JP5631291B2

JP5631291B2 - トラック転換点を有するカウンタートラックジョイント

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Publication number: JP5631291B2
Application number: JP2011223810A
Authority: JP
Inventors: ヴェッカーリングトーマス
Original assignee: GKN Driveline International GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2024-11-02
Also published as: JP2012007741A

Description

本発明は、等速ジョイントとしてのカウンタートラックジョイントであって、ジョイント外側部分が設けられており、該ジョイント外側部分が、第１の長手方向軸線と、軸方向で互いに逆向きの接続側と開放側とを有し、また第１の外側のボールトラックと第２の外側のボールトラックとを有しており、
ジョイント内側部分が設けられており、該ジョイント内側部分が、第２の長手方向軸線と、ジョイント外側部分の開放側に向いたシャフトのための接続手段とを有し、また第１の内側のボールトラックと第２の内側のボールトラックとを有しており、
前記第１の外側のボールトラックと第１の内側のボールトラックとが互いに第１のトラック対を形成しており、
第２の外側のボールトラックと第２の内側のボールトラックとが、互いに第２のトラック対を形成しており、これら第１及び第２のトラック対が、それぞれトルクを伝達するボールを有しており、
ジョイント外側部分とジョイント内側部分との間にボールケージがとりつけられていて、このボールケージが、周方向に分配されたケージ窓を有していて、これらのケージ窓がそれぞれ少なくとも１つのボールを受容しており、
第１のトラック対の開放角度が、ジョイントの伸張状態においてジョイント中心平面でジョイント外側部分の開放側から接続側へ開放し、
第２のトラック対の開放角度が、ジョイントの伸張状態においてジョイント中心平面でジョイント外側部分の接続側から開放側へ開放している形式のものに関する。

このような形式のカウンタートラックジョイントは、基本的にドイツ連邦共和国特許公開第１０２２０７１１号明細書により公知であり、この場合、６ボール型ジョイント及び８ボール型ジョイントについて開示されている。この場合、ボールトラックの形式は、ルゼッパジョイント（ＲＦジョイント）並びにアンダーカットフリージョイント（ＵＦジョイント）により公知の形式に相当する。つまり、ボールトラックの中心線は、統一された曲率半径（ＲＦジョイント）より成っているか、若しくはこの曲率半径と、それに続く軸平行な直線（ＵＦジョイント）とから構成されている。このような形式のカウンタートラックジョイントにおいては、トラック対の軸方向の開放方向が周方向に亘って交互に変化し、これによってカウンタートラックジョイントの形式が規定される。このような形式のカウンタートラックジョイントは、屈曲角度が約４５°に制限されている、という欠点がある。何故ならば、この屈曲角度を越えると、第１のボールがジョイント屈曲平面内において第１のトラック対から突き出るからである。

ドイツ連邦共和国特許公開第１０３３７６１２号明細書により公知のカウンタートラックジョイントによれば、第１のトラック対のトラック中心線が次のような開放角度、つまりこの開放角度の開放方向が伸張状態のジョイントにおいてジョイント底部に向いている開放角度を有していて、これらのトラック中心線は、ジョイントの屈曲時に所定の屈曲角度から、開放方向が転換するように構成されている。これは特に、第１のトラック対のボールトラックの中心線がＳ字形であって、それによって転換点を有していることによって、実現される。

ドイツ連邦共和国特許公開第１００６０２２０号明細書によれば、第１の外側のボールトラックの中心線が、ジョイント開口の近傍に転換点を有しており、それによって第１の外側のボールトラックの中心線がＳ字形である、別のカウンタートラックジョイントが公知である。左右対称性が要求されるので、これと同じことは、ジョイント内側部分の第１の内側のボールトラックの中心線のためのもあてはまる。このような形式で、このカウンタートラックジョイントの屈曲角度を大きくすることができる。

以上の２つの形式のジョイントにおいて、カウンタートラックジョイントの基本的な原理、つまり交互に逆向きのトラック開放角度及びひいては、ボールケージ上で軸方向力が交互に逆向きになるという基本的な原理は、ボールが転換点を、内向に湾曲するトラック領域から、それとは逆の外向きに湾曲するトラック領域に達するまでしか、有効ではない。ボールがそれぞれＳ字形のトラックのこの第２のトラック領域を占める屈曲角度が得られると、トラック開放角度はもはや、周方向全体に亘って交互に、逆向きに向けられず、ボールからボールケージへの軸方向力はもはや補償されなくなる。従って、カウンタートラック原理はもはや実現されず、ボールケージはジョイント外側部分及び／又はボールのハブにおいて軸方向で支承しなければならなくなる。これによって、ボールケージとジョイント外側部分若しくはジョイント内側部分との間の摩擦が高くなり、ひいては耐用寿命が短くなる。

ドイツ連邦共和国特許公開第１０２２０７１１号明細書ドイツ連邦共和国特許公開第１０３３７６１２号明細書ドイツ連邦共和国特許公開第１００６０２２０号明細書

そこで本発明の課題は、冒頭に述べた従来技術のものから出発して、最大屈曲角度が拡大され、しかも耐用寿命が長くなるような、カウンタートラックジョイントの固定式等速ジョイントを提供することである。

