JP2014526664A - 高角等速ジョイント及びブーツ - Google Patents

Abstract

高角度等速ジョイントであって：内表面及び外表面によって画定される外ジョイント部材；外表面を有する内ジョイント部材であって、外ジョイント部材の内表面及び内ジョイント部材の外表面は、ジョイント関節動作のための前方トラック及び後方トラックを含むトラックを画定する、内ジョイント部材；外ジョイント部材と内ジョイント部材との間に配置され、かつトラックに隣接して位置決めされる、ケージ；ケージ内に配設され、前方トラック及び後方トラックのうちの一方に接触する、複数のトルク伝達ボール；並びに外ジョイント部材の外表面に固定され、ジョイント部材の内表面に流体バリアをもたらす、高角密閉用部材、を有する、高角等速ジョイント。
【選択図】図４

Description

本開示は、一般に等速ジョイントに関し、より詳細には高角、高速等速ジョイント及び保護用高角ジョイントブーツに関する。

関節ジョイントは全てのタイプの自動車両において共通の構成部品である。関節ジョイントは、典型的には回転運動の伝達が望ましい又は必要である場合に使用される。言い換えると、関節ジョイントは２つの回転部材の間でトルクを伝達させるために作動する。回転部材は典型的にはケージ又はヨークによって相互に連結され、これにより相対的な角度での作動が可能となり、また、これらは典型的にはブーツカバーアセンブリによって密閉される。ジョイントは典型的にはシャフトを駆動ユニットに接続し、この駆動ユニットは特徴としてジョイントを受承するための出力シャフト又は入力シャフトを有する。駆動ユニットは、車軸、トランスファケース、変速機、動力出力ユニット又は他のトルク伝達デバイスであってよく、これら全ては自動車両において共通の構成部品である。

関節ジョイントの一般的な種類としては、ダブルカルダンジョイント、プランジングトリポード等速（ＣＶ）ジョイント、固定トリポードＣＶジョイント、プランジングボールＣＶジョイント及び固定ボールＣＶジョイントが挙げられるが、これらに限定されない。これらのジョイントは、四輪駆動車両、全ての輪駆動車両、前輪駆動車両又は後輪駆動車両を含む種々の異なる構成において使用できる。シングル又はダブルカルダンジョイントは、典型的には駆動装置の作動角度が８°を超える高角度である場合に使用される。ダブルカルダンジョイントは、典型的には振動を除去する及び単一のユニバーサルジョイントを使用して高角度駆動装置を結合した状態で接合するために使用される。ダブルカルダンジョイントの構成は背中合わせに接合された２つの自在継ぎ手を使用し、これは単一のジョイント及び等速ジョイントと同様の機能によってもたらされ得るいずれの速度誤差を相殺する。しかしながら、カルダンジョイントは重く、駆動装置に大きな重量を加える。

等速ジョイントは、一般に作動特性によって分類される。ある重要な作動特性は、等速ジョイントによって接続される２つのシャフトの相対角速度に関する。等速ジョイントにおいて、２つのシャフトの瞬間的な角速度は、２つのシャフト間の相対角配向に関わらず常に等しい。等速でないジョイントにおいて、２つのシャフトの瞬間的な角速度は、（完全な１回転に関する平均角速度は等しいが）角度配向と共に変動する。等速ジョイントの別の重要な作動特性は、カルダンジョイントのように、２つのシャフトの間に同様の関節接合を提供しながら、駆動装置の振動の排除及び軽量化を提供するジョイントの性能である。

カルダンジョイントと違い、これらの等速ジョイントは全て、一般に寿命のためにグリース潤滑され、駆動部材上で使用される際には密閉用ブーツによって密閉される。よって等速ジョイントは、ジョイント内にグリースを保持しながら、埃及び水等の汚染要因物並びに異物をジョイント内部に侵入させないために密閉される。内部チャンバの汚染はジョイントの内部損傷及び破壊を引き起こし得、これによりブーツ上の熱及び摩耗が増大し、必然的に不完全なブーツ及びグリース不良及びジョイント全体の不良につながるため、等速ジョイントの密閉保護は必要不可欠である。高速等速ジョイントにおける高温の問題はまた、より高い角度において大いに高まる。よって角度がより高くなることによる温度の上昇は、より高い角度によって引き起こされるブーツの応力の増大を伴い、これは従来技術の等速ジョイントの早期損傷につながる。

典型的な従来技術の等速ジョイントにおいて、球状の内表面及びその表面上の複数の溝を有する嵩高く重い外レースが使用される。ジョイントはまた、その中に形成されるガイド溝を有する球状の外表面を有する内レースも含む。従来技術の等速ジョイントは、ガイド溝と等速ジョイントの外及び内レースとの間にケージ保持器によって配設される６つのトルク伝達ボールを使用する。ボールによりジョイントを通じて所定の変位角を生成することができ、よって自動車駆動列システムのシャフトを通して等速を伝達する。標準の固定高角度及び高速等速ジョイントは、同様のアセンブリ角度の制限だけでなく、シャフトとブーツとの間の動作可能な関節接合クリアランスの制限を有する。一方でダブルカルダンジョイントは嵩高く、密閉用ブーツがないため保守作業をより多く必要とし、また一般に完全な等速ジョイントに比べて不十分である。しかしながら等速ジョイントの使用には、プロペラシャフトに必要な回転速度（典型的には３５００ＲＰＭｓ〜８０００ＲＰＭｓの範囲である）に関連する高角度上下移動に対処できる、弾性を有しかつ堅牢な密閉システムが必要となる。これらの制限は、密閉用ブーツがないことによるジョイントの早期損傷、及び完全懸架状態の揺動関節動作中にジョイントとブーツとの間の接触から密閉用ブーツの損傷を引き起こす。

