JP2009511839A

JP2009511839A - 取付方法における最適比を有する直接トルクフロー連結部

Info

Publication number: JP2009511839A
Application number: JP2008535498A
Authority: JP
Inventors: ブッカー，ダニー・リー
Original assignee: ジーケーエヌ・ドライブライン・ノースアメリカ・インコーポレーテッド
Priority date: 2005-10-11
Filing date: 2005-10-11
Publication date: 2009-03-19
Also published as: CN101287920A; US20080188317A1; US7896749B2; EP1934494A1; BRPI0520615A2; WO2007044003A1; CN101287920B

Abstract

本出願は、トルク伝達のための直接トルクフローコネクタに関する。ＤＴＦコネクタは、アウターレース部品とインナーレース部品を有する直接トルクフロー等速ユニバーサルジョイントと、アウターレース部品に結合されたシャフトとを含む。直接トルクフローコネクタは、少なくとも１つの最適化された直接トルクフロー比を有する。更に、直接トルクフローコネクタのインナーレース部品は、駆動ユニットのジャーナルシャフトに対して選択的に連結することができる。取付方法における最適比を有する直接トルクフロー連結部も提供される。
【選択図】図２

Description

本発明は、全体的には自動車のプロペラシャフトカップリングに関し、より具体的には、取付方法における最適比を有する直接トルクフロー連結部に関する。

相互連結シャフトを駆動ユニットに連結する等速ジョイントは、自動車における一般的な構成要素である。駆動ユニットは通常、ジョイントを受け入れるための出力シャフト又は入力シャフトを有する。典型的には、駆動ユニットは、アクスルボックス、トランスファーケース、変速機、動力取出ユニット、又は他のトルクデバイスであって、これら全ては、自動車における一般的な構成要素である。典型的には、１つ又は２つよりも多いジョイントがシャフトに組み付けられ、プロペラシャフト又は駆動シャフト組立体を形成する。これは、例えば、一方の端部で変速機の出力シャフトに連結され、他端部においてディファレンシャルの入力シャフトに連結されるプロペラシャフト組立体である。シャフトは、そのシャフトをジョイントのインナーレースに取り付けることによって駆動ユニットに対するアウターレースの連結を可能にするように適合された両端部を有する中実体又は中空体である。ジョイントのインナーレースは通常、シャフトに対して圧入、スプライン固定、又はピン固定されて、ジョイントのアウターレースを特定の駆動ユニットのハブコネクタ、フランジ、又はスタブシャフトにボルト固定又は圧入できるようにする。プロペラシャフトの他端部において、２つの駆動ユニット間にシャフトを連結するときに第２の駆動ユニットに対して同じ典型的な連結がなされる。

自動車は、一般に、或る入力ユニットから出力ユニットへ、例えば後輪駆動車や全輪駆動車におけるように、フロント駆動ユニットからリアアクスルディファレンシャルにトルクを伝達するためにプロペラ又は駆動シャフトを使用する。プロペラシャフトはまた、四輪駆動車におけるフロントアクスルディファレンシャルに対してトルクと回転運動を伝達するのにも使用される。詳細には、車両のフロント駆動ユニットとリアアクスルとの間に大きな距離がある場合には、中間ジョイントによって連結された２分割型プロペラシャフトが一般に使用される。同様に、自動車においてディファレンシャルから車輪にトルクを伝えるためにインボードアクスル駆動装置とアウトボードアクスル駆動装置が一般に使用される。トルクの伝達は、上に示す方法で相互連結シャフトに組み付けられた１つ又は２つのジョイントから成るプロペラシャフト組立体を使用することにより達成される。

使用されるジョイントのタイプは、カルダン、フック、又はルゼッパタイプのユニバーサルジョイントを含む。典型的には、ルゼッパタイプ等速ジョイントは、等速回転又は均一運動の伝達が望ましい又は必要とされる場合に利用される。等速ジョイントは、トライポッドジョイント、ダブルオフセットジョイントを含み、さらに、プランジング又は固定運動能力を有するクロスグルーブ設計を含む。トライポッドタイプの等速ジョイントは、トルク伝達部材としてローラ又はトラニオンを使用し、他の等速ジョイントタイプでは、トルク伝達部材としてボールを使用する。相互連結シャフトに組み付けられたこれらのタイプのジョイントは、前輪駆動車又は後輪駆動車のインボードアクスル駆動装置やアウトボードアクスル駆動装置において適用され、更に、後輪駆動車、全輪駆動車、四輪駆動車に見られるプロペラシャフトに適用され、角度連接又は軸方向運動を可能にする。

