JP5398968B2 - Fixed constant velocity universal joint - Google Patents
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Description
本発明は、自動車や各種産業機械の動力伝達系において使用され、駆動側と従動側の二軸間で作動角変位を許容しながら回転トルクを伝達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 that is used in a power transmission system of automobiles and various industrial machines and transmits rotational torque while allowing operating angular displacement between two axes of a driving side and a driven side.
自動車及びこれに準ずる各種車両においては、エンジンからの駆動力をホイールに伝達する動力伝達経路に、二軸間で角度変位や軸方向変位があった場合でも等速で回転動力を伝達することが可能な等速自在継手を配設することが行われている。等速自在継手には、プランジング運動(軸方向変位)を行わない固定式等速自在継手とプランジング運動を行う摺動式等速自在継手がある。 In automobiles and similar vehicles, rotational power can be transmitted at a constant speed even when there is angular displacement or axial displacement between the two axes in the power transmission path that transmits the driving force from the engine to the wheels. Possible constant velocity universal joints are arranged. The constant velocity universal joint includes a fixed constant velocity universal joint that does not perform plunging motion (axial displacement) and a sliding constant velocity universal joint that performs plunging motion.
一般的に、固定式等速自在継手は、図15に示すように、内球面111に軸方向に延びた複数のトラック溝112を円周方向等ピッチに形成した外側継手部材110と、外球面121に軸方向に延びた複数のトラック溝122を円周方向等ピッチに形成した内側継手部材120と、前記両継手部材110,120の対をなすトラック溝112,122間に介在してトルクを伝達する複数のトルク伝達ボール130と、両継手部材110,120間に介在して各トルク伝達ボール130を保持するケージ140とを備えている。
Generally, as shown in FIG. 15, the fixed type constant velocity universal joint includes an outer
図15に示す固定式等速自在継手は、両継手部材110,120の各トラック溝112,122が、それぞれ、ストレート部113,123と円弧部114,124とで形成されたアンダーカットフリー型(以下、UJ型という)の継手である。外側継手部材110のトラック溝112の円弧部114の曲率中心O1と、内側継手部材120のトラック溝122の円弧部124の曲率中心O2は、それぞれ継手中心Oを挟んで軸方向に等距離だけオフセットされている。
The fixed constant velocity universal joint shown in FIG. 15 is an undercut-free type in which the
例えば、下記特許文献1に示す従来のUJ型等速自在継手は、小型軽量化のために、上記内外継手部材110,120の各トラック溝の曲率中心O1,O2とトルク伝達ボール130の中心Qを結ぶ直線と、トルク伝達ボール130の中心Qと継手中心Oを結ぶ直線とが成すトラック溝のオフセット角θTRACKを、4°≦θTRACK≦6°の範囲に設定している。
For example, a conventional UJ type constant velocity universal joint shown in
また、外側継手部材110の内球面111の曲率中心O10及び内側継手部材120の外球面121の曲率中心O20、言い換えれば、ケージ140の外球面141の曲率中心O10及び内球面142の曲率中心O20も、それぞれ継手中心Oを挟んで軸方向に等距離だけオフセットされている。そして、上記特許文献1に示す継手では、ケージ140の内外球面141,142の曲率中心O10,O20とトルク伝達ボール130の中心Qを結ぶ直線と、トルク伝達ボール130の中心Qと継手中心Oを結ぶ直線とが成すケージのオフセット角θCAGEを、0°<θCAGE<1°の範囲に設定している。このように、ケージ140は、そのオフセット角θCAGEが非常に小さく設定されているため、略均一な厚さに成形される。
近年、固定式等速自在継手の更なる小型軽量化のため、ケージの厚さを更に薄くすることが試みられている。一方、継手が高作動角をとった状態で回転する場合、ケージの継手開口側の端部に大きな負荷がかかるため、その部分の強度は確保しなければならない。 In recent years, attempts have been made to further reduce the thickness of the cage in order to further reduce the size and weight of the fixed type constant velocity universal joint. On the other hand, when the joint rotates at a high operating angle, a large load is applied to the end of the cage on the joint opening side, so the strength of that portion must be ensured.
しかし、上記特許文献1に示す継手の構成において、ケージの厚さを薄く設定すると、ケージが均一に薄く成形されるため、ケージの継手開口側の端部の強度を十分に確保することが困難であった。また、このケージの小型軽量化に伴う継手開口側の端部の強度低下は、特に小型車・軽自動車用等に適用する小サイズの固定式等速自在継手に顕著に認められる。
However, in the joint configuration shown in
そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、ケージの強度を確保しつつ、小型軽量化を図り得る固定式等速自在継手を提供しようとするものである。 Therefore, in view of such circumstances, the present invention is intended to provide a fixed type constant velocity universal joint capable of reducing the size and weight while securing the strength of the cage.
