JP2011256964A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性の向上を図ることができるとともに、ガタの増大、ＮＶＨ性能の低下を防止できる等速自在継手を提案する。
【解決手段】外側継手部材７と、内側継手部材１０と、外側継手部材７と内側継手部材１０との間に介在される保持器１２とを備え、保持器１２にはトルク伝達部材としての転動体１１が収容される窓部１５が形成されている等速自在継手である。潤滑剤供給手段Ｋを設けている。潤滑剤供給手段Ｋは、継手内部に充填される潤滑剤を保持器１２の窓部１５に供給して、外側継手部材７と転動体１１、内側継手部材１０と転動体１１、及び保持器１２と転動体１１の間の各摺接部分に潤滑剤を介在させる。潤滑剤供給手段Ｋは保持器１２に設けられる溝１６にて構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車や各種産業機器に使用される等速自在継手に関する。

等速自在継手には、バーフィールドタイプやアンダーカットフリータイプ等の固定式等速自在継手、ダブルオフセットタイプやクロスグルーブタイプ等の摺動式等速自在継手がある。これらの等速自在継手は、外側継手部材と、内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材との間に介在される保持器とを備える。そして、保持器には窓部が形成され、この窓部にトルク伝達部材としての転動体が収容されている。

従来には、外側継手部材の内径面と保持器の外径面、あるいは内側継手部材の外径面と保持器の内径面の摺接部分で、油膜を形成するのに必要な潤滑剤を常時保持して油膜切れを生じ難くし、等速自在継手の耐久性の向上を図るようにしたものがある（特許文献１）。この場合、外側継手部材の内径面、又は内側継手部材の外径面の少なくともいずれか一方に潤滑剤を保持するための油溝を設けたものである。

また、外側継手部材の内径面に環状の油溝を設け、外側継手部材と保持器との間の潤滑性を維持して、発熱抑制や等速自在継手の耐久性の向上を図るようにしたものがある（特許文献２）。

特開２００７−４０４２６号公報 特開２００７−２７０９０６号公報

前記特許文献１に記載のものでは、外側継手部材と保持器や内側継手部材と保持器との間の潤滑性を維持することができ、また、特許文献２に記載のもので、外側継手部材と保持器の間の潤滑性を維持することができるものである。しかしながら、外側継手部材と転動体、内側継手部材と転動体、及び保持器と転動体の間の各摺接部分での潤滑性の向上を図ることができなかった。

このため、従来においては、摺接部分での磨耗が発生してガタが増大したり、ＮＶＨ性能の低下のおそれがある。

本発明の課題は、耐久性の向上を図ることができるとともに、ガタの増大やＮＶＨ性能の低下を防止できる等速自在継手を提案する。

本発明の等速自在継手は、外側継手部材と、内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材との間に介在される保持器とを備え、この保持器にはトルク伝達部材としての転動体が収容される窓部が形成されている等速自在継手であって、継手内部に充填される潤滑剤を保持器の窓部に供給して、外側継手部材と転動体、内側継手部材と転動体、及び保持器と転動体の間の各摺接部分に潤滑剤を介在させる潤滑剤供給手段を設けたものである。

本発明の等速自在継手によれば、外側継手部材と転動体、内側継手部材と転動体、及び保持器と転動体の間の各摺接部分に潤滑剤を介在させることができ、これらの摺接部分の磨耗を防止できる。

潤滑剤供給手段は、保持器の窓部に連通する溝にて構成されたり、保持器の少なくとも一方の軸方向端面から窓部に達する溝にて構成されたりする。また、溝は保持器の外径面及び／又は内径面に設けられるようにできる。

前記溝は保持器の外径面及び内径面に設けられ、外径面側の溝と内径面側の溝とが形状が同一であっても、形状が異なっていてもよく、外径面側の溝と内径面側の溝とが径方向に対応する位置に設けられていても、径方向に対応しない位置に設けられていてもよい。

前記溝は所定の窓部に対応して設けられていても、全窓部に対応して設けられていてもよい。前記溝は保持器の軸線と平行に直線的に配設されていても、保持器の軸線に対して所定角度で直線的に傾斜していても、曲線的に湾曲していてもよい。