駆動シャフトのトルク伝達能力は、主としてその慣性モーメントに影響され、その質量ではなく主にシャフトの最大半径の関数である。従って、組立体の質量を低減するために半径に対するトルク伝達の関係から恩恵を受けるシャフト−ジョイント連結部を有することが望ましいであろう。更に、スタブシャフト又はフランジのような不要な構成要素を排除することで、所与のトルク伝達能力を求めてより小さな重量を有する駆動システム連結部を設けたシステムを提供することも望ましいであろう。更に、特定の等速ジョイント組立体のパッケージサイズを低減できる連結システムも有利であろう。また、最適比を有する連結システムは、重量低減、パッケージサイズ規制、部品数及び／又は部品の心振れの低減、制振性向上、曲げ剛性増大、ねじり剛性増大、車両へのプロペラシャフト連結の組み付け時間の短縮といった追加の恩恵を提供する。

取付方法、特に等速ジョイントを利用するプロペラシャフト連結の取付方法における最適比を提供することにより、上記の改善を行うことは有利である。自動車製造業者及び供給業者は、一般に、等速ジョイントのことを、例えば、限定ではないが、ＤＬタイプ、ＶＬタイプ、ＧＩタイプ、ＡＡＲタイプ、ＳＣタイプ、ＸＬタイプのジョイントと呼び、以下に述べる本発明は、直接トルクフロー（ＤＴＦ）連結を得る取付方法における最適比によって構成されたこれらのタイプのジョイントに関するものである。

従って、本発明の１つの実施態様は、取付方法における最適比を有する直接トルクフロー（ＤＴＦ）連結部を提供する。詳細には、ＤＴＦ連結部は、アクスル、トランスファーケース、変速機、動力伝達ユニット、又は他の装置のような駆動ユニットのシャフトに対してインナーレースを直接取り付けるように適合された新規のＣＶ（等速）ジョイントを組み込んでいる。ＤＴＦ連結部においては、等速ジョイントのアウターレース部品は、溶接又は他の方法によりプロペラ又は駆動シャフト組立体に直接連結される。ＤＴＦ連結部を使用することによって、スタブシャフトや車両フランジを排除することで重量の低減が達成され、これにより等速ユニバーサルジョイント組立体のパッケージサイズが小さくなる。駆動ユニットのシャフト軸とジャーナルシャフト軸に沿った質量分布は、付随するフランジやスタブシャフトからの心振れの影響を低減することにより改善される。追加としての利点には、重量低減と心振れ減少によるバランスの改善、曲げ剛性の増大、さらにはボルト連結の排除と全体の部品点数の削減による車両へのプロペラシャフト組立体の組み付け時間の短縮が含まれる。

また、トルク伝達のための直接トルクフローコネクタが提供される。ＤＴＦ連結部は、アウターレース部品と、インナーレース部品と、アウターレース部品に結合されたシャフトとを有する直接トルクフロー等速ユニバーサルジョイントを含む。直接トルクフローコネクタは、少なくとも１つの直接トルクフロー最適比を含む。更に、直接トルクフローコネクタのインナーレース部品は、駆動ユニットのジャーナルシャフトに選択的に連結することができる。

また、取付方法における最適比を有する直接トルクフロー連結部が提供される。一実施態様によれば、インナーレース幅（ＷＩＲ）を定める軸方向中心線を有する内側ジョイント部品を含む直接トルクフロー組立体が提供される。内側ジョイント部品は、内側ボールトラックとスプライン長（ＬＳ）を定め且つ駆動ユニットのジャーナルシャフトを係合するように適合されたスプライン孔と；外側ボールトラックを有し、且つ外径（ＴＤ）を定めるシャフトに直接連結されるように適合された外側ジョイント部品と；内側ジョイント部品と外側ジョイント部品との間のケージと；各々がある直径（ｄ）を有し且つケージによって保持され且つ内側及び外側ボールトラックのペアを係合する、ジョイントピッチ円直径（ＰＣＤ）を定める複数（Ｎ個）のボールと；を含む。嵌合安定比（ＦＳ）、動荷重容量比（ＤＬＣ）、アウターレースチューブ比（ＯＲＴ）、又はスプラインオフセット比（ＳＯ）の内の少なくとも１つが、
０．５≦ＦＳ≦３．２
１≦ＤＬＣ≦８
０．５≦ＯＲＴ≦２．０、又は
０．３≦ＳＯ≦１．０
であるように満たされ、ここで、
ＦＳ＝（ＰＣＤ／ＬＳ）
ＤＬＣ＝（（ＰＣＤ／２）*ｄ＾２*Ｎ）／（１０００*ＬＳ）
ＯＲＴ＝（ＴＤ／ＬＳ）、
ＳＯ＝（ＷＩＲ／ＬＳ）
である。

