JP2009174639A - Fixed type constant velocity universal joint - Google Patents

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Kisao Yamazaki
起佐雄 山崎
Tomoshige Kobayashi
智茂 小林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixed type constant velocity universal joint capable of further improving efficiency at a low angle, without changing a constant velocity universal joint basic structure such as a ball diameter and an offset. <P>SOLUTION: This fixed type constant velocity universal joint has an outside joint member for forming a plurality of track grooves 22 on an inner ball surface 21, an inside joint member for forming a plurality of track grooves 25 on an outer ball surface 24, a plurality of balls 27 interposed between the track grooves 22 of the outside joint member and the track grooves 25 of the inside joint member and transmitting torque, and a cage having a window part 29 storing the balls 27 and interposed between the outside joint member and the inside joint member. In at least one track groove 22 of the outside joint member and the inside joint member, a contact angle of a range for contacting the balls 27 at a low operating angle, is set larger than a contact angle of the other range. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、固定式等速自在継手に関し、詳しくは、自動車や各種産業機械の動力伝達系において使用されるもので、駆動側と従動側の二軸間で角度変位のみを許容する固定式等速自在継手に関する。   The present invention relates to a fixed type constant velocity universal joint, and more particularly to a fixed type that is used in a power transmission system of automobiles and various industrial machines, and that allows only angular displacement between two axes of a driving side and a driven side. It relates to a universal joint.

例えば、自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達する手段として使用される等速自在継手の一種に固定式等速自在継手がある。この固定式等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し得る構造を備えている。一般的に、前述した固定式等速自在継手としては、バーフィールド型(BJ)やアンダーカットフリー型(UJ)が広く知られている。   For example, there is a fixed type constant velocity universal joint as a kind of constant velocity universal joint used as means for transmitting rotational force from an engine of an automobile to wheels at a constant speed. This fixed type constant velocity universal joint has a structure in which two shafts on the driving side and the driven side are connected and the rotational torque can be transmitted at a constant speed even if the two shafts have an operating angle. In general, as the above-mentioned fixed type constant velocity universal joint, a Barfield type (BJ) and an undercut free type (UJ) are widely known.

例えば、バーフィールド型(BJ)の固定式等速自在継手は、図7に示すように内球面1に複数のトラック溝2が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外側継手部材としての外輪3と、外球面4に外輪3のトラック溝2と対をなす複数のトラック溝5が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内側継手部材としての内輪6と、外輪3のトラック溝2と内輪6のトラック溝5との間に介在してトルクを伝達する複数のボール7と、外輪3の内球面1と内輪6の外球面4との間に介在してボール7を保持するケージ8とを備えている。ケージ8には、ボール7が収容される窓部9が周方向に沿って複数配設されている。   For example, a fixed constant velocity universal joint of the Barfield type (BJ) is an outer joint member in which a plurality of track grooves 2 are formed along the axial direction at equal intervals in the circumferential direction on the inner spherical surface 1 as shown in FIG. An outer ring 3, an inner ring 6 as an inner joint member in which a plurality of track grooves 5 paired with the track grooves 2 of the outer ring 3 are formed on the outer spherical surface 4 along the axial direction at equal intervals in the circumferential direction, and the outer ring 3 between the track groove 2 of the inner ring 6 and the track groove 5 of the inner ring 6 for transmitting torque, and the ball interposed between the inner spherical surface 1 of the outer ring 3 and the outer spherical surface 4 of the inner ring 6. 7 and a cage 8 for holding 7. A plurality of window portions 9 in which the balls 7 are accommodated are arranged in the cage 8 along the circumferential direction.

また、内輪6のトラック溝5の曲率中心O2および外輪3のトラック溝2の曲率中心O1は、継手中心Oに対して等距離k、kだけ軸方向に逆向きにオフセットされている。   Further, the center of curvature O2 of the track groove 5 of the inner ring 6 and the center of curvature O1 of the track groove 2 of the outer ring 3 are offset from the joint center O by an equal distance k and k in the opposite direction in the axial direction.

一般に、自動車用でその前輪のタイヤを駆動するために使用される固定式等速自在継手(タイヤ側の等速自在継手)は、直進状態での作動角は低く設定されている(0〜10deg程度)。自動車が旋回する場合には、操舵角に応じて大きな作動角をとる。一般の自動車の使用状況から考えれば、大きな操舵を必要とする場面(車庫入れ時や交差点の走行等)の頻度は少なく、大半は直線状態=低作動角で使用されている。よって、低作動角での固定式等速自在継手の効率(摩擦による損失)を改善することで、自動車の燃費向上が期待出来る。   Generally, a fixed type constant velocity universal joint (a constant velocity universal joint on a tire side) used for driving a front tire of an automobile is set to have a low operating angle in a straight traveling state (0 to 10 degrees). degree). When the vehicle turns, it takes a large operating angle according to the steering angle. Considering the usage situation of general automobiles, scenes requiring large steering (such as when entering a garage or traveling at an intersection) are less frequent, and most are used in a straight state = low operating angle. Therefore, by improving the efficiency (loss due to friction) of the fixed type constant velocity universal joint at a low operating angle, the fuel efficiency of the automobile can be expected.

