JP2007120647A - Cross groove actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車や各種産業機械の動力伝達機構において使用され、例えば4WD車やFR車などで使用されるプロペラシャフトに組み込まれる摺動式等速自在継手を応用したクロスグルーブアクチュエータに関する。 The present invention relates to a cross groove actuator that uses a sliding constant velocity universal joint that is used in a power transmission mechanism of an automobile or various industrial machines and is incorporated in a propeller shaft used in, for example, a 4WD vehicle or an FR vehicle.
例えば4WD車やFR車などの自動車で使用されるプロペラシャフトは、トランスミッションとディファレンシャル間の相対位置変化による角度変位に対応できる構造とするためにクロスグルーブ型と称される等速自在継手を具備するものがある。 For example, propeller shafts used in automobiles such as 4WD vehicles and FR vehicles have a constant velocity universal joint called a cross groove type in order to have a structure that can cope with angular displacement due to a relative position change between a transmission and a differential. There is something.
図5〜図8はクロスグルーブ型等速自在継手を例示する。この等速自在継手は、図5および図6に示すように内輪1、外輪2、ボール3およびケージ4を主要な構成要素としている。内輪1は、その中心孔5にプロペラシャフトのスタブシャフト(図示せず)がスプライン嵌合により連結され、外周面に複数の直線状トラック溝6が軸方向に形成されている。外輪2は内輪1の外周に位置し、内周面に内輪1のトラック溝6と同数の直線状トラック溝7が軸方向に形成されている。内輪1と外輪2の間にケージ4が配置され、ボール3はケージ4のポケット8内に収容されている。
5 to 8 illustrate cross groove type constant velocity universal joints. As shown in FIGS. 5 and 6, the constant velocity universal joint includes an
内輪1のトラック溝6と外輪2のトラック溝7は、図7(ケージ4については図示省略)に示すように軸線Lに対して反対方向に傾斜した角度(トラック交叉角α)をなし、対をなす内輪1のトラック溝6と外輪2のトラック溝7との交叉部にボール3が組み込まれている。また、内輪1の隣接するトラック溝6および外輪2の隣接するトラック溝7は、図8に示すようにそれぞれ軸線Lに対して反対方向にトラック交叉角αだけ傾斜した状態に配置されている。
The
この種の等速自在継手は、非特許文献1および特許文献1に開示されている。
This type of constant velocity universal joint is disclosed in
非特許文献1には、4個以上(一般的には6個)のボールを有する基本的なクロスグルーブ型等速自在継手が示されており、内輪のトラック溝および外輪のトラック溝のトラック交叉角は、等速自在継手が最大作動角をとった時、対向するトラック溝が平行にならないような角度(一般的には13〜19°)に設計されている。また、内輪のトラック溝および外輪のトラック溝の横断面形状はゴシックアーチをなし、一般的にその溝径をボール径の1.01〜1.04とし、さらに、ボール中心を基準としてボールとトラック溝とが接触するボール接触中心とトラック溝の溝底中心とのなす角度であるボール接触角を30〜45°としている。
特許文献1には、通常のクロスグルーブ型等速自在継手において、ケージの外球面を外輪で固定するか、あるいはケージの内球面を内輪で固定することにより、固定式等速自在継手としている。
この等速自在継手では、内輪1のトラック溝6と外輪2のトラック溝7を前述したような構造、つまり、軸線Lに対して反対方向に傾斜した角度(トラック交叉角α)をなし、かつ、内輪1の隣接するトラック溝6および外輪2の隣接するトラック溝7を、それぞれ軸線Lに対して反対方向にトラック交叉角αだけ傾斜させた状態に配置している。
In this constant velocity universal joint, the
このように内輪1の隣接するトラック溝6および外輪2の隣接するトラック溝7のそれぞれが鏡像対称となるように配置されていることから、トルク負荷時、ボール3は、隣接するトラック溝6,7で互いに軸方向反対側へ飛び出そうとする。
As described above, the
従って、全てのボール3から作用される飛び出し力の合力によって、ボール3を保持するケージ4の継手軸方向位置が決まり、この状態で、内輪1からボール3を介して外輪2に駆動力および回転を伝達することができる。
Accordingly, the joint axial position of the cage 4 that holds the
ところで、前述したクロスグルーブ型等速自在継手を応用したアクチュエータの開発が要望されており、本出願人は、この要望に対して本発明を提案する。従って、本発明の目的とするところは、クロスグルーブ型等速自在継手の構造を一部変更することにより、その等速自在継手を応用したクロスグルーブアクチュエータを提供することにある。 Incidentally, there is a demand for the development of an actuator using the above-described cross groove type constant velocity universal joint, and the present applicant proposes the present invention in response to this demand. Accordingly, an object of the present invention is to provide a cross groove actuator that applies the constant velocity universal joint by partially changing the structure of the cross groove type constant velocity universal joint.
