JP4756376B2 - クロスグルーブ型等速ジョイント - Google Patents

Description

本発明は、クロスグルーブ型等速ジョイント、すなわち、外輪溝におけるボール軌跡と内輪溝におけるボール軌跡とが周方向に交差するように形成された等速ジョイントに関するものである。

クロスグルーブ型等速ジョイントの外輪部材に形成される外輪溝は、外輪回転軸に対してねじれる方向に形成されている。そのため、この外輪部材の成形は次のように行っていた。すなわち、まず鍛造によりカップ状に形成した後に、切削加工により外輪溝を荒形成し、最後に研削加工により外輪溝の仕上げを行っていた。ここで、外輪溝の研削加工を行うために、外輪溝のカップ奥側に砥石逃がし部を形成していた。この砥石逃がし部は、例えば、外輪溝の径よりも大きな径からなる球面状をなしている。

つまり、砥石逃がし部は、ボールが脱落し得る凹部をなしている。そのため、等速ジョイントのジョイント角が予め設定された動作範囲よりも大きくなったときに、ボールが砥石逃がし部に脱落しないようにしなければならなかった。ジョイント角が予め設定された動作範囲よりも大きくなる場合としては、例えば、車体への等速ジョイントの組付け前において、内輪部材に挿通されたシャフトを把持して等速ジョイントを持ち上げた際に、外輪部材の重量によって外輪部材がシャフトに対して垂れ下がる場合が考えられる。砥石逃がし部にボールが脱落した場合には、等速ジョイントを分解してボールを元の位置に戻し、再度組み付けを行わなければならない。

この対策として、例えば、実開平１−６９９１６号公報（特許文献１）の図１および図２には、外輪部材の開口部に金具を配置したり、金具に相当する剛性を有するブーツを用いたりすることにより、ジョイント角を制限することが記載されている。その他に、実開平６−３２７５５号公報（特許文献２）には、外輪部材の内周面のうちカップ奥側に、サークリップを配置することにより、ジョイント角を制限することが記載されている。
実開平１−６９９１６号公報 実開平６−３２７５５号公報

しかし、何れも、ボールが砥石逃がし部に脱落を防止するために、金具やサークリップなどの別部品を用いたり、金具相当の剛性を有する特殊なブーツを用いたりしなければならない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、新たな部品や特殊なブーツを用いることなく、ボールが砥石逃がし部に脱落することを防止できるクロスグルーブ型等速ジョイントを提供することを目的とする。

そこで、本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、砥石逃がし部そのものの形状を工夫することを思いつき、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のクロスグルーブ型等速ジョイントは、カップ状からなり、内周面に外輪回転軸に対してねじれる方向に複数の外輪溝が形成された外輪部材と、外輪部材に対して外輪軸方向にスライド可能に外輪部材の内側に配置され、外周面に内輪回転軸に対してねじれる方向に複数の内輪溝が形成された内輪部材と、外輪溝および内輪溝に対して周方向に係合して転動可能に配置され、且つ、外輪溝と外輪溝に対して交差する内輪溝との交差部に配置された複数のボールと、外輪部材と内輪部材との間に配置され、ボールをそれぞれ挿通する複数の開口窓部が形成されたケージとを備える。

そして、本発明のクロスグルーブ型等速ジョイントの特徴的な部分は、外輪部材が、外輪溝よりカップ奥側に且つ外輪溝に連続して形成される外輪溝研削用の砥石逃がし部を有し、砥石逃がし部は、外輪回転軸からの最大距離が外輪溝の溝底面よりも外輪回転軸から遠い側に位置する凹状からなり、ボールが外輪溝のうちカップ最奥部に位置する場合にボールに当接する突部を有することである。ここで、ボールが外輪溝のうちカップ最奥部に位置する場合とは、ボールの中心が外輪溝のカップ最奥端（設計値における外輪溝のカップ最奥端）に位置する状態をいう。