前記溝は、一つの窓部に対して複数本あり、窓部の中心に関して対称位置に配設されているものであっても、一つの窓部に対して複数本あり、窓部の中心に関して非対称位置に配設されているものであってもよい。

本発明では、外側継手部材と転動体、内側継手部材と転動体、及び保持器と転動体の間の各摺接部分の磨耗を防止でき、等速自在継手の耐久性の向上を図ることができる。また、摺接部分で磨耗が進展することによって生じるガタの増大やＮＶＨ性能の低下を防止できる。

潤滑剤供給手段を保持器に形成される溝にて構成することができて、加工の簡略化を図ることができ、生産性に優れる。

潤滑剤供給手段を構成する溝として、保持器の外径面側に形成したり、保持器の内径面側に形成したり、軸方向に沿って直線状に伸びたり、軸方向に対して所定角度で傾斜状に伸びたりしたりするものであってもよく、さらには、曲線状に湾曲したものであってもよく、加工性に優れ低コスト化を達成できる。

本発明の実施形態を示す等速自在継手の保持器を示し、（ａ）は要部展開図であり、（ｂ）は要部正面図である。 前記等速自在継手の断面図である。 保持器に溝を形成しない場合の作動角と許容負荷トルクとの関係を示すグラフ図である。 保持器に溝を形成した場合の作動角と許容負荷トルクとの関係を示すグラフ図である。 保持器の変形例を示し、（ａ）は溝が内径面に形成された保持器の要部正面図であり、（ｂ）は溝が外径面及び内径面に形成された保持器の要部正面図であり、（ｃ）は外径面側の溝と内径面側の溝とが径方向に対応していない保持器の要部正面図である。 一つの窓部に４本の溝が連通されている保持器の要部展開図である。 保持器の変形例を示し、（ａ）は一つの窓部に対して２本の溝が軸方向一端側に設けられている要部展開図であり、（ｂ）は一つの窓部に対して溝が軸方向一端側及び軸方向他端側に設けられている要部展開図である。 曲線的に湾曲している溝を有する保持器の要部展開図である。 保持器の変形例を示し、（ａ）は任意の窓部にのみ溝が設けられた保持器の要部展開図であり、（ｂ）は全窓部にのみ溝が設けられた保持器の要部展開図である。 軸方向端面に達しない溝を有する保持器の要部展開図である。 保持器の変形例を示し、（ａ）は断面半円形状である溝を有する保持器の要部正面図であり、（ｂ）は断面三角形状である溝を有する保持器の要部正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。

図２は本発明の等速自在継手を示し、この等速自在継手２は、内径面５にトラック溝６が形成された外側継手部材７と、外径面８にトラック溝９が形成された内側継手部材１０と、外側継手部材７のトラック溝６と内側継手部材１０のトラック溝９との間に介在してトルクを伝達するボール１１と、このボール１１を保持する保持器（ケージ）１２とを備える。

内側継手部材１０の内径面には雌スプライン１３が形成され、図示省略のシャフトの端部が内側継手部材１０に嵌入される。シャフトの端部には雄スプラインが形成され、この雄スプラインが内側継手部材１０の内径面の雌スプライン１３に嵌合する。また、外側継手部材７は、前記トラック溝６が形成されたマウス部７ａと、このマウス部７ａの底壁から突設されたステム部７ｂとからなる。

保持器１２は、図１に示すように、ボール１１を収容する複数の窓部（ポケット）１５を周方向に沿って所定ピッチ（例えば、６０°ピッチ又は４５°ピッチ等）に有する。保持器１２の外径面１２ａが外側継手部材７の内径面５に摺接し、保持器１２の内径面１２ｂが内側継手部材１０の外径面８に摺接する。窓部１５は、正面視において、図１（ａ）に示すように、略矩形形状を呈するものである。

