JP5143493B2 - Fixed constant velocity universal joint - Google Patents
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Description
本発明は、固定式等速自在継手に関し、詳しくは、自動車や各種産業機械の動力伝達系において使用されるもので、駆動側と従動側の二軸間で角度変位のみを許容する固定式等速自在継手に関する。 The present invention relates to a fixed type constant velocity universal joint, and more particularly to a fixed type that is used in a power transmission system of automobiles and various industrial machines, and that allows only angular displacement between two axes of a driving side and a driven side. It relates to a universal joint.
例えば、自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達する手段として使用される等速自在継手の一種に固定式等速自在継手がある。この固定式等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し得る構造を備えている。一般的に、前述した固定式等速自在継手としては、バーフィールド型(BJ)やアンダーカットフリー型(UJ)が広く知られている。 For example, there is a fixed type constant velocity universal joint as a kind of constant velocity universal joint used as means for transmitting rotational force from an engine of an automobile to wheels at a constant speed. This fixed type constant velocity universal joint has a structure in which two shafts on the driving side and the driven side are connected and the rotational torque can be transmitted at a constant speed even if the two shafts have an operating angle. In general, as the above-mentioned fixed type constant velocity universal joint, a Barfield type (BJ) and an undercut free type (UJ) are widely known.
例えば、BJタイプの固定式等速自在継手は、図21と図22に示すように内球面1に複数のトラック溝2が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外方部材としての外輪3と、外球面4に外輪3のトラック溝2と対をなす複数のトラック溝5が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内方部材としての内輪6と、外輪3のトラック溝2と内輪6のトラック溝5との間に介在してトルクを伝達する複数のボール7と、外輪3の内球面1と内輪6の外球面4との間に介在してボール7を保持するケージ8とを備えている。ケージ8には、ボール7が収容されるポケット9が周方向に沿って複数配設されている。
For example, as shown in FIGS. 21 and 22, the BJ type fixed type constant velocity universal joint is an outer member in which a plurality of
内輪6のトラック溝5の曲率中心O1および外輪3のトラック溝2の曲率中心O2は、継手中心Oに対して等距離F、Fだけ軸方向に逆向きにオフセットされている(トラックオフセット)。
The center of curvature O1 of the
近年においては、コンパクト化を図るために、図22に示すようにボールを8個としたものがある(特許文献1)。この場合、ボールのピッチ円径とボールの直径との比を、所定に設定している。ここで、ボールのピッチ円径とは、2×PCRである。また、PCRは、外輪のトラック溝の中心又は内輪のトラック溝の中心とボールの中心とを結ぶ線分の長さである。
特許文献1に記載のものでは、ボールが6個の等速自在継手と比較して、ボールサイズを小さくするとともに、ボール数を増加させている。すなわち、ボールサイズを小さくすることによって、ボール1個が許容できるトルク負荷レベルも小さくなる。これを補うために、ボールを6個から8個に増加させている。 In the one described in Patent Document 1, the ball size is reduced and the number of balls is increased as compared with the six constant velocity universal joints. That is, by reducing the ball size, the torque load level that one ball can accept is also reduced. To compensate for this, the number of balls is increased from six to eight.
しかしながら、等速自在継手の更なる外径のコンパクト化を図ってボールの数を増加させようとすれば、ケージ(保持器)のポケット間の柱幅(周方向長さ)が細くなってしまう。ケージの柱部の剛性は高作動角時のジョイント強度(継手強度)を確保するうえで重要である。 However, if an attempt is made to further reduce the outer diameter of the constant velocity universal joint and increase the number of balls, the column width (circumferential length) between the pockets of the cage (cage) will be reduced. . The rigidity of the cage column is important in securing joint strength (joint strength) at high operating angles.
このため、ボール数が8個の等速自在継手は、現在の設定以上に柱部の肉厚を細くすれば、高作動角時の強度に余裕が無くなるので、更なるコンパクト化を狙うのは難しい。 For this reason, constant velocity universal joints with 8 balls will not have room for strength at high operating angles if the wall thickness of the column is made thinner than the current setting. difficult.
本発明は、上記課題に鑑みて、小型化を図ることができ、しかも小型化しても、作動角をとった際においても、負荷容量の低下が少なく、また高角時のトラックエッジ部へのボールの乗り上げを緩和することによって、高角度強度及び耐久性を向上させることができる固定式等速自在継手を提供する。 In view of the above-mentioned problems, the present invention can be downsized, and even when downsized, when the operating angle is taken, there is little reduction in load capacity, and the ball on the track edge portion at high angles Provided is a fixed type constant velocity universal joint that can improve the high angle strength and durability by mitigating the run-up.
本発明の固定式等速自在継手は、内球面に複数のトラック溝が形成された外方部材と、外球面に複数のトラック溝が形成された内方部材と、前記外方部材のトラック溝と内方部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、このボールを収容するポケットを有するとともに外方部材と内方部材との間に介装されるケージとを備えた固定式等速自在継手において、前記ボールの数を6個とするとともに、ボールのピッチ円径とボールの直径との比を、3.0以上3.3以下とし、かつ、外方部材の外径とボールの直径との比を、4.6以上4.8以下とし、さらに、外方部材のトラック溝の曲率中心と内方部材のトラック溝の曲率中心とを、継手中心に対して等距離だけ軸方向に逆向きにオフセットさせるとともに、ケージの外球面の曲率中心とケージの内球面の曲率中心とを、継手中心に対して等距離だけ軸方向に逆向きにオフセットさせ、外方部材のトラック溝の曲率中心のオフセット量及び内方部材のトラック溝の曲率中心のオフセット量をkとし、ケージの外球面の曲率中心のオフセット量及びケージの内球面の曲率中心のオフセット量をk2としたときに、0<(k−k2)/k≦0.3として、このケージのオフセット量を大きくしたものである。 The fixed type constant velocity universal joint according to the present invention includes an outer member having a plurality of track grooves formed on an inner spherical surface, an inner member having a plurality of track grooves formed on the outer spherical surface, and a track groove of the outer member. A plurality of balls that are interposed between the track grooves of the inner member and the track groove of the inner member, and a cage that has a pocket for accommodating the balls and is interposed between the outer member and the inner member. In the fixed type constant velocity universal joint provided, the number of the balls is six, the ratio of the pitch circle diameter of the balls to the diameter of the balls is 3.0 or more and 3.3 or less , and the outer member The ratio of the outer diameter of the ball to the diameter of the ball is 4.6 to 4.8, and the center of curvature of the track groove of the outer member and the center of curvature of the track groove of the inner member are Offset in the axial direction by an equal distance and cage The center of curvature of the outer spherical surface of the cage and the center of curvature of the inner spherical surface of the cage are offset in the opposite axial direction by an equal distance from the joint center, and the offset amount of the center of curvature of the outer member track groove and the inner member 0 <(k−k2) / k, where k is the offset amount of the center of curvature of the track groove and k2 is the offset amount of the center of curvature of the outer spherical surface of the cage and the offset amount of the center of curvature of the inner spherical surface of the cage. Assuming ≦ 0.3, the offset amount of the cage is increased .