従って、当該技術において、典型的なカルダンジョイント又は標準的な等速ジョイントよりも軽く、能率的であり、より堅牢なジョイントが必要である。また、当該技術において、設置時により良好な関節接合を有することができる一方で、作動時のより良好な関節接合及びブーツ及び完全懸架状態の揺動関節動作中のジョイントの損傷に対する耐性をもたらすことができる、等速ジョイント密閉システムも必要である。

ここで例示的な実施形態を詳細に示す図面を参照する。図面はいくつかの実施形態を表すが、図面は必ずしも正確な縮尺で描かれておらず、本発明をより良く示し及び説明するために特定の特徴は誇張、削除、又は部分的に切断され得る。更に、本明細書に記載する実施形態は例示的なものであり、網羅的であることを意図したものではなく、或いは図面に示し以下の詳細な説明で開示する正確な形態及び構成に請求の範囲を制限又は減縮することを意図したものではない。

図１は、例示的な駆動装置システムの上面図である。 図２は、例示的なプロペラシャフトの図である。 図３は、例示的な高角度等速ジョイントの断面図である。 図４は、例示的な高角度等速ジョイント及び外向きに広がった密閉用部材の断面図である。 図５は、例示的な高角度等速ジョイントの密閉用部材の等角図である。 図６は、例示的な高角度等速ジョイントの密閉用部材の断面図である。 図７は、例示的な高角度等速ジョイントの内向きに広がった密閉用部材の断面図である。 図８は、例示的な高角度等速ジョイントアセンブリの断面図であり、シャフトの動作角度１５°及び上下移動角度２６°を点線で示す。 図９は、例示的な高角度等速ジョイントアセンブリの断面図であり、シャフトの動作角度１５°及び上下移動角度２６°を点線で示す。 図１０Ａは、動作角度１５°で関節接合された例示的な高角度等速ジョイントの密閉用部材の部分断面図である。 図１０Ｂは、図１０Ａの例示的な高角度等速ジョイントの密閉用部材の部分断面図であり、ここで密閉用部材の底部断面は圧迫されている。 図１０Ｃは、図１０Ａの例示的な高角度等速ジョイントの密閉用部材の部分断面図であり、ここで密閉用部材の上部断面は拡張されている。 図１１Ａは、動作角度１５°で関節接合された例示的な高角度等速ジョイントの内向きに広がった密閉用部材の部分断面図である。 図１１Ｂは、図１１Ａの例示的な高角度等速ジョイントの内向きに広がった密閉用部材の部分断面図である。

図１を参照すると、等速ジョイント１０を含む例示的な駆動装置の配置が示されている。いくつかの等速ジョイント１０は、プロペラシャフト、駆動シャフト上での使用のために、一般に高角度、高速、ボールタイプ等速ジョイントとして構成されるか、駆動ユニットに直接接続される。一般に、高角度等速ジョイント６０の高角度度は、約１０°の作動角度で作動する等速ジョイントとして定義できる。以下に説明する例示的な実施形態の作動角度は約０°〜３０°の範囲であり、連続的な作動角度の範囲は１２°〜１８°であり、上下移動角度の範囲は約１５〜３０°であり、及び設置角度の範囲は約０°〜３５°である。

車両用の典型的な駆動装置は、複数の等速ジョイント１０を含み、ここで少なくとも１つの等速ジョイントは高角度等速ジョイント６０である。しかしながら本明細書で開示する等速ジョイントは、後輪駆動の車両、前輪駆動の車両、全輪駆動の車両及び四輪駆動の車両において使用できることに留意すべきである。一般に、駆動装置は変速機及び動力出力ユニット又は少なくとも１つの差動装置に相互接続されるトランスファケースに接続されるエンジンを含む。前方差動装置は右前側シャフト及び左前側シャフトを有してよく、これらはそれぞれ車輪に接続され、車輪に動力を送達する。右前側シャフト及び左前側シャフトの両端部には等速ジョイントが設けられる。プロペラシャフトは、前方差動装置及び後方差動装置をトランスファケース又は動力出力ユニットに接続する。後方差動装置は右後側シャフト及び左後側シャフトを含んでよく、これらはそれぞれ端部上に有する車輪で終端する。一般に等速ジョイントは、車輪及び後方差動装置に接続される側シャフトの両端部に配置される。プロペラシャフトは、一般に具体的には高速等速ジョイントである複数のジョイントを含むマルチピースプロペラシャフトであってよい。典型的には、プロペラシャフト上のジョイントの少なくとも１つは、高角度高速等速ジョイント（ＨＡＣＶＪ）６０であってよい。ＨＡＣＶＪ６０は、車輪又はシャフトがステアリング、車両の懸架装置の上昇または低下等により変動する角度を有する場合でさえも、駆動シャフトを通して車輪に動力を伝達する。ＨＡＣＶＪ６０により、自動車両の日常の運転においてこれらの車両のハーフシャフト、プロペラシャフトの両方に発生する様々な角度における、等速の伝達が可能となる。高角度運動の特徴により、駆動装置での懸架角度の様々な変動中に等速ジョイントアセンブリを損傷することなく、シャフトを、作動角度１０°超及び完全懸架状態の揺動関節動作角度１５°超で接合できる。

