JP3678026B2

JP3678026B2 - 等速ジョイント

Info

Publication number: JP3678026B2
Application number: JP32979198A
Authority: JP
Inventors: 智加藤
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1998-11-19
Filing date: 1998-11-19
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2018-11-19
Also published as: JP2000154833A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、等速ジョイントの改良、特に軸線方向にスライドしない固定式のボールジョイントの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の等速ジョイントとしては、例えば図３に示すように、球面状の外周面２に複数の第１ボール溝３を形成したインナレース１と、第１ボール溝３と同数の第２ボール溝３２が球面状の内周面３１に形成されたアウタレース３０と、この両レース１，３０の間に介装されて各外周面２及び内周面３１と摺動可能に球面係合されたケージ２０と、このケージ２０に形成された複数の貫通窓２４により保持され両ボール溝３，３２と転動可能に係合されて両レース１，３０の間で回転を伝達する複数のボール２８を備えたものがある。この種のボールジョイントでは、ケージ２０の内面２１は一端側に円筒状の導入面２３を形成してあり、インナレース１をケージ２０内に組み付けるには、図５及び図６に示すように、インナレース１の第１ボール溝３をこの導入面２３に跨がせて第１ボール溝３の間の突部１ａを貫通窓２４内に挿入し、この挿入された突部１ａ付近を中心としてインナレース１を矢印Ａのように回動させてケージ２０内に入れ、外周面２の中心点を内面２１の中心点に合わせてからインナレース１を９０度回転させて外周面２と内面２１を球面係合させている。
【０００３】
またこの種のボールジョイントでは、軸交差角の最大値を大きくするためには、インナレース１の軸線方向厚さを大にして第１ボール溝３の長さを大きくする必要がある。しかしこのようにすると、インナレース１の厚さが貫通窓２４の円周方向幅Ｂ（図６参照）よりも大きくなることがあるので、その場合には図６に示すように各突部１ａの軸線方向一端側の外周面２側に切欠き４を設け、各突部１ａの半径方向先端部の軸線方向長さを短くしてこの先端部が貫通窓２４内に挿入可能となるようにしている。
【０００４】
また従来のインナレース１では、図７〜図９に示すように、外周面２と第１ボール溝３の間に形成される稜線にサイド面取り５を設け、外周面２の外側縁（切欠き４側）とその反対側縁に外側面取り６と内側面取り７を設けている。前述のように切欠き４を設けたインナレース１はケージ２０の貫通窓２４内に突部１ａを挿入した場合、切欠き４の切上り斜面部４ａの側縁が当接点Ｐｂ（図５及び図６参照）において貫通窓２４の内側縁に点接触してそれ以上の挿入が停止され、この当接点Ｐｂを中心としてインナレース１とケージ２０は矢印Ａに示すように相対回動して組付けがなされる。
【０００５】
この場合において、切欠き４の半径方向深さ（外周面２から切上り斜面４ａまでの深さ）を減少させると、当接点Ｐｂとそれからもっとも離れたインナレース１の突部１ａの先端部との間の距離が増大し、インナレース１がケージ２０の導入面２３付近と干渉してケージ２０内に入らなくなるが、この際、インナレース１側である外周面２とサイド面取り５と外側面取り６の境界に形成される頂点Ｐａが、ケージ２０側である内面２１と導入面２３の間の交線Ｑと最初に干渉して入らなくなる。従来はこの干渉が生じる直前の状態、すなわち図９に示すように、当接点Ｐｂ（図６参照）を中心とする交線Ｑの軌跡Ｒのすぐ内側を頂点Ｐａが通るように切欠き４の半径方向深さを設定している。
【０００６】
