JP3941214B2 - 等速ジョイント - Google Patents
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- F16D2003/22303—Details of ball cages
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係る等速ジョイントは、例えば独立懸架式サスペンションに駆動輪を支持する為の転がり軸受ユニットに一体的に組み込み、トランスミッションから駆動輪に駆動力を伝達するのに利用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のトランスミッションと、独立懸架式サスペンションにより支持した駆動輪との間には等速ジョイントを設けて、デファレンシャルギヤと駆動輪との相対変位や車輪に付与された舵角に拘らず、エンジンの駆動力を駆動輪に、全周に亙り同一角速度で伝達自在としている。この様な部分に使用される等速ジョイントとして従来から、例えば実開昭５７−１４５８２４〜５号公報、同５９−１８５４２５号公報、同６２−１２０２１号公報等に記載されたものが知られている。
【０００３】
この様な従来から知られた等速ジョイント１は、例えば図９〜１１に示す様に、内輪２と外輪３との間の回転力伝達を６個のボール４、４を介して行なう様に構成している。上記内輪２は、トランスミッションにより回転駆動される一方の軸５の外端部（図９の左端部）に固定する。又、上記外輪３は、駆動輪を固定する他方の軸６の内端部（図９の右端部）に固定する。上記内輪２の外周面２ａには、断面円弧形の内側係合溝７、７を６本、円周方向等間隔に、それぞれ円周方向に対し直角方向に形成している。又、上記外輪３の内周面３ａで、上記各内側係合溝７、７と対向する位置には、やはり断面円弧形の外側係合溝８、８を６本、円周方向に対し直角方向に形成している。これら各外側係合溝８、８及び上記各内側係合溝７、７の形状は、上記外輪３或いは上記内輪２の直径方向で、これら各係合溝８、７の幅方向中央部を通過する仮想平面に関して対称である。
【０００４】
又、上記内輪２の外周面２ａと外輪３の内周面３ａとの間には、断面が円弧状で全体が円環状の保持器９を挟持している。この保持器９の円周方向６箇所位置で、上記内側、外側両係合溝７、８に整合する位置には、それぞれポケット１０、１０を形成し、各ポケット１０、１０の内側にそれぞれ１個ずつ、合計６個のボール４、４を保持している。これらのボール４、４は、それぞれ上記各ポケット１０、１０に保持された状態で、上記内側、外側両係合溝７、８に沿い転動自在である。
【０００５】
上記各ポケット１０、１０は図１１に示す様に、円周方向に長い矩形とし、次述する軸交角αの変化に伴なって、円周方向に隣り合うボール４、４同士の間隔が変化した場合でも、この変化を吸収できる様にしている。即ち、上記内側係合溝７、７の底面７ａ、７ａ同士の位置関係、並びに上記各外側係合溝８、８の底面８ａ、８ａ同士の位置関係は、図１２に一点鎖線で示す様に、地球儀の経線の如き関係になっている。上記内輪２の中心軸と外輪３の中心軸とが一致している（軸交角α＝１８０°）場合に上記各ボール４、４は、図１２に二点鎖線で示した、地球儀の赤道に対応する位置の近傍に存在する。これに対して、上記内輪２の中心軸と外輪３の中心軸とが不一致になる（軸交角α＜１８０°）と、等速ジョイント１の回転に伴って上記各ボール４、４が、図１２の上下方向に往復変位（地球儀の北極方向と南極方向とに交互に変位）する。この結果、円周方向に隣り合うボール４、４同士の間隔が拡縮するので、上記各ポケット１０、１０を、それぞれ円周方向に長い矩形として、上記間隔の拡縮を行なえる様にしている。尚、上記内側係合溝７、７の底面７ａ、７ａと上記各外側係合溝８、８の底面８ａ、８ａとは、次述する説明から明らかな通り、互いに同心ではない。従って、上記経線に相当する線は、これら各係合溝７、８毎に、互いに少しずれた位置に存在する。
【０００６】
更に、図９に示す様に、前記一方の軸５と他方の軸６との変位に拘らず、上記各ボール４、４を、これら両軸５、６の軸交角α、即ち、上記一方の軸５の中心線ａと他方の軸６の中心線ｂとの交点ｏで両線ａ、ｂのなす角度αを二等分する、二等分面ｃ内に配置している。この為に、上記内側係合溝７、７の底面７ａ、７ａは、上記中心線ａ上で、上記交点ｏからｈだけ離れた点ｄを中心とする球面上に位置させ、上記外側係合溝８、８の底面８ａ、８ａは、上記中心線ｂ上で、前記交点ｏからｈだけ離れた点ｅを中心とする球面上に位置させている。但し、前記内輪２の外周面２ａ、外輪３の内周面３ａ、並びに前記保持器９の内外両周面は、それぞれ上記交点ｏを中心とする球面上に位置させて、上記内輪２の外周面２ａと保持器９の内周面との摺動、並びに外輪３の内周面３ａと保持器９の外周面との摺動を自在としている。
【０００７】
上述の様に構成する等速ジョイント１の場合、上記一方の軸５により内輪２を回転させると、この回転運動は６個のボール４、４を介して外輪３に伝達され、他方の軸６が回転する。両軸５、６同士の位置関係（上記軸交角α）が変化した場合には、上記各ボール４、４が内側、外側両係合溝７、８に沿って転動し、上記一方の軸５と他方の軸６との変位を許容する。
【０００８】
等速ジョイントの基本的な構造及び作用は上述の通りであるが、この様な等速ジョイントと、車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為の車輪用転がり軸受ユニットとを一体的に組み合わせる事が、近年研究されている。即ち、自動車の車輪を懸架装置に回転自在に支持する為には、外輪と内輪とを転動体を介して回転自在に組み合わせた車輪用転がり軸受ユニットを使用する。この様な車輪用転がり軸受ユニットと上述の様な等速ジョイントとを一体的に組み合わせれば、これら車輪用転がり軸受ユニットと等速ジョイントとを、全体として小型且つ軽量に構成できる。この様な車輪用転がり軸受ユニットと等速ジョイントとを一体的に組み合わせた、所謂第四世代のハブユニットと呼ばれる車輪用転がり軸受ユニットとして従来から、特開平７−３１７７５４号公報に記載されたものが知られている。
【０００９】
図１３は、この公報に記載された従来構造を示している。車両への組み付け状態で、懸架装置に支持した状態で回転しない外輪１１は、外周面にこの懸架装置に支持する為の第一の取付フランジ１２を、内周面に複列の外輪軌道１３、１３を、それぞれ有する。上記外輪１１の内側には、第一、第二の内輪部材１４、１５を組み合わせて成るハブ１６を配置している。このうちの第一の内輪部材１４は、外周面の一端寄り（図１３の左寄り）部分に車輪を支持する為の第二の取付フランジ１７を、同じく他端寄り（図１３の右寄り）部分に第一の内輪軌道１８を、それぞれ設けた円筒状に形成している。これに対して、上記第二の内輪部材１５は、一端部（図１３の左端部）を、上記第一の内輪部材１４を外嵌固定する為の円筒部１９とし、他端部（図１３の右端部）を等速ジョイント１ａの外輪３Ａとし、中間部外周面に第二の内輪軌道２０を設けている。そして、上記各外輪軌道１３、１３と上記第一、第二の内輪軌道１８、２０との間にそれぞれ複数個ずつの転動体２１、２１を設ける事により、上記外輪１１の内側に上記ハブ１６を、回転自在に支持している。
【００１０】
又、上記第一の内輪部材１４の内周面と上記第二の内輪部材１５の外周面との互いに整合する位置には、それぞれ係止溝２２、２３を形成すると共に、止め輪２４を、これら両係止溝２２、２３に掛け渡す状態で設けて、上記第一の内輪部材１４が上記第二の内輪部材１５から抜け出るのを防止している。更に、上記第二の内輪部材１５の一端面（図１３の左端面）外周縁部と、上記第一の内輪部材１４の内周面に形成した段部２５の内周縁部との間に溶接２６を施して、上記第一、第二の内輪部材１４、１５同士を結合固定している。
【００１１】
更に、上記外輪１１の両端開口部と上記ハブ１６の中間部外周面との間には、ステンレス鋼板等の金属製で略円筒状のカバー２７ａ、２７ｂと、ゴムの如きエラストマー等の弾性材製で円環状のシールリング２８ａ、２８ｂとを設けている。これらカバー２７ａ、２７ｂ及びシールリング２８ａ、２８ｂは、上記複数の転動体２１、２１を設置した部分と外部とを遮断し、この部分に存在するグリースが外部に漏出するのを防止すると共に、この部分に雨水、塵芥等の異物が侵入する事を防止する。又、上記第二の内輪部材１５の中間部内側には、この第二の内輪部材１５の内側を塞ぐ隔板部２９を設けて、この第二の内輪部材１５の剛性を確保すると共に、この第二の内輪部材１５の先端（図１３の左端）開口からこの第二の内輪部材１５の内側に入り込んだ異物が、前記等速ジョイント１ａ部分にまで達する事を防止している。尚、この等速ジョイント１ａは、前述の図９〜１１に示した等速ジョイント１と同様に構成している。
【００１２】
上述の様に構成する車輪用転がり軸受ユニットを車両に組み付ける際には、第一の取付フランジ１２により外輪１１を懸架装置に支持し、第二の取付フランジ１７により駆動輪である車輪を第一の内輪部材１４に固定する。又、エンジンによりトランスミッションを介して回転駆動される、図示しない駆動軸の先端部を、等速ジョイント１ａを構成する内輪２の内側にスプライン係合させる。自動車の走行時には、この内輪２の回転を、複数のボール４を介して第二の内輪部材１５を含むハブ１６に伝達し、上記車輪を回転駆動する。
【００１３】
上述の様な第四世代の車輪用転がり軸受ユニットをより小型化する為には、上記等速ジョイント１ａを構成する複数個のボール４、４の外接円の直径を小さくする事が有効である。そして、この外接円の直径を小さくする為、上記各ボール４、４の直径を小さくし、しかも上記等速ジョイント１ａにより伝達可能なトルクを確保する為に、上記ボール４、４の数を増やす必要がある。又、この様な事情によりボール４、４の数を増やした場合でも、これら各ボール４、４を保持する保持器９の耐久性を確保する為には、この保持器９に設けた複数のポケット１０、１０同士の間に存在する柱部３０、３０（図１０、１１、１５、１７〜１９参照）の円周方向に亙る長さ寸法を確保する必要がある。
【００１４】
