(57)【要約】【課題】  不快な振動やこもり音等の改善。【解決手段】  円筒状内周面12に軸方向に延びる複数のトラック溝14を形成した外輪10と、球面状外周面22に軸方向に延びる複数のトラック溝24を形成した内輪20と、外輪10のトラック溝14と内輪20のトラック溝24との対で形成されたボールトラックに配されたトルク伝達ボール30と、トルク伝達ボール30を保持するポケット46を有するケージ40とを備え、ケージ40の外球面部42の中心Ooと内球面部44の中心Oiを、継手中心Oを挟んで軸方向に互いに逆方向に等距離だけオフセットさせた等速自在継手において、トルク伝達ボール30の数が６で、かつ、ボールトラックのピッチを55°以上のランダムな不等ピッチとした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状内周面に軸方向に延びる複数のトラック溝を形成した外輪と、
球面状外周面に軸方向に延びる複数のトラック溝を形成した内輪と、
前記外輪のトラック溝と前記内輪のトラック溝との対で形成されるボールトラックに１個ずつ組み込んだトルク伝達ボールと、
前記トルク伝達ボールを保持するポケットを有するケージと
を備え、前記ケージの外球面の中心と内球面の中心を、継手中心を挟んで軸方向に互いに逆方向に等距離だけオフセットさせた等速自在継手において、
トルク伝達ボールの数が６で、かつ、ボールトラックのピッチを５５°以上のランダムな不等ピッチとしたことを特徴とする摺動式等速自在継手。
【請求項２】
ボールトラックのピッチを６０°±３°内のランダムな不等ピッチとしたことを特徴とする請求項１の摺動式等速自在継手。
【請求項３】
前記ポケットが円周方向に等ピッチで配置され、かつ、窓長さが相等しいことを特徴とする請求項２の摺動式等速自在継手。
【請求項４】
継手の軸線を含む断面で見て、前記ケージの内球面部は、内輪の球面状外周面の曲率中心から径方向にずらした位置に曲率中心をもち、内輪の球面状外周面の曲率半径より大きい曲率半径で形成され、かつ、トルク伝達ボールとケージのポケットとの間に５〜５０μｍの軸方向すきまを設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの摺動式等速自在継手。
【請求項５】
前記ケージの内周面を、中央部の任意の軸方向寸法にわたる円筒面と、その両側に位置する内輪の球面状外周面と同一曲率半径の部分球面とを結んで形成し、かつ、トルク伝達ボールとケージのポケットとの間に５〜５０μｍの軸方向すきまを設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの摺動式等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はボールタイプの摺動式等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
等速自在継手は、自動車や各種産業機械の動力伝達系において、駆動側の回転軸と従動側の回転軸を連結して等角速度でトルクを伝達するもので、固定式と摺動式がある。固定式が角度変位のみを許容するのに対し、摺動式は角度変位と軸方向変位の両方を許容するタイプである。トルク伝達要素としてボールを用いるボールタイプの摺動式等速自在継手として、ダブルオフセット型等速自在継手（以下、ＤＯＪという。）がよく知られている。このＤＯＪでは、トルク伝達ボールの数が６または８のものが代表的であり、そのトルク伝達ボールの円周方向の配置は、６個等ピッチ（６０°）または８個等ピッチ（４５°）が通常である。図１６は６個のトルク伝達ボールを用いたＤＯＪの正面図である。ＤＯＪは、外輪１と、内輪２と、トルク伝達ボール３と、ケージ４とを主要な構成要素として成り立っている。図示するように、トルク伝達ボールは６０°の等ピッチで配置されている。トルク伝達ボールの数が６または８以外のものでも、トルク伝達ボールの円周方向の配置は等ピッチで構成されている。