このように砥石逃がし部が突部を有することにより、ボールが外輪溝のうちカップ最奥部に位置する場合に、ボールが突部に当接する。つまり、砥石逃がし部が凹状からなるとしても、突部によりボールが凹部に脱落することを防止できる。これにより、新たな部品や特殊なブーツを用いることなく、ボールの脱落を防止できる。

そして、砥石逃がし部の突部は、砥石逃がし部の輪郭部のうちカップ奥側部位とするとよい。砥石逃がし部は凹状からなるので、砥石逃がし部の輪郭部は、周状となる。この周状の輪郭部のうちカップ奥側部位とは、いわゆる、輪郭部のうち外輪溝より遠い側に位置する部分となる。つまり、ボールが外輪溝のうちカップ最奥部に位置する場合に、砥石逃がし部の輪郭部のうち外輪溝より遠い側に位置する部分に当接することになる。このことを換言すると、ボールが、砥石逃がし部の凹み底部との間に隙間を有した状態で、砥石逃がし部の輪郭部のうち当該部分に当接するということになる。従って、ボールは、砥石逃がし部の凹み部分に脱落することを確実に防止できる。さらに、等速ジョイントの動作中に、ボールが突部に当接する位置よりもカップ奥側へ移動することを防止できる。つまり、ボールの移動範囲を、カップ最奥部までとすることができる。従って、ボールが、外輪溝から離脱することを防止できる。これにより、確実にトルク伝達を行うことができる。また、突部を砥石逃がし部の輪郭部とすることにより、別途突部を形成する必要がなくなる。これにより、設計、製造の容易化を図ることができる。

また、砥石逃がし部は、非球面の曲面からなるようにしてもよいし、平面の組み合わせによる形状からなるようにしてもよい。ただし、砥石逃がし部は、それぞれの外輪溝よりカップ奥側に且つ外輪溝に連続して形成されている。従って、砥石逃がし部は、外輪部材の内周面またはカップ底面付近に形成されることになる。さらに、外輪溝の溝直角方向断面形状が、例えば円弧状からなる。このように、砥石逃がし部は、非常に複雑な形状部分に形成される。従って、砥石逃がし部は、平面の組み合わせによる形状よりも、曲面からなる方が容易に形成できる。そして、例えば、砥石逃がし部の凹状のうち、カップ開口側部分は相対的に大きな曲率半径からなる曲面とし、カップ奥側部分は相対的に小さな曲率半径からなる曲面とする。このようにすることで、確実に、外輪溝の溝面全体のカップ奥側に形成できると共に、上述した突部を形成できる。

ここで、突部について、外輪溝を研削する砥石の形状との関係について以下のようにするとよい。すなわち、外輪溝は、ボールの１．０〜１．１倍の径の所定球体に収納される形状からなる先端部を有する砥石により形成され、突部は、所定球体が外輪溝のうちカップ最奥部に位置する場合における所定球体の外部に形成されるようにするとよい。

つまり、突部は、所定球体が外輪溝のうちカップ最奥部に位置する場合における所定球体が存在する領域に干渉しない。一方、砥石の先端部は、所定球体に収納される形状からなる。従って、砥石の先端部が外輪溝のうちカップ最奥部を研削加工する際に、砥石の先端部は、所定球体が外輪溝のうちカップ最奥部に位置する場合における所定球体が存在する領域内に位置している。つまり、砥石により外輪溝のうちカップ最奥部を研削加工する際、砥石は、突部に干渉しない。これにより、確実に外輪溝の研削加工ができる。

ここで、外輪溝は、ボール径と同一径の曲率の先端部を有する砥石により円弧状に形成してもよいが、ボール径よりも僅かに大きな曲率の先端部を有する砥石により非円弧状に形成してもよい。非円弧状には、例えば、略楕円状などが含まれる。このように、砥石の先端部の曲率は、ボール径と同一の場合や、ボール径より僅かに大きな場合がある。そして、砥石の先端部が、ボールの少なくとも１．０〜１．１倍の径の所定球体に収納される形状であれば、確実に外輪溝を形成できる。