図１は、車両（図示せず）の例示的な駆動装置２０を示す。駆動装置２０は、変速機２４及び動力出力ユニットとしても公知であるトランスファケースに接続され得るエンジン２２を含んでよい。前方差動装置３２は右前側シャフト３４及び左前側シャフト３６を有してよく、これらはそれぞれ車輪３８に接続され、車輪３８に動力を送達する。動力出力ユニット２６は主プロペラシャフト４０及び動力出力ユニット２６から延伸する前輪プロペラシャフト４２を有してよい。前輪プロペラシャフト４２は、トルクを伝達するために前方差動装置３２を動力出力ユニット２６に接続してよい。プロペラシャフト４０は、回転トルクを伝達するために後方差動装置４４動力出力ユニット２６を後方差動装置４４に接続してよい。後方差動装置４４は、右後側シャフト４６及び左後側シャフト４８を含んでよく、これらはそれぞれ端部上に有する車輪３８で終端する。

図２は、第１の端部及び第２の端部５６に取り付けられた２つの高角度等速ジョイント６０を有する例示的なプロペラシャフト４０を示す。プロペラシャフト４０は、前方プロペラシャフト部分５０及び後方プロペラシャフト部分５２を含んでよく、単一ピースシャフト、２ピースシャフト、２ピース伸縮自在シャフト、３ピースシャフト又はその他の公知のシャフト構成等の複数の構成のいずれの１つで構成されてよいが、これらに限定されない。図１に示す前方プロペラシャフト４２は、プロペラシャフト４０と同様の構成であってよく、またこれは１つの特定の構成に限定されない。しかしながら応用例に応じて、図１に示す動力出力ユニット２６と前方差動装置３２との間のより短い軸方向長さにより、前方プロペラシャフト４２はプロペラシャフト４０と比べてより短い軸方向長さを有してよい。プロペラシャフト４０、４２は、鋼、アルミニウム及び複合材料（炭素繊維又は公知の炭素金属マトリクス材料）等であるがこれらに限定されない様々なトルク伝達材料から構成してよい。

図３〜図１１Ｂは、高角度高速等速ジョイント（ＨＡＣＶＪ）６０の例示的な配置を示す。図３、図４、図８、図９では、ＨＡＣＶＪ６０を全体的に示す。図３は例示的なＨＡＣＶＪ６０の断面図であり、ＨＡＣＶＪ６０は一般に周方向に成形されたキャビティ６４を有する外レース６２を含む。キャビティ６４は外レースの内表面６６及び外表面６８によって画定される。しかしながら、外レース６２の周方向に成形されたキャビティ６４は、代替として外レース６２を通って延在する孔又は開口７１の形状であってよい。この孔又は開口７１は外レース６２にリング状の形状又は外形をもたらすことができる。リング状の形状が使用される場合、潤滑を保持するためのキャビティを密閉するために追加の密閉用キャップ７２が必要となる。

周方向に形成されたキャビティ６４に配置されるのは内レース８０である。内レース８０は外表面８２及び内表面８４を含む。内レースの外表面８２は、外レース６２の内表面６６に配置された複数の陥凹又はトラック８８に対応する陥凹又はトラック８６を含む。内レース８０を外レース６２と共に位置決めする際、トラック８６、８８は、ケージ９４内に保持される複数のトルク伝達ボール９６を受承するための経路を生成する。トラック８６、８８は、第１の経路セットが開口７１に向かって開き、第２の経路セットが開口７１から離れて開く逆構成のトラックであってよい。第１の経路のセットは等距離で離間してよく、経路が１つおきに第１の経路又は前方トラックとなり、残りの経路が第２の経路又は後方トラックとなる。外レース６２の回転は同一の又は一定の速度で内レース８０を回転させ、これにより等速を、ジョイント６０を通して直線状に又は所定の固定角度以下の角度で伝達できる（図８、図９を参照）。ケージ９４はボール９６を受承するためのクリアランスを有し、内レース８０と外レース６２との間に位置決めされる。

更に、トラック８６、８８は第１の前方トラック及び第２の後方トラックを含んでよい。前方トラックは約１８．６ｍｍ〜約２２．５ｍｍの範囲で延在してよく、前方トラックのラップ角（wrap angle）比は約１６°〜約１９．５°の範囲であり、前方トラックの長さ比及び前方ラップ角比は従来の設計よりも約１９．８％増大している。後方トラックは約３０ｍｍ〜約３４ｍｍの範囲で延伸してよく、おおよその前方トラックのラップ角比は約３０°〜約３４°の範囲であり、後方トラックの長さ比は従来の設計よりも約６．８％増大し、後方ラップ角比は従来の設計よりも約６．５％増大している。ラップ角は、トルク伝達ボール９６が関連する経路に囲まれる角度範囲であってよい。前方及び後方トラックの長さ並びに前方及び後方トラックのラップ角比は、トルク伝達ボール９６を反対方向に回転及び延長又は回転移動させることができる通路を提供する一方で、上述したラップ角比を通して適切な強度及び支持を提供する。この回転移動により、ＨＡＣＶＪ６０の内レース８０を、トルク伝達ボール９６がトラック８６、８８内を転がるに従って、外レース６２に対して関節動作運動及び移動させることができる。この転がり運動はトラック８６、８８の関係によってもたらされるクリアランスに応じたものであり、これはボールを摺動させないようにし、ボールが転がらない時に加わるいずれの摩擦を排除する。トラックの長さ及びトラックのラップ角比は、ＨＡＣＶＪ６０を、ジョイントを結合した状態で配置したり又はボールを周方向に成形したキャビティ６４の外側に届かせたりする（これはＨＡＣＶＪ６０の不良を引き起こし得る）ことなく、このような高角度で関節動作させることができるようにするための土台を提供する。

