JP2009197946A - Fixed type constant velocity joint - Google Patents

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JP2009197946A JP2008041838A JP2008041838A JP2009197946A JP 2009197946 A JP2009197946 A JP 2009197946A JP 2008041838 A JP2008041838 A JP 2008041838A JP 2008041838 A JP2008041838 A JP 2008041838A JP 2009197946 A JP2009197946 A JP 2009197946A
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Tomoshige Kobayashi
智茂 小林
Teruaki Fujio
輝明 藤尾
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To further improve transmission efficiency of a fixed type constant velocity joint. <P>SOLUTION: This fixed type constant velocity joint includes an outside joint member 10, in which ball grooves 14 extending in an axial direction are formed on an inner sphere 12 at a predetermined interval, an inside joint member, in which ball grooves extending in the axial direction are formed on an outer sphere at a predetermined interval, paired balls interposed between the ball grooves 14 of the outside joint member 10 and the ball grooves of the inside joint member, and a cage interposed between the inner sphere 12 of the outside joint member 10 and the outer sphere of the inside joint member to keep all of the balls on the same plane. The center of the ball groove 14 of the outside joint member 10 and the center of the ball groove of the inside joint member are offset from each other in an opposite and axial direction. All of the balls transmit torque in a high angle area, and a smaller number of the balls than the high angle are transmit the torque in a low angle area. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は自動車や各種産業機械の動力伝達装置に利用される固定式等速ジョイントに関する。固定式等速ジョイントはトルク伝達要素としてボールを用いる等速ジョイントのうち角度変位のみ可能で軸方向変位ができないタイプであって、バーフィールド型やアンダーカットフリー型などが知られている。   The present invention relates to a fixed constant velocity joint used for a power transmission device of an automobile or various industrial machines. A fixed type constant velocity joint is a type of constant velocity joint that uses a ball as a torque transmission element and can only be angularly displaced but cannot be displaced in the axial direction. A barfield type, an undercut free type, and the like are known.

自動車用の固定式等速ジョイントについて述べると、前輪駆動車ではドライブシャフトを用いてエンジンからの動力を前輪に伝達するようになっている。ドライブシャフトは中間シャフトの両端に固定式等速ジョイントとしゅう動式等速ジョイントを取り付けたもので、固定式等速ジョイントを前輪の車軸と接続し、しゅう動型等速ジョイントをデファレンシャルの出力軸に接続する。バウンシングなどに起因するドライブシャフトの伸縮はしゅう動型等速ジョイントのプランジングで吸収する。固定式等速ジョイントについては、自動車が旋回する時には転舵角をとるため作動角が大きくなるが、自動車の直進状態での作動角は低く設定されている。したがって、使用状態の大半を占める直進状態での固定式等速ジョイントの効率を改善することが重要な要素となる。   A fixed constant velocity joint for automobiles will be described. In a front wheel drive vehicle, power from an engine is transmitted to the front wheels using a drive shaft. The drive shaft is a fixed constant velocity joint and a sliding constant velocity joint attached to both ends of the intermediate shaft. The fixed constant velocity joint is connected to the front wheel axle, and the sliding constant velocity joint is connected to the differential output shaft. Connect to. Drive shaft expansion and contraction caused by bouncing is absorbed by plunging of the sliding constant velocity joint. As for the fixed type constant velocity joint, the steering angle is increased when the automobile turns, so that the operating angle becomes large. However, the operating angle in the straight traveling state of the automobile is set low. Therefore, it is an important factor to improve the efficiency of the fixed type constant velocity joint in the straight traveling state that occupies most of the usage state.

特許文献1および特許文献2には、使用するボールの数を8とするとともに、ボール直径、トラックオフセット量を小さくすることにより、高効率・コンパクトにした固定式等速ジョイントが記載されている。小径ボール・小トラックオフセットの構成を採用することで、内輪のボール溝に沿ってボールが移動する距離(接触点軌跡)と、外輪のボール溝に沿ってボールが移動する距離(接触点軌跡)との差が少なくなるため、ボールとボール溝との間のすべり速度が減少し、トルク伝達効率が向上する。図10〜12を参照して説明すると次のとおりである。図10(A)は6個ボールの固定式等速ジョイントの縦断面図、図10(B)は図10(A)におけるボールまわりの部分拡大図である。図11(A)は8個ボールの固定式等速ジョイントの縦断面図、図11(B)は図11(A)におけるボールまわりの部分拡大図である。図10および11は作動角0度の状態、図12は作動角40度の状態を示している。図12の中心線より上には内輪とボールとの接触点の軌跡が太線で示してあり、中心線より下には外輪とボールとの接触点の軌跡が太線で示してある。この接触点の軌跡の長さ比を表1に示す。 Patent Document 1 and Patent Document 2 describe a fixed type constant velocity joint that is made highly efficient and compact by reducing the number of balls to be used to 8 and reducing the ball diameter and the track offset amount. By adopting a small-diameter ball / small track offset configuration, the distance that the ball moves along the ball groove of the inner ring (contact point locus) and the distance that the ball moves along the ball groove of the outer ring (contact point locus) Therefore, the sliding speed between the ball and the ball groove is reduced, and the torque transmission efficiency is improved. The following is a description with reference to FIGS. FIG. 10A is a longitudinal sectional view of a six-ball fixed type constant velocity joint, and FIG. 10B is a partially enlarged view around the ball in FIG. FIG. 11A is a longitudinal sectional view of a fixed constant velocity joint of eight balls, and FIG. 11B is a partially enlarged view around the ball in FIG. 10 and 11 show a state where the operating angle is 0 degree, and FIG. 12 shows a state where the operating angle is 40 degrees. The locus of the contact point between the inner ring and the ball is indicated by a bold line above the center line in FIG. 12, and the locus of the contact point between the outer ring and the ball is indicated by a thick line below the center line. The length ratio of the contact point trajectory is shown in Table 1.