本発明のクロスグルーブ型等速ジョイントによれば、新たな部品や特殊なブーツを用いることなく、ボールが砥石逃がし部に脱落することを防止できる。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。

（１）第１実施形態
第１実施形態のクロスグルーブ型等速ジョイント１０（以下、単に「等速ジョイント」という）について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、等速ジョイント１０の軸方向断面図を示す。図２は、等速ジョイント１０を構成する外輪部材１１の軸方向断面図を示す。図３は、図２のＡ−Ａ断面図を示す。

図１に示すように、等速ジョイント１０は、外輪部材１１と、内輪部材１２と、ボール１３と、ケージ１４と、ブーツ１５とを備えている。

外輪部材１１は、図１および図２に示すように、カップ状（有底筒状）に一体形成されている。この外輪部材１１の内周面には、複数の外輪溝１１ａが形成されている。この外輪溝１１ａは、外輪回転軸に対してねじれる方向に、且つ、溝中心が直線状になるように形成されている。そして、隣り合う外輪溝１１ａは、図２に示すように、ねじれる方向が逆方向となるように形成されている。つまり、隣り合う外輪溝１１ａ、１１ａは、外輪部材１１の一端側（例えば、図１の右端側）において近接し、他端側（例えば、図１の左端側）において遠ざかるように位置する。

また、外輪部材１１の内側面には、それぞれの外輪溝１１ａよりカップ奥側（図１および図２の左側）に、且つ、それぞれの外輪溝１１ａに連続して形成される外輪溝研削用の砥石逃がし部１１ｂを有している。この砥石逃がし部１１ｂの詳細については、後述する。

内輪部材１２は、円筒状からなり、シャフト２０の端部に連結される。この内輪部材１２の最外周面１２ａは、軸方向断面で見た場合に一様な円弧状に近似した形状、つまり部分球面状に近似した形状に形成されている。さらに、内輪部材１２の外周面に、複数の内輪溝１２ｂが形成されている。この内輪溝１２ｂは、内輪部材１２の内輪回転軸に対してねじれる方向に、且つ、溝中心が直線状に形成されている。そして、隣り合う内輪溝１２ｂは、ねじれる方向が逆方向となるように形成されている。つまり、隣り合う内輪溝１２ｂ、１２ｂは、内輪部材１２の一端側において近接し、他端側において遠ざかるように位置する。また、内輪部材１２の内周面には、内周スプライン１２ｃが形成されている。この内周スプライン１２ｃは、シャフト２０の端部に形成されている外周スプラインに係合する。

そして、この内輪部材１２は、外輪部材１１の内側に配置されている。さらに、内輪部材１２は、外輪部材１１に対して外輪回転軸方向にスライド可能に配置されている。このとき、内輪部材１２の内輪溝１２ｂが、径方向外側から見た状態において、外輪部材１１の外輪溝１１ａに交差するように配置されている。

ボール１３は、外輪部材１１の外輪溝１１ａおよび内輪部材１２の内輪溝１２ｂに対して周方向に係合するように、且つ、外輪溝１１ａおよび内輪溝１２ｂに転動可能に配置されている。このボール１３は、外輪溝１１ａと内輪溝１２ｂとが交差する交差部に配置される。具体的には、ボール１３は、外輪溝１１ａの溝中心（外輪溝１１ａにおけるボール軌跡に相当）と内輪溝１２ｂの溝中心（内輪溝１２ｂにおけるボール軌跡に相当）とが周方向に交差する位置に配置されている。つまり、ボール１３により、外輪部材１１と内輪部材１２との間でトルクが伝達される。

