WO2006082781A1 - 摺動式等速自在継手 - Google Patents

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WO2006082781A1
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cage
peripheral surface
constant velocity
universal joint
velocity universal
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Naohiro Une
Katsuhiro Suzuki
Tatsuhiro Goto
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Ntn Corporation
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    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
    • F16D3/22—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
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    • F16D3/226—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts the groove centre-lines in each coupling part lying on a cylinder co-axial with the respective coupling part
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
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    • F16D3/223—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts
    • F16D2003/22303—Details of ball cages
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S464/00—Rotary shafts, gudgeons, housings, and flexible couplings for rotary shafts
    • Y10S464/904—Homokinetic coupling
    • Y10S464/906—Torque transmitted via radially spaced balls

Definitions

  • the present invention is used, for example, in a power transmission mechanism of an automobile or various industrial machines, and is a ball-type sliding type that allows axial displacement and angular displacement between two axes of a driving side and a driven side. It relates to a constant velocity universal joint.
  • Constant velocity universal joints are used to transmit torque at a constant angular speed by connecting a rotating shaft on the drive side and a rotating shaft on the driven side in the power transmission system of automobiles and various industrial machines.
  • the fixed type allows only angular displacement
  • the sliding type allows both angular displacement and axial displacement.
  • a double offset type constant velocity universal joint (hereinafter referred to as DOJ) is well known as a ball-type sliding constant velocity universal joint using a ball as a torque transmission element.
  • This DOJ typically has 6 or 8 torque transmission balls, and the circumferential arrangement (pitch) of the torque transmission balls is 6 equal pitches (60 °) or 8 equal pitches (45 °) is normal.
  • FIG. 10 shows a DOJ using six torque transmission balls.
  • DOJ consists of outer ring 1, inner ring 2, torque transmission ball 3 and cage 4 as the main components.
  • the torque transmission balls are arranged at an equal pitch of 60 °.
  • the outer ring 1, inner ring 2 and cage 4 which are the components of the DOJ other than this torque transmission ball are also track grooves 5 and 6 formed in the outer ring 1 and inner ring 2, respectively, and the pockets provided in the cage 4. 7 is also arranged at an equal pitch in accordance with the arrangement of the torque transmission balls 3 described above.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 1-50767
  • the track grooves 5 and 6 are evenly distributed at 60 °, so it has a rotational 6th order frequency, which is the natural frequency around the undercarriage of the vehicle. May cause unpleasant vibrations or humming.
  • An object of the present invention is to provide a sliding type constant velocity universal joint capable of suppressing the generation of unpleasant vibrations and a booming noise caused by an induced thrust force.
  • the present invention has the following constituent elements.
  • the present invention provides an outer ring in which a plurality of track grooves extending in the axial direction are formed on a cylindrical inner peripheral surface, an inner ring in which a plurality of track grooves extending in the axial direction are formed in a spherical outer peripheral surface, and the outer ring A spherical surface of the cage, comprising: n torque transmission balls each incorporated in a ball track formed by a pair of a track groove and a track groove of the inner ring; and a cage having a pocket for holding the torque transmission ball.
  • the cage or outer ring is subjected to torque rotation.
  • a feature is provided that reduces the n-th order component of the induced thrust generated.
  • the present invention provides another means for reducing the n-th order component of the induced thrust, and the following are preferable.
  • the circumferential arrangement of the ball tracks is kept at an equal pitch, and only the circumferential arrangement of the cage pockets is set to a random unequal pitch. Circumferential direction of cage pocket If the arrangement is an unequal pitch, the column width between pockets is random. As a result, the nth-order component of the induced thrust force can be reduced by making the frictional force between the outer ring and the cage irregular during rotation when torque is applied.
  • the circumferential arrangement of the ball track and the cage pocket is kept at an equal pitch, and the circumferential length of the pocket is made non-uniform at least at one or more locations.
  • the pocket width between the pockets is random, as in the case where the circumferential arrangement of the pockets of the cage is randomly set at unequal pitches. Therefore, the contact area between the inner peripheral surface of the outer ring and the outer peripheral surface of the cage becomes non-uniform, and the fluctuation component of the frictional force generated in each phase also becomes non-uniform, so the nth-order component of the induced thrust force can be reduced.
  • the width of the contact portion between the inner peripheral surface of the outer ring and the outer peripheral surface of the cage is made non-uniform at least at one or more locations.
  • the width of the contact portion between the inner peripheral surface of the outer ring and the outer peripheral surface of the cage is made non-uniform at least at one or more locations, so that the circumferential direction of the pocket as described in the previous item (2)
  • the contact area between the inner surface of the outer ring and the outer surface of the cage is non-uniform, and the fluctuation component of the frictional force generated in each phase is not the same as when the length is non-uniform at least at one location. Since it becomes uniform, the nth-order component of the induced thrust force can be reduced.