固定式等速自在継手の効率改善に関しては、図10に示すように、小径のボール7を使用するとともに、トラックオフセット量k´(k´<k)を小とすることにより、高効率・コンパクトな固定式等速自在継手を実現する方法がある(特許文献1及び特許文献2)。このように、小径ボール・小トラックオフセットを採用することで、内輪6とボール7・外輪3とボール7の移動距離の差が少なくなり、ボール7と外輪トラック2間でのすべり速度が減少し、効率が向上する。   As shown in FIG. 10, the efficiency of the fixed type constant velocity universal joint is improved by using a small-diameter ball 7 and reducing the track offset amount k ′ (k ′ <k). There is a method for realizing a fixed type constant velocity universal joint (Patent Document 1 and Patent Document 2). Thus, by adopting the small-diameter ball / small track offset, the difference in the moving distance between the inner ring 6 and the ball 7, the outer ring 3 and the ball 7 is reduced, and the sliding speed between the ball 7 and the outer ring track 2 is reduced. , Improve efficiency.

すなわち、図7に示す等速自在継手と、図10に示すように小トラックオフセット化したものとを比較した場合、図7に示す等速自在継手では、ボール7の挟み角がβであり、図10に示す等速自在継手では、ボール7の挟み角が挟み角βよりも小さいβ´となる。ボール7を軸方向に押し出す力は、図8と図11に示すように、FからF´のように減少する。ボール7を軸方向に押す力の減少により、ボール7によってケージ8が内外輪の球面に押し付けられる力、即ち、球面力が減少し、接触部の摩擦損失が少なくなって効率が向上する。
図9は図7に示す等速自在継手が作動角(40deg)をとった場合を示し、図12は図10に示す等速自在継手が作動角(40deg)をとった場合を示し、ラインL1は外輪3とボール7との接触点の軌跡であり、ラインL2は内輪6とボール7との接触点の軌跡である。
That is, when the constant velocity universal joint shown in FIG. 7 is compared with the one with a small track offset as shown in FIG. 10, the pinching angle of the ball 7 is β in the constant velocity universal joint shown in FIG. In the constant velocity universal joint shown in FIG. 10, the pinching angle of the ball 7 is β ′ smaller than the pinching angle β. The force pushing the ball 7 in the axial direction decreases from F to F ′, as shown in FIGS. By reducing the force pushing the ball 7 in the axial direction, the force by which the cage 8 is pressed against the spherical surface of the inner and outer rings by the ball 7, that is, the spherical force is reduced, and the friction loss at the contact portion is reduced, thereby improving the efficiency.
FIG. 9 shows the case where the constant velocity universal joint shown in FIG. 7 takes an operating angle (40 deg), and FIG. 12 shows the case where the constant velocity universal joint shown in FIG. 10 takes an operating angle (40 deg). Is the locus of the contact point between the outer ring 3 and the ball 7, and the line L2 is the locus of the contact point between the inner ring 6 and the ball 7.

ところで、図7はボールが6個の場合であり、図10はボールが8個の場合であり、これらの場合の接触点軌跡の長さ等を比較し、その結果を次の表1に記載した。   7 shows a case where there are six balls, and FIG. 10 shows a case where there are eight balls. The lengths of contact point trajectories in these cases are compared, and the results are shown in Table 1 below. did.

Figure 2009174639
Figure 2009174639

この表1から分かるように、8個ボールに比べて6個ボールは、接触点軌跡の長さが長いことが分かる。
特許第3460107号公報 特開平9−317784号公報
As can be seen from Table 1, it can be seen that the length of the contact point trajectory of the six balls is longer than that of the eight balls.
Japanese Patent No. 3460107 JP-A-9-317784

小径ボール、小オフセットの構造を採用すれば、等速自在継手の効率を改善することは可能であるが、強度面とのバランスを考慮すると設計に限界がある。ボール径およびオフセットを小さくするほど、効率は向上する。しかしながら、ボール径を小さくしすぎると、それに対応するトラック溝が浅くなり、大トルク入力時に、ボールがトラック溝肩部に乗り上げ易くなり、高角時の強度が低下する。オフセットを極端に小さくすれば、ボールに発生する挟み角が小さくなり、結果、ボールをコントロールする力が不足し、作動時の引っ掛かり等の作動不良が生じる。このように、従来の固定式等速自在継手におけるボール小径化や小オフセット化は、強度、作動性、効率の三者間のバランスをとりながら設計する必要があり、設計性に劣っていた。   If the structure of a small-diameter ball and a small offset is adopted, it is possible to improve the efficiency of the constant velocity universal joint, but there is a limit to the design in consideration of the balance with the strength. The smaller the ball diameter and offset, the better the efficiency. However, if the ball diameter is too small, the corresponding track groove becomes shallow, and when a large torque is input, the ball can easily ride on the shoulder of the track groove, and the strength at high angles decreases. If the offset is made extremely small, the pinching angle generated in the ball becomes small, and as a result, the force for controlling the ball is insufficient, resulting in malfunction such as catching during operation. As described above, in order to reduce the ball diameter and the offset in the conventional fixed type constant velocity universal joint, it is necessary to design the balance between strength, operability and efficiency, and the design is inferior.

