WO2011125491A1 - 等速自在継手 - Google Patents
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- F16D3/227—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 the joints being telescopic
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- F16D2003/22309—Details of grooves
Definitions
- the present invention relates to a constant velocity universal joint, and particularly to a constant velocity universal joint that can be used for a drive shaft, a propeller shaft, and the like of an automobile.
- the Rzeppa-type fixed constant velocity universal joint has an outer joint member in which a plurality of track grooves are formed on the inner spherical surface along the axial direction at equal intervals in the circumferential direction, and a track groove of the outer joint member is paired on the outer spherical surface.
- a plurality of track grooves are formed between the inner joint member formed along the axial direction at equal intervals in the circumferential direction, and between the track groove of the outer joint member and the track groove of the inner joint member.
- a cage for holding the ball interposed between the inner spherical surface of the outer joint member and the outer spherical surface of the inner joint member.
- the outer joint member and the inner joint member in such a constant velocity universal joint are manufactured by the following method. First, a cylindrical billet is formed into an approximate shape of an outer joint member or an inner joint member by hot forging, warm forging, or cold forging, and is turned into an arbitrary shape. After that, heat treatment is performed, and the outer sphere, inner sphere and track groove are finished by grinding or quenching steel cutting.
- the cross-sectional shape of the track groove of such a constant velocity universal joint is preferably a structure in which the ball is in angular contact with the track groove in order to stabilize the contact state of the ball with the track groove.
- the cross-sectional shape of the track groove is an elliptical shape depending on the tool and the processing method in the finishing method by grinding or hardened steel cutting, whereas the cross-sectional shape of the track groove in the cold forging finish is formed by forging. From the viewpoint of ease and quality control, the shape is usually Gothic arch.
- the load is transmitted from the inner joint member (outer joint member) to the ball ⁇ outer joint member (inner joint member), and the PCD clearance and torque between the inner joint member and the outer joint member are transmitted.
- the contact point between the ball and the track moves to the spherical surface side (the ball climbs up the track slope), and the contact angle changes.
- the movement distance of the contact point (change amount of contact angle) is different due to the shape difference, so the outer joint member There is a concern that the contact angle between the ball, the outer joint member, and the inner joint member track may deviate from the target value, resulting in variations in durability.
- FIG. 15 shows the cross-sectional shape of a conventional forged molding track
- FIG. 16 shows the cross-sectional shape of a finishing track.
- the track groove cross-sectional shape of a normal forging molding is a shape in which a simple R is projected onto the vertical axis, so that a VC (Vertical Clearance) formed on the track groove bottom 2 side (the groove bottom 2 of the track groove 1 and The dimension between the ball 3 and the groove bottom corresponding portion 3a) can be increased, and shape management by VC measurement is facilitated.
- the cross-sectional shape of the finished track groove 1 is elliptical, and the VC on the track groove bottom 2 side is small.
- the object of the present invention is to secure a stable contact state between the forged molding track and the ball of the finishing track to ensure superior durability, and forging molds and product quality control are as easy as before.
- a constant velocity universal joint having a track shape is proposed.
- the first constant velocity universal joint of the present invention corresponds to an outer joint member having a track groove formed on the inner diameter surface, an inner joint member having a track groove formed on the outer diameter surface, and a track groove of the outer joint member.
- a constant velocity universal joint comprising a torque transmission ball disposed on a torque transmission ball track formed in cooperation with a track groove of an inner joint member, and a cage for holding the torque transmission ball.
- At least one of the track groove of the member and the track groove of the inner joint member is formed by cold forging finish, and the cross-sectional shape is a gothic arch shape on the track groove bottom side and an elliptical shape on the track groove opening side It is.
- the second constant velocity universal joint of the present invention corresponds to an outer joint member having a track groove formed on the inner diameter surface, an inner joint member having a track groove formed on the outer diameter surface, and a track groove of the outer joint member.
- a fixed type constant velocity universal joint comprising a torque transmission ball disposed on a torque transmission ball track formed in cooperation with a track groove of an inner joint member, and a cage for holding the torque transmission ball, At least one of the track groove of the outer joint member and the track groove of the inner joint member is molded by cold forging, and the cross-sectional shape thereof is a gothic arch shape on the track groove bottom side and an elliptical shape on the track groove opening side.
- the connecting angle between the Gothic arch shape and the elliptical shape is gradually reduced from the opening angle side of the track groove toward the joint back side.
- the side close to the spherical surface can have an elliptical shape similar to that of the finish-processed track groove. That is, the track range necessary for the function is an elliptical shape, and the track range necessary for the management is a Gothic arch shape.
- the second constant velocity universal joint gradually decreases the joint angle (joint position) between the Gothic arch shape and the elliptical shape from the opening angle side (joint opening side) of the track groove to the joint back side. Therefore, the protrusion of the contact ellipse is less likely to occur at the joint back side.
- the contact angle can be set to gradually decrease from the opening angle side of the track groove on the joint opening side toward the joint back side.
- the connecting position of the Gothic arch shape and the elliptical shape is located on the groove opening side in the range of 30 ° to 45 ° around the straight line connecting the ball center and the track groove bottom center, or 20 ° to 35 It can be positioned on the groove opening side within a range of °. If it is less than 20 °, the amount of VC for shape management is insufficient, and if it exceeds 45 °, the track surface (range) in the range exceeding 45 ° is small, and the effect of making an ellipse is small (advantage) Is not demonstrated).
- a track chamfer is formed at each of the boundary between the inner diameter surface and the track groove in the outer joint member and the boundary between the outer diameter surface and the track groove in the inner joint member, and the track groove is formed on the track groove side of the track chamfer.
- a rounded portion to be connected can be formed.
- the boundary portion between the inner diameter surface and the track groove in the outer joint member and the boundary portion between the outer diameter surface and the track groove in the inner joint member can be a rounded track chamfer.
- an inlet chamfer formed along the entire circumference of the opening edge of the outer joint member, a track chamfer at the boundary between the inner diameter surface and the track groove in the outer joint member, and a track inlet at the boundary between the inlet chamfer and the track groove
- the chamfer can be formed by cold forging.
- the inlet chamfer formed along the opening end face of the outer joint member or the entire circumference of the opening edge may be formed by cold forging.
- the track groove and the track inlet chamfer of the outer joint member are formed by simultaneous cold forging, or the track groove and the track chamfer of the outer joint member and the track groove and the track chamfer of the inner joint member are simultaneously cold forged. Respectively.
- the constant velocity universal joint may be a Rzeppa type in which the track groove bottom has only an arc portion or an undercut free type fixed constant velocity universal joint in which the track groove bottom has an arc portion and a straight portion.
- the inner surface of the outer joint member has a cylindrical shape
- the track groove extends in the axial direction
- the outer diameter surface of the inner joint member has a spherical shape
- the track groove has an axial direction.
- Double offset type sliding constant velocity with the center of curvature of the spherical outer peripheral surface of the cage and the center of curvature of the spherical inner peripheral surface offset by an equal distance in the opposite axial direction across the joint center A universal joint may be used.
- an outer joint member having an inner peripheral surface in which track grooves twisted in opposite directions with respect to the axis are alternately formed in a circumferential direction, and a track twisted in opposite directions with respect to the axis.
- Torque incorporated at the intersection of the inner joint member having an outer peripheral surface in which grooves are alternately formed in the circumferential direction and the track groove of the inner joint member twisted in the opposite direction to the axis and the track groove of the outer joint member A cross-glove type sliding constant velocity universal joint including a transmission ball may be used.
- It can be used for fixed type constant velocity universal joints for driving shafts of automobiles or sliding type constant velocity universal joints for driving shafts of automobiles. Further, it can be used for a fixed type constant velocity universal joint for an automobile propeller shaft or a sliding type constant velocity universal joint for an automobile propeller shaft.
- the number of torque transmission balls is preferably 10 or less.
- the track range necessary for the function is an elliptical shape
- the track range necessary for the management is a Gothic arch shape, easy for quality control of forging dies and products, balls and It is possible to achieve both stabilization of the track groove contact state.
- the contact ellipse does not easily protrude even in a shallow portion of the track groove on the back side of the joint, and higher durability can be secured.
