JP2006017143A - 等速ジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】リテーナ部材の所望の強度を良好に確保するとともに、組み付け作業性を向上させることを可能にする。
【解決手段】リテーナ部材２４は、略リング状を有しており、その周面には、複数のボール２２を収容する複数の保持窓３４が設けられる。各保持窓３４は、リテーナ部材２４の周方向に開口長さＷを有するとともに、前記開口長さＷとボール２２の直径Ｄとの比Ｗ／Ｄは、１．３０≦Ｗ／Ｄ≦１．４２の関係に設定される。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば、自動車の駆動力伝達部において、一方の伝達軸と他方の伝達軸とを連結させる等速ジョイントに関する。

例えば、自動車の駆動力伝達部では、一方の伝達軸と他方の伝達軸とを連結し回転力を各車軸へと伝達する等速ジョイントがドライブシャフト等の連結用継手として用いられている。

この種の等速ジョイントは、例えば、図６に示すように、球面状の内径面１ａに複数本の曲線状案内溝１ｂを軸方向に形成したアウタ部材（外輪部材）１と、球面状の外形面２ａに複数本の曲線状案内溝２ｂを軸方向に形成するとともに、内径面にスプライン２ｃを設けるインナ部材（内輪部材）２とを備えている。アウタ部材１の案内溝１ｂとインナ部材２の案内溝２ｂとによって、ボール転動溝が一体的に形成されるとともに、このボール転動溝には、トルク伝達用のボール３が配されている。ボール３は、略リング状のリテーナ部材４に形成された保持窓４ａにより保持されている。

この場合、アウタ部材１とインナ部材２とに角度を付与した時のジョイント強度は、リテーナ部材４の強度によって決定されている。従って、角度付加時のジョイント強度を向上させるためには、リテーナ部材４自体の強度を向上させる必要がある。

ここで、リテーナ部材４自体の強度を高めるためには、前記リテーナ部材４の断面積を増加させることで対応することができる。その方法としては、リテーナ部材４の内球径寸法を小さくする一方、外球径寸法を大きくさせることにより、前記リテーナ部材４の肉厚を増加させる方法（以下、第１の方法という）、ジョイントに角度をつける際に発生するボール３の飛び出し力に対し、該飛び出し力を受ける側の断面積を増加させる方法（以下、第２の方法という）、及び保持窓４ａ間に存在する柱部４ｂの断面積を増加させる方法（以下、第３の方法という）等が挙げられている。

しかしながら、上記の第１の方法及び第２の方法では、リテーナ部材４が重量物になったり、幅寸法が大きくなったりするとともに、ボール３が案内溝１ｂに食い込んでアウタ部材１の耐久性が低下する等の問題がある。しかも、リテーナ部材４が幅広になることにより、このリテーナ部材４をアウタ部材１に組み込むことができないおそれがある。

一方、上記の第３の方法では、柱部４ｂが長尺化して保持窓４ａの開口面積が小さくなると、ボール３が前記柱部４ｂに接触し易く、前記ボール３の組み付け不良が発生するという問題がある。さらに、保持窓４ａが小さ過ぎることにより、インナ部材２をリテーナ部材４内に容易に組み付けることができないという問題がある。

そこで、例えば特許文献１は、保持窓４ａに隅アール部４ｃが設けられるとともに、この隅アール部４ｃの曲率半径Ｒとボール３の直径Ｄとの比Ｒ／Ｄが、０．２２≦Ｒ／Ｄである等速自在継手が開示されている。

特開２００２−１３５４４号公報（図４）

しかしながら、上記の特許文献１では、保持器（リテーナ部材）のポケット（保持窓）に設けられた隅アール部の曲率半径Ｒとトルク伝達用のボールの直径Ｄとの比Ｒ／Ｄを設定することにより、耐久性と強度の向上を図ることを目的としているものの、上記の条件設定だけでは、前記保持器の強度を十分に向上させることができないという問題が指摘されている。

本発明はこの種の問題を解決するものであり、リテーナ部材の強度を良好に確保するとともに、組み付け作業性を向上させることが可能な等速ジョイントを提供することを目的とする。

本発明は、互いに交差自在な２軸の一方の軸に連結され、内周面に軸方向に延在する複数の第１案内溝が形成されるとともに、一端部が開口するアウタ部材と、前記２軸の他方の軸に連結され、外周面に軸方向に延在し前記第１案内溝と同数の第２案内溝が形成されるインナ部材と、前記第１案内溝と前記第２案内溝との間で転動可能に配設されてトルクを伝達する複数のボールと、前記ボールを収納する保持窓が設けられるリテーナ部材とを備える等速ジョイントである。

この等速ジョイントでは、保持窓が、リテーナ部材の周方向に開口長さＷを有するとともに、前記開口長さＷとボールの直径Ｄとの比Ｗ／Ｄが、１．３０≦Ｗ／Ｄ≦１．４２の関係に設定されている。

