JP3847688B2

JP3847688B2 - 定速度継手

Info

Publication number: JP3847688B2
Application number: JP2002266582A
Authority: JP
Inventors: スティーヴン・マーク・トーマス; ウィリアム・ポール・スクヴァーラ
Original assignee: デルファイ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2022-09-12
Also published as: EP1296078A2; DE60224907T2; JP2003113855A; DE60224907D1; US6616537B2; EP1296078A3; US20030054892A1; EP1296078B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定速度自在継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
定速度継手は、全ての角度で継手の駆動軸と従動軸との間の速度比を一定に維持しながらトルクを所定角度に亘って伝達するのに使用される。代表的な定速度継手は、部分球形内面及び一連のボール溝が形成された外部材、部分球形外面及び外継手部材の溝と整合する一連の相補的ボール溝が形成された内部材、各溝対に配置されたトルク伝達ボール、及び内継手部材と外継手部材との間に配置されたボールケージを含む。ボールケージは部分球形面を有し、継手の関節連結のため内継手部材及び外継手部材の球形面と接触する。
【０００３】
継手の大きさは、部分的には達成される角度、及び構成部品、即ち内継手部品、外継手部品、及び介在ボールケージの寸法の積み重ねで決まる。これらの構成要素のうちの任意の一つ又はそれ以上の厚さを小さくすると、継手の強度及び一体性が損なわれ、及びかくして従来の定速度継手には、強度を損なったり関節連結の程度を小さくすることなく小型化するには限界がある。
【０００４】
米国特許第５，２０１，１０７号及び米国特許第５，２３０，６５９号には、従来のケージをなくし、溝の壁によりボールが継手の開放端から抜け出ないように保持されるように外継手部品のボール溝を継手の開放端に向かって先細の角度をなすように形成した定速度継手が開示されている。内部リテーナプレート即ちケージが外部材内に内部材の末端の軸線方向背後に配置されている。リテーナは、外部材及びボールに対して反動を及ぼし、継手の関節連結中にボールを溝内に保持する。両継手は構造が比較的複雑であり、部品の組み立てに特殊な機械加工及び構成部品並びに特別の設置技術を必要とする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、コンパクトな定速度継手の構造及び製造を簡単にすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って形成された定速度継手は、少なくとも一つの開放端を持つ外継手部材、及び少なくとも一部が外継手部材内に配置された内継手部材を含む。外継手部材は内接触面を有し、内継手部材は外接触面を有し、これらの接触面は互いに係合し、外継手部材と内継手部材との間の相対的関節連結を可能にする。外継手部材の内接触面には、外継手部材の開放端まで軸線方向に延びる周方向に間隔が隔てられた複数の溝が形成されている。内継手部材の外接触面には周方向に間隔が隔てられた複数の相補的溝が形成されており、これらの溝は、外継手部材の溝と整合し、向き合った溝対を画成する。継手部材の溝は、円弧状形態であり、各対の溝が互いから軸線方向に継手部材の開放端に向かって末広がりになるように湾曲の中心が離間されている。複数のトルク伝達ボールが各溝対に一つづつ配置されている。ボールリテーナが、一方の継手部材によって、外継手部材の開放端と隣接して継手部材の接触面に関して軸線方向に間隔が隔てられた状態で支持されている。ボールリテーナはボールと向き合い、ボールを外継手部材の開放端を通って出ないように溝対内に軸線方向で保持する。
【０００７】
本発明は、更に、外継手部材及び内継手部材に上述の接触面及び相補的ボール溝が形成された定速度継手の製造方法に関する。ひとたび形成されると、内継手部材を外継手部材にその開放端を通して少なくとも部分的に挿入し、継手部材の接触面を互いに接触させ、中心を中心とした外継手部材及び内継手部材の相対的関節連結を提供し、外継手部材の開放端まで延びる関連した溝対を提供する。ひとたび内継手部材が外継手部材内に設置された後、トルク伝達ボールを各溝対に設置する。ボールを設置した後、ボールリテーナを外継手部材の開放端に対して設置し、ボールを溝内に保持する。
