JP2009058074A

JP2009058074A - ダブルオフセット型等速自在継手

Info

Publication number: JP2009058074A
Application number: JP2007226667A
Authority: JP
Inventors: Toru Yamase; 徹山瀬
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2009-03-19

Abstract

【課題】ダブルオフセット型等速自在継手が作動角をとったとき軸方向移動量が減少するという問題点を除去する。
【解決手段】ダブルオフセット型等速自在継手は、円筒形の内周面12に軸方向に延びるボール溝14を円周方向等間隔に形成した外輪10と、球面状の外周面22に軸方向に延びるボール溝24を円周方向等間隔に形成した内輪20と、対をなす外輪のボール溝14と内輪のボール溝24との間に介在させたボール30と、ボール30を収容するポケット42を円周方向に所定間隔で形成したケージ40とを有し、内輪20のボール溝24の断面形状が、継手中心から端部に向かって次第に小径となっている。
【選択図】図１

Description

この発明はダブルオフセット型等速自在継手に関するもので、自動車や各種産業機械の動力伝達装置に利用することができる。

前輪駆動車や独立懸架方式の後輪駆動車の駆動軸には、角度変位および軸方向変位を許容するしゅう動式等速自在継手が用いられている。ダブルオフセット型等速自在継手は、外側継手部材と内側継手部材との間で軸方向変位が可能なしゅう動式等速自在継手であって、図８に示すように、円筒形の内周面１２に軸方向に延びるボール溝１４を円周方向に等間隔で形成した外輪１０と、球面状の外周面２２に軸方向に延びるボール溝２４を円周方向に等間隔で形成した内輪２０と、対をなす外輪のボール溝１４と内輪のボール溝２４との間に介在させたボール３０と、すべてのボール３０を同一平面内に保持するケージ４０とで構成されている。ケージ４０にはボール３０を収容するためのポケット４２が円周方向に所定間隔で形成してある。ケージ４０の外周面４４には外輪１０の内周面１２と接する凸球面部分があり、内周面４６には内輪２０の外周面２２と接する凸球面部分がある。外周面４４の凸球面部分の球面中心と内周面４６の凹球面部分の球面中心が継手中心Ｏを挟んで軸方向両側に等距離だけオフセットさせてある。

従来のダブルオフセット型等速自在継手は、走行時や停止時のアイドリング時の振動を吸収するため、図９に示すように、ケージ４０の内周面４６の凹球面部分の中央部にフラット面４８を設けて、内輪２０とケージ４０との間に約１ｍｍの軸方向がたが設けてある。また、ケージ４０のポケット４２とボール３０との間にはわずかな軸方向すきまが設けてある。ポケット４２は、ボール中心の軸方向の位置が、ケージ４０の外周面４４の凸球面部分の中心から内周面４６の凹球面部分の中心（フラット面４８の軸方向二等分位置でもある。）までの距離の二等分位置に配置されるように設定してある。
特公昭４８−０３８６５３号公報実公昭６３−００２６６５号公報

図１０に示すように、ダブルオフセット型等速自在継手が作動角θをとった状態で、内輪２０がケージ４０の内周面４６の凹球面部分内で軸方向に移動したとき、その凹球面部分と内輪２０の外周面２２が接触するよりも先にボール３０が外輪１０のボール溝１４の底面または側面に接触して、作動角θが０°のときに比べて軸方向移動量が減少するという問題がある。

図１１は、矢印で示すように内輪２０が外輪奥側に移動したときの外輪１０、内輪２０、ボール３０、ケージ４０の位置関係を示している。内輪２０がケージ４０の内周面４６の凹球面部分の外輪奥側に押し付けられたとき、ボール３０と外輪１０のボール溝１４との接触が内輪２０の外周面２２とケージ４０の内周面４６の凹球面部分との接触よりも先行し、その結果、作動角θが０°のとき（図８参照）よりも軸方向移動量が減少する。

図１２は、矢印で示すように内輪２０が外輪入口側に移動したときの外輪１０、内輪２０、ボール３０、ケージ４０の位置関係を示している。内輪２０がケージ４０の内周面４６の凹球面部分の外輪入口側に押し付けられても、ボール３０と外輪１０のボール溝１４との間にはすきまが存在する。したがって、作動角θが０°のとき（図８参照）に比べて軸方向移動量は減少しない。ただし、ケージ４０の姿勢によっては軸方向移動量が減少する場合もある。

