAで示され、内側のケージ直径はDCIで示されていて、それぞれボールケージを断面する中心平面Eに関連している。ケージウエブの周方向幅は、外側でWで示されている。ジョイント内におけるボールのピッチ円直径は符号PCDBで示されていて、ジョイント内側部分内のシャフトのための差し込み開口は直径PCDSを有している。これは、ジョイント内側部分15とシャフト(22)との間の接続が、シャフトに設けられた歯列を介して形成され、前記直径PCDSは、ジョイント内側部分内のシャフト歯列の平均的な歯列直径に相当する。
図19の実施例では、8つのボールを有するジョイントのために、ジョイント外側部分におけるトラック中心線と、ジョイント内側部分におけるトラック中心線とが、それぞれ別々に構成されている。第1の外側のトラック18は、前記3つの曲率半径R1,R2,R3より構成されており、これに対して第1の内側のボールトラックのトラック中心線は、このトラック中心線に対して左右対称に配置された同じ大きさの3つの曲率半径R1′,R2′,R3′より構成されている。第2の外側のボールトラックのためにも、前記曲率半径R4,R5より成る構成が当てはまり、これに対して相応の第2の内側のボールトラック21は、ジョイント中心点Mを基準にして左右対称に配置された曲率半径R4′,R5′を有している。ジョイント外側部分の最大外径はODで示されていて、ジョイント内側部分の軸方向長さLで示されている。
図20には、自動車にハーフシャフトとして組み込んだ状態のジョイントシャフトが示されている。本発明によるジョイントシャフトが示されており、このジョイントシャフトは、一体鋳造ジョイントとしての本発明による等速ジョイントと、さらに中間シャフト35と、第2の等速ジョイント31とを有しており、この第2の等速ジョイントは、同様に、特にジョイント11と同じ構造の本発明によるジョイントであってよい。中間シャフト35は軸方向摺動ユニット28を有しており、この軸方向摺動ユニット28は、主要な構成部分としてスリーブ29と、ピン30と、このスリーブ29とピン30との間に作用するトルク伝達ボール(詳しく図示していない)とを有していて、等速ジョイント11,31間でジョイントシャフトの長さ補償を行う。本発明によるジョイント11のジャーナルは、ディファレンシャルギヤ32内に差し込まれていて、このディファレンシャルギヤ32内で固定されており、これに対して第2の等速ジョイント31のジャーナルは、ホイールベアリング34を有するホイールハブ装置33内に差し込まれている。
6つのボールを有する本発明の第1実施例によるカウンタートラックジョイント(対抗軌道ジョイント)を示しており、a)は全体的な縦断面図、b)はジョイント外側部分を有する詳細を示す縦断面図である。 図1に示した6つのボールを有するカウンタートラックジョイントを示しており、a)は寸法規定を有する縦断面図、b)は別の寸法規定を有する縦断面図、c)はボールケージの展開図である。 図1及び図2に示した8つのボールを有するカウンタートラックジョイントを示しており、a)は寸法規定を有する縦断面図、b)は屈曲位置における別の寸法規定を有する縦断面図、c)はボールケージの展開図である。 6つのボールを有する本発明の第2実施例によるカウンタートラックジョイントを示しており、a)は全体的な縦断面図、b)はジョイント外側部分を有する詳細を示す縦断面図、c)はジョイント内側部分を有する詳細を示す縦断面図である。 別の寸法規定を有する、図4に示した本発明によるジョイントのジョイント外側部分の縦断面図である。 別の寸法規定を有する、図4及び図5に示した本発明によるジョイントであって、a)はジョイント外側部分の縦断面図、b)はボールトラック(ボール軌道)の横断面図、c)は評価表である。 寸法規定を有する、別の実施例による本発明のジョイントのジョイント外側部分の縦断面図である。 寸法規定を有する、別の実施例による本発明のジョイントのジョイント外側部分の縦断面図である。 定義されたカウンタートラック(対抗軌道)を有する本発明による6ボール式カウンタートラックジョイントを示しており、a)は軸方向で見た図、b)は縦断面図である。 定義されたカウンタートラックを有する本発明による6ボール型カウンタートラックジョイントを示しており、a)は軸方向で見た図、b)は縦断面図である。 定義されたカウンタートラックを有する本発明による6ボール型カウンタートラックジョイントを示しており、a)は軸方向で見た図、b)は縦断面図である。 定義されたトラック(軌道)を有する本発明による6ボール型カウンタートラックジョイントを示しており、a)は軸方向で見た図、b)はジョイントの縦断面図(RFトラック)である。 定義されたカウンタートラックを有する本発明による8ボール型カウンタートラックジョイントを示しており、a)は軸方向で見た図、b)は第1の縦断面図、c)は第2の縦断面図である。 本発明による8ボール型カンタートラックジョイントを示しており、a)は軸方向で見た図、b)は第1の縦断面図、c)は第2の縦断面図である。 