JP2009047236A - Fixed constant velocity universal joint - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車や各種産業機械に用いられる動力伝達装置である固定型等速自在継手に関する。 The present invention relates to a fixed type constant velocity universal joint which is a power transmission device used in automobiles and various industrial machines.
自動車のドライブシャフトのアクスル連結部や、ステアリングシャフトのシャフト折曲げ連結部には、固定型等速自在継手が一般的に使用される。この固定型等速自在継手として、従来、ゼッパ型等速自在継手やアンダーカットフリー型(以下UJ型という)等速自在継手が知られている。ゼッパ型の特徴は、外側継手部材の案内溝のボール中心軌跡と内側継手部材の案内溝のボール中心軌跡が、それぞれ、継手中心から軸方向に等距離だけ離れた二点を中心とする二つの球の子午線となっていることである(特許文献1参照)。 A fixed type constant velocity universal joint is generally used for an axle connecting portion of a drive shaft of an automobile and a shaft bending connecting portion of a steering shaft. As this fixed type constant velocity universal joint, conventionally, a zepper type constant velocity universal joint and an undercut free type (hereinafter referred to as UJ type) constant velocity universal joint are known. The feature of the zepper type is that the ball center trajectory of the guide groove of the outer joint member and the ball center trajectory of the guide groove of the inner joint member are respectively centered on two points that are equidistant from the joint center in the axial direction. It is a meridian of a sphere (see Patent Document 1).
これに対してUJ型等速自在継手は、ゼッパ型等速自在継手よりも高作動角とするために発明されたもので、外側継手部材の案内溝のボール中心軌跡が、上記ゼッパ型の子午線の円弧のうち、継手中心を通る軸直角断面より外側継手部材の開口側の部分が継手軸と平行な直線となっている(特許文献2参照)。 On the other hand, the UJ type constant velocity universal joint was invented to have a higher operating angle than the Zepper type constant velocity universal joint, and the ball center locus of the guide groove of the outer joint member is the above-mentioned Zepper type meridian. Among these arcs, the opening side portion of the outer joint member is a straight line parallel to the joint axis from the cross section perpendicular to the axis passing through the joint center (see Patent Document 2).
ゼッパにより発明されたゼッパ型等速自在継手は、最初は、外側継手部材の案内溝のボール中心軌跡と、内側継手部材の案内溝のボール中心軌跡が、ともに継手中心に中心を持つ同一円弧であった(特許文献3参照)。その自在継手は、作動角0°における保持器の回転位置が一定に定まらないという欠点があり、それを補うために、内側継手部材と外側継手部材の間に保持器の位置を制御するための別部品を追加していた(特許文献4のFig.1、Fig.2のパイロットピンKを参照)。 The Zepper type constant velocity universal joint invented by Zeppa initially has the same arc with the center of the ball of the guide groove of the outer joint member and the center of the ball of the guide groove of the inner joint member centered on the joint center. (See Patent Document 3). The universal joint has a drawback that the rotational position of the cage at an operating angle of 0 ° is not fixed, and in order to compensate for this, the position of the cage is controlled between the inner joint member and the outer joint member. Another part was added (refer to Fig. 1 and Fig. 2 pilot pin K of Patent Document 4).
その後改良されたゼッパ型等速自在継手に、いわゆるダブルオフセット型と呼ばれるものがある。このダブルオフセット型は、図8(a)のように、継手中心Oから継手軸線方向に逆方向にそれぞれ等距離だけ離れた点O100,O200を、外側継手部材101と内側継手部材102の二つの案内溝101b,102bの各曲率中心としたものである。そして、両継手部材の各案内溝101b,102bにおけるボール中心軌跡C100,C200は、前記曲率中心O100,O200を中心とする同じ半径Rの円弧となっている。
There is a so-called double offset type of improved Zeppa type constant velocity universal joint. In this double offset type, as shown in FIG. 8A, points O 100 and O 200 that are separated from the joint center O by an equal distance in the opposite direction in the joint axial direction are formed between the