なおこのようなボールジョイントでは、インナレース１とアウタレース３０の間の回転方向ガタをなくして確実なトルク伝達を行うために、ボール２８の中心を含む第１ボール溝３の中心面に対し両側に等距離離れた接触楕円において第１ボール溝３とボール２８とが互いに接触して転動がなされるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来技術の等速ジョイントでは、切欠き４によりインナレース１の断面積（図７の下半部に見られる断面積）が減少するので、強度が低下するという問題がある。また、軸交差角が大きい状態で等速ジョイントを作動させるとボール２８が第１ボール溝３に沿って大きく移動し、これにより第１ボール溝３とボール２８の間の接触楕円が切欠き４にかかる位置まで移動することがある。このような状態になると接触楕円内に入った切欠き４の縁部及びこれに対応するボール２８の一部に大きな集中応力が生じ、等速ジョイントの寿命が低下するという問題が生じる。本発明はインナレースの切欠きの半径方向深さを従来よりも減少させることを可能として、このような各問題を解決することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このために、本発明による等速ジョイントは、複数の第１ボール溝が回転軸線方向に沿って形成された球面状の外周面を有するインナレースと、カップ状で第１ボール溝と同数の第２ボール溝が回転軸線方向に沿って形成された球面状の内周面を有するアウタレースと、両レースの間に介装されて各外周面及び内周面と摺動可能に球面係合され第１ボール溝と同数の貫通窓が形成されたケージと、このケージの貫通窓により保持され両ボール溝と転動可能に係合されて両レースの間で回転を伝達する複数のボールを備え、インナレースにはケージ内に球面係合する際に各第１ボール溝の間の突部を貫通窓に挿入可能とするために同突部の軸線方向一端側の外周面側に切欠きを設けてなる等速ジョイントにおいて、インナレースの外周面と第１ボール溝の間に形成される稜線に設けたサイド面取りには切欠き側に進むにつれて円周方向面取り幅が次第に広くなる幅広部を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
前項の発明の幅広部は全てのサイド面取りに設けることが望ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に図１〜図４により、本発明による等速ジョイントの実施の形態の説明をする。この実施の形態の等速ジョイントは、図３に示すように、インナレース１０と、カップ状のアウタレース３０と、この両レース１０，３０の間で回転を伝達する複数のボール２８と、両レース１０，２０の間に介装されて各ボール２８を保持するケージ２０を備えている。インナレース１０以外は、前述した従来技術の等速ジョイントと実質的に同じである。
【００１１】
主として図１及び図２に示すように、インナレース１０は厚い円盤状で、球面状をなす外周面１１にはその表面に沿って回転軸線方向に延びる６本の第１ボール溝１２が円周方向で等間隔に形成され、作動軸（図示省略）を連結するためのスプライン孔１７が同軸的に形成されている。各第１ボール溝１２の間に形成される６個のの突部１０ａには、外端面１０ｂ側（アウタレース３０の開放端側）の外周面１１側に切欠き１３が形成されている。切欠き１３はインナレース１０の外端面１０ｂと平行に外周面１１から内向きに延びる平面部１３ａと、その内端から外端面１０ｂに向かって切れ上がる斜面部１３ｂよりなり、インナレース１０の内端面１０ｃから平面部１３ａまでの距離、すなわち各突部１０ａの半径方向先端部の軸線方向長さは、後述するケージ２０の貫通窓２４の円周方向幅Ｂ（図６参照）よりも小さくなるようにする。切欠き１３の半径方向深さ、すなわち外周面１１から平面部１３ａと切上り斜面部１３ｂの交線までの距離は、上記従来技術の切欠き４よりもｄだけ小さくしてあり、これについての詳細は後述する。
【００１２】
