JP2013536388A - 固定型等速ジョイント - Google Patents

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Abstract

ボールガイドトラックは二重の、多重のまたは分化した中心オフセットを有する相異なるグローブ形状の第１および第２トラックを備え、ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、ボールの動きが比較的大きいトラックには小さいオフセットが印加され、ボールの動きが比較的小さいトラックには大きいオフセットが印加される。

Description

本発明は等速ジョイントに関し、より詳しくは、一般に、例えば自動車の駆動軸に比較的に高い作動角を有する回転軸の間の回転トルクを伝達するために使用される駆動システム用固定型等速ジョイントに関する。
一般に、等速ジョイントは車両駆動システムで回転動力（トルク）を伝達するために使用されるものであって、通常、軸の間に角変位（angular displacement)だけ可能な固定型等速ジョイントと、軸の間に角変位および軸変位（axial displacement）のいずれも可能なプランジング型ジョイントに区分される。固定型等速ジョイントは、例えばプランジング型ジョイントに比べて、４５°以上、比較的高い操作性で操作することが必要である。
図１はゼッパ型（Rzeppa type)等速ジョイント（以下、ゼッパジョイントという）として知られた従来の固定型等速ジョイントを示す図である。このジョイントは複数（つまり、６つ）のアウタボールグローブ１１１と形成された球形の内側空間を有するアウタレース１１、および複数（つまり、６つ）の当該インナボールグローブ１２１を有するインナーレース１２を備える。複数（つまり、６つ）のトルク伝達ボール１３が、アウタボールグローブ１１１と相応するインナボールグローブ１２１、および、同一平面にボール１３を維持させるための複数（つまり、６つ）のケージ窓１４１を有するケージ１４によって限定される各トラックに収容されてガイドされる。
ゼッパジョイントでは、それぞれ半径を有する曲線模様の接触面を有するアウタおよびインナーレース１１，１２のボールガイドグローブ１１１，１２１と、アウタおよびインナーガイドグローブ１１１，１２１の中心Ｃ’およびＣ”は、それぞれアウタおよびインナーレース１１，１２の球形ジョイントの中心Ｃ０に対して、反対方向に同じ距離ｆほどオフセットされる。前記アウタおよびインナージョイントが互いに対して切れ角（articulated）になる時に等速性を維持しボール１３の柔軟な動きを図るために、アウタボールグローブ１１１およびインナボールグローブ１２１の中心オフセットｆが印加される。ファンネル角θｆは、ジョイントが特定のジョイント作動角である時に、アウタボールグローブ１１１およびインナボールグローブ１２１のボール接触点での接線の間の角度と定義される。前記ファンネル角θｆは、一般にボールのピッチ円半径ＰＣＲと、アウタボールグローブ１１１およびインナボールグローブ１２１の中心オフセットｆと、によって決定される。前記ボール１３はファンネル角θｆが存在するグローブ１１１，１２１で加圧され、その結果、発生する軸力ｆが前記ボール１３に印加され、結局、前記ケージ１４に対する接触力で印加される。したがって、中心オフセットｆおよびファンネル角θｆの選択が、ジョイントの強度および耐久性の決定において重要な因子となる。
図２は作動角θからゼッパジョイントのファンネル角θｆを示す図である。この構造において、上部ボール１３ｕおよび下部ボール１３ｗのファンネル角θｆは同じであり、ジョイント作動角θ内でファンネル角θｆは一定である。図３は一般的なゼッパジョイントから各グローブに対するボール接触力ｆの方向を示している。力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３およびＦ４は同じ方向であり、総ボールの接触力はこのような力の和で計算される。
図４はボール１３を同一平面に維持させるために共通平面に整列したケージ窓１４１を有するケージ１４の一般的な形態を示す図である。一般に、固定型ジョイントにおいてケージ１４の強度または耐久性はウェブ領域１４２（つまり、隣り合う二つのケージ窓ＣＷの間の構造領域）上の応力によって決定される。このとき、ウェブ応力はウェブ領域１４２あたりのボール接触力ｆ（ファンネル角θｆにより存在）と定義される。また、ケージウェブ領域１４２は、組立時（最小組立角θａの存在）および作動時（最大のジョイント作動角の存在）にボールの動きの全範囲を覆うことができる大きさを有するように設計されたケージ窓ＣＷの幅によって決定される。したがって、ケージ１４の強度または耐久性を向上させるためには、適切な中心オフセットｆの選択を通したファンネル角θｆおよびボールの動きの最適化が要求される。
図５は組み立てのためにジョイントが切れ角になる状態を示す図である。一般的な固定型ジョイントにおいて、作動角θが組立角θａより小さいように設計されるため、前記ボール１３をジョイントに組み立てる時に最大のボールの動きが生じる。最小組立角θａは、特定のボールの直径ＤＢがケージ窓１４１の周り、および、アウタレースグローブ１１１の外郭の間のすきま１より小さい時の角と定義される。したがって、最小組立角θａを減らすために、ジョイント中心線Ｌ０からアウタレースグローブ１１１の周りまでの距離Ｄｚが大きくならなければならないし、したがって、アウタレース１１とジョイントのサイズが大きくなるという短所がある。
図６はジョイントが最小組立角θａを有する場合、ボールの動きＭｗを示す図である。ジョイント角の存在時、ボール１３は、切れ角の中立的な（基準）平面ＰＡに対する特定グローブの角位置によって、ケージ１４内の相異なる角位置にあると想定する。この図において、前記最小組立角θａが増加すると、最大ボール動作Ｍｗも増加し、結局、ボール１３およびケージウェブ１４２の対応辺の間が最小すきまδ２になるためには、前記ケージ窓１４１の幅ＣＷも増加しなければならないので、これによりウェブ領域１４２が減少し、これはケージ１４の強度弱化を招くことになる。
