JP2017219115A - 固定式等速ジョイント - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第一回転軸40Xと第二回転軸45Xの角度が最大となったとき、一つのボール支持孔33が自身の第一接触部33aが対応するボール35に対して他の第一接触部より大反力を及ぼす反力最大ボール支持孔33Xとなり、反力最大ボール支持孔に支持されたボールに対し第一保持溝22、第二保持溝27が及ぼす合力のポケット荷重AFと反力最大ボール支持孔の第一接触部とが直交するように、第一保持溝及び第二保持溝の形状、ボール支持孔の形状、並びにボール外径を設定した。
【選択図】図4
Description
この固定式等速ジョイントは、外輪と、内輪と、複数のボールと、ケージと、を備えている。
ケージの外周面と内周面は共に球面の一部である第二外周面と第二内周面とによってそれぞれ構成されている。外輪及びケージは互いに相対回転可能である。また、内輪及びケージは互いに相対回転可能である。
ケージには、ボールと同数のボール支持孔が貫通孔として形成されている。各ボール支持孔は各ボールを回転可能に支持している。各ボール支持孔によって支持された各ボールは、第一回転軸と第二回転軸とがいかなる角度をなすときも、両者がなす角の二等分線に対して直交する平面であるボール位置平面上に位置する。
例えば、第一回転軸が自身の軸線まわりに回転すると、外輪の各第一保持溝と係合する各ボールが、自転しながら第一回転軸まわりに公転する。すると各ボールの公転力が各第二保持溝に伝達されるので、内輪及び第二回転軸が、外輪と等速度で第二回転軸まわりに回転する。即ち、各ボールが外輪の回転トルクを内輪へ伝達する。
ケージのボール支持孔によって各ボールは常にボール位置平面上に保持される。そのため、第一回転軸と第二回転軸とのなす角度の大きさに拘らず、第一回転軸が回転すると第二回転軸は第一回転軸と等速度で回転する。
従って、各ボールの第一保持溝及び第二保持溝の内面との接触位置は、第一回転軸と第二回転軸とがなす角度の変化に応じて変化する。
そしてこのとき、ボール支持孔の内面からボールに及ぶ上記反力の方向は、ケージの軸線(即ち、第一回転軸及び第二回転軸の軸線)と略平行となる。
図5に示すように、このとき各ボールは対応する第二保持溝の内面の底部と開口側端部(エッジ)との中間部と一点で接触する。換言すると、このとき上記反力によって各ボールが対応する第二保持溝の底部側から対応する第一保持溝側へ大きく移動させられることはない。
また、第一回転軸への入力が一定の場合、第一回転軸及び外輪が回転するときの反力最大ボール支持孔の内面が発生する上記反力の大きさは、第一回転軸と第二回転軸とがなす角度によって変化し、当該角度が最大角度となったときに最大となる。同様に、第二回転軸への入力が一定の場合、第二回転軸及び内輪が回転するときの反力最大ボール支持孔の内面が発生する上記反力の大きさは、第一回転軸と第二回転軸とがなす角度によって変化し、当該角度が最大角度となったときに最大となる。
しかし上記クリアランスに起因して、このときの合力は反力最大ボール支持孔の内面の上記一部と直交しない。そのため、このときに発生する上記反力によって、反力最大ボール支持孔に支持されたボールが対応する第二保持溝の底部側から対応する第一保持溝側へ大きく移動させられる。その結果、図6に示すように、このボールは対応する第二保持溝の内面の開口端部近傍と一点で接触する。そしてこのときこのボールは第二保持溝の内面に対して強い力で接触するので、このときに内輪(の第二保持溝が設けられた部位)に生じた応力によって、第二保持溝のエッジが塑性変形するおそれが大きい。
仮に第二保持溝のエッジに塑性変形が生じると、その後の固定式等速ジョイントの動作が不円滑になるおそれがある。
球面の一部であり且つ複数の第一保持溝(22)が形成された第一内周面(21)を有する、第一回転軸(40)と一体化した外輪(20)と、
前記第一内周面の内周側空間に回転可能に配置され且つ第二回転軸(45)と一体化した、前記第一内周面より小径で前記第一内周面とは異なる曲率中心を有する球面の一部であり且つ複数の第二保持溝(27)が形成された第一外周面(26)を有する内輪(25)と、
一つの前記第一保持溝及び一つの前記第二保持溝に対してそれぞれ回転可能に係合する複数のボール(35)と、
前記第一内周面に回転可能に接触する第二外周面(31)、及び、前記第一外周面に回転可能に接触する第二内周面(32)、を有し、且つ、互いに同軸になった前記第一回転軸及び前記第二回転軸と同軸をなす中心軸(30X)を有するケージ(30)と、
を備え、
前記ケージが、前記第一回転軸と前記第二回転軸とがなす角の二等分線(Lθ)に対して直交するボール位置平面(PB)上に常に位置するように前記各ボールをそれぞれ支持する複数のボール支持孔(33)を備え、