本発明は、上記課題に鑑みて、ボール径およびオフセット等の等速自在継手基本構造を変更することなく、設計性に優れ低角時の効率を更に改善することが可能な固定式等速自在継手を提供する。   In view of the above-mentioned problems, the present invention is a fixed type constant velocity universal that is excellent in design and can further improve the efficiency at low angle without changing the basic structure of the constant velocity universal joint such as the ball diameter and the offset. Provide fittings.

本発明の第1の固定式等速自在継手は、内球面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外球面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、このボールを収容する窓部を有するとともに外側継手部材と内側継手部材との間に介装されるケージとを備えた固定式等速自在継手であって、前記外側継手部材および前記内側継手部材の少なくとも一つのトラック溝において、低作動角時にボールが接触する範囲の接触角を、他の範囲の接触角よりも大きく設定した
ものである。
A first fixed type constant velocity universal joint of the present invention includes an outer joint member having a plurality of track grooves formed on an inner spherical surface, an inner joint member having a plurality of track grooves formed on an outer spherical surface, and the outer joint member. A plurality of balls that are interposed between the track grooves of the inner joint member and the track grooves of the inner joint member, and transmit a torque, and have a window portion that accommodates the balls, and are interposed between the outer joint member and the inner joint member. A fixed constant velocity universal joint provided with a cage, wherein at least one track groove of the outer joint member and the inner joint member has a contact angle in a range where the ball contacts at a low operating angle, in another range. This is set to be larger than the contact angle.

ところで、ボールと内外継手部材のトラック間に生じる発熱は、内側継手部材のトラックと外側継手部材のトラックのトラック長さの違いによって生じるすべり摩擦に起因する。つまり、外側にある外側継手部材のトラック長さが内側継手部材のトラック長さよりも長いため、内外のトラックに挟まれているボールが転動する際に、トラック長さの差の分だけ、長い外側継手部材の側でボールが転がることができずにすべりが生じ、結果としてすべり摩擦による発熱が生じてしまう。ここで、接触角が大きいと、内側継手部材のトラックおよび外側継手部材のトラックに対するボールの接触点が近づき(ボールを小径化するのと同様の効果がある)、内側継手部材とボール・外側継手部材とボールの移動距離の差が少なくなり、ボールと外側継手部材のトラック間でのすべり摩擦量が減少し、効率が向上する。しかしながら、接触角を大きくすると、大負荷時にボールがトラック溝肩部に乗り上げ易くなり、強度が低下してしまう。特に、高作動角時に使用する内側継手部材および外側継手部材の奥側のトラック(マウス底側)では、オフセットの影響で元々トラック溝が浅いため、強度低下が顕著になる。   By the way, the heat generated between the balls and the tracks of the inner and outer joint members is caused by sliding friction caused by the difference in track length between the tracks of the inner joint member and the outer joint member. In other words, since the track length of the outer joint member on the outside is longer than the track length of the inner joint member, when the ball sandwiched between the inner and outer tracks rolls, it is longer by the difference in the track length. The ball cannot roll on the side of the outer joint member and slip occurs, resulting in heat generation due to sliding friction. Here, when the contact angle is large, the contact point of the ball with the track of the inner joint member and the track of the outer joint member approaches (the effect is the same as reducing the diameter of the ball), and the inner joint member and the ball / outer joint The difference in the moving distance between the member and the ball is reduced, the amount of sliding friction between the balls and the outer joint member track is reduced, and the efficiency is improved. However, when the contact angle is increased, the ball easily rides on the shoulder of the track groove when the load is large, and the strength is lowered. In particular, in the tracks on the inner side of the inner joint member and the outer joint member used at a high operating angle (the bottom side of the mouse), since the track groove is originally shallow due to the offset, the strength is significantly reduced.

そこで、本発明では、トラック溝の深さに余裕がある低作動角域のみ、接触角を大きくし、奥側のトラック溝深さに余裕がない部分については従来の接触角のままとした。この構造をとることにより、高作動角時の奥側トラックでの強度を確保しつつ、燃費向上に重要な低作動角時の効率を改善することができる。しかも、このような構造は設計上及び製作上の困難性を有しない。   Accordingly, in the present invention, the contact angle is increased only in the low operating angle region where the track groove depth has a margin, and the conventional contact angle is left in the portion where the track groove depth on the back side has no margin. By adopting this structure, it is possible to improve the efficiency at the low operating angle, which is important for improving the fuel efficiency, while ensuring the strength of the rear truck at the high operating angle. Moreover, such a structure has no design and manufacturing difficulties.

