WO2007111273A1 - 固定式等速自在継手 - Google Patents

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WO2007111273A1
WO2007111273A1 PCT/JP2007/056096 JP2007056096W WO2007111273A1 WO 2007111273 A1 WO2007111273 A1 WO 2007111273A1 JP 2007056096 W JP2007056096 W JP 2007056096W WO 2007111273 A1 WO2007111273 A1 WO 2007111273A1
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cage
pockets
constant velocity
pocket
track groove
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Manabu Hoshino
Teruaki Fujio
Tohru Nakagawa
Wasaburo Suganuma
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Ntn Corporation
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20Universal 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
    • F16D3/22Universal 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
    • F16D3/223Universal 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
    • F16D3/2237Universal 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 where the grooves are composed of radii and adjoining straight lines, i.e. undercut free [UF] type joints
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D2003/22303Details of ball cages
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S464/00Rotary shafts, gudgeons, housings, and flexible couplings for rotary shafts
    • Y10S464/904Homokinetic coupling
    • Y10S464/906Torque transmitted via radially spaced balls

Definitions

  • the present invention relates to a fixed type constant velocity universal joint and a manufacturing method thereof, and more specifically, is used in a power transmission system of an automobile or various industrial machines, and angular displacement between two axes of a driving side and a driven side.
  • the present invention relates to a fixed type constant velocity universal joint that allows only
  • a fixed type constant velocity universal joint is one type of constant velocity universal joint used as a means for transmitting rotational force to an engine power wheel of an automobile at a constant speed.
  • This fixed type constant velocity universal joint has a structure in which two shafts on the driving side and the driven side are connected and the rotating torque can be transmitted at a constant speed even if the two shafts have an operating angle.
  • a barfield type (BJ) and an undercut free type (UJ) are widely known.
  • a plurality of track grooves 2 are formed along the axial direction at equal intervals in the circumferential direction on the inner spherical surface 1.
  • the cage 8 is provided with a plurality of pockets 9 for accommodating the balls 7 along the circumferential direction.
  • the track groove 2 of the outer ring 3 includes a back side track groove 2a in which the track groove bottom is an arc portion and an opening side track groove 2b in which the track groove bottom is a straight portion parallel to the outer ring axis.
  • the back side track groove 2a has its curvature center Ol shifted to the opening side of the outer ring 3 in the joint center O force axial direction.
  • the track groove 5 of the inner ring 6 includes a back side track groove 5a in which the track groove bottom is a straight portion parallel to the inner ring axis, and an opening side track groove 5b in which the track groove bottom is an arc portion.
  • the center of curvature 02 of the opening side track groove 5b is provided in the joint center O force in the axial direction at an equal distance k away from the center of curvature of the outer side track groove 2a of the outer ring 3 on the opposite side of the curvature center 01.
  • the outer spherical surface 8a of the cage shifts its radius of curvature 03 from the joint center O in the axial direction toward the opening side of the cage 8, and the spherical surface 8b of the cage has its center of curvature 04 in the direction of the joint center O force in the axial direction.
  • the outer spherical surface 8a is provided on the far side opposite to the center of curvature 03 by an equal distance kl.
  • the offset amount of the cage that increases the track offset amount of the inner and outer rings is reduced.
  • the pitch angle between two adjacent balls 7 is 60 degrees. That is, six balls 7 are arranged at a pitch of 60 degrees along the circumferential direction.
  • Patent Document 1 There is one designed to improve durability (Patent Document 1). That is, the device described in Patent Document 1 stores a plurality of balls in one pocket, thereby narrowing the interval between the balls stored in the same pocket, so that the pockets adjacent to each other in the circumferential direction are spaced apart. The circumferential length of the pillars between them is increased, and the number of balls is 7 or more.
  • Patent Document 2 uses the entire pocket of the cage as a long window with a large interval in the circumferential direction, and increases the circumferential length of one window column.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 11-303882
  • Patent Document 2 British Patent 1537067
  • the outer spherical surface 4 of the inner ring 6 is provided with a notch 11 having a rectangular cross section, or as shown in FIG.
  • the outer ring 4 of the inner ring 6 is provided with a notch 12 having a triangular cross section.
  • FIG. 10 it is assumed that there are pockets 9 having a normal circumferential interval b and long windows (long pockets) 13 having a circumferential interval a larger than that of the normal pocket 9.
  • a chamfer 15 is formed in the opening of the outer ring 3 as shown in FIG. 12 in order to improve the assemblability of the cage 8 in which the inner ring 6 is incorporated into the outer ring 3. There was also a case.
  • a notch 11 is provided as shown in FIG. 8 with a force, a decrease in the inner ring load capacity at high angles and an increase in the contact surface pressure between the inner ring and the inner spherical surface of the cage are caused. Even the chamfer 12 as shown causes an increase in the contact surface pressure between the inner ring and the inner spherical surface of the cage.
  • the long window 13 is provided as shown in FIG. 10
  • the cage window column becomes thin and the strength of the cage is reduced.
  • an inner ring 14 for incorporating an inner ring is provided on the inner surface of one inlet, The strength on the inlet side decreases, and the contact surface pressure between the inner ring and the cage inner spherical surface increases.
  • the present invention can reduce the size, and even when the size is reduced, the load capacity is hardly reduced even when the operating angle is set.
  • the fixed type constant velocity universal joint of the present invention includes an outer member in which a plurality of track grooves are formed on an inner spherical surface, an inner member in which a plurality of track grooves are formed on an outer spherical surface, and the outer member.
