WO2007049512A1 - 複合型等速自在継手 - Google Patents

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universal joint
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Akio Sakaguchi
Kousei Kuriki
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    • Y10S464/904—Homokinetic coupling
    • Y10S464/906—Torque transmitted via radially spaced balls

Definitions

  • the present invention is a composite type constant velocity universal joint mainly used for a drive axle of a vehicle in which two constant velocity universal joints are integrated, and is particularly large such as a rough terrain crane vehicle or an agricultural tractor.
  • the present invention relates to a composite type constant velocity universal joint suitable for use as a constant velocity universal joint of a drive axle that requires a steering angle.
  • a differential output shaft and a wheel are often connected by a constant velocity double cardan joint.
  • Double cardan joints have a long shaft length and a large outer diameter, but crossing angles exceeding 50 ° are possible.
  • This constant velocity double cardan joint is usually lubricated with grease filled in the axle housing.
  • drive axles for large vehicles that support on-road driving, such as rough terrain cranes have a tweeper type or ball-fit type constant velocity universal joint with bellows boots (hereinafter referred to as ⁇ BJ '') to simplify the structure.
  • ⁇ BJ '' tweeper type or ball-fit type constant velocity universal joint with bellows boots
  • the BJ type has an outer ring in which a curved track groove is formed in the axial direction on the spherical inner diameter surface, an inner ring in which a curved track groove is formed in the axial direction on the spherical outer diameter surface, and a track groove in the outer ring. And a track groove of the inner ring corresponding thereto, and a plurality of torque transmitting balls disposed on the ball track, and a cage having a pocket for holding these balls.
  • this BJ type constant velocity universal joint When this BJ type constant velocity universal joint is used for a drive shaft, a shaft portion (driven shaft) that extends integrally from one end of the outer ring in the axial direction is connected to the wheel bearing device and splined into the shaft hole of the inner ring.
  • the fitted shaft (drive shaft) is connected to a sliding type constant velocity universal joint.
  • the operating angle means an angle formed by the shaft portion of the outer ring and the shaft of the inner ring.
  • the drive axle of a large vehicle such as a rough terrain crane vehicle has a speed reduction mechanism such as a planetary gear mechanism on the inner side of the wheel hub so that no large driving torque acts on the BJ type constant velocity universal joint. So-called hub reduction is provided.
  • Patent Document 1 JP-A-4-358970 (FIG. 1)
  • the king bin center that is the turning center of the wheel and the angular bending center of the BJ (the intersection of the two axes of the outer ring shaft and the inner ring side shaft) must be matched.
  • the angular bending center of the BJ (the intersection of the two axes of the outer ring shaft and the inner ring side shaft)
  • the present invention can suppress the deformation of the boot during high-speed rotation and increase the BJ outer diameter size.
  • the purpose is to provide a constant velocity universal joint that allows an operating angle exceeding 50 ° and does not require precise alignment with the kingpin center.
  • the present invention provides a cylindrical outer ring in which a plurality of guide grooves extending in the axial direction are formed on a spherical inner peripheral surface, and a plurality of shafts extending in the axial direction on a spherical outer peripheral surface.
  • An inner ring having a guide groove, a torque transmission ball disposed on each of a plurality of ball tracks formed by cooperation of the outer ring guide groove and the inner ring guide groove, and a holder for holding the ball
  • the outer rings are coaxially integrated with each other back to back, and a metal ring is provided between the outer peripheral surface on the opening side of the outer ring and the shaft connected to the inner ring. It is characterized by covering with boots.
  • the composite constant velocity universal joint according to the present invention uses a boot with a metal ring (diaphragm type) instead of the conventional bellows boot, so that the problem of deformation of the boot during high-speed rotation can be solved. Can do. Specifically, when the reference shaft diameter of the shaft connected to the BJ inner ring is 2 inches, the conventional accordion boot has a maximum rotation speed of about 1300 rpm at an operating angle of 0 °, but a boot with a metal ring. With the BJ of the present invention that uses, the deformation of the boot is not a problem even at about 2000 rpm or higher.
  • the composite type constant velocity universal joint of the present invention has two BJs, the composite type constant velocity universal joint as a whole can realize twice the allowable operating angle for BJ-pieces. Specifically, the operating angle per unit can be reduced to 18 ° or less by fastening a compact disc-type BJ in the axial direction with two bolts. As a result, conventionally, even when the operating angle is such that a part of the contact ellipse of the ball rides on the inner ring ball guide groove chamfer at the maximum turning of the wheel, the guide groove by the load torque that does not increase the BJ outer diameter. Chamfa deformation can be prevented.