【特許文献１】特開平１−５０７６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１６に示す従来タイプのＤＯＪ（トルク伝達ボールの数：６）では、トルク伝達ボールの円周方向の配置は６個等ピッチ（６０°）となっている。この種の等速自在継手においては、トルクが負荷され回転する時に、すなわち動力を伝達している時、等速自在継手の軸方向にスラスト力が誘起され（誘起スラスト力）、この誘起スラスト力は１回転中にトラック溝の個数と同回数の変動を伴う。従来タイプのＤＯＪ（トルク伝達ボールの数：６）では、トラック溝が６０°等配となっているため６次の振動数を有し、これが車両の足回りの固有振動数と共振して不快な振動やこもり音等を発生させる場合がある。
【０００４】
本発明は、この不快な振動やこもり音等の対策改善を試みるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、円筒状内周面１２に軸方向に延びる複数のトラック溝１４を形成した外輪１０と、球面状外周面２２に軸方向に延びる複数のトラック溝２４を形成した内輪２０と、前記外輪１０のトラック溝１４と前記内輪２０のトラック溝２４との対で形成されるボールトラックに１個ずつ組み込んだトルク伝達ボール３０と、前記トルク伝達ボール３０を保持するポケット４６を有するケージ４０とを備え、前記ケージ４０の外球面４２の中心Ｏｏと内球面４４の中心Ｏｉを、ケージ中心Ｏを挟んで軸方向に互いに逆方向に等距離だけオフセットさせた等速自在継手において、トルク伝達ボール３０の数が６で、かつ、ボールトラックのピッチを５５°以上のランダムな不等ピッチとしたことを特徴とするものである。ＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手において、外輪１０のトラック溝１４および内輪２０のトラック溝２４の円周方向の配置を不等ピッチとすることで、たとえば６個ボールＤＯＪの場合、６次の誘起スラスト力の低減が図れ、車両の振動やこもり音等の発生を防ぐことが可能である。
【０００６】
６個のトルク伝達ボールを有するＤＯＪでは、前述のごとく６次の誘起スラスト力の低減するには、外輪１０のトラック溝１４および内輪２０のトラック２４の円周方向の配置を不等ピッチとすればよいが（特許文献１参照）、ただ単に不等ピッチとしただけでは等速自在継手としてのその他重要特性（強度、耐久性）が満足できない場合がある。等速自在継手として、強度、耐久性、ＮＶＨ特性を満足させるためのボールトラック間のピッチとしては、５５°以上に設定する必要がある。この場合は、ケージ４０もポケット４６の位置を外輪１０のトラック溝１４、内輪２０のトラック溝２４のピッチと位相を合わせる必要がある。なお、これは最大作動角２０〜２５°対応品の場合であり、ケージ４０のポケット間柱幅Ｗ1および内輪２０のトラック間球面幅Ｗ2を確保するため、ボールトラックのピッチの上限を５５°とした。ボールトラックのピッチが５５°未満の場合、ケージ４０のポケット間柱幅Ｗ1（図４（Ａ））、内輪２０の球面幅Ｗ2（図３（Ａ））が細くなりすぎ、等速自在継手としての十分な強度を確保することができなくなるからである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載された等速自在継手において、ボールトラックのピッチを６０°±３°内のランダムな不等ピッチとしたことを特徴とするものである。外輪１０のトラック溝１４および内輪２０のトラック溝２４のピッチを６０°±３°に設定することにより、ケージ４０のポケット４６を、等長窓でかつ等ピッチ（６０°）に設定することができる（請求項３）。なお、これも等速自在継手の最大作動角２０〜２５°対応品の場合である。ボールトラックのピッチを６０°±３°の範囲に制限したのは、ケージ４０の強度上必要なポケット間柱幅Ｗ3（図７（Ａ））を確保するためである。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２に記載された等速自在継手において、前記ポケット４６が円周方向に等ピッチで配置され、かつ、窓長さが相等しいことを特徴とするものである。この場合、ポケット４６の窓長さＬ2は、各トラックピッチのずれ分（６０°±３°）と等速自在継手の最大作動角によるトルク伝達ボール３０の円周方向移動分を考慮して設定する。ケージ４０のポケット４６を等長窓で、かつ、等ピッチで設定できると、等速自在継手の組み立てが格段に容易となる。すなわち、外輪１０、内輪２０のみ位相合わせを行えばよい。