JP4316289B2

JP4316289B2 - 駆動軸

Info

Publication number: JP4316289B2
Application number: JP2003129391A
Authority: JP
Inventors: ヴェッカーリングトーマス; マオハーシュテファン; グレメルマイアーアンナ; タオレグヘルベルト
Original assignee: ジー・ケー・エヌ・ドライブライン・インターナショナル・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2023-05-07
Also published as: JP2003329053A; DE10220715A1; US20040005930A1; FR2841306A1; FR2841306B1; DE10220715B4; US6872143B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、とくに対向軌道継ぎ手の形において少なくとも１つの等速固定ボール継ぎ手を有する、自動車の側軸として使用される、２つの等速継ぎ手および中間軸を有する駆動軸に関する。前記対向軌道継ぎ手は外方軌道を有する外方継ぎ手部材、内方軌道を有する内方継ぎ手部材、前記外方軌道および前記内方軌道からなっている軌道対に収容されるトルク伝達ボール、および前記ボールが共通平面内に保持されかつ前記継ぎ手が連接されるとき角度２等分平面上に案内されるケージ窓を有するボールケージ；第１外方軌道が、第１内方軌道とともに、第１軌道対を形成し、その軌道が前記内方継ぎ手部材の接続端部に向かって第１軸方向に見て互いに分れかつ第１ボールを保持し；第２外方軌道が、第２内方軌道とともに、第２軌道対を形成し、その軌道が前記外方継ぎ手部材の接続端部に向かって第２軸方向に見て互いに分れかつ第２ボールを保持する。
【０００２】
【従来の技術】
上述した型の対向軌道継ぎ手は、第１軌道対および第２軌道対に交互に周部に配置されるボールが、軌道を介して、第１方向および第２方向に交互に向ける力を受けるために好都合である。前記力は内部力の形で釣り合わされるボールケージの対向力によって収容され、その結果ケージはどのような外部の軸方向力も受けない。ケージは、したがって、外方継ぎ手部材に対して比較的摩擦のない方法において走行する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これまで、製造および組み立ての理由のためにかつ好適なボールの大きさに関連して、第１の方向に見られるとき開いている第１の軌道対と反対に、それと反対に半径方向に、第２の方向に見られるとき開いている第２の軌道対が配置され、そのさいさらに６対の軌道が設けられるのが従来技術による継ぎ手の慣例であった。この設計は継ぎ手の制御に関連して、すなわち、ケージでの制御力条件に関連して重大な欠点を有していた。
【０００４】
しかしながら、正確なケージ制御が、継ぎ手が連接されるときは何時でも、外方継ぎ手部材と内方継ぎ手部材の軸線間で角度を対称的に分割する角度２等分平面上に十分に高い制御力により全体としてボールを案内することができるために必須である。従来技術による継ぎ手における前記不都合な制御条件に関する理由は図面に関連して後でより詳細に説明する。
【０００５】
それゆえ、本発明の目的は、改良された制御特性を有する対向軌道継ぎ手を備えた最初に述べた型の駆動軸を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、前記継ぎ手において、第１軌道対が第１軌道対と反対に半径方向に位置決めされそして第２軌道対が第２軌道対と反対に半径方向に位置決めされることによって達成される。とくに、前記第１軌道対および前記第２軌道対が周部を横切って交互であるように配置されることが提案される。好適な実施の形態において、８個の均一に周部に分布された軌道対を有する継ぎ手が提案される。他の可能性は１２または１６の軌道対の選択に言及する。
