JP2006300205A - 等速継手およびそのアウターレース - Google Patents

Abstract

【課題】 広角化が可能なバーフィールドジョイントを提供する。
【解決手段】 シャフトと接続される根元部分５６と、相手材を受入れる開口部分５７とを有し、根元部分５６から開口部分５７まで延びる溝５１が形成されたアウターレース５０と、溝５１に沿って転動可能であり、接点３６で溝５１と接触するボール３０とを備え、接触角が根元部分５６から開口部分５７に近づくにつれて小さくなるように溝５１が形成されている。
【選択図】 図２

Description

この発明は、等速継手およびアウターレースに関し、特に回動角度（揺動角度）の広角化を図ることができるバーフィールドジョイントおよびそのアウターレースに関するものである。

従来、バーフィールドジョイントは、たとえば特開平７−３１７７９１号公報（特許文献１）に開示されている。
特開平７−３１７７９１号公報

特許文献１では、インナーレースにアウターレース開口側に位置するボールとアウターレースのクリアランスが他のボールにおけるクリアランスより大きくなるような、溝部をインナーレース側に設け、ケージからのボール外れを抑止し、作動角の広角化を図る技術が開示されている。

しかしながら、従来の技術のバーフィールドジョイントでは、シャフトとアウターレース端面のテーパ部とが干渉し、ボールとボール溝の接点の確保が両立する形状で決定される。従来の技術において回動角度（揺動角度、ジョイント角度）を５０度以上とする場合には、シャフトが干渉するか、ボールが接点から外れてジョイントとして成立しないという問題があった。

そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、ジョイント角度の広角化が可能な等速継手およびそのアウターレースを提供することを目的とする。

この発明に従った等速継手は、回転体と接続される根元部分と、相手部材を受入れる開口部分とを有し、根元部分から開口部分まで延びる溝が形成されたアウターレースと、溝に沿って転動可能であり、接点で溝と接触するボールとを備える。開口部分では、アウターレースの端面が相手部材に当接可能なテーパ面を構成しており、溝の中心とボールの中心とを結ぶ線と、接点とボールの中心とを結ぶ線とがなす接触角が根元部分から開口部分に近づくにつれて小さくなるように溝が形成されている。

このように構成された等速継手では、接触角が根元部分から開口部分に近づけて小さくなるように溝が形成されているため、開口部分では溝の底付近でボールと溝とが接触する。その結果、テーパ面をより大きくとることができ回動角度を大きくすることができる。

この発明に従った等速継手のアウターレースは、回転体と接続される根元部分と、相手部材を受入れる開口部分とを有し、根元部分から開口部分まで延びる溝が形成されており、溝に沿ってボールが転動可能であり、接点で溝とボールとが接触し、開口部分では、端面が相手部材に当接可能なテーパ面を構成しており、溝の中心とボールの中心とを結ぶ線と、接点とボールの中心とを結ぶ線とがなす接触角が根元部分から開口部分に近づくにつれて小さくなるように溝が形成されている。

このように構成された等速継手のアウターレースでは、接触角が根元部分から開口部分に近づけて小さくなるように溝が形成されているため、開口部分では溝の底付近でボールと溝とが接触する。その結果、テーパ面をより大きくとることができ回動角度を大きくすることができる。

この発明に従えば広角化が可能な等速継手を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態に従ったバーフィールドジョイントの一部断面を含む側面図である。図１を参照して、等速継手としてのバーフィールドジョイント１は、シャフト１０と、シャフト１０にスプライン嵌合するインナーレース２０と、インナーレース２０と接触するボール３０と、ボール３０を保持するケージ４０と、ボール３０と接触するアウターレース５０と、インナーレース２０、ボール３０およびアウターレース５０を覆うブーツ６０と、アウターレース５０に接続されるシャフト８０とを有する。

図２は、図１のアウターレースを拡大して示す断面図である。図２を参照して、アウターレース５０は根元部分５６から口元部である開口部分５７まで延びる５１を有し、溝５１にボール３０が嵌め合わせられている。バーフィールドジョイント１の溝は円弧形状の一部（ＢＪ）か、軸線に対して１度以下の傾きを有する直線（ＵＢＪ）であってもよい。溝５１内でボール３０が転動可能であり、転動時の抵抗を減少させるために、溝５１内にはグリースが塗布されている。

