(57)【要約】【課題】振動の伝達を低減することができるボール型等速ジョイントを提供する。【解決手段】内輪３０のうち底部側の端面３２と内輪３０の凸状外球面３１との境界部位３３は、当該端面３２および凸状外球面３１に対して連続曲面状に接続し、湾曲凸状の軸方向断面形状に形成されると共に、周方向全周に亘って同一の軸方向断面形状に形成される。境界部位３３の軸方向断面形状の曲率半径Ｒｃは、保持器５０の凹状内球面５２の半径Ｒｂより小さく設定される。トルク伝達時に内輪３０の境界部位３３が保持器５０の凹状内球面５２に接触する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向一方に開口部および軸方向他方に底部を備える有底筒状に形成され、内周面に外輪ボール溝が複数形成された外輪と、
前記外輪の内側に配置され、外周面に内輪ボール溝が複数形成された内輪と、
それぞれの前記外輪ボール溝および前記内輪ボール溝を転動し、前記外輪と前記内輪との間でトルクを伝達する複数のボールと、
環状に形成され、前記外輪と前記内輪との間に配置され、周方向に前記ボールをそれぞれ収容する複数の窓部が形成された保持器と、
を備えるボール型等速ジョイントにおいて、
前記内輪のうち前記底部側の端面と前記内輪の凸状外球面との境界部位は、当該端面および前記凸状外球面に対して連続曲面状に接続し、湾曲凸状の軸方向断面形状に形成されると共に、周方向全周に亘って同一の軸方向断面形状に形成され、
当該境界部位の軸方向断面形状の曲率半径は、前記保持器の凹状内球面の半径より小さく設定され、
トルク伝達時に当該境界部位が前記保持器の凹状内球面に接触するボール型等速ジョイント。
【請求項２】
請求項１において、
前記内輪のうち前記外輪の開口側の端面と前記内輪の凸状外球面との境界部位は、テーパ状に面取形成されるボール型等速ジョイント。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記内輪のうち前記底部側の端面と前記内輪の凸状外球面との境界部位は、鍛造加工または切削加工により形成されるボール型等速ジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボール型等速ジョイントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボール型等速ジョイントについて、例えば、特開2008-275098号公報（特許文献１）に記載されたものがある。この文献には、ボール型等速ジョイントの構成要素のエッジを良好に丸めて、反りを除去し、表面粗さを改善するために、外輪、内輪および保持器の少なくとも１つに対して振動バレル研磨により研磨処理を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2008-275098号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ボール型等速ジョイントは、例えば、自動車のドライブシャフトのアウトボードに適用される。エンジンがアイドリング状態で車両停止中のときには、ボール型等速ジョイントにはトルクが伝達しているが、ボール型等速ジョイントは回転駆動していない。このとき、エンジン振動が駆動系部品を介して当該ボール型等速ジョイントに伝達される。そして、エンジン振動は、ボール型等速ジョイントの構成部品において、中間シャフトから内輪へ伝達され、さらに内輪から保持器およびボールを介して外輪に伝達される。外輪に伝達された振動は、例えばナックルを介して、フロアやステアリングに伝達される。そうすると、当該振動が、車室内に振動または騒音の原因となり、乗員に不快感を与える。
【０００５】