  • the cage pocket has four pairs of a long pocket having a large circumferential interval and a pair of short pockets having a small circumferential interval.
  • the pair of long pockets are shifted 180 degrees along the circumferential direction, and the pair of short pockets are shifted 180 degrees along the circumferential direction to alternately arrange the long pockets and the short pockets along the circumferential direction.
  • the long pocket accommodates two balls, The pocket is obtained by Osamu volumes of one ball.
  • the number of window columns between the pockets of the cage is four. It is possible to increase the circumferential length of each window column. Thereby, the rigidity of each cage window column can be increased. In addition, having a long pocket makes it easy to incorporate the inner ring into the cage.
  • the pitch angle on the PCD of the two balls contained in the long pocket was made smaller than 60 degrees, and the pitch angle of the other balls was made larger than 60 degrees. As a result, the distance force S between the pitches of the two balls stored in the long pocket is reduced, and the distance between the pitches of the track grooves of the outer member corresponding thereto is reduced.
  • the axial length of the inner member is shorter than the circumferential interval of the long pockets. This makes it easier to incorporate the inner member into the cage.
  • the shoulder width between the two track grooves on the outer member corresponding to the long pocket of the cage was set smaller than the pocket width in the cage axis direction. This facilitates the incorporation of the cage into the outer ring.
  • the center of curvature of the track groove of the outer member and the center of curvature of the track groove of the inner member are offset in the opposite axial direction by an equal distance from the joint center, and the curvature of the outer spherical surface of the cage
  • the center and the center of curvature of the inner spherical surface of the cage are offset in the opposite axial direction by an equal distance from the joint center, and the cage offset is increased to be approximately the same as the track groove offset. did.
  • the track groove bottoms of the inner member and the outer member are provided with an arc portion and a straight portion
  • the track groove bottoms of the inner member and the outer member May be provided with an arc portion and a tapered portion.
  • each cage window column since the rigidity of each cage window column can be increased, a large ball can be arranged on a small PCD, and compactness can be achieved without reducing the load capacity. Also, the cage force can be prevented from being damaged by a torsional torque load at a high angle.
  • the inner ring by having a long pocket, it is easy to incorporate the inner ring into the cage. In particular, by shortening the axial length of the inner ring rather than the minimum length of the long pockets in the circumferential direction, the inner ring can be more easily assembled into the cage and the assembly workability can be improved. [0024] The distance between the pitches of the two balls stored in the long pocket can be reduced, and the distance between the pitches of the track grooves of the outer member corresponding thereto can be reduced.
  • the distance between the pitches can be made smaller than the pocket width in the cage axis direction, which makes it easier to thread the cage into the outer ring and improve assembly workability. can do.
  • the cage offset amount is increased to be substantially the same as the track groove offset amount, it is possible to prevent the depth of the track groove on the inner side of the joint from being reduced, and the cage wall thickness on the opening side. (Diameter thickness) can be increased. For this reason, it is possible to prevent the ball at the high angle from riding on the track edge, and excessive stress is not applied to the edge. In other words, the torsional torque load capacity at high angles is prevented from being reduced, the high-angle durability life is improved (improved), and the fracture strength is increased due to plastic deformation of the track grooves of the inner and outer members at high angles. (Improvement).
  • the thickness of the cage (diameter thickness) on the joint opening side can be increased, the rigidity of the cage window frame on the joint opening side can be increased. For this reason, coupled with the increased rigidity of each cage window column, it is possible to significantly improve the cage breakage strength against torsional torque loads at high angles.
  • this fixed type constant velocity universal joint has an outer ring 23 as an outer member in which a plurality of track grooves 22 are formed along the axial direction at irregular circumferential intervals on the inner spherical surface 21.
  • a plurality of track grooves 25 that are paired with the track grooves 22 of the outer ring 23 on the outer ball surface 24 and formed along the axial direction at unequal intervals in the circumferential direction.
  • Track groove 22 and inside A plurality of balls 27 interposed between the track grooves 25 of the ring 26 and transmitting torque, and a cage 28 interposed between the inner spherical surface 21 of the outer ring 23 and the outer spherical surface 24 of the inner ring 26 to hold the balls 27. And.
  • the track groove 22 of the outer ring 23 includes a back-side track groove 22a in which the track groove bottom is an arc portion and an opening-side track groove 22b in which the track groove bottom is a straight portion parallel to the outer ring axis.
  • the rear track groove 22a has its center of curvature Ol shifted from the joint center O force in the axial direction toward the opening side of the outer ring 23.
  • the track groove 25 of the inner ring 26 includes a back side track groove 25a in which the track groove bottom is a straight portion parallel to the inner ring axis, and an opening side track groove 25b in which the track groove bottom is an arc portion.
  • the center of curvature 02 of the opening-side track groove 25b is provided in the joint center O force in the axial direction at an equal distance k away from the center of curvature of the inner side of the outer ring 23 opposite to the center of curvature Ol of the outer ring 23.
  • the center of curvature 03 of the outer spherical surface 28a and the center of curvature 04 of the inner spherical surface 28b are offset in the axial direction by an equal distance k2 from the joint center (cage center) O.
  • the offset amount of cage 28 is made substantially the same as the offset amount of the track groove.
  • the outer spherical surface 28a of the cage 28 can form a substantially concentric arc (a concentric arc having a different radius of curvature) with the groove bottom of the inner track groove 22a of the outer ring 23, and the The track groove depth can be prevented from becoming shallow, and the thickness (diameter thickness) of the opening side of the cage 28 can be increased.