Figure 2009197946
Figure 2009197946

固定式等速ジョイントがトルクを伝達しながら回転するとき、ボールがケージ窓を楔角が開いている方向に押すため、外輪球面部(開口側に近い球面)とケージ外球面が接触する。ケージはボールによって押されて、開口部側に押し出されるため、ケージ内球面は内輪の外球面と接触する。球面嵌合部間で発生している力のことを球面力と呼んでいる。図10と図11を対比すれば分かるように、小トラックオフセット(f:図11)とすることにより、大トラックオフセット(F:図10)に比べてボールの挟み角(2β)が小さくなり、ボールを軸方向に押す力が減少する(M>M′)。このボールを軸方向に押す力M,M′は、ケージに伝わり、その結果、ケージと外輪内球面との球面力・ケージと内輪外球面との球面力が減少し、接触部の摩擦損失が少なくなり伝達効率が向上する。   When the fixed constant velocity joint rotates while transmitting torque, the ball pushes the cage window in the direction in which the wedge angle is open, so that the outer ring spherical surface portion (spherical surface close to the opening side) and the cage outer spherical surface are in contact with each other. Since the cage is pushed by the ball and pushed toward the opening, the inner spherical surface of the cage contacts the outer spherical surface of the inner ring. The force generated between the spherical fitting portions is called a spherical force. As can be seen from a comparison between FIG. 10 and FIG. 11, by setting the small track offset (f: FIG. 11), the pinching angle (2β) of the ball becomes smaller than the large track offset (F: FIG. 10). The force pushing the ball in the axial direction is reduced (M> M ′). The forces M and M ′ pushing the ball in the axial direction are transmitted to the cage, and as a result, the spherical force between the cage and the outer ring inner spherical surface and the spherical force between the cage and the inner ring outer spherical surface are reduced, and the friction loss at the contact portion is reduced. Less and transmission efficiency is improved.

このように、特許文献1および特許文献2に記載のものは、それ以前の固定式等速ジョイントと比較すると、上記理由により球面間で発生する球面力を減らすことにより、球面接触での摩擦発熱が少なく、また、ボールとボール溝との間の滑りも少ないため、伝達効率が向上している。
特許第3460107号公報 特許第3859267号公報
As described above, in Patent Document 1 and Patent Document 2, the frictional heat generated by the spherical contact is reduced by reducing the spherical force generated between the spherical surfaces for the above reasons as compared with the fixed type constant velocity joints before that. In addition, since there is little slip between the ball and the ball groove, the transmission efficiency is improved.
Japanese Patent No. 3460107 Japanese Patent No. 3859267

この発明の課題は、特許文献1および特許文献2に記載された、固定式等速ジョイントの効率を向上させた小径ボール・小オフセットの構成に加えて、あるいは、それとは別の構成により、さらに伝達効率を向上させることにある。   In addition to the configuration of the small-diameter ball and the small offset that improve the efficiency of the fixed type constant velocity joint described in Patent Document 1 and Patent Document 2, the problem of the present invention is further improved by a configuration other than that. It is to improve transmission efficiency.

この発明の固定式等速ジョイントは、内球面に軸方向に延びるボール溝を円周方向に所定間隔で形成した外側継手部材と、外球面に軸方向に延びるボール溝を円周方向に所定間隔で形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材のボール溝と内側継手部材のボール溝との間に介在させたボールと、外側継手部材の内球面と内側継手部材の外球面との間に介在してすべてのボールを同一平面内に保持するケージとを備え、外側継手部材のボール溝の中心と内側継手部材のボール溝の中心が継手中心から互いに逆向きに軸方向にオフセットさせてあり、高角度域ではすべてのボールがトルク伝達を分担し、低角度域では高角度域よりも少ない数のボールでトルク伝達を行なうようにしたことを特徴とするものである。   The fixed constant velocity joint of the present invention includes an outer joint member in which ball grooves extending in the axial direction on the inner spherical surface are formed at predetermined intervals in the circumferential direction, and ball grooves extending in the axial direction on the outer spherical surface at predetermined intervals in the circumferential direction. Between the inner joint member formed in the above, the ball interposed between the ball groove of the outer joint member and the ball groove of the inner joint member, and the inner spherical surface of the outer joint member and the outer spherical surface of the inner joint member. And a cage for holding all the balls in the same plane, and the center of the ball groove of the outer joint member and the center of the ball groove of the inner joint member are offset in the axial direction opposite to each other from the joint center. In addition, all the balls share the torque transmission in the high angle region, and the torque transmission is performed in the low angle region with a smaller number of balls than in the high angle region.

外側継手部材のボール溝および内側継手部材のボール溝について、円周方向に所定間隔でとは、円周方向に等間隔とするほか不等間隔すなわち不等ピッチを含む趣旨である。いずれの場合でも、外側継手部材のボール溝と内側継手部材のボール溝が対をなすように配置する。   With respect to the ball grooves of the outer joint member and the ball grooves of the inner joint member, the predetermined interval in the circumferential direction is intended to include unequal intervals, that is, unequal pitches, in addition to equal intervals in the circumferential direction. In any case, the ball grooves of the outer joint member and the ball grooves of the inner joint member are arranged in pairs.