ここで、走行状態においては、路面から入力される振動が大きいため、エンジン振動によりボール型等速ジョイントを介して伝達される振動の影響度は相対的に小さい。しかし、アイドリング状態においては、路面からの振動が入力されないため、エンジン振動が車室内の振動または騒音の主要因となる。そこで、振動伝達経路において、エンジン振動がフロアやステアリングに伝達しないようにできれば、車室内の振動または騒音を低減することができる。従って、アイドリング状態において、乗員が受ける不快感を低減できる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、振動の伝達を低減することができるボール型等速ジョイントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（請求項１）本発明に係るボール型等速ジョイントは、軸方向一方に開口部および軸方向他方に底部を備える有底筒状に形成され、内周面に外輪ボール溝が複数形成された外輪と、前記外輪の内側に配置され、外周面に内輪ボール溝が複数形成された内輪と、それぞれの前記外輪ボール溝および前記内輪ボール溝を転動し、前記外輪と前記内輪との間でトルクを伝達する複数のボールと、環状に形成され、前記外輪と前記内輪との間に配置され、周方向に前記ボールをそれぞれ収容する複数の窓部が形成された保持器と、を備えるボール型等速ジョイントにおいて、前記内輪のうち前記底部側の端面と前記内輪の凸状外球面との境界部位は、当該端面および前記凸状外球面に対して連続曲面状に接続し、湾曲凸状の軸方向断面形状に形成されると共に、周方向全周に亘って同一の軸方向断面形状に形成され、当該境界部位の軸方向断面形状の曲率半径は、前記保持器の凹状内球面の半径より小さく設定され、トルク伝達時に当該境界部位が前記保持器の凹状内球面に接触する。
【０００８】
（請求項２）また、前記内輪のうち前記外輪の開口側の端面と前記内輪の凸状外球面との境界部位は、テーパ状に面取形成されるようにしてもよい。
（請求項３）また、前記内輪のうち前記底部側の端面と前記内輪の凸状外球面との境界部位は、鍛造加工または切削加工により形成されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
（請求項１）トルク伝達時において、ボールには、外輪および内輪に対して外輪の開口部側に移動するような力が作用する。そして、保持器はボールの移動に伴って開口部側へ移動しようとする。そのため、保持器と内輪との接触部位は、保持器の凹状内球面と内輪底部側の部位となる。本発明によれば、トルク伝達時において、保持器の凹状内球面と、内輪のうち底部側の端面と内輪の凸状外球面との境界部位とが接触する。
【００１０】
ここで、アイドリング状態において、保持器は内輪に対して、軸方向断面で見た場合に、その法線軸回りに揺動回転する。つまり、内輪の当該境界部位に対して、保持器の凹状内球面が摺動する。従って、内輪の当該境界部位と保持器の凹状内球面との摺動により、保持器と内輪との間でエンジン振動が伝達される。
【００１１】
本発明において、内輪の当該境界部位は、当該端面および前記凸状外球面に対して連続曲面状に接続し、かつ、湾曲凸状の軸方向断面形状に形成されている。さらに、内輪の当該境界部位は、周方向全周に亘って同一の軸方向断面形状に形成されている。そのため、保持器が内輪に対して揺動回転したとしても、内輪のうち保持器に接触する部位は、常に当該境界部位のうち所定位置となる。つまり、内輪のうち保持器に接触する部位は、安定している。その結果、当該接触部位の摺動性能を良好にすることができ、保持器と内輪との間で振動の伝達を低減できる。つまり、ボール型等速ジョイントにおいて内輪から外輪へ伝達される振動を低減でき、フロアやステアリングの振動を低減できる。
【００１２】
ここで、特開2008-275098号公報には、外輪、内輪および保持器の少なくとも１つに対して振動バレル研磨により研磨処理を行うことが記載されている。これにより、構成要素のエッジを良好に丸めるとされている。例えば、内輪の上記境界部位を振動バレル研磨により丸めた場合に、内輪の当該境界部位は、周方向全周において丸める量にばらつきを生じる。そのため、内輪のうち保持器に接触する部位は安定しない。これでは、保持器と内輪との間で伝達される振動は低減できない。つまり、フロアやステアリングの振動を低減できないため、乗員の不快感を解消することはできない。これに対して、本発明によれば、確実にフロアやステアリングの振動を低減でき、乗員の不快感を解消することができる。
【００１３】
