JP2013104554A

JP2013104554A - 車両用ボールタイプ等速ジョイント

Info

Publication number: JP2013104554A
Application number: JP2011278683A
Authority: JP
Inventors: Pil Ki Kim; キキム，ピル
Original assignee: Hyundai Wia Corp
Current assignee: Hyundai Wia Corp
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2013-05-30
Also published as: KR20130054012A; KR101336506B1; EP2594821A3; EP2594821B1; CN103115078A; EP2594821A2

Abstract

【課題】最大切れ角量の向上と共に、ボール及びアウターレースの接触圧力を減らせる、車両用ボールタイプ等速ジョイントを提供する。
【解決手段】シャフトの一端に連結設けられるインナーレースと、それの外部に設けられるアウターレースと、前記インナーレースの回転動力を該アウターレースに伝達する複数個のボールと、該ボールを各々保持する窓が形成されているケージとを含んでおり、前記アウターレースのボールトラックはアウターレースの半径トラックと、それに連接されているアウターレースの直線トラックの区間に分け、前記インナーレースのボールトラックはインナーレースの直線トラックと、それに連接されているインナーレースの半径トラックの区間に分けて、切れ角にならない場合、前記アウターレースの半径トラックの回転中心と前記インナーレースの半径トラックの回転中心が垂直中心軸上の同じ点に位置し、同一の垂直オフセット量を有する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、車両用ボールタイプ等速ジョイントに関し、より詳しくは、アウターレースのボールトラックをアウターレースの半径トラックとアウターレースの直線トラックの二つの区間に分け、インナーレースのボールトラックをインナーレースの直線トラックとインナーレースの半径トラックの二つの区間に分けて、アウターレースの半径トラックの回転中心とインナーレースの半径トラックの回転中心が同一の垂直オフセット量を有し、垂直中心軸上の同じ点に位置することによって最大切れ角量を向上させると共に、ボールとアウターレースとの接触圧力を減らすことができる、車両用ボールタイプ等速ジョイントに関する。

一般に、ジョイントは回転軸の角度が互いに異なる回転軸に回転動力（トルク）を伝達するためのものであって、動力伝達角度が小さい推進軸の場合にはフックジョイントおよびフレキシブルジョイントなどが使用され、動力伝達角度が大きい前輪駆動車の駆動軸の場合には等速ジョイントが使用される。

前記等速ジョイントは駆動軸と受動軸との交差角が大きい場合においても等速で円滑に動力を伝達できるので独立懸架方式の前輪駆動車のアクスル軸に主に用いられ、シャフトを中心としてエンジン側（インボード側）はトライポッドタイプジョイントからなり、シャフトを中心としてタイヤ側（アウトボード側）はボールタイプジョイントからなる。

図１は一般的な等速ジョイントの断面構成図であり、図２は一般的な等速ジョイントの外形構成図である。

図１および図２に示されているように、一般的な等速ジョイントの構成は、シャフト１を中心としてエンジン側（インボード側）はトライポッドタイプジョイントからなり、シャフト１を中心として車輪側（アウトボード側）はボールタイプジョイントからなる。

シャフト１を中心としてエンジン側（インボード側）に設置されているトライポッドタイプジョイントの構成は、エンジン（図示せず）の回転動力を伝達し、内部にグルーブが形成されているハウジング２と、前記ハウジング２の回転動力が伝達されて回転するシャフト１と、前記ハウジング２とシャフト１とを連結するために前記シャフト１の一端に連結されて前記ハウジング２の内部に設けられ、トライポッドタイプのトラニオンが形成されているスパイダー３と、前記スパイダー３のトラニオンの外周面に設けられるニードルローラ６と、前記ニードルローラ６の外周面に設けられる球面ローラー５と、前記球面ローラー５の外周面に設けられて前記ハウジング２とシャフト１との摩擦を減少させる円筒ローラ４と、前記ニードルローラ６および球面ローラー５の上端に設けられるストライクアウト７と、クリップ８と、前記スパイダー３の側端に設けられるリテーナリング９と、前記ハウジング２に一端が連結され前記シャフト１に他端が連結されるブーツ１０と、前記ブーツ１０をそれぞれ固定させるためのクランピングバンド１１、１２とを含んで構成される。

