JP2009509106A - アンダーカットレス球軌道を備えた等速形自在軸継手 - Google Patents

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Abstract

本発明は、軸方向にアンダーカットレスに形成された外側球軌道（４）を備えた継手外側部分（３）と、軸方向にアンダーカットレスに形成された内側球軌道（６）を備えた継手内側部分（５）と、対を成した外側球軌道（４）と内側球軌道（６）から形成された球軌道内を案内され、その球中心（Ｚ）が継手中心（Ｍ）を中心とした転動円直径（ＰＣＤ）上に位置し、直径（Ｄ）を有するトルク伝達用の複数の球（７）と、円周に分布された複数の窓（９）を備えた保持器（８）とを有し、各球（７）がそれぞれ各保持器窓（９）内に収容され、共通の中心平面（Ｅ）内に保持されている、固定継手の形態の等速形自在軸継手に関し、転動円直径（ＰＣＤ）と球直径（Ｄ）との比が、２．９６〜３．０８（２．９６＜ＰＣＤ／Ｄ＜３．０８）であることを特徴とする。

Description

本発明は、トルク伝達するための等速固定継手（Gleichlauffestgelenk）の形態をした等速形自在軸継手に関する。この等速形自在軸継手は、外側球軌道を備えた継手外側部分と、内側球軌道を備えた継手内側部分と、対を成した外側球軌道と内側球軌道から形成された球軌道内を案内されるトルク伝達用の複数の球と、円周に分布され球がそれぞれ収容される複数の窓を備えた保持器とを有している。それらの球は共通の中心平面内に保持され、継手の屈曲時に角を二等分する平面に導かれる。かかる等速形自在軸継手はツエッパ固定継手（ＲＦ=Rzeppa Festgelenke）ないしアンダーカットレス固定継手（ＵＦ）として知られている。
独国特許第１９７０６８６４号明細書において、アンダーカットレス球軌道を備えた等速形自在軸継手が知られ、その継手外側部分の球軌道は、それぞれ凸面状に湾曲された内側部位と、開口側に向けてそれと逆に凹面状に湾曲された終端部位を有している。
米国特許第５７８２６９６号明細書において、アンダーカットレス球軌道を備えた等速形自在軸継手が知られ、その球軌道の湾曲中心は中心平面に対して軸方向にずらされている（オフセット）。
自動車工業における開発は、上述の等速形自在軸継手の増大された出力容量を追求している。これは、所定の構造空間ないし所定の質量において、寿命および機能範囲が増大されるか、所定の耐用性と機能範囲において、構造空間ないし質量が減少されるようにすることにある。その場合、継手の大きさとその強度および寿命との間における相互関係に問題がある。
欧州特許出願公開第６６１４７５号明細書において、アンダーカット付きの一貫した湾曲の球軌道を備えたツエッパ固定継手としての等速形自在軸継手が知られている。その球は直径ＢＤを有し、継手中心Ｍを中心とした転動円直径ＢＣＤ上に位置している。転動円直径ＢＣＤと球直径ＢＤとの比が、通常、３．１〜３．５であることが述べられている。等速形自在軸継手の高い安定性に関して、転動円直径ＢＣＤと球直径ＢＤとの比を３．５より大きく選定することが特に有利であると述べられている。
本発明の課題は、他のパラメータを犠牲にする必要なしに、高い強度および長い寿命を有する、冒頭に述べた形式の等速形自在軸継手を提供することにある。
この課題は、軸方向にアンダーカットレスに形成された外側球軌道を備えた継手外側部分と、軸方向にアンダーカットレスに形成された内側球軌道を備えた継手内側部分と、対を成した外側球軌道と内側球軌道から形成された球軌道内を案内され、その球中心Zが継手中心を中心とした転動円直径ＰＣＤ上に位置し、直径Ｄを有するトルク伝達用の複数の球と、円周に分布された複数の窓を備えた保持器とを有し、各球がそれぞれ各保持器窓内に収容され、共通の中心平面内に保持されている、固定継手の形態の等速形自在軸継手において、転動円直径ＰＣＤと球直径Ｄとの比が２．９６〜３．０８（２．９６＜ＰＣＤ／Ｄ＜３．０８）であることによって解決される。
球が転動円直径ＰＣＤに関して比較的大きな直径を有するという利点が存在する。これによって、継手の構造寸法ないし質量が増大されることなしに、特に長い寿命が生ずる。等速形自在軸継手の球軌道はアンダーカットレスであり、これにより、非切削製造法が利用できる。その球軌道は、湾曲した球軌道部位のほかに、長手軸線に対して平行に延びる直線状球軌道部位を有するか、あるいは、継手外側部分の端面まで一貫した曲率半径を有するか、あるいは、互いに続く少なくとも２つの異なった湾曲球軌道部位から構成される。本発明に基づく等速形自在軸継手は、特に６個のトルク伝達球を備えた継手に関係する。転動円直径ＰＣＤと球直径Ｄとの比が２．９７〜３．０７４であることが特に有利である。
有利な実施態様において、保持器が保持器半径方向厚さＢを有し、保持器厚さＢと転動円直径ＰＣＤとの比が０．０８〜１．０、好適には、０．０８９〜０．０９４である。保持器厚さは球面状内側面と球面状外側面との間の半径方向距離に該当する。保持器厚さが転動円直径に対して比較的大きいという利点が存在する。これによって、保持器において特に窓の間に形成されたブリッジ部に大きな横断面積が生じ、これは継手の強度を増大ささせる。