バーフィールドジョイント１の開口部分５７側にはテーパ面である端面５２が設けられており、シャフト１０と端面５２とが面接触する。端面５２は円錐面形状である。

アウターレース５０とインナーレース２０との間に複数のボール３０を介在させ、アウターレース５０の回転軸とインナーレース２０の回転軸とのなす角を二等分する面上に複数のボール３０が配列されるバーフィールドジョイント１であって、アウターレース５０には、ボール３０を保持するための溝５１が設けられている。溝５１はアウターレース５０が取付けられるシャフト８０に近い側の一方端から遠い側の他方端側まで延び、他方端に近づくにつれてボール３０と溝５１との接触角が小さくなり、他方端側では、インナーレース２０に取付けられるシャフト１０に沿う形状のテーパ面である端面５２が設けられている。

ボール３０は中心３２を有し、中心３２の軌跡が中心点軌跡３１である。ボール３０と溝５１との接点３６は開口部分５７付近に位置しており、端面５２付近である。ボール３０は二点鎖線で示すように溝５１内を移動することが可能である。端面５２の形状によってシャフト１０の回動角度が決定される。図２において実線で示す図形は本発明品の外形であり、点線で示す図形は従来品の外形である。開口部分５７において本発明では接点３６が浅い位置に設けられており、これにより端面５２が深く切れ込む形状となる。これによりアウターレース５０の中心軸５９（回転軸）に対する回動角度α１が大きくなる。点線で示すように、従来品のボール３０と溝との接点３７は本発明における接点３６よりも回動中心１１に近い側に位置している。このため、テーパ面である端面５３が深く切れ込むことがなく、端面５３に接触する部分がシャフト１０の回動角度となり、回動角度α２は回動角度α１よりも小さくなる。

図３は、図２中ＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。図３を参照して、従来品における接触角θ１はたとえば３０度から５０度である。接触角θ１は、ボール３０の中心３３と溝５１の中心とを結ぶ線１３１と接点３７とボール３０の中心３３とを結ぶ線１３２とのなす角度である。なお、図２における二点鎖線で示したボール３０でも、図３と同様の接触角θ１となる。すなわち、二点鎖線で示す中央断面近傍では、耐久性の確保の観点から、接触角度を３０度から５０度程度としている。

本発明品および従来品でも、二点鎖線で示す根元部分５６近傍における溝の形状に変わりはない。

図４は、図２中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図４を参照して、本発明品では、接触角θ２が図３で示す従来品の接触角θ１に比べて小さくなっている。このため、テーパ面である端面５２が根元部分５６側へ移動し、回動角度α１をより大きくすることが可能である。シャフト１０の直径はφである。すなわち、本発明に従って図３から図４で示すように接触角を小さくすると、接点３７が接点３６へ移る。これにより、接点確保に必要なアウターレース５０の面取り端面が端面５３から端面５２へ変更できるため、シャフト１０の干渉を抑えることができ、回動角度をα２からα１へ大きくすることができる。

図５は、接触角とジョイント最大角との関係を示すグラフである。図５を参照して、接触角を小さくすれば、ジョイント最大角（α）を大きくすることができる。このときの図５における傾きは、ジョイントの諸元のバランスによる。すなわち、バーフィールドジョイント１の耐久性、要求されるスペックなどに応じて最大角度を調整することが可能である。

口元である開口部分５７近傍では、接点が確保できる形状で、できるだけ小さい接触角となる。接触角は根元部分５６から開口部分５７に近づくにつれて徐々に小さくなり、端面５２付近で最小（ほぼ０度）となる。

この発明に従ったバーフィールドジョイント１は、回転体としてのシャフト８０と接続される根元部分５６と、相手部材としてのシャフト１０を受入れる開口部分５７とを有し、根元部分５６から開口部分５７まで延びる溝５１が形成されたアウターレース５０と、溝５１に沿って転動可能であり、接点３６で溝５１と接触するボール３０とを備える。開口部分５７では、アウターレース５０の端面５２がシャフト１０に当接可能なテーパ面を構成している。溝５１の中心とボール３０の中心３２とを結ぶ線１３１と、接点３６とボール３０の中心３２とを結ぶ線１３２とがなす接触角θ２が根元部分５６から開口部分５７に近づくにつれて小さくなるように溝５１が形成されている。

図６は、この発明に従ったバーフィールドジョイントが適用される駆動装置の一部断面を含む側面図である。図６を参照して、この発明に従ったバーフィールドジョイント１は、たとえば車両の駆動輪において用いられることが可能である。図６では、バーフィールドジョイント１とトリポードジョイント２とがシャフト１０で接続された構造となる。具体的には、エンジンからの出力がトリポードジョイント２へ伝えられ、トリポードジョイント２からの出力がシャフト１０を介してバーフィールドジョイント１へ伝えられる。バーフィールドジョイント１のアウターレース５０と接続されるシャフト８０は操舵輪と接続される。バーフィールドジョイント１の揺動角度（回動角度）が大きくなるため、シャフト８０に取付けられるタイヤの切れ角度（ハンドル切れ角度）が大きくなる。また、バーフィールドジョイント１の上下方向の移動に伴い、トリポードジョイント２が軸方向にスライドしその長さが変化する。