【０００７】
かかる継ぎ手を有する本発明の駆動軸は、とくに２つの等速継ぎ手および一体にされた軸方向突入ユニットを備えた中間軸からなっている駆動軸の駆動端部において継ぎ手として使用される、継ぎ手の明瞭に改善された寿命によって特徴付けられる。外方継ぎ手部分は差動駆動装置によって駆動されかつ内方継ぎ手部材は中間軸に接続される。
【０００８】
改善された寿命は、永続的にゼロからずれかつ軌道対によってそれぞれ対向のボール対に印加される結果として生じる制御力に起因し、その結果、総体的に、ケージ制御条件が非常に改善される。かかる改善された制御力条件に関する理由は図面を参照して説明する。
【０００９】
従来技術による継ぎ手に比較して本発明の駆動軸およびその継ぎ手特性を図面に示しかつ以下で説明する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は対向軌道継ぎ手の形の第１等速固定ボール継ぎ手４１、第２等速固定ボール継ぎ手４２および中間軸４３を備えた本発明の駆動軸を示している。中間軸には、実質上、ジャーナル４５、スリーブ４６およびケージ４８によってともに保持されるトルク伝達ボール４７を含んでいる軸方向突入ユニット４４が一体にされている。
【００１１】
前者の等速固定ボール継ぎ手４１は基部１４および形成されたジャーナル１５を備えた外方継ぎ手部分１１、ならびにジャーナル４５に接続された内方継ぎ手部材２１、ボールケージ３１およびトルク伝達ボール３６を含んでいる。継ぎ手かつしたがって駆動軸全体は外方継ぎ手部分１１を介してジャーナル１５によって駆動される。このジャーナル１５は差動駆動装置に挿入される。第２等速固定ボール継ぎ手４２は出力がその外方継ぎ手部材４９およびホイールハブに接続されるジャーナル５０を介して行われるような方法において配置される。
【００１２】
図２ないし図４の例示が以下で共同して説明される。外方継ぎ手部分１１は開口１３を備えた内部１２および対向基部１４を含んでいる。接続ジャーナル１５は基部１４に形成される。内部１２は軸ジャーナルを挿入するための内方開口２２を備えた内方継ぎ手部材２１を収容する。ボールケージ３１は外方継ぎ手部材１１と内方継ぎ手部材２１との間に配置されている。継ぎ手は継ぎ手中心から外方継ぎ手部材の開口端へ向かう第１の方向Ｒ₁に見られるとき互いに異なる第１外方軌道１６₁および第１内方軌道２６₁を含んでいる。
【００１３】
そのうえ、継ぎ手は、継ぎ手中心から、外方継ぎ手部材のジャーナル端へ向いている第２の方向Ｒ₂に見られるとき互いに異なる第２外方軌道１６₂および第２内方軌道２６₂を含んでいる。第１外方軌道１６₁および第１内方軌道２６₁は互いに第１軌道対を形成し；第２外方軌道１６₂および第２内方軌道２６₂は互いに第２軌道対を形成している。内方軌道および外方軌道からなっている軌道対はトルク伝達ボール３６₁，３６₂を収容する。
【００１４】
ボールケージ３１は外方継ぎ手部材の球状内面１８内に保持される球状外面３２を含んでいる。ボールはケージ３１の窓３４に保持される。継ぎ手全体を通ってボール軌道を通る各半径方向断面に、第１軌道対１６₁，２６₁および第２軌道対１６₂，２６₂が、図３の断面Ａ−Ａおよび図４の断面Ｂ−Ｂにおいて見られ得るように、互いに反対に位置決めされる。第１軌道対内のボール３６₁は第１の方向Ｒ₁に向いている力を軌道によって受ける。
【００１５】