  • a disc-shaped adapter flange having a central through hole is sandwiched between two outer rings, and bolts are attached to both the outer rings and the adapter flange. Pierce them together.
  • the two outer rings may be formed on both sides of the originally integrated cylindrical member.
  • the invention's effect [0013]
  • the present invention integrates two constant velocity universal joints as described above, so that when the limit of the operating angle or crossing angle for one constant velocity universal joint is 35 °, for example, double that The crossing angle of 70 ° can be realized as a composite type constant velocity universal joint as a whole.
  • the operating angle at the time of maximum steering is almost halved compared to the case where one constant velocity universal joint is used, and it is advantageous to prevent deformation of the guide groove due to the contact ellipse of the ball guide groove. It is possible to reduce the diameter of the quick universal joint.
  • FIGS. 1 and 2 show a first embodiment of the composite constant velocity universal joint of the present invention.
  • FIG. 1 shows a state where the operating angle is 0 °
  • FIG. 2 shows a state where the operating angle is 32 °.
  • This composite type constant velocity universal joint has a structure in which two fixed constant velocity universal joints using the ball 4 as a torque transmission member and having the same specifications are integrated.
  • the differential shaft 3 is connected to one joint, and the wheel shaft 10 is connected to the other joint.
  • the tip of the wheel side shaft 10 is connected to the sun gear of the hub reduction.
  • a slinger 9 is attached to the wheel side shaft 10.
  • the lip portion of the oil seal for preventing the lubricating oil leakage of the planetary gear of the hub reduction comes into contact with the outer diameter surface of the slinger 9.
  • one half of this composite type constant velocity universal joint has a cylindrical outer ring 1 with six curved guide grooves lb formed in the axial direction on the inner spherical surface la and an outer spherical surface 2a.
  • An inner ring 2 having six curved inner grooves 2b in the axial direction and having spline (or selection) holes 2c; Torque transmission for each of the six ball tracks formed by the shaft 3 with one end fitted in the spline hole 2c, the guide groove lb of the outer ring 1 and the guide groove 2b of the inner ring 2
  • the ball 4, the cage 5 for holding the ball 4, and the boot 8 disposed between the outer peripheral surface of the outer ring 1 and the outer peripheral surface of the shaft 3 (10).
  • the number of guide grooves lb, 2b may be increased to 7, 7, 9, 10,.
  • the outer ring 1 has a structure in which the outer rings 1 for two constant velocity universal joints are integrated. That is, the two outer rings 1 are coaxially integrated with each other in a back-to-back state in which the opening side (shafts 3 and 10 side) is the outside. The insides of the left and right outer rings 1 are connected to each other.
  • integrated refers to the case where two outer rings 1 manufactured as separate bodies are connected and integrated (first embodiment) and the case where they are molded completely from a common material (second embodiment). Includes both.
  • two outer rings 1 are integrated with an adapter flange 11 interposed therebetween. The center of the adapter flange 11 in the width direction is approximately the same as the center of rotation of the pin when a composite type constant velocity universal joint is used for the drive axle.
  • the adapter flange 11 is a disk-shaped member having a central through hole 11a, and cylindrical portions l lb and l ib for positioning matching the outer diameter of the outer ring are formed on the periphery of the adapter flange 11 so as to protrude from side to side.
  • Bolt through holes 11c are formed at a plurality of locations in the circumferential direction on the inner side of the cylindrical portion l ib.
  • the outer ring peripheral portion is thin at the ball guide groove lb.
  • the bolt through holes 11c are formed at equal intervals in the circumferential direction at a plurality of locations between the guide grooves, avoiding this thin portion.
  • Bolts 12 are inserted with the bolt holes 11c aligned with each other, and a nut 13 is screwed onto the tip of the bolt 12.
  • 14 and 15 are spring seats.
  • the outer peripheral surface of the outer ring 1 is a cylindrical surface l id centered on the axis of the outer ring 1.
  • the metal ring 16 of the boot 8 is fitted to the opening side of the cylindrical surface l id.
  • the metal ring 16 has bolt through holes 16a at equal intervals in the circumferential direction.