  • the surface roughness of the contact portion between the inner peripheral surface of the outer ring and the outer peripheral surface of the cage is made uneven at least at one or more locations.
  • the surface roughness of the contact portion between the inner peripheral surface of the outer ring and the outer peripheral surface of the cage is made non-uniform at least at one or more locations, so that the inner peripheral surface of the outer ring is Similar to the case where the width of the contact part with the outer peripheral surface of the cage is made non-uniform at least in one place, the fluctuation component of the frictional force generated in each phase is also non-uniform, so the nth-order component of the induced thrust force is reduced. Can be reduced.
  • the inner circumferential surface of the cage is shifted in the radial direction of the center of curvature of the outer circumferential surface of the inner ring when viewed in a section including the axis of the joint.
  • the position It is desirable to have a center of curvature, a radius of curvature larger than the radius of curvature of the outer peripheral surface of the inner ring, and an axial clearance of 5 to 50 ⁇ m between the torque transmission ball and the cage pocket.
  • the inner peripheral surface of the cage is formed of a cylindrical surface extending over an arbitrary axial dimension of the central portion and inner rings positioned on both sides thereof. It is desirable to connect the outer peripheral surface and a partial spherical surface with the same radius of curvature, and to provide an axial clearance of 5 to 50 / zm between the torque transmission ball and the cage pocket.
  • the present invention (1) a configuration in which the circumferential arrangement of the ball tracks is set to an equal pitch, and the circumferential arrangement of the cage pockets is set to a random unequal pitch, (2) the ball track The circumferential arrangement of the pockets is equal, the circumferential arrangement of the cage pockets is equal, and the circumferential length of the pockets is non-uniform at least at one location.
  • FIG. 1 and FIG. 2 show an overall configuration and diagram of a six-ball DOJ as one embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4a and 4b show the cage of FIG. 2, respectively.
  • DOJ is composed of an outer ring 10, an inner ring 20, a torque transmission ball 30 and a cage 40 as main components.
  • the outer ring 10 has a cup shape that opens at one end and rotates to the opposite side of the opening end. It has a shaft portion 16 that is coupled to the shaft (see FIG. 1).
  • the inner peripheral surface 12 of the outer ring 10 is cylindrical, and six track grooves 14 extending in the axial direction are formed on the cylindrical inner peripheral surface 12 (see FIG. 2).
  • the inner ring 20 has a spherical outer peripheral surface 22, and six track grooves 24 extending in the axial direction are formed on the spherical outer peripheral surface 22 (see FIG. 3).
  • the inner ring 20 has a selection hole 26 for coupling with the rotating shaft.
  • the track groove 14 of the outer ring 10 and the track groove 24 of the inner ring 20 are paired to form a ball track, and one torque transmission ball 30 is incorporated in each ball track.
  • the torque transmission ball 30 plays a role of transmitting torque by being interposed between the outer ring 10 and the inner ring 20.
  • Each torque transmission ball 30 is held in a pocket 46 formed in the circumferential direction of the cage 40.
  • the cage 40 is in contact with the cylindrical inner peripheral surface 12 of the outer ring 10 at the outer peripheral surface 42, and is in contact with the spherical outer peripheral surface 22 of the inner ring 20 at the inner peripheral surface 44.
  • the center Oo of the outer peripheral surface 42 of the cage 40 and the center Oi of the inner peripheral surface 44 are offset by an equal distance on the opposite sides in the axial direction across the pocket center O (see FIG. 1). Therefore, when torque is transmitted with the joint at an operating angle, the torque transmitting ball 30 is always in a plane that bisects the angle formed by the rotating shaft of the outer ring 10 and the rotating shaft of the inner ring 20. This ensures the constant velocity of the joint.
  • the circumferential arrangement of the ball tracks is set to an equal pitch ⁇ , and the circumferential arrangement of the pockets 46 of the cage 40 is 55 °. more than
  • the random unequal pitch is set to ⁇ . That is, as shown in FIG.
  • the track groove 14 of 0 and the track groove 24 of the inner ring 20 are arranged circumferentially at an equal pitch ⁇ ,
  • the pockets 46 in the cage 40 are circumferential with random unequal pitches j8 to ⁇ .
  • the unequal pitches j8 to ⁇ of the pockets 46 of the cage 40 are set to 55.
  • the minimum pocket width W required for strength in cage 40 is required.
  • the circumferential arrangement of the pockets 46 of the cage 40 is random unequal pitches j8 to ⁇ , and the circumferential length L of the pockets 46 of the cage 40 is equal.
  • the direction length L is set in consideration of the circumferential movement of the torque transmission ball 30 according to the maximum operating angle of the joint.
  • the induced thrust force generated when the DOJ rotates with torque applied is caused by a friction force generated between internal components.
  • the frictional force between the track groove 14 of the outer ring 10 and the torque transmitting ball 30 and the frictional force between the inner peripheral surface 12 of the outer ring 10 and the outer peripheral surface 42 of the cage 40 are generated. It is cited as a factor.
