JP2009103181A - Fixed type constant velocity universal joint - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、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 that is used, for example, in a power transmission system of an automobile or various industrial machines and allows only an operating angle displacement between two axes of a driving side and a driven side.
例えば、自動車の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使用される等速自在継手には、固定式等速自在継手と摺動式等速自在継手の二種がある。これら両者の等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し得る構造を備えている。 For example, there are two types of constant velocity universal joints that are used as means for transmitting a rotational force from an automobile engine to wheels at a constant velocity: a fixed constant velocity universal joint and a sliding constant velocity universal joint. Both of these constant velocity universal joints have a structure in which two shafts on the driving side and the driven side are connected so that rotational torque can be transmitted at a constant speed even if the two shafts have an operating angle.
自動車のエンジンから駆動車輪に動力を伝達するドライブシャフトでは、エンジンと車輪との相対的位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要があるため、エンジン側(インボード側)に摺動式等速自在継手を、駆動車輪側(アウトボード側)に固定式等速自在継手をそれぞれ装備し、両者の等速自在継手をシャフトで連結した構造を具備する。 A drive shaft that transmits power from the engine of a car to a drive wheel needs to cope with angular displacement and axial displacement due to a change in the relative positional relationship between the engine and the wheel, so it slides on the engine side (inboard side). A dynamic constant velocity universal joint is provided with a fixed constant velocity universal joint on the drive wheel side (outboard side), and both constant velocity universal joints are connected by a shaft.
一般的に、前述した固定式等速自在継手としては、ツェッパ型(以下、BJと称す)や作動角の大きなアンダーカットフリー型(以下、UJと称す)が広く知られている。この作動角の大きなアンダーカットフリー型の固定式等速自在継手では、最大作動角が約50°となっている。また、摺動式等速自在継手としては、ダブルオフセット型(以下、DOJと称す)やトリポード型(以下、TJと称す)が広く知られている。 Generally, as the above-mentioned fixed type constant velocity universal joint, a Rzeppa type (hereinafter referred to as BJ) and an undercut free type (hereinafter referred to as UJ) having a large operating angle are widely known. In the undercut-free fixed constant velocity universal joint having a large operating angle, the maximum operating angle is about 50 °. As the sliding constant velocity universal joint, a double offset type (hereinafter referred to as DOJ) and a tripod type (hereinafter referred to as TJ) are widely known.
一方、TJを固定式とした構造を具備する等速自在継手がある(例えば、特許文献1,2参照)。この種の固定式等速自在継手では、その最大作動角が約45°となっている。 On the other hand, there is a constant velocity universal joint having a structure in which TJ is fixed (see, for example, Patent Documents 1 and 2). This type of fixed type constant velocity universal joint has a maximum operating angle of about 45 °.
特許文献1に開示された固定式等速自在継手は、一方の軸と剛接され、軌道を有するチューリップ形部材と、そのチューリップ形部材の軌道内にローラを回転および滑動可能に配設されたトラニオンが延びるハブを含む他方の軸と剛接された3脚部材とで主要部が構成されている。この等速自在継手では、チューリップ形部材に取り付けられたファスナの弾性力でもってハブの球面接触部の軸方向移動を規制することにより固定式としている。 The fixed type constant velocity universal joint disclosed in Patent Document 1 is a tulip-shaped member that is rigidly connected to one shaft and has a track, and a roller is disposed in the track of the tulip-shaped member so as to be rotatable and slidable. The main part is composed of the other shaft including the hub in which the trunnion extends and the tripod member rigidly connected. This constant velocity universal joint is fixed by restricting the axial movement of the spherical contact portion of the hub by the elastic force of the fastener attached to the tulip-shaped member.
また、特許文献2に開示された固定式等速自在継手は、一方の軸に一体的に設けられ、トラニオンおよびローラセクタを有する3脚要素と、他方の軸に一体的に設けられ、3脚要素を収容するたる形要素と、3脚要素とたる形要素との間に配設されたばね性の3脚スパイダとで主要部が構成されている。この等速自在継手では、ばね性を有する3脚スパイダにより3脚要素の軸方向移動を規制すると共にその円周方向のすきまを詰めることによって固定式としている。
ところで、前述した特許文献1,2に開示されたTJタイプの固定式等速自在継手の両者とも、ばね性を有する部材などからなる構成部品が多く、しかも複雑な構造となっていることから、部品点数の増加により製品のコストアップを招来すると共に、構成部品の組立ても困難でその製造工程においても作業効率が悪いという問題がある。 By the way, since both of the TJ type fixed type constant velocity universal joints disclosed in Patent Documents 1 and 2 described above have many components composed of members having spring properties, etc., and have a complicated structure, The increase in the number of parts leads to an increase in the cost of the product, and there are problems that it is difficult to assemble the component parts and the work efficiency is poor in the manufacturing process.
また、一般的な摺動式等速自在継手であるTJでは、ローラと軸との間に転動体(ニードル)が介在する構造となっているのに対して、特許文献1に開示されたTJタイプの固定式等速自在継手では、ローラと軸との間を滑り接触とする構造であるため、トルク伝達効率が悪いという問題もある。 The TJ, which is a general sliding constant velocity universal joint, has a structure in which a rolling element (needle) is interposed between a roller and a shaft, whereas the TJ disclosed in Patent Document 1 is used. Since the fixed type constant velocity universal joint of the type has a structure in which the roller and the shaft are in sliding contact, there is also a problem that the torque transmission efficiency is poor.
