(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向軸線と内側のボール軌道とを有した内側ボスと、
長手方向軸線と外側のボール軌道とを有した外側ボスとを備え、
前記内側のボール軌道と前記外側のボール軌道とはそれぞれ対を成すように互いに配置されており、
前記内側ボスと前記外側ボスとの間に配置されている保持器を備え、該保持器はその周方向で分配配置された窓を有しており、
前記保持器の前記窓内に、前記内側のボール軌道と前記外側のボール軌道から成る対偶内で配置されている複数のボールを備え、該ボールは前記保持器によって一平面で保持されており、
前記ボールと前記内側のボール軌道との接点における接線平面と、前記ボールと前記外側のボール軌道との接点における接線平面とが１つの傾斜角を成しており、
前記内側のボール軌道はそれぞれ、ボールが動くことができるアクティブ区分を有しており、
前記外側のボール軌道はそれぞれ、ボールが動くことができるアクティブ区分を有している、
ジョイントであって、
前記内側のボール軌道の少なくとも前記アクティブ区分はそれぞれ、配設された前記長手方向軸線に沿って実質的に常に変化する曲率を有していて、
前記外側のボール軌道の少なくとも前記アクティブ区分はそれぞれ、配設された前記長手方向軸線に沿って実質的に常に変化する曲率を有しており、
前記内側のボール軌道の前記アクティブ区分の前記曲率と、前記外側のボール軌道の前記アクティブ区分の前記曲率とは、少なくともジョイントの完全に延びた状態と、ジョイントの最大に屈曲された状態との間で前記傾斜角がほぼ一定となるように、設定され、互いに適合させられていることを特徴とする、ジョイント。
【請求項２】
前記内側のボール軌道はそれぞれほぼ完全に、配設された前記長手方向軸線に沿って実質的に常に変化する曲率を有している、請求項１記載のジョイント。
【請求項３】
前記外側のボール軌道はそれぞれほぼ完全に、配設された前記長手方向軸線に沿って実質的に常に変化する曲率を有している、請求項１又は２記載のジョイント。
【請求項４】
前記内側のボール軌道の少なくとも前記アクティブ区分はそれぞれ、配設された前記長手方向軸線を含む平面において延びている、請求項１から３までのいずれか１項記載のジョイント。
【請求項５】
前記内側のボール軌道はそれぞれほぼ完全に、配設された前記長手方向軸線を含む平面において延びている、請求項４記載のジョイント。
【請求項６】
前記外側のボール軌道の少なくとも前記アクティブ区分はそれぞれ、配設された前記長手方向軸線を含む平面において延びている、請求項１から５までのいずれか１項記載のジョイント。
【請求項７】
前記外側のボール軌道はそれぞれほぼ完全に、配設された前記長手方向軸線を含む平面において延びている、請求項６記載のジョイント。
【請求項８】
前記内側のボール軌道の前記アクティブ区分の前記曲率と、前記外側のボール軌道の前記アクティブ区分の前記曲率とは、同じ数学的な関数に従っている、請求項１から７までのいずれか１項記載のジョイント。
【請求項９】
前記内側のボール軌道の少なくとも前記アクティブ区分の前記曲率、及び／又は、前記外側のボール軌道の少なくとも前記アクティブ区分の前記曲率は、少なくとも部分的に楕円の数学的な関数によって少なくとも近似的に描くことができる、請求項１から８までのいずれか１項記載のジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長手方向軸線と内側のボール軌道とを有した内側ボスと、長手方向軸線と外側のボール軌道とを有した外側ボスとを備え、前記内側のボール軌道と前記外側のボール軌道とはそれぞれ対を成すように互いに配置されており、前記内側ボスと前記外側ボスとの間に配置されている保持器を備え、該保持器はその周方向で分配配置された窓を有しており、前記保持器の前記窓内に、前記内側のボール軌道と前記外側のボール軌道から成る対偶内で配置されている複数のボールを備え、該ボールは前記保持器によって一平面で保持されており、前記ボールと前記内側のボール軌道との接点における接線平面と、前記ボールと前記外側のボール軌道との接点における接線平面とが１つの傾斜角を成しており、前記内側のボール軌道はそれぞれ、ボールが動くことができるアクティブ区分を有しており、前記外側のボール軌道はそれぞれ、ボールが動くことができるアクティブ区分を有している、ジョイントに関する。このジョイントは例えば固定ジョイント又は特に交互に配置された軌道を有するカウンタトラックジョイントである。しかしながら本発明は、その他のボール等速ジョイントにも適用可能である。
【０００２】
