JP2010501058A - ディスプレースメントユニットおよび該ディスプレースメントユニットを備えたユニバーサルシャフト - Google Patents

Abstract

本発明は、その内面に外側通路が少なくとも区間ごとに設けられた管状外側部分と、その外面に内側通路が少なくとも区間ごとに構成された外側部分において軸方向に変位することができる内側部分と、ケージにおいて案内され、トルクを伝達するために組で構成された外側通路および内側通路にそれぞれ配置されたボールとを備え、外側部分および／または内側部分はケージの軸方向変位のために外側通路または内側通路の少なくとも数個の間にケージ案内路を備えており、ケージ案内路の数は外側通路および内側通路によって形成される通路の数よりも少ない、ディスプレースメントユニットのほか、当該ディスプレースメントユニットを備えたユニバーサルシャフトに関する。

Description

本発明は、ディスプレースメントユニット（displacement unit）、特に、その内面に外側通路が少なくとも区間ごとに設けられた管状外側部分と、その外面に内部走行通路が少なくとも区間ごとに設けられ外側部分において軸方向に変位可能である内側部分と、組で互いに関係づけられた外側通路および内側通路にそれぞれ配置されると共にケージにおいて案内されてトルクを伝達するボールと、を備え、外側部分および／または内側部分はケージの軸方向案内のために外側通路または内側通路の少なくとも数個の間にケージ案内路を備えるユニバーサルシャフト（universal shaft）のローラーバランス（roller balance）またはディスプレースメントジョイント（displacement joint）のためのディスプレースメントユニットに関する。さらに、本発明はこの形式のディスプレースメントユニットを備えたユニバーサルシャフトに関する。

特許文献１から、冒頭に述べた形式のディスプレースメントジョイントが知られている。ここでは、ケージ案内路は、それぞれ２本のボール通路間の外側部分のセンタリングスロットまたは、内側部分におけるボール通路間のセンタリングスロットのどちらかとして設計されている。あるいはまた、ケージは横断面が波形の輪郭を有するフォールディングケージとして設計することも可能である。このプロセスにおいて、ケージは区間ごとのケージ案内ピンによりボール通路に突出でき、それによりケージはねじりの危険がなく（twist-safe）案内され、内レースで軸方向に変位可能である。

ディスプレースメントユニットの硬化または以降の処理の際の類似の歪みまたは引張りを回避するために、ケージ案内路および走行路の組の数は同一に保つことが好ましく、それによってケージ案内路および通路の組は外周に一様に分布して配置される。

特許文献２では、ローラーバランスとして設計されたディスプレースメントユニットが提案されている。ここで外側通路の数は、内側通路の数の２倍または３倍に一致している。これもやはり硬化に起因する変形を回避するといわれる。しかしこれらの装置において、トルクの伝達のためのボールが配置される通路の組の数は限定される。

独国特許出願公開第１０２３７１６９号明細書 独国特許出願公開第１９９５２２４５号明細書

従って本発明の課題は、ケージの良好な軸方向案内時に、極めて高いトルクの伝達が同時に可能であるディスプレースメントユニットばかりでなく、利用可能なこの形式のディスプレースメントユニットを備えたユニバーサルシャフトを製作することである。

本発明によれば、この課題は、ケージ案内路の数量が外側通路および内側通路によって形成される通路の組の数量よりも少ないことによって本質的に解決される。本発明は、トルクを伝達するためにボールが配置される通路の組の数量がそれぞれの用途の目的に合わせて最適に選択することができる一方、ごく少数のケージ案内路だけがケージの軸方向案内のために設けられなければならないという考えに基づく。このように、通路の組は、大きなモーメントのトルクが伝達されるような大きさおよび／または数量で選択することができ、それによってより少ない数量のケージ案内路だけがケージを軸方向で案内するために設けられる。驚くべきことに、硬化に起因する外側部分または内側部分の外周の変形は通路およびケージ案内路の組のこの不均一な分布においても回避できることが示された。加えて、外側部分および／または内側部分におけるケージ案内路の存在の結果、ケージの改善された軸方向案内が達成される。