また、シャフト１を中心として車輪側（アウトボード側）に設置されているボールタイプジョイントの構成は、前記トライポッドタイプジョイントの回転動力が伝達されて回転するシャフト１と、前記シャフト１の一端に連結設けられるインナーレース１５と、前記インナーレース１５の外部に設けられるアウターレース１３と、前記インナーレース１５の回転動力を前記アウターレース１３に伝達するための複数個のボール１６と、前記ボール１６を保持するためのケージ１４と、前記アウターレース１３の外部に設けられるセンサリング１７と、前記シャフト１に一端が連結され前記アウターレース１３に他端が連結されるブーツ１８と、前記ブーツ１８を固定させるためのクランピングバンド１９、２０とを含んで構成される。

そして、シャフト１の中間にはダンパー２１がバンド２２、２３を利用して設けられ、前記ダンパー２１は本体２１２の内部に質量体２１１が設けられる構造からなる。

以下、前記構成による一般的な等速ジョイントの作用について説明する。
エンジン（図示せず）から出力された回転動力がトランスミッション（図示せず）を経由してハウジング２に伝達されるとハウジング２が回転し、このようなハウジング２の回転動力は円筒ローラ４、球面ローラー５およびニードルローラ６を通じてスパイダー３に伝達されることによって、スパイダー３に連結されているシャフト１を回転させる。

また、前記シャフト１の回転動力はインナーレース１５およびボール１６を経由してアウターレース１３に伝達されることによって、アウターレース１３に連結される車輪（図示せず）を回転させることになる。

この場合、シャフト１を中心としてエンジン側（インボード側）に設置されているトライポッドタイプジョイントでは円筒ローラ４がハウジング２のグルーブ内をスライディング移動することによって、円筒ローラ４と関連しているシャフト１の回転角度が異なることになり、これによって、車両の変位によって切れ角になり、シャフト１を中心として車輪側（アウトボード側）に設置されているボールタイプジョイントではボール１６によってアウターレース１３の回転角度が異なることになるので、車両の変位によって切れ角になる。

これと共に、トライポッドタイプジョイント側のブーツ１０およびボールタイプジョイント側のブーツ１８は、それぞれトライポッドタイプジョイントおよびボールタイプジョイントの外部を取り囲んで密封させることによって、トライポッドタイプジョイントおよびボールタイプジョイントが外部汚染物質によって損傷するのを防止する。

また、エンジンから出力されたトルクがトランスミッションを経由してシャフト１を通じて車輪側にトルクを伝達する時、高速で回転するシャフト１においてある回転速度では不均衡回転が発生することになるが、このような不均衡回転は望ましくない振動をもたらして駆動系の作動に好ましくない影響を与えることになる。このような不均衡回転による望ましくない振動を抑制するためにシャフト１の中間部分に設けられたダンパー２はシャフト１の高速回転時、シャフト１から発生する有害な振動周波数によるブーミングノイズ（ｂｏｏｍｉｎｇｎｏｉｓｅ）を防止する。

図３は従来の車両用ボールタイプ等速ジョイントの分解構成図であり、図４は従来の車両用ボールタイプ等速ジョイントの斜視構成図であり、図５は従来の車両用ボールタイプ等速ジョイントの切れ角前の断面構成図であり、図６は従来の車両用ボールタイプ等速ジョイントの切れ角後の断面構成図である。

図３乃至図６に示されているように、従来の車両用ボールタイプ等速ジョイントは、ケージ１４およびインナーレース１５がボール１６を固定しており、操向によってボール１６がアウターレース１３の内周面に長さ方向に形成されているグルーブ１３１内を移動する構造からなる。

アウターレース１３のボールトラックＯＢＴは回転中心ｒ２から半径Ｒ２の軌跡を描き、インナーレース１５のボールトラックＩＢＴは回転中心ｒ３から半径Ｒ３の軌跡を描いて形成される。

ボール１６の中心からアウターレース１３のボールトラックＯＢＴの回転中心ｒ２とインナーレース１５のボールトラックＩＢＴの回転中心ｒ３とのなす漏斗角ｆは六つのボールタイプジョイントである場合は１４〜１７であり、八つのボールタイプジョイントである場合は８〜１４である。前記漏斗角ｆはジョイントの切れ角および回転運動を円滑にするが、このような漏斗角ｆが確保できないとジョイントの挟みおよび効率低下などが発生することになる。