本発明の固定式等速自在継手では、ボールの数が6個であるので、比較的大きなボールを使用することができ、しかもケージのポケット間の柱幅も厚くすることができる。ボールのピッチ円径とボールの直径との比を、3.0以上3.3以下としたことによって、等速自在継手としての強度・耐久性を確保することができる。 In the fixed type constant velocity universal joint of the present invention, since the number of balls is six, relatively large balls can be used, and the column width between the pockets of the cage can be increased. By setting the ratio between the pitch circle diameter of the ball and the ball diameter to 3.0 or more and 3.3 or less, the strength and durability of the constant velocity universal joint can be ensured.
ピッチ円径とボールの直径との比をr1としたときに、r1<3.0であると、ボールの直径が大きい場合は内方部材の肉厚が薄くなりすぎて、強度の点で懸念が生じ、ボールのピッチ円径が小さい場合は内方部材(内輪)・外方部材(外輪)とボール間の面圧が大きくなり、耐久性の点で懸念が生じる。逆に、r1>3.3であると、ボールの直径が小さい場合はボールの負荷容量が小さくなり、耐久性の点で懸念が生じ、ボールのピッチ円径が大きい場合は、外方部材外径が大きくなり、コンパクト化が達成できない。 When the ratio of the pitch circle diameter to the ball diameter is r1, if r1 <3.0, if the ball diameter is large, the thickness of the inner member becomes too thin and there is a concern in terms of strength. When the pitch circle diameter of the ball is small, the surface pressure between the inner member (inner ring) / outer member (outer ring) and the ball increases, which raises concerns about durability. On the other hand, if r1> 3.3, when the ball diameter is small, the load capacity of the ball is small, and there is a concern in terms of durability. When the pitch circle diameter of the ball is large, outside the outer member The diameter becomes large and compactness cannot be achieved.
外方部材の外径とボールの直径との比を、4.6以上4.8以下とするのが好ましい。外方部材の外径とボールの直径との比r2としたときに、r2<4.6であると、ボールの直径が大きい場合は外方部材の肉厚が薄くなりすぎて、強度の点で懸念が生じ、外方部材の外径が小さい場合は内方部材・外方部材とボール間の面圧が大きくなり、耐久性の点で懸念が生じる。逆に、r2>4.8であると、ボールの直径が小さい場合はボールの負荷容量が小さくなり、耐久性の点で懸念が生じ、外方部材の外径が大きい場合はコンパクト化が達成できない。 The ratio between the outer diameter of the outer member and the ball diameter is preferably 4.6 or more and 4.8 or less. When the ratio r2 between the outer diameter of the outer member and the diameter of the ball is r2, if r2 <4.6, the thickness of the outer member becomes too thin when the ball diameter is large. When the outer diameter of the outer member is small, the surface pressure between the inner member / outer member and the ball increases, and there is a concern in terms of durability. On the contrary, when r2> 4.8, when the ball diameter is small, the load capacity of the ball is small, and there is a concern in terms of durability, and when the outer member has a large outer diameter, downsizing is achieved. Can not.
0<(k−k2)/k≦0.3に設定することによって、継手奥側のトラック溝深さが浅くなるのを防止できるとともに、開口側のケージの肉厚(径方向厚さ)を大きくすることができる。 0 <By setting the (k-k2) /k≦0.3, it can be prevented from becoming shallow track groove depth of the joint Teoku side, the wall thickness of the cage on the opening side (radial direction thickness) Can be increased.
内方部材のトラック溝及び外方部材のトラック溝を円周方向に不等ピッチで配設したものであってもよい。トラック溝を円周方向に不等ピッチで配設すれば、これに対応してケージのポケットも円周方向に不等ピッチで配設される。このため、周方向間隔が大の長ポケットが形成される。これによって、周方向長さが大となるポケットを有し、保持器に内輪を組み込む際に、この組立時に周方向長さが大となるポケットを利用することができる。 The track grooves of the inner member and the track grooves of the outer member may be arranged at unequal pitches in the circumferential direction. If the track grooves are arranged at unequal pitches in the circumferential direction, the cage pockets are also arranged at unequal pitches in the circumferential direction. For this reason, a long pocket with a large circumferential interval is formed. Accordingly, the pocket having a large circumferential length can be used, and when the inner ring is assembled into the cage, the pocket having a large circumferential length can be used during the assembly.
