JPH0633945A - 交差みぞ付き定速自在継手 - Google Patents

交差みぞ付き定速自在継手

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JPH0633945A
JPH0633945A JP5144414A JP14441493A JPH0633945A JP H0633945 A JPH0633945 A JP H0633945A JP 5144414 A JP5144414 A JP 5144414A JP 14441493 A JP14441493 A JP 14441493A JP H0633945 A JPH0633945 A JP H0633945A
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JP
Japan
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universal joint
constant velocity
cage
velocity universal
race
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JP5144414A
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Inventor
James W Warnke
ジェイムズ、ダブルュー、ウォーンク
Steven L Ingalsbe
スティーヴン、エル、インガルスブ
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Dana Inc
Original Assignee
Dana Inc
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Publication date
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    • Y10S464/00—Rotary shafts, gudgeons, housings, and flexible couplings for rotary shafts
    • Y10S464/904—Homokinetic coupling
    • Y10S464/906—Torque transmitted via radially spaced balls

Abstract

(57)【要約】 【目的】 全体の寸法を増加させることなく、従来得ら
れるより大きい角運動及び軸線方向変位に適応できる交
差みぞ付き定速自在継手を提供することにある。 【構成】 交差みぞ付き定速自在継手４０のケージ４１
には、各みぞ内にボール２４を保持するように穴４４を
設けてある。穴４４は、継手中心に向かって開放する傾
いた側壁４５を持つように形成されている。傾いた側壁
は、各ボールと傾いた側壁との間の接触点４８をケージ
の下縁面から離して有効に位置させる。従ってケージの
内部穴半径は、交差みぞ付き定速自在継手の一層大きい
角運動及び軸線方向運動ができるように増すことができ
る。各ボールは、交差みぞ付き定速自在継手の作動中に
傾いた側壁に対し挟まれ、ケージがチャタリングを生じ
ないようにしてある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に自在継手、こと
に定速度形の自在継手用の改良された構造に関する。
【０００２】
【発明の背景】自在継手は、２本の回転軸間をこれ等の
軸を相対的に或る角度をなす向きにして回転駆動作用を
伴って連結する機械式継手装置である。自在継手は、一
般に車両の駆動列システムに使われる。たとえば自在継
手は一般に、車両エンジンにより回転駆動される駆動軸
と、車両車軸アセンブリに連結した入力軸との間を回転
駆動作用を伴って連結するのに使用される。その理由
は、駆動軸及び車軸アセンブリ入力軸が同軸に整合して
いることがあまりないからである。この不整合状態に適