前記アウターレース１３のボールトラックＯＢＴの回転中心ｒ２と前記インナーレース１５のボールトラックＩＢＴの回転中心ｒ３はジョイント回転中心ｒ１を基準にして一定のオフセット量Ｒ１を有して平行に位置している。切れ角時にケージ１４およびボール１６はインナーレース１５の切れ角量の半角ほど回転し、アウターレース１３のボールトラック回転中心ｒ２とインナーレース１５のボールトラック回転中心ｒ３はジョイント回転中心ｒ１を基準にしてオフセット量Ｒ１を半径にして回転する。

しかしながら、前記従来のボールタイプ等速ジョイントは、最大切れ角量が４６度乃至５０度までに限られる問題点がある。

本発明の目的は前記のような従来の問題点を解決するためのものであって、アウターレースのボールトラックをアウターレースの半径トラックとアウターレースの直線トラックの二つの区間に分け、インナーレースのボールトラックをインナーレースの直線トラックとインナーレースの半径トラックの二つの区間に分けて、アウターレースの半径トラックの回転中心とインナーレースの半径トラックの回転中心が同一の垂直オフセット量を有し、垂直中心軸上の同じ点に位置することによって最大切れ角量を向上させると共に、ボールとアウターレースとの接触圧力を減らすことができる、車両用ボールタイプ等速ジョイントを提供することにある。

前記目的を達成するための手段として本発明の構成は、シャフトの一端に連結設けられるインナーレースと、前記インナーレースの外部に設けられるアウターレースと、前記インナーレースの回転動力を前記アウターレースに伝達するための複数個のボールと、前記ボールをそれぞれ保持するための窓が形成されているケージを含んで構成され、前記アウターレースのボールトラックはアウターレースの半径トラックとそれに連接されているアウターレースの直線トラックの二つの区間に分け、前記インナーレースのボールトラックはインナーレースの直線トラックとそれに連接されているインナーレースの半径トラックの二つの区間に分けて、切れ角にならない場合は、前記アウターレースの半径トラックの回転中心と前記インナーレースの半径トラックの回転中心が垂直中心軸上の同じ点に位置し、同一の垂直オフセット量を有した方が望ましい。

本発明の構成は、前記アウターレースの半径トラックの回転中心とインナーレースの半径トラックの回転中心が垂直中心軸上のジョイント回転中心より上方の同じ点に位置した方が望ましい。

本発明の構成は、前記アウターレースの半径トラックの回転中心と前記インナーレースの半径トラックの回転中心が垂直中心軸上のジョイント回転中心より上方の同じ点にある時、オフセット量ｆ１とＰ．Ｃ．Ｄとの比率ｆ１／Ｐ．Ｃ．Ｄは０〜０．２である方が望ましい。

本発明の構成は、前記アウターレースの半径トラックの回転中心とインナーレースの半径トラックの回転中心が垂直中心軸上のジョイント回転中心より下方の同じ点に位置した方が望ましい。

本発明の構成は、前記アウターレースの半径トラックの回転中心と前記インナーレースの半径トラックの回転中心が垂直中心軸上のジョイント回転中心より下方の同じ点にある時、オフセット量ｆ１とＰ．Ｃ．Ｄとの比率ｆ１／Ｐ．Ｃ．Ｄは０より大きい方が望ましい。

本発明の構成は、前記アウターレースの直線トラックの傾斜角度の範囲は０〜１０ｄｅｇである方が望ましい。

本発明の構成は、前記インナーレースの直線トラックの傾斜角度の範囲は０〜１０ｄｅｇである方が望ましい。

本発明の構成は、切れ角にならない場合、前記ボールは傾斜角度を有するアウターレースの直線トラックと傾斜角度を有するインナーレースの直線トラックとの間に位置した方が望ましい。