内側継手部材側の低作動角時にボールが接触する範囲の接触角をθAIとし、外側継手部材側の低作動角時にボールが接触する範囲の接触角をθAOとし、内側継手部材側の低作動角時にボールが接触する範囲外である他の範囲の接触角をθBIとし、外側継手部材側の低作動角時にボールが接触する範囲外である他の範囲の接触角をθBOとしたときに、θAI=θAOおよびθBI=θBOとしたり、θAI≠θAOおよびθBI≠θBOとし、かつθAI>θBIおよびθAO>θBOとしたりできる。 The contact angle in the range where the ball contacts at the low operating angle on the inner joint member side is θ AI , the contact angle in the range where the ball contacts at the low operating angle on the outer joint member side is θ AO, and the low contact angle on the inner joint member side The contact angle of the other range outside the range where the ball contacts at the operating angle is θ BI, and the contact angle of the other range outside the range where the ball contacts at the low operating angle on the outer joint member side is θ BO . Sometimes θ AI = θ AO and θ BI = θ BO , θ AI ≠ θ AO and θ BI ≠ θ BO , and θ AI > θ BI and θ AO > θ BO .

低作動角時にボールが接触する範囲及び他の範囲の接触角が、それぞれの範囲において溝長手方向に沿って連続的に変化させることができる。これによって、ボールの滑らかな移動が可能となる。   The contact range of the ball at the low operating angle and the contact angle of other ranges can be continuously changed along the longitudinal direction of the groove in each range. This allows a smooth movement of the ball.

前記ボールを5個以上とすることができる。   The number of the balls can be five or more.

トラック溝底が円弧部のみであるバーフィールド型、トラック溝底の一部に直線部分を有するアンダーカットフリー型、又はアンダーカットフリー型の直線部分がテーパー形状を呈している形状とすることができる。   The bar field type in which the track groove bottom is only an arc portion, the undercut free type having a straight portion at a part of the track groove bottom, or the shape in which the straight portion of the undercut free type is tapered. .

トラック溝の周方向配設ピッチを不等ピッチとすることができる。
外側継手部材のトラック溝の曲率中心と内側継手部材のトラック溝の曲率中心とを、継手中心に対して軸方向に逆向きにオフセットさせるとともに、外側継手部材のトラック溝のオフセット量と内側継手部材のトラック溝のオフセット量とを相違させることができる。
The circumferential arrangement pitch of the track grooves can be unequal.
The center of curvature of the track groove of the outer joint member and the center of curvature of the track groove of the inner joint member are offset in the axial direction opposite to the joint center, and the offset amount of the track groove of the outer joint member and the inner joint member are offset. The track groove offset amount can be made different.

本発明では、高作動角時の奥側トラックでの強度を確保しつつ、燃費向上に重要な低作動角時の効率を改善することができる。すなわち、ボール径及びオフセット等の等速自在継手の基本構造を変更することなく、低角時の継手効率を改善しつつ、高角時の継手強度を十分確保できる固定式等速自在継手を提供できる。しかも、このような構造は設計上及び製作上の困難性を有しないので、低コストで簡単にこのような固定式等速自在継手を製造することができる。   In the present invention, it is possible to improve the efficiency at the low operating angle, which is important for improving the fuel efficiency, while ensuring the strength of the rear truck at the high operating angle. That is, it is possible to provide a fixed type constant velocity universal joint that can sufficiently secure joint strength at a high angle while improving the joint efficiency at a low angle without changing the basic structure of the constant velocity universal joint such as a ball diameter and an offset. . Moreover, since such a structure has no design and manufacturing difficulties, such a fixed constant velocity universal joint can be easily manufactured at low cost.

トラック溝底が、円弧部とストレート部とを備えたものとしたり、トラック溝底がそれぞれ曲率半径が相違する複数の円弧部を備えたものであったり、トラック溝底が円弧部とテーパ部とを備えたものであったり、外側継手部材のトラック溝の曲率中心および内側継手部材のトラック溝の曲率中心をそれぞれ継手軸線よりも径方向にオフセットさせたものであってもよく、さらには、ボール数も5個以上としたり、トラック溝の周方向ピッチも等ピッチであっても、不等ピッチであってもよい。このように、本発明の等速自在継手は、種々の使用環境に対応した種々のタイプのものを構成することができる。このため、自動車のプロペラシャフトに、最適な等速自在継手を構成することができる。   The track groove bottom has an arc portion and a straight portion, the track groove bottom has a plurality of arc portions with different curvature radii, or the track groove bottom has an arc portion and a taper portion. Or the center of curvature of the track groove of the outer joint member and the center of curvature of the track groove of the inner joint member may be offset in the radial direction from the joint axis, respectively. The number may be 5 or more, and the circumferential pitch of the track grooves may be equal or unequal. As described above, the constant velocity universal joint of the present invention can be configured in various types corresponding to various usage environments. For this reason, the optimal constant velocity universal joint can be comprised in the propeller shaft of a motor vehicle.

