JP4898811B2 - 制限された軸方向移動量を有するカウンタトラックジョイントを備えたジョイント軸 - Google Patents

Description

本発明は、カウンタトラックジョイント（Ｇｅｇｅｎｂａｈｎｇｅｌｅｎｋ）の形式のボール等速回転ジョイント（Ｋｕｇｅｌｇｌｅｉｃｈｌａｕｆｄｒｅｈｇｅｌｅｎｋ）である第１の回転ジョイントと、中間軸と、第２の回転ジョイントとを備えたジョイント軸に関する。

ここで第１の回転ジョイントとして使用される形式のカウンタトラックジョイントは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００６０１２０号明細書に記載されている。この明細書では、軸方向の移動距離が、生じる制御角に応じて制限されることから出発している。上記形式のカウンタトラックジョイントは軸方向の中間位置で軸方向力フリーであり、これによりドライブトレーン内の比較的小さな振動をデカップリング、すなわち切り離すために適している。しかし、トルク負荷下での軸方向移動時、軸方向力が形成される。その結果、軸方向振動の伝達が発生し得る。軸方向移動距離が過度に大きいとき、軸方向力がないこともしくは少ないことの効果は失われる。それゆえ本発明の課題は、上記形式のジョイントの使用下で、ドライブトレーン内での振動デカップリングに効果的に寄与し得るジョイント軸を提案することである。

上記課題の解決策は、ジョイント軸において、第１の回転ジョイントと、中間軸と、第２の回転ジョイントとが設けられており、第１の回転ジョイントが、カウンタトラックジョイントの形式のボール等速回転ジョイントであり、第１および第２の外側のボールトラックを備えたジョイント外側部分と、第１および第２の内側のボールトラックを備えたジョイント内側部分とを有しており、第１の外側のボールトラックが第１の内側のボールトラックと相俟って、第１の軸方向Ｒｉ１で拡開する第１のトラック対を形成し、第２の外側のボールトラックが第２の内側のボールトラックと相俟って、第２の軸方向Ｒｉ２で拡開する第２のトラック対を形成しており、さらに第１の回転ジョイントが、これらのトラック対内で案内され、その中心Ｚがジョイント中心Ｍを中心とする転動円半径ＰＣＲ上にある複数のボールと、これらのボールを１つの共通の中心平面Ｅ内に保持し、ジョイント屈曲時には角度二等分平面上に案内する、周方向で分配されたケージ窓を備えたボールケージとを有しており、一方ではジョイント外側部分とボールケージとの間に、他方ではボールケージとジョイント内側部分との間に、ジョイント外側部分とジョイント内側部分との間の相対的な軸方向移動を許可する軸方向遊びが設けられていることにある。

このとき特に、ジョイント伸展時、総軸方向移動Ｓとボールの転動円半径ＰＣＲとの間の比が、０．０１〜０．０９である（０．０１＜Ｓ／ＰＣＲ＜０．０９）ことが提案される。ジョイントサイズに関するこの軸方向移動距離を遵守すると、ジョイントの作動領域で、結果として生じる軸方向力が過度に大きくなることは回避される。

有利には、ジョイント伸展時、総軸方向移動Ｓとボールの転動円半径ＰＣＲとの間の比が、０．０５より下である（Ｓ／ＰＣＲ＜０．０５）。軸方向力は、トラック対の開き角間の差が比較的僅かであると特に低い。それゆえ、ジョイント伸展時、ジョイント外側部分とジョイント内側部分との間の相対的な軸方向移動の終端位置で、第１のトラック対および第２のトラック対の開き角αまたはβのうちそれぞれ小さい方の開き角が、８°より小さい（α＜８°∨β＜８°）ことが提案される。トラック対の開き角のさらなる減少は、ジョイント伸展時、ジョイント外側部分とジョイント内側部分との間の相対的な軸方向移動の、第１のトラック対および第２のトラック対の開き角αおよびβが量的に等しい中間位置で、両開き角αおよびβが、８°より小さい（α＜８°∧β＜８°）ところまで行く。

このとき特に、第１の回転ジョイントにおいて、ジョイント外側部分の内面、ジョイント内側部分の外面ならびにボールケージの外面および内面がそれぞれ球区分面（球台面）であり、ジョイント外側部分とボールケージとの間の半径方向遊びＣＯＲおよびボールケージとジョイント内側部分との間の半径方向遊びＣＩＲがそれぞれ、０．０１５〜０．２０ｍｍであると有利である。これにより、第１の回転ジョイントのジョイント製作は有利には簡略化されている。それというのも、この種のジョイントではガイド機能を有さず、軸方向ストッパとして役立つにすぎない相応の面が、簡単に変形加工または簡単な旋削オペレーションにより製作され得るからである。特に、ジョイント外側部分において、機械的な加工のために必要な公差を伴う変形加工後に、ボールケージのための内側の球状のガイド面が専ら軟旋削、つまりソフトターニング（Ｗｅｉｃｈｄｒｅｈｅｎ）され、最後に硬化されるのに対し、ボールトラックは変形加工後に硬化かつ研削されるだけである。ガイド面およびボールトラックの硬化は誘導式に、例えば高周波焼入れにより唯一の行程で実施され得る。

