JP3489840B2 - 等速自在継手 - Google Patents

等速自在継手

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JP3489840B2
JP3489840B2 JP53618798A JP53618798A JP3489840B2 JP 3489840 B2 JP3489840 B2 JP 3489840B2 JP 53618798 A JP53618798 A JP 53618798A JP 53618798 A JP53618798 A JP 53618798A JP 3489840 B2 JP3489840 B2 JP 3489840B2
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ヨーン，フリートヘルム
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ジー・ケー・エヌ・レブロ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外方ボール軌道を備えた外方継手部材、内
方ボール軌道を備えた内方継手部材、各対応する子午線
面内に位置決めされた複数対の外方および内方ボール軌
道によって案内されるトルク伝達ボール、及び周部に分
布された窓内に前記ボールを収容しかつ１つの共通面内
に前記ボールを保持しそして継手が相対角度を以って連
接されるとき角度二分平面上に前記ボールを案内するボ
ールケージを有するトルク伝達のための等速自在継手に
関する。
【０００２】
【従来の技術】
この型の等速自在継手は、ツェッパ型固定継手（Rzep
pa Festgelennke−略して「RF」）または切り取りなし
の固定継手（UF）として知られている。後者はドイツ連
邦共和国特許明細書第2252827号に記載されている。か
かる種類の継手の寸法に関して、特に、その継手部材の
軸方向長さに関して、最大連接角度と内方継手部材に接
続された軸の直径との間に相関関係が存在する。一方
で、最大連接角度にはボールが軌道端部から脱落するの
を防止するための制限があり、或いは、より細かい点に
関して言えば、軌道端縁部での荷重に関する問題点とし
て、軌道内のボールの接触点と軌道端縁部との間に十分
に安全な間隔距離が確保されねばならないという点であ
る。その上、内方継手部材の接続軸の直径が太いと外方
継手部材の外端部周縁に形成された内方円錐面に対して
当接してさらなる大きな角度の連接を阻止することとな
るので、かかる接続軸の太さには最大連接角度との関係
で制限がある。接続軸の内方円錐面への当接位置をボー
ルの接触点と軌道端縁部との間の確保されるべき安全な
距離と一致するように、接続軸の太さおよび内方円錐面
の形状および位置を設定する際には注意を払わなければ
ならない。
【０００３】 自動車技術における等速自在継手の開発動向に関して
言えば、常にその性能の向上が期待されている。即ち、
利用可能な限定された空間および重量において、使用寿
命および性能の向上がはかられねばならないということ
であり、またはその逆に、予め設定された使用寿命およ
び性能で、空間および質量における節約を図らなければ
ならないことを意味している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の継手の設計においては、連接角度を例に採
ると、一方の面における改良は使用寿命を短縮しかつ破
壊強度を低下させると言ったことが発生する。
【０００５】 本発明の目的は、その性能が空間および重量の低下
が、他のパラメータにマイナスの影響を及ぼすことなく
最初に述べた型の等速自在継手を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、この目的は、前記外方継手部材の前
記ボール軌道の中心線Ｓが各々凸状に屈曲された内方部
分S1および開放端に向かって、反対方向に屈曲された凹
状端部分S2から成り、前記内方継手部材の前記ボール軌
道の中心線が各々凸状に屈曲された外方部分および前記
外方継手部材の基部端に向かって反対方向に屈曲された
凹状端部分から成り、そして、前記凹状端部分S2の曲率
半径R2が前記中心線の前記内方部分S1の曲率半径R1より
小さくなるように設定されており、前記凹状端部分S2の
曲率半径R2が、前記中心線の前記内方部分S1の曲率半径