前記のように、従来の固定型ジョイントは前記ケージ設計において限界があるので、作動時に反復的に応力を受けることになる前記ケージの機械的強度を向上させるために、前記ケージウェブ領域１４２の厚さを拡張するのが難しくなり、前記ジョイントを小型に設計するには限界がある。しかも、従来の設計では最小組立角θａの必要に応じて最小サイズの窓を必要とするため、伝統的な６−ボールタイプジョイントよりもっと多くの数のボールを備えるハイ−ボールジョイントに従来のジョイント構造を適用すれば、前記ウェブケージ（さらに前記ジョイント）の体積が比例的に増加することになる。したがって、自動車の体積と重量を増加させないようにするためには、通常、ジョイントの大きさに限界があるので、従来のジョイントの設計を８つまたは１０つのボールなど６つ以上のボールを備える固定型ジョイントに適用するのは問題がある。
したがって、従来のジョイントの問題点に鑑みて、本発明は信頼できる構造、向上した構造および耐久性を有する固定型等速ジョイントを提供する。
また、本発明は、通常の車両に流行する６−ボールタイプジョイントと、多数のトルク伝達ボールを有する８-ボールおよび１０−ボールタイプなどの高エネルギー効率のジョイントにも効果的に適用できる、固定型等速ジョイントのための向上した構造と設計を提供する。
また、本発明は、一般に高い応力が反復的に印加されることによって損傷しやすいボールケージ（特に、前記ケージのウェブ部分）、特にその内部に収容している複数（つまり、６つ以上）のボールを通して、ジョイント軸の間に回転トルクを伝達するために、ケージ窓に適切かつ十分な強度および耐久性を追加的に提供できる固定型等速ジョイントに、新しく向上した構造を提供する。
前述したように、ゼッパジョイントのような従来のジョイントの構造は、ケージ強度または耐久性面で前述のような問題点などを有する。かかる従来のジョイントの問題点を解決するための試みとして、本発明の発明者らは、ケージ強度または耐久性を増加させるための効果的な方法の一つとして、ケージでの最大ボール動作を減らすことで、ケージウェブ領域を最適に増加させることにより実現することができると認めた。このような目的を達成するために、本発明は、設計されたジョイント組立角から最大ボール動作を減らすことができ、したがって、ケージのウェブ領域を増加させることができるボールグローブの角位置に応じた相異なるオフセットを有する分化した（例えば、二重または多重の）オフセット構造を有するボールグローブ形態を提供する。
後述するが、本発明は、ケージ内で最大ボール動作を減らすことができるように構成されたグローブ形態において分化した（二重または多重の）オフセットを提供する。本適用例において、前記分化したオフセットはアウタレースおよびインナーレースにある特定のボールグローブの角位置に応じた相異なるオフセットを適用することによって、好ましくは、ボールの動きが大きいトラックグローブには小さいオフセットを、ボールの動きが小さいトラックグローブには大きいオフセットを印加することによって定義される。前記最大ボール動作は、ボールの動きが中心オフセットの影響を受けるジョイントの最小組立角に至るまでジョイントが切れ角になる時が、ボールの最大の動きと定義される。また、ジョイントが最小組立角で切れ角になる時、各ケージでのボールの動きは、切れ角（articulation）の中立的な（基準）軸に対する特定グローブの角位置によって変わる。例えば、６つのボールを備えた固定型ジョイントで、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、切れ角の中立的な（基準）軸（例えば、図６のＰＡ）に位置した２つのボールは動かず、残りの４つのボールそれぞれはケージ窓内で切れ角の中立的な（基準）軸に対するボールの相対的な角位置によって可変する距離ほど動く。したがって、本発明によれば、ボールの動きが大きいグローブには小さいオフセットが、ボールの動きが小さいグローブには大きいオフセットが印加される場合、最大ボール動作（上記において定義した通り、最小組立角に至るまでジョイントが切れ角になる時のボールの最大の動き）は、作動特性が悪くならなくても減少できる。
したがって、分化したオフセットを有する本発明においては、最大ボール動作が効果的に減少するため、ケージ窓の大きさを減らすことができ、ケージウェブ領域の厚さを最大ボール動作の減少量に比例して拡張させることができる。したがって、本発明の固定型ジョイントは、本発明の分化したオフセット概念を適用しない従来のジョイントに比べて、ケージの強度を向上させることができる。
本発明の一側面によれば、内球面を有し、前記内球面の軸方向に形成された複数のガイドグローブを有し、各ガイドグローブは円形の縦方向断面を有するアウタレースと；
外球面を有し、前記外球面の軸方向に形成された複数のガイドグローブを有し、各ガイドグローブは円形の縦方向断面を有し、前記アウタレースのガイドグローブと前記ジョイントの周りに沿って配列された複数のボールガイドトラックを構成するインナーレースのガイドグローブとを有するインナーレースと；
前記ボールガイドトラックに配置された複数のボールと；
前記アウタレースの内球面と前記インナーレースの外球面の間に設けられ、前記ボールをその内部に維持するための複数の窓を有するケージを含んで構成され、
前記ボールガイドトラックは、複数個または他の中心オフセットを有する相異なるグローブ構造を有し、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、小さいオフセットはボールの動きが比較的大きいトラックに印加され、大きいオフセットはボールの動きが比較的に小さいトラックに印加されることを特徴とする固定型等速ジョイントを提供する。
本発明の他の側面によれば、内球面を有し、前記内球面の軸方向に形成された複数のガイドグローブを有するアウタレースと；