本発明の構成は、切れ角になると一つ以上のボールがアウターレースの半径トラックとインナーレースの半径トラックとの間に位置した方が望ましい。

本発明の構成は、切れ角になる場合、最大５４度までになる方が望ましい。

本発明は、アウターレースのボールトラックをアウターレースの半径トラックとアウターレースの直線トラックの二つの区間に分け、インナーレースのボールトラックをインナーレースの直線トラックとインナーレースの半径トラックの二つの区間に分けて、アウターレースの半径トラックの回転中心とインナーレースの半径トラックの回転中心が同一の垂直オフセット量を有し、垂直中心軸上の同じ点に位置することによって最大切れ角量を向上させると共に、ボールとアウターレースとの接触圧力を減らすことができる。

一般的な等速ジョイントの断面構成図である。一般的な等速ジョイントの外形構成図である。従来の車両用ボールタイプ等速ジョイントの分解構成図である。従来の車両用ボールタイプ等速ジョイントの斜視構成図である。従来の車両用ボールタイプ等速ジョイントの切れ角前の断面構成図である。従来の車両用ボールタイプ等速ジョイントの切れ角後の断面構成図である。本発明の一実施例に従う車両用ボールタイプ等速ジョイントの斜視構成図である。本発明の一実施例に従う車両用ボールタイプ等速ジョイントの断面構成図である。図８のＡ-Ａ線断面図である。本発明の一実施例に従う車両用ボールタイプ等速ジョイントの半径トラックの回転中心がジョイント回転中心の上方にある場合の断面構成図である。本発明の一実施例に従う車両用ボールタイプ等速ジョイントの半径トラックの回転中心がジョイント回転中心の上方にある場合のアウターレースの凹部詳細断面構成図である。本発明の一実施例に従う車両用ボールタイプ等速ジョイントの半径トラックの回転中心がジョイント回転中心の下方にある場合の断面構成図である。本発明の一実施例に従う車両用ボールタイプ等速ジョイントの半径トラックの回転中心がジョイント回転中心の下方にある場合のアウターレースの凹部詳細断面構成図である。本発明の一実施例に従う車両用ボールタイプ等速ジョイントが切れ角になる場合の断面構成図である。本発明の一実施例に従う車両用ボールタイプ等速ジョイントが切れ角になる場合の凹部詳細断面構成図である。

以下、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるように詳しく説明するために、本発明の最も望ましい実施例を添付図面を参照して詳しく説明する。本発明の目的、作用および効果を含んだその他の目的、特徴点並びに動作上の利点などが望ましい実施例の説明によって、より明確になるだろう。

また、本発明における実施例は様々の実施可能な例中において当業者の理解のために最も望ましい実施例を選択して提示しているものであって、本発明の技術的な思想が必ずそれらに限定されるものではなく、本発明の技術的な思想を外れない範囲内で多様な変化、付加および変更が可能であるのはもちろんであり、均等な他の実施例も実施可能である。

図７乃至図１５に示されているように、本発明の一実施例に従う車両用ボールタイプ等速ジョイントの構成は、シャフトの一端に連結設けられるインナーレース３５と、前記インナーレース３５の外部に設けられるアウターレース３３と、前記インナーレース３５の回転動力を前記アウターレース３３に伝達するための複数個のボール３６と、前記ボール３６をそれぞれ保持するための窓が形成されているケージ３４とを含んで構成され、前記アウターレース３３のボールトラック３３Ｂはジョイント回転中心Ｏから半径Ｒ１を有するアウターレースの半径トラック３３Ｂ１と、それに連接して傾斜角度３３Ｃを有するアウターレースの直線トラック３３Ｂ２の二つの区間に分け、前記インナーレース３５のボールトラック３５Ｂは傾斜角度３５Ｃを有するインナーレースの直線トラック３５Ｂ２と、それに連接してジョイント回転中心Ｏから半径Ｒ２を有するインナーレースの半径トラック３５Ｂ１の二つの区間に分けて、切れ角にならない場合は前記アウターレースの半径トラック３３Ｂ１の回転中心Ｏ１Ａと前記インナーレースの半径トラック３５Ｂ１の回転中心Ｏ２Ａが垂直中心軸Ｚ上の同じ点に位置し、同一の垂直オフセット量ｆ１、ｆ２を有する構造からなる。

