| JP01096332 | MANUFACTURE OF AUTOMOBILE UNIFORM VELOCITY JOINT |
| JP2006194415 | CONSTANT VELOCITY JOINT |
| JP2008018767 | DRIVE SHAFT ASSEMBLY |
山崎 起佐雄 (〒37 静岡県磐田市東貝塚1578番地 NTN株式会社内 Shizuoka, 〒4380037, JP)
NTN株式会社 (〒03 大阪府大阪市西区京町堀1丁目3番17号 Osaka, 〒5500003, JP)
YAMAZAKI Kisao (1578 Higashikaizuka, Iwata-sh, Shizuoka 37, 〒4380037, JP)
| 内径面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外径面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、ボールを保持する保持器とを備えた固定型等速自在継手であって、 外側継手部材のトラック溝のトラック入口端において、少なくともボール接触点対応部位に切欠アール部を設けたことを特徴とする固定型等速自在継手。 |
| 内径面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外径面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、ボールを保持する保持器とを備えた固定型等速自在継手であって、 内側継手部材のトラック溝のトラック入口端において、少なくともボール接触点対応部位に切欠アール部を設けたことを特徴とする固定型等速自在継手。 |
| 内径面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外径面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、ボールを保持する保持器とを備えた固定型等速自在継手であって、 外側継手部材のトラック溝のトラック入口端において、少なくともボール接触対応部位に切欠アール部を設けるとともに、内側継手部材のトラック溝のトラック入口端において、少なくともボール接触点対応部位に切欠アール部を設けたことを特徴とする固定型等速自在継手。 |
| 前記切欠アール部が冷間鍛造成形にて仕上げられていることを特徴とする請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の固定型等速自在継手。 |
| トラック溝全体が冷間鍛造成形にて仕上げられていることを特徴とする請求項4に記載の固定型等速自在継手。 |
| 外側継手部材の入口端部に、奥側から入口側に向かって拡開するテーパ部を設け、このテーパ部が冷間鍛造成形にて仕上げられていることを特徴とする請求項4に記載の固定型等速自在継手。 |
| 前記切欠アール部が切削加工にて仕上げられていることを特徴とする請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の固定型等速自在継手。 |
| トラック溝の研削加工に対して取り代を設け、トラック溝の研削加工後も前記切欠アール部が冷間鍛造仕上げ部として残ることを特徴とする請求項4の固定型等速自在継手。 |
| 外側継手部材のトラック溝のピッチ円径と内側継手部材のトラック溝のピッチ円径との差であるPCDすきまを、-0.02mm~+0.3mmとしたことを特徴とする請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の固定型等速自在継手。 |
本発明は、固定型等速自在継手に関し、 しくは、自動車や各種産業機械の動力伝達 において使用されるもので、駆動側と従動 の二軸間で角度変位のみを許容する固定型 速自在継手に関する。
例えば、自動車のエンジンから車輪に回 力を等速で伝達する手段として使用される 速自在継手の一種に固定型等速自在継手が る。この固定型等速自在継手は、駆動側と 動側の二軸を連結してその二軸が作動角を っても等速で回転トルクを伝達し得る構造 備えている。一般的に、前述した固定型等 自在継手としては、バーフィールド型(BJ)や アンダーカットフリー型(UJ)が広く知られて る。
また、バーフィールド型(BJ)の固定型等速 自在継手は、図6に示すように、内径面1に複 のトラック溝2が円周方向等間隔に軸方向に 沿って形成された外側継手部材としての外輪 3と、外径面4に外輪3のトラック溝2と対をな 複数のトラック溝5が円周方向等間隔に軸方 に沿って形成された内側継手部材としての 輪6と、外輪3のトラック溝2と内輪6のトラッ ク溝5との間に介在してトルクを伝達する複 のボール7と、外輪3の内径面1と内輪6の外径 4との間に介在してボール7を保持するケー 8とを備えている。ケージ8には、ボール7が 容される窓部9が周方向に沿って複数配設さ ている。