請求項1の発明は、内球面に軸方向に延びた6本のトラック溝を形成した外側継手部材と、外球面に軸方向に延びた6本のトラック溝を形成した内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と前記内側継手部材のトラック溝との対で形成されるボールトラックに1個ずつ配置した6個のトルク伝達ボールと、前記外側継手部材の内球面と前記内側継手部材の外球面との間に介在すると共に前記トルク伝達ボールを保持するケージを備えた固定式等速自在継手において、周方向に隣り合う一対のボールと、継手中心に対して前記一対のボールの対称位置に配設される他の一対のボールとにおけるそれぞれのボール周方向間隔ピッチを、他のボール周方向間隔ピッチよりも小さく設定し、かつ、前記各一対のボール周方向間隔ピッチを同一とするとともに、大きく設定された他のボール周方向間隔ピッチをそれぞれ同一とし、前記内外継手部材の各トラック溝が、前記ボールの配設位置に対応して周方向不等ピッチであり、前記外側継手部材のトラック溝相互間に配設された複数の内球面のうち、最小の前記ピッチ内に配設された内球面の開口側端部の周方向長さを、前記ケージのポケットの幅より小さく設定し、前記ケージの外球面の曲率中心を継手中心に対して継手開口側に、前記ケージの内球面の曲率中心を継手中心に対して継手奥側に、それぞれ、軸方向に互いに反対側に等距離だけオフセットすると共に、継手作動角が0°の状態における、前記ケージの外球面の曲率中心と前記トルク伝達ボールの中心を結ぶ直線と、前記トルク伝達ボールの中心と継手中心とを結ぶ直線とが成すケージのオフセット角θCAGEと、継手作動角が0°の状態における、前記ケージの内球面の曲率中心と前記トルク伝達ボールの中心を結ぶ直線と、前記トルク伝達ボールの中心と継手中心とを結ぶ直線とが成すケージのオフセット角θCAGEとを、それぞれ、2.7°≦θCAGE≦5.7°の範囲に設定したものである。
The invention of
このように、上記ケージのオフセット角θCAGEを、従来のケージのオフセット角(0°<θCAGE<1°)より大きく設定することによって、ケージの継手開口側の端部の肉厚が、他の部分に比べて厚く成形される。ところで、外側継手部材にケージを組み込む際は、ケージのポケットを、外側継手部材の最小のピッチ内に配設された内球面に対向させて組み込む。最小のピッチ内に配設された内球面の開口側端部の周方向長さが、対向するケージのポケットの幅より小さく設定されているので、前記内球面がケージの外周面に干渉することなく、ケージを外側継手部材に容易に組み込むことができる。 Thus, by setting the cage offset angle θ CAGE to be larger than the conventional cage offset angle (0 ° <θ CAGE <1 °), the thickness of the end of the cage on the joint opening side can be reduced. It is molded thicker than this part. By the way, when the cage is assembled into the outer joint member, the pocket of the cage is incorporated so as to face the inner spherical surface disposed within the minimum pitch of the outer joint member. Since the circumferential length of the opening side end of the inner spherical surface disposed within the minimum pitch is set to be smaller than the width of the opposing cage pocket, the inner spherical surface interferes with the outer circumferential surface of the cage. And the cage can be easily incorporated into the outer joint member.
請求項2の発明は、請求項1に記載の固定式等速自在継手において、前記外側継手部材のトラック溝の曲率中心を継手中心に対して継手開口側に、前記内側継手部材のトラック溝の曲率中心を継手中心に対して継手奥側に、それぞれ、軸方向に互いに反対側に等距離だけオフセットすると共に、継手作動角が0°の状態における、前記内外継手部材の各トラック溝の曲率中心と前記トルク伝達ボールの中心を結ぶ直線と、前記トルク伝達ボールの中心と継手中心とを結ぶ直線とが成すトラック溝のオフセット角θTRACKを、前記ケージのオフセット角θCAGEと略同一となるように設定したものである。
According to a second aspect of the present invention, in the fixed type constant velocity universal joint according to the first aspect, the center of curvature of the track groove of the outer joint member is on the joint opening side with respect to the joint center, and the track groove of the inner joint member is on the joint innermost side center of curvature with respect to the joint center, respectively, with offset equal distances on opposite sides in the axial direction from each other, in the state of the
これにより、トラック溝の深さを十分に確保することが可能であり、継手が高作動角をとった場合の継手強度を維持することが可能である。 Thereby, it is possible to secure a sufficient depth of the track groove, and it is possible to maintain the joint strength when the joint takes a high operating angle.
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の固定式等速自在継手において、前記トルク伝達ボールのピッチ円径(PCDBALL)と前記トルク伝達ボールの直径(DBALL)との比r1(=PCDBALL/DBALL)を、3.0≦r1≦3.3の範囲に設定したものである。 A third aspect of the present invention is the fixed constant velocity universal joint according to the first or second aspect, wherein a ratio r1 between a pitch circle diameter (PCD BALL ) of the torque transmission ball and a diameter (D BALL ) of the torque transmission ball. (= PCD BALL / D BALL ) is set in the range of 3.0 ≦ r1 ≦ 3.3.
このようにr1を設定することにより、継手の小型軽量化を一層図り得る。 By setting r1 in this way, the joint can be further reduced in size and weight.
請求項4の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の固定式等速自在継手において、前記外側継手部材の外径(DOUTER)と前記トルク伝達ボールの直径(DBALL)との比r2(=DOUTER/DBALL)を、4.6≦r2≦4.8の範囲に設定したものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the fixed type constant velocity universal joint according to any one of the first to third aspects, the outer diameter of the outer joint member (D OUTER ) and the diameter of the torque transmission ball (D BALL ) Ratio r2 (= D OUTER / D BALL ) is set in a range of 4.6 ≦ r2 ≦ 4.8.
このようにr2を設定することにより、継手の小型軽量化を一層図り得る。 By setting r2 in this way, the joint can be further reduced in size and weight.
請求項5の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の固定式等速自在継手において、前記内外継手部材の各トラック溝相互間のピッチのうち、継手中心に対して対称に位置する2つのピッチの位相を60°より小さく設定すると共に、残りの4つのピッチの位相を60°より大きく設定し、前記60°より小さい位相のピッチ内に配設された外側継手部材の内球面の開口側端部の周方向長さを、前記ケージのポケットの幅より小さく設定したものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the fixed type constant velocity universal joint according to any one of the first to fourth aspects, the pitch between the track grooves of the inner and outer joint members is symmetrical with respect to the joint center. The phase of the two pitches positioned is set to be smaller than 60 °, and the phase of the remaining four pitches is set to be larger than 60 °, and the inside of the outer joint member disposed within the pitch of the phase smaller than 60 ° The circumferential length of the opening side end of the spherical surface is set smaller than the width of the cage pocket.