さらに、有利な寸法設定として、ケージ窓内でのボールの軸方向遊びＢＣが、−０．０３ｍｍ（プレスばめ）〜０．１ｍｍ（遊びばめ）であることが提案される。

別の有利な寸法設定によれば、第１の回転ジョイントにおいて、トラック対内でのボールの半径方向のボール遊びＢＯが、−０．０３ｍｍ（プレスばめ）〜０．０８ｍｍ（遊びばめ）である。この値の範囲は、前掲の値の範囲も同様に、自動車分野のための現行のサイズのすべてのジョイントに当てはまる。

それぞれの第１の回転ジョイントの有利なトラック形状は、請求項７〜１２に記載されている。つまり、本発明の有利な構成では、第１の回転ジョイントにおいて、第１の外側のボールトラックのトラック中心線Ｍ１６が中央に、半径Ｒ２を有する円弧を有しており、該半径Ｒ２の中心Ｏ２が軸方向のオフセットの分だけジョイントの中心平面Ｅから第１の方向でずらされて位置しており、前記トラック中心線Ｍ１６が、この円弧に続いて第１の方向で、この半径Ｒ２から半径方向内側に向かってますます逸れるようになっており、かつ第１の内側のボールトラックのトラック中心線Ｍ１７が中央に、半径Ｒ２′を有する円弧を有しており、該半径Ｒ２′の中心Ｏ２′が軸方向のオフセットの分だけジョイントの中心平面Ｅから第２の方向でずらされて位置しており、前記トラック中心線Ｍ１７が、この円弧に続いて第２の方向で、この半径Ｒ２′から半径方向内側に向かってますます逸れるようになっている。本発明の別の有利な構成では、第１の回転ジョイントにおいて、第１の外側のボールトラックのトラック中心線Ｍ１６が、半径Ｒ２を有する円弧に続いて第１の方向で、同じ湾曲方向を有するより小さな半径Ｒ３を有する円弧を有しており、該円弧が連続的に前記第１の円弧に接続しており、かつ第１の内側のボールトラックのトラック中心線Ｍ１７が、半径Ｒ２′を有する円弧に続いて第２の方向で、同じ湾曲方向を有するより小さな半径Ｒ３′を有する円弧を有しており、該円弧が連続的に前記第１の円弧に接続している。本発明のさらに別の有利な構成では、第１の回転ジョイントにおいて、第１の外側のボールトラックのトラック中心線Ｍ１６が、半径Ｒ２を有する円弧に続いて第２の方向で、この半径Ｒ２から半径方向外側に向かってますます逸れるようになっており、かつ第１の内側のボールトラックのトラック中心線Ｍ１７が、半径Ｒ２′を有する円弧に続いて第１の方向で、この半径Ｒ２′から半径方向外側に向かってますます逸れるようになっている。本発明のさらに別の有利な構成では、第１の回転ジョイントにおいて、第１の外側のボールトラックのトラック中心線Ｍ１６が、半径Ｒ２を有する円弧に続いて第２の方向で、逆の湾曲方向を有する半径Ｒ１を有する円弧を有しており、該円弧が前記第１の円弧に連続的に接続し、その中心Ｏ１が、中心Ｏ２を中心とする半径Ｒ２を有する円の外に位置するようになっており、かつ第１の内側のボールトラックのトラック中心線Ｍ１７が、半径Ｒ２′を有する円弧に続いて第１の方向で、逆の湾曲方向を有する半径Ｒ１′を有する円弧を有しており、該円弧が連続的に前記第１の円弧に接続し、その中心Ｏ１′が、中心Ｏ２′を中心とする半径Ｒ２′を有する円の外に位置するようになっている。本発明のさらに別の有利な構成では、第１の回転ジョイントにおいて、第２の外側のボールトラックのトラック中心線Ｍ１８が中央に、半径Ｒ５を有する円弧を有しており、該半径Ｒ５の中心Ｏ５が軸方向のオフセットの分だけジョイントの中心平面Ｅから第２の方向でずらされて位置しており、前記トラック中心線Ｍ１８がこの円弧に続いて第２の方向でますますこの半径Ｒ５から半径方向外側に向かって逸れるようになっており、かつ第２の内側のボールトラックのトラック中心線Ｍ１９が中央に、半径Ｒ５′を有する円弧を有しており、該半径Ｒ５′の中心Ｏ５′が軸方向のオフセットの分だけジョイントの中心平面Ｅから第１の方向でずらされて位置しており、前記トラック中心線Ｍ１９がこの円弧に続いて第１の方向でこの半径Ｒ５′からますます半径方向外側に向かって逸れるようになっている。本発明のさらに別の有利な構成では、第１の回転ジョイントにおいて、第２の外側のボールトラックのトラック中心線Ｍ１８が、半径Ｒ５を有する円弧に続いて第２の方向で、逆の湾曲方向を有する半径Ｒ４を有する円弧を有しており、該円弧が連続的に前記第１の円弧に接続し、その中心Ｏ４が、中心Ｏ５を中心とする半径Ｒ５を有する円の外に位置するようになっており、かつ第２の内側のボールトラックのトラック中心線Ｍ１９が、半径Ｒ５′を有する円弧に続いて第１の方向で、逆の湾曲方向を有する半径Ｒ４′を有する円弧を有しており、該円弧が連続的に第１の円弧に接続し、その中心Ｏ４′が、中心Ｏ５′を中心とする半径Ｒ５′を有する円の外に位置するようになっている。これらの構成により、第１の回転ジョイントにおける大きな屈曲角が可能となるとともに、この大きな屈曲角においても、軸方向移動位置に関わらず、トラック力によるボールの良好な制御、ひいては第１の回転ジョイントの確実な制御が堅持される。上述のトラック形状はこれまで、軸方向移動可能性を有しない固定式ジョイントのためだけに提案されている（ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０３３７６１２号明細書）。

