JP2007064402A - クロスグルーブ型等速自在継手 - Google Patents

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Abstract

【課題】 クロスグルーブ型等速自在継手を一層小型化する。
【解決手段】 クロスグルーブ型等速自在継手は、内周面にボール溝12,14,16,18を有する外輪10と、外周面にボール溝22,24,26,28を有する内輪20と、対をなす外輪10のボール溝12,14,16,18と内輪20のボール溝22,24,26,28との間に介在する複数のトルク伝達ボール30と、トルク伝達ボール30を収容するポケット42を有するケージ40とを具備し、外輪10および内輪20のボール溝が、軸線に対して傾いた一対のボール溝12,14;22,24と、軸線に対して前記一対のボール溝とは逆方向に傾いた一対のボール溝16,18;26;28との、合計４つのボール溝を一組として、２組以上のボール溝で構成されている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、自動車、鉄道車両、各種産業機械等における動力伝達装置に使用されるクロスグルーブ型等速自在継手に関する。
クロスグルーブ型等速自在継手は、対をなす内輪と外輪のボール溝が軸線に対して互いに逆方向に傾いており、また、隣接するボール溝はそれぞれ逆方向に傾いており、両ボール溝の交差部にトルク伝達ボールを保持するようになっている（非特許文献１）。
特許文献１では、８個のトルク伝達ボールを用い、ボール溝の交差角を４．５°以上８．５°以下にして、最大作動角を小さくすることなくストロークを稼ぐことが提案されている。
特許文献２では、中心軸線に対して角度をなして延びる一対のボール溝とそれらの間で軸線方向に平行に延びるボール溝を１グループとする、３の倍数のボール溝で構成することが提案されている。
特開２００４−３２２４０５号公報 特開昭５７−１２９９２５号公報 E. R. Wagner, "Universal Joint and Driveshaft design Manual", SAE, 1991, p.163-166
クロスグルーブ型等速自在継手は、一般に、６個のトルク伝達ボールと、それを受容する６つのボール溝をもった内・外輪で構成される。このようなクロスグルーブ型等速自在継手を小型化しようとするとき、考えられるのは、トルク伝達ボールを小径にすることと、ボール溝の交差角を小さくすることである。
特許文献１に記載されたクロスグルーブ型等速自在継手は、ボール溝の交差角を小さくし、８個のトルク伝達ボールを用い、６個のトルク伝達ボールを用いるクロスグルーブ型等速自在継手（６個ボール）と同じ最大作動角と摺動ストロークを得るというものである。この場合、負荷容量が６個ボールの場合と同じとすれば、トルク伝達ボールを小径にすることができるため、ある程度小型化が望める。しかしながら、ボール溝の交差角を小さくするためには、トルク伝達ボールの数を増やさなければならないため、小型化には限界がある。
特許文献２では、中心軸線に対して角度をなして延びるボール溝の間に軸線方向に平行に延びる溝を設けることにより、隣り合うボール溝の位置を考えると、ある程度小型化されることが予想される。
この発明の主要な目的は、クロスグルーブ型等速自在継手を一層小型化することにある。
この発明のクロスグルーブ型等速自在継手は、外周面にボール溝を有する内輪と、内周面にボール溝を有する外輪と、対をなす内輪のボール溝と外輪のボール溝との間に介在するトルク伝達ボールと、トルク伝達ボールを収容するポケットを有するケージとを具備し、内輪および外輪のボール溝が、軸線に対して傾いた一対の平行なボール溝と、軸線に対して前記一対のボール溝とは逆方向に傾いた一対の平行なボール溝との、合計４つのボール溝を一組として、２組以上のボール溝で構成されていることを特徴とするものである。
軸線に対して傾いた一対の平行なボール溝と、軸線に対して前記一対のボール溝とは逆方向に傾いた一対の平行なボール溝との、合計４つのボール溝を一組として、２組以上のボール溝で構成することにより、さらに小型化が可能となる。
この発明によれば、クロスグルーブ型等速自在継手のボール溝を、軸線に対して傾いた一対の平行なボール溝と、軸線に対して前記一対のボール溝とは逆方向に傾いた一対の平行なボール溝との、合計４つのボール溝を一組として、２組以上のボール溝で構成することで、同じボール数で従来技術の構成と比較してボールピッチ径（ＰＣＤ）が小さくなるため、クロスグルーブ型等速自在継手を一層小型化することができる。すなわち、図６に関連して後に述べるとおり、この発明の実施例は、ボール溝が交互に傾いた従来の技術と比較し、同じボール数、ボール径、溝傾き角、巾、溝間すきまとした場合、必要な円周が最も短くなるため、ＰＣＤが小さくなり、継手外径も小さくなる。
以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。