何となれば、これら各柱部３０、３０の円周方向に亙る長さ寸法が不十分であると、上記保持器９の剛性が不足して、長期間に亙る使用に伴って、上記各ポケット１０、１０の周縁部から亀裂等の損傷が発生する可能性が生じる為である。即ち、等速ジョイント１ａをジョイント角（内輪２の中心軸と外輪３Ａの中心軸との位置関係が直線状態からずれた角度。図９に示した軸交角αの補角。）を付した状態で運転すると、上記各ボール４、４には、内側、外側両係合溝７、８の底面７ａ、８ａから、図１４〜１５に矢印イ、イで示す様な力を受ける。そして、これら矢印イ、イで示す力の合力として上記各ボール４、４は、図１５に矢印ロで示す様に、保持器９のリム部３１の内側面の中間部に押し付けられる。この結果このリム部３１には、上記各柱部３０、３０との連結部を中心とするモーメント荷重が加わり、この連結部に応力が加わる。この応力は、上記各ポケット１０、１０の円周方向長さが大きい程、又、上記各柱部３０、３０の円周方向に亙る長さ寸法が小さい程大きくなり、上記連結部に亀裂等の損傷が発生し易くなる。そこで、上記保持器９の耐久性を十分に確保する為には、上記各ポケット１０、１０の円周方向に亙る長さ寸法を小さくし、円周方向に隣り合う上記各柱部３０、３０の円周方向に亙る長さ寸法を大きくする必要がある。
【００１５】
但し、これら各柱部３０、３０の長さ寸法を大きくする事は、ボール４、４との干渉防止の面から規制を受ける。即ち、第一に上記各ポケット１０、１０の円周方向に亙る長さは、上記等速ジョイント１ａをジョイント角を付した状態で回転させた場合に、上記各ボール４、４が上記保持器９の円周方向に変位できる大きさである必要がある。又、第二に上記長さは、上記等速ジョイント１ａを組み立てるべく、内輪２と外輪３Ａと保持器９とを組み合わせた後、この保持器９のポケット１０、１０内に、上記各ボール４、４を組み込める大きさでなければならない。
【００１６】
この様な点を考慮しつつ、上記ボール４、４の数を６個よりも多くし、上記各柱部３０、３０の長さ寸法を大きくする構造として、特開平９−１７７８１４号公報には、図１６〜１９に示す様な等速ジョイント１ｂが記載されている。この公報に記載された等速ジョイント１ｂは、内輪２と外輪３との間の回転力伝達を８個のボール４、４を介して行なう様に構成している。そして、この公報に記載された構造の場合には、保持器９ａの円周方向８個所に、円周方向に亙る長さ寸法が大きいポケット１０ａ、１０ａと長さ寸法が短いポケット１０ｂ、１０ｂとを互いに等間隔に（分割ピッチ角を互いに等しくして）、且つ交互に配置して成る。これら２種類のポケット１０ａ、１０ｂのうち、長さ寸法が短いポケット１０ｂ、１０ｂは、ジョイント角を最大にしての上記等速ジョイント１ｂの使用状態でも、これら各ポケット１０ｂ、１０ｂの長さ方向両端部内側面とこれら各ポケット１０ｂ、１０ｂ内に保持されたボール４、４の転動面とが干渉しない大きさにしている。これに対して、長さ寸法が長いポケット１０ａ、１０ａは、これら各ポケット１０ａ、１０ａ内に上記各ボール４、４を組み込むべく、上記内輪２の中心軸と上記外輪３の中心軸とを、上記使用状態でのジョイント角の最大値を越えて傾斜させた状態でも、これら各ポケット１０ａ、１０ａの長さ方向両端部内側面とこれら各ポケット１０ａ、１０ａ内に組み込むべきボール４、４の転動面とが干渉しない大きさにしている。
【００１７】
上述の様に構成される、前記特開平９−１７７８１４号公報に記載された等速ジョイント１ｂによれば、長さ寸法が長いポケット１０ａ、１０ａにボール４、４を組み込んだ後、長さ寸法が短いポケット１０ｂ、１０ｂ内にボール４、４を組み込む事により、総てのポケット１０ａ、１０ｂ内にボール４、４を組み込める。即ち、これら各ポケット１０ａ、１０ｂ内にボール４、４を組み込む際には、図１９に示す様に、上記内輪２の中心軸と上記外輪３の中心軸とを、上記使用状態でのジョイント角の最大値を越えて傾斜させた状態で行なう。長さ寸法が長いポケット１０ａ、１０ａにボール４、４を組み込む際には、これら各ポケット１０ａ、１０ａの端部と、上記内輪２の外周面に形成した内側係合溝７、７の端部とが、上記ボール４、４の１個分以上整合する。従って、これら各ポケット１０ａ、１０ａ内へのボール４、４の組み込みを確実に行なえる。次いで、長さ寸法が短い４個のポケット１０ｂ、１０ｂ内にボール４、４を組み込むべく、上記内輪２の中心軸と上記外輪３の中心軸とを図１９に示す様に傾斜させると、既に上記長さ寸法が長いポケット１０ａ、１０ａ内に組み込んであるボール４、４が、図１８に破線で示す様に、長さ寸法が短いポケット１０ｂ、１０ｂに近づく方向に、上記各ポケット１０ａ、１０ａ内で変位する。そして、上記長さ寸法が短い各ポケット１０ｂ、１０ｂの中央部と、上記内輪２の外周面に形成した内側係合溝７、７の端部とが整合する。従って、これら各ポケット１０ｂ、１０ｂ内へのボール４、４の組み込みを確実に行なえる。
【００１８】
更に、英国特許第１５３７０６７号明細書には、図２０に示す様に、保持器９ｂの円周方向等間隔位置に形成した３個のポケット１０ｃ、１０ｃ内に、それぞれ２個ずつのボール４、４を保持させた構造が記載されている。この様な構造によれば、同一のポケット１０ｃ、１０ｃ内に保持したボール４、４同士の間隔を狭くした分、円周方向に隣り合うポケット１０ｃ、１０ｃ同士の間に存在する柱部３０、３０の長さ寸法を大きくして、上記保持器９ｂの耐久性確保を図れる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
前述の特開平９−１７７８１４号公報に記載された構造の場合には、各ポケット１０ａ、１０ｂがそれぞれ１個ずつのボール４、４を保持しているので、これら各ボール４、４の数及び外径と、柱部３０、３０の長さ寸法の確保とを、高次元でバランスさせる事が難しい。この為、必ずしも十分に大きなトルクを伝達自在で、しかも十分な耐久性を有する等速ジョイントを実現する事ができない。
【００２０】
又、上述した英国特許第１５３７０６７号明細書に記載された構造の場合には、等速ジョイントの外径寸法を小さくすべく、各ボール４、４の外径を小さくすると、隣り合うポケット１０ｃ、１０ｃ同士の間に存在する柱部３０、３０の長さ寸法が必要以上に大きくなる。この結果、内側、外側両係合溝７、８の表面部分の剥離寿命に対して、保持器９ｂの寿命が長くなり過ぎ、等速ジョイント全体としての耐久性確保の上からは、バランスの悪い設計となってしまう。
本発明は、この様な事情に鑑み、小型且つ軽量に構成でき、しかも十分に大きなトルクを伝達自在で、且つ、十分な耐久性を有する等速ジョイントを実現すべく発明したものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の等速ジョイントは、前述した従来の等速ジョイントと同様に、内輪と、この内輪の外周面の複数個所に、それぞれ円周方向に対し直角方向に形成された断面円弧形の内側係合溝と、上記内輪の周囲に設けられる外輪と、この外輪の内周面で上記各内側係合溝と対向する位置に、円周方向に対し直角方向に形成された断面円弧形の外側係合溝と、上記内輪の外周面と外輪の内周面との間に挟持され、上記内側、外側両係合溝に整合する位置にそれぞれ円周方向に長い複数のポケットを形成した保持器と、これら各ポケットの内側に保持された状態で、内側、外側両係合溝に沿う転動を自在とされた複数個のボールとから成る。又、これら内側、外側各係合溝は、上記内輪或いは上記外輪の直径方向で、これら各係合溝の幅方向中央部を通過する仮想平面に関して対称な形状である。そして、上記各ボールを、上記内輪の中心軸と上記外輪の中心軸との軸交角を二等分し、これら両中心軸を含む平面に対し直交する二等分面内に配置している。
【００２２】
特に、本発明の等速ジョイントに於いては、上記ボールの数が８個で、これら各ボールの直径寸法はすべて同じである。又、上記内側、外側両係合溝の数がそれぞれ８本ずつで、これら内側係合溝同士及び外側係合溝同士で、それぞれの断面形状の曲率半径を同じとしている。又、上記ポケットの数が４個で、これら各ポケット毎にそれぞれ２個ずつ上記ボールを保持している。更に、同一ポケット内に保持された１対のボール同士の円周方向ピッチを、円周方向に隣り合うポケット内にそれぞれが円周方向に隣接した状態で保持された１組のボール同士の円周方向ピッチよりも小さくしている。
【００２３】
【作用】
上述の様に構成する本発明の等速ジョイントの場合には、ボールの総数を８個とした為、十分に大きなトルクを伝達自在としても、外径寸法を小さくして、小型且つ軽量に構成できる。しかも、同一のポケット内に保持したボール同士の間隔を狭くして、円周方向に隣り合うポケット同士の間に存在する柱部の長さ寸法を大きくし、保持器の耐久性確保を図り、等速ジョイント全体としても十分な耐久性を得られる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１〜４は、本発明に関する参考例の第１例を示している。尚、本参考例は、等速ジョイントを第四世代のハブユニットに組み込んだ構造に就いて示している。先ず、このハブユニットの構造に就いて説明する。懸架装置に支持した状態で回転しない外輪１１の外周面には、この外輪１１を懸架装置に支持する為の第一の取付フランジ１２を、内周面には複列の外輪軌道１３、１３を、それぞれ形成している。上記外輪１１の内径側には、第一の内輪部材１４ａと第二の内輪部材１５ａとから成るハブ１６ａを、上記外輪１１と同心に配置している。このハブ１６ａの外周面で上記各外輪軌道１３、１３に対向する部分には、それぞれ第一、第二の内輪軌道１８、２０を設けている。これら両内輪軌道１８、２０のうち、第一の内輪軌道１８は、上記第一の内輪部材１４ａの中間部外周面に直接形成している。又、この第一の内輪部材１４ａの中間部のうち、上記第一の内輪軌道１８を形成した部分よりも内端寄り（図１の右端寄り）部分に、上記第二の内輪部材１５ａを外嵌している。上記第二の内輪軌道２０は、この第二の内輪部材１５ａの外周面に形成している。そして、上記各外輪軌道１３、１３と上記第一、第二の内輪軌道１８、２０との間に、それぞれ複数個ずつの転動体２１、２１を転動自在に設ける事により、上記外輪１１の内側に上記ハブ１６ａを、回転自在に支持している。
【００２５】
図示の例の場合には、上述の様に、上記第一の内輪軌道１８を上記第一の内輪部材１４ａの外周面に直接形成する事により、この第一の内輪軌道１８の直径を、上記第二の内輪部材１５ａの外周面に形成した第二の内輪軌道２０の直径よりも小さくしている。又、この様に第一の内輪軌道１８の直径を第二の内輪軌道２０の直径よりも小さくした事に伴い、上記第一の内輪軌道１８と対向する外側（自動車への組み付け状態で幅方向外側となる側を言い、図１の左側）の外輪軌道１３の直径を、内側（自動車への組み付け状態で幅方向中央側となる側を言い、図１の右側）の外輪軌道１３の直径よりも小さくしている。更に、この外側の外輪軌道１３を形成した、外輪１１の外半部（車両への組み付け状態で幅方向外側となる半部で、図１の左半部）の外径を、上記内側の外輪軌道１３を形成した部分である、上記外輪１１の内半部（車両への組み付け状態で幅方向中央側となる半部で、図１の右半部）の外径よりも小さくしている。又、図示の例では、この様に第一の内輪軌道１８及び外側の外輪軌道１３の直径を小さくした事に伴い、これら第一の内輪軌道１８と外側の外輪軌道１３との間に設ける転動体２１、２１の数を、上記第二の内輪軌道２０と内側の外輪軌道１３との間に設ける転動体２１、２１の数よりも少なくしている。