  • the pockets 46 in the cage 40 are arranged in the circumferential direction at random unequal pitches ⁇ to ⁇ .
  • the contact area between the inner peripheral surface 12 of the outer ring 10 and the outer peripheral surface 42 of the cage 40 becomes uneven, and the fluctuation component of the frictional force generated in each phase also becomes uneven.
  • the induced thrust which is the composition of the frictional force of each phase (six)
  • the 6th-order component becomes prominent when the frictional force variation of each phase draws the same waveform.
  • the variation component of the frictional force generated in each phase is also nonuniform, so that the sixth-order component of the induced thrust force can be reduced.
  • FIG. 5 shows the results of measurement of the induced thrust force for the conventional product with the 6-ball DOJ and the product of the present invention.
  • the horizontal axis represents the operating angle (0 ° to 15 °)
  • the vertical axis represents the induced thrust (N)
  • the broken line plots the measured values for the conventional product
  • the solid line plots the measured values for the implemented product. It is clear that the implemented product has a sufficient effect of reducing the sixth component of the induced thrust force.
  • the circumferential length of pocket 46 is different from ⁇ to make it nonuniform ( ⁇ ⁇ ⁇ ).
  • the circumferential length of the pockets 46 is not limited to one pocket 46, but may be two or more.
  • the circumferential arrangement of the pockets 46 of the cage 40 is set to random unequal pitches j8 to ⁇ .
  • the inter-pocket column width is random.
  • the width of the column located on both sides of the pocket 46 of the circumferential length ⁇ V 1S The circumferential length
  • the width of the contact portion 50 between the inner peripheral surface 12 of the outer ring 10 and the outer peripheral surface 42 of the cage 40 is non-uniform at least in one place.
  • the width Q of one contact portion 50 is different from the width Q of the other contact portions 50.
  • the non-uniform width of the touch part 50 is not limited to one contact part 50 and may be two or more.
  • the above-described width of the contact portion 50 means the width between pocket pockets on the outer peripheral surface of the cage 40 (see FIG. 7).
  • the contact area between the inner peripheral surface 12 of the outer ring 10 and the outer peripheral surface 42 of the cage 40 is the same as in the above-described embodiment in which the circumferential length of the pocket 46 is nonuniform at at least one location. Becomes non-uniform and the fluctuation component of the frictional force generated in each phase also becomes non-uniform, and as a result, the sixth-order component of the induced thrust force can be reduced.
  • FIGS. 8 and 9 allows the inner ring 20 and the cage 40 to move relative to each other in the axial direction and releases the restraint of the torque transmission ball 30 to facilitate rolling. This embodiment is applicable to the above-described embodiments shown in FIGS.
  • the radius of curvature r of the outer peripheral surface 22 of the inner ring 20 is set to be equal to that of the inner peripheral surface 44 of the cage 40.
  • the radius of curvature R is set smaller than that, and the center of curvature Oa of the outer peripheral surface 22 of the inner ring 20 and the center of curvature Ob of the inner peripheral surface 44 of the cage 40 are shifted in the radial direction.
  • axial clearances ⁇ and ⁇ are formed between the outer peripheral surface 22 of the inner ring 20 and the inner peripheral surface 44 of the cage 40, and the axial displacement of the inner ring 20 relative to the cage 40 due to the presence of these clearances ⁇ and ⁇ '. Is possible.
  • the inner peripheral surface 44 of the cage 40 is formed by connecting a cylindrical surface 44a having a diameter D over the axial dimension ⁇ of the central portion and partial spherical surfaces 44b on both sides thereof.
  • the radius of curvature R of the partial spherical surface 44b is the clearance between the outer peripheral surface 22 of the inner ring 20 equal to the curvature radius r of the outer peripheral surface 22 of the inner ring 20 and the inner peripheral surfaces (44a, 44b) of the cage 40, ⁇ , ⁇ , Formed
  • the circumferential arrangement of the ball tracks is equal pitch a, and the circumferential arrangement of the pockets 46 of the cage 40 is a random irregularity of 55 ° or more.
  • the clearance between the inner ring 20 and the cage 40 is ⁇ , ⁇ ′ or ⁇ , ⁇ ′.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an overall configuration of a six-ball DOJ in an embodiment of a DOJ according to the present invention.
  • FIG. 2 is a right side view showing the DOJ of FIG.
  • FIG. 3a is a side view showing an inner ring in the DOJ of FIG.
  • FIG. 3b is a cross-sectional view of FIG. 3a.
  • FIG. 4a is a cross-sectional view of a cage at a DOJ in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4b is a sectional view of FIG. 4b.
  • FIG. 5 is a graph showing the measurement results of the sixth-order component of induced thrust.
  • FIG. 6a is a cross-sectional view of a cage at DOJ in another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6b is a cross-sectional view of FIG. 6b.