詳しくは、図8(a)(b)に示すように、ダブルオフセット型等速自在継手は、球面状の内周面101aに6本の曲線状の案内溝101bを軸方向に形成した外側継手部材101と、球面状の外周面102aに6本の曲線状の案内溝102bを軸方向に形成し、スプライン(又はセレーション)孔102cを有する内側継手部材102と、外側継手部材101の案内溝101bと内側継手部材102の案内溝102bとが協働して形成される6本のボールトラックに1個ずつ配されたトルク伝達ボール103と、トルク伝達ボール103を保持する保持器104とで構成される。
Specifically, as shown in FIGS. 8A and 8B, the double offset type constant velocity universal joint is an outer joint in which six
外側継手部材101の内周面101aの曲率中心、内側継手部材102の外周面102aの曲率中心は、いずれも、継手中心Oと一致している。これに対し、外側継手部材101の案内溝101bの曲率中心O100と、内側継手部材102の案内溝102bの曲率中心O200は、継手中心Oを挟んで、軸方向に等距離だけ互いに逆方向に(同図に示す例では中心O100は継手開口端側に、中心O200は継手閉塞端側に)オフセットしている。そのため、案内溝101b,102bが協働して形成されるボールトラックは、軸方向の一方に向かって開いた楔形状となっている。
The center of curvature of the inner
図8(a)に示すように、両継手部材101,102の各軸線が角度変位しない場合、すなわち二軸の回転軸線が一直線となった状態では、全てのトルク伝達ボール103の中心が継手中心Oを含み回転軸線に垂直な平面Y上にある。外側継手部材101と内側継手部材102とが角度θだけ角度変位すると、保持器104によってトルク伝達ボール103が、角度θの二等分線に垂直な平面上に配置せしめられ、これにより継手の等速性が確保される。
図8に示したダブルオフセット型等速自在継手においては、継手を高作動角で回転させる場合、ボール103が外側継手部材101の案内溝101bから外側にはみ出すと、ボール103が保持器104のポケットから半径方向外方に飛び出すのを防止することができない。このため、従来のダブルオフセット型等速自在継手では、ボール103は必ず外側継手部材101の案内溝101bの中に収めておく必要があり、これにより、継手の最大作動角が抑えられ、せいぜい48°程度が限界であった。
In the double offset type constant velocity universal joint shown in FIG. 8, when the
一方、UJ型等速自在継手は、ゼッパ型等速自在継手の作動角をさらに拡大するために発明されたもので、ボールが外側継手部材の案内溝から外れる位置を延長するために、外側継手部材の案内溝のボール中心軌跡を、外側継手部材入口部のみ、円弧状から直線状に変更した。しかし、UJ型等速自在継手でも最大作動角は52°程度であった。 On the other hand, the UJ type constant velocity universal joint was invented in order to further expand the operating angle of the Zepper type constant velocity universal joint, and in order to extend the position where the ball is removed from the guide groove of the outer joint member, The ball center locus of the guide groove of the member was changed from an arc shape to a linear shape only at the inlet portion of the outer joint member. However, the maximum operating angle of the UJ type constant velocity universal joint was about 52 °.
そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、ボールを脱落させることなく、従来以上の高作動角を実現可能な固定型等速自在継手を提供しようとするものである。 Therefore, in view of such circumstances, the present invention intends to provide a fixed type constant velocity universal joint capable of realizing a higher operating angle than the conventional one without dropping the ball.
請求項1の発明は、球形内周面に軸方向に延びる複数の案内溝を形成した外側継手部材と、球形外周面に軸方向に延びる複数の案内溝を形成した内側継手部材と、球形内外周面を有すると共に前記両継手部材相互間に三層状に組み込んだ外側保持器、中間保持器及び内側保持器と、前記外側保持器の周方向に形成した複数のポケット内に収容すると共に、前記外側継手部材の各案内溝と前記中間保持器の球形外周面に形成した軸方向に延びる複数の案内溝との間に形成した外側ボールトラックに転動自在に介装した外側ボールと、前記中間保持器の周方向に形成した複数のポケット内に収容すると共に、前記外側保持器の球形内周面に形成した軸方向に延びる複数の案内溝と前記内側保持器の球形外周面に形成した軸方向に延びる複数の案内溝との間に形成した中間ボールトラックに転動自在に介装した中間ボールと、前記内側保持器の周方向に形成した複数のポケット内に収容すると共に、前記中間保持器の球形内周面に形成した軸方向に延びる複数の案内溝と前記内側継手部材の各案内溝との間に形成した内側ボールトラックに転動自在に介装した内側ボールとを備え、前記中間ボールトラックを周方向に渡って軸方向の一方とそれと逆方向に交互に拡大する楔状に形成した固定式等速自在継手である。
The invention according to
これにより、外側継手部材と内側継手部材の両回転軸線が作動角を取ったときに、各ボールが案内溝を転動する距離が、従来の等速自在継手に比べて著しく短くなる。従って、各案内溝を軸方向に短く形成することができる。 Thereby, when both rotation axes of the outer joint member and the inner joint member take an operating angle, the distance that each ball rolls in the guide groove is remarkably shortened as compared with the conventional constant velocity universal joint. Therefore, each guide groove can be formed short in the axial direction.