外側継手部材にケージを組み込む際は、ケージのポケットを、60°より小さい位相のピッチ内に配設された外側継手部材の内球面に対向させて組み込む。この60°より小さいピッチ内に配設された内球面の開口側端部の周方向長さが、対向するケージのポケットの幅より小さく設定されているので、前記内球面がケージの外周面に干渉することなく、ケージを外側継手部材に容易に組み込むことができる。また、ポケットの幅より小さい周方向長さの内球面(開口側端部)が、継手中心に対して対称に配置されるので、一層組み込みやすいものとなる。 When assembling the cage into the outer joint member, the cage pockets are opposed to the inner spherical surface of the outer joint member disposed within a phase pitch of less than 60 °. Since the circumferential length of the opening side end portion of the inner spherical surface disposed within the pitch smaller than 60 ° is set to be smaller than the width of the opposing cage pocket, the inner spherical surface is formed on the outer circumferential surface of the cage. The cage can be easily incorporated into the outer joint member without interference. Further, since the inner spherical surface (opening side end portion) having a circumferential length smaller than the pocket width is arranged symmetrically with respect to the joint center, it becomes easier to incorporate.
請求項6の発明は、請求項5に記載の固定式等速自在継手において、前記60°より小さい位相のピッチ内に配設された前記ケージの柱部を除去して、ケージに2個の前記トルク伝達ボールを保持可能な長ポケットを形成すると共に、前記長ポケットの周方向長さを、前記内側継手部材の幅より大きく設定したものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fixed type constant velocity universal joint according to the fifth aspect of the present invention , two pillars of the cage disposed within the pitch of the phase smaller than 60 ° are removed, A long pocket capable of holding the torque transmission ball is formed, and the circumferential length of the long pocket is set larger than the width of the inner joint member.
内側継手部材をケージに組み込む際は、内側継手部材のトラック溝相互間に配設された外球面の一つを、ケージの長ポケットに挿入して、内側継手部材をケージ内に収納する。長ポケットの周方向の長さが、内側継手部材の幅より大きく設定されているため、内側継手部材の外球面を長ポケットに干渉させずに容易に挿入することが可能である。 When the inner joint member is assembled in the cage, one of the outer spherical surfaces disposed between the track grooves of the inner joint member is inserted into the long pocket of the cage, and the inner joint member is accommodated in the cage. Since the circumferential length of the long pocket is set larger than the width of the inner joint member, the outer spherical surface of the inner joint member can be easily inserted without interfering with the long pocket.
請求項7の発明は、請求項5に記載の固定式等速自在継手において、前記60°より小さい位相のピッチ内に配設された前記ケージの柱部の一部を除去して、ケージに2個の前記トルク伝達ボールを保持可能な長ポケットを形成すると共に、前記長ポケットの周方向長さを、前記内側継手部材の幅より大きく設定したものである。 A seventh aspect of the present invention is the fixed type constant velocity universal joint according to the fifth aspect , wherein a part of the pillar portion of the cage disposed within the pitch of the phase smaller than 60 degrees is removed to form a cage. A long pocket capable of holding the two torque transmission balls is formed, and the circumferential length of the long pocket is set larger than the width of the inner joint member.
上記と同様に、内側継手部材をケージに組み込む際は、内側継手部材のトラック溝相互間に配設された外球面の一つを、ケージの長ポケットに挿入して、内側継手部材をケージ内に収納する。長ポケットの周方向の長さが、内側継手部材の幅より大きく設定されているため、内側継手部材の外球面を長ポケットに干渉させずに容易に挿入することが可能である。 Similarly to the above, when the inner joint member is assembled into the cage, one of the outer spherical surfaces disposed between the track grooves of the inner joint member is inserted into the long pocket of the cage, and the inner joint member is inserted into the cage. Store in. Since the circumferential length of the long pocket is set larger than the width of the inner joint member, the outer spherical surface of the inner joint member can be easily inserted without interfering with the long pocket.
請求項8の発明は、請求項6又は7に記載の固定式等速自在継手において、前記60°
より小さい位相のピッチ内に配設された前記ケージの柱部を、プレス加工にて除去したも
のである。
The invention according to
The cage pillars disposed within the smaller phase pitch are removed by pressing.
前記柱部の除去加工方法として、プレス加工を採用可能である。 As a method for removing the column part, press working can be adopted.
請求項9の発明は、請求項6又は7に記載の固定式等速自在継手において、前記60
°より小さい位相のピッチ内に配設された前記ケージの柱部を、ミーリング加工にて除去
したものである。
The invention of
The cage pillars arranged in a pitch with a phase smaller than 0 ° are removed by milling.
前記柱部の除去加工方法として、ミーリング加工を採用可能である。 Milling can be employed as a method for removing the column portion.
請求項10の発明は、請求項1から9のいずれか1項に記載の固定式等速自在継手に
おいて、前記内側継手部材の少なくとも1つのトラック溝の継手奥側の末端縁部に、傾斜
部又は段差部を設けたものである。
A tenth aspect of the present invention is the fixed type constant velocity universal joint according to any one of the first to ninth aspects, wherein an inclined portion is provided at a distal end edge portion of the joint inner side of at least one track groove of the inner joint member. Alternatively, a step portion is provided.
内側継手部材をケージに組み込む際、傾斜部又は段差部を設けた内側継手部材のトラック溝を、ケージの入口部に跨がせる。このとき、内側継手部材は、傾斜部又は段差部を設けたトラック溝を、(傾斜部等のない)従来の内側継手部材のトラック溝よりも、全体的にケージの入口部へ近づけて配置することができる。これにより、傾斜部又は段差部を設けた案内溝と反対側にある内側継手部材の外球面と、ケージの入口部との間の隙間を大きく確保することができ、容易に組み込むことができる。 When incorporating the inner joint member into the cage, the track groove of the inner joint member provided with the inclined portion or the stepped portion is straddled over the inlet portion of the cage. At this time, the inner joint member is arranged such that the track groove provided with the inclined portion or the step portion is generally closer to the entrance portion of the cage than the track groove of the conventional inner joint member (without the inclined portion or the like). be able to. Thereby, a large gap can be secured between the outer spherical surface of the inner joint member on the opposite side of the guide groove provided with the inclined portion or the stepped portion and the inlet portion of the cage, and can be easily incorporated.
請求項11の発明は、請求項10に記載の固定式等速自在継手において、前記傾斜部又は段差部を塑性加工にて成形したものである。 An eleventh aspect of the present invention is the fixed type constant velocity universal joint according to the tenth aspect , wherein the inclined portion or the stepped portion is formed by plastic working.
