JPH0668290B2 - 等速ジヨイント - Google Patents

等速ジヨイント

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JPH0668290B2
JPH0668290B2 JP60069220A JP6922085A JPH0668290B2 JP H0668290 B2 JPH0668290 B2 JP H0668290B2 JP 60069220 A JP60069220 A JP 60069220A JP 6922085 A JP6922085 A JP 6922085A JP H0668290 B2 JPH0668290 B2 JP H0668290B2
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JP
Japan
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ball
joint
outer ring
ball groove
groove
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JP60069220A
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JPS61228125A (ja
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保美 島崎
康允 水越
幸一 横井
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NSK Ltd
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NSK Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
    • F16D3/22Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
    • F16D3/223Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts
    • F16D3/224Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts the groove centre-lines in each coupling part lying on a sphere

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Pivots And Pivotal Connections (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はツェッパ型の等速ジョイントに関するもので
ある。
〔従来の技術〕
第7図は従来のツェッパ型の等速ジョイントを示す。同
図はその断面図である。このジョイントは、例えば、実
公昭56-53148号公報第1図および第2図に開示されてい
るものである。
図において、R0は外輪、R1は内輪、Sは軸である。外輪
R0において、1は内周面に設けた凹球面、2はこの凹球
面1に設けたボール溝で、外輪R0の長手方向に複数本形
成してある。内輪R1において、3は外周面に設けた凸球
面、4はこの凸球面3に設けたボール溝で、内輪R1の長
手方向に、上記外輪R0の各ボール溝2と対をなすように
複数本形成してある。
Bは、外輪R0のボール溝と内輪R1のボール溝4との間に
介装して内、外輪間のトルクを伝達するボールである。
Cはケージであって、外輪R0の凹球面1に外球面5を、
内輪R1の凸球面3に内球面6をそれぞれ摺接させて内、
外輪R0,R1の間に介装してある。このケージCには、ポ
ケット7が設けてあって、この中に前記球Bを保持する
ようになっている。
ボール溝2の溝底2aとボール溝4の溝底4aの曲率中心
は、ジョイント中心Oより左右へ一定距離だけオフセッ
トされた点に設定されており、これにより、球Bを常に
二軸のなす角の2等分面P上に配向させ、作動角、回転
角の如何を問わず等速性を確保し得るようになってい
る。
軸Sを外輪R0の面取り部mに当接させてジョイントの折
れ角θを最大にしたときには、その折れ角方向の反対
側に位置するボールB(図面上で言えば外輪R0の開口部
に最も近いボールB)は、外輪R0のボール溝2より外れ
ないようになっている。つまり、開口部に最も近いボー
ルBは、ボールBの中心O1とジョイント中心Oを結ぶ線
上の外端点K1において、ボール溝2の溝底2aの終端点K2
より外側へ外れないようになっている。また、ジョイン
ト中心Oから上記終端点K2までの距離をX、ジョイント
中心Oから上記外端点K1までの距離をx1とすれば、X>
x1の関係にある。したがって、全てのボールB(6個)
は常にケージCに保持された状態で、外輪R0と内輪R1
ボール溝2,4内に存在している。上記最大にしたときの
折れ角θは現在実用化されている等速ジョイントでは
46.5度である。
なお、溝底2a、4aの曲率中心は、上述のように、ジョイ
ント中心Oよりオフセットされた位置に設定されている
ので、両溝底2a,4aの間隔は、外輪R0の底部側から開口
部側へ楔状に漸次大きくなっている。ケージCの外球面
5とケージCの内球面6の曲率中心は、ジョイント中心
Oに一致している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、このような従来の等速ジョイントにあって