外球面を有し、前記外球面の軸方向に形成された複数のガイドグローブを有し、前記アウタレースのガイドグローブと前記ジョイントの周りに沿って配列された複数のボールガイドトラックを構成するインナーレースのガイドグローブとを有するインナーレースと；
前記ボールガイドトラックに配置された複数のボール；および
前記アウタレースの内球面と前記インナーレースの外球面の間に設けられ、前記ボールをその内部に維持するための複数の窓を有するケージを含んで構成され、
前記ボールガイドトラックは、相異なるグローブ構造を有し、前記ボールガイドトラックは第１グローブ構造を有する第１トラックと第２グローブ構造を有する第２トラックを備え；
前記第１トラックのグローブ構造は前記アウタレースの各ガイドグローブが中心のある第１円形を含む縦断面形態を有し、前記インナーレースの各ガイドグローブが中心のある第２円形を含む縦断面形態を有し、前記第１円形の中心および前記第２円形の中心はそれぞれ前記ジョイントのジョイント中心線から第１オフセット距離ほど移動した反対側に位置することを特徴とし；
前記第２トラックのグローブ構造は前記アウタレースの各ガイドグローブが中心のある第１円形を含む縦断面形態を有し、前記インナーレースの各ガイドグローブが中心のある第２円形を含む縦断面形態を有し、前記第１円形の中心および前記第２円形の中心はそれぞれ前記ジョイントのジョイント中心線から第２オフセット距離ほど移動した反対側に位置し、前記第２オフセット距離は前記第１オフセット距離より小さいことを特徴とし；
大きいオフセット距離を有する前記第１トラックは、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、ボールの動きが比較的小さいトラックであり、小さいオフセット距離を有する前記第２トラックは、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、ボールの動きが比較的大きいトラックであることを特徴とする固定型等速ジョイントを提供する。
本発明の望ましい一実施例によれば、前記ジョイントは６つのボールを含み、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、アウタレースの底に最も近いボールの角位置（angular position）が０度である時、１２０度と２４０度の位置にある２つのトラック、または６０度，１２０度，２４０度および３００度の位置にある４つのトラックに小さいオフセットを印加し、前記角位置以外に位置した残りのトラックは大きいオフセットを有することを特徴とする。
本発明の望ましい他の実施例によれば、前記ジョイントは８つのボールを含み、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、アウタレースの底に最も近いボールの角位置が０度である時、１３５度と２２５度の位置にある２つのトラック、または４５度，１３５度，２２５度および３１５度の位置にある４つのトラックに小さいオフセットを印加し、前記角位置以外に位置した残りのトラックは大きいオフセットを有することを特徴とする。
本発明の望ましい他の実施例によれば、前記ジョイントは１０つのボールを含み、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、アウタレースの底に最も近いボールの角位置が０度である時、１４４度，２１６度の位置にある２つのトラック、または３６度，１４４度，２１６度および３２４度の位置にある４つのトラックに小さいオフセットを印加し、前記角位置以外に位置した残りのトラックは大きいオフセットを有することを特徴とする。
本発明の望ましい他の実施例によれば、前記ボールガイドトラックは第３グローブ構造を有する第３トラックをさらに含み；前記第３トラックのグローブ構造は前記アウタレースの各ガイドグローブが中心のある第１円形を含む縦断面形態を有し、前記インナーレースの各ガイドグローブが中心のある第２円形を含む縦断面形態を有し、前記第１円形の中心および前記第２円形の中心はそれぞれ前記ジョイントのジョイント中心から第３オフセット距離ほど移動した反対側に位置し、前記第３オフセット距離の大きさは前記第１トラックの前記第１オフセット距離および前記第２トラックの前記第２オフセット距離の間であることを特徴とする。
中間オフセットを有する第３トラックは、通常ジョイントが組み立てのために切れ角になることによって、全体的にボールの動き量が中間であるトラックに適用される。
ゼッパジョイントとして知られた一般的な固定型等速ジョイントの断面図である。 ゼッパジョイントとして知られた一般的な固定型等速ジョイントの断面図である。 ゼッパジョイントとして知られた一般的な固定型等速ジョイントの断面図である。 内部に６つのボールを維持させるための６つの窓を有するボールケージの通常の形態を示す図である。 組み立てのためにジョイントが切れ角になる状態を示す断面図である。 ６ボールタイプのジョイントのケージ内におけるボールの動きを示す断面図である。 最小ジョイント組立角まで切れ角になる場合、６−ボールタイプ固定型等速ジョイントにおいて各ボールの動きを示す断面図である。 本発明の望ましい一実施例により分化したオフセット（つまり、二重オフセット）を６−ボールタイプジョイントに適用することを示す右側面図である。 本発明の望ましい他の実施例により分化したオフセット（つまり、二重オフセット）を６−ボールタイプジョイントに適用することを示す右側面図である。 本発明の望ましい一実施例による分化したオフセット（つまり、二重オフセット）の適用例を図８においてＥ-Ｅ線に沿って切開した断面図である。 本発明の望ましい他の実施例により分化したオフセット（つまり、三重または多重オフセット）を６−ボールタイプジョイントに適用することを示す右側面図である。 本発明の望ましい他の実施例により分化したオフセット（つまり、二重オフセット）を６−ボールタイプジョイントに適用することを示す右側面図である。 