すなわち、内輪をケージに組み込むに際しては、ケージの軸線に対して内輪をその軸線が垂直になるように配置した状態(ケージに対して内輪を90°回転させた状態)で、その内輪の外球面の一部(トラック溝間の突部)をケージのポケットに落とし込み、この状態で内輪をケージに挿入し、その後、内輪をケージに対して90°回転させて、ケージの軸線に内輪6の軸線を一致させて正規の姿勢に配置する方法が一般的である。このため、周方向長さが大となるポケットを内輪の外球面の一部が落とし込むポケットとすることができる。
That is, when the inner ring is assembled in the cage, the outer ring of the inner ring is arranged in a state where the inner ring is arranged perpendicular to the axis of the cage (the inner ring is rotated by 90 ° with respect to the cage). A part of the inner ring (projection between track grooves) is dropped into the pocket of the cage, the inner ring is inserted into the cage in this state, and then the inner ring is rotated by 90 ° with respect to the cage, and the axis of the
また、(ピッチが小さいボール間の柱部を省略することによって、)周方向間隔が大の一対の長ポケットと、周方向間隔が小の一対の短ポケットとの4個を有し、一対の長ポケットを周方向に沿って180度ずらせるとともに、一対の短ポケットを周方向に沿って180度ずらせて、長ポケットと短ポケットとを周方向に沿って交互に配置し、かつ長ポケットには2個のボールを収容するとともに、短ポケットには1個のボールを収容するのが好ましい。 Further, it has four pairs of a pair of long pockets having a large circumferential interval and a pair of short pockets having a small circumferential interval (by omitting the column portion between balls having a small pitch) The long pockets are shifted 180 degrees along the circumferential direction, and the pair of short pockets are shifted 180 degrees along the circumferential direction, and the long pockets and the short pockets are alternately arranged along the circumferential direction. It is preferable to accommodate two balls and to accommodate one ball in the short pocket.
長ポケットに収容される2個のボールのPCD上のピッチ角を60度よりも小さくするとともに、その他のボールのピッチ角を60度よりも大きくすることができる。これにより、長ポケットに収納した2個のボールのピッチ間距離が小さくなり、これに対応する外方部材のトラック溝のピッチ間距離が小さくなる。 The pitch angle on the PCD of the two balls accommodated in the long pocket can be made smaller than 60 degrees, and the pitch angle of the other balls can be made larger than 60 degrees. Thereby, the distance between the pitches of the two balls stored in the long pocket is reduced, and the distance between the pitches of the track grooves of the outer member corresponding thereto is reduced.
長ポケットの相対面する長辺の少なくとも一方に長ポケット内方側へ張り出す膨出部を設けて、長ポケットにスリットを介して連設される2つのボール収容部を設けることができる。 It is possible to provide a bulging portion that protrudes toward the inside of the long pocket on at least one of the long sides facing the long pocket, and to provide two ball housing portions that are connected to the long pocket via a slit.
また、内方部材の少なくとも一つのトラック溝の奥側端部に切欠部を設けるようにするのも好ましい。この切欠部を設けることによって、内方部材に組み込む際に、この切欠部を起点として、内方部材を回転させることができ、内方部材の回転半径を小さくすることができる。このためケージのインロー内径と、内方部材との間でより大きなスペースを確保することができ、その分、ケージのインロー径を小さく設定できる。 It is also preferable to provide a notch at the back end of at least one track groove of the inner member. By providing this notch, the inner member can be rotated starting from this notch when incorporated in the inner member, and the radius of rotation of the inner member can be reduced. Therefore, a larger space can be secured between the inner diameter of the cage and the inner member, and the cage diameter of the cage can be set smaller accordingly.
等速自在継手として、内方部材および外方部材のトラック溝底が円弧部とストレート部とを備えたものであっても、内方部材および外方部材のトラック溝底が円弧部とテーパ部とを備えたものであってもよい。 As constant velocity universal joints, even if the track groove bottoms of the inner member and the outer member are provided with arc portions and straight portions, the track groove bottoms of the inner member and the outer member are arc portions and tapered portions. May be provided.
本発明では、比較的大きなボールを使用することができるので、ボール1個の許容できるトルク容量が確保でき、小さいPCDに配置、つまり外径をコンパクトにすることができる。しかも、保持器のポケット間の柱部の肉厚も厚くすることができるので、高作動角時の強度を確保できる。 In the present invention, since a relatively large ball can be used, an allowable torque capacity of one ball can be secured, and the ball can be arranged in a small PCD, that is, the outer diameter can be made compact. Moreover, since the thickness of the column portion between the pockets of the cage can be increased, the strength at a high operating angle can be ensured.
特に、ボールのピッチ円径とボールの直径との比を、3.0以上3.3以下としたことによって、等速自在継手としての強度・耐久性を確保することができ、高精度の等速自在継手を提供することができる。また、外方部材の外径とボールの直径との比を、4.6以上4.8以下とすることによって、一層強度・耐久性を確保することができる。 In particular, by setting the ratio of the pitch circle diameter of the ball to the diameter of the ball to be 3.0 or more and 3.3 or less, the strength and durability as a constant velocity universal joint can be ensured, and high precision, etc. A quick universal joint can be provided. Further, when the ratio between the outer diameter of the outer member and the diameter of the ball is set to 4.6 or more and 4.8 or less, further strength and durability can be secured.
トラック溝のオフセットを小さく、ケージ(保持器)のオフセット量を大きくしたので、継手奥側のトラック溝深さが浅くなるのを防止できるとともに、開口側のケージの肉厚(径方向厚さ)を大きくすることができる。このため、高角時のボールがトラックエッジに乗り上げるのを防止でき、エッジに過大な応力が作用することがなくなる。すなわち、高角時の捩りトルク負荷容量の低下を防ぎ、高角耐久寿命の向上(改善)や高角時の内方部材と外方部材のトラック溝の塑性変形に起因する破損強度の向上(改善)を図ることができる。 Since the track groove offset is reduced and the cage (cage) offset amount is increased, it is possible to prevent the depth of the track groove on the inner side of the joint from being reduced, and the cage thickness (diameter thickness) on the opening side. Can be increased. For this reason, it is possible to prevent the ball at a high angle from riding on the track edge, and an excessive stress is not applied to the edge. In other words, the torsional torque load capacity at high angles is prevented from decreasing, and the high-angle durability life is improved (improved), and the breaking strength is improved (improved) due to plastic deformation of the inner and outer member track grooves at high angles. Can be planned.
内方部材のトラック溝及び外方部材のトラック溝を円周方向に不等ピッチで配設したものであれば、保持器のポケットも円周方向に不等ピッチで配設される。これによって、保持器に内輪を組み込む際に、この組立時に周方向長さが大となるポケットを利用することができ、組立性の向上を図ることができる。 If the track grooves of the inner member and the track grooves of the outer member are arranged at unequal pitches in the circumferential direction, the cage pockets are also arranged at unequal pitches in the circumferential direction. As a result, when the inner ring is assembled in the cage, a pocket having a large circumferential length can be used during the assembly, and the assemblability can be improved.