前述の目的を達成するため、本発明に係るクロスグルーブアクチュエータは、外周面に複数の直線状トラック溝を軸線に対して傾斜させた状態で軸方向に形成した内輪と、内周面に複数の直線状トラック溝を軸線に対して内輪のトラック溝と反対方向に傾斜させた状態で軸方向に形成した外輪と、内輪のトラック溝と外輪のトラック溝との交叉部に組み込まれたボールと、内輪の外周面と外輪の内周面との間に配されてボールを内輪のトラック溝と外輪のトラック溝との間で保持するケージとを備え、内輪の隣接するトラック溝および外輪の隣接するトラック溝をそれぞれ平行に配置したことを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, a cross groove actuator according to the present invention includes an inner ring formed in an axial direction in a state where a plurality of linear track grooves are inclined with respect to the axis on the outer peripheral surface, and a plurality of grooves on the inner peripheral surface. An outer ring formed in the axial direction in a state where the linear track groove is inclined in the opposite direction to the track groove of the inner ring with respect to the axis, and a ball incorporated at the intersection of the track groove of the inner ring and the track groove of the outer ring, A cage that is disposed between the outer peripheral surface of the inner ring and the inner peripheral surface of the outer ring and holds the ball between the track groove of the inner ring and the track groove of the outer ring, and adjacent to the track groove adjacent to the inner ring and the outer ring The track grooves are arranged in parallel to each other.
本発明では、内輪の隣接するトラック溝および外輪の隣接するトラック溝をそれぞれ平行に配置したことにより、アクチュエータとして動作させることが可能となる。 In the present invention, the adjacent track grooves of the inner ring and the adjacent track grooves of the outer ring are arranged in parallel, so that the actuator can be operated as an actuator.
つまり、従来のクロスグルーブ型等速自在継手では、内輪の隣接するトラック溝および外輪の隣接するトラック溝が軸線に対して反対方向に傾斜した状態に配置されていることから、トルク負荷時、ボールは、隣接するトラック溝で互いに軸方向反対側へ飛び出そうとし、全てのボールから作用される飛び出し力の合力によって、ボールを保持するケージの継手軸方向位置が決まり、この状態で、内輪からボールを介して外輪に駆動力および回転を伝達することができる。 That is, in the conventional cross-groove type constant velocity universal joint, the adjacent track groove of the inner ring and the adjacent track groove of the outer ring are arranged in a state inclined in the opposite direction with respect to the axis. The adjacent track grooves try to jump to opposite sides in the axial direction, and the resultant force of the balls acting on all the balls determines the joint axial position of the cage that holds the balls. The driving force and the rotation can be transmitted to the outer ring.
これに対して、本発明のクロスグルーブアクチュエータでは、内輪の隣接するトラック溝および外輪の隣接するトラック溝をそれぞれ平行に配置したことにより、トルク負荷時、トラック溝の交叉部に位置する全てのボールは同じ方向に飛び出そうとするため、その力によってケージを内輪あるいは外輪の軸方向に変位させることができる。このケージの変位を利用することにより、アクチュエータとして機能させることが可能となる。 In contrast, in the cross groove actuator of the present invention, the adjacent track grooves of the inner ring and the adjacent track grooves of the outer ring are arranged in parallel, so that all the balls positioned at the intersection of the track grooves when torque is applied. Since they try to jump out in the same direction, the force can displace the cage in the axial direction of the inner ring or the outer ring. By utilizing the displacement of the cage, it is possible to function as an actuator.