また、中間ボールトラックは楔状に形成されているので、継手が回転すると、中間ボールトラック内の中間ボールに、中間ボールトラックの狭い方から広い方へ向かう力が作用する。請求項1の発明は、中間ボールトラックが、周方向に渡って軸方向の一方とそれと反対方向に交互に拡大して形成されているので、隣り合った中間ボール同士は、互いに逆方向の力を受ける。そして、中間保持器に中間ボールからの押圧力が作用するが、その押圧力は互いに逆方向に作用するので相殺される。これにより、中間保持器が軸方向のどちらか一方に片寄るのを抑制し、適正な回転位置に保持することができる。 Further, since the intermediate ball track is formed in a wedge shape, when the joint rotates, a force from the narrow side of the intermediate ball track toward the wide side acts on the intermediate ball in the intermediate ball track. In the first aspect of the invention, the intermediate ball track is formed by alternately enlarging one of the axial directions in the circumferential direction and the opposite direction thereof. Receive. The pressing force from the intermediate ball acts on the intermediate cage, but the pressing forces cancel in each other because they act in opposite directions. Thereby, it can suppress that an intermediate holder | retainer deviates to either one of an axial direction, and can be hold | maintained in an appropriate rotation position.
請求項2の発明は、請求項1に記載の固定型等速自在継手において、前記外側ボールトラックと前記内側ボールトラックを、軸方向に互いに逆方向に拡大する楔状に形成したものである。 According to a second aspect of the present invention, in the fixed type constant velocity universal joint according to the first aspect, the outer ball track and the inner ball track are formed in a wedge shape that expands in the opposite direction in the axial direction.
外側ボールトラックと内側ボールトラックは、軸線方向に互いに逆向きに拡大しているので、各ボールトラックに配置された外側ボールと内側ボールには、軸線方向に互いに逆方向の力が作用する。これらのボールをそれぞれ保持する外側保持器と内側保持器にも、軸線方向に互いに逆方向の力が作用する。そして、外側保持器の内周面・内側保持器の外周面は、中間保持器の内外周面に押し当てられる。中間保持器には、外側保持器と内側保持器からの押圧力が作用するが、その押圧力は互いに逆方向に作用するので相殺される。これにより、中間保持器が軸方向のどちらか一方に片寄るのを抑制し、適正な回転位置に保持することができる。 Since the outer ball track and the inner ball track expand in the axial direction opposite to each other, forces opposite to each other in the axial direction act on the outer ball and the inner ball arranged in each ball track. Forces opposite to each other in the axial direction also act on the outer cage and the inner cage that respectively hold these balls. The inner peripheral surface of the outer cage and the outer peripheral surface of the inner cage are pressed against the inner and outer peripheral surfaces of the intermediate cage. A pressing force from the outer cage and the inner cage acts on the intermediate cage, but the pushing forces act in opposite directions to cancel each other. Thereby, it can suppress that an intermediate holder | retainer deviates to either one of an axial direction, and can be hold | maintained in an appropriate rotation position.
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の固定型等速自在継手において、前記外側継手部材と内側継手部材の各軸線が一直線となった状態において、前記外側継手部材の案内溝と前記中間保持器の球形外周面の案内溝のそれぞれのボール中心軌跡、前記内側継手部材の案内溝と前記中間保持器の球形内周面の案内溝のそれぞれのボール中心軌跡、及び前記外側保持器の案内溝と前記内側保持器の案内溝のそれぞれのボール中心軌跡を、それぞれ、継手中心を通り継手軸線に直交する横断面において互いに交差させると共に、前記横断面を中心として鏡像対称となる一対の円弧としたものである。 According to a third aspect of the present invention, in the fixed type constant velocity universal joint according to the first or second aspect, in a state where the axes of the outer joint member and the inner joint member are in a straight line, the guide groove of the outer joint member Each ball center trajectory of the guide groove on the spherical outer peripheral surface of the intermediate cage, each ball center trajectory of the guide groove on the inner joint member and the guide groove on the spherical inner peripheral surface of the intermediate cage, and the outer cage A pair of ball center trajectories of the guide groove of the inner cage and the guide groove of the inner cage cross each other in a cross section passing through the joint center and orthogonal to the joint axis line, and having a mirror image symmetry about the cross section. It is a circular arc.
これにより、各ボールを、継手中心を通り継手軸線に直交する横断面上に保持することができる。このようなボールの配置によって、作動角が0°において、各保持器を定位置で回転させることができ、回転トルクを安定して伝達することができる。 Thereby, each ball | bowl can be hold | maintained on the cross section orthogonal to a joint axis line which passes along the joint center. With the arrangement of the balls, each cage can be rotated at a fixed position when the operating angle is 0 °, and the rotational torque can be stably transmitted.
請求項4の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の固定型等速自在継手において、前記外側継手部材、内側継手部材及び中間保持器のそれぞれの案内溝の軸方向に直行する横断面において、各案内溝を、各案内溝の幅方向中心を通る継手径方向線を中心として鏡像対称となる一対の円弧部にて構成し、当該一対の円弧部の曲率半径を、対応する前記ボールの半径より大きく設定すると共に、当該一対の円弧部の曲率中心を、対応する円弧部から前記継手径方向線を越えて反対側に配置したものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the fixed type constant velocity universal joint according to any one of the first to third aspects, the axial direction of each guide groove of the outer joint member, the inner joint member, and the intermediate cage is orthogonal. In each cross section, each guide groove is constituted by a pair of arc portions that are mirror-symmetric about the joint radial direction line passing through the center in the width direction of each guide groove, and the radius of curvature of the pair of arc portions corresponds to each other. And the center of curvature of the pair of arc portions is disposed on the opposite side from the corresponding arc portion beyond the joint radial line.