【００２６】
又、上記第一の内輪部材１４ａの外端部外周面には、この第一の内輪部材１４ａに車輪を支持固定する為の第二の取付フランジ１７を、この第一の内輪部材１４ａと一体に設けており、この第二の取付フランジ１７に、上記車輪を結合する為の複数本のスタッド３２の基端部を固定している。図示の例の場合にこれら複数本のスタッド３２のピッチ円直径は、上述の様に外輪１１の外半部の外径を、同じく内半部の外径よりも小さくした分だけ（上記各スタッド３２の頭部３３が上記外輪１１の外端部外周面と干渉しない程度に）小さくしている。尚、上記第一の内輪部材１４ａの外周面のうちで、上記第一の内輪軌道１８を形成した部分よりも軸方向内方に存在する部分の直径は、この第一の内輪軌道１８に対応する転動体２１、２１の内接円の直径よりも小さくしている。この理由は、車輪用転がり軸受ユニットの組み立て時に、外輪１１の外端部内周面に形成した外輪軌道１３の内径側に複数の転動体２１、２１を組み付けると共に、上記外輪１１の外端部内周面にシールリング３４を内嵌固定した状態で、この外輪１１の内径側に上記第一の内輪部材１４ａを挿入自在とする為である。又、上記第一の内輪部材１４ａの中間部外周面で、上記第一の内輪軌道１８と上記第二の内輪部材１５ａを外嵌した部分との間部分には、全周に亙り凹溝状の肉盗み部３５を形成して、上記第一の内輪部材１４ａの軽量化を図っている。
【００２７】
又、上記第一の内輪部材１４ａに外嵌した第二の内輪部材１５ａが軸方向内端側にずれ動くのを防止して、上記各外輪軌道１３、１３と上記第一、第二の内輪軌道１８、２０との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けた、上記各転動体２１、２１に付与した予圧を適正値に保持すべく、上記第一の内輪部材１４ａの外周面内端寄り部に全周に亙り形成した係止凹溝３６に、止め輪３７を係止している。この止め輪３７は、それぞれが半円弧状である、１対の止め輪素子により構成している。この様な止め輪３７は、上記各転動体２１、２１に適正な予圧を付与すべく、上記第二の内輪部材１５ａを上記第一の内輪部材１４ａに対して軸方向外方に押圧しつつ、その内周縁部を上記係止凹溝３６に係合させる。上記第二の内輪部材１５ａを軸方向外方に押圧している力を解除した状態でも上記各転動体２１、２１に適正な予圧を付与したままにすべく、上記止め輪３７として、適切な厚さ寸法を有するものを選択使用する。即ち、上記止め輪３７として、厚さ寸法が僅かずつ異なるものを複数種類用意し、上記係止凹溝３６の溝幅等、転がり軸受ユニットの構成各部材の寸法との関係で適切な厚さ寸法を有する止め輪３７を選択し、上記係止凹溝３６に係合させる。従って、この止め輪３７を係止凹溝３６に係止すれば、上記押圧している力を解除しても、上記第二の内輪部材１５ａが軸方向内端側にずれ動くのを防止して、上記各転動体２１、２１に適切な予圧を付与したままに保持できる。
【００２８】
又、上記止め輪３７を構成する１対の止め輪素子が直径方向外方に変位し、この止め輪３７が上記係止凹溝３６から不用意に抜け落ちる事を防止すべく、この止め輪３７の周囲に、間座３８の一部を配置している。この間座３８は、上記第一の内輪部材１４ａの内端部分に設けた外輪３Ｂにより構成する等速ジョイント１ｃ内に、雨水、塵芥等の異物が入り込むのを防止するブーツ３９の外端部を外嵌支持する為のものである。尚、このブーツ３９は、ゴム、合成樹脂等の弾性材により一体成形し、中間部を蛇腹状に、両端部を円筒状に、それぞれ形成している。この様なブーツ３９の外端部は、上記第一の内輪部材１４ａの内端部に締り嵌めにより外嵌固定した金属製の間座３８に外嵌し、抑えバンド４０によりこの間座３８の外周面に抑え付けている。尚、上記ブーツ３９の外端部内周面は、上記間座３８の外周面に形成した係合溝４１に、全周に亙り係合させている。
【００２９】
上記間座３８の外端縁部で上記ブーツ３９よりも軸方向外方に突出した部分は断面クランク形に形成して、全周に亙る抑え部４２を構成している。この抑え部４２を構成する為に上記間座３８は、上記第一の内輪部材１４ａの内端部に外嵌固定する小径円筒部４３と、この小径円筒部４３の外端縁から直径方向外方に折れ曲がった円輪部４４と、この円輪部４４の外周縁から軸方向外方に折れ曲がった大径円筒部４５とから成る。そして、このうちの円輪部４４の外側面を上記止め輪３７の内側面に当接若しくは近接対向させると共に、上記大径円筒部４５の内周面を上記止め輪３７の外周面に、当接若しくは近接対向させている。又、前記外輪１１の外端部内周面と上記第一の内輪部材１４ａの中間部外周面との間にはシールリング３４を、上記外輪１１の内端部内周面と前記第二の内輪部材１５ａの内端部外周面との間には組み合わせシールリング４６を、それぞれ設けて、前記複数の転動体２１、２１を設置した空間４７の両端開口部を塞いでいる。
【００３０】
更に、上記第一の内輪部材１４ａの内端部で、上記第二の内輪部材１５ａと上記ブーツ３９の外端部とを外嵌した部分は、等速ジョイント１ｃを構成する外輪３Ｂとしている。この外輪３Ｂの内周面には、それぞれこの外輪３Ｂの中心軸に対し直交する仮想平面で切断した場合に於ける断面形状が円弧形である１０本の外側係合溝８、８を、それぞれ円周方向に対し直角方向（図１の左右方向、図２の表裏方向）に形成している。又、上記外輪３Ｂの内側には、この外輪３Ｂと共に上記等速ジョイント１ｃを構成する為の、内輪２Ａを配置している。この内輪２Ａの外周面には１０本の内側係合溝７、７を、それぞれ円周方向に対し直角方向に形成している。そして、これら各内側係合溝７、７と上記各外側係合溝８、８との間に、これら各係合溝７、８毎に１個ずつ、合計１０個のボール４、４を、保持器９ｃのポケット１０ｄ、１０ｅ内に保持した状態で、転動自在に設けている。更に、上記内輪２Ａの中心部には、スプライン孔４８を軸方向に亙り形成している。自動車への組み付け状態でこのスプライン孔４８には、図示しない駆動軸の端部をスプライン係合させ、上記内輪２Ａ及び上記１０個のボール４、４を介して、上記第一の内輪部材１４ａを回転駆動自在とする。
【００３１】
特に、上述の様なハブユニットに組み込んだ、本参考例の等速ジョイント１ｃの場合には、上記保持器９ｃのポケット１０ｄ、１０ｅ内への上記１０個のボール４、４の組み込みを可能にし、しかも円周方向に隣り合うポケット１０ｄ、１０ｅ同士の間の柱部３０、３０の円周方向に亙る長さ寸法を確保すべく、次の様に構成している。先ず、上記ポケット１０ｄ、１０ｅの数を、合計で４個としている。又、これら４個のポケット１０ｄ、１０ｅ内に保持するボール４、４の数を、合計で１０個としている。そして、上記４個のポケット１０ｄ、１０ｅのうち、直径方向（図２の上下方向）反対側に存在する２個のポケット１０ｄ、１０ｄが保持するボール４、４の数はそれぞれ２個ずつ、合計４個としている。これに対して、残り２個のポケット１０ｅ、１０ｅが保持するボール４、４の数はそれぞれ３個ずつ、合計６個としている。
【００３２】
上述の様に、上記４個のポケット１０ｄ、１０ｅ内に保持するボール４、４の数を、円周方向に亙り、２個−３個−２個−３個と、交互に変化させている。この様に、上記保持器９ｃの各ポケット１０ｄ、１０ｅ内にボール４、４を組み込む手順は、上記直径方向反対側に存在する２個のポケット１０ｄ、１０ｄ内に２個ずつ合計４個のボール４、４を組み込む作業を先に行ない、残り２個のポケット１０ｅ、１０ｅ内に３個ずつ合計６個のボール４、４を組み込む作業を後から行なう。この様に組み込む手順を規制する事により、それぞれ３個ずつのボール４、４を組み込むポケット１０ｅ、１０ｅの円周方向に亙る長さ寸法Ｌ10e を極力小さく抑えられる様にしている。言い換えれば、それぞれ３個ずつのボール４、４を組み込むポケット１０ｅ、１０ｅのボール１個毎の長さ（Ｌ10e ／３）を、それぞれ２個ずつのボール４、４を組み込むポケット１０ｄ、１０ｄのボール１個毎の長さ（Ｌ10d ／２）よりも小さくして、円周方向に隣り合うポケット１０ｄ、１０ｅ同士の間に存在する柱部３０、３０の円周方向に亙る長さＬ30を確保している。尚、前記各係合溝７、８の円周方向に亙るピッチは、上記各ポケット１０ｄ、１０ｅの長さ寸法Ｌ10d 、 Ｌ10e との関係に規制する。図示の例では、上記円周方向に亙るピッチを、不等ピッチとしている。
【００３３】
上述の様に、上記各ボール４、４の組み付け手順を規制する事により、上記各柱部３０、３０の長さＬ30を確保できる理由に就いて、図３により説明する。等速ジョイント１ｃにジョイント角を付与しつつ新たにボール４、４を組み込む状態では、前述の図１２及び図１８〜１９に関する説明から明らかな通り、既に組み込んであるボール４、４が互いに近づく方向に円周方向に亙って変位する。又、ボール４、４の組み込み時に前記等速ジョイント１ｃに付与するジョイント角は、使用時に（自動車への組み込み状態で）この等速ジョイント１ｃに付与されるジョイント角に比べて遥かに大きい。従って、先にポケット１０ｄ、１０ｄ内に組み込まれたボール４、４は、後からポケット１０ｅ、１０ｅ内にボール４、４を組み込む際に、図３に鎖線で示した位置から実線で示した位置にまで、円周方向に亙って大きく変位する。従って、先にボール４、４が組み込まれるポケット１０ｄ、１０ｄは、それぞれの内側に保持したボール４、４の円周方向に亙る変位を十分に許容できるものでなければならない。これに対して、後からボール４、４を組み込まれるポケット１０ｅ、１０ｅは、使用時に付与されるジョイント角に基づく、上記各ボール４、４の円周方向に亙る変位を許容できるものであれば足りる。この為、上述の様に、上記ポケット１０ｅ、１０ｅのボール１個毎の長さ（Ｌ10e ／３）を上記ポケット１０ｄ、１０ｄのボール１個毎の長さ（Ｌ10d ／２）よりも小さくして、円周方向に隣り合うポケット１０ｄ、１０ｅ同士の間に存在する柱部３０、３０の円周方向に亙る長さＬ30を確保できる。
【００３４】
上述の様に構成する本参考例の等速ジョイントの場合には、上記各ポケット１０ｄ、１０ｅ内に保持するボール４、４の総数を１０個と、従来から一般的に使用されていた等速ジョイントに組み込まれていたボールの数（６個）よりも多くした為、十分に大きなトルクを伝達自在としても、外径寸法を小さくして、小型且つ軽量に構成できる。即ち、ボール４、４を組み込んで構成する、ツェッパ型の等速ジョイントの基本動定格荷重は、ボール４、４の外径を同じとした場合には、ボール４、４の数の２／３乗に比例する。従って、ボール４、４の数が多ければ、それだけ基本動定格荷重を大きくできる。言い換えれば、必要とする基本動定格荷重を同じとした場合には、ボール４、４の数を多くした分、各ボール４、４の外径を小さくして、等速ジョイント１ｃの外径を小さくし、小型・軽量化を図れる。
【００３５】