等速ジョイント内部のボール数を変化させて伝達効率に与える影響を機構解析で調査した結果、低角度域(常用で使用する領域)ではボール数を少なくするとトルクロスが少ないことが判明した。すなわち、図13に示すように、低角度域ではボール数が少ない方が転がり・滑り摩擦量が少なくなるためトルクロスが減少する。図13は、横軸に内部すきま条件A〜A、B〜B、縦軸にトルクロスをとり、ボール数を3、5、6、7とした4種類の固定式等速ジョイントについて、ボール数の違いによる伝達効率の変化を表したものである。 As a result of investigating the effect of changing the number of balls inside the constant velocity joint on the transmission efficiency by mechanism analysis, it was found that in the low angle region (the region used in regular use), the torque loss is reduced when the number of balls is reduced. That is, as shown in FIG. 13, in the low angle region, the smaller the number of balls, the smaller the rolling / sliding friction amount, and the torcross is reduced. FIG. 13 shows four types of fixed constant velocity joints with internal clearance conditions A 1 to A 4 and B 1 to B 4 on the horizontal axis, and torque crosses on the vertical axis, and the numbers of balls are 3 , 5 , 6, and 7. This shows the change in transmission efficiency due to the difference in the number of balls.

また、高角度域(車両では転舵する時に使用される)では、ボール数を多くするとトルクロスが少ないことも判明した(図14参照)。図14は、横軸に内部すきま条件A〜A、B〜B、縦軸にトルクロスをとり、ボール数を3、5、6、7とした4種類の固定式等速ジョイントについて、ボール数の違いによる伝達効率の変化を表したものである。高角度域では、ボール数が少ないと非負荷側のボール溝で受ける荷重が多くなり、トルクロスとなる。したがって、高角度域ではボール数が多いほうが有利となる(図15および図16参照)。図15は、ボール数3、5、6、7の4種類の固定式等速ジョイントについて、作動角44度での非負荷側トラック荷重比較を示し、横軸は位相角、縦軸は荷重を表している。図16は位相角の説明図である。 It was also found that in the high angle range (used when turning in a vehicle), the number of balls increases as the number of balls increases (see FIG. 14). FIG. 14 shows four types of fixed constant velocity joints with internal clearance conditions A 1 to A 4 and B 1 to B 4 on the horizontal axis, and torcross on the vertical axis, and the number of balls is 3 , 5 , 6, and 7. This shows the change in transmission efficiency due to the difference in the number of balls. In the high angle region, if the number of balls is small, the load received by the ball groove on the non-load side increases, resulting in a torque cross. Therefore, it is advantageous to increase the number of balls in the high angle range (see FIGS. 15 and 16). FIG. 15 shows a comparison of non-load-side track loads at an operating angle of 44 degrees for four types of fixed constant velocity joints having the number of balls of 3, 5, 6, and 7. The horizontal axis represents the phase angle, and the vertical axis represents the load. Represents. FIG. 16 is an explanatory diagram of the phase angle.

ここで、内部すきま条件AとはPCDすきまの効果を意味する。PCDすきまとは、内輪のボール溝のピッチ円直径(PCD)と外輪のボール溝のピッチ円直径(PCD)との差をいう。内部すきま条件Bとは球面すきまの効果を意味する。球面すきまには2種類ある。一つは、内輪外球面とケージ内球面との間のすきまであり、もう一つは外輪内球面とケージ外球面との間のすきまである。ここでは両者を加算した値を球面すきまとしている。   Here, the internal clearance condition A means the effect of the PCD clearance. The PCD clearance is the difference between the pitch circle diameter (PCD) of the inner ring ball groove and the pitch circle diameter (PCD) of the outer ring ball groove. The internal clearance condition B means the effect of spherical clearance. There are two types of spherical clearance. One is up to the clearance between the inner ring outer spherical surface and the cage inner spherical surface, and the other is up to the clearance between the outer ring inner spherical surface and the cage outer spherical surface. Here, the sum of the two values is the spherical clearance.

この発明によれば、高角度域ではすべてのボールがトルク伝達を分担し、低角度域では高角度域よりも少ない数のボールでトルク伝達を行なう。具体例としては、内輪もしくは外輪または両方のボール溝に窪みを形成し、ボールとの接触がない領域を持つボール溝と通常の形状のボール溝とを有する固定式等速ジョイントとしたもので、この場合を例にとって作用を説明するならば次のとおりである。   According to the present invention, all balls share torque transmission in the high angle region, and torque transmission is performed in the low angle region with a smaller number of balls than in the high angle region. As a specific example, it is a fixed constant velocity joint having a ball groove having a region where there is no contact with the ball and a ball groove of a normal shape by forming a recess in the ball groove of the inner ring or the outer ring or both, Taking this case as an example, the operation will be described as follows.

低角度域では、窪みを有するボール溝はボールとの間でトルク伝達をすることができないため、この固定式等速ジョイントはトルクを伝達するボール数が減少し、トルクロスが減少する。高角度域では、トルク負荷側以外の非負荷側でもボール溝とボールの接触が発生し、トルクロスの原因になっていた。しかし、窪みを形成したボール溝では、非負荷側に発生する荷重が窪みにボールが位置する位相と一致するため、非負荷側ではボールとの間でトルク伝達が行われない。したがって、トルクロスが抑えられ、従来の形式と同等以上の伝達効率が得られる。以上の結果、従来の形式よりトルクロスを減らすことができる。 In the low-angle region, since the ball groove having the depression cannot transmit torque with the ball, this fixed type constant velocity joint reduces the number of balls that transmit torque and decreases the torque cross. In the high angle range, contact between the ball groove and the ball occurs on the non-load side other than the torque load side, which causes a torque cross. However, in the ball groove in which the depression is formed, the load generated on the non-load side coincides with the phase where the ball is positioned in the depression, so that torque transmission is not performed between the ball and the non-load side. Therefore, the torque cross is suppressed and transmission efficiency equal to or higher than that of the conventional type can be obtained. As a result, the torque cross can be reduced as compared with the conventional format.