本発明の好ましい実施形態によれば、２本の隣り合うケージ案内路の間に少なくとも２本の外側通路または内側通路がそれぞれ配置される。言い換えれば、通路の組の数は、例えば、ケージ案内路の数の２倍または倍数になる。また、ケージ案内路を外側部分の外周に一様でなく分布させ、１個だけまたはごく少数のケージ案内路を設けることも可能である。

内側部分に比べて外側部分の外周がより大きいための硬化に起因する変形を回避するために、ケージ案内路は外側部分に設計されることが好ましい。しかし原理的には、内側部分にケージ案内を設けることも可能である。

ケージ案内路は横断面が外側通路および内側通路とは異なる輪郭を有すると好ましい。それゆえ、ケージ案内路は横断面が丸形の輪郭または山形の輪郭を有することができる。この結果、トルク伝達のためにボールを収容するために設けられた通路の組へのケージの不注意による挿入を回避することが可能である。それによってケージ案内路の輪郭は、少ない数量のケージ案内路についてもケージの最適な案内が得られるように横断面に設計することができる。

ケージがプラスチックで作られる場合、例えば丸形または山形であるケージ案内路と係合する案内路突出部を備えていてもよい。あるいは、ケージは、シートメタルの成形品または本質的に一定の厚さである肉厚を備えたチューブ品であり、ケージ案内路と係合する（ケージ）案内突出部が設けられてもよい。また、付加的な実施形態によれば、ケージは、通路の組とではなくケージ案内路と係合するケージ案内ピンを備えたフォールディングケージであってもよい。

本発明に従ったローラーバランスは、上述の形式のディスプレースメントユニットが設けられており、外側通路および内側通路によって形成される通路の組によって数個のボールが軸方向に収容されている。外側部分に対する内側部分の傾倒はそれによって本質的に不可能である。

対照的に、本発明に従ったディスプレースメントジョイント（プランジングジョイント）は、上述の形式のディスプレースメントユニットを備えており、外側通路および内側通路によって形成される通路の組に１個のみのボールが軸方向にそれぞれ収容されている。この結果、ジョイントの少なくともわずかなピボット旋回が動作中に可能である。

本発明が基づく課題は、ユニバーサルシャフトによって、特に、本発明に従ったディスプレースメントユニットを備えた少なくとも１個のローラーバランス、またはディスプレースメントジョイントを備えている車両の縦シャフトまたは横シャフトによって解決される。

車両の縦シャフトとして設けられるユニバーサルシャフトは、好ましくは１本の溝付きチューブをそれぞれ備える少なくとも２つのシャフト部分により設計され、シャフト部分は中間ジョイントによって互いに連結され、中間ジョイントから反対に向いているそれぞれの端においてギア側またはディファレンシャル側にジョイントを備える。それによって、ギア側にあるジョイント、ディファレンシャル側にあるジョイントおよび中間ジョイントがホモキネティック（homocinetic）固定ジョイントとして、特に対向通路ジョイントとして設計することができ、それによって、中間ジョイントと関係づけられ、動作時または組立中に軸方向変位通路を収容するためにその近くに配置された２個のローラーバランスが設けられる。

本発明の創意ある考案のさらなる発展において、第２のローラーバランスの内側部分が中間ジョイントの内レースと連結され、第１のローラーバランスの内側部分が中間ジョイントの外レースと連結される。

これにより、２個のローラーバランスは中間ジョイントと直接関係づけられる。

ユニバーサルシャフトを据えるために、ローラーバランスの内側部分が中間ベアリングに取り付けられると好ましい。特に、第１のローラーバランスの内側部分は、例えば、車両の底部に弾力的に懸架された中間ベアリングに取り付けることができる。

以下において、実施形態の例を使用することにより、そして図面に言及することによって本発明はさらに詳細に説明される。その際、記載および／または図示された特徴は全て単独で、またはいずれかの組合せにおいて、クレームにおけるその要約とは独立に、またはそれらに由来して、本発明の内容を形成する。

本発明の実施形態の第１の例によるディスプレースメントユニットの横断面を図式的に示す。 本発明の実施形態の第２の例によるディスプレースメントユニットの横断面を図式的に示す。 本発明によるユニバーサルシャフトの縦断面を図式的に示す。