さらに、これら特許文献1,2に開示されたTJタイプの固定式等速自在継手では、大きな作動角をとった時、TJタイプ固有の軸芯の偏心が生じて振動などが発生するという問題もある。 Furthermore, in the TJ type fixed type constant velocity universal joints disclosed in Patent Documents 1 and 2, there is a problem that when a large operating angle is taken, an eccentricity of the shaft core peculiar to the TJ type occurs and vibrations occur. is there.
なお、一般的な固定式等速自在継手には、前述したようにBJや作動角の大きなUJがあるが、UJの最大作動角としては、約50°が限界となっている。また、これらBJやUJは、一般的な摺動式等速自在継手であるTJに比べてトルク伝達効率が悪いという問題もあった。 Note that, as described above, BJ and UJ having a large operating angle are included in general fixed type constant velocity universal joints, but the maximum operating angle of UJ is limited to about 50 °. In addition, these BJs and UJs also have a problem that the torque transmission efficiency is lower than that of TJ which is a general sliding type constant velocity universal joint.
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、二つの等速自在継手を組み合わせた簡単な構造で、TJに匹敵する高効率でUJ以上の高作動角を実現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 its object is a simple structure combining two constant velocity universal joints, with high efficiency comparable to TJ and higher than UJ. An object of the present invention is to provide a fixed type constant velocity universal joint capable of realizing an operating angle.
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、円筒状外方部材を共通にしてその一端側に固定式継手部を配設すると共に他端側にトリポード型継手部を配設し、その固定式継手部の内方部材あるいはトリポード型継手部の内方部材のいずれか一方の対向端部に凸球面部を設けると共に他方の対向端部に凹球面部を設け、その凸球面部と凹球面部からなる球対偶を介して固定式継手部の内方部材とトリポード型継手部の内方部材を連結したことを特徴とする。 As technical means for achieving the above-mentioned object, the present invention has a cylindrical outer member in common and a fixed joint portion disposed on one end side thereof and a tripod type joint portion disposed on the other end side. A convex spherical surface is provided at the opposite end of either the inner member of the fixed joint or the inner member of the tripod type joint, and a concave spherical portion is provided at the other opposite end. The inner member of the fixed joint portion and the inner member of the tripod type joint portion are connected via a spherical pair made up of a concave portion and a concave spherical portion.
ここで、前述の内方部材とは、外方部材としての外輪の内周側に配置された内輪あるいはトリポード部材だけではなく、その内輪あるいはトリポード部材の軸孔にスプライン嵌合で連結一体化されたシャフトを含む。 Here, the above-mentioned inner member is not only the inner ring or tripod member arranged on the inner peripheral side of the outer ring as the outer member, but is also connected and integrated with the shaft hole of the inner ring or tripod member by spline fitting. Including shaft.
また、前述の外方部材は、単一の部材で構成することが可能であるが、固定式継手部側とトリポード型継手部側の二部材で分割構成し、両部材を同軸的に突き合わせて接合一体化した構成とすることも可能である。 Moreover, although the above-mentioned outer member can be comprised with a single member, it is divided | segmented and comprised by two members of a fixed joint part side and a tripod type | mold joint part side, and both members are faced | matched coaxially. It is also possible to adopt a structure in which the joints are integrated.
さらに、前述の球対偶は、切り欠き等による嵌め合い構造の凸球面部と凹球面部からなり、凸球面部と凹球面部の相対回転による位相合わせでもって両者の係合離脱を可能にした構造としてもよい。 Furthermore, the above-mentioned ball pair is composed of a convex spherical surface portion and a concave spherical surface portion with a fitting structure by notches or the like, and enables the engagement and disengagement of both by phase alignment by relative rotation of the convex spherical surface portion and the concave spherical surface portion. It is good also as a structure.
本発明では、固定式継手部とトリポード型継手部とで円筒状外方部材を共通にしたことにより、その外方部材内に固定式とトリポード型の二つの継手部を組み合わせた構造を具備する。さらに、固定式継手部の内方部材あるいはトリポード型継手部の内方部材のいずれか一方の対向端部に凸球面部を設けると共に他方の対向端部に凹球面部を設け、凸球面部と凹球面部からなる球対偶を介して固定式継手部の内方部材とトリポード型継手部の内方部材を連結したことにより、凸球面部と凹球面部からなる球対偶は、固定式継手部の内方部材とトリポード型継手部の内方部材とを連結し、固定式継手部とトリポード型継手部で共通の一点を中心とした球面案内機構とすることで、この球面中心を作動角の中心とする固定式等速自在継手となる。 In the present invention, the cylindrical outer member is shared by the fixed joint portion and the tripod type joint portion, so that the outer member has a structure in which two fixed and tripod type joint portions are combined. . Further, a convex spherical surface portion is provided at one opposing end portion of either the inner member of the fixed joint portion or the inner member of the tripod type joint portion, and a concave spherical surface portion is provided at the other opposing end portion. By connecting the inner member of the fixed joint part and the inner member of the tripod type joint part via a spherical pair consisting of a concave spherical part, the spherical pair consisting of a convex spherical part and a concave spherical part becomes a fixed joint part. The inner member of the tripod joint and the inner member of the tripod joint are connected to form a spherical guide mechanism centered on one point common to the fixed joint and the tripod joint. It becomes a fixed type constant velocity universal joint.