  • the cage 28 is provided with a pocket 9 for accommodating the ball 27.
  • the pocket 9 of the cage 28 includes four pairs of a long pocket 30 having a large circumferential interval and a pair of short pockets 31 having a small circumferential interval. have. Then, the pair of long pockets 30 are shifted 180 degrees along the circumferential direction, and the pair of short pockets 31 are shifted 180 degrees along the circumferential direction, so that the long pockets 30 and the short pockets 31 are aligned along the circumferential direction. Alternatingly arranged. For this reason, there are four window pillars (cage window pillars) provided between the pockets.
  • the long pocket 30 accommodates two balls 27 and the short pocket 31 accommodates one ball 27.
  • the pitch angle e on the PCD of the two balls 27 accommodated in the long pocket 30 is made smaller than 60 degrees, and the pitch angle d of the other balls 27 is made larger than 60 degrees. Also long
  • the axial length i of the inner ring 26 (see FIG. 4) is shorter than the circumferential interval h of the pocket 30 (see FIG. 3).
  • the shoulder width dimension f between the two track grooves of the outer ring 23 corresponding to the long pocket 30 of the cage 8 is set smaller than the pocket width g in the cage axial direction.
  • the number of window columns 33 between the pockets of the cage 28 can be four, and the circumferential length of each window column 33 is increased. be able to.
  • the rigidity of each cage window column 33 can be increased, so that a large ball 27 can be arranged on a small PCD, and a compact system can be achieved without reducing the load capacity.
  • the constant velocity universal joint can be reduced in size, and the force can also prevent the cage 28 from being damaged by a torsional torque load at a high angle.
  • the inner ring 26 can be easily assembled into the cage 28.
  • the inner ring 26 can be more easily assembled into the cage 28 and the assembly workability can be improved. I'll do it.
  • the distance between the pitches of the two balls 27 stored in the long pocket 30 can be reduced, and the distance between the pitches of the track grooves 22 of the outer ring 23 corresponding thereto can be reduced.
  • the distance between the pitches (track shoulder width dimension f) can be made smaller than the pocket width g in the cage axis direction, which makes it easier to incorporate the cage 28 into the outer ring 23 and improves assembly workability. be able to.
  • the offset amount of the cage 28 is set to be substantially the same as the offset amount of the track grooves 22 and 25. Therefore, it is possible to prevent the depth of the track groove on the inner side of the joint from becoming shallow and to increase the thickness (thickness in the radial direction) of the cage 28 on the opening side. For this reason, it is possible to prevent the ball force at a high angle from climbing onto the S-track edge, and excessive stress does not act on the edge. In other words, the torsional torque load capacity at high angles is prevented from decreasing, and the high-angle endurance life is improved (improved), and the damage strength due to plastic deformation of the inner and outer track grooves at high angles is improved (improved). Can be achieved.
  • the thickness (diameter thickness) of the cage 28 on the joint opening side can be increased, the rigidity of the cage window frame on the joint opening side can be increased. For this reason, coupled with the increased rigidity of each cage window column, it is possible to greatly improve the cage breakage strength against torsional torque loads at high angles.
  • the window pillar 33 does not exist between the balls 27, so that the rigidity of the window frame on the joint opening side that receives a large load from the balls 27 is increased.
  • the force that needs to be increased As described above, the rigidity of the window frame on the joint opening side is increased by increasing the offset amount of the cage 28 so as to be substantially the same as the offset amount of the track grooves 22 and 25. Even with a structure in which two balls 27 are stored in the long pocket 30, the strength of the cage 28 can be maintained sufficiently.
  • UJ undercut free type
  • BJ bar field type
  • the curvature center Ol and the curvature center are described.
  • the center of curvature 02 and the center of curvature 04 are arranged slightly offset from 03, and the center of curvature Ol and the center of curvature 03 are at the same position.
  • the curvature center 02 and the curvature center 04 may be at the same position.
  • the center of curvature Ol and the center of curvature 03 shift, or the center of curvature 02 and the center of curvature 04 shift.
  • the deviation amount is set as (k ⁇ k2) /k ⁇ 0.3, where the ratio between the arbitrarily set force offset amount k and the deviation amount (k ⁇ k2).
  • (k-k2) / k> 0.3 there is no difference from the conventional fixed constant velocity universal joint shown in Fig. 6, the depth of the track groove on the inner side of the joint becomes shallower, and the thickness of the cage 28 on the opening side becomes smaller. Thickness cannot be increased and is below the required strength of the joint (Fig. 13)
  • the circumferential interval h of the long pockets 30 can be improved in assemblability of the cage 28 into the inner ring 26, and the force can be variously set within a range in which the rigidity of the window column 33 is not lowered.
  • the shoulder width dimension f between the track grooves and the pocket width g in the cage axial direction of the cage 28 can be set in consideration of the ease of incorporation of the cage 28 into the outer ring 23.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a fixed type constant velocity universal joint showing an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the fixed type constant velocity universal joint.
  • FIG. 3 is a sectional view of the cage of the fixed type constant velocity universal joint.
  • FIG. 4 is a sectional view of an inner ring of the fixed type constant velocity universal joint.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the cage is incorporated into the outer ring.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a conventional fixed type constant velocity universal joint.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the fixed type constant velocity universal joint.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional inner ring.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of another conventional inner ring.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional cage.
