JP4879501B2 - High angle fixed type constant velocity universal joint - Google Patents

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Description

本発明は高角固定式等速自在継手に関する。等速自在継手は、自動車や各種産業機械の動力伝達系において、駆動側の回転軸と従動側の回転軸を連結して等角速度でトルクを伝達するもので、固定式と摺動式があり、摺動式が角度変位と軸方向変位を許容するのに対して固定式は角度変位のみを許容するタイプである。   The present invention relates to a high angle fixed type constant velocity universal joint. Constant velocity universal joints transmit torque at a constant angular speed by connecting the rotating shaft on the drive side and the rotating shaft on the driven side in the power transmission system of automobiles and various industrial machines. The slidable type allows angular displacement and axial displacement, whereas the fixed type allows only angular displacement.

一般に、固定式等速自在継手は、駆動側または従動側の軸とトルク伝達可能に結合する外側継手部材と、従動側または駆動側の軸とトルク伝達可能に結合する内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材との間に介在してトルクを伝達する複数のトルク伝達要素と、複数のトルク伝達要素を駆動軸と従動軸とがなす角度の二等分面内に保持するケージとを備えている。   In general, a fixed type constant velocity universal joint includes an outer joint member that is coupled to a drive-side or driven-side shaft so as to be able to transmit torque, an inner joint member that is coupled to a driven-side or drive-side shaft so as to be able to transmit torque, and an outer joint A plurality of torque transmitting elements that transmit torque by being interposed between the member and the inner joint member, and a cage that holds the plurality of torque transmitting elements in a bisector of an angle formed by the drive shaft and the driven shaft. I have.

近年、自動車の乗車空間拡大の観点からホイールベースを長くすることがあるが、それに伴って車両回転半径が大きくならないようにするため、自動車のドライブシャフト等の連結用継手として使用されている固定式等速自在継手の高角化による前輪の操舵角の増大が求められている。   In recent years, the wheelbase may be lengthened from the viewpoint of expanding the riding space of automobiles, but in order to prevent the vehicle turning radius from increasing accordingly, the fixed type used as a coupling joint for automobile drive shafts, etc. There is a need to increase the steering angle of the front wheels by increasing the angle of the constant velocity universal joint.

高角化のニーズに対する固定式等速自在継手としては、トルク伝達要素が転動するトラックを構成する外側継手部材のボール溝と内側継手部材のボール溝の底をテーパ状にすることが提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
特開2001−153149号公報 特開2001−304282号公報 特開2001−349332号公報
As a fixed type constant velocity universal joint to meet the needs of high angle, it has been proposed to taper the ball groove of the outer joint member and the bottom of the ball groove of the inner joint member that constitute the track on which the torque transmitting element rolls. (For example, refer to Patent Documents 1 to 3).
JP 2001-153149 A JP 2001-304282 A JP 2001-349332 A

特許文献1〜3に開示された固定式等速自在継手では、外側継手部材および内側継手部材のボール溝をテーパ形状にすることで高角化を容易にしている。しかしながら、ボールと接するケージのポケット側壁が受ける荷重(以下、ポケット荷重という。)がテーパ角度に比例して大きくなるという問題がある(図9参照)。   In the fixed type constant velocity universal joint disclosed in Patent Documents 1 to 3, the angle of the ball is easily increased by making the ball grooves of the outer joint member and the inner joint member into a tapered shape. However, there is a problem that the load (hereinafter referred to as pocket load) received by the pocket side wall of the cage in contact with the ball increases in proportion to the taper angle (see FIG. 9).

本発明の主要な目的は、固定式等速自在継手のボール溝をテーパ形状にして高角化を容易にしつつ、それに伴って増大するポケット荷重にケージがよく耐えるようにし、早期破損を防止することである。   The main purpose of the present invention is to make the ball groove of the fixed type constant velocity universal joint tapered so that the angle can be easily increased, and the cage can withstand the pocket load that increases along with it, thereby preventing early breakage. It is.

本発明は、高角固定式等速自在継手の内部諸元の中で、ボール溝をテーパ形状にすることによって等速自在継手内部に発生する力(とくにポケット荷重)を検証し、等速自在継手の強度に与える影響を考慮し、ケージの形状を最適設定することにより課題を解決したものである。   The present invention verifies the force (especially pocket load) generated in the constant velocity universal joint by making the ball groove into a tapered shape among the internal specifications of the high angle fixed type constant velocity universal joint. The problem is solved by optimally setting the shape of the cage in consideration of the effect on the strength of the cage.

すなわち、本発明の固定式等速自在継手は、内球面に、開口端まで軸方向に延びた複数のボール溝を円周方向等間隔に形成した外側継手部材と、外球面に、軸方向に延びた複数のボール溝を円周方向等間隔に形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材のボール溝と内側継手部材のボール溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、外側継手部材の内球面と内側継手部材の外球面との間に介在し、ボールを収容するポケットを円周方向に配設したケージとを備え、
外側継手部材のボール溝の開口端側溝底を、前記開口端に向かって直線的に拡径したテーパ状とし、
内側継手部材のボール溝の、外側継手部材の反開口端側溝底を、前記反開口端側に向かって直線的に拡径したテーパ状とし、
ケージの外球面中心と内球面中心は継手中心に対して軸方向に等距離だけ反対側にオフセットさせてあり、
外側継手部材のボール溝の曲率中心と内球面の中心が一致し、内側継手部材のボール溝の曲率中心が外球面の中心と一致し、
ケージ外径Doのボール径dに対する比の値Do/dが3.9以上4.1以下であり、ケージ肉厚tのボール径dに対する比の値t/dが0.31以上0.34以下であり、ケージ幅wのボール径dに対する比の値w/dが1.8以上2.0以下であることを特徴とする。
That is, the fixed type constant velocity universal joint of the present invention includes an outer joint member in which a plurality of ball grooves extending in the axial direction to the opening end are formed at equal intervals in the circumferential direction on the inner spherical surface, and an outer spherical surface in the axial direction. A plurality of balls that transmit torque by interposing between a ball groove of an outer joint member and a ball groove of an inner joint member that form a pair, and an inner joint member in which a plurality of extended ball grooves are formed at equal intervals in the circumferential direction And a cage that is interposed between the inner spherical surface of the outer joint member and the outer spherical surface of the inner joint member, and that includes pockets for accommodating balls in the circumferential direction,
The opening end side groove bottom of the ball groove of the outer joint member has a tapered shape linearly expanding toward the opening end,
The ball groove of the inner joint member has a taper shape in which the diameter of the outer joint member's non-opening end side groove is linearly expanded toward the anti-opening end side,
The outer spherical center and inner spherical center of the cage are offset to the opposite side by an equal distance in the axial direction with respect to the joint center.
The center of curvature of the ball groove of the outer joint member matches the center of the inner spherical surface, the center of curvature of the ball groove of the inner joint member matches the center of the outer spherical surface,
The ratio Do / d of the cage outer diameter Do to the ball diameter d is 3.9 to 4.1, and the ratio t / d of the cage thickness t to the ball diameter d is 0.31 to 0.34. The ratio w / d of the cage width w to the ball diameter d is 1.8 or more and 2.0 or less.