図示したように、内表面８４は、シャフト９２を受承するための概ね円筒形の貫通開口９０を画定してよい。しかしながら応用例に応じて、内レース８０はインテグラルシャフト９２と共に形成されてもよい。シャフト９２はＨＡＣＶＪ６０をプロペラシャフト４０、４２、差動装置３２、４４又は動力出力ユニット２６の少なくとも１つに接続する。外レース６２及び内レース８０は一般に鋼材料製である。しかしながら、いずれの他のタイプの金属材料、硬質セラミック、プラスチック、ポリマー又は複合材料を外レース６２及び内レース８０のために使用してもよいことに留意すべきである。材料はＨＡＣＶＪ６０の高速、高温及び高接触圧に耐えることができる必要がある。図示したように、外レース６２は一般に設置用フランジ７０まで延伸する。更に、周方向に成形されたキャビティ６４はまた、密閉用キャップ７２も含んでよく、この密閉用キャップ７２はキャビティ６４内で利用可能な自由空間の量を最小化するために使用される。最小化された空間はＨＡＣＶＪ６０に必要な潤滑の体積を低減するのを助けることができる。

応用例に応じて、外レース６２は、ＨＡＣＶＪ６０をプロペラシャフト４０、４２又は他のトルク伝達部材に固定するための様々な設置用オプションを含んでよい。設置用オプションは、溶接、ボルト締め、スプライン、プラグオン、プラグイン、チューブマウント、相フランジ、ヒュージング、化学的結合、ポリマー又はＨＡＣＶＪ６０に一体化される他の設置技術等を含んでよいが、これらに限定されない。従って外レース６２の端部の形状は、必要とされる機械的固定のタイプに依存し得る。図示したように、ＨＡＣＶＪ６０は、ＨＡＣＶＪ６０を駆動装置２０の構成部品の１つに取り付けるための設置用フランジ７０を含む。フランジを使用する際に機械的固定を容易にすることは、ボルト（図示せず）を受承するための設置用フランジ７０の外周の周りに位置しそこを通って延在してよい複数の設置用オリフィス７６の使用を含む。設置用オリフィス７６は互いから等距離の位置に配設されてよく、応用例に応じて及びフランジ７０が設置される駆動装置２０の構成部品に応じて構成されてよい。

ＨＡＣＶＪ６０の外表面６８に少なくとも１つの周方向経路７４を配置してよい。この経路７４は、以下でより詳細に議論するように、密閉用部材１２０の第１の部材１２２を係合するための表面をもたらし得る。図示したように、ＨＡＣＶＪ６０は、第１の部材１２２を係合するために外表面６８の周りで周方向に延在する２つの経路７４を含む。更に、経路７４は外表面６８の外周全体の周りに延在してよく、また経路７４により、流体バリアを生成するために密閉用部材１２０内に潤滑を密閉するための密閉用Ｏリング（図示せず）を配置できる。

上で議論したように、密閉用部材１２０を経路７４においてＨＡＣＶＪ６０に取り付けてよい。密閉用部材１２０は、第１の部材及び第１の部材１２２に固定される第２の実質的に可撓性の部材を含む。第１の部材１２２は、応用例に応じて可撓性又は剛性の少なくとも１方であってよい。図示したように、第１の部材１２２は一般に鋼、アルミニウム、ポリマー、複合材料又は複合金属マトリクス材料等の一般に剛性の材料から形成されるが、これらに限定されない。可撓性部材１４２は、可撓性部材の膨張及び収縮を可能とするために一般に柔軟な材料製である。第１の部材１２２は、応用例に応じて連続的な段付きリングとして形成してよい。

具体的には、一例示的配置において、第１の部材１２２は内表面１３４及び外表面１３６を有する。内表面１３４はＨＡＣＶＪ６０に直接接触してよく、外表面１３６は周囲と直接接触してよい。第１の部材１２２を、ＨＡＣＶＪ６０の外表面６８の外輪郭に一致し得る接触表面を有するよう構成してよい。しかしながら、第１の部材１２２の形状は、密閉用部材１２０と共に使用するジョイントによって決まる。第１の部材１２２を、圧入のために外表面６８と比べて僅かに小さい直径を有するように作製してよい。更に、縁（図示せず）を経路７４を係合するために第１の部材１２２の周りに作製してよく、これにより第１の部材１２２をＨＡＣＶＪ６０に直接着脱可能に取り付けてよい。図４、５に示すように、第１の部材１２２は、ＨＡＣＶＪ６０の外表面６８と平行に延在する第１の部分表面１２４を含んでよい。第１の部材１２２は、ＨＡＣＶＪ６０の外表面６８の前面６９に一致する及び直接接触する第２の部分表面１２６まで延在してよい。第２の部分表面１２６は、前面６９にわたって所定の距離だけ延在し、これにより表面１２６を確実停止手段として使用できる。確実停止手段は、トルク伝達ボール９６の過剰な関節動作を防止し、ボールをＨＡＣＶＪ６０内に保持する。