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの等速自在継手において、継手の軸線を含む断面で見て、ケージ４０の内球面部４４は内輪２０の球面状外周面２２の曲率中心から径方向にずらした位置に曲率中心をもち、内輪２０の球面状外周面２２の曲率半径より大きい曲率半径で形成され、かつ、トルク伝達ボール３０とケージ４０のポケット４６との間に５〜５０μｍの軸方向すきまδ2＋δ2´を設けたことを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、内輪２０とケージ４０との間に軸方向すきまδ1およびδ1´が形成され、継手内部のスライド抵抗が非常に小さくなる。したがって、当該等速自在継手を自動車の駆動車軸に用いた場合、オートマチックトランスミッション車におけるアイドリング時のように、比較的小さなトルクが負荷された状態であっても、エンジン側からの振動が吸収されて車体への伝達が断たれるので、車体の振動を抑えることができる。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１ないし３のいずれかの等速自在継手において、ケージ４０の内周面を、中央部の任意の軸方向寸法にわたる円筒面４４ａと、その両側に位置する内輪２０の球面状外周面２２と同一曲率半径の部分球面４４ｂとを結んで形成し、かつ、トルク伝達ボール３０とケージ４０のポケット４６との間に５〜５０μｍの軸方向すきまδ2＋δ2´を設けたことを特徴とするものである。このような構成を採用することによって、内輪２０とケージ４０との間にすきまδ3およびδ3´形成され、継手内部のスライド抵抗が非常に小さくなる。当該等速自在継手を自動車の駆動軸に用いると、オートマチックトランスミッション車のアイドリング時等のようにトルクを負荷した状態でエンジン側からの振動が作用しても、これを吸収して車体への伝達を防止するので、車体の振動を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数のトルク伝達ボール３０を有するＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手において、外輪１０のトラック溝１４と内輪２０のトラック溝２４の対で形成されるボールトラックのピッチを、前述のとおり各種特性（強度、耐久、ＮＶＨ）を満足する等速自在継手として成立する範囲内で、ランダムに配置させたことにより、誘起スラスト力による振動周期が一定ではなくなり、車両の振動やこもり音等を抑えることが可能である。
【００１２】
図１０〜１５に、６個ボールＤＯＪでの従来品と本発明実施品とについて行った誘起スラスト力の測定結果を示す。これらの図は横軸に作動角（０°〜１５°）、縦軸に誘起スラスト（Ｎ）をとり、破線が従来品、実線が実施品についての測定値をプロットしたものである。実施品は、６次の誘起スラスト力の低減効果が十分に現れているのはもちろん、すべての次数の誘起スラスト力が従来品と同等以下となっている。上記実施品におけるボールトラックのピッチは表１の例１に示すとおりである。なお、表１の例２ないし例４に示す組合せについても測定を行い、例１の場合とほぼ同等の効果を確認した。
【００１３】
【表１】
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【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
まず、図１ないし図４に示す実施の形態について説明する。ＤＯＪは外輪１０と内輪２０とトルク伝達ボール３０とケージ４０とを主要な構成要素として成り立っている。外輪１０は一端にて開口したカップ状で、開口端とは反対側に回転軸と結合する軸部１６を有する。外輪１０の内周面１２は円筒状で、その円筒状内周面に、軸方向に伸びる６本のトラック溝１４が形成してある。内輪２０は球面状外周面２２を有し、その球面状外周面２２に、軸方向に伸びる６本のトラック溝２４が形成してある。内輪２０は回転軸と結合するためのセレーション孔２６を有している。外輪１０のトラック溝１４と内輪２０のトラック溝２４とが対をなしてボールトラックを形成し、各ボールトラックに１個ずつトルク伝達ボール３０が組み込んである。トルク伝達ボール３０は外輪１０と内輪２０との間に介在してトルクを伝達する役割を果たす。