ケージ外径Doのボール径dに対する比の値Do/dは、従来の固定式等速自在継手では3.7≦Do/d≦3.8であったところ、本発明では3.9≦Do/d≦4.1にする。作動角が大きくなるとボールがポケット内の径方向に移動する量が増える(図3参照。図3において、符号mはボールとケージが接触する最外径位置を示し、符号nはボールとケージが接触する最内径位置を示す)。最大作動角時でもボールの接触点がケージから外れてはならないことから、ケージ外径の下限値は必然的に決まる。また、ケージ外径が過大であると外側継手部材のボール溝深さが不十分となり耐久性が悪化する。したがって、耐久性を最小限確保することのできる外径寸法をケージ外径の上限値としたものである。   The value Do / d of the ratio of the cage outer diameter Do to the ball diameter d was 3.7 ≦ Do / d ≦ 3.8 in the conventional fixed type constant velocity universal joint, but in the present invention, 3.9 ≦ Do. /D≦4.1. As the operating angle increases, the amount of movement of the ball in the radial direction within the pocket increases (see FIG. 3. In FIG. 3, the symbol m indicates the outermost diameter position where the ball and cage contact, and the symbol n indicates the ball and cage. Indicates the innermost diameter position that comes into contact). Since the ball contact point must not be disengaged from the cage even at the maximum operating angle, the lower limit of the cage outer diameter is inevitably determined. On the other hand, if the cage outer diameter is excessive, the ball groove depth of the outer joint member becomes insufficient and the durability deteriorates. Therefore, the outer diameter dimension that can ensure the minimum durability is the upper limit value of the cage outer diameter.

ケージ肉厚tのボール径dに対する比の値は、従来の固定式等速自在継手では0.24≦t/d≦0.27であったところ、本発明では0.31≦t/d≦0.34とする。ケージ肉厚tは上記のDo/dより決まる外径と後述する内径とで規定することができる。その内径寸法の規定の考え方はDo/dの場合と同様で、上限値はボールの接触点を確保するという観点から決まり、下限値は内側継手部材のボール溝深さ、すなわち耐久性を確保するという観点から決まる。   The value of the ratio of the cage thickness t to the ball diameter d was 0.24 ≦ t / d ≦ 0.27 in the conventional fixed type constant velocity universal joint, but in the present invention, 0.31 ≦ t / d ≦ 0.34. The cage wall thickness t can be defined by the outer diameter determined from the above Do / d and the inner diameter described later. The concept for defining the inner diameter is the same as in the case of Do / d, and the upper limit value is determined from the viewpoint of securing the contact point of the ball, and the lower limit value secures the ball groove depth of the inner joint member, that is, durability. It is determined from the viewpoint.

ケージ幅wのボール径dに対する比の値w/dは、従来の固定式等速自在継手では1.7≦w/d≦1.9であったところ、本発明では1.8≦w/d≦2.0とした。ケージの、増大したポケット荷重を受けるポケット側壁の応力値を、従来の高角固定式等速自在継手(UJ)並み以下に設定するため、ポケット側壁の断面係数を確保する必要があるが、外径、内径は上記Do/d、t/dによって決まるため、幅寸法にて調整する。このとき、応力値が従来の固定式等速自在継手(UJ)並みとなる幅寸法を下限値とすることで、従来の高角固定式等速自在継手(UJ)と同等以上の強度が確保できることになる。また、幅寸法を過大に設定すると重量および材料費が増加するため、上限値は、下限値からの範囲(規格規定範囲)を従来の高角固定式等速自在継手と同等に設定したものである。   The value w / d of the ratio of the cage width w to the ball diameter d is 1.7 ≦ w / d ≦ 1.9 in the conventional fixed type constant velocity universal joint, but in the present invention, 1.8 ≦ w / d. d ≦ 2.0. In order to set the stress value of the pocket side wall under the increased pocket load of the cage to be equal to or less than that of the conventional high angle fixed type constant velocity universal joint (UJ), it is necessary to secure the section modulus of the pocket side wall. Since the inner diameter is determined by the above Do / d and t / d, it is adjusted by the width dimension. At this time, by setting the lower limit value to the width dimension where the stress value is equivalent to that of the conventional fixed type constant velocity universal joint (UJ), the strength equal to or higher than that of the conventional high angle fixed type constant velocity universal joint (UJ) can be secured. become. Also, if the width dimension is set excessively, the weight and material cost increase, so the upper limit value is set to the same range as the conventional high angle fixed type constant velocity universal joint from the lower limit value (standard specified range). .

請求項2の発明は、請求項1の高角固定式等速自在継手において、外側継手部材および内側継手部材のボール溝のテーパ角度が12deg以下であることを特徴とする。従来必要な基本性能である強度や耐久性を確保しながら、内部力解析、有限要素法(FEM)解析を用いて検討を進め、テーパ角度の範囲を絞り込んで最適設定した。そして、テーパ角度を変えたサンプルの評価結果と解析結果との整合性を確認した。ボール溝をテーパ状とすることにより、外側継手部材の外径を大きくすることなく、作動角の高角化を容易に実現する上で、外側継手部材の肉厚を薄くしてもその外側継手部材の強度および加工性を低下させないように、この高角固定式等速自在継手の内部諸元の中で、ボール溝をテーパ状にすることによる影響および傾向を検証し、テーパ角度の最適値としてその上限値を12°に規定した。   According to a second aspect of the present invention, in the high angle fixed type constant velocity universal joint of the first aspect, the taper angle of the ball grooves of the outer joint member and the inner joint member is 12 deg or less. While ensuring strength and durability, which are the basic performances required in the past, studies were conducted using internal force analysis and finite element method (FEM) analysis, and the taper angle range was narrowed down and optimally set. And the consistency with the evaluation result and analysis result of the sample which changed the taper angle was confirmed. By forming the ball groove in a tapered shape, the outer joint member can be easily increased without increasing the outer diameter of the outer joint member. In order to avoid reducing the strength and workability of the high angle fixed constant velocity universal joint, the influence and tendency of the ball groove being tapered in the internal specifications of this high angle fixed type constant velocity joint are verified. The upper limit was defined as 12 °.