この課題を解決した本発明の請求項１の特徴を有するジョイントによれば、
ジョイント外側部分が設けられており、該ジョイント外側部分が、第１の長手方向軸線と、軸方向で互いに逆向きの接続側と開放側とを有し、また第１の外側のボールトラックと第２の外側のボールトラックとを有しており、
ジョイント内側部分が設けられており、該ジョイント内側部分が、第２の長手方向軸線と、ジョイント外側部分の開放側に向いたシャフトのための接続手段とを有し、また第１の内側のボールトラックと第２の内側のボールトラックとを有しており、
前記第１の外側のボールトラックと第１の内側のボールトラックとが互いに第１のトラック対を形成しており、
第２の外側のボールトラックと第２の内側のボールトラックとが、互いに第２のトラック対を形成しており、これら第１及び第２のトラック対が、それぞれトルクを伝達するボールを有しており、
ジョイント外側部分とジョイント内側部分との間にボールケージがとりつけられていて、このボールケージが、周方向に分配されたケージ窓を有していて、これらのケージ窓がそれぞれ少なくとも１つのボールを受容しており、
第１のトラック対の開放角度が、ジョイントの伸張状態においてジョイント中心平面でジョイント外側部分の開放側から接続側へ開放し、
第２のトラック対の開放角度が、ジョイントの伸張状態においてジョイント中心平面でジョイント外側部分の接続側から開放側へ開放しており、
第１のトラック対のトラック中心線がそれぞれ転換点を有していて、ジョイント中心点Ｍから転換点までの中心点角度βが、ジョイント中心平面に関連して、それぞれ４°よりも大きいことを特徴としている。これによって、ジョイントが耐用寿命中にカウンタートラックジョイントの原理に従って動作することが保証される。耐用寿命運転は、交番負荷下において損傷することなしにジョイントの設計寿命が得られる耐用寿命角度内の運転である。

このことはつまり、いわゆる耐用寿命範囲内ではカウンタートラックジョイントの原理が無効になることはないので、耐用寿命が長くなる、ということである。この場合、耐用寿命範囲は、耐用寿命角度β_Lに亘って規定されている。この屈曲角度内での運転時に、ジョイントの規定された設計寿命に達する。しかしながらそれと同時に、さらなるジョイント屈曲が可能であるので、より大きい屈曲角度が得られる。本発明によれば、第２の範囲への移行部は、耐用寿命範囲内においてボールトラック内でボールによって擦過されるトラック領域の外側にあるように規定されている。

前記転換点の位置のために有利な実施例が以下に記載されている。この場合、転換点という定義について説明する。転換点とは、一方では、数学的な意味における湾曲部から、逆向きの湾曲方向を有する対抗湾曲部への移行部であり、他方では、数学的に不正確な意味において、湾曲部から、この湾曲部に接線方向で続く直線への移行部である。いずれの場合も、本明細書において使用された意味における「転換点」である。「接線点」という用語を使用してもよい。

本発明によれば、特に、第１のトラック対のトラック中心線がジョイント中心平面Ｅから転換点まで、それぞれ中心点Ｍ₂を有する曲率半径Ｒ₂を有しており、前記中心点Ｍ₂は、ジョイント中心点Ｍに対して軸方向でオフセットＯ₂だけずらされていて、半径方向でオフセットａ，ｂだけずらされている。この場合、中心点Ｍ₂がそれぞれの長手方向軸線Ａ₁₂，Ａ₂₂から転換点Ｔ_1-2に向かう方向に又は転換点Ｔ_1-2から離れる方向にずらして配置されている。

本発明の有利な実施態様によれば、ジョイント中心点Ｍから転換点Ｔ_1-2までの中心点角度βが、ジョイント中心平面Ｅに関連してそれぞれ５°より大きい。本発明の有利な実施態様によれば、ジョイント中心点Ｍから転換点Ｔ_1-2までの中心点角度βが、ジョイント中心平面Ｅに関連してそれぞれ１２°より小さい。

特に、転換点Ｔ_1-2における第１のトラック対のトラック中心線の接線がそれぞれの長手方向軸線と共に、若しくはこの接線上の垂線がジョイント中心平面Ｅと共に、それぞれ１０°より大きいか又は１０°に等しく、かつそれぞれ１７°より小さいか又は１７°に等しい、１０°≦α≦１７°である、次のように規定された転換点角度（α）を形成している。

この場合、Ｏ₂は、接線上の垂線とジョイント中心平面Ｅからのそれぞれの長手方向軸線Ａとの交点の軸方向間隔であって、Ｒ₂は、この交点と転換点Ｔ_1-2の間隔である。

別の特別の実施例によれば、転換点αは、

と規定されており、この場合、各トラック中心線がジョイント中心平面Ｅにおいて転換点Ｐ_1-2まで曲率半径Ｒ₂を有していて、この曲率半径Ｒ₂の中心点Ｍ₂がジョイント中心平面Ｅから軸方向の間隔Ｏ₂を有していて、各長手方向軸線から転換点Ｔ_1-2に向かって半径方向の間隔を有している。

これに対して選択的な特別な実施例は、転換点αが、

と規定されており、この場合、各トラック中心線がジョイント中心平面Ｅにおいて転換点Ｔ_1-2まで曲率半径Ｒ₂を有していて、この曲率半径Ｒ₂の中心点Ｍ₂がジョイント中心平面Ｅから軸方向の間隔Ｏ₂を有していて、各長手方向軸線Ａから転換点Ｔ_1-2に向かって半径方向の間隔ｂを有している。