また、保持窓は、曲率半径Ｒの角部を有するとともに、前記曲率半径Ｒとボールの直径Ｄとの比Ｒ／Ｄは、０．２３≦Ｒ／Ｄ≦０．４５の関係に設定されることが好ましい。０．２３≦Ｒ／Ｄの関係に設定されることにより、保持窓間の柱部の最大主応力荷重を低減してリテーナ部材の強度を向上させることができる。一方、Ｒ／Ｄ≦０．４５の関係に設定されることにより、保持窓の角部が大きくなり過ぎて、ボールやインナ部材の組み込み不良が発生することを有効に防止することが可能になる。

さらに、第１案内溝及び第２案内溝は、長手方向に沿って湾曲形状部と直線形状部とを有することが好ましい。さらにまた、第１案内溝及び第２案内溝は、長手方向に沿って湾曲形状部のみを有することが好ましい。

本発明では、保持窓の開口長さＷとボールの直径Ｄとが、Ｗ／Ｄ≦１．４２の関係に設定されるため、前記保持窓間の柱部の長さを確保して前記柱部の断面積を増加させることができ、リテーナ部材の強度が良好に向上する。

しかも、１．３０≦Ｗ／Ｄの関係に設定されるため、保持窓の開口面積を維持することが可能になり、ボールの組み込み不良やインナ部材の組み付け不良を有効に阻止することができる。これにより、簡単な構成で、組み立て作業性の向上が容易に図られる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る等速ジョイント１０の要部縦断面図である。なお、縦断面とは、第１及び第２軸の軸方向に沿った断面をいい、横断面とは、前記軸方向と直交する断面をいう。

等速ジョイント１０は、第１軸１２の一端部に一体的に連結されるとともに、一端部に開口部１４を有する有底円筒状のアウタ部材１６と、前記第１軸１２に交差自在な第２軸１８の一端部に固着されて前記アウタ部材１６内に収納されるインナ部材２０と、前記アウタ部材１６と前記インナ部材２０との間に介装されてトルクを伝達する複数のボール２２と、前記ボール２２を収容して前記アウタ部材１６と前記インナ部材２０との間に配設されるリテーナ部材２４とを備える。

図１及び図２に示されるように、アウタ部材１６の内径面１６ａには、軸方向（図１中、矢印Ａ方向）に沿って延在し軸心の回りに複数、例えば、それぞれ６０度の間隔をおいて６本の第１案内溝２６が形成される。図１に示すように、各第１案内溝２６は、長手方向（矢印Ａ方向）に沿って湾曲形状部から一体に設けられる直線形状部Ｓ１を有する。

インナ部材２０の外周面２０ａには、軸方向に沿って延在し第１案内溝２６と同数の第２案内溝２８が形成される。各第２案内溝２８は、長手方向（矢印Ａ方向）に沿って湾曲形状部から一体に設けられる直線形状部Ｓ２を有するとともに、各直線形状部Ｓ１、Ｓ２は、矢印Ａ方向に沿って互いに反対方向に設けられる。

インナ部材２０の中央部には、スプライン孔３０が形成される。このスプライン孔３０には、第２軸１８の一端部に設けられるスプライン軸３２が噛合することにより、前記第２軸１８とインナ部材２０とが軸着される。

ボール２２は、例えば、鋼球によって構成され、アウタ部材１６の第１案内溝２６とインナ部材２０の第２案内溝２８との間に、周方向に沿ってそれぞれ１個ずつ転動可能に配設される。このボール２２は、第２軸１８の回転トルクを、インナ部材２０及びアウタ部材１６を介して第１軸１２に伝達するとともに、第１案内溝２６及び第２案内溝２８に沿って転動することにより、第２軸１８（インナ部材２０）と第１軸１２（アウタ部材１６）との間の交差する角度方向の相対的変位を可能とするものである。なお、回転トルクは、第１軸１２と第２軸１８との間でいずれの方向からでも好適に伝達される。

図３及び図４に示すように、リテーナ部材２４は、略リング形状を有しており、それぞれボール２２を保持する複数、例えば、６個の保持窓３４が周方向（矢印Ｂ方向）に沿って等角度間隔に形成される。

各保持窓３４は、図４に示すように、リテーナ部材２４の周方向に開口長さＷを有するとともに、前記開口長さＷとボール２２の直径Ｄとの比Ｗ／Ｄは、１．３０≦Ｗ／Ｄ≦１．４２の関係に設定される。各保持窓３４は、曲率半径Ｒの角部３４ａを有するとともに、前記曲率半径Ｒとボール２２の直径Ｄとの比Ｒ／Ｄは、０．２３≦Ｒ／Ｄ≦０．４５の関係に設定される。

次に、このように構成される等速ジョイント１０の動作について説明する。

先ず、図１に示すように、第２軸１８が回転すると、その回転トルクは、インナ部材２０から各ボール２２を介してアウタ部材１６に伝達され、第１軸１２が前記第２軸１８と等速性を保持しながら所定方向に回転する。

その際、第１軸１２と第２軸１８との交差角度（作動角）が変化する場合には、第１案内溝２６と第２案内溝２８との間で転動するボール２２の作用下に、リテーナ部材２４が所定の角度だけ傾動して前記角度変位が許容される。