ボール溝とボールは、通常は内輪→ボール→外輪と接触することにより、荷重が加わりトルクを伝える。低角度域(作動角0〜10度)でボール溝側壁に窪みを設けると、窪み部分ではボールとの間のすきまが大きくなるため、内輪とボールとの間、ボールと外輪との間の摩擦接触が不十分となり、荷重がボール溝側壁に伝わらず、トルク伝達が行われない。もちろん、窪みを設けないボール溝では従来どおりトルクが伝達される。低角度域では、すべてのボール溝の数から窪みを設けたボール溝の数を引いた数のボール溝が荷重を受けてトルクを伝達する。 The ball groove and the ball normally contact the inner ring → ball → outer ring to apply a load and transmit torque. If a recess is provided in the side wall of the ball groove in a low angle region (operating angle 0 to 10 degrees), the clearance between the ball and the outer ring is increased between the inner ring and the ball because the clearance between the balls is increased at the recess. The contact becomes insufficient, the load is not transmitted to the side wall of the ball groove, and torque transmission is not performed. Of course, torque is transmitted as usual in a ball groove without a recess. In the low angle region, the number of ball grooves obtained by subtracting the number of ball grooves provided with depressions from the number of all ball grooves receives a load and transmits torque.

通常のボール溝では、ボールとボール溝側壁が接触して荷重を受け、作動角が0度以上では、ボール溝側壁上をボールが移動し、内輪のボール溝とボール、外輪のボール溝とボールではその接触位置の違いから軌跡差が生じる。そのため、ボールとボール溝間では転がり・滑り摩擦によるトルクロスが発生する。窪みを設けたボール溝では、ボールが窪みにあるときには、ボールとボール溝側壁との接触がないことからトルクロスが生じないため、低角度域でのトルクロスが低減する。 In a normal ball groove, the ball and the side wall of the ball groove contact and receive a load. When the operating angle is 0 degree or more, the ball moves on the side wall of the ball groove, and the ball groove and ball of the inner ring and the ball groove and ball of the outer ring Then, a trajectory difference arises from the difference in the contact position. Therefore, a torcross is generated between the ball and the ball groove due to rolling / sliding friction. In the ball groove provided with the depression, when the ball is in the depression, there is no contact between the ball and the side wall of the ball groove.

高角度域では、ボール数が少ないと非負荷側のボール溝で受ける荷重が多くなり、トルクロスが発生する。高角度域では、負荷側の荷重はボール溝の数と同数で荷重が受けられ、非負荷側の荷重が発生する位相角では窪みを設けたボール溝では、非負荷側の接触がなく、トルクロスが抑えられる。低角度域と高角度域でのトルクロスが減少するため、従来の形式の固定式等速ジョイントよりトルクロスを減らすことができ、伝達効率は向上する。   In a high angle range, if the number of balls is small, the load received by the ball groove on the non-load side increases, and torque cross occurs. In the high angle range, the load on the load side is the same as the number of ball grooves, and in the phase angle where the load on the non-load side is generated, there is no contact on the non-load side in the ball groove with the depression, and the torque cross Is suppressed. Since the torque cross in the low angle region and the high angle region is reduced, the torque cross can be reduced as compared with the conventional fixed constant velocity joint, and the transmission efficiency is improved.

以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。
まず、図10を参照して固定式等速ジョイントの基本構成を説明すると、固定式等速ジョイントは、外側継手部材としての外輪10と、内側継手部材としての内輪20と、トルク伝達要素としてのボール30と、ボール30を保持するケージ40を主要な構成要素としている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, the basic configuration of a fixed type constant velocity joint will be described with reference to FIG. 10. The fixed type constant velocity joint includes an outer ring 10 as an outer joint member, an inner ring 20 as an inner joint member, and a torque transmission element. The ball 30 and the cage 40 that holds the ball 30 are main components.

外輪10は、球面状の内周面(以下、内球面という)12を有し、その内球面12の円周方向に等間隔で、軸方向に延びるボール溝14が形成してある。内輪20は、球面状の外周面(以下、外球面という)22を有し、その外球面22の円周方向に等間隔で、軸方向に延びるボール溝24が形成してある。外輪10のボール溝14と内輪20のボール溝24は対をなし、各対のボール溝14,24間に1個のボール30が組み込んである。   The outer ring 10 has a spherical inner peripheral surface (hereinafter referred to as an inner spherical surface) 12, and ball grooves 14 extending in the axial direction are formed at equal intervals in the circumferential direction of the inner spherical surface 12. The inner ring 20 has a spherical outer peripheral surface (hereinafter referred to as an outer spherical surface) 22, and ball grooves 24 extending in the axial direction are formed at equal intervals in the circumferential direction of the outer spherical surface 22. The ball groove 14 of the outer ring 10 and the ball groove 24 of the inner ring 20 make a pair, and one ball 30 is incorporated between each pair of ball grooves 14, 24.