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view of a conventional cage.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a main part of a conventional outer ring.
  • FIG. 13 is a diagram showing a relationship between an offset amount k and a shift amount (k ⁇ k2).

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Abstract

 本発明は、小型化を図ることができ、しかも小型化しても、作動角をとった際において負荷容量の低下が少なく、また高角時のトラックへのボールの乗り上げを緩和することによって、高角度強度、耐久性を向上させることができる固定式等速自在継手を提供する。ケージ28のポケット29は、周方向間隔が大の一対の長ポケット30と、周方向間隔が小の一対の短ポケット31との4個を有する。一対の長ポケット30を周方向に沿って180度ずらせるとともに、一対の短ポケット31を周方向に沿って180度ずらせる。長ポケット30と短ポケット31とを周方向に沿って交互に配置する。長ポケット30には2個のボール27を収容するとともに、短ポケット31には1個のボールを収容した。ケージのオフセット量をトラック溝のオフセット量と略同一となるように大きくして、継手奥側のトラック溝を深くすると共に、開口側のケージ肉厚大きくした。

Description

明 細 書
固定式等速自在継手
技術分野
[0001] 本発明は固定式等速自在継手及びその製造方法に関し、詳しくは、自動車や各種 産業機械の動力伝達系において使用されるもので、駆動側と従動側の二軸間で角 度変位のみを許容する固定式等速自在継手に関する。
背景技術
[0002] 例えば、自動車のエンジン力 車輪に回転力を等速で伝達する手段として使用さ れる等速自在継手の一種に固定式等速自在継手がある。この固定式等速自在継手 は、駆動側と従動側の二軸を連結してその二軸が作動角をとつても等速で回転トル クを伝達し得る構造を備えている。一般的に、前述した固定式等速自在継手としては 、バーフィールド型(BJ)やアンダーカットフリー型(UJ)が広く知られている。
[0003] 例えば、 UJタイプの固定式等速自在継手は、図 6と図 7に示すように内球面 1に複 数のトラック溝 2が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外方部材としての 外輪 3と、外球面 4に外輪 3のトラック溝 2と対をなす複数のトラック溝 5が円周方向等 間隔に軸方向に沿って形成された内方部材としての内輪 6と、外輪 3のトラック溝 2と 内輪 6のトラック溝 5との間に介在してトルクを伝達する複数のボール 7と、外輪 3の内 球面 1と内輪 6の外球面 4との間に介在してボール 7を保持するケージ 8とを備えて ヽ る。ケージ 8には、ボール 7が収容されるポケット 9が周方向に沿って複数配設されて いる。
[0004] 前記外輪 3のトラック溝 2は、トラック溝底が円弧部となる奥側トラック溝 2aと、トラック 溝底が外輪軸線と平行なストレート部となる開口側トラック溝 2bとからなる。奥側トラッ ク溝 2aは、その曲率中心 Olを継手中心 O力 軸方向に外輪 3の開口側にずらして いる。また、内輪 6のトラック溝 5は、トラック溝底が内輪軸線と平行なストレート部とな る奥側トラック溝 5aと、トラック溝底が円弧部となる開口側トラック溝 5bとからなる。開 口側トラック溝 5bの曲率中心 02を継手中心 O力も軸方向に外輪 3の奥側トラック溝 2 aの曲率中心 01と反対側の奥側に等距離 kだけ離して設けている。 [0005] また、ケージ外球面 8aは、その曲率半径 03を継手中心 Oから軸方向にケージ 8の 開口側にずらし、ケージ内球面 8bは、その曲率中心 04を継手中心 O力 軸方向に ケージ外球面 8aの曲率中心 03と反対側の奥側に等距離 klだけ離して設けて 、る。 従来のこの種の等速自在継手では、内外輪のトラックオフセット量を大きぐケージの オフセット量を小さくしている。また、隣合う 2個のボール 7のピッチ角は、 60度である 。すなわち、ボール 7が周方向に沿って 60度ピッチで 6個配置されている。
[0006] ところで、固定式等速自在継手にぉ 、て、近年では、小型化できてし力もトルク負 荷容量を上げることが求められて 、る。 6個のボールを有する固定式等速自在継手 を小型化し、かつトルク負荷容量を上げる方法として、出来るだけ大きなボールを出 来るだけ小さな PCD上に配置することが考えられる。しかしながら、大きなボールを 使用すると、ケージのポケット間の柱 (窓柱)が細くなり、ケージの剛性が低下する。特 に高角時の捩りトルク負荷に対しては、ケージの破損が生じ易ぐ等速自在継手の強 度低下の要因となっている。
[0007] 特に、図 6に示すように、内外輪のトラックオフセット量が大きぐケージのオフセット 量が小さい場合、外輪奥側のトラック溝深さが浅くなり、高角時のトルク負荷容量が小 さくなる。つまり、高角時のトルク負荷に対してボールがトラックエッジに乗り上げ易ぐ エッジ部に過大な応力が発生する。そのため、エッジ部の欠けによる損傷や、塑性変 形が生じることによるケージとのロック現象が発生する。これらの損傷やロック現象は、 作動性を悪くし、耐久寿命を低下させたり、ケージ破損の要因となっている。また、内 輪においても奥側のトラック深さも浅くなつており、外輪と同様の欠点を有する。この ため、高角度域での継手強度および耐久性の向上は従来からの課題である。