前記傾斜部又は段差部の加工方法として、塑性加工を採用することができる。 As a processing method of the inclined part or the step part, plastic working can be adopted.
請求項12の発明は、請求項1から11のいずれか1項に記載の固定式等速自在継手において、前記内外継手部材の各トラック溝にストレート部を設けたアンダーカットフリー型である。 A twelfth aspect of the present invention is the fixed type constant velocity universal joint according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the straight cut portion is provided in each track groove of the inner and outer joint members.
本発明の構成を、アンダーカットフリー型の固定式等速自在継手に適用可能である。 The configuration of the present invention can be applied to an undercut free type fixed constant velocity universal joint.
請求項13の発明は、請求項1から11のいずれか1項に記載の固定式等速自在継手に
おいて、前記内外継手部材の各トラック溝にテーパ部を設けたものである。
A thirteenth aspect of the present invention is the fixed type constant velocity universal joint according to any one of the first to eleventh aspects, wherein a taper portion is provided in each track groove of the inner and outer joint members.
本発明の構成を、内外継手部材の各トラック溝にテーパ部を設けた固定式等速自在継手に適用可能である。 The configuration of the present invention can be applied to a fixed type constant velocity universal joint in which a taper portion is provided in each track groove of the inner and outer joint members.
請求項14の発明は、請求項1から13のいずれか1項に記載の固定式等速自在継手に
おいて、前記外側継手部材のトラック溝又は前記内側継手部材のトラック溝の少なくとも
一方を、塑性加工にて成形したものである。
The invention of claim 14 is the fixed type constant velocity universal joint according to any one of
外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝の両方、又は一方の加工方法として、塑性加工を採用することができる。 Plastic working can be adopted as a processing method of both or one of the track grooves of the outer joint member and the track groove of the inner joint member.
請求項15の発明は、請求項1から13のいずれか1項に記載の固定式等速自在継手に
おいて、前記外側継手部材のトラック溝又は前記内側継手部材のトラック溝の少なくとも
一方を、研削加工又は焼入れ鋼切削加工にて成形したものである。
The invention of
外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝の両方、又は一方の加工方法として、研削加工又は焼入れ鋼切削加工を採用することができる。 Grinding or hardened steel cutting can be employed as the processing method for both or one of the track grooves of the outer joint member and the track groove of the inner joint member.
本発明の固定式等速自在継手によれば、ケージの継手開口側の端部の肉厚が、他の部分に比べて厚く成形することが可能である。これにより、継手の小型軽量化を図るためにケージを薄く成形しても、ケージの継手開口側の端部は、継手の高作動角回転時に付与される負荷に耐え得る強度を確保することができる。 According to the fixed type constant velocity universal joint of the present invention, the thickness of the end portion on the joint opening side of the cage can be formed thicker than other portions. As a result, even if the cage is thinly formed in order to reduce the size and weight of the joint, the end of the cage on the joint opening side can ensure the strength to withstand the load applied when the joint is rotated at a high operating angle. it can.
以下、本発明に係る固定式等速自在継手の実施の形態について説明する。
図1(A)(B)は、本発明の固定式等速自在継手の一実施形態を示し、(A)は前記継手をその軸線と平行に切断した縦断面図、(B)は前記継手をその軸線と直交方向に切断した横断面図である。本発明の固定式等速自在継手は、図1(A)(B)に示すように、外側継手部材1と、内側継手部材2と、トルク伝達ボール3と、ケージ4とを主要な構成要素とする。なお、図1(A)(B)は、外側継手部材1の回転軸線と内側継手部材2の回転軸線とがなす作動角が0°となった状態を示す。また、外側継手部材1の回転軸線と内側継手部材2の回転軸線との交点が継手中心Oである。固定型等速自在継手は作動角に関わりなく継手中心Oは固定されている。
Hereinafter, embodiments of the fixed type constant velocity universal joint according to the present invention will be described.
1A and 1B show an embodiment of a fixed type constant velocity universal joint according to the present invention, in which FIG. 1A is a longitudinal sectional view of the joint cut in parallel with its axis, and FIG. It is the cross-sectional view which cut | disconnected in the direction orthogonal to the axis. As shown in FIGS. 1A and 1B, the fixed type constant velocity universal joint of the present invention includes an outer
外側継手部材1は、図1(A)において右側に開口して形成され、同図の左側には駆動軸及び従動軸の二軸のうちの一方と連結する連結部(図示省略)を有する。外側継手部材1の内周面1aは球形に形成されており、この球形内周面1a(以下、内球面という)に、軸方向に延びるトラック溝1bが周方向等ピッチに6本形成されている。
The outer
内側継手部材2は、外側継手部材1内に組み込まれた筒状の部材である。内側継手部材2の外周面2aは球形に形成され、その球形外周面2a(以下、外球面という)には、軸方向に延びるトラック溝2bが周方向等ピッチに6本形成されている。また、内側継手部材2の内周面2cには、前記二軸の他方であるシャフト等を挿入して嵌合するためのスプライン又はセレーションが形成してある。また、外側継手部材のトラック溝及び内側継手部材のトラック溝の両方又は一方の加工方法として、塑性加工、研削加工、あるいは焼入れ鋼切削加工等を採用可能である。
The inner
この実施形態の継手は、上記両継手部材1,2の各トラック溝1b,2bの一部がストレート状に形成されたUJ型等速自在継手である。詳しくは、図1(A)に示すように、外側継手部材1のトラック溝1bは、継手開口側(図の右側)の軸方向に延びたストレート部5と、継手奥側(図の左側)の円弧部6とから成る。また、図1(A)において、内側継手部材2のトラック溝2bは、継手奥側(図の左側)のストレート部7と、継手開口側(図の右側)の円弧部8とから成っている。