本発明は、直接トルクフロージョイントに最適比を提供することによる利点を有する。本発明自体並びに更なる目的及び意図される利点は、添付図面と共に以下の詳細な説明を参照することにより最もよく理解されるであろう。

次に、本発明をより完全に理解するために、添付図面においてより詳細に示され且つ本発明の幾つかの例を用いて以下に説明された実施形態について述べることにする。

以下の説明において、１つ又はそれ以上の構築された実施形態について様々な動作パラメータや構成要素が記載される。これらの特定のパラメータや構成要素は、例として含められ、限定を意味するものではない。

本発明は、車両で使用するための最適比を有する直接トルクフロー連結に関して説明されるが、以下の装置は、自動車の駆動アクスル、プロペラシャフトを使用するモータシステム、又はトルク伝達のためにプロペラシャフト組立体を必要とする他の車両や非車両の用途を含む、様々な目的に適合させることができる。

図１には、典型的な四輪駆動自動車用の例示的な駆動システム１２が示されている。四輪駆動システムが図示され説明されるが、本明細書で提示される概念は、後輪駆動専用車両、前輪駆動専用車両、全輪駆動車両、四輪駆動車両を含む、単一駆動ユニットシステム又は複数駆動ユニットシステムに対しても適用することができる。この例において、駆動システム１２は、変速機１６や動力取出ユニット１８に連結されたエンジン１４を含む。フロントディファレンシャル２０は、右側ハーフシャフト２２と左側ハーフシャフト２４とを有し、その各々は、車輪に連結されて、車輪に動力を伝達する。右側ハーフシャフト２２と左側ハーフシャフト２４の両端部には等速ジョイント１０がある。プロペラシャフト２６は、フロントディファレンシャル２０をリアディファレンシャル２８に連結する。この場合リアディファレンシャル２８は、右側リアシャフト３０と左側リアシャフト３２を含み、その各々は、一方の端部に車輪が付いている。等速ジョイント１０がハーフシャフト３０、３２の両端に置かれ、車輪とリアディファレンシャル２８に連結されている。図１に示すプロペラシャフト２６は、複数のカルダンジョイント３４と１つの高速等速ジョイント１０を含む３分割型プロペラシャフトである。プロペラシャフト２６は、相互連結シャフト２３、２５、２７を含む。等速ジョイント１０は、操舵又は車両のサスペンションの上下動に起因して車輪又はプロペラシャフト２６の角度が変わった場合でも、プロペラシャフト２６を介して車輪に動力を伝える。等速ジョイント１０は、プランジングトライポッド、クロスグルーブジョイント、固定ジョイント、固定トライポッドジョイント、又はダブルオフセットジョイントのような公知の標準タイプのいずれかとすることができ、これらの全ては、異なる様々な等速ジョイント１０に対して当該技術分野において一般に知られた用語である。等速ジョイント１０は、自動車の日常の運転においてこれらの車両のハーフシャフトとプロペラシャフトの両方において見られる角度での一定の速度での伝達を可能にする。任意選択的に、各カルダンジョイントは、他のいずれかの適当なタイプのジョイントと置き換えることもできる。

シャフト２２、２３、２４、２５、２７、３０、３２は、中実又は管状とすることができ、両端部は、各シャフトを従来の連結に基づいてジョイントのインナーレースに取り付けるように適合され、これによって特定の用途で必要に応じて各駆動ユニットのハブコネクタ３６、フランジ３８、又はスタブシャフト４０にアウターレースを連結することが可能になる。このように、図１に参照符号１０又は３４で示された従来の連結部のいずれも本発明による最適比にされたＤＴＦ連結部とすることができる。シャフトのトルク伝達能力は、主としてその慣性モーメントに左右され、慣性モーメントは、主としてシャフトの最大径の関数であって、シャフトの質量にはあまり影響を受けないので、システムの質量を低減させるために、トルク／半径の伝達関係から利益を得るシステムを有することが望ましい

本明細書において使用される用語「直接トルクフロー（ＤＴＦ）連結」とは、ＣＶジョイントのインナーレースから、通常取引先から供給されるディファレンシャル、変速機、又はトランスファーケースのシャフトへの直接連結を指している。直接連結は通常、当業者には理解されるように、その設計上の特徴が堅牢である理由からスプラインの形態である。しかしながら、インナーレースとシャフトとの間の固定及び解除可能連結を含む、他の形態の直接連結も適切である。嵌合いキー連結は、限定ではないが、インナーレースとシャフトとの間の解除可能なコネクタの一例に過ぎない。溶接連結は固定直接連結の例であろう。このように、ＤＴＦ連結は、上述の従来の連結とは異なり、限定ではないが、ディファレンシャル、変速機、又はトランスファーケースのような駆動ユニットのシャフトに対するインナーレースカップリングを意味する。