【０００８】
本発明には、ボールを収容するために通常は設けられている標準的なボールケージをなくし、継手アクスルに半径方向厚さを追加することによって、コンパクトな定速度継手を提供するという利点がある。ボールケージをなくすことにより、継手の全体としての半径方向の大きさを小さくする。更に、本ケージ無し定速度継手は、接触面及びボール溝の幾何学的形体を簡単にし、ボールリテーナを外部材の外側で移動することによって、従来技術のケージ無し型継手よりも改良されている。かくして、本構造及び方法には、簡単で安価な構成部品製造−組み立てプロセスを提供するという利点がある。
【０００９】
本発明の現在の好ましい実施例を以下の説明及び添付図面に開示する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施例に従って形成された定速度継手アッセンブリを図１及び図２に参照番号１０で示す。このアッセンブリは、好ましくは部分球形の内接触面１４を持つ外継手部材即ち軌道１２を有する。外継手部材１２は少なくとも一つの開放端１６を継手の一方の軸線方向端に有する。図示の実施例では、外継手部材１２の軸線方向反対端は閉鎖端１８であり、そこからアクスル２０が延びる。
【００１１】
継手アッセンブリ１０は、少なくとも一部が外継手部材１２内に配置された全体に参照番号２２を附した内継手部材を含む。この内継手部材には、外継手部材１２と内継手部材２２とを共通の中心Ｃを中心として関節連結できるようにするため、外継手部材１２の相補的内面１４と係合する部分球形外面２４が形成されている。
【００１２】
内継手部材２２は内軌道部分２６及びアクスル部分２８を含む。内軌道部分２６は外継手部材１２と接触した状態に配置され、アクスル部分２８は、外継手部材１２の開放端１６を通って外方にアクスル２０とは反対方向に延びている。この第１実施例では、内継手部材２２の内軌道２６及びアクスル部分２８は、別々の構成要素として形成されているように示してあり、これらの構成要素は、スプライン連結及びリテーナリング３０等によって後に連結される。図５に示す内継手部材の変形例の構造によれば、同様の特徴を示すのに１００を加えた同じ参照番号を使用する。内継手部材１２２は、内軌道１２６及びアクスル１２８が同じ材料から一部品として形成された構造を有する。
【００１３】
外継手部材１２には、周方向に間隔が隔てられた軸線方向に延びる複数の溝３２が形成されている。これらの溝は開放端１６まで延びており、内部分球形１４で凹所をなしている。内軌道１６の部分球形面２４には、同様に、周方向に間隔が隔てられた軸線方向に延びる複数の溝３４が形成されている。これらの溝は外継手部材１２の溝３２と整合し、複数の対をなした向き合った溝を形成し、これらの各々にトルク伝達ボールが配置される。任意の数の溝対及びボールを設けることができ、この数は最少で３個であり、最大で８個又は所望であればそれ以上であり、奇数でも偶数でもよい。例示の継手アッセンブリ１０は６ボール形体である。
【００１４】
図２に最もよく示すように、外継手部材１２の内部分球形面１４の湾曲の中心は中心点Ｃから継手の開放端１６に向かって位置Ｂのところに軸線方向にずらしてあり、これに対し内継手部材２２の外部分球形面の湾曲の中心は中心点Ｃから等しい距離だけ反対方向に位置Ａのところにずらしてある。このずらし関係により、継手が開放端の方向で０°である場合に拡がる外方に末広がりの溝表面を各溝対に提供する。溝対が外端のところに形成する開口部の大きさはボール３６の直径よりも大きく、中心点Ｃを含む平面でのボール直径と等しい大きさまでテーパしており、そのため、ボールの中央平面が継手の中央平面と一致する。溝表面がこのように末広がりの関係にあるため、継手に負荷が加わるとボール３６を軸線方向外方に継手１０の開放端１６に向かって押圧する傾向がある。本発明によれば、ボール３６はボールリテーナ３８によって溝対内に保持される。ボールリテーナは、ボール３６と軸線方向で隣接して、外継手部材１２の開放端１６と隣接して配置され、及びボールを全ての角度で溝内の所定の場所に保持するため、ボール３６と向き合って接触する。ボールリテーナ３８は、図２に最もよく示すように、外継手部材１２及び内継手部材２２の部分球形面１４、２４の夫々と軸線方向で隣接して配置されている。ボールリテーナ３８は、ボール３６と向き合ってこれらのボールを案内する軸線方向内面４２及びアクスル２８が通る中央開口部４４を持つ部分ケージ４０を含む。中央開口部４４は、継手の関節連結を吸収するのに十分な隙間があるように、アクスル２８の大きさに対して拡大してある。