このように固定式継手部とトリポード型継手部を共通の外方部材に組み込み、両者の固定式継手部とトリポード型継手部を球対偶で連結した構造としたことにより、固定式継手部とトリポード型継手部のそれぞれの作動角を加えた大きな作動角を実現できる。この等速自在継手の作動角は、固定式継手部とトリポード型継手部のそれぞれが分担するため、固定式継手部とトリポード型継手部のそれぞれが分担する作動角分は少なくて済むのでトルク損失も低く、トリポード型等速自在継手に匹敵する高効率化が図れる。また、固定式継手部とトリポード型継手部間に凸球面部と凹球面部からなる球対偶が介在するのみであるため、固定式等速自在継手の構造の簡略化も図れる。 In this way, the fixed joint part and the tripod type joint part are incorporated into a common outer member, and the fixed joint part and the tripod type joint part are connected to each other by a ball pair. A large operating angle can be realized by adding each operating angle of the mold joint. The operating angle of this constant velocity universal joint is shared by the fixed joint part and the tripod type joint part. Therefore, the operating angle part shared by the fixed joint part and the tripod type joint part is small, so torque loss is reduced. The efficiency is comparable to that of a tripod type constant velocity universal joint. Further, since only a ball pair consisting of a convex spherical surface portion and a concave spherical surface portion is interposed between the fixed joint portion and the tripod type joint portion, the structure of the fixed constant velocity universal joint can be simplified.
前述した構成における固定式継手部は、軸方向に延びる複数のトラック溝が球面状内周面に形成された外方部材と、その外方部材のトラック溝と対をなして軸方向に延びる複数のトラック溝を球面状外周面に形成された内方部材と、外方部材のトラック溝と内方部材のトラック溝とで形成されるボールトラックに配されてトルクを伝達する複数のボールと、外方部材の球面状内周面と内方部材の球面状外周面との間に介在してボールを保持するケージとを備えた構造のものが適用可能である。この固定式継手部としては、BJやUJがある。 The fixed joint portion having the above-described configuration includes an outer member in which a plurality of track grooves extending in the axial direction are formed on the spherical inner peripheral surface, and a plurality of members extending in the axial direction in pairs with the track grooves of the outer member. A plurality of balls arranged on a ball track formed of an inner member formed on the outer circumferential surface of the spherical track groove, a track groove of the outer member and a track groove of the inner member, and transmitting torque. A structure having a cage for holding a ball interposed between the spherical inner peripheral surface of the outer member and the spherical outer peripheral surface of the inner member is applicable. As this fixed joint portion, there are BJ and UJ.
特に、この固定式継手部は、外方部材のトラック溝の軸方向一端側に軸方向と平行な直線部分が形成されると共に内方部材のトラック溝の軸方向他端側に軸方向と平行な直線部分が形成された構造、つまり、UJとする。このUJにおいて、外方部材のトラック溝の曲率中心と内方部材のトラック溝の曲率中心とを継手中心を挟んで等距離だけ軸方向逆向きにオフセットさせることにより、ボールトラックを軸方向に拡開する楔形状とし、そのボールトラックの楔拡開側を外方部材の開口側と一致させることが望ましい。 In particular, the fixed joint portion is formed with a linear portion parallel to the axial direction at one axial end side of the track groove of the outer member and parallel to the axial direction at the other axial end side of the track groove of the inner member. A structure in which a straight line portion is formed, that is, UJ. In this UJ, the ball track is expanded in the axial direction by offsetting the center of curvature of the track groove of the outer member and the center of curvature of the track groove of the inner member in the opposite axial direction by an equal distance across the joint center. It is desirable that the wedge shape be opened, and the wedge expansion side of the ball track coincide with the opening side of the outer member.
このようにすれば、内方部材の奥側端部においてトラック溝底の肉厚が厚くなる。そのため、この内方部材にセレーション嵌合される軸部材の端部に球対偶の凹球面部をより大きく、また、球対偶の球面中心から固定式継手部の継手中心までの距離L1とを小さくすることが容易となる。ここで、球対偶の凹球面部の径が大きいことは、凸球面部の首部の径を大きくできて高強度となり、球対偶の球面中心から固定式継手部の継手中心までの距離L1とが小さいことは、軸方向にコンパクトとなるために望ましい。 If it does in this way, the thickness of a track groove bottom will become thick in the back end part of an inward member. Therefore, the concave spherical surface portion of the ball pair is larger at the end of the shaft member that is serrated to the inner member, and the distance L 1 from the spherical center of the ball pair to the joint center of the fixed joint portion is It becomes easy to make it smaller. Here, the large diameter of the concave spherical portion of the ball pair increases the diameter of the neck of the convex spherical portion and increases the strength, and the distance L 1 from the spherical center of the ball pair to the joint center of the fixed joint portion is A small is desirable for compactness in the axial direction.
また、トリポード型継手部は、軸方向に延びる三本のトラック溝が円筒状内周面に形成され、各トラック溝の両側にローラ案内面を有する外方部材と、半径方向に突出した三本の脚軸を有するトリポード部材を含む内方部材と、トリポード部材の各脚軸に回転自在に装着され、各トラック溝に挿入されてローラ案内面と摺接するローラ機構とを備えた構造のものが適用可能である。このトリポード型継手部としては、一般的なTJと同一構造である。 Further, the tripod type joint portion has three track grooves extending in the axial direction on the cylindrical inner peripheral surface, an outer member having roller guide surfaces on both sides of each track groove, and three protruding in the radial direction. And a roller mechanism that is rotatably mounted on each leg shaft of the tripod member and is inserted into each track groove to be in sliding contact with the roller guide surface. Applicable. This tripod type joint has the same structure as a general TJ.