ケージ１４は、略円筒状からなる。具体的には、ケージ１４の内周面は、内輪部材１２の最外周面１２ａにほぼ対応する部分球面状に形成され、ケージ１４の外周面も、部分球面状に形成されている。そして、ケージ１４は、外輪部材１１と内輪部材１２との間に配置されている。具体的には、ケージ１４は、外輪部材１１の内周面と内輪部材１２の最外周面１２ａとの間に配置されている。さらに、このケージ１４は、周方向に等間隔に、略矩形孔の開口窓部１４ａを複数形成している。この開口窓部１４ａは、ボール１３と同数形成されている。この開口窓部１４ａには、ボール１３がそれぞれ挿通されている。つまり、ケージ１４は、ボール１３を保持している。

ブーツ１５は、蛇腹筒状に形成されている。このブーツ１５の一端側が、クランプ部材により、外輪部材１１の開口端外周面に直接固定されている。また、ブーツ１５の他端側が、クランプ部材により、シャフト２０の外周面に直接固定されている。つまり、ブーツ１５は、外輪部材１１の開口側を封止している。

次に、砥石逃がし部１１ｂの詳細な形状について、図３を参照して説明する。図３は、上述したように、図２のＡ−Ａ断面の拡大図である。すなわち、図３は、外輪溝１１ａの溝方向に沿った断面図（以下、「溝方向断面」という）である。

つまり、図３に示すように、外輪溝１１ａは、外輪部材１１の開口端（図３の右端）からＢ点までの範囲に形成されている部分である。そして、砥石逃がし部１１ｂは、この外輪溝１１ａよりカップ奥側（図３の左側）に、且つ、外輪溝１１ａに連続して形成される部分である。すなわち、砥石逃がし部１１ｂは、外輪溝１１ａのカップ奥端Ｂ点からＣ点までの範囲に形成されている。この砥石逃がし部１１ｂは、外輪部材１１の内周面全周に形成されているわけではなく、外輪溝１１ａのカップ奥側のみに切削加工により形成されている。

この砥石逃がし部１１ｂは、非球面の曲面凹状に形成されている。具体的には、砥石逃がし部１１ｂは、外輪回転軸からの最大距離が外輪溝１１ａの溝底面よりも外輪回転軸から遠い側に位置する凹状に形成されている。つまり、砥石逃がし部１１ｂは、外輪回転軸からＢ点までの距離よりも、外輪回転軸からＢ点とＣ点の中間点までの距離の方が長くなっている。

さらに、砥石逃がし部１１ｂは、ボール１３が外輪溝１１ａのうちカップ最奥部に位置する場合（図３の二点鎖線にて示す位置にボール１３が位置する場合）において、当該ボール１３に当接する突部５１を有する。この突部５１は、砥石逃がし部１１ｂの輪郭部のうちカップ奥側部位である。ここで、砥石逃がし部１１ｂは凹状からなるので、この輪郭部は周状となる。従って、砥石逃がし部１１ｂの輪郭部のうちカップ奥側部位とは、いわゆる、輪郭部のうち外輪溝１１ａより遠い側に位置する部分となる。

つまり、ボール１３がカップ最奥部に位置する場合に、ボール１３は突部５１に当接する。従って、ボール１３が凹状の砥石逃がし部１１ｂに脱落することを防止できる。換言すると、砥石逃がし部１１ｂは、ボール１３が脱落し得る凹状ではないことになる。

さらに、仮にボール１３が外輪溝１１ａのカップ最奥部よりもカップ奥側へ移動しようとしたとしても、ボール１３は突部５１に当接するため、ボール１３の移動が規制される。つまり、突部５１にボール１３が当接することにより、ボール１３が外輪溝１１ａから離脱することを防止でき、その結果、トルク伝達を確実に行うことができる。

ここで、外輪溝１１ａを砥石Ｇにより研削加工する工程について、図４を参照して説明する。図４は、図３と同一の外輪部材１１の部分断面拡大図を示し、外輪溝１１ａの研削加工について説明する図である。