以下本発明の実施の形態を図1〜図6に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

この固定式等速自在継手は、図1に示すように内球面21に複数のトラック溝22が軸方向に沿って形成された外側継手部材としての外輪23と、図2に示すように外球面24に複数のトラック溝25が軸方向に沿って形成された内側継手部材としての内輪26とを備える。そして、図3と図4に示すように、外輪23のトラック溝22と内輪26のトラック溝25とが対をなし、トルクを伝達するボール27が外輪23のトラック溝22と内輪26のトラック溝25との間に介在する。外輪23の内球面21と内輪26の外球面24との間にケージが介在され、このケージの周方向に沿って所定ピッチで配設された複数の窓部(ポケット)にボール27が保持される。   This fixed type constant velocity universal joint includes an outer ring 23 as an outer joint member in which a plurality of track grooves 22 are formed along the axial direction on an inner spherical surface 21 as shown in FIG. 1, and an outer spherical surface as shown in FIG. 24 includes an inner ring 26 as an inner joint member in which a plurality of track grooves 25 are formed along the axial direction. As shown in FIGS. 3 and 4, the track groove 22 of the outer ring 23 and the track groove 25 of the inner ring 26 make a pair, and the ball 27 for transmitting torque is the track groove 22 of the outer ring 23 and the track groove of the inner ring 26. 25. A cage is interposed between the inner spherical surface 21 of the outer ring 23 and the outer spherical surface 24 of the inner ring 26, and the balls 27 are held in a plurality of windows (pockets) arranged at a predetermined pitch along the circumferential direction of the cage. The

前記外輪23のトラック溝22は、図1に示すように、その曲率中心O1を継手中心Oから軸方向に外輪23の開口側にずらしている。また、図2に示すように、内輪26のトラック溝25の曲率中心O2を継手中心Oから軸方向に外輪23のトラック溝22の曲率中心O1と反対側の奥側に等距離kだけ離して設けている。   As shown in FIG. 1, the track groove 22 of the outer ring 23 has its center of curvature O1 shifted from the joint center O in the axial direction toward the opening side of the outer ring 23. Further, as shown in FIG. 2, the center of curvature O2 of the track groove 25 of the inner ring 26 is separated from the joint center O in the axial direction by an equal distance k to the back side opposite to the center of curvature O1 of the track groove 22 of the outer ring 23. Provided.

外輪23のトラック溝22や内輪26のトラック溝25は、図3と図4に示すように、ボール27の半径rよりも大きな曲率半径Rで、鍛造加工のみ、又は鍛造加工後の削り加工等にて成形したゴシックアーチ状である。このように、ゴシックアーチ状とすることによって、トラック溝22、25とボール27はアンギュラ接触となっている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the track groove 22 of the outer ring 23 and the track groove 25 of the inner ring 26 have a radius of curvature R that is larger than the radius r of the ball 27, forging only, or machining after forging. Gothic arch shape molded in In this way, the track grooves 22 and 25 and the ball 27 are in an angular contact by adopting a Gothic arch shape.

外輪23のトラック溝22は、低作動角時にボールが接触する範囲A(図1参照)の接触角θAOと、他の範囲B(図1参照)の接触角θBOとを相違させている。この場合、範囲Aの接触角θAOを範囲Bの接触角θBOよりも大きく、つまり、θAO>θBOとしている。また、内輪26のトラック溝25は、低作動角時にボールが接触する範囲A1(図2参照)の接触角θAIと、他の範囲B1(図2参照)の接触角θBIとを相違させている。この場合、範囲A1の接触角θAIを範囲B1の接触角θBIよりも大きく、つまり、θAI>θBIとしている。 The track groove 22 of the outer ring 23 makes a contact angle θ AO in a range A (see FIG. 1) where the ball contacts at a low operating angle different from a contact angle θ BO in another range B (see FIG. 1). . In this case, larger than the contact angle theta BO range B contact angle theta AO range A, that is, the θ AO> θ BO. In addition, the track groove 25 of the inner ring 26 makes the contact angle θ AI in the range A1 (see FIG. 2) where the ball contacts at a low operating angle different from the contact angle θ BI in the other range B1 (see FIG. 2). ing. In this case, the contact angle θ AI in the range A1 is larger than the contact angle θ BI in the range B1, that is, θ AI > θ BI .

接触角とは、ボール27の中心Oを基準としてボール27とトラック溝22,25とが接触するボール接触中心Pとトラック溝22,25の溝底中心Qとのなす角度を意味する。また、ボール接触中心Pとは、トラック溝22,25とボール27との接触により形成される楕円形状の接触面(接触楕円)における長軸と短軸とが交わる点を意味する。この長軸は、接触楕円の長手方向における最も長い部分となる軸をいい、短軸は、前述の長軸と直交する短手方向における最も長い部分となる軸をいう。 The contact angle refers to the angle between the groove bottom center Q of the ball contact center P and the track grooves 22 and 25 and the ball 27 and the track grooves 22 and 25 are in contact with the center O B as a reference of the ball 27. The ball contact center P means a point where the major axis and the minor axis of an elliptical contact surface (contact ellipse) formed by contact between the track grooves 22 and 25 and the ball 27 intersect. The long axis refers to the axis that is the longest part in the longitudinal direction of the contact ellipse, and the short axis refers to the axis that is the longest part in the short direction perpendicular to the long axis.