R1より小さくなるように、且つ前記接触点Ｂと前記外方
継手部材の前記ボール軌道の開放端との間の長手方向軸
線AAに沿った距離Ｌを維持しつつ、前記ボール軌道にお
けるボールとの接触点Ｂと中央継手平面Ｅとの間の長手
方向軸線に沿った距離Ｎ＊を減縮するように設定されて
おり、更に、前記接触点Ｂが、ボール中心Ｍと前記中央
継手平面Ｅとの間に位置していることを特徴とする等速
自在継手を提供することによって達成される。
【０００７】 これは、内方部分S1が継手中心Ｃのまわりに屈曲され
た方法において少なくとも部分的に延び、そして開放端
に向かって位置決めされた凹状端部分S2が反対方向に、
すなわち外方に屈曲されることを意味している。一般
に、その結果は凹状端部分S2において軸線AAから外方継
手部材のボール軌道の中心線の距離が外方継手部材の開
放端に向かって増加、即ち変位しているということであ
る。
【０００８】 それゆえ、外方継手部材の形状はボール軌道の端部が
広がりかつ外方継手部材の開放端に向かって互いに離れ
て半径方向に動くことによって特徴付けられる。 特別な実施例によれば、内方部分S1が外方継手部材の
内部で中心Z1のまわりに屈曲された方法において各々延
びることが提案され、そしてまた、凹状端部分S2が前記
外方継手部材の外部で中心Z2のまわりに屈曲された方法
において各々延びることが提案される。本発明の好適な
実施例は特別な参照がこれによりなされるさらに他の従
属する請求の範囲に記載されている。
【０００９】 対称の一般的な条件により、内方継手部材のボール軌
道が広がりかつ軸方向反対端において、すなわち外方継
手部材の基部に向かって凹状端部分において互いに離れ
て動き、再びボール軌道の中心線に関連してその外方継
手部材の軸線A1からの距離がしたがって前記端部におい
て最大になる。
【００１０】 幾つかの曲率線によれば、前記凹状端部分S2、例え
ば、円弧であるが、軌道の端部分はまた長手方向軸線AA
に対して或る角度で直線において延びている。 本発明による軌道形状によって達成される効果は、軌
道のボールの接触点がボールのそれぞれの中心を通って
延びているほぼ半径方向面に位置決めされる従来技術の
継手に対して、継手中心を通る半径方向面に対する軌道
内におけるボールの接触点間の軸方向変位がもたらさ
れ、接触点が中央継手面に対してずれていることにあ
る。
【００１１】 この方法において、継手長さ／継手質量、最大連接角
度および接続軸の太さからなるパラメータの関係に関す
る改善を達成することができる。本発明の手段および効
果のさらに他の説明に関しては、以下の図面が参照され
ねばならない。図示実施例において、本発明の継手はUF
継手として示される。しかしながら、本発明による技術
的教示を有効にするために、ボール軌道が切り取りなし
であることは必要ない。
【００１２】
【実施例】
図１は、外方継手部材11、内方継手部材12、トルク伝
達ボール13、およびボールケージ14からなっている従来
技術の等速自在継手を示している。一端において、外方
継手部材11は継手ジャーナル16によって追随される基部
15により閉止されている。外方継手部材11の開口17は基
部15と軸方向反対に設けられる。外方継手部材11内に
は、開放端17から見られるならば、切り取りがない複数
の周部に分布された外方ボール軌道18の１つが示されて
いる。内方継手部材12は、固定リング21によって軸方向
に固定される接続軸20が挿入される中央開口19を備えて
いる。内方継手部材12内には、開放端17から見られる場
合に同様に切り取りがない複数の周部に分布された内方
ボール軌道22の１つが示されている。外方ボール軌道18
および内方ボール軌道22は対で互いに連係しかつ共同し
て対でトルク伝達ボール13を収納している。ボール13
は、これらのボールが中央継手平面Ｅと一致する中央ケ
ージ平面のケージ窓23に挿入されることによりボールケ
ージ14によって１平面内に共同して保持されている。
【００１３】 中央継手平面Ｅは、また、継手が連接されるとき外方
継手部材および内方継手部材の軸線AA,A1の交点によっ
て画成される継手中心Ｃを含んでいる。外方継手部材11
の開放端17には、継手が連接されるとき内方継手部材12
の接続軸20用のストッパを形成しかつしたがって、以下
で説明されるように、継手の連接角βを制限する内方円
錐面24が設けられる。
