JP6287877B2 - Constant velocity joint - Google Patents
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Description
本発明は、アウターレースとインナーレースとボールとを備えた等速ジョイントの改良に関するものである。 The present invention relates to an improvement in a constant velocity joint including an outer race, an inner race, and a ball.
軸心が交差する入力軸(駆動軸)及び出力軸(被駆動軸)を結合して回転を伝える機能を有し、車両等に用いられるジョイントの一種として、駆動軸と被駆動軸との屈曲角(ジョイント角)の変化を許容しつつ、駆動軸と被駆動軸との間で等角速度で回転を伝達する等速ジョイントが良く知られている。例えば、特許文献1に記載された等速自在継手がそれである。この等速ジョイントの一形態は、回転軸心方向に延びる複数のボール溝がそれぞれ形成されたアウターレース及びインナーレースと、そのボール溝内に転動可能に嵌め入れられたボールと、そのボールを保持するケージとを備える等速ジョイントであり、複数のボールを介して、駆動軸側からのトルクが被駆動軸側へ伝達される。このような等速ジョイントでは、ジョイント角に拘わらず、アウターレースのボール溝の曲率中心点とそのボール溝に沿って転動するボールの中心軌跡との距離と、インナーレースのボール溝の曲率中心点とそのボール溝に沿って転動するボールの中心軌跡との距離との差を一定に設定(設計)することが提案されている。 It has the function of transmitting rotation by connecting the input shaft (drive shaft) and the output shaft (driven shaft) where the axes intersect, and bending of the drive shaft and driven shaft as a kind of joint used in vehicles etc. A constant velocity joint that transmits rotation at a constant angular velocity between a drive shaft and a driven shaft while allowing a change in angle (joint angle) is well known. For example, the constant velocity universal joint described in Patent Document 1 is that. One form of this constant velocity joint includes an outer race and an inner race each having a plurality of ball grooves extending in the rotation axis direction, a ball fitted in the ball groove so as to be capable of rolling, and the ball. A constant velocity joint including a holding cage, and torque from the drive shaft side is transmitted to the driven shaft side via a plurality of balls. In such a constant velocity joint, regardless of the joint angle, the distance between the center of curvature of the ball groove of the outer race and the center locus of the ball rolling along the ball groove and the center of curvature of the ball groove of the inner race It has been proposed to set (design) the difference between the point and the distance between the center locus of the ball rolling along the ball groove to be constant.
ところで、インナーレースがアウターレースに対して大角度で回動した場合(すなわち、ジョイント角が大角度の場合)、ジョイント角が小角度又は中角度の場合と比較して、アウターレースのボール溝とインナーレースのボール溝との間隔が大きくなることが分かった。この間隔が大きいと、ボールがボール溝内で動き易くなる。その為、ボール溝やケージへのボールによる荷重が大きくなるおそれがある。又、ボール溝のエッジにボールが乗り上げ易くなり、ボールからの荷重がボール溝のエッジに集中するおそれがある。このような、大角度でのボールによる荷重に対して、ケージを厚くするなどで強度アップを図ると、等速ジョイントの小型化が難しくなる可能性がある。尚、上述したような課題は未公知であり、等速ジョイントの小型化や強度を確保する為に、ジョイント角が大角度となるときのボールによる荷重を低減することについて未だ提案されていない。 By the way, when the inner race rotates at a large angle with respect to the outer race (i.e., when the joint angle is a large angle), the ball raceway of the outer race is compared with the case where the joint angle is a small angle or a medium angle. It was found that the gap between the inner race and the ball groove increased. When this interval is large, the ball easily moves in the ball groove. Therefore, there is a possibility that the load due to the ball on the ball groove or the cage becomes large. Further, the ball can easily ride on the edge of the ball groove, and the load from the ball may be concentrated on the edge of the ball groove. If the strength is increased by increasing the thickness of the cage with respect to the load from the ball at such a large angle, it may be difficult to reduce the size of the constant velocity joint. Note that the above-described problems are not known, and no proposal has been made yet to reduce the load caused by the ball when the joint angle becomes a large angle in order to ensure the miniaturization and strength of the constant velocity joint.
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、ジョイント角が大角度となるときのボールによる荷重を低減することができる等速ジョイントを提供することにある。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a constant velocity joint capable of reducing a load caused by a ball when the joint angle becomes a large angle. is there.