ケージ40は円周方向に所定間隔に配置したポケット42を有し、各ポケット42はケージ40を半径方向に貫通している。ボール30はケージ40のポケット42に収容され、その結果、すべてのボール30が同一平面内に保持される。ケージ40の外周面は球面状で、外輪10の内球面12と所定のすきま(球面すきま)をもって球面接触する。ケージ40の内周面は球面状で、内輪20の外球面22と所定のすきま(球面すきま)をもって球面接触する。   The cage 40 has pockets 42 arranged at predetermined intervals in the circumferential direction, and each pocket 42 penetrates the cage 40 in the radial direction. The balls 30 are received in the pockets 42 of the cage 40, so that all the balls 30 are held in the same plane. The outer peripheral surface of the cage 40 is spherical, and comes into spherical contact with the inner spherical surface 12 of the outer ring 10 with a predetermined clearance (spherical clearance). The inner peripheral surface of the cage 40 is spherical, and is in spherical contact with the outer spherical surface 22 of the inner ring 20 with a predetermined clearance (spherical clearance).

外輪10のボール溝14の中心Oと、内輪20のボール溝24の中心Oは、継手中心Oから互いに逆向きに、軸方向に等距離fだけオフセットさせてある。このように、図10の固定式等速ジョイントは、中心O、Oをオフセットさせた円弧状のボール溝14,24でトラックを形成し、そのトラックは外輪10の開口とは反対側に向かって漸次縮小したくさび状を呈している(バーフィールド型)。高角の作動角をとることができるようにするため、外輪10の開口側におけるボール溝14の一部分と、外輪10の開口とは反対側のボール溝24の一部分に、それぞれ軸線と平行な直線部分を設けて、ボール溝のアンダーカットをなくしたアンダーカットフリー型、さらに、前記直線部分をテーパ状にしたタイプも知られており、いずれも適用対象とすることができる。 The center O 1 of the ball groove 14 of the outer ring 10 and the center O 2 of the ball groove 24 of the inner ring 20 are offset from the joint center O by an equal distance f in the axial direction in opposite directions. As described above, the fixed type constant velocity joint of FIG. 10 forms a track with the arc-shaped ball grooves 14 and 24 offset from the centers O 1 and O 2 , and the track is on the side opposite to the opening of the outer ring 10. It has a wedge shape that gradually decreases toward the surface (barfield type). In order to be able to take a high angle of operation, straight portions parallel to the axis are respectively formed on a part of the ball groove 14 on the opening side of the outer ring 10 and on a part of the ball groove 24 on the side opposite to the opening of the outer ring 10. There are also known an undercut free type in which the undercut of the ball groove is eliminated, and a type in which the linear portion is tapered, and any of them can be applied.

次に、図1〜4は、ボール溝14に窪み16を形成した固定式等速ジョイントの外輪10の例を示す。図5〜9は、ボール溝24に窪み26を形成した固定式等速ジョイントの内輪20の例を示す。窪み16,26の位置は、ボール溝の長手方向において、低角度域(たとえば0〜10度)でボール30が占める位置とする。この窪みの位置にボール30があるときは、ボール30と外輪10との間、ボール30と内輪20との間にはすきまが存在し、トルクを伝達することはできない。   Next, FIGS. 1 to 4 show an example of the outer ring 10 of a fixed type constant velocity joint in which a recess 16 is formed in the ball groove 14. 5 to 9 show examples of the inner ring 20 of the fixed type constant velocity joint in which the recess 26 is formed in the ball groove 24. The positions of the depressions 16 and 26 are positions where the ball 30 occupies in a low angle region (for example, 0 to 10 degrees) in the longitudinal direction of the ball groove. When the ball 30 is in the position of the recess, there is a clearance between the ball 30 and the outer ring 10 and between the ball 30 and the inner ring 20, and torque cannot be transmitted.

1つの固定式等速ジョイントに使用するボールの数、したがってまた、外輪10および内輪20のボール溝14,24の数は任意であるが、5を下限とする。トルク伝達効率を良くするためには、作動角が低い場合には(トルク伝達に寄与する)ボールの数を少なく、高角度域では(トルク伝達に寄与する)ボールの数を減らさない、つまり多い方が有利、との観点に立つものであるが、ボール数が少ないと、トルク伝達に寄与するボールと寄与しないボールとの数の変化(バリエーション)をもたせることができない。また、1個や2個ではそもそも等速ジョイントとして成り立たせることが困難である。さらに、実験結果(解析実験も含む)より、4個ボールの場合は等速回転しない領域があることから、等速ジョイントとして成り立たないと判断した。したがって、等速ジョイントとして成り立つ最低ボール数を3と設定し、それ以上で、ある程度の数の変化をもたせることができるボール数は5が下限となる。   The number of balls used in one fixed type constant velocity joint, and therefore the number of ball grooves 14 and 24 of the outer ring 10 and the inner ring 20 is arbitrary, but 5 is the lower limit. In order to improve the torque transmission efficiency, the number of balls (contributing to torque transmission) is small when the operating angle is low, and the number of balls (contributing to torque transmission) is not reduced at high angles, that is, many. However, if the number of balls is small, a change (variation) between the number of balls that contribute to torque transmission and the number of balls that do not contribute cannot be provided. In addition, it is difficult to establish a constant velocity joint with one or two. Further, from the experimental results (including the analysis experiment), it was determined that the four-ball case does not hold as a constant velocity joint because there is a region that does not rotate at a constant velocity. Therefore, the minimum number of balls that can be used as a constant velocity joint is set to 3, and the number of balls that can have a certain number of changes beyond that is 5 is the lower limit.