また、このクロスグルーブアクチュエータは、内輪と外輪との間で作動角をとった状態でも、アクチュエータとしての機能を失うことはない。さらに、トラックすきまが小さいクロスグルーブ型等速自在継手を基本構成としていることから、精度のよいアクチュエータを実現できる。なお、前述したケージの変位を適宜の手段により規制すれば、そのケージが変位規制端位置に達した時点からトルク伝達が可能なアクチュエータ、つまり等速自在継手とすることも可能である。 In addition, the cross groove actuator does not lose its function as an actuator even when the operating angle is set between the inner ring and the outer ring. Further, since the cross groove type constant velocity universal joint having a small track clearance is a basic configuration, a highly accurate actuator can be realized. If the displacement of the cage described above is restricted by an appropriate means, an actuator capable of transmitting torque from the time when the cage reaches the displacement restriction end position, that is, a constant velocity universal joint can be used.
本発明では、前述した構成におけるボールを6個以上とすることが望ましい。このようにボールを6個以上とすることにより、実質的に作動に関与するボールの個数が増加することから、アクチュエータの作動性が向上し、高角化の実現も容易となる。
In the present invention, it is desirable that the number of balls in the above-described configuration is six or more. By making the number of
本発明によれば、外周面に複数の直線状トラック溝を軸線に対して傾斜させた状態で軸方向に形成した内輪と、内周面に複数の直線状トラック溝を軸線に対して内輪のトラック溝と反対方向に傾斜させた状態で軸方向に形成した外輪と、内輪のトラック溝と外輪のトラック溝との交叉部に組み込まれたボールと、内輪の外周面と外輪の内周面との間に配されてボールを内輪のトラック溝と外輪のトラック溝との間で保持するケージとを備え、内輪の隣接するトラック溝および外輪の隣接するトラック溝をそれぞれ平行に配置したことにより、内輪および外輪にトルクまたは回転変位を入力することでもって、ケージを内輪あるいは外輪の軸方向に変位させるアクチュエータとして機能させることができる。 According to the present invention, an inner ring formed in the axial direction with a plurality of linear track grooves inclined with respect to the axis on the outer peripheral surface, and a plurality of linear track grooves formed on the inner peripheral surface of the inner ring with respect to the axis. An outer ring formed in an axial direction in a state of being inclined in the opposite direction to the track groove, a ball incorporated at the intersection of the track groove of the inner ring and the track groove of the outer ring, an outer peripheral surface of the inner ring, and an inner peripheral surface of the outer ring And a cage that holds the ball between the track groove of the inner ring and the track groove of the outer ring, and the adjacent track groove of the inner ring and the adjacent track groove of the outer ring are arranged in parallel, By inputting torque or rotational displacement to the inner ring and the outer ring, the cage can function as an actuator for displacing the cage in the axial direction of the inner ring or the outer ring.
本発明に係るクロスグルーブアクチュエータの実施形態を以下に詳述する。図1および図2はクロスグルーブアクチュエータの主要部構成を示す側面図および断面図である。図3は内輪と外輪を組み合わせた状態での両トラック溝を示す正面図、図4は内輪のトラック溝と外輪のトラック溝を別々に示す正面図である。なお、図4は内輪の外周面および外輪の外周面を平面的に展開した状態で示す。 Embodiments of the cross groove actuator according to the present invention will be described in detail below. FIG. 1 and FIG. 2 are a side view and a cross-sectional view showing the configuration of the main part of the cross groove actuator. FIG. 3 is a front view showing both track grooves in a state where the inner ring and the outer ring are combined, and FIG. 4 is a front view showing separately the track grooves of the inner ring and the track grooves of the outer ring. FIG. 4 shows the outer peripheral surface of the inner ring and the outer peripheral surface of the outer ring in a state of being developed in a plane.