請求項3の発明は、請求項1または2の高角固定式等速自在継手において、ケージの外球面中心と内球面中心は継手中心に対して軸方向に等距離だけ反対側にオフセットさせてあり(このオフセットをケージオフセットと呼ぶこととする。)、前記オフセットの量fの、外側継手部材のボール溝の曲率中心または内側継手部材のボール溝の曲率中心とボールの中心とを結ぶ線分の長さPCRとの比の値f/PCRが、0.018以上0.150以下の範囲であることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the high angle fixed type constant velocity universal joint according to the first or second aspect, the outer spherical center and the inner spherical center of the cage are offset to the opposite side by an equal distance in the axial direction with respect to the joint center. (This offset is referred to as a cage offset.) The amount of the offset f is a line segment connecting the center of curvature of the ball groove of the outer joint member or the center of curvature of the ball groove of the inner joint member and the center of the ball. The ratio value f / PCR with the length PCR is in the range of 0.018 or more and 0.150 or less.

ケージオフセット量fはケージの縦断面における肉厚差に関係するため、この点を考慮に入れてケージオフセット量fを設定するのが望ましい。たとえば、ケージオフセット量fを大きく設定することにより、請求項4の発明のように、外側継手部材の開口端側のケージの肉厚を増大させて強度向上を図ることができるという利点がある。また、外側継手部材の開口端側のケージの肉厚を増大させることによって、作動角をとった時、外側継手部材の開口端から飛び出そうとするボールをケージで拘束することができる。   Since the cage offset amount f is related to the thickness difference in the longitudinal section of the cage, it is desirable to set the cage offset amount f in consideration of this point. For example, by setting the cage offset amount f large, there is an advantage that the strength can be improved by increasing the thickness of the cage on the opening end side of the outer joint member as in the invention of claim 4. Further, by increasing the thickness of the cage on the opening end side of the outer joint member, the ball that is about to jump out from the opening end of the outer joint member can be restrained by the cage when the operating angle is taken.

ただし、ケージオフセット量fが大きすぎると、ケージのポケット内におけるボールの周方向移動量が大きくなり、ボールの適正な運動を確保するため、ケージのポケットの周方向寸法を大きくする必要が生じるので、ケージの柱部が細くなり、強度面が問題となる。また、ケージの、外側継手部材の奥側つまり開口端とは反対側の肉厚が小さくなり、強度面が問題となる。   However, if the cage offset amount f is too large, the amount of movement of the ball in the cage pocket in the circumferential direction increases, and it is necessary to increase the circumferential dimension of the cage pocket in order to ensure proper movement of the ball. The pillar portion of the cage becomes thin, and the strength becomes a problem. Further, the thickness of the cage on the back side of the outer joint member, that is, the side opposite to the opening end is reduced, and the strength is problematic.

このように、ケージオフセット量fが過大であるのは好ましくなく、ケージオフセット量fを設ける意義と前述の強度面との均衡を図り得る最適範囲が存在する。ただ、ケージオフセット量fの最適範囲は継手の大きさによって変わるので、継手の大きさを表わす基本寸法との関係において求める必要がある。そこで、外側継手部材のボール溝の曲率中心または内側継手部材のボール溝の曲率中心とボールの中心とを結ぶ線分の長さPCRに対するケージオフセット量fの比の値f/PCRを用いるならば、ケージオフセット量fは、f/PCRが0以上0.12以下の範囲内となるように設定することが望ましい。   Thus, it is not preferable that the cage offset amount f is excessive, and there exists an optimum range in which the significance of providing the cage offset amount f and the above-described strength can be balanced. However, since the optimum range of the cage offset amount f varies depending on the size of the joint, it needs to be determined in relation to the basic dimension representing the size of the joint. Therefore, if the value f / PCR of the ratio of the cage offset amount f to the length PCR of the line segment connecting the center of curvature of the ball groove of the outer joint member or the center of curvature of the ball groove of the inner joint member and the center of the ball is used. The cage offset amount f is desirably set so that f / PCR is in the range of 0 to 0.12.

f/PCRが0.12より大きいと前述の強度面での問題が生じる。逆に、0より小さいとケージオフセット量fを設ける意義がなくなる。すなわち、ケージオフセットは、高作動角の時にボールがケージのポケットから飛び出すことを防ぐのが目的の一つであるところ、0より小さい範囲ではその目的が達成できない。したがって、ケージ強度の確保、耐久性の確保の点から、f/PCRが0以上0.12以下となる範囲が、ケージオフセット量fの最適範囲である。   If f / PCR is larger than 0.12, the above-mentioned problem in strength occurs. On the contrary, if it is smaller than 0, it is not meaningful to provide the cage offset amount f. That is, cage offset is one of the objectives to prevent the ball from jumping out of the cage pocket at a high operating angle, but the objective cannot be achieved within a range smaller than zero. Therefore, from the viewpoint of securing cage strength and durability, the range in which f / PCR is 0 or more and 0.12 or less is the optimum range of the cage offset amount f.

請求項1において、外側継手部材のボール溝の曲率中心と内球面の中心が一致し、内側継手部材のボール溝の曲率中心が外球面の中心と一致しているとは、いわゆるトラックオフセットがないことを意味する。外側継手部材のボール溝の曲率中心を内球面の中心に対して、また、内側継手部材のボール溝の曲率中心を外球面の中心に対して、軸方向に互いに反対側にオフセットさせた場合(このオフセットをトラックオフセットと呼ぶこととする。)、外側継手部材の奥側にゆくほどボール溝が浅くなるため、作動角をとった時に外側継手部材の最奥部に位置するボールがボール溝の肩に乗り上げるおそれがある。このトラックオフセットをなくすことにより、外側継手部材の奥側でもボール溝が浅くならず、したがって、作動角をとった時でも外側継手部材の最奥部に位置するボールの乗り上げを抑制することができる。 Oite to claim 1, the consistent curvature center and the inner spherical surface center of the ball groove in the outer joint member, the center of curvature of the ball grooves of the inner joint member coincides with the center of the outer spherical surface, so-called track offset Means no . When the center of curvature of the ball groove of the outer joint member is offset with respect to the center of the inner spherical surface, and the center of curvature of the ball groove of the inner joint member is offset with respect to the center of the outer spherical surface in the opposite direction in the axial direction ( This offset is called a track offset.) Since the ball groove becomes shallower toward the back side of the outer joint member, the ball located at the innermost part of the outer joint member when the operating angle is taken is There is a risk of riding on the shoulder. By eliminating this track offset, the ball groove does not become shallow even on the back side of the outer joint member, and therefore it is possible to suppress the climbing of the ball located at the innermost part of the outer joint member even when the operating angle is taken. .

本発明によれば、増大したポケット荷重にもケージがよく耐え、早期破損を防止することができるため、固定式等速自在継手のボール溝をテーパ形状にして高角化を容易に達成することができる。   According to the present invention, the cage can withstand the increased pocket load well and prevent early breakage, so that the ball groove of the fixed type constant velocity universal joint can be tapered to easily achieve high angle. it can.