- the Gothic arch shape and the elliptical shape are located on the groove opening side in the range of 20 ° to 45 ° centering on the straight line connecting the ball center and the track groove bottom center, A sufficient amount of VC can be secured, and a sufficient track surface necessary for the function can be secured.
- the track groove and track chamfer of the outer joint member are formed by simultaneous cold forging finish, the track groove and track chamfer of the outer joint member, and the track groove and track chamfer of the inner joint member by simultaneous cold forging finish.
- productivity can be improved.
- the number of torque transmission balls is 10 or less, the degree of freedom in design is large and the design is excellent. Moreover, it can respond to various types of constant velocity universal joints.
- FIG. 5 is an explanatory diagram showing a track groove shape of the constant velocity universal joint and having a range of ⁇ 1 in a range of 30 to 45 degrees.
- FIG. 4 is an explanatory diagram showing the shape of a track groove of the constant velocity universal joint and having ⁇ 2 in a range of 20 to 35 deg. It is sectional drawing of the said constant velocity universal joint. It is a simplified development view of the track groove of the outer joint member of the constant velocity universal joint. It is a half section view of the outer joint member of the constant velocity universal joint.
- FIG. 7 shows a track groove of the outer joint member and is a cross section A in FIG. 6.
- 7 shows a track groove of the outer joint member, and is a B cross section of FIG. The track groove of the said outer joint member is shown, (c) is C cross section.
- FIG. 7 shows a track groove when the connecting angle of the outer joint member is not changed, and is a cross section of FIG. 6A.
- 6 shows a track groove when the connecting angle of the outer joint member is not changed, and is a B cross section of FIG. 6 shows a track groove when the connecting angle of the outer joint member is not changed, and
- FIG. 6 is also a C cross section. It is sectional drawing of the 2nd fixed type constant velocity universal joint of this invention.
- FIG. 4 shows an undercut free type fixed constant velocity universal joint which is a fixed constant velocity universal joint of the present invention.
- This fixed type constant velocity universal joint includes an outer joint member 13 in which a plurality of track grooves 12 are formed on an inner spherical surface (inner diameter surface) 11 along the axial direction at equal intervals in the circumferential direction, and an outer spherical surface (outer diameter surface). 14, an inner joint member 16 in which a plurality of track grooves 15 paired with the track groove 12 of the outer joint member 13 are formed along the axial direction at equal intervals in the circumferential direction, and the track groove 12 and the inner side of the outer joint member 13 are formed.
- the cage 18 is provided with a plurality of pockets 18a for accommodating the balls 17 along the circumferential direction.
- the track groove 12 of the outer joint member 13 has an arcuate portion 12a on the back side and a straight portion 12b on the opening side.
- the track groove 15 of the inner joint member 16 has a straight portion 15a on the back side and an arc portion 15b on the opening side.
- the center of curvature O1 of the track groove 15 of the inner joint member 16 and the center of curvature O2 of the track groove 12 of the outer joint member 13 are offset from the joint center O by an equal distance F, F in the opposite axial direction.
- the inner joint member 16 is provided with a shaft insertion hole 19, and a female spline 23 is formed on the inner diameter surface of the shaft insertion hole 19.
- An end male spline 25 a of the shaft 25 is fitted into the shaft insertion hole 19 of the inner joint member 16, and the end male spline 25 a is fitted to the female spline 23 of the inner joint member 16.
- a circumferential groove 26 is provided at the end of the end male spline 25a, and a retaining ring 27 is attached to the circumferential groove 26.
- an inlet chamfer (cup inlet chamfer) 30 formed along the entire circumference of the opening edge is formed, and a track is formed at the boundary between the inner diameter surface 11 and the track groove 12.
- a chamfer 31 is formed, and a track inlet chamfer 32 is formed at the boundary between the track groove 12 and the cup inlet chamfer 30.
- a track chamfer 33 (see FIG. 2) is formed at the boundary between the outer diameter surface 14 and the track groove 15.
- the cross-sectional shape of the track groove 12 of the outer joint member 13 is a gothic arch shape on the track groove bottom side and an elliptical shape on the track groove opening side. That is, the track groove 12 of the outer joint member 13 is formed with a simple R track shape portion 35 on the track groove bottom side and with elliptic track shape portions 36, 36 on the track groove opening side.
- the track chamfer 31 at the boundary between the inner diameter surface 11 and the track groove 12 in the outer joint member 13 is constituted by a rounded portion 31a as shown in FIG.
- the cross-sectional shape of the track groove 15 of the inner joint member 16 is also a gothic arch shape on the track groove bottom side and an oval shape on the track groove opening side, as shown in FIG. That is, the track groove 15 of the inner joint member 16 is formed with a simple round track shape portion 38 on the track groove bottom side and with elliptic track shape portions 39, 39 on the track groove opening side.
- the track chamfer 33 at the boundary between the outer diameter surface 14 and the track groove 15 in the inner joint member 16 includes a tapered surface 33 a, and the track chamfer 33 and the track groove 15 have a small round portion 40. It is connected through.
- the track chamfer 31 in the outer joint member 13 may have the shape of the track chamfer 33 as shown in FIG. 2, or the track chamfer 33 in the inner joint member 16 may have the shape of the track chamfer 31 as shown in FIG.
- connection position 22 between the simple R track shape portion 35 (38) and the elliptical track shape portion 36 (39) is a straight line L connecting the ball center Ob and the track groove bottom center. Centered on the groove opening side in the range of ⁇ ( ⁇ 1, ⁇ 2). That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the simple R track shape portion 35 (38) is provided in the range H, and the elliptic track shape portion 36 (39) is provided in the range H1.
- the ⁇ is ⁇ 1 (30 ° to 45 °)
- the ⁇ is ⁇ 2 (20 ° to 35 °).
- the track groove 12, the inlet chamfer (cup inlet chamfer) 30, the track chamfer 31, the track inlet chamfer 32, and the open end face 13a are formed by cold forging finishing.
- the track groove 12 and the track inlet chamfer 32 of the outer joint member 13 are formed by simultaneous cold forging
- the track groove 12 and the track chamfer 31 of the outer joint member 13 are formed by simultaneous cold forging.
- the forging finish of the outer joint member 13 can be performed with an existing manufacturing apparatus (for example, a manufacturing apparatus disclosed in JP 2009-185933 A).
- the shape of the track groove forming portions of the plurality of divided punches may be changed to a shape capable of forming the simple R track shape portion 35 and the elliptic track shape portions 36 and 36.
- the track groove 15 and the track chamfer 33 are formed by simultaneous cold forging finishing.
- the forging of the inner joint member 16 can be performed with an existing manufacturing apparatus (for example, a manufacturing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-260698).
- the shape of the track groove forming portion of the die may be changed to a shape capable of forming the simple R track shape portion 38 and the elliptic track shape portions 39, 39.
- the fixed type constant velocity universal joint of the present invention can have an elliptical shape on the side close to the spherical surface (track groove opening side) similar to the finish-processed track groove. That is, the track range necessary for the function is an elliptical shape, and the track range necessary for the management is a Gothic arch shape. For this reason, it becomes possible to achieve both easy quality control of the forging die and product and stabilization of the contact state between the ball 17 and the track groove 12 (15).
- the connecting position of the Gothic arch shape and the elliptical shape is located on the groove opening side in the range of 20 ° to 45 ° with the straight line connecting the ball center Ob and the track groove bottom center as the center. Therefore, a VC (Vertical Clearance) amount for shape management can be sufficiently secured as shown in VC3 and VC4 as shown in FIGS. 1 and 2, and a track surface necessary for function can be sufficiently secured.
- VC Vertical Clearance
- the track groove 12 and the track inlet chamfer 32 of the outer joint member 13 are formed by simultaneous cold forging, or the track groove 12 and the track chamfer 31 of the outer joint member 13 and the track groove 17 of the inner joint member 16 are formed. Further, productivity can be improved by forming the track chamfer 33 by simultaneous cold forging.
- the torque transmission balls may be 10 or less. For this reason, the degree of design freedom is large and the design is excellent.