外輪3のトラック溝2の開口端縁(側縁)およ び内輪6のトラック溝5の開口端縁(側縁)には それらの両側縁での応力集中を回避するた に、図7及び図8に示すように、チャンファ10 10、11、11が設けられている。
従来には、チャンファをR形状に仕上げた ものがある(特許文献1~特許文献3)。このよう 、チャンファをR形状に仕上げることによっ て、高負荷時(車両からの過大なトルク入力 )の応力集中を緩和し易くしている。また、R 形状のチャンファは、高負荷時にボールがト ラック溝に押し付けられてトラックエッジ( ラック溝側縁)に乗り上がったときに、エッ 欠けを防止して寿命の低下を防ぐようにし いる。
ところで、図7に示すように、外輪3の開 側にはシャフトが角度をとったとき、ある 度以上の角度がとれないように角度制限の トッパーの役割をする入口テーパ部12が設け られている。この入口テーパ部12におけるト ック溝対応エッジ部12a(トラック溝の軸方向 端部のエッジ部)は、通常はシャープエッジ なっているが、高角時の応力集中を緩和す ために、機械加工により面取される場合も る。また、内輪6のトラック溝5の軸方向端縁 13は、図8に示すように、シャープなエッジ部 形状となっている。
等速自在継手が高負荷(車両からの過大な トルク入力)を受けたとき、ボール7がトラッ 溝2、5においてトラック側縁部まで乗り上 る現象が生じ、トラック両側縁部のチャン ァ10、11までボール7が達してしまうことがあ る。そこで、従来では、チャンファ10、11をR 状にすることで応力集中を緩和し、チャン ァ10、11のエッジ部が欠けてしまうのを防い でいる。
一方、予期せぬ高角作動時、特に等速自 継手の使用で想定される角度をなんらかの 由で超えてしまった場合、ボール7は、外輪 3のトラック溝2の入口テーパ部12におけるト ック溝対応エッジ部12a、または内輪6のトラ ク溝5の軸方向端縁(エッジ部)13まで移動し ボール7がトラック溝対応エッジ部12aや軸方 端縁13と接することになる。この状態で高 ルクが負荷されると、ボール7がトラック溝 応エッジ部12a等に食い込み、トラック溝対 エッジ部12a等に欠けが生じてしまう。一度 過大な角度をとってトラック溝対応エッジ 12a等に欠けが生じると、その欠けた部分か ダメージが進行し、継手全体の耐久寿命が 下してしまう。
本発明は、上記課題に鑑みて、予期せぬ 角作動時、特に継手の使用で想定される角 を越えてしまった場合でも、ボールとエッ 部(トラック溝の軸方向端部のエッジ部)と 干渉時の応力を緩和できて、エッジ部に欠 が生じ難く、継手全体の寿命を向上させる とが可能な固定型等速自在継手を提供する
本発明の第1の固定型等速自在継手は、内 径面に複数のトラック溝が形成された外側継 手部材と、外径面に複数のトラック溝が形成 された内側継手部材と、前記外側継手部材の トラック溝と内側継手部材のトラック溝との 間に介在してトルクを伝達する複数のボール と、ボールを保持する保持器とを備えた固定 型等速自在継手であって、外側継手部材のト ラック溝のトラック入口端において、少なく ともボール接触点対応部位に切欠アール部を 設けたものである。
本発明の第2の固定型等速自在継手は、内 径面に複数のトラック溝が形成された外側継 手部材と、外径面に複数のトラック溝が形成 された内側継手部材と、前記外側継手部材の トラック溝と内側継手部材のトラック溝との 間に介在してトルクを伝達する複数のボール と、ボールを保持する保持器とを備えた固定 型等速自在継手であって、内側継手部材のト ラック溝のトラック入口端において、少なく ともボール接触点対応部位に切欠アール部を 設けたものである。
本発明の第3の固定型等速自在継手は、内 径面に複数のトラック溝が形成された外側継 手部材と、外径面に複数のトラック溝が形成 された内側継手部材と、前記外側継手部材の トラック溝と内側継手部材のトラック溝との 間に介在してトルクを伝達する複数のボール と、ボールを保持する保持器とを備えた固定 型等速自在継手であって、外側継手部材のト ラック溝のトラック入口端において、少なく ともボール接触点対応部位に切欠アール部を 設けるとともに、内側継手部材のトラック溝 のトラック入口端において、少なくともボー ル接触点対応部位に切欠アール部を設けたも のである。
本発明によれば、予期せぬ高角作動時、 に使用時において想定されている角度をな らかの理由で越えて、ボールが外側継手部 及び/又は内側継手部材のトラック溝の軸方 向端部に位置したとしても、切欠アール部に よって、ボールがこの軸方向端部に食い込む ことを防止できる。
前記切欠アール部が冷間鍛造成形にて仕 げられていたり、トラック溝全体が冷間鍛 成形にて仕上げられているものであっても い。また、外側継手部材の入口端部に、奥 から入口側に向かって拡開するテーパ部を け、このテーパ部が冷間鍛造成形にて仕上 られていたり、前記切欠アール部が切削加 にて仕上げられていたりしてもよい。さら 、トラック溝の研削加工に対して取り代を け、トラック溝の研削加工後も前記切欠ア ル部が冷間鍛造仕上げ部として残るもので ってもよい。