The joint of this embodiment is a UJ type constant velocity universal joint in which a part of each
外側継手部材1のトラック溝1bと内側継手部材2のトラック溝2bとは対をなし、ボールトラックを構成する。各ボールトラックには、トルク伝達ボール3が1個ずつ、全部で6個、組み込まれている。
The
ケージ4には、その周方向等ピッチに6つのポケット4aが貫設されている。各ポケット4aに、トルク伝達ボール3が1個ずつ収容され転動自在に保持される。また、ケージ4の外周面4b及び内周面4cは、それぞれ球形に形成されている。ケージ4の球形外周面4b(以下、外球面という)は、外側継手部材1の内球面1aに球面接触し、一方、ケージ4の球形内周面4c(以下、内球面という)は、内側継手部材2の外球面2aに球面接触している。
The
このケージ4の外球面4bの曲率中心O10は、継手中心Oに対して継手開口側(図1(A)の右側)に配置されている。一方、ケージ4の内球面4cの曲率中心O20は、継手中心Oに対して継手奥側(図1(A)の左側)に配置されている。そして、ケージ4の内外球面4b,4cの各曲率中心O10,O20は、それぞれ、継手中心Oから軸方向に互いに反対側に等距離だけオフセットされている。
The center of curvature O 10 of the outer
図2は、図1(A)の軸線より上側半分を拡大した図である。ここで、図2に示す継手作動角が0°の状態において、ケージ4の外球面4bの曲率中心O10(又は内球面4cの曲率中心O20)とトルク伝達ボール3の中心Qを結ぶ直線と、トルク伝達ボール3の中心Qと継手中心Oを結ぶ直線とが成す角∠O10QO(又は角∠O20QO)を、ケージのオフセット角θCAGEという。このケージ4のオフセット角θCAGEは、2.7°≦θCAGE≦5.7°の範囲に設定されている。
FIG. 2 is an enlarged view of the upper half of the axis in FIG. Here, when the joint operating angle shown in FIG. 2 is 0 °, a straight line connecting the center of curvature O 10 of the outer
このように、上記ケージのオフセット角θCAGEを、図15に示す従来のケージのオフセット角(0°<θCAGE<1°)より大きく設定することによって、ケージ4の継手開口側(図2の右側)の端部の肉厚が、他の部分に比べて厚く成形される。これにより、継手の小型軽量化を図るためにケージ4を薄く成形しても、ケージ4の継手開口側の端部は、継手の高作動角回転時に付与される負荷に耐え得る強度を確保することができる。
Thus, by setting the offset angle θ CAGE of the cage to be larger than the offset angle of the conventional cage shown in FIG. 15 (0 ° <θ CAGE <1 °), the joint opening side of the cage 4 (see FIG. 2). The wall thickness at the end of the right side is formed thicker than the other parts. As a result, even if the
ケージのオフセット角θCAGEが、θCAGE<2.7°であると、ケージ4の継手開口側の端部が薄くなり、十分な強度が確保できない。また、5.7°<θCAGEである場合は、ケージ4の継手奥側(図2の左側)の端部の肉厚が極端に薄くなる。ケージの製造工程において一般的に熱処理を施すが、ケージ4の肉厚が極端に薄くなると、その肉厚の薄い部分では熱処理による未硬化層が少なくなり、靱性が低下し十分な強度が確保できなくなる。また、ケージ4の継手開口側の端部と継手奥側の端部とで、肉厚差が大きいと加工性の悪化も懸念される。
When the offset angle θ CAGE of the cage is θ CAGE <2.7 °, the end portion on the joint opening side of the
また、図1(A)に示すように、外側継手部材1のトラック溝1b(の円弧部6)の曲率半径O1と、内側継手部材2のトラック溝2b(の円弧部8)の曲率半径O2は、それぞれ、継手中心Oから軸方向に互いに反対側に等距離だけオフセットされている。図1(A)において、外側継手部材1のトラック溝1bの曲率半径O1は、継手中心Oに対して継手開口側(図の右側)に配置され、内側継手部材2のトラック溝2bの曲率半径O2は、継手中心Oに対して継手奥側(図の左側)に配置されている。
Further, as shown in FIG. 1A, the radius of curvature O 1 of the
そして、図2に示す継手作動角0°の状態において、外側継手部材1のトラック溝1bの曲率中心O1(又は内側継手部材2のトラック溝2bの曲率中心O2)とトルク伝達ボール3の中心Qを結ぶ直線と、トルク伝達ボール3の中心Qと継手中心Oを結ぶ直線とが成す角∠O1QO(又は角∠O2QO)を、トラック溝のオフセット角θTRACKという。このトラック溝のオフセット角θTRACKは、上記ケージのオフセット角θCAGEと略同一となるように設定されている。このようにトラック溝のオフセット角θTRACKを設定することによって、トラック溝の深さを十分に確保することが可能であり、継手が高作動角をとった場合の継手強度を維持できる。
2, the center of curvature O 1 of the
この実施形態では、上記構成に加え、更に継手の小型軽量化を図るために、継手の主要寸法を以下の値に設定している。図1(A)(B)に示すトルク伝達ボール3のピッチ円形PCDBALLとトルク伝達ボール3の直径DBALLとの比r1(=PCDBALL/DBALL)は、3.0≦r1≦3.3の範囲に設定されている。ここで、トルク伝達ボール3のピッチ円形PCDBALLとは、外側継手部材1のトラック溝1bの曲率中心O1、又は、内側継手部材2のトラック溝2bの曲率中心O2と、トルク伝達ボール3の中心Qとを結ぶ線分の長さPCRの2倍と定義する(PCDBALL=PCR×2)。
In this embodiment, in addition to the above configuration, in order to further reduce the size and weight of the joint, the main dimensions of the joint are set to the following values. The ratio r1 (= PCD BALL / D BALL ) between the pitch circular PCD BALL of the
3.0≦r1≦3.3とした理由は、継手を小型軽量化しつつも、外側継手部材等の強度、継手の負荷容量及び耐久性を確保するためである。すなわち、等速自在継手においては、限られたスペースの範囲で、ボールのピッチ円形PCDBALLを大幅に変更することは困難である。そのため、r1の値は、主にボールの直径DBALLに依存することになる。r1<3.0であると(主に直径DBALLが大きい場合)、他の部品(外側継手部材、内側継手部材等)の肉厚が薄くなり過ぎて十分な強度を確保できない虞がある。また、3.3<r1であると(主に直径DBALLが小さい場合)、負荷容量が小さくなり耐久性を確保できない虞がある。 The reason why 3.0 ≦ r1 ≦ 3.3 is to ensure the strength of the outer joint member, the load capacity and durability of the joint while reducing the size and weight of the joint. That is, in the constant velocity universal joint, it is difficult to significantly change the pitch circular PCD BALL of the ball in a limited space range. For this reason, the value of r1 depends mainly on the diameter D BALL of the ball. If r1 <3.0 (mainly when the diameter D BALL is large), the thickness of other parts (outer joint member, inner joint member, etc.) may become too thin to ensure sufficient strength. Further, if 3.3 <r1 (mainly when the diameter D BALL is small), the load capacity may be small and durability may not be ensured.