前記目的を達成する為の第1の発明の要旨とするところは、(a) 回転軸心方向に延びるボール溝が周方向に所定の間隔で球面状の内周面に形成されたアウターレースと、回転軸心方向に延びて前記アウターレースのボール溝にそれぞれ対をなすボール溝が球面状の外周面に形成されたインナーレースと、前記アウターレースのボール溝と前記インナーレースのボール溝との間の空間に前記ボール溝に沿って転動可能に嵌め入れられたボールとを備えた等速ジョイントであって、(b) 前記アウターレースのボール溝の曲率中心点と前記アウターレースのボール溝に沿って転動する前記ボールの中心を通る軌跡との距離と、前記インナーレースのボール溝の曲率中心点と前記インナーレースのボール溝に沿って転動する前記ボールの中心を通る軌跡との距離との差は、前記ボール溝の前記回転軸心方向の中央領域よりも前記ボール溝の前記回転軸心方向の両端領域の方が小さいことにある。 The gist of the first invention for achieving the above object is as follows: (a) an outer race in which ball grooves extending in the rotational axis direction are formed on a spherical inner peripheral surface at predetermined intervals in the circumferential direction; An inner race in which a ball groove extending in the direction of the rotation axis and paired with a ball groove of the outer race is formed on a spherical outer peripheral surface; and a ball groove of the outer race and a ball groove of the inner race A constant velocity joint comprising a ball fitted in a space along the ball groove in a space therebetween, and (b) a center point of curvature of the outer race ball groove and a ball groove of the outer race The distance from the trajectory passing through the center of the ball rolling along the center, the center of curvature of the ball groove of the inner race and the trajectory passing through the center of the ball rolling along the ball groove of the inner race The difference between the distances is that towards the rotation axis direction of the ends region of the rotation axis direction said ball grooves than the central region of the ball groove is small.
このようにすれば、ボールがボール溝の回転軸心方向の両端領域に位置するときには、ボールがボール溝の回転軸心方向の中央領域に位置するときと比較して、アウターレースのボール溝とインナーレースのボール溝との間隔が大きくなることが抑制又は回避されるので、ボール溝内でのボールの可動領域が制限される。これにより、ボール溝へのボールによる荷重が低減される。又、ボール溝のエッジにボールが乗り上げ難くされる。よって、本発明の等速ジョイントでは、ジョイント角が大角度となるときのボールによる荷重を低減することができる。尚、ボール溝の回転軸心方向の何れの領域においても、前記アウターレースにおける距離と前記インナーレースにおける距離との差を小さくすると、ボールがボール溝の回転軸心方向の中央領域に位置するときにおいて常にボールからアウターレース及びインナーレースに大きな力が作用することになり、これに対する等速ジョイントの強度アップが必要になる可能性がある。従って、ボール溝の回転軸心方向の両端領域でのみ、前記アウターレースにおける距離と前記インナーレースにおける距離との差を小さくする。 In this way, when the ball is located in both end regions of the ball groove in the rotational axis direction, the ball groove of the outer race is compared to when the ball is located in the central region of the ball groove in the rotational axis direction. Since an increase in the distance between the inner race and the ball groove is suppressed or avoided, the movable area of the ball in the ball groove is limited. Thereby, the load by the ball | bowl to a ball groove is reduced. Further, it is difficult for the ball to ride on the edge of the ball groove. Therefore, in the constant velocity joint of the present invention, it is possible to reduce the load caused by the ball when the joint angle becomes a large angle. In any region of the ball groove in the rotational axis direction, when the difference between the distance in the outer race and the distance in the inner race is reduced, the ball is positioned in the central region of the ball groove in the rotational axis direction. In this case, a large force always acts on the outer race and the inner race from the ball, and it may be necessary to increase the strength of the constant velocity joint. Therefore, the difference between the distance in the outer race and the distance in the inner race is reduced only in both end regions of the ball groove in the rotational axis direction.