さらに、保持器厚さＢと球直径Ｄとの比は、好適には、０．２７〜０．２９である。その場合、保持器厚さＢと球直径Ｄとの比が０．２７５〜０．２８０であることが特に有利である。この形態からも、比較的大きな保持器厚さが生じ、これは継手の強度に良好に作用する。
有利な実施態様において、継手内側部分に固定して結合された軸が担持軸直径ＤＷを有し、保持器厚さＢと担持軸直径ＤＷとの比が、０．２１〜０．２４、好適には、０．２１８〜０．２３１である。この形態も同様に、ほかが同じ構造寸法および同じ質量の場合に、継手の高い強度を有するという利点を有する。担持軸直径ＤＷが軸方向において、継手内側部分に結合するためのスプライン歯の隣に配置されている。具体的には、担持軸直径ＤＷはスプライン歯の最大外径より小さくされている。
以下図を参照して本発明に基づく実施例を詳細に説明する。
図は固定継手（ＵＦ）の形態の等速形自在軸継手２を示している。この等速形自在軸継手２は、外側球軌道４を備えた継手外側部分３と、内側球軌道６を備えた継手内側部分５と、トルク伝達用の複数の球７と、円周に分布された複数の窓９を備えた保持器８とを有している。球７はそれぞれ保持器窓９内に保持され、対を成した外側球軌道４と内側球軌道６から形成された球軌道内を案内される。球７は共通の中心平面Ｅ内に保持され、継手の屈曲時、角を二等分する平面に導かれる。その場合、球中心Ｚは継手中心Ｍを中心とした転動円直径ＰＣＤ上に位置し、球７は直径Ｄを有する。トルク伝達用球７および保持器窓９の数はそれぞれ６個である。
継手外側部分３は片側が底１０によって閉鎖され、この底１０にトルク伝達用の継手ジャーナル１１がつながっている。継手外側部分３の開口１２は軸方向において底１０とは反対側に位置している。継手外側部分３に円周方向に分布して存在する外側球軌道４は、アンダーカットレスに形成され、（開口側から見て）回転軸線Ａに対して平行に延びる直線状球軌道部位と、それに続く湾曲した球軌道部位を有している。継手内側部分５に設けられた内側球軌道６は同様にアンダーカットレスに形成され、湾曲した球軌道部位と、それに続く回転軸線Ａに対して平行に延びる直線状球軌道部位とを有している。それぞれ対を成した内側球軌道６と外側球軌道４から形成された全球軌道は、継手の開口１２に向かって広がっている。しかし、本発明に基づく形態は、球軌道が底に向かって開いているようなアンダーカットレス固定継手（図示せず）にも転用できる。
継手内側部分５は中央孔１４を有し、この中央孔１４に連結部材として軸１５がはめ込まれ、止め輪１６によって軸方向に固定されている。軸１５と継手内側部分５との間におけるトルク伝達はスプライン歯１３によって行われ、そのスプライン歯１３は、その軸方向長さにわたり段付き部を有している。図における上側半部に示された断面は、スプライン歯の歯谷を通って延び、下側半部に示された断面は、スプライン歯の歯頂を通って延びている。軸１５はスプライン歯１３への接続部に、最小外径ＤＷのテーパ部を有しており、この最小外形が軸１５の担持部位を規定する。軸１５はベローズ（図示せず）の第１鍔部が係合する周溝１７を有し、継手外側部分３は、ベローズの第２鍔部が取り付けられる環状凹所１８を有している。このベローズは継手空間を密封するために用いられる。
球中心Ｚが位置する転動円直径ＰＣＤと球直径Ｄとの比が約３．０であることが明らかに理解できる。本発明に基づく等速形自在軸継手の異なった構造寸法において、その比は２．９６〜３．０８（２．９６＜ＰＣＤ／Ｄ＜３．０８）にできる。本発明に基づく構成によって、強度が増大され従って寿命が長くされた等速形自在軸継手が生ずる。
また、保持器厚さＢと転動円直径ＰＣＤとの比が約０．０９であることが明らかに理解できる。異なった構造寸法の軸継手において、その比は最小０．０８、最大１．０（０．０８＜Ｂ／ＰＣＤ＜０．１）にできる。
さらに、保持器厚さＢと球直径Ｄとの比は約０．２７５である。本発明に基づく軸継手の異なった構造寸法において、保持器厚さＢと球直径Ｄとの比は０．２７〜０．２８（０．２７＜Ｂ／Ｄ＜０．２８）にもできる。
保持器厚さＢと担持軸直径ＤＷとの比はここでは約０．２３である。図示された等速形自在軸継手の異なった構造寸法において、その比は最小０．２１、最大０．２４（０．２１＜Ｂ／ＤＷ＜０．２４）にもできる。
本発明に基づく等速形自在軸継手は、比較的大きな外径の球によって特徴づけられ、これにより、長い寿命が得られる。同時に、長い保持器窓による生ずる欠点は保持器の大きな半径方向厚さによって相殺され、これにより、保持器強度が高められる。全体として、本発明に基づく等速形自在軸継手は、構造寸法ないし質量が同じか小さい場合、長い寿命および大きな強度を有する。
本発明に基づく等速形自在軸継手の断面図。
符号の説明
２ 等速形自在軸継手
３ 継手外側部分
４ 外側球軌道
５ 継手内側部分
６ 内側球軌道
７ 球
８ 保持器
９ 窓
１０ 底
１１ 継手ジャーナル
１２ 開口
１３ スプライン歯
１４ 中央孔
１５ 軸
１６ 止め輪
１７ 周溝
１８ 凹所
Ａ 軸線
Ｄ 球直径
Ｂ 保持器厚さ
Ｍ 継手中心
Ｅ 平面
ＤＷ 軸直径
ＰＣＤ 転動円直径
Ｚ 球中心