また、本明細書において使用されるＤＴＦコネクタは、ＤＴＦプロペラシャフト組立体を形成するシャフトに結合されたジョイントを指している。ＤＴＦコネクタは、例えばディファレンシャルのシャフトと組み合わせるだけで、ＤＴＦ連結部が形成される。駆動ユニットのシャフトは、あらゆる入力又は出力駆動ユニットのシャフトを含むことができ、必ずしもディファレンシャル、変速機、又はトランスファーケースのシャフトに限定されないことは理解できるであろう。

本出願人は、堅牢なＤＴＦ連結を可能にする内側ジョイント部品寸法と駆動シャフト又はプロペラシャフトとの間の特定の関係を発明した。これらの関係については、３つの例示的な実施形態を参照しながら以下に詳細に説明する。

以下においてＤＴＦコネクタの３つのタイプが提示されるが、本発明は、本明細書に詳述されるＤＴＦ連結関係を利用した他のタイプのＤＴＦコネクタにも同様に適用できることが意図される。例示的には、記載される３つのＤＴＦコネクタは、ＤＴＦネジ付きファスナＣＶＪ（図２）、ＤＴＦコレットバネＣＶＪ（図３）、ＤＴＦクリップＣＶＪ（図４）である。

図２−４では、最初にこれらの詳細が互いに対応している範囲まで以下で共通して説明する。図２−４は各々、シャフトジャーナル１１１とＤＴＦコネクタ等速ユニバーサルジョイント１１２との間に配列される異なるＤＴＦ連結組立体を示している。シャフトジャーナルは、ハウジング１１４内で軸受１１３によって支持され、この場合、ハウジングは、自動車の動力伝達系駆動ユニット内のハウジングの形態で示されている。軸受１１３は、シャフトジャーナル１１１のネジ付き部分１１５上に螺装されたテンションナット１１８によって軸方向に引っ張られる。テンションナット１１８は、シャフトシール１２０によりアクスルハウジング１１４に対してシールされる。テンションナット１１８に固定されたカバー１２１により、シャフトシールは損傷に対して保護される。

ＤＴＦコネクタ等速ユニバーサルジョイント１１２は、自動車動力伝達系のプロペラシャフト１１７に連結される。ＤＴＦコネクタ等速ユニバーサルジョイント１１２は、カラー１２３によってプロペラシャフト１１７に溶接された外側ジョイント部品１２２、内側ジョイント部品１２４、トルク伝達ボール１２６、ボールケージ１２５を含む。内側ジョイント部品１２４は、回転固定方式でシャフトジャーナル１１１の歯付きシャフト部分１１６に固定される。カラー１２３と外側ジョイント部品１２２の間には、カバー１３１が挿入され、該カバーは、プロペラシャフト１１７に向うジョイントをシールし、より詳細にはジョイント内にグリースを含む。更に、膜状シール１３３の外周を取り囲み、後述の方式でシャフトジャーナル１１１に対してＤＴＦコネクタ等速ユニバーサルジョイント１１２をシールする金属製外側ジョイント部品スリーブ１３２が、外側ジョイント部品１２２上に位置付けられる。外側ジョイント部品スリーブ１３２は、外側ジョイント部品１２２の外表面上に溶接及び／又は巻き付けることができる。ＤＴＦコネクタ等速ユニバーサルジョイント１１２は、ボールトラック１２７、１２８、１２９、１３０のペアを含む。各ボールトラックのセットの向きは、選択されたユニバーサルジョイントのタイプに応じて決まり、これは当業者には周知である。内側ジョイント部品１２４は、前面１４４と背面１４６を含む。ＤＴＦコネクタ等速ユニバーサルジョイントの詳細な構成要素については以下で検討する。

図２は、シャフトジャーナル１１１とＤＴＦネジ付きファスナ等速ユニバーサルジョイント５０との間にある本発明によるＤＴＦ連結組立体の第１の実施形態１００を示している。二重ナット１６０は、回転自在で且つテンションナット１１８に軸方向に結合されていることにより、該二重ナット１６０は、内側ジョイント部品１２４のネジ付き部分１６２に対して回転方向で固定され、ＤＴＦネジ付きファスナ等速ユニバーサルジョイント５０をシャフトジャーナル１１１に対して軸方向に固定する。膜状シール１３３は、クランプストリップ１４２により内側ジョイント部品１２４に対して軸方向に成形嵌めにより確実に固定される。様々な形態のＤＴＦネジ付きファスナ等速ユニバーサルジョイント５０を有利に使用できることは理解できるであろう。