以下、図面に従って本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1に示す固定式等速自在継手は、外輪10と、内輪20と、ボール30と、ケージ40を主要な構成要素としている。この固定式等速自在継手によって連結すべき二軸を第一の回転軸と第二の回転軸と呼ぶならば、第一の回転軸を外輪10と結合し、第二の回転軸を内輪20と結合して、両者が角度をなした状態でも等速でトルクを伝達するようになっている。なお、図2に図1の主要部を拡大して示す。また、図3に外輪10の回転軸Xと内輪20の回転軸Yとがなす角すなわち作動角θが最大(例えば52°以上)の状態を示し、図1では作動角θが0°の状態を示してある。   The fixed type constant velocity universal joint shown in FIG. 1 includes an outer ring 10, an inner ring 20, a ball 30, and a cage 40 as main components. If the two shafts to be connected by the fixed type constant velocity universal joint are called a first rotating shaft and a second rotating shaft, the first rotating shaft is connected to the outer ring 10 and the second rotating shaft is connected to the inner ring 20. In this way, torque is transmitted at a constant speed even when both are angled. FIG. 2 shows an enlarged main part of FIG. Further, FIG. 3 shows a state where the rotation axis X of the outer ring 10 and the rotation axis Y of the inner ring 20, that is, the operating angle θ is maximum (for example, 52 ° or more), and FIG. 1 shows a state where the operating angle θ is 0 °. Is shown.

外側継手部材としての外輪10はマウス部16とステム部(図示せず)とからなり、ステム部にて第一の回転軸とトルク伝達可能に結合する。マウス部16は一端にて開口したベル型で、その凹球面状内周面(以下、内球面という。)12に、軸方向に延びた複数のボール溝14が円周方向等間隔に形成してある。ボール溝14はマウス部16の開口端18まで延びている。   The outer ring 10 as an outer joint member includes a mouth portion 16 and a stem portion (not shown), and is coupled to the first rotating shaft so that torque can be transmitted at the stem portion. The mouse portion 16 has a bell shape opened at one end, and a plurality of ball grooves 14 extending in the axial direction are formed at equal intervals in the circumferential direction on a concave spherical inner peripheral surface (hereinafter referred to as an inner spherical surface) 12. It is. The ball groove 14 extends to the open end 18 of the mouse portion 16.

内側継手部材としての内輪20は、凸球面状外周面(以下、外球面という。)22を有し、その外球面22には軸方向に延びた複数のボール溝24が円周方向等間隔に形成してある。ボール溝24は内輪20の軸方向に切り通してある。内輪20は第二の回転軸とトルク伝達可能に結合するためのスプライン(またはセレーション)孔26を有している。   An inner ring 20 as an inner joint member has a convex spherical outer peripheral surface (hereinafter referred to as an outer spherical surface) 22, and a plurality of ball grooves 24 extending in the axial direction are arranged on the outer spherical surface 22 at equal intervals in the circumferential direction. It is formed. The ball groove 24 is cut in the axial direction of the inner ring 20. The inner ring 20 has a spline (or serration) hole 26 for coupling with the second rotating shaft so as to transmit torque.

外輪10のボール溝14と内輪20のボール溝24とは対をなし、各対のボール溝14,24で構成されるトラックに1個ずつ、トルク伝達要素としてのボール30が転動可能に組み込んである。ボール30は外輪10のボール溝14と内輪20のボール溝24との間に介在してトルクを伝達する。各ボール30はケージ40の円周方向に配設したポケット46内に収容されている。ボール30の数、したがってまたボール溝14,24の数は任意であるが、例を挙げるならば6あるいは8である。   The ball groove 14 of the outer ring 10 and the ball groove 24 of the inner ring 20 form a pair, and one ball 30 as a torque transmitting element is incorporated in a rollable manner, one on each track constituted by the pair of ball grooves 14 and 24. It is. The ball 30 is interposed between the ball groove 14 of the outer ring 10 and the ball groove 24 of the inner ring 20 to transmit torque. Each ball 30 is accommodated in a pocket 46 disposed in the circumferential direction of the cage 40. The number of balls 30, and thus the number of ball grooves 14, 24, is arbitrary, but is 6 or 8 for example.

ケージ40は外輪10と内輪20との間に摺動可能に介在し、外球面42にて外輪10の内球面12と接し、内球面44にて内輪20の外球面22と接する。外輪10の内球面12の曲率中心とケージ40の外球面42の曲率中心とは一致し、図2に符号O4で示してある。同様に、内輪20の外球面22の曲率中心とケージ40の内球面44の曲率中心とは一致し、図2に符号O3で示してある。なお、図面では、外輪10の内球面12とケージ40の外球面42との間、内輪20の外球面22とケージ40の内球面44との間のすきまが誇張して示してある。 The cage 40 is slidably interposed between the outer ring 10 and the inner ring 20, is in contact with the inner spherical surface 12 of the outer ring 10 at the outer spherical surface 42, and is in contact with the outer spherical surface 22 of the inner ring 20 at the inner spherical surface 44. The center of curvature of the inner spherical surface 12 of the outer ring 10 and the center of curvature of the outer spherical surface 42 of the cage 40 coincide with each other, and are denoted by reference numeral O 4 in FIG. Similarly, the center of curvature of the outer spherical surface 22 of the inner ring 20 coincides with the center of curvature of the inner spherical surface 44 of the cage 40, and is indicated by reference numeral O 3 in FIG. In the drawing, the clearance between the inner spherical surface 12 of the outer ring 10 and the outer spherical surface 42 of the cage 40 and the clearance between the outer spherical surface 22 of the inner ring 20 and the inner spherical surface 44 of the cage 40 are exaggerated.

外輪10のボール溝14は円弧部分14aと直線部分14bとからなり、円弧部分14aはマウス部16の奥側つまり反開口端側に位置し、直線部分14bは開口端18側に位置する。そして、ボール溝14は、開口端18側の溝底を、開口端18に向かって直線的に拡径するテーパ角度αのテーパ状としてある。   The ball groove 14 of the outer ring 10 includes an arc portion 14a and a straight portion 14b. The arc portion 14a is positioned on the back side of the mouse portion 16, that is, on the side opposite to the opening end, and the linear portion 14b is positioned on the opening end 18 side. The ball groove 14 has a tapered shape with a taper angle α that linearly expands the groove bottom on the opening end 18 side toward the opening end 18.