第２軌道対内のボール３６₂は第２の方向Ｒ₂に向いている力を軌道によって受ける。各場合に、これはトルク伝達状態に適用されかつケージに印加されている内部負荷を導く。しかしながら、力が対で釣り合わせられるように、ケージは、総体的に、外方継ぎ手部材１１および内方継ぎ手部材２１に対して軸方向に力がないように保持される。結果として、ケージと外方継ぎ手部材との間の摩擦力は組み立てられた継ぎ手が回転するとき低い。
【００１６】
図５において、軌道対１６₁，２６₁および１６₂，２６₂によってボール３６₁，３６₂に印加される力が４個のボールに関して再び示され、そして図６のケージ３４の展開図がボールに作用しかつケージによって印加されねばならないそれぞれの対向力を示している。反対方向に交互に作用している６個の力の合計により、ケージ３４は外方継ぎ手部材１１および内方継ぎ手部材２１に対して外方に向かって力がない。
【００１７】
図７、図８、図９および図１０の個々の例示を協働して以下で説明する。図１による継ぎ手が連接された状態において示され、連接角度βは外方継ぎ手部材１１の軸線Ａ₁₁と内方継ぎ手部材の軸線Ａ₂₁との間に設定されている。軸線Ａ₁₁，Ａ₂₁との間の角度は角度２等分平面Ｅによって対称的に分割される。図８は軸線Ａ₁₁，Ａ₂₁によって広げられるいわゆる連接平面による長手方向断面図である。ボールは１から６に連続して番号が付され、ボール１および４が連接平面に位置決めされている。
【００１８】
ボール１および４とボール軌道との間の接触点において、接線はボールに対して描かれる。ボール１での接線は制御角度α₁を取り囲みかつボール４での接線は、対称のため、同一の大きさからなる、制御角度α₄を取り囲んでいる。ゼロと異なる制御角度を設けることが必要であり、その結果、軸線Ａ₁₁，Ａ₂₁の連接時、ボール軌道は角度２等分平面Ｅ上でケージを同じに制御することができるようにボールに力を印加する。高い制御力が他のボールに印加されるならばゼロであるような個々のボールでの制御力を許容する。
【００１９】
図１０はボール１および４に関して、定量的に、相対的に固定位置にある軸線Ａ₁₁，Ａ₂₁による継ぎ手回転を横切る前記制御角度α₁，α₄を示している。例示は、周部を２度横切って、とくに２１０°および３３０°の回転角度で、ボール１および４の制御角度が同時にゼロになることを示している。かくして、図９によれば、また、前記角度的位置の外側で、ケージに傾斜モーメントを発生する１対の力を形成する力Ｆ₁およびＦ₄はゼロになる。ずれた位相を有する、２つのさらに他の対のボールがゼロからずれる力の対により作用することを考慮するとしても、ケージ制御は比較的不満足である。
【００２０】
図１１、図１２および図１３の例示は以下で共同して説明される。外方継ぎ手部材１１は開口１３および対向基部１４を有する内部１２を含んでいる。接続ジャーナル１５は基部１４に形成される。内部１２は軸ジャーナルを挿入するための内方開口２２を有する内方継ぎ手部材２１を含んでいる。外方継ぎ手部材１１と内方継ぎ手部材２１との間には、ボールケージ３１が配置される。継ぎ手は、継ぎ手中心から外方継ぎ手部材に向いている第１方向Ｒ₁に見られるとき互いに異なる第１外方軌道１６₁および第１内方軌道２６₁を含んでいる。
【００２１】
そのうえ、継ぎ手は継ぎ手中心が、外方継ぎ手部材のジャーナル端へ向いている第２の方向Ｒ₂に見られるとき互いに異なる第２外方軌道１６₂および第２内方軌道２６₂を含んでいる。第１外方軌道１６₁および第１内方軌道２６₁は互いに第１軌道対を形成する。第２外方軌道１６₂および第２内方軌道２６₂は互いに第２軌道対を形成している。内方軌道および外方軌道から形成される軌道対はトルク伝達ボール３６₁，３６₂を収容する。
【００２２】