- ⁇ in the A cross section of FIG. 6 (cross section cut along a straight line connecting the center O2 and A portion of the track groove 12) and the B cross section of FIG. 6 (center O2 and B portion of the track groove 12) ⁇ in a cross section cut along a straight line connecting the two and the C in FIG. 6 (cross section cut along a straight line connecting the center O2 and the C portion of the track groove 12) in FIG. 8A, FIG. 8B, and FIG. 8C are the same.
- the connecting angle ⁇ ( ⁇ a, ⁇ b, ⁇ c) between the Gothic arch shape and the elliptical shape is shown in FIG. 7 from the opening angle side (joint opening side) of the track groove to the joint back side. It is gradually getting smaller.
- the distance from the connection position 22 in the A section to the track edge E is La ′ (see FIG. 7A)
- the distance from the connection position 22 in the B section to the track edge E is Lb ′ (see FIG. 7A).
- the distance from the connecting position 22 on the C cross section to the track edge E is Lc ′ (see FIG. 7C).
- La ⁇ La ′, Lb ⁇ Lb ′, and Lc ⁇ Lc ′ are the distance from the connecting position 22 on the C cross section to the track edge E.
- the contact angle may not change from the joint opening side to the joint back side, or may gradually decrease from the joint opening side to the joint back side.
- FIG. 9 shows a bar field type fixed type constant velocity universal joint.
- This fixed type constant velocity universal joint has a plurality of track grooves 42 on the inner diameter surface 41 along the axial direction at equal intervals in the circumferential direction.
- the formed outer joint member 43 and a plurality of track grooves 45 that are paired with the track grooves 42 of the outer joint member 43 on the outer diameter surface 44 are formed along the axial direction at equal intervals in the circumferential direction.
- a torque transmission ball 47 disposed on a ball track formed by cooperation of the track groove 42 of the outer joint member 43 and the track groove 45 of the inner joint member 46, and the inner diameter surface 41 of the outer joint member 43.
- a cage 48 is provided between the outer joint surface 46 of the inner joint member 46 and holds the ball 47.
- the track grooves 42 and 45 form simple round track shape portions 35 and 38 on the track groove bottom side, and elliptic track shape portions 36 and 36 on the track groove opening side. , 39, 39.
- the connecting angle between the Gothic arch shape and the elliptical shape is gradually reduced from the opening angle side of the track groove toward the joint back side.
- an inlet chamfer (cup inlet chamfer) 30 formed along the entire periphery of the opening edge is formed in the outer joint member 43, and a track chamfer is formed at the boundary between the inner diameter surface 41 and the track groove 42.
- a track inlet chamfer is formed at the boundary between the track groove 42 and the cup inlet chamfer 30.
- a track chamfer is formed at the boundary between the outer diameter surface 44 and the track groove 45.
- the track groove 42, the inlet chamfer (cup inlet chamfer), the track chamfer, the track inlet chamfer, and the open end face 43a of the outer joint member 43 are formed by cold forging finishing.
- the track groove 42 and the track inlet chamfer of the outer joint member 43 are formed by simultaneous cold forging, and the track groove 12 and the track chamfer of the outer joint member 43 and the track groove 45 and the track chamfer of the inner joint member 46 are simultaneously formed. Formed by cold forging finish.
- FIG. 10 shows a double offset type sliding type constant velocity universal joint, and this constant velocity universal joint includes an outer joint member 110, an inner joint member 120, a ball 130 as a torque transmission element, and a ball 130.
- This is a sliding type constant velocity universal joint whose main component is a cage 132 for holding the cage.
- the outer joint member 110 has a cylindrical inner peripheral surface (inner diameter surface) 112, and track grooves 114 extending in the axial direction are formed at equal intervals in the circumferential direction.
- the outer joint member 110 is of a flange type, and is connected to one of the two shafts (drive shaft or driven shaft) to be coupled with the joint via a flange 116 formed integrally so that torque can be transmitted. Yes.
- the flange 116 side (right side in FIG. 10) of the outer joint member 110 is referred to as the outer joint member back side, and the opposite side (left side in FIG. 10) is referred to as the outer joint member inlet side.
- a cap 118 is attached to the opening on the back side of the outer joint member in order to fill the inside with grease.
- the inner joint member 120 has a spherical outer peripheral surface (outer diameter surface) 122, and track grooves 124 extending in the axial direction are formed at equal intervals in the circumferential direction.
- the inner joint member 120 is connected to the other of the two shafts (driven shaft or drive shaft) to be coupled by the joint via a serration hole 126 formed in the shaft center portion so as to be able to transmit torque.
- the track groove 114 of the outer joint member 110 and the track groove 124 of the inner joint member 120 make a pair, and one ball 130 is incorporated between each pair of track grooves 114 and 124.
- the number of balls is arbitrary, generally six or eight balls 130 are used, and all the balls 130 are held in the same plane by the cage 132.
- the cage 132 has pockets 134 for accommodating the balls 130 formed at predetermined intervals in the circumferential direction.
- the outer peripheral surface 136 of the cage 132 has a convex spherical surface portion in contact with the inner peripheral surface (inner diameter surface) 112 of the outer joint member 110, and the inner peripheral surface 138 of the cage 132 is a concave spherical surface portion in contact with the outer peripheral surface 122 of the inner joint member 120.
- the spherical center of the convex spherical portion of the outer peripheral surface 136 and the spherical center of the concave spherical portion of the inner peripheral surface 138 are offset by an equal distance on both sides in the axial direction across the joint center O.
- the pocket 134 is disposed so that the axial position of the ball center is bisected at a distance from the spherical center of the convex spherical portion of the outer peripheral surface 136 of the cage 132 to the spherical center of the concave spherical portion of the inner peripheral surface 138. It is set as follows.
- the track grooves 114 and 124 form simple round track shape portions 35 and 38 on the track groove bottom side, and elliptic track shape portions 36 and 38 on the track groove opening side. 36, 39, 39 are provided.
- an inlet chamfer (cup inlet chamfer) 30 formed along the entire circumference of the opening edge is formed, and at the boundary between the inner diameter surface (inner peripheral surface) 112 and the track groove 114, A track chamfer is formed, and a track inlet chamfer is formed at the boundary between the track groove 114 and the cup inlet chamfer 30.
- a track chamfer is formed at the boundary between the outer diameter surface 122 and the track groove 4.
- FIGS. 12 to 14 show examples of cross groove type constant velocity universal joints.
- the cross groove type constant velocity universal joint includes an outer joint member 210, an inner joint member 220, a ball 230 as a torque transmission element, and a cage 232 that holds the ball 230 as main components.
- the outer joint member 210 is a disk type here, and track grooves 214a and 214b are formed on a cylindrical inner peripheral surface (inner diameter surface) 212.
- Bolt holes 216 are equally arranged in the circumferential direction so as to be positioned between the track grooves 214 a and 14 b of the outer joint member 210.
- An end cap 234 is attached to one end of the outer joint member 210, and a boot adapter 236 is attached to the other end.
- the outer joint member includes a flange type and a bell type in addition to the disk type exemplified here.
- the inner joint member 220 has track grooves 224a and 224b formed on a substantially spherical outer peripheral surface 222.
- the inner joint member 220 has a spline hole and is fitted to the spline shaft of the shaft so as to be able to transmit torque as indicated by a broken line.
- Track grooves 214a inclined with respect to the axis of the outer joint member 210 and track grooves 214b inclined in the direction opposite to the track groove 214a with respect to the axis of the outer joint member 210 are alternately arranged in the circumferential direction. It is.
- track grooves 224a inclined with respect to the axis of the inner joint member 220 and track grooves 224b inclined in the direction opposite to the track grooves 224a with respect to the axis are alternately arranged in the circumferential direction. .
- each track groove 214a, 214b; 224a, 224b with respect to the axis is represented by symbol ⁇ .
- the track groove 214a of the outer joint member 210 and the track groove 224a of the inner joint member 220 that are inclined in opposite directions form a pair, and the angle formed by both is represented by 2 ⁇ .
- the track groove 214b of the outer joint member 210 and the track groove 224b of the inner joint member 220 that are inclined in opposite directions form a pair, and the angle between the two is represented by 2 ⁇ .