ここで、θAI=θAO及びθBI=θBOである必要はなく、θAI≠θAO及びθBI≠θBOであってもよい。すなわち、内外輪の接触角の値は異なっていてもよいが、内輪26および外輪23の各トラックの低角時にボール27が移動する範囲A、A1は、必ず他の範囲B、B1よりも大きくしておく。ここで、低角時とは、この等速自在継手が自動車に使用されて、車庫入れ時や交差点走行時等の大きな操舵をとらない通常の走行時での低角時である。 Here, theta AI = not necessarily a theta AO and θ BI = θ BO, may be a theta AI ≠ theta AO and θ BI ≠ θ BO. That is, although the contact angle values of the inner and outer rings may be different, the ranges A and A1 in which the ball 27 moves at the low angle of each track of the inner ring 26 and the outer ring 23 are always larger than the other ranges B and B1. Keep it. Here, the low angle time is a low angle time during normal traveling when the constant velocity universal joint is used in an automobile and does not take a large steering when entering a garage or traveling at an intersection.

外輪23のトラック溝22や内輪26のトラック溝は、鍛造加工のみ、又は鍛造加工後の削り加工等にて成形することができるので、内輪26や外輪23のトラック溝成形は、なんら特別な成形方法によることなく簡単に行うことができる。   Since the track groove 22 of the outer ring 23 and the track groove of the inner ring 26 can be formed only by forging or shaving after forging, the track groove formation of the inner ring 26 and the outer ring 23 is a special formation. It can be done easily without depending on the method.

外輪23の範囲Aや範囲Bの接触角は、それぞれにおいて一定である必要がなく、図5に示すように、滑らかに連続的に変化するものであってもよく、内輪26の範囲A1や範囲B1の接触角においても、それぞれにおいて一定である必要がなく、図6に示すように、滑らかに連続的に変化するものであってもよい。これによって、ボールの滑らかな移動が可能となる。   The contact angles of the range A and the range B of the outer ring 23 do not have to be constant in each case, and may vary smoothly and continuously as shown in FIG. The contact angles of B1 do not need to be constant in each, and may change smoothly and continuously as shown in FIG. This allows a smooth movement of the ball.

ところで、等速自在継手として、継手作動角の高角化を図るために、トラック溝底がそれぞれ円弧部とストレート部とを備えるアンダーカットフリー型であっても、アンダーカットフリー型の直線部分がテーパー形状を呈している形状のものであってもよい。また、トラック溝底がそれぞれ曲率半径が相違する複数の円弧部を備えたものであっても、外輪のトラック溝の曲率中心および内輪のトラック溝の曲率中心をそれぞれ継手軸線よりも径方向にオフセット(径方向のオフセット)させたものであってもよい。   By the way, as a constant velocity universal joint, in order to increase the joint operating angle, even if the track groove bottom is an undercut free type having an arc portion and a straight portion, the undercut free type linear portion is tapered. The thing of the shape which is exhibiting the shape may be sufficient. Also, even if the track groove bottom has a plurality of circular arc portions with different curvature radii, the center of curvature of the outer ring track groove and the center of curvature of the inner ring track groove are offset in the radial direction from the joint axis, respectively. (Radial offset) may be used.

さらには、外輪23のトラック溝22のオフセット量k(軸方向のオフセット量)と内輪26のトラック溝25のオフセット量k(軸方向のオフセット量)とを相違させてもよい。この場合、外輪23のトラック溝22のオフセット量kを内輪26のトラック溝25のオフセット量kよりも大きくしても、内輪26のトラック溝25のオフセット量kを外輪23のトラック溝22のオフセット量kよりも大きくしてもよい。   Furthermore, the offset amount k (axial offset amount) of the track groove 22 of the outer ring 23 and the offset amount k (axial offset amount) of the track groove 25 of the inner ring 26 may be different. In this case, even if the offset amount k of the track groove 22 of the outer ring 23 is larger than the offset amount k of the track groove 25 of the inner ring 26, the offset amount k of the track groove 25 of the inner ring 26 is set to the offset of the track groove 22 of the outer ring 23. It may be larger than the amount k.

また、ボール数も5個以上としたり、トラック溝の周方向配設ピッチが等ピッチであっても不等ピッチであってもよく、トラック溝底がそれぞれ曲率半径が相違する複数の円弧部を備えたものであったり、さらには、外輪23のトラック溝22の軸方向オフセット量kと内輪26トラック溝22の軸方向オフセット量kとを相違させたり、外輪23のトラック溝22の曲率中心および内輪26のトラック溝25の曲率中心をそれぞれ継手軸線よりも径方向にオフセットさせたりすることができる。   Further, the number of balls may be 5 or more, the circumferential arrangement pitch of the track grooves may be equal pitch or unequal pitch, and the track groove bottom has a plurality of arc portions having different curvature radii. Further, the axial offset amount k of the track groove 22 of the outer ring 23 and the axial offset amount k of the inner ring 26 track groove 22 are different, the center of curvature of the track groove 22 of the outer ring 23 and The center of curvature of the track groove 25 of the inner ring 26 can be offset in the radial direction from the joint axis.