本発明の望ましい一実施例により分化したオフセット（つまり、二重オフセット）を８−ボールタイプジョイントに適用することを示す右側面図である。 本発明の望ましい他の実施例により分化したオフセット（つまり、二重オフセット）を８−ボールタイプジョイントに適用することを示す右側面図である。 本発明の望ましい他の実施例により分化したオフセット（つまり、三重オフセット）を８−ボールタイプジョイントに適用することを示す右側面図である。 本発明の望ましい一実施例により分化したオフセット（つまり、二重オフセット）を１０−ボールタイプジョイントに適用することを示す右側面図である。 本発明の望ましい他の実施例により分化したオフセット（つまり、二重オフセット）を１０−ボールタイプジョイントに適用することを示す右側面図である。 本発明の望ましい他の実施例により分化したオフセット（つまり、三重オフセット）を１０−ボールタイプジョイントに適用することを示す右側面図である。
添付図面を参考にして、本発明の望ましい実施例による固定型等速ジョイントをさらに詳細に説明する。しかし、下記の説明は前記固定型等速ジョイントの原理と例示的または望ましい構造を例示するためのものであり、以下の実施例に限定されるものではない。従って、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者は本発明の技術的な思想を逸脱しない範囲内で多様な変更と代替が可能であることを理解できるはずである。
下記では便宜上、同一または実質的に類似部分については同じ番号をつける。図７および図１８を参照すれば、ケージ内の最大ボール動作を減少させるようにグローブ形態において分化したオフセット（例えば、二重、三重または多重オフセット）を提供する本発明の望ましい実施例を説明する。
図７はジョイントが組み立てのために最小ジョイント組立角θａまで切れ角になる場合、６−ボールタイプジョイントのボールの動きを示す図であり、特定ケージ窓ＣＷでのボールの位置は中立的な（基準）平面ＰＡに対するボールの角位置（angular position)により変わる。一般に、前記最小ジョイント組立角ａは、最大作動角（作動時、ジョイントの最大切れ角）より大きくなるように設計される。したがって、ケージ窓１４１での最大ボール動作は、ジョイントが最大作動角θより大きい最小ジョイント組立角θａにある時に発生する。以下でさらに詳しく説明するが、本発明は特定トラックの角位置により分化したオフセットをトラックグローブに効果的に印加することによって、最大ボール動作を縮めることに関する。
前記６−ボールタイプジョイントが所定角度に切れ角になる場合、中立的な（基準）平面ＰＡに位置した前記２つのボールＢ１，Ｂ４は動かないが、残りの４つのボールＢ２，Ｂ３，Ｂ５，Ｂ６は前記ケージ窓ＣＷ内で回転または角運動方向に動く。前記ボールＢ２，Ｂ３，Ｂ５，Ｂ６はそれぞれ動きＭ２，Ｍ３，Ｍ５，Ｍ６を有し、Ｍ２はＭ６と同じで、Ｍ３はＭ５と同じである。６つのボールを有するジョイントで、Ｍ３およびＭ５はＭ２およびＭ６より若干大きい。したがって、最大ボールの動きをカバーするためのケージ窓ＣＷの最適幅は、距離Ｍ３およびＭ５によって決定される。ここで、特に指摘すべき点は、このような最大ボール動作Ｍ３，Ｍ５が切れ角（articulation angle:θａ）で正常的な作動条件下でなく、切れ角に応じた組み立て工程時だけ起こるという点である。
したがって、ボールの動きが前記２つのボールＢ３，Ｂ５（または４つのボールＢ２，Ｂ３，Ｂ５，Ｂ６）に対して減少すれば組み立て工程時だけでなく、作動中にもボール１３とケージウェブ領域１４２間の干渉なしに最大ボール動作が減少し得る。一般に、前記ボールの動きはジョイント角と中心オフセットｆに影響を受ける。中心オフセットｆが減少すると、ボールの動きも減ることになる。しかし、中心オフセットｆが減少すると、ジョイントの切れ角に限界を招くことになる。従って、本発明は動きが小さい（例えばＢ１およびＢ４位置）ボールを有するグローブに大きいオフセットを印加し、動きが大きい（例えばＢ２，Ｂ３，Ｂ５，Ｂ６位置）ボールを有するグローブには小さいオフセットを印加することによって、最大ボール動作を減少させるためのトラックグローブでの分化したオフセット構造を提供する。このような分化したオフセットグローブ構造で、小さいオフセットを有するグローブが最大ボール動作を減少させる役割を担当し、大きいオフセットを有するグローブはボールで円滑な切れ角を維持させる役割を果たす。
図８は本発明の望ましい一実施例により分化したオフセット（つまり、二重オフセット）を６−ボールタイプジョイントに適用することを示す図である。図９は本発明の望ましい他の実施例により分化したオフセット（つまり、二重オフセット）を６−ボールタイプジョイントに適用することを示す図である。前記６−ボールタイプジョイントでは、前記ジョイントが最小ジョイント組立角θａで切れ角になる場合、最大ボールの動きはＢ３およびＢ５位置で起こる。前記Ｂ２およびＢ６におけるボールの動きは、Ｂ３およびＢ５位置でのボールの動きより若干小さく、Ｂ１およびＢ４位置は中立的な位置であるので、この位置ではボールの動きが発生しない。したがって、図８に示されているように、小さいオフセットグローブはＢ３およびＢ５に適用され、大きいオフセットグローブはＢ１，Ｂ２，Ｂ４およびＢ６に適用されたり、図９に示されているように、小さいオフセットグローブがＢ２，Ｂ３，Ｂ５およびＢ６に適用され、大きいオフセットグローブがＢ１およびＢ４に適用されると、前記最大ボール動作は減少し、ケージウェブ領域１４２の厚さとその強度を効果的に増加させることができる。
図１０は本発明の望ましい一実施例による２つの相異なるオフセット（つまり、大きいオフセットＯＬおよび小さいオフセットＯＳ）を備えたグローブ構造を図８においてＥ-Ｅ線に沿って切開した断面を示す図である。図において、上部グローブは大きいオフセットＯＬを有するグローブを示し、下部グローブは小さいオフセットＯＳを有するグローブを示す。