  • FIG. 7 is a side view showing DOJ in another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of an inner ring and a cage showing another embodiment.
  • FIG. 10 is a side view showing a conventional DOJ (6 balls).

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Abstract

　不快な振動やこもり音等の発生を抑制する。円筒状内周面１２に軸方向に延びる複数のトラック溝１４を形成した外輪１０と、球面状外周面２２に軸方向に延びる複数のトラック溝２４を形成した内輪２０と、外輪１０のトラック溝１４と内輪２０のトラック溝２４との対で形成されるボールトラックに一個ずつ組み込んだ６個のトルク伝達ボール３０と、そのトルク伝達ボール３０を保持するポケット４６を有するケージ４０とを備え、そのケージ４０の球面状外周面４２の中心Ｏｏと球面状内周面４４の中心Ｏｉを、継手中心Ｏを挟んで軸方向に互いに逆方向に等距離だけオフセットさせた等速自在継手において、ボールトラックの円周方向配置を等ピッチにすると共に、ケージ４０のポケット４６の円周方向配置を５５°以上のランダムな不等ピッチとする。

Description

明 細 書
摺動式等速自在継手
技術分野
[0001] 本発明は、例えば、自動車や各種産業機械の動力伝達機構において使用されるも ので、駆動側と従動側の二軸間で軸方向変位および角度変位を許容するボールタ イブの摺動式等速自在継手に関する。
背景技術
[0002] 等速自在継手は、自動車や各種産業機械の動力伝達系において、駆動側の回転 軸と従動側の回転軸を連結して等角速度でトルクを伝達するもので、固定式と摺動 式がある。固定式が角度変位のみを許容するのに対し、摺動式は角度変位と軸方向 変位の両方を許容するタイプである。
[0003] トルク伝達要素としてボールを用いるボールタイプの摺動式等速自在継手として、 ダブルオフセット型等速自在継手 (以下、 DOJと称す）がよく知られている。この DOJ では、トルク伝達ボールを 6個または 8個有するものが代表的であり、そのトルク伝達 ボールの円周方向配置 (ピッチ）は、 6個等ピッチ（60° )または 8個等ピッチ (45° ) が通常である。
[0004] 図 10は 6個のトルク伝達ボールを用いた DOJを示す。 DOJは、外輪 1と、内輪 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して成り立つている。図示するよ うにトルク伝達ボールは 60° の等ピッチで配置されている。このトルク伝達ボール以 外の DOJの構成要素である外輪 1、内輪 2およびケージ 4についても、また、外輪 1、 内輪 2にそれぞれ形成されたトラック溝 5, 6、およびケージ 4に設けられたポケット 7も 、前述のトルク伝達ボール 3の配置に準じて、等ピッチで配置されている。
特許文献 1：特開平 1― 50767号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 図 10に示す従来タイプの DOJ (トルク伝達ボールの数： 6)では、トルク伝達ボール 3、内外輪 2, 1のトラック溝 6, 5およびケージ 4のポケット 7の円周方向配置は 6個等 ピッチ（60° )となって 、る。この種の等速自在継手にぉ 、ては、トルクが負荷され回 転する時、すなわち、動力を伝達している時、等速自在継手の軸方向にスラスト力が 誘起される（誘起スラスト力）。この誘起スラスト力は、 1回転中にトラック溝 5, 6の個数 と同回数の変動を伴う。従来タイプの DOJ (トルク伝達ボールの数: 6)では、トラック溝 5, 6が 60° 等配となっているため、回転 6次の振動数を有し、これが車両の足回りの 固有振動数と共振して不快な振動やこもり音などを発生させる場合がある。
[0006] 本発明の目的は、誘起スラスト力による不快な振動やこもり音などの発生を抑制し 得る摺動式等速自在継手を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0007] 前述の目的を達成するため、本発明は以下の構成要件を具備する。
[0008] 本発明は、円筒状内周面に軸方向に延びる複数のトラック溝を形成した外輪と、球 面状外周面に軸方向に延びる複数のトラック溝を形成した内輪と、前記外輪のトラッ ク溝と前記内輪のトラック溝との対で形成されるボールトラックに一個ずつ組み込んだ n個のトルク伝達ボールと、前記トルク伝達ボールを保持するポケットを有するケージ とを備え、前記ケージの球面状外周面の中心と球面状内周面の中心を、ケージ中心 を挟んで軸方向に互いに逆方向に等距離だけオフセットさせた等速自在継手にお いて、前記ケージあるいは外輪に、トルク回転時に発生する誘起スラストの n次成分 を低減する手段を設けたことを特徴とする。