図３は、シャフトジャーナル１１１とＤＴＦコレットバネ等速ユニバーサルジョイント５２との間にある本発明によるＤＴＦ連結組立体の第２の実施形態１０１を示している。シャフトジャーナル１１１のネジ付き部分１１５とシャフトジャーナル１１１の歯付きシャフト部分１１６との間には、固定部分１１９において、シャフトジャーナル１１１に環状溝１３９が形成されており、この環状溝１３９は、内向きに圧入された環状ビード１４３を介して固定スリーブ１４１により係合され、この環状ビード１４３は、クリンピング又は他の公知の方法により等速ユニバーサルジョイントの内側ジョイント部品１２４に軸方向に連結されて、シャフトジャーナル１１１に対してＤＴＦコレットバネ等速ユニバーサルジョイント５２を軸方向に固定する。固定スリーブ１４１は、膜状シール１３３のカラー部分１３４と重ね合わされ、膜状シール１３３は、スリーブ１４１と共にクランプストリップ１４２により環状溝１３９内に軸方向に成形嵌めにより確実に固定される。テンションナット１１８に直接支えられるシーリングリップ１３５が、カラー部分１３４に形成される。固定スリーブ１４１は、円筒状末端部分１５５を備え、この末端部分は、ＤＴＦコレットバネ等速ユニバーサルジョイント５２の内側ジョイント部品１２４に突合せ溶接される。様々な形態のＤＴＦコレットバネ等速ユニバーサルジョイント５２を有利に使用できることは理解できるであろう。

図４は、シャフトジャーナル１１１とＤＴＦクリップ等速ユニバーサルジョイント５４との間にある本発明によるＤＴＦ連結組立体の第３の実施形態１０２を示している。内側ジョイント部品１２４は、クリップ１７０を受けて、シャフト受入れ溝（図示せず）により内側ジョイント部品１２４をシャフトジャーナル１１１に軸方向に固定するための挿入溝１７２を含む。膜状シール１３３は、クランプストリップ１４２により内側ジョイント部品１２４に軸方向に成形嵌めにより確実に固定される。様々な形態のＤＴＦクリップ等速ユニバーサルジョイント５４を有利に使用できることは理解できるであろう。

様々なＤＴＦ部品の材料、カップリング、処理に関しては検討しなかったが、これらの適切な選択は当業者にはよく理解されるであろう。

上記の利点を得るために、直接トルクフローコネクタと直接トルクフロー連結部は最適比を有する。最適比は、質量とシャフト支持用軸受からジョイント中心線までの質量オフセット距離を減らすための指標を表す。これを達成するために、次に挙げる比率、すなわち嵌合安定比（ＦＳ）、動荷重容量比（ＤＬＣ）、アウターレースチューブ比（ＯＲＴ）、スプラインオフセット比（ＳＯ）が最適化される。

これらの比について考える前に、以下は、直接トルクフローコネクタと直接トルクフロー連結部において利用されるパラメータである。ピッチ円直径（ＰＣＤ）は、トラックペアの相対するセットのボール中心線からの距離として定義される。ＰＣＤは、内側ジョイント部品１２４に対して、対応する外側ジョイント部品１２２と一致するゲージボールを使用することにより決定することができる。ＰＣＤを決定する他の方法も使用することができる。インナーレース幅（ＷＩＲ）は、内側ジョイント部品１２４の軸方向中心線に沿った幅である。内部スプライン長（ＬＳ）は、内側ジョイント部品１２４の内部スプライン１４８の長さを表す。内部スプライン１４８上の内部スプライン長（ＬＳ）は、通常は内側ジョイント部品１２４の最大軸方向長さに等しいか、又はこれよりも小さい。直接トルクフロー連結部において使用される内部スプライン１４８は、特定の駆動ユニットのシャフトジャーナル１１１に直接取付けることが可能である。

最適化された嵌合安定比（ＦＳ）は、直接トルクフローシャフト組立体のスプラインの歪みの最小化と嵌合の制御を助ける。嵌合安定比は、ピッチ円直径（ＰＣＤ）を内部スプライン長（ＬＳ）で除算したものに等しい。嵌合安定比（ＦＳ）は、直接トルクフローコネクタ又は直接トルクフロー連結部の最適化された嵌合のために計算され、実質的に次式で定義される範囲内で制御される。
０．５＜（ＰＣＤ／ＬＳ）＜３．２
嵌合安定比（ＦＳ）は、約１．５≦ＦＳ≦３．２において改善された範囲を有し、約２．５≦ＦＳ≦３．２において更に良好な範囲を有する。