図７は、この発明に従ったバーフィールドジョイントが適用されるハブ装置の断面図である。図７を参照して、アウターレース５０がハブ７３に接触しており、ハブ７３をハブボルト７５が貫通している。ハブ７３とアウターレース５０の外側にはボール７２が配置され、ボール７２はアウターレース７１により保持されている。ハブ７３のハブボルト７５にはホイルが取付けられ、ホイルから伝えられる荷重がボール７２を介してアウターレース７１で保持される。バーフィールドジョイント１はアウターレース５０と、アウターレース５０の溝５１と接触するボール３０と、ボール３０を保持するケージ（保持器）と、ボール３０と接触するインナーレース２０と、インナーレース２０の回転中心となるシャフト１０と、シャフト１０にインナーレース２０を固定するためのスナップリング１３とを有する。

このように構成されたバーフィールドジョイント１では、口元である開口部分５７に近づくにつれて接触角を小さくしているため大きくテーパ形状をとることができ、揺動角度を大きくすることができる。以上、この発明の実施の形態について説明したが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形することが可能である。まず、本発明を構成するバーフィールドジョイントは、駆動装置の一部分として設けられていればよく、必ずしも操舵輪に設けられるものに限定されない。たとえば、ドライブシャフトとアウターレース５０が接続され、インナーレース２０と作動装置のサイドギアが接続されてもよい。これとは逆に、アウターレース５０が作動装置のサイドギアと接続され、インナーレース２０がドライブシャフトと接続されていてもよい。

また、本発明の構成は、バーフィールドジョイントに限られず、端面５２とシャフト１０との接触により回動角度が決定される等速継手に適用することが可能である。

さらに、作動装置のインプットシャフトにインナーレース２０が接続され、作動装置に動力を入力するプロペラシャフトにアウターレース５０が接続されてもよい。これとは逆に、作動装置のインプットシャフトにアウターレース５０が接続され、プロペラシャフトにインナーレース２０が接続されていてもよい。

また、動力分配装置（トランスファ）の入力部分に本発明に従ったバーフィールドジョイント１を適用してもよい。

また、図７で示すハブ装置では、ハブ側にアウターレース５０を設けたが、これとは逆にハブ７３と接続されるようにインナーレース２０を設け、シャフト１０とアウターレース５０を接続してもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、たとえば車両の駆動装置の分野において用いることができる。

この発明に従ったバーフィールドジョイントの一部断面を含む側面図である。 図１のアウターレースを拡大して示す断面図である。 図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図２中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 接触角とジョイント最大角との関係を示すグラフである。 この発明に従ったバーフィールドジョイントが適用される駆動装置の一部断面を含む側面図である。 この発明に従ったバーフィールドジョイントが適用されるハブ装置の断面図である。

符号の説明

１ バーフィールドジョイント、２ トリポードジョイント、３ シャフト、１０ 回動中心、２０ インナーレース、３０ ボール、３１ 中心点軌跡、３２，３３ 中心点、３６，３７ 接点、４０ ケージ、５０ アウターレース、５１ 溝、５２，５３ 端面、６０ ブーツ。

Claims (2)

1. 回転体と接続される根元部分と、相手部材を受入れる開口部分とを有し、前記根元部分から前記開口部分に向かって延びる溝が形成されたアウターレースと、
   前記溝に沿って転動可能であり、接点で前記溝と接触するボールとを備え、
   前記開口部分では、前記アウターレースの端面が相手部材に当接可能なテーパー面を構成しており、
   前記溝の中心と前記ボールの中心とを結ぶ線と、前記接点と前記ボールの中心とを結ぶ線とがなす接触角が前記根元部分から前記開口部分に近づくにつれて小さくなるように前記溝が形成されている、等速継手。
2. 回転体と接続される根元部分と、相手部材を受入れる開口部分とを有し、前記根元部分から前記開口部分まで延びる溝が形成されており、
   前記溝に沿ってボールが転動可能であり、接点で前記溝とボールとが接触し、
   前記開口部分では、端面が相手部材に当接可能なテーパー面を構成しており、
   前記溝の中心と前記ボールの中心とを結ぶ線と、前記接点と前記ボールの中心とを結ぶ線とがなす接触角が前記根元部分から前記開口部分に近づくにつれて小さくなるように前記溝が形成されている、等速継手のアウターレース。

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