(57)【要約】【課題】大きなジョイント作動角をとった時に、外輪ボール溝及び内輪ボール溝の浅い側の端部付近に転動したボールの接触楕円のはみ出しを防止して、外輪及び内輪と保持器との摺動抵抗の増大を回避し得るようにし、保持器の寿命低下を回避できるようにする。【解決手段】ボール型等速ジョイント１０は、外輪ボール溝２３を有する外輪２０と、内輪ボール溝３２を有する内輪３０と、外輪ボール溝２３及び内輪ボール溝３２を転動するボール４０