【００１５】
部分ケージ４０は座４６によって軸線方向で拘束されている。この座４６は部分ケージ４０とは別の構成要素として形成されており、この実施例では、内継手部材２２に固定されており、好ましくはアクスル２８に固定される。座４６はアクスル２８と一部品をなして形成されていてもよく、又は図示のように別体の構成要素として形成されていてもよく、保持リング４８によって、又は肩部等の他の手段によって軸線方向に拘束される。部分ケージ４０は、湾曲の中心が継手１０の中心Ｃと対応する表面５０を有する。座４６は、部分ケージ４０の表面５０と係合する相補的表面５２を有する。この相補的表面は、部分ケージ４０を外継手部材１２及び内継手部材２２に対して移動するように、及び中心点Ｃを中心として座４６に対して移動するように支持するソケットを提供する。表面５０、５２は、好ましくは部分円錐形形状であり、湾曲の中心をＣのところに有する。継手の関節連結中、部分ケージ４０は、ボール３６と接触してこれらのボールをそれらが収容された溝内に保持された状態を維持するのに必要とされるように、座４６内で浮動する。波形ばね等のばね４９が保持リング４８と座４６との間に配置されている。このばねは、全ての継手角度で、一定の軸線方向圧縮荷重を作用し、座４６を部分ケージ４０に向かって軸線方向に押圧し、表面５０、５２を接触状態に保持し、部分ケージ４０をボール３６と接触させる。
【００１６】
継手１０の外径は、内外の継手部材の直径で決まり、ボールリテーナ３８の直径とは無関係であるということは図１及び図２から理解されよう。
継手１０を組み立てるため、外継手部材１２及び内継手部材２２を、上文中に説明したように別々に製造する。内継手部材２２は、外継手部材１２内に図１及び図２に示す位置に、表面が互いに接触した状態で設置される。アクスル２８が内軌道２６とは別に形成され、座４６がアクスル２８に固定されている場合には、先ず最初に内軌道２６を外継手部材１２に設置し、その後、継手の開放端１６の大きな端部を通して一つのボール３６を各溝対に落とし込む。ボール３６が設置された後、部分ケージ４０をボール３６の上に配置し、アクスル２８を内軌道２６内に延ばすことによって保持し、個々に保持リング３０によって固定し、これと同時に座４６を図示のように部分ケージ４０と接触した状態に位置決めする。内軌道がアクスルと一部品として形成されている場合には（図５参照）、座１４６を別に形成し、部分ケージ４０の設置に続いてアクスルに設置する。
【００１７】
図３及び図４は本発明の変形例を示す。この実施例では、以下に説明するように座４６がアクスル２８から除去されており且つ外継手部材１２に取り付けられていることを除くと、構成要素及び作動が同じである。この第２実施例の目的のため、同様の構成要素を示すのに２００を加えた同じ参照番号を使用する。
【００１８】
この変形例の座２４６は、内継手部材２２の設置後に外継手部材１２に取り外し自在に又は永久的に固定される外リングの形体をしている。座２４６は、部分ケージ２４０の表面２５０と係合し、上文中に説明したように、継手の共通の中心を中心とした関節連結支持を部分ケージ２４０に提供する内面２５２を有する。アッセンブリの構造及び方法は、継手の作動と同様に、この他は同じである。座２４６は、上文中に説明した二部品又は一部品の内継手部材と関連して使用できる。
【００１９】
図６は、外継手部材３１２の変形例を示す。この実施例では、同様の構成要素を示すのに３００を加えた同じ参照番号を使用する。内面３１４は、開放端３１６のところにアンダーカットなしで形成されており、開放端３１６での内面の直径は、内継手部材３２２の外面３２４の直径と同じであるか或いはそれ以上である。この構造により、内継手部材３２２の内軌道部分３２６を外継手部材３１２の開放端３１６内に、ボール溝３２、３４を整合させた状態で設置できる。そうでない場合には、一杯に挿入されるまで、内継手部材３２２の溝３４間のランドが外継手部材２２の溝３２に沿って通過できるように溝が不整合であるように内継手部材３２２を最初に回転させなければならない。一杯に挿入された時点で、溝３２、３４が整合する位置まで内継手部材を回転させることができる。アンダーカットがない図６の実施例は、組み立てプロセスを更に簡単にする。