本発明による8ボール型カンタートラックジョイントを示しており、a)は軸方向で見た図、b)は第1の縦断面図、c)は第2の縦断面図である。 本発明による8ボール型カンタートラックジョイントを示しており、a)は軸方向で見た図、b)は第1の縦断面図、c)は第2の縦断面図である。 定義されたトラックを有する本発明による6ボール型カウンタートラックジョイント及びその他の詳細を示しており、a)はジョイント外側部分の縦断面図、b)は、縦断面図、c)はジョイント内側部分の縦断面図、d)はインナートラックの縦断面図、e)は評価表である。 定義された個別の特性値を有する、図13に類似した本発明による8ボール型カウンタートラックジョイントを示しており、a)は軸方向で見た図、b)は第1の縦断面図、c)は第2の縦断面図、d)はボールケージの横断面図である。 定義された個別の特性値を有する本発明による、図13に類似した8ボール型カウンタートラックジョイントを示しており、a)は軸方向で見た図、b)はジョイント外側部分の縦断面図、c)はボールケージの横断面図である。 本発明によるジョイントシャフトを、本発明に従って車両に組み込んだ状態を示す部分断面図である。
符号の説明
11 等速ジョイント
12 ジョイント外側部分
13 底部
14 ピン
15 ジョイント内側部分
16 ボールケージ
17 ボール
18 第1のアウタートラック
19 第1のインナートラック
20 第2のアウタートラック
21 第2のインナートラック
23 ケージ窓
24 ケージ窓
25 ケージ窓
βmax 最大ジョイント折れ角度
β 耐用寿命角度
δ 開放角度
α 転換点角度
1-2 転換点
L 中心線
A 長手方向軸線
R 曲率半径
E 中心平面
M ジョイント中心点
O 軸方向オフセット
A 半径方向オフセット
b 半径方向オフセット

Claims (35)

  1. カウンタートラックジョイントの形態の等速ジョイント(11)であって、
    ジョイント外側部分(12)が設けられており、該ジョイント外側部分(12)が、第1の長手方向軸線(A12)と、軸方向で互いに逆向きの接続側と開放側とを有し、また第1の外側のボールトラック(18)と第2の外側のボールトラック(20)とを有しており、
    ジョイント内側部分(15)が設けられており、該ジョイント内側部分(15)が、第2の長手方向軸線(A22)と、ジョイント外側部分(12)の開放側に向いたシャフト(22)のための接続手段とを有し、また第1の内側のボールトラック(19)と第2の内側のボールトラック(21)とを有しており、
    前記第1の外側のボールトラック(18)と第1の内側のボールトラック(19)とが一緒に第1のトラック対を形成しており、
    第2の外側のボールトラック(20)と第2の内側のボールトラック(21)とが、互いに第2のトラック対を形成しており、これら第1及び第2のトラック対が、それぞれトルクを伝達するボール(171,172)を有しており、
    ジョイント外側部分(12)とジョイント内側部分(15)との間にボールケージ(16)がとりつけられていて、このボールケージ(16)が、周方向に分配されたケージ窓(241,242)を有していて、これらのケージ窓がそれぞれ少なくとも1つのボール(171,172)を受容しており、
    第1のトラック対の開放角度(61)が、ジョイントの伸張状態においてジョイント中心平面(E)でジョイント外側部分(12)の開放側から接続側へ開放し、
    第2のトラック対の開放角度(62)が、ジョイントの伸張状態においてジョイント中心平面(E)でジョイント外側部分(12)の接続側から開放側へ開放する形式のものにおいて、
    第1のトラック対のトラック中心線(L18,L19)がそれぞれ転換点(T1-2)を有していて、該転換点(T1-2)における中心点角度(β)が、ジョイント中心平面(E)に関連して、それぞれ4°よりも大きいことを特徴とする、トラック転換点を有するカウンタートラックジョイント。
  2. 転換点(T1-2)における中心点角度(β)が、ジョイント中心平面(E)に関連してそれぞれ5°より大きい、請求項1記載の等速ジョイント。
  3. 転換点(T1-2)における中心点角度(β)が、ジョイント中心平面(E)に関連してそれぞれ12°より大きい、請求項1記載の等速ジョイント。
  4. 転換点(T1-2)における第1のトラック対のトラック中心線(L18,L19)の接線がそれぞれの長手方向軸線(A12,A22)と共に、若しくはこの接線上の垂線がジョイント中心平面(E)と共に、次のように規定された転換点角度(α)を形成し、
    Figure 2008519207
    この場合、O2は、接線上の垂線とそれぞれの長手方向軸線(A12,A22)との交点の軸方向間隔であって、(R2)は、この交点と転換点(T1-2)との間の間隔である、請求項1から3までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  5. 転換角度(α)が、次のように規定されており、