第１の回転ジョイントは有利には６つのボールまたは８つのボールを備えて構成され得る。

本発明によるジョイント軸における第２の回転ジョイントの構成に関して、第２の回転ジョイントが軸方向しゅう動式ジョイント、特にトリポードジョイント、ＶＬまたはＸＬしゅう動式ジョイントまたはＤＯしゅう動式ジョイントの形式の軸方向しゅう動式ジョイントであることが提案される。択一的には、第２の回転ジョイントが固定式ジョイント、特にカルダンジョイント、ＡＣジョイント、ＵＦジョイントまたはカウンタトラックジョイントの形式の固定式ジョイントとして構成されていることができる。特に後者の択一例では、補足的に、中間軸が軸方向しゅう動ユニットを有することができる。その結果、このように構成された本発明によるジョイント軸も、言及に値するだけの長さ変化を受容し得る。すべての変化態様で、軸方向でジョイント軸に入力される振動は、しゅう動可能なカウンタトラックジョイントとして構成された第１の回転ジョイント内で、その力の少ない軸方向移動可能性を介して、公知のジョイントおよび軸方向しゅう動ユニットによっては到底成し得ない次元で切り離されることができる。

本発明の有利な実施例を図面に示し、以下に説明する。

図１は、６つのボールを備えた第１の構成の、本発明によるジョイント軸のためのカウンタトラックジョイントを示す図であり、
ａ）対向して位置するボールトラックを直線的な平面で断面した縦断面図であり、
ｂ）ボールケージの展開図であり、
ｃ）ケージ窓およびケージウェブを通るように屈曲した平面で断面した縦断面図であり、
ｄ）図１ｃ）の一部拡大図である。

図２は、軸方向でシフトした位置で、図１に示した構成のジョイントを示す図であり、
ａ）対向して位置するボールトラックを直線的な平面で断面した縦断面図であり、
ｂ）ボールケージの展開図であり、
ｃ）ケージ窓およびケージウェブを通るように屈曲した平面で断面した縦断面図である。

図３は、ケージ窓およびケージウェブを通るように屈曲した平面で断面した、図１および図２に示した構成のジョイントの縦断面図であり、
ａ）軸方向に最大でシフトされた第１の位置で示す図であり、
ｂ）軸方向の中間位置で示す図であり、
ｃ）軸方向に最大でシフトされた第２の位置で示す図であり、
ｄ）図３ｂ）の一部拡大図である。

図４は、ケージ窓およびケージウェブを通るように屈曲した平面で断面した、図１〜図３に示した構成のジョイントを、補足的な寸法と共に示す縦断面図であり、
ａ）軸方向に最大でシフトされた第１の位置で示す図であり、
ｂ）軸方向の中間位置で示す図であり、
ｃ）軸方向に最大でシフトされた第２の位置で示す図である。

図５は、図１〜図４に示したジョイントを示す図であり、
ａ）図３ｂ）および図４ｂ）に相当する図であり、
ｂ）図５ａ）の一部拡大図である。

図６は、図１〜図５に示したジョイントを示す図であり、
ａ）図５ａ）に相当する図であり、
ｂ）図６ａ）の一部拡大図である。

図７は、６つのボールと特別なトラック形状とを備えた第２の構成の、本発明によるジョイント軸のためのカウンタトラックジョイントを示す図であり、
ａ）縦断面図であり、
ｂ）軸方向で見た図である。

図８は、特別なトラック形状と８つのボールとを備えた第３の構成の、本発明によるジョイント軸のためのカウンタトラックジョイントを示す図であり、
ａ）縦断面図Ａ−Ａであり、
ｂ）第２のトラック対を通る縦断面図Ｂ−Ｂであり、
ｃ）軸方向で見た図である。

図９は、図７に示したジョイントを、開き角の明示と共に示す縦断面図である。

図１０は、図９に示したジョイントの詳細を、ボールトラック中心線の寸法規定と共に示す図であり、
ａ）ジョイント外側部分の縦断面図であり、
ｂ）ジョイント内側部分の縦断面図である。