すなわち、各ボールを、案内溝を構成する一対の円弧部にそれぞれ1点、合計2点で接触させることができる。このように構成したことで、継手回転駆動時に、案内溝がトルクの方向に力を受け易く、回転トルクを効率良く伝達することができる。また、ボールが案内溝に沿って転動し易くなるとともに、ボールと案内溝との接触面圧を低減することができ、転動疲労寿命ないし継手寿命を長くすることができる。 That is, each ball can be brought into contact with the pair of arc portions constituting the guide groove at one point, for a total of two points. With this configuration, when the joint is driven to rotate, the guide groove can easily receive a force in the direction of torque, and the rotational torque can be transmitted efficiently. Further, the ball can easily roll along the guide groove, the contact surface pressure between the ball and the guide groove can be reduced, and the rolling fatigue life or the joint life can be extended.
請求項5の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の固定型等速自在継手において、前記外側ボール、中間ボール及び内側ボールを、周方向に位相をずらして配設したものである。 A fifth aspect of the present invention is the fixed type constant velocity universal joint according to any one of the first to fourth aspects, wherein the outer ball, the intermediate ball and the inner ball are arranged with a phase shifted in the circumferential direction. It is.
各ボールを継手径方向に一直線状に並ばないようにすることで、継手の径方向の小型化及び軽量化を図ることができる。 By preventing the balls from being arranged in a straight line in the joint radial direction, the joint can be reduced in size and weight in the radial direction.
請求項6の発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載の固定型等速自在継手において、前記中間ボールトラックを周方向に4以上の偶数個配設したものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fixed type constant velocity universal joint according to any one of the first to fifth aspects, an even number of four or more intermediate ball tracks are arranged in the circumferential direction.
上述したように、継手が回転すると、周方向に隣り合う中間ボールに軸線方向に互いに逆方向の力が作用する。請求項6の場合は、中間ボールが周方向に偶数個配設しているので、軸方向の一方に向かう中間ボールとそれと逆方向に向かう中間ボールの個数が同数となる。従って、中間保持器に作用する互いに逆方向の力を確実に相殺することができる。
As described above, when the joint rotates, forces in opposite directions act on the intermediate balls adjacent in the circumferential direction in the axial direction. In the case of
本発明の固定型等速自在継手によれば、外側継手部材と内側継手部材の両回転軸線が、O°以外の作動角θをとったときに、各ボールが案内溝を転動する距離が、従来の等速自在継手に比べて短くなる。従って、各案内溝を軸方向に短く形成することができ、継手の軸方向の小型化を図り得る。これにより、継手が作動角θをとったときに、特に内側継手部材に連結したシャフトが、外側継手部材と干渉しにくくなり、最大作動角を高角化することができる。従って、従来の固定型等速自在継手以上の作動角、例えば作動角が60°となっても、ボールを脱落させることなく、安定したトルク伝達を実現可能となる。また、各ボールが案内溝を転動する距離が短くなるので、転動疲労寿命ないし継手寿命を長くすることができる。 According to the fixed type constant velocity universal joint of the present invention, when both rotation axes of the outer joint member and the inner joint member have an operating angle θ other than O °, the distance that each ball rolls in the guide groove is increased. This is shorter than conventional constant velocity universal joints. Therefore, each guide groove can be formed short in the axial direction, and the axial size of the joint can be reduced. As a result, when the joint takes an operating angle θ, the shaft connected to the inner joint member is less likely to interfere with the outer joint member, and the maximum operating angle can be increased. Accordingly, even when the operating angle, for example, the operating angle of the conventional fixed type constant velocity universal joint is 60 °, stable torque transmission can be realized without dropping the ball. Further, since the distance that each ball rolls in the guide groove is shortened, the rolling fatigue life or the joint life can be extended.
また、継手回転時に、中間保持器が中間ボールから受ける力は、互いに逆方向に作用して相殺されるので、中間保持器が軸方向のどちらか一方に片寄ることを抑止して適正な回転位置に保持することができる。これによって、等速性・作動性に優れた固定型等速自在継手とすることができる。 In addition, the force that the intermediate cage receives from the intermediate ball during the rotation of the joint acts in the opposite direction to cancel each other. Can be held in. As a result, a fixed type constant velocity universal joint excellent in constant velocity and operability can be obtained.
