(57)【要約】【課題】負トルク状態であるときに内輪、外輪、ボールおよびケージに作用する荷重を低減できる等速ジョイントを提供する。【解決手段】外周部に内輪案内溝２１ａを有する内輪と、内周部に外輪案内溝２２ａを有して内輪を周方向に取り囲む外輪と、内輪案内溝２１ａおよび外輪案内溝２２ａに沿って転動するボール２３と、内輪と外輪との間に位置してボール２３を保持するケージとを備えた等速ジョイントであって、負トルク状態において、内輪案内溝２１ａとボール２３とがなす接触角θ２、および外輪案内溝２２ａとボール２３とがなす接触角θ３を、正トルク状態において、内輪案内溝２１ａとボール２３とがなす接触角θ１、および外輪案内溝２２ａとボール２３とがなす接触角θ４よりも大きく設定した構成としている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部に内輪案内溝を有する内輪と、
内周部に外輪案内溝を有して前記内輪を周方向に取り囲む外輪と、
前記内輪案内溝および前記外輪案内溝に沿って転動するボールと、
前記内輪と前記外輪との間に位置して前記ボールを保持するケージとを備えた等速ジョイントであって、
一方向に回転する前記外輪から前記内輪へトルクが伝達される負トルク状態において、前記内輪案内溝および前記外輪案内溝と前記ボールとがなす接触角、または負トルク負荷面となる前記内輪案内溝および前記外輪案内溝の溝曲率を、一方向に回転する前記内輪から前記外輪へトルクが伝達される正トルク状態において、前記内輪案内溝および前記外輪案内溝と前記ボールとがなす接触角、または正トルク負荷面となる前記内輪案内溝および前記外輪案内溝の溝曲率よりも大きく設定したことを特徴とする等速ジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、等速ジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の動力伝達装置に用いるアウトボードジョイントとして、外周部に内輪案内溝を有する内輪と、内周部に外輪案内溝を有して内輪を周方向に取り囲む外輪と、内輪案内溝および外輪案内に沿って転動するボールと、内輪と外輪との間に位置してボールを保持するケージとを備え、原動機のトルクを、内輪、ボール、および外輪を介して車輪に伝達する等速ジョイントが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この等速ジョイントは、主たる回転方向と反対側（後退方向）における内輪案内溝および外輪案内溝とボールとの接触角を、主たる回転方向側（前進方向）における内輪案内溝および外輪案内溝とボールとの接触角より小さく設定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１９２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した等速ジョイントを用いたハイブリッド車が前進している場合、内輪からボールを介して外輪にトルクが伝達される正トルク状態であるときよりも、例えば、回生ブレーキの作動によって外輪からボールを介して内輪にトルクが伝達される負トルク状態であるときの方が、内輪、外輪、ボールおよびケージに作用する荷重が高くなることがある。
【０００６】
この理由は、正トルク状態と負トルク状態とでは、最大荷重発生時に内輪および外輪からボールに作用する摩擦力の方向が異なり、負トルク状態では、ボールはさみ角が小さくなる傾向を呈することに起因する。そして、内輪、外輪、ボールおよびケージに作用する荷重が高くなると、内輪案内溝および外輪案内溝へのフレーキングの発生や、ケージの損傷が懸念される。
【０００７】
そこで、本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、従来のものと比較して、負トルク状態であるときに内輪、外輪、ボールおよびケージに作用する荷重を低減することができ、内輪案内溝および外輪案内溝へのフレーキングの発生や、ケージの損傷を抑制することができる等速ジョイントを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る等速ジョイントは、上記目的を達成するため、（１）外周部に内輪案内溝を有する内輪と、内周部に外輪案内溝を有して前記内輪を周方向に取り囲む外輪と、前記内輪案内溝および前記外輪案内溝に沿って転動するボールと、前記内輪と前記外輪との間に位置して前記ボールを保持するケージとを備えた等速ジョイントであって、一方向に回転する前記外輪から前記内輪へトルクが伝達される負トルク状態において、前記内輪案内溝および前記外輪案内溝と前記ボールとがなす接触角、または負トルク負荷面となる前記内輪案内溝および前記外輪案内溝の溝曲率を、一方向に回転する前記内輪から前記外輪へトルクが伝達される正トルク状態において、前記内輪案内溝および前記外輪案内溝と前記ボールとがなす接触角、または正トルク負荷面となる前記内輪案内溝および前記外輪案内溝の溝曲率よりも大きく設定した構成としている。