まず、図４に従ってクロスグルーブ型等速自在継手の基本的構成を説明する。図示するように、クロスグルーブ型等速自在継手は、外輪１０と内輪２０とトルク伝達ボール３０とケージ４０を主要な構成要素として成り立っている。外輪１０はリング状で内周面にボール溝１２，１４，１６，１８（図１（ａ））が形成してある。同様に、内輪２０もリング状で外周面にボール溝２２，２４，２６，２８（図１（ｂ））が形成してある。
図１（ａ）は外輪１０の内周面の展開図であって、外輪１０の軸線に対して傾いた一対の平行なボール溝１２，１４と、軸線に対して前記一対のボール溝１２，１４とは逆方向に傾いたもう一対の平行なボール溝１６，１８とが、円周方向に交互に配置してある。図１（ｂ）は内輪２０の外周面の展開図であって、内輪２０の軸線に対して傾いた一対の平行なボール溝２２，２４と、軸線に対して前記一対のボール溝２２，２４とは逆方向に傾いたもう一対の平行なボール溝２６，２８とが、円周方向に交互に配置してある。
軸線に対する各ボール溝１２，１４，１６，１８；２２，２４，２６，２８の傾斜角が符号βで表してある。互いに逆方向に傾いた外輪１０の一対のボール溝１２，１４と内輪２０の一対のボール溝２２，２４とが対をなし、両者の交差角が２βで表される。同様に互いに逆方向に傾いた外輪１０の一対のボール溝１６，１８と内輪２０の一対のボール溝２６，２８とが対をなし、両者の交差角が２βで表される。
対をなす外輪１０の一対のボール溝１２，１４と内輪２０の一対のボール溝２２，２４との交差部および外輪１０の一対のボール溝１６，１８と内輪２０の一対のボール溝２６，２８との交差部にそれぞれトルク伝達ボール３０が組み込まれる。
図５に示すように、内輪１０および外輪２０のボール溝１２，１４，１６，１８；２２，２４，２６，２８は一般的にゴシックアーチまたは楕円の断面形状をしており、トルク伝達ボール３０とボール溝１２，１４，１６，１８；２２，２４，２６，２８との接触関係はアンギュラコンタクトとなっている。アンギュラコンタクトの接触角αを例示するならば３０〜５０°の範囲である。
図２に、ボール溝およびトルク伝達ボールの数を８とした実施の形態における外輪１０Ａの端面を示す。この場合、軸線に対して傾いた一対の平行なボール溝１２，１４と、軸線に対して前記一対のボール溝とは逆方向に傾いた一対の平行なボール溝１６，１８との、合計４つのボール溝を一組として、２組のボール溝で構成されている。
図３に、ボール溝およびトルク伝達ボールの数を１２とした実施の形態における外輪１０Ｂの端面を示す。この場合、軸線に対して傾いた一対の平行なボール溝１２，１４と、軸線に対して前記一対のボール溝とは逆方向に傾いた一対の平行なボール溝１６，１８との、合計４つのボール溝を一組として、３組のボール溝で構成されている。
ボール溝の数を１２とした場合を例にとって、実施例（図６（ａ））と比較例１（図６（ｂ））および比較例２（図６（ｃ））を対比して示すならば図６のとおりである。比較例１は、互いに逆方向に傾いた一対のボール溝を一組として円周方向に複数配置したものである。比較例２は、比較例１における一対のボール溝の間に軸線に平行なボール溝を追加した３つのボール溝を一組として円周方向に複数配置したものである。軸線に対するボール溝の傾斜角はいずれも同じである。
１２本のボール溝を配列するために必要な長さは、比較例１（図６（ｂ））、比較例２（図６（ｃ））、実施例（図６（ａ））の順に短くなっている。これは、１２個ボールで最も小型化できるのは実施例の場合であることを示すものである。なお、比較例２は特許文献２に記載されたものに相当するが、軸線と平行なボール溝が必須で、３本を一組とすることから、８個ボールには適用することができない。
この発明の実施の形態を示すクロスグルーブ型等速自在継手のボール溝の展開図 クロスグルーブ型等速自在継手の外輪の端面図 クロスグルーブ型等速自在継手の外輪の端面図 クロスグルーブ型等速自在継手の縦断面図 クロスグルーブ型等速自在継手の要部横断面図 ボール溝の展開図であって、（ａ）は実施例、（ｂ）は比較例１、（ｃ）は比較例２の場合を示す。
符号の説明
１０，１０Ａ，１０Ｂ 外輪
１２，１４，１６，１８ ボール溝
２０ 内輪
２２，２４，２６，２８ ボール溝
３０ トルク伝達ボール
４０ ケージ
α 接触角
β 傾斜角
２β 交差角（くさび角）

Claims (1)

  1. 外周面にボール溝を有する内輪と、内周面にボール溝を有する外輪と、対をなす内輪のボール溝と外輪のボール溝との間に介在するトルク伝達ボールと、トルク伝達ボールを収容するポケットを有するケージとを具備し、
    内輪および外輪のボール溝が、軸線に対して傾いた一対の平行なボール溝と、軸線に対して前記一対のボール溝とは逆方向に傾いた一対の平行なボール溝との、合計４つのボール溝を一組として、２組以上のボール溝で構成されたクロスグルーブ型等速自在継手。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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