ボールケージ３１は外方継ぎ手部材の球状内面１８内に保持される球状外面３２を含んでいる。ボールはケージ３１の窓３４に保持される。継ぎ手全体を通ってボール軌道を通る各半径方向断面に、第１軌道対が断面Ｂ−Ｂにおいて見られ得るように、第１軌道対と反対に位置決めされるか、または第２軌道対が、断面Ａ−Ａにおいて見られ得るように、第２軌道対と反対に位置決めされる。第１軌道対１６₁，２６₁内のボール３６₁は第１の方向Ｒ₁に向いている力を軌道によって受ける。
【００２３】
第２軌道対内のボール３６₂は第２の方向Ｒ₂に向いている力を軌道によって受ける。これはトルク伝達状態に適用されかつケージに印加されている内部負荷を導く。しかしながら、力が対で釣り合わせられるように、ケージは、総体的に、軸方向に力がない状態において外方継ぎ手部材に保持される。結果として、ケージと外方継ぎ手部材との間の摩擦力は組み立てられた継ぎ手が回転するとき低い。
【００２４】
図１４の断面図において、軌道対によってボールに印加される力が５個のボールに関して示され、そして図１５のケージの展開図はボールに作用しかつケージによって印加されるべきであるそれぞれの対向力を示している。反対方向に交互に作用する合計８個の力により、ケージは外方に向かって力がない。
【００２５】
図１６、図１７、図１８および図１９の個々の図が以下で共同して説明される。図１４および図１５による継ぎ手が連接された状態において示され、連接角度βは外方継ぎ手部材１１の軸線Ａ₁₁と内方継ぎ手部材の軸線Ａ₂₁との間に設定されている。軸線Ａ₁₁，Ａ₂₁との間の角度は角度２等分平面Ｅによって対称的に分割される。図１７は軸線Ａ₁₁，Ａ₂₁によって広げられるいわゆる連接平面による長手方向断面図である。ボールは１から８に連続して番号が付され、ボール１および５が連接平面に位置決めされている。
【００２６】
ボール１および５とボール軌道との間の接触点において、接線はボールに対して描かれる。ボール１での接線は制御角度α₁を取り囲みかつボール５での接線は、本発明によれば、異なる大きさからなる、制御角度α₅を取り囲んでいる。ゼロと異なる制御角度を設けることが必要であり、その結果、軸線Ａ₁₁，Ａ₂₁の連接時、ボール軌道は角度２等分平面Ｅ上でケージを同じに制御することができるようにボールに力を印加する。高い制御力が他のボールに印加されるならばゼロであるような個々のボールでの制御力を許容する。
【００２７】
図１８はボール１および４に関して、定量的に、相対的に固定位置にある軸線Ａ₁₁，Ａ₂₁による継ぎ手回転を横切る前記制御角度α₁，α₅を示している。例示は、ボール１および５の各々に関して、周部を２度横切って、すなわち、３０°および１５０°で、ボール１に関してかつ２１０°および３３０°の回転角度で、制御角度α₁が、ボール５に関して制御角度α₅がゼロになることを示しているが、半径方向に反対に位置決めされたそれぞれのボールの制御角度は常にゼロからずれる。かくして、また、ケージに傾斜モーメントを発生する力Ｆ₁およびＦ₅によって形成される１対の力を一定にゼロからずれる。結果として、ケージ制御はすべての回転角度において極めて好都合である。
【００２８】
図２０には、４つの試験において、８個の軌道対内に８個のボールを有する等速固定ボール継ぎ手を有する本発明による駆動軸の寿命が６個の軌道対内に６個のボールを有する等速固定ボール継ぎ手を有する駆動軸の寿命と比較されている。８個のボールを備えた継ぎ手を有する本発明による駆動軸のすべては１００％の規定の寿命を達成したが、これに反して６個のボールを備えた継ぎ手を有する駆動軸は各々規定の寿命の５０％以下に達した。８個のボールを備えた継ぎ手は図１１ないし図１８による継ぎ手に対応され、これに反して６個のボールを備えた継ぎ手は図２ないし図９に示された継ぎ手に対応した。