図１１は、第２の回転ジョイントとしてＡＡＲトリポードジョイントを備えた本発明によるジョイント軸を示す図である。

図１２は、第２の回転ジョイントとしてＧＩトリポードジョイントを備えた本発明によるジョイント軸を示す図である。

図１３は、第２の回転ジョイントとしてＶＬボールしゅう動式ジョイントを備えた本発明によるジョイント軸を示す図である。

図１４は、第２の回転ジョイントとしてＤＯボールしゅう動式ジョイントを備えた本発明によるジョイント軸を示す図である。

図１５は、第２の回転ジョイントとしてクロスジョイントを備えた本発明によるジョイント軸を示す図である。

図１６は、第２の回転ジョイントとしてのＡＣ固定式ジョイントと軸方向しゅう動ユニットとを備えた本発明によるジョイント軸を示す図である。

図１７は、第２の回転ジョイントとしてのＵＦ固定式ジョイントと軸方向しゅう動ユニットとを備えた本発明によるジョイント軸を示す図である。

図１８は、第２の回転ジョイントとしてのカウンタトラック固定式ジョイントと軸方向しゅう動ユニットとを備えた本発明によるジョイント軸を示す図である。

図１の各図について以下にまとめて説明する。本発明によるカウンタトラックジョイント１１は、ベース１３が一体成形されたジョイント外側部分１２と、軸１５が差し込まれるジョイント内側部分１４と、第１の外側のボールトラック１６および第１の内側のボールトラック１７からなり、ジョイント中心平面Ｅにおいて第１の方向Ｒｉ１でベース１３に向かって開くトラック対と、第２の外側のボールトラック１８および第２の内側のボールトラック１９からなり、ジョイント中心平面Ｅにおいて第２の軸方向Ｒｉ２で軸１５に向かって開く第２のトラック対とを有する。複数の第１および第２のトラック対がジョイントの周方向で分配されている。中心平面Ｅにおける第１のトラック対１６，１７の開き角は符号αで示され、中心平面Ｅにおける第２のトラック対１８，１９の開き角は符号βで示されている。トラック対内には第１のボール２０_１および第２のボール２０_２が装入されている。これらのボールは、周方向で分配されたケージ窓２２を備えたボールケージ２１により共通の中心平面Ｅ内に保持される。伸展したジョイントの中心軸線Ａがやはり図示されている。中心軸線Ａは中心平面Ｅとジョイント中心Ｍで交わる。トルク伝達時、第１のボール２０_１には力Ｆ１がベース１３の方向で作用し、第２のボール２０_２には第２の力Ｆ２が軸１５の方向で作用する。ジョイントの図示の中間位置で、角度α，βの大きさが同じであることに基づいて、力Ｆ１およびＦ２の大きさは同じであるので、ボールケージ２１に作用するすべての軸方向力の合計ＦＣはゼロに等しい。図１ｃ）および図１ｄ）に見て取れるように、ボールケージ２１はジョイント外側部分１２に対してもジョイント内側部分１４に対しても半径方向遊びを有しており、これにより軸方向遊びも有している。その際、ジョイント外側部分１２とジョイント内側部分１４との間の総軸方向遊びは符号Ｓで示される。図示の実施例では、ジョイント外側部分１２が球状の内面２３を、ジョイント内側部分１４が球状の外面２４を有する。さらに、ボールケージ２１は球状の外面２５および球状の内面２６を有する。

図２で、図１と同じ部材には同じ符号を付した。それについては前記説明を参照されたい。図２の各図について以下にまとめて説明する。ジョイントは、ジョイント内側部分１４が、ジョイント外側部分１２に関する中心平面Ｅに対して、軸方向の移動距離Ｓ２の分だけ第１の方向で移動している位置で示されている。この移動の結果、第１のトラック対１６，１７の開き角αは小さくなり、第２のトラック対１８，１９の開き角βは大きくなる。このことから、トルク伝達時、第１のボール２０_１に作用する軸方向力Ｆ１はそれぞれ小さくなり、第２のボール２０_２に作用する軸方向力Ｆ２はそれぞれ大きくなる。軸方向力の合計ＦＣはこれによりゼロではなくなり、軸１５の方向に向けられている。この位置で、ケージ、ひいてはジョイントは全体としてもはや軸方向力なしには移動され得ない。

図３で、図１および図２と同じ部材には同じ符号を付した。それについては前記説明を参照されたい。図３ｂ）で、ジョイントは軸方向断面図で、図１ｃ）に示した軸方向の中間位置で示されている。拡大図から、ジョイント内側部分１４がボールケージ２１に対して軸方向遊びＳ１ｉおよびＳ２ｉを有することがわかる。さらに、ボールケージ２１がジョイント外側部分１２に対して軸方向遊びＳ１ｏおよびＳ２ｏを有することも見て取れる。このことから、図３ａ）に示した一方向での最大の移動距離Ｓ１がＳ１ｉおよびＳ１ｏの合計に相当し、図３ｃ）に示した逆方向での最大の移動距離Ｓ２がＳ２ｉおよびＳ２ｏの合計に相当することが判る。終端位置でそれぞれボールケージ２１はジョイント内側部分１４および／またはジョイント外側部分１２に当接する。総移動距離ＳはＳ１およびＳ２の合計である。この場合、Ｓは、ジョイント外側部分１２に対するジョイント内側部分１４の、一方のストッパから他方のストッパまでの移動を意味する。

図４で、図１〜図３と同じ部材には同じ符号を付した。それについては前記説明を参照されたい。図４ａ）、図４ｂ）および図４ｃ）は、ほぼ図３ａ）、図３ｂ）および図３ｃ）に相当する図である。図４ｂ）には付加的に、ジョイント伸展時の中心軸線Ａからボール中心Ｚまでのボールの転動円半径ＰＣＲが示されている。最大の移動距離Ｓ＝Ｓ１＋Ｓ２と転動円半径ＰＣＲとの間の構造的な比に関する本発明による範囲が、０．０１＜Ｓ／ＰＣＲ＜０．０９であると表示されている。