また、外側継手部材1の外径DOUTERと、トルク伝達ボール3の直径DBALLとの比r2(=DOUTER/DBALL)を、4.6≦r2≦4.8の範囲に設定している。
Further, the ratio r2 (= D OUTER / D BALL ) between the outer diameter D OUTER of the outer
4.6≦r2≦4.8と設定したのは、上記と同様に、継手を小型軽量化しながら、外側継手部材等の強度、継手の負荷容量及び耐久性を確保するためである。すなわち、r2<4.6であると(主に直径DBALLが大きい場合)、他の部品(外側継手部材、内側継手部材等)の肉厚が薄くなり過ぎて十分な強度を確保できない虞がある。また、4.8<r2であると(主に直径DBALLが小さい場合)、負荷容量が小さくなり耐久性を確保できない虞がある。 The reason why 4.6 ≦ r2 ≦ 4.8 is set is to ensure the strength of the outer joint member, the load capacity and durability of the joint while reducing the size and weight of the joint as described above. That is, if r2 <4.6 (mainly when the diameter D BALL is large), the thickness of other parts (outer joint member, inner joint member, etc.) may become too thin to ensure sufficient strength. is there. Further, when 4.8 <r2 (mainly when the diameter D BALL is small), there is a possibility that the load capacity becomes small and the durability cannot be secured.
図3は、本発明の他の実施形態の横断面図を示している。以下、図3に基づいて、この実施形態の上記実施形態と異なる構成について説明する。
図3において、外側継手部材1と内側継手部材2の各トラック溝1b,2b、及び各トラック溝1b,2b間に介装されるトルク伝達ボール3は、それぞれ周方向に不等ピッチに配置されている。詳しくは、6個のトルク伝達ボール3相互間のピッチ(P1〜P6)のうち、継手中心Oに対して対称に配置された2つのピッチ(図3においてP2とP5で示すピッチ)は、他のピッチより小さく設定されている。上記小さい2つのピッチ(P2とP5)の位相は、60°より小さくかつ互いに同じ角度に設定され、他の大きいピッチ(P1,P3,P4,P6)は、それぞれ60°より大きくかつ互いに同じ角度に設定されている。
FIG. 3 shows a cross-sectional view of another embodiment of the present invention. Hereinafter, based on FIG. 3, the structure different from the said embodiment of this embodiment is demonstrated.
In FIG. 3, the
また、トルク伝達ボール3を保持するケージ4は、図4(A)(B)に示すように、一対の環状部9,9と、環状部9,9の間に配設した複数の柱部10とから構成される。この実施形態では、各柱部10が、環状部9の周方向に不等ピッチで配設されている。そして、各柱部10相互間に、周方向に長いポケット4a1(以下、長ポケットという)と、周方向に短いポケット4a2の2種類のポケットが形成されている。この長ポケット4a1に、小ピッチに設定された2つのトルク伝達ボール3,3が収納され、短いポケット4a2には、それ以外のトルク伝達ボール3が1個ずつ収納されている。言い換えれば、小ピッチのトルク伝達ボール3,3相互間には、ケージ4の柱部10が除去されている。具体的に、柱部10を除去する加工方法としては、例えば、プレス加工、又はミーリング加工等を採用することができる。なお、図3及び図4に示す実施形態において、上述した構成以外は、図1及び図2に示す実施形態と同様の構成であるので説明を省略する。
Further, the
図5(A)〜(F)は、図4に示すケージ4の変形例である。これらケージ4の変形例は、それぞれ、長ポケット4a1の周方向中心に、突起部11が形成されている。言い換えれば、柱部を部分的に除去し一部を残したように成形されている。図5(A)に示す長ポケット4a1において、突起部11は、両方の環状部9,9の側面に1つずつ設けられている。また、図5(B)(C)に示すように、片方の環状部9の側面に突起部11を設けてもよい。
5A to 5F are modifications of the
図5(A)〜(C)の突起部11は、周方向に平行なストレート面11aと、ストレート面11aの両端に連結した円弧面11b,11bとで形成されているが、突起部11の形状はこれに限らない。例えば、図5(D)に示すように、ストレート面11aと各円弧面11b,11bとの連結部をR状に形成してもよい。また、図5(E)に示す変形例のように、突起部11を、周方向に平行なストレート面11aと、ストレート面11aの両端に直交して連結した直交面11c,11cとから成る長方形に形成してもよい。あるいは、図5(F)に示すように、突起部11を、周方向に平行なストレート面11aと、ストレート面11aの両端に連結したテーパ面11d,11dとから成る台形に形成してもよい。
5A to 5C are formed by a
以下、上記図3〜図5で説明したケージと内側継手部材、及びケージと外側継手部材のそれぞれの組み付け方法について説明する。
まず、内側継手部材をケージに組み付けるには、内側継手部材とケージを、互いの軸線が略90°を成すように配置する。そして、図6(A)に示すように、内側継手部材2の外球面2aを有する凸部12を、ケージ4の長ポケット4a1に挿入して、内側継手部材2をケージ4内に収納する。このとき、凸部12が長ポケット4a1の縁に干渉し難くするために、小ピッチ内に配設された(周方向長さの小さい)外球面2aを有する凸部12を、長ポケット4a1に挿入することが望ましい。また、図6(A)を矢印X方向から見た図6(B)に示すように、長ポケット4a1の周方向の長さL4は、内側継手部材2の凸部12の幅W2よりも、大きく形成されているため、凸部12は長ポケット4a1に干渉せずに容易に挿入することが可能である。
Hereinafter, a method for assembling the cage and the inner joint member and the cage and the outer joint member described in FIGS. 3 to 5 will be described.