図１０は本発明の一実施例に従う車両用ボールタイプ等速ジョイントの半径トラックの回転中心がジョイント回転中心の上方にある場合の断面構成図であり、図１１は本発明の一実施例に従う車両用ボールタイプ等速ジョイントの半径トラックの回転中心がジョイント回転中心の上方にある場合のアウターレースの凹部詳細断面構成図であって、図１０および図１１に示されているように、アウターレースの半径トラック３３Ｂ１の回転中心Ｏ１Ａと前記インナーレースの半径トラック３５Ｂ１の回転中心Ｏ２Ａが垂直中心軸Ｚ上のジョイント回転中心Ｏより上方の同じ点に位置し、同一の垂直オフセット量ｆ１を有する構造からなる。また、前記のようにアウターレースの半径トラック３３Ｂ１の回転中心Ｏ１Ａと前記インナーレースの半径トラック３５Ｂ１の回転中心Ｏ２Ａが垂直中心軸Ｚ上のジョイント回転中心Ｏより上方にある時、オフセット量ｆ１とＰ．Ｃ．Ｄとの比率ｆ１／Ｐ．Ｃ．Ｄは０〜０．２である構造からなる。前記Ｐ．Ｃ．Ｄはジョイント回転中心Ｏを中心に置いて、互いに対向している二つのボール３６の中心間の距離である。

図１２は本発明の一実施例に従う車両用ボールタイプ等速ジョイントの半径トラックの回転中心がジョイント回転中心の下方にある場合の断面構成図であり、図１３は本発明の一実施例に従う車両用ボールタイプ等速ジョイントの半径トラックの回転中心がジョイント回転中心の下方にある場合のアウターレースの凹部詳細断面構成図であって、図１２および図１３に示されているように、アウターレースの半径トラック３３Ｂ１の回転中心Ｏ１Ａと前記インナーレースの半径トラック３５Ｂ１の回転中心Ｏ２Ａが垂直中心軸Ｚ上のジョイント回転中心Ｏより下方の同じ点に位置し、同一の垂直オフセット量ｆ２を有する構造からなる。また、前記アウターレースの半径トラック３３Ｂ１の回転中心Ｏ１Ａと前記インナーレースの半径トラック３５Ｂ１の回転中心Ｏ２Ａが垂直中心軸Ｚ上のジョイント回転中心Ｏより下方にある時、オフセット量ｆ２とＰ．Ｃ．Ｄとの比率ｆ２／Ｐ．Ｃ．Ｄは０より大きい構造からなる。

前記ジョイント回転中心Ｏは二つの水平中心軸Ｘ、Ｙと垂直中心軸Ｚとが合う点からなる。

前記アウターレースの直線トラック３３Ｂ２の傾斜角度３３Ｃおよび、前記インナーレースの直線トラック３５Ｂ２の傾斜角度３５Ｃの範囲は０〜１０ｄｅｇである。

前記アウターレース３３の内球面３３Ａとアウターレースの半径トラック３３Ｂ１との間の距離Ｌ１は、ボール３６との接触深さになる。

前記ケージ３４の外球面３４Ａは半径Ｒ３Ａを有し、前記アウターレース３３の内球面３３Ａと接する構造からなる。

前記ケージ３４の内球面３４Ｂは半径Ｒ３Ｂを有し、前記インナーレース３５の外球面３５Ａと接する構造からなる。

切れ角にならない場合、前記ボール３６は傾斜角度３３Ｃを有するアウターレースの直線トラック３３Ｂ２と傾斜角度３５Ｃを有するインナーレースの直線トラック３５Ｂ２との間に位置して方向性を与えることによって、円滑な作動が行われることになる。

図１４は本発明の一実施例に従う車両用ボールタイプ等速ジョイントが切れ角になる場合の断面構成図であり、図１５は本発明の一実施例に従う車両用ボールタイプ等速ジョイントが切れ角になる場合の凹部詳細断面構成図であって、図１４および図１５に示されているように、切れ角になれば、少なくとも一つ以上のボール３６がアウターレースの半径トラック３３Ｂ１とインナーレースの半径トラック３５Ｂ１との間に位置して漏斗角ｆｕを発生させる構造からなる。前記漏斗角ｆｕは、ボール３６の中心からアウターレースの半径トラック３３Ｂ１の回転中心Ｏ１Ａとインナーレースの半径トラック３５Ｂ１の回転中心Ｏ２Ａとのなす角であって、ジョイントの切れ角および回転運動が円滑になるようにする。