この等速自在継手においては、図示省略しているが、継手開口部（外側継手部材７の開口部）はブーツにて塞がれ、継手内部には潤滑剤が充填される。そして、この等速自在継手では、継手内部に充填される潤滑剤を保持器１２の窓部１５に供給する潤滑剤供給手段Ｋ（図１参照）を設けている。潤滑剤供給手段Ｋはこの実施形態では、凹溝（溝）１６にて構成している。この場合の溝１６は、窓部１５よりも継手奥側の溝１６ａと、窓部１５よりも継手開口側の溝１６ｂとを有する。また、各溝１６ａ、１６ｂは、断面矩形乃至正方形状を呈し、窓部１５の長手方向中央部に対応して、保持器１２の軸線方向に沿って直線状に配設されている。溝１６ａ、１６ｂは、全窓部１５に対応して設けても、任意の所定数の窓部１５にのみ対応して設けるようにしてもよい。

このように、溝１６からなる潤滑剤供給手段Ｋを設けたことによって、外側継手部材７と転動体（ボール）１１、内側継手部材１０と転動体１１、及び保持器１２と転動体１１の間の各摺接部分に潤滑剤を介在させることができ、これらの摺接部分の磨耗を防止できる。

ところで、このように保持器１２に溝１６を設ければ、図４に示すグラフ図からわかるように、保持器１２の許容負荷トルクが低下する（転動体であるボール１１から受ける負荷によって生じる接触円が、保持器の外径又は内径から食み出し易くなるからである）。

なお、図３は保持器１２に溝１６を設けない場合を示し、この図３と図４とを比較することによってわかるように、溝１６を設けない場合に保持器の許容負荷トルクが低下していない。

外側継手部材７および内側継手部材１０のトラック溝６，９が受ける負荷に比べて保持器１２の窓部１５が受ける負荷は小さいことや、保持器１２の強度を確保するために有る程度、保持器１２を肉厚にする必要があることから、保持器１２の許容負荷トルクは通常、外側継手部材７および内側継手部材１０の許容負荷トルクよりも大きくなっている（図３参照）。

そして、本発明のように、保持器１２の窓部１５に溝１６を設けると、前記したように、保持器１２の許容負荷トルクは低下するが、外側継手部材７および内側継手部材１０よりも充分に大きな許容負荷トルクを元々確保している。このため、外側継手部材７および内側継手部材１０の許容負荷トルクを下回らない範囲で溝１６の位置や形状・深さが設定されれば、等速自在継手の機能に対する支障は無い。

前記実施形態では、溝１６を保持器１２の外径面１２ａに形成していたが、図５（ａ）に示すように、溝１６を保持器１２の内径面１２ｂに設けても、図５（ｂ）に示すように、溝１６を保持器１２の外径面１２ａ及び内径面１２ｂに設けてもよい。この図５（ｂ）では、外径面１２ａの溝１６と内径面１２ｂの溝１６とが径方向に対応した位置に設けられているが、図５（ｃ）に示すように、径方向に対応しない位置に設けるようにしてもよい。

図６では、一つの窓部１５に対して、４本の溝が連通されている。この場合、窓部１５よりも継手奥側に溝１６ｃ，１６ｄを設け、継手開口側に溝１６ｅ、１６ｆを設けている。また、各溝１６ｃ，１６ｄ、１６ｅ、１６ｆは、保持器軸方向に対して所定角度で傾斜している。すなわち、溝１６ｃ，１６ｅは、窓部１５から保持器軸方向端面１２ｃ、１２ｄに向かって反回転方向側に傾斜し、溝１６ｄ，１６ｆは、窓部１５から保持器軸方向端面１２ｃ、１２ｄに向かって回転方向側に傾斜している。また、この場合、１６ｃ，１６ｄ、１６ｅ、１６ｆは、窓部１５の中心に関して対称位置（点対称）に配置される。

このように設定することによって、この等速自在継手が矢印方向に回転した際に、潤滑剤が溝１６ｄ、１６ｆを介して矢印Ａ１、Ａ２のように窓部１５へ流れ込み、潤滑剤が窓部１５から溝１６ｃ，１６ｅを介して矢印Ｂ１、Ｂ２のように流出する。すなわち、潤滑剤の循環性を向上でき、潤滑性の維持の更なる効果を期待できる。

図７（ａ）では、図６のものに対して、継手奥側の溝１６ｃ，１６ｄを省略している。この場合も、潤滑剤の循環性を向上できる利点がある。なお、この図７（ａ）と反対に、図６のものに対して、開口側の溝１６ｅ、１６ｆを省略してもよい。また、図７（ｂ）では、図６のものに対して、溝１６ｄ、１６ｅを省略している。この場合も、潤滑剤の循環性を向上できる利点がある。なお、この図７（ｂ）と反対に、図６のものに対して、溝１６ｃ、１６ｆを省略してもよい。