【００２０】
開示の実施例は、本発明の現在の好ましい形体を表すが、本発明を限定するものではなく例示しようとするものである。本発明は、特許請求の範囲に記載してある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に従って形成された継手の断面図である。
【図２】図１の２−２線に沿った断面図である。
【図３】本発明の変形例の図２と同様の断面図である。
【図４】図３の４−４線に沿った断面図である。
【図５】随意の内継手部材の断面図である。
【図６】変形例の外継手部材構造の部分断面図である。
【符号の説明】
１０継手アッセンブリ１２外継手部材
１４内接触面１６開放端
１８閉鎖端１８２０アクスル
２２内継手部材２４部分球形外面
２６内軌道部分２８アクスル部分
３０リテーナリング３２、３４溝
３６ボール３８ボールリテーナ
４０部分ケージ４２軸線方向内面
４４中央開口部４６座
４８保持リング４９波形ばね
５０表面５２相補的表面

Claims

定速度継手アッセンブリにおいて、
少なくとも一つの開放端（１６）を持つ外継手部材（１２）、及び
少なくとも一部が前記外継手部材（１２）内に配置された内継手部材（２２）を有し、
前記外及び内継手部材（１２、２２）は、内及び外接触面（１４、２４）を夫々有し、これらの接触面は係合し、前記外及び内継手部材（１２、２２）間の相対的関節連結を可能にし、
前記外継手部材（１２）は、前記内接触面（１４）に形成された周方向に間隔が隔てられた複数の溝（３２）を有し、これらの溝は、前記外継手部材（１２）の前記少なくとも一つの開放端（１６）まで軸線方向に延び、
前記内継手部材（２２）は、前記外接触面（２４）に形成された複数の相補的な周方向に間隔が隔てられた溝（３４）を有し、これらの溝（３４）は、前記外継手部材（１２）の前記溝（３２）と整合し、前記溝からなる向き合った対を画成し、
前記外及び前記内継手部材（１２、２２）の前記溝（３２、３４）は円弧状形態であり、前記対の各々の前記溝が前記外継手部材（１２）の前記少なくとも一つの開放端（１６）に向かって軸線方向に互いから末広がりであるように、湾曲の中心の間隔が隔てられており、
前記溝対の各々に一つづつ配置された複数のトルク伝達ボール（３６）、及び
前記内及び外継手部材（１２、２２）のうちの一方に、前記ボール（３６）と軸線方向に隣接して前記外継手部材（１２）の前記開放端と隣接して支持されたボールリテーナ（３８）であって、前記ボール（３６）を前記溝対内に、前記外継手部材（１２）の前記少なくとも一つの開放端（１６）を通って抜け出ないように軸線方向に保持するように前記ボール（３６）と向き合ったボールリテーナ（３８）を有し、
前記内継手部材（２２）は、内軌道（２６）及びこの内軌道（２６）から軸線方向に前記外継手部材（１２）の前記開放端（１６）を通って外方に延びるアクスル（２８）を含み、
前記ボールリテーナ（３８）は、前記ボール（３６）と係合する部分ケージ部材（４０）、及び前記内及び外継手部材（１２、２２）の関節の共通する中心Ｃの周りで関節連結するために前記部分ケージ部材（４０）を支持する、別体のケージ座（４６）を含む、
定速度継手アッセンブリ。
請求項１に記載のアッセンブリにおいて、前記ボールリテーナ（３８）は前記アクスル（２８）によって支持される、アッセンブリ。
請求項２に記載のアッセンブリにおいて、前記ボールリテーナ（３８）は、前記ボール（３６）と係合する部分ケージ部材（４０）、及び前記アクスル（２８）によって支持されており、前記部分ケージ部材（４０）は別体のケージ座（４６）と係合する、アッセンブリ。
請求項３に記載のアッセンブリにおいて、前記部分ケージ部材（４０）は前記ケージ座（４６）に対して移動自在である、アッセンブリ。
請求項４に記載のアッセンブリにおいて、前記ケージ座（４６）は、一定のばね力の作用で軸線方向に押圧され、前記部分ケージ部材（４０）と係合する、アッセンブリ。
請求項１に記載のアッセンブリにおいて、前記内軌道（２６）及び前記アクスル（２８）は別々に形成される、アッセンブリ。
請求項１に記載のアッセンブリにおいて、前記内軌道（１２６）及び前記アクスル（１２８）は単一の部品として形成される、アッセンブリ。
請求項１に記載のアッセンブリにおいて、前記ボールリテーナ（２３８）は前記外継手部材（２１２）によって支持される、アッセンブリ。