  • the metal ring 16 has a large-diameter portion 16b that fits to the outer peripheral surface of the outer ring 1, a flange portion 16c that contacts the side surface of the outer ring 1, and a small-diameter portion 16d that protrudes away from the outer ring 1.
  • the large-diameter end 8a of the disk-shaped boot 8 is vulcanized and integrated with the small-diameter portion 16d of the metal ring 16.
  • Small diameter end of disc-shaped boot 8 b is fitted into an annular recess 3a (10a) formed on the outer peripheral surface of the shaft 3 (10).
  • a band 17 is fixed to the outer peripheral surface of the small diameter end 8b.
  • the disk-shaped boot 8 has a U-shaped cross section, and has a structure in which a large diameter end 8a and a small diameter end 8b are opposed in the radial direction.
  • the tip of the shaft 3 is fitted into the spline hole 2c of the inner ring 2, and relative movement between the inner ring 2 is restricted by the square circlip 19 and the round circlip 24 fitted into the annular grooves 3c, 3b.
  • the A center hole 3d (10d) is formed on the tip surface of the shaft 3 (10) for centering when turning the shaft 3 (10).
  • the left and right constant velocity universal joints are called a conventionally known tweeper type, ball fixed type or double offset type in a single structure.
  • outer ring 1 and inner ring 2 2 guide grooves lb, 2b radius R, R center O, O is the inner diameter sphere of outer ring 1
  • the common center O (joint center) of the outer diameter spherical surface 2a of the surface la and the inner ring 2 is offset by an equal distance f on the opposite side in the axial direction.
  • the ball track formed by the cooperation of the guide groove lb and the corresponding guide groove 2b has a wedge shape opened toward the opening side of the joint.
  • the cage 5 is formed of an annular member, and the outer peripheral surface thereof is an outer diameter spherical surface 5a that is in sliding contact with the inner diameter spherical surface la of the outer ring 1, and the inner peripheral surface is in sliding contact with the outer diameter spherical surface 2a of the inner ring 2.
  • the inner spherical surface is 5b.
  • the same number of windows 6 as the balls 4 are formed through the peripheral wall of the cage 5 by grinding or milling.
  • the window 6 has a rectangular shape, for example, and is formed at equal intervals in the circumferential direction of the cage 5.
  • the composite type constant velocity universal joint according to the present invention is configured as described above.
  • the ball 4 is connected to the guide groove lb of the outer ring 1 and the inner ring. Due to the effect of the offset of the center of curvature O and O of the guide groove 2b, the plane including the joint center O and perpendicular to the rotation axis
  • the torque is transmitted in this state.
  • the torque transmitting ball 4 of each joint is oriented by a cage 5 in a plane that bisects the angle ⁇ , thereby ensuring constant velocity of each joint.
  • the width of the adapter flange The direction center is substantially located at the turning center of the kingpin as described above.
  • the joint of the present invention is a composite constant velocity universal joint in which two BJ types are connected, the positioning of the king pin with the pivot center is strictly the same as the conventional joint using only one BJ. I need to do ⁇
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention, in which the outer ring 1 is integrated and the above-described adapter flange 11 is omitted. That is, two outer rings are formed on both sides of an integral cylindrical member.
  • the metal ring 16 of the boot 8 is fixed to the side of the outer ring 1 'with the hexagon socket head cap screw 20.
  • the rest of the configuration is the same as in the first embodiment, so the same reference numerals are given to the parts corresponding to those in FIGS. 1 and 2 and the description thereof is omitted.
  • one BJ of the second embodiment has an operating angle of 32 °, the result is as shown in FIG. In this state, the ball 4 on the back side of the joint moves to a shallow part on the back side of the guide groove lb, which causes a disadvantageous situation in which the guide groove lb is easily deformed.
  • Figure 5 shows a slightly exaggerated relationship between the contact ellipse 21 and the ball contact point contact pressure curve P.
  • the resultant ball contact surface pressure is indicated by P.
  • the force relationship in FIG. 5 is common to the first and second embodiments described above. With the ball 4 as it is, the outer diameter spherical surface 2a of the inner ring 2 when the operating angle is 0 ° is indicated by a solid line, and the outer diameter spherical surface 2a when the operating angle of the conventional BJ single joint is 32 ° is indicated by a broken line. The broken line shows the relationship between the ball 4 on the back side of the joint in Fig. 4 and the guide groove lb.