一例示的配置に示すように、第１の部材１２２は、一般に内向きに角度付けされた部分１２８まで延在し、第１の部材１２２が可撓性部材１４２に接続する一般に外向きに広がった部分１３０において終端する。第１の部材１２２を、ゴム、複合材料又は他の公知の可撓性材料を剛性、半剛性又は可撓性対象に接着するためのいずれの公知のプロセスを用いて、可撓性部材１４２に物理的及び／又は化学的に結合してよい。一般に、可撓性部材１４２を、可撓性部材１４２の製造中に第１の部材１２２に直接成形してよい。しかしながら、いくつかの応用例において、第１の部材１２２及び可撓性部材１４２を連続した部品から作製してもよい。

可撓性部材１４２は、凹円弧の形態に成形してよいインターナルローリングダイアフラム（ＩＲＤ）部材であってよい。しかしながら応用例に応じて、図６、図７に示す他のタイプの可撓性部材２４２、３４２を使用してもよく、これについては以下でより詳細に議論する。可撓性部材１４２は、円弧状の凹部分１５０まで延伸する下向きに延伸する遷移部分１４６、及び第２の端部１５４で最終的に終端する第２の遷移部分１５２を含む。一例示的配置において、既に議論したように、第１の端部１４４を連結領域１４８で第１の部材１２２に直接結合してよく、第２の端部１５４をシャフト９２に固定してよい。一般に、第１の端部１４４及び凹部分１５０は均一な厚さを有してよく、第２の遷移部分１５２及び第２の端部１５４は変化して異なった厚さを有してよい。しかしながら、図示したように、第２の遷移部分１５２で及び第２の端部１５４で変化した厚さは、密閉用部分１５８を作成するために使用される実質的に剛性の領域１５６をもたらす。密閉用部分１５８の剛性領域１５６は密閉及び可撓性部材１４２をシャフト９２に固定するために使用される。一般に、可撓性部材１４２をシャフト９２に締結するためにストラップ又はクランプ（図示せず）を使用する。ストラップは、薄い金属又はプラスチック／複合材料のバンドであってよく、このストラップは可撓性部材１４２の周りに延在し、可撓性部材１４２とシャフト９２との間に密閉又は流体バリアを形成するために締められ、これによりデブリの侵入及びＨＡＣＶＪ６０から潤滑の漏れを防止する。

上で議論したように、第１の部材１２２及び可撓性部材１４２の構成を、密閉用部材１２０と嵌合しているジョイントに応じて変更してよい。図６、図７はＨＡＣＶＪ６０と共に使用できる更なる例示的な実施形態を示す。具体的には、図６は密閉用部材２２０の一例示的配置を示し、密閉用部材２２０は第１の部材２２２及び連結領域２４８で第１の部材２２２に成形される実質的に可撓性の部材２４２を含む。第１の部材２２２を、鋼、アルミニウム、ポリマー、複合材料又は複合金属マトリクス材料等の一般に剛性の材料で形成してよいが、これらに限定されない。可撓性部材２４２は、可撓性部材の膨張及び収縮を可能とするために一般に柔軟な材料製である。第１の部材２２２は、連続的な段付きリングとして形成してよい。

図６に示すように、第１の部材２２２は、実質的に剛性であり、内表面２３４及び外表面２３６を有する。内表面２３４はＨＡＣＶＪ６０に直接接触してよく、外表面２３６は周囲と直接接触してよい。第１の部材２２２を、ＨＡＣＶＪ６０の外表面６８の外輪郭に適合し得る内側接触表面２３４を有するよう構成してよい。しかしながら、既に議論したように、第１の部材２２２の形状は密閉用部材１２０と共に使用するジョイントによって決まる。

図６に示すように、第１の部材２２２は、ＨＡＣＶＪ６０の外表面６８と平行に延在する第１の部分表面２２４を含んでよい。第１の部材２２２は、ＨＡＣＶＪ６０の外表面６８の前面６９に一致する及び直接接触する第２の部分表面２２６まで延在してよい。第１の部材２２２は、一般に長手方向に第２の部分２２８まで延在し、第１の部材２２２が可撓性部材２４２に接続する一般に外向きに広がった部分２３０において終端する。ゴム、複合材料を接着するためのいずれの公知のプロセス、又は他の公知の結合プロセスを用いて、部材２２２、２４２を互いに物理的及び／又は化学的に結合することにより、第１の部材２２２を可撓性部材２４２に連結してよい。また、部材２２２、２４２をいずれの公知の機械的締結装置を使用して連結してもよい。一例示的配置において、可撓性部材２４２を、可撓性部材２４２の製造中に第１の部材２２２に直接成形してよい。単なる例として、２つの別個の部材２２２、２４２を連結するために成形プロセスを用いる場合、一般に第１の部材２２２をまず製造し、ポリマー、活性要素、複合材料、活性触媒又は接着剤（図示せず）を第１の部材２２２の連結領域２４８に塗布して鋳型の中に配置し、続いて可撓性部材２４２を連結領域２４８において第１の部材２２２の周りに成形し、第１の部材２２２に融着させる。成形プロセスは一般にオーバーモールドプロセスと呼ばれるものであってよく、少なくとも１つの前もって成形された部品を鋳型に挿入し新しいプラスチックの層を既存の部品の周りに形成する。このプロセスは、一般に高熱及び高圧を利用して、ポリマー、活性化要素と複合材料活性化触媒又は接着剤との間の化学反応を活性化することにより、第１の可撓性部材と、実質的に可撓性の部材とを融着し、これにより密閉用部材２２０の例示的な配置を作成する。