は、上述のように、内輪R1と外輪R0の間のトルクを伝達
するボールBは、軸Sを外輪R0の面取り部mに当接させ
てジョイントの折れ角θを最大にした場合でも常に外
輪R0のボール溝2の中にあることか必要とされ、かつ、
そのように設計されていた。このため、ジョイントの折
れ角θは現用のもので最大46.5度が限界であった。し
たがって、最近のように自動車の回転半径をできるだけ
小さくして、その小回り特性の改善を図りたいとする要
望があっても、そのままではこれに対応できないという
問題があった。
勿論、現用の等速ジョイントであっても、(1)軸Sの
径を細くするか、(2)ジョイントのボールP.C.D(pit
ch circle diameter)を大きくするかすればジョイント
の折れ角そのものは大きくして、46.5゜+αとすること
ができる。
しかし、軸Sの径を細くすると、軸Sの静捩り強度、捩
り耐久強度が大幅に低下し、実用上必要とされる強度が
得難く実用化が困難である。例えば、径φ22.8で折れ角
46.5゜が可能な等速ジョイントで、折れ角を3度以上増
やすためには軸径をφ19.2にする必要があるが、このよ
うに細くすると軸の静捩り強度(捩り応力τ)は40%低
下し、捩り耐久強度も1/10以下となる。
一方、ジョイントのボールP.C.Dを大きくすると、外輪R
0の外径寸法が大きくならざるを得ず、周辺部品との干
渉、重量増あるいはコストアップなどの新たな問題が生
じ実用化は困難である。例えば、軸径φ22.8で折れ角4
6.5゜が可能なジョイントで、シャフト径φ22.8を維持
して折れ角を3゜以上増やすためには、外輪外径はφ80
だったものをφ92にまで大きくする必要がある。
この発明は、このような従来の問題点を解決するために
なされたもので、ジョイントの折れ角を最大にしたと
き、その折れ角方向の反対側にくるボールが外輪のボー
ル溝から外れるのを一定限度まで許容する構成とするこ
とによって、ジョイントの折れ角を大きくすることを目
的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は、ツェッパ型等速ジョイントにおいて、ジョ
イントの折れ角を最大にしたとき、その折れ角方向の反
対側に位置する第1ボールは、外輪のボール溝より外
れ、第1ボールの隣りに位置する第2ボールは、外輪の
ボール溝より外れない範囲内で、前記外輪のボール溝を
短くしたことを特徴とするものである。
〔実施例〕
第1図はこの発明の実施例を示す。
図において、第7図と同符号は同一ないし相当部分を示
す。R2は外輪で外形、寸法において従来の外輪R0と同じ
である。m1は軸Sと当接する面取り部で、従来の外輪R0
の面取り部mをさらに大きく面取りして形成したもので
ある。したがって、さらに面取りした部分に相当する分
だけボール溝2を短くしてある。その下限は、軸Sが外
輪R2の面取り部m1と当接してジョイントの折れ角θ
最大(46.5゜+α)になったとき、その折れ角方向の反
対側に位置するボールB(外輪R2の開口部に最も近いボ
ールBで、以下トップボールBという。)が、ボール溝
2から丁度外れるまでである。
すなわち、ボール溝2は長さは、いま、ボール溝2の溝
底2aの終端点をK3、ジョイント中心OとボールBの中心
O1を結ぶ線上にあるボールBの外端点をK1とし、かつ、
ジョイント中心Oから上記終端点K3までの距離をX、同
じくジョイント中心Oから上記外端点K1までの距離をx1
とすれば、その下限においては、 x1≧X……(1) の関係を満足するように設定してある。
一方上限は、同じ条件の下でトップボールBと、その両
隣りのボールB(以下サイドボールBという)2個、い
わゆる合計3個のボールBが同時に外輪溝底2aの終端点
K3を外れると6個のボールBの半数が負荷を受けなくな
るので内輪R1の半径方向の拘束が出来なくなる。
したがって、上記上限は、トップボールBの両隣りのサ
イドボールBの外端点K4が外輪R2のボール溝2の終端点
K3より外れる直前までである。ここにいう外端点K4はジ
ョイント中心OとサイドボールBの中心O2を結ぶ線上に
ある上記両隣りのボールBの外表面の点である。
すなわち、ボール溝2の長さは、その上限においては、 X≧x2……(2) の関係を満足するように設定してある。ただし、x2はジ
ョイント中心Oから上記外端点K4までの距離である。
故に、ボール溝2の長さは、(1),(2)式より x1≧X≧x2……(3) を満足するように設定される。
ここで、上記(3)式におけるx1とx2の計算値を第2〜
6図によって求めると、つぎのとおりである。
(1).x1の計算 第2,3図において、ジョイントを折れ角φだけ折り曲げ
ると、内、外輪R1,R2のボール溝4,2の曲率中心(P,Q)
のオフセットeにより、全てのボールBは上記折れ角φ
の二等分面上に存在し、Y方向からみて第4図のような
位置関係になる。
いま、ボールP.C.D=r、ボールBの径=dとしてa位
置のトップボールBの外端点K1の位置を求める。
第3図より ジョイント中心Oから外端点K1までの距離x1は、 である。
ここでK1は下式により求められる。
OK1=OD+DK1 =OD+DO1+O1K1 た、Dは、内、外輪R1,R2のボール溝4,2のオフセットに
よって中立状態におけるボールP.C.Dの中心Cが移動し
た点である。したがって、 であるから、 で表すことができる。
故に、 (2).x2の計算 ジョイント角φがついた状態でb位置にあるサイドボー
ルBの中心は、第4図におけるMM、NNを短径、長径とす
る楕円と第5図に示すようにジョイント中心Oを中心と