First, in order to assemble the inner joint member to the cage, the inner joint member and the cage are arranged so that the axis of each other forms approximately 90 °. 6A, the
このように、ケージ4の柱部(又はその一部)を除去して長ポケット4a1を形成することで、内側継手部材2とケージ4の組み付け性が向上する。その後、内側継手部材2をケージ4内で90°回転させて両部材の軸線が一致するように組み付ける(図示省略)。なお、図6では、長ポケット4a1を有するケージ4の一例を用いてその組み付け方法を説明したが、他の変形例を用いた場合の組み付け方法も同様であるので説明を省略する。
As described above, by removing the column portion (or part thereof) of the
なお、図3において、大ピッチ内に配設された柱部を除去しても、同様に長ポケット4a1を形成可能であるが、ケージ4の強度を確保するためには、小ピッチ内に配設される柱部を除去して、大ピッチ内に配設された太い柱部を残す方が望ましい。
In FIG. 3, the
次に、図7を参照して、ケージと外側継手部材の組み付け方法について説明する。
ケージと外側継手部材を、互いの軸線が略90°を成すように配置する。そして、図7に示すように、ケージ4の短いポケット4a2(又は、長ポケット4a1)を、外側継手部材1の小ピッチ(P2及びP5)に配設されたトラック溝1b相互間の内球面1aに対応させて、ケージ4を外側継手部材1内に収納する。ケージ4の短いポケット4a2(又は、長ポケット4a1)の幅W4は、対応する小ピッチ内に配設された内球面1aの開口側端部の周方向の長さL1よりも、大きく形成されているため、上記内球面1a(の開口側端部)がケージ4の外周面に干渉することなくケージ4を外側継手部材1内に収納することが可能である。
Next, a method for assembling the cage and the outer joint member will be described with reference to FIG.
The cage and the outer joint member are arranged such that the axis of each other forms approximately 90 °. Then, as shown in FIG. 7, the
このように、外側継手部材1のトラック溝1b相互間の一部を、小ピッチにすることで、外側継手部材1とケージ4との組み付け性が向上する。その後、ケージ4を外側継手部材1内で90°回転させて両部材の軸線が一致するように組み付ける(図示省略)。なお、図7では、長ポケット4a1を有するケージ4の一例を用いてその組み付け方法を説明したが、他の変形例を用いた場合の組み付け方法も同様であるので説明を省略する。
Thus, the assembling property between the outer
また、内側継手部材とケージの組み付け性を向上させるために、図8〜図10に示す内側継手部材の構成を採用してもよい。
図8は前記内側継手部材の斜視図、図9は図8のY矢視図、図10(A)は図9のZ−Z断面図であって、(B)(C)は(A)の要部の変形例を示す図面である。
Moreover, in order to improve the assembly | attachment property of an inner joint member and a cage, you may employ | adopt the structure of the inner joint member shown in FIGS.
8 is a perspective view of the inner joint member, FIG. 9 is a view taken in the direction of the arrow Y in FIG. 8, FIG. 10A is a sectional view taken along the line ZZ in FIG. 9, and FIGS. It is drawing which shows the modification of the principal part.
図8、図9及び図10(A)に示すように、内側継手部材2の1つのトラック溝2bに傾斜部13を設けている。この傾斜部13は、複数ある(この場合6つの)トラック溝2bのうち少なくとも1つに設ければよい。この傾斜部13は、例えば、塑性加工等によって形成することができる。
As shown in FIGS. 8, 9, and 10 (A), the
詳しくは、図10(A)に示すように、内側継手部材2のトラック溝2bは、内側継手部材2の軸方向に切り通して形成されているので、両端に末端縁部14a,14bを有する。傾斜部13は、その両末端縁部14a,14bのうち、トラック溝2bのストレート部7側の末端縁部14aに設けてある。言い換えれば、傾斜部13は、トラック溝2bの継手奥側(図の左側)の末端縁部14aに設けてある。
Specifically, as shown in FIG. 10 (A), the
傾斜部13は、末端縁部14aの全域に渡って設けられ、軸方向外側に臨んでテーパ状に縮径して形成されている。傾斜部13の断面形状は、図10(B)に示すような凹曲面状、又は、図10(C)に示すような凸曲面状であってもよい。また、傾斜部の代わりに段差部としてもよい(図示省略)。また、図11に示すように、傾斜部13を、トラック溝2bの末端縁部の周方向中間部から両側へ次第に小さく形成してもよい。
The
以下、上記図8〜図10に示す内側継手部材とケージの組み付け方法について説明する。
まず、内側継手部材2とケージ4を、互いの軸線が略90°を成すように配置する。この状態で、図12に示すように、傾斜部13を設けたトラック溝2bを、ケージ4の継手奥側の(つまり、図の左側の内径の大きい)入口部4dに跨がせる。その跨がせたトラック溝2bを中心として内側継手部材2を矢印T方向に回転させて、内側継手部材2のトラック溝2b相互間の凸部12をケージ4のポケット4aに挿入すると共に、内側継手部材2をケージ4内へ入れる。そして、内側継手部材2をケージ4内で90°回転させて球面係合させ組み付ける。
Hereinafter, a method for assembling the inner joint member and the cage shown in FIGS. 8 to 10 will be described.