既に議論した可撓性部材１４２と同様に、可撓性部材２４２は、凹円弧の形態に成形してよいインターナルローリングダイアフラム（ＩＲＤ）部材であってよい。可撓性部材２４２は、円弧状の凹部分２５０まで延在する下向きに延在する遷移部分２４６、及び第２の端部２５４で最終的に終端する第２の遷移部分２５２を含む。第１の端部２４４を連結領域２４８で第１の部材２２２に直接結合してよく、第２の端部２５４をシャフト９２に固定してよい。一般に、第１の端部２４４及び凹部分２５０は均一な厚さを有してよく、第２の遷移部分２５２及び第２の端部２５４は変化して異なった厚さを有してよい。しかしながら、図示したように、第２の遷移部分２５２で及び第２の端部２５４で変化した厚さは、密閉用部分２５８を作成するために使用される実質的に剛性の領域２５６をもたらす。密閉用部分２５８の剛性領域２５６は、密閉及び可撓性部材２４２をシャフト９２に固定するために使用される。

図７を参照すると、図示した密閉用部分３２０は、連結領域３４８で第１の部材３２２に成形される第１の部材及び実質的に可撓性の部材を含む。図示したように、第１の部材３２２は実質的に剛性であり、部材３２２、３４２は２つの別個の要素から構成される。第１の部材３２２は一般に鋼、アルミニウム、ポリマー、剛性材料、複合材料又は複合金属マトリクス材料等の一般に剛性の材料から形成されるが、これらに限定されない。可撓性部材３４２は、可撓性部材３４２の膨張及び収縮を可能とするために一般に柔軟な材料製である。第１の部材３２２は、必要に応じて連続的な段付きリングとして形成してよい。

図７に示すように、第１の部材３２２は、内表面３３４及び外表面３３６を有する。内表面３３４はＨＡＣＶＪ６０に直接接触してよく、外表面３３６は周囲と直接接触してよい。第１の部材３２２を、ＨＡＣＶＪ６０の外表面６８の外輪郭に適合し得る内側接触表面３３４を有するよう構成してよい。しかしながら、既に議論したように、第１の部材３２２の形状は密閉用部材３２０と共に使用するジョイントによって決まる。

図７に示すように、第１の部材３２２は、ＨＡＣＶＪ６０の外表面と平行に延在する第１の表面３２４を含んでよい。第１の部材３２２は直角に対して長手方向に延在してよく、第１の部材３２２は、前面６９に平行に延在する第１の表面３２４に概ね垂直である第２の表面３２６まで延在し、またＨＡＣＶＪ６０の外表面６８の輪郭に一致するように連続する。第１の部材３２２は、第１の部材３２２が可撓性部材３４２と接続し連結領域３４８を形成する内向きに広がった延長部３２８まで遷移し、そこで終端する。剛性部材３２２を、ゴム、複合材料又は他の公知の可撓性材料を剛性の対象に結合するためのいずれの公知のプロセスを用いて、可撓性部材３４２に物理的及び／又は化学的に結合してよい。一般に、可撓性部材３４２を、可撓性部材３４２の製造中に剛性部材３２２に直接成形してよい。更に、剛性部材３２２は角度停止手段３３０を含んでよい。角度停止手段３３０は、トルク伝達ボールが過剰に関節動作して、可撓性部材３４２を破壊するのを阻止する。また、角度停止手段３３０を単に例として上で開示した例示的な実施形態のいずれにおいて使用してもよく、これは図７において第２の表面３２６と内向きに広がった延長部３２８との間の遷移部分に示されている。

図示したように、可撓性部材３２は概して「Ｓ」形状であり、第１の端部３４４、円弧状の凹部分３５０まで延在する上向きに延在する第１の遷移部分３４６、円弧状の凹部分３５４まで延在する下向きに延在する第２の遷移部分３５２、及びシャフト９２に隣接した第２の端部３５８で最終的に終端する上向きに延在する第３の遷移部分３５６を含む。既に議論したように、第１の端部３４４を連結領域３４８で剛性部材３２２に直接結合してよく、第２の端部３５８をシャフトに固定してよい。一般に、第１の端部３４４、第１の遷移部分３４６、円弧状の凹部分３５０、第２の遷移部分３５２及び第２の円弧状の凹部分３５０は均一な厚さを有してよく、第３の遷移部分３５６及び第２の端部３５８は変化して異なった厚さを有してよい。しかしながら、図示したように、第３の遷移部分３５６で及び第２の端部３５８で変化した厚さは、密閉用部分３６２を作成するために使用される実質的に剛性の領域３６０をもたらす。密閉用部分３６２の剛性領域３６０は密閉及び可撓性部材３４２をシャフト９２に固定するために使用される。図６、７に示す例示的な密閉用部材２２０、３２０は両方とも、密閉用部材１２０と共に既に議論したように同じタイプのストラップ又はクランプを利用する。