応すると共に回転駆動作用を伴う連結作用をなお生ずる
ように、これ等の駆動軸及び入力軸間に自在継手を利用
する。
【０００３】自在継手は一般にその作動特性により分類
される。１つの重要な作動特性は、この自在継手により
互いに連結した２本の軸の相対角速度に係わる。定速形
自在継手では、２本の軸の瞬間角速度は、各軸の角度配
位に関係なくつねに等しい。非定速形の自在継手では、
２本の軸の瞬間角速度はこれ等の軸の角度配位に従って
変化する（ただし１回転に対する平均角速度は互いに等
しい）。
【０００４】典型的な定速自在継手は、軸の一方に連結
した円筒形の内レースと、軸の他方に連結した中空の円
筒形の外レースとを備えている。内レースの外面と外レ
ースの内面とにはそれぞれ複数のみぞを形成してある。
各みぞは、直線状に延び、大体において半円形の横断面
形状を持つ。内レースの外面に形成した各みぞは、外レ
ースの内面に形成した対応するみぞと関連する。互いに
関連する対の各みぞにはボールを配置してある。各ボー
ルは内レース及び外レースの間を駆動作用を伴って連結
する。内レース及び外レースの間には各ボールを各みぞ
内に保持するように、大体において中空円筒形のケージ
を設けてある。このケージは、円周方向の延びる内面及
び外面と、これ等の面を貫いて形成されたボールを受入
れて保持する複数の穴とを備えている。
【０００５】公知の形式の定速継手の１例では、内レー
スの外面に形成したみぞは、継手の回転軸線に対して交
互の向きに傾斜するように向きを定めてある。同様に外
レースの内面に形成したみぞも又、継手の回転軸線に対
して交互の向きに傾斜させてある。各対の互いに関連す
る内レースみぞ及び外レースみぞでは、内レースみぞは
継手の回転軸線に対して一方向に傾斜させるが、外レー
スみぞは反対方向に傾斜させる。すなわちこの形式の継
手は一般に交差みぞ付き定速継手（ｃｒｏｓｓｇｒｏｏ
ｖｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｊｏｉｎ
ｔ）又は簡単に交差みぞ付き継手と称する。
【０００６】多くの交差みぞ付き定速継手は、内レース
及びその協働する軸を外レース及びその協働する軸に対
して軸線方向に動かすことができる。すなわち内レース
の中心点（すなわち内レースの回転軸線と内レースを二
等分する直交面との交差部により定まる点）は外レース
の中心点から軸線方向に移動させることができる。この
軸線方向の移動は、この移動により２本の軸を作動中に
相対的に軸線方向に動かすことができるから望ましい。
【０００７】しかし２本の軸の間の運動に交差みぞ付き
定速継手が適応できることは、これ等の軸間の軸線方向
運動にこの継手が適応できることに対し逆の関係になる
ことが分っている。すなわち２つのレースの各中心点を
一層大きい距離にわたり移動させるに伴い、継手が適応
できるこれ等の軸の間の相対角運動は一層小さくなる。
たとえば典型的な継手は、内レース及び外レースの中心
点を１４．７ｍｍだけ変位させたときに、２本の軸間の
１８．０°の角度配置（ａｎｇｕｌａｒ ｏｒｉｅｎｔ
ａｔｉｏｎ）に適応する。この同じ継手は、このような
中心点が２４．０ｍｍだけ変位するときは、６．０°の
角度配置だけにしか適応しない。
【０００８】内レース及び外レースの角運動と軸線方向
変位との間のこの逆の関係は、交差みぞ付き継手の内部
構造の結果である。とくに内レースの中心点が、外レー
スの中心点から軸線方向に変位したときに、内レースの
角運動によりその中心点を外レースの中心点に対して横
方向に移動させる。従って内レースの中心点は、外レー
スの回転軸線との整合がはずれる。従って内レースの角
運動によりその外面をケージの内面に係合させ、それ以
上の角運動を妨げる。内レースの中心点のこの横方向運
動の量の角運動の量に対する比率は、内レース及び外レ
ースの各中心点の軸線方向変位の量と共に増加する。す
なわち内レース及び外レースの中心点が一層大きい距離
にわたり変位するに伴い、この継手はこれ等の中心点間