First, the inner
傾斜部13を形成した内側継手部材2のトラック溝2bを、ケージ4の入口部4dに跨がせた状態では、図12のV−V矢視断面図の図13に示すように、傾斜部13が入口部4dに接近ないし接触している。つまり、傾斜部13の代わりに直角の角部を有する従来の内側継手部材に比べて、傾斜部13を有する内側継手部材は、(図13の)下方に落とし込んで挿入することができる。これにより、内側継手部材2の上端面(外球面2a)と、入口部4dとの間の隙間Sを大きく確保することができるので、組み付けが容易となる。
In the state where the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を加え得ることは勿論である。本発明の構造は、図1に示すUJ型固定式等速自在継手以外の固定式等速自在継手にも適用可能である。例えば、図14に示すように、外側継手部材1のトラック溝2bの一部に、継手開口側(図の右側)に向けて直線的に拡径したテーパ部15を形成すると共に、内側継手部材2のトラック溝2bの一部に、継手奥側(図の左側)に向けて直線的に拡径したテーパ部16を形成した継手に、本発明の構成を適用してもよい。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Of course, a various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention. The structure of the present invention can be applied to a fixed type constant velocity universal joint other than the UJ type fixed type constant velocity universal joint shown in FIG. For example, as shown in FIG. 14, a
1 外側継手部材
1a 内球面
1b トラック溝
2 内側継手部材
2a 外球面
2b トラック溝
3 トルク伝達ボール
4 ケージ
4a ポケット
4b 外球面
4c 内球面
10 柱部
13 傾斜部
14a 末端縁部
15 テーパ部
16 テーパ部
O 継手中心
O1 外側継手部材のトラック溝の曲率中心
O2 内側継手部材のトラック溝の曲率中心
O10 ケージの外球面の曲率中心
O20 ケージの内球面の曲率中心
Q トルク伝達ボールの中心
DESCRIPTION OF
Claims (15)
周方向に隣り合う一対のボールと、継手中心に対して前記一対のボールの対称位置に配設される他の一対のボールとにおけるそれぞれのボール周方向間隔ピッチを、他のボール周方向間隔ピッチよりも小さく設定し、かつ、前記各一対のボール周方向間隔ピッチを同一とするとともに、大きく設定された他のボール周方向間隔ピッチをそれぞれ同一とし、
前記内外継手部材の各トラック溝が、前記ボールの配設位置に対応して周方向不等ピッチであり、前記外側継手部材のトラック溝相互間に配設された複数の内球面のうち、最小の前記ピッチ内に配設された内球面の開口側端部の周方向長さを、前記ケージのポケットの幅より小さく設定し、
前記ケージの外球面の曲率中心を継手中心に対して継手開口側に、前記ケージの内球面の曲率中心を継手中心に対して継手奥側に、それぞれ、軸方向に互いに反対側に等距離だけオフセットすると共に、
継手作動角が0°の状態における、前記ケージの外球面の曲率中心と前記トルク伝達ボールの中心を結ぶ直線と、前記トルク伝達ボールの中心と継手中心とを結ぶ直線とが成すケージのオフセット角θCAGEと、
継手作動角が0°の状態における、前記ケージの内球面の曲率中心と前記トルク伝達ボールの中心を結ぶ直線と、前記トルク伝達ボールの中心と継手中心とを結ぶ直線とが成すケージのオフセット角θCAGEとを、
それぞれ、2.7°≦θCAGE≦5.7°の範囲に設定したことを特徴とする固定式等速自
在継手。 An outer joint member on the inner spherical surface with forms form a six track grooves that extend in the axial direction, an inner joint member having form form a six track grooves that extend in the outer spherical surface in the axial direction, the tracks of the outer joint member Between six torque transmission balls arranged one by one in a ball track formed by a pair of a groove and a track groove of the inner joint member, and an inner spherical surface of the outer joint member and an outer spherical surface of the inner joint member In a fixed type constant velocity universal joint provided with a cage that is interposed in and holds the torque transmission ball,
Respective ball circumferential interval pitches between a pair of balls adjacent in the circumferential direction and another pair of balls disposed at symmetrical positions of the pair of balls with respect to the joint center are defined as other ball circumferential interval pitches. Smaller than each other, and the pair of balls in the circumferential direction interval pitch is made the same, and the other set in the other circumferential direction pitches of the balls are made the same,
The track grooves of the inner and outer joint members have circumferentially unequal pitches corresponding to the positions of the balls, and the smallest of the plurality of inner spherical surfaces arranged between the track grooves of the outer joint member The circumferential length of the opening side end portion of the inner spherical surface disposed in the pitch is set smaller than the width of the pocket of the cage,
The joint opening side with respect to the joint center to the center of curvature of the outer spherical surface of the cage, equidistant to the opposite side of the center of curvature of the inner spherical surface of the cage on the joint inner side with respect to the joint center, respectively, in the axial direction to each other Only offset,
Cage offset angle formed by a straight line connecting the center of curvature of the outer spherical surface of the cage and the center of the torque transmission ball and a straight line connecting the center of the torque transmission ball and the center of the joint when the joint operating angle is 0 ° θ CAGE ,
Cage offset angle formed by a straight line connecting the center of curvature of the inner spherical surface of the cage and the center of the torque transmission ball and a straight line connecting the center of the torque transmission ball and the center of the joint when the joint operating angle is 0 °. θ CAGE
Each of the fixed type constant velocity universal joints is set in a range of 2.7 ° ≦ θ CAGE ≦ 5.7 °.
継手作動角が0°の状態における、前記内外継手部材の各トラック溝の曲率中心と前記トルク伝達ボールの中心を結ぶ直線と、前記トルク伝達ボールの中心と継手中心とを結ぶ直線とが成すトラック溝のオフセット角θTRACKを、前記ケージのオフセット角θCAGEと略同一となるように設定したことを特徴とする請求項1に記載の固定式等速自在継手。 The joint opening side with respect to the joint center to the center of curvature of the track grooves of the outer joint member, the center of curvature of the track grooves of the inner joint member to the joint innermost side of the joint center, respectively, opposite to each other in the axial direction Offset by an equal distance to the side,
A track formed by a straight line connecting the center of curvature of each track groove of the inner and outer joint member and the center of the torque transmitting ball and a straight line connecting the center of the torque transmitting ball and the center of the joint when the joint operating angle is 0 °. 2. The fixed constant velocity universal joint according to claim 1, wherein an offset angle θ TRACK of the groove is set to be substantially the same as an offset angle θ CAGE of the cage.
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