図５で、図１〜図４と同じ部材には同じ符号を付した。それについては前記説明を参照されたい。図５ａ）は、図４ｂ）に相当する図である。図５ｂ）の拡大図には、ジョイント内側部分１４の外側の球面２４とボールケージ２１の内側の球面２６との間の半径方向遊びＣＩＲならびにボールケージ２１の外側の球面２５とジョイント外側部分１２の内側の球面２３との間の半径方向遊びＣＯＲが示されている。この場合、上記遊びの大きさの範囲が、０．０１５＜ＣＩＲ＜０．２０および０．０１５＜ＣＯＲ＜０．２０と表示されている。この表示はそれぞれミリメートル単位である。

図６で、図１〜図５と同じ部材には同じ符号を付した。それについては前記説明を参照されたい。図６ａ）は、図４ｂ）に相当する図である。その際、図６ｂ）は拡大図である。図６ｂ）には、トラック対１６，１７内のボールの半径方向遊びＢＯならびにケージ窓２２内のボール２０_１の軸方向遊びＢＣが示されている。この場合、ＢＣの値は、−０．０３＜ＢＣ＜０．１、ＢＯの値は、−０．０３＜ＢＯ＜０．０８と表示されている。この表示はそれぞれミリメートル単位である。

図７には、６つのトラック対１６，１７；１８，１９と、それゆえに６つのボール２０とを備えた本発明によるカウンタトラックジョイントが縦断面図ならびに平面図で示されている。第１および第２のトラック対は周方向で交番する。先行の図１〜図６と同じ部材には同じ符号を付した。それについては前記説明を参照されたい。

図８には、８つのボール２０を備えた本発明によるカウンタトラックジョイントが示されている。その際、縦断面図Ａ−Ａは第１のトラック対１６，１７を通る断面であり、縦断面図Ｂ−Ｂは第２のトラック対１８，１９を通る断面図である。第１および第２のトラック対は周方向で交番する。図１〜図６と同じ部材には同じ符号を付した。それについては前記説明を参照されたい。

図９には、第１の方向Ｒｉ１もしくは第２の方向Ｒｉ２で開く第１のトラック対および第２のトラック対の開き角αおよびβを有する、図７に示したジョイントが示されている。図１０に示されているボールトラックのトラック中心線の経過の詳細は、図８に示したジョイントについても言える。ジョイント外側部分１２内の、図示の第１の外側のボールトラック１６の中心線Ｍ１６は、中心Ｏ２を中心とした第１の半径Ｒ２を有する円弧と、この円弧に連続的に接続する、中心Ｏ３を中心としたより小さな半径Ｒ３を有する円弧と、中心Ｏ１を中心とした反対側の半径Ｒ１を有する円弧とからなる。半径Ｒ２の中心Ｏ２は、長手方向軸線Ａ上に中心平面Ｅに対してベースに向かって軸方向のオフセットを有して配置されている。半径Ｒ３の中心Ｏ３は、半径Ｒ２の中心Ｏ２と同じ軸方向のオフセットをベースに向かって有する。半径Ｒ１の中心Ｏ１は、中心平面Ｅに対する軸方向のオフセットを、半径Ｒ２，Ｒ３を有する円弧の中心Ｏ２，Ｏ３とは逆方向で、すなわち開口側に向かって有し、中心Ｏ２を中心とした半径Ｒ２を有する円の外に位置する。ジョイント内側部分では、図示の第１の内側のボールトラック１７の中心線Ｍ１７が、外側のボールトラック１６の中心線に対して、中心平面Ｅに関して鏡面対称であること、すなわち中心Ｏ２′，Ｏ３′，Ｏ１′を中心とした半径Ｒ２′，Ｒ３′，Ｒ１′を有する円弧から同様に、しかし鏡面対称に構成されていることが見て取れる。第２の外側のボールトラック１８の中心線Ｍ１８は、中心Ｏ５を中心とした第１の半径Ｒ５を有する円弧を有する。半径Ｒ５の中心Ｏ５は、長手方向軸線Ａ上に、半径Ｒ２を有する円弧の中心Ｏ２のオフセットとは逆方向で、すなわち開口側に向かって位置する軸方向のオフセットを有して位置している。半径Ｒ５を有する円弧には、開口側に向かって、中心Ｏ４を中心とした反対側の半径Ｒ４を有する円弧が接続する。半径Ｒ４の中心Ｏ４は、中心Ｏ５を中心とした半径Ｒ５を有する円の外に位置し、中心平面Ｅに対して、同じ方向で位置する軸方向のオフセットを有する。ジョイント内側部分１４内の第２の内側のボールトラック１９の中心線Ｍ１９が、第２の外側のボールトラック１８の中心線Ｍ１８に対して鏡面対称であること、すなわち中心Ｏ５′，Ｏ４′を中心とした半径Ｒ５′，Ｒ４′を有する円弧から、しかし中心平面Ｅに関して鏡面対称に構成されていることが見て取れる。第１の外側のボールトラック１６と第１の内側のボールトラック１７とは中心平面Ｅで、第１の方向Ｒｉ１で開く開き角αを形成し、第２の外側のボールトラック１８と第２の内側のボールトラック１９とは中心平面Ｅで、逆向きの方向Ｒｉ２で開く開き角βを形成する。この本発明によるジョイントの、本発明によるケージ遊びにより可能となる軸方向移動時、開き角は逆方向に変化する。その際、ジョイントは軸方向力フリーの位置から、戻し力が生じる位置へと移行する。