内輪20のボール溝24は円弧部分24aと直線部分24bとからなり、円弧部分24aは外輪10の開口端18側に位置し、直線部分24bは反開口端側に位置する。そして、ボール溝24は、外輪10の奥側つまり反端面側の溝底を、反端面側に向かって直線的に拡径するテーパ角度αのテーパ状としてある。   The ball groove 24 of the inner ring 20 includes an arc portion 24a and a straight portion 24b. The arc portion 24a is located on the opening end 18 side of the outer ring 10, and the straight portion 24b is located on the opposite opening end side. The ball groove 24 has a tapered shape with a taper angle α that linearly expands the groove bottom on the back side, that is, the opposite end face side of the outer ring 10 toward the opposite end face side.

この実施の形態では、大きな作動角θを取り得る構造とするため、図2に示すように、外輪10のボール溝14の曲率中心O1は内球面12の中心O3に対して、内輪20のボール溝24の曲率中心O2は外球面22の中心O4に対して、等距離Fだけ軸方向に互いに逆向きにオフセットさせてある(トラックオフセット)。 In this embodiment, in order to obtain a structure that can have a large operating angle θ, the center of curvature O 1 of the ball groove 14 of the outer ring 10 is set to the inner ring 20 with respect to the center O 3 of the inner spherical surface 12 as shown in FIG. The center of curvature O 2 of the ball groove 24 is offset from the center O 4 of the outer spherical surface 22 in the axial direction opposite to each other by an equal distance F (track offset).

同様に、ケージ40の外球面42の曲率中心O4と内球面44の曲率中心O3は、継手中心Oに対して等距離fだけ、軸方向に互いに逆向きにオフセットさせてある(ケージオフセット)。 Similarly, the center of curvature O 3 center of curvature O 4 and the inner spherical surface 44 of the outer spherical surface 42 of the cage 40 is equal distance f with respect to the joint center O, are allowed to offset in opposite directions in the axial direction (cage offset ).

図3に示すように、外輪10の回転軸Xと内輪20の回転軸Yが0°以外のある作動角θをとったとき、両回転軸X,Yのなす角度θの二等分線に垂直な平面すなわち継手中心面P内にすべてのボール30があれば、ボール中心から両回転軸X,Yまでの距離が相等しく、したがって、両回転軸X,Y間で等角速度で回転運動の伝達が行われる。継手中心面Pと回転軸X,Yとの交点を継手中心Oと称する。固定式等速自在継手では、作動角θに関わりなく継手中心Oは固定されている。   As shown in FIG. 3, when the rotation axis X of the outer ring 10 and the rotation axis Y of the inner ring 20 take a certain operating angle θ other than 0 °, a bisector of the angle θ formed by both the rotation axes X and Y If all the balls 30 are in the vertical plane, that is, the joint center plane P, the distances from the ball center to the two rotation axes X and Y are equal to each other. Transmission takes place. The intersection of the joint center plane P and the rotation axes X and Y is referred to as a joint center O. In the fixed type constant velocity universal joint, the joint center O is fixed regardless of the operating angle θ.

対をなす外輪10のボール溝14と内輪20のボール溝24とで構成されるトラックは、外輪10のマウス部16の奥側から開口端18側に向かって徐々に拡大する楔状を呈している。そして、継手が作動角θをとった状態でトルクを伝達するとき、図2に白抜き矢印で示すように、楔状のトラックの狭い方から広い方へボール30を押し出そうとする推力が作用する。この推力によってボール30からケージ40のポケット46の壁面に作用する荷重をポケット荷重と呼ぶ。   The track formed by the ball groove 14 of the outer ring 10 and the ball groove 24 of the inner ring 20 that form a pair has a wedge shape that gradually expands from the back side of the mouth portion 16 of the outer ring 10 toward the opening end 18 side. . Then, when the torque is transmitted with the joint at the operating angle θ, as shown by the white arrow in FIG. 2, a thrust for pushing the ball 30 from the narrow side to the wide side of the wedge-shaped track is applied. To do. A load that acts on the wall surface of the pocket 46 of the cage 40 from the ball 30 by this thrust is called a pocket load.

最大作動角(例えば52°以上)をとったとき、外輪10のマウス部16の開口端18から飛び出そうとするボール30をケージ40で拘束できるように、ケージオフセット量fを従来のものよりも大きく設定する。ボール30の中心軌跡半径値すなわち、外輪10のボール溝14の曲率中心O1または内輪20のボール溝24の曲率中心O2とボール30の中心O5とを結ぶ線分の長さをPCRとしたとき、ケージオフセット量fのPCRに対する比の値f/PCRが0.12以下となるように設定する。 When the maximum operating angle (for example, 52 ° or more) is taken, the cage offset amount f is set to be larger than that of the conventional one so that the ball 30 about to jump out of the open end 18 of the mouth portion 16 of the outer ring 10 can be restrained by the cage 40. Set larger. The radius of the center locus of the ball 30, that is, the length of the line segment connecting the center of curvature O 1 of the ball groove 14 of the outer ring 10 or the center of curvature O 2 of the ball groove 24 of the inner ring 20 and the center O 5 of the ball 30 is represented by PCR. Then, the value f / PCR of the ratio of the cage offset amount f to the PCR is set to be 0.12 or less.

継手の縦断面において、外輪10のボール溝14および内輪20のボール溝24の溝底をテーパ状とすることにより、最大作動角の高角化に加えて、外輪10のボール溝14におけるボール30との接触長さを確保することができるので、外輪10と内輪20との間における安定したトルク伝達が達成される。また、作動角θをとった時にボール30が最も飛び出そうとする位相(位相角φ=0°)(図3および図4参照)のトラック荷重およびポケット荷重が低減するので、高角域において有利である。トラック荷重とは、接触するボール30からボール溝14,24の壁面が受ける荷重を意味する。   In the longitudinal section of the joint, the ball bottoms of the ball groove 14 of the outer ring 10 and the ball groove 24 of the inner ring 20 are tapered to increase the maximum operating angle, and in addition to the ball 30 in the ball groove 14 of the outer ring 10, Therefore, stable torque transmission between the outer ring 10 and the inner ring 20 is achieved. Further, since the track load and the pocket load of the phase (phase angle φ = 0 °) (see FIGS. 3 and 4) in which the ball 30 is most likely to jump out when the operating angle θ is taken, it is advantageous in a high angle region. is there. The track load means a load received by the wall surfaces of the ball grooves 14 and 24 from the ball 30 in contact.

また、ケージ40の外球面42は外輪10の内球面12に接触案内され、ケージ40の内球面44は内輪20の外球面22に接触案内されることから、トルク伝達時にケージ40と外輪10または内輪20との間で球面力(球面同士で押し合う力)が作用するが、その球面力の最大値が低減し、継手内部での発熱の抑制につながる。さらに、鍛造型が抜きやすい形状であるため冷間鍛造による加工性がよく、製造コストの低減も図れる。   Since the outer spherical surface 42 of the cage 40 is contact-guided to the inner spherical surface 12 of the outer ring 10 and the inner spherical surface 44 of the cage 40 is contact-guided to the outer spherical surface 22 of the inner ring 20, the cage 40 and the outer ring 10 or A spherical force (force that pushes between the spherical surfaces) acts with the inner ring 20, but the maximum value of the spherical force is reduced, leading to suppression of heat generation inside the joint. Furthermore, since the forging die has a shape that can be easily removed, workability by cold forging is good, and the manufacturing cost can be reduced.