以下、本発明の実施の形態を図1〜図7を参照して説明する。図1は本発明の固定型等速自在継手の横断面を示したものである。図2、図3、図4は、図5、それぞれ図1におけるA−A縦断面図、B1−B1縦断面図、B2−B2縦断面図、C−C縦断面図である。これら図2〜図5は、作動角が0°の状態を示し、図7は最大作動角をとったときの上記図2、図3、図5に相当する各縦断面を重ね合わせた状態を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a cross section of a fixed type constant velocity universal joint of the present invention. 2, FIG. 3, and FIG. 4 are AA longitudinal sectional view, B 1 -B 1 longitudinal sectional view, B 2 -B 2 longitudinal sectional view, and CC longitudinal sectional view in FIG. 5, respectively. . 2 to 5 show a state in which the operating angle is 0 °, and FIG. 7 shows a state in which the longitudinal sections corresponding to FIGS. 2, 3 and 5 are overlapped when the maximum operating angle is taken. Show.
なお、固定型等速自在継手は、一方が駆動側となり、他方が従動側となる外側継手部材と内側継手部材を有するが、ここで作動角とは、外側継手部材の回転軸線Xと内側継手部材の回転軸線Zとがなす角度をいう。また、回転軸線Xと回転軸線Zとの交点Oを継手中心と呼ぶことにする。固定型等速自在継手は作動角に関わりなく継手中心Oは固定されている。 The fixed type constant velocity universal joint has an outer joint member and an inner joint member, one on the drive side and the other on the driven side. Here, the operating angle is the rotation axis X of the outer joint member and the inner joint. An angle formed by the rotation axis Z of the member. Further, an intersection point O between the rotation axis X and the rotation axis Z is referred to as a joint center. In the fixed type constant velocity universal joint, the joint center O is fixed regardless of the operating angle.
本発明の固定型等速自在継手は、外側継手部材1と、内側継手部材2と、それら両継手部材1,2相互間に三層状に組み込んだ外側保持器3、中間保持器4及び内側保持器5と、各保持器3,4,5にて保持される外側ボール6、中間ボール7及び内側ボール8を主要な構成要素としている。
The fixed type constant velocity universal joint of the present invention includes an outer
相交わる二軸の一方(図示せず)に連結される外側継手部材1は、その内周面1aが球形に形成され、この球形内周面1aには、軸方向に延びる案内溝1bを周方向等間隔に4本形成している。内側継手部材2の外周面2aは球形に形成されており、この球形外周面2aに、軸方向に延びる案内溝2bを周方向等間隔に4本形成している。内側継手部材2の内周面2cには、前記二軸の他方であるシャフト9を挿入して嵌合するためのスプライン又はセレーションを形成してある。
The outer
外側保持器3は、周方向等間隔に貫設された4つのポケット3dを有する。外側保持器3の外周面3aと内周面3cは共に球形に形成されており、その球形内周面3cには、軸方向に延びる案内溝3bを周方向等間隔に4本形成している。中間保持器4と内側保持器5にも、それぞれ周方向等間隔に4つのポケット4d,5dが貫設され、中間保持器4と内側保持器5のそれぞれの外周面4a,5aと内周面4c,5cは、球形に形成されている。また、中間保持器4の球形外周面4aと球形内周面4cの両面には、それぞれ軸方向に延びる案内溝4b,4eが周方向等間隔に4本ずつ形成されている。また、内側保持器5の球形外周面5aには、軸方向に延びる案内溝5bが周方向等間隔に4本形成されている。
The
外側継手部材1の球形内周面1a、内側継手部材2の球形外周面2a、及び前記各保持器3,4,5の各球形の内外周面3a,3c,4a,4c,5a,5cは、全て継手中心Oを中心とする同心球面であり、それぞれ対向する球形内外周面は、互いに球面接触している。
The spherical inner peripheral surface 1a of the outer
内側保持器5の各ポケット5dには、トルク伝達用の内側ボール8が収容されており、内側ボール8は、内側継手部材2と中間保持器4のそれぞれの対向する案内溝2b,4e間に形成された内側ボールトラックに転動自在に介装されている(図2参照)。また、中間保持器4の各ポケット4dに、外側保持器3と内側保持器5の位置を規制するための中間ボール7が収容され、中間ボール7は、外側保持器3と内側保持器5のそれぞれの対向する案内溝3b,5b間に形成された中間ボールトラックに転動自在に介装されている(図3又は図4参照)。また同様に、外側保持器3の各ポケット3dに、トルク伝達用の外側ボール6が収容され、外側ボール6は、外側継手部材1と中間保持器4のそれぞれの対向する案内溝1b,4b間に形成された外側ボールトラックに転動自在に介装されている(図5参照)。
Each
トルク伝達用の外側ボール6と内側ボール8では、内径側の内側ボール8の方が回転トルクによる荷重が大きいので、内側ボール8のボール径寸法を、外側ボール6のボール径寸法より大きく設定することが好ましい。また、外側ボール6と中間ボール7と内側ボール8は、周方向に位相をずらして配設されている。言い換えれば、各ボール6,7,8は継手の径方向同一直線上には配置されていない。