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明が適用される等速ジョイント10の概略構成を説明する図であり、アウターレース12を回転軸心Coutに垂直な方向から視た部分断面図である。図2は、本発明が適用される等速ジョイント10の概略構成を説明する図であり、インナーレース14を回転軸心Cinに垂直な方向から視た部分断面図である。図1,図2において、アウターレース12の回転軸心Coutは、アウターレース12と一体的に形成された出力軸(不図示)の回転軸心である。インナーレース14の回転軸心Cinは、インナーレース14と一体的に回転させられる入力軸(不図示)の回転軸心である。前記入力軸と前記出力軸とは、等速ジョイント10を介して、各回転軸心Cout,Cin回りの相対回転不能且つ回転軸心Cout,Cinを含む平面内において相対回動可能に連結されている。つまり、前記入力軸からの回転力は、前記入力軸と前記出力軸とにおける軸屈曲角(回転軸心Cinと回転軸心Coutとが成す角度)であるジョイント角の変化が許容される所定範囲において、等角速度で前記出力軸側に伝達される。等速ジョイント10は、好適には、車両用である。車両においては、前記入力軸は、例えば車軸であり、ディファレンシャルギヤや変速機等を介してエンジンに連結され、又、前記出力軸は、例えば駆動輪(例えばFF車両や4WD車両の前輪)に連結される。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a
等速ジョイント10は、外側継手部材であるアウターレース12と、内側継手部材であるインナーレース14と、アウターレース12とインナーレース14との間に介挿されたトルク伝達部材である複数のボール16と、複数のボール16を転動可能に保持する保持器である環状のケージ(不図示)とを備えている。
The
アウターレース12は、一端に設けられた開口部18と、球面状の内周面20と、内周面20に周方向に所定の間隔で且つ回転軸心Cout方向に延びる形で溝状に形成されたボール溝22とを備えている。インナーレース14は、球面状の外周面24と、外周面24に周方向に所定の間隔で且つ回転軸心Cin方向に延びてアウターレース12のボール溝22にそれぞれ対を成す形で溝状に形成されたボール溝26とを備えている。ボール16は、アウターレース12のボール溝22とインナーレース14のボール溝26との間の空間に、ボール溝22,26に沿って転動可能に嵌め入れられている。前記ケージは、アウターレース12の内周面20に全体的に摺接する球面状の外周面と、インナーレース14の外周面24に全体的に摺接する球面状の内周面と、複数のボール16を相互に同一平面上に配設する為に周方向に所定の間隔で貫通して設けられた複数の窓部とを備えている。
The
アウターレース12のボール溝22の円弧状部分の曲率中心点Oout、及びインナーレース14のボール溝26の円弧状部分の曲率中心点Oinは、それぞれ、アウターレース12の内周面20及びインナーレース14の外周面24に共通の曲率中心点から回転軸心Cout,Cinに沿って所定距離ずらされている。ボール16が前記ケージによってジョイント角の補角を二等分する同一平面上に保持されるように、曲率中心点Oout,Oin及び前記共通の曲率中心点が定められる。
The center of curvature Oout of the arc-shaped portion of the
アウターレース12のボール溝22の円弧状部分における、曲率中心点Ooutとアウターレース12のボール溝22に沿って転動するボール16の中心を通る軌跡Loutとの距離、及びアウターレース12のボール溝22の略直線状部分における、回転軸心Coutと軌跡Loutとの距離を、アウターレース12のボール溝22の曲率半径(以下、アウターPCR)という。又、インナーレース14のボール溝26の円弧状部分における、曲率中心点Oinとインナーレース14のボール溝26に沿って転動するボール16の中心を通る軌跡Linとの距離、及びインナーレース14のボール溝26の略直線状部分における、回転軸心Cinと軌跡Linとの距離を、インナーレース14のボール溝26の曲率半径(以下、インナーPCR)という。インナーPCRは、ボール16の滑らかな転動(移動)を許容する為に、アウターPCRよりも所定値小さくなるように設計される。すなわち、ボール16は、径方向に若干のクリアランス(隙間)を有した状態で、アウターレース12のボール溝22とインナーレース14のボール溝26との間に配設されている。このようなクリアランス、すなわちアウターPCRとインナーPCRとの差を、PCRクリアランス(=アウターPCR−インナーPCR)という。
The distance between the curvature center point Oout and the locus Lout passing through the center of the
このように構成された等速ジョイント10は、前記ケージの外周面とアウターレース12の内周面20と摺動すること、及び前記ケージの内周面とインナーレース14の外周面24とが摺動することにより、ジョイント角の変化が可能とされる。又、等速ジョイント10では、複数のボール16が前記ケージにより前記同一平面上に保持されることにより、前記入力軸と前記出力軸との等速性が保たれる。すなわち、等速ジョイント10は、ジョイント角の変化を許容しつつ、複数のボール16を介して、前記入力軸から前記出力軸への等角速度動力伝達が可能とされる。
The
ここで、本実施例に対する比較例について説明する。この比較例では、ジョイント角が何れの角度域でもPCRクリアランスが一定に設定されている(すなわちPCRクリアランスの設定値が一定値で設計されている)。図1,2において、軌跡Lout,Linにおける破線は、PCRクリアランスの設定値を一定値とする場合の比較例を示している。尚、図1,2において、ボール16の位置は、ジョイント角が取り得る最大となっているときの一例である。ジョイント角0度のときに相当するボール16の位置に対して、アウターレース12の開口部18側を口元側と称し、開口部18とは反対側を奥側と称す。図1,2における口元側のボール16の位置は、あるボール16が最も口元側に位置するときの位置であり、この位置を、回転軸心Cout,Cin回りの回転位相0[deg]又は360[deg]とした。
Here, a comparative example with respect to the present embodiment will be described. In this comparative example, the PCR clearance is set to be constant regardless of the joint angle range (that is, the set value of the PCR clearance is designed to be constant). In FIGS. 1 and 2, the broken lines in the loci Lout and Lin indicate comparative examples when the set value of the PCR clearance is a constant value. 1 and 2, the position of the