しかも本参考例の等速ジョイント１ｃの場合には、同一のポケット１０ｄ、１０ｅ内に保持したボール４、４同士の間隔を狭くして、円周方向に隣り合うポケット１０ｄ、１０ｅ同士の間に存在する柱部３０、３０の長さ寸法を大きくできる。この為、これら各柱部３０、３０とリム部３１との連結部に作用する応力を緩和して、前記保持器９ｃの耐久性確保を図り、等速ジョイント１ｃ全体としても十分な耐久性を得られる。
【００３６】
特に、本参考例の等速ジョイント１ｃの様に、円周方向に隣り合うポケット１０ｄ、１０ｅが保持するボール４、４の数を互いに異ならせれば、保持すべきボール４、４の数が多いポケット１０ｅ、１０ｅ内へのボール４、４の組み込みを後から行なわせる事により、これら各ボール４、４の組み込みを可能にし、しかも当該ポケット１０ｅ、１０ｅの長さ寸法Ｌ10e が大きくなる事を抑える事ができる。この結果、上記等速ジョイント１ｃ内に組み込むボール４、４の数を、１０個と、従来一般的な構造に比べて大幅に増やし、しかも上記保持器９ｃの耐久性確保を図れる。
【００３７】
尚、図示の例では、前記保持器９ｃとして、金属製で円筒状の素材に上記各ポケット１０ｄ、１０ｅを打ち抜き加工により形成したものを使用している。そして、この打ち抜き加工に伴い、上記各柱部３０、３０の円周方向に亙る長さが、内径側と外径側とで極端に違わない様に、上記打ち抜き加工を、図４（Ａ）に示す様に、３段階で行なっている。即ち、上記各ポケット１０ｄ（及び１０ｅ）を打ち抜き加工する際に、円周方向一端側部分｛例えば図４（Ａ）の右側部分｝をパンチ４９により打ち抜いた後、円周方向他端側部分（例えば同図の左側部分）をパンチ４９により打ち抜き、最後に中央部分をやはりパンチ４９により打ち抜く。この様な、打ち抜きを複数回に分けて行なう加工を施せば、上記各ポケット１０ｄ（及び１０ｅ）の円周方向両内側面を互いに非平行にして、上記各柱部３０、３０の円周方向に亙る長さが、内径側と外径側とで極端に違わない様にできる。この為、上記各柱部３０、３０の断面積を十分に確保して、これら各柱部３０、３０の耐久性を確保できる。これに対して、図４（Ｂ）に示す様に、上記各ポケット１０ｄ（及び１０ｅ）の打ち抜き加工を一挙動で行なうと、同図に示す様に、上記各ポケット１０ｄ（及び１０ｅ）の円周方向両内側面が互いに平行になって、上記各柱部３０、３０の円周方向に亙る長さが、内径側と外径側とで極端に違ってしまう。そして、上記各柱部３０、３０の断面積が小さくなって、これら各柱部３０、３０の耐久性確保が難しくなる。
【００３８】
更に、図示の例の場合には、前述した様に、外側の転動体列を構成する各転動体２１、２１のピッチ円直径を小さくする事により、外輪１１の外半部の外径を小さくできる。そして、この外輪１１の外半部の外径を小さくした分だけ、第一の内輪部材１４ａの外周面に設けた第二の取付フランジ１７に固定した複数のスタッド３２のピッチ円直径を小さくできる。従って、上記第一の内輪部材１４ａの軸方向寸法を大きくする事なく、上記スタッド３２を支持固定する上記第二の取付フランジ１７の外径を小さくして、車輪用転がり軸受ユニットの小型・軽量化を、より有効に図れる。
【００３９】
上述の様に、外側の転動体列を構成する各転動体２１、２１のピッチ円直径を内側の転動体列を構成する各転動体２１、２１のピッチ円直径よりも小さくする事に伴い、外側の転動体列部分の基本動定格荷重が内側の転動体列部分の基本動定格荷重よりも小さくなる。従って、両列に加わる荷重が同じであれば、外側の転動体列部分の寿命が内側の転動体列部分の寿命よりも短くなる。これに対して、一般的な自動車では、外側の転動体列部分に加わる荷重は内側の転動体列部分に加わる荷重よりも小さい。この為、上記両列部分の寿命をほぼ同じにする設計が容易になって、無駄のない設計が可能になる。尚、図示の例では、転動体２１、２１として玉を使用しているが、重量の嵩む自動車用の転がり軸受ユニットの場合には、転動体としてテーパころを使用する場合もある。本参考例は、勿論、この様に転動体としてテーパころを使用する転がり軸受ユニットにも適用可能である。
【００４０】
次に、図５は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の場合には、等速ジョイント１ｄを構成する保持器９ｄに、４個のポケット１０ｆ、１０ｆを形成している。そして、これら各ポケット１０ｆ、１０ｆにそれぞれ２個ずつ、合計８個のボール４、４を保持している。この様な本例の構造の場合も、同一のポケット１０ｆ、１０ｆ内に保持したボール４、４同士の間隔を狭くして、円周方向に隣り合うポケット１０ｆ、１０ｆ同士の間に存在する柱部３０、３０の長さ寸法を大きくできる。そして、上記保持器９ｄの耐久性確保を図り、等速ジョイント１ｄ全体としても十分な耐久性を得られる。
【００４１】
次に、図６〜８は、本発明に関する参考例の第２例を示している。本参考例の場合には、等速ジョイント１ｅを構成する保持器９ｅに、６個のポケット１０ｇ、１０ｈを形成している。そして、これら各ポケット１０ｇ、１０ｈに、それぞれ１個又は２個ずつ、合計９個のボール４、４を保持している。この様な本参考例の構造の場合も、同一のポケット１０ｈ、１０ｈ内に保持したボール４、４同士の間隔を狭くして、円周方向に隣り合うポケット１０ｇ、１０ｈ同士の間に存在する柱部３０、３０の長さ寸法を大きくできる。
【００４２】
更に、本参考例の場合には、ボール４、４の数が奇数個であるにも拘らずポケット１０ｇ、１０ｈの数を偶数個としている為、図７に示す様に、隣り合うポケット１０ｇ、１０ｈ同士の間に存在する柱部３０、３０同士の距離Ｈが小さくなる。この為、上記保持器９ｅを外輪３Ｂに組み込む際に、図７、８に示す様に、この外輪３Ｂの内周面で円周方向に隣り合う外側係合溝８、８同士の間の肩部５０を保持器９ｅのポケット１０ｇ、１０ｈにもぐり込ませ、この肩部５０が保持器９ｅの柱部３０にぶつかるまで、この保持器９ｅを図７、８の上方に偏心させる事ができる。従って、この保持器９ｅの組み込みが可能になる。本参考例でポケット１０ｇ、１０ｈの数を合計で偶数個とした理由は、上記距離Ｈを小さくして、上記保持器９ｅを外輪３Ｂに組み込み可能にする為である。尚、本参考例ではボール４、４を９個設けた例を示したが、ボール４、４の数を７個とした場合には、各ポケットにそれぞれ１、１、１、１、１、２個のボール４、４を保持する様に設計すれば、保持器のポケット数は偶数個になる。この場合、２個のボール４、４が挿入されるポケットの１８０度対角位置には１個のボールが挿入されるポケットがあり、柱部と柱部との距離Ｈは、図７と同じ様に小さくなる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の等速ジョイントは、以上に述べた通り構成され作用するので、回転力伝達用のボールの数を８個とする事により外径を小さくできる構造で、しかもこれら各ボールを保持する為の保持器の剛性を高めてこの保持器の耐久性向上を図れる。従って、第四世代のハブユニットと呼ばれる、等速ジョイントを一体的に組み込んだ車輪用転がり軸受ユニットの小型・軽量化を、十分な耐久性を確保しつつ実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に関する参考例の第１例を示す、等速ジョイントを組み込んだ車輪用転がり軸受ユニットの断面図。
【図２】一部を省略して示す、図１のＸ−Ｘ断面図。
【図３】ポケットへのボールの組み込み状態を示す、保持器の断面図。
【図４】打ち抜き加工によりポケットを形成する状態を示しており、（Ａ）は好ましい加工を、（Ｂ）は好ましくない加工を、それぞれ示す断面図。
【図５】 本発明の実施の形態の第１例を示す、図２と同様の図。
【図６】 本発明に関する参考例の第２例を示す、図２と同様の図。
【図７】保持器を外輪の内側に組み込む状態を示す、図１と同方向から見た断面図。
【図８】同じく図７の右方から見た図。
【図９】従来の等速ジョイントの第１例を、ジョイント角を付与した状態で示す断面図。
【図１０】同じくジョイント角を付与しない状態で示す、図９のＹ−Ｙ断面に相当する図。
【図１１】保持器の一部を外周側から見た図。
【図１２】内側、外側両係合溝の底面の位置関係を示す模式図。
【図１３】等速ジョイントを一体的に組み込んだ車輪用転がり軸受ユニットの１例を示す断面図。
【図１４】等速ジョイントの運転時にボールに加わる力を示す為、一部を模式的に示す断面図。
【図１５】同じく図１４の中央部を拡大して示す図。
【図１６】従来の等速ジョイントの第２例を、ジョイント角を付与しない状態で示す断面図。
【図１７】図１６のＺ−Ｚ断面図。
【図１８】従来構造の第２例に組み込む保持器の断面図。
【図１９】保持器にボールを組み込むべく、内輪と外輪とを所定方向に変位させた状態を示す断面図。
【図２０】従来構造の第３例を示す断面図。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ 等速ジョイント
２、２Ａ 内輪
２ａ 外周面
３、３Ａ、３Ｂ 外輪
３ａ 内周面
４ ボール
５ 軸
６ 軸
７ 内側係合溝
７ａ 底面
８ 外側係合溝
８ａ 底面
９、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ 保持器
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ ポケット
１１ 外輪
１２ 第一の取付フランジ
１３ 外輪軌道
１４、１４ａ 第一の内輪部材
１５、１５ａ 第二の内輪部材
１６、１６ａ ハブ
１７ 第二の取付フランジ
１８ 第一の内輪軌道
１９ 円筒部
２０ 第二の内輪軌道
２１ 転動体
２２ 係止溝
２３ 係止溝
２４ 止め輪
２５ 段部
２６ 溶接
２７ａ、２７ｂ カバー
２８ａ、２８ｂ シールリング
２９ 隔板部
３０ 柱部
３１ リム部
３２ スタッド
３３ 頭部
３４ シールリング
３５ 肉盗み部
３６ 係止凹溝
３７ 止め輪
３８ 間座
３９ ブーツ
４０ 抑えバンド
４１ 係合溝
４２ 抑え部
４３ 小径円筒部
４４ 円輪部
４５ 大径円筒部
４６ 組み合わせシールリング
４７ 空間
４８ スプライン孔
４９ パンチ
５０ 肩部
【発明の属する技術分野】
この発明に係る等速ジョイントは、例えば独立懸架式サスペンションに駆動輪を支持する為の転がり軸受ユニットに一体的に組み込み、トランスミッションから駆動輪に駆動力を伝達するのに利用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のトランスミッションと、独立懸架式サスペンションにより支持した駆動輪との間には等速ジョイントを設けて、デファレンシャルギヤと駆動輪との相対変位や車輪に付与された舵角に拘らず、エンジンの駆動力を駆動輪に、全周に亙り同一角速度で伝達自在としている。この様な部分に使用される等速ジョイントとして従来から、例えば実開昭５７−１４５８２４〜５号公報、同５９−１８５４２５号公報、同６２−１２０２１号公報等に記載されたものが知られている。