周方向間隔が大の一対の長ポケットと、周方向間隔が小の一対の短ポケットとの4個を有し、一対の長ポケットを周方向に沿って180度ずらせるとともに、一対の短ポケットを周方向に沿って180度ずらせて、長ポケットと短ポケットとを周方向に沿って交互に配置したことによって、ケージのポケット間の柱部の数を4つとすることができる。また、長ポケットに収容される2個のボールのPCD上のピッチ角を60度よりも小さくするとともに、その他のボールのピッチ角を60度よりも大きくすることにより、1本あたりの柱部の周方向長さを長くすることができる。これにより、ケージ柱部の剛性を大きくすることができる。 Four pairs of a pair of long pockets having a large circumferential interval and a pair of short pockets having a small circumferential interval, and the pair of long pockets are shifted by 180 degrees along the circumferential direction. Is shifted 180 degrees along the circumferential direction, and the long pockets and the short pockets are alternately arranged along the circumferential direction, so that the number of column portions between the pockets of the cage can be four. Further, by making the pitch angle on the PCD of the two balls accommodated in the long pockets smaller than 60 degrees and making the pitch angle of the other balls larger than 60 degrees, The circumferential length can be increased. Thereby, the rigidity of a cage pillar part can be enlarged.
膨出部を設けることによって、この長ポケットを構成するための枠(窓枠)の剛性を向上できる。これによって、窓枠の剛性不足によるケージの変形を防止でき、この継手の作動性を損なわずに済み、長期に亘って安定した作動性を発揮することができる。 By providing the bulging portion, the rigidity of the frame (window frame) for constituting the long pocket can be improved. As a result, the cage can be prevented from being deformed due to insufficient rigidity of the window frame, and the operability of the joint can be prevented from being impaired, and stable operability can be exhibited over a long period of time.
膨出部を継手開口部側の長辺に設けた場合において、外方部材の開口(入口)のインローエッジ部と、ケージ外球面側のポケットエッジ部との干渉を遅らせたり、無くしたりすることができ、膨出部を継手奥側の長辺に設けた場合において、内方部材の外球面の奥側エッジ部とケージ内球面側のポケットエッジ部との干渉を遅らせたり、無くしたりすることができる。このため、ケージを外方部材の内球面や内方部材の外球面に案内しやすくなり、継手の作動性が悪化するのを防止でき、窓枠の剛性向上による継手の作動性の悪化防止と相俟って、ケージの欠けや割れを有効に防止できる。 When the bulging part is provided on the long side on the joint opening side, the interference between the inlay edge part of the opening (inlet) of the outer member and the pocket edge part on the cage outer spherical surface side should be delayed or eliminated. When the bulging part is provided on the long side on the back side of the joint, interference between the back side edge part of the outer spherical surface of the inner member and the pocket edge part on the spherical surface side of the cage should be delayed or eliminated. Can do. For this reason, it becomes easy to guide the cage to the inner spherical surface of the outer member and the outer spherical surface of the inner member, it is possible to prevent deterioration of the operability of the joint, and to prevent deterioration of the operability of the joint by improving the rigidity of the window frame. Together, it can effectively prevent the cage from cracking and cracking.
長ポケットに収納した2個のボールのピッチ間距離を小さくでき、これに対応する外方部材のトラック溝のピッチ間距離を小さくできる。これにより、ケージの外輪への組込みが容易となる。特に、このピッチ間距離(トラック溝間肩幅寸法)を、ケージ軸方向におけるポケット幅よりも小さくでき、これにより、ケージの外輪への組込みが一層容易となって、組立作業性を向上することができる。 The distance between the pitches of the two balls stored in the long pocket can be reduced, and the distance between the pitches of the track grooves of the outer member corresponding thereto can be reduced. This facilitates the incorporation of the cage into the outer ring. In particular, the distance between the pitches (the shoulder width dimension between the track grooves) can be made smaller than the pocket width in the cage axial direction, which makes it easier to incorporate the cage into the outer ring and improve the assembly workability. it can.
内方部材の少なくとも一つのトラック溝の奥側端部に切欠部を設けることによって、ケージに組み込む際に、この切欠部を起点として、内方部材を回転させることができ、内方部材の回転半径を小さくすることができる。このためケージのインロー内径と、内方部材との間でより大きなスペースを確保することができ、その分、ケージのインロー径を小さく設定できる。これによって、ケージのインロー側の断面積を拡大させることができ、ケージの薄肉の側枠部の剛性の向上を図ることができると共に、また、球面接触面積を確保することができるので、接触面圧の増加を防止し、発熱や耐久性の低下を回避することができ、さらにはケージの変形や強度の低下も回避できる。すなわち、内方部材の負荷容量や球面面積を減少させることなく、ケージの剛性を向上させることができる。 By providing a notch at the back end of at least one track groove of the inner member, the inner member can be rotated from the notch when the inner member is assembled. The radius can be reduced. Therefore, a larger space can be secured between the inner diameter of the cage and the inner member, and the cage diameter of the cage can be set smaller accordingly. As a result, the cross-sectional area of the inlay side of the cage can be enlarged, the rigidity of the thin side frame portion of the cage can be improved, and the spherical contact area can be secured, so that the contact surface It is possible to prevent an increase in pressure, avoid heat generation and decrease in durability, and further avoid deformation of cage and decrease in strength. That is, the rigidity of the cage can be improved without reducing the load capacity and spherical area of the inner member.
内方部材および外方部材のトラック溝底が円弧部とストレート部とを備えたものであれば、継手作動角の高角化を図ることができる。特に、トラック溝底が円弧部とテーパ部とを備えたものであれば、より一層の高角化が可能である。 If the track groove bottoms of the inner member and the outer member have arc portions and straight portions, the joint operating angle can be increased. In particular, if the track groove bottom has an arc portion and a taper portion, the angle can be further increased.
