JP2008533397A - ジョイント結合装置を製造する方法並びにジョイント結合装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、端面歯列（１３）を有する部材（１）と対応する端面歯列（１１）を備えた等速ジョイント（２）とをトルク伝達結合するためのジョイント結合装置を製造する方法であって、端面歯列が、軸方向の予負荷もしくはプレロードをもたらすための手段を介して互いに係合可能であり、かつそれぞれ互いに接触する歯面を作用面として有しているジョイント結合装置を製造する方法に関する。本発明はまた、このようなジョイント結合装置に関する。

Description

本発明は、端面歯列を有する部材と対応する端面歯列を備えた等速ジョイントとをトルク伝達結合するためのジョイント結合装置を製造する方法であって、端面歯列が、軸方向の予負荷もしくはプレロードをもたらすための手段を介して互いに係合可能であり、かつ互いに接触する歯面を作用面として有しているジョイント結合装置を製造する方法に関する。本発明はまた、このようなジョイント結合装置にも関する。

ジョイントを、トルクを伝達するようにかつ解離可能に、任意の別の部材、例えば軸と結合するためには、フランジ結合装置が公知であるが、フランジ結合装置は幾つかの使用例のために極めて大きな構造空間を必要とする。

さらにまた、トルク伝達結合部を生ぜしめるために、スプライン軸とジョイントの相応に形成された孔とを結合することも公知である。この結合装置ではしかしながら軸方向において比較的大きな組立て移動距離が必要である。

ＤＥ３６３６２４３Ｃ２、ＤＥ４３１０００７Ｃ１及びＤＥ４３１０００８Ｃ２において提案されたジョイント結合装置では、ジョイントの外側ハブが端面歯列を備えており、この端面歯列が、別の部材に設けられた対応する端面歯列と係合してトルクを伝達するようになっている。

ＤＥ１９７５１８５Ｃ１、ＤＥ１９９５８６７４Ｃ２及びＤＥ１０１２７４５８Ｃ２に基づいて公知の結合装置では、ジョイントの外側ハブが端面歯列を用いて、接続エレメントと結合可能である。これらの端面歯列はさらに非切削加工式の変形によって製造することができる。しかしながらこれらの端面歯列の製造には、端面歯列の製造コスト及び製造精度に関して改善の余地があると思われる。

ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の方法並びに相応なジョイント結合装置を改良して、高い製造精度及び安価な製造コストの点で傑出している、ジョイント結合装置の製造方法及びジョイント結合装置を提供することである。

この課題を解決するために、本発明の方法では、端面歯列を、単数又は複数の加工ステップにおいて予備成形し、その後で作用面だけを非切削式の変形によって、最終寸法に加工するようにした。端面歯列はこの場合例えば熱間成形又は半熱間成形によって予備成形され、その後で作用面だけがエンボス加工によって最終寸法に加工される。

本発明の有利な方法では、少なくとも最後の非切削加工ステップにおいて、作用面だけをエンボス加工して作用面の材料を押し退けるようにした。対抗圧もしくは支承圧が生じ、その結果大きな変形力が必要とされる、全端面歯列の非切削加工に比べて、作用面だけを加工することによって、比較的小さなエネルギ消費で押し退けによる必要な変形を行うことができる。作用面のエンボス加工によって、これらの作用面は、極めて高い再現性を有する精度をもって最終寸法に製造されることができる。

本発明による方法の有利な実施形態では、作用面が非切削式の加工によって最終寸法に増大させられる。この場合、端面歯列の予備成形時に歯形状を、最終寸法への非切削式の加工中に、作用面に隣接した歯面における自由な材料流れが保証されるように、形成すると、有利である。これを達成するのに有利な本発明の別の方法では、端面歯列の予備成形時に各歯のヘッド領域及び／又は基部領域に、最終寸法への非切削式の加工中に押し退けられる材料を受容するための自由空間が、形成される。このようにすると、可能な限り僅かな材料だけを押し退けるだけでよく、かつ同時に、可能な限り僅かな箇所でしか対抗圧もしくは支承圧が生じない。

端面歯列の作用面が、軸方向の予負荷もしくはプレロードの受け止め時及び／又はトルク伝達時に、セットもしくは調整されるように、少なくとも端面歯列を調質及び／又は表面硬化すると、有利である。端面歯列はオーバリジッドなので、組立て中又はジョイント結合装置の使用時において作用面の最小のセット（Setzen）しか必要なく、かつ望まれていない。そのために有利な構成では、部材のコアは、セットを容易にするために軟らかく形成され、これに対して縁部層は硬くかつ抵抗力を有している。