継手が作動角θをとると（図１０）、言い換えれば、外輪１０の軸線と内輪２０の軸線が角度θをなすと、対をなす外輪１０のボール溝１４と内輪２０のボール溝２４が角度θのくさび状となり、そのくさび内にボール３０を配置した状態となる。したがって、図１０の下側に位置するボールについて見てみると、内輪３０が外輪入口側に向かって移動するときは、図１２に示すように、ボール３０がくさびから脱出することになるが、逆に内輪３０が外輪奥側に向かって移動するときは、図１１に示すように、ボール３０がくさびに食い込む格好になる。このため、軸方向移動量すなわちプランジング量が制限され作動角をとらない場合に比べて短くなることがある。なお、内輪２０とケージ４０との間にがたがあまりない場合には、内輪２０と外周面２２がほぼ同時に移動することになるため、このような不具合は生じない。

この発明の目的は、上述のように作動角θをとったとき軸方向移動量が減少するという問題を除去することにある。

この発明は、内輪のボール溝の断面形状を、継手中心から内輪の端部に向かって次第に小径となすことによって課題を解決したものである。
すなわち、この発明のダブルオフセット型等速自在継手は、円筒形の内周面に軸方向に延びるボール溝を円周方向等間隔に形成した外輪と、球面状の外周面に軸方向に延びるボール溝を円周方向等間隔に形成した内輪と、対をなす外輪のボール溝と内輪のボール溝との間に介在させたボールと、ボールを収容するポケットを円周方向に所定間隔で形成したケージとを有し、内輪のボール溝の断面形状が、継手中心から端部に向かって次第に小径となっていることを特徴とする。

内輪の外周面とケージの内周面の凹球面部分との接触に先行してボールがボール溝と接触することを回避あるいは緩和するため、内輪とケージの内周面の凹球面部分との間のがたに相当する分だけボール溝の径を小さくしたものである。
径の減少量の度合いや減少を開始させる位置については、当該継手を搭載する車の使用条件によって、任意に設定することができる。

このような構成を採用することにより、内輪が外輪入口側に移動したときも、外輪奥側に移動したときも、ボールとボール溝との接触が、内輪とケージ内周面との接触よりも先行することがなくなり、作動角θが０°のときよりも軸方向移動量が減少するという問題が解消する。
この発明によれば、作動角が大きい領域では、多少（外輪ボール溝と内輪ボール溝内での）ボールのがた量が大きくなるが、常用角領域ではその影響は少ないので、継手の基本性能を損なうことなく、作動角θが０°のときと同様の軸方向移動量を維持することができる。

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、基本的構成について述べるならば、図８に関連して既に述べたように、ダブルオフセット型等速自在継手は、外側継手部材としての外輪１０と、内側継手部材としての内輪２０と、トルク伝達要素としてのボール３０と、ボールを保持するケージ４０とを主要な構成要素とするしゅう動式等速自在継手である。

外輪１０は、円筒形状の内周面１２を有し、その円周方向に等間隔で、軸方向に延びるボール溝１４が形成してある。ここでは外輪１０はフランジタイプであって、一体に形成したフランジ１６を介して当該継手で連結すべき２軸の一方とトルク伝達可能に接続するようになっている。以下の説明では、外輪１０のフランジ１６側（図８では右側）を外輪奥側、その反対側（図８では左側）を外輪入口側と呼ぶこととする。フランジタイプの外輪１０は両端で開口しているため、内部にグリースを充填する必要上、外輪奥側の開口部にキャップ１８が装着してある。なお、セレーション（またはスプライン。以下、同じ。）軸を形成したステム部をもったタイプの外輪もある。

内輪２０は球面状の外周面２２を有し、その円周方向に等間隔で、軸方向に延びるボール溝２４が形成してある。内輪２０は、軸心部分に形成したセレーション孔２６を介して、当該継手で連結すべき２軸の他方とトルク伝達可能に接続するようになっている。内輪２０と接続する軸すなわちシャフトは外輪１０の入口側から突出し、そのシャフトから外輪１０の端部にかけて、図示しないブーツで覆い、継手内部に充填したグリースの洩れを防止し、また、外部からの水や異物の侵入を防止するようになっている。

外輪１０のボール溝１４と内輪２０のボール溝２４は対をなし、各対のボール溝１４，２４間に１個のボール３０が組み込んである。一般に６個のボール（ボールの数は任意）３０が使用され、すべてのボール３０はケージ４０により同一平面内に保持される。