（請求項２）内輪のうち開口側の部位は、トルク伝達時において保持器の凹状内球面に接触しない。従って、内輪の開口側の端面と内輪の凸状外球面との境界部位をテーパ状に面取形成したとしても、上述したような振動の伝達には影響を及ぼさない。そして、当該境界部位をテーパ状に面取形成することで、当該境界部位を容易にかつ低コストに形成できる。
【００１４】
（請求項３）内輪の上記境界部位を鍛造加工または切削加工により湾曲凸状の軸方向断面形状に形成することにより、振動バレル研磨により形成される場合に比べて、当該境界部位を十分に大きな曲率半径の形状に形成できる。振動バレル研磨により形成された当該境界部位は、極めて微小であるため、保持器の凹状内球面に対して実質的に角当たり状態となると考えられる。これでは、良好な摺動性能を得ることができず、エンジン振動が内輪から保持器を介して外輪に伝達される。これに対して、本発明によれば、確実に良好な摺動性能を発揮できる。その結果、エンジン振動の伝達を低減でき、乗員の不快感を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態におけるボール型等速ジョイントの軸方向断面図である。
【図２】図１のボール型等速ジョイントのうち内輪および保持器のみについての軸方向断面図である。
【図３】図２のＡ部の拡大図である。
【図４】図２のＢ部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本実施形態のボール型等速ジョイント１０（以下、単に「等速ジョイント」と称す）の構成について、図１〜図４を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る等速ジョイント１０の軸方向断面図であって、トルク伝達時の状態を示す。なお、以下の説明において、外輪２０の開口側とは、図１の右側を意味し、外輪２０の底部側とは、図１の左側を意味する。
【００１７】
等速ジョイント１０は、図１に示すように、ジョイント中心固定式ボール型等速ジョイント（「ツェッパ形等速ジョイント」とも称す）であって、自動車のドライブシャフトのアウトボードジョイントとして好適に使用されるものである。この等速ジョイント１０は、複数の外輪ボール溝２３を有する外輪２０と、複数の内輪ボール溝３６を有する内輪３０と、複数のボール４０と、保持器５０と、シャフト６０とを備えて構成されている。以下、各構成部品について詳細に説明する。
【００１８】
外輪２０は、図１の右側（軸方向一方）に開口部を備え、図１の左側（軸方向他方）に底部を備える有底筒状（カップ状）に形成されている。この外輪２０の底部の外方（図１の左側）には、連結軸２１が外輪軸方向に延びるように一体形成されている。この連結軸２１は、アクスル（図示せず）に連結される。
【００１９】
外輪２０の内周面は、軸方向中心位置において、凹状内球面２２に形成されている。具体的には、外輪２０の凹状内球面２２は、トルク伝達時においてジョイント中心Ｏ１（図１，２に示す）を中心として描かれる球面の一部により形成されている。さらに、外輪２０の内周面には、複数の外輪ボール溝２３が、外輪軸方向に延びるように形成されている。複数の外輪ボール溝２３は、周方向に等間隔に形成されている。また、外輪ボール溝２３は、略円弧凹状、具体的にはゴシックアーク形状、すなわち２つの円弧をつなぎ合わせた形状に形成されている。なお、外輪軸方向とは、外輪２０の中心軸を通る方向、すなわち、外輪２０の回転軸方向を意味する。
【００２０】
内輪３０は、環状に形成され、外輪２０の内側に配置されている。この内輪３０の外周面は、軸方向全体に亘って凸状外球面３１に形成されている。具体的には、内輪３０の凸状外球面３１は、トルク伝達時においてジョイント中心Ｏ１（図１，２に示す）を中心として描かれる球面の一部により形成されている。
【００２１】
内輪３０の底部側端面３２と凸状外球面３１との底部側境界部位３３は、図３に示すように、湾曲凸状の軸方向断面形状に形成されている。ここでは、底部側境界部位３３は、半径Ｒｃの円弧凸状の軸方向断面形状としている。この底部側境界部位３３の半径Ｒｃは、バリ取りなどを行うための研磨などにより形成される曲率半径に比べて十分に大きな半径である。ここで、内輪３０の当該底部側境界部位３３の曲率半径Ｒｃは、後述する保持器５０の凹状内球面５２の半径Ｒｂよりも小さく設定されている。