[0009] ここで、トルク伝達ボールが n個であれば、誘起スラストの n次成分を低減すること〖こ なることから、そのトルク伝達ボールが 6個の場合、誘起スラストの 6次成分を低減す ることになる。例えば、 6個ボールの DOJにおいて誘起スラスト力の 6次成分を低減す るには、ボールトラックの円周方向配置を不等ピッチとすればよい（特許文献 1参照） 。本発明は、誘起スラストの n次成分を低減する他の手段を提供するものであり、以下 のものが好ましい。
[0010] (1)まず第一に、ボールトラックの円周方向配置を等ピッチにすると共に、ケージの ポケットの円周方向配置をランダムな不等ピッチとしたことである。
[0011] この発明では、ボールトラックの円周方向配置を等ピッチのままで、ケージのポケッ トの円周方向配置のみをランダムな不等ピッチとする。ケージのポケットの円周方向 配置を不等ピッチとすれば、そのポケット間柱幅がランダムとなる。これにより、トルク が負荷される回転時、外輪とケージ間の摩擦力を不規則にして誘起スラスト力の n次 成分を低減できる。
[0012] (2)第二に、ボールトラックの円周方向配置を等ピッチにすると共に、ケージのボケ ットの円周方向配置を等ピッチとし、かつ、ポケットの円周方向長さを少なくとも一箇 所以上で不均一にしたことである。
[0013] この発明では、ボールトラックおよびケージポケットの円周方向配置を等ピッチのま まで、ポケットの円周方向長さを少なくとも一箇所以上で不均一にすることにより、前 項（1)で述べたようにケージのポケットの円周方向配置をランダムに不等ピッチとした 場合と同様、ポケット間柱幅がランダムとなる。従って、外輪の内周面とケージの外周 面との接触面積が不均一になり、各位相に発生する摩擦力の変動成分も不均一に なることから、誘起スラスト力の n次成分を低減できる。
[0014] (3)第三に、前記外輪の内周面とケージの外周面との接触部の幅を少なくとも一箇 所以上で不均一にしたことである。
[0015] この発明では、外輪の内周面とケージ外周面との接触部の幅を少なくとも一箇所以 上で不均一にすることにより、前項（2)で述べたようにポケットの円周方向長さを少な くとも一箇所以上で不均一にした場合と同様、外輪の内周面とケージの外周面との 接触面積が不均一になり、各位相に発生する摩擦力の変動成分も不均一になること から、誘起スラスト力の n次成分を低減できる。
[0016] (4)第四に、外輪の内周面とケージの外周面との接触部の面粗さを少なくとも一箇 所以上で不均一にしたである。
この発明では、外輪の内周面とケージ外周面との接触部の面粗さを少なくとも一箇 所以上で不均一にすることにより、前項（3)で述べたように外輪の内周面とケージ外 周面との接触部の幅を少なくとも一箇所以上で不均一にした場合と同様、各位相に 発生する摩擦力の変動成分も不均一になることから、誘起スラスト力の n次成分を低 減できる。
[0017] 前述（1)〜（4)のいずれかの構成力もなる DOJにおいて、継手の軸線を含む断面 で見て、ケージの内周面は、内輪の外周面の曲率中心力 径方向にずらした位置に 曲率中心をもち、内輪の外周面の曲率半径より大きい曲率半径で形成され、かつ、ト ルク伝達ボールとケージのポケットとの間に 5〜50 μ mの軸方向すきまを設けること が望ましい。
[0018] また、前述（1)〜（4)のいずれかの構成力もなる DOJにおいて、ケージの内周面を 、中央部の任意の軸方向寸法にわたる円筒面と、その両側に位置する内輪の外周 面と同一曲率半径の部分球面とを結んで形成し、かつ、トルク伝達ボールとケージの ポケットとの間に 5〜50 /z mの軸方向すきまを設けることが望ましい。
[0019] このような構成を採用することにより、内輪とケージとの間に軸方向すきまが形成さ れ、継手内部のスライド抵抗が非常に小さくなる。従って、この等速自在継手を自動 車の駆動車軸に用いた場合、オートマチックトランスミッション車におけるアイドリング 時などのように、比較的小さなトルクが負荷された状態でエンジン側力もの振動が作 用しても、その振動が吸収されて車体への伝達が断たれるので、車体の振動を抑え ることがでさる。
発明の効果
[0020] 本発明によれば、（1)ボールトラックの円周方向配置を等ピッチにすると共に、ケー ジのポケットの円周方向配置をランダムな不等ピッチとした構成、 (2)ボールトラック の円周方向配置を等ピッチにすると共に、ケージのポケットの円周方向配置を等ピッ チとし、かつ、ポケットの円周方向長さを少なくとも一箇所以上で不均一にした構成、 (3)外輪の内周面とケージの外周面との接触部の幅を少なくとも一箇所以上で不均 一にした構成、（4)外輪の内周面とケージの外周面との接触部の面粗さを少なくとも 一箇所以上で不均一にした構成とすることにより、誘起スラスト力の n次成分を低減で きるので、車両の振動やこもり音などを抑えることが可能となり、車室内への振動伝達 を防止できると共に車室内での静粛性を確保することができる。