外側継手部材のトラック溝のピッチ円径 内側継手部材のトラック溝のピッチ円径と 差であるPCDすきまを、-0.02mm~+0.3mmとするの 好ましい。このように設定することによっ 、外側継手部材、内側継手部材、ボールお び保持器(ケージ)からなる各構成要素間での ガタツキを必要最小限に抑制することが可能 となる。なお、PCDすきまが-0.02mmよりも小さ と、等速自在継手の作業性を確保すること 困難となり、逆に、+0.3mmよりも大きいと、 構成要素間でのガタツキが大きくなる。
本発明の等速自在継手によれば、本発明 は、高角作動時等で、ボールが外側継手部 及び/又は内側継手部材のトラック溝の軸方 向端部に位置したとしても、切欠アール部に よって、ボールがこの軸方向端部に食い込む ことを防止できる。すなわち、このような場 合であっても、ボールとトラック溝のエッジ 部(軸方向端部のエッジ部)との干渉時の応力 緩和し、エッジ部に欠けを生じにくくする とで、等速自在継手全体の寿命の向上を図 ことができる。
切欠アール部は冷間鍛造成形や切削加工 で仕上げることができ、成形の複雑化を招 ない。特に、トラック溝、切欠アール部、 び入口テーパ部を冷間鍛造で同時に仕上げ ば、その後の後加工(旋削や熱処理後の研削 仕上げ)を省略することができ、成形時間の 縮及び低コスト化を図ることができる。
また、トラック溝を研削加工にて仕上げ 場合、トラック溝の研削加工に対して取り を設け、トラック溝の研削加工後も前記切 アール部が冷間鍛造仕上げ部として残るよ にするのが好ましい。これによって、切欠 ール部を安定して成形することができる。
PCDすきまを、-0.02~+0.3mmとすることによっ 、各構成要素間でのガタツキを必要最小限 抑制することが可能となり、この等速自在 手を車両に装着した際に、ガタ打ち音の発 を抑えることができる。
以下本発明の実施の形態を図1~図5に基づ て説明する。
本発明に係る固定型等速自在継手は、図1 に示すように内径面21に複数のトラック溝22 軸方向に沿って形成された外側継手部材と ての外輪23と、外径面24に複数のトラック溝2 5が軸方向に沿って形成された内側継手部材 しての内輪26とを備える。そして、外輪23の ラック溝22と内輪26のトラック溝25とが対を し、トルクを伝達するボール27が外輪23のト ラック溝22と内輪26のトラック溝25との間に介 在する。外輪23の内径面21と内輪26の外径面24 の間にケージ(保持器)28が介在され、この保 持器28の周方向に沿って所定ピッチで配設さ た複数の窓部(ポケット)29にボール27が保持 れる。
外輪23のトラック溝22や内輪26のトラック 25は、鍛造加工のみ、又は鍛造加工後の削 加工等にて成形したゴシックアーチ状であ 。図4に示すように、ゴシックアーチ状とす ことによって、トラック溝22、25とボール27 アンギュラ接触となっている。すなわち、 ール27は、外輪23のトラック溝22と2点C11,C12 接触し、内輪26のトラック溝25と2点C21,C22で 触している。ボール27の中心O1と各トラック 22,25との接触点C11,C12,C21,C22とのなす角度が 接触角αである。
外輪23のトラック溝22は、その両側縁(溝 口端縁)にチャンファ(面取部)30、30が設けら 、内輪26のトラック溝25は、その両側縁(溝 口端縁)にチャンファ(面取部)31、31が設けら ている。また、外輪23の開口端には、奥側 ら入口側に向かって拡開する入口テーパ部35 が設けられている。この入口テーパ部35は角 制限のストッパーの役割をする。
図2Aに示すように、外輪23のトラック溝22 トラック入口端22aにおいて、ボール接触点 応部位に切欠アール部32,32を設けている。 た、図3Aに示すように、内輪26のトラック溝2 5のトラック入口端25aにおいて、ボール接触 対応部位に切欠アール部33,33を設けている。
外輪23の切欠アール部32としては、図2Bに すように、トラック入口端22a全体に設けら るものであってもよい。また、内輪26の切 アール部33としても、図3Bに示すように、ト ック入口端25a全体に設けられるものであっ もよい。
ところで、外輪23の切欠アール部32や内輪 26の切欠アール部33は、鍛造時に他の部分と 時に鍛造成形することによって成形するこ ができる。また、トラック溝22、25を鍛造加 のみ、又は鍛造加工後の削り加工等にて成 する場合、鍛造後に切欠アール部32、33を切 削、研削等の加工によって成形してもよい。
切欠アール部32、33を冷間鍛造で仕上げた 後に、トラック溝22、25を研削加工で仕上げ 場合、研削後に冷間鍛造で仕上げた切欠ア ル部が確実に残るように、トラック溝研削 に取り代を設定するのが好ましい。