ジョイントの短縮された有効寿命と各スプラインの過度な変形は、嵌合安定比（ＦＳ）が３．２を越えると生じ始める。ジョイント内におけるトルク伝達能力の過小利用もまた、嵌合安定比（ＦＳ）が０．５を下回ったときに生じ、内側ジョイント部品１２４内の不必要な重量を表している。これに加えて、嵌合安定比（ＦＳ）が０．５を下回ると、過剰な歪みがトルク伝達中に内側ジョイント部品１２４、ボール１２６、外側ジョイント部品１２２上に加わる可能性があり、これはジョイントの初期故障又は少なくとも過度な磨耗を引き起こす可能性がある。

直接トルクフローコネクタ又は直接トルクフロー連結部の最適化された動荷重容量比（ＤＬＣ）は、上記の利点を有し、更にジョイントの有効寿命の改善を更に提供する。動荷重容量比（ＤＬＣ）は、トルク変換係数（ＧＴ）を内部スプライン長（ＬＳ）で除算したものに等しい。トルク変換係数は、次式に等しい。
ＧＴ＝（（ＰＣＤ／２）*ｄ＾２*Ｎ）／１０００
ここでｄはボール直径、Ｎはジョイント内にあるボール１２６の数であり、全てｍｍ単位である。

トルク変換係数は、典型的には３０−７０の範囲である。従って、
ＤＬＣ＝ＧＴ／ＬＳ＝（（ＰＣＤ／２）*ｄ＾２*Ｎ）／（１０００*ＬＳ）

直接トルクフローコネクタ又は直接トルクフロー連結部について最適化された動荷重容量比（ＤＬＣ）は、実質的に次式によって定義される範囲内に制御される。
１≦ＤＬＣ≦８
動荷重容量比（ＤＬＣ）は、約３≦ＤＬＣ≦８において改善された範囲を有し、約５≦ＤＬＣ≦８において更に良好な範囲を有する。

ジョイントの短縮された有効寿命は、動荷重容量比（ＤＬＣ）が８．０を上回ると生じ始め、ジョイントのスプラインは、持続的有効寿命についての設計能力を上回るトルクを受ける。ジョイント内におけるトルク伝達能力の過小利用もまた、動荷重容量比（ＤＬＣ）が１．０を下回ると生じ、内側ジョイント部品の過度なスプライン長に起因するその部品内の不必要な重量を表す。これに加えて、内側ジョイント部品１２４、ボール１２６、及び外側ジョイント部品１２２は、動荷重容量比（ＤＬＣ）が１．０を下回ると、過度の荷重を受けて、その結果所与のトルク荷重に対するジョイントの有効寿命を大きく短縮させる。

最適化されたアウターレースチューブ比（ＯＲＴ）もまた、上記の利点を有する。アウターレースチューブ比（ＯＲＴ）は、プロペラシャフト１１７の外径すなわちチューブ直径（ＴＤ）を内部スプライン長（ＬＳ）で除算したものに等しい。アウターレースチューブ比（ＯＲＴ）は、直接トルクフローコネクタ又は直接トルクフロー連結部の利点を得る目的で計算され、実質的に次式で定義される範囲内に制御される。
０．５≦（ＴＤ／ＬＳ）≦２．０
アウターレースチューブ比（ＯＲＴ）は、約１．０≦ＯＲＴ≦２．０において改善された範囲を有し、約１．５≦ＯＲＴ≦２．０において更に良好な範囲を有する。

直径ＴＤの測定値は、外径又はチューブ直径の測定値とすることができる。具体的には、直径ＴＤの測定値は、中実シャフトの外径の測定値とすることができ、プロペラシャフト１１７のようなチューブ型シャフトの有効チューブ直径とすることができる。

アウターレースチューブ比（ＯＲＴ）が０．５を下回ると、アウターレース部品１２２に結合されたシャフトは、駆動ユニットのインナーレース部品１２４とジャーナルシャフト１１１と間のスプライン連結部によって伝達されるトルクの一部分だけを扱うことができる。アウターレースチューブ比（ＯＲＴ）が２．０を上回ると、アウターレース部品１２２に結合されたシャフトは、サイズが過大であり、又は該シャフトに伝達することができるよりも遥かに大きなトルクを受け取ることのできる不必要な重量を有する。

最適化されたスプラインオフセット比（ＳＯ）もまた上記の利点を有する。スプラインオフセット比（ＳＯ）は、インナーレース幅（ＷＩＲ）を内部スプライン長（ＬＳ）で除算したものに等しい。スプラインオフセット比（ＳＯ）は、直接トルクフローコネクタ又は直接トルクフロー連結部の利点を得る目的で計算され、実質的に次式によって定義される範囲内に制御される。
０．３≦（ＷＩＲ／ＬＳ）≦１．０
スプラインオフセット比（ＳＯ）は、約０．５≦ＳＯ≦１．０において改善された範囲を有し、約０．７≦ＳＯ≦１．０においてより良好な範囲を有する。