このトリポード型継手部においては、ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸線と平行な方向に案内される外側ローラと、脚軸の外周面に外嵌されて複数の転動体を介して外側ローラを回転自在に支持する内側ローラとからなるダブルローラタイプのローラ機構や、脚軸の外周面を球面形状としたトリポード部材を採用することが望ましい。 In this tripod type joint portion, an outer roller guided in a direction parallel to the axis of the outer joint member along the roller guide surface, and an outer roller fitted on the outer peripheral surface of the leg shaft through a plurality of rolling elements It is desirable to employ a double roller type roller mechanism composed of an inner roller that rotatably supports a tripod member having a spherical outer peripheral surface of the leg shaft.
このようにすれば、一般的なTJに比べて三次振動が低減できるため、さらに高い常用角(車両の直進状態での作動角)に適用できる。また、この等速自在継手の作動角のうち、トリポード型継手部が分担する作動角分を大きくすることで、さらに高効率の等速自在継手を実現できる。 In this way, since the tertiary vibration can be reduced as compared with a general TJ, it can be applied to a higher normal angle (an operating angle when the vehicle is traveling straight). Further, by increasing the operating angle shared by the tripod type joint portion among the operating angles of the constant velocity universal joint, a further efficient constant velocity universal joint can be realized.
本発明に係る固定式等速自在継手においては、固定式継手部とトリポード型継手部の作動角を0°とした時、凸球面部と凹球面部からなる球対偶の球面中心から固定式継手部の継手中心までの距離L1と、球対偶の球面中心からトリポード型継手部の継手中心までの距離L2とした場合、L1<L2の条件を満足するように設定することが望ましい。 In the fixed type constant velocity universal joint according to the present invention, when the operating angle of the fixed type joint part and the tripod type joint part is 0 °, the fixed type joint is formed from the spherical center of the spherical pair consisting of the convex spherical part and the concave spherical part. When the distance L 1 to the joint center of the part and the distance L 2 from the spherical center of the ball pair to the joint center of the tripod-type joint part are desirably set so as to satisfy the condition of L 1 <L 2 .
通常、固定式継手部(例えばUJ)がトリポード型継手部(TJ)よりも構造上大きな作動角をとることができる。このことから、前述したように球対偶の球面中心から固定式継手部の継手中心までの距離L1と、球対偶の球面中心からトリポード型継手部の継手中心までの距離L2について、L1<L2の条件を満足するように設定すれば、固定式継手部にトリポード型継手部よりも大きな作動角を分担させることになり、全体としての固定式等速自在継手において、より大きな作動角が得られる。 Usually, a fixed joint part (for example, UJ) can take a larger operating angle structurally than a tripod type | mold joint part (TJ). From this, as described above, the distance L 1 from the spherical center of the ball pair to the joint center of the fixed joint portion and the distance L 2 from the spherical center of the ball pair to the joint center of the tripod joint portion are expressed as L 1. <be set so as to satisfy the condition of L 2, will be sharing the large operating angle than tripod type joint portion fixed joint, in the fixed constant velocity universal joint as a whole, a larger operating angle Is obtained.
本発明では、円筒状外方部材を共通にしてその一端側に固定式継手部を配設すると共に他端側にトリポード型継手部を配設し、その固定式継手部の内方部材あるいはトリポード型継手部の内方部材のいずれか一方の対向端部に凸球面部を設けると共に他方の対向端部に凹球面部を設け、その凸球面部と凹球面部からなる球対偶を介して固定式継手部の内方部材とトリポード型継手部の内方部材を連結した構造としている。 In the present invention, a cylindrical outer member is used in common and a fixed joint portion is provided on one end side thereof, and a tripod type joint portion is provided on the other end side, and an inner member or tripod of the fixed joint portion is provided. A convex spherical surface is provided at one of the opposing ends of the inner member of the mold joint, and a concave spherical surface is provided at the other opposing end, and is fixed via a spherical pair of convex spherical and concave spherical portions. The inner member of the type joint part and the inner member of the tripod type joint part are connected.
これにより、固定式継手部とトリポード型継手部のそれぞれの作動角を加えた大きな作動角を実現することができ、固定式継手部とトリポード型継手部とを組み合わせた簡単な構造で、一般的なTJに匹敵する高効率でUJ以上の高作動角を実現した固定式等速自在継手を提供できる。その結果、例えば、近年における自動車のドライブシャフトに使用される固定式等速自在継手の高角化による前輪の操舵角の増大への要望に迅速に対応することができる。 As a result, it is possible to achieve a large operating angle by adding the operating angles of the fixed joint part and tripod type joint part, and a simple structure combining the fixed joint part and tripod type joint part. It is possible to provide a fixed type constant velocity universal joint that realizes a high operating angle equal to or higher than UJ with high efficiency comparable to that of TJ. As a result, for example, in recent years, it is possible to quickly respond to the demand for an increase in the steering angle of the front wheels by increasing the angle of a fixed type constant velocity universal joint used for a drive shaft of an automobile.