ケージ４０は、ボール３０を収容するためのポケット４２が円周方向に所定間隔で形成してある。ケージ４０の外周面４４は外輪１０の内周面１２と接する凸球面部分を有し、ケージ４０の内周面４６は内輪２０の外周面２２と接する凹球面部分を有する。外周面４４の凸球面部分の球面中心と内周面４６の凹球面部分の球面中心は、継手中心Ｏを挟んで軸方向両側に等距離だけオフセットさせてある（図９）。

図９に関連して既に述べたように、走行時や停止時のアイドリング時の振動を吸収するため、ケージ４０の内周面４６の凹球面部分の中央部にフラット面４８を設けて、内輪２０とケージ４０との間に約１ｍｍの軸方向がたが設けてある。また、ケージ４０のポケット４２とボール３０との間にはわずかな軸方向すきまが設けてある。さらに、ポケット４２は、ボール中心の軸方向の位置が、ケージ４０の外周面４４の凸球面部分の球面中心から内周面４６の凹球面部分の球面中心（フラット面４８の軸方向二等分位置でもある。）までの距離の二等分位置に配置されるように設定してある。

ここで、第一の実施例を示す図１を参照すると、内輪２０のボール溝２４０は、軸方向の断面で見て、曲率半径Ｒの円弧形状となっている。曲率半径Ｒの円弧の曲率中心は一点鎖線で示す継手中心線上にある。この場合、ボール溝２４０は、継手中心線から内輪２０の両端部に向かって次第に小径となっている。このようにボール溝２４０の全長にわたって同じ曲率半径とした場合、加工が容易であるという製造上の有利さがある。
以下の実施例のように、径の減少量の度合いや減少を開始させる位置については、当該継手を搭載する車の使用条件によって、任意に設定することができる。なお、図３〜７では内輪のみ図示してあるが、図１および図２と同様、図の右側が外輪奥側、左側が外輪入口側である。

図２に示す第二の実施例では、内輪２０のボール溝２４０の断面形状は、一点鎖線で示す継手中心線から外輪入口側のみ曲率半径Ｒの円弧２４０ａとなっている。ここでも曲率半径Ｒの円弧の曲率中心は継手中心線上にある。この場合、継手中心線から外輪奥側に関しては軸線に平行な直線２４０ｂである。これは、図１に対して、作動角をとったときにボールのがた量が大きくなり過ぎないようにしたものである。但し、内輪の軸方向移動量は多少減少する。

図３に示す第三の実施例では、内輪２０のボール溝２４０の断面形状は、一点鎖線で示す継手中心線を中心とした所定の角度範囲にわたる領域については曲率半径Ｒの円弧２４０ａで、その両側は端部に向かって次第に小径となる曲線または直線２４０ｃ，２４０ｄとなっている。２４０ｃ，２４０ｄをの曲率を小さい曲線にしたり、直線にすることにより、内輪端面部の肉厚の減少を緩和することができる。ここでも曲率半径Ｒの円弧の曲率中心は継手中心線上にある。

図４に示す第四の実施例では、内輪２０のボール溝２４０の断面形状は、一点鎖線で示す継手中心線から外輪入口側については、曲率半径Ｒの円弧２４０ａと端部に向かって次第に小径となる曲線または直線２４０ｄとの組み合わせで、継手中心線から外輪奥側については軸線に平行な直線２４０ｂとなっている。これは、図２と図３の考え方を組み合わせたものである。ここでも曲率半径Ｒの円弧の曲率中心は継手中心線上にある。

図５に示す第五の実施例では、内輪２０のボール溝２４０の断面形状は、一点鎖線で示す継手中心線から外輪入口側の端部までの領域のうちの端部側の一部についてのみ曲率半径Ｒの円弧２４０ａで、残りはすべて軸線に平行な直線２４０ｂとなっている。これは、図２の考え方をさらに進めたものである。ここでは曲率半径Ｒの円弧の曲率中心は継手中心線上にない。

図６に示す第六の実施例では、内輪２０のボール溝２４０の断面形状は、一点鎖線で示す継手中心線から外輪入口側の端部までの領域のうちの端部側の一部が、曲率半径Ｒの円弧２４０ａと端部に向かって次第に小径となる曲線または直線２４０ｄとの組み合わせで、残りはすべて軸線に平行な直線２４０ｂとなっている。これは、図４と図５の考え方を組み合わせたものである。ここでは曲率半径Ｒの円弧の曲率中心は継手中心線上にない。