以下、前記構成による本発明の一実施例に従う車両用ボールタイプ等速ジョイントの作用について説明する。

エンジン（図示せず）から出力された回転動力がシャフトを回転させると、シャフトの回転動力はインナーレース３５およびボール３６を経由してアウターレース３３に伝達されることによって、アウターレース３３に連結する車輪（図示せず）を回転させることになる。

シャフトを中心として車輪側（アウトボード側）に設置されているボールタイプ等速ジョイントではボール３６によってアウターレース３３の回転角度が異なることになるので車両の変位によって切れ角になるが、この場合、最大５４度まで可能である。

切れ角になると一つ以上のボール３６がアウターレースの半径トラック３３Ｂ１とインナーレースの半径トラック３５Ｂ１との間に位置することになるが、このようにボール３６がアウターレースの半径トラック３３Ｂ１に位置になると前記アウターレース３３の内球面３３Ａとアウターレースの半径トラック３３Ｂ１との間の距離Ｌ１が相対的に長く形成されているため、ボール３６とアウターレース３３との接触面が大きくなり、これによって接触圧力を減らすことができる。

１シャフト
３３アウターレース
３４ケージ
３５インナーレース
３６ボール

Claims

シャフトの一端に連結設けられるインナーレースと、前記インナーレースの外部に設けられるアウターレースと、前記インナーレースの回転動力を前記アウターレースに伝達するための複数個のボールと、前記ボールをそれぞれ保持するための窓が形成されているケージとを含んで構成され、
前記アウターレースのボールトラックはアウターレースの半径トラックとそれに連接されているアウターレースの直線トラックの二つの区間に分け、
前記インナーレースのボールトラックはインナーレースの直線トラックとそれに連接されているインナーレースの半径トラックの二つの区間に分けて、
切れ角にならない場合、前記アウターレースの半径トラックの回転中心と前記インナーレースの半径トラックの回転中心が垂直中心軸上の同じ点に位置し、同一の垂直オフセット量を有することを特徴とする車両用ボールタイプ等速ジョイント。
前記アウターレースの半径トラックの回転中心とインナーレースの半径トラックの回転中心が垂直中心軸上のジョイント回転中心より上方の同じ点に位置することを特徴とする請求項１に記載の車両用ボールタイプ等速ジョイント。
前記アウターレースの半径トラックの回転中心と前記インナーレースの半径トラックの回転中心が垂直中心軸上のジョイント回転中心より上方の同じ点にある時、オフセット量ｆ１とＰ．Ｃ．Ｄとの比率ｆ１／Ｐ．Ｃ．Ｄは０〜０．２であることを特徴とする請求項２に記載の車両用ボールタイプ等速ジョイント。
前記アウターレースの半径トラックの回転中心とインナーレースの半径トラックの回転中心が垂直中心軸上のジョイント回転中心より下方の同じ点に位置することを特徴とする請求項１に記載の車両用ボールタイプ等速ジョイント。
前記アウターレースの半径トラックの回転中心と前記インナーレースの半径トラックの回転中心が垂直中心軸上のジョイント回転中心より下方の同じ点にある時、オフセット量ｆ１とＰ．Ｃ．Ｄとの比率ｆ１／Ｐ．Ｃ．Ｄは０より大きいことを特徴とする請求項４に記載の車両用ボールタイプ等速ジョイント。
前記アウターレースの直線トラックの傾斜角度は０〜１０ｄｅｇの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の車両用ボールタイプ等速ジョイント。
前記インナーレースの直線トラックの傾斜角度は０〜１０ｄｅｇの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の車両用ボールタイプ等速ジョイント。
切れ角にならない場合、前記ボールは傾斜角度を有するアウターレースの直線トラックと傾斜角度を有するインナーレースの直線トラックとの間に位置することを特徴とする請求項１に記載の車両用ボールタイプ等速ジョイント。
切れ角になると一つ以上のボールがアウターレースの半径トラックとインナーレースの半径トラックとの間に位置することを特徴とする請求項１に記載の車両用ボールタイプ等速ジョイント。
切れ角になる場合、最大５４度まで切れ角になることを特徴とする請求項９に記載の車両用ボールタイプ等速ジョイント。