本発明の実施態様によれば、トラック中心線が、曲率半径と、転換点を介してカウンター曲率半径とから構成されている。

本発明の別の実施態様によれば、トラック中心線が、曲率半径と、転換点を介してカウンター曲率半径と、反対側では前記曲率半径に続く、同じ湾曲方向を有する、より小さい曲率半径とから構成されている。

本発明の別の実施態様によれば、トラック中心線が、曲率半径と、転換点に続く直線と、反対側で前記曲率半径に続く、同じ湾曲方向を有する、より小さい曲率半径とから構成されている。

本発明の別の実施態様によれば、第２のボールトラックのトラック中心線が、曲率半径と、開放側に向かってこれに続く軸平行な直線とから構成されている。

本発明の別の実施態様によれば、第２のボールトラックのトラック中心線が、曲率半径と、開放側に向かってこれに続く軸平行なカウンター曲率半径とから構成されている。

本発明の別の実施態様によれば、第２のボールトラックのトラック中心線が曲率半径より形成されている。

本発明の別の実施態様によれば、ジョイントが６ボール型ジョイントである。

本発明の別の実施態様によれば、ジョイントが８ボール型ジョイントである。

本発明の別の実施態様によれば、第１のボールのためのケージ窓が周方向で、第２のボールのためのケージ窓よりも短く構成されている。

４７°〜５２°の屈曲角度のための本発明による８ボール型のカウンタートラックジョイントは、各測定値間の次のような比が維持されていれば、最適である。

１．５＜ＰＣＤＢ／Ｒ１＜１．９
１．８＜ＰＣＤＢ／Ｒ２＜２．２
２．３＜ＰＣＤＢ／Ｒ３＜２．７
２．１＜ＰＣＤＢ／Ｒ４＜２．５
１．８＜ＰＣＤＢ／Ｒ５＜２．２
１２＜ＰＣＤＢ／Ｏ２＜１６
１２＜ＰＣＤＢ／Ｏ５＜１６
０．６＜ＰＣＤＢ／ＯＤ＜０．８
２．１＜ＰＣＤＢ／Ｌ＜２．５
３．４＜ＰＣＤＢ／ＤＢ＜４．０
２．１＜ＰＣＤＢ／ＤＳ＜２．５
０．７５＜ＰＣＤＢ／ＤＣＡ＜１．０５
０．８５＜ＰＣＤＢ／ＤＣＩ＜１．１５
７．５＜ＰＣＤＢ／Ｗ＜１１．５
２．８＜ＰＣＤＢ／Ｌ１＜３．４
２．６＜ＰＣＤＢ／Ｌ２＜３．２
以上の比において、前記値は次のような意味を有している。

ＰＣＤＢ：ボールのピッチ円直径
Ｒ１：ボール曲率半径１の外側部分（第１のボールトラック）
Ｒ２：ボール曲率半径２の外側部分（第１のボールトラック）
Ｒ３：ボール曲率半径３の外側部分（第１のボールトラック）
Ｒ４：ボール曲率半径４の外側部分（第２のボールトラック）
Ｒ５：ボール曲率半径５の外側部分（第２のボールトラック）
Ｏ２：接続側に向いた開放角度を有するトラックのための外側部分のボールトラックオフセット
Ｏ５：接続側に向いた開放角度を有するトラックのための外側部分のボールトラックオフセット
ＯＤ：外側部分の外径
Ｌ：内側部分の長さ
ＤＢ：ボール直径
ＰＣＤＳ：シャフト歯列のピッチ円直径
ＤＣＡ：ケージの外径
ＤＣＩ：ケージの内径
Ｗ：ケージのウエブ幅
Ｌ１：窓長さ１（第１のケージ窓）
Ｌ２：窓長さ２（第２のケージ窓）

また本発明は、２つの等速ジョイントと１つの中間シャフトとを有するジョイントシャフトに関するものであり、この場合、少なくとも１つの等速ジョイントが上記特徴又は実施態様のいずれかに従って構成されている。
このジョイントシャフトの実施態様によれば、中間シャフトが軸方向摺動ユニットを有している。

さらに本発明は、それぞれ２つの等速ジョイントと１つの中間シャフトとを有し、かつそれぞれハーフシャフトとしてディファレンシャルギヤをホイールハブユニットに接続する少なくとも２つのジョイントシャフトを備えた自動車に関するものであり、この場合、各ジョイントシャフトのそれぞれ少なくとも１つのジョイントが、上記特徴又は実施態様のいずれかに記従って構成されていて、該ジョイントのジャーナルがディファレンシャルギヤ内に差し込まれている。

さらに本発明は、それぞれ２つの等速ジョイントと１つの中間シャフトとを有し、かつそれぞれハーフシャフトとしてディファレンシャルギヤをホイールハブユニットに接続する少なくとも２つのジョイントシャフトを備えた自動車に関するものであって、この場合、各ジョイントシャフトのそれぞれ少なくとも１つのジョイントが、上記特徴又は実施態様のいずれかに従って構成されていて、該ジョイントのジャーナルがホイールハブユニット内に差し込まれている。