先行技術では、内側ボス及び外側ボスに設けられたボール軌道は主として複数の円区分から成っている。種々様々なジョイントとボール軌道の構成は、例えばＤＥ１０２００４０１８７２１Ａ１号明細書、ＤＥ４２２２２０５Ｃ２号明細書、ＤＥ３９３９５３１Ｃ１号明細書、ＤＥ２０２２１７５５Ｕ１号明細書に記載されている。傾斜角に関するジョイントの構成は種々様々な基準に依存している。ボールを制御するためには、セルフロックして動かなくなってしまう角度よりも大きな傾斜角が、常に存在していなければならない。さらに、通常接点に対する押圧が高まることに付随して生じる効率損失を回避するために、傾斜角はできるだけ小さいのが望ましい。従って傾斜角は一方ではできる限り大きく、他方ではできる限り小さくあるのが望ましい。効率の向上は、ＣＯ２排出の削減及び必要燃料の削減という実際の努力に関して特に重要である。
【０００３】
本発明の課題は、改善された効率を有するジョイントを提供することである。
【０００４】
この課題を解決するために本発明の構成では、前記内側のボール軌道の少なくとも前記アクティブ区分はそれぞれ、配設された前記長手方向軸線に沿って実質的に常に変化する曲率を有していて、前記外側のボール軌道の少なくとも前記アクティブ区分はそれぞれ、配設された前記長手方向軸線に沿って実質的に常に変化する曲率を有しており、前記内側のボール軌道の前記アクティブ区分の前記曲率と、前記外側のボール軌道の前記アクティブ区分の前記曲率とは、少なくともジョイントの完全に延びた状態と、ジョイントの最大に屈曲された状態との間で前記傾斜角がほぼ一定となるように、設定され、互いに適合させられているようにした。従って軌道の曲率はそれぞれ、各ジョイント部分の長手方向軸線に沿って変化する。本発明は、先行技術のボール軌道は、ジョイントが屈曲した場合に傾斜角が変化するという認識に基づいている。さらに、実験により、ジョイント１回転にわたる屈曲下での傾斜角は、基本傾斜角よりも大きい値も小さい値も取るという結果が出ている。そこで、本発明によるボール等速ジョイントの軌道カーブは、ジョイント屈曲時に傾斜角が一定であるように形成されている。軌道カーブは特に円形ではなく、不連続的な複数の円エレメントから成っているのでもなく、常に変化する曲率を有している。従って、常に一定の傾斜角は、基本傾斜角と同じである。屈曲下での傾斜角が一定であることにより、セルフロック角度を下回る危険がないので、極めて小さい基本傾斜角を選択することができる。これにより、生じる傾斜力を僅かなものに留めることができ、従って、効率損失及び接点における圧力は僅かにしか生じないという利点が得られる。さらにジョイント屈曲の際にはボールの半径方向運動は比較的小さい。このような比較的小さな半径方向の行程により、ボール保持器の壁を薄くすることができ、これにより、内側ボス若しくは外側ボスにおいて比較的大きな軌道深さ又は比較的大きなボールを選択することができる。
【０００５】
一実施形態では、前記内側のボール軌道はそれぞれほぼ完全に、配設された前記長手方向軸線に沿って実質的に常に変化する曲率を有している。従って、常にある曲率は、例えば、ジョイントの組み付け中にのみボールが存在している範囲にも関連している。
【０００６】
一実施形態では、前記外側のボール軌道はそれぞれほぼ完全に、配設された前記長手方向軸線に沿って実質的に常に変化する曲率を有している。同様のことが外側のボール軌道についても当てはまり、外側のボール軌道の曲率はその延在全体にわたって常に変化する。
【０００７】
一実施形態では、前記内側のボール軌道の少なくとも前記アクティブ区分はそれぞれ、配設された前記長手方向軸線を含む平面において延びている。従ってアクティブなボール軌道はその延在において、例えばＤＥ４２２２２０５Ｃ２号特許明細書に記載されているような側方のオフセットは有していない。一実施形態では、前記内側のボール軌道はそれぞれほぼ完全に、配設された前記長手方向軸線を含む平面において延びている。
【０００８】
一実施形態では、前記外側のボール軌道の少なくとも前記アクティブ区分はそれぞれ、配設された前記長手方向軸線を含む平面において延びている。外側のボール軌道は、この実施形態では、外側ボスの長手方向軸線に整合している。一実施形態では、前記外側のボール軌道はそれぞれほぼ完全に、配設された前記長手方向軸線を含む平面において延びている。
【０００９】
一実施形態では、前記内側のボール軌道の前記アクティブ区分の前記曲率と、前記外側のボール軌道の前記アクティブ区分の前記曲率とは、同じ数学的な関数に従っている。この構成では、それぞれ対になって互いに配置されているボール軌道が同じ形状で延びている。
【００１０】