    Figure 2008519207
    この場合、各トラック中心線(L18,L19)がジョイント中心平面(E)から転換点(T1-2)まで曲率半径(R2)を有していて、この曲率半径(R2)の中心点(M2)がジョイント中心平面(E)から軸方向の間隔(O2)を有していて、各長手方向軸線(A12,A22)から転換点(T1-2)に向かって半径方向の間隔を有している、請求項4記載の等速ジョイント。
  6. 転換角度(α)が、次のように規定されており、
    Figure 2008519207
    この場合、各トラック中心線(L18,L19)がジョイント中心平面(E)において転換点(T1-2)まで曲率半径(R2)を有していて、この曲率半径(R2)の中心点(M2)がジョイント中心平面(E)から軸方向の間隔(O2)を有していて、各長手方向軸線(A12,A22)から転換点(T1-2)に向かって半径方向の間隔を有している、請求項4記載の等速ジョイント。
  7. トラック中心線(L18,L19)が、曲率半径(R2)と、転換点(T1-2)を介してカウンター曲率半径(R1)とから構成されている、請求項1から6までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  8. トラック中心線(L18,L19)が、曲率半径(R2)と、転換点(T1-2)を介してカウンター曲率半径(R1)と、反対側では前記曲率半径(R2)に続く、同じ湾曲方向を有する、より小さい曲率半径(R3)とから構成されている、請求項1から6までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  9. トラック中心線(L18,L19)が、曲率半径(R2)と、転換点(T1-2)に続く直線と、反対側で前記曲率半径(R2)に続く、同じ湾曲方向を有する、より小さい曲率半径(R3)とから構成されている、請求項1から6までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  10. 第2のボールトラックのトラック中心線(L20,L21)が、曲率半径(R5)と、開放側に向かってこれに続く軸平行な直線とから構成されている、請求項1から9までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  11. 第2のボールトラックのトラック中心線(L20,L21)が、曲率半径(R5)と、開放側に向かってこれに続く軸平行なカウンター曲率半径(R4)とから構成されている、請求項1から9までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  12. 第2のボールトラックのトラック中心線(L20,L21)が曲率半径(R5)より形成されている、請求項1から9までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  13. ジョイントが6ボール型ジョイントである、請求項1から12までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  14. ジョイントが8ボール型ジョイントである、請求項1から12までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  15. 第1のボール(171)のためのケージ窓(241)が周方向で、第2のボール(172)のためのケージ窓(242)よりも短く構成されている、請求項1から12までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  16. ボールのピッチ円直径PCDBと曲率半径R1との比が、
    1.5<PCDB/R1<1.9である、請求項1から14までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  17. ボールのピッチ円直径PCDBと曲率半径R2との比が、
    1.8<PCDB/R2<2.2である、請求項1から14までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  18. ボールのピッチ円直径PCDBと曲率半径R3との比が、
    2.3<PCDB/R3<2.7である、請求項1から14までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  19. ボールのピッチ円直径PCDBと曲率半径R4との比が、
    2.1<PCDB/R4<2.5である、請求項1から14までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  20. ボールのピッチ円直径PCDBと曲率半径R5との比が、