外輪溝１１ａは、図４に示す砥石Ｇにより研削加工される。砥石Ｇは、円柱状部分の基軸部Ｇ１と、基軸部Ｇ１の先端側に形成される先端部Ｇ２とからなる。先端部Ｇ２は、基軸部Ｇ１の端部から弧状に縮径する弧状部Ｇ２１と、弧状部Ｇ２１の先端側に位置し砥石軸Ｇｓに直交する平面である端面部Ｇ２２とからなる。この弧状部Ｇ２１は、ボール１３の外周面に倣う曲率からなる。さらに、砥石Ｇの先端部Ｇ２は、ボール１３の１．０〜１．１倍の径の球体１００に収納される形状からなる。

そして、この砥石Ｇの砥石軸Ｇｓを、外輪溝１１ａの溝中心に対して所定角度θ１傾斜させた状態に位置決めする。この状態で、砥石Ｇを砥石軸Ｇｓ回りに回転させながら、砥石Ｇをカップ開口端からカップ奥側に向かって平行移動させる。そうすると、外輪溝１１ａがカップ開口側からカップ奥側まで形成される。そして、この外輪溝１１ａのカップ最奥部を砥石Ｇにより研削加工する状態が、図４に示す位置に砥石Ｇがある状態となる。

ところで、上述したように、砥石Ｇの先端部Ｇ２は、ボール１３の１．０〜１．１倍の径の球体１００に収納される形状からなる。さらに、突部５１は、球体１００がカップ最奥部に位置する場合における球体１００の外部に形成されている。つまり、砥石Ｇは突部５１に干渉しない。これにより、砥石Ｇにより外輪溝１１ａを確実に研削加工することができる。

等速ジョイント１０の軸方向断面図を示す。 等速ジョイント１０を構成する外輪部材１１の軸方向断面図を示す。 図２のＡ−Ａ断面の拡大図を示す。 外輪溝１１ａの研削加工について説明する図である。

符号の説明

１０：クロスグルーブ型等速ジョイント、
１１：外輪部材、 １１ａ：外輪溝、 １１ｂ：外輪溝研削用の砥石逃がし部、
１２：内輪部材、 １２ａ：最外周面、 １２ｂ：内輪溝、 １２ｃ：内周スプライン、
１３：ボール、 １４：ケージ、 １４ａ：開口窓部、 １５：ブーツ、
２０：シャフト、 ５１：突部、 １００：球体、
Ｇ：砥石、 Ｇ１：基軸部、 Ｇ２：先端部

Claims (3)

1. カップ状からなり、内周面に外輪回転軸に対してねじれる方向に複数の外輪溝が形成された外輪部材と、
   前記外輪部材に対して前記外輪軸方向にスライド可能に前記外輪部材の内側に配置され、外周面に内輪回転軸に対してねじれる方向に複数の内輪溝が形成された内輪部材と、
   前記外輪溝および前記内輪溝に対して周方向に係合して転動可能に配置され、且つ、前記外輪溝と前記外輪溝に対して交差する前記内輪溝との交差部に配置された複数のボールと、
   前記外輪部材と前記内輪部材との間に配置され、前記ボールをそれぞれ挿通する複数の開口窓部が形成されたケージと、
   を備えるクロスグルーブ型等速ジョイントであって、
   前記外輪部材は、前記外輪溝よりカップ奥側に且つ前記外輪溝に連続して形成される外輪溝研削用の砥石逃がし部を有し、
   前記砥石逃がし部は、前記外輪回転軸からの最大距離が前記外輪溝の溝底面よりも前記外輪回転軸から遠い側に位置する凹状からなり、前記ボールが前記外輪溝のうちカップ最奥部に位置する場合に前記ボールに当接する突部を有することを特徴とするクロスグルーブ型等速ジョイント。
2. 前記突部は、前記砥石逃がし部の輪郭部のうちカップ奥側部位である請求項１に記載のクロスグルーブ型等速ジョイント。
3. 前記砥石逃がし部は、非球面の曲面からなる請求項１または２に記載のクロスグルーブ型等速ジョイント。

Images