本発明の有利な実施例が図面に記載されていて、以下に詳しく説明されている。

６つのボールを有する本発明の第１実施例によるカウンタートラックジョイント（対抗軌道ジョイント）を示しており、ａ）は全体的な縦断面図、ｂ）はジョイント外側部分を有する詳細を示す縦断面図である。図１に示した６つのボールを有するカウンタートラックジョイントを示しており、ａ）は寸法規定を有する縦断面図、ｂ）は別の寸法規定を有する縦断面図、ｃ）はボールケージの展開図である。図１及び図２に示した８つのボールを有するカウンタートラックジョイントを示しており、ａ）は寸法規定を有する縦断面図、ｂ）は屈曲位置における別の寸法規定を有する縦断面図、ｃ）はボールケージの展開図である。６つのボールを有する本発明の第２実施例によるカウンタートラックジョイントを示しており、ａ）全体的な縦断面図、ｂ）ジョイント外側部分を有する詳細を示す縦断面図、ｃ）ジョイント内側部分を有する詳細を示す縦断面図である。別の寸法規定を有する、図４に示した本発明によるジョイントのジョイント外側部分の縦断面図である。別の寸法規定を有する、図４及び図５に示した本発明によるジョイントであって、ａ）はジョイント外側部分の縦断面図、ｂ）はボールトラック（ボール軌道）の横断面図、ｃ）は評価表である。寸法規定を有する、別の実施例による本発明のジョイントのジョイント外側部分の縦断面図である。寸法規定を有する、別の実施例による本発明のジョイントのジョイント外側部分の縦断面図である。カウンタートラック（対抗軌道）の直径寸法規定を有する本発明による６ボール式カウンタートラックジョイントを示しており、ａ）は軸方向で見た図、ｂ）は縦断面図である。カウンタートラックの直径寸法規定を有する本発明による６ボール型カウンタートラックジョイントを示しており、ａ）は軸方向で見た図、ｂ）は縦断面図である。カウンタートラックの直径寸法規定を有する本発明による６ボール型カウンタートラックジョイントを示しており、ａ）は軸方向で見た図、ｂ）は縦断面図である。トラック（軌道）の寸法規定を有する本発明による６ボール型カウンタートラックジョイントを示しており、ａ）は軸方向で見た図、ｂ）はジョイントの縦断面図（ＲＦトラック）である。カウンタートラックの寸法規定を有する本発明による８ボール型カウンタートラックジョイントを示しており、ａ）は軸方向で見た図、ｂ）は第１の縦断面図、ｃ）は第２の縦断面図である。本発明による８ボール型カンタートラックジョイントを示しており、ａ）は軸方向で見た図、ｂ）は第１の縦断面図、ｃ）は第２の縦断面図である。本発明による８ボール型カンタートラックジョイントを示しており、ａ）は軸方向で見た図、ｂ）は第１の縦断面図、ｃ）は第２の縦断面図である。本発明による８ボール型カンタートラックジョイントを示しており、ａ）は軸方向で見た図、ｂ）は第１の縦断面図、ｃ）は第２の縦断面図である。定義されたトラックを有する本発明による６ボール型カウンタートラックジョイント及びその他の詳細を示しており、ａ）はジョイント外側部分の縦断面図、ｂ）は、縦断面図、ｃ）はジョイント内側部分の縦断面図、ｄ）はインナートラックの縦断面図、ｅ）は評価表である。個別の特性値の規定を有する、図１３に類似した本発明による８ボール型カウンタートラックジョイントを示しており、ａ）は軸方向で見た図、ｂ）は第１の縦断面図、ｃ）は第２の縦断面図、ｄ）はボールケージの横断面図である。個別の特性値の規定を有する本発明による、図１３に類似した８ボール型カウンタートラックジョイントを示しており、ａ）は軸方向で見た図、ｂ）はジョイント外側部分の縦断面図、ｃ）はボールケージの横断面図である。本発明によるジョイントシャフトを、本発明に従って車両に組み込んだ状態を示す部分断面図である。

図１の２つの図面を用いて以下に説明する。本発明による等速ジョイント１１はジョイント外側部分１２を有しており、このジョイント外側部分１２は、開口２５と、閉じた底部１３と、この底部に一体接続されたピン１４とを備えている。等速ジョイント１１はさらに、ジョイント内側部分１５とボールケージ１６とトルクを伝達するボール１７とを有している。第１の外側のボールトラック（アウタートラック）と第２の内側のボールトラック（インナートラック）とは、ボール１７₁を有していて、互いに第１のトラック対を形成している。第２の外側のボールトラック２０と第２の内側のボールトラック２１とは、第２のボール１７₂を受容する第２のトラック対を互いに形成している。２つの形式のトラック対は、周面に亘って交互に構成されている。図示されている、ボールと第１のトラック対との接触点における接線は、互いに開放角度δ₁を形成しており、この開放角度δ₁は底部１３に向かって開放している。第２のボール１７₂と第２のトラック対との接触点における接線は、互いに開放角度δ₂を形成しており、この開放角度δ₂はジョイント外側部分の開口２１に向かって開放している。トルクの作用下で、この開放角度は伸張状態のジョイントにおいて軸方向力をボールに生ぜしめ、ひいてはボールケージ１６に生ぜしめる。この軸方向力は符号Ｆ₁及びＦ₂で示されている。ボールの中心点を通るジョイント中心平面Ｅは、ジョイント中心点Ｍにおいてジョイントの長手方向軸線と交差している。ジョイントの長手方向軸線は、ジョイント外側部分の長手方向軸線Ａ₁₂とジョイント内側部分の長手方向軸線Ａ₂₂とによって規定されている。ジョイント外側部分１２内のボールトラック１８の中心線Ｌ₁₈に関連して、曲率半径Ｒ₂を有していて、この曲率半径Ｒ₂の中心点は、軸線Ａ上で、ジョイント中心点Ｍに対して軸方向にオフセットＯ₂だけずらされており、これに対して、トラック２０は同じ大きさの曲率半径Ｒ₅を有していて、この曲率半径Ｒ₅の中心点は、逆方向でジョイント中心点Ｍに対してオフセットＯ₅だけずらされている。

