JP2007211803A - Fixed type constant velocity universal joint - Google Patents

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Yoshihiko Hayama
佳彦 葉山
Kazuhiko Yoshida
和彦 吉田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixed type constant velocity universal joint used for transmitting driving force like a drive shaft and a propeller shaft, without imparting large adverse influence to durability, and restraining looseness in the rotational direction without adding a new part. <P>SOLUTION: This fixed type constant velocity universal joint has an outer ring of axially forming a plurality of track grooves at equal intervals in the circumferential direction on an inner spherical surface, an inner ring of axially forming a plurality of track grooves making a pair of the track grooves of the outer ring at equal intervals in the circumferential direction on an outer spherical surface, a plurality of balls transmitting torque by interposing between both track grooves of the outer ring and the inner ring, and a cage 40 of forming a pocket 41 at equal intervals in the circumferential direction for holding the balls by interposing between the inner spherical surface of the outer ring and the outer spherical surface of the inner ring. The pocket center O<SB>4</SB>of the cage 40 is offset to the anti-opening side of the outer ring from the joint center O. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は固定式等速自在継手に関し、詳しくは、自動車や各種産業機械の動力伝達系において使用されるもので、駆動側と従動側の二軸間で作動角度変位のみを許容する固定式等速自在継手に関する。   The present invention relates to a fixed type constant velocity universal joint, and more particularly to a fixed type that is used in power transmission systems of automobiles and various industrial machines, and that allows only an operating angle displacement between two axes of a driving side and a driven side. It relates to a universal joint.

例えば、自動車の動力伝達系において、エンジンから車輪に回転力を等速で伝達する手段としてのドライブシャフトやプロペラシャフトに使用される連結用継手の一種に固定式等速自在継手がある。この種の固定式等速自在継手は、自動車のステアリング用シャフトにも使用されている。   For example, in a power transmission system of an automobile, a fixed type constant velocity universal joint is one type of coupling joint used for a drive shaft or a propeller shaft as means for transmitting rotational force from an engine to wheels at a constant speed. This type of fixed type constant velocity universal joint is also used for a steering shaft of an automobile.

一般的に、固定式等速自在継手は、内球面に複数のトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した外側継手部材と、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を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した内側継手部材と、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。このケージの円周方向等間隔に、ボールを収容したポケットが形成されている。   Generally, a fixed type constant velocity universal joint has a pair of 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 pair of track grooves of the outer joint member on the outer spherical surface. A plurality of track grooves formed along the axial direction at equal intervals in the circumferential direction, and a plurality of grooves that transmit torque by being interposed between the track grooves of the outer joint member and the track grooves of the inner joint member. And 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. Pockets containing balls are formed at equal intervals in the circumferential direction of the cage.

特許文献１に開示された固定式等速自在継手は、外側継手部材と内側継手部材の各トラック溝間の距離をボール径に対して小さくし、トラック溝とボール間のすきまに締め代を与えて回転方向のガタツキを抑制する構造のものである。これにより、トルク損失が小さくて滑らかな回転を得ることができるステアリング用シャフトとして好適な固定式等速自在継手を実現している。   In the fixed type constant velocity universal joint disclosed in Patent Document 1, the distance between the track grooves of the outer joint member and the inner joint member is made smaller than the ball diameter, and a clearance is given to the clearance between the track groove and the ball. Thus, it is a structure that suppresses backlash in the rotational direction. As a result, a fixed type constant velocity universal joint suitable as a steering shaft capable of obtaining a smooth rotation with a small torque loss is realized.

特許文献２に開示された固定式等速自在継手は、弾性部材としてのばねを用いることにより、ボールを介してトラック溝間のすきまを詰めることにより、外側継手部材と内側継手部材との相対位置を詰めて両者間の回転方向のガタツキを抑制する構造のものである。これにより、ステアリング装置のように回転方向のガタツキを嫌う用途にも使用可能な固定式等速自在継手を実現している。
特開平７−３１７７９０号公報 特開２００３−１３００８２号公報 The fixed type constant velocity universal joint disclosed in Patent Document 2 uses a spring as an elastic member to close the clearance between the track grooves via the balls, thereby allowing the relative position between the outer joint member and the inner joint member. The structure in which the backlash in the rotational direction between the two is suppressed is reduced. As a result, a fixed type constant velocity universal joint that can be used for applications such as a steering device that does not like backlash in the rotational direction is realized.
JP-A-7-317790 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-130082

ところで、前述した特許文献１，２に開示された固定式等速自在継手は、外側継手部材と内側継手部材との間の回転方向のガタツキを抑制する構造を採用したことにより、ステアリング用シャフトに使用される連結用継手として好適である。   By the way, the fixed type constant velocity universal joint disclosed in Patent Documents 1 and 2 described above employs a structure that suppresses backlash in the rotational direction between the outer joint member and the inner joint member. It is suitable as a coupling joint to be used.