【０００９】
本発明に係る等速ジョイントは、負トルク状態において、内輪案内溝および外輪案内溝とボールとがなす接触角、または負トルク負荷面となる内輪案内溝および外輪案内溝の溝翼率を、正トルク状態において、内輪案内溝および外輪案内溝とボールとがなす接触角、または正トルク負荷面となる内輪案内溝および外輪案内溝の溝曲率よりも大きく設定している。
【００１０】
このため、本発明に係る等速ジョイントは、負トルク状態であるときに内輪、外輪、ボールおよびケージに作用する荷重を低減することができ、よって、内輪案内溝および外輪案内溝へのフレーキングの発生や、ケージの損傷を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、従来のものと比較して、負トルク状態であるときに内輪、外輪、ボールおよびケージに作用する荷重を低減できる等速ジョイントを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る等速ジョイントを用いたドライブシャフトの全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る等速ジョイントにおけるトルクの流れを示す縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る等速ジョイントにおけるトルクの流れを示す軸線方向視概略図であり、（ａ）は正トルク状態を表し、（ｂ）は負トルク状態を表している。
【図４】本発明の実施の形態に係る等速ジョイントにおける内輪の軸方向視図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る等速ジョイントにおける外輪の軸方向視図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る等速ジョイントにおける内輪案内溝および外輪案内溝の接触角を表す軸方向視概略図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る等速ジョイントにおける内輪案内溝および外輪案内溝のボールはさみ角を表す軸線方向視概略図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る等速ジョイントの回転位相とボール溝荷重との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の実施の形態に係る等速ジョイントの回転位相とケージ荷重との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態に係る等速ジョイントの変形例における内輪案内溝および外輪案内溝の溝半径を表す軸方向視概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る等速ジョイントの実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１４】
図１に示すように、本実施の形態に係る等速ジョイント１は、アウトボードジョイントとして車両の動力伝達装置１０に組み込まれている。動力伝達装置１０は、等速ジョイント１と、インボードジョイントとしての等速ジョイント２と、等速ジョイント１および等速ジョイント２を相互に連結するドライブシャフト３と有している。
【００１５】
動力伝達装置１０は、車両の前進時において、図示しない回転電機の回転軸から図示しないトランスミッションおよび図示しないディファレンシャルギヤを経てアウトボードジョイントである等速ジョイント２に入力されるトルク（正トルク）を、ドライブシャフト３およびインボードジョイントである等速ジョイント１を介して図示しない車輪に伝達するようになっている。
【００１６】
また反対に、動力伝達装置１０は、車両の前進時において、例えば、回転電機によって回生ブレーキが作動したときには、車輪から等速ジョイント１に入力されるトルク（負トルク）を、ドライブシャフト３、等速ジョイント２、ディファレンシャルおよびトランスミッションを介して回生ブレーキが作動した回転電機の回転軸に伝達するようになっている。
【００１７】
本実施の形態に係る等速ジョイント１は、図２、図３に示すように、内輪２１、外輪２２、複数（６個）のボール２３、ケージ２４およびブーツ２５を含んで構成されている。
【００１８】
内輪２１は、図３、図４に示すように、外周部に軸方向に延びる複数（６本）内輪案内溝２１ａを有し、ドライブシャフト３の車輪側端部（図１、図２の右側端部）に嵌着されている。内輪案内溝２１ａは、内輪２１の軸方向視において、略半円状の断面形状を有している。
【００１９】