図２では、図１と同じ符号が付けられている。図２のａ）では、ジョイント内側部分１５内にシャフト２２が挿入されている。ジョイント外側部分の長手方向軸線Ａ₁₂の他に、シャフト２２の長手方向軸線Ａ₂₂が記載されており、この長手方向軸線Ａ₂₂は同様に、ジョイント内側部分１５の長手方向軸線に相当する。長手方向軸線Ａ₂₂に関連して両側に、耐用寿命関節角度２βが示されており、この耐用寿命関節角度２βは、ジョイントが耐用寿命試験において損傷することなく運転される最大屈曲角度である。この場合、耐用寿命試験とは、屈曲耐用寿命中におけるジョイントの実際の使用に相当する集中的負荷である。ジョイント外側部分１２に対してシャフト２２が角度２β内で両側に屈曲する際に、本発明によるボールトラック１８，１９内においてボール１７₁は、ジョイント中心平面Ｅから両側に耐用寿命角度βによって規定されたトラック中心点に沿って運動し、この際に、角度の両辺はジョイント中心平面Ｅと、ボール中心点を通る直線とによって形成される。図２のｃ）において、周面に分配されたそれぞれ３つのケージ窓２３，２４を有するボールケージ１６の展開図が示されている。それぞれ第１のトラック対内で保持されたボール１７₁は、軸方向力Ｆ₁を介してボールケージに作用し、それぞれ第２のトラック対内で保持されたボール１７₂は、軸方向力Ｆ₂を介してボールケージに作用する。第１のトラック対及び第２のトラック対を交互に分配配置したことによって、ボールケージは、トルク伝達時においてもジョイントを介して軸方向で平衡状態にある。

図３のａ）には、シャフト２２の長手方向軸線Ａ₂₂を基準にして、耐用寿命関節角度２β以外に、両側に最大屈曲角度２βmaxが記載されている。これに合わせて、ボール中心位置を基準にして、ジョイント外側部分と比較して耐用寿命角度β及び最大屈曲角度maxが、中心平面Ｅの両側に記載されている。最大ジョイント屈曲角度２βmaxにおけるジョイント外側部分のボール位置は、それぞれ破線で示されている。

図３のｂ）では、ボール１７₁が本発明によるトラック対１８，１９内でジョイント外側部分１２の開口２１に向かって移動する、ジョイントにおける最大屈曲角度が示されている。本発明によるボールトラック１８，１９のＳ字形の延在形状に基づいて、この場合、第１のトラック対内のボール１７₁の接線間の開放角度δ₁は、逆転していて、ここでは同様にジョイント外側部分１２の開放側２１に向かって開放しており、これに対して、ルゼッパジョイント（Rzeppa-Gelenk；ユニバーサルジョイント）の形式に従って構成されたトラック２０，２１を備えて構成された第２のトラック対は、開放角度δ₂を形成しており、この開放角度δ₂は、大きさに従って変化するが、図２に示した伸張したジョイント位置におけるようにジョイント外側部分の開放角度２１に向かって開放している。断面した平面でボールに作用する力Ｆ₁，Ｆ₂の方向がｂ）に示されている、これらの開放角度δ₁，δ₂に応じて、すべてのボール力はその作用がその方向に関連して一致している。これは、大きさとは無関係である。従って、ジョイント外側部分からボール力の合計に対する対抗力Ｆ_Gをケージに作用させる必要がある。本発明によれば、このような対抗力Ｆ_Gは、耐用寿命角度２βを越えたときにだけ生じ、これに対して耐用寿命角度２β内では、ケージは軸方向で均衡状態を保つ。

図４には、本発明の第１実施例によるボールトラック１８，１９のためのジョイント外側部分及びジョイント内側部分のトラック中心線Ｌ₁₈，Ｌ₁₉の可能なトラック延在形状が示されている。本発明によるＳ字形に延在するボールトラック（その延在形状はトラック中心線Ｌ₁₈，Ｌ₁₉によって表されている）は、それぞれＳ字形に延在しており、この場合、転換点Ｔ_1-2の位置が示されていて、この位置は、オフセット点Ｏ₂若しくはＯ_2′を中心とした曲率半径Ｏ₂若しくはＯ_2′（ジョイント外側部分）若しくはＲ₂（ジョイント内側部分）から出発して、半径方向平面に対して角度αを成している、つまりジョイント中心平面Ｅに対して平行な平面にある。転換点Ｔ_1-2を越えて、曲率半径Ｒ₁（ジョイント外側部分）若しくはＲ_1′（ジョイント内側部分）でトラック中心線が続いており、この曲率半径Ｒ₁若しくはＲ₂の中心点位置はここでは詳しく規定されていないが、角度α並びに曲率半径Ｒ₁若しくはＲ₂自体によって規定されている。本発明によれば、転換点Ｔ_1-2は、転換点Ｔ_1-2′と同様に、ジョイント中心平面Ｅの各側で見て、角度βの外側に位置している。第１のトラック対内で転換点Ｔ_1-2を越えると、角度δ₁の方向転換が行われるので、ここに図示された条件によって、耐用寿命範囲内（両側へのＡ₁₂に対するＡ₂₂の屈曲＜＝２β）において、ケージに軸方向力が生じることはなく、ケージは軸方向力なしでジョイント外側部分内で保持されている。