- Balls 230 are formed at the intersections of the track grooves 214a of the outer joint member 210 and the track grooves 224a of the inner joint member 220 and the intersections of the track grooves 214b of the outer joint member 210 and the track grooves 224b of the inner joint member 220, respectively. Is incorporated.
- FIG. 10 illustrates a case where the number of balls 230 is six.
- the track grooves 214 and 224 are formed with simple round track shape portions 35 and 38 on the track groove bottom side, and elliptic track shape portions 36 and 38 on the track groove opening side. 36, 39, 39 are provided.
- an inlet chamfer (cup inlet chamfer) 30 formed along the entire circumference of the opening edge is formed, and at the boundary between the inner diameter surface (inner peripheral surface) 212 and the track groove 214, A track chamfer is formed, and a track inlet chamfer is formed at the boundary between the track groove 212 and the cup inlet chamfer 30.
- a track chamfer is formed at the boundary between the outer diameter surface 222 and the track groove 224.
- the track groove, the inlet chamfer (cup inlet chamfer), the track chamfer, the track inlet chamfer, and the open end face of the outer joint member are formed by cold forging. Is preferred.
- the present invention can be applied to various types of constant velocity universal joints.
- the constant velocity universal joint of the present invention can be used for a fixed type constant velocity universal joint for a drive shaft of an automobile or a sliding type constant velocity universal joint for a drive shaft of an automobile. Further, it can be used for a fixed type constant velocity universal joint for an automobile propeller shaft or a sliding type constant velocity universal joint for an automobile propeller shaft.
- each track of the outer joint member and the inner joint member Although the groove is formed by cold forging, the track groove of only one of the outer joint member and the inner joint member may be formed by cold forging.
- the radius of curvature of the round portion of the chamfer can be variously changed as long as the track groove and the inner diameter surface (or outer diameter surface) are smoothly continuous.
- the displacement amounts such as ⁇ a, ⁇ b, and ⁇ c in FIG. 7 can be variously changed within a range in which the protrusion of the contact ellipse hardly occurs even in a shallow portion of the track groove on the back side of the joint.
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Abstract
鍛造成形トラックと仕上げ加工トラックのボールとの安定した接触状況を確保する事でより優れた耐久性を確保し、鍛造金型や製品の品質管理も従来と変わらず容易とするトラック形状を有する等速自在継手を提供する。 外側継手部材２３のトラック溝２２と内側継手部材２６のトラック溝２５の少なくとも一方を、冷間鍛造仕上げにより成型した。トラック溝２２，２５の横断面形状を、トラック溝底側をゴシックアーチ形状とし、トラック溝開口側を楕円形状とした。
Description
本発明は、等速自在継手に関し、特に、自動車のドライブシャフトやプロペラシャフト等に用いることが可能な等速自在継手に関する。
等速自在継手には、ツェッパ型（ＢＪ）やアンダーカットフリー型（ＵＪ）等の固定式等速自在継手、ダブルオフセット型（ＤＯＪ）やクロスグローブ型（ＬＪ）等の摺動式等速自在継手がある。
ツェッパタイプの固定式等速自在継手は、内球面に複数のトラック溝が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外側継手部材と、外球面に外側継手部材のトラック溝と対をなす複数のトラック溝が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝と内側継手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、外側継手部材の内球面と内側継手部材の外球面との間に介在してボールを保持するケージとを備えている。
このような等速自在継手における外側継手部材及び内側継手部材は、以下の方法で製作される。まず、円柱状ビレットを熱間鍛造、温間鍛造または冷間鍛造で外側継手部材あるいは内側継手部材の概略形状に形成し、任意の形状に旋削加工を行う。その後に熱処理を施し、外球面、内球面とトラック溝を研削や焼入れ鋼切削などで仕上げ加工することにより製作している。
このように、鍛造、旋削および熱処理の後、トラック溝の仕上げ加工を行っていると、トラック溝の仕上げ加工に要する設備、工具などの費用が嵩むと共に、仕上げ加工に時間を要することや、材料の歩留まりも悪いという不都合がある。そこで、外側継手部材のトラック溝あるいは内側継手部材のトラック溝の少なくとも一方またはその両方を冷間鍛造仕上げにより形成する方法がある（特許文献１）。このように、冷間鍛造仕上げで形成したことにより、トラック溝の形成が冷間鍛造仕上げのみとなるので、従来の冷間鍛造後の切削加工や研削加工などの多くの機械加工を省略することができ、歩留まりが向上し、等速自在継手の低コスト化を図ることができる。
ところで、このような等速自在継手のトラック溝の横断面形状は、トラック溝に対するボールの接触状態を安定化させるために、ボールとアンギュラ接触させる構造が望ましい。トラック溝の横断面形状は、研削や焼入れ鋼切削加工による仕上げ加工方法では、工具と加工方法から楕円形状となるのに対し、冷間鍛造仕上げトラック溝の横断面形状は、鍛造の成型のし易さや品質管理の観点から、通常ゴシックアーチ形状としていた。
トルク負荷を受けた等速自在継手の内部では、内側継手部材（外側継手部材）→ボール→外側継手部材（内側継手部材）と荷重が伝わり、内側継手部材と外側継手部材間のＰＣＤスキマやトルクの大小により、ボールとトラックの接触点が球面部側に移動し（ボールがトラック斜面を乗りあがって）、接触角が変化する。