外輪２２は、図３、図５に示すように、内周部に軸方向に延びる複数（６本）外輪案内溝２２ａを有し、内輪２１を周方向に取り囲んでいる。外輪案内溝２２ａは、外輪２２の軸方向視において、略半円状の断面形状を有し、内輪２１の内輪案内溝２１ａに向き合っている。
【００２０】
ボール２３は、図１〜図３に示すように、互いに向き合う内輪案内溝２１ａと外輪案内溝２２ａとに入り込んで、内輪２１および外輪２２の軸方向に転動するようになっている。
【００２１】
ケージ２４は、図１〜図３に示すように、内輪２１と外輪２２との間に配置され、内輪２１を周方向に取り囲んでいる。ケージ２４は、周方向に６個所にボール２３が嵌まり込む窓部２４ａを有し、ボール２３を保持するようになっている。
【００２２】
ブーツ２５は、図１、図２に示すように、ドライブシャフト３の車輪側端部からディファレンシャルギヤ側端部（図１の左側端部）に向けて順に、大径部２５ａ、伸縮部２５ｂおよび小径部２５ｃを有している。
【００２３】
大径部２５ａは、外輪２２のディファレンシャルギヤ側端部における外周部に密着するように、外輪２２に固定されている。伸縮部２５ｂは、大径部２５ａに一体に連なるベローズであり、ドライブシャフト３を周方向に取り囲んでいる。伸縮部２５ｂは、ドライブシャフト３の軸方向に伸縮できるとともに、ドライブシャフト３に対して屈曲できるようになっている。小径部２５ｃは、伸縮部２５ｂに一体に連なり、ドライブシャフト３の外周部に密着するように、ドライブシャフト３に固定されている。
【００２４】
これにより、車両の前進時に回転電機のトルクがドライブシャフト３等を経て内輪２１に入力される正トルク状態においては、図２、図３（ａ）に実線で表すように、トルクが内輪２１から複数のボール２３を介して外輪２２へ伝達されることになる。
【００２５】
また、例えば、車両の前進時に回生ブレーキの作動にともなって、車輪のトルクが外輪２２に入力される負トルク状態においては、図２、図３（ｂ）に表すように、トルクが外輪２２から複数のボール２３を介して内輪２１へ伝達されることになる。
【００２６】
負トルク状態は、ディファレンシャルギヤがロックされた状態で車両が旋回するときに、内輪となる車輪とディファレンシャルギヤとの間に介在している等速ジョイント１にも発生する。
【００２７】
本実施の形態に係る等速ジョイント１は、図６に示すように、正トルク状態において内輪案内溝２１ａとボール２３とがなす接触角θ１と、負トルク状態において内輪案内溝２１ｂとボール２３とがなす接触角θ２とを相違させている。内輪案内溝２１ａは、内輪２１の軸心およびボール２３の中心を通る平面Ｓ１よりも図中左側の部分が正トルク負荷面になり、平面Ｓ１よりも図中右側の部分が負トルク負荷面になっている。
【００２８】
ここで、接触角θ１とは、平面Ｓ１と、ボール２３の中心から内輪案内溝２１ａの正トルク負荷面に対するボール２３の接触点へ延びる直線Ｌ１とがなす鋭角である。また、接触角θ２とは、平面Ｓ１と、ボール２３の中心から内輪案内溝２１ａの負トルク負荷面に対するボール２３の接触点へ延びる直線Ｌ２とがなす鋭角である。接触角θ２は、接触角θ１よりも大きく設定されている。
【００２９】
本実施の形態に係る等速ジョイント１は、図６に示すようにも負トルク状態において外輪案内溝２２ａとボール２３とがなす接触角θ３と、正トルク状態において外輪案内溝２２ｂとボール２３とがなす接触角θ４とを相違させている。外輪案内溝２２ａは、外輪２２の軸心およびボール２３の中心を通る平面Ｓ２よりも図中左側の部分が負トルク負荷面になり、平面Ｓ２よりも図中右側の部分が正トルク負荷面になっている。
【００３０】
ここで、接触角θ３とは、平面Ｓ２と、ボール２３の中心から外輪案内溝２２ａの負トルク負荷面に対するボール２３の接触点へ延びる直線Ｌ３とがなす鋭角である。また、接触角θ４とは、平面Ｓ２と、ボール２３の中心から外輪案内溝２２ａの正トルク負荷面に対するボール２３の接触点へ延びる直線Ｌ４とがなす鋭角である。接触角θ４は、接触角θ３よりも大きく設定されている。
【００３１】
さらに、内輪案内溝２１ａにおける接触角θ１は、外輪案内溝２２ａにおける接触角θ４に等しく、内輪案内溝２１ａにおける接触角θ２は、外輪案内溝２２ａにおける接触角θ３に等しくなっている。
【００３２】
内輪２１とボール２３との間、または外輪２２とボール２３との間に作用するボール溝荷重Ｆｇは、下記のように表される。
【００３３】
Ｆｇ＝Ｔ／Ｎ／ｒｇ・ｓｉｎθ…（１）
Ｔ：入力トルク
Ｎ：ボール個数
ｒｇ：内輪案内溝２１ａまたは外輪案内溝２２ａの溝半径
θ：接触角
【００３４】
ボール２３とケージ２４との間に作用するケージ荷重Ｆｃは、下記のように表される。
【００３５】
Ｆｃ＝２Ｆｇ・ｓｉｎ（β／２）…（２）
β：ボールはさみ角
【００３６】
ここで、ボールはさみ角βとは、図７に示すように、内輪２１からボール２３に作用するボール溝荷重Ｆｇの伝達方向に直交して内輪２１の軸方向に延びる直線Ｌ５と、外輪２２からボール２３に作用するボール溝荷重Ｆｇの伝達方向に直交して外輪２２の軸方向に延びる直線Ｌ６とがなす鋭角である。