この場合、第１の実施形態では、図４に示すように、リテーナ部材２４の各保持窓３４において、前記リテーナ部材２４の周方向の開口長さＷとボール２２の直径Ｄとが、Ｗ／Ｄ≦１．４２の関係に設定されている。このため、リテーナ部材２４は、保持窓３４間の柱部３６の周方向長さを有効に維持することができ、前記リテーナ部材２４の肉厚を大きく設定する必要がなく、前記柱部３６の断面積を向上させることが可能になる。

従って、リテーナ部材２４は、例えば、内球径寸法を小さく、且つ外球径寸法を大きく設定したり、軸方向の幅寸法が長尺化したりすることがなく、前記リテーナ部材２４の強度を良好に向上させることができるという効果が得られる。

しかも、第１の実施形態では、保持窓３４の開口長さＷとボール２２の直径Ｄとが、１．３０≦Ｗ／Ｄの関係に設定されている。これにより、各保持窓３４の開口面積を増大させることが可能になり、ボール２２の組み込み不良やインナ部材２０の組み付け不良等を有効に阻止することができる。このため、等速ジョイント１０では、簡単な構成で、組み立て作業性の向上が容易に図られるという利点がある。

さらに、保持窓３４の角部３４ａの曲率半径Ｒとボール２２の直径Ｄとが、０．２３≦Ｒ／Ｄの関係に設定されることにより、前記保持窓３４間の柱部３６の最大主応力荷重を低減して前記リテーナ部材２４の強度を向上させることができる。

一方、Ｒ／Ｄ≦０．４５の関係に設定されることにより、保持窓３４の角部３４ａが大きくなり過ぎて、ボール２２やインナ部材２０の組み込み不良が発生することを有効に阻止することが可能になる。

さらにまた、等速ジョイント１０では、第１案内溝２６が長手方向に沿って直線形状部Ｓ１を有するとともに、第２案内溝２８が長手方向に沿って直線形状部Ｓ２を有している。従って、等速ジョイント１０の最大作動角を有効に大きく設定することができる。

図５は、本発明の第２の実施形態に係る等速ジョイント５０の要部縦断面図である。なお、第１の実施形態に係る等速ジョイント１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

この等速ジョイント５０では、アウタ部材１６の内径面１６ａには、軸線方向に沿って延在する複数の第１案内溝２６ａが形成されるとともに、インナ部材２０の外周面２０ａには、軸方向に沿って延在し前記第１案内溝２６ａと同数の第２案内溝２８ａが形成される。

第１案内溝２６ａ及び第２案内溝２８ａは、長手方向に沿って湾曲形状部のみを有しており、この構成が第１の実施形態に係る等速ジョイント１０とは異なっている。従って、等速ジョイント５０では、上述した等速ジョイント１０と同様の効果が得られる。

本発明の第１の実施形態に係る等速ジョイントの軸方向に沿った要部縦断面図である。 図１に示す等速ジョイントの軸方向からみた一部断面正面図である。 図１に示す等速ジョイントを構成するリテーナ部材及びボールの分解斜視図である。 前記リテーナ部材及び前記ボールの各寸法を説明する周方向からみた側面図である。 本発明の第２の実施形態に係る等速ジョイントの軸方向に沿った要部縦断面図である。 特許文献１の等速ジョイントの分解斜視説明図である。

符号の説明

１０、５０…等速ジョイント １２…第１軸
１６…アウタ部材 １６ａ…内径面
１８…第２軸 ２０…インナ部材
２０ａ…外周面 ２２…ボール
２４…リテーナ部材 ２６、２６ａ…第１案内溝
２８、２８ａ…第２案内溝 ３４…保持窓

Claims (4)

1. 互いに交差自在な２軸の一方の軸に連結され、内周面に軸方向に延在する複数の第１案内溝が形成されるとともに、一端部が開口するアウタ部材と、
   前記２軸の他方の軸に連結され、外周面に軸方向に延在し前記第１案内溝と同数の第２案内溝が形成されるインナ部材と、
   前記第１案内溝と前記第２案内溝との間で転動可能に配設されてトルクを伝達する複数のボールと、
   前記ボールを収納する保持窓が設けられるリテーナ部材と、
   を備える等速ジョイントであって、
   前記保持窓は、前記リテーナ部材の周方向に開口長さＷを有するとともに、前記開口長さＷと前記ボールの直径Ｄとの比Ｗ／Ｄは、１．３０≦Ｗ／Ｄ≦１．４２の関係に設定されることを特徴とする等速ジョイント。
2. 請求項１記載の等速ジョイントにおいて、前記保持窓は、曲率半径Ｒの角部を有するとともに、前記曲率半径Ｒと前記ボールの直径Ｄとの比Ｒ／Ｄは、０．２３≦Ｒ／Ｄ≦０．４５の関係に設定されることを特徴とする等速ジョイント。
3. 請求項１又は２記載の等速ジョイントにおいて、前記第１案内溝及び前記第２案内溝は、長手方向に沿って湾曲形状部と直線形状部とを有することを特徴とする等速ジョイント。
4. 請求項１又は２記載の等速ジョイントにおいて、前記第１案内溝及び前記第２案内溝は、長手方向に沿って湾曲形状部のみを有することを特徴とする等速ジョイント。

Images