上記従来技術の冷間鍛造仕上げトラック溝（ゴシックアーチ形状）と加工トラック溝（楕円形状）を比較すると、その形状差から接触点の移動距離（接触角度の変化量）が異なるため、外側継手部材と内側継手部材のトラックの加工方法が異なる場合など、ボールと外側継手部材及び内側継手部材トラックの接触角度が狙い値から外れ、耐久性にバラつきが生じる事が懸念される。
従来の鍛造成型トラックの横断面形状を図１５に示し、仕上げ加工トラックの横断面形状を図１６に示す。通常の鍛造成型のトラック溝横断面形状は、単純Rを垂直軸に対して投影した形となるため、トラック溝底２側に形成されるＶＣ（Vertical Clearance）（トラック溝１の溝底２とボール３のこの溝底対応部３ａとの間の寸法）を大きくすることが出来、ＶＣ測定による形状管理が容易となっている。しかしながら、仕上げ加工のトラック溝１の横断面形状は楕円形状であり、トラック溝底２側のＶＣが小さくなる。すなわち、鍛造成型トラックのＶＣ量をＶＣ１とし、仕上げ加工トラックのＶＣ量をＶＣ２とした場合、ＶＣ１＞ＶＣ２となる。このため、仕上げ加工をしない鍛造仕上げのトラックに仕上げ加工のトラック形状を適用する場合、単純Ｒの場合より金型や鍛造品の形状管理がし難くなる。
本発明の課題は、鍛造成形トラックと仕上げ加工トラックのボールとの安定した接触状況を確保することでより優れた耐久性を確保し、鍛造金型や製品の品質管理も従来と変わらず容易とするトラック形状を有する等速自在継手を提案する。
本発明の第１の等速自在継手は、内径面にトラック溝を形成した外側継手部材と、外径面にトラック溝を形成した内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝とこれに対応する内側継手部材のトラック溝とが協働して形成されるトルク伝達ボールトラックに配設されるトルク伝達ボールと、トルク伝達ボールを保持するケージとを備えた等速自在継手であって、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝の少なくとも一方を、冷間鍛造仕上げにより成型し、その横断面形状を、トラック溝底側をゴシックアーチ形状とし、トラック溝開口側を楕円形状としたものである。
本発明の第２の等速自在継手は、内径面にトラック溝を形成した外側継手部材と、外径面にトラック溝を形成した内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝とこれに対応する内側継手部材のトラック溝とが協働して形成されるトルク伝達ボールトラックに配設されるトルク伝達ボールと、トルク伝達ボールを保持するケージとを備えた固定式等速自在継手であって、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝の少なくとも一方を、冷間鍛造仕上げにより成型し、その横断面形状を、トラック溝底側をゴシックアーチ形状とし、トラック溝開口側を楕円形状とし、かつ、トラック溝の開角側から継手奥側に向かって、前記ゴシックアーチ形状と楕円形状との繋ぎ角度を徐々に小さくしたものである。
本発明の等速自在継手は、球面に近い側（トラック溝開口側）を仕上げ加工トラック溝と同様の楕円形状とすることができる。すなわち、機能上必要なトラック範囲を楕円形状とし、管理上必要なトラック範囲をゴシックアーチ形状とすることになる。
特に、前記第２の等速自在継手は、トラック溝の開角側（継手開口側）から継手奥側に向かって、ゴシックアーチ形状と楕円形状との繋ぎ角度（繋ぎ位置）を徐々に小さくしているので、継手奥側においても、接触楕円のはみ出しが発生しにくくなる。この場合、継手開口側であるトラック溝の開角側から継手奥側に向けて接触角が徐々に小さくなるように設定できる。
ゴシックアーチ形状と楕円形状との繋ぎ位置を、ボール中心とトラック溝底中心とを結んだ直線を中心に、３０°～４５°の範囲で溝開口側に位置するようにしたり、２０°～３５°の範囲で溝開口側に位置するようにしたりできる。２０°未満では、形状管理のためのＶＣ量が不足し、また、４５°を越えれば、４５°を超える範囲のトラック面（範囲）が小さく、楕円とすることの影響が小さくなる（有利さが発揮されない）。
外側継手部材における内径面とトラック溝との境界部と、内側継手部材における外径面とトラック溝との境界部とにそれぞれトラックチャンファを形成するとともに、トラックチャンファのトラック溝側に、トラック溝と連結されるアール部を形成したものとできる。また、外側継手部材における内径面とトラック溝との境界部と、内側継手部材における外径面とトラック溝との境界部をアール状のトラックチャンファとすることができる。
さらに、外側継手部材の開口縁全周に沿って形成される入口チャンファと、外側継手部材における内径面とトラック溝との境界部のトラックチャンファと、入口チャンファとトラック溝との境界部のトラック入口チャンファとを冷間鍛造仕上げにより形成することができる。
外側継手部材の開口端面乃至開口縁全周に沿って形成される入口チャンファを冷間鍛造仕上げにより形成してもよい。また、外側継手部材のトラック溝とトラック入口チャンファとを同時冷間鍛造仕上げにより形成したり、外側継手部材のトラック溝とトラックチャンファ、及び内側継手部材のトラック溝とトラックチャンファを同時冷間鍛造仕上げによりそれぞれ形成したりすることができる。
等速自在継手として、トラック溝底が円弧部のみであるツェッパ型やトラック溝底が円弧部及び直線部とからなるアンダーカットフリー型の固定式等速自在継手であってもよい。
また、等速自在継手として、外側継手部材の内径面が円筒形状であって、そのトラック溝が軸方向に延び、内側継手部材の外径面が球面形状であって、そのトラック溝が軸方向に延び、ケージの球面状外周面の曲率中心と球面状内周面の曲率中心を、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ダブルオフセット型の摺動式等速自在継手であってもよい。
さらに、等速自在継手として、軸線に対して互いに逆方向にねじれたトラック溝を円周方向に交互に形成した内周面を有する外側継手部材と、軸線に対して互いに逆方向にねじれたトラック溝を円周方向に交互に形成した外周面を有する内側継手部材と、軸線に対して互いに逆方向にねじれた内側継手部材のトラック溝と外側継手部材のトラック溝との交差部に組み込んだトルク伝達ボールとを備えたクロスグローブ型の摺動式等速自在継手であってもよい。
自動車の駆動軸用の固定式等速自在継手に用いたり、自動車の駆動軸用の摺動式等速自在継手に用いたりできる。また、自動車のプロペラシャフト用の固定式等速自在継手に用いたり、自動車のプロペラシャフト用の摺動式等速自在継手に用いたりできる。
トルク伝達ボールが１０個以下であるのが好ましい。
本発明の等速自在継手では、機能上必要なトラック範囲を楕円形状とし、管理上必要なトラック範囲をゴシックアーチ形状とすることになり、鍛造金型や製品の品質管理の容易さと、ボールとトラック溝の接触状態の安定化を両立させることが可能となる。
特に、第２の等速自在継手では、トラック溝における継手奥側の浅い部位においても、接触楕円のはみ出しが発生し難くなり、より高い耐久性を確保することができる。
ゴシックアーチ形状と楕円形状との繋ぎ位置を、ボール中心とトラック溝底中心とを結んだ直線を中心に、２０°～４５°の範囲で溝開口側に位置するものでは、形状管理のためのＶＣ量を十分確保でき、機能上必要なトラック面を十分確保できる。
外側継手部材の入口チャンファと、外側継手部材のトラックチャンファと、内側継手部材のトラックチャンファと、入口チャンファとトラック溝とのトラック入口チャンファ等を冷間鍛造仕上げすることによって、従来の冷間鍛造後の切削加工や研削加工等を省略することができる。これによって、歩留まりが向上し、等速自在継手の製造コストの低減を図ることができる。
特に、外側継手部材のトラック溝とトラック入口チャンファとを同時冷間鍛造仕上げにより形成したり、外側継手部材のトラック溝とトラックチャンファ、内側継手部材のトラック溝とトラックチャンファを同時冷間鍛造仕上げにより形成したりすることによって生産性の向上を図ることができる。
トルク伝達ボールが１０個以下であればよいので、設計自由度が大となって、設計性に優れる。また、種々のタイプの等速自在継手に対応することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
図４は本発明の固定式等速自在継手であるアンダーカットフリータイプの固定式等速自在継手を示している。この固定式等速自在継手は、内球面（内径面）１１に複数のトラック溝１２が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外側継手部材１３と、外球面（外径面）１４に外側継手部材１３のトラック溝１２と対をなす複数のトラック溝１５が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内側継手部材１６と、外側継手部材１３のトラック溝１２と内側継手部材１６のトラック溝１５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール１７と、外側継手部材１３の内球面１１と内側継手部材１６の外球面１４との間に介在してボール１７を保持するケージ１８とを備えている。ケージ１８には、ボール１７が収容されるポケット１８ａが周方向に沿って複数配設されている。