特許文献１の固定式等速自在継手のように、外側継手部材と内側継手部材の各トラック溝間の距離をボール径に対して小さくし、トラック溝とボール間のすきまに締め代を与える構造の場合、ステアリング用シャフトに使用される用途では継手の耐久性が問題にならない。   A structure in which the distance between the track grooves of the outer joint member and the inner joint member is made smaller than the ball diameter, and a clearance is given to the clearance between the track groove and the ball, as in the fixed type constant velocity universal joint of Patent Document 1. In this case, the durability of the joint is not a problem in the application used for the steering shaft.

しかしながら、ドライブシャフトやプロペラシャフトに使用される用途では、車両の駆動力を伝達することから、特許文献１のような構造は、継手の耐久性に大きな悪影響を与えることから、ドライブシャフトやプロペラシャフトのような用途には採用することが困難である。   However, in applications used for drive shafts and propeller shafts, since the driving force of the vehicle is transmitted, the structure as in Patent Document 1 has a great adverse effect on the durability of the joint. It is difficult to adopt for such applications.

また、特許文献２の固定式等速自在継手のように、外側継手部材と内側継手部材との相対位置を詰めるための構造に弾性部材としてのばねを採用した場合、車両の駆動力を伝達するドライブシャフトやプロペラシャフトに使用すると、弾性部材としてのばねの強度を十分に確保することが困難である。   Further, when a spring as an elastic member is employed in a structure for closing the relative positions of the outer joint member and the inner joint member as in the fixed type constant velocity universal joint of Patent Document 2, the driving force of the vehicle is transmitted. When used for a drive shaft or a propeller shaft, it is difficult to ensure sufficient strength of the spring as the elastic member.

一般的に、ドライブシャフトやプロペラシャフトに用いる固定式等速自在継手では、各部のガタツキが大きいと、動力が伝達される瞬間に部品同士が衝突することによる異音が発生する場合があり、各部のガタツキを可能な限り小さくすることが望ましい。   Generally, in fixed constant velocity universal joints used for drive shafts and propeller shafts, if the backlash of each part is large, abnormal noise may occur due to the collision of parts at the moment when power is transmitted. It is desirable to reduce as much as possible of rattling.

そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、ドライブシャフトやプロペラシャフト等のように駆動力を伝達する用途に用いられ、耐久性に大きな悪影響を与えることなく、新規部品を追加することなく、回転方向のガタツキを抑制し得る固定式等速自在継手を提供することにある。   Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to be used for an application for transmitting a driving force such as a drive shaft or a propeller shaft, and has a great adverse effect on durability. An object of the present invention is to provide a fixed type constant velocity universal joint capable of suppressing backlash in the rotational direction without giving new parts or adding new parts.

前記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、内球面に複数のトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した外側継手部材と、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を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材の両トラック溝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ポケットが円周方向等間隔に形成されたケージとを備え、ケージのポケット中心を継手中心から外側継手部材の反開口側にオフセットしたことを特徴とする。   As technical means for achieving the above object, the present invention provides 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 of the outer joint member on the outer spherical surface. A plurality of track grooves which are paired with the grooves and formed along the axial direction at equal intervals in the circumferential direction, and a plurality of torque grooves which are interposed between both track grooves of the outer joint member and the inner joint member. A cage having a ball and a pocket formed between the inner spherical surface of the outer joint member and the outer spherical surface of the inner joint member and holding the ball at equal intervals in the circumferential direction. It is characterized in that it is offset from the side opposite to the opening side of the outer joint member.

本発明では、ケージのポケット中心を継手中心から外側継手部材の反開口側にオフセットしたことにより、加工および組み立て時に発生する各部のすきまを可及的に小さくすることができ、各部のガタツキを抑制することが実現容易となる。この場合、新規部品を追加することなく、また、従前の加工工程内で対応することができるので、不所望なコストアップを招くことはない。   In the present invention, the cage pocket center is offset from the joint center to the opposite opening side of the outer joint member, so that the clearance between the parts generated during processing and assembly can be reduced as much as possible, and rattling of each part is suppressed. It becomes easy to realize. In this case, since it is possible to cope with the conventional machining process without adding a new part, an undesired increase in cost is not caused.

本発明において、ケージのポケット中心を継手中心から外側継手部材の反開口側にオフセットしたポケットオフセット量は、以下のように規定することができる。   In the present invention, the pocket offset amount obtained by offsetting the pocket center of the cage from the joint center to the side opposite to the opening side of the outer joint member can be defined as follows.