In the
図2〜図5の縦断面図に示すように、対向した円弧状の案内溝にて形成された各ボールトラックは、軸方向の一方に臨んで徐々に広がった楔状に形成されている。図2に示す内側継手部材2と中間保持器4の対向する案内溝2b,4eにて形成された内側ボールトラックは、図2において軸方向の左側へ拡大して形成されている。
As shown in the longitudinal sectional views of FIG. 2 to FIG. 5, each ball track formed by opposing arc-shaped guide grooves is formed in a wedge shape gradually spreading toward one side in the axial direction. The inner ball track formed by the opposing
図5に示す外側継手部材1と中間保持器4の対向する案内溝1b,4bにて形成された外側ボールトラックは、図5において軸方向右側へ拡大して形成している。この実施形態では、図2の内側ボールトラックと、図5の外側ボールトラックは、互いに逆方向に拡大した楔状に形成されている。
The outer ball track formed by the
図1のB1−B1縦断面図を示した図3において、外側保持器3と内側保持器5の対向する案内溝3b,5bにて形成された中間ボールトラックは、図3の軸方向の右側に拡大して形成されている。一方、図1のB2−B2縦断面図を示した図4において、外側保持器3と内側保持器5の対向する案内溝3b,5bにて形成された中間ボールトラックは、図4の軸方向の左側に拡大している。図1において、B1−B1縦断面線上にある中間ボールトラックと、B2−B2縦断面線上にある中間ボールトラックは、周方向に互いに隣り合って配置されたものである。すなわち、中間ボールトラックの隣り合うもの同士は、軸方向の拡大する方向が互いに逆方向となっている。言い換えれば、中間ボールトラックは、周方向に渡って軸方向の一方とそれと反対方向に交互に拡大して形成されている。
In FIG. 3 showing the B 1 -B 1 longitudinal sectional view of FIG. 1, the intermediate ball track formed by the
また、図2〜図5に示す対向した案内溝のそれぞれの曲率中心は、継手中心Oから軸線方向に互いに逆方向に等距離だけオフセットされた位置にある。
詳しくは、図2において、継手中心Oから継手軸線方向に互いに逆方向にそれぞれ等距離だけ離れた(オフセットした)点O1とO2が、内側継手部材2の案内溝2bと、中間保持器4の内側の案内溝4eのそれぞれの曲率中心である。従って、内側継手部材2の案内溝2bのボール中心軌跡C1は、点O1を中心とする円弧となり、中間保持器4の案内溝4eのボール中心軌跡C2は、点O2を中心とし、前記軌跡C1と同じ半径の円弧となる。すなわち、これら2つのボール中心軌跡C1,C2は、継手中心Oを通り継手軸線に直交する横断面Yにおいて互いに交差すると共に、この横断面Yを中心として鏡像対称に配置される。
Also, the respective centers of curvature of the opposing guide grooves shown in FIGS. 2 to 5 are at positions offset from the joint center O by an equal distance in the axial direction opposite to each other.
Specifically, in FIG. 2, points O 1 and O 2 that are spaced apart (offset) from the joint center O in the joint axial direction in the opposite directions by equal distances are the
図3において、外側保持器3の案内溝3bのボール中心軌跡C3と、内側保持器5の案内溝5bのボール中心軌跡C4は、それぞれ継手中心Oから軸線方向に互いに逆方向に等距離だけオフセットした点O3とO4を中心とする同じ半径の円弧である。一方、図4に示す外側保持器3の案内溝3bのボール中心軌跡C3、内側保持器5の案内溝5bのボール中心軌跡C4、及びそれらの曲率中心O3,O4は、図3に示したボール中心軌跡C3,C4及び曲率中心O3,O4と横断面Yに関して対称に配置されている。図3及び図4のボール中心軌跡C3,C4も、図2で説明したのと同様に、上記横断面Yにおいて互いに交差すると共に、この横断面Yを中心として鏡像対称に配置されている。
In FIG. 3, the ball center locus C3 of the
また、図5に示す外側継手部材1の案内溝1bのボール中心軌跡C5と、中間保持器4の外側の案内溝4bのボール中心軌跡C6は、それぞれ継手中心Oから軸線方向に互いに逆方向に等距離だけオフセットした点O5とO6を中心とする同じ半径の円弧となる。このボール中心軌跡C5,C6も、継手中心Oを通り継手軸線に直交する横断面Yにおいて互いに交差すると共に、この横断面Yを中心として鏡像対称に配置されている。
Further, the ball center locus C5 of the
図6は図1の要部であり、外側ボール6を挟む外側継手部材1の案内溝1bと、中間保持器4の外周側の案内溝4bの横断面を示す。同図において、一点鎖線で示すのは、外側継手部材1と中間保持器4の各案内溝1b,4bの幅方向中心を通る継手径方向線Lである。外側継手部材1の案内溝1bは、この継手径方向線Lを中心として鏡像対称となる一対の円弧部10,11にて形成されている。この一対の円弧部10,11の各曲率半径R10,R11は、外側ボール6の半径R0よりも大きい。一対の円弧部10,11の各曲率中心O10,O11は、対応する円弧部から継手径方向線Lを越えて反対側に配置されている。また、各曲率中心O10,O11は、径方向線Lから周方向(図6の左右方向)に互いに逆方向に等距離だけ離れて配設されている。そして、外側ボール6は、各円弧部10,11に対しそれぞれ1点(点P10と点P11)で接触(点接触)し、案内溝1bに対し合計2点で接触する(アンギュラコンタクト)。