[0008] そこで、従来には、周方向に隣合うポケット同士の間に存在する柱部の周方向長さ 寸法を大きくして、ケージの耐久性の確保を図って、等速自在継手全体の耐久性の 向上を図るようにしたものがある(特許文献 1)。すなわち、この特許文献 1に記載のも のは、一つのポケットに複数個のボールを収納することによって、同一のポケット内に 収容したボールの間隔を狭くして、周方向に隣合うポケット同士の間に存在する柱部 の周方向長さ寸法を大きくするものであり、ボールの数を 7個以上としている。
[0009] また、従来には、ケージの各ポケットに 2個ずつ収納して、回転中のモーメントの周 期的変動を抑制するようにしたものがある (特許文献 2)。すなわち、この特許文献 2 に記載のものは、ケージの全ポケットをその周方向間隔を大とした長窓として、一つ の窓柱の周方向長さを大きくしている。
特許文献 1:特開平 11― 303882号公報
特許文献 2 :英国特許 1537067
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] ところで、図 6に示す構造の等速自在継手において、内輪 6をケージ 8に組み込む に際しては、ケージ 8の軸線に対して内輪 6をその軸線が垂直になるように配置した 状態 (ケージ 8に対して内輪 6を 90° 回転させた状態)で、その内輪 6の外球面 4の 一部をケージ 8のポケット 9に落とし込み、この状態で内輪 6をケージ 8に挿入し、その 後、内輪 6をケージ 8に対して 90° 回転させて、ケージ 8の軸線に内輪 6の軸線を一 致させて正規の姿勢に配置する方法が一般的である。
[0011] このため、ケージ 8内に内輪 6が挿入し易くなるように、図 8に示すように、内輪 6の 外球面 4に断面矩形状の切欠部 11を設けたり、図 9に示すように、内輪 6の外球面 4 に断面三角形状の切欠部(チャンファ) 12を設けたりしていた。さらには、図 10に示 すように、通常の周方向間隔 bのポケット 9と、周方向間隔 aが通常のポケット 9より大 きい長窓 (長ポケット) 13とを有するものとしたり、図 11に示すように、ケージ 8の一方 の入口部の内面に内輪組込み用のインロー径 14を設けて、この入口部の径を拡大 させたりする必要があった。
[0012] また、外輪 3においては、内輪 6が組み込まれたケージ 8の外輪 3への組込み性の 向上を図るために、図 12に示すように、外輪 3の開口部にチャンファ 15を形成する場 合もあった。
[0013] し力しながら、図 8に示すように、切欠部 11を設ければ、高角時の内輪負荷容量の 低下、及び内輪とケージ内球面の接触面圧の増加を招き、図 9に示すようなチャンフ ァ 12でも内輪とケージ内球面の接触面圧の増加を招く。また、図 10に示すように長 窓 13を設ければ、ケージ窓柱が細くなつて、ケージの強度低下を招く。さらに、図 11 に示すように、一方の入口の内面に内輪組込み用のインロー径 14を設ければ、この 入口側の強度が低下するとともに、内輪とケージ内球面の接触面圧の増加を招く。
[0014] ところで、特許文献 1に記載のものでは、ポケットに複数個のボールを収納すること によって、周方向に隣合うポケット同士の間に存在する柱部の周方向長さ寸法を大き くして、ケージの耐久性確保を図って、等速自在継手全体の耐久性の向上を図るよう にしている。しかしながら、特許文献 1に記載のものでは、ボールを 7個以上とすること を前提としており、 6個のボールを有するものにおいて、高角度時の負荷容量の低下 、及び内輪とケージ内球面の接触面圧の増加の防止等ができるようにしたものでは ない。
[0015] また、特許文献 2に記載のものでは、ケージの各ポケットに 2個ずつ収納して、前記 特許文献 1と同様、全体のポケット数を少なくして窓柱の周方向長さを大きくしている 。このため、この場合であっても、高角度時の負荷容量の低下、および内輪とケージ 内球面の接触面圧の増加の防止等ができるものではない。
[0016] 本発明は、上記課題に鑑みて、小型化を図ることができ、しかも小型化しても、作動 角をとつた際においても、負荷容量の低下が少なぐまた高角時のトラックへのボー ルの乗り上げを緩和することによって、高角度強度及び耐久性を向上させることがで きる固定式等速自在継手を提供する。
課題を解決するための手段
[0017] 本発明の固定式等速自在継手は、内球面に複数のトラック溝が形成された外方部 材と、外球面に複数のトラック溝が形成された内方部材と、前記外方部材のトラック溝 と内方部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、このボー ルを収容するポケットを有するとともに外方部材と内方部材との間に介装されるケー ジとを備えた固定式等速自在継手において、前記ケージのポケットは、周方向間隔 が大の一対の長ポケットと、周方向間隔が小の一対の短ポケットとの 4個を有し、一対 の長ポケットを周方向に沿って 180度ずらせるとともに、一対の短ポケットを周方向に 沿って 180度ずらせて、長ポケットと短ポケットとを周方向に沿って交互に配置し、か つ長ポケットには 2個のボールを収容するとともに、短ポケットには 1個のボールを収 容したものである。