【００１４】 図２は破断された方法において外方ボール軌道18を備
えた外方継手部材11を示している。開放端17において外
方ボール軌道18を切断する前記内方円錐面24はまだ目視
し得る。そのうえ、内方継手部材が外方継手部材に対し
てその最大角度において連接された位置におけるボール
軌道18内のボール13が示されている。この場合に、再び
以下で参照される、軸線間の最大連接角度βは図面に示
される外方継手部材に対するケージの連接角度β/2を導
き出すこととなる。
【００１５】 中央継手平面Ｅに対するケージの中央平面を内方継手
部材の連接角度に対応して連接することにより、複数の
ボール13が成す平面もまた中央継手平面Ｅに対して角度
β/2だけ動かされる。各ボールの中心Ｍは外方ボール軌
道18の鎖線中心線に追随し、この中心線は軸線AA上のそ
の中心Ｚが中央継手平面Ｅに対して軸方向に距離O1だけ
ずれたＺを中心としてかつ鎖線中心線に正接すると同時
に軸線AAと平行に延びる直線Ｇに連続する半径R1を有す
る円弧Ｓによって形成されている。
【００１６】 図示されたボール位置において、外方ボール軌道18中
のボールの接触点Ｂはボール中心Ｍを通る半径方向平面
内に位置している。内方円錐面24によって画成された軌
道端縁部に対して接触点Ｂは最小軸方向距離Ｌを以って
位置付けられているが、軌道端での考え得る縁部破壊を
防止するために、かかる距離Ｌは減少されるべきでな
い。かかる接触点Ｂと中央継手平面Ｅとの間の軸方向距
離は参照符号Ｎで示されている。
【００１７】 図３は継手中心Ｃにおける外方継手部材11の軸線AAと
内方継手部材11の軸線A1との間の上述した継手連接角度
βを示している。この場合に、接続軸20は内方継手部材
を置き換え、即ち、この位置において、内方円錐面24に
対して載置するようになる。かくして角度βに対する連
接角度を制限することにより、接触点Ｂとボール軌道18
の軌道端縁部との間の最小距離Ｌが保証されている。
【００１８】 図４は、外方継手部材31、内方継手部材32、トルク伝
達ボール33、およびボールケージ34からなっている本発
明の等速自在継手を示している。外方継手部材31は、継
手ジャーナル36に連成された基部35によりその一端を閉
止されている。外方継手部材31の開口37は基部35と軸方
向において反対側に設けられている。
【００１９】 外方継手部材31内には、開放端37から見て全く必須の
構成ではないアンダーカット無しの複数の周部に分布さ
れた外方ボール軌道38のうちの１つが示されている。内
方継手部材32は、固定リング41によって軸方向に固定さ
れる接続軸40が挿入される中央開口39を備えている。
【００２０】 内方継手部材32内には、中央継手平面Ｅに関連して、
外方継手部材に対して対称的に延びそして、開放端37か
ら見られる場合に切り取りがない、複数の周部に分布さ
れた内方ボール軌道42の１つが示されている。
【００２１】 外方ボール軌道38および内方ボール軌道42は対で互い
に連係しかつ共同して対でトルク伝達ボール33を収納し
ている。ボール33は、これらのボールが中央継手平面Ｅ
と一致する、ボールケージ34の中央ケージ平面のケージ
窓43に挿入されかつボールケージ34によって１平面内に
共同して保持されている。 中央継手平面Ｅは、また、継手が連接されるとき外方
継手部材および内方継手部材の軸線AA,A1の交点によっ
て画成される継手中心Ｃを含んでいる。外方継手部材に
おいて、開放端37のその側に、継手が連接されるとき接
続軸40用のストッパを形成し得る内方円錐面44が設けら
れる。
【００２２】 それぞれの軌道基部に対して平行に延びかつボール33
（図示せず）の中心において互いに交差するボール軌道
38,42の中心線は移転点を含んでいる。外方ボール軌道3
8は開放端37に向かって長手方向軸線AAから離れる方向
に伸びており、例えば、端部分における外方ボール軌道
の中心線の曲率中心がそれぞれ外方継手部分並びに前記
中心線の外側に位置決めされる。
【００２３】 したがって、内方ボール軌道42は、内方ボール軌道の
中心線の基部端35に向かって長手方向軸線A1から離れる
方向に伸びており、その基部端寄りの端部分の曲率中心
は、それぞれ内方継手部分および前記中心線の外側に位
置決めされることとなる。
【００２４】 図５は、外方ボール軌道38を備えた外方継手部材31を
部分破断図の形で示している。外方軌道ベース38を切断