図１０を参照して、本発明の構造およびトラックグローブ形態をより詳しく説明する。
前記固定型ジョイントは、複数（例えば、本実施例では６つ）のアウタボール溝１１１で形成される内球面空間を有するアウタレース１１、および、複数（例えば、６つ）の相応する上部ボールグローブ１２１で形成されるインナーレース１２を有する。複数（例えば、６つ）のトルク伝達ボール１３（Ｂ１位置のボール１３ｕとＢ３位置の下部ボール１３ｗだけ図示）が入力されて、アウタボール溝１１１とそれに相応するインナー（または上部）ボールグローブ１２１によって限定される各トラック内で案内され、複数（例えば、６つ）のケージ窓１４１を有するケージ１４は、前記ボール１３を同一平面に維持させる。
すべてのトラックで、図１で上述した従来のゼッパジョイントと同様に、グローブ形態はアウタおよびインナーレース１１，１２のボールガイドグローブ１１１，１２１が、それぞれ半径により曲がった曲面の接触面を有するという点から共通の特徴を有する。
しかし、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ４およびＢ６位置のトラック（つまり、ボールの動きが小さいトラック）では、アウタおよびインナーガイドグローブ１１１，１２１のそれぞれの中心がＣ１およびＣ２にあり、アウタおよびインナーレース１１，１２の球形ジョイントの中心Ｃ０に対して、反対方向に所定の距離ＯＬほどオフセットされる。Ｂ３およびＢ５位置のトラック（つまり、ボールの動きが大きいトラック）では、アウタおよびインナーガイドグローブ１１１，１２１のそれぞれの中心がＣ３およびＣ４にあり、アウタおよびインナーレース１１、１２の球形ジョイントの中心Ｃ０に対して反対方向に所定の距離ＯＳ（ＯＬより小さい）ほどオフセットされる。このようにして、小さいオフセットをボールの動きが大きいトラックグローブに印加し、大きいオフセットをボールの動きが小さいトラックグローブに印加することによって、本発明の実施例は特定トラックの角位置（angular position）に応じた分化したオフセット（つまり、二重オフセット）を提供する。その結果、ケージ内における最大ボール動作を減少させることができ、ゼッパジョイントのような従来のジョイントおよびその他の種類の非分化オフセットジョイントに比べて、ケージウェブ領域１４２の厚さを拡張させることができる。
前述のような分化したオフセットで、本発明のジョイントは、アウタおよびインナージョイントが互いに対して切れ角になる場合に、効果的に等速性とボール１３の柔軟な動きを提供することができる。
図１１は本発明の望ましい他の実施例により分化したオフセット（つまり、三重オフセット）を６−ボールタイプジョイントに適用することを示す図である。６−ボールタイプジョイントの他の実施例で、ケージウェブ領域１４２の厚さをより効果的に調節して最適化するために、最小オフセットグローブＯＳを最大ボールの動きが起こるＢ３およびＢ５に適用し、中間オフセットグローブＯＭを中間ボールの動きが起こるＢ２およびＢ６に適用し、最大オフセットグローブＯＬを最小ボールの動きが起こるＢ１およびＢ４に適用することによって、３つの相異なるオフセットを適用する。このようにして、ボールの間のケージウェブ領域１４２の各厚さをさらに最適化できることによって、上述した通り二重オフセットを適用する図８および図９の前実施例に比べて、ケージウェブ領域１４２の平均厚さを増加させることができる。
図１２は本発明の望ましい他の実施例により分化したオフセット（つまり、二重オフセット）を６−ボールタイプジョイントのグローブに他の方式を適用することを示す図である。この実施例では、大きいオフセットＯＬを中間および最小ボール動作が起こるＢ２およびＢ６そしてＢ４に適用し、小さいオフセットＯＳは最大ボール動作が起こるＢ３およびＢ５と、最小ボール動作が起こるＢ１にも適用する。この実施例では、ボールの間にあるケージウェブ領域１４２のそれぞれの厚さが図８、図９および図１１の前実施例に比べてうまく最適化されない。しかし、分化したオフセットを適用することによって、本実施例はゼッパジョイントおよびその他の種類の非分化オフセットジョイントに比べて、ケージウェブ領域１４２の平均厚さを増加させることができる。さらに、大きいオフセットと小さいオフセットを交差するように配置することによって、不規則なグローブ配合の図８、図９および図１１の前実施例に比べて、本実施例はジョイントのグローブ形態をより容易かつ効果的に形成することができる。
図１３および図１４は本発明の望ましい一実施例により分化したオフセット（つまり、二重オフセット）グローブ形態を８−ボールタイプジョイントに適用する２種類の例を示す図である。前記８-ボールタイプジョイントでは、ジョイントが最小ジョイント組立角θａで切れ角になりながら、最大ボール動作がＢ４およびＢ６で起こる。Ｂ２およびＢ８のボールの動きはＢ４およびＢ６でのボールの動きより若干小さく、Ｂ１，Ｂ３，Ｂ５およびＢ７ではボールの動きが起こらない。したがって、図１３に示されているように、小さいオフセットグローブをＢ４およびＢ６に適用し、大きいオフセットグローブはＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ５，Ｂ７およびＢ８に適用したり、図１４に示されているように、小さいオフセットグローブをＢ２，Ｂ４，Ｂ６およびＢ８に適用し、大きいオフセットグローブはＢ１，Ｂ３，Ｂ５およびＢ７に適用することによって、最大ボール動作が減少し、ウェブ１４１の厚さおよびその強度を効果的に増加させることができる。