このように、本発明の等速自在継手は、種々の使用環境に対応した種々のタイプのものを構成することができる。このため、自動車のプロペラシャフトに、最適な等速自在継手を構成することができる。特に、8個以上のトルク伝達ボールを備えた等速自在継手では、強度、負荷容量、及び耐久性を確保しつつ、より一層のコンパクト化、軽量化を実現することができる。   As described above, the constant velocity universal joint of the present invention can be configured in various types corresponding to various usage environments. For this reason, the optimal constant velocity universal joint can be comprised in the propeller shaft of a motor vehicle. In particular, a constant velocity universal joint including eight or more torque transmission balls can achieve further compactness and weight reduction while ensuring strength, load capacity, and durability.

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、前記実施形態では、外輪23のトラック溝22においても、内輪26のトラック溝25においても、低角時のボール移動範囲A、A1の接触角θを他の範囲B、B1の接触角θよりも大きく設定したが、このような設定を、外輪23のトラック溝22のみに行っても、内輪26のトラック溝25のみに行ってもよい。このような接触角の設定は、外輪側に行う場合であっても、内輪側に行う場合であっても、少なくとも1つのトラック溝22,25に行えばよい。すなわち、全トラック溝22,25にこのような接触角の設定を行っても、選択した任意の数のトラック溝22,25に行ってもよい。   As described above, the embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the inner ring also in the track groove 22 of the outer ring 23. Also in the track groove 25 of 26, the contact angle θ of the ball movement ranges A and A1 at the low angle is set larger than the contact angle θ of the other ranges B and B1, but such setting is applied to the track of the outer ring 23. It may be performed only on the groove 22 or only on the track groove 25 of the inner ring 26. Such a contact angle may be set in at least one of the track grooves 22 and 25 regardless of whether the contact angle is set on the outer ring side or the inner ring side. That is, the contact angles may be set for all the track grooves 22 and 25 or may be set for any selected number of track grooves 22 and 25.

本発明の第1実施形態を示す固定式等速自在継手の外輪の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the outer ring | wheel of the fixed type constant velocity universal joint which shows 1st Embodiment of this invention. 前記固定式等速自在継手の内輪の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the inner ring | wheel of the said fixed type constant velocity universal joint. 前記固定式等速自在継手の要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of the said fixed type constant velocity universal joint. 前記固定式等速自在継手の要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of the said fixed type constant velocity universal joint. 本発明の第2実施形態を示す固定式等速自在継手の外輪の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the outer ring | wheel of the fixed type constant velocity universal joint which shows 2nd Embodiment of this invention. 前記第2実施形態を示す固定式等速自在継手の内輪の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the inner ring | wheel of the fixed type constant velocity universal joint which shows the said 2nd Embodiment. 従来の固定式等速自在継手の断面図である。It is sectional drawing of the conventional fixed type constant velocity universal joint. 前記図7の固定式等速自在継手のボールに作用する押圧力を示す図である。It is a figure which shows the pressing force which acts on the ball | bowl of the fixed type constant velocity universal joint of the said FIG. 前記図7の固定式等速自在継手の作動角をとった状態の断面図である。It is sectional drawing of the state which took the operating angle of the fixed type constant velocity universal joint of the said FIG. 従来の他の固定式等速自在継手の断面図である。It is sectional drawing of the other conventional fixed type constant velocity universal joint. 前記図10の固定式等速自在継手のボールに作用する押圧力を示す図である。It is a figure which shows the pressing force which acts on the ball | bowl of the fixed type constant velocity universal joint of FIG. 前記図11の固定式等速自在継手の作動角をとった状態の断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view of the fixed type constant velocity universal joint of FIG. 11 taken at an operating angle.

符号の説明Explanation of symbols

21 内球面
22,25 トラック溝
24 外球面
27 ボール
28 ケージ
21 inner spherical surface 22, 25 track groove 24 outer spherical surface 27 ball 28 cage

Claims (10)