外輪10および内輪20のボール溝14,24の溝底をテーパ状とすることによって、前述のトラック荷重、ポケット荷重および球面力からなる内部力に及ぼす影響およびその傾向を検証し、有限要素法(FEM)による解析を行い、テーパ角度αの範囲を絞り込んで最適設定した。まず、テーパ角度αを大きくすることによって内部力に表1に示すような傾向が認められる。なお、表1において、ボール30が最も飛び出そうとする位相(位相角φ=0°)と、内部力が最大値となるボール30の位相(例えばボール30が最も奥に入る位相近辺(位相角φ=180°))について検証した。また、球面力について変動幅とは、球面力の最大値と最小値との差を意味する。   By making the groove bottoms of the ball grooves 14 and 24 of the outer ring 10 and the inner ring 20 into a tapered shape, the influence on the internal force consisting of the aforementioned track load, pocket load and spherical force and its tendency are verified, and the finite element method ( FEM) was performed, and the range of the taper angle α was narrowed down and optimally set. First, the tendency as shown in Table 1 is recognized in the internal force by increasing the taper angle α. In Table 1, the phase at which the ball 30 is most likely to jump out (phase angle φ = 0 °) and the phase of the ball 30 at which the internal force reaches its maximum value (for example, the vicinity of the phase at which the ball 30 is deepest (phase angle). (φ = 180 °)). Further, the fluctuation range of the spherical force means a difference between the maximum value and the minimum value of the spherical force.

Figure 0004879501
Figure 0004879501

表1から明らかなように、テーパ角度αを大きくすると、ポケット荷重の最大値が大きくなるが、ボール30が外輪10の最も奥に入る位相近辺(位相角φ=180°)で外輪10の肉厚を大きくし、また、ケージオフセット量fを大きくしてケージ40の肉厚を大きくすることによって、外輪10やケージ40の強度を確保することができるので、問題にはならない。   As is apparent from Table 1, when the taper angle α is increased, the maximum value of the pocket load increases, but the meat of the outer ring 10 is near the phase where the ball 30 enters the innermost part of the outer ring 10 (phase angle φ = 180 °). Since the strength of the outer ring 10 and the cage 40 can be ensured by increasing the thickness and increasing the cage offset amount f to increase the thickness of the cage 40, there is no problem.

次に、テーパ角度αの上限値を決定するために有限要素法(FEM)解析を行った。テーパ角度αが大きくなれば、ボール30が最も飛び出そうとする位相(位相角φ=0°)では内部力(トラック荷重およびポケット荷重)が小さくなり、強度的に有利になるが、外輪10の開口端18の肉厚が小さくなるため、ボール溝14に発生する応力値を継手強度に換算して傾向を確認した。その結果は図5に示すとおりである。テーパ角度α(deg)に対する継手強度の関係を示す同図から明らかなように、テーパ角度αが12.9°で継手強度が必要強度を下回ることから、テーパ角度αの最適範囲としてその上限値を12°として規定した。   Next, a finite element method (FEM) analysis was performed to determine the upper limit value of the taper angle α. When the taper angle α is increased, the internal force (track load and pocket load) is reduced at the phase (phase angle φ = 0 °) in which the ball 30 is most likely to jump out, which is advantageous in terms of strength. Since the thickness of the open end 18 is small, the stress value generated in the ball groove 14 is converted into joint strength to confirm the tendency. The result is as shown in FIG. As is apparent from the figure showing the relationship of the joint strength to the taper angle α (deg), the joint angle is less than the required strength when the taper angle α is 12.9 °. Was defined as 12 °.

なお、上述の実施の形態はトラックオフセットを設けた場合を例示したが、トラックオフセットを設けなくてもよい。つまり、トラックオフセットが設けてあると、外輪10のボール溝14のうち、マウス部16の奥側に位置する円弧部分14aが奥側にゆくほど浅くなることから、作動角をとった時にボール溝14の最奥部に位置するボール30の乗り上げが生じる可能性がある。そこで、このトラックオフセット量を0とすることにより、外輪10のボール溝14のうちマウス部16の奥側に位置する円弧部分14aが均一な深さとなることから、作動角をとった時に外輪10のボール溝14の最も奥に位置するボール30の乗り上げを抑制することができる。   In the above-described embodiment, the case where the track offset is provided is illustrated, but the track offset may not be provided. In other words, when the track offset is provided, the arc portion 14a located on the back side of the mouse portion 16 in the ball groove 14 of the outer ring 10 becomes shallower toward the back side. There is a possibility that the ball 30 located at the innermost part of the ball 14 rides up. Therefore, by setting the track offset amount to 0, the arc portion 14a located on the back side of the mouse portion 16 in the ball groove 14 of the outer ring 10 has a uniform depth. It is possible to suppress the riding of the ball 30 located at the innermost position of the ball groove 14.

トラックオフセット量F、ケージオフセット量f、テーパ角度αの各因子を変動させて内部力解析を行った結果を次に述べる。ここで、トラックオフセットについては、高角域に入っても許容負荷トルクが落ちない超高角固定式等速自在継手の特性を考慮してトラックオフセット量F=0すなわち「トラックオフセットなし」とした。ケージオフセットについては、内部力の観点からはできるだけ小さい方がよいが、継手の機能確保のためにはある程度ケージオフセットをつけなくてはならないことから、0≦f/PCR≦0.150で変動させた。テーパ角度αについては、0degから12degまでの範囲で変動させた。   The results of the internal force analysis performed by varying each factor of the track offset amount F, the cage offset amount f, and the taper angle α will be described below. Here, with respect to the track offset, the track offset amount F = 0, that is, “no track offset” is set in consideration of the characteristics of the ultra-high angle fixed type constant velocity universal joint in which the allowable load torque does not drop even when entering the high angle region. The cage offset should be as small as possible from the viewpoint of internal force. However, to ensure the function of the joint, a certain amount of cage offset must be provided, so that 0 ≦ f / PCR ≦ 0.150 is varied. It was. The taper angle α was varied in the range from 0 deg to 12 deg.

f=0(f/PCR=0)ならば、テーパ角度αが1.1deg以上のとき0deg位相のトラック荷重およびポケット荷重はゼロになる。   If f = 0 (f / PCR = 0), the track load and the pocket load in the 0 deg phase become zero when the taper angle α is 1.1 deg or more.