の一層小さい量の相対的角運動に適応することができ
る。
【０００９】特別な用途の特定の角運動及び軸線方向変
位の要求に適応するように交差みぞ付き継手を設計する
ことはよく知られている。これは通常、全継手構造を、
通常利用できるよりも一層大きい角運動及び軸線方向変
位に適応するように全継手構造を拡大することによって
達成できる。しかし、全体の寸法を増加させることな
く、従来得られるより大きい角運動及び軸線方向変位に
適応できる交差みぞ付き継手用の改良された構造を提供
することが望ましい。
【００１０】
【発明の概要】本発明は、同等の寸法の交差みぞ付き継
手で従来得られるよりも一層大きい角運動及び軸線方向
変位の両方に適応できる交差みぞ付き定速自在継手（ｃ
ｒｏｓｓ ｇｒｏｏｖｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｖｅｌｏ
ｃｉｔｙ ｕｎｉｖｅｒｓａｌｊｏｉｎｔ）用の改良さ
れた構造に係わる。本継手は複数の外みぞを持つ内レー
スと、複数の内みぞを持つ外レースと、関連する対の各
みぞ内に配置したボールとを備えている。各対のレース
みぞに対し、内レースみぞは継手の回転軸線に対し一方
向に傾けるが、外レースみぞは反対方向に傾ける。内レ
ース及び外レースの間には中空の円筒形のケージを設け
てある。このケージは、ボールみぞ内に保持するよう
に、これ等のボールを受入れる貫通する穴を形成してあ
る。このケージの内面の直径は、内レースを外レースに
対して軸線方向に、かつ角度的に動かすときに、内レー
スの中心点の横方向運動に適応するように拡大してあ
る。ケージを二等分する平面に対して傾斜した側壁を持
つ、ボール保持穴を形成してある。これ等の側壁は、ケ
ージの内面からその外面に相互に近づく向きにテーパを
付けてある。傾斜した側壁はボールの各接触点を、各穴
の縁部から作動中に損傷しないようにするのに十分な距
離だけ隔てて位置させる。さらに傾斜側壁はボールに係
合してケージが作動中にチャタリングを生じないように
する。
【００１１】以下本発明の種々の目的及び利点をその好
適とする実施例について添付図面により詳細に説明す
る。
【００１２】
【実施例】図１、２及び３には従来の交差みぞ付き定速
自在継手１０を示してある。従来の交差みぞ付き定速自
在継手１０は、一般に形状が中空の円筒形で回転軸線が
貫通する内レース１１を備えている。内レース１１はこ
れを貫いて中心のスプライン穴１２を形成してある。ス
プライン穴１２は、これと一緒に回転するように第１の
軸（図示してない）のスプライン付き端部を受入れるよ
うにしてある。
【００１３】内レース１１は、形状が一般に円筒形であ
るが回転軸線（図２に示す）に沿ってわずかに湾曲した
外面１３を備えている。内レース１１の外面１３には複
数のみぞ１４を形成してある。図示の実施例では外面１
３にこのようなみぞ１４を６条形成してあるが、設ける
みぞの数は一層多くても少なくてもよい。一般に半だ円
形又はゴシック形の横断面形状をそれぞれ持つみぞ１４
は直線状に延びている。各みぞ１４は内レース１１の回
転軸線に対して交互の向きに傾斜している。
【００１４】従来の交差みぞ付き定速自在継手はさら
に、同様に形状が一般に中空の円筒形で貫通する回転軸
線を持つ外レース１５を備えている。外レース１５は、
これと一緒に回転するようによく知られているようにし
て第２の軸（図示してない）に連結する。外レース１５
は、形状が一般に円筒形の内面１６を持つ。外レース１
５の内面１６には複数状のみぞ１７を形成してある。こ
のようなみぞ１７の条数は、内レース１１の外面１３に
形成したみぞ１４の条数と同じである。
【００１５】内レースみぞ１４の場合と同様に、外レー
スみぞ１７は直線状に延び一般に半だ円形又はゴシック
形の横断面形状を持つ。各みぞ１７は、外レース１５の
回転軸線に対して交互の向きに傾けてある。各外レース
みぞ１７は内レースみぞ１４の対応するみぞと協働す
る。各対の内レースみぞ１４及び外レースみぞ１７に対
し、内レースみぞ１４は継手の回転軸線に対し一方向に
傾いているが、その協働する外レースみぞ１７は反対方