請求項８に記載のアッセンブリにおいて、前記ボールリテーナ（２３８）は、前記ボール（２３６）と係合する部分ケージ部材（２４０）、及び前記外継手部材（２１２）によって支持されており且つ前記部分ケージ（２４０）と係合する別のケージ座（２４６）を含む、アッセンブリ。
請求項９に記載のアッセンブリにおいて、前記部分ケージ部材（２４０）は前記ケージ座（２４６）に対して移動自在である、アッセンブリ。
請求項１０に記載のアッセンブリにおいて、前記部分ケージ部材（２４０）及び前記ケージ座（２４６）は、接触面（２５０、２５２）を有し、これらの接触面は、係合することにより、前記部分ケージ部材（２４０）を前記ケージ座（２４６）に対して関節連結可能にする、アッセンブリ。
請求項１１に記載のアッセンブリにおいて、前記内及び外継手部材（２１２、２２２）及び前記部分ケージ部材（２４０）は、共通の中心の周りで関節連結されるように支持されている、アッセンブリ。
請求項１に記載のアッセンブリにおいて、前記ボールリテーナ（２３８）は、前記ボール（２３６）と係合する部分ケージ部材（２４０）、及び前記内及び外継手部材（２１２、２２２）の関節連結中心と共通の中心の周りで関節連結するように前記部分ケージ部材（２４０）と係合し且つ支持する別のケージ座（２４６）を含む、アッセンブリ。
請求項１３に記載のアッセンブリにおいて、前記部分ケージ（２４０）は中央開口部（２４４）を有し、この開口部を通って前記アクスル（２２８）が延びる、アッセンブリ。
請求項１４に記載のアッセンブリにおいて、前記中央開口部（２４４）は、前記外及び内継手部材（２１２、２２２）の前記関節連結を吸収するため、前記アクスル（２２８）よりも大きい、アッセンブリ。
請求項１に記載のアッセンブリにおいて、前記外継手部材（３１２）の前記開放端（３１６）は、前記対をなした前記溝（３３２、３３４）が互いに整合した状態で前記内継手部材（３２２）をその中に軸線方向に受け入れるような大きさを備えている、アッセンブリ。
定速度継手の製造方法において、
少なくとも一つの開放端（１６）及び前記開放端（１６）まで延びる凹状で円弧状の複数のボール溝（３２）が形成された内面（１４）を持つ外継手部材（１２）を製造する工程と、
凸状で円弧状の複数のボール溝（３４）が形成された外面（２４）を持つ内継手部材（２２）を製造する工程と、
外継手部材（１２）に対する内継手部材（２２）の関節連結支持を提供するために内面及び外面（１４、２４）が接触した状態で、及び溝（３２）の向き合った対を画成するようにボール溝が整合した状態で、内継手部材（２２）を外継手部材（１２）内に配置する工程と、
その後、前記外継手部材（１２）の少なくとも一つの開放端（１６）を通してトルク伝達ボール（３６）を各溝内に配置し、この際、内及び外継手部材（１２）は互いに全体に固定された軸線方向での整合状態で支持される工程と、
前記内及び外継手部材（１２、２２）の関節の共通する中心Ｃの周りで関節連結するために、前記ボール（３６）と係合する部分ケージ部材（４０）を支持する、別体のケージ座（４６）を提供する工程
とを備えることを特徴とする方法。
定速度継手の製造方法において、
表面（１４）及び少なくとも一つの開放端（１６）を持つ外継手部材（１２）形成する工程と、
外面（２４）を持つ内継手部材（１２）を形成する工程と、
前記外継手部材（１２）の前記内面（１４）に複数の溝（３２）を形成し、前記内継手部材（２２）の前記外面（２４）に相補的な複数の溝（３４）を形成する工程と、
前記内継手部材（２２）を前記開放端（１６）を通して前記外継手部材（１２）に少なくとも部分的に挿入し、前記外及び内継手部材（１２、２２）の前記表面（１４、２４）を互いに接触させ、前記外及び内継手部材（１２、２２）の関節の中心の周囲での前記外及び内継手部材（１２、２２）の相対的関節連結を提供し、前記溝（３２、３４）を整合し、前記外継手部材（１２）の前記開放端まで延びる関連した溝対を形成する工程と、
前記外継手部材（１２）の前記少なくとも一つの開放端（１６）を通してトルク伝達ボール（３６）を各溝対内に設置する工程と、
前記ボール（３６）を夫々の溝に設置した後、ボールリテーナ（３８）を前記外継手部材（１２）の少なくとも一つの開放端（１６）と隣接して設置し、前記ボール（３６）を前記溝内に保持する工程と、
前記内及び外継手部材（１２、２２）の関節の共通する中心Ｃの周りで関節連結するために、前記ボール（３６）と係合する部分ケージ部材（４０）を支持する、別体のケージ座（４６）を提供する工程
を備えることを特徴とする方法。