図７に示す第七の実施例では、内輪２０のボール溝２４０の断面形状は、一点鎖線で示す継手中心線から外輪入口側については曲率半径Ｒの円弧２４０ａと軸線に平行な直線２４０ｅとの組み合わせで、継手中心線から外輪奥側については軸線に平行な直線２４０ｂとなっている。これは、図４の考え方をさらに進め、さらに、内輪端面部の肉厚の減少を緩和させるものである。ここでは曲率半径Ｒの円弧の曲率中心は継手中心線上にある。

第一の実施例を示すダブルオフセット型等速自在継手の部分拡大断面図である。第二の実施例を示す図１と類似の部分拡大断面図である。第三の実施例を示す内輪の部分断面図である。第四の実施例を示す内輪の部分断面図である。第五の実施例を示す内輪の部分断面図である。第六の実施例を示す内輪の部分断面図である。第七の実施例を示す内輪の部分断面図である。ダブルオフセット型等速自在継手の縦断面図である。図８の継手の、外輪を除いた縦横断面図である。図８の継手の、作動角をとった状態の縦断面図である。図１０の継手の、内輪を外輪奥側に移動させた状態の部分拡大図である。図１０の継手の、内輪を外輪入口側に移動させた状態の部分拡大図である。

符号の説明

１０外輪（外側継手部材）
１２内周面
１４ボール溝
１６フランジ
１８キャップ
２０内輪（内側継手部材）
２２外周面
２４，２４０ボール溝
２６セレーション孔
３０ボール（トルク伝達要素）
４０ケージ
４２ポケット
４４外周面
４６内周面
４８フラット面

Claims

円筒形の内周面に軸方向に延びるボール溝を円周方向等間隔に形成した外輪と、球面状の外周面に軸方向に延びるボール溝を円周方向等間隔に形成した内輪と、対をなす外輪のボール溝と内輪のボール溝との間に介在させたボールと、ボールを収容するポケットを円周方向に所定間隔で形成したケージとを有し、内輪のボール溝の断面形状が、継手中心から両端に向かって次第に小径となっているダブルオフセット型等速自在継手。
内輪のボール溝の断面形状が、継手中心線上に曲率中心をもった円弧である請求項１のダブルオフセット型等速自在継手。
内輪のボール溝の断面形状が、継手中心線上に曲率中心をもった円弧と曲線の組み合わせである請求項１のダブルオフセット型等速自在継手。
内輪のボール溝の断面形状が、継手中心線上に曲率中心をもった円弧と直線の組み合わせである請求項１のダブルオフセット型等速自在継手。
内輪のボール溝の断面形状が、継手中心から内輪の両端に向かって、軸線に平行な直線状の第一の部分と、次第に小径となる第二の部分との組み合わせである請求項１のダブルオフセット型等速自在継手。
第二の部分が曲線もしくは直線または両者の組み合わせである請求項５のダブルオフセット型等速自在継手。
円筒形の内周面に軸方向に延びるボール溝を円周方向等間隔に形成した外輪と、球面状の外周面に軸方向に延びるボール溝を円周方向等間隔に形成した内輪と、対をなす外輪のボール溝と内輪のボール溝との間に介在させたボールと、ボールを収容するポケットを円周方向に所定間隔で形成したケージとを有し、内輪のボール溝の断面形状が、継手中心から一方の端部までの領域では軸線に平行な直線で、継手中心から他方の端部までの領域では少なくとも部分的に端部に向かって次第に小径となっているダブルオフセット型等速自在継手。
継手中心から前記他方の端部までの領域におけるボール溝の断面形状が、継手中心線上に曲率中心をもった円弧である請求項７のダブルオフセット型等速自在継手。
内輪のボール溝の断面形状が、継手中心線上に曲率中心をもった円弧と曲線の組み合わせである請求項７のダブルオフセット型等速自在継手。
内輪のボール溝の断面形状が、継手中心線上に曲率中心をもった円弧と直線の組み合わせである請求項７のダブルオフセット型等速自在継手。
内輪のボール溝の断面形状が、継手中心から内輪の端部に向かって、軸線に平行な直線状の第一の部分と、次第に小径となる第二の部分との組み合わせである請求項７のダブルオフセット型等速自在継手。
第二の部分が曲線もしくは直線または両者の組み合わせである請求項１１のダブルオフセット型等速自在継手。