【０００３】
この様な従来から知られた等速ジョイント１は、例えば図９〜１１に示す様に、内輪２と外輪３との間の回転力伝達を６個のボール４、４を介して行なう様に構成している。上記内輪２は、トランスミッションにより回転駆動される一方の軸５の外端部（図９の左端部）に固定する。又、上記外輪３は、駆動輪を固定する他方の軸６の内端部（図９の右端部）に固定する。上記内輪２の外周面２ａには、断面円弧形の内側係合溝７、７を６本、円周方向等間隔に、それぞれ円周方向に対し直角方向に形成している。又、上記外輪３の内周面３ａで、上記各内側係合溝７、７と対向する位置には、やはり断面円弧形の外側係合溝８、８を６本、円周方向に対し直角方向に形成している。これら各外側係合溝８、８及び上記各内側係合溝７、７の形状は、上記外輪３或いは上記内輪２の直径方向で、これら各係合溝８、７の幅方向中央部を通過する仮想平面に関して対称である。
【０００４】
又、上記内輪２の外周面２ａと外輪３の内周面３ａとの間には、断面が円弧状で全体が円環状の保持器９を挟持している。この保持器９の円周方向６箇所位置で、上記内側、外側両係合溝７、８に整合する位置には、それぞれポケット１０、１０を形成し、各ポケット１０、１０の内側にそれぞれ１個ずつ、合計６個のボール４、４を保持している。これらのボール４、４は、それぞれ上記各ポケット１０、１０に保持された状態で、上記内側、外側両係合溝７、８に沿い転動自在である。
【０００５】
上記各ポケット１０、１０は図１１に示す様に、円周方向に長い矩形とし、次述する軸交角αの変化に伴なって、円周方向に隣り合うボール４、４同士の間隔が変化した場合でも、この変化を吸収できる様にしている。即ち、上記内側係合溝７、７の底面７ａ、７ａ同士の位置関係、並びに上記各外側係合溝８、８の底面８ａ、８ａ同士の位置関係は、図１２に一点鎖線で示す様に、地球儀の経線の如き関係になっている。上記内輪２の中心軸と外輪３の中心軸とが一致している（軸交角α＝１８０°）場合に上記各ボール４、４は、図１２に二点鎖線で示した、地球儀の赤道に対応する位置の近傍に存在する。これに対して、上記内輪２の中心軸と外輪３の中心軸とが不一致になる（軸交角α＜１８０°）と、等速ジョイント１の回転に伴って上記各ボール４、４が、図１２の上下方向に往復変位（地球儀の北極方向と南極方向とに交互に変位）する。この結果、円周方向に隣り合うボール４、４同士の間隔が拡縮するので、上記各ポケット１０、１０を、それぞれ円周方向に長い矩形として、上記間隔の拡縮を行なえる様にしている。尚、上記内側係合溝７、７の底面７ａ、７ａと上記各外側係合溝８、８の底面８ａ、８ａとは、次述する説明から明らかな通り、互いに同心ではない。従って、上記経線に相当する線は、これら各係合溝７、８毎に、互いに少しずれた位置に存在する。
【０００６】
更に、図９に示す様に、前記一方の軸５と他方の軸６との変位に拘らず、上記各ボール４、４を、これら両軸５、６の軸交角α、即ち、上記一方の軸５の中心線ａと他方の軸６の中心線ｂとの交点ｏで両線ａ、ｂのなす角度αを二等分する、二等分面ｃ内に配置している。この為に、上記内側係合溝７、７の底面７ａ、７ａは、上記中心線ａ上で、上記交点ｏからｈだけ離れた点ｄを中心とする球面上に位置させ、上記外側係合溝８、８の底面８ａ、８ａは、上記中心線ｂ上で、前記交点ｏからｈだけ離れた点ｅを中心とする球面上に位置させている。但し、前記内輪２の外周面２ａ、外輪３の内周面３ａ、並びに前記保持器９の内外両周面は、それぞれ上記交点ｏを中心とする球面上に位置させて、上記内輪２の外周面２ａと保持器９の内周面との摺動、並びに外輪３の内周面３ａと保持器９の外周面との摺動を自在としている。
【０００７】
上述の様に構成する等速ジョイント１の場合、上記一方の軸５により内輪２を回転させると、この回転運動は６個のボール４、４を介して外輪３に伝達され、他方の軸６が回転する。両軸５、６同士の位置関係（上記軸交角α）が変化した場合には、上記各ボール４、４が内側、外側両係合溝７、８に沿って転動し、上記一方の軸５と他方の軸６との変位を許容する。
【０００８】
等速ジョイントの基本的な構造及び作用は上述の通りであるが、この様な等速ジョイントと、車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為の車輪用転がり軸受ユニットとを一体的に組み合わせる事が、近年研究されている。即ち、自動車の車輪を懸架装置に回転自在に支持する為には、外輪と内輪とを転動体を介して回転自在に組み合わせた車輪用転がり軸受ユニットを使用する。この様な車輪用転がり軸受ユニットと上述の様な等速ジョイントとを一体的に組み合わせれば、これら車輪用転がり軸受ユニットと等速ジョイントとを、全体として小型且つ軽量に構成できる。この様な車輪用転がり軸受ユニットと等速ジョイントとを一体的に組み合わせた、所謂第四世代のハブユニットと呼ばれる車輪用転がり軸受ユニットとして従来から、特開平７−３１７７５４号公報に記載されたものが知られている。
【０００９】
図１３は、この公報に記載された従来構造を示している。車両への組み付け状態で、懸架装置に支持した状態で回転しない外輪１１は、外周面にこの懸架装置に支持する為の第一の取付フランジ１２を、内周面に複列の外輪軌道１３、１３を、それぞれ有する。上記外輪１１の内側には、第一、第二の内輪部材１４、１５を組み合わせて成るハブ１６を配置している。このうちの第一の内輪部材１４は、外周面の一端寄り（図１３の左寄り）部分に車輪を支持する為の第二の取付フランジ１７を、同じく他端寄り（図１３の右寄り）部分に第一の内輪軌道１８を、それぞれ設けた円筒状に形成している。これに対して、上記第二の内輪部材１５は、一端部（図１３の左端部）を、上記第一の内輪部材１４を外嵌固定する為の円筒部１９とし、他端部（図１３の右端部）を等速ジョイント１ａの外輪３Ａとし、中間部外周面に第二の内輪軌道２０を設けている。そして、上記各外輪軌道１３、１３と上記第一、第二の内輪軌道１８、２０との間にそれぞれ複数個ずつの転動体２１、２１を設ける事により、上記外輪１１の内側に上記ハブ１６を、回転自在に支持している。
【００１０】
又、上記第一の内輪部材１４の内周面と上記第二の内輪部材１５の外周面との互いに整合する位置には、それぞれ係止溝２２、２３を形成すると共に、止め輪２４を、これら両係止溝２２、２３に掛け渡す状態で設けて、上記第一の内輪部材１４が上記第二の内輪部材１５から抜け出るのを防止している。更に、上記第二の内輪部材１５の一端面（図１３の左端面）外周縁部と、上記第一の内輪部材１４の内周面に形成した段部２５の内周縁部との間に溶接２６を施して、上記第一、第二の内輪部材１４、１５同士を結合固定している。
【００１１】
更に、上記外輪１１の両端開口部と上記ハブ１６の中間部外周面との間には、ステンレス鋼板等の金属製で略円筒状のカバー２７ａ、２７ｂと、ゴムの如きエラストマー等の弾性材製で円環状のシールリング２８ａ、２８ｂとを設けている。これらカバー２７ａ、２７ｂ及びシールリング２８ａ、２８ｂは、上記複数の転動体２１、２１を設置した部分と外部とを遮断し、この部分に存在するグリースが外部に漏出するのを防止すると共に、この部分に雨水、塵芥等の異物が侵入する事を防止する。又、上記第二の内輪部材１５の中間部内側には、この第二の内輪部材１５の内側を塞ぐ隔板部２９を設けて、この第二の内輪部材１５の剛性を確保すると共に、この第二の内輪部材１５の先端（図１３の左端）開口からこの第二の内輪部材１５の内側に入り込んだ異物が、前記等速ジョイント１ａ部分にまで達する事を防止している。尚、この等速ジョイント１ａは、前述の図９〜１１に示した等速ジョイント１と同様に構成している。
【００１２】
上述の様に構成する車輪用転がり軸受ユニットを車両に組み付ける際には、第一の取付フランジ１２により外輪１１を懸架装置に支持し、第二の取付フランジ１７により駆動輪である車輪を第一の内輪部材１４に固定する。又、エンジンによりトランスミッションを介して回転駆動される、図示しない駆動軸の先端部を、等速ジョイント１ａを構成する内輪２の内側にスプライン係合させる。自動車の走行時には、この内輪２の回転を、複数のボール４を介して第二の内輪部材１５を含むハブ１６に伝達し、上記車輪を回転駆動する。
【００１３】
上述の様な第四世代の車輪用転がり軸受ユニットをより小型化する為には、上記等速ジョイント１ａを構成する複数個のボール４、４の外接円の直径を小さくする事が有効である。そして、この外接円の直径を小さくする為、上記各ボール４、４の直径を小さくし、しかも上記等速ジョイント１ａにより伝達可能なトルクを確保する為に、上記ボール４、４の数を増やす必要がある。又、この様な事情によりボール４、４の数を増やした場合でも、これら各ボール４、４を保持する保持器９の耐久性を確保する為には、この保持器９に設けた複数のポケット１０、１０同士の間に存在する柱部３０、３０（図１０、１１、１５、１７〜１９参照）の円周方向に亙る長さ寸法を確保する必要がある。
【００１４】
何となれば、これら各柱部３０、３０の円周方向に亙る長さ寸法が不十分であると、上記保持器９の剛性が不足して、長期間に亙る使用に伴って、上記各ポケット１０、１０の周縁部から亀裂等の損傷が発生する可能性が生じる為である。即ち、等速ジョイント１ａをジョイント角（内輪２の中心軸と外輪３Ａの中心軸との位置関係が直線状態からずれた角度。図９に示した軸交角αの補角。）を付した状態で運転すると、上記各ボール４、４には、内側、外側両係合溝７、８の底面７ａ、８ａから、図１４〜１５に矢印イ、イで示す様な力を受ける。そして、これら矢印イ、イで示す力の合力として上記各ボール４、４は、図１５に矢印ロで示す様に、保持器９のリム部３１の内側面の中間部に押し付けられる。この結果このリム部３１には、上記各柱部３０、３０との連結部を中心とするモーメント荷重が加わり、この連結部に応力が加わる。この応力は、上記各ポケット１０、１０の円周方向長さが大きい程、又、上記各柱部３０、３０の円周方向に亙る長さ寸法が小さい程大きくなり、上記連結部に亀裂等の損傷が発生し易くなる。そこで、上記保持器９の耐久性を十分に確保する為には、上記各ポケット１０、１０の円周方向に亙る長さ寸法を小さくし、円周方向に隣り合う上記各柱部３０、３０の円周方向に亙る長さ寸法を大きくする必要がある。
【００１５】
但し、これら各柱部３０、３０の長さ寸法を大きくする事は、ボール４、４との干渉防止の面から規制を受ける。即ち、第一に上記各ポケット１０、１０の円周方向に亙る長さは、上記等速ジョイント１ａをジョイント角を付した状態で回転させた場合に、上記各ボール４、４が上記保持器９の円周方向に変位できる大きさである必要がある。又、第二に上記長さは、上記等速ジョイント１ａを組み立てるべく、内輪２と外輪３Ａと保持器９とを組み合わせた後、この保持器９のポケット１０、１０内に、上記各ボール４、４を組み込める大きさでなければならない。