例えば、図5Aに示すような外輪23の場合、 図5Bに示すように、取り代36をトラック溝22に 設定し、トラック溝22の研削加工で取り代36 除去すれば、冷間鍛造にて仕上げた切欠ア ル部32に、トラック溝22の研削加工の影響が ばず、切欠アール部32は冷間鍛造で仕上げ 形を維持することができる。なお、図示省 したが、内輪26においても、取り代36をトラ ク溝25の研削工程で残すようにしてもよい
ところで、この等速自在継手では、PCDす まを、-0.02mm~+0.3mmとする。ここで、PCDすき とは、外輪23のトラック溝22のピッチ円径と 輪26のトラック溝25のピッチ円径との差、す なわち、外輪23のトラック溝22と接触する状 でのボール27のピッチ円径(外輪PCD)と内輪26 トラック溝25と接触する状態でのボール27の ッチ円径(内輪PCD)との差である。PCDすきま 0又は負とすることはPCDすきまを詰めること 意味する。
前記実施形態では、外輪23及び内輪26に切 欠アール部32、33を設けたが、他の実施形態 して、外輪23のみに切欠アール部32を設けた 速自在継手であっても、内輪26のみに切欠 ール部33に設けた等速自在継手であってもよ い。
また、前記実施形態では、ボール27とト ック溝22、25がアンギュラコンタクトする場 であったが、等速自在継手には、ボール27 トラック溝22、25がサーキュラコンタクトす ものもある。このようにサーキュラコンタ トするものでは、ボールと内輪及びボール 外輪トラックの接触点が一点で、接触点が ラック溝断面全域で移動することになる。 のため、図2Bや図3Bに示すように、トラック 入口端22a、25a全体に切欠アール部32、33を形 することによって対応できる。
本発明では、高角作動時に、ボール27が 輪23及び/又は内輪26のトラック溝22、25の軸 向端部に位置したときにおいて、ボール27が この軸方向端部に食い込むことを防止できる 。すなわち、ボール27とトラック溝22、25のエ ッジ部(軸方向端部のエッジ部)との干渉時の 力を緩和し、エッジ部に欠けを生じにくく ることで、等速自在継手全体の寿命の向上 図ることができる。
切欠アール部32、33は冷間鍛造成形や切削 加工等で仕上げることができ、成形の複雑化 を招かない。特に、トラック溝22、25、切欠 ール部32、33、及び入口テーパ部35を冷間鍛 で同時に仕上げれば、その後の後加工(旋削 熱処理後の研削仕上げ)を省略することがで き、成形時間の短縮及び低コスト化を図るこ とができる。
切欠アール部32、33を冷間鍛造で仕上げた 後に、トラック溝22、25を研削加工で仕上げ 場合、トラック溝研削部に取り代を設定す のが好ましい。トラック溝22、25の研削加工 取り代を除去すれば、冷間鍛造にて仕上げ 切欠アール部32、33に、トラック溝22、25の 削加工の影響が及ばず、切欠アール部32、33 冷間鍛造で仕上げた形を維持することがで 、切欠アール部を低コストで成形すること できる。
PCDすきまを、-0.02~+0.3mmとすることによっ 、各構成要素間でのガタツキを必要最小限 抑制することが可能となり、この等速自在 手を車両に装着した際に、ガタ打ち音の発 を抑えることができる。すなわち、このよ にPCDすきまを小さくすることで、ボール27 荷重が抜ける位相領域を減少あるいは無く ことができる。その結果、外輪23のトラック 溝22から一旦外れた後に再びトラック溝22に まるまでボール27の挙動を安定化させること ができ、ボール27の荷重が抜ける位相領域を 少あるいは無くすことによってもボール27 挙動を安定化させることができ、振動や異 の発生を抑制することができる。
以上、本発明の実施形態につき説明した 、本発明は前記実施形態に限定されること く種々の変形が可能であって、例えば、成 される切欠アール部32,33の大きさ、曲率半 等はボールが食い込みにくく、ボールの転 や作動角をとる場合等に支障を来さない範 で種々変更可能である。また、外輪23のトラ ック溝22の曲率中心および内輪26のトラック 25の曲率中心をそれぞれ継手軸線よりも径方 向にオフセット(径方向にオフセット)させた のであってもよい。さらには、トラック溝2 2,25の周方向配設ピッチが等ピッチであって 不等ピッチであってもよく、ボール数の増 、つまりトラック溝22,25の増減も任意である 。
等速自在継手として、トラック溝底がそ ぞれ円弧部とストレート部とを備えるアン ーカットフリー型であっても、アンダーカ トフリー型の直線部分がテーパ形状を呈し いる形状のものであってもよい。また、ト ック溝底がそれぞれ曲率半径が相違する複 の円弧部を備えたものであってもよい。
21 内径面
22,25 トラック溝
22a トラック入口端
24 外径面
25a トラック入口端
27 ボール
28 保持器
32,33 切欠アール部
36 取り代
Next Patent: FIXED‑TYPE, CONSTANT‑VELOCITY UNIVERSAL JOINT