  • the outer spherical surface 2a when the operating angle of the joint of the present invention is 32 ° is indicated by a chain line.
  • the shoulder of the contact ellipse 21 of the ball 4 rides on the guide 22 of the guide groove 2b. Therefore, a large load accompanying excessive torque acts on the ball 4, and the inner ring outer diameter spherical surface 2 a in the vicinity of the ball guide groove 2 b rises and is deformed by the edge load 23. If the inner ring outer diameter spherical surface 2a is deformed in this way, the operability of the joint may be impaired, and the chamfer 22 edge of the ball guide groove 2b may be lost.
  • the operating angle of each BJ can be half that of the composite type constant velocity universal joint as a whole. Therefore, even when the same operating angle is 32 °, the outer diameter spherical surface 2a of the inner ring 2 is at the position indicated by the chain line, and the guide groove 2b has a sufficient depth. For this reason, edge loading The bulge deformation of the inner ring outer diameter spherical surface 2a can be suppressed with little occurrence.
  • the composite type constant velocity universal joint of the present invention is not limited to rough terrain crane vehicles and agricultural tractor drive axles, but also to drive axles and industrial machines for various vehicles that require high operating angles. Applicable.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a composite type constant velocity universal joint according to a first embodiment of the present invention in a state where an operating angle is 0 °.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the joint close to the maximum operating angle.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a composite type constant velocity universal joint according to a second embodiment of the present invention in a state where the operating angle is 0 °.
  • FIG. 4 Longitudinal section when one joint has an operating angle of 32 °.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the surface pressure in the guide groove of the inner ring.

Abstract