０．３を下回ったスプラインオフセット比（ＳＯ）は、スプラインから内側ジョイント部品１２４へのトルク伝達能力が低減したことを表し、また重量が過剰であることを表す。０．３と１．０の間のスプラインオフセット比（ＳＯ）は、内側ジョイント部品１２４のボールトラック１２８、１３０のトルク伝達能力に対するスプラインのトルク伝達能力の適正なバランスを表す。１．０を越えるスプラインオフセット比（ＳＯ）は、実行可能ではない設計包絡線を表し、不必要な重量を生じる。

以上のことから、当技術分野に対して新規の改善された直接トルクフロー連結がもたらされたことが理解することができる。本発明を１つ又はそれ以上の実施形態に関して説明してきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない点は理解されたい。むしろ本発明は、添付の請求項の精神及び範囲内に含まれる全ての代替の実施形態、変更形態、及び同均等物を保護するものである。

本発明を有利に使用することのできる典型的な四輪駆動車用の例示的な駆動システムの平面図である。シャフトジャーナルとＤＴＦネジ付きファスナ等速ユニバーサルジョイントとの間にある本発明によるＤＴＦ連結組立体の第１の実施形態を示す図である。シャフトジャーナルとＤＴＦコレットバネ等速ユニバーサルジョイントとの間にある本発明によるＤＴＦ連結組立体の第２の実施形態を示す図である。シャフトジャーナルとＤＴＦクリップ等速ユニバーサルジョイントとの間にある本発明によるＤＴＦ連結組立体の第３の実施形態を示す図である。

符号の説明

１００ＤＴＦ連結組立体の第１の実施形態
１１１シャフトジャーナル
１１２ＤＴＦコネクタ等速ユニバーサルジョイント
１２２外側ジョイント部品
１２４内側ジョイント部品
１２７、１２８、１２９、１３０ボールトラック