以下本発明の実施の形態を図1〜図20に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
この固定式等速自在継手は、図1に示すように内球面21に複数(6個)のトラック溝22が円周方向不等間隔に軸方向に沿って形成された外方部材としての外輪23と、外球面24に外輪23のトラック溝22と対をなす複数(6個)のトラック溝25が円周方向不等間隔に軸方向に沿って形成された内方部材としての内輪26と、外輪23のトラック溝22と内輪26のトラック溝25との間に介在してトルクを伝達する複数(6個)のボール27と、外輪23の内球面21と内輪26の外球面24との間に介在してボール27を保持するポケット29を有するケージ28とを備えている。この場合、図2に示すように、ポケット29は円周方向に沿って等ピッチ(60°ピッチ)で6個配設されている。
As shown in FIG. 1, this fixed type constant velocity universal joint has an outer ring as an outer member in which a plurality (six) of
前記外輪23のトラック溝22は、トラック溝底が円弧部となる奥側トラック溝22aと、トラック溝底が外輪軸線と平行なストレート部となる開口側トラック溝22bとからなる。奥側トラック溝22aは、その曲率中心O1を継手中心Oから軸方向に外輪23の開口側にずらしている。また、内輪26のトラック溝25は、トラック溝底が内輪軸線と平行なストレート部となる奥側トラック溝25aと、トラック溝底が円弧部となる開口側トラック溝25bとからなる。開口側トラック溝25bの曲率中心O2を継手中心Oから
軸方向に外輪23の奥側トラック溝22aの曲率中心O1と反対側の奥側に等距離kだけ離して設けている。
The
ケージ28は、外球面28aの曲率中心O3と内球面28bの曲率中心O4とを、継手中心(ケージ中心)Oに対して等距離k2だけ軸方向に逆向きにオフセットさせ、このケージ28のオフセット量をトラック溝のオフセット量と略同一として大きくしている。ここで、略同一とは、外輪23のトラック溝22の曲率中心O1のオフセット量及び内輪26のトラック溝25の曲率中心O4のオフセット量をkとし、ケージ28の外球面28aの曲率中心O3のオフセット量及びケージ28の内球面28bの曲率中心O4のオフセット量をk2としたときに、0<(k−k2)/k≦0.3となる範囲のことである。
In the
このため、ケージ28の外球面28aは、外輪23の奥側トラック溝22aの溝底とほぼ同心円弧(曲率半径は相違する同心円弧)を形成することができ、継手奥側のトラック溝深さが浅くなるのを防止できるとともに、ケージ28の開口側の肉厚(径方向厚さ)を大きくすることができる。
For this reason, the outer
図2に示すように、ボール27のピッチ円径PCDBALLとボール27の直径DBALLとの比r1を、3.0以上3.3以下とした。すなわち、3.0≦r1≦3.3としている。外輪23の外径DOUTERとボール27の直径DBALLとの比r2を、4.6以上4.8以下とした。すなわち、4.4≦r2≦4.8としている。
As shown in FIG. 2, the ratio r1 between the pitch circle diameter PCD BALL of the
ここで、ピッチ円径PCDBALLとは、2×(外輪のトラック溝の中心又は内輪のトラック溝の中心とボールの中心とを結ぶ線分の長さ)であり、ボール中心が描く円の軌跡の直径である。 Here, the pitch circle diameter PCD BALL is 2 × (the length of a line segment connecting the center of the track groove of the outer ring or the center of the track groove of the inner ring and the center of the ball), and the locus of the circle drawn by the ball center Is the diameter.
本発明では、ボール27の数が6個であるので、比較的大きなボール27を使用することができ、しかも、ケージ28のポケット29間の柱部33の肉厚も厚くすることができる。ボール27のピッチ円径とボールの直径との比を、3.0以上3.3以下としたことによって、等速自在継手としての強度・耐久性を確保することができる。
In the present invention, since the number of
ピッチ円径とボール27の直径との比をr1としたときに、r1<3.0であると、ボールの直径が大きい場合は内輪26の肉厚が薄くなりすぎて、強度の点で懸念が生じ、ボールのピッチ円径が小さい場合は内・外輪26、23とボール間の面圧が大きくなり、耐久性の点で懸念が生じる。逆に、r1>3.3であると、ボール27の直径が小さい場合はボール27の負荷容量が小さくなり、耐久性の点で懸念が生じ、ボール27のピッチ円径が大きい場合は、外輪23の肉厚が薄くなりすぎて、強度の点で懸念が生じたり、或いは外輪外径が大きくなり、コンパクト化が達成できない。
When the ratio between the pitch circle diameter and the diameter of the
外輪23の外径とボール27の直径との比を、4.6以上4.8以下とするのが好ましい。外輪23の外径とボール27の直径との比r2としたときに、r2<4.6であると、ボール27の直径が大きい場合は外輪23の肉厚が薄くなりすぎて、強度の点で懸念が生じ、外輪23の外径が小さい場合は内・外輪26、23とボール間の面圧が大きくなり、耐久性の点で懸念が生じる。逆に、r2>4.8であると、ボール27の直径が小さい場合はボールの負荷容量が小さくなり、耐久性の点で懸念が生じ、外輪23の外径が大きい場合は、コンパクト化が達成できない。
The ratio between the outer diameter of the
また、本発明では、外輪23のトラック溝22の曲率中心O1と内輪26のトラック溝25の曲率中心O2とを、継手中心Oに対して等距離だけ軸方向に逆向きにオフセットさせるとともに、ケージ28の外球面28aの曲率中心O3とケージ28の内球面28bの曲率中心O4とを、継手中心Oに対して等距離だけ軸方向に逆向きにオフセットさせ、このケージ28のオフセット量をトラック溝22、25のオフセット量と略同一として大きくしている。このように、本発明では、トラック溝溝22、25のオフセットを小さく、ケージ(保持器)28のオフセット量を大きくしたので、継手奥側のトラック溝深さが浅くなるのを防止できるとともに、開口側のケージ28の肉厚(径方向厚さ)を大きくすることができる。このため、高角時のボール27がトラックエッジに乗り上げるのを防止でき、エッジに過大な応力が作用することがなくなる。すなわち、高角時の捩りトルク負荷容量の低下を防ぎ、高角耐久寿命の向上(改善)や高角時の内輪26と外輪22のトラック溝22、25の塑性変形に起因する破損強度の向上(改善)を図ることができる。
In the present invention, the center of curvature O1 of the