　本発明は、ダブルカルダン継手の給脂作業性と潤滑性の課題を、等速自在継手を複合型化することにより解決する。本発明の複合型等速自在継手は、球面状の内周面に軸方向に延びる複数の案内溝１ｂを形成した円筒状の外輪１と、球面状の外周面に軸方向に延びる複数の案内溝２ｂを形成した内輪２と、外輪１の案内溝１ｂと内輪２の案内溝２ｂとが協働して形成する複数のボールトラックに１個ずつ配されたトルク伝達用のボール４と、前記ボール４を保持する保持器５とを備えた等速自在継手を二個有する。前記外輪１同士を背面合わせで同軸で一体化すると共に、前記外輪１の開口側外周面と前記内輪２に連結したシャフト３、１０との間を金属環付きブーツ８で覆う。

Description

明 細 書
複合型等速自在継手
技術分野
[0001] 本発明は等速自在継手を 2個分一体ィ匕し車両のドライブアクスルに主として使用さ れる複合型等速自在継手であって、特に、ラフテレーンクレーン車や農業用トラクタ 一など大きな操舵角が必要なドライブアクスルの等速自在継手用途として好適な複 合型等速自在継手に関する。
背景技術
[0002] 従来、農業用トラクターなど、大きな操舵角を必要とするドライブアクスルでは、デフ 出力軸と車輪とを、等速型ダブルカルダン継手で連結することが多い。ダブルカルダ ン継手は軸長が長く外径が大きいが、 50° を越える交角も可能である。この等速型 ダブルカルダン継手は、通常、アクスルノヽウジング内に充填されたグリースで潤滑さ れる。一方、ラフテレーンクレーン車などオンロード走行に対応した大型車両のドライ ブアクスルでは、構造を簡素化するため、蛇腹ブーツ付きツエッパ型ないしボールフ イツタス型等速自在継手 (以下、「BJ」な 、し「BJ型」と略称することがある）を一個使用 したものがある (特許文献 1参照)。 BJ型は、球面状の内径面に曲線状のトラック溝を 軸方向に形成した外輪と、球面状の外径面に曲線状のトラック溝を軸方向に形成し た内輪と、外輪のトラック溝とこれに対応する内輪のトラック溝とが協働して形成する ボールトラックに配された複数のトルク伝達用ボールと、それらのボールを保持するポ ケットを備えた保持器とで構成される。
[0003] この BJ型等速自在継手をドライブシャフトに使用する場合、外輪の一端から軸方向 に一体的に延びる軸部（従動軸）を車輪軸受装置に連結すると共に、内輪の軸孔に スプライン嵌合されたシャフト (駆動軸)を摺動型等速自在継手に連結する。外輪の 軸部と内輪側のシャフトの二軸間で外輪と内輪とが角度変位すると、保持器のポケッ トに収容されたボールは常にどの作動角においても、その作動角の二等分面内に維 持され、継手の等速性が確保される。ここで、作動角とは、外輪の軸部と内輪のシャ フトとがなす角度を意味する。 [0004] ところで、ラフテレーンクレーン車などの大型車両のドライブアクスルは、 BJ型等速 自在継手に大きな駆動トルクが作用しな 、よう、車輪ノ、ブの内側部分に遊星歯車機 構などの減速機による所謂ハブリダクションを備える。
特許文献 1 :特開平 4— 358970号公報（図 1)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 蛇腹ブーツ付き BJを備えたドライブアクスルでは、車輪の転舵時に 30° を越える大 きな角度を許容しなければならない。このため、ブーツの軸方向長さや外径が通常の ものより大きい。ハブリダクシヨンを有するラフテレーンクレーン車の場合、車両の直進 高速走行時の回転数が 1300rpmを越える。この高速回転と BJの大きな外径との相 乗作用でブーツが膨張'変形するという問題がある。そこで、蛇腹ブーツの形状や硬 度アップを中心とした材質の改良が行われて!/、るが、ブーツの変形を十分抑制する までには至っていない。要求される BJサイズおよび回転数の大きさの関係で、蛇腹ブ ーッの形状や材質の改良だけではその変形の問題を解決できないケースが増加し つつある。
[0006] また、 BJ—個使 、のドライブアクスルの場合、最大転舵時の BJ作動角が大きくなつ た状態で急発進などによる過大トルクが作用すると、ボール案内溝の浅い部分で損 傷が発生するおそれがある。すなわち、 BJ作動角が大きくなるとボールがボール案内 溝の奥側まで移動するが、このボール案内溝の奥側は溝深さが浅くなつている。この ため、ボール案内溝におけるボールの接触楕円がボール案内溝の縁部チャンファの エッジに乗り上がる。この状態で過大トルクに伴なう大きな荷重がボールに作用する と、ボール案内溝付近の内輪外球面が盛り上がり変形する。内輪外球面が変形する と継手の作動性を損ねたり、ボール案内溝のチャンファエッジが欠けることもある。こ のような損傷を防止するためには BJ外径サイズを大きくせざるを得な 、。
[0007] さらに、 BJ—個使いのドライブアクスルの場合、車輪の転舵旋回中心であるキング ビンセンタと BJの角度屈曲中心 (外輪軸部と内輪側シャフトの二軸の交差点）を一致 させなければならな 、と 、う構造上の制約もある。