【００３７】
次に、本実施の形態に係る等速ジョイント１の作動を説明する。
【００３８】
本実施の形態に係る等速ジョイント１は、負トルク状態において、内輪案内溝２１ａとボール２３とがなす接触角θ２、および外輪案内溝２２ａとボール２３とがなす接触角θ３を、正トルク状態において、内輪案内溝２１ａとボール２３とがなす接触角θ１、および外輪案内溝２２ａとボール２３とがなす接触角θ４よりも大きく設定している。
【００３９】
このため、本実施の形態に係る等速ジョイント１は、接触角θ１，θ２，θ３，θ４を同じ値に設定した場合に比べて、負トルク状態であるときのボール溝荷重Ｆｇが低くなり、また、ボールはさみ角βが小さくなる傾向を呈したとしても、ケージ荷重Ｆｃが高くなり過ぎない。
【００４０】
図８は、等速ジョイント１の回転位相とボール溝荷重Ｆｇとの関係を示している。図中、実線は、接触角θ２，θ３を接触角θ１，θ４よりも大きく設定した場合を表し、破線は、接触角θ２，θ３を接触角θ１，θ４と等しく設定した場合を表している。
【００４１】
図９は、等速ジョイント１の回転位相とケージ荷重Ｆｃとの関係を示している。図中、実線は、接触角θ２，θ３を接触角θ１，θ４よりも大きく設定した場合を表し、破線は、接触角θ２，θ３を接触角θ１，θ４と等しく設定した場合を表している。
【００４２】
このように、本実施の形態に係る等速ジョイント１は、内輪２１、外輪２２、ボール２３およびケージ２４に作用する荷重を低減することができるので、内輪案内溝２１ａおよび外輪案内溝２２ａへのフレーキングの発生や、ケージ２４の損傷を抑制することができる。
【００４３】
図１０は、本実施の形態に係る等速ジョイント１の変形例における内輪案内溝２１ｂおよび外輪案内溝２２ｂを示している。
【００４４】
内輪案内溝２１ｂは、平面Ｓ１よりも図中左側の正トルク負荷面の溝曲率１／ｒ１，１／ｒ２，１／ｒ３，１／ｒ４（溝半径ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４）溝半径ｒ１と、平面Ｓ１よりも図中右側の負トルク負荷面の溝半径ｒ２とを相違させている。溝半径ｒ１は、溝半径ｒ２よりも大きくなっており、負トルク負荷面の溝曲率１／ｒ２が、正トルク負荷面の溝曲率１／ｒ１よりも大きく設定されている。
【００４５】
外輪案内溝２２ｂは、平面Ｓ２よりも図中左側の負トルク負荷面の溝半径ｒ３と、平面Ｓ２よりも図中右側の正トルク負荷面の溝半径ｒ４とを相違させている。溝半径ｒ３は、溝半径ｒ４よりも大きくなっており、負トルク負荷面の溝曲率１／ｒ４が、負トルク負荷面の溝曲率１／ｒ３よりも設定されている。
【００４６】
次に、本実施の形態に係る等速ジョイント１の変形例の作動を説明する。
【００４７】
本実施の形態に係る等速ジョイント１の変形例は、内輪案内溝２１ｂの負トルク負荷面の溝曲率１／ｒ２を、内輪案内溝２１ｂの正トルク負荷面の溝曲率１／ｒ１よりも大きく設定し、外輪案内溝２２ｂの負トルク負荷面の溝曲率１／ｒ４を、外輪案内溝２２ｂの正トルク負荷面の溝曲率１／ｒ３よりも大きく設定している。
【００４８】
このため、本実施の形態に係る等速ジョイント１の変形例は、溝曲率１／ｒ１，１／ｒ２，１／ｒ３，１／ｒ４（溝半径ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４）を同じ値に設定した場合に比べて、負トルク状態であるときのボール溝荷重Ｆｇが低くなり、また、ボールはさみ角βが小さくなる傾向を呈したとしても、ケージ荷重Ｆｃが高くなり過ぎない。
【００４９】
このように、本実施の形態に係る等速ジョイント１の変形例は、内輪２１、外輪２２、ボール２３およびケージ２４に作用する荷重を低減することができるので、内輪案内溝２１ｂおよび外輪案内溝２２ｂへのフレーキングの発生や、ケージ２４の損傷を抑制することができる。
【００５０】
本発明に係る等速ジョイントの技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものでなく、本発明の範囲を逸脱しない限り、特許請求の範囲に記載した各構成要素の種々の変更を含むものである。
【００５１】
以上のように、本発明に係る等速ジョイントは、内輪、外輪、ボールおよびケージに作用する荷重を低減し、内輪案内溝および外輪案内溝へのフレーキングの発生や、ケージの損傷を抑制することができるという効果を有し、各種の車両に有用である。
【符号の説明】
【００５２】
１…等速ジョイント、２１…内輪、２１ａ，２１ｂ…内輪案内溝、２２…外輪、２２ａ，２２ｂ…外輪案内溝、２３…ボール、２４…ケージ、θ１，θ２，θ３，θ４…接触角
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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