図3はケージ28の変形例を示し、この場合、周方向間隔が大の一対の長ポケット30と、周方向間隔が小の一対の短ポケット31との4個を有している。そして、一対の長ポケット30を周方向に沿って180度ずらせるとともに、一対の短ポケット31を周方向に沿って180度ずらせて、長ポケット30と短ポケット31とを周方向に沿って交互に配置している。このため、ポケット間に設けられる柱部(ケージ柱部)33が4個となる。そして、長ポケット30には2個のボール27を収容するとともに、短ポケット31には1個のボール27を収容する。
FIG. 3 shows a modification of the
長ポケット30に収容される2個のボール27のPCD上のピッチ角eを60度よりも小さくするとともに、その他のボール27のピッチ角dを60度よりも大きくしている。このため、図4に示すように、ケージ28の長ポケット30に対応する外輪23の2つのトラック溝間肩幅寸法fを、ケージ軸方向におけるポケット幅gよりも小さく設定している。さらに、図5に示すように、長ポケット30の周方向間隔hよりも内輪26の軸方向長さiを短くしている。
The pitch angle e on the PCD of the two
ところで、長ポケット30には、図4と図5に示すように、長ポケット30の相対面する長辺35a、35bの長手方向中央部に、長ポケット内方側へ張り出す膨出部36、36を設けて、長ポケット30にスリット37を介して連設される2つのボール収容部38、38を形成している。また、膨出部36、36は、その外面がケージ28の外球面28aと同一曲率半径の連続した球面であり、内面がケージ28の内球面28bと同一曲率半径の連続した球面である。なお、この実施形態では、膨出部36の形状を、ケージ外周側からみて側辺が円弧面とされた台形状(いわゆる富士山形状)である。このため、各膨出部36の突出端面36aは、ケージ周方向に沿って延びる平面であり、所定間隔Mをもって対向(対面)している。
By the way, as shown in FIGS. 4 and 5, the
所定間隔Mとしては、図5に示すように、組立時に内輪26の肩部47(隣合うトラック溝間の突部)に干渉しない寸法とする。また、膨出部36の大きさや形状としても、作動角を付けて回転したとき等において、ボール収容部38に収容されるボール27の動きを阻害しないようにする必要がある。なお、膨出部36としては、長ポケット30を形成する際に、機械加工や塑性加工で形成することができる。
As shown in FIG. 5, the predetermined interval M is set to a size that does not interfere with the shoulder 47 (protrusion between adjacent track grooves) of the
このように、周方向間隔が大の一対の長ポケット30と、周方向間隔が小の一対の短ポケット31との4個を有し、一対の長ポケット30を周方向に沿って180度ずらせるとともに、一対の短ポケット31を周方向に沿って180度ずらせて、長ポケット30と短ポケット31とを周方向に沿って交互に配置したことによって、ケージ28のポケット間の柱部33の数を4つとすることができ、1本あたりの柱部33の周方向長さを長くすることができる。
As described above, there are four pairs of the
これにより、各ケージ柱部33の剛性を大きくすることができるので、小さなPCDに大きなボール27を配置することができ、負荷容量を低下させずにコンパクト化が可能となる固定式等速自在継手として小型化を図ることができ、しかも、高角度時の捩りトルク負荷に対して、ケージ28の破損を防止できる。また、長ポケット30を有することによって、内輪26のケージ28への組込みが容易となる。すなわち、内輪26のケージ28への組み込みは、図5と図6に示すように、内輪26の一の肩部47を一の長ポケット30に落とし込むことになるから、肩部47を落とし込むポケット29に、長ポケット30を用いることによって、その作業性の向上を図ることができる。
As a result, the rigidity of each
長ポケット30に膨出部36、36を設けることによって、この長ポケット30を構成するための枠(窓枠)の剛性を向上できる。これによって、窓枠の剛性不足によるケージ28の変形を防止でき、この継手の作動性を損なわずに済み、長期に亘って安定した作動性を発揮することができる。
By providing the bulging
さらに、継手開口側の長辺35a側の膨出部36によって、作動角をとる際に、外輪23の開口(入口)のインローエッジ部と、ケージ外球面28a側のポケットエッジ部との干渉を遅らせたり、無くしたりすることができ、継手奥側の長辺35bの膨出部36によって、内輪26の外球面24の奥側エッジ部とケージ内球面28b側のポケットエッジ部との干渉を遅らせたり、無くしたりすることができる。このため、ケージ28の外方部材の内球面21や内方部材の外球面24に案内しやすくなり、継手の作動性が悪化するのを防止でき、窓枠の剛性向上による継手の作動性の悪化防止と相俟って、ケージ28の欠けや割れを有効に防止できる。
Further, when the operating angle is taken by the bulging
前記実施形態の長ポケット30は図7(a)に記載のように、膨出部36、36がいわゆる富士山形状であったが、図7(b)(c)(b)のような形状であってもよい。すなわち、図7(b)の膨出部36、36は、膨出部36の突出端面36aのコーナ部がアール状とされ、図7(c)の膨出部36、36は、基部コーナ部がなだらかでない台形状とされ、図7(d)の膨張部36、36は矩形状とされている。
In the
この図7(b)(c)(b)のような形状の長ポケット30を有するケージ28であっても、図7(a)のケージ28と同様の作用効果を奏する。
Even the
また、図8に示すように、一対の膨出部36、36のうちいずれか一方を省略してもよい。図8(a)では膨出部36を継手開口部側の長辺35a側にのみ設け、図8(b)では膨出部36を継手開口部側の長辺35b側にのみ設けている。
Moreover, as shown in FIG. 8, you may abbreviate | omit either one of a pair of bulging
すなわち、図8(a)に示すものでは、外輪23の開口(入口)のインローエッジ部と、ケージ外球面28a側のポケットエッジ部との干渉を遅らせたり、無くしたりすることができ、図8(b)に示すものでは、内輪26の外球面24の奥側エッジ部とケージ内球面28b側のポケットエッジ部との干渉を遅らせたり、無くしたりすることができる。
That is, in the case shown in FIG. 8A, interference between the inlay edge portion of the opening (inlet) of the
また、図9と図10に示すように、長ポケット30に膨出部36を設けない長円孔としてもよい。このようなものでは、膨出部36に基づく作用効果を享受できないが、内輪26のケージ28への組込性向上や軽量性向上を達成できる。