本発明の課題はさらに、有利には上に述べた方法によって製造されたジョイント結合装置によって解決される。

部材と等速ジョイントとを互いにセンタリングするためには、端面歯列は少なくとも１つの小さなくさび角を有することが必要である。このくさび角はセルフロッキングに近似していると有利である。本発明によるジョイント結合装置ではしかしながらトルク伝達時に可能な限り小さな軸方向力しか生じないようにするために、端面歯列のくさび角は有利には、約１°と約１５°との間、特に約１．５°と約５°との間に選択されている。

択一的に又は付加的に、本発明の有利な構成では、部材及び（等速）ジョイントに、袋ナットもしくは固定ナットと結合するための係合手段が設けられていて、端面歯列が固定ナットによって軸方向における予負荷もしくはプレロードの作用下で互いに係合するように固定されている。そのためには、等速ジョイントが内側ハブを有していて、該内側ハブの一端に端面歯列が設けられていると、有利である。この場合等速ジョイントの外側ハブは自体公知の形式で管軸と結合されることができる。

また、内側ハブが円筒形区分を有していて、該円筒形区分の一端に端面歯列が設けられている場合には、円筒形区分の外面が、固定ナットを固定するための手段を、軸方向の予負荷もしくはプレロードをもたらすための手段として有している。同様に別の有利な構成では、ジョイント結合装置によってジョイントに結合される部材が、円筒形区分を有していて、該円筒形区分の一端に端面歯列が設けられており、円筒形区分の外面が、固定ナットを固定するための手段を、軸方向の予負荷もしくはプレロードをもたらすための手段として有している。固定ナットはこの場合例えば、両方の円筒形区分のうちの１つの溝及び固定ナットにおける相応な溝に係合する拡開リングを用いて、保持されることができ、かつ他の円筒形区分と螺合もしくはねじ結合されることができる。これによって、両方の端面歯列を互いに係合させるために所定の軸方向における予負荷もしくはプレロードをもたらすことができる。

本発明の別の構成では、前記部材と等速ジョイントの内側ハブとがそれぞれ孔を有していて、これらの孔のうちの少なくとも１つに、雌ねじ山が設けられており、これによって前記部材と内側ハブとを互いに結合するねじ山付ピンもしくはねじによって、所定の軸方向の予負荷もしくはプレロードをもたらすことができる。特に、等速ジョイントの外側ハブが軸と結合されている場合には、ねじが部材における孔を貫いて貫通案内されていて、内側ハブにねじ込まれると有利である。

等速ジョイントは有利には、例えば、特にＤＥ１０２０９９３３Ａ１に基づいて公知のカウンタトラックジョイントもしくはカウンタトラックリンク（Gegenbahngelenk）である。

端面の作用面のセットを可能にするために、本発明の有利な構成では、等速ジョイントの内側ボスが表面硬化されており、これに対して、等速ジョイントに結合される部材、又は該部材の端面歯列を備えた区分が、調質されているか又は同様に表面硬化されている。

次に図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の第１実施例によるジョイント結合装置を示す断面図であり、
図２は、本発明の第２実施例によるジョイント結合装置を示す断面図であり、
図３は、本発明の第３実施例によるジョイント結合装置を示す断面図であり、
図４は、本発明によるジョイント結合装置の歯を製造する場合の異なった段階を示す図である。

図１〜図３に示されたジョイント結合装置は、図面の上半部において、部材１と結合された等速ジョイント２が示され、これに対して図面の下半部には部材１がまだ等速ジョイント２と結合されていない状態で示されている。同じ部材には、図１〜図３において同一符号が使用されている。

等速ジョイント２は、図示の実施形態では、例えばＤＥ１０２０９９３３Ａ１に基づいて公知のカウンタトラックジョイントもしくはカウンタトラックリンクである。

等速ジョイント２は外側ハブ３と内側ハブ４とを有しており、外側ハブ３はその内側に配置された転動軌道３ａを備え、内側ハブ４はその外側に配置された内側転動軌道４ａを備えており、等速ジョイント２はさらに、内側ハブ４と外側ハブ３との間に配置されていて外側ハブ３において案内されているケージ５及び、転動軌道３ａ，４ａにおいて案内されているボール６を有している。外側ハブ３は、金属薄板製の受容部分７によって取り囲まれていて、この受容部分７と回動不能に結合されている。受容部分７は例えば溶接結合部８を介して管軸９と結合されている。