ところで、前記各実施形態では、溝１６は直線状であったが、図８に示すように、曲線状であってもよい。このような曲線状の溝１６を形成する場合であっても、継手奥側の溝１６ｃ，１６ｄを省略したり、開口側の溝１６ｅ、１６ｆを省略したりしてもよい。また、溝１６ｄ、１６ｅを省略したり、溝１６ｃ、１６ｆを省略したりしてもよい。

前記各実施形態では、全窓部１５に対応して溝１６を形成しているが、図９（ａ）では、溝１６を全窓部１５に対応させることなく、任意の窓部１５に対応して設けている。すなわち、溝１６を形成しない窓部１５を間欠的に設けている。図９（ｂ）では、図９（ａ）において、溝１６が設けられていない窓部１５に対して、図１に示す溝１６（１６ａ）、１６（１６ｂ）を設けている。

ところで、前記各実施形態では、溝１６は窓部１５から軸方向端面１２ｃ（１２ｄ）に達するものであるが、図１０に示すように、軸方向端面１２ｃ（１２ｄ）に達しないものであってもよい。このため、前記図６から図９等に示す溝１６であっても、軸方向端面１２ｃ（１２ｄ）に達しないように設定してもよい。なお、図１０に示すように、軸方向端面１２ｃ（１２ｄ）に達しないように設定する場合の溝１６の長さとしては、溝１６の断面積等に応じて、外側継手部材７と転動体（ボール）１１、内側継手部材１０と転動体１１、及び保持器１２と転動体１１の間の各摺接部分に潤滑剤を介在させることができる範囲で種々変更できる。ところで、図６から図１０に示す溝１６においては、その図示の簡略化のために、一本の実線で示したが、実際には図１に示すように所定の幅寸法を有する溝である。

また、前記各実施形態では、その断面形状を正方形乃至矩形としているが、図１１（ａ）に示すような断面半円形であっても、図１１（ｂ）に示すような断面三角形状であってもよい。すなわち、このような断面形状の溝１６を前記各実施形態に適用できる。また、保持器１２の外径面１２ａと内径面１２ｂとに溝１６を設ける場合、外径面１２ａの溝１６の形状と、内径面１２ｂ側の溝１６の形状とが同一の形状のものであっても、相違する形状のものであってもよい。

ところで、等速自在継手は、図２に示すようなバーフィールドタイプの固定式等速自在継手に限るものではなく、アンダーカットフリータイプの固定式等速自在継手であってもよく、ダブルオフセット型、クロスグルーブ型等の種々のタイプの摺動式等速自在継手であってもよい。

アンダーカットフリー型の固定式等速自在継手は、バーフィールド型の固定式等速自在継手が、トラック溝底が円弧部のみであるのに対して、トラック溝底が円弧部及び直線部とからなるものである。

ダブルオフセット型の等速自在継手は、内周面にトラック溝が形成された外側継手部材と、外周面に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ボールと、このボールを収容するポケットを有する保持器とを備え、保持器の外周面の中心と内周面の中心とが、継手中心に対し、軸方向に逆方向にオフセットしているものである。

クロスグルーブ型の等速自在継手は、軸線に対して互いに逆方向に傾いたトラック溝を円周方向に交互に形成した外周面を有する内側継手部材と、軸線に対して互いに逆方向に傾いたトラック溝を円周方向に交互に形成した内周面を有する外側継手部材と、内側継手部材のトラック溝と外輪のトラック溝との交差部に組み込んだトルク伝達ボールと、トルク伝達ボールを保持する保持器とを備えたものである。

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、図６〜図９に示す保持器１２では、溝１６を外径面１２ａにのみ設けたものであったが、各溝１６に径方向に対応又は非対応として内径面１２ｂにも設けてもよく、または、内径面１２ｂにのみ設けてもよい。また、各溝１６の断面形状として、図１や図１１に示すものに限らず、断面半楕円、断面半多角形等の種々のものを採用できる。溝１６の容量としては、外側継手部材７と転動体（ボール）１１、内側継手部材１０と転動体（ボール）１１、及び保持器１２と転動体（ボール）１１の間の各摺接部分に潤滑剤を介在させることができるものであればよい。例えば、図１に示すような溝１６である場合、溝深さとして、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度とされ、溝幅寸法として、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度とされる。