つまり、外側継手部材のトラック溝の曲率中心は内球面の中心に対して軸方向にオフセットされ、内側継手部材のトラック溝の曲率中心は外球面の中心に対して軸方向逆向きにオフセットされ、外側継手部材のトラック溝のオフセット量をｆ１、内側継手部材のトラック溝のオフセット量をｆ２、外側継手部材のトラック溝の曲率中心とボール中心とを結ぶ線分の長さをＰＣＲ１、内側継手部材のトラック溝の曲率中心とボール中心とを結ぶ線分の長さＰＣＲ２とした場合、次に示す連立方程式で求めることができる。
（ｘ−ｆ１）２＋ｙ２＝ＰＣＲ１ ２
（ｘ−ｆ２）２＋ｙ２＝ＰＣＲ２ ２
この式からケージのポケットオフセット量Ｘ０は、

Figure 2007211803
となる。 That is, the center of curvature of the track groove of the outer joint member is offset in the axial direction with respect to the center of the inner spherical surface, and the center of curvature of the track groove of the inner joint member is offset in the axial direction opposite to the center of the outer spherical surface, The offset amount of the track groove of the outer joint member is f 1 , the offset amount of the track groove of the inner joint member is f 2 , the length of the line segment connecting the center of curvature of the track groove of the outer joint member and the ball center is PCR 1 , If the length PCR 2 of the line segment connecting the center of curvature and the ball center of the track grooves of the inner joint member can be obtained by simultaneous equations shown below.
(X−f 1 ) 2 + y 2 = PCR 1 2
(X−f 2 ) 2 + y 2 = PCR 2 2
From this equation, the cage pocket offset X 0 is
Figure 2007211803
 It becomes.

上式は、実際上、継手の構成部品の寸法公差やバラツキが存在することから、外側継手部材のトラック溝のオフセット量ｆ１と内側継手部材のトラック溝のオフセット量ｆ２が異なる値となる場合に基づくものである。 The above equation, in practice, since the dimensional tolerance or variation of the joint components are present, an offset amount f 2 different values of the track grooves of the offset amount f 1 and the inner joint member of the track grooves of the outer joint member It is based on the case.

上式を満足するＸ０を求めるためには，すべての外側継手部材および内側継手部材それぞれのオフセット量およびトラック溝の曲率中心を求めなければならないが，実際の設計値および実験結果を考慮して，外側継手部材のトラック溝の曲率中心とボール中心とを結ぶ線分の長さと内側継手部材のトラック溝の曲率中心とボール中心とを結ぶ線分の長さの平均値をＰＣＲとすると、ケージのポケットオフセット量Ｘ０は，簡易的に、
０．００１・ＰＣＲ≦Ｘ０≦０．０４・ＰＣＲ
の範囲に規定することができる。 To determine the X 0 which satisfies the above formula, but must seek the center of curvature of all of the respective outer joint member and the inner joint member offset amount and the track grooves, in consideration of the actual design values and experimental results , If the average value of the length of the line connecting the center of curvature of the track groove of the outer joint member and the center of the ball and the length of the line connecting the center of curvature of the track groove of the inner joint member and the center of the ball is PCR, pocket offset amount X 0 of, in a simple manner,
0.001 · PCR ≤ X 0 ≤ 0.04 · PCR
Can be specified in the range of

ここで、Ｘ０が０．００１・ＰＣＲより小さいと、従来の固定式等速自在継手のように円周方向のガタツキが大きく、逆に、Ｘ０が０．０４・ＰＣＲより大きいと、円周方向のガタツキが完全に詰まってしまい、ドライブシャフトやプロペラシャフトとしての耐久性を低下させる要因となる。 Here, the X 0 is smaller than 0.001 · PCR, large circumferential backlash as in a conventional fixed type constant velocity universal joint, on the contrary, and X 0 is larger than 0.04 · PCR, circles The backlash in the circumferential direction is completely clogged, causing a decrease in durability as a drive shaft or a propeller shaft.

本発明によれば、ケージのポケット中心を継手中心から外側継手部材の反開口側にオフセットしたことにより、加工および組み立て時に発生する各部のすきまを可及的に小さくすることができ、各部のガタツキを抑制することが実現容易となる。この場合、新規部品を追加することなく、また、従前の加工工程内で対応することができるので、不所望なコストアップを招くことはない。その結果、耐久性に大きな悪影響を与えることなく、ドライブシャフトやプロペラシャフトのように動力を伝達する用途に用いることができる。   According to the present invention, by offsetting the cage pocket center from the joint center to the side opposite to the opening side of the outer joint member, it is possible to reduce the gap between the parts generated during processing and assembly as much as possible. It becomes easy to realize the suppression. In this case, since it is possible to cope with the conventional machining process without adding a new part, an undesired increase in cost is not caused. As a result, it can be used for applications such as drive shafts and propeller shafts that transmit power without significantly adversely affecting durability.

本発明に係る固定式等速自在継手の実施形態を以下に詳述する。   An embodiment of a fixed type constant velocity universal joint according to the present invention will be described in detail below.