発明を実施するための最良の形態
[0021] 図 1および図 2は本発明の一つの実施形態として、 6個ボール DOJの全体構成、図
3aおよび図 3bは図 2の内輪、図 4aおよび図 4bは図 2のケージをそれぞれ示す。
[0022] DOJは外輪 10と内輪 20とトルク伝達ボール 30とケージ 40とを主要な構成要素とし て成り立つている。外輪 10は一端にて開口したカップ状で、開口端の反対側に回転 軸と結合する軸部 16を有する（図 1参照)。外輪 10の内周面 12は円筒状で、その円 筒状内周面 12に、軸方向に伸びる 6本のトラック溝 14が形成されている（図 2参照)。 内輪 20は球面状外周面 22を有し、その球面状外周面 22に、軸方向に伸びる 6本の トラック溝 24が形成されている（図 3参照)。内輪 20は回転軸と結合するためのセレ ーシヨン孔 26を有して!/、る。
[0023] 外輪 10のトラック溝 14と内輪 20のトラック溝 24とが対をなしてボールトラックを形成 し、各ボールトラックに 1個ずつトルク伝達ボール 30が組み込んである。トルク伝達ボ ール 30は外輪 10と内輪 20との間に介在してトルクを伝達する役割を果たす。各トル ク伝達ボール 30は、ケージ 40の円周方向に形成されたポケット 46内に保持されて いる。ケージ 40は、外周面 42にて外輪 10の円筒状内周面 12と接し、内周面 44にて 内輪 20の球面状外周面 22と接して 、る。
[0024] また、ケージ 40の外周面 42の中心 Ooと内周面 44の中心 Oiは、ポケット中心 Oを 挟んで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 1参照)。従つ て、継手が作動角をとつた状態でトルクを伝達するとき、トルク伝達ボール 30は、常に 、外輪 10の回転軸と内輪 20の回転軸とがなす角を二等分する平面内に位置し、こ れにより、継手の等速性が確保される。
[0025] この実施形態では、図 2、図 4aおよび図 4bに示すように、ボールトラックの円周方 向配置を等ピッチ α とし、かつ、ケージ 40のポケット 46の円周方向配置を 55° 以上
0
のランダムな不等ピッチ 〜β に設定している。すなわち、図 2に示すように外輪 1
1 6
0のトラック溝 14および内輪 20のトラック溝 24は等ピッチ α で円周方向に配置され、
0
図 4aに示すようにケージ 40のポケット 46はランダムな不等ピッチ j8 〜β で円周方
1 6 向に配置されている。このようにケージ 40のポケット 46の円周方向配置をランダムな 不等ピッチ 〜β としたことにより、ケージ 40のポケット間柱幅 W〜Wも同時にラ
1 6 1 6 ンダムとなる。
[0026] ここで、 6個ボール DOJの場合、ケージ 40のポケット 46の不等ピッチ j8 〜 β を 55
1 6
。 以上とする必要がある。このようにケージ 40のポケット 46の不等ピッチ j8 〜β を 5
1 6
5° 以上とすることにより、ケージ 40において強度上必要なポケット間柱幅 Wの最小
2 寸法を確保する。つまり、ポケット 46の不等ピッチ j8 〜β を 55° より小さくすると、 ケージ 40の強度を確保することが困難となる。
[0027] 以上のようにケージ 40のポケット 46の円周方向配置をランダムな不等ピッチ j8 〜 β とし、ケージ 40のポケット 46の円周方向長さ Lは等長である。ポケット 46の円周
6 1
方向長さ Lは継手の最大作動角によるトルク伝達ボール 30の円周方向移動分を考 慮して設定する。
[0028] DOJにおいてトルクが負荷され回転する時に発生する誘起スラスト力は、内部構成 部品間に生じる摩擦力に起因する。外輪 10に発生する誘起スラストを考慮した場合 、外輪 10のトラック溝 14とトルク伝達ボール 30間の摩擦力、外輪 10の内周面 12とケ ージ 40の外周面 42間の摩擦力が発生要因として挙げられる。
[0029] 前述した実施形態では、ケージ 40のポケット 46の円周方向配置をランダムな不等 ピッチ β 〜 β としたことにより、ケージ 40のポケット間柱幅 W〜Wも同時にランダ
1 6 1 6 ムとなる。従って、外輪 10の内周面 12とケージ 40の外周面 42との接触面積が不均 一となり、各位相に発生する摩擦力の変動成分も不均一になる。ここで、各位相（6個 )の摩擦力の合成である誘起スラストは、各位相毎の摩擦力の変動が同じ波形を描く 時、 6次成分が顕著になる。この実施形態では、各位相に発生する摩擦力の変動成 分も不均一となることから、誘起スラスト力の 6次成分を低減できる。