[0018] 本発明の固定式等速自在継手では、ケージのポケット間の窓柱の数を 4つとするこ とができ、 1本あたりの窓柱の周方向長さを長くすることができる。これにより、各ケー ジ窓柱の剛性を大きくすることができる。また、長ポケットを有することによって、内輪 のケージへの組込みが容易となる。
[0019] 長ポケットに収容される 2個のボールの PCD上のピッチ角を 60度よりも小さくすると ともに、その他のボールのピッチ角を 60度よりも大きくした。これにより、長ポケットに 収納した 2個のボールのピッチ間距離力 S小さくなり、これに対応する外方部材のトラッ ク溝のピッチ間距離が小さくなる。
[0020] 長ポケットの周方向間隔よりも前記内方部材の軸方向長さを短くした。これにより、 内方部材のケージへの組込みが一層容易となる。さらに、ケージの長ポケットに対応 する外方部材の 2つのトラック溝間肩幅寸法を、ケージ軸方向におけるポケット幅より も小さく設定した。これにより、ケージの外輪への組込みが容易となる。
[0021] 外方部材のトラック溝の曲率中心と内方部材のトラック溝の曲率中心とを、継手中 心に対して等距離だけ軸方向に逆向きにオフセットさせるとともに、ケージの外球面 の曲率中心とケージの内球面の曲率中心とを、継手中心に対して等距離だけ軸方 向に逆向きにオフセットさせ、このケージのオフセット量を、トラック溝のオフセット量と 略同一となるように大きくした。これによつて、継手奥側のトラック溝深さが浅くなるの を防止できるとともに、開口側のケージの肉厚 (径方向厚さ)を大きくすることができる
[0022] 固定式等速自在継手として、内方部材および外方部材のトラック溝底が円弧部とス トレート部とを備えたものであっても、内方部材および外方部材のトラック溝底が円弧 部とテーパ部とを備えたものであってもよ 、。
発明の効果
[0023] 本発明では、各ケージ窓柱の剛性を大きくすることができるので、小さな PCDに大き なボールを配置することができ、負荷容量を低下させずにコンパクトィ匕が可能となる。 し力も、高角度時の捩りトルク負荷に対して、ケージの破損を防止できる。また、長ポ ケットを有することによって、内輪のケージへの組込みが容易となる。特に、長ポケット の周方向間隔の最小長さよりも前記内輪の軸方向長さを短くすることにより、内輪の ケージへの組込みが一層容易となって、組立作業性を向上することができる。 [0024] 長ポケットに収納した 2個のボールのピッチ間距離を小さくでき、これに対応する外 方部材のトラック溝のピッチ間距離を小さくできる。これにより、ケージの外輪への組 込みが容易となる。特に、このピッチ間距離 (トラック溝間肩幅寸法)を、ケージ軸方 向におけるポケット幅よりも小さくでき、これにより、ケージの外輪への糸且込みが一層 容易となって、組立作業性を向上することができる。
[0025] ケージのオフセット量を、トラック溝のオフセット量と略同一となるように大きくしたの で、継手奥側のトラック溝深さが浅くなるのを防止できるとともに、開口側のケージの 肉厚 (径方向厚さ)を大きくすることができる。このため、高角時のボールがトラックェ ッジに乗り上げるのを防止でき、エッジに過大な応力は作用することがなくなる。すな わち、高角時の捩りトルク負荷容量の低下を防ぎ、高角耐久寿命の向上 (改善)や高 角時の内方部材と外方部材のトラック溝の塑性変形に起因する破損強度の向上(改 善)を図ることができる。
[0026] また、継手開口側のケージの肉厚 (径方向厚さ)を大きくすることができるので、継 手開口側のケージ窓枠の剛性を大きくすることができる。このため、各ケージ窓柱の 剛性が大となるのと相俟って、高角時の捩りトルク負荷に対するケージ破損強度の向 上を大幅に図ることができる。
[0027] なお、長ポケットに 2個のボールを収納させれば、このボール間に窓柱が存在しな いので、ボール力 の大きな負荷を受ける継手開口側の窓枠の剛性を上げる必要が あるが、前記したように、ケージのオフセット量を、トラック溝のオフセット量と略同一と なるように大きくすることにより、継手開口側の窓枠の剛性を上げることができ、長ボケ ットに 2個のボールを収納する構造であっても、ケージの強度を十分保つことができる 発明を実施するための最良の形態
[0028] 本発明に係る固定式等速自在継手の実施形態を図 1〜図 7に基づいて説明する。
[0029] この固定式等速自在継手は、図 1に示すように内球面 21に複数のトラック溝 22が 円周方向不等間隔に軸方向に沿って形成された外方部材としての外輪 23と、外球 面 24に外輪 23のトラック溝 22と対をなす複数のトラック溝 25が円周方向不等間隔に 軸方向に沿って形成された内方部材としての内輪 26と、外輪 23のトラック溝 22と内 輪 26のトラック溝 25との間に介在してトルクを伝達する複数のボール 27と、外輪 23 の内球面 21と内輪 26の外球面 24との間に介在してボール 27を保持するケージ 28 とを備えている。
[0030] 前記外輪 23のトラック溝 22は、トラック溝底が円弧部となる奥側トラック溝 22aと、ト ラック溝底が外輪軸線と平行なストレート部となる開口側トラック溝 22bとからなる。奥 側トラック溝 22aは、その曲率中心 Olを継手中心 O力も軸方向に外輪 23の開口側 にずらしている。また、内輪 26のトラック溝 25は、トラック溝底が内輪軸線と平行なスト レート部となる奥側トラック溝 25aと、トラック溝底が円弧部となる開口側トラック溝 25b とからなる。開口側トラック溝 25bの曲率中心 02を継手中心 O力も軸方向に外輪 23 の奥側トラック溝 22aの曲率中心 Olと反対側の奥側に等距離 kだけ離して設けてい る。