【００２２】
さらに、底部側境界部位３３は、底部側端面３２および凸状外球面３１に対して連続曲面状に接続している。つまり、底部側境界部位３３の凸状外球面３１側端点における接線と、凸状外球面３１の底部側境界部位３３側端点における接線とは、一致する。底部側境界部位３３の底部側端面３２側端点における接線と、底部側端面３２の底部側境界部位３３側端点における接線とは、一致する。
一方、内輪３０の開口部側端面３４と凸状外球面３１との開口部側境界部位３５は、図４に示すように、テーパ状の軸方向断面形状となるように面取形成されている。
【００２３】
また、内輪３０の外周面には、複数の内輪ボール溝３６が、内輪軸方向に延びるように形成されている。複数の内輪ボール溝３６は、外輪ボール溝２３と同数であり、周方向に等間隔に形成されている。また、内輪ボール溝３６は、略円弧凹状、具体的にはゴシックアーク形状、すなわち２つの円弧をつなぎ合わせた形状に形成されている。また、内輪３０の内周面には、内輪軸方向に延びる内歯スプライン３７が形成されている。この内歯スプライン３７は、シャフト６０の外歯スプラインに嵌合（噛合）されている。ここで、内輪軸方向とは、内輪３０の中心軸を通る方向、すなわち、内輪３０の回転軸方向を意味する。
【００２４】
複数のボール４０は、それぞれ、外輪２０の外輪ボール溝２３と、当該外輪ボール溝２３に対向する内輪３０の内輪ボール溝３６に挟まれるように配置されている。そして、それぞれのボール４０は、それぞれの外輪ボール溝２３およびそれぞれの内輪ボール溝３６に対して、転動自在で周方向（外輪軸回りまたは内輪軸回り）に係合している。従って、ボール４０は、外輪２０と内輪３０との間でトルクを伝達する。
【００２５】
保持器５０は、環状に形成されている。この保持器５０の外周面は、外輪２０の凹状内球面２２にほぼ対応する凸状外球面５１に形成されている。一方、保持器５０の内周面は、内輪３０の凸状外球面３１にほぼ対応する凹状内球面５２に形成されている。この保持器５０は、外輪２０の凹状内球面２２と内輪３０の凸状外球面３１との径方向間に配置されている。
【００２６】
保持器５０の軸方向幅は、外輪２０の凹状内球面２２より長く、かつ、内輪３０の軸方向幅よりも長く形成されている。つまり、ジョイント角０°の状態（図１に示す状態）において、保持器５０の凸状外球面５１は、外輪２０の凹状内球面２２の軸方向全体に対して対向し、かつ、保持器５０の凹状内球面５２は、内輪３０の凸状外球面３１の軸方向全体に対して対向している。
【００２７】
この保持器５０は、複数の窓部５３を有する。複数の窓部５３は、周方向（保持器軸心の周方向）に等間隔に形成されたほぼ矩形の貫通孔である。保持器５０の窓部５３は、ボール４０と同数形成されている。そして、それぞれの窓部５３に、ボール４０が１つずつ収容されている。各窓部５３の４箇所の角部は円弧凹状に形成されている。これにより、隣り合う窓部５３の間に位置するそれぞれの柱部の強度および剛性の向上が図られている。
【００２８】
以下に、上述した等速ジョイント１０の動作について説明する。トルク伝達時には、図１に示すように、外輪ボール溝２３と内輪ボール溝３６とのくさび効果によって、ボール４０には、外輪２０の開口部側（図１の右側）へ移動する力が作用する。つまり、ボール４０は、外輪２０および内輪３０に対して、外輪２０の外交部側に相対的に移動しようとする。
【００２９】
ボール４０は、保持器５０の窓部５３に収容されているため、ボール４０が外輪２０の開口部側へ移動すると、保持器５０も外輪２０の開口部側へ移動する。そうすると、保持器５０の凸状外球面５１のうち開口部側の部位が、外輪２０の凹状内球面２２の開口部側の部位Ｘ（図１に示す）に接触する。本実施形態においては、保持器５０の凸状外球面５１は、外輪２０の凹状内球面２２の開口部側縁に接触することになる。そうすると、保持器５０の凸状外球面５１の球面中心点（図２に示す凹状内球面５２の球面中心点Ｏ２と同位置）は、外輪２０のジョイント中心Ｏ１に対してずれている。
【００３０】