図８〜図１１Ｂを参照すると、例示的なＨＡＣＶＪ６０及び密閉用部材１２０、３２０が結合され、関節動作中にＨＡＣＶＪ６０アセンブリを形成していることが示されている。具体的には、図面は、０°の角度をなすシャフト９２を有する密閉用部材１２０、３２０を示す。作動中、ＨＡＣＶＪ６０アセンブリは０°〜約３０°の範囲で接合及び回転してよい。図８、図９に点線で示すように、シャフト９２Ｂは連続的な１５°の下向き角度で配置され、シャフト９２Ｃは２６°の広範囲揺動角度を有するものとして示される。作動中、シャフトは、可撓性部材１４２、３４２に損傷を生むことなく、特定の範囲で関節動作及び回転してよい。図は、密閉用部材１２０、３２０に妨害されることなく、はっきりとシャフト９２、９２Ｂ、９２Ｃの周りのクリアランスを示している。更に、密閉用部材１２０、２２０、３３０がＨＡＣＶＪ６０に設置されると、円弧状の凹部分１４２、２４２、３５４の頂部とケージ９４、トルク伝達ボール９６及び内レース８０の少なくとも１つとの間に最小クリアランス１６０ができる。一般に、クリアランス１６０は、応用例に応じて約１ｍｍ〜３ｍｍの範囲であってよく、目標は約１．９５ｍｍである。クリアランス１６０は、シャフト５２第２の端部５６から６５ｍｍの概算距離 又はシャフト５２の第２の端部５６から６９ｍｍの概算距離でケージ９４に直接隣接した密閉用部材１２０、２２０、３２０の配置の結果であってよい。

更に、図１０Ａ〜図１１Ｂには、１５°の下向き角度で関節接合された例示的な可撓性部材１４２、３４２を示す。図示したように、可撓性部材１４２、３４２は作動中に関節接合が変化するに従って、膨張及び収縮する。具体的には、シャフト９２Ｂは下向きに角度付けされ、可撓性部材１４２、３４２はシャフトの下方の領域で収縮し（図１０Ｂ、図１１Ｂに示す）、シャフトの上方の領域で膨張又は伸縮する（図１０Ｃに示す）。可撓性部材１４２、２４２、３４２は、恒久的に疲労又は損傷することなくＨＡＣＶＪ６０の寿命全体にわたって持ちこたえるのに十分な弾性を有する。

以上の説明は、本発明の方法及びシステムの例示的な実施形態を単に例示及び説明するために示したものである。この説明は網羅的であることを意図したものではなく、本発明を、開示したいずれの正確な形態に限定することを意図したものではない。当業者には、本発明の範囲を逸脱することなく、様々な変更行ってよく、また均等物で本発明の要素を置換してよいことが理解されるであろう。更に、本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるために、多数の修正を行ってよい。従って、本発明を、この発明を実施するために考えられた最良の形態として開示した特定の実施形態に限定することは意図しておらず、本発明が請求項の範囲内の全ての実施形態を含むことを意図している。本発明を、本発明の精神又は範囲を逸脱することなく、具体的に説明及び例示したものとは異なる形で実践してよい。本発明の範囲は以下の請求項によってのみ限定される。

Claims (22)