[0031] ケージ 28は、外球面 28aの曲率中心 03と内球面 28bの曲率中心 04とを、継手中 心 (ケージ中心) Oに対して等距離 k2だけ軸方向に逆向きにオフセットさせ、このケ ージ 28のオフセット量をトラック溝のオフセット量と略同一として大きくしている。
[0032] このため、ケージ 28の外球面 28aは、外輪 23の奥側トラック溝 22aの溝底とほぼ同 心円弧(曲率半径は相違する同心円弧)を形成することができ、継手奥側のトラック 溝深さが浅くなるのを防止できるとともに、ケージ 28の開口側の肉厚 (径方向厚さ)を 大きくすることができる。
[0033] また、ケージ 28にはボール 27を収容するポケット 9が設けられている。この場合、ケ ージ 28のポケット 9は、図 2と図 3に示すように、周方向間隔が大の一対の長ポケット 30と、周方向間隔が小の一対の短ポケット 31との 4個を有している。そして、一対の 長ポケット 30を周方向に沿って 180度ずらせるとともに、一対の短ポケット 31を周方 向に沿って 180度ずらせて、長ポケット 30と短ポケット 31とを周方向に沿って交互に 配置している。このため、ポケット間に設けられる窓柱 (ケージ窓柱)が 4個となる。そし て、長ポケット 30には 2個のボール 27を収容するとともに、短ポケット 31には 1個のボ ール 27を収容する。
[0034] 長ポケット 30に収容される 2個のボール 27の PCD上のピッチ角 eを 60度よりも小さ くするとともに、その他のボール 27のピッチ角 dを 60度よりも大きくしている。また、長 ポケット 30の周方向間隔 h (図 3参照)よりも内輪 26の軸方向長さ i (図 4参照)を短くし ている。さらに図 5に示すように、ケージ 8の長ポケット 30に対応する外輪 23の 2つの トラック溝間肩幅寸法 fを、ケージ軸方向におけるポケット幅 gよりも小さく設定して 、る
[0035] 本発明の固定式等速自在継手によれば、ケージ 28のポケット間の窓柱 33の数を 4 つとすることができ、 1本あたりの窓柱 33の周方向長さを長くすることができる。これに より、各ケージ窓柱 33の剛性を大きくすることができるので、小さな PCDに大きなボ ール 27を配置することができ、負荷容量を低下させずにコンパクトィ匕が可能となる固 定式等速自在継手として小型化を図ることができ、し力も、高角度時の捩りトルク負荷 に対して、ケージ 28の破損を防止できる。
[0036] また、長ポケット 30を有することによって、内輪 26のケージ 28への組込みが容易と なる。特に、長ポケット 30の周方向間隔 hよりも内輪 26の軸方向長さ iを短くすること により、内輪 26のケージ 28への組込みが一層容易となって、組立作業性を向上させ ることがでさる。
[0037] すなわち、内輪 26をケージ 28に組み込むに際しては、ケージ 28の軸線に対して 内輪 26をその軸線が垂直になるように配置した状態 (ケージ 28に対して内輪 26を 9 0° 回転させた状態)で、その内輪 26の外球面 24の一部をケージ 28のポケット 29に 落とし込み、この状態で内輪 26をケージ 28に挿入し、その後、内輪 26をケージ 28に 対して 90° 回転させて、ケージ 28の軸線に内輪 26の軸線を一致させて正規の姿勢 に配置する。このため、内輪 26をケージ 28に組み込む際に、長ポケット 30に内輪 26 の外球面 24の一部を落とし込むようにでき、内輪 26のケージへの組込みが容易とな る。
[0038] また、長ポケット 30に収納した 2個のボール 27のピッチ間距離を小さくでき、これに 対応する外輪 23のトラック溝 22のピッチ間距離を小さくできる。これにより、ケージ 28 の外輪 23への組込みが容易となる。特に、このピッチ間距離(トラック肩幅寸法 f)を、 ケージ軸方向におけるポケット幅 gよりも小さくでき、これにより、ケージ 28の外輪 23 への組込みが一層容易となって、組立作業性を向上することができる。
[0039] ケージ 28のオフセット量を、トラック溝 22、 25のオフセット量と略同一となるように大 きくしたので、継手奥側のトラック溝深さが浅くなるのを防止できるとともに、開口側の ケージ 28の肉厚 (径方向厚さ)を大きくすることができる。このため、高角時のボール 力 Sトラックエッジに乗り上げるのを防止でき、エッジに過大な応力は作用することがな くなる。すなわち、高角時の捩りトルク負荷容量の低下を防ぎ、高角耐久寿命の向上 (改善)や高角時の内方部材と外方部材のトラック溝の塑性変形に起因する破損強 度の向上(改善)を図ることができる。
[0040] また、継手開口側のケージ 28の肉厚 (径方向厚さ)を大きくすることができるので、 継手開口側のケージ窓枠の剛性を大きくすることができる。このため、各ケージ窓柱 の剛性が大となるのと相俟って、高角時の捩りトルク負荷に対するケージ破損強度の 向上を大幅に図ることができる。
[0041] なお、長ポケット 30に 2個のボール 27を収納させれば、このボール間に窓柱 33が存 在しないので、ボール 27からの大きな負荷を受ける継手開口側の窓枠の剛性を上 げる必要がある力 前記したように、ケージ 28のオフセット量を、トラック溝 22、 25の オフセット量と略同一となるように大きくすることにより、継手開口側の窓枠の剛性を 上げることができ、長ポケット 30に 2個のボール 27を収納する構造であっても、ケー ジ 28の強度を十分保つことができる。
