(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】外輪２０の内周面２２は、保持器５０の凸状外球面５１に対応する凹状内球面２２ａと、凹状内球面２２ａより開口部側に形成される円筒状内周面２２ｂと、凹状内球面２２ａと円筒状内周面２２ｂとの境界部位２２ｄとを備える。外輪２０の内周面２２における境界部位２２ｄは、湾曲凸状の軸方向断面形状またはテーパ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。トルク伝達時に外輪２０の内周面２２における境界部位２２ｄが保持器５０の凸状外球面５１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、
前記外輪の内周面は、前記保持器の凸状外球面に対応する凹状内球面と、前記凹状内球面より前記開口部側に形成される円筒状内周面と、前記凹状内球面と前記円筒状内周面との境界部位とを備え、
前記外輪の内周面における前記境界部位は、湾曲凸状の軸方向断面形状またはテーパ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、
トルク伝達時に前記外輪の内周面における前記境界部位が前記保持器の凸状外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、
前記外輪の内周面における前記境界部位は、湾曲凸状の軸方向断面形状に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、前記外輪の内周面は、前記保持器の凸状外球面に対応する凹状内球面と、前記凹状内球面より前記開口部側に形成される円筒状内周面と、前記凹状内球面と前記円筒状内周面との境界部位とを備え、前記外輪の内周面における前記境界部位は、湾曲凸状の軸方向断面形状またはテーパ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、トルク伝達時に前記外輪の内周面における前記境界部位が前記保持器の凸状外球面に接触する。
【０００８】
（請求項２）また、前記外輪の内周面における前記境界部位は、湾曲凸状の軸方向断面形状に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、保持器と外輪との接触部位は、保持器の凸状外球面と外輪の内周面のうち開口部側の部位となる。本発明によれば、トルク伝達時において、保持器の凸状外球面と、外輪の内周面における凹状内球面と円筒状内周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、保持器は外輪に対して、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、外輪の当該境界部位に対して、保持器の凸状外球面が摺動する。従って、外輪の当該境界部位と保持器の凸状外球面との摺動により、保持器と外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、外輪の当該境界部位は、湾曲凸状またはテーパ状の軸方向断面形状に形成されており、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、保持器が外輪に対して揺動回転したとしても、外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、外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、保持器と外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、外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、外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、外輪のうち保持器に接触する部位は安定しない。これでは、保持器と外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）外輪の内周面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、保持器の凸状外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】
【００１４】
【図１】第一実施形態：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外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】第二実施形態：図２のＡ部の拡大図に相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第一実施形態＞
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３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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
外輪２０の内周面２２は、図２に示すように、凹状内球面２２ａ、円筒状内周面２２ｂ、開口テーパ面２２ｃ、境界部位２２ｄに区分される。ここで、凹状内球面２２ａ、円筒状内周面２２ｂ、開口テーパ面２２ｃおよび境界部位２２ｄは、鍛造加工または切削加工により形成されている。鍛造加工および切削加工は、バリ取り研磨処理などと区別する意味で用いている。
【００１９】
凹状内球面２２ａは、外輪２０の内周面２２のうち軸方向中央部の大部分に位置する。この凹状内球面２２ａは、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。つまり、凹状内球面２２ａのうち外輪軸から径方向に最も長い部位は、凹状内球面２２ａの軸方向中央部となる。つまり、凹状内球面２２ａは、軸方向中央部から開口部側に行くに従って縮径し、かつ、軸方向中央部から底部側に行くに従って縮径する。
【００２０】
円筒状内周面２２ｂは、凹状内球面２２ａより開口部側に形成され、軸方向全体に亘って同径に形成されている。境界部位２２ｄは、凹状内球面２２ａの開口部側縁と円筒状内周面２２ｂの底部側縁との境界である。開口テーパ面２２ｃは、円筒状内周面２２ｂの開口部側端点から拡径するテーパ状に形成されている。この開口テーパ面２２ｃは、ジョイント角を付した場合のシャフト６０に対してのストッパとして機能する。
【００２１】
境界部位２２ｄ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、境界部位２２ｄは、点Ｏ３を中心とした半径Ｒａの円弧凸状の軸方向断面形状としている。この境界部位２２ｄの半径Ｒａ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。なお、図３において、円弧状の破線は、境界部位２２ｄの曲率を維持した延長線を示している。さらに、境界部位２２ｄは、凹状内球面２２ａおよび円筒状内周面２２ｂに対して連続曲面状に接続している。つまり、境界部位２２ｄの凹状内球面２２ａ側端点における接線と、凹状内球面２２ａの境界部位２２ｄ側端点における接線とは、一致する。境界部位２２ｄの円筒状内周面２２ｂ側端点における接線と、円筒状内周面２２ｂの境界部位２２ｄ側端点における接線とは、一致する。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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２２ａ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２２ａ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。
【００２７】
保持器５０の軸方向幅は、外輪２０の凹状内球面２２ａ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２２ａ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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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の内周面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の内周面２２の境界部位２２ｄ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の凸状外球面５１の球面中心点Ｏ２は、外輪２０のジョイント中心Ｏ１に対してずれている。
【００３１】
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との境界部位に接触することになる。そうすると、保持器５０の凹状内球面５２の球面中心点（凸状外球面３１の球面中心点Ｏ２と同位置）は、内輪３０のジョイント中心（外輪２０のジョイント中心Ｏ１と同位置）に対してずれている。
【００３２】
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。
【００３３】
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は外輪２０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、外輪２０の内周面２２の境界部位２２ｄに対して、保持器５０の凸状外球面５１が摺動する。従って、外輪２０の内周面２２の境界部位２２ｄと保持器５０の凸状外球面５１との摺動により、保持器５０と外輪２０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。
【００３４】
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。
【００３５】
しかし、本実施形態においては、外輪２０の内周面２２の境界部位２２ｄは、湾曲凸状の軸方向断面形状に形成されている。さらに、外輪２０の当該境界部位２２ｄ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が外輪２０に対して揺動回転したとしても、外輪２０のうち保持器５０に接触する部位Ｘ（図１，２に示す）は、常に当該境界部位２２ｄのうち所定位置となる。つまり、外輪２０のうち保持器５０に接触する部位Ｘは、安定している。その結果、接触部位Ｘの摺動性能を良好にすることができ、保持器５０と外輪２０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。
【００３６】
ここで、外輪２０の内周面２２の境界部位２２ｄ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、当該境界部位２２ｄの曲率半径Ｒａ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、上述した境界部位２２ｄ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。
【００３７】
＜第二実施形態＞
第二実施形態の外輪１２０について図４を参照して説明する。第二実施形態の外輪１２０において、第一実施形態の外輪２０と同一構成については同一符号を付して説明を省略する。第二実施形態の外輪１２０の境界部位１２２ｄの形状が、第一実施形態の境界部位２２ｄに対して相違する。当該境界部位１２２ｄは、テーパ状の軸方向断面形状に形成されている。この場合も、上記実施形態と同様に、接触部位Ｘの摺動性能を良好にすることができ、保持器５０と外輪２０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。
【符号の説明】
【００３８】
１０：ボール型等速ジョイント、  ２０，１２０：外輪、  ２２：内周面、  ２２ａ：凹状内球面、  ２２ｂ：円筒状内周面、  ２２ｄ，１２２ｄ：境界部位、  ２３：外輪ボール溝、  ３０：内輪、  ３６：内輪ボール溝、  ４０：ボール、  ５０：保持器、  ５１：凸状外球面、  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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