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。以下で説明する実施形態の固定式等速自在継手は、固定式継手部としてUJ、トリポード型継手部としてTJをそれぞれ適用して組み合わせた構造を例示する。なお、固定式継手部としてはUJ以外にBJを適用して組み合わせることも可能である。 An embodiment of a fixed type constant velocity universal joint according to the present invention will be described in detail below. The fixed constant velocity universal joint of the embodiment described below exemplifies a structure in which UJ is applied as a fixed joint part and TJ is applied as a tripod type joint part. In addition, as a fixed joint part, it is also possible to apply and combine BJ in addition to UJ.
図1はUJとTJを組み合わせた固定式等速自在継手の全体構成を示す。この実施形態の固定式等速自在継手は、円筒状外方部材である外輪30を共通にしてその一端側(図示左側)に固定式継手部としてのUJ部10を配設すると共に他端側(図示右側)に摺動式のトリポード型継手部としてのTJ部20を配設し、そのUJ部10の内方部材であるシャフト11のTJ側端部に凹球面部12を設けると共にTJ部20の内方部材であるシャフト21のUJ側端部に凸球面部22を設け、その凸球面部12と凹球面部22からなる球対偶40を介してUJ部10のシャフト11とTJ部20のシャフト21をトルク伝達可能に連結した構造を具備する。
FIG. 1 shows the overall configuration of a fixed type constant velocity universal joint combining UJ and TJ. The fixed type constant velocity universal joint of this embodiment has a common
この実施形態における外輪30は、UJ用外輪31とTJ用外輪32とを溶接(図中で示す符号34は溶接部)により接合一体化した場合であるが、UJ部10とTJ部20で共通する単一構造の外輪を使用することも可能である。この固定式等速自在継手では、UJ部10のシャフト11の中心軸M1とTJ部20のシャフト21の中心軸M2とが一致した状態に配されている。
The
この固定式等速自在継手に組み込まれたUJ部10は、軸方向に延びる複数のトラック溝33が球面状内周面の開口端側で円周方向等間隔に形成された外輪30をTJ部20と共通にし、その外輪30のトラック溝33と対をなして軸方向に延びる複数のトラック溝13が球面状外周面に円周方向等間隔に形成された内方部材である内輪14と、外輪30のトラック溝33と内輪14のトラック溝13とで形成されるボールトラック15に配されてトルクを伝達する複数のボール16と、外輪30の球面状内周面と内輪14の球面状外周面との間に介在して各ボール16を保持するケージ17とを備えている。複数のボール16は、ケージ17に形成されたポケット18に収容されて円周方向等間隔に配置されている。
The
このUJ部10では、外輪30のトラック溝33の曲率中心O11と内輪14のトラック溝13の曲率中心O12とを、継手中心O1に対して等距離fだけ軸方向逆向きにオフセットさせている。また、外輪30のトラック溝33は、曲率中心O11を持つ円弧部分33aと、その曲率中心O11から径方向に延びる線分がトラック溝33の底部と交わる部位を境として軸方向と平行な直線部分33bとで構成されている。同様に、内輪14のトラック溝13は、曲率中心O12を持つ円弧部分13aと、その曲率中心O12から径方向に延びる線分がトラック溝13の底部と交わる部位を境として軸方向と平行な直線部分13bとで構成されている。
In the
このUJ部10では、前述したトラックオフセットにより、ボールトラック15を軸方向に拡開する楔形状とし、外輪30のトラック溝33の直線部分33bを外輪開口側に配すると共に内輪14のトラック溝13の直線部分13bを外輪奥側に配することにより、楔形状のボールトラック15の楔拡開側を外輪30の開口側と一致させている。
In the
前述の内輪14の軸孔には、駆動側あるいは従動側のシャフト11がスプライン嵌合により結合されて止め輪19により内輪14に対して抜け止めされている。このようにして、シャフト11と外輪30との間で作動角度変位を許容しながらトルク伝達が可能な構造となっている。なお、この内輪14とシャフト11で内方部材を構成する。
The driving or driven
また、外輪30とシャフト11との間には、継手外部からの異物侵入や継手内部からのグリース漏洩を防止するため、例えば蛇腹状の樹脂製ブーツ50が装着されている。このブーツ50の大径端部51は、外輪30の開口端外周面にブーツバンド52により締め付け固定され、その小径端部53は、シャフト11の取り付けられたフレーム54の外周面にブーツバンド55により締め付け固定されている。
In addition, a bellows-
図2は、図1のA−A線に沿う断面を示す。この固定式等速自在継手に組み込まれたTJ部20は、図1および図2に示すように、軸方向に延びて軸線に平行な三本の直線状トラック溝23が円筒状内周面に円周方向等間隔に形成された外輪30を前述のUJ部10と共通にし、半径方向に突出した三本の脚軸24aを有する内方部材であるトリポード部材24と、トリポード部材24の各脚軸24aに回転自在に装着され、各トラック溝23の両側に形成されたローラ案内面23aと摺接するローラ機構25とを備えている。
FIG. 2 shows a cross section taken along line AA of FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the
このローラ機構25は、トリポード部材24の脚軸24aに針状ころ25aを介してローラ25bを回転自在に外嵌し、それら針状ころ25aおよびローラ25bをワッシャ26および止め輪27により脚軸24aに対して抜け止めした構造を具備する。
The
なお、図2中の符号R1は、外輪30の中心軸から外輪30の軸方向に円筒状に延びるトラック溝23の円筒中心軸までの距離であり、符号R2は、R1の延長線上で、外輪30の中心軸から前記トラック溝23以外の他のトラック溝23の円筒中心軸までの距離である。