【００２９】
以下に本発明の実施の形態を要約列挙する。
【００３０】
＜１＞とくに対向軌道継ぎ手の形において少なくとも１つの等速固定ボール継ぎ手を有する、自動車の側軸として使用される、２つの等速継ぎ手および中間軸（４３）を有する駆動軸において、前記継ぎ手が以下の特徴、すなわち、外方軌道（１６）を有する外方継ぎ手部材（１１）、内方軌道（２６）を有する内方継ぎ手部材（２１）、前記外方軌道および前記内方軌道からなっている軌道対に収容されるトルク伝達ボール（３６）、および前記ボールが共通平面内に保持されかつ前記継ぎ手が連接されるとき角度２等分平面上に案内されるケージ窓（３４）を有するボールケージ（３１）；第１外方軌道（１６₁）が、第１内方軌道（２６₁）とともに、第１軌道対を形成し、その軌道が前記内方継ぎ手部材（２１）の接続端部に向かって第１軸方向（Ｒ₁）に見て互いに分れかつ第１ボール（３６₁）を保持し；第２外方軌道（１６₂）が、第２内方軌道（２６₂）とともに、第２軌道対を形成し、その軌道が前記外方継ぎ手部材（１１）の接続端部に向かって第２軸方向（Ｒ₂）に見て互いに分れかつ第２ボール（３６₂）を保持し；第１軌道対（１６₁，２６₁）が第１軌道対（１６₁，２６₁）と反対に半径方向に位置決めされそして第２軌道対（１６₂，２６₂）が第２軌道対（１６₂，２６₂）と反対に半径方向に位置決めされる駆動軸。
【００３１】
＜２＞前記継ぎ手内に、前記第１軌道対（１６₁，２６₁）および前記第２軌道対（１６₂，２６₂）が周部を横切って交互に配置される上記＜１＞に記載の駆動軸。
【００３２】
＜３＞前記継ぎ手内に、８個の軌道対（１６₁，２６₁，１６₂，２６₂）が設けられる上記＜２＞に記載の駆動軸。
【００３３】
＜４＞その接続端部において、前記継ぎ手の前記外方継ぎ手部材（１１）が一体に形成された継ぎ手基部（１４）を含んでいる上記＜１＞ないし＜３＞のいずれか１つに記載の駆動軸。
【００３４】
＜５＞前記継ぎ手の前記内方継ぎ手部材（２１）が前記駆動軸の前記中間軸（４３）に接続される上記＜１＞ないし＜４＞のいずれか１つに記載の駆動軸。
【００３５】
＜６＞２つの等速固定ボール継ぎ手および一体の軸方向移動ユニットを有する中間軸を含んでいる上記＜１＞ないし＜５＞のいずれか１つに記載の駆動軸。
【００３６】
【発明の効果】
叙上のごとく、本発明は、とくに対向軌道継ぎ手の形において少なくとも１つの等速固定ボール継ぎ手を有する、自動車の側軸として使用される、２つの等速継ぎ手および中間軸を有する駆動軸において、前記継ぎ手が以下の特徴、すなわち、外方軌道を有する外方継ぎ手部材、内方軌道を有する内方継ぎ手部材、前記外方軌道および前記内方軌道からなっている軌道対に収容されるトルク伝達ボール、および前記ボールが共通平面内に保持されかつ前記継ぎ手が連接されるとき角度２等分平面上に案内されるケージ窓を有するボールケージ；第１外方軌道が、第１内方軌道とともに、第１軌道対を形成し、その軌道が前記内方継ぎ手部材の接続端部に向かって第１軸方向に見て互いに分れかつ第１ボールを保持し；第２外方軌道が、第２内方軌道とともに、第２軌道対を形成し、その軌道が前記外方継ぎ手部材の接続端部に向かって第２軸方向に見て互いに分れかつ第２ボールを保持し；
第１軌道対が第１軌道対と反対に半径方向に位置決めされそして第２軌道対が第２軌道対と反対に半径方向に位置決めされる構成としたので、改良された制御特性を有する対向軌道継ぎ手を備えた最初に述べた型の駆動軸を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の駆動軸を示す部分長手方向断面図である。
【図２】従来技術による対向軌道継ぎ手の継ぎ手開口を示す軸方向図である。