等速ジョイント２に結合される部材１は、例えば軸、ホイールフランジ、別のジョイント又はこれに類したもののような任意の別の部材であってよい。等速ジョイント２の内側ハブ４は、図示の実施形態ではスリーブ状で円筒形の区分１０を有しており、この区分１０は、部材１に向かって延びていて、この部材１に向けられた端部に、端面歯列１１を備えている。

同様に部材１もまた円筒形の区分１２を有しており、この区分１２の、等速ジョイント２に向けられた端部には、端面歯列１３が形成されている。そして端面歯列１１，１３は互いに合わせられていて、両端面歯列１１，１３は、それぞれ図１〜図３の図面上半部に示されているように、トルクを伝達するために互いに係合することができる。

部材１の円筒形の区分１２は、図３に示されているように、該部材１と一体的に形成されていることができる。また択一的に、円筒形の区分１２を、図１及び図２に示されているように、部材１と回動不能に結合可能な別体のエレメントであってもよい。図１及び図２に示された実施形態では、円筒形の区分１２はスリーブとして形成されており、少なくとも部分的にその内面に設けられた長手方向歯列を用いて、部材１の外面に部分的に設けられた対応する長手方向歯列１４と回動不能に結合可能である。

両方の端面歯列１１，１３が軸方向における予負荷もしくはプレロード下で互いに係合させられることによって、部材１と等速ジョイント２の内側ハブ４との間におけるトルクを伝達する結合が行われる。そのために図１及び図２の実施形態では、固定ナット１５が設けられており、この固定ナット１５は、円筒形の区分１２における雄ねじ山１６に螺合可能な雌ねじ山を有している。

内側ハブ４の円筒形の区分１０において溝には固定リング１７が保持されており、この固定リング１７に固定ナット１５は、等速ジョイント２に向けられた突出部１８で支持されている。このようにして、部材１の円筒形の区分１２は固定ナット１５を所定のように引き締めることによって、内側ハブ４の円筒形の区分１０に引き付けられて、両端面歯列１１，１３は互いに係合する。

図３に示された実施形態では、図１及び図２の構成とは異なり、部材１は孔１９を備えている。さらに等速ジョイント２の内側ハブ４にはねじ山付孔２０が設けられている。これによって部材１と内側ハブ４とはねじ山付ピン２１を用いて互いに堅くねじ結合され、その際に端面歯列１１，１３は互いに係合し合ってトルクを伝達できるようになる。

端面歯列１１，１３の製造については、以下において図４を参照しながら詳説する。端面歯列１１，１３は複数の歯から成っており、これらの歯のうちの１つの歯２２が図４に示されている。

端面歯列の歯２２はまず初め予備成形され、この予備成形によって歯２２は例えば、図４に破線で示された輪郭２３を有することになる。この予備成形は例えば非切削加工で、例えば熱間変形によって行うことができる。その後で歯２２は非切削加工で最終寸法に製造され、これにより歯２２は、図４に実線で示された最終輪郭２４を有することになる。

この非切削式の加工ステップは有利には１回又は複数回のエンボス加工によって行うことができ、この場合しかしながら歯の作用面２５に対してだけ、つまり運転中に対応する端面歯列の歯面に接触する歯面の領域に対してだけ、押し退け圧が加えられる。作用面２５だけがエンボス加工されるので、非切削加工時に、対抗圧もしくは支承圧（Leibungsdruck）が生じるのとはないので、作用面２５は小さな力と高い精度で、最終寸法に製造されることができる。

予備成形された歯の輪郭２３はこの場合、エンボス加工時に自由な材料流れが、作用面に隣接する面において保証されるように、選択されている。そのために例えば自由空間２６が設けられており、この自由空間２６内に、変形によって押し退けられた材料が流れることができる。図４に示された自由空間２６は単に例として示されているだけであり、歯２２の最終輪郭２４に関連して種々様々な自由空間が可能であり、かつ／又は他の箇所に配置された自由空間が有利なこともある。

端面歯列１１，１３が調質及び／又は表面硬化されていると、作用面２５はトルク伝達のための必要な硬度を有している。歯２２のコアはしかしながら十分に軟らかいので、作用面２５は、固定ナット１５もしくはねじ山付ピン２１によってもたらされる軸方向の予負荷もしくはプレロードに基づいて、又はトルク伝達によってもたらされる力に基づいて、セットもしくは調整（setzen）される、つまり僅かに据え込まれることができる。このようなセットもしくは調整はオーバリジッドな端面歯列では、可能な限りすべての歯２２が均一にトルクを伝達することが望まれている場合に、必要なことである。