Claims

直接トルクフロー組立体であって、
内側ボールトラックと、あるスプライン長（ＬＳ）を定め且つ駆動ユニットのジャーナルシャフトを係合するように適合されたスプライン孔とを含む内側ジョイント部品と、
外側ボールトラックを有し、シャフトに直接連結された外側ジョイント部品と、
前記内側ジョイント部品と前記外側ジョイント部品との間のケージと、
前記ケージによって保持され且つ前記内側ボールトラックと外側ボールトラックのペアを係合する複数（Ｎ個）のボールと、
を備え、
前記ボールがジョイントピッチ円直径（ＰＣＤ）を定め、且つ０．５≦（ＰＣＤ／ＬＳ）≦３．２を満たす
ことを特徴とする直接トルクフロー組立体。
前記ボールの各々が、ある直径(ｄ)を有し、且つ１≦（（ＰＣＤ／２）*ｄ＾２*Ｎ）／（１０００*ＬＳ）≦８を満たす
ことを特徴とする請求項１に記載の直接トルクフロー組立体。
前記シャフトが、ある直径（ＴＤ）を有し、且つ０．５≦（ＴＤ／ＬＳ）≦２．０を満たす
ことを特徴とする請求項１に記載の直接トルクフロー組立体。
前記シャフトが、ある直径（ＴＤ）を有し、且つ０．５≦（ＴＤ／ＬＳ）≦２．０を満たす
ことを特徴とする請求項２に記載の直接トルクフロー組立体。
前記内側ボールトラックが、あるインナーレース幅（ＷＩＲ）を定め、且つ０．３≦（ＷＩＲ／ＬＳ）≦１．０を満たす
ことを特徴とする請求項１に記載の直接トルクフロー組立体。
前記内側ボールトラックが、あるインナーレース幅（ＷＩＲ）を定め、且つ０．３≦（ＷＩＲ／ＬＳ）≦１．０を満たす
ことを特徴とする請求項２に記載の直接トルクフロー組立体。
前記内側ボールトラックが、あるインナーレース幅（ＷＩＲ）を定め、且つ０．３≦（ＷＩＲ／ＬＳ）≦１．０を満たす
ことを特徴とする請求項３に記載の直接トルクフロー組立体。
前記内側ボールトラックが、あるインナーレース幅（ＷＩＲ）を定め、且つ０．３≦（ＷＩＲ／ＬＳ）≦１．０を満たす
ことを特徴とする請求項４に記載の直接トルクフロー組立体。
直接トルクフロー組立体であって、
内側ボールトラックと、あるスプライン長（ＬＳ）を定め且つ駆動ユニットのジャーナルシャフトを係合するように適合されたスプライン孔とを含む内側ジョイント部品と、
外側ボールトラックを有し、且つシャフトに直接連結された外側ジョイント部品と、
前記内側ジョイント部品と前記外側ジョイント部品との間のケージと、
各々がある直径（ｄ）を有し、前記ケージによって保持され且つ前記内側ボールトラックと外側ボールトラックのペアを係合する複数（Ｎ個）のボールと、
を備え、
前記ボールがジョイントピッチ円直径（ＰＣＤ）を定め、且つ１≦（（ＰＣＤ／２）*ｄ＾２*Ｎ）／（１０００*ＬＳ）≦８を満たす
ことを特徴とする直接トルクフロー組立体。
前記シャフトが、ある直径（ＴＤ）を有し、且つ０．５≦（ＴＤ／ＬＳ）≦２．０を満たす
ことを特徴とする請求項９に記載の直接トルクフロー組立体。
前記内側ボールトラックが、あるインナーレース幅（ＷＩＲ）を定め、且つ０．３≦（ＷＩＲ／ＬＳ）≦１．０を満たす
ことを特徴とする請求項９に記載の直接トルクフロー組立体。
前記内側ボールトラックが、あるインナーレース幅（ＷＩＲ）を定め、且つ０．３≦（ＷＩＲ／ＬＳ）≦１．０を満たす
ことを特徴とする請求項１０に記載の直接トルクフロー組立体。
直接トルクフロー組立体であって、
内側ボールトラックと、あるスプライン長（ＬＳ）を定め且つ駆動ユニットのジャーナルシャフトを係合するように適合されたスプライン孔とを含む内側ジョイント部品と、
外側ボールトラックを有し、ある直径（ＴＤ）を有するシャフトに直接連結された外側ジョイント部品と、
前記内側ジョイント部品と前記外側ジョイント部品との間のケージと、
前記ケージによって保持され且つ前記内側ボールトラックと外側ボールトラックのペアを係合する複数のボールと、
を備え、
０．５≦（ＴＤ／ＬＳ）≦２．０を満たす
ことを特徴とする直接トルクフロー組立体。
前記内側ボールトラックが、あるインナーレース幅（ＷＩＲ）を定め、且つ０．３≦（ＷＩＲ／ＬＳ）≦１．０を満たす
ことを特徴とする請求項１３に記載の直接トルクフロー組立体。
直接トルクフロー組立体であって、
あるインナーレース幅（ＷＩＲ）を定める内側ボールトラックと、あるスプライン長（ＬＳ）を定め且つ駆動ユニットのジャーナルシャフトを係合するように適合されたスプライン孔とを含む内側ジョイント部品と、
外側ボールトラックを有し、シャフトに直接連結された外側ジョイント部品と、
前記内側ジョイント部品と前記外側ジョイント部品との間のケージと、
前記ケージによって保持され且つ前記内側ボールトラックと外側ボールトラックのペアを係合する複数のボールと、
を備え、
０．３≦（ＷＩＲ／ＬＳ）≦１．０を満たす
ことを特徴とする直接トルクフロー組立体。
前記内側ジョイント部品、前記外側ジョイント部品、前記ケージ、前記複数のボールが、ネジ付きファスナ等速ユニバーサルジョイント、コレットバネ等速ユニバーサルジョイント、又はクリップ等速ユニバーサルジョイントの内の１つを形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の直接トルクフロー組立体。
前記内側ジョイント部品、前記外側ジョイント部品、前記ケージ、前記複数のボールが、ネジ付きファスナ等速ユニバーサルジョイント、コレットバネ等速ユニバーサルジョイント、又はクリップ等速ユニバーサルジョイントの内の１つを形成する
ことを特徴とする請求項９に記載の直接トルクフロー組立体。
前記内側ジョイント部品、前記外側ジョイント部品、前記ケージ、前記複数のボールが、ネジ付きファスナ等速ユニバーサルジョイント、コレットバネ等速ユニバーサルジョイント、又はクリップ等速ユニバーサルジョイントの内の１つを形成する
ことを特徴とする請求項１３に記載の直接トルクフロー組立体。
前記内側ジョイント部品、前記外側ジョイント部品、前記ケージ、前記複数のボールが、ネジ付きファスナ等速ユニバーサルジョイント、コレットバネ等速ユニバーサルジョイント、又はクリップ等速ユニバーサルジョイントの内の１つを形成する
ことを特徴とする請求項１５に記載の直接トルクフロー組立体。