図１５は本発明の望ましい他の実施例により分化したオフセット（つまり、三重オフセット）を８−ボールタイプジョイントに適用することを示す図である。この実施例では、ケージウェブ領域１４２の厚さをより効果的に調節し最適化するために３つの相異なるオフセットを８−ボールタイプジョイントに適用することで、最小オフセットグローブＯＳを最大ボール動作が起こるＢ４およびＢ６に適用し、中間オフセットグローブＯＭを中間ボール動作が起こるＢ２およびＢ８に適用し、最大オフセットグローブＯＬを最小ボール動作が起こるＢ１，Ｂ３，Ｂ５およびＢ７に適用する。このようにして、ボールの間のケージウェブ領域１４２の各厚さをさらに最適化できることによって、上述した通り二重オフセットを適用する図１３および図１４の前実施例に比べて、ケージウェブ領域１４２の平均厚さを増加させることができる。
図１６および図１７は本発明の望ましい一実施例により二重のまたは分化したオフセットグローブ形態を１０−ボールタイプジョイントに適用した２種類の例を示す図である。前記１０−ボールタイプジョイントでは、ジョイントが最小ジョイント組立角θａで切れ角になりながら、最大ボール動作がＢ５およびＢ７で起こる。Ｂ２およびＢ１０のボールの動きはＢ５およびＢ７でのボールの動きより若干小さく、Ｂ３，Ｂ４，Ｂ８およびＢ９におけるボールの動きはＢ５およびＢ７でのボールの動きに比べて非常に小さく、Ｂ１およびＢ６でのボールの動きは起こらない。したがって、図１６に示されているように、小さいオフセットグローブをＢ５およびＢ７に適用し、大きいオフセットグローブはＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ６，Ｂ８，Ｂ９およびＢ１０に適用したり、図１７に示されているように、小さいオフセットグローブをＢ２，Ｂ５，Ｂ７およびＢ１０に適用し、大きいオフセットグローブはＢ１，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ６，Ｂ８およびＢ９に適用することによって、最大ボール動作が減少し、ウェブ１４１の厚さおよびその強度を効果的に増加させることができる。
図１８は本発明の望ましい他の実施例により分化したオフセット（つまり、三重オフセット）を１０−ボールタイプジョイントに適用することを示す図である。この実施例では、ケージウェブ領域１４２の厚さをより効果的に調節して最適化するために、最小オフセットグローブＯＳを最大ボール動作が起こるＢ５およびＢ７に適用し、中間オフセットグローブＯＭを中間ボール動作が起こるＢ２およびＢ１０に適用し、最大オフセットグローブＯＬを最小以下のボール動作が起こるＢ１，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ６，Ｂ８およびＢ９に適用することによって、３つの相異なるオフセットを１０−ボールタイプジョイントに適用する。このようにして、ボールの間のケージウェブ領域１４２の各厚さをさらに最適化できることによって、上述した通り二重オフセットを適用する図１６および図１７の前実施例に比べて、ケージウェブ領域１４２の平均厚さを増加させることができる。
本発明は、６つ、８つ、１０つのボールを備えたジョイントの各実施例により上述したが、本発明は前記各実施例に限定されるものではなく、１０つ以上のボールを備えた固定型ジョイントにおいても前述と同様に、または類似の方式で適用できる。言い換えれば、二重、三重および／または多重オフセットまたはその他可能な組み合わせの分化したオフセットが前記ジョイントのボールグローブに適用できる。このとき、ボールの動きが比較的大きいグローブには一般に小さいオフセットを、ボールの動きが比較的小さいグローブには一般に大きいオフセットを適用する。
前述のように、本発明の分化した（二重または多重の）オフセット構造をジョイントのトラックグローブに利用することによって、本発明は強度および耐久性を弱化させずに固定型ジョイントに信頼性があり効果的な構造を提供することができる。また、グローブ設計において効果的かつ最適化された構造を利用することによって、本発明は多数のボール、つまり、６つから１０つ以上のボールを有する固定型ジョイントに効果的に適用可能である。
前述のように、本発明の等速ジョイントは主に本発明の実施例を通して説明したが、以上で説明した実施例は例示的なものであり、これに限定されるものではないことを理解すべきである。従って、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者は本発明がその技術的な思想や必須の特徴を変更せずに他の具体的な形態に実施できることが理解できるだろう。

Claims (20)

  1. 内球面を有し、前記内球面の軸方向に形成された複数のガイドグローブを有し、各ガイドグローブは円形の縦方向断面を有するアウタレースと；
    外球面を有し、前記外球面の軸方向に形成された複数のガイドグローブを有し、各ガイドグローブは円形の縦方向断面を有し、前記アウタレースのガイドグローブと前記ジョイントの周りに沿って配列された複数のボールガイドトラックを構成するインナーレースのガイドグローブとを有するインナーレースと；
    前記ボールガイドトラックに配置された複数のボールと；
    前記アウタレースの内球面と前記インナーレースの外球面の間に設けられ、前記ボールをその内部に維持するための複数の窓を有するケージを含んで構成され、
    前記ボールガイドトラックは、複数個または他の中心オフセットを有する相異なるグローブ構造を有し、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、小さいオフセットはボールの動きが比較的大きいトラックに印加され、大きいオフセットはボールの動きが比較的に小さいトラックに印加される固定型等速ジョイント。
  2. 前記ジョイントは６つのボールを含み、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、前記アウタレースの底に最も近いボールの角位置が０度である時、１２０度と２４０度の位置にある２つのトラックに小さいオフセットを印加し、前記角位置以外に位置した残りの４つのトラックは大きいオフセットを有する請求項１に記載の固定型等速ジョイント。