耐用寿命角度βが、それぞれジョイント中心点Ｍに関連して中心点角度であって、つまり長手方向軸線Ａ₁₂若しくは中心平面Ｅから出発して、このような形式でトラック中心線Ｌ₁₈，Ｌ₁₉上でボール位置を描くのに対して、角度αの中心点は、転換点Ｔ_1-2内のトラック中心線に対する接線において、それぞれジョイント中心点Ｍに対するオフセットＯ₂，Ｏ_2′と一致する。

図５には、ジョイント外側部分１２内のトラック中心線Ｌ₁₈に沿ったボールの経路に関連した、転換点角度αに対する耐用寿命角度βの関係が示されている。次の条件が当てはまる。

図６には、図５に示したジョイント外側部分１２のための、ジョイント外側部分内におけるトラックかかり角度εに対する転換点角度αの影響が示されている。この場合、トラックかかり角度εはそれぞれ、半径方向平面Ｒと、トラック縁部におけるボール中心点若しくはトラック中心点Ｌ₁₈を通る直線との間の角度として規定されている。トラックかかり角度εが小さければ、トラック１８内に不都合なエッジ負荷が生じ、このエッジ負荷が損傷を引き起こす。これによってトルクキャパシタンスが制限される。１６°の転換点角度αまで、トラックかかり角度εは要求を満たす程度に大きい。

図７には、本発明によるジョイント外側部分の第２の可能な実施例のための、トラックにおけるボール経路に関連した耐用寿命角度βと転換点角度αとの間の関係について示されている。ジョイント中心平面Ｅの周囲の領域で、ボールトラック１８の中心線Ｌ₁₈は、中心点Ｍ₂を備えた小さい曲率半径Ｒ₂を有する円弧より成っており、この中心点Ｍ₂は、ジョイント中心点Ｍに対して軸方向でオフセット０₂だけずらされていて、また半径方向でオフセットａだけずらされている。これらの角度を介して、転換点Ｔ_1-2における接線が規定される。この転換点から、中心点Ｍ₁を中心にした曲率半径Ｒ₁の円弧を有するトラック中心線が延在していて、この中心点Ｍ₁は、Ｒ₁の大きさ及び角度αの大きさによって規定されている。ジョイント中心点Ｍを中心にした耐用寿命角度αと転換点角度αとの間に次の関係が存在する。

図８には、本発明によるジョイント外側部分の第３の可能な実施例のための、トラックにおけるボール経路に関連した耐用寿命角度βと転換点角度αとの間の関係について示されている。ジョイント中心平面Ｅの周囲の領域で、ボールトラック１８の中心線Ｌ₁₈は、中心点Ｍ₂を備えた小さい曲率半径Ｒ₂を有する円弧より成っており、この中心点Ｍ₂は、ジョイント中心点Ｍに対して軸方向でオフセット０₂だけずらされていて、また半径方向でオフセットｂだけずらされている。これらの角度を介して、転換点Ｔ_1-2における接線が規定される。この転換点から、中心点Ｍ₁を中心にした曲率半径Ｒ₁を備えた円弧を有するトラック中心線が延在していて、この中心点Ｍ₁は、Ｒ₁の大きさ及び角度αの大きさによって規定されている。ジョイント中心点Ｍを中心にした耐用寿命角度βと転換点角度αとの間に次の関係が存在する。

図９には本発明による６ボール型ジョイントが示されており、この場合、外側のボールジョイント１８の中心線Ｌ₁₈の延在形状は、曲率半径Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃を有する３つの円弧より構成されており、曲率半径Ｒ₁，Ｒ₂の円弧は転換点を介して互いに接続されており、これに対して第２の外側のボールトラック２０の中心線Ｌ₂₀の延在形状は、曲率半径Ｒ₅の円弧及びそれに続く軸平行な直線によって規定される。

図１０には本発明による６ボール型ジョイントが示されており、この場合、第１の外側のボールジョイント１８の中心線Ｌ₁₈の延在形状は、３つの曲率半径Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃を有する３つの円弧より構成されており、この場合、曲率半径Ｒ₁，Ｒ₂の円弧は転換点を介して互いに接続されており、これに対して第２の外側のボールトラック２０の中心線Ｌ₂₀は、転換点を介して互いに接続されている曲率半径Ｒ₄，Ｒ₅を有する２つの円弧を介して規定されている。

図１１には本発明による６ボール型ジョイントが示されており、この場合、外側のボールジョイント１８の中心線Ｌ₁₈の延在形状は、曲率半径Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃を有する３つの円弧より構成されており、この場合、曲率半径Ｒ₁，Ｒ₂の円弧は転換点を介して互いに接続されており、これに対して外側のボールトラック２０の中心線Ｌ₂₀は、統一された曲率半径Ｒ₅を有する円弧によって規定されている。これによって第２のトラックは、ＲＦジョイントのトラックの形態に従って構成されている。