図１は実施形態における固定式等速自在継手の縦断面図、図２は図１の右側面図である。同図に示す固定式等速自在継手は、外輪１０と、内輪２０と、ボール３０と、ケージ４０を主要な構成要素としている。この固定式等速自在継手によって連結すべき二軸、例えば従動側の回転軸（図示せず）を外輪１０と結合し、駆動側の回転軸（図示せず）を結合して、両者が角度をなした状態でも等速でトルクを伝達するようになっている。   FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a fixed type constant velocity universal joint in the embodiment, and FIG. 2 is a right side view of FIG. The fixed type constant velocity universal joint shown in the figure has an outer ring 10, an inner ring 20, a ball 30 and a cage 40 as main components. Two shafts to be connected by this fixed type constant velocity universal joint, for example, a driven rotary shaft (not shown) is connected to the outer ring 10, and a drive rotary shaft (not shown) is connected to each other. Torque is transmitted at a constant speed even in a state where

外側継手部材としての外輪１０はマウス部１１とステム部（図示せず）とからなり、ステム部にて従動側の回転軸とトルク伝達可能に結合する。マウス部１１は一端にて開口した椀状で、その内球面１２に、軸方向に延びた複数のトラック溝１３が円周方向等間隔に形成されている。そのトラック溝１３はマウス部１１の開口端まで延びている。   The outer ring 10 as an outer joint member includes a mouth portion 11 and a stem portion (not shown), and is coupled to the driven side rotation shaft so as to transmit torque at the stem portion. The mouse portion 11 has a bowl shape opened at one end, and a plurality of track grooves 13 extending in the axial direction are formed on the inner spherical surface 12 at equal intervals in the circumferential direction. The track groove 13 extends to the open end of the mouse portion 11.

内側継手部材としての内輪２０は、その外球面２２に、軸方向に延びた複数のトラック溝２３が円周方向等間隔に形成されている。そのトラック溝２３は内輪２０の軸方向に切り通されている。内輪２０は駆動側の回転軸とトルク伝達可能に結合するためのスプライン孔２４を有している。   The inner ring 20 as an inner joint member has a plurality of track grooves 23 extending in the axial direction formed on the outer spherical surface 22 at equal intervals in the circumferential direction. The track groove 23 is cut in the axial direction of the inner ring 20. The inner ring 20 has a spline hole 24 for coupling with a drive-side rotation shaft so as to be able to transmit torque.

外輪１０のトラック溝１３と内輪２０のトラック溝２３とは対をなし、各対のトラック溝１３，２３で構成されるボールトラックに１個ずつ、トルク伝達要素としてのボール３０が転動可能に組み込んである。ボール３０は外輪１０のトラック溝１３と内輪２０のトラック溝２３との間に介在してトルクを伝達する。   The track groove 13 of the outer ring 10 and the track groove 23 of the inner ring 20 form a pair, and one ball 30 as a torque transmitting element can roll on each of the ball tracks constituted by the pair of track grooves 13, 23. It is incorporated. The ball 30 is interposed between the track groove 13 of the outer ring 10 and the track groove 23 of the inner ring 20 to transmit torque.

各ボール３０は、外輪１０と内輪２０との間に介在したケージ４０によって保持されている。ケージ４０は、複数のポケット４１が円周方向等間隔に形成され、そのポケット４１内にボール３０がそれぞれ収容されている。ボール３０の数、換言すれば、トラック溝１３，２３の数は任意であるが、例を挙げるならば６あるいは８である。特に、ボール３０が８個の場合、コンパクトな等速自在継手を実現することができる。   Each ball 30 is held by a cage 40 interposed between the outer ring 10 and the inner ring 20. In the cage 40, a plurality of pockets 41 are formed at equal intervals in the circumferential direction, and the balls 30 are accommodated in the pockets 41, respectively. The number of balls 30, in other words, the number of track grooves 13 and 23 is arbitrary, but 6 or 8 for example. In particular, when the number of balls 30 is eight, a compact constant velocity universal joint can be realized.

この継手では、大きな作動角θを取り得る構造とするため、外輪１０のトラック溝１３の曲率中心Ｏ１と、内輪２０のトラック溝２３の曲率中心Ｏ２とは、継手中心Ｏに対して等距離ｆだけ軸方向に逆向きにオフセットさせている（トラックオフセット）。このトラックオフセットを設けたことにより、対をなす外輪１０のトラック溝１３と内輪２０のトラック溝２３とで構成されるボールトラックは、外輪１０のマウス部１１の奥側から開口端側に向かって径方向間隔が徐々に拡大する楔状を呈している。 Since this joint has a structure that can have a large operating angle θ, the curvature center O 1 of the track groove 13 of the outer ring 10 and the curvature center O 2 of the track groove 23 of the inner ring 20 are equal to the joint center O. The distance f is offset in the opposite direction in the axial direction (track offset). By providing this track offset, the ball track constituted by the track groove 13 of the outer ring 10 and the track groove 23 of the inner ring 20 which form a pair is directed from the back side of the mouth portion 11 of the outer ring 10 toward the opening end side. It has a wedge shape in which the radial interval gradually increases.