本発明の第１実施例によるジョイント結合装置を示す断面図である。 本発明の第２実施例によるジョイント結合装置を示す断面図である。 本発明の第３実施例によるジョイント結合装置を示す断面図である。 本発明によるジョイント結合装置の歯を製造する場合の異なった段階を示す図である。

Claims (16)

1. 端面歯列を有する部材と対応する端面歯列を備えた等速ジョイントとをトルク伝達結合するためのジョイント結合装置を製造する方法であって、端面歯列が、軸方向の予負荷もしくはプレロードをもたらすための手段を介して互いに係合可能であり、かつ互いに接触する歯面を作用面として有しているジョイント結合装置を製造する方法において、端面歯列を、単数又は複数の加工ステップにおいて予備成形し、その後で作用面だけを非切削式の変形によって、最終寸法に加工することを特徴とする、ジョイント結合装置を製造する方法。
2. 端面歯列を熱間成形又は半熱間成形によって予備成形し、その後で作用面だけをエンボス加工によって最終寸法に加工する、請求項１記載の方法。
3. 少なくとも最後の非切削加工ステップにおいて、作用面だけをエンボス加工して作用面の材料を押し退ける、請求項２記載の方法。
4. 作用面を非切削式の加工によって最終寸法に増大させる、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 端面歯列の予備成形時に歯形状を、最終寸法への非切削式の加工中に、作用面に隣接した歯面における自由な材料流れが保証されるように、形成する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 端面歯列の予備成形時に各歯のヘッド領域及び／又は基部領域に、最終寸法への非切削式の加工中に押し退けられる材料を受容するための自由空間を、形成する、請求項５記載の方法。
7. 端面歯列の作用面が軸方向の予負荷もしくはプレロードの受け止め時及び／又はトルク伝達時に、セットもしくは調整されるように、少なくとも端面歯列を調質及び／又は表面硬化する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 端面歯列を有する部材と対応する端面歯列を備えたジョイントとをトルク伝達結合するためのジョイント結合装置であって、端面歯列が、軸方向の予負荷もしくはプレロードをもたらすための手段を介して互いに係合可能であり、かつ互いに接触する歯面を作用面として有している形式のものにおいて、前記部材とジョイントとに、固定ナットとの結合のための係合手段が設けられていて、端面歯列が固定ナットによって軸方向の予負荷もしくはプレロードの作用下で互いに係合するように固定されていることを特徴とするジョイント結合装置。
9. 端面歯列を有する部材と対応する端面歯列を備えたジョイントとをトルク伝達結合するためのジョイント結合装置であって、端面歯列が、軸方向の予負荷もしくはプレロードをもたらすための手段を介して互いに係合可能であり、かつ互いに接触する歯面を作用面として有している形式のものにおいて、端面歯列の作用面が、約１°と約１５°との間、特に約１．５°と約５°との間のセルフロッキングの近くのくさび角を有していることを特徴とするジョイント結合装置。
10. 請求項１から７までのいずれか１項記載の方法によって製造された、請求項８又は９記載のジョイント結合装置。
11. 等速ジョイントが内側ハブを有していて、該内側ハブの一端に端面歯列が設けられている、請求項９記載のジョイント結合装置。
12. 内側ハブが円筒形区分を有していて、該円筒形区分の一端に端面歯列が設けられており、円筒形区分の外面が、固定ナットを固定するための手段を、軸方向の予負荷もしくはプレロードをもたらすための手段として有している、請求項１１記載のジョイント結合装置。
13. 前記部材が円筒形区分を有していて、該円筒形区分の一端に端面歯列が設けられており、円筒形区分の外面が、固定ナットを固定するための手段を、軸方向の予負荷もしくはプレロードをもたらすための手段として有している、請求項８から１２までのいずれか１項記載のジョイント結合装置。
14. 前記部材と等速ジョイントの内側ハブとがそれぞれ孔を有していて、これらの孔のうちの少なくとも１つが、雌ねじ山を備えており、該雌ねじ山に、前記部材と内側ハブとを結合するねじ山付ピンが、軸方向の予負荷もしくはプレロードをもたらすための手段としてねじ込まれている、請求項８から１１までのいずれか１項記載のジョイント結合装置。
15. 等速ジョイントがカウンタトラックリンクである、請求項８から１４までのいずれか１項記載のジョイント結合装置。
16. 内側ボスが表面硬化されていてかつ／又は、少なくとも、前記部材の端面歯列を備えた区分が調質されている、請求項８から１５までのいずれか１項記載のジョイント結合装置。

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