  3. 前記ジョイントは６つのボールを含み、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、前記アウタレースの底に最も近いボールの角位置が０度である時、６０度，１２０度，２４０度および３００度の位置にある４つのトラックに小さいオフセットを印加し、前記角位置以外に位置した残りの２つのトラックは大きいオフセットを有する請求項１に記載の固定型等速ジョイント。
  4. 前記ジョイントは６つのボールを含み、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、前記アウタレースの底に最も近いボールの角位置が０度である時、１２０度と２４０度の位置にある２つのトラックに小さいオフセットを印加し、６０度と３００度の位置にある２つのトラックに中間オフセットを印加し、前記角位置以外に位置した残りの２つのトラックは大きいオフセットを有する請求項１に記載の固定型等速ジョイント。
  5. 前記ジョイントは８つのボールを含み、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、前記アウタレースの底に最も近いボールの角位置が０度である時、１３５度と２２５度の位置にある２つのトラックに小さいオフセットを印加し、前記角位置以外に位置した残りの４つのトラックは大きいオフセットを有する請求項１に記載の固定型等速ジョイント。
  6. 前記ジョイントは８つのボールを含み、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、前記アウタレースの底に最も近いボールの角位置が０度である時、４５度，１３５度，２２５度および３１５度の位置にある４つのトラックに小さいオフセットを印加し、前記角位置以外に位置した残りの２つのトラックは大きいオフセットを有する請求項１に記載の固定型等速ジョイント。
  7. 前記ジョイントは８つのボールを含み、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、前記アウタレースの底に最も近いボールの角位置が０度である時、１３５度と２２５度の位置にある２つのトラックに小さいオフセットを印加し、４５度と３１５度の位置にある２つのトラックに中間オフセットを印加し、前記角位置以外に位置した残りの４つのトラックは大きいオフセットを有する請求項１に記載の固定型等速ジョイント。
  8. 前記ジョイントは１０つのボールを含み、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、前記アウタレースの底に最も近いボールの角位置が０度である時、１４４度，２１６度の位置にある２つのトラックに小さいオフセットを印加し、前記角位置以外に位置した残りの８つのトラックは大きいオフセットを有する請求項１に記載の固定型等速ジョイント。
  9. 前記ジョイントは１０つのボールを含み、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、前記アウタレースの底に最も近いボールの角位置が０度である時、３６度，１４４度，２１６度および３２４度の位置にある４つのトラックに小さいオフセットを印加し、前記角位置以外に位置した残りの６つのトラックは大きいオフセットを有する請求項１に記載の固定型等速ジョイント。
  10. 前記ジョイントは１０つのボールを含み、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、前記アウタレースの底に最も近いボールの角位置が０度である時、１４４度と２１６度の位置にある２つのトラックに小さいオフセットを印加し、３６度と３２４度の位置にある２つのトラックに中間オフセットを印加し、前記角位置以外に位置した残りの６つのトラックは大きいオフセットを有する請求項１に記載の固定型等速ジョイント。
  11. 前記ジョイントは１０つ以上のボールを備える請求項１に記載の固定型等速ジョイント。
  12. 請求項１に限定されたトラック内に二つ、複数または分化した中心オフセットを有していない従来のジョイントに比べて、二つの隣接した窓の間のケージウェブ領域の厚さが増加する請求項１に記載の固定型等速ジョイント。
  13. 内球面を有し、前記内球面の軸方向に形成された複数のガイドグローブを有するアウタレースと；
    外球面を有し、前記外球面の軸方向に形成された複数のガイドグローブを有し、前記アウタレースのガイドグローブと前記ジョイントの周りに沿って配列された複数のボールガイドトラックを構成するインナーレースのガイドグローブとを有するインナーレースと；
    前記ボールガイドトラックに配置された複数のボール；および
    前記アウタレースの内球面と前記インナーレースの外球面の間に設けられ、前記ボールをその内部に維持するための複数の窓を有するケージを含んで構成され、
    前記ボールガイドトラックは、相異なるグローブ構造を有し、前記ボールガイドトラックは第１グローブ構造を有する第１トラックと第２グローブ構造を有する第２トラックを備え；
    前記第１トラックのグローブ構造は前記アウタレースの各ガイドグローブが中心のある第１円形を含む縦断面形態を有し、前記インナーレースの各ガイドグローブが中心のある第２円形を含む縦断面形態を有し、前記第１円形の中心および前記第２円形の中心はそれぞれ前記ジョイントのジョイント中心線から第１オフセット距離ほど移動した反対側に位置することを特徴とし；
    前記第２トラックのグローブ構造は前記アウタレースの各ガイドグローブが中心のある第１円形を含む縦断面形態を有し、前記インナーレースの各ガイドグローブが中心のある第２円形を含む縦断面形態を有し、前記第１円形の中心および前記第２円形の中心はそれぞれ前記ジョイントのジョイント中心線から第２オフセット距離ほど移動した反対側に位置し、前記第２オフセット距離は前記第１オフセット距離より小さいことを特徴とし；