またインナレース１０の外周面１１と各第１ボール溝１２の間に形成される各稜線にはサイド面取り１４を設け、外周面１１の軸線方向両端縁には外側面取り１５と内側面取り１６を設けている。図２(a) にもっともよく示すように、各サイド面取り１４の切欠き１３側となる部分（外周面１１の半径最大部より切欠き１３側の部分）には、円周方向面取り幅Ｃ１が切欠き１３側に進むにつれて次第に広くなる幅広部１４ａを設けてある。これを、図２(a) のｂ−ｂ線断面図である図２(b) で見るとより明らかであり、外周面１１とサイド面取り１４（幅広部１４ａ）と外側面取り１５の境界に形成される頂点Ｐｃは、上述した従来技術（同図に破線で示す）の頂点Ｐａに比して突部１０ａの幅方向中心近くまで移動する。また、従来技術の頂点Ｐａの部位において、幅広部１４ａは従来技術の外周面２Ａよりも距離ｄだけ半径方向内側へ移動している。なお各サイド面取り１４の半径方向面取り幅Ｃ２（図１参照）は、軸線方向全長においてほゞ一定である。
【００１３】
ケージ２０は、図３、図５及び図６に示すように、インナレース１０の外周面１１と摺動可能に球面係合する球面状の内面２１と、これと同軸的に配置され次に述べるアウタレース３０の内周面３１と摺動可能に球面係合する球面状の外面２２を有する環状で、ボール２８を保持する６個の貫通窓２４が円周方向に沿って等間隔に形成されている。ケージ２０の内面２１には、インナレース１０の切欠き１３側と対応する一端側に、円筒状の導入面２３を形成して穴径を大にしてある。
【００１４】
アウタレース３０は、図３に示すようにカップ状で、ケージ２０の外面２２と摺動可能に球面係合する球面状の内周面３１にはその表面に沿って回転軸線方向に延びる６本の第２ボール溝３２が円周方向で等間隔に形成され、閉じた側には軸部３５が同軸的かつ一体的に突出形成されている。内周面３１の開放端側には、等速ジョイントの軸交差角が大きくなった際に、インナレース１０にスプライン結合される作動軸（図示省略）との干渉を避けるための面取り３３が形成されている。
【００１５】
この等速ジョイントは、インナレース１０をケージ２０内に入れてインナレース１０の外周面１１とケージ２０の内面２１が球面係合されるようにサブ組み付けした後、従来と同様、貫通窓２４と第１ボール溝１２内にボール２８を入れたこのサブ組付体をアウタレース３０内に入れてケージ２０の外面２２とアウタレース３０の内周面３１とを球面係合させることにより組み立てられる。
【００１６】
次に主として図４により、ケージ２０に対するインナレース１０の組付けを詳細に説明する。切欠き１３を設けたインナレース１０は、上記従来技術の場合と同様（図６参照）、第１ボール溝１２が導入面２３を跨ぐようにして１つの突部１０ａの先端部を１つの貫通窓２４内に挿入し、切欠き１３の切上り斜面部１３ｂの側縁が貫通窓２４の内側縁に当接する当接点Ｐｂを中心として回動されてケージ２０内に入れられる。この場合において、インナレース１０の形状寸法が幅広部１４ａを含むサイド面取り１４を除き図７及び図８に示す従来技術と同一であり、ケージ２０も同一であれば、図４(a) における外周面１１及び幅広部１４ａの位置は三点鎖線１１Ａ及び１４ａＡで示すようになり、この外周面１１の位置は図９における外周面２の位置（図４(a) では同じ位置を破線２Ａで示す）と同じになる。図４(a) に示すように、この状態では、三点鎖線１４ａＡで示す幅広部１４ａの位置は、ケージ２０の内面２１と導入面２３の間の交線Ｑの当接点Ｐｂを中心とする軌跡Ｒとの間に距離ｄとほゞ同じ隙間があいている。従って切欠き１３の半径方向深さ、すなわち外周面１１から平面部１３ａと切上り斜面部１３ｂの交線までの距離を、ｄだけ上記従来技術の切欠き４よりも小さくしても（図１参照）、外周面１１及び幅広部１４ａは半径方向外側に距離ｄだけ移動して図４(b)で示す位置になるだけであり、図９における頂点Ｐａと同様、図４(b)における頂点Ｐｃが交線Ｑと干渉することはないので、インナレース１０をケージ２０内に入れて組み付けることができる。
【００１７】
上述のように、この実施の形態によれば、ケージ２０に対するインナレース１０の組み付けを困難にすることなしに、切欠き１３の半径方向深さを距離ｄだけ減少させ、その分だけその部分の第１ボール溝１２の深さを増大させることができる。従って、軸交差角が大きい状態で等速ジョイントを作動させることによりボール２８が第１ボール溝３に沿って大きく移動しても、第１ボール溝１２とボール２８の間の接触楕円内に切欠き１３が入るおそれは減少する。これにより、切欠き１３の縁部及びこれに対応するボール２８の一部に大きな集中応力が生じるおそれが減少するので、等速ジョイントの寿命が低下するおそれは従来に比して減少する。また、切欠き１３によるインナレース１０の断面積の減少も少なくなるので、インナレース１０の強度が低下するおそれも少なくなる。