向に傾斜する。
【００１６】内レース１１の外面１３と外レース１５の
内面１６との間には一般に中空の円筒形のケージ２０を
配置してある。ケージ２０は、形状が一般に円筒形の内
面２１と形状が一般に球面形の外面２２とを持つように
形成してある。ケージ２０の周辺のまわりには複数の穴
２３を形成してある。各穴２３は、内面２１から外面２
２まで半径方向に延びている。各穴２３内にはボール２
４を配置してある。図２に明らかなように各ボール２４
は、それぞれ内レース１１及び外レース１５に形成した
協働する交互に傾斜した各みぞ１４，１７内に部分的に
延びている。従って内レース１１及び外レース１５の間
に駆動作用を伴う連結状態が得られると共に、これ等の
レース間に相対角運動及び軸線方向変位が得られる。
【００１７】図３には従来の交差みぞ付き定速自在継手
１０のケージ２０の構造を詳細に例示してある。図３に
示すようにケージ２０を貫いて形成した各穴２３は一部
は１対の互いに対向する側壁２５により形成してある。
各側壁２５は各内部すみ縁部２６［各側壁２５と内面２
１との交差部に形成された］から各外部すみ縁部２７
［各側壁２５と外面２２との交差部に形成された］まで
延びている。各側壁２５は、ケージ２０を二等分する直
交面に対して平行に向く。すなわち各内部すみ縁部２６
を互いに隔離する距離は各外部すみ縁部２７を互いに隔
離する距離に等しい。
【００１８】前記したように各穴２３内には、ボール２
４を配置してある。図３に示すようにボール２４は各側
壁２５に接触点２８で接触する。ケージ２０は、各接触
点２８が内部すみ縁部２６から所定の距離だけ離れて位
置するように構成してある。この場合このような内部す
み縁部２６が交差みぞ付き定速自在継手１０の作動中に
削られたりその他の損傷を受けたりしないようになる。
図３に例示した例ではＲ１は、交差みぞ付き定速自在継
手１０の回転軸線から内部すみ縁部２６に延びる半径で
あり、Ｚ１は内部すみ縁部２６及び接触点２８間の距離
を表わす。典型的な従来の交差みぞ付き定速自在継手１
０では、半径方向距離Ｒ１は約１．２７０ｒｉｎである
が、半径方向距離Ｚ１は約０．０４０ｒｉｎである。
【００１９】前記したように従来の交差みぞ付き定速自
在継手１０が内レース１１及び外レース１５間の角運動
に適応できることは、交差みぞ付き定速自在継手１０が
これ等のレース間の軸線方向運動に適応できることに対
し逆の関係になる。このことは、内レース１１の中心点
が、内レース１１を外レース１５から軸線方向及び角度
的に変位させたときに外レース１５の中心点に対して横
方向に移動するから生ずる。従って内レース１１の外面
１３はケージ２０の内面２１に接触して、それ以上の角
運動を妨げる。すなわち全体寸法は増さないで軸線方向
運動及び角運動を増大できる交差みぞ付き定速自在継手
１０用の改良された構造を設けることが望ましい。
【００２０】図４には本発明による改良された交差みぞ
付き定速自在継手３０の第１の実施例の一部を例示して
ある。交差みぞ付き定速自在継手３０は、従来のケージ
２０の代りに改良されたケージ３１を使ったことを除い
て前記した従来の交差みぞ付き定速自在継手１０と同様
である。ケージ３１は、形状が一般に円筒形の内面３２
と、形状が一般に球面形の外面３３とを持つように形状
してある。ケージ３１の周辺のまわりには複数個の穴３
４を形成してある。各穴３４は、内面３２から外面３３
に半径方向に延びている。ボール２４は各穴３４内に配
置してある。
【００２１】ケージ３１を貫いて形成した各穴３４は、
互いに対向する１対の側壁３５により一部を形成されて
いる。各側壁３５は、各すみ縁部３６［各側壁３５と内
面３２との交差部に形成された］から各すみ縁部３７
［各側壁３５と外面３３との交差部に形成された］まで
延びる。従来のケージ２０の場合と同様にケージ３１の
各側壁３５は、ケージ３１を二等分する直交面に対して
平行に向いている。すなわち各内部すみ縁部３６を互い
に隔てる距離は各外部すみ縁部３７を互いに隔てる距離
に等しい。