Moreover, as shown in FIG. 9 and FIG. 10, it is good also as an oblong hole which does not provide the bulging
図11〜図13に示すように、内輪26の一つのトラック溝25(25A)の奥側端部に切欠部45を設けてもよい。この場合の切欠部45は、奥側端と内輪端面46とのコーナ部に形成されるテーパ面にて構成される。なお、この切欠部45は、機械加工による成形であっても、塑性加工による成形であってもよい。
As shown in FIGS. 11 to 13, a
ところで、内輪26をケージ28に組み込むに際しては、ケージ28の軸線に対して内輪26をその軸線が垂直になるように配置した状態(ケージ28に対して内輪26を90°回転させた状態)とする。その状態で、図14に示すように、その内輪26の外球面24の一部(周方向に隣合うトラック溝25間の突部47A)をケージ28のポケット29(長ポケット30)に落とし込む。すなわち、切欠部45が形成されたトラック溝25Aを、ポケット30よりも薄肉側の側枠部48に嵌合させて、トラック溝25Aよりも反時計廻り側の突部47Aをケージ28のポケット30に落とし込んで、切欠部35の底を中心に矢印X方向に内輪26を回転させることになる。この際、この回転半径Cを、切欠部45を有さない回転半径B(従来品の回転半径)よりも小さくすることができる。ここで、この回転半径Cは、切欠部45の底中心部と、このトラック溝25Aと180度反対のトラック溝25Bの一方の開口縁50との間の寸法である。
By the way, when the
このため、ケージ28のインロー径をAとし、内輪26の回転半径を従来品をBとし、本発明品をCとしたときには、B>Cであるので、A−B<A−Cとなる。これにより、従来品よりも本発明品のインロー径Aを小さくすることができ、薄肉側の側枠部48の厚さを大きくすることができる。
For this reason, when the inlay diameter of the
内輪26がケージ28に嵌入された後は、内輪26をケージ28に対して90°回転させて、ケージ28の軸線に内輪26の軸線を一致させて正規の姿勢に配置する。これによって、内輪26をケージ28内に組み込むことができる。
After the
トラック溝25の奥側端部に切欠部45を設けたので、ケージ28に組み込む際に、この切欠部45を起点として、内輪26を回転させることができ、内輪26の回転半径を小さくすることができる。このためケージ28のインロー内径と、内輪26との間でより大きなスペースを確保することができ、その分、ケージ28のインロー径を小さく設定できる。これによって、ケージ28のインロー側の断面積を拡大させることができ、ケージ28の薄肉の側枠部48の剛性の向上を図ることができると共に、球面接触面積を確保することができるので、接触面圧の増加を防止し、発熱や耐久性の低下を回避することができ、さらにはケージ28の変形や強度の低下も回避できる。すなわち、内輪26の負荷容量や球面面積を減少させることなく、ケージ28の剛性を向上させることができる。また、ケージ28の内球面28bの面積も拡大できるので、内輪26の外球面24との接触面積を拡大でき、剛性向上に加え、耐久性の安定化という利点もある。
Since the
切欠部45の大きさとしては、ケージ28への内輪26の組み込み時における内輪26の回転半径を小さくできる範囲で変更できるが、大きすぎると、内輪26が強度不足となったり、トラック溝25のボール転動範囲が小さくなったりし、また、小さすぎると、回転半径をあまり小さくできない。
The size of the
次に図15から図17は、全トラック溝25の奥側端部に切欠部45を形成したものである。このため、この内輪26であっても、前記図11から図13に示す内輪26と同様、組み込む際に、この切欠部45を起点として、内輪26を回転させることができ、内輪26の回転半径を小さくすることができる。このため、この図15から図17に示す内輪26は、図11から図13に示す内輪26と同様の作用効果を奏する。
Next, FIGS. 15 to 17 show a case where a
特に、全トラック溝25の奥側端部に切欠部45を形成しているので、この内輪26をケージ28に組み込む際に、いずれの突部47をポケット30に挿入してもよい。このため、組み込み性の向上を図ることができる利点がある。
In particular, since the
ところで、前記各実施形態では、切欠部45を、開口側トラック溝25b側から内輪端面46側に向かって順次縮径するテーパ面にて形成していたが、切欠部45としては図18(a)(b)に示す形状であってもよい。図18(a)に示す切欠部45は凹アール状とされ、図18(b)に示す切欠部45は凸アール状とされている。
By the way, in each of the above-described embodiments, the
この図18(a)(b)に示す切欠部45であっても、組み込む際に、この切欠部35を起点として、内輪26を回転させることができ、内輪26の回転半径を小さくすることができる。また、図19(a)(b)に示すように、この切欠部45はトラック溝端の一部(図例では底部)に形成されていても良い。
Even when the
次に、図20は別の実施形態を示し、この場合、内輪26および外輪23のトラック溝底が円弧部とテーパ部とを備えたものである。すなわち、トラック溝底が円弧部となる奥側トラック溝22cと、トラック溝底が奥側から開口側に向かって外径側へ傾斜する開口側トラック溝22dとからなる。奥側トラック溝22cは、その曲率中心O1を継手中心Oから軸方向に外輪23の開口側にずらしている。また、内輪26のトラック溝25は、トラック溝底が開口側から奥側に向かって外径側へ傾斜する奥側トラック溝25cと、トラック溝底が円弧部となる開口側トラック溝25dとからなる。開口側トラック溝25bの曲率中心O2を継手中心Oから軸方向に外輪23の奥側トラック溝22aの曲率中心O1と反対側の奥側に等距離kだけ離して設けている。
Next, FIG. 20 shows another embodiment. In this case, the track groove bottoms of the
この場合も、ケージ28の外球面28aの曲率中心O3とケージ28の内球面28bの曲率中心O4とを、継手中心Oに対して等距離だけ軸方向に逆向きにオフセットさせ、このケージ28のオフセット量をトラック溝22、25のオフセット量と略同一としている。
Also in this case, the center of curvature O3 of the outer
図20の固定式等速自在継手の他の構成は前記図1に示す固定式等速自在継手と同様であり、同一部材には図1と同一の符号を付してそれらの説明を省略する。 Other configurations of the fixed type constant velocity universal joint of FIG. 20 are the same as those of the fixed type constant velocity universal joint shown in FIG. 1, and the same members are denoted by the same reference numerals as those in FIG. .