図１２には本発明による６ボール型ジョイントが示されており、この場合、外側のボールジョイント１８の中心線Ｌ₁₈の延在形状は、曲率半径Ｒ₂，Ｒ₃を有する２つの円弧と、開口に向かう方向で曲率半径Ｒ₂を有する円弧に接線方向に接続する直線とから構成されており、これに対して第２の外側のボールトラック２０の中心線Ｌ₂₀は、統一された曲率半径Ｒ₅を有する円弧によって規定されている。

図１３には本発明による８ボール型ジョイントが示されていて、外側のボールジョイント１８の中心線Ｌ₁₈の延在形状は、曲率半径Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃を有する３つの円弧より構成されており、この場合、曲率半径Ｒ₁，Ｒ₂の円弧は転換点を介して互いに接続されており、これに対して第２のボールトラック２０の中心線Ｌ₂₀の延在形状は、曲率半径Ｒ₅及びそれに続く軸平行な直線によって規定されている。

図１４には本発明による８ボール型ジョイントが示されていて、第１の外側のボールジョイント１８の中心線Ｌ₁₈の延在形状は、曲率半径Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃を有する３つの円弧より構成されており、この場合、曲率半径Ｒ₁，Ｒ₂の円弧は転換点を介して互いに接続されており、これに対して第２の外側のボールトラック２０の中心線Ｌ₂₀は、転換点を介して互いに接続されている曲率半径Ｒ₄，Ｒ₅を有する２つの円弧を介して規定されている。

図１５には本発明による８ボール型ジョイントが示されていて、外側のボールジョイント１８の中心線Ｌ₁₈の延在形状は、曲率半径Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃を有する３つの円弧より構成されており、この場合、曲率半径Ｒ₁，Ｒ₂の円弧は転換点を介して互いに接続されており、これに対して外側のボールトラック２０の中心線Ｌ₂₀は、統一された曲率半径Ｒ₅を有する円弧によって規定されている。これによって第２のトラックは、ＲＦジョイントのトラックの形態に従って構成されている。

図１６には本発明による８ボール型ジョイントが示されていて、外側のボールジョイント１８の中心線Ｌ₁₈の延在形状は、曲率半径Ｒ₂，Ｒ₃を有する２つの円弧と、開口に向かう方向で曲率半径Ｒ₂を有する円弧に接線方向に接続する直線とから構成されており、これに対して第２の外側のボールトラック２０の中心線Ｌ₂₀は、統一された曲率半径Ｒ₅を有する円弧によって規定されている。

図１７には、図１に示した６ボール型カウンタートラックジョイントのための、第１の外側のボールトラック及び第１の内側のボールトラックのトラック形態が示されており、この場合、第１の外側のボールトラック１８の中心線Ｌ₁₈は、前記のように曲率半径Ｒ₁，Ｒ₂を有する２つの円弧より構成されていて、内側のボールトラック１９の中心線Ｌ₁₈は、ジョイント中心点Ｍを中心にして左右対称な曲率半径Ｒ_1′，Ｒ₂を有する２つの円弧より構成されている。付加的に、ジョイント外側部分内のトラック１８のためのトラックかかり角度εと転換点角度αとの間の関係、及びジョイント内側部分内のトラック１９のためのトラックかかり角度ε′と転換点角度αとの関係が表で示されている。この表から、好都合なトラックかかり角度ε，ε′を保証するために、α＞＝１０°及び＜＝１８°とすべきことが分かる。

図１８には、図１３に示した実施例のものと同じ、本発明による８ボール型カウンタートラックジョイントが示されており、この場合、ボールケージ１６の詳細が横断面図で示されている。この場合、第１のボール１７₁のためのボール窓（ケージ窓）２３が、より大きい周方向長さＬ₂を有する第２のボール１７₂のためのボール窓２４よりも小さい周方向長さＬ₁を有していることが分かる。外側のケージ直径はＤＣＡで示され、内側のケージ直径はＤＣＩで示されていて、それぞれボールケージを断面する中心平面Ｅに関連している。ケージウエブの周方向幅は、外側でＷで示されている。ジョイント内におけるボールのピッチ円直径は符号ＰＣＤＢで示されていて、ジョイント内側部分内のシャフトのための差し込み開口は直径ＰＣＤＳを有している。これは、ジョイント内側部分１５とシャフト（２２）との間の接続が、シャフトに設けられた歯列を介して形成され、前記直径ＰＣＤＳは、ジョイント内側部分内のシャフト歯列の平均的な歯列直径に相当する。

図１９の実施例では、８つのボールを有するジョイントのために、ジョイント外側部分におけるトラック中心線と、ジョイント内側部分におけるトラック中心線とが、それぞれ別々に構成されている。第１の外側のトラック１８は、前記曲率半径Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃を有する３つの円弧より構成されており、これに対して第１の内側のボールトラックのトラック中心線は、このトラック中心線に対して左右対称に配置された同じ大きさの曲率半径Ｒ_1′，Ｒ_2′，Ｒ_3′を有する３つの円弧より構成されている。第２の外側のボールトラックのためにも、前記曲率半径Ｒ₄，Ｒ₅を有する円弧より成る構成が当てはまり、これに対して相応の第２の内側のボールトラック２１は、ジョイント中心点Ｍを基準にして左右対称に配置された曲率半径Ｒ_4′，Ｒ_5′を有する円弧より成っている。ジョイント外側部分の最大外径はＯＤで示されていて、ジョイント内側部分の軸方向長さＬで示されている。