【００１６】
この様な点を考慮しつつ、上記ボール４、４の数を６個よりも多くし、上記各柱部３０、３０の長さ寸法を大きくする構造として、特開平９−１７７８１４号公報には、図１６〜１９に示す様な等速ジョイント１ｂが記載されている。この公報に記載された等速ジョイント１ｂは、内輪２と外輪３との間の回転力伝達を８個のボール４、４を介して行なう様に構成している。そして、この公報に記載された構造の場合には、保持器９ａの円周方向８個所に、円周方向に亙る長さ寸法が大きいポケット１０ａ、１０ａと長さ寸法が短いポケット１０ｂ、１０ｂとを互いに等間隔に（分割ピッチ角を互いに等しくして）、且つ交互に配置して成る。これら２種類のポケット１０ａ、１０ｂのうち、長さ寸法が短いポケット１０ｂ、１０ｂは、ジョイント角を最大にしての上記等速ジョイント１ｂの使用状態でも、これら各ポケット１０ｂ、１０ｂの長さ方向両端部内側面とこれら各ポケット１０ｂ、１０ｂ内に保持されたボール４、４の転動面とが干渉しない大きさにしている。これに対して、長さ寸法が長いポケット１０ａ、１０ａは、これら各ポケット１０ａ、１０ａ内に上記各ボール４、４を組み込むべく、上記内輪２の中心軸と上記外輪３の中心軸とを、上記使用状態でのジョイント角の最大値を越えて傾斜させた状態でも、これら各ポケット１０ａ、１０ａの長さ方向両端部内側面とこれら各ポケット１０ａ、１０ａ内に組み込むべきボール４、４の転動面とが干渉しない大きさにしている。
【００１７】
上述の様に構成される、前記特開平９−１７７８１４号公報に記載された等速ジョイント１ｂによれば、長さ寸法が長いポケット１０ａ、１０ａにボール４、４を組み込んだ後、長さ寸法が短いポケット１０ｂ、１０ｂ内にボール４、４を組み込む事により、総てのポケット１０ａ、１０ｂ内にボール４、４を組み込める。即ち、これら各ポケット１０ａ、１０ｂ内にボール４、４を組み込む際には、図１９に示す様に、上記内輪２の中心軸と上記外輪３の中心軸とを、上記使用状態でのジョイント角の最大値を越えて傾斜させた状態で行なう。長さ寸法が長いポケット１０ａ、１０ａにボール４、４を組み込む際には、これら各ポケット１０ａ、１０ａの端部と、上記内輪２の外周面に形成した内側係合溝７、７の端部とが、上記ボール４、４の１個分以上整合する。従って、これら各ポケット１０ａ、１０ａ内へのボール４、４の組み込みを確実に行なえる。次いで、長さ寸法が短い４個のポケット１０ｂ、１０ｂ内にボール４、４を組み込むべく、上記内輪２の中心軸と上記外輪３の中心軸とを図１９に示す様に傾斜させると、既に上記長さ寸法が長いポケット１０ａ、１０ａ内に組み込んであるボール４、４が、図１８に破線で示す様に、長さ寸法が短いポケット１０ｂ、１０ｂに近づく方向に、上記各ポケット１０ａ、１０ａ内で変位する。そして、上記長さ寸法が短い各ポケット１０ｂ、１０ｂの中央部と、上記内輪２の外周面に形成した内側係合溝７、７の端部とが整合する。従って、これら各ポケット１０ｂ、１０ｂ内へのボール４、４の組み込みを確実に行なえる。
【００１８】
更に、英国特許第１５３７０６７号明細書には、図２０に示す様に、保持器９ｂの円周方向等間隔位置に形成した３個のポケット１０ｃ、１０ｃ内に、それぞれ２個ずつのボール４、４を保持させた構造が記載されている。この様な構造によれば、同一のポケット１０ｃ、１０ｃ内に保持したボール４、４同士の間隔を狭くした分、円周方向に隣り合うポケット１０ｃ、１０ｃ同士の間に存在する柱部３０、３０の長さ寸法を大きくして、上記保持器９ｂの耐久性確保を図れる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
前述の特開平９−１７７８１４号公報に記載された構造の場合には、各ポケット１０ａ、１０ｂがそれぞれ１個ずつのボール４、４を保持しているので、これら各ボール４、４の数及び外径と、柱部３０、３０の長さ寸法の確保とを、高次元でバランスさせる事が難しい。この為、必ずしも十分に大きなトルクを伝達自在で、しかも十分な耐久性を有する等速ジョイントを実現する事ができない。
【００２０】
又、上述した英国特許第１５３７０６７号明細書に記載された構造の場合には、等速ジョイントの外径寸法を小さくすべく、各ボール４、４の外径を小さくすると、隣り合うポケット１０ｃ、１０ｃ同士の間に存在する柱部３０、３０の長さ寸法が必要以上に大きくなる。この結果、内側、外側両係合溝７、８の表面部分の剥離寿命に対して、保持器９ｂの寿命が長くなり過ぎ、等速ジョイント全体としての耐久性確保の上からは、バランスの悪い設計となってしまう。
本発明は、この様な事情に鑑み、小型且つ軽量に構成でき、しかも十分に大きなトルクを伝達自在で、且つ、十分な耐久性を有する等速ジョイントを実現すべく発明したものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の等速ジョイントは、前述した従来の等速ジョイントと同様に、内輪と、この内輪の外周面の複数個所に、それぞれ円周方向に対し直角方向に形成された断面円弧形の内側係合溝と、上記内輪の周囲に設けられる外輪と、この外輪の内周面で上記各内側係合溝と対向する位置に、円周方向に対し直角方向に形成された断面円弧形の外側係合溝と、上記内輪の外周面と外輪の内周面との間に挟持され、上記内側、外側両係合溝に整合する位置にそれぞれ円周方向に長い複数のポケットを形成した保持器と、これら各ポケットの内側に保持された状態で、内側、外側両係合溝に沿う転動を自在とされた複数個のボールとから成る。又、これら内側、外側各係合溝は、上記内輪或いは上記外輪の直径方向で、これら各係合溝の幅方向中央部を通過する仮想平面に関して対称な形状である。そして、上記各ボールを、上記内輪の中心軸と上記外輪の中心軸との軸交角を二等分し、これら両中心軸を含む平面に対し直交する二等分面内に配置している。
【００２２】
特に、本発明の等速ジョイントに於いては、上記ボールの数が８個で、これら各ボールの直径寸法はすべて同じである。又、上記内側、外側両係合溝の数がそれぞれ８本ずつで、これら内側係合溝同士及び外側係合溝同士で、それぞれの断面形状の曲率半径を同じとしている。又、上記ポケットの数が４個で、これら各ポケット毎にそれぞれ２個ずつ上記ボールを保持している。更に、同一ポケット内に保持された１対のボール同士の円周方向ピッチを、円周方向に隣り合うポケット内にそれぞれが円周方向に隣接した状態で保持された１組のボール同士の円周方向ピッチよりも小さくしている。
【００２３】
【作用】
上述の様に構成する本発明の等速ジョイントの場合には、ボールの総数を８個とした為、十分に大きなトルクを伝達自在としても、外径寸法を小さくして、小型且つ軽量に構成できる。しかも、同一のポケット内に保持したボール同士の間隔を狭くして、円周方向に隣り合うポケット同士の間に存在する柱部の長さ寸法を大きくし、保持器の耐久性確保を図り、等速ジョイント全体としても十分な耐久性を得られる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１〜４は、本発明に関する参考例の第１例を示している。尚、本参考例は、等速ジョイントを第四世代のハブユニットに組み込んだ構造に就いて示している。先ず、このハブユニットの構造に就いて説明する。懸架装置に支持した状態で回転しない外輪１１の外周面には、この外輪１１を懸架装置に支持する為の第一の取付フランジ１２を、内周面には複列の外輪軌道１３、１３を、それぞれ形成している。上記外輪１１の内径側には、第一の内輪部材１４ａと第二の内輪部材１５ａとから成るハブ１６ａを、上記外輪１１と同心に配置している。このハブ１６ａの外周面で上記各外輪軌道１３、１３に対向する部分には、それぞれ第一、第二の内輪軌道１８、２０を設けている。これら両内輪軌道１８、２０のうち、第一の内輪軌道１８は、上記第一の内輪部材１４ａの中間部外周面に直接形成している。又、この第一の内輪部材１４ａの中間部のうち、上記第一の内輪軌道１８を形成した部分よりも内端寄り（図１の右端寄り）部分に、上記第二の内輪部材１５ａを外嵌している。上記第二の内輪軌道２０は、この第二の内輪部材１５ａの外周面に形成している。そして、上記各外輪軌道１３、１３と上記第一、第二の内輪軌道１８、２０との間に、それぞれ複数個ずつの転動体２１、２１を転動自在に設ける事により、上記外輪１１の内側に上記ハブ１６ａを、回転自在に支持している。
【００２５】
図示の例の場合には、上述の様に、上記第一の内輪軌道１８を上記第一の内輪部材１４ａの外周面に直接形成する事により、この第一の内輪軌道１８の直径を、上記第二の内輪部材１５ａの外周面に形成した第二の内輪軌道２０の直径よりも小さくしている。又、この様に第一の内輪軌道１８の直径を第二の内輪軌道２０の直径よりも小さくした事に伴い、上記第一の内輪軌道１８と対向する外側（自動車への組み付け状態で幅方向外側となる側を言い、図１の左側）の外輪軌道１３の直径を、内側（自動車への組み付け状態で幅方向中央側となる側を言い、図１の右側）の外輪軌道１３の直径よりも小さくしている。更に、この外側の外輪軌道１３を形成した、外輪１１の外半部（車両への組み付け状態で幅方向外側となる半部で、図１の左半部）の外径を、上記内側の外輪軌道１３を形成した部分である、上記外輪１１の内半部（車両への組み付け状態で幅方向中央側となる半部で、図１の右半部）の外径よりも小さくしている。又、図示の例では、この様に第一の内輪軌道１８及び外側の外輪軌道１３の直径を小さくした事に伴い、これら第一の内輪軌道１８と外側の外輪軌道１３との間に設ける転動体２１、２１の数を、上記第二の内輪軌道２０と内側の外輪軌道１３との間に設ける転動体２１、２１の数よりも少なくしている。
【００２６】
又、上記第一の内輪部材１４ａの外端部外周面には、この第一の内輪部材１４ａに車輪を支持固定する為の第二の取付フランジ１７を、この第一の内輪部材１４ａと一体に設けており、この第二の取付フランジ１７に、上記車輪を結合する為の複数本のスタッド３２の基端部を固定している。図示の例の場合にこれら複数本のスタッド３２のピッチ円直径は、上述の様に外輪１１の外半部の外径を、同じく内半部の外径よりも小さくした分だけ（上記各スタッド３２の頭部３３が上記外輪１１の外端部外周面と干渉しない程度に）小さくしている。尚、上記第一の内輪部材１４ａの外周面のうちで、上記第一の内輪軌道１８を形成した部分よりも軸方向内方に存在する部分の直径は、この第一の内輪軌道１８に対応する転動体２１、２１の内接円の直径よりも小さくしている。この理由は、車輪用転がり軸受ユニットの組み立て時に、外輪１１の外端部内周面に形成した外輪軌道１３の内径側に複数の転動体２１、２１を組み付けると共に、上記外輪１１の外端部内周面にシールリング３４を内嵌固定した状態で、この外輪１１の内径側に上記第一の内輪部材１４ａを挿入自在とする為である。又、上記第一の内輪部材１４ａの中間部外周面で、上記第一の内輪軌道１８と上記第二の内輪部材１５ａを外嵌した部分との間部分には、全周に亙り凹溝状の肉盗み部３５を形成して、上記第一の内輪部材１４ａの軽量化を図っている。