FIG. 6 is a main part of FIG. 1, and shows a cross section of the
一方、中間保持器4の外側の案内溝4bは、外側ボール6を挟んで前記外側継手部材1の案内溝1bと対称に形成されている。詳しくは、中間保持器4の案内溝4bは、継手径方向線Lを中心として鏡像対称となる一対の円弧部12,13にて構成されている。これら円弧部12,13の各曲率半径R12,R13は、外側ボール6の半径R0よりも大きく設定されている。また、各円弧部12,13の曲率中心O12,O13は、対応する円弧部から継手径方向線Lを越え、継手径方向線Lから周方向に等距離だけ離れて互いに反対側に配置されている。このように各円弧部12,13を形成することで、外側ボール6も、各円弧部12,13に対しそれぞれ1点(点P12と点P13)で接触(点接触)し、案内溝4bに対し合計2点で接触する(アンギュラコンタクト)。
On the other hand, the
また、内側ボール8を挟む中間保持器4の内側の案内溝4eと、内側継手部材2の案内溝2bの断面形状は、図6と同様の構成となっているので、図示及び説明を省略する。すなわち、内側ボール8は、各案内溝4e,2bに対しそれぞれ2点で接触するようになっている(アンギュラコンタクト)。
Moreover, since the cross-sectional shapes of the
また、外側ボール6又は内側ボール8を挟む上記各案内溝1b,4b,4e,2bの断面形状は、図6に示した形状以外に、例えば、対応するボールに対し2点で接触する楕円、ゴシックアーチ、放物線等の形状に形成してもよい。
Further, the cross-sectional shape of each of the
以下、本発明の固定型等速自在継手の作用について説明する。
図1において、シャフト9に回転力が付与された場合、その回転トルクは、シャフト9に連結された内側継手部材2へ伝達された後、内側ボール8を介して中間保持器4へと伝達され、中間保持器4が回転する。さらに、回転する中間保持器4の回転トルクは、外側ボール6を介して外側継手部材1へと伝達される。このようにして、内側継手部材2に連結された駆動軸から、外側継手部材1に連結された従動軸へ回転力が等速に伝達される。
The operation of the fixed type constant velocity universal joint of the present invention will be described below.
In FIG. 1, when a rotational force is applied to the
そして、外側継手部材1の回転軸線Xと内側継手部材2の回転軸線Zが、作動角θをとったとき、外側ボール6は外側継手部材1と中間保持器4の両回転軸線のなす角の二等分線に垂直な平面上に並ぶ。また、内側ボール8は中間保持器4と内側継手部材2の両回転軸線のなす角の二等分線に垂直な平面上に並ぶ。つまり、外側ボール6の中心から外側継手部材1と中間保持器4の両回転軸線までの距離が相等しく、内側ボール8の中心から中間保持器4と内側継手部材2の両回転軸線までの距離が相等しくなる。このような位置に各ボール6,8が配置されることで、各ボール6,8を介して回転トルクが内側継手部材2から中間保持器4へ、そして、中間保持器4から外側継手部材1へと等速度で伝達される。
When the rotation axis X of the outer
図7は、外側継手部材1の軸線Xと内側継手部材の軸線Zとが最大作動角をとった場合を示した図である。この場合、両継手部材1,2と、3つの保持器3,4,5、及び各ボール6,7,8相互間の干渉により、外側継手部材1に対して、各保持器3,4,5及び内側継手部材2は、それぞれ所定の傾斜角をもって位置規制される。外側ボール6・中間ボール7・内側ボール8のそれぞれが並ぶ平面を、ジョイント平面S,T,Uと呼ぶとすると、この実施形態では、各ジョイント平面S,T,Uは、継手中心Oを通り外側継手部材1の軸線Xに直交する横断面Yから、それぞれ時計回りに15°・30°・45°傾斜した位置にある。そして、このときの内側継手部材2の軸線Zと、外側継手部材1の軸線Xとで形成される最大作動角は60°となる。
FIG. 7 is a view showing a case where the axis X of the outer
上記図8のような従来の固定型等速自在継手において、最大作動角を60°にしようとすると、ボール103が並ぶジョイント平面は、継手中心Oを通り外側継手部材101の軸線Xと直交する横断面Yから時計回り又は反時計回りに30°傾斜する必要があると推測される(図示省略)。つまり、ボール103が案内溝101b,102bに沿って30°移動することになる。これに対して、本発明は、最大作動角60°のときに、各ジョイント平面S,T,Uに並ぶボール6,7,8は、対応する案内溝に沿って移動する距離はそれぞれ15°でよいので、各案内溝の軸方向長さ寸法は、従来の固定型等速自在継手の案内溝よりも短く形成することが可能となる。
In the conventional fixed type constant velocity universal joint as shown in FIG. 8, when the maximum operating angle is set to 60 °, the joint plane on which the
また、中間ボールトラックは楔状に形成されているので、継手が回転すると、中間ボールトラック内の中間ボール7に、中間ボールトラックの狭い方から広い方へ向かう力が作用する。上記実施形態では、中間ボールトラックが、周方向に渡って軸方向の一方とそれと反対方向に交互に拡大して形成されているので、隣り合った中間ボール7同士は、互いに逆方向の力を受ける。そして、中間保持器4には中間ボール7からの押圧力が作用するが、その押圧力は互いに逆方向に作用するので相殺される。これにより、中間保持器4が軸方向のどちらか一方に片寄るのを抑制し、適正な回転位置に保持することができる。
Further, since the intermediate ball track is formed in a wedge shape, when the joint rotates, a force from the narrow side of the intermediate ball track toward the wide side acts on the