する開放端44において内方円錐面を形成している。その
上、ボール軌道38内のボール33は、内方継手部材が不変
の連接角度γによって外方継手部材に対して連接される
とき採る位置において示されている。
【００２５】 以下で参照される軸線間の最大連接角度βは、図面に
示されるβ/2の外方継手部材に対するケージの連接角に
至る。したがって中央継手平面Ｅに対して連接されてい
るケージの中央平面により、ボール33は、また、角度β
/2だけ中央継手平面Ｅに対して移動される。
【００２６】 ボールの中心Ｍは、外方ボール軌道38の鎖線中心線に
追随し、この中心線は、軸線AA上の中央継手平面Ｅにお
ける中心Ｚから距離Oz1だけ外方継手部材31の開放端44
に向かってずれている中心Z1を中心とした曲率半径R1の
第１の円弧S1と、この第１の円弧S1に接線方向に連続し
かつ長手方向軸線AAから継手の外側に直線距離Oy2にお
いて長手方向軸線AAに沿って延びている線上に中央継手
平面Ｅから距離Oz2だけずれて中心Z2が位置する曲率半
径R2を有する隣接する第２の円弧S2により画成される。
【００２７】 連接角度βが不変であると仮定して、ボール中心Ｍは
中央継手平面Ｅに向かって僅かに移動される。他方で、
外方継手部材31のボール軌道38におけるボール33の接触
点Ｂはボール中心Ｍの背後で中央継手平面Ｅに向かって
戻った位置にありかつまた半径方向外方に移動した位置
を採る。結果として、図６に見られるように、中央継手
平面Ｅから接触点Ｂまでの長手方向軸線AAに沿った距離
Ｎ＊は以前の距離Ｎに比して小さくなる。これは軌道の
端縁部から最小軸方向距離Ｌを以って接触点Ｂを維持す
ることにより、内方円錐面で形成された開放端44の位置
を基部15に向かって移動され得る。すなわち、外方継手
部材の軸方向長さを短く設計することが可能であること
を意味する。
【００２８】 図６は外方継手部材31の軸線AAと内方継手部材32の軸
線A1との間の上述した継手連接角度βを示している。図
６において、内方継手部材は、この位置において、既述
のごとく、内方円錐面の移動の結果として内方円錐面44
から或る距離に位置決めされる、接続軸40によって置き
換えられている。結果として、連接角度βを変化するこ
となく、トルク伝達能力を増大するために接続軸40の太
さを増すことが可能となる。図示からのずれにおいて内
方円錐面の位置が接続軸の太さを保持しながらかつボー
ル軌道の端部からの接触点Ｂの適切な安全距離である最
小軸方向距離Ｌを維持しながら僅かに変化されるなら
ば、連接角度βは増大されることができる。 ［図面の簡単な説明］
【図１】 従来技術による切り取りなしの等速自在継手
を示す長手方向断面図である。
【図２】 図１による継手の外方継手部材の軌道延長を
示す図である。
【図３】 連接された接続軸を備えた図１による継手の
外方継手部材を示す図である。
【図４】 切り取りなしの軌道を備えた本発明の等速自
在継手（UF継手）を示す長手方向断面図である。
【図５】 図４による継手の外方継手部材の軌道延長を
示す図である。
【図６】 連接された接続軸を備えた図４による継手の
外方継手部材を示す図である。
【符合の説明】
11,31 外方継手部材 12,32 内方継手部材 13,33 ボール 14,34 ボールケージ 15,35 基部 16,36 継手ジャーナル 17,37 継手開口 18,38 外方ボール軌道 19,39 内方開口 20,40 接続軸 21,41 固定リング 23,43 ケージ窓 24,44 内方円錐面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨーン，フリートヘルム ドイツ連邦共和国、デー―63179 オー ベルツハウゼン、ハウゼナー・シュトラ ーセ ６ (56)参考文献 特開 平３−189417（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−10957（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−129519（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭48−21363（ＪＰ，Ｂ１) 米国特許4459122（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16D 3/224