ところで、比較例において、ジョイント角が大角度領域にある場合、ジョイント角が小角度領域又は中角度領域にある場合と比較して、アウターレース12のボール溝22とインナーレース14のボール溝26との間隔(以下、溝クリアランスという)が大きくなることが分かった。この溝クリアランスが大きいと、ボール16がボール溝22,26内で動き易くなる。そうすると、ジョイント角が大角度領域にあるときには、回転位相0[deg]又は360[deg]付近の領域や回転位相180[deg]付近の領域において(すなわち、ボール16の位置が最も口元側付近又は奥側付近の領域となる、ボール溝22,26の回転軸心Cout,Cin方向の両端領域において)、ボール16の位置がジョイント角0度のときに相当する位置付近の領域となる、ボール溝22,26の回転軸心Cout,Cin方向の中央領域よりも、ボール溝22,26や前記ケージへのボール16による荷重が大きくなるおそれがある(図4(a)参照)。又、回転位相180[deg]付近では、ボール溝22,26のエッジへのボール16の乗り上げ可能量(すなわちエッジ乗り上げ角度;図4(b)参照)が大きくなり(図4(c)参照)、ボール16からの荷重がボール溝22,26のエッジに集中するおそれがある。このような、ジョイント角が大角度領域にあるときのボール16による荷重に対して、前記ケージを厚くするなどで強度アップを図ることは可能である。反面、等速ジョイント10の小型化が難しくなる可能性がある。本実施例では、等速ジョイント10の小型化や強度を確保する為に、ジョイント角が大角度領域にあるときのボール16による荷重を低減することについて提案するものである。
By the way, in the comparative example, when the joint angle is in the large angle region, the
本実施例では、等速ジョイント10のPCRクリアランスは、ボール溝22,26の回転軸心Cout,Cin方向の中央領域よりも、ボール溝22,26の回転軸心Cout,Cin方向の両端領域の方が小さくされている。つまり、ジョイント角が大角度領域のときのPCRクリアランスは、小角度領域や中角度領域である常用角度領域のときよりも小さく設定されている。
In the present embodiment, the PCR clearance of the constant velocity joint 10 is larger in the regions of both end regions of the
図3は、本実施例を実現するPCRクリアランスの設定値の一例を示す図である。図3において、ボール16の位置がジョイント角0度のときに相当する位置付近の領域では、PCRクリアランスの設定値は、一定の値(所定値)とされる。又、ボール16の位置が最も口元側付近又は奥側付近の領域では、PCRクリアランスの設定値は、最も口元側又は奥側となる程上記所定値から漸減された値とされる。PCRクリアランスを小さくする方法としては、ボール16の位置が最も口元側付近又は奥側付近の領域において、図2の軌跡Linにおける実線に示すようにインナーPCRを大きく設定する方法、又、図1の軌跡Loutにおける実線に示すようにアウターPCRを小さく設定する方法がある。従って、本実施例では、インナーPCRのみを大きく設定するか、又、アウターPCRのみを小さく設定するか、又、インナーPCRを大きく設定し且つアウターPCRを小さく設定することで、PCRクリアランスを小さくする。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a set value of the PCR clearance that realizes the present embodiment. In FIG. 3, the PCR clearance set value is a constant value (predetermined value) in a region in the vicinity of the position corresponding to the position of the
尚、ジョイント角が大角度領域にあるときの溝クリアランスを適切にすることを主に考えて、ボール溝22,26の回転軸心Cout,Cin方向の何れの領域においても、PCRクリアランスの設定値を小さくすることも考えられる。しかしながら、このように設定すると、ボール16がボール溝22,26の回転軸心Cout,Cin方向の中央領域に位置するときには、常にボール16からアウターレース12及びインナーレース14に大きな力が作用する可能性がある。そうすると、これに対する等速ジョイント10の強度アップが必要になる可能性がある。従って、本実施例では、ボール溝22,26の回転軸心Cout,Cin方向の両端領域でのみ、PCRクリアランスを小さくするのである。
It should be noted that the setting value of the PCR clearance in any of the regions of the
上述のように、本実施例によれば、等速ジョイント10のPCRクリアランスは、ボール溝22,26の回転軸心Cout,Cin方向の中央領域よりも、ボール溝22,26の回転軸心Cout,Cin方向の両端領域の方が小さくされるので、ボール16がボール溝22,26の回転軸心Cout,Cin方向の両端領域に位置するときには、ボール16がボール溝22,26の回転軸心Cout,Cin方向の中央領域に位置するときと比較して、溝クリアランスが大きくなることが抑制又は回避され、ボール溝22,26内でのボール16の可動領域が制限される。これにより、ボール溝22,26へのボール16による荷重が低減される。又、ボール溝22,26のエッジにボール16が乗り上げ難くされる。よって、本実施例の等速ジョイント10では、ジョイント角が大角度となるときのボール16による荷重を低減することができる。
As described above, according to the present embodiment, the PCR clearance of the constant velocity joint 10 is greater than the central region of the