図３は理想的な設計に基づく固定式等速自在継手で、作動角０°における状態を示す。同図に示すように作動角０°における外輪１０のトラック溝１３の曲率中心Ｏ１とボール３０の中心Ｏ３とを結ぶ線分の長さ、および内輪２０のトラック溝２３の曲率中心Ｏ２とボール３０の中心Ｏ３とを結ぶ線分の長さをＰＣＲ（ボール３０の中心軌跡半径値）とすると、ボール３０が外輪１０のトラック溝１３を移動するときのボール中心の軌跡Ｌ１と、ボール３０が内輪２０のトラック溝２３を移動するときのボール中心の軌跡Ｌ２との交点は、継手中心Ｏを含む継手中心面上に存在し、ボールの中心Ｏ３がこの位置に決定される。 FIG. 3 shows a fixed type constant velocity universal joint based on an ideal design and shows a state at an operating angle of 0 °. As shown in the figure, the length of the line segment connecting the center of curvature O 1 of the track groove 13 of the outer ring 10 and the center O 3 of the ball 30 at the operating angle of 0 ° and the center of curvature O 2 of the track groove 23 of the inner ring 20 are shown. If the length of the line segment connecting the ball 30 and the center O 3 of the ball 30 is defined as PCR (center locus radius value of the ball 30), the ball center locus L 1 when the ball 30 moves in the track groove 13 of the outer ring 10 and , the intersection of the locus L 2 of the ball centers when the ball 30 moves track grooves 23 of the inner ring 20 is present on the joint center plane including the joint center O, the center O 3 of the ball is determined in this position The

なお、外輪１０のトラック溝１３の曲率中心Ｏ１と、内輪２０のトラック溝２３の曲率中心Ｏ２とは、継手中心Ｏに対して等距離ｆだけオフセットされていることから、外輪１０のトラック溝１３の曲率中心Ｏ１とボール３０の中心Ｏ３とを結ぶ線分の長さＰＣＲと、内輪２０のトラック溝２３の曲率中心Ｏ２とボール３０の中心Ｏ３とを結ぶ線分の長さＰＣＲとは同一である。 The center of curvature O 1 of the track groove 13 of the outer ring 10 and the center of curvature O 2 of the track groove 23 of the inner ring 20 are offset from the joint center O by an equal distance f. The length PCR of the line segment connecting the center of curvature O 1 of the groove 13 and the center O 3 of the ball 30, and the length of the line segment connecting the center of curvature O 2 of the track groove 23 of the inner ring 20 and the center O 3 of the ball 30. It is the same as PCR.

実際上、固定式等速自在継手の各構成部品には寸法公差やばらつきが存在するため、各構成部品間にガタツキが生じる。このガタツキにより各構成部品をスムーズに組み立てることができるようになっている。従って、外輪１０のトラック溝１３のオフセット量と内輪２０のトラック溝２３のオフセット量は異なり、また、外輪１０のトラック溝１３の曲率中心Ｏ１とボール３０の中心Ｏ３とを結ぶ線分の長さと、内輪２０のトラック溝２３の曲率中心Ｏ２とボール３０の中心Ｏ３とを結ぶ線分の長さも異なることになる。 In practice, each component of the fixed type constant velocity universal joint has dimensional tolerances and variations, and thus there is a backlash between the components. This backlash allows each component to be assembled smoothly. Accordingly, the offset amount of the track groove 13 of the outer ring 10 and the offset amount of the track groove 23 of the inner ring 20 are different, and the line segment connecting the center of curvature O 1 of the track groove 13 of the outer ring 10 and the center O 3 of the ball 30 is different. The length and the length of the line segment connecting the center of curvature O 2 of the track groove 23 of the inner ring 20 and the center O 3 of the ball 30 are also different.