図１による実施形態においては、内側部分２、およびこれと同軸の外側部分３を備えるディスプレースメントユニット１が示されている。内側部分２の外面には、互いに略平行に軸方向に延びる６つの内側通路４が作られている。これにより、２つの内側通路４が互いに対して必ず組で構成されるので、内側部分２の外面の内側通路の組の間には距離のある部分が残り、略円筒形となっている。

対応して、外側部分３の内面には、互いに平行に軸方向に延びる外側通路５が設けられている。外側通路５もまた互いに組として関係づけられており、１つの外側通路５が内側通路４と対向して共に１組の通路を形成するように、外側部分３の周囲に分布している。

内側通路４および外側通路５によって形成される通路の組には、それぞれ、内側部分２と外側部分３との間で少なくとも１個のボール６がトルクを伝達するために収容されている。内側部分２が外側部分３に対して軸方向に変位可能であることにより、ボール６は内側通路４および外側通路５において転動する。

ディスプレースメントユニット１がローラーバランスとして設計された場合には、内側部分２が外側部分３に対して傾かないように、または旋回しないように、すべての組の通路に複数のボール６が配置される。一方、ディスプレースメントユニット１がディスプレースメントジョイントとして設計された場合、内側部分２が外側部分３に関して少なくとも小さな角度だけ曲げることができるように、通路の各組に１個のボール６が配置される。

ボール６は、ケージ７の窓に収容されて案内される。図示の実施形態において、ケージ７は外側部分３で軸方向に案内される。このため、外側部分３の内面にはケージ案内路８が形成され、これとケージ７のケージ案内突出部９が係合する。しかしながら、原理的には、ケージ案内路は内側部分に設けてもよい。

図１に見られる通り、互いに関連する２組の通路の間の領域には、例えば矩形横断面を有していてもよいケージ案内路８が設けられる。従って、２本のケージ案内路８の間には、２本の外側通路５が必ず存在する。これにより、ケージ案内路８および外側通路５は、少なくとも略一様に外側部分３の周囲に分布する。これによって、外側部分３における硬化の結果の変形を回避することができる。さらにその場合、略一定の厚さを有するシートメタル部品として外側部分３を設計することも可能である。

図２には、第２の実施形態によるディスプレースメントユニット１０が示されている。これもまた、（軸１１に）同軸の内側部分１２およびこれと同軸の外側部分１３を備える。内側部分１２にはさらに内側通路１４が設けられており、外側部分１３には、互いに関係づけられて通路の組を形成する外側通路１５が設けられている。通路のそれぞれの組には、ケージ１７で案内される少なくとも１個のボール１６が収容されている。

ディスプレースメントユニット１０は、外側部分１３に６組の通路および４本のケージ案内路を備えて設計されており、図１に従った実施形態の図と異なる。さらに、ケージ案内路は内側部分１２にも形成されている。

内側通路１４および外側通路１５によって形成される通路の組は、交互に個別に構成され、軸１１の円周に組で互いに関係づけられている。ケージ１７はケージ案内路１８において案内され、それとケージ案内突出部１９が係合する。それによってケージ案内突出部１９およびケージ案内路１８は、図２に従った実施形態では横断面が三角形で設計されている。しかし原理的に、ケージ案内路およびケージ案内突出部は適格な輪郭を備えることができ、例えば、山形、丸形などとすることができる。

さらに、図２に図示された実施形態の代替として、内側部分１２および外側部分１３によるケージ案内路１８および対応するケージ案内突出部１９は、本発明によれば、内側部分１２だけ、または外側部分１３だけに設けることができる。

このように、ディスプレースメントユニット１０には、２本の隣り合うケージ案内路１８の間に、組で構成された２本の外側通路１５か、または１本の外側通路１５だけのどちらかが存在する。それによって外側通路１５およびケージ案内路１８は全体として本質的に一様に外側部分１３の外周に分布する。

図３は、車両用の縦シャフトとして設計された縦シャフト２０を縦断面で図示している。これはローリング調整装置として設計された２個のディスプレースメントユニット２１および２２を備える。ディファレンシャル側のその端およびギア側のその端で、ユニバーサルシャフト２０はそれぞれ固定ジョイント２３または２４を備えて設計され、やはり固定ジョイントである中間ジョイント２５を中央に備える。それによって２個のローリング調整装置２１および２２は中間ジョイント２５と関係づけられ、それによって第２のローリング調整装置２２の内側部分は中間ジョイント２５の内レースと連結され、第１のローリング調整装置２１の内側部分は中間ジョイント２５の外レースと連結される。さらに、第１のローリング調整装置２１の内レースは、例えば車両の底部に弾力的に懸架され得る中間ベアリング２６に取り付けられている。