使用される概念「軸方向のオフセット」は、「軸方向の間隔」もしくは「軸方向のずれ」といった概念と同義である。

図１１〜図１８にはそれぞれ１つの本発明によるジョイント軸が示されている。本発明によるジョイント軸は、第１の回転ジョイントとしての、図７に示した構成と類似の上記形式のカウンタトラックジョイント１１と、中間軸３１（図１１〜図１５）もしくは組み込まれた軸方向しゅう動ユニットを備えた中間軸９１（図１６〜図１８）と、軸方向しゅう動式ジョイント（図１１〜図１４）の形式の第２の回転ジョイントもしくは固定式ジョイント（図１５〜図１８）の形式の第２の回転ジョイントとを有する。第１の回転ジョイント１１の各部には先行の図面と同じ符号を付した。それについては前記説明を参照されたい。中間軸３１，９１はそれぞれ差込結合で第１の回転ジョイント１１および第２の回転ジョイントのジョイント構成部分に結合されている。同じことは、組み込まれたしゅう動ユニットを備えたマルチピースに構成された中間軸９１にも言える。しゅう動ユニットは、内側の軸歯列９３を備えたスリーブ区分９２と、差込ジャーナル９４と、外側の軸歯列９６を備えたジャーナル区分９５とを有する。外側の軸歯列９６は内側の軸歯列９３に軸方向でしゅう動可能に係入する。

それぞれ第２の回転ジョイントには、双方向矢印Ｖ１により、第２の回転ジョイントへの励起力の導入が示されている。中間軸３１，９１には、別の双方向矢印Ｖ２により、第１の回転ジョイントの方向でのこの振動入力の伝達が示されている。第１の回転ジョイント１１の詳細図には、第３の双方向矢印Ｖ３により、最終的に、第１の回転ジョイント１１内での振動励起のデカップリング、つまり切り離しが暗示されている。ここで、カウンタトラックジョイントのジョイント内側部分はジョイント外側部分に実質的な力を伝達せず、これによりジョイント外側部分は振動フリーに保たれる。

第１の回転ジョイント１１のボール２０_１，２０_２には、軸方向で逆向きの力矢印が記入されている。この力矢印は、結果として生じる軸方向力フリーを象徴的に示すものである。

以下、それぞれ第２の回転ジョイントについてのみ説明する。

図１１には、第２の回転ジョイントとして、ＡＡＲトリポードジョイント（ＡＡＲ−Ｔｒｉｐｏｄｅｇｅｌｅｎｋ）４１が示されている。ＡＡＲトリポードジョイント４１は、周方向で分配された３つのガイドトラック４３を備えたジョイント外側部分４２と、周方向で分配されたピン状のトラニオン４５ならびにトラニオン上に旋回可能に保持された回転可能なローラアッセンブリ４６を備えた星形のトリポード４４とを有する。ジョイント内側部分４４は、ローラアッセンブリ４６の転がり接触下でジョイント外側部分４２内を軸方向でしゅう動可能であり、かつジョイント外側部分４２に対して角運動可能である。

図１２には、第２の回転ジョイントとして、ＧＩトリポードジョイント（ＧＩ−Ｔｒｉｐｏｄｅｇｅｌｅｎｋ）５１が示されている。ＧＩトリポードジョイント５１は、周方向で分配された３つのガイドトラック５３を備えたジョイント外側部分５２と、周方向で分配されたピン状のトラニオン５５ならびにトラニオン上に回転可能に支承されたローラ５６を備えた星形のトリポード５４とを有する。ジョイント内側部分５４は、ローラ５６の転がり運動下でジョイント外側部分５２内を軸方向でしゅう動可能であり、かつジョイント外側部分５２に対して屈曲可能である。

図１３には、第２の回転ジョイントとして、ＶＬしゅう動式ジョイント（ＶＬ−Ｖｅｒｓｃｈｉｅｂｅｇｅｌｅｎｋ）またはＸＬしゅう動式ジョイント（ＸＬ−Ｖｅｒｓｃｈｉｅｂｅｇｅｌｅｎｋ）６１が示されている。ＶＬまたはＸＬしゅう動式ジョイント６１は、長手方向で延び、長手方向軸線にクロスする外側のボールトラック６３を備えたジョイント外側部分６２と、長手方向で延び、逆向きに長手方向軸線にクロスする内側のボールトラック６５を備えたジョイント内側部分６４とを有する。その際、外側のボールトラック６３と内側のボールトラック６５とからなる対偶内で、トルクを伝達するボール６６が案内される。ボール６６自体はケージ６７により１つの共通の平面内に保持される。ケージ６７はジョイント内側部分６４に対して軸方向遊びを有しており、かつジョイント外側部分６２の内側の円筒状のガイド面６８内で案内されている。ジョイント内側部分６４はこうしてジョイント外側部分６２に対して軸方向でしゅう動可能かつ屈曲可能に保持されている。