窪み16,26を設けないボール溝の数は3以上に設定する。言い換えるならば、低角度域でトルク伝達を行なうボール30の数は3を下限とする。低角度域でトルク伝達をするボール30が少ないほうが高効率であるが、上述のとおり、ボール数が1、2、4では等速ジョイントとして成り立たない。したがって、トルク伝達を行なうボール30の最低数も3とする。たとえば、6トラックの固定式等速ジョイントの場合、従来のままのボール溝の数は3、4または5である。同様に、8トラックの固定式等速ジョイントの場合、従来のままのボール溝の数は4、5、6または7である。   The number of ball grooves without the depressions 16 and 26 is set to 3 or more. In other words, the lower limit of the number of balls 30 that transmit torque in the low angle region is 3. The smaller the number of balls 30 that transmit torque in the low-angle region, the higher the efficiency. However, as described above, when the number of balls is 1, 2, and 4, the constant velocity joint cannot be realized. Therefore, the minimum number of balls 30 that transmit torque is also set to 3. For example, in the case of a 6-track fixed constant velocity joint, the number of conventional ball grooves is 3, 4 or 5. Similarly, in the case of an 8-track fixed constant velocity joint, the number of conventional ball grooves is 4, 5, 6, or 7.

低角度域でトルク伝達を行なうボール30の間隔の上限を120度とする。等速ジョイントが作動するためには、外輪10と内輪20に対してケージ40が二等分面上に配置されることが理想である。そのケージ40を動かす力は、くさび形のトラックに挟まれたボール30がケージ40を押すことによって発生する。したがって、ボール30の配置が偏りすぎた場合には、ケージ40が作動しなくなり、不具合が生じる。ボール30の数が3の場合には120度間隔、ボール30の数が3よりも多い場合には120度より小さい間隔となる。   The upper limit of the interval between the balls 30 that transmit torque in the low angle region is 120 degrees. In order for the constant velocity joint to operate, it is ideal that the cage 40 is disposed on the bisection plane with respect to the outer ring 10 and the inner ring 20. The force for moving the cage 40 is generated when the ball 30 sandwiched between the wedge-shaped tracks pushes the cage 40. Therefore, when the arrangement of the balls 30 is too biased, the cage 40 does not operate and a problem occurs. When the number of balls 30 is 3, the interval is 120 degrees, and when the number of balls 30 is more than 3, the interval is smaller than 120 degrees.

低角度域でボール30が占める角度位置のボール溝14,24に窪み16,26が形成してある。前記低角度域は、具体的には、0〜10度の範囲である。通常の自動車で等速ジョイントが使用される角度(常用角:自動車が直進する時に使用される角度)は概ねこの程度である。また、等速ジョイントは作動角が大きくなると、発熱や伝達効率の悪化、耐久性も低下する。自動車の旋回時には作動角が大きくなるが、短時間であるため不具合は発生しない。しかし、常用角を10度以上とした場合には、上記の特性により、耐久性が大きく低下する。   Indentations 16 and 26 are formed in the ball grooves 14 and 24 at the angular positions occupied by the balls 30 in the low angle region. Specifically, the low angle region is in the range of 0 to 10 degrees. The angle at which the constant velocity joint is used in a normal automobile (ordinary angle: the angle used when the automobile goes straight) is about this level. In addition, as the operating angle of the constant velocity joint increases, heat generation, transmission efficiency deteriorates, and durability also decreases. Although the operating angle increases when the vehicle turns, there is no problem because it is a short time. However, when the normal angle is 10 degrees or more, the durability is greatly reduced due to the above-described characteristics.

窪みを設けるボール溝とは、外輪10のボール溝14もしくは内輪20のボール溝24またはそれらの両方14,24である。窪み16,26の具体的な形状は、窪みの作用のほか加工性等を勘案して種々考えられるが、少なくともボール溝の長さ方向に沿った断面形状はボール溝14,24の表面となだらかに連なった溝形状とするのが好ましい。図9(A)は円弧溝の形態をした窪み26の例、図9(B)は三角溝の形態をした窪み26の例、図9(C)は矩形溝の形態をした窪み26の例を示す。   The ball groove provided with the recess is the ball groove 14 of the outer ring 10, the ball groove 24 of the inner ring 20, or both 14, 24 of them. Various specific shapes of the recesses 16 and 26 can be considered in consideration of workability in addition to the function of the recesses, but at least the cross-sectional shape along the length direction of the ball grooves is smooth on the surfaces of the ball grooves 14 and 24. It is preferable that the groove shape is continuous with the groove. 9A shows an example of a recess 26 in the form of an arc groove, FIG. 9B shows an example of a recess 26 in the form of a triangular groove, and FIG. 9C shows an example of a recess 26 in the form of a rectangular groove. Indicates.

窪み16,26は、鍛造を代表例とする塑性加工により、あるいは、塑性加工とその後の切削加工により、形成することができる。トルク伝達効率のよい等速ジョイントを製作するためには、外輪10、内輪20を精度よく加工する必要があり、とくにボール溝14,24は切削加工(研削または旋削)で仕上げる必要がある。ボール溝14,24をたとえば鍛造で成形することにより、全部切削加工による場合に比べて切削代を減らすことができる。また、ボール溝14,24を鍛造成形する過程で窪み16,26も同時に鍛造成形すれば低コストで加工できる。鍛造成形した窪み16,26を切削加工で仕上げることにより、窪み16,26の位置や幅、深さ等を調整して伝達効率の向上以外の特性をも調整することができる。   The dents 16 and 26 can be formed by plastic working with forging as a representative example, or by plastic working and subsequent cutting. In order to produce a constant velocity joint with good torque transmission efficiency, the outer ring 10 and the inner ring 20 need to be processed with high precision, and in particular, the ball grooves 14 and 24 need to be finished by cutting (grinding or turning). By forming the ball grooves 14 and 24 by, for example, forging, the cutting allowance can be reduced as compared with the case of cutting all. In addition, if the recesses 16 and 26 are simultaneously forged in the process of forging the ball grooves 14 and 24, they can be processed at low cost. By finishing the forged and formed recesses 16 and 26 by cutting, the position, width, depth, etc. of the recesses 16 and 26 can be adjusted to adjust characteristics other than the improvement in transmission efficiency.