前記各ボール支持孔が、自身の内面の二箇所にそれぞれ形成された、互いに平行をなしながら前記中心軸と平行な方向に対向する平面からなり且つ両者の間に一つの前記ボールが位置する第一接触部(33a)及び第二接触部(33b)を備え、
前記第一回転軸と前記第二回転軸とのなす角度が最大角度となったときに、一つの前記ボール支持孔が、自身の前記第一接触部が対応する前記ボールから受ける力によって当該ボールに対して、他の前記第一接触部よりも大きな反力を及ぼす反力最大ボール支持孔(33X)となり、
前記反力最大ボール支持孔に支持された前記ボールに対して前記第一保持溝及び前記第二保持溝が及ぼす二つの力の合力であり且つ前記第二接触部側から前記第一接触部側に向かうポケット荷重(AF)と前記反力最大ボール支持孔の前記第一接触部が構成する前記平面とが直交するように、前記第一保持溝及び前記第二保持溝の形状、前記ボール支持孔の形状、並びに前記ボールの外径が設定される。
また、第一回転軸への入力が一定の場合、第一回転軸及び外輪が回転するときの反力最大ボール支持孔の内面が発生する上記反力の大きさは、第一回転軸と第二回転軸とがなす角度によって変化し、当該角度が最大角度となったときに最大となる。同様に、第二回転軸への入力が一定の場合、第二回転軸及び内輪が回転するときの反力最大ボール支持孔の内面が発生する上記反力の大きさは、第一回転軸と第二回転軸とがなす角度によって変化し、当該角度が最大角度となったときに最大となる。
そのため、反力最大ボール支持孔の第一接触部からボールに及ぶ力(反力)の大きさは、当該角度が最大角度となったときに最大となる。
そのため、第一回転軸と第二回転軸とがなす角度が最大角度となった場合に第一回転軸又は第二回転軸に回転トルクが入力されたときに、内輪の第二保持溝の内面のエッジ近傍に対して反力最大ボール支持孔に支持されたボールが過大な力で押しつけられるおそれは小さい。
本実施形態の固定式等速ジョイント10は車両の前部に設けられ且つ左右の前輪(図示略)にそれぞれ接続される。即ち、車両の前部には、左右一対の固定式等速ジョイント10が設けられている。
固定式等速ジョイント10は主要な構成要素として外輪20、内輪25、ケージ30及びボール35を有している。
ケージ30の外周面は球面の一部である第二外周面31によって構成されている。
ケージ30は、第二外周面31が第一内周面21と対向するように外輪20の内部空間に配設されている。但し、第二外周面31の半径は第一内周面21の半径より僅かに小さい。そのため、第二外周面31の曲率中心は第一内周面21の曲率中心と完全な同一ではなく、互いに僅かにずれている。即ち、外輪20の第一内周面21とケージ30の第二外周面32との間には微小なクリアランスが存在する。但し、第一内周面21と第二外周面32の一部どうしは接触可能である。
ケージ30の内周面の中心軸30X方向の両端部を除く部分は球面の一部である第二内周面32によって構成されている。
ケージ30の内部空間には、第二内周面32に対して第一外周面26が対向するように内輪25が配設されている。
第二内周面32の半径は第一外周面26の半径より僅かに大きい。そのため、第二内周面32の曲率中心は第一外周面26の曲率中心と完全な同一ではなく、互いに僅かにずれている。即ち、内輪25の第一外周面26とケージ30の第二内周面32との間には微小なクリアランスが存在する。但し、第一外周面26と第二内周面32の一部どうしは接触可能である。
さらにケージ30と内輪25とは、第一外周面26と第二内周面32の一部どうしが接触した状態で互いに相対回転可能である。
従って、外輪20は内輪25に対して相対回転可能であり、内輪25は外輪20に対して相対回転可能である。
図2及び図4に示すように各ボール支持孔33は略正方形である。即ち、各ボール支持孔33の内周面は四つの面によって構成されている。これら四つの面のうちの二つは、互いに中心軸30X方向と平行な方向に対向する第一接触部33aと第二接触部33bとにより構成されている。第一接触部33a及び第二接触部33bは互いに平行をなす平面により構成されている。但し、第一接触部33a及び第二接触部33bは中心軸30X方向に対して直交しない。換言すると、図2に示した延長線40Xに対して直交し且つボール支持孔33を通り抜ける方向に延びる直線Lと、第一接触部33a及び第二接触部33bとは完全な平行でなく、互いに僅かに傾斜している。外輪20と内輪25とが同軸位置に位置するとき、各ボール支持孔33の第一接触部33aは駆動軸45側に位置し、各ボール支持孔33の第二接触部33bは従動軸40側に位置する。
ボール35は第一保持溝22、第二保持溝27及びボール支持孔33と同数である。各ボール35は、ケージ30のボール支持孔33に自転可能に挿入され且つ対応する第一保持溝22及び第二保持溝27に対してそれぞれ自転可能に係合している。より詳細には、各ボール35は、(図5及び図6に示された場合と同様に)対応する第一保持溝22及び第二保持溝27の内面に対してそれぞれ一点で接触する。但し、各ボール35の第一保持溝22及び第二保持溝27の内面との接触位置は、従動軸40と駆動軸45とがなす角度の変化に応じて変化する。