[0008] 本発明は、高速回転時のブーツの変形を抑制でき、 BJ外径サイズを大きくすること なく 50° を越える作動角を可能にし、しかもキングピンセンタとの厳密な位置合わせ が不要な等速自在継手を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0009] 前記課題を解決するため、本発明は、球面状の内周面に軸方向に延びる複数の 案内溝を形成した円筒状の外輪と、球面状の外周面に軸方向に延びる複数の案内 溝を形成した内輪と、外輪の案内溝と内輪の案内溝とが協働して形成する複数のボ ールトラックに 1個ずつ配されたトルク伝達用のボールと、前記ボールを保持する保 持器とを備えた等速自在継手を二個有し、前記外輪同士を背面合わせで同軸で一 体化すると共に、前記外輪の開口側外周面と前記内輪に連結したシャフトとの間を 金属環付きブーツで覆ったことを特徴とする。
[0010] 本発明に係る複合型等速自在継手は、従来の蛇腹ブーツに代えて金属環付きブ ーッ (ダイヤフラムタイプ）を使用するので、高速回転時のブーツの変形の問題を解 消することができる。具体的には、 BJ内輪に連結されるシャフトの基準軸径が 2インチ の場合、従来の蛇腹ブーツであれば作動角 0° での最大回転数は約 1300rpmであ つたが、金属環付きブーツを使用した本発明の BJでは、約 2000rpm以上でもブーツ の変形は問題にならない。
[0011] また、本発明の複合型等速自在継手は BJを二個有するため、複合型等速自在継 手全体としては BJ—個分の許容作動角の二倍を実現できる。具体的には、軸方向に コンパクトなディスク型 BJを 2個ボルトで締結することで、一個当りの作動角を 18° 以 下にすることができる。これにより、従来であれば車輪最大転舵時にボールの接触楕 円の一部が内輪ボール案内溝チャンファに乗り上がるような作動角でも、 BJ外径をサ ィズアップすることになぐ負荷トルクによる案内溝チャンファの変形を防止することが できる。
[0012] 外輪同士を背面合わせで同軸で一体ィ匕するには、例えば、 2つの外輪間に、中心 貫通穴を有する円板状のアダプタフランジを挟むと共に、これら両外輪とアダプタフ ランジにボルトを貫通させてこれらを一体ィ匕する。或いは、 2つの外輪を元々一体型 の筒状部材の両側に形成してもよい。
発明の効果 [0013] 本発明は前述の如ぐ等速自在継手の 2個分を一体ィ匕することにより、等速自在継 手 1個分の作動角ないし交角の限界が例えば 35° の場合はその倍の 70° の交角 を複合型等速自在継手全体として実現可能にする。これにより、等速自在継手を 1個 使用する場合に比べて最大転舵時の作動角がほぼ二分の一になり、ボール案内溝 の接触楕円乗り上げによる案内溝の変形防止が有利になり、等速自在継手の小径コ ンパクトイ匕を図ることができる。
[0014] また、金属環付きブーツを採用することにより高速回転でのブーツの変形を抑制す ることができ、ハブリダクシヨンを搭載したラフテレーンクレーン車のドライブアクスル用 として好適な複合型等速自在継手とすることができる。
[0015] 等速自在継手を 2個使用することで、車輪の転舵中心であるキングピンセンタと、継 手の折れ曲げ中心とを厳密に位置合わせしなくてもよいため、ドライブアクスルの設 計の自由度が高まる。
[0016] 等速自在継手としてディスク型を使用し、かつ、金属環付きブーツを使用することで 、軸方向に短 、コンパクトな継手とすることができる。
発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、本発明の実施の形態を図 1〜図 5に基づき説明する。図 1と図 2は本発明の 複合型等速自在継手の第 1実施形態を示すもので、図 1は作動角 0° 、図 2は作動 角 32° の状態を示す。この複合型等速自在継手は、トルク伝達部材としてボール 4 を使用する通常の固定型等速自在継手の同一仕様のものを、 2個一体化した構造 である。一方の継手にデフ側シャフト 3が連結され、他方の継手に車輪側シャフト 10 が連結される。車輪側シャフト 10の先端は、ハブリダクシヨンのサンギアに連結される 。車輪側シャフト 10にはスリンガ 9が取付けられる。このスリンガ 9の外径面に、ハブリ ダクシヨンの遊星歯車の潤滑油漏れを防止するためのオイルシールのリップ部が接 触する。
