JPS61228125A - 等速ジヨイント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ヨ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覆の等速ジヨイントを示す、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５８−５３１４８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、ＲＯは外輪、Ｒ１は内輪、Ｓは軸である。

外輪Ｒｏにおいて、ｌは内周面に設けた凹球面、２はこ
の凹球面ｌに設けたボール溝で、外輪ＲＯの長手方向に
複数本形成しである。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Ｒ，の長手方向に、上記外輪ＲＯの各ボール溝２と
対をなすように複数本形成しである。

Ｂは、外輪ＲＯのボール溝２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ＲＯの凹球面ｌ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Ｒｏ、Ｒ１の間に介装しである。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
法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、ジヨイント中心０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ＲＯの面取り郁ｍに当接させてジヨイントの
折れ角θｉ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Ｒｏの開
口部に最も近いボールＢ）は、外輪Ｒｏ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０１とジヨイント中心０
を結ぶ線上の外端点に１において、ボール溝２の溝底２
ａの終端点に２より外側へ外れないようになっている。

いま、ジョイント中心０から上記終端点に２までの距離
をＸ、ジヨイント中心Ｏから上記外端点に１までの距離
をｘｌとすれば、Ｘ＞ｘ＋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Ｒｏと内輪Ｒ，のボール溝２，４内に存在し
ている。上記最大にしたときの折れ角θ１は現在実用化
されている等速ジヨイントでは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
ヨイント中心０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Ｒｏの底部
側から開口部側へ横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、ジヨ
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ヨイントにあっては
、上述のように、内輪Ｒ１と外輪ＲＯの間のトルクを伝
達するボールＢは、軸Ｓを外輪Ｒｏの面取り部ｍに当接
させてジヨイントの折れ角θ１を最大にした場合でも常
に外輪ＲＯ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、ジヨイン
トの折れ角θ■は現用のもので最大４Ｂ・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、現用の等速ジヨイントであっても、（１）軸Ｓの
径を細くするか、（２）ジヨイントのボールＰ　、　Ｃ
、Ｄ　（ｐｉｔｃｈ　ｃｉｒｃｌｅ　ｄｉａｍｅｔｅｒ
）を大きくするかすればジヨイントの折れ角そのものは
大きくして、　４８．５°＋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０例えば、径φ２２．８で折
れ角４Ｂ、５°が可能な等速ジヨイントで、折れ角を３
度以上増やすためには軸径をφ１８．２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ｌ／１０以下とな
る。

一方、ジヨイントのボールＰ−Ｃ，Ｄを大きくすると、
外輪ＲＯの外径寸法が大きくならざるを得す１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０例えば、軸径φ２２．８
で折れ角４８．５°が可能なジヨイントで、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φ８２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、ジヨ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、ジヨ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、ツェッパ型等速ジ璽インドにおいて、ジヨ
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ＲＯと
同じである。ｍｌは軸Ｓと当接する面取り部で、従来の
外輪ＲＯ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を短くしである。その下限は、
軸Ｓが外輪Ｒ２の面取り部ｍ１と当接してジヨイントの
折れ角θ２が最大（４８，５＠＋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の長さは、いま、ボール溝２の溝
底２ａの終端点をに３、ジヨイント中心０とボールＢの
中心０１を結ぶ線上にあるボールＢの外端点をに１とし
、かつ、ジョイント中心０から上記終端点に３までの距
離をＸ、同じくジヨイント中心Ｏから上記外端点Ｋｌま
での距離をＸｌ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である。

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
点に３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の外端点に４が外輪Ｒ２のボール溝２の終
端点に３より外れる直前までである。ここにいう外端点
に４はジヨイント中心ＯとサイドボールＢの中心０２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である。ただし。

ｘｌはジヨイント中心Ｏから上記外端点に４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ｘｌとｘｌ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）、ｘ＋の計算 第２．３図において、ジヨイントを折れ角φだけ折り曲
げると、内、外輪Ｒ，，Ｒ２のボール溝４．２の曲率中
心（Ｐ、Ｑ）のオフセラ）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冨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Ｋｌの位置を求める。

第３図より ジヨイント中心０から外端点に１までの距離ｘ１は、 ここでに１は下式により求められる。

０Ｋ１＝ＯＤ＋ＤＫ＋ ＝ＯＤ＋ＤＯ１＋ｏｌ　Ｋｌ また、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。

よって、ＯＫ＋　＝ＯＤ＋ＤＫ＋ で表すことができる。

（２）、Ｘ２の計算 ジヨイント角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、ＮＮｔ−短径、長
径とする楕円と第５図に示すようにジヨイント中心０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、ＮＮｔ−短径、長径とす
る楕円の式を、点りを原点としてＭＭをｙ軸、ＮＮをＸ
軸とする座標として求める。ＮＮ＝２　ａ、ＭＭ＝２　
ｂとすると。

外輪Ｒ２のボール溝２の中心線の式は、ｙ　＝　ｘｔａ
ｎ　３０°−に こでＣは第６図より 、　φ　　　φ 、”、ｙ＝ｘｔａｎ３０°　−ｅｓｒｎ　　−ｃｏｓ　
　　−”””■ところで、ＮＮは、ジヨイント角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 ＤＯ１＝−であるから、 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。

０式を０式に代入すると。

＝　０　　・・・・・・・・・　　■ ｂ位置のサイドボール中心Ｂの座標を（ｘｂ　。

ｙｂ）としてジヨイント中心０からボールＢの中心０２
までの距離を求める。

００２　　＝ＯＤ＋ＤＯ２ である、ｙｂは０式より求めることができるので、ＯＫ
　Ａの距離は求められる。したがって、ｂ位置のサイド
ボールＢの外端点に４から、ジヨイント中心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
点に１がボール溝２の終端点に３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はジヨ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。

ジヨイントの折れ角θ２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偏のボールＢは折れ角θ２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Ｋｌが外輪Ｒ２
のボール溝２の終端点に２の外側に出るので、ボール溝
２から外れる。また、ボールＢが半ピツチ（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、同様に、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はジヨイントの
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、ジヨイントから脱落することはなく、ジヨイントの
回転に伴なって、再びボール溝２の中に戻り、ジヨイン
トのトルク伝達に寄与する。

この状態で、ジヨイントに負荷を与えた場合には、内、
外輪Ｒ，，Ｒ２のボール溝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、ジヨ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。

（り、試験条件 （２）、試験結果 ボールＢはボール１ｉＩＩ２からスムーズに出入りし、
ジヨ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
θ２は５０度まで可能であり、従来のそれθ１より３．
５°増大させることができた。

また、ジヨイントのセンタリングは、正しく行なわれ、
等速ジヨ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、ジヨイントの折れ角を従来の４８．５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、ジヨイントの
折れ角を最大にしたとき、ジヨ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、ジヨ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＠は実施例の
細部構成を説明するための断面図、第３〜６闇／−）　
ａｆｔ　９　ｌｉｄじ訟ｌ＋ス遂虐九清弁胎しデ壬１伽
図、第７図は従来の等速ジヨイントの断面図である。 図中、Ｒ１は内輪、Ｒ２は外輪、ｍｌ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
。 Ｍ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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。