Reference numeral R 1 in FIG. 2 is a distance from the central axis of the
前述のトリポード部材24の軸孔には、従動側あるいは駆動側のシャフト21がスプライン嵌合により結合されて止め輪28により抜け止めされている。このようにして、シャフト21と外輪30との間で作動角度変位を許容しながらトルク伝達が可能な構造となっている。なお、このトリポード部材24とシャフト21で内方部材を構成する。
The driven or driving
また、外輪30とシャフト21との間には、継手外部からの異物侵入や継手内部からのグリース漏洩を防止するため、例えば蛇腹状のゴム製ブーツ60が装着されている。このブーツ60の大径端部61は、外輪30の開口端外周面にブーツバンド62により締め付け固定され、その小径端部63は、シャフト21の外周面にブーツバンド64により締め付け固定されている。
In addition, a bellows-
これらUJ部10とTJ部20を組み込んだ固定式等速自在継手では、TJ部20のシャフト21のUJ側端部に凸球面部22が形成されている。この凸球面部22の球面中心Oはシャフト21の中心軸M2上に配置されている。凸球面部22から一体的に延びる軸部22aをシャフト21の軸端に形成された孔(図示せず)に圧入することにより凸球面部22をシャフト21に取り付けている。なお、この凸球面部22は、シャフト21と一体的に形成することも可能である。
In the fixed type constant velocity universal joint incorporating the
一方、UJ部10のシャフト11のTJ側端部に、前述の凸球面部22を受ける凹球面部12が形成されている。この凹球面部12の球面中心Oはシャフト11の中心軸M1上に配置され、そのシャフト11の中心軸M1はTJ部20のシャフト21の中心軸M2と一致する。これら凸球面部22の球面中心Oと凹球面部12の球面中心Oは一致して継手中心となる。なお、この凹球面部12は、シャフト11のTJ側端部に一体的に形成されているが、別体で形成することも可能である。
On the other hand, a concave
この凸球面部22と凹球面部12からなる球対偶40を、UJ部10のシャフト11とTJ部20のシャフト21で共通の一点を中心Oとして球面案内機構とすることにより、UJ部10の内輪14とTJ部20のトリポード部材24とを連結し、この球面中心Oを継手中心とする固定式等速自在継手となる。このようにUJ部10とTJ部20を共通の外輪30に組み込み、両者のUJ部10の内輪14とTJ部20のトリポード部材24とを球対偶40で連結した構造としたことにより、UJ部10とTJ部20のそれぞれの作動角を加えた大きな作動角を実現することができ、構造が簡単で軽量コンパクトな固定式等速自在継手を提供できる。
By making the
図3は、図1の固定式等速自在継手が最大作動角αをとった状態を示す。この等速自在継手の作動角は、UJ部10とTJ部20とで分担され、UJ部10の作動角α11とTJ部20の作動角α21の合計となる(図4参照)。これらUJ部10とTJ部20との作動角分担比は、図1に示すようにUJ部10の作動角α11が0°での球対偶40の球面中心OからUJ部10の継手中心O1までの距離L1と、TJ部20の作動角α21が0°での球対偶40の球面中心OからTJ部20の継手中心O2までの距離L2とによって決定される。
FIG. 3 shows a state where the fixed type constant velocity universal joint of FIG. 1 takes a maximum operating angle α. Operating angle of the constant velocity universal joint is shared between
そのため、UJ部10とTJ部20とで分担される作動角α11,α21は、従来における単一の固定式等速自在継手や摺動式等速自在継手よりも小さくて済み、シンプルな摺動構造を有するTJ部20の作動角α21を従前の20°としても、UJ部10の作動角α11を40°(限界作動角が約50°)とすることで、従来における単一の固定式等速自在継手や摺動式等速自在継手よりも大きな作動角α=60°を持つ固定式等速自在継手を実現できる。
Therefore, the operating angles α 11 and α 21 shared by the
球対偶40の球面中心OからUJ部10の継手中心O1までの距離L1と、球対偶40の球面中心OからTJ部20の継手中心O2までの距離L2との関係では、L1<L2の条件を満足させている。通常、UJ部10がTJ部20よりも構造上大きな作動角をとることができる。このことから、前述したようにL1<L2の条件を満足するように設定すれば、UJ部10にTJ部20よりも大きな作動角を分担させることになり、全体としての固定式等速自在継手において、より大きな作動角が得られる。
In the relationship between the distance L 1 from the spherical center O of the
この実施形態の固定式等速自在継手が作動角をとった時、TJ部20のトリポード部材24の脚軸24aの中心O2が、外輪30の軸方向の中心軸M4に対して変位する。この脚軸24aの中心O2の変位を外輪30の中心軸M4が微小量だけ角度変化することで吸収し、これにより等速自在継手におけるUJ部10とTJ部20の等速性を確保するようにしている。この外輪30の中心軸M4の角度変化を図3〜図6に基づいて以下に説明する。
When the fixed constant velocity universal joint of this embodiment takes an operating angle, the center O 2 of the
ここで、図3はUJ部10に対して球対偶40の球面中心Oを中心にしてTJ部20が作動角をとった状態で、UJ部10のシャフト11(内輪14)の中心軸M1とTJ部20のシャフト21(トリポード部材24)の中心軸M2とがなす角度(180°−α°)の内側(図中下側)にトリポード部材24の脚軸24aが位置する状態を示す。図4は、図3の状態におけるUJ部10、TJ部20および外輪30の位置関係を模式的に示す。
Here, FIG. 3 shows the central axis M 1 of the shaft 11 (inner ring 14) of the
また、図5はUJ部10に対して球対偶40の球面中心Oを中心にしてTJ部20が作動角をとった状態で、UJ部10のシャフト11(内輪14)の中心軸M1とTJ部20のシャフト21(トリポード部材24)の中心軸M2とがなす角度(180°−α°)の外側(図中上側)にトリポード部材24の脚軸24aが位置する状態を示す。図6は、図5の状態におけるUJ部10、TJ部20および外輪30の位置関係を模式的に示す。