[0018] 以下、便宜的に片側ハーフの等速自在継手を主に参照しつつ説明する。この複合 型等速自在継手の片側ハーフは、図 2に示すように、内径球面 laに 6本の曲線状の 案内溝 lbを軸方向に形成した円筒状の外輪 1と、外径球面 2aに 6本の曲線状の案 内溝 2bを軸方向に形成し、スプライン (またはセレーシヨン)孔 2cを有する内輪 2と、 スプライン孔 2cに一端が嵌合されたシャフト 3と、外輪 1の案内溝 lbと内輪 2の案内 溝 2bとが協働して形成する 6本のボールトラックに 1個ずつ配されたトルク伝達用ボ ール 4と、ボール 4を保持する保持器 5と、外輪 1の開口側外周面とシャフト 3 (10)の 外周面との間に配設されるブーツ 8で構成される。なお、案内溝 lb、 2bの数はここで は 6とする力 7、 8、 9、 10、…と増やす場合もある。
[0019] 前記外輪 1は、等速自在継手 2個分の外輪 1を一体化した構造である。すなわち、 2つの外輪 1同士を、その開口側（シャフト 3、 10側）を外側にした背面合わせ状態で 同軸で一体ィ匕してある。左右の外輪 1の内部は互いに繋がっている。ここで「一体化」 とは、別体として製作した二つの外輪 1を連結一体化する場合 (第 1実施形態)と、共 通の素材で完全一体に成形する場合 (第 2実施形態)の両方を含む。第 1実施形態 は 2つの外輪 1をその間にアダプタフランジ 11を挟んで一体化する。アダプタフラン ジ 11の幅方向中央は、複合型等速自在継手をドライブアクスルに使用した場合、キ ングピンの旋回中心に略一致する。
[0020] アダプタフランジ 11は中心貫通穴 11aを有する円板状部材であって、その周辺部 に外輪外径に合わせた位置決め用円筒部 l lb、 l ibが左右に突出形成される。円 筒部 l ibの内側部分であって円周方向複数箇所にボルト揷通穴 11cが形成される。 外輪周辺部はボール案内溝 lbの部分で薄肉となっているが、この薄肉部を避けて、 すなわち案内溝相互間の複数箇所に円周方向等間隔にボルト揷通穴 11cが形成さ れる。ボルト揷通穴 11c同士を位置合わせしてボルト 12が挿入され、このボルト 12の 先端にナット 13が螺合される。 14、 15はばね座である。
[0021] 外輪 1の外周面は外輪 1の軸線を中心とする円筒面 l idである。この円筒面 l idの 開口側にブーツ 8の金属環 16が嵌合される。金属環 16は円周方向等間隔にボルト 揷通ロ 16aを有し、ボルト 12による 2つの外輪 1、 1とアダプタフランジ 11の連結の際 にボルト 12により外輪 1側面に共締めされる。金属環 16は外輪 1外周面に嵌合する 大径部 16b、外輪 1側面に当接するフランジ部 16cおよび外輪 1から離れる方向に突 出する小径部 16dを有する。フランジ部 16cと外輪 1側面との間に、継手内部に封入 した油脂の漏洩を防止するための液体パッキンが介在する。金属環 16の小径部 16d にディスク状ブーツ 8の大径端 8aが加硫一体化される。ディスク状ブーツの小径端 8 bは、シャフト 3 (10)の外周面に成形される環状凹部 3a (10a)に嵌合される。小径端 8bの外周面にバンド 17が固定される。ディスク状ブーツ 8は U字状断面を成し、大径 端 8aと小径端 8bが半径方向に対向した構造である。
[0022] シャフト 3の先端は、内輪 2のスプライン孔 2cに嵌合され、かつ、環状溝 3c、 3bに嵌 合した角サークリップ 19と丸サークリップ 24によって内輪 2との相対移動が規制され る。シャフト 3 (10)の先端面には、シャフト 3 (10)の旋盤カ卩ェ時の芯出し用としてセン タ穴 3d (10d)が形成される。
[0023] 左右の等速自在継手は、単独構造では従来公知のツエッパ型、ボールフィックス型 ないしダブルオフセット型と呼ばれるもので、図 1のように、作動角 0° において、外 輪 1と内輪 2の二つの案内溝 lb, 2bの半径 R、 Rの中心 O、 Oは、外輪 1の内径球
1 2 1 2
面 laと内輪 2の外径球面 2aの共通の中心 O (継手の中心）に対して、それぞれ、軸 方向反対側に等距離 fだけオフセットされる。これにより、案内溝 lbと、これに対応す る案内溝 2bとが協働して形成するボールトラックは、継手の開口側に向かって開いた 楔状となる。
[0024] 保持器 5は円環状部材で構成され、その外周面は外輪 1の内径球面 laと摺接する 外径球面 5aとされるとともに、内周面は内輪 2の外径球面 2aと摺接する内径球面 5b とされる。保持器 5の周壁に、ボール 4と同数の窓 6が研削やミーリング等で貫通形成 される。窓 6の形状は例えば矩形であって、保持器 5の円周方向に等間隔で形成さ れる。
[0025] 本発明に係る複合型等速自在継手は以上のように構成され、外輪 1と内輪 2が図 1 の作動角 0° の状態では、ボール 4が、外輪 1の案内溝 lbと内輪 2の案内溝 2bの曲 率中心 O、 Oのオフセットによる効果で、継手中心 Oを含み回転軸線に垂直な平面
1 2
内に保持され、この状態でトルク伝達が行なわれる。
[0026] 次に、複合型等速自在継手の両側において、外輪 1と内輪 2が限界作動角 Θまで 折曲げられた状態では、複合型等速自在継手全体としては 2 Θの作動角を実現する