一方、テーパ角度α=12degならば、f=3.94(f/PCR=0.114)以下のとき0deg位相のトラック荷重およびポケット荷重はゼロになる。   On the other hand, when the taper angle α = 12 deg, the track load and the pocket load in the 0 deg phase become zero when f = 3.94 (f / PCR = 0.114) or less.

つまり、ケージオフセット量fとテーパ角度αとの関係が図6の斜線領域内に設定されていれば、0deg位相のトラック荷重およびポケット荷重はゼロになる。ここで、図6は内部力解析により算出したデータに基づいて作図したもので、横軸がテーパ角度α(deg)、縦軸がf/PCRを表している。   That is, if the relationship between the cage offset amount f and the taper angle α is set within the hatched region in FIG. 6, the track load and the pocket load in the 0 deg phase become zero. Here, FIG. 6 is plotted based on data calculated by internal force analysis, and the horizontal axis represents the taper angle α (deg) and the vertical axis represents f / PCR.

これより、0deg位相に負荷される荷重を極力小さくし、より高角作動域において有利となる内部仕様は次のようになる。
トラックオフセット:なし
ケージオフセット量f:f/PCR≦0.12
テーパ角度α:1deg≦α≦12deg
As a result, the internal specifications that are advantageous in a higher angle operating range by reducing the load applied to the 0 deg phase as much as possible are as follows.
Track offset: None Cage offset amount f: f / PCR ≦ 0.12
Taper angle α: 1deg ≦ α ≦ 12deg

また、この実施の形態では、0deg位相における荷重が低減する一方、ピークの荷重は従来の等速自在継手と比較して大きくなることから、強度を確保するため、ケージ40の肉厚部を外輪10の開口端18側に向けた配置とするのが好ましい。   In this embodiment, while the load at the 0 deg phase is reduced, the peak load is larger than that of the conventional constant velocity universal joint. Therefore, in order to ensure strength, the thick portion of the cage 40 is used as the outer ring. 10 is preferably arranged toward the opening end 18 side.

上記の内部仕様で寸法を設定した本発明による固定式等速自在継手(実施例)と従来のUJタイプ高角固定式等速自在継手(比較例)について、0deg位相におけるポケット荷重の最大値を負荷した時の、ケージ40の側壁48の応力値を解析したところ、結果は図7のとおりであった。なお、作動角は実施例(56°)の方が比較例(50°)よりも高角設定である。百分率表示は比較例の応力値を100としたときのものである。このように、実施例は比較例よりも低応力であるため、上記寸法仕様のケージは比較例よりも大きな作動角時に同等以上のケージ強度を発揮すると判断できる。   For the fixed type constant velocity universal joint according to the present invention (example) and the conventional UJ type high angle fixed type constant velocity universal joint (comparative example) with dimensions set according to the above internal specifications, the maximum pocket load at 0 deg phase is loaded. When the stress value of the side wall 48 of the cage 40 was analyzed, the result was as shown in FIG. The working angle is set higher in the example (56 °) than in the comparative example (50 °). The percentage display is based on the stress value of the comparative example being 100. As described above, since the example has a lower stress than the comparative example, it can be determined that the cage having the dimensional specifications exhibits a cage strength equal to or higher than that of the comparative example at a larger operating angle.

次に、比較例と実施例とについて、ボール溝のテーパ化による内部力(特にポケット荷重)の影響および傾向を検証し、比較を行ったところ、最大作動角時においてボールが最も飛び出す位相(位相角0deg)のポケット荷重は大幅に低減できたが、その他のすべての位相のポケット荷重を確認したところ、比較例のポケット荷重(最大値)が4671Nであったのに対して実施例のポケット荷重(最大値)は5939Nであった。このように、ポケット荷重の最大値は比較例よりも実施例の方が約30%程度増大する(図8参照)。このときの負荷トルクは同一であるが、最大作動角は異なり、比較例(50°)よりも実施例(56°)の方が高角設定である。表2に上記比較例および実施例における仕様を示す。   Next, for the comparative example and the example, the effect and tendency of internal force (especially pocket load) due to the taper of the ball groove was verified and compared. As a result, the phase at which the ball protrudes most at the maximum operating angle (phase) The pocket load at the angle of 0 deg) could be greatly reduced, but when pocket loads of all other phases were confirmed, the pocket load (maximum value) of the comparative example was 4671 N, whereas the pocket load of the example was The (maximum value) was 5939N. Thus, the maximum value of the pocket load is increased by about 30% in the example compared to the comparative example (see FIG. 8). The load torque at this time is the same, but the maximum operating angle is different, and the example (56 °) is set at a higher angle than the comparative example (50 °). Table 2 shows the specifications in the comparative examples and examples.

Figure 0004879501
Figure 0004879501

ポケット荷重の最大値が増大したのは、ボール溝のテーパ化と、最大作動角アップによる影響である。この増大したポケット荷重に耐え、早期破損を防止し得るケージ仕様として、次のような設定を採用する。カッコ内は従来の固定式等速自在継手(BJ)や高角固定式等速自在継手(UJ)における値である。なお、ケージの外径Do、内径Di、幅wについては図2に示すとおりであるが、ケージの肉厚tは軸方向中央部の肉厚である。   The increase in the maximum pocket load is due to the taper of the ball groove and the increase in the maximum operating angle. The following settings are adopted as a cage specification that can withstand this increased pocket load and prevent premature breakage. The values in parentheses are values in the conventional fixed type constant velocity universal joint (BJ) and high angle fixed type constant velocity universal joint (UJ). The outer diameter Do, the inner diameter Di, and the width w of the cage are as shown in FIG. 2, but the thickness t of the cage is the thickness at the center in the axial direction.

ケージの外径Doのボール径dに対する比の値Do/d:
3.9≦Do/d≦4.1(3.7≦Do/d≦3.8)
ケージの肉厚tのボール径dに対する比の値t/d:
0.31≦t/d≦0.34(0.24≦t/d≦0.27)
ケージ幅wのボール径dに対する比の値w/d:
1.8≦w/d≦2.0(1.8≦w/d≦1.9)
Ratio value of cage outer diameter Do to ball diameter d Do / d:
3.9 ≦ Do / d ≦ 4.1 (3.7 ≦ Do / d ≦ 3.8)
Ratio value of cage thickness t to ball diameter d t / d:
0.31 ≦ t / d ≦ 0.34 (0.24 ≦ t / d ≦ 0.27)
Ratio w / d of cage width w to ball diameter d:
1.8 ≦ w / d ≦ 2.0 (1.8 ≦ w / d ≦ 1.9)

ケージ内径Diのボール径dに対する比の値Di/dは、ケージ外径および肉厚で決まるが、参考までに示すならば次のとおりである:
3.25≦Di/d≦3.45(3.10≦Di/d≦3.25)
The value Di / d of the ratio of the cage inner diameter Di to the ball diameter d is determined by the cage outer diameter and the wall thickness, but for reference, it is as follows:
3.25 ≦ Di / d ≦ 3.45 (3.10 ≦ Di / d ≦ 3.25)