このため、図20に示す固定式等速自在継手においても、図1に示す固定式等速自在継手と同様の作用効果を奏する。図1においては、内輪26および外輪26のトラック溝底が円弧部とストレート部とを備えたアンダーカットフリー型を採用することによって、継手作動角の高角化を図ることができる。これに対して、図20に示す固定式等速自在継手のように、トラック溝底が円弧部とテーパ部とを備えたものであれば、より一層の高角化が可能である。
For this reason, the fixed type constant velocity universal joint shown in FIG. 20 has the same effects as the fixed type constant velocity universal joint shown in FIG. In FIG. 1, by adopting an undercut free type in which the track groove bottoms of the
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、前記実施形態では、曲率中心O1と曲率中心O3とは僅かにずれた位置に配置されるとともに、曲率中心O2と曲率中心O4とは僅かにずれた位置に配置されているが、そのずれ量は、任意に設定できるが、オフセット量kとずれ量(k−k2)との比は(k−k2)/k≦0.3となるのが好ましい。(k−k2)/k>0.3になると、図21に示す従来の固定式等速自在継手と差異が無くなって、継手奥側のトラック溝深さが浅くなるとともに、開口側のケージ28の肉厚を大きくできなくなり、ジョイントの必要強度を下回る。
As described above, the embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. For example, in the embodiment, the curvature center O1 and the curvature center O3 are slightly different. while being disposed in a position displaced to have been arranged in slightly offset positions from the center of curvature O2 and the center curvature O4, displacement amount of that can be set arbitrarily, the offset amount k and the deviation amount ( The ratio with k−k2) is preferably (k−k2) /k≦0.3. When (k−k2) / k> 0.3, there is no difference from the conventional fixed type constant velocity universal joint shown in FIG. 21, the track groove depth on the back side of the joint becomes shallow, and the
また、長ポケット30の周方向間隔hとしても、内輪26へのケージ28の組込み性の向上が図れて、しかも、柱部33の剛性が低下しない範囲で種々設定できる。さらに、トラック溝間肩幅寸法fやケージ28のケージ軸方向におけるポケット幅g等も、ケージ28の外輪23への組込み性等を考慮して設定できる。なお、膨出部36の突出端面36aを平面とすることなく、曲面であってもよい。
Further, the circumferential interval h between the
図20に示す固定式等速自在継手において、ケージ28に図7〜図10に示すような長ポケット30を有するものを用いてもよい。また、内輪26に図11や図15に示すような切欠部45を有する内輪26を用いてもよい。
In the fixed type constant velocity universal joint shown in FIG. 20, a
図3等に示すように、内輪26のトラック溝25及び外輪23のトラック溝22を円周方向に不等ピッチで配設する場合、ボール27の円周方向に不等ピッチで配設されることになる。このため、前記実施形態では、60°未満で配設される2個のボールを一つの長ポケット30に収容させていた。すなわち、60°未満で配設される2個のボール間の柱部を省略した形状となっている。これに対して、この柱部を省略しないようなものであってもよく、この場合、図1に示すように柱部が6個形成されることになり、ケージ全体の強度が向上するとともに、剛性が大となる。
As shown in FIG. 3 and the like, when the
21 内球面
22 トラック溝
24 外球面
25 トラック溝
27 ボール
28 ケージ
28a 外球面
28b 内球面
29 ポケット
35 切欠部
21 inner
Claims (8)
前記ボールの数を6個とするとともに、ボールのピッチ円径とボールの直径との比を、3.0以上3.3以下とし、かつ、外方部材の外径とボールの直径との比を、4.6以上4.8以下とし、さらに、外方部材のトラック溝の曲率中心と内方部材のトラック溝の曲率中心とを、継手中心に対して等距離だけ軸方向に逆向きにオフセットさせるとともに、ケージの外球面の曲率中心とケージの内球面の曲率中心とを、継手中心に対して等距離だけ軸方向に逆向きにオフセットさせ、外方部材のトラック溝の曲率中心のオフセット量及び内方部材のトラック溝の曲率中心のオフセット量をkとし、ケージの外球面の曲率中心のオフセット量及びケージの内球面の曲率中心のオフセット量をk2としたときに、0<(k−k2)/k≦0.3として、このケージのオフセット量を大きくしたことを特徴とする固定式等速自在継手。 An outer member having a plurality of track grooves formed on the inner spherical surface, an inner member having a plurality of track grooves formed on the outer spherical surface, and between the track grooves of the outer member and the track grooves of the inner member. In a fixed type constant velocity universal joint including a plurality of balls interposed and transmitting a torque, and a cage having a pocket for accommodating the balls and interposed between an outer member and an inner member,
The number of the balls is six, the ratio of the pitch circle diameter of the balls to the diameter of the balls is 3.0 or more and 3.3 or less, and the ratio of the outer diameter of the outer member to the diameter of the balls 4.6 or more and 4.8 or less, and the center of curvature of the track groove of the outer member and the center of curvature of the track groove of the inner member are opposite in the axial direction by an equal distance from the joint center. In addition to offsetting, the center of curvature of the outer spherical surface of the cage and the center of curvature of the inner spherical surface of the cage are offset in the axial direction by an equal distance from the joint center to offset the center of curvature of the track groove of the outer member. When the offset amount of the center of curvature of the track groove of the inner member and the groove is k, and the offset amount of the center of curvature of the outer spherical surface of the cage and the offset amount of the center of curvature of the inner spherical surface of the cage are k2, −k2) /k≦0.3 A fixed type constant velocity universal joint characterized by increasing the offset amount of the cage .
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