【００２２】図４に示すようにボール２４は各側壁３５
に接触点３８で接触する。図４に例示した実施例ではＲ
２は、交差みぞ付き定速自在継手３０の回転軸線から内
部すみ縁部３６まで延びる半径である。Ｚ２は内部すみ
縁部３６と接触点３８との間の距離を示す。軸線方向及
び角度的に増大した運動に適応するように、改良された
交差みぞ付き定速自在継手３０の半径方向距離Ｒ２は従
来交差みぞ付き定速自在継手１０の半径方向距離Ｒ１よ
り大きい。たとえば半径Ｒ２は約１．２００インチであ
る。従って改良された交差みぞ付き定速自在継手３０の
内レースは、約０．０４０インチの付加的な横方向移動
を許容し、交差みぞ付き定速自在継手３０の軸線方向運
動能力及び角運動能力が著しく増加する。
【００２３】半径方向距離Ｒ２が０．０２０インチだけ
増加すると、半径方向距離Ｚが同様な量だけ減る。すな
わち内部すみ縁部３６を、接触点３８から隔離する半径
方向距離Ｚ２は約０．０２０インチまで減る。このこと
は若干の場合に適当に機能するが、これはボール２４が
交差みぞ付き自在継手３０の作動中に、内部すみ縁部３
６を削り又はその他の損傷を生じないようにするには十
分でないことが分っている。すなわち軸線方向及び角度
的な増大した運動を許容するだけでなく内部すみ縁部が
損傷されないようにする交差みぞ付き定速自在継手３０
に対しさらに向上した構造の得られることが望ましい。
【００２４】図５には本発明によるさらに改良された交
差みぞ付き定速自在継手４０の第２の実施例の一部を示
してある。交差みぞ付き定速自在継手４０は、ケージ３
１の代りにさらに改良されたケージ４１を設けたことを
除いて前記した交差みぞ付き定速自在継手３０と同様で
ある。ケージ４１は、形状が一般に円筒形の内面４２
と、形状が一般に球面形の外面４３とを持つように形成
してある。ケージ４１の周辺のまわりには複数の穴４４
を形成してある。各穴４４は内面４２から外面４３まで
半径方向に延びている。各穴４４内にはボール２４を配
置してある。
【００２５】ケージ４１を貫いて形成した各穴４４は、
互いに対向する１対の側壁４５により一部を形成されて
いる。側壁４５は、各すみ縁部４６［各側壁４５と内面
４２との交差部に形成された］から各すみ縁部４７［各
側壁４５と外面４３との交差部に形成された］まで延び
ている。従来のケージ２０又はケージ３１とは異なっ
て、ケージ４１の側壁４５は、ケージ４１を二等分する
直交面に対して平行な向きになっていない。前記の場合
とは異なって各側壁４５は、ケージ４１を二等分する直
交面に対し或る角度をなす向きにしてある。すなわち各
内部すみ縁部４６を互いに隔てる距離は、各外部すみ縁
部４７を互いに隔てる距離より大きい。たとえば各側壁
４５は、ケージ４１を二等分する直交面に対して約７°
の角度をなす向きにしてある。
【００２６】図５に示すようにボール２４は、各側壁４
５に接触点４８で接触する。図５に示した実施例では、
Ｒ３は、交差みぞ付き定速自在継手４０の回転軸線から
内部すみ縁部４６まで延びる半径を表わし、又Ｚ３は内
部すみ縁部４６及び接触点４８の間の距離を表わす。さ
らに改良された交差みぞ付き定速自在継手４０の半径方
向距離Ｒ３は、改良された交差みぞ付き定速自在継手３
０の半径方向距離Ｒ２に等しい。すなわち交差みぞ付き
定速自在継手４０は、交差みぞ付き定速自在継手３０と
同じ増大した軸線方向能力及び角度的に増大した能力が
得られる。
【００２７】しかし距離Ｚ３は、半径方向距離Ｚ２より
かなり大きい。たとえば各側壁３５の角度配置の大きさ
によって、距離Ｚ３は約０．０４０インチ又はそれ以上
である。内部すみ縁部４６及び接触点４８間のこの増大
した隔離距離により、各ボール２４は、交差みぞ付き定
速自在継手４０の作動中にこのような内部すみ縁部４６
を確実に損傷しない。
【００２８】この実施例の重要な特徴は従って、ケージ
４１の傾斜した各側壁４５によりケージ４１の内面４２
の半径を増すことができ、交差みぞ付き定速自在継手４
０の軸線方向及び角度的な増大した能力を得ることがで
きる。これと同時に傾斜した各側壁４５は、接触点４８