[0030] 図 5は 6個ボール DOJでの従来品と本発明実施品につ!、て行つた誘起スラスト力の 測定結果を示す。これらの図は、横軸に作動角（0° 〜15° )、縦軸に誘起スラスト（ N)をとり、破線が従来品、実線が実施品についての測定値をプロットしたものである 。実施品は、誘起スラスト力の 6次成分の低減効果が十分に現れていることが明白で ある。
[0031] 次に、図 6aおよび図 6b、図 7に示す実施形態について説明する。なお、 DOJの基 本構成に関しては前述した図 1〜図 4a、図 4bの実施形態と同様であるため、実質的 に同じ部品または部位には同一符号を付している。
[0032] 図 6aおよび図 6bに示す実施形態は、ケージ 40のポケット 46の円周方向配置を等 ピッチ β ( = 60° )とし、かつ、ポケット 46の円周方向長さを少なくとも一箇所以上で
0
不均一にしている。この実施形態では、一つのポケット 46の円周方向長さ Μを他の
2 ポケット 46の円周方向長さ Μと異ならせることで不均一としている（Μ≠Μ )。なお 、ポケット 46の円周方向長さを不均一にするのは、一つのポケット 46に限らず、二つ 以上としてもよい。
[0033] これにより、ケージ 40のポケット 46の円周方向配置をランダムな不等ピッチ j8 〜 β
6とした前述の実施形態の場合と同様にポケット間柱幅がランダムとなる。この実施形 態の場合、円周方向長さ Μのポケット 46の両側に位置する柱幅 V 1S 円周方向長
2 2
さ Μのポケット 46間に位置する柱幅 Vと異なることで不均一としている（Μ≠Μ ) ο
1 1 1 2 従って、外輪 10の内周面 12とケージ 40の外周面 42の接触面積が不均一になり、各 位相に発生する摩擦力の変動成分も不均一になり、その結果、誘起スラスト力の 6次 成分を低減することができる。
[0034] 図 7に示す実施形態は、外輪 10の内周面 12がケージ 40の外周面 42との接触部 5 0の幅を少なくとも一箇所以上で不均一にする。この実施形態では、外輪 10の内周 面 12がケージ 40の外周面 42に接触する接触部 50のうち、一箇所の接触部 50の幅 Qを他の接触部 50の幅 Qと異ならせることで不均一としている（Q≠Q ) oなお、接
1 2 1 2 触部 50の幅を不均一にするのは、一つの接触部 50に限らず、二つ以上としてもよい 。ここで、前述した接触部 50の幅とは、ケージ 40の外周面におけるポケット間柱幅を 意味する（図 7参照)。
[0035] これにより、ポケット 46の円周方向長さを少なくとも一箇所以上で不均一とした前述 の実施形態と同様に、外輪 10の内周面 12とケージ 40の外周面 42との接触面積が 不均一になり、各位相に発生する摩擦力の変動成分も不均一になり、その結果、誘 起スラスト力の 6次成分を低減することができる。
[0036] なお、各位相に発生する摩擦力の変動成分を不均一にするために、外輪 10の内 周面 12あるいはケージ 40の外周面 42につ!/、て各位相の面粗さをランダムに設定す ることも可能である。この場合についても、前述した各実施形態の場合と同様、誘起 スラスト力の 6次成分を低減する同様の効果が得られる。
[0037] 図 8および図 9に示す実施形態は、内輪 20とケージ 40とが軸方向に相対移動でき るようにすると共にトルク伝達ボール 30の拘束を解いて転がりやすくしたものである。 なお、この実施形態は、前述した図 1〜図 7の実施形態に適用可能である。
[0038] 図 8の実施形態では、内輪 20の外周面 22の曲率半径 rをケージ 40の内周面 44の 曲率半径 Rよりも小さく設定し、かつ、内輪 20の外周面 22の曲率中心 Oaとケージ 40 の内周面 44の曲率中心 Obとを半径方向にずらしてある。これにより、内輪 20の外周 面 22とケージ 40の内周面 44との間に軸方向すきま δ および δ ，が形成され、この すきま δ , δ 'の存在によりケージ 40に対する内輪 20の軸方向変位が可能となる。
[0039] 図 9に示す実施形態では、ケージ 40の内周面 44を、中央部の軸方向寸法 Ρに亘 つて直径 Dを持つ円筒面 44aと、その両側の部分球面 44bとを結んで形成したもの である。部分球面 44bの曲率半径 Rは内輪 20の外周面 22の曲率半径 rと等しぐ内 輪 20の外周面 22とケージ 40の内周面（44a, 44b)との間にすきま δ , δ ，が形成
2 2 されている。
[0040] これら図 8および図 9に示す実施形態では、ボールトラックの円周方向配置を等ピッ チ a とし、かつ、ケージ 40のポケット 46の円周方向配置を 55° 以上のランダムな不
0
等ピッチ j8 〜β