一実施形態では、前記内側のボール軌道の少なくとも前記アクティブ区分の前記曲率、及び／又は、前記外側のボール軌道の少なくとも前記アクティブ区分の前記曲率は、少なくとも部分的に線形の数学的な関数によって少なくとも近似的に描くことができる。
【００１１】
一実施形態では、前記内側のボール軌道の少なくとも前記アクティブ区分の前記曲率、及び／又は、前記外側のボール軌道の少なくとも前記アクティブ区分の前記曲率は、少なくとも部分的に楕円の数学的な関数によって少なくとも近似的に描くことができる。
【００１２】
本発明を図面につき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】屈曲されていない状態のジョイントを概略的に示した断面図である。
【図２】図１のジョイントの一部を示した図である。
【図３】先行技術のジョイントの傾斜角と、１回転にわたる屈曲角度との関係を示したグラフである。
【図４】屈曲角がある状態の図１のジョイントの一部を拡大して示した図である。
【図５】図４とは異なる屈曲角がある状態の図１のジョイントの一部を拡大して示した図である。
【００１４】
図１にはジョイントの断面図が示されている。ジョイントの内側ボス（内側部分）１と外側ボス（外側部分）２の間には、これら両部分１，２の間でトルクを伝達するボール４が位置している。ボール４のために、内側ボス１には内側のボール軌道１１が、外側ボス２には外側のボール軌道２１が設けられており、これらの軌道はそれぞれ対になって１つのボールを収容している。ボール４は、内側ボス１と外側ボス２の間に位置していてボール４を一平面で保持する保持器３の窓３０に配置されている。図示の実施例では、外側のボール軌道２１のアクティブ区分２２が外側のボール軌道２１に一致していて、若しくは、内側のボール軌道１１のアクティブ区分１２が内側のボール軌道１１に一致している。ジョイントは、完全に延びた状態、即ち、屈曲していない状態で図示されていて、この状態では外側ボス２の長手方向軸線２０と内側ボス１の長手方向軸線１０とが重なっている。従ってこれは、ジョイントの長手方向軸線でもある。構成に応じて、保持器３は、内側ボス１で、又は外側ボス２で、又は内側ボス１及び外側ボス２でセンタリングされていて良い。
【００１５】
図２の部分図では、ボール４と内側のボール軌道１１との接点５１及びボール４と外側のボール軌道２１との接点５１における両接線平面５が示されている。 これらの接線平面５は傾斜角εを成している。この傾斜角は、保持器３において内部の軸方向力を発生させる。屈曲によりジョイントで動きが生じ、これにより摩擦、損失、摩耗、加熱が生じる。この場合、屈曲するにつれ摩擦も増大し、逆に傾斜角が小さくなるにつれ摩擦は減少する。しかしながらこの傾斜角は任意に小さくすることはできない。何故ならば、傾斜角が約４度である場合に、ジョイントはセルフロックによりひっかかって動かなくなるからである。先行技術と同じく、傾斜角は、ジョイントのくさび角の半分に等しい。
【００１６】
図３に示したように、先行技術のジョイントでは、ジョイントの屈曲角（Ｘ軸）に応じて、傾斜角ε（Ｙ軸）が変化する。その都度の角度は、ジョイントのジオメトリ（幾何学的）構成とジョイントの構成部分により生じるジョイントの基本傾斜角を中心として振幅している（例えばＤＥ２０２２１７５５Ｕ１号明細書参照）。傾斜角εは通常、セルフロックする角度よりも大きくなければならないので、先行技術のジョイントにおける角度のこのような制約は、比較的大きな基本傾斜角を前提としている。しかしながらジョイントの最良の効率を得るためには、基本傾斜角はできるだけ小さいのが望ましい。この目的のため、本発明によるジョイントの傾斜角εはいずれの屈曲状態でも同じである。
【００１７】
図４及び図５には、図２のジョイントが異なる屈曲状態で示されている。即ち外側ボス２と内側ボス１とは互いに傾いている。傾斜角εはジョイントの屈曲角とは関係なくそれぞれ同じである。これは例えば、ボール軌道が楕円関数に従っていることにより得られる。
【００１８】
ボール軌道は別の構成ではアンダカットなしに形成されている。保持器のセンタリングは特に、ジョイントの内側ボスによってのみ、又は外側ボスによってのみ、又は内側ボス及び外側ボスによって行われる。このために場合によっては相応のセンタリング面が、保持器の内面及び／又は外面若しくはジョイントの内側ボス及び／又は外側ボスに設けられている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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