1. 等速ジョイントであって：
   内表面及び外表面によって画定される外ジョイント部材；
   外表面を有する内ジョイント部材であって、ここで前記外ジョイント部材の前記内表面及び前記内ジョイント部材の前記外表面は、約０°〜３０°の連続的な作動角度範囲、約１５°〜３０°の上下移動角度範囲、及び約０°〜３５°の設置角度範囲を有する約１０°〜３０°の範囲のジョイント関節動作のための前方トラック及び後方トラックのうちの少なくとも一方を画定する、内ジョイント部材；
   前記内表面及び外表面によって画定されるケージであって、前記ケージは前記外ジョイント部材と前記内ジョイント部材との間に配置され、かつ前記前方トラック及び前記後方トラックのうちの一方に隣接して位置決めされる、ケージ；
   前記ケージ内に配設され、前記前方トラック及び前記後方トラックのうちの少なくとも一方に接触する、複数のトルク伝達ボール；並びに
   前記ジョイント部材の前記外表面に固定され、前記ジョイント部材の前記内表面に流体バリアをもたらす、高角度で広がった密閉用部材
   を備える、等速ジョイント。
2. 約１８．５ｍｍ〜２２．５ｍｍの前方トラック長さ、約１６°〜１９．５°の前方トラックラップ角、約３３ｍｍ〜３４ｍｍの後方トラック長さ、約３０°〜３４°の後方トラックラップ角の少なくとも１つを更に備える、請求項１に記載のジョイント。
3. 前記関節動作は、約１５°の作動角度並びに完全懸架状態の揺動関節動作角度及び約２６°である設置角度のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のジョイント。
4. 前記密閉用部材は角度停止手段を含む、請求項１に記載のジョイント。
5. 前記密閉用部材は、剛性部材及び前記剛性部材に融着される可撓性部材を含む、請求項１に記載のジョイント。
6. 前記内ジョイント部材は、前記内ジョイント部材に直接接触する第１の端部及び前記密閉用部材に直接隣接する第２の端部を有するシャフトを含む、請求項１に記載のジョイント。
7. 前記剛性部材は、前記外ジョイント部材上に圧入、接着及び摺接のうちの少なくとも１つの方法で接続される第１の密閉用部分、並びに前記可撓性密閉用部材に接着される第２の密閉用部分を含み、前記第１の密閉用部分及び前記第２の密閉用部分における接続の少なくとも一方は液密である、請求項５に記載のジョイント。
8. 前記剛性部材の前記広がった外部分は、外向きに延在する、請求項５に記載のジョイント。
9. 前記可撓性密閉用部材は、前記剛性部材の前記広がった外側部分に融着される、請求項５に記載のジョイント。
10. 前記剛性部材は角度停止手段を含み、前記角度停止手段は前記トルク伝達ボールが過剰な関節動作をするのを防止する、請求項５に記載のジョイント。
11. 前記広がった外部分は、内向きに延在するフレア及び外向きに延在するフレアの少なくとも一方である、請求項８に記載のジョイント。
12. 前記密閉用部材は、前記ケージに直接隣接して配置され、
    前記密閉用部材は、前記シャフトの前記第２の端部から６５ｍｍ及び約６９ｍｍのうちの少なくとも１つの距離にあり、並びに前記ケージ、前記トルク伝達ボール及び内レースの少なくとも１つから約１．９５ｍｍの距離にある、請求項６に記載のジョイント。
13. 前記密閉用部材は、前記ケージに直接隣接して配置され、
    前記密閉用部材は、前記ケージ、前記トルク伝達ボール及び前記内レースの少なくとも１つから約１．５ｍｍ〜約２．０ｍｍの距離にある、請求項６に記載のジョイント。
14. 前記剛性部材は、内向き及び外向きの両方に角度付けされ、
    前記可撓性部材は、前記内向き角度及び前記外向き角度の遷移地点に直接取り付けられ、
    更に前記可撓性部材は、前記外向きに角度付けされた部分に直接取り付けられる、請求項５に記載のジョイント。
15. 等速ジョイントであって：
    内表面及び外表面によって画定される外レースであって、前記内表面は複数の逆構成のトラックによって画定されるキャビティを画定し、前記逆構成のトラックは、前方トラックと後方トラックとが交互になっている、外レース；
    中心に位置するシャフトを有する内レースであって、前記内レースは前記外レースの前記キャビティ内に配置され、前記内レースは外表面によって画定され、前記内レースの前記外表面は前記外レースの前記キャビティの前記逆構成のトラックに対応する複数の逆構成のトラックを更に含む、内レース；並びに
    高角度フランジ付き密閉用部材であって、前記フランジは前記シャフトから外向き又は前記シャフトに向かって内向きのいずれか一方に延在する、高角度フランジ付き密閉用部材
    を備え、
    前記トラック間の相互作用は、約０°〜３５°の連続的な作動角度範囲、約２６°の上下移動角度、及び約０°〜３５°の設置角度範囲の少なくとも１つを有する関節動作をもたらす、等速ジョイント。
16. 前記密閉用部材は、剛性部材及び可撓性部材を含み、
    前記密閉用部材は、前記外レースの前記外表面及び前記内レースの前記シャフトの少なくとも１つに密閉固定される、請求項１５に記載の等速ジョイント。
17. 前記内レースと前記密閉用部材との間に流体ギャップを更に備える、請求項１５に記載の等速ジョイント。
18. 前記密閉用部材の少なくとも一部は前記ケージに直接隣接して位置決めされ、
    前記密閉用部材は、前記シャフトの前記第２の端部から６５ｍｍ及び約６９ｍｍのうちの少なくとも１つの距離にあり、並びに前記ケージ、前記トルク伝達ボール及び前記内レースの少なくとも１つから約１．９５ｍｍの距離にある、請求項１５に記載の等速ジョイント。
19. 前記密閉用部材の少なくとも一部は前記ケージに直接隣接して位置決めされ、
    前記密閉用部材は、前記ケージ、前記トルク伝達ボール及び前記内レースの少なくとも１つから約１．５ｍｍ〜約２．０ｍｍの距離にある、請求項１５に記載の等速ジョイント。
20. 前記可撓性部材の前記関節動作は、約１５°の作動角度並びに完全懸架状態の揺動関節動作角度及び約２６°である設置角度のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の等速ジョイント。
21. 前記剛性部材は角度停止手段を含み、前記角度停止手段は前記トルク伝達ボールが過剰な関節動作をするのを防止する、請求項１６に記載の等速ジョイント。
22. 前記剛性部材は、外向き、内向き、並びに内向き及び外向きの両方のうちの少なくとも１つに角度付けされ、
    前記可撓性部材は、前記内向き角度及び前記外向き角度の遷移地点に直接取り付けられ、
    更に前記可撓性部材は、前記外向きに角度付けされた部分に直接取り付けられる、請求項１６に記載の等速ジョイント。

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