    1.8<PCDB/R5<2.2である、請求項1から14までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  21. ボールのピッチ円直径PCDBと曲率半径R2の軸方向の中心点オフセットO2との比が、
    12<PCDB/O2<16である、請求項1から14までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  22. ボールのピッチ円直径PCDBと曲率半径R5の軸方向の中心点オフセットO5との比が、
    12<PCDB/O5<16である、請求項1から14までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  23. ボールのピッチ円直径PCDBとジョイント外側部分(12)の外径ODのとの比が、
    0.6<PCDB/OD<0.8である、請求項1から14までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  24. ボールのピッチ円直径PCDBとジョイント内側部分(15)の軸方向長さLとの比が、
    2.1<PCDB/L<2.5である、請求項1から14までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  25. ボールのピッチ円直径PCDBとボール直径DBとの比が、
    3.5<PCDB/DB<4.0である、請求項1から14までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  26. ボールのピッチ円直径PCDBのピッチ円直径とジョイント内側部分(15)の差し込み開口のピッチ円直径PCDSとの比が、
    2.1<PCDB/PCDS<2.5である、請求項1から14までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  27. ボールのピッチ円直径PCDBとボールケージ(16)の外径DCAとの比が、
    0.75<PCDB/DCA<1.05である、請求項1から14までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  28. ボールのピッチ円直径PCDBとボールケージ(16)の内径DCIとの比が、
    0.85<PCDB/DCI<1.15である、請求項1から14までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  29. ボールのピッチ円直径PCDBとボールケージ(16)の周方向のウエブ幅Wとの比が、
    7.5<PCDB/W<11.5である、請求項1から14までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  30. ボールのピッチ円直径PCDBと第1のケージ窓(23)の周方向長さL1との比が、
    2.8<PCDB/L1<3.4である、請求項1から14までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  31. ボールのピッチ円直径PCDBと第2のケージ窓(24)の周方向長さL2との比が、
    2.6<PCDB/L2<3.2である、請求項1から14までのいずれか1項記載の等速ジョイント。
  32. 2つの等速ジョイントと1つの中間シャフトとを有するジョイントシャフトにおいて、少なくとも1つの等速ジョイント(11,31)が請求項1から31までのいずれか1項に従って構成されていることを特徴とする、ジョイントシャフト。
  33. 中間シャフト(35)が軸方向摺動ユニット(28)を有している、請求項32記載のジョイントシャフト。
  34. それぞれ2つの等速ジョイントと1つの中間シャフトとを有し、かつそれぞれハーフシャフトとしてディファレンシャルギヤをホイールハブユニットに接続する少なくとも2つのジョイントシャフトを備えた自動車において、
    各ジョイントシャフトのそれぞれ少なくとも1つのジョイント(11,31)が、請求項1から31までのいずれか1項記載に従って構成されていて、該ジョイントのジャーナルがディファレンシャルギヤ(32)内に差し込まれていることを特徴とする、自動車。
  35. それぞれ2つの等速ジョイントと1つの中間シャフトとを有し、かつそれぞれハーフシャフトとしてディファレンシャルギヤをホイールハブユニットに接続する少なくとも2つのジョイントシャフトを備えた自動車において、
    各ジョイントシャフトのそれぞれ少なくとも1つのジョイント(11,31)が、請求項1から31までのいずれか1項記載に従って構成されていて、該ジョイントのジャーナルがホイールハブユニット(33)内に差し込まれていることを特徴とする、自動車。
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