1 6としたことにより、誘起スラスト力の測定結果についても、前述した 第一の実施形態と同等の低減効果が得られた。
[0041] さらに、これら実施形態では、内輪 20とケージ 40がすきま δ , δ 'または δ , δ '
1 1 2 2 により軸方向に相対移動でき、し力も、トルク伝達ボール 30がケージ 40のポケット 46 にて拘束されておらず転がりやすくなつているため、外輪 10と内輪 20との軸方向相 対移動に対するスライド抵抗が非常に小さい。従って、トルクを負荷した状態でェン ジン側力もの振動が加わった場合、ケージ 40を介して外輪 10および内輪 20間のス ムーズな相対運動によってその振動が吸収され、車室内への振動伝達が防止される 図面の簡単な説明
[0042] [図 1]本発明に係る DOJの実施形態で、 6個ボール DOJの全体構成を示す断面図で ある。
[図 2]図 1の DOJを示す右側面図である。
[図 3a]図 1の DOJにおける内輪を示す側面図である。
[図 3b]図 3aの断面図である。
[図 4a]本発明の一つの実施形態で、 DOJにおけるケージの断面図である。
[図 4b]図 4bの断面図である。 [図 5]誘起スラストの 6次成分の測定結果を示すグラフである。
[図 6a]本発明の他の実施形態で、 DOJにおけるケージの断面図である。
[図 6b]図 6bの断面図である。
[図 7]本発明の他の実施形態で、 DOJを示す側面図である。
圆 8]別の実施形態を示す内輪とケージの拡大断面図である。
圆 9]別の実施形態を示す内輪とケージの拡大断面図である。
[図 10]従来の DOJ (6個ボール）を示す側面図である。
符号の説明
10 外輪
12 円筒状内周面
14 卜ラック溝
20 内輪
22 球面状外周面
24 卜ラック溝
30 トノレク伝達ふ一ノレ
40 ケージ
42 球面状外周面
Oo ケージの球面状外周面の中心
44 球面状内周面
Oi ケージの球面状内周面の中心
46 ポグット
50 接触部
O 継手中心
等ピッチ
0
等ピッチ
β '
1 〜 β 不等ピッチ
6
L ポケットの円周方向長さ
1
W '
1 〜w ポケット間柱幅
6 M , M ポケットの円周方向長さ
1 2
V， V ポケット間柱幅
1 2
Q , Q 接触部の幅

Claims

請求の範囲
[1] 円筒状内周面に軸方向に延びる複数のトラック溝を形成した外輪と、球面状外周 面に軸方向に延びる複数のトラック溝を形成した内輪と、前記外輪のトラック溝と前記 内輪のトラック溝との対で形成されるボールトラックに一個ずつ組み込んだ n個のトル ク伝達ボールと、前記トルク伝達ボールを保持するポケットを有するケージとを備え、 前記ケージの球面状外周面の中心と球面状内周面の中心を、継手中心を挟んで軸 方向に互いに逆方向に等距離だけオフセットさせた等速自在継手にぉ 、て、前記ケ ージあるいは外輪に、トルク回転時に発生する誘起スラストの n次成分を低減する手 段を設けたことを特徴とする摺動式等速自在継手。
[2] 前記誘起スラストの n次成分を低減する手段は、ボールトラックの円周方向配置を 等ピッチにすると共に、ケージのポケットの円周方向配置をランダムな不等ピッチとし た請求項 1に記載の摺動式等速自在継手。
[3] 前記誘起スラストの n次成分を低減する手段は、ボールトラックの円周方向配置を 等ピッチにすると共に、ケージのポケットの円周方向配置を等ピッチとし、かつ、ボケ ットの円周方向長さを少なくとも一箇所以上で不均一にした請求項 1に記載の摺動 式等速自在継手。
[4] 前記誘起スラストの n次成分を低減する手段は、前記外輪の内周面とケージの外周 面との接触部の幅を少なくとも一箇所以上で不均一にした請求項 1に記載の摺動式 等速自在継手。
[5] 前記誘起スラストの n次成分を低減する手段は、前記外輪の内周面とケージの外周 面との接触部の面粗さを少なくとも一箇所以上で不均一にした請求項 1に記載の摺 動式等速自在継手。
[6] 継手の軸線を含む断面で見て、前記ケージの内周面は、内輪の外周面の曲率中 心カも径方向にずらした位置に曲率中心をもち、内輪の外周面の曲率半径より大き い曲率半径で形成され、かつ、トルク伝達ボールとケージのポケットとの間に 5〜50 mの軸方向すきまを設けた請求項 1〜5のいずれか一項に記載の摺動式等速自 在継手。
[7] 前記ケージの内周面を、中央部の任意の軸方向寸法にわたる円筒面と、その両側 に位置する内輪の外周面と同一曲率半径の部分球面とを結んで形成し、かつ、トル ク伝達ボールとケージのポケットとの間に 5〜50 μ mの軸方向すきまを設けた請求項 1〜5の 、ずれか一項に記載の摺動式等速自在継手。
前記トルク伝達ボールの個数 nが 6である請求項 1〜7のいずれか一項に記載の摺 動式等速自在継手。
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