各トルク伝達ボール３０はケージ４０のポケット４６内に保持されている。ケージ４０は、外球面部４２にて外輪１０の円筒状内周面１２と接し、内球面部４４にて内輪２０の球面状外周面２２と接している。したがって、外輪１０とケージ４０との間、および、ケージ４０と内輪２０との間で、それぞれ、角度変位が可能である。また、内輪２０とトルク伝達ボール３０とケージ４０とからなるサブユニットが外輪１０に対して外輪１０の軸方向に摺動することができる。図４（Ｂ）に示すように、ケージ４０の外球面部４２の中心Ｏｏと内球面部４４の中心Ｏｉはポケット中心Ｏを挟んで軸方向に互いに反対側に等距離だけオフセットさせてある。したがって、継手が作動角をとった状態でトルクを伝達するとき、トルク伝達ボールは常に、外輪１０の回転軸と内輪２０の回転軸とがなす角を二等分する平面内に位置し、これにより、継手の等速性が確保される。
【００１５】
この実施の形態では、ボールトラックのピッチα1〜α6をランダムとし、かつ、５５°以上に設定してある。すなわち、図１および図３に示すように、外輪１０のトラック溝１４および内輪２０のトラック溝２４のピッチは５５°以上のランダムピッチである（表１の例１〜例３参照）。ピッチの下限を５５°とすることにより、内輪２０およびケージ４０の強度上必要な内輪２０の球面幅Ｗ2およびケージ４０のポケット間柱幅Ｗ1の所要寸法を確保する。この実施の形態では、図４に示すように、ケージ４０のポケット４６のピッチも外輪１０のトラック溝１４および内輪２０のトラック溝２４のピッチに合わせて５５°以上のランダムピッチとしてある。したがって、継手の組立てに際して、外輪１０、内輪２０、ケージ４０の位相を合わせる必要がある。ケージ４０のポケット４６の窓長さＬ1は等長である。ポケット４６の窓長さＬ1は継手の最大作動角によるトルク伝達ボール３０の円周方向移動分を考慮して設定する。
【００１６】
次に、図５ないし図７に示す実施の形態について説明する。なお、ＤＯＪの基本構成に関しては上に述べた図１ないし図４の実施の形態と同様であるため、実質的に同じ部品ないし部位には同じ符号を用いることとする。図５および図６に示すように、この実施の形態では、外輪１０のトラック溝１４および内輪２０のトラック溝２４のピッチα1〜α6は６０°±３°の不等ピッチである（表１の例４参照）。ピッチを６０°±３°の範囲に制限することにより、主に、ケージ４０の強度上必要なポケット間柱幅Ｗ3の所要寸法を確保する。ここでは、図７に示すように、ケージ４０のポケット４６は等ピッチ（６０°）で、ポケット４６の窓長さＬ2は等長である。ポケット４６の窓長さＬ2はボールトラックのピッチのずれ分（６０°±３°）と継手の最大作動角によるトルク伝達ボール３０の円周方向移動分を考慮して設定する。ケージ４０のポケット４６が等長かつ等ピッチであると、継手の組立てに際して位相合わせを要するのが外輪１０と内輪２０のみとなるため、組立てが格段に容易となる。
【００１７】
図８および図９に示す実施の形態は、内輪２０とケージ４０とが軸方向に相対移動できるようにするとともにトルク伝達ボールの拘束を解いて転がりやすくしたものである。図８の実施の形態では、内輪２０の球面状外周面２２の曲率半径ｒをケージ４０の内球面部４４の曲率半径Ｒよりも小さく設定し、かつ、内輪２０の球面状外周面２２の曲率中心とケージ４０の内球面部４４の曲率中心とを半径方向にずらしてある。これにより、内輪２０の外球面２２とケージ４０の内球面部４４との間に軸方向すきまδ1およびδ1´が形成され、このすきまδ1，δ1´の存在によりケージ４０に対する内輪２０の軸方向変位が可能となる。
【００１８】
図９に示す実施の形態では、ケージ４０の内周面を、中央部の軸方向寸法Ｌにわたる円筒面４４ａと、その両側の部分球面４４ｂとを結んで形成したものである。部分球面４４ｂの曲率半径Ｒは内輪２０の球面状外周面２２の曲率半径ｒと等しく、内輪２０の球面状外周面２２とケージ４０の内周面（４４ａ，４４ｂ）との間にすきまδ3が形成されている。
【００１９】