[0042] ところで、前記実施形態では、固定式等速自在継手として、トラック溝 22、 25にスト レート溝 22b、 25aを有するアンダーカットフリー型(UJ)であった力 このようなストレ 一ト溝を有さないバーフィールド型 (BJ)であってもよい。また、内輪 26および外輪 23 のトラック溝底が円弧部とテーパ部とを備えたものであってもよい。この場合、外輪 23 のトラック溝 22のテーパ部を開口側に設け、かつ奥側から開口側に向かって拡大す るようにするのが好ま 、。これは作動角を大きくとれる力もである。
[0043] 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 ことなく種々の変形が可能であって、例えば、前記実施形態では、曲率中心 Olと曲 率中心 03とは僅か〖こずれた位置に配置されるとともに、曲率中心 02と曲率中心 04 とは僅かにずれた位置に配置されているが、曲率中心 Olと曲率中心 03とが同一位 置であっても、曲率中心 02と曲率中心 04とが同一位置であってもよい。また、曲率 中心 Olと曲率中心 03とがずれたり、曲率中心 02と曲率中心 04とがずれたりする 場合、そのずれ量は、任意に設定できる力 オフセット量 kとずれ量 (k-k2)との比は (k- k2)/k≤0.3と設定するのが好ましい。(k-k2)/k>0.3になると、図 6に示す従来の固定 式等速自在継手と差異が無くなって、継手奥側のトラック溝深さが浅くなるとともに、 開口側のケージ 28の肉厚を大きくできなくなり、ジョイントの必要強度を下回る (図 13)
[0044] また、長ポケット 30の周方向間隔 hとしても、内輪 26へのケージ 28の組込み性の向 上が図れて、し力も、窓柱 33の剛性が低下しない範囲で種々設定できる。さらに、ト ラック溝間肩幅寸法 fやケージ 28のケージ軸方向におけるポケット幅 g等も、ケージ 2 8の外輪 23への組込み性等を考慮して設定できる。
図面の簡単な説明
[0045] [図 1]本発明の実施形態を示す固定式等速自在継手の縦断面図である。
[図 2]前記固定式等速自在継手の横断面図である。
[図 3]前記固定式等速自在継手のケージの断面図である。
[図 4]前記固定式等速自在継手の内輪の断面図である。
[図 5]外輪へのケージ組み込み状態を示す断面図である。
[図 6]従来の固定式等速自在継手の縦断面図である。
[図 7]前記固定式等速自在継手の横断面図である。
[図 8]従来の内輪の断面図である。
[図 9]他の従来の内輪の断面図である。
[図 10]従来のケージの横断面図である。
[図 11]従来のケージの縦断面図である。
[図 12]従来の外輪の要部断面図である。
[図 13]オフセット量 kとずれ量 (k-k2)の関係を示す図である。

Claims

請求の範囲
[1] 内球面に複数のトラック溝が形成された外方部材と、外球面に複数のトラック溝が 形成された内方部材と、前記外方部材のトラック溝と内方部材のトラック溝との間に介 在してトルクを伝達する複数のボールと、このボールを収容するポケットを有するとと もに外方部材と内方部材との間に介装されるケージとを備えた固定式等速自在継手 において、
前記ケージのポケットは、周方向間隔が大の一対の長ポケットと、周方向間隔が小 の一対の短ポケットとの 4個を有し、一対の長ポケットを周方向に沿って 180度ずらせ るとともに、一対の短ポケットを周方向に沿って 180度ずらせて、長ポケットと短ポケッ トとを周方向に沿って交互に配置し、かつ長ポケットには 2個のボールを収容するとと もに、短ポケットには 1個のボールを収容したことを特徴とする固定式等速自在継手。
[2] 前記長ポケットに収容される 2個のボールの PCD上のピッチ角を 60度よりも小さく するとともに、その他のボールのピッチ角を 60度よりも大きくしたことを特徴とする請 求項 1の固定式等速自在継手。
[3] 前記長ポケットの周方向間隔よりも前記内方部材の軸方向長さを短くしたことを特 徴とする請求項 1又は請求項 2の固定式等速自在継手。
[4] 前記ケージの長ポケットに対応する外方部材の 2つのトラック溝間肩幅寸法を、ケ ージ軸方向におけるポケット幅よりも小さく設定したことを特徴とする請求項 1〜請求 項 3の ヽずれか 1項に記載の固定式等速自在継手。
[5] 外方部材のトラック溝の曲率中心と内方部材のトラック溝の曲率中心とを、継手中 心に対して等距離だけ軸方向に逆向きにオフセットさせるとともに、ケージの外球面 の曲率中心とケージの内球面の曲率中心とを、継手中心に対して等距離だけ軸方 向に逆向きにオフセットさせ、このケージのオフセット量をトラック溝のオフセット量と 略同一として大きくしたことを特徴とする請求項 1〜請求項 4のいずれ力 1項に記載の 固定式等速自在継手。
[6] 内方部材および外方部材のトラック溝底が円弧部とストレート部とを備えたことを特 徴とする請求項 1〜請求項 5のいずれか 1項に記載の固定式等速自在継手。
[7] 内方部材および外方部材のトラック溝底が円弧部とテーパ部とを備えたことを特徴 とする請求項 1〜請求項 5の 、ずれか 1項に記載の固定式等速自在継手。
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