FIG. 5 shows the central axis M 1 of the shaft 11 (inner ring 14) of the
なお、図4および図6中の符号S1は、R1側に位置するローラ25bの外球面中心であり、S2は、R2側に位置するローラ25bの外球面中心である(図2参照)。
4 and 6, the symbol S 1 is the outer spherical center of the
実施形態の固定式等速自在継手が作動角をとった時、UJ部10のシャフト11の中心軸M1とTJ部20のシャフト21の中心軸M2とがなす角度(180°−α°)の内側(図3では下側)にトリポード部材24の脚軸24aが位置する状態(図3および図4参照)と、UJ部10のシャフト11の中心軸M1とTJ部20のシャフト21の中心軸M2とがなす角度(180°−α°)の外側(図3では上側)にトリポード部材24の脚軸24aが位置する状態(図5および図6参照)とを比較すると、等速自在継手の作動角αが一定の状態で、図3および図4に示す状態では外輪30の中心軸M4が、等速自在継手の作動角αをUJ部10の作動角α11とTJ部20の作動角α21とで分担される位置にあるのに対して、図5および図6に示す状態では外輪30の中心軸M4が、等速自在継手の作動角αをUJ部10の作動角α12(α12≠α11)とTJ部20の作動角α22(α22≠α21)とで分担される位置にある。
When the fixed type constant velocity universal joint of the embodiment takes an operating angle, an angle formed by the central axis M 1 of the
つまり、等速自在継手が作動角αが一定の状態で、外輪30の中心軸M4がUJ部10の継手中心O1を中心にして微小量だけ角度変化している。このように、等速自在継手が作動角をとった時、TJ部20の脚軸24aの中心O2の外輪中心軸M4に対する変位を外輪30の中心軸M4が微小量だけ角度変化することで吸収し、これにより等速自在継手におけるUJ部10とTJ部20の等速性を確保するようにしている。
That is, the constant velocity universal joint has a constant operating angle α, and the central axis M 4 of the
以上の実施形態における球対偶40は、凸球面部22を凹球面部12に圧入することにより球面嵌合させた構造であるが、その球対偶40は以下のような構造も可能である。つまり、図7(a)(b)に示すように凹球面部12の内周面の円周方向等間隔に複数の切り欠き12bを設けると共に、図8(a)(b)に示すように凸球面部22の外周面の円周方向等間隔に前述の凹球面部12の切り欠き12bと対応させて複数の切り欠き22bを設ける。
The
この場合、凹球面部12の切り欠き12bと凸球面部22の切り欠き22bを互いに切り欠きではない部分と対応させて位相合わせした状態で、凹球面部12に凸球面部22を嵌め込んだ上で両者を相互に回転させて凹球面部12と凸球面部22を合わせることにより球対偶40を形成することができる。このようにすれば、凸球面部22を凹球面部12に圧入することなく、凸球面部22と凹球面部12の係合離脱が容易に行える。
In this case, the convex
以上の構成からなる実施形態の固定式等速自在継手は、例えば、以下のような要領でもって組み立てることが可能である。図9に示すように外輪30の一方の開口側に、内輪14、ボール16およびケージ17からなるUJアッセンブリ体を組み付ける。一方、トリポード部材24の脚軸24aにローラ機構25を組み付けてそのトリポード部材24にシャフト21をスプライン嵌合させ、そのシャフト先端の凸球面部22をUJ部10のシャフト11の凹球面部12に球面嵌合させたTJアッセンブリ体を、UJアッセンブリ体が組み付けられた外輪30の他方の開口側から挿入する。このTJアッセンブリ体の挿入により、シャフト11をUJ部10の内輪14にスプライン嵌合させ、UJ側のブーツ50およびTJ側のブーツ60を装着することにより、等速自在継手の組み立てを完了する。
The fixed type constant velocity universal joint of the embodiment having the above configuration can be assembled, for example, in the following manner. As shown in FIG. 9, a UJ assembly comprising an
この等速自在継手は、UJ部10とTJ部20を共通の外輪30に組み込み、両者のUJ部10とTJ部20を球対偶40で連結した構造としたことにより、UJ部10とTJ部20のそれぞれの作動角を加えた大きな作動角を実現することができる。この等速自在継手の作動角は、UJ部10とTJ部20のそれぞれが分担するため、UJ部10とTJ部20のそれぞれが分担する作動角分は少なくて済むのでトルク損失も低く、トリポード型等速自在継手に匹敵する高効率化が図れる。
This constant velocity universal joint has a structure in which the
本出願人は、本発明品における等速自在継手と従来におけるUJ、TJ、DOJとについて、作動角とトルク損失率との関係を図10に示す。本発明品は、従来のUJに比べて作動角全域に亘ってトルク損失率が低く、特に常用角域においてトルク損失率が低く、高常用角となる10°前後においてトルク損失の低減が顕著であることが判明した。 FIG. 10 shows the relationship between the operating angle and the torque loss rate for the constant velocity universal joint according to the present invention and the conventional UJ, TJ, and DOJ. The product of the present invention has a low torque loss rate over the entire operating angle compared to the conventional UJ, particularly a low torque loss rate in the normal angle range, and a remarkable reduction in torque loss at around 10 °, which is a high normal angle. It turned out to be.