図１４には、第２の回転ジョイントとして、ＤＯしゅう動式ジョイント（ＤＯ−Ｖｅｒｓｃｈｉｅｂｅｇｅｌｅｎｋ）７１が示されている。ＤＯしゅう動式ジョイント７１は、軸方向で延びる外側のボールトラック７３を備えたジョイント外側部分７２と、軸方向で延びる内側のボールトラック７５を備えたジョイント内側部分７４とを有する。外側のボールトラック７３と内側のボールトラック７５とからなる対偶内で、トルクを伝達するボール７６が案内されている。ボール７６自体はケージ７７により１つの共通の平面内に保持される。ケージ７７はジョイント外側部分７２の内側の円筒状のガイド面７８内で軸方向しゅう動可能かつ屈曲可能に、かつジョイント内側部分７４の外側の球面状のガイド面７９上では屈曲可能にのみ保持されている。こうして、ジョイント内側部分７４はジョイント外側部分７２に対して軸方向でしゅう動可能かつ屈曲可能に案内されている。

図１５のジョイント軸には、第２の回転ジョイントとしてカルダンジョイント（Ｋａｒｄａｎｇｅｌｅｎｋ）またはクロスジョイント（Ｋｒｅｕｚｇｅｌｅｎｋ）８１が示されている。カルダンジョイントまたはクロスジョイント８１は、第１のジョイントヨーク８２と、第１のジョイントヨーク８１に対して９０°回転した第２のジョイントヨーク８３とを有する。その際、第２のジョイントヨーク８３は中間軸３１に差込結合で結合されている。両ジョイントヨークはヒンジ式に十字ピンとしてのクロススパイダ８４により互いに結合される。軸方向しゅう動ユニットはここでは図示されていないが、中間軸３１の中断された部分にあるものと見なされる。

図１６には、第２の回転ジョイントとして、ＡＣジョイント（Ａｎｇｕｌａｒ Ｃｏｎｔａｃｔ−Ｇｅｌｅｎｋ）が示されている。ＡＣジョイントは、円形に湾曲した外側のボールトラック１０３を備えたジョイント外側部分１０２と、円形に湾曲した内側のボールトラック１０５を備えたジョイント内側部分１０４とを有する。中間軸に向かって開き角を形成する、互いに同じ外側のボールトラック１０３と内側のボールトラック１０５とからなるトラック対内には、トルクを伝達するボール１０６が案内されている。ボール１０６はボールケージ１０７により１つの共通の平面内に保持される。ボールケージ１０７はジョイント外側部分１０２の内側の球状のガイド面１０８内で旋回可能に保持されており、かつ軸方向で支持されている。両ジョイント１１，１０１間の軸方向移動は、軸方向しゅう動ユニット９１内で可能である。

図１７には、第２の回転ジョイントとして、軸方向で見てアンダカットフリーの外側のボールトラック１１３を備えたジョイント外側部分１１２と、軸方向で見てアンダカットフリーの内側のボールトラック１１５を備えたジョイント内側部分１１４とを備えたＵＦジョイント（Ｕｎｄｅｒｃｕｔ Ｆｒｅｅ−Ｇｅｌｅｎｋ）が示されている。その際、中間軸に向かって開き角を形成する外側のボールトラック１１３と内側のボールトラック１１５とからなる対偶内には、トルクを伝達するボール１１６が保持される。ボール１１６自体はボールケージ１１７により１つの共通の平面内に保持される。ボールケージ１１７はジョイント外側部分１１２の内側の球状のガイド面１１８内で旋回可能に保持されており、かつ軸方向で支持されている。これにより、ジョイントは固定式ジョイントとして形成されている。その結果、第１の回転ジョイント１１と第２の回転ジョイント１１１との間の軸方向移動は、軸方向しゅう動ユニット９１内で行われなければならない。

図１８には、第２の回転ジョイントとして、カウンタトラックジョイント１１′が設けられている。カウンタトラックジョイント１１′はここでは固定式ジョイントとして軸方向しゅう動可能性なしに形成され得る。各部には第１の回転ジョイント１１と同じ符号を付した。第１の回転ジョイント１１と第２の回転ジョイント１１′との間の軸方向移動は、軸方向しゅう動ユニット９１内で、既に説明した形式で行われ得る。