【００２７】
又、上記第一の内輪部材１４ａに外嵌した第二の内輪部材１５ａが軸方向内端側にずれ動くのを防止して、上記各外輪軌道１３、１３と上記第一、第二の内輪軌道１８、２０との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けた、上記各転動体２１、２１に付与した予圧を適正値に保持すべく、上記第一の内輪部材１４ａの外周面内端寄り部に全周に亙り形成した係止凹溝３６に、止め輪３７を係止している。この止め輪３７は、それぞれが半円弧状である、１対の止め輪素子により構成している。この様な止め輪３７は、上記各転動体２１、２１に適正な予圧を付与すべく、上記第二の内輪部材１５ａを上記第一の内輪部材１４ａに対して軸方向外方に押圧しつつ、その内周縁部を上記係止凹溝３６に係合させる。上記第二の内輪部材１５ａを軸方向外方に押圧している力を解除した状態でも上記各転動体２１、２１に適正な予圧を付与したままにすべく、上記止め輪３７として、適切な厚さ寸法を有するものを選択使用する。即ち、上記止め輪３７として、厚さ寸法が僅かずつ異なるものを複数種類用意し、上記係止凹溝３６の溝幅等、転がり軸受ユニットの構成各部材の寸法との関係で適切な厚さ寸法を有する止め輪３７を選択し、上記係止凹溝３６に係合させる。従って、この止め輪３７を係止凹溝３６に係止すれば、上記押圧している力を解除しても、上記第二の内輪部材１５ａが軸方向内端側にずれ動くのを防止して、上記各転動体２１、２１に適切な予圧を付与したままに保持できる。
【００２８】
又、上記止め輪３７を構成する１対の止め輪素子が直径方向外方に変位し、この止め輪３７が上記係止凹溝３６から不用意に抜け落ちる事を防止すべく、この止め輪３７の周囲に、間座３８の一部を配置している。この間座３８は、上記第一の内輪部材１４ａの内端部分に設けた外輪３Ｂにより構成する等速ジョイント１ｃ内に、雨水、塵芥等の異物が入り込むのを防止するブーツ３９の外端部を外嵌支持する為のものである。尚、このブーツ３９は、ゴム、合成樹脂等の弾性材により一体成形し、中間部を蛇腹状に、両端部を円筒状に、それぞれ形成している。この様なブーツ３９の外端部は、上記第一の内輪部材１４ａの内端部に締り嵌めにより外嵌固定した金属製の間座３８に外嵌し、抑えバンド４０によりこの間座３８の外周面に抑え付けている。尚、上記ブーツ３９の外端部内周面は、上記間座３８の外周面に形成した係合溝４１に、全周に亙り係合させている。
【００２９】
上記間座３８の外端縁部で上記ブーツ３９よりも軸方向外方に突出した部分は断面クランク形に形成して、全周に亙る抑え部４２を構成している。この抑え部４２を構成する為に上記間座３８は、上記第一の内輪部材１４ａの内端部に外嵌固定する小径円筒部４３と、この小径円筒部４３の外端縁から直径方向外方に折れ曲がった円輪部４４と、この円輪部４４の外周縁から軸方向外方に折れ曲がった大径円筒部４５とから成る。そして、このうちの円輪部４４の外側面を上記止め輪３７の内側面に当接若しくは近接対向させると共に、上記大径円筒部４５の内周面を上記止め輪３７の外周面に、当接若しくは近接対向させている。又、前記外輪１１の外端部内周面と上記第一の内輪部材１４ａの中間部外周面との間にはシールリング３４を、上記外輪１１の内端部内周面と前記第二の内輪部材１５ａの内端部外周面との間には組み合わせシールリング４６を、それぞれ設けて、前記複数の転動体２１、２１を設置した空間４７の両端開口部を塞いでいる。
【００３０】
更に、上記第一の内輪部材１４ａの内端部で、上記第二の内輪部材１５ａと上記ブーツ３９の外端部とを外嵌した部分は、等速ジョイント１ｃを構成する外輪３Ｂとしている。この外輪３Ｂの内周面には、それぞれこの外輪３Ｂの中心軸に対し直交する仮想平面で切断した場合に於ける断面形状が円弧形である１０本の外側係合溝８、８を、それぞれ円周方向に対し直角方向（図１の左右方向、図２の表裏方向）に形成している。又、上記外輪３Ｂの内側には、この外輪３Ｂと共に上記等速ジョイント１ｃを構成する為の、内輪２Ａを配置している。この内輪２Ａの外周面には１０本の内側係合溝７、７を、それぞれ円周方向に対し直角方向に形成している。そして、これら各内側係合溝７、７と上記各外側係合溝８、８との間に、これら各係合溝７、８毎に１個ずつ、合計１０個のボール４、４を、保持器９ｃのポケット１０ｄ、１０ｅ内に保持した状態で、転動自在に設けている。更に、上記内輪２Ａの中心部には、スプライン孔４８を軸方向に亙り形成している。自動車への組み付け状態でこのスプライン孔４８には、図示しない駆動軸の端部をスプライン係合させ、上記内輪２Ａ及び上記１０個のボール４、４を介して、上記第一の内輪部材１４ａを回転駆動自在とする。
【００３１】
特に、上述の様なハブユニットに組み込んだ、本参考例の等速ジョイント１ｃの場合には、上記保持器９ｃのポケット１０ｄ、１０ｅ内への上記１０個のボール４、４の組み込みを可能にし、しかも円周方向に隣り合うポケット１０ｄ、１０ｅ同士の間の柱部３０、３０の円周方向に亙る長さ寸法を確保すべく、次の様に構成している。先ず、上記ポケット１０ｄ、１０ｅの数を、合計で４個としている。又、これら４個のポケット１０ｄ、１０ｅ内に保持するボール４、４の数を、合計で１０個としている。そして、上記４個のポケット１０ｄ、１０ｅのうち、直径方向（図２の上下方向）反対側に存在する２個のポケット１０ｄ、１０ｄが保持するボール４、４の数はそれぞれ２個ずつ、合計４個としている。これに対して、残り２個のポケット１０ｅ、１０ｅが保持するボール４、４の数はそれぞれ３個ずつ、合計６個としている。
【００３２】
上述の様に、上記４個のポケット１０ｄ、１０ｅ内に保持するボール４、４の数を、円周方向に亙り、２個−３個−２個−３個と、交互に変化させている。この様に、上記保持器９ｃの各ポケット１０ｄ、１０ｅ内にボール４、４を組み込む手順は、上記直径方向反対側に存在する２個のポケット１０ｄ、１０ｄ内に２個ずつ合計４個のボール４、４を組み込む作業を先に行ない、残り２個のポケット１０ｅ、１０ｅ内に３個ずつ合計６個のボール４、４を組み込む作業を後から行なう。この様に組み込む手順を規制する事により、それぞれ３個ずつのボール４、４を組み込むポケット１０ｅ、１０ｅの円周方向に亙る長さ寸法Ｌ10e を極力小さく抑えられる様にしている。言い換えれば、それぞれ３個ずつのボール４、４を組み込むポケット１０ｅ、１０ｅのボール１個毎の長さ（Ｌ10e ／３）を、それぞれ２個ずつのボール４、４を組み込むポケット１０ｄ、１０ｄのボール１個毎の長さ（Ｌ10d ／２）よりも小さくして、円周方向に隣り合うポケット１０ｄ、１０ｅ同士の間に存在する柱部３０、３０の円周方向に亙る長さＬ30を確保している。尚、前記各係合溝７、８の円周方向に亙るピッチは、上記各ポケット１０ｄ、１０ｅの長さ寸法Ｌ10d 、 Ｌ10e との関係に規制する。図示の例では、上記円周方向に亙るピッチを、不等ピッチとしている。
【００３３】
上述の様に、上記各ボール４、４の組み付け手順を規制する事により、上記各柱部３０、３０の長さＬ30を確保できる理由に就いて、図３により説明する。等速ジョイント１ｃにジョイント角を付与しつつ新たにボール４、４を組み込む状態では、前述の図１２及び図１８〜１９に関する説明から明らかな通り、既に組み込んであるボール４、４が互いに近づく方向に円周方向に亙って変位する。又、ボール４、４の組み込み時に前記等速ジョイント１ｃに付与するジョイント角は、使用時に（自動車への組み込み状態で）この等速ジョイント１ｃに付与されるジョイント角に比べて遥かに大きい。従って、先にポケット１０ｄ、１０ｄ内に組み込まれたボール４、４は、後からポケット１０ｅ、１０ｅ内にボール４、４を組み込む際に、図３に鎖線で示した位置から実線で示した位置にまで、円周方向に亙って大きく変位する。従って、先にボール４、４が組み込まれるポケット１０ｄ、１０ｄは、それぞれの内側に保持したボール４、４の円周方向に亙る変位を十分に許容できるものでなければならない。これに対して、後からボール４、４を組み込まれるポケット１０ｅ、１０ｅは、使用時に付与されるジョイント角に基づく、上記各ボール４、４の円周方向に亙る変位を許容できるものであれば足りる。この為、上述の様に、上記ポケット１０ｅ、１０ｅのボール１個毎の長さ（Ｌ10e ／３）を上記ポケット１０ｄ、１０ｄのボール１個毎の長さ（Ｌ10d ／２）よりも小さくして、円周方向に隣り合うポケット１０ｄ、１０ｅ同士の間に存在する柱部３０、３０の円周方向に亙る長さＬ30を確保できる。
【００３４】
上述の様に構成する本参考例の等速ジョイントの場合には、上記各ポケット１０ｄ、１０ｅ内に保持するボール４、４の総数を１０個と、従来から一般的に使用されていた等速ジョイントに組み込まれていたボールの数（６個）よりも多くした為、十分に大きなトルクを伝達自在としても、外径寸法を小さくして、小型且つ軽量に構成できる。即ち、ボール４、４を組み込んで構成する、ツェッパ型の等速ジョイントの基本動定格荷重は、ボール４、４の外径を同じとした場合には、ボール４、４の数の２／３乗に比例する。従って、ボール４、４の数が多ければ、それだけ基本動定格荷重を大きくできる。言い換えれば、必要とする基本動定格荷重を同じとした場合には、ボール４、４の数を多くした分、各ボール４、４の外径を小さくして、等速ジョイント１ｃの外径を小さくし、小型・軽量化を図れる。
【００３５】
しかも本参考例の等速ジョイント１ｃの場合には、同一のポケット１０ｄ、１０ｅ内に保持したボール４、４同士の間隔を狭くして、円周方向に隣り合うポケット１０ｄ、１０ｅ同士の間に存在する柱部３０、３０の長さ寸法を大きくできる。この為、これら各柱部３０、３０とリム部３１との連結部に作用する応力を緩和して、前記保持器９ｃの耐久性確保を図り、等速ジョイント１ｃ全体としても十分な耐久性を得られる。
【００３６】
特に、本参考例の等速ジョイント１ｃの様に、円周方向に隣り合うポケット１０ｄ、１０ｅが保持するボール４、４の数を互いに異ならせれば、保持すべきボール４、４の数が多いポケット１０ｅ、１０ｅ内へのボール４、４の組み込みを後から行なわせる事により、これら各ボール４、４の組み込みを可能にし、しかも当該ポケット１０ｅ、１０ｅの長さ寸法Ｌ10e が大きくなる事を抑える事ができる。この結果、上記等速ジョイント１ｃ内に組み込むボール４、４の数を、１０個と、従来一般的な構造に比べて大幅に増やし、しかも上記保持器９ｃの耐久性確保を図れる。