。各継手のトルク伝達ボール 4は保持器 5によって角度 Θを二等分する平面内に配 向せしめられ、これによつて各継手の等速性が確保される。
[0027] 複合型等速自在継手をドライブアクスルに使用した場合、アダプタフランジの幅方 向中央は、前述のようにキングピンの旋回中心に略位置する。しかし、本発明の継手 は 2つの BJ型を 2個連結した複合型等速自在継手であるから、 BJを 1個だけ使用した 従来の継手のようにキングピンの旋回中心との位置合わせを厳密にする必要がな ヽ
[0028] 図 3は本発明の第 2実施形態を示すもので、外輪 1，を一体型にして前述のァダプ タフランジ 11を省略したものである。すなわち、 2つの外輪を一体型の筒状部材の両 側に形成したものである。ブーツ 8の金属環 16は六角穴付きボルト 20で外輪 1 '側面 に固定する。その他は第 1実施形態と同様であるので、図 1および図 2と対応する部 分に同一符号を付してその説明を省略する。なお、この第 2実施形態の一方の BJが 仮に 32° の作動角をとると、図 4のようになる。この状態では継手奥側のボール 4が 案内溝 lbの奥側の浅い部分に移動して案内溝 lbが変形しやすい不利な状況が生 まれる。
[0029] 次に、内輪 2の案内溝 2bにおけるボール接触点での面圧について説明する。図 5 は接触楕円 21とボール接触点面圧曲線 P との関係をやや誇張して示したものであ
ball
る。ボール接触点面圧の合力が Pで示される。図 5の力関係は前述した第 1および第 2実施形態で共通である。ボール 4をそのままにして、作動角 0° 時の内輪 2の外径 球面 2aを実線で示し、従来の BJ1個使いの継手の作動角 32° 時の外径球面 2aを 破線で示す。図 4の継手奥側のボール 4と案内溝 lbとの関係がこの破線で示される
[0030] 本発明の継手の作動角 32° 時の外径球面 2aを一転鎖線で示す。従来の継手で あれば作動角 32° をとつた場合、ボール 4の接触楕円 21の肩部が案内溝 2bのチヤ ンファ 22に乗り上げる。このため、過大トルクに伴なう大きな荷重がボール 4に作用し 、ボール案内溝 2b付近の内輪外径球面 2aがエッジロード 23により盛り上がり変形す る。このように内輪外径球面 2aが変形すると継手の作動性を損ねたり、ボール案内 溝 2bのチャンファ 22エッジが欠けることもある。本発明の複合型等速自在継手によ れば、 BJ2個使いのため、各 BJの作動角は複合型等速自在継手全体としての作動 角の半分で済む。したがって、同じ作動角 32° 時でも内輪 2の外径球面 2aは一転 鎖線で示す位置にあって案内溝 2bの深さに余裕がある。このため、エッジロードがほ とんど発生せず、内輪外径球面 2aの盛り上がり変形を抑制することができる。
[0031] 以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定される ことなぐ特許請求の範囲に記載した技術的思想に基づき種々の変形が可能である 産業上の利用可能性
[0032] 本発明の複合型等速自在継手は、ラフテレーンクレーン車や農業用トラクターのド ライブアクスルに限らず、高作動角が必要な各種車両のドライブアクスルゃ産業用機 械にも同様に適用可能である。
図面の簡単な説明
[0033] [図 1]作動角 0° の状態の本発明の第 1実施形態に係る複合型等速自在継手の縦断 面図。
[図 2]同継手が最大作動角に近づいた状態の縦断面図。
[図 3]作動角 0° の状態の本発明の第 2実施形態に係る複合型等速自在継手の縦断 面図。
[図 4]片方の継手が 32° の作動角をとつた場合の縦断面図。
[図 5]内輪の案内溝における面圧を示す断面図。

Claims

請求の範囲
[1] 球面状の内周面に軸方向に延びる複数の案内溝を形成した円筒状の外輪と、球 面状の外周面に軸方向に延びる複数の案内溝を形成した内輪と、外輪の案内溝と 内輪の案内溝とが協働して形成する複数のボールトラックに 1個ずつ配されたトルク 伝達用のボールと、前記ボールを保持する保持器とを備えた等速自在継手を二個 有し、前記外輪同士を背面合わせで同軸で一体化すると共に、前記外輪の開口側 外周面と前記内輪に連結したシャフトとの間を金属環付きブーツで覆ったことを特徴 とする複合型等速自在継手。
[2] 2つの外輪間に、中心貫通穴を有する円板状のアダプタフランジを挟むと共に、こ れら両外輪とアダプタフランジにボルトを貫通させてこれらを一体ィ匕したことを特徴と する請求項 1に記載の複合型等速自在継手。
[3] 2つの外輪を一体型の筒状部材の両側に形成したことを特徴とする請求項 1に記 載の複合型等速自在継手。
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