図２０には、自動車にハーフシャフトとして組み込んだ状態のジョイントシャフトが示されている。本発明によるジョイントシャフトが示されており、このジョイントシャフトは、一体鋳造ジョイントとしての本発明による等速ジョイントと、さらに中間シャフト３５と、第２の等速ジョイント３１とを有しており、この第２の等速ジョイントは、同様に、特にジョイント１１と同じ構造の本発明によるジョイントであってよい。中間シャフト３５は軸方向摺動ユニット２８を有しており、この軸方向摺動ユニット２８は、主要な構成部分としてスリーブ２９と、ピン３０と、このスリーブ２９とピン３０との間に作用するトルク伝達ボール（詳しく図示していない）とを有していて、等速ジョイント１１，３１間でジョイントシャフトの長さ補償を行う。本発明によるジョイント１１のジャーナルは、ディファレンシャルギヤ３２内に差し込まれていて、このディファレンシャルギヤ３２内で固定されており、これに対して第２の等速ジョイント３１のジャーナルは、ホイールベアリング３４を有するホイールハブ装置３３内に差し込まれている。

１１等速ジョイント、１２ジョイント外側部分、１３底部、１４ピン、１５ジョイント内側部分、１６ボールケージ、１７ボール、１８第１のアウタートラック、１９第１のインナートラック、２０第２のアウタートラック、２１第２のインナートラック、２３ケージ窓、２４ケージ窓、２５ケージ窓、 βmax 最大ジョイント折れ角度、 β 耐用寿命角度、 δ 開放角度、 α 転換点角度、Ｔ_1-2 転換点、Ｌ中心線、Ａ長手方向軸線、Ｒ曲率半径、Ｅ中心平面、Ｍジョイント中心点、Ｏ軸方向オフセット、Ａ半径方向オフセット、ｂ半径方向オフセット

Claims

カウンタートラックジョイントの形態の等速ジョイント（１１）において、
ジョイント外側部分（１２）が設けられており、該ジョイント外側部分（１２）が、第１の長手方向軸線（Ａ₁₂）と、軸方向で互いに逆向きの接続側と開放側とを有し、また第１の外側のボールトラック（１８）と第２の外側のボールトラック（２０）とを有しており、
ジョイント内側部分（１５）が設けられており、該ジョイント内側部分（１５）が、第２の長手方向軸線（Ａ₂₂）と、ジョイント外側部分（１２）の開放側に向いたシャフト（２２）のための接続手段とを有し、また第１の内側のボールトラック（１９）と第２の内側のボールトラック（２１）とを有しており、
前記第１の外側のボールトラック（１８）と第１の内側のボールトラック（１９）とが互いに第１のトラック対を形成しており、
第２の外側のボールトラック（２０）と第２の内側のボールトラック（２１）とが、互いに第２のトラック対を形成しており、これら第１及び第２のトラック対が、それぞれトルクを伝達するボール（１７₁，１７₂）を受容しており、
ジョイント外側部分（１２）とジョイント内側部分（１５）との間にボールケージ（１６）がとりつけられていて、このボールケージ（１６）が、周方向に分配されたケージ窓（２４₁，２４₂）を有していて、これらのケージ窓がそれぞれ少なくとも１つのボール（１７₁，１７₂）を受容しており、
第１のトラック対の開放角度（δ１）が、ジョイントの伸張状態においてジョイント中心平面（Ｅ）でジョイント外側部分（１２）の開放側から接続側へ開放し、
第２のトラック対の開放角度（δ２）が、ジョイントの伸張状態においてジョイント中心平面（Ｅ）でジョイント外側部分（１２）の接続側から開放側へ開放しており、
第１のトラック対のトラック中心線（Ｌ₁₈，Ｌ₁₉）がそれぞれ転換点（Ｔ_1-2）を有していて、該転換点（Ｔ_1-2）における中心点角度（β）が、ジョイント中心平面（Ｅ）に関連して、それぞれ４°よりも大きくかつ１２°より小さく、
第１のトラック対のトラック中心線（Ｌ₁₈，Ｌ₁₉）がジョイント中心平面（Ｅ）から転換点（Ｔ_1-2）まで、それぞれ中心点（Ｍ₂）を有する曲率半径（Ｒ₂）を有しており、前記中心点（Ｍ₂）は、ジョイント中心点（Ｍ）に対して軸方向でオフセット（Ｏ₂）だけずらされていて、半径方向でオフセット（ｂ）だけずらされており、
該半径方向のオフセット（ｂ）は、中心点（Ｍ ₂ ）がそれぞれの長手方向軸線（Ａ ₁₂ ，Ａ ₂₂ ）から転換点（Ｔ _1-2 ）から離れる方向にずらして配置されるように選択されていることを特徴とする、カウンタートラックジョイントの形態の等速ジョイント（１１）。
転換点（Ｔ_1-2）における第１のトラック対のトラック中心線（Ｌ₁₈，Ｌ₁₉）の接線とそれぞれの長手方向軸線（Ａ₁₂，Ａ₂₂）とが、若しくはこの接線上の垂線とジョイント中心平面（Ｅ）とが、それぞれ１０°より大きいか又は１０°に等しく、かつそれぞれ１７°より小さいか又は１７°に等しい、１０°≦α≦１７°である転換点角度（α）を形成している、請求項１記載の等速ジョイント。
第１のトラック対のトラック中心線（Ｌ₁₈，Ｌ₁₉）は転換点（Ｔ_1-2）との接続部で直線を有している、請求項１又は２記載のカウンタートラックジョイント。