【００１８】
なお幅広部１４ａはただ１つのサイド面取り１４に設けただけでも、上述したようなケージ２０に対するインナレース１０の組み付けを困難にすることなしに等速ジョイントの寿命が低下するおそれを減少させるという作用効果を得ることはできる。しかしながら幅広部１４ａは、上記実施の形態のように全てのサイド面取り１４に設けることが好ましい。そのようにすれば、どの突部１０ａを貫通窓２４に挿入しても組み付けることができるので組み付けが容易になり、また幅広部１４ａは外周面１１との間の面取り角度が小さくなるので、作動に伴うインナレース１０とケージ２０の相対移動により摺動面となる外周面１１と内面２１の間ににグリース等の潤滑剤が入りやすくなり、従って耐久性は一層向上する。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、サイド面取りの半径方向面取り幅に対応する寸法だけインナレースに形成する切欠きの半径方向深さを減少することができるので、ボールが第１ボール溝に沿って大きく移動してこの両者間の接触楕円が移動しても、切欠きが接触楕円内に入るおそれは減少する。従って、切欠きの縁部及びこれに対応するボールの一部に大きな集中応力が生じるおそれが減少するので、等速ジョイントの寿命が低下するおそれも従来に比して減少する。また、切欠きによるインナレースの断面積の減少も少なくなるので、インナレースの強度が低下するという問題も従来より少なくなる。
【００２０】
幅広部を全てのサイド面取りに設けたものによれば、どの突部を貫通窓に挿入しても組み付けることができるので組み付けが容易になり、また幅広部では面取りの角度が小さくなり、作動に伴うインナレースとケージの相対移動によりそれらの摺動面の間にグリース等の潤滑剤が入りやすくなるので、耐久性を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による等速ジョイントの一実施形態のインナレースを示す断面図である。
【図２】 (a) は図１に示すインナレースの側面図であり、(b) は(a) のｂ−ｂ線に沿った拡大断面図である。
【図３】本発明が対象とする等速ジョイントの要部を破断した側面図である。
【図４】図１に示すインナレースをケージ内に組み込んでいる状態を示す部分拡大断面図である。
【図５】等速ジョイントのインナレースをケージ内に組み込む方法を示すケージを破断した全体正面図である。
【図６】図５の右側面図である。
【図７】従来技術によるインナレースの図１と同様な断面図である。
【図８】図７に示すインナレースの図２と同様な側面図である。
【図９】図６の９−９線に沿った部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１０…インナレース、１０ａ…突部、１１…外周面、１２…第１ボール溝、１３…切欠き、１４…サイド面取り、１４ａ…幅広部、２０…ケージ、２４…貫通窓、２８…ボール、３０…アウタレース、３１…内周面、３２…第２ボール溝、Ｃ１…円周方向面取り幅、Ｃ２…半径方向面取り幅。

Claims

複数の第１ボール溝が回転軸線方向に沿って形成された球面状の外周面を有するインナレースと、カップ状で前記第１ボール溝と同数の第２ボール溝が回転軸線方向に沿って形成された球面状の内周面を有するアウタレースと、前記両レースの間に介装されて前記各外周面及び内周面と摺動可能に球面係合され前記第１ボール溝と同数の貫通窓が形成されたケージと、このケージの貫通窓により保持され前記両ボール溝と転動可能に係合されて前記両レースの間で回転を伝達する複数のボールを備え、前記インナレースには前記ケージ内に球面係合する際に前記各第１ボール溝の間の突部を前記貫通窓に挿入可能とするために同突部の軸線方向一端側の外周面側に切欠きを設けてなる等速ジョイントにおいて、前記インナレースの前記外周面と第１ボール溝の間に形成される稜線に設けたサイド面取りには前記切欠き側に進むにつれて円周方向面取り幅が次第に広くなる幅広部を設けたことを特徴とする等速ジョイント。
前記幅広部は全ての前記サイド面取りに設けてなる請求項１に記載の等速ジョイント。