外側継手部材１３のトラック溝１２は、奥側が円弧部１２ａとされ、開口側が直線部１２ｂとされる。内側継手部材１６のトラック溝１５は、奥側が直線部１５ａとされ、開口側が円弧部１５ｂとされる。内側継手部材１６のトラック溝１５の曲率中心Ｏ１および外側継手部材１３のトラック溝１２の曲率中心Ｏ２は、継手中心Ｏに対して等距離Ｆ、Ｆだけ軸方向に逆向きにオフセットされている。
内側継手部材１６はシャフト嵌入用孔部１９が設けられ、このシャフト嵌入用孔部１９の内径面に雌スプライン２３が形成されている。内側継手部材１６のシャフト嵌入用孔部１９にシャフト２５の端部雄スプライン２５ａが嵌入され、この端部雄スプライン２５ａが内側継手部材１６の雌スプライン２３に嵌合する。なお、端部雄スプライン２５ａの端部には周方向溝２６が設けられ、この周方向溝２６に止め輪２７が装着されている。
外側継手部材１３において、図５に示すように、開口縁全周に沿って形成される入口チャンファ（カップ入口チャンファ）３０が形成され、内径面１１とトラック溝１２との境界部には、トラックチャンファ３１が形成され、トラック溝１２とカップ入口チャンファ３０との境界部にはトラック入口チャンファ３２が形成されている。
また、内側継手部材１６において、外径面１４とトラック溝１５との境界部とにトラックチャンファ３３（図２参照）が形成される。
外側継手部材１３のトラック溝１２の横断面形状を、図１に示すように、トラック溝底側をゴシックアーチ形状とし、トラック溝開口側を楕円形状としている。すなわち、外側継手部材１３のトラック溝１２は、トラック溝底側に単純アールトラック形状部３５を形成するとともに、トラック溝開口側の楕円トラック形状部３６，３６を備えるものである。外側継手部材１３における内径面１１とトラック溝１２との境界部のトラックチャンファ３１は、図１に示すようなアール部３１ａから構成される。
内側継手部材１６のトラック溝１５の横断面形状も、図２に示すように、トラック溝底側をゴシックアーチ形状とし、トラック溝開口側を楕円形状としている。すなわち、内側継手部材１６のトラック溝１５は、トラック溝底側に単純アールトラック形状部３８を形成するとともに、トラック溝開口側の楕円トラック形状部３９，３９を備えるものである。内側継手部材１６における外径面１４とトラック溝１５との境界部のトラックチャンファ３３は、図２に示すように、テーパ面３３ａからなり、このトラックチャンファ３３とトラック溝１５とは小アール部４０を介して連設されている。
なお、外側継手部材１３におけるトラックチャンファ３１を図２に示すようなトラックチャンファ３３の形状としても、内側継手部材１６におけるトラックチャンファ３３を図１に示すようなトラックチャンファ３１の形状としてもよい。
単純アールトラック形状部３５（３８）と楕円トラック形状部３６（３９）との繋ぎ位置２２は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、ボール中心Ｏｂとトラック溝底中心とを結んだ直線Ｌを中心に、θ（θ１、θ２）の範囲で溝開口側に位置する。すなわち、図１と図２に示すように、単純アールトラック形状部３５（３８）は範囲Ｈ内に設けられ、楕円トラック形状部３６（３９）は範囲Ｈ１内に設けられる。図３Ａでは、そのθをθ１（３０°～４５°）とし、図３Ｂでは、そのθをθ２（２０°～３５°）としている。
外側継手部材１３においては、トラック溝１２、入口チャンファ（カップ入口チャンファ）３０、トラックチャンファ３１、及びトラック入口チャンファ３２、開口端面１３ａが冷間鍛造仕上げにより形成される。特に、外側継手部材１３のトラック溝１２とトラック入口チャンファ３２とを同時冷間鍛造仕上げにより形成し、外側継手部材１３のトラック溝１２とトラックチャンファ３１を同時冷間鍛造仕上げにより形成する。
外側継手部材１３の鍛造仕上げには、既設の製造装置（例えば、特開２００９－１８５９３３号公報に開示された製造装置等）にて行うことができる。この場合、複数の分割パンチのトラック溝形成部の形状を、単純アールトラック形状部３５と楕円トラック形状部３６，３６とを形成することができる形状に変更すればよい。
また、内側継手部材１６においても、トラック溝１５とトラックチャンファ３３とは同時冷間鍛造仕上げにより形成する。内側継手部材１６の鍛造仕上げには、既設の製造装置（例えば、特開２００７－２６０６９８号公報に開示された製造装置等）にて行うことができる。この場合、ダイスのトラック溝形成部の形状を、単純アールトラック形状部３８と楕円トラック形状部３９，３９とを形成することができる形状に変更すればよい。
本発明の固定式等速自在継手は、球面に近い側(トラック溝開口側)を仕上げ加工トラック溝と同様の楕円形状とすることができる。すなわち、機能上必要なトラック範囲を楕円形状とし、管理上必要なトラック範囲をゴシックアーチ形状とすることになる。このため、鍛造金型や製品の品質管理の容易さと、ボール１７とトラック溝１２（１５）の接触状態の安定化を両立させることが可能となる。
また、ゴシックアーチ形状と楕円形状との繋ぎ位置を、ボール中心Ｏｂとトラック溝底中心とを結んだ直線を中心に、２０°～４５°の範囲で溝開口側に位置する。このため、形状管理のためのＶＣ（Vertical Clearance）量を、図１と図２に示すように、ＶＣ３、ＶＣ４に示すように、十分確保でき、機能上必要なトラック面を十分確保できる。
外側継手部材１３の入口チャンファ３０と、外側継手部材１３のトラックチャンファ３１と、外側継手部材１３のトラック入口チャンファ３２と、内側継手部材１６のトラックチャンファ３３等を冷間鍛造仕上げすることによって、従来の冷間鍛造後の切削加工や研削加工等を省略することができる。これによって、歩留まりが向上し、固定式等速自在継手の製造コストの低減を図ることができる。
特に、外側継手部材１３のトラック溝１２とトラック入口チャンファ３２とを同時冷間鍛造仕上げにて形成したり、外側継手部材１３のトラック溝１２とトラックチャンファ３１、及び内側継手部材１６のトラック溝１７とトラックチャンファ３３を同時冷間鍛造仕上げにて形成したりすることによって生産性の向上を図ることができる。
トルク伝達ボールとしては１０個以下であればよい。このため、設計自由度が大となって、設計性に優れる。
ところで、この種の固定式等速自在継手においては、図６に示すように、外側継手部材１３のトラック溝１２は、トラック開角側（継手開口側）から継手奥側に向かって徐々に浅くなる。このため、単純アールトラック形状部３５（３８）と楕円トラック形状部３６（３９）との繋ぎ位置２２が、開角側から継手奥側に沿って同一位置であれば、継手奥側ほど繋ぎ位置２２からトラックエッジＥ(トラック溝と内径面との境界線)(図７と図８参照)までの距離が、継手奥側ほど短くなる。
すなわち、図６のＡ断面（トラック溝１２の中心Ｏ２とＡ部とを結ぶ直線に沿って切断されてなる断面）におけるθと、図６のＢ断面（トラック溝１２の中心Ｏ２とＢ部とを結ぶ直線に沿って切断されてなる断面）におけるθと、図６のＣ断面（トラック溝１２の中心Ｏ２とＣ部とを結ぶ直線に沿って切断されてなる断面）におけるθとが、図８Ａ、図８Ｂ、および図８Ｃでは同一である。
この場合、図８Ａに示すように、Ａ断面での繋ぎ位置２２からトラックエッジＥまでの距離をＬａとし、図８Ｂに示すように、Ｂ断面での繋ぎ位置２２からトラックエッジＥまでの距離をＬｂとし、図８Ｃに示すように、Ｃ断面での繋ぎ位置２２からトラックエッジＥまでの距離をＬｃとする。この場合、Ｌａ＜Ｌｂ＜Ｌｃとなる。このため、想像以上の大きなトルクを負荷した場合、接触楕円がはみ出して寿命が低下する。
そこで、本発明では、トラック溝の開角側（継手開口側）から継手奥側に向かって、前記ゴシックアーチ形状と楕円形状との繋ぎ角度θ（θａ、θｂ、θｃ）を図７に示すように、徐々に小さくしている。このように、設定すれば、Ａ断面での繋ぎ位置２２からトラックエッジＥまでの距離がＬａ´(図７Ａ参照)とし、Ｂ断面での繋ぎ位置２２からトラックエッジＥまでの距離がＬｂ´（図７Ｂ参照）とし、Ｃ断面での繋ぎ位置２２からトラックエッジＥまでの距離がＬｃ´（図７Ｃ参照）となる。この場合、Ｌａ＜Ｌａ´となり、Ｌｂ＜Ｌｂ´となり、Ｌｃ＜Ｌｃ´となる。
これによって、トラック溝における継手奥側の浅い部位においても、接触楕円のはみ出しが発生し難くなり、より高い耐久性を確保することができる。この場合、接触角として、継手開口側から継手奥側に沿って変化しないものであっても、継手開口側から継手奥側に沿って徐々に小さくなるものであってもよい。