そのため、ケージ30の各ボール支持孔33によって自転可能に支持された各ボール35は、延長線40Xと延長線45Xとがなす角度θの二等分線Lθ(30Xと一致)に直交するボール位置平面PB上に常に位置する(図3参照)。換言すると、外輪20と内輪25との相対位置が同軸位置と最大角度位置との間のいずれの位置になったときも、各ボール35はボール位置平面PB上に位置する。
車両のエンジンの回転力がプロペラシャフト及びディファレンシャルギヤを介してドライブシャフトである駆動軸45に伝わると、駆動軸45が延長線45Xまわりに回転する。すると内輪25の各第二保持溝27と係合する各ボール35が、自転しながら延長線45Xまわりに内輪25と一緒に公転する。すると各ボール35の公転力が外輪20の各第一保持溝22に伝達されるので、外輪20及び従動軸40が延長線40Xまわりに駆動軸45及び内輪25と等速度で回転する。即ち、各ボール35が内輪25の回転トルクを外輪20へ伝達する。そのため左右の前輪が従動軸40まわりに回転する。
しかし外輪20と内輪25の相対位置が、同軸位置と最大角度位置との間のどうような位置になっても、各ボール35はボール位置平面PB上に位置する。
従って、延長線40Xと延長線45Xとがなす角度の大きさに拘らず、前輪及び従動軸40は駆動軸45と等速度で回転する。
そのため駆動軸45及び内輪25が回転すると、ポケット荷重AFによって各ボール35は対応するボール支持孔33の第一接触部33aに押し付けられる。その結果、各ボール35は対応する第一接触部33aから反力RFを受ける(図2及び図4参照)。
さらに、従動軸40と駆動軸45との相対位置が同軸位置にないとき、ポケット荷重AF及び反力RFの方向は各ボール支持孔33ごとに異なる。
そのため、外輪20と内輪25との相対位置が最大角度位置になったときに、内輪25の第二保持溝27の内面のエッジ近傍に対して反力最大ボール支持孔33Xに支持されたボール35が過大な力で押しつけられ、その結果、第二保持溝27のエッジが塑性変形するおそれは小さい。
33b・・・第二接触部、35・・・ボール、40・・・従動軸(第一回転軸、第二回転軸)、45・・・駆動軸(第二回転軸、第一回転軸)。
Claims (1)
- 球面の一部であり且つ複数の第一保持溝が形成された第一内周面を有する、第一回転軸と一体化した外輪と、
前記第一内周面の内周側空間に回転可能に配置され且つ第二回転軸と一体化した、前記第一内周面より小径で前記第一内周面とは異なる曲率中心を有する球面の一部であり且つ複数の第二保持溝が形成された第一外周面を有する内輪と、
一つの前記第一保持溝及び一つの前記第二保持溝に対してそれぞれ回転可能に係合する複数のボールと、
前記第一内周面に回転可能に接触する第二外周面、及び、前記第一外周面に回転可能に接触する第二内周面、を有し、且つ、互いに同軸になった前記第一回転軸及び前記第二回転軸と同軸をなす中心軸を有するケージと、
を備え、
前記ケージが、前記第一回転軸と前記第二回転軸とがなす角の二等分線に対して直交するボール位置平面上に常に位置するように前記各ボールをそれぞれ支持する複数のボール支持孔を備え、
前記各ボール支持孔が、自身の内面の二箇所にそれぞれ形成された、互いに平行をなしながら前記中心軸と平行な方向に対向する平面からなり且つ両者の間に一つの前記ボールが位置する第一接触部及び第二接触部を備え、
前記第一回転軸と前記第二回転軸とのなす角度が最大角度となったときに、一つの前記ボール支持孔が、自身の前記第一接触部が対応する前記ボールから受ける力によって当該ボールに対して、他の前記第一接触部よりも大きな反力を及ぼす反力最大ボール支持孔となり、
前記反力最大ボール支持孔に支持された前記ボールに対して前記第一保持溝及び前記第二保持溝が及ぼす二つの力の合力であり且つ前記第二接触部側から前記第一接触部側に向かうポケット荷重と前記反力最大ボール支持孔の前記第一接触部が構成する前記平面とが直交するように、前記第一保持溝及び前記第二保持溝の形状、前記ボール支持孔の形状、並びに前記ボールの外径が設定された、
固定式等速ジョイント。
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CN112483015A (zh) * | 2019-09-12 | 2021-03-12 | 中国石油天然气股份有限公司 | 万向节结构及其使用方法 |
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2016
- 2016-06-08 JP JP2016114001A patent/JP6658319B2/ja active Active
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