図４は実際の固定式等速自在継手で、作動角０°の状態を示す。同図に示すように外輪１０のトラック溝１３のオフセット量をｆ１、内輪２０のトラック溝２３のオフセット量をｆ２、作動角０°における外輪１０のトラック溝１３の曲率中心Ｏ１とボール３０の中心Ｏ３とを結ぶ線分の長さをＰＣＲ１、内輪２０のトラック溝２３の曲率中心Ｏ２とボール３０の中心Ｏ３とを結ぶ線分の長さをＰＣＲ２とすると、ボール３０が外輪１０のトラック溝１３を移動するときのボール中心の軌跡Ｌ１と、ボール３０が内輪２０のトラック溝２３を移動するときのボール中心の軌跡Ｌ２との交点は、継手中心Ｏよりも外輪１０の反開口側に移動する。その移動量を図中のＸ０で示す。その結果、ボール３０はケージ４０によって継手中心Ｏに保持されるため、外輪１０のトラック溝１３とボール３０との間、および内輪２０のトラック溝２３とボール３０との間のそれぞれにすきまδが生じることになる。 FIG. 4 shows an actual fixed type constant velocity universal joint in a state where the operating angle is 0 °. As shown in the figure, the offset amount of the track groove 13 of the outer ring 10 is f 1 , the offset amount of the track groove 23 of the inner ring 20 is f 2 , the center of curvature O 1 of the track groove 13 of the outer ring 10 and the ball at an operating angle of 0 °. When the length of the line connecting the center O 3 of the PCR 30 is PCR 1 and the length of the line connecting the center of curvature O 2 of the track groove 23 of the inner ring 20 and the center O 3 of the ball 30 is PCR 2 , The intersection of the ball center locus L 1 when the ball 30 moves in the track groove 13 of the outer ring 10 and the ball center locus L 2 when the ball 30 moves in the track groove 23 of the inner ring 20 is from the joint center O. Also moves to the opposite side of the outer ring 10. The amount of movement is indicated by X0 in the figure. As a result, since the ball 30 is held at the joint center O by the cage 40, there is a clearance δ between the track groove 13 of the outer ring 10 and the ball 30, and between the track groove 23 of the inner ring 20 and the ball 30, respectively. Will occur.

そこで、この外輪１０のトラック溝１３とボール３０との間、および内輪２０のトラック溝２３とボール３０との間に生じたすきまδを詰めるため、この実施形態の固定式等速自在継手では、図５に示すようにケージ４０のポケット中心Ｏ４（ポケット４１の軸方向寸法ＷのＷ／２位置）を継手中心Ｏから外輪１０の反開口側にオフセットする。そのポケットオフセット量を図中のＸ０（図４参照）とする。 Therefore, in order to close the gap δ generated between the track groove 13 of the outer ring 10 and the ball 30 and between the track groove 23 of the inner ring 20 and the ball 30, the fixed constant velocity universal joint of this embodiment As shown in FIG. 5, the pocket center O 4 of the cage 40 (W / 2 position of the axial dimension W of the pocket 41) is offset from the joint center O to the side opposite to the opening of the outer ring 10. The pocket offset amount is assumed to be X 0 (see FIG. 4) in the figure.

このようにケージ４０のポケット中心Ｏ４を継手中心Ｏから外輪１０の反開口側にオフセットしたことにより、図４の一点鎖線で示すようにボール３０の中心Ｏ３を外輪１０の反開口側にポケットオフセット量Ｘ０だけ移動させることで、外輪１０のトラック溝１３とボール３０との間、および内輪２０のトラック溝２３とボール３０との間に生じたすきまδを詰めることができ、外輪１０と内輪２０との間での円周方向のガタツキを抑制することが可能となる。この場合、新規部品を追加することなく、また、従前の加工工程内で対応することができるので、不所望なコストアップを招くことはない。その結果、耐久性に大きな悪影響を与えることなく、ドライブシャフトやプロペラシャフトのように動力を伝達する用途に用いることができる。 By offsetting the pocket center O 4 of the cage 40 from the joint center O to the side opposite to the opening side of the outer ring 10 in this way, the center O 3 of the ball 30 is set to the side opposite to the opening side of the outer ring 10 as shown by the one-dot chain line in FIG. By moving the pocket offset amount X 0, the gap δ generated between the track groove 13 of the outer ring 10 and the ball 30 and between the track groove 23 of the inner ring 20 and the ball 30 can be reduced. It is possible to suppress backlash in the circumferential direction between the inner ring 20 and the inner ring 20. In this case, since it is possible to cope with the conventional machining process without adding a new part, an undesired increase in cost is not caused. As a result, it can be used for applications such as drive shafts and propeller shafts that transmit power without significantly adversely affecting durability.

このケージ４０のポケット中心Ｏ４を継手中心Ｏから外輪１０の反開口側にオフセットしたポケットオフセット量Ｘ０は、以下の連立方程式で求めることができる。
（ｘ−ｆ１）２＋ｙ２＝ＰＣＲ１ ２
（ｘ−ｆ２）２＋ｙ２＝ＰＣＲ２ ２
この式からケージ４０のポケットオフセット量Ｘ０は、

Figure 2007211803
となる。 The pocket offset amount X 0 obtained by offsetting the pocket center O 4 of the cage 40 from the joint center O to the opposite side of the outer ring 10 can be obtained by the following simultaneous equations.
(X−f 1 ) 2 + y 2 = PCR 1 2
(X−f 2 ) 2 + y 2 = PCR 2 2
Pocket offset X 0 of the cage 40 from this equation,
Figure 2007211803
 It becomes.