また、図８および図９の実施の形態では、ケージ４０のポケット４６の軸方向に対向する壁面とトルク伝達ボール３０との間にすきまδ2，δ2´を設けてある。このすきまδ2，δ2´は、トルク伝達ボール３０の拘束を解放するとともに、トルク伝達ボール３０とケージ４０との衝突による影響を考慮して、５〜５０μｍの範囲に設定する。すきまδ2＋δ2´の上限を５０μｍとしたのは、５０μｍを越えるとトルク伝達ボール３０とケージ４０との衝突時の打音が大きくなるばかりでなく、衝突時の衝撃によりケージ４０の安定性が損なわれて振動を助長するといった問題が生じるからである。また、下限を５μｍとしたのは、トルク伝達ボール３０の拘束を解放するのであるから理論上は０に設定してもよいのであるが、製造管理上、締めしろを確実になくしてすきまδ2，δ2´を確保するためである。
【００２０】
図８および図９の実施の形態は、内輪２０とケージ４０とがすきまδ1，δ１´またはδ3，δ3´の存在により相対的に軸方向移動し得、しかも、トルク伝達ボール３０がケージ４０のポケット４６にて拘束されておらず抵抗なく転がることができるので、外輪１０と内輪２０との軸方向相対移動に対するスライド抵抗が非常に小さい。したがって、トルクを負荷した状態でエンジン側からの振動が作用した場合、ケージ４０を介しての外輪１０および内輪２０間のスムーズな微少相対移動によって振動が吸収され、車体への振動の伝達が防止される。また、継手内部のスライド抵抗が小さいので角度変位や軸方向変位も極めて円滑に行われる。
【００２１】
６個のトルク伝達ボール３０を用いた実施の形態について述べたが、不等ピッチとすることにより誘起力を低減させ得る点は、トルク伝達ボール３０の数が６以外の場合においても同様である。ただし、各ピッチの設定の範囲は、トルク伝達ボール３０の数と継手の作動角の関係で決まってくる。６個ボールＤＯＪおよび８個ボールＤＯＪについて、作動角とボールトラックのピッチとの関係を例示するならば表２および表３に示すとおりである。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
【表３】
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【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態を示す６個ボールＤＯＪの正面図である。
【図２】図１のＤＯＪの縦断面図である。
【図３】Ａは図１のＤＯＪにおける内輪の横断面図、Ｂは縦断面図である。
【図４】Ａは図１のＤＯＪにおけるケージの正面図、Ｂは縦断面図である。
【図５】別の実施の形態を示す６個ボールＤＯＪの正面図である。
【図６】Ａは図５のＤＯＪにおける内輪の横断面図、Ｂは縦断面図である。
【図７】Ａは図５のＤＯＪにおけるケージの正面図、Ｂは横断面図である。
【図８】さらに別の実施の形態を示す内輪とケージの縦断面図である。
【図９】さらに別の実施の形態を示す内輪とケージの縦断面図である。
【図１０】誘起スラスト１次成分の測定結果を示すグラフである。
【図１１】誘起スラスト２次成分の測定結果を示すグラフである。
【図１２】誘起スラスト３次成分の測定結果を示すグラフである。
【図１３】誘起スラスト４次成分の測定結果を示すグラフである。
【図１４】誘起スラスト５次成分の測定結果を示すグラフである。
【図１５】誘起スラスト６次成分の測定結果を示すグラフである。
【図１６】従来のＤＯＪ（６個ボール）の正面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０    外輪
１２    円筒状内周面
１４    トラック溝
１６    軸部
２０    内輪
２２    球面状外周面
ｒ    曲率半径
２４    トラック溝
２６    セレーション孔
３０    トルク伝達ボール
４０    ケージ
４２    外球面部
Ｏｏ    中心
４４    内球面部
Ｏｉ    中心
４４ａ  円筒面
４４ｂ  部分球面
Ｒ  曲率半径
４６    ポケット
Ｏ      ポケット中心
δ1，δ1´，δ2，δ2´，δ3，δ3´  すきま
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2005207450.tif 000018
【図１４】
2005207450.tif 000019
【図１５】
2005207450.tif 000020
【図１６】
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