    大きいオフセット距離を有する前記第１トラックは、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、ボールの動きが比較的小さいトラックであり、小さいオフセット距離を有する前記第２トラックは、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、ボールの動きが比較的大きいトラックである固定型等速ジョイント。
  14. 前記ジョイントは６つのボールを含み、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、前記アウタレースの底に最も近いボールの角位置が０度である時、前記第２トラックは小さいオフセットが印加される１２０度と２４０度の位置にある２つのトラック、または６０度，１２０度，２４０度および３００度の位置にある４つのトラックであり、前記第１トラックは大きいオフセットが印加される前記角位置以外に位置した残りのトラックである請求項１３に記載の固定型等速ジョイント。
  15. 前記ボールガイドトラックは第３グローブ構造を有する第３トラックをさらに含み；前記第３トラックのグローブ構造は前記アウタレースの各ガイドグローブが中心のある第１円形を含む縦断面形態を有し、前記インナーレースの各ガイドグローブが中心のある第２円形を含む縦断面形態を有し、前記第１円形の中心および前記第２円形の中心はそれぞれ前記ジョイントのジョイント中心から第３オフセット距離ほど移動した反対側に位置し、前記第３オフセット距離の大きさは前記第１トラックの前記第１オフセット距離および前記第２トラックの前記第２オフセット距離の間であることを特徴とし；
    前記ジョイントは６つのボールを含み、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、前記アウタレースの底に最も近いボールの角位置が０度である時、小さいオフセット距離を有する前記第２トラックは１２０度と２４０度の位置にある２つのトラックであり、中間のオフセット距離を有する前記第３トラックは６０度と３００度の位置にある２つのトラックであり、大きいオフセットを有する前記第１トラックは前記角位置以外に位置した残りのトラックである請求項１３に記載の固定型等速ジョイント。
  16. 前記ジョイントは８つのボールを含み、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、前記アウタレースの底に最も近いボールの角位置が０度である時、小さいオフセット距離を有する前記第２トラックは１３５度と２２５度の位置にある２つのトラック、または４５度，１３５度，２２５度および３１５度の位置にある４つのトラックであり、大きいオフセットを有する前記第１トラックは前記角位置以外に位置した残りのトラックである請求項１３に記載の固定型等速ジョイント。
  17. 前記ボールガイドトラックは第３グローブ構造を有する第３トラックをさらに含み；前記第３トラックのグローブ構造は前記アウタレースの各ガイドグローブが中心のある第１円形を含む縦断面形態を有し、前記インナーレースの各ガイドグローブが中心のある第２円形を含む縦断面形態を有し、前記第１円形の中心および前記第２円形の中心はそれぞれ前記ジョイントのジョイント中心から第３オフセット距離ほど移動した反対側に位置し、前記第３オフセット距離の大きさは前記第１トラックの前記第１オフセット距離および前記第２トラックの前記第２オフセット距離の間であることを特徴とし；
    前記ジョイントは８つのボールを含み、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、前記アウタレースの底に最も近いボールの角位置が０度である時、小さいオフセット距離を有する前記第２トラックは１３５度と２２５度の位置にある２つのトラックであり、中間オフセットを有する前記第３トラックは４５度と３１５度の位置にある２つのトラックであり、大きいオフセットを有する前記第１トラックは前記角位置以外に位置した残りのトラックである請求項１３に記載の固定型等速ジョイント。
  18. 前記ジョイントは１０つのボールを含み、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、前記アウタレースの底に最も近いボールの角位置が０度である時、小さいオフセット距離を有する前記第２トラックは１４４度と２１６度の位置にある２つのトラック、または３６度，１４４度，２１６度および３２４度の位置にある４つのトラックであり、大きいオフセットを有する前記第１トラックは前記角位置以外に位置した残りのトラックである請求項１３に記載の固定型等速ジョイント。
  19. 前記ボールガイドトラックは第３グローブ構造を有する第３トラックをさらに含み；前記第３トラックのグローブ構造は前記アウタレースの各ガイドグローブが中心のある第１円形を含む縦断面形態を有し、前記インナーレースの各ガイドグローブが中心のある第２円形を含む縦断面形態を有し、前記第１円形の中心および前記第２円形の中心はそれぞれ前記ジョイントのジョイント中心から第３オフセット距離ほど移動した反対側に位置し、前記第３オフセット距離の大きさは前記第１トラックの前記第１オフセット距離および前記第２トラックの前記第２オフセット距離の間であることを特徴とし；
    前記ジョイントは１０つのボールを含み、前記ジョイントが組み立てのために切れ角になる時、前記アウタレースの底に最も近いボールの角位置が０度である時、小さいオフセット距離を有する前記第２トラックは１４４度と２１６度の位置にある２つのトラックであり、中間オフセットを有する前記第３トラックは３６度と３２４度の位置にある２つのトラックであり、大きいオフセットを有する前記第１トラックは前記角位置以外に位置した残りのトラックである請求項１３に記載の固定型等速ジョイント。
  20. 前記ジョイントは１０つ以上のボールを備える請求項１３に記載の固定型等速ジョイント。
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