ところで、溝１６としては、窓部１５の周方向中央部（長手方向方向中央部）に設けるのが、作動角が高角領域での許容負荷トルクを犠牲にしないために好ましい。すなわち、等速自在継手が作動角をとると、ボール１１が保持器１２の窓面の中央部から柱部(周方向に沿って隣合う窓部間の柱)側へ周方向に移動する。ボール１１の負荷の面では、作動角を取らないときは各ボール１１に均等に負荷がかかるが、作動角を取ると周方向の位相によりボール１１の負荷が変わり、均等でなくなる。そして、高作動角領域では、周方向の位相の０°と１８０°近辺にあるボール１１に負荷が集中するという状態となる。そのため、窓部１５の中央（周方向中央部）に近いところ（低作動角領域）では、ボール１１と窓面の接触楕円が窓面エッジに対して余裕があるが、柱部寄りのところ（高作動角領域）では、接触楕円の余裕が無くなる。したがって、溝１６としては、窓部１５の周方向中央部（長手方向方向中央部）に設けるのが好ましい。

７ 外側継手部材
１０ 内側継手部材
１１ 転動体（ボール）
１２ 保持器（ケージ）
１２ａ 外径面
１２ｂ 内径面
１５ 窓部
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ，１６ｄ 溝
Ｋ 潤滑剤供給手段

Claims (15)

1. 外側継手部材と、内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材との間に介在される保持器とを備え、この保持器にはトルク伝達部材としての転動体が収容される窓部が形成されている等速自在継手であって、
   継手内部に充填される潤滑剤を保持器の窓部に供給して、外側継手部材と転動体、内側継手部材と転動体、及び保持器と転動体の間の各摺接部分に潤滑剤を介在させる潤滑剤供給手段を設けたことを特徴とする等速自在継手。
2. 潤滑剤供給手段は、保持器の窓部に連通する溝にて構成されることを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
3. 潤滑剤供給手段は、保持器の少なくとも一方の軸方向端面から窓部に達する溝にて構成されることを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
4. 前記溝は保持器の外径面及び／又は内径面に設けられていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の等速自在継手。
5. 前記溝は保持器の外径面及び内径面に設けられ、外径面側の溝と内径面側の溝とが形状が同一であることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の等速自在継手。
6. 前記溝は保持器の外径面及び内径面に設けられ、外径面側の溝と内径面側の溝とが形状が異なることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の等速自在継手。
7. 前記溝は保持器の外径面及び内径面に設けられ、外径面側の溝と内径面側の溝とが径方向に対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の等速自在継手。
8. 前記溝は保持器の外径面及び内径面に設けられ、外径面側の溝と内径面側の溝とが径方向に対応しない位置に設けられていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の等速自在継手。
9. 前記溝は所定の窓部に対応して設けられていることを特徴とする請求項２〜請求項８のいずれか１項に記載の等速自在継手。
10. 前記溝は全窓部に対応して設けられていることを特徴とする請求項２〜請求項８のいずれか１項に記載の等速自在継手。
11. 前記溝は保持器の軸線と平行に直線的に配設されていることを特徴とする請求項２〜請求項１０のいずれか１項に記載の等速自在継手。
12. 前記溝は保持器の軸線に対して所定角度で直線的に傾斜していることを特徴とする請求項２〜請求項１０のいずれか１項に記載の等速自在継手。
13. 前記溝は曲線的に湾曲していることを特徴とする請求項２〜請求項１０のいずれか１項に記載の等速自在継手。
14. 前記溝は、一つの窓部に対して複数本あり、窓部の中心に関して対称位置に配設されていることを特徴とする請求項２〜請求項１３のいずれか１項に記載の等速自在継手。
15. 前記溝は、一つの窓部に対して複数本あり、窓部の中心に関して非対称位置に配設されていることを特徴とする請求項２〜請求項１３のいずれか１項に記載の等速自在継手。

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