上式は、実際上、継手の構成部品の寸法公差やバラツキが存在することから、外輪１０のトラック溝１３のオフセット量ｆ１と内輪２０のトラック溝２３のオフセット量ｆ２が異なる値となる場合に基づくものである。 In the above formula, since there are actually dimensional tolerances and variations in the components of the joint, the offset amount f 1 of the track groove 13 of the outer ring 10 and the offset amount f 2 of the track groove 23 of the inner ring 20 are different values. It is based on the case.

上式を満足するＸ０を求めるためには，すべての外輪１０および内輪２０それぞれのオフセット量およびトラック溝１３，２３の曲率中心を求めなければならないが，実際の設計値および実験結果を考慮して，外輪１０のトラック溝１３の曲率中心Ｏ１とボール３０の中心Ｏ３とを結ぶ線分の長さと、内輪２０のトラック溝２３の曲率中心Ｏ２とボール３０の中心Ｏ３とを結ぶ線分の長さの平均値をＰＣＲとすると、ケージ４０のポケットオフセット量Ｘ０は，簡易的に、
０．００１・ＰＣＲ≦Ｘ０≦０．０４・ＰＣＲ
の範囲に規定することができる。 To determine the X 0 which satisfies the above formula, but must seek the center of curvature of all of the outer ring 10 and inner ring 20 each of the offset amount and the track grooves 13 and 23, taking into account the actual design values and experimental results Thus, the length of the line connecting the center of curvature O 1 of the track groove 13 of the outer ring 10 and the center O 3 of the ball 30 and the center of curvature O 2 of the track groove 23 of the inner ring 20 and the center O 3 of the ball 30 are connected. When the average length of the line segment to PCR, pocket offset X 0 of the cage 40, simply,
0.001 · PCR ≤ X 0 ≤ 0.04 · PCR
Can be specified in the range of

図６はケージ４０のポケットオフセット量Ｘ０に対する円周方向のガタツキの関係を示すものである。同図に示すようにＸ０が０．００１・ＰＣＲより小さいと、従来の固定式等速自在継手のように円周方向のガタツキが大きく、逆に、Ｘ０が０．０４・ＰＣＲより大きいと、円周方向のガタツキの変化がなくなる。 6 shows the relationship between the circumferential backlash against pocket offset X 0 of the cage 40. And X 0 as shown in the figure is less than 0.001 · PCR, large circumferential backlash, conversely, X 0 is larger than 0.04 · PCR as in the conventional fixed type constant velocity universal joint Then, there is no change in the play in the circumferential direction.

図７は継手の作動角に対する十字作動トルクの特性を示すものである。図中の実線は、Ｘ０＝０で従来の場合、破線は、０．００１・ＰＣＲ≦Ｘ０≦０．０４・ＰＣＲの範囲内にある場合、一点鎖線は、Ｘ０が０．０４・ＰＣＲより大きい範囲外の場合を示す。Ｘ０が０．０４・ＰＣＲより大きくなると、円周方向のガタツキが完全に詰まってしまい、同図に示すように大きな作動角をとった時のトルクが上昇する傾向となる。これは、ドライブシャフトやプロペラシャフトとしての耐久性を低下させる要因となる。 FIG. 7 shows the characteristics of the cross operating torque with respect to the operating angle of the joint. In the figure, the solid line is X 0 = 0 and in the conventional case, the broken line is within the range of 0.001 · PCR ≦ X 0 ≦ 0.04 · PCR, and the alternate long and short dash line indicates that X 0 is 0.04 · The case outside the range larger than the PCR is shown. If X 0 is larger than 0.04 · PCR, circumferential backlash will completely clogged, it tends to torque when taking a large operating angle as shown in FIG rises. This is a factor that decreases the durability of the drive shaft and the propeller shaft.

なお、以上で説明した実施形態では、バーフィールド型等速自在継手（ＢＪ）に適用した場合について説明したが、アンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）などの他の構造を有する等速自在継手にも適用可能である。   In the embodiment described above, the case where it is applied to a Barfield type constant velocity universal joint (BJ) has been described. However, the constant velocity universal having another structure such as an undercut free type constant velocity universal joint (UJ). It can also be applied to joints.

また、ガタツキが詰まることによる動作性および耐久性の向上を図るため、ウレア系のグリースを適用することも望ましい。さらに、トラック溝を研磨していない鍛造仕上げの外輪および内輪を持つ継手に対して適用すれば、鍛造仕上げ品の公差範囲の大きさを補ってガタツキの少ない継手を提供することができる。   It is also desirable to apply urea-based grease in order to improve operability and durability due to clogging. Furthermore, when applied to a joint having a forged finished outer ring and an inner ring in which the track groove is not polished, it is possible to provide a joint with less play by compensating for the tolerance range of the forged finished product.