次に、図９はバーフィールドタイプの固定式等速自在継手であって、この固定式等速自在継手は、内径面４１に複数のトラック溝４２が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外側継手部材４３と、外径面４４に外側継手部材４３のトラック溝４２と対をなす複数のトラック溝４５が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内側継手部材４６と、外側継手部材４３のトラック溝４２と内側継手部材４６のトラック溝４５とが協働して形成されるボールトラックにそれぞれ配されたトルク伝達ボール４７と、外側継手部材４３の内径面４１と内側継手部材４６の外径面４４との間に介在してボール４７を保持するケージ４８とを備えている。
この場合も、トラック溝４２、４５は図１と図２に示すように、トラック溝底側に単純アールトラック形状部３５、３８を形成するとともに、トラック溝開口側の楕円トラック形状部３６，３６、３９，３９を備えるものである。しかも、トラック溝の開角側から継手奥側に向かって、前記ゴシックアーチ形状と楕円形状との繋ぎ角度を徐々に小さくする。
さらには、外側継手部材４３において、開口縁全周に沿って形成される入口チャンファ（カップ入口チャンファ）３０が形成され、内径面４１とトラック溝４２との境界部には、トラックチャンファが形成され、トラック溝４２とカップ入口チャンファ３０との境界部にはトラック入口チャンファが形成されている。また、内側継手部材４６において、外径面４４とトラック溝４５との境界部とにトラックチャンファが形成される。
この場合も、トラック溝４２、入口チャンファ（カップ入口チャンファ）、トラックチャンファ、及びトラック入口チャンファ、外側継手部材４３の開口端面４３ａが冷間鍛造仕上げにより形成される。特に、外側継手部材４３のトラック溝４２とトラック入口チャンファとを同時冷間鍛造仕上げにより形成し、外側継手部材４３のトラック溝１２とトラックチャンファ、内側継手部材４６のトラック溝４５とトラックチャンファを同時冷間鍛造仕上げにより形成する。
このようなバーフィールドタイプの固定式等速自在継手であっても、前記図１に示すアンダーカットフリータイプの固定式等速自在継手と同様の作用効果を奏する。
次に、図１０はダブルオフセットタイプの摺動式等速自在継手を示し、この等速自在継手は、外側継手部材１１０と、内側継手部材１２０と、トルク伝達要素としてのボール１３０と、ボール１３０を保持するケージ１３２とを主要な構成要素とする摺動式等速自在継手である。
外側継手部材１１０は、円筒形状の内周面（内径面）１１２を有し、その円周方向に等間隔で、軸方向に延びるトラック溝１１４が形成してある。ここでは外側継手部材１１０はフランジタイプであって、一体に形成したフランジ１１６を介して当該継手で連結すべき２軸の一方（駆動軸または従動軸）とトルク伝達可能に接続するようになっている。以下の説明では、外側継手部材１１０のフランジ１１６側（図１０では右側）を外側継手部材奥側、その反対側（図１０では左側）を外側継手部材入口側と呼ぶこととする。フランジタイプの外側継手部材１１０は両端で開口しているため、内部にグリースを充填する必要上、外側継手部材奥側の開口部にキャップ１１８が装着してある。なお、セレーション軸を形成したステム部をもったタイプの外側継手部材もある。
内側継手部材１２０は球面状の外周面（外径面）１２２を有し、その円周方向に等間隔で、軸方向に延びるトラック溝１２４が形成してある。内側継手部材１２０は、軸心部分に形成したセレーション孔１２６を介して、当該継手で連結すべき２軸のもう一方（従動軸または駆動軸）とトルク伝達可能に接続するようになっている。
外側継手部材１１０のトラック溝１１４と内側継手部材１２０のトラック溝１２４は対をなし、各対のトラック溝１１４、１２４間に１個のボール１３０が組み込んである。ボールの数は任意であるが、一般に６または８個のボール１３０が使用され、すべてのボール１３０はケージ１３２により同一平面内に保持される。
ケージ１３２は、ボール１３０を収容するためのポケット１３４が円周方向に所定間隔で形成してある。ケージ１３２の外周面１３６は外側継手部材１１０の内周面（内径面）１１２と接する凸球面部分を有し、ケージ１３２の内周面１３８は内側継手部材１２０の外周面１２２と接する凹球面部分を有する。図１１に示すように、外周面１３６の凸球面部分の球面中心と内周面１３８の凹球面部分の球面中心は、継手中心Ｏを挟んで軸方向両側に等距離だけオフセットさせてある。ポケット１３４は、ボール中心の軸方向の位置が、ケージ１３２の外周面１３６の凸球面部分の球面中心から内周面１３８の凹球面部分の球面中心までの距離の二等分位置に配置されるように設定してある。
この場合も、トラック溝１１４、１２４は、図１と図２に示すように、トラック溝底側に単純アールトラック形状部３５、３８を形成するとともに、トラック溝開口側の楕円トラック形状部３６，３６、３９，３９を備えるものである。
さらには、外側継手部材１１０において、開口縁全周に沿って形成される入口チャンファ（カップ入口チャンファ）３０が形成され、内径面（内周面）１１２とトラック溝１１４との境界部には、トラックチャンファが形成され、トラック溝１１４とカップ入口チャンファ３０との境界部にはトラック入口チャンファが形成されている。また、内側継手部材１２０において、外径面１２２とトラック溝４との境界部とにトラックチャンファが形成される。
次に、図１２～図１４にクロスグルーブ型等速自在継手の例を示す。クロスグルーブ型等速自在継手は、外側継手部材２１０と、内側継手部材２２０と、トルク伝達要素としてのボール２３０と、ボール２３０を保持するケージ２３２を主要な構成要素としている。
外側継手部材２１０はここではディスクタイプで、円筒形の内周面（内径面）２１２にトラック溝２１４ａ、２１４ｂが形成してある。外側継手部材２１０のトラック溝２１４ａ、１４ｂ間に位置するようにして、ボルト孔２１６が円周方向に等配してある。また、外側継手部材２１０の一方の端部にはエンドキャップ２３４が取り付けてあり、他方の端部にはブーツアダプタ２３６が取り付けてある。なお、外側継手部材は、ここに例示したディスクタイプのほか、フランジタイプやベルタイプもある。
内側継手部材２２０は略球面状の外周面２２２にトラック溝２２４ａ、２２４ｂが形成してある。内側継手部材２２０はスプライン孔を有し、破線で示すようにシャフトのスプライン軸とトルク伝達可能に嵌合するようになっている。
外側継手部材２１０の軸線に対して傾いたトラック溝２１４ａと、外側継手部材２１０の軸線に対して前記トラック溝２１４ａとは逆方向に傾いたトラック溝２１４ｂとが、円周方向に交互に配置してある。同様に、内側継手部材２２０の軸線に対して傾いたトラック溝２２４ａと、軸線に対して前記トラック溝２２４ａとは逆方向に傾いたトラック溝２２４ｂとが、円周方向に交互に配置してある。
図１４を参照すると、軸線に対する各トラック溝２１４ａ、２１４ｂ；２２４ａ、２２４ｂの交差角が符号βで表してある。互いに逆方向に傾いた外側継手部材２１０のトラック溝２１４ａと内側継手部材２２０のトラック溝２２４ａとが対をなし、両者のなす角を２βで表してある。同様に互いに逆方向に傾いた外側継手部材２１０のトラック溝２１４ｂと内側継手部材２２０のトラック溝２２４ｂとが対をなし、両者のなす角を２βで表してある。
対をなす外側継手部材２１０のトラック溝２１４ａと内側継手部材２２０のトラック溝２２４ａとの交差部および外側継手部材２１０のトラック溝２１４ｂと内側継手部材２２０のトラック溝２２４ｂとの交差部にそれぞれボール２３０が組み込んである。図１０はボール２３０の数が６の場合を例示したものである。
この場合も、トラック溝２１４、２２４は、図１と図２に示すように、トラック溝底側に単純アールトラック形状部３５、３８を形成するとともに、トラック溝開口側の楕円トラック形状部３６，３６、３９，３９を備えるものである。
さらには、外側継手部材２１０において、開口縁全周に沿って形成される入口チャンファ（カップ入口チャンファ）３０が形成され、内径面（内周面）２１２とトラック溝２１４との境界部には、トラックチャンファが形成され、トラック溝２１２とカップ入口チャンファ３０との境界部にはトラック入口チャンファが形成されている。また、内側継手部材２２０において、外径面２２２とトラック溝２２４との境界部とにトラックチャンファが形成される。
なお、図１０から図１４に示す各等速自在継手においても、トラック溝、入口チャンファ（カップ入口チャンファ）、トラックチャンファ、及びトラック入口チャンファ、外側継手部材の開口端面を冷間鍛造仕上げにより形成するのが好ましい。
このように、ダブルオフセットタイプの摺動式等速自在継手であっても、クロスグルーブタイプの摺動式等速自在継手であっても、前記図１に示すアンダーカットフリータイプの固定式等速自在継手と同様の作用効果を奏する。このように、本発明は、種々のタイプの等速自在継手に対応することができる。このため、本発明の等速自在継手は、自動車の駆動軸用の固定式等速自在継手に用いたり、自動車の駆動軸用の摺動式等速自在継手に用いたりできる。また、自動車のプロペラシャフト用の固定式等速自在継手に用いたり、自動車のプロペラシャフト用の摺動式等速自在継手に用いたりできる。