２個のローラーバランス２１および２２の外側部分は、ギア側またはディファレンシャル側でジョイント２３、２４の外レースに取り付けられた管状シャフトと連結される。それによってユニバーサルシャフト２０は、中間ジョイント２５と関係づけられた３個の固定ジョイントおよび２個のローラーバランスによって形成される。動作時に、また特に組立中にユニバーサルシャフト２０の軸方向に要求される変位通路は、ローラーバランス２１および２２によって受容されるにすぎない。

Claims (14)

1. 特にユニバーサルシャフトのローラーバランスまたはディスプレースメントジョイントのためのディスプレースメントユニットであって、
   外側通路がその内面の少なくとも区間ごとに設けられた管状外側部分と、
   内部走行通路がその外面の少なくとも区間ごとに設けられると共に、前記外側部分内で軸方向に変位可能である内側部分と、
   互いに関係づけられた外側通路および内側通路の組にそれぞれ配置されると共に、ケージ内で案内されてトルクを伝達するボールと、を備え、
   前記外側部分および／または前記内側部分は、前記外側通路または前記内側通路の少なくとも数個の間に前記ケージを軸方向に案内するためのケージ案内路を備え、
   前記ケージ案内路の数は、前記外側通路および前記内側通路によって形成される通路の前記組の数よりも少ないことを特徴とするディスプレースメントユニット。
2. ２本の隣り合う前記ケージ案内路の間に、少なくとも２本の外側通路または少なくとも２本の内側通路が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のディスプレースメントユニット。
3. 前記ケージ案内路が前記外側部分に設計されることを特徴とする請求項１または２に記載のディスプレースメントユニット。
4. 前記ケージ案内路が前記内側部分に設計されることを特徴とする請求項１または２に記載のディスプレースメントユニット。
5. 前記ケージ案内路が、前記外側通路および前記内側通路の輪郭とは異なる横断面の輪郭を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のディスプレースメントユニット。
6. 前記ケージ案内路が、山形または丸形の横断面の輪郭を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のディスプレースメントユニット。
7. 前記ケージはプラスチックで作られており、前記ケージ案内路と係合する案内路突出部を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のディスプレースメントユニット。
8. 前記ケージは、シートメタルの成形品または略一定の肉厚を有するチューブ品として設計され、前記ケージ案内路と係合する案内突出部を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のディスプレースメントユニット。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のディスプレースメントユニットを備え、前記外側通路および前記内側通路によって形成される通路の前記組において軸方向に数個のボールが収容されているローラーバランス。
10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のディスプレースメントユニットを備え、前記外側通路および前記内側通路によって形成される通路の前記組において軸方向に１個のみのボールがそれぞれ収容されているディスプレースメントジョイント。
11. 請求項９に記載のローラーバランスまたは請求項１０に記載のディスプレースメントジョイントを少なくとも１個備えた車両のユニバーサルシャフト、特に縦シャフト。
12. 溝付きチューブをそれぞれ有する少なくとも２つのシャフト部分を備えるユニバーサルシャフトであって、
    前記シャフト部分は中間ジョイントによって互いに連結されており、前記中間ジョイントから反対を向いたそれぞれの端においてギア側またはディファレンシャル側にジョイントを有しており、前記ギア側のジョイント、ディファレンシャル側のジョイントおよび中間ジョイントは、固定ジョイントとして、特に対向通路ジョイントとして設計されており、請求項９に記載のローラーバランスが２個設けられて前記中間ジョイントに対応して近くに取り付けられるユニバーサルシャフト。
13. 第２のローラーバランスの内側部分は、前記中間ジョイントの内レースと連結され、第１のローラーバランスの内側部分は前記中間ジョイントの外レースと連結されていることを特徴とする請求項１２に記載のユニバーサルシャフト。
14. ローラーバランスの内側部分、特に第１のローラーバランスの内側部分は、中間ベアリングに据えられていることを特徴とする請求項１２または１３に記載のユニバーサルシャフト。

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