このクロスグルーブアクチュエータは、図1および図2に示すように内輪11、外輪12、ボール13およびケージ14を主要な構成要素としている。内輪11は、その中心孔15に軸部材(図示せず)がスプライン嵌合により連結され、外周面に複数の直線状トラック溝16が軸方向に形成されている。外輪12は内輪11の外周に位置し、内周面に内輪11のトラック溝16と同数の直線状トラック溝17が軸方向に形成されている。内輪11と外輪12の間にケージ14が配置され、ボール13はケージ14のポケット18内に収容されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the cross groove actuator includes an
なお、図示の実施形態では、6個のボール13を組み込んだアクチュエータを説明しているが、ボール13は6個以上であってもよい。ボールを6個以上とすることにより、実質的に作動に関与するボールの個数が増加することから、アクチュエータの作動性が向上し、高角化の実現も容易となる。内輪11のトラック溝16および外輪12のトラック溝17の横断面形状はゴシックアーチをなし、ボール13は、内輪11のトラック溝16および外輪12のトラック溝17に対してアンギュラ接触する。
In the illustrated embodiment, an actuator incorporating six
内輪11のトラック溝16と外輪12のトラック溝17は、図3(ケージ14については図示省略)に示すように軸線Lに対して反対方向に角度(トラック交叉角α)をなし、対をなす内輪11のトラック溝16と外輪12のトラック溝17との交叉部にボール13が組み込まれている。また、図4および図5に示すように、内輪11の隣接するトラック溝16および外輪12の隣接するトラック溝17をそれぞれ平行に配置している。
The
以上のように、このクロスグルーブアクチュエータでは、内輪11の隣接するトラック溝16および外輪12の隣接するトラック溝17をそれぞれ平行に配置したことにより、アクチュエータとして動作させることが可能となる。
As described above, this cross groove actuator can be operated as an actuator by arranging the
つまり、内輪11の隣接するトラック溝16および外輪12の隣接するトラック溝17をそれぞれ平行に配置したことにより、トルク負荷時、トラック溝16,17の交叉部に位置する全てのボール13は同じ方向に飛び出そうとするため、その力によってケージ14を内輪11あるいは外輪12の軸方向に変位させることができる。このケージ14の変位を利用することにより、アクチュエータとして機能させることが可能となる。
That is, by arranging the
そのケージ14の変位方向は、トラック溝16,17の傾斜角(トラック交叉角α)と入力の回転またはトルクによって一意的に決定される。つまり、トラック溝16,17の傾斜角を所定値に設定した場合、例えば右回転の入力に対してケージ14が内輪11または外輪12に対して右側へ変位すれば、逆に、左回転の入力に対してケージ14が内輪11または外輪12に対して左側へ変位する。
The displacement direction of the
また、このクロスグルーブアクチュエータは、内輪11と外輪12との間で作動角をとった状態でも、アクチュエータとしての機能を失うことはないため、その自由度は大きい。この場合、ケージ14がなす角度は、内輪11と外輪12がなす作動角の1/2となる。さらに、ツェッパ型等速自在継手と比較してトラックすきまが小さいクロスグルーブ型等速自在継手を基本構成としていることから、ガタツキがなく、所定の変位量を得ることが容易な高精度のアクチュエータを実現できる。
In addition, the cross groove actuator has a high degree of freedom because it does not lose its function as an actuator even when the operating angle is set between the
なお、前述したケージ14の変位を適宜の手段により規制すれば、そのケージ14が変位規制位置に達した時点からトルク伝達が可能なアクチュエータとすることも可能である。つまり、そのケージ14が変位規制手段により停止した時点から、ケージ14が変位方向に位置決めされることになるので、同一入力に対して、内輪11からボール13を介して外輪12に駆動力および回転を伝達することができる等速自在継手として機能させることができる。
If the displacement of the
11 内輪
12 外輪
13 ボール
14 ケージ
16 トラック溝
17 トラック溝
11
Claims (2)
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JP2005314600A JP2007120647A (en) | 2005-10-28 | 2005-10-28 | Cross groove actuator |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101289491B1 (en) | 2011-08-08 | 2013-07-24 | 현대위아 주식회사 | Cross groove type constant velocity joint |
-
2005
- 2005-10-28 JP JP2005314600A patent/JP2007120647A/en not_active Withdrawn
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