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、外側継手部材及び内側継手部材の各トラック溝を冷間鍛造仕上げにて形成していたが、外側継手部材及び内側継手部材のいずれか一方のみのトラック溝を冷間鍛造仕上げにて形成したものであってもよい。チャンファのアール部の曲率半径としては、トラック溝と内径面（又は外径面）とが滑らかに連続するものであれば種々変更することができる。また、図７のθａ、θｂ、θｃ等の変位量は、トラック溝における継手奥側の浅い部位においても接触楕円のはみ出しが発生しにくくなる範囲で種々変更できる。
ツェッパタイプやアンダーカットフリータイプの固定式等速自在継手、ダブルオフセットタイプやクロスグルーブタイプの摺動式等速自在継手に対応することができる。このため、自動車の駆動軸用の固定式等速自在継手に用いたり、自動車の駆動軸用の摺動式等速自在継手に用いたりできる。自動車のプロペラシャフト用の固定式等速自在継手に用いたり、自動車のプロペラシャフト用の摺動式等速自在継手に用いたりできる。
１１ 内径面
１２ トラック溝
１３ 外側継手部材
１４ 外径面
１５ トラック溝
１６ 内側継手部材
１７ トルク伝達ボール
１８ ケージ
３０ カップ入口チャンファ
３１ トラックチャンファ
３２ トラック入口チャンファ
３３ トラックチャンファ
４１ 内球面（内径面）
４２、４５ トラック溝
４３ 外側継手部材
４４ 外球面
４６ 内側継手部材
４７ ボール
４８ ケージ
１１０ 外側継手部材
１１２ 内径面（内周面）
１１４、１２４ トラック溝
１２０ 内側継手部材
１２２ 外径面（外周面）
１３２ ケージ
１３４ ポケット
１３６ 外周面
１３８ 内周面
２１０ 外側継手部材
２１２ トラック溝
２１２ 内周面
２１４、２１４ａ、２１４ｂ トラック溝
２２０ 内側継手部材
２２２ 外径面（外周面）
２２４、２２４ａ、２２４ｂ トラック溝
２３０ ボール
２３２ ケージ
１２ トラック溝
１３ 外側継手部材
１４ 外径面
１５ トラック溝
１６ 内側継手部材
１７ トルク伝達ボール
１８ ケージ
３０ カップ入口チャンファ
３１ トラックチャンファ
３２ トラック入口チャンファ
３３ トラックチャンファ
４１ 内球面（内径面）
４２、４５ トラック溝
４３ 外側継手部材
４４ 外球面
４６ 内側継手部材
４７ ボール
４８ ケージ
１１０ 外側継手部材
１１２ 内径面（内周面）
１１４、１２４ トラック溝
１２０ 内側継手部材
１２２ 外径面（外周面）
１３２ ケージ
１３４ ポケット
１３６ 外周面
１３８ 内周面
２１０ 外側継手部材
２１２ トラック溝
２１２ 内周面
２１４、２１４ａ、２１４ｂ トラック溝
２２０ 内側継手部材
２２２ 外径面（外周面）
２２４、２２４ａ、２２４ｂ トラック溝
２３０ ボール
２３２ ケージ
Claims (18)
- 内径面にトラック溝を形成した外側継手部材と、外径面にトラック溝を形成した内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝とこれに対応する内側継手部材のトラック溝とが協働して形成されるトルク伝達ボールトラックに配設されるトルク伝達ボールと、トルク伝達ボールを保持するケージとを備えた等速自在継手であって、
外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝の少なくとも一方を、冷間鍛造仕上げにより成型し、その横断面形状を、トラック溝底側をゴシックアーチ形状とし、トラック溝開口側を楕円形状としたことを特徴とする等速自在継手。 - 内径面にトラック溝を形成した外側継手部材と、外径面にトラック溝を形成した内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝とこれに対応する内側継手部材のトラック溝とが協働して形成されるトルク伝達ボールトラックに配設されるトルク伝達ボールと、トルク伝達ボールを保持するケージとを備えた等速自在継手であって、
外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝の少なくとも一方を、冷間鍛造仕上げにより成型し、その横断面形状を、トラック溝底側をゴシックアーチ形状とし、トラック溝開口側を楕円形状とし、かつ、トラック溝の開角側から継手奥側に向かって、前記ゴシックアーチ形状と楕円形状との繋ぎ角度を徐々に小さくしたことを特徴とする等速自在継手。 - 継手開口側であるトラック溝の開角側から継手奥側に向けて接触角が徐々に小さくなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手。
- ゴシックアーチ形状と楕円形状との繋ぎ位置を、ボール中心とトラック溝底中心とを結んだ直線を中心に、３０°～４５°の範囲で溝開口側に位置することを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の等速自在継手。
- ゴシックアーチ形状と楕円形状との繋ぎ位置を、ボール中心とトラック溝底中心とを結んだ直線を中心に、２０°～４５°の範囲で溝開口側に位置することを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の等速自在継手。
- 外側継手部材における内径面とトラック溝との境界部と、内側継手部材における外径面とトラック溝との境界部とにそれぞれトラックチャンファを形成するとともに、トラックチャンファのトラック溝側に、トラック溝と連結されるアール部を形成したことを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の等速自在継手。
- 外側継手部材における内径面とトラック溝との境界部と、内側継手部材における外径面とトラック溝との境界部をアール状のトラックチャンファとしたことを特徴とする請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の等速自在継手。
- 外側継手部材の開口縁全周に沿って形成される入口チャンファと、外側継手部材における内径面とトラック溝との境界部のトラックチャンファと、入口チャンファとトラック溝との境界部のトラック入口チャンファとを冷間鍛造仕上げにより形成したことを特徴とする請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の等速自在継手。
- 外側継手部材の開口端面乃至開口縁全周に沿って形成される入口チャンファを冷間鍛造仕上げにより形成したことを特徴とする請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の等速自在継手。
- 外側継手部材のトラック溝とトラック入口チャンファとを同時冷間鍛造仕上げにより形成したことを特徴とする請求項１～請求項９のいずれか１項に記載の等速自在継手。
- 外側継手部材のトラック溝とトラックチャンファ、及び内側継手部材のトラック溝とトラックチャンファを同時冷間鍛造仕上げによりそれぞれ形成したことを特徴とする請求項１～請求項１０のいずれか１項に記載の等速自在継手。
- トラック溝底が円弧部のみであることを特徴とする請求項１～請求項１１のいずれか１項に記載の等速自在継手。
- トラック溝底が円弧部及び直線部とからなることを特徴とする請求項１～請求項１１のいずれか１項に記載の等速自在継手。
- 外側継手部材の内径面が円筒形状であって、そのトラック溝が軸方向に延び、内側継手部材の外径面が球面形状であって、そのトラック溝が軸方向に延び、ケージの球面状外周面の曲率中心と球面状内周面の曲率中心を、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ことを特徴とする請求項１～請求項１３のいずれか１項に記載の等速自在継手。
- 軸線に対して互いに逆方向にねじれたトラック溝を円周方向に交互に形成した内周面を有する外側継手部材と、軸線に対して互いに逆方向にねじれたトラック溝を円周方向に交互に形成した外周面を有する内側継手部材と、軸線に対して互いに逆方向にねじれた内側継手部材のトラック溝と外側継手部材のトラック溝との交差部に組み込んだトルク伝達ボールとを備えたことを特徴とする請求項１～請求項１３のいずれか１項に記載の等速自在継手。
- 自動車の駆動軸用等速自在継手に用いたことを特徴とする請求項１２～請求項１５のいずれか１項に記載の等速自在継手。
- 自動車のプロペラシャフト用等速自在継手に用いたことを特徴とする請求項１２～請求項１５のいずれか１項に記載の等速自在継手。
- トルク伝達ボールが１０個以下であることを特徴とする請求項１～請求項１７のいずれか１項に記載の等速自在継手。
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