また、継手回転時に中間保持器4が中間ボール7から受ける力を確実に相殺するには、互いに逆方向に拡大した中間ボールトラックを同数ずつ形成することが望ましい。従って、中間ボールトラックは、4個以上の偶数個配設することが好ましい。
Further, in order to surely cancel the force received by the
また、外側ボールトラックと内側ボールトラックも、それぞれ楔状に形成されているので、継手が回転すると、各ボールトラック内のボールには、ボールトラックの狭い方から広い方へ向かう力が作用する。これにより、外側ボール6を保持する外側保持器3と、内側ボール8を保持する内側保持器5は、中間保持器4に押し当てられる。
Also, since the outer ball track and the inner ball track are each formed in a wedge shape, when the joint rotates, a force from the narrower side of the ball track to the wider side acts on the balls in each ball track. Thereby, the
本発明では、この外側保持器3と内側保持器5による中間保持器4への押圧力を相殺するために、外側ボールトラックと内側ボールトラックを、軸方向に互いに逆方向に拡大させている。つまり、外側ボールトラックに介装された外側ボール6と、内側ボールトラックに介装された内側ボール8は、互いに逆方向に移動しようとする。そして、中間保持器4に対する外側保持器3と内側保持器5の押圧力も互いに逆方向に作用するので相殺されることとなる。これにより、中間保持器4が軸方向のどちらか一方に片寄るのを抑制し、適正な回転位置に保持することができる。
In the present invention, in order to cancel the pressing force applied to the
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。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Of course, a various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention.
1 外側継手部材
1a 内周面
1b 案内溝
2 内側継手部材
2a 外周面
2b 案内溝
3 外側保持器
3b 案内溝
3c 内周面
3d ポケット
4 中間保持器
4a 外周面
4b 案内溝
4c 内周面
4d ポケット
4e 案内溝
5 内側保持器
5a 外周面
5b 案内溝
5d ポケット
6 外側ボール
7 中間ボール
8 内側ボール
10 円弧部
11 円弧部
12 円弧部
13 円弧部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記外側継手部材の案内溝と前記中間保持器の球形外周面の案内溝のそれぞれのボール中心軌跡、
前記内側継手部材の案内溝と前記中間保持器の球形内周面の案内溝のそれぞれのボール中心軌跡、
及び前記外側保持器の案内溝と前記内側保持器の案内溝のそれぞれのボール中心軌跡を、
それぞれ、継手中心を通り継手軸線に直交する横断面において互いに交差させると共に、前記横断面を中心として鏡像対称となる一対の円弧としたことを特徴とする請求項1又は2に記載の固定型等速自在継手。 In a state where each axis of the outer joint member and the inner joint member is in a straight line,
The ball center locus of each of the guide groove of the outer joint member and the guide groove of the spherical outer peripheral surface of the intermediate cage,
The ball center locus of each of the guide groove of the inner joint member and the guide groove of the spherical inner peripheral surface of the intermediate cage,
And the ball center locus of each of the guide groove of the outer cage and the guide groove of the inner cage,
The fixed mold according to claim 1 or 2, wherein each of the cross sections intersects each other in a cross section that passes through the joint center and is orthogonal to the joint axis, and is a pair of arcs that are mirror-symmetric with respect to the cross section. Fast universal joint.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007213721A JP2009047236A (en) | 2007-08-20 | 2007-08-20 | Fixed constant velocity universal joint |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012241851A (en) * | 2011-05-23 | 2012-12-10 | Honda Motor Co Ltd | Constant-velocity joint |
-
2007
- 2007-08-20 JP JP2007213721A patent/JP2009047236A/en not_active Withdrawn
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