例えば、等速自在継手の作動角が10°の時、UJ部10およびTJ部20のそれぞれの作動角は5°前後であり、UJ部10およびTJ部20では作動角が小さいほうがトルク損失も小さくなるためであり、また、継手中心を形成する球対偶40での損失の影響も小さいためである。
For example, when the operating angle of the constant velocity universal joint is 10 °, the operating angle of each of the
このように、等速自在継手の作動角に対してTJ部20の作動角は小さいため、そのTJ部20におけるトリポード部材24の脚軸24aの中心O2の変位については、一般的なTJが作動角をとる時に比べて小さくなる。その結果、等速自在継手の作動角に対するTJ部20による三次振動が低減できる。
Thus, since the operating angle of the
この等速自在継手は、TJ部20を内蔵させた構造であるが、継手中心Oの偏心がないため、シャフト21の振れ回りがなく、低振動となる。
This constant velocity universal joint has a structure in which the
また、この等速自在継手では、UJ部10を内蔵させた構造であり、特に、このUJ部10において、トラックオフセットにより、ボールトラック15を軸方向に拡開する楔形状とし、外輪30のトラック溝33の直線部分33bを外輪開口側に配すると共に内輪14のトラック溝13の直線部分13bを外輪奥側に配することにより、楔形状のボールトラック15の楔拡開側を外輪30の開口側と一致させている。
In addition, this constant velocity universal joint has a structure in which the
このようにすれば、内輪14の奥側端部においてトラック溝底の肉厚が厚くなる。そのため、この内輪14にセレーション嵌合されるシャフト11の端部に球対偶40の凹球面部12をより大きく、また、球対偶40の球面中心OからUJ部10の継手中心O1までの距離L1とを小さくすることが容易となる。ここで、球対偶40の凹球面部12の径が大きいことは、凸球面部22の首部22aの径を大きくできて高強度となり、球対偶40の球面中心OからUJ部10の継手中心O1までの距離L1とが小さいことは、軸方向にコンパクトとなるために望ましい。
In this way, the thickness of the track groove bottom is increased at the inner end of the
その結果、球対偶40の球面中心OからUJ部10の継手中心O1までの距離L1を短くすることができ、伝達部材との接触面(UJ側のブーツ50のフレーム54の外側端面)からUJ部10の継手中心O1までの距離L3も短くなる。この伝達部材との接触面からUJ部10の継手中心O1までの距離L3が短くできることは、UJ部10のシャフト11を車両ホイール側とした場合、タイヤの切れ角を大きくできることになり、車両旋回半径を小さくできる効果がある。
As a result, the distance L 1 from the spherical surface center O of the
なお、前述の実施形態におけるTJ部20のローラ機構26は、脚軸24aに針状ころ25aを介して単一のローラ25bを回転自在に装着した構造であるが、本発明はこれに限定されることなく、例えば図11に示すように、ローラ案内面23aに沿って外輪30の軸線と平行な方向に案内される外側ローラ25b’と、脚軸24aの外周面に外嵌されて複数の転動体である針状ころ25a’を介して外側ローラ25b’を回転自在に支持する内側ローラ25c’とからなるダブルローラタイプのローラ機構25’にも適用可能である。また、前述の実施形態におけるTJ部20の脚軸24aは、円筒面形状の外周面を有するが、図12に示すように脚軸24a’の外周面を球面形状とすることも可能である。
The
このように、ダブルローラタイプのローラ機構25’や脚軸24a’の外周面を球面形状した構造の場合、一般的なTJに比べて三次振動がより一層低減することができ、さらに高常用角に適用でき、TJ部20が分担する作動角分を大きくすることで、より一層高効率の等速自在継手を実現できる。
As described above, when the outer peripheral surface of the double roller
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can of course be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. It includes the equivalent meanings recited in the claims and the equivalents recited in the claims, and all modifications within the scope.
10 固定式継手部(UJ部)
11 固定式継手部の内方部材(シャフト)
12 凹球面部
13 トラック溝
13b 直線部分
14 固定式継手部の内方部材(内輪)
15 ボールトラック
16 ボール
17 ケージ
20 トリポード型継手部(TJ部)
21 トリポード型継手部の内方部材(シャフト)
22 凸球面部
23 トラック溝
23a ローラ案内面
24 トリポード型継手部の内方部材(トリポード部材)
24a,24a’ 脚軸
25,25’ ローラ機構
25a’ 転動体(針状ころ)
25b’ 外側ローラ
25c’ 内側ローラ
30 円筒状外方部材(外輪)
33 トラック溝
33b 直線部分
40 球対偶
O11,O12 トラック溝の曲率中心
10 Fixed joint (UJ)
11 Inner member (shaft) of fixed joint
12 Concave
15
21 Inner member of the tripod joint (shaft)
22 Convex
24a, 24a '
25b '
33
Claims (9)
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JP2007274095A JP2009103181A (en) | 2007-10-22 | 2007-10-22 | Fixed type constant velocity universal joint |
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