本発明に係る固定式等速自在継手の実施形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing an embodiment of a fixed type constant velocity universal joint concerning the present invention. 図１の右側面図である。It is a right view of FIG. 理想的な設計に基づく等速自在継手を示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows the constant velocity universal joint based on an ideal design. 実際の等速自在継手を示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows an actual constant velocity universal joint. ケージのポケットを示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows the pocket of a cage. ケージのポケットオフセット量に対する円周方向のガタツキの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the play of the circumferential direction with respect to the pocket offset amount of a cage. 継手の作動角に対する十字作動トルクの特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the cross operation torque with respect to the operating angle of a coupling.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 外側継手部材（外輪）
１２ 外側継手部材（外輪）の内球面
１３ 外側継手部材（外輪）のトラック溝
２０ 内側継手部材（内輪）
２２ 内側継手部材（内輪）の外球面
２３ 内側継手部材（内輪）のトラック溝
３０ ボール
４０ ケージ
４１ ポケット
Ｏ 継手中心
Ｏ１ 外側継手部材（外輪）のトラック溝の曲率中心
Ｏ２ 内側継手部材（内輪）のトラック溝の曲率中心
Ｏ３ ボールの中心
Ｏ４ ポケットの中心
Ｘ０ ポケットオフセット量 10 Outer joint member (outer ring)
12 Inner spherical surface of outer joint member (outer ring) 13 Track groove of outer joint member (outer ring) 20 Inner joint member (inner ring)
22 Outer spherical surface of inner joint member (inner ring) 23 Track groove of inner joint member (inner ring) 30 Ball 40 Cage 41 Pocket O Joint center O 1 Center of curvature of track groove of outer joint member (outer ring) O 2 Inner joint member (inner ring) ) Track groove curvature center O) 3 ball center O 4 pocket center X 0 pocket offset

Claims (3)

内球面に複数のトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した外側継手部材と、外球面に前記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を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した内側継手部材と、前記外側継手部材と内側継手部材の両トラック溝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ポケットが円周方向等間隔に形成されたケージとを備え、前記ケージのポケット中心を継手中心から外側継手部材の反開口側にオフセットしたことを特徴とする固定式等速自在継手。   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 plurality of track grooves that are paired with the track grooves of the outer joint member on the outer spherical surface are arranged at equal intervals in the circumferential direction. An inner joint member formed along the axial direction, a plurality of balls that are interposed between both track grooves of the outer joint member and the inner joint member, and an inner spherical surface of the outer joint member and an inner joint member. A cage that is interposed between the outer spherical surface and holds the ball at equal intervals in the circumferential direction, and the pocket center of the cage is offset from the joint center to the opposite side of the outer joint member. Fixed constant velocity universal joint. 前記外側継手部材のトラック溝の曲率中心は内球面の中心に対して軸方向にオフセットされ、前記内側継手部材のトラック溝の曲率中心は外球面の中心に対して軸方向逆向きにオフセットされ、外側継手部材のトラック溝のオフセット量をｆ１、内側継手部材のトラック溝のオフセット量をｆ２、外側継手部材のトラック溝の曲率中心とボール中心とを結ぶ線分の長さをＰＣＲ１、内側継手部材のトラック溝の曲率中心とボール中心とを結ぶ線分の長さＰＣＲ２とした場合、前記ケージのポケットオフセット量Ｘ０を、
Figure 2007211803
 とした請求項１に記載の固定式等速自在継手。 The center of curvature of the track groove of the outer joint member is offset in the axial direction with respect to the center of the inner spherical surface, and the center of curvature of the track groove of the inner joint member is offset in the axial direction opposite to the center of the outer spherical surface, The offset amount of the track groove of the outer joint member is f 1 , the offset amount of the track groove of the inner joint member is f 2 , the length of the line segment connecting the center of curvature of the track groove of the outer joint member and the ball center is PCR 1 , If the length PCR 2 of the line segment connecting the center of curvature and the ball center of the track grooves of the inner joint member, the pockets offset X 0 of the cage,
Figure 2007211803
 The fixed type constant velocity universal joint according to claim 1. 前記外側継手部材のトラック溝のオフセット量と内側継手部材のトラック溝のオフセット量が等しく、外側継手部材のトラック溝の曲率中心とボール中心とを結ぶ線分の長さと内側継手部材のトラック溝の曲率中心とボール中心とを結ぶ線分の長さの平均値をＰＣＲとした場合、前記ケージのポケットオフセット量Ｘ０を、
０．００１・ＰＣＲ≦Ｘ０≦０．０４・ＰＣＲ
とした請求項１に記載の固定式等速自在継手。 The offset amount of the track groove of the outer joint member is equal to the offset amount of the track groove of the inner joint member, the length of the line segment connecting the center of curvature of the track groove of the outer joint member and the ball center, and the track groove of the inner joint member. When the average value of the length of the line segment connecting the center of curvature and the center of the ball is PCR, the pocket pocket offset X 0 of the cage is
0.001 · PCR ≤ X 0 ≤ 0.04 · PCR
The fixed type constant velocity universal joint according to claim 1.
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