【図３】図２の対向軌道継ぎ手の断面Ａ−Ａによる長手方向断面図である。
【図４】図２の対向軌道継ぎ手の断面Ｂ−Ｂによる長手方向断面図である。
【図５】軸方向ボール力を示している図２による継ぎ手の長手方向断面図である。
【図６】軸方向ボール力を示している図２による継ぎ手のケージの展開図である。
【図７】連接された状態において回転している図２による継ぎ手の軸方向図である。
【図８】連接された状態において回転している図２による継ぎ手の長手方向断面図である。
【図９】連接された状態において回転している図２による継ぎ手のケージとボールを有する詳細の形で示す図である。
【図１０】連接された状態において回転している図２による継ぎ手の２つの対向ボールに関する制御角度の図である。
【図１１】本発明による対向軌道継ぎ手の継ぎ手開口を示す軸方向図である。
【図１２】図１１の対向軌道継ぎ手の断面Ａ−Ａによる長手方向断面図である。
【図１３】図１１の対向軌道継ぎ手の断面Ｂ−Ｂによる長手方向断面図である。
【図１４】軸方向ボール力を示している図１１による継ぎ手の長手方向断面図である。
【図１５】軸方向ボール力を示している図１１による継ぎ手のケージの展開図である。
【図１６】連接された状態において回転している図１１による継ぎ手の軸方向図である。
【図１７】連接された状態において回転している図１１による継ぎ手の長手方向断面図である。
【図１８】連接された状態において回転している図１１による継ぎ手のケージとボールを有する詳細の形で示す図である。
【図１９】連接された状態において回転している図１１による継ぎ手の２つの対向ボールに関する制御角度の図である。
【図２０】従来技術に比較されるような本発明による駆動軸における対向軌道継ぎ手の寿命を示す特性図である。
【符号の説明】
１１外方継ぎ手部材
１６₁ 第１外方軌道
１６₂ 第２外方軌道
２１内方継ぎ手部材
２６₁ 第１内方軌道
２６₂ 第２内方軌道
３１ボールケージ
３４ケージ窓
３６トルク伝達ボール
３６₁ 第１ボール
３６₂ 第２ボール
４３中間軸

Claims

２つの等速継ぎ手および中間軸（４３）を有し、前記継ぎ手の少なくとも１つは対向軌道継ぎ手の形状の等速固定ボール継ぎ手である駆動軸であって、
外方軌道（１６）を有する外方継ぎ手部材（１１）と、
内方軌道（２６）を有する内方継ぎ手部材（２１）と、
前記外方軌道および前記内方軌道からなる軌道対に収容されるトルク伝達ボール（３６）と、
前記ボールが共通平面内に保持され、かつ、前記継ぎ手が連接されるとき角度２等分平面上に案内されるケージ窓（３４）を有するボールケージ（３１）と、を備え、
第１外方軌道（１６₁）が、第１内方軌道（２６₁）とともに、第１軌道対を形成し、その軌道が、前記内方継ぎ手部材（２１）の接続端部に向かって、第１軸方向（Ｒ₁）に見て互いに分れ、かつ、第１ボール（３６₁）を保持し、
第２外方軌道（１６₂）が、第２内方軌道（２６₂）とともに、第２軌道対を形成し、その軌道が、前記外方継ぎ手部材（１１）の接続端部に向かって、前記第１軸方向（Ｒ ₁ ）とは反対方向の第２軸方向（Ｒ₂）に見て互いに分れ、かつ、第２ボール（３６₂）を保持し、
前記第１軌道対（１６₁，２６₁）は、他の第１軌道対（１６₁，２６₁）とは半径方向に対して向かい合わせに位置決めされ、前記第２軌道対（１６₂，２６₂）は、他の第２軌道対（１６₂，２６₂）とは半径方向に対して向かい合わせに位置決めされ、
前記継ぎ手内に、前記第１軌道対（１６ ₁ ，２６ ₁ ）および前記第２軌道対（１６ ₂ ，２６ ₂ ）が前記継ぎ手の周方向に交互に配置され、
前記継ぎ手が、８個の軌道対（１６ ₁ ，２６ ₁ ，１６ ₂ ，２６ ₂ ）を有することを特徴とする駆動軸。