また、保持器５０が外輪２０の開口部側へ移動すると、保持器５０の凹状内球面５２のうち底部側の部位が、内輪３０の凸状外球面３１の底部側の部位Ｙ（図１に示す）に接触する。本実施形態においては、保持器の凹状内球面５２は、内輪３０の凸状外球面３１と底部側端面３２との底部側境界部位３３に接触することになる。つまり、図２に示すように、保持器５０の凹状内球面５２の球面中心点Ｏ２は、内輪３０のジョイント中心Ｏ１に対してずれている。
【００３１】
ところで、自動車が走行状態において、エンジンにより発生した駆動力が駆動力伝達部品を介して車輪に伝達されているため、駆動力伝達部品の一つを構成する等速ジョイント１０にもトルクが伝達されている。アイドリング状態の場合には、車両は停止しているが、駆動力伝達部品にはトルクが伝達されている。
【００３２】
アイドリング状態において、図２の円弧状の矢印にて示すように、保持器５０は内輪３０に対して、軸方向断面で見た場合に、その法線軸回りに揺動回転する。つまり、内輪３０の底部側境界部位３３に対して、保持器５０の凹状内球面５２が摺動する。従って、内輪３０の底部側境界部位３３と保持器５０の凹状内球面５２との摺動により、保持器５０と内輪３０との間でエンジン振動が伝達される。つまり、エンジン振動が、シャフト６０から内輪３０に伝達され、内輪３０から保持器５０を介して外輪２０に伝達される。外輪２０に伝達された振動は、例えばナックルを介して、フロアやステアリングに伝達される。そうすると、フロアやステアリングの振動が、車室内に振動または騒音の原因となり、乗員に不快感を与える。
【００３３】
ここで、走行状態においては、路面から入力される振動が大きいため、エンジン振動により等速ジョイント１０を介してフロアやステアリングに伝達される振動の影響度は相対的に小さい。しかし、アイドリング状態においては、路面からの振動が入力されないため、エンジン振動が車室内の振動または騒音の主要因となる。
【００３４】
しかし、本実施形態においては、内輪３０の底部側境界部位３３は、湾曲凸状の軸方向断面形状に形成されている。さらに、内輪３０の底部側境界部位３３は、周方向全周に亘って同一の軸方向断面形状に形成されている。そのため、保持器５０が内輪３０に対して揺動回転したとしても、内輪３０のうち保持器５０に接触する部位Ｙ（図１，２に示す）は、常に当該底部側境界部位３３のうち所定位置となる。つまり、内輪３０のうち保持器５０に接触する部位Ｙは、安定している。その結果、接触部位Ｙの摺動性能を良好にすることができ、保持器５０と内輪３０との間で振動の伝達を低減できる。つまり、等速ジョイント１０において内輪３０から外輪２０へ伝達される振動を低減でき、フロアやステアリングの振動を低減できる。そして、車室内の振動または騒音を低減することができる。その結果、アイドリング状態において、乗員が受ける不快感を低減できる。
【００３５】
ここで、内輪３０の底部側境界部位３３は、鍛造加工または切削加工により湾曲凸状の軸方向断面形状に形成する。つまり、当該底部側境界部位３３の曲率半径Ｒｃは、バリ取り研磨処理により形成される場合の曲率半径に比べて、十分に大きな曲率半径に形成できる。一般に、角部にバリ取り研磨処理を施した場合には、極めて微小である。従って、上述した底部側境界部位３３の形状は、バリ取り研磨処理により施される形状とは異なる。
【００３６】
また、内輪３０のうち開口側の部位は、トルク伝達時において保持器５０の凹状内球面５２に接触しない。従って、内輪３０の開口部側端面３４と内輪３０の凸状外球面３１との開口部側境界部位３５をテーパ状に面取形成したとしても、振動の伝達には影響を及ぼさない。そして、開口部側境界部位３５をテーパ状に面取形成することで、当該開口部側境界部位３５を容易にかつ低コストに形成できる。
【符号の説明】
【００３７】
１０：ボール型等速ジョイント、  ２０：外輪、  ２３：外輪ボール溝、  ３０：内輪、  ３１：凸状外球面、  ３２：底部側端面、  ３３：底部側境界部位、  ３４：開口部側端面、  ３５：開口部側境界部位、  ３６：内輪ボール溝、  ４０：ボール、  ５０：保持器、  ５２：凹状内球面、  ５３：窓部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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