内球面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外球面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、このボールを収容する窓部を有するとともに外側継手部材と内側継手部材との間に介装されるケージとを備えた固定式等速自在継手であって、
前記外側継手部材および前記内側継手部材の少なくとも一つのトラック溝において、低作動角時にボールが接触する範囲の接触角を、他の範囲の接触角よりも大きく設定したことを特徴とする固定式等速自在継手。
An outer joint member having a plurality of track grooves formed on the inner spherical surface, an inner joint member having a plurality of track grooves formed on the outer spherical surface, and between the track grooves of the outer joint member and the track grooves of the inner joint member. A fixed type constant velocity universal joint having a plurality of balls interposed to transmit torque and a cage having a window portion for accommodating the balls and interposed between the outer joint member and the inner joint member. And
In at least one track groove of the outer joint member and the inner joint member, a contact angle in a range where the ball contacts at a low operating angle is set larger than a contact angle in another range, etc. Fast universal joint.
内側継手部材側の低作動角時にボールが接触する範囲の接触角をθAIとし、外側継手部材側の低作動角時にボールが接触する範囲の接触角をθAOとし、内側継手部材側の低作動角時にボールが接触する範囲外である他の範囲の接触角をθBIとし、外側継手部材側の低作動角時にボールが接触する範囲外である他の範囲の接触角をθBOとしたときに、θAI=θAOおよびθBI=θBOとし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。 The contact angle in the range where the ball contacts at the low operating angle on the inner joint member side is θ AI , the contact angle in the range where the ball contacts at the low operating angle on the outer joint member side is θ AO, and the low contact angle on the inner joint member side The contact angle of the other range outside the range where the ball contacts at the operating angle is θ BI, and the contact angle of the other range outside the range where the ball contacts at the low operating angle on the outer joint member side is θ BO . The fixed constant velocity universal joint according to claim 1, wherein θ AI = θ AO and θ BI = θ BO . 内側継手部材側の低作動角時にボールが接触する範囲の接触角をθAIとし、外側継手部材側の低作動角時にボールが接触する範囲の接触角をθAOとし、内側継手部材側の低作動角時にボールが接触する範囲外である他の範囲の接触角をθBIとし、外側継手部材側の低作動角時にボールが接触する範囲外である他の範囲の接触角をθBOとしたときに、θAI≠θAOおよびθBI≠θBOとし、かつθAI>θBIおよびθAO>θBOとし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。 The contact angle in the range where the ball contacts at the low operating angle on the inner joint member side is θ AI , the contact angle in the range where the ball contacts at the low operating angle on the outer joint member side is θ AO, and the low contact angle on the inner joint member side The contact angle of the other range outside the range where the ball contacts at the operating angle is θ BI, and the contact angle of the other range outside the range where the ball contacts at the low operating angle on the outer joint member side is θ BO . The fixed constant velocity universal joint according to claim 1, wherein θ AI ≠ θ AO and θ BI ≠ θ BO and θ AI > θ BI and θ AO > θ BO are satisfied. 低作動角時にボールが接触する範囲及び他の範囲の接触角が、それぞれの範囲において溝長手方向に沿って連続的に変化させたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の固定式等速自在継手。 The range in which the ball contacts at the low operating angle and the contact angle in other ranges are continuously changed along the longitudinal direction of the groove in each range. Fixed type constant velocity universal joint as described in the item. 前記ボールを5個以上とすることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の固定式等速自在継手。   The fixed type constant velocity universal joint according to any one of claims 1 to 4, wherein the number of the balls is five or more. トラック溝底が円弧部のみであるバーフィールド型、トラック溝底の一部に直線部分を有するアンダーカットフリー型、又はアンダーカットフリー型の直線部分がテーパー形状を呈している形状を特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の固定式等速自在継手。   A bar field type in which the track groove bottom has only an arc portion, an undercut free type having a linear portion at a part of the track groove bottom, or a shape in which the linear portion of the undercut free type has a tapered shape. The fixed type constant velocity universal joint of any one of Claims 1-7. 内側継手部材および外側継手部材のトラック溝底がそれぞれ曲率半径が相違する複数の円弧部を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の固定式等速自在継手。 7. The fixed type constant velocity free according to claim 1, wherein the track groove bottoms of the inner joint member and the outer joint member each have a plurality of arc portions having different radii of curvature. Fittings. 外側継手部材のトラック溝の曲率中心および内側継手部材のトラック溝の曲率中心をそれぞれ継手軸線よりも径方向にオフセットさせたことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の固定式等速自在継手。 8. The center of curvature of the track groove of the outer joint member and the center of curvature of the track groove of the inner joint member are offset in the radial direction from the joint axis, respectively. Fixed constant velocity universal joint. トラック溝の周方向配設ピッチを不等ピッチとしたことを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の固定式等速自在継手。 The fixed constant velocity universal joint according to any one of claims 1 to 8, wherein the circumferential arrangement pitch of the track grooves is an unequal pitch. 外側継手部材のトラック溝の曲率中心と内側継手部材のトラック溝の曲率中心とを、継手中心に対して軸方向に逆向きにオフセットさせるとともに、外側継手部材のトラック溝のオフセット量と内側継手部材のトラック溝のオフセット量とを相違させたことを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の固定式等速自在継手。 The center of curvature of the track groove of the outer joint member and the center of curvature of the track groove of the inner joint member are offset in the axial direction opposite to the joint center, and the offset amount of the track groove of the outer joint member and the inner joint member are offset. The fixed constant velocity universal joint according to any one of claims 1 to 9, wherein the offset amount of the track groove is made different.
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