を内部すみ縁部４６から内部すみ縁部４６が、交差みぞ
付き定速自在継手４０の作動中に損傷を受けないように
するのに十分な距離に有効に位置させる。さらに交差み
ぞ付き定速自在継手４０の作動角度が変化し、ボール２
４は内レース及び外レースによりケージ４１内で絶えず
位置を変えるから、傾斜した各側壁４６が、ボール２４
を挟み、ケージ４１が動かないようにすることが分っ
た。従って作動中のケージ４１のチャタリングを防ぐこ
とができる。
【００２９】以上本発明の好適な実施例を添付図面につ
いて詳細に説明したが本発明はなおその精神を逸脱しな
いで種々の変化変型を行うことができるのはもちろんで
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の交差みぞ付き定速自在継手の１例の展開
斜視図である。
【図２】組立てて示す図１の従来の交差みぞ付き定速自
在継手の軸断面図である。
【図３】図２の従来の交差みぞ付き定速自在継手の一部
の拡大軸断面図である。
【図４】本発明による改良された交差みぞ付き定速自在
継手の第１の実施例を示す図３と同様な断面図である。
【図５】本発明の改良された交差みぞ付き定速自在継手
の第２の実施例の図４と同様な断面図である。
【符号の説明】
１１ 内レース １３ 外面 １４ みぞ １５ 外レース １６ 内面 １７ みぞ ２４ ボール ３０，４０ 交差みぞ付き定速自在継手 ３１，４１ ケージ ３４，４４ 穴 ３５，４５ 側壁

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 交差みぞ付き定速自在継手において、回
    転軸線を規定し、この回転軸線に対して交互に傾斜した
    複数の外レースみぞを形成した内面を備えた中空の外レ
    ースと、 前記交差みぞ付き定速自在継手の回転軸線に対して交互
    に傾斜し、それぞれ前記外レースのみぞのうちの１つに
    関連する複数の内レースみぞを形成した外面を備え、前
    記互いに関連する前記内レースみぞ及び外レースみぞ
    を、前記交差みぞ付き定速継手の回転軸線に対し互いに
    反対の向きに傾斜させるように、前記外レース内に配置
    した内レースと、 前記の互いに関連する各対の内レースみぞ及び外レース
    みぞ内に配置したボールと、 前記内レースと前記外レースとの間に配置され、前記内
    レースみぞ及び外レースみぞ内にボールを保持するよう
    に貫通した複数個の穴を持つ中空のケージと、を備え、
    前記穴に、前記ケージを二等分する面に対して傾斜した
    側壁を設けて成る、交差みぞ付き定速自在継手。
  2. 【請求項２】 前記ケージの前記各側壁を、このケージ
    を二等分する平面に対して約７°の角度をなす向きにし
    た、請求項１の交差みぞ付き定速自在継手。
  3. 【請求項３】 前記ケージに、（イ）内面と、（ロ）こ
    の内面と前記側壁との交差部に形成された１対の内部す
    み縁部と、（ハ）外面と、この外面と前記側壁との交差
    部に形成された１対の外部すみ縁部とを設け、前記内部
    すみ縁部を隔離する距離を、前記外部すみ縁部を隔離す
    る距離より大きくした、請求項１の交差みぞ付き定速自
    在継手。
  4. 【請求項４】 前記ケージの前記外面の形状を、大体に
    おいて球面形にした、請求項３の交差みぞ付き定速自在
    継手。
  5. 【請求項５】 前記ケージの前記内面の形状を大体にお
    いて円筒形にした、請求項３の交差みぞ付き定速自在継
    手。
JP5144414A 1992-05-27 1993-05-25 交差みぞ付き定速自在継手 Pending JPH0633945A (ja)

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US889166 1997-07-07

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