６つのボールを備えた第１の構成の、本発明によるジョイント軸のためのカウンタトラックジョイントを示す図であり、ａ）対向して位置するボールトラックを直線的な平面で断面した縦断面図であり、ｂ）ボールケージの展開図であり、ｃ）ケージ窓およびケージウェブを通るように屈曲した平面で断面した縦断面図であり、ｄ）図１ｃ）の一部拡大図である。 軸方向でシフトした位置で、図１に示した構成のジョイントを示す図であり、ａ）対向して位置するボールトラックを直線的な平面で断面した縦断面図であり、ｂ）ボールケージの展開図であり、ｃ）ケージ窓およびケージウェブを通るように屈曲した平面で断面した縦断面図である。 ケージ窓およびケージウェブを通るように屈曲した平面で断面した、図１および図２に示した構成のジョイントの縦断面図であり、ａ）軸方向に最大でシフトされた第１の位置で示す図であり、ｂ）軸方向の中間位置で示す図であり、ｃ）軸方向に最大でシフトされた第２の位置で示す図であり、ｄ）図３ｂ）の一部拡大図である。 ケージ窓およびケージウェブを通るように屈曲した平面で断面した、図１〜図３に示した構成のジョイントを、補足的な寸法と共に示す縦断面図であり、ａ）軸方向に最大でシフトされた第１の位置で示す図であり、ｂ）軸方向の中間位置で示す図であり、ｃ）軸方向に最大でシフトされた第２の位置で示す図である。 図１〜図４に示したジョイントを示す図であり、ａ）図３ｂ）および図４ｂ）に相当する図であり、ｂ）図５ａ）の一部拡大図である。 図１〜図５に示したジョイントを示す図であり、ａ）図５ａ）に相当する図であり、ｂ）図６ａ）の一部拡大図である。 ６つのボールと特別なトラック形状とを備えた第２の構成の、本発明によるジョイント軸のためのカウンタトラックジョイントを示す図であり、ａ）縦断面図であり、ｂ）軸方向で見た図である。 特別なトラック形状と８つのボールとを備えた第３の構成の、本発明によるジョイント軸のためのカウンタトラックジョイントを示す図であり、ａ）縦断面図Ａ−Ａであり、ｂ）第２のトラック対を通る縦断面図Ｂ−Ｂであり、ｃ）軸方向で見た図である。 図７に示したジョイントを、開き角の明示と共に示す縦断面図である。 図９に示したジョイントの詳細を、ボールトラック中心線の寸法規定と共に示す図であり、ａ）ジョイント外側部分の縦断面図であり、ｂ）ジョイント内側部分の縦断面図である。 第２の回転ジョイントとしてＡＡＲトリポードジョイントを備えた本発明によるジョイント軸を示す図である。 第２の回転ジョイントとしてＧＩトリポードジョイントを備えた本発明によるジョイント軸を示す図である。 第２の回転ジョイントとしてＶＬボールしゅう動式ジョイントを備えた本発明によるジョイント軸を示す図である。 第２の回転ジョイントとしてＤＯボールしゅう動式ジョイントを備えた本発明によるジョイント軸を示す図である。 第２の回転ジョイントとしてクロスジョイントを備えた本発明によるジョイント軸を示す図である。 第２の回転ジョイントとしてのＡＣ固定式ジョイントと軸方向しゅう動ユニットとを備えた本発明によるジョイント軸を示す図である。 第２の回転ジョイントとしてのＵＦ固定式ジョイントと軸方向しゅう動ユニットとを備えた本発明によるジョイント軸を示す図である。 第２の回転ジョイントとしてのカウンタトラック固定式ジョイントと軸方向しゅう動ユニットとを備えた本発明によるジョイント軸を示す図である。

Claims (1)

1. ジョイント軸において、第１の回転ジョイントと、中間軸と、第２の回転ジョイントとが設けられており、
   前記中間軸がしゅう動ユニットを有するか、または前記第２の回転ジョイントが軸方向しゅう動式ジョイントであり、
   前記第１の回転ジョイントが、カウンタトラックジョイントの形式のボール等速回転ジョイント（１１）であり、第１および第２の外側のボールトラック（１６，１８）を備えたジョイント外側部分（１２）と、第１および第２の内側のボールトラック（１７，１９）を備えたジョイント内側部分（１４）とを有しており、第１の外側のボールトラック（１６）が第１の内側のボールトラック（１７）と相俟って、第１の軸方向Ｒｉ１で拡開（α）する第１のトラック対（１６，１７）を形成し、第２の外側のボールトラック（１８）が第２の内側のボールトラック（１９）と相俟って、第２の軸方向Ｒｉ２で拡開（β）する第２のトラック対（１８，１９）を形成しており、さらに第１の回転ジョイントが、これらのトラック対内で案内され、その中心Ｚがジョイント中心Ｍを中心とする転動円半径ＰＣＲ上にある複数のボール（２０）と、これらのボール（２０）を１つの共通の中心平面Ｅ内に保持し、ジョイント屈曲時には角度二等分平面上に案内する、周方向で分配されたケージ窓（２２）を備えたボールケージ（２１）とを有しており、一方ではジョイント外側部分（１２）とボールケージ（２１）との間に、他方ではボールケージ（２１）とジョイント内側部分（１４）との間に、ジョイント外側部分（１２）とジョイント内側部分（１４）との間の相対的な軸方向移動Ｓを許可する軸方向遊びが設けられており、
   前記第１の回転ジョイントにおいて、ジョイント伸展時、総軸方向移動Ｓとボール（２０）の転動円半径ＰＣＲとの間の比が、０．０１〜０．０９であり（０．０１＜Ｓ／ＰＣＲ＜０．０９）、かつ
   前記第１の回転ジョイントにおいて、ジョイント伸展時、ジョイント外側部分（１２）とジョイント内側部分（１４）との間の相対的な軸方向移動の終端位置で、第１のトラック対（１６，１７）または第２のトラック対（１８，１９）の開き角αまたはβのうちそれぞれ小さい方の開き角が、８°より小さい（α＜８°∨β＜８°）、
   ことを特徴とする、ジョイント軸。

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