Claims (7)

  1. 軸方向にアンダーカットレスに形成された外側球軌道（４）を備えた継手外側部分（３）と、軸方向にアンダーカットレスに形成された内側球軌道（６）を備えた継手内側部分（５）と、対を成した外側球軌道（４）と内側球軌道（６）から形成された球軌道内を案内され、その球中心（Ｚ）が継手中心（Ｍ）を中心とした転動円直径（ＰＣＤ）上に位置し、直径（Ｄ）を有するトルク伝達用の複数の球（７）と、円周に分布された複数の窓（９）を備えた保持器（８）とを有し、各球（７）がそれぞれ各保持器窓（９）内に収容され、共通の中心平面（Ｅ）内に保持されている固定継手の形態の等速形自在軸継手において、
    転動円直径（ＰＣＤ）と球直径（Ｄ）との比が、２．９６〜３．０８（２．９６＜ＰＣＤ／Ｄ＜３．０８）であることを特徴とする固定継手の形態の等速形自在軸継手。
  2. 保持器が保持器半径方向厚さ（Ｂ）を有し、保持器厚さ（Ｂ）と転動円直径（ＰＣＤ）との比が、０．０８〜１．０（０．０８＜Ｂ／ＰＣＤ＜０．１）であることを特徴とする請求項１に記載の等速形自在軸継手。
  3. 保持器が保持器半径方向厚さ（Ｂ）を有し、保持器厚さ（Ｂ）と球直径（Ｄ）との比
    が、０．２７〜０．２９（０．２７＜Ｂ／Ｄ＜０．２９）であることを特徴とする請求項１又は２に記載の等速形自在軸継手。
  4. 保持器（８）が窓（９）の部位に保持器半径方向厚さ（Ｂ）を有し、継手内側部分（５）に固定して結合された軸（１５）が担持軸直径（ＤＷ）を有し、保持器厚さ（Ｂ）と担持軸直径（ＤＷ）との比が、０．２１〜０．２４（０．２１＜Ｂ／ＤＷ＜０．２４）であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の等速形自在軸継手。
  5. 担持軸直径（ＤＷ）が軸方向において、継手内側部分（５）に結合するためのスプライン歯（１３）の隣に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の等速形自在軸継手。
  6. 担持軸直径（ＤＷ）がスプライン歯の最大外径より小さいことを特徴とする請求項５に記載の等速形自在軸継手。
  7. トルク伝達用球（７）の数が６個であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の等速形自在軸継手。
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