して6等分された外輪R2のボール溝2との交点として求
まる。そこで、MM、NNを短径、長径とする楕円の式を、
点Dを原点としてMMをy軸、NNをx軸とする座標として
求める。NN=2a、MM=2bとすると、 外輪R2のボール溝2の中心線の式は、 y=x tan 30゜−C ここでCは第6図より ところで、NNは、ジョイント角0度の時のP.C.Dと同一
であるから、2a=r(P.C.D)、MMは、第6図より したがって、式は、 となる。
b位置のサイドボールBの中心は,式の交点のy座
標であるから、,式より求めることができる。
式を変形して、 式を式に代入すると、 b位置のサイドボール中心Bの座標を(xb.yb)として
ジョイント中心OからボールBの中心O2までの距離を求
める。
ここで、 また、 であるから、 である。ybは式より求めることができるので、OK4
距離は求められる。したがって、b位置のサイドボール
Bの外端点K4から、ジョイント中心Oまでの距離x2は、 (3).この実施例の場合には、トップボールBの外端
点K1がボール溝2の終端点K3よりも外側に存在するか
ら、前記(3)式、すなわち、 x1≧X≧x2 の関係式が得られることになる。
なお、r,d,e,φはジョイント設計時に具体的に与えられ
る数値である。
つぎに作用を説明する。
ジョイントの折れ角θは、軸Sと外輪R2の面取り部m1
の当接によって規制され、そのときが最大である。6個
のボールBは折れ角θの2等分面上にくるが、そのと
きのトップボールBは、その外端点K1が外輪R2のボール
溝2の終端点K2の外側に出るので、ボール溝2から外れ
る。また、ボールBが半ピッチ(30度)回転すると、ト
ップボールBとそのあとに続くボールBの2個のボール
が、同時に、上記ボール溝2から外れる。
このように、1個ないし2個のボールBはジョイントの
回転につれてボール溝2から外れるが、完全にフリーに
はならない。すなわち、これらのボールBは、その一部
がボール溝2内に残った状態で、内輪R1のボール溝4に
ガイドされるとともに、ケージCに保持されているの
で、ジョイントから脱落することはなく、ジョイントの
回転に伴なって、再びボール溝2の中に戻り、ジョイン
トのトルク伝達に寄与する。
この状態で、ジョイントに負荷を与えた場合には、内、
外輪R1,R2のボール軸4,2内に存在する4個ないし5個の
ボールBがトルク伝達に寄与するので問題はない。
ちなみに、実車の急旋回角度での使用状態を想定して下
記試験を行なったところ、ジョイントとしての耐久強度
は、実車としての使用条件から考えて実用上充分なもの
であった。
(1).試験条件 (2).試験結果 ボールBはボール溝2からスムーズに出入りし、ジョイ
ントの機能に影響を及ぼすような異常は認められなかっ
た。また、この試験品の場合には静的最大折れ角θ
50度まで可能であり、従来のそれθより3.5゜増大さ
せることができた。
また、ジョイントのセンタリングは、正しく行なわれ、
等速ジョイントとしての機能を発揮する上で何ら問題は
なかった。
上述のように、実施例においては、6個のボールBのう
ち4〜5個は常に外輪R2のボール溝2の中に保持する構
成としたから、実用上の耐久強度と機能を損なうことな
く、ジョイントの折れ角を従来の46.5度よりさらに大き
くすることができる。
〔発明の効果〕 以上説明したように、この発明によれば、ジョイントの
折れ角を最大にしたとき、ジョイントの折れ角方向の反
対側に位置する第1ボールは、外輪のボール溝より外
れ、第1ボールの隣りに位置する第2ボールは、外輪の
ボール溝より外れない範囲内で、前記外輪のボール溝を
短くしたから、ジョイントの折れ角を大きくすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例の断面図、第2図は実施例の
細部構成を説明するための断面図、第3〜6図は第2図
における構成を模式的に示した図、第7図は従来の等速
ジョイントの断面図である。 図中、R1は内輪、R2は外輪、m1は面取り部、Sは軸、2,
4はボール溝、Bはボール、Cはケージである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内周面に凹球面を備え、この凹球面に複数
    の長手方向のボール溝を有する外輪と、外周面に凸球面
    を備え、この凸球面に外輪ボール溝と対をなす複数の長
    手方向のボール溝を有する内輪と、外輪のボール溝と内
    輪のボール溝との間に介装して内、外輪間のトルクを伝
    達するボールと、外輪の凹球面と内輪の凸球面との間に
    介装して前記ボールをケージポケットに保持するケージ
    とより成るツェッパ型等速ジョイントにおいて、ジョイ
    ントの折れ角を最大にしたとき、ジョイントの折れ角方
    向の反対側に位置する第1ボールは、外輪のボール溝よ
    り外れ、第1ボールの隣りに位置する第2ボールは、外
    輪のボール溝より外れない範囲内で、前記外輪のボール
    溝を短くしたことを特徴とする等速ジョイント。
JP60069220A 1985-04-03 1985-04-03 等速ジヨイント Expired - Lifetime JPH0668290B2 (ja)

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JPS61228125A JPS61228125A (ja) 1986-10-11
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