【００３７】
尚、図示の例では、前記保持器９ｃとして、金属製で円筒状の素材に上記各ポケット１０ｄ、１０ｅを打ち抜き加工により形成したものを使用している。そして、この打ち抜き加工に伴い、上記各柱部３０、３０の円周方向に亙る長さが、内径側と外径側とで極端に違わない様に、上記打ち抜き加工を、図４（Ａ）に示す様に、３段階で行なっている。即ち、上記各ポケット１０ｄ（及び１０ｅ）を打ち抜き加工する際に、円周方向一端側部分｛例えば図４（Ａ）の右側部分｝をパンチ４９により打ち抜いた後、円周方向他端側部分（例えば同図の左側部分）をパンチ４９により打ち抜き、最後に中央部分をやはりパンチ４９により打ち抜く。この様な、打ち抜きを複数回に分けて行なう加工を施せば、上記各ポケット１０ｄ（及び１０ｅ）の円周方向両内側面を互いに非平行にして、上記各柱部３０、３０の円周方向に亙る長さが、内径側と外径側とで極端に違わない様にできる。この為、上記各柱部３０、３０の断面積を十分に確保して、これら各柱部３０、３０の耐久性を確保できる。これに対して、図４（Ｂ）に示す様に、上記各ポケット１０ｄ（及び１０ｅ）の打ち抜き加工を一挙動で行なうと、同図に示す様に、上記各ポケット１０ｄ（及び１０ｅ）の円周方向両内側面が互いに平行になって、上記各柱部３０、３０の円周方向に亙る長さが、内径側と外径側とで極端に違ってしまう。そして、上記各柱部３０、３０の断面積が小さくなって、これら各柱部３０、３０の耐久性確保が難しくなる。
【００３８】
更に、図示の例の場合には、前述した様に、外側の転動体列を構成する各転動体２１、２１のピッチ円直径を小さくする事により、外輪１１の外半部の外径を小さくできる。そして、この外輪１１の外半部の外径を小さくした分だけ、第一の内輪部材１４ａの外周面に設けた第二の取付フランジ１７に固定した複数のスタッド３２のピッチ円直径を小さくできる。従って、上記第一の内輪部材１４ａの軸方向寸法を大きくする事なく、上記スタッド３２を支持固定する上記第二の取付フランジ１７の外径を小さくして、車輪用転がり軸受ユニットの小型・軽量化を、より有効に図れる。
【００３９】
上述の様に、外側の転動体列を構成する各転動体２１、２１のピッチ円直径を内側の転動体列を構成する各転動体２１、２１のピッチ円直径よりも小さくする事に伴い、外側の転動体列部分の基本動定格荷重が内側の転動体列部分の基本動定格荷重よりも小さくなる。従って、両列に加わる荷重が同じであれば、外側の転動体列部分の寿命が内側の転動体列部分の寿命よりも短くなる。これに対して、一般的な自動車では、外側の転動体列部分に加わる荷重は内側の転動体列部分に加わる荷重よりも小さい。この為、上記両列部分の寿命をほぼ同じにする設計が容易になって、無駄のない設計が可能になる。尚、図示の例では、転動体２１、２１として玉を使用しているが、重量の嵩む自動車用の転がり軸受ユニットの場合には、転動体としてテーパころを使用する場合もある。本参考例は、勿論、この様に転動体としてテーパころを使用する転がり軸受ユニットにも適用可能である。
【００４０】
次に、図５は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の場合には、等速ジョイント１ｄを構成する保持器９ｄに、４個のポケット１０ｆ、１０ｆを形成している。そして、これら各ポケット１０ｆ、１０ｆにそれぞれ２個ずつ、合計８個のボール４、４を保持している。この様な本例の構造の場合も、同一のポケット１０ｆ、１０ｆ内に保持したボール４、４同士の間隔を狭くして、円周方向に隣り合うポケット１０ｆ、１０ｆ同士の間に存在する柱部３０、３０の長さ寸法を大きくできる。そして、上記保持器９ｄの耐久性確保を図り、等速ジョイント１ｄ全体としても十分な耐久性を得られる。
【００４１】
次に、図６〜８は、本発明に関する参考例の第２例を示している。本参考例の場合には、等速ジョイント１ｅを構成する保持器９ｅに、６個のポケット１０ｇ、１０ｈを形成している。そして、これら各ポケット１０ｇ、１０ｈに、それぞれ１個又は２個ずつ、合計９個のボール４、４を保持している。この様な本参考例の構造の場合も、同一のポケット１０ｈ、１０ｈ内に保持したボール４、４同士の間隔を狭くして、円周方向に隣り合うポケット１０ｇ、１０ｈ同士の間に存在する柱部３０、３０の長さ寸法を大きくできる。
【００４２】
更に、本参考例の場合には、ボール４、４の数が奇数個であるにも拘らずポケット１０ｇ、１０ｈの数を偶数個としている為、図７に示す様に、隣り合うポケット１０ｇ、１０ｈ同士の間に存在する柱部３０、３０同士の距離Ｈが小さくなる。この為、上記保持器９ｅを外輪３Ｂに組み込む際に、図７、８に示す様に、この外輪３Ｂの内周面で円周方向に隣り合う外側係合溝８、８同士の間の肩部５０を保持器９ｅのポケット１０ｇ、１０ｈにもぐり込ませ、この肩部５０が保持器９ｅの柱部３０にぶつかるまで、この保持器９ｅを図７、８の上方に偏心させる事ができる。従って、この保持器９ｅの組み込みが可能になる。本参考例でポケット１０ｇ、１０ｈの数を合計で偶数個とした理由は、上記距離Ｈを小さくして、上記保持器９ｅを外輪３Ｂに組み込み可能にする為である。尚、本参考例ではボール４、４を９個設けた例を示したが、ボール４、４の数を７個とした場合には、各ポケットにそれぞれ１、１、１、１、１、２個のボール４、４を保持する様に設計すれば、保持器のポケット数は偶数個になる。この場合、２個のボール４、４が挿入されるポケットの１８０度対角位置には１個のボールが挿入されるポケットがあり、柱部と柱部との距離Ｈは、図７と同じ様に小さくなる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の等速ジョイントは、以上に述べた通り構成され作用するので、回転力伝達用のボールの数を８個とする事により外径を小さくできる構造で、しかもこれら各ボールを保持する為の保持器の剛性を高めてこの保持器の耐久性向上を図れる。従って、第四世代のハブユニットと呼ばれる、等速ジョイントを一体的に組み込んだ車輪用転がり軸受ユニットの小型・軽量化を、十分な耐久性を確保しつつ実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に関する参考例の第１例を示す、等速ジョイントを組み込んだ車輪用転がり軸受ユニットの断面図。
【図２】一部を省略して示す、図１のＸ−Ｘ断面図。
【図３】ポケットへのボールの組み込み状態を示す、保持器の断面図。
【図４】打ち抜き加工によりポケットを形成する状態を示しており、（Ａ）は好ましい加工を、（Ｂ）は好ましくない加工を、それぞれ示す断面図。
【図５】 本発明の実施の形態の第１例を示す、図２と同様の図。
【図６】 本発明に関する参考例の第２例を示す、図２と同様の図。
【図７】保持器を外輪の内側に組み込む状態を示す、図１と同方向から見た断面図。
【図８】同じく図７の右方から見た図。
【図９】従来の等速ジョイントの第１例を、ジョイント角を付与した状態で示す断面図。
【図１０】同じくジョイント角を付与しない状態で示す、図９のＹ−Ｙ断面に相当する図。
【図１１】保持器の一部を外周側から見た図。
【図１２】内側、外側両係合溝の底面の位置関係を示す模式図。
【図１３】等速ジョイントを一体的に組み込んだ車輪用転がり軸受ユニットの１例を示す断面図。
【図１４】等速ジョイントの運転時にボールに加わる力を示す為、一部を模式的に示す断面図。
【図１５】同じく図１４の中央部を拡大して示す図。
【図１６】従来の等速ジョイントの第２例を、ジョイント角を付与しない状態で示す断面図。
【図１７】図１６のＺ−Ｚ断面図。
【図１８】従来構造の第２例に組み込む保持器の断面図。
【図１９】保持器にボールを組み込むべく、内輪と外輪とを所定方向に変位させた状態を示す断面図。
【図２０】従来構造の第３例を示す断面図。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ 等速ジョイント
２、２Ａ 内輪
２ａ 外周面
３、３Ａ、３Ｂ 外輪
３ａ 内周面
４ ボール
５ 軸
６ 軸
７ 内側係合溝
７ａ 底面
８ 外側係合溝
８ａ 底面
９、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ 保持器
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ ポケット
１１ 外輪
１２ 第一の取付フランジ
１３ 外輪軌道
１４、１４ａ 第一の内輪部材
１５、１５ａ 第二の内輪部材
１６、１６ａ ハブ
１７ 第二の取付フランジ
１８ 第一の内輪軌道
１９ 円筒部
２０ 第二の内輪軌道
２１ 転動体
２２ 係止溝
２３ 係止溝
２４ 止め輪
２５ 段部
２６ 溶接
２７ａ、２７ｂ カバー
２８ａ、２８ｂ シールリング
２９ 隔板部
３０ 柱部
３１ リム部
３２ スタッド
３３ 頭部
３４ シールリング
３５ 肉盗み部
３６ 係止凹溝
３７ 止め輪
３８ 間座
３９ ブーツ
４０ 抑えバンド
４１ 係合溝
４２ 抑え部
４３ 小径円筒部
４４ 円輪部
４５ 大径円筒部
４６ 組み合わせシールリング
４７ 空間
４８ スプライン孔
４９ パンチ
５０ 肩部
Claims (1)
- 内輪と、この内輪の外周面の複数個所に、それぞれ円周方向に対し直角方向に形成された断面円弧形の内側係合溝と、上記内輪の周囲に設けられる外輪と、この外輪の内周面で上記各内側係合溝と対向する位置に、円周方向に対し直角方向に形成された断面円弧形の外側係合溝と、上記内輪の外周面と外輪の内周面との間に挟持され、上記内側、外側両係合溝に整合する位置にそれぞれ円周方向に長い複数のポケットを形成した保持器と、これら各ポケットの内側に保持された状態で、内側、外側両係合溝に沿う転動を自在とされた複数個のボールとから成り、これら内側、外側各係合溝は、上記内輪或いは上記外輪の直径方向で、これら各係合溝の幅方向中央部を通過する仮想平面に関して対称な形状であり、上記各ボールを、上記内輪の中心軸と上記外輪の中心軸との軸交角を二等分し、これら両中心軸を含む平面に対し直交する二等分面内に配置した等速ジョイントに於いて、上記ボールの数が８個で、これら各ボールの直径寸法はすべて同じであり、上記内側、外側両係合溝の数がそれぞれ８本ずつで、これら内側係合溝同士及び外側係合溝同士でそれぞれの断面形状の曲率半径を同じとしており、上記ポケットの数が４個で、これら各ポケット毎にそれぞれ２個ずつ上記ボールを保持しており、同一ポケット内に保持された１対のボール同士の円周方向ピッチが、円周方向に隣り合うポケット内にそれぞれが円周方向に隣接した状態で保持された１組のボール同士の円周方向ピッチよりも小さい事を特徴とする等速ジョイント。
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