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。 As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail based on drawing, this invention is applied also in another aspect.
例えば、前述の実施例では、等速ジョイントとして固定式の等速ジョイント10を例示したが、これに限らない。要は、アウターレースとインナーレースとの間の空間に複数個のボールを配設し、そのボールを介して動力伝達が可能な等速ジョイントであれば、本発明は適用され得る。 For example, in the above-described embodiment, the fixed type constant velocity joint 10 is exemplified as the constant velocity joint, but the present invention is not limited thereto. The point is that the present invention can be applied to any constant velocity joint in which a plurality of balls are arranged in the space between the outer race and the inner race and power can be transmitted through the balls.
尚、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。 The above description is only an embodiment, and the present invention can be implemented in variously modified and improved forms based on the knowledge of those skilled in the art.
10:等速ジョイント
12:アウターレース
14:インナーレース
16:ボール
20:内周面
22:アウターレースのボール溝
24:外周面
26:インナーレースのボール溝
Cin:インナーレースの回転軸心
Cout:アウターレースの回転軸心
Lin:インナーレースにおけるボールの中心を通る軌跡
Lout:アウターレースにおけるボールの中心を通る軌跡
Oin:インナーレースのボール溝の曲率中心点
Oout:アウターレースのボール溝の曲率中心点
10: constant velocity joint 12: outer race 14: inner race 16: ball 20: inner peripheral surface 22: outer race ball groove 24: outer peripheral surface 26: inner race ball groove Cin: inner race rotational axis Cout: outer Race rotation axis Lin: Trajectory through the center of the ball in the inner race Lout: Trajectory through the center of the ball in the outer race Oin: Center of curvature of the ball groove of the inner race Oout: Center of curvature of the ball groove of the outer race
Claims (1)
前記アウターレースのボール溝の曲率中心点と前記アウターレースのボール溝に沿って転動する前記ボールの中心を通る軌跡との距離と、前記インナーレースのボール溝の曲率中心点と前記インナーレースのボール溝に沿って転動する前記ボールの中心を通る軌跡との距離との差は、前記ボール溝の前記回転軸心方向の中央領域よりも前記ボール溝の前記回転軸心方向の両端領域の方が小さいことを特徴とする等速ジョイント。 An outer race in which ball grooves extending in the rotation axis direction are formed on a spherical inner peripheral surface at predetermined intervals in the circumferential direction, and a ball groove extending in the rotation axis direction and paired with the ball grooves of the outer race, respectively. An inner race formed on a spherical outer peripheral surface, and a ball fitted in a space between the ball groove of the outer race and the ball groove of the inner race so as to roll along the ball groove. A constant velocity joint
The distance between the center of curvature of the ball groove of the outer race and the trajectory passing through the center of the ball rolling along the ball groove of the outer race, the center of curvature of the ball groove of the inner race and the center of the inner race The difference from the distance from the trajectory passing through the center of the ball that rolls along the ball groove is greater than the center region of the ball groove in the rotational axis direction than the center region of the ball groove in the rotational axis direction. Constant velocity joint characterized by being smaller.
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