このとき、ポケット荷重の作用する方向は、外輪のマウス部奥側から開口端に向かう方向となるため、開口端側にケージの厚肉側を配置する。なお、ケージのマウス部奥側は薄肉となる。これは、内輪組み込み用のインロー径を設ける必要があるためである。外輪の開口端側からマウス部奥側に向かう方向のポケット荷重は比較的微小であるため、特に不具合は生じない。   At this time, since the direction in which the pocket load acts is the direction from the inner part of the outer ring toward the opening end, the thick side of the cage is disposed on the opening end side. Note that the back side of the mouse part of the cage is thin. This is because it is necessary to provide an inlay diameter for incorporating the inner ring. Since the pocket load in the direction from the opening end side of the outer ring to the back side of the mouse portion is relatively small, no particular problem occurs.

本発明の実施の形態を示す固定式等速自在継手の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the fixed type constant velocity universal joint which shows embodiment of this invention. 図1の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of FIG. 図1の継手が最大作動角をとった状態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state which the joint of FIG. 1 took the maximum operating angle. ボールを収容したケージの横断面図である。It is a cross-sectional view of a cage containing a ball. ボール溝のテーパ角度と継手強度の関係を示す線図である。It is a diagram which shows the taper angle of a ball groove, and the relationship between joint strength. テーパ角度とf/PCRとの関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between a taper angle and f / PCR. 最大ポケット荷重を負荷したときのポケット側壁の応力値を比較例と実施例とで対比して示すグラフ図である。It is a graph which shows the stress value of the pocket side wall when a maximum pocket load is applied in comparison with a comparative example and an Example. ポケット荷重(最大値)を比較例と実施例とで対比して示すグラフ図である。It is a graph which compares and shows a pocket load (maximum value) with a comparative example and an Example. テーパ角度とポケット荷重の関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between a taper angle and a pocket load.

符号の説明Explanation of symbols

10 外輪
12 内球面
14 ボール溝
16 マウス部
18 開口端
20 内輪
22 外球面
24 ボール溝
26 スプライン(またはセレーション)孔
30 ボール
40 ケージ
42 外球面
44 内球面
46 ポケット
α テーパ角度
10 outer ring 12 inner spherical surface 14 ball groove 16 mouse part 18 open end 20 inner ring 22 outer spherical surface 24 ball groove 26 spline (or serration) hole 30 ball 40 cage 42 outer spherical surface 44 inner spherical surface 46 pocket α taper angle

Claims (4)

内球面に、開口端まで軸方向に延びた複数のボール溝を円周方向等間隔に形成した外側継手部材と、外球面に、軸方向に延びた複数のボール溝を円周方向等間隔に形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材のボール溝と内側継手部材のボール溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、外側継手部材の内球面と内側継手部材の外球面との間に介在し、ボールを収容するポケットを円周方向に配設したケージとを備え、
外側継手部材のボール溝の開口端側溝底を、前記開口端に向かって直線的に拡径したテーパ状とし、
内側継手部材のボール溝の、外側継手部材の反開口端側溝底を、前記反開口端側に向かって直線的に拡径したテーパ状とし、
ケージの外球面中心と内球面中心は継手中心に対して軸方向に等距離だけ反対側にオフセットさせてあり、
外側継手部材のボール溝の曲率中心と内球面の中心が一致し、内側継手部材のボール溝の曲率中心が外球面の中心と一致し、
ケージ外径Doのボール径dに対する比の値Do/dが3.9以上4.1以下であり、ケージ肉厚tのボール径dに対する比の値t/dが0.31以上0.34以下であり、ケージ幅wのボール径dに対する比の値w/dが1.8以上2.0以下であることを特徴とする高角固定式等速自在継手。
An outer joint member in which a plurality of ball grooves extending in the axial direction to the opening end are formed on the inner spherical surface at equal intervals in the circumferential direction, and a plurality of ball grooves extending in the axial direction on the outer spherical surface at equal intervals in the circumferential direction. The formed inner joint member, a plurality of balls that are interposed between the ball groove of the outer joint member and the ball groove of the inner joint member that form a pair, the inner spherical surface of the outer joint member, and the inner joint member A cage interposed between the outer spherical surface and a pocket for accommodating the ball in the circumferential direction;
The opening end side groove bottom of the ball groove of the outer joint member has a tapered shape linearly expanding toward the opening end,
The ball groove of the inner joint member has a taper shape in which the diameter of the outer joint member's non-opening end side groove is linearly expanded toward the anti-opening end side,
The outer spherical center and inner spherical center of the cage are offset to the opposite side by an equal distance in the axial direction with respect to the joint center.
The center of curvature of the ball groove of the outer joint member matches the center of the inner spherical surface, the center of curvature of the ball groove of the inner joint member matches the center of the outer spherical surface,
The ratio Do / d of the cage outer diameter Do to the ball diameter d is 3.9 to 4.1, and the ratio t / d of the cage thickness t to the ball diameter d is 0.31 to 0.34. A high-angle fixed type constant velocity universal joint characterized in that the value w / d of the ratio of the cage width w to the ball diameter d is 1.8 or more and 2.0 or less.
外側継手部材および内側継手部材のボール溝のテーパ角度が12deg以下であることを特徴とする請求項1の高角固定式等速自在継手。 2. The high angle fixed type constant velocity universal joint according to claim 1, wherein the taper angle of the ball grooves of the outer joint member and the inner joint member is 12 deg or less. ケージの外球面中心と内球面中心は継手中心に対して軸方向に等距離だけ反対側にオフセットさせてあり、前記オフセットの量fの、外側継手部材のボール溝の曲率中心または内側継手部材のボール溝の曲率中心とボールの中心とを結ぶ線分の長さPCRとの比の値f/PCRが、0.018以上0.150以下の範囲であることを特徴とする請求項1または2の高角固定式等速自在継手。 The center of the outer spherical surface and the center of the inner spherical surface of the cage are offset to the opposite side by an equal distance in the axial direction with respect to the joint center, and the amount of the offset f is the center of curvature of the ball groove of the outer joint member or the inner joint member. The ratio value f / PCR of the length PCR of the line segment connecting the center of curvature of the ball groove and the center of the ball is in the range of 0.018 or more and 0.150 or less. High angle fixed type constant velocity universal joint. 外側継手部材の開口端側にケージの厚肉側を位置させたことを特徴とする請求項3の高角固定式等速自在継手。 4. A high angle fixed type constant velocity universal joint according to claim 3, wherein the thick side of the cage is positioned on the opening end side of the outer joint member.
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