ボール溝14,24は円周方向に等間隔(等ピッチ)に配置するほか、不等ピッチとすることもできる。等速ジョイントをコンパクトにするための手段として、ボール30の配置を不等ピッチとすることが知られている。一例として、8個ボール仕様で、低角度域でトルクを受ける最低ボール数を3とし、そのボール配置を120度等配とし、残りの5個のボールを不等ピッチで配置したものが挙げられる。高角度域での効率と低角度域での効率の向上を両立させるために不等ピッチとするプロポーションも可能である。   The ball grooves 14 and 24 may be arranged at equal intervals (equal pitch) in the circumferential direction, or may be unequal pitches. As a means for making the constant velocity joint compact, it is known that the balls 30 are arranged at unequal pitches. As an example, there is an eight ball specification in which the minimum number of balls that receive torque in a low angle region is three, the ball arrangement is 120 degrees equidistant, and the remaining five balls are arranged at unequal pitches. . In order to achieve both high efficiency in the high angle range and improvement in efficiency in the low angle range, a proportion of unequal pitch is possible.

外輪10のトラックオフセット量と内輪20のトラックオフセット量を異ならせてもよい。たとえば、外輪10のトラックオフセット量よりも内輪20のトラックオフセット量を小さくする。あるいは、外輪10のトラックオフセット量よりも内輪20のトラックオフセット量を大きくする。等速ジョイントの外輪10、内輪20、ケージ40といったパーツ間の球面嵌合部にはすきまが設定されている。等速ジョイントにトルクが入力されて作動する時には、球面部のすきまが詰まり、すきまを考慮していない理想的な配置に対してずれが生じる。低角度域では、球面すきまが詰まることにより外輪10のオフセットは小さく、内輪20のオフセットは大きくなる。高角度域では、逆に外輪10のオフセットは大きく、内輪20のオフセットは小さくなる。したがって、予めオフセット量(F:図10、f:図11)を変更して理想状態に近づけることにより、必要な角度域での効率の悪化を防ぐことが可能となる。   The track offset amount of the outer ring 10 and the track offset amount of the inner ring 20 may be different. For example, the track offset amount of the inner ring 20 is made smaller than the track offset amount of the outer ring 10. Alternatively, the track offset amount of the inner ring 20 is made larger than the track offset amount of the outer ring 10. A clearance is set in spherical fitting portions between parts such as the outer ring 10, the inner ring 20, and the cage 40 of the constant velocity joint. When the constant velocity joint is operated with torque input, the clearance of the spherical surface portion is clogged, resulting in a deviation from an ideal arrangement that does not consider the clearance. In the low angle region, the offset of the outer ring 10 is small and the offset of the inner ring 20 is large due to clogging of the spherical surface clearance. In the high angle region, the offset of the outer ring 10 is large and the offset of the inner ring 20 is small. Therefore, by changing the offset amount (F: FIG. 10, f: FIG. 11) in advance to bring it closer to the ideal state, it becomes possible to prevent the efficiency from deteriorating in the required angular range.

既に述べたとおり、この発明は、固定式等速ジョイントの基本構成に関しては、図10に示した従来の構成をベースに実施するほか、図11に示した小径ボール・小トラックオフセットの構成をベースに実施することもでき、後者の場合には両者の相乗効果が期待できる。   As described above, the basic configuration of the fixed type constant velocity joint is based on the conventional configuration shown in FIG. 10 as well as the configuration of the small-diameter ball / small track offset shown in FIG. In the latter case, a synergistic effect of both can be expected.

(A)は固定式等速ジョイントの外輪の縦断面図、(B)は端面図である。(A) is a longitudinal sectional view of the outer ring of the fixed type constant velocity joint, and (B) is an end view. 図1の外輪の斜視図である。It is a perspective view of the outer ring | wheel of FIG. 図1の外輪の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the outer ring | wheel of FIG. (A)(B)(C)は図3における窪み部分の拡大図である。(A) (B) (C) is an enlarged view of the hollow part in FIG. 固定式等速ジョイントの内輪の端面図である。It is an end view of the inner ring of a fixed type constant velocity joint. 図5の内輪のVI矢視図である。It is VI arrow directional view of the inner ring | wheel of FIG. 図5の内輪の斜視図である。It is a perspective view of the inner ring | wheel of FIG. 図6の外輪の断面図である。It is sectional drawing of the outer ring | wheel of FIG. (A)(B)(C)は図8における窪み部分の拡大図である。(A) (B) (C) is an enlarged view of the hollow part in FIG. (A)はボール数が6の固定式等速ジョイントの縦断面図、(B)はボールまわりの拡大図である。(A) is a longitudinal sectional view of a fixed type constant velocity joint having 6 balls, and (B) is an enlarged view around the balls. (A)はボール数が8の固定式等速ジョイントの縦断面図、(B)はボールまわりの拡大図である。(A) is a longitudinal sectional view of a fixed type constant velocity joint having 8 balls, and (B) is an enlarged view around the balls. (A)は図10(A)の継手が作動角をとった状態の縦断面図、(B)は図11(A)の継手が作動角をとった状態の縦断面図である。(A) is a longitudinal cross-sectional view of a state in which the joint of FIG. 10 (A) takes an operating angle, and (B) is a longitudinal cross-sectional view of a state in which the joint of FIG. 11 (A) takes an operating angle. 低角度域でのボール数違いによる伝達効率の変化を示す線図である。It is a diagram which shows the change of the transmission efficiency by the difference in the number of balls in a low angle area. 高角度域でのボール数違いによる伝達効率の変化を示す線図である。It is a diagram which shows the change of the transmission efficiency by the difference in the number of balls in a high angle area. 位相角に対する荷重の関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship of the load with respect to a phase angle. 位相角の説明図であって、(A)は側面図、(B)は端面図である。It is explanatory drawing of a phase angle, Comprising: (A) is a side view, (B) is an end view.