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】外方ボール軌道（38）を備えた外方継手部
    材（31）、内方ボール軌道（42）を備えた内方継手部材
    （32）、各対応する子午線面内に位置決めされた複数対
    の外方および内方ボール軌道（38,42）によって案内さ
    れるトルク伝達ボール（33）、及び周部に分布された窓
    （43）内に前記ボール（33）を収容しかつ１つの共通面
    内に前記ボールを保持しそして継手が相対角度を以って
    連接されるとき角度二分平面上に前記ボールを案内する
    ボールケージ（34）を有し、 前記外方および内方ボール軌道（38,42）の中心線が、
    各々連続した２つの異なる方向に屈曲した部分から構成
    され、 前記外方および内方のボール軌道（38,42）の中心線
    が、各ボールの中心点において交差しかつ中央継手平面
    Ｅに対して相対的に対称に形成された等速自在継手にお
    いて、 前記外方継手部材（31）の前記ボール軌道（38）の中心
    線Ｓが各々凸状に屈曲された内方部分S1および開放端
    （37）に向かって反対方向に屈曲された凹状端部分S2か
    ら成り、 前記内方継手部材（32）の前記ボール軌道（42）の中心
    線が各々凸状に屈曲された外方部分および前記外方継手
    部材（31）の基部端（35）に向かって、反対方向に屈曲
    された凹状端部分S2から成り、 前記凹状端部分S2の曲率半径R2が、前記中心線の前記内
    方部分S1の曲率半径R1より小さくなるように設定されて
    おり、 前記接触点（Ｂ）と前記外方継手部材（31）の前記ボー
    ル軌道（38）の開放端（44）との間の長手方向軸線
    （AA）に沿った距離（Ｌ）を維持しつつ、前記ボール軌
    道（38）におけるボールとの接触点（Ｂ）と中央継手平
    面（Ｅ）との間の長手方向軸線に沿った距離（Ｎ＊）を
    減縮するように設定されており、 更に、前記接触点（Ｂ）が、ボール中心（Ｍ）と前記中
    央継手平面（Ｅ）との間に位置していることを特徴とす
    る等速自在継手。
  2. 【請求項２】前記内方部分S1が前記外方継手部材（31）
    の内部で中心Z1のまわりに屈曲して各々延びていること
    を特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
  3. 【請求項３】前記凹状端部分S2が前記外方継手部材（3
    1）の外部で中心Z2のまわりに屈曲して各々延びている
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の等速自在継
    手。
  4. 【請求項４】前記中心線Ｓの前記凹状端部分S2が該中心
    線の内方部分S1に隣り合って連続して伸びていることを
    特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の等速自在
    継手。
  5. 【請求項５】前記中心線Ｓの前記凹状端部分S2が転移点
    において前記中心線の前記内方部分S1に接続しているこ
    とを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の等速
    自在継手。
  6. 【請求項６】前記転移点において中心線Ｓ上の接線が軸
    線平行であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１
    項に記載の等速自在継手。
  7. 【請求項７】前記中心線の凹状端部分S2および内方部分
    S1が円弧であることを特徴とする請求項１〜６の何れか
    １項に記載の等速自在継手。
  8. 【請求項８】前記外方継手部材（31）の前記ボール軌道
    （38）の中心線Ｓの前記内方部分S1が、その開放端（3
    7）に向かって中央継手面Ｅを超えて延びていることを
    特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の等速自在
    継手。
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