符号の説明Explanation of symbols

10 外輪(外側継手部材)
12 内周面
14 ボール溝
16 窪み
20 内輪(内側継手部材)
22 外周面
24 ボール溝
26 窪み
30 ボール(トルク伝達要素)
40 ケージ
42 ポケット
44 外周面
46 内周面
10 Outer ring (outer joint member)
12 Inner peripheral surface 14 Ball groove 16 Recess 20 Inner ring (inner joint member)
22 outer peripheral surface 24 ball groove 26 dent 30 ball (torque transmission element)
40 cage 42 pocket 44 outer peripheral surface 46 inner peripheral surface

Claims (10)

内球面に軸方向に延びるボール溝を円周方向に所定間隔で形成した外側継手部材と、外球面に軸方向に延びるボール溝を円周方向に所定間隔で形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材のボール溝と内側継手部材のボール溝との間に介在させたボールと、外側継手部材の内球面と内側継手部材の外球面との間に介在してすべてのボールを同一平面内に保持するケージとを備え、外側継手部材のボール溝の中心と内側継手部材のボール溝の中心が継手中心から互いに逆向きに軸方向にオフセットさせてあり、高角度域ではすべてのボールがトルク伝達を分担し、低角度域では高角度域よりも少ない数のボールでトルク伝達を行なうようにした固定式等速ジョイント。   An outer joint member in which ball grooves extending in the axial direction on the inner spherical surface are formed at predetermined intervals in the circumferential direction, and an inner joint member in which ball grooves extending in the axial direction on the outer spherical surface are formed at predetermined intervals in the circumferential direction are paired. All balls are flush with the ball interposed between the ball groove of the outer joint member and the ball groove of the inner joint member, and between the inner spherical surface of the outer joint member and the outer spherical surface of the inner joint member. And the center of the ball groove of the outer joint member and the center of the ball groove of the inner joint member are offset from each other in the axial direction in the opposite direction from each other. A fixed type constant velocity joint that shares torque transmission and transmits torque with a smaller number of balls in the low angle range than in the high angle range. ボールの総数は5を下限とする請求項1の固定式等速ジョイント。   The fixed type constant velocity joint according to claim 1, wherein the total number of balls is 5 as a lower limit. 低角度域でトルク伝達を行なうボールの数は3を下限とする請求項1または2の固定式等速ジョイント。   The fixed type constant velocity joint according to claim 1 or 2, wherein the number of balls transmitting torque in a low angle region is 3 as a lower limit. 低角度域でトルク伝達を行なうボールの間隔は120度を上限とする請求項1、2または3の固定式等速ジョイント。   The fixed constant velocity joint according to claim 1, 2 or 3, wherein an interval between balls transmitting torque in a low angle region is 120 degrees as an upper limit. 前記低角度域は0〜10度の範囲とし、その時にボールが占める角度位置のボール溝に窪みが形成してある請求項1から4のいずれか1項の固定式等速ジョイント。   The fixed constant velocity joint according to any one of claims 1 to 4, wherein the low angle region is in a range of 0 to 10 degrees, and a depression is formed in a ball groove at an angular position occupied by the ball at that time. 前記ボール溝が内側継手部材のボール溝もしくは外側継手部材のボール溝または内側継手部材のボール溝および外側継手部材のボール溝である請求項5の固定式等速ジョイント。   The fixed constant velocity joint according to claim 5, wherein the ball groove is a ball groove of an inner joint member or a ball groove of an outer joint member, or a ball groove of an inner joint member and a ball groove of an outer joint member. 前記窪みの断面形状はボール溝の表面となだらかに連なった溝形状である請求項5または6の固定式等速ジョイント。   The fixed constant velocity joint according to claim 5 or 6, wherein a cross-sectional shape of the recess is a groove shape that is smoothly connected to a surface of the ball groove. 前記窪みは塑性加工により形成したもの、または塑性加工とその後の切削加工により形成したものである請求項5,6または7の固定式等速ジョイント。   The fixed type constant velocity joint according to claim 5, 6 or 7, wherein the recess is formed by plastic processing, or formed by plastic processing and subsequent cutting processing. ボール溝のピッチを不等にした請求項1から8のいずれか1項の固定式等速ジョイント。   The fixed constant velocity joint according to any one of claims 1 to 8, wherein the pitches of the ball grooves are unequal. 外側継手部材のトラックオフセット量と内側継手部材のトラックオフセット量が異なる請求項1から9のいずれか1項の固定式等速ジョイント。   The fixed constant velocity joint according to any one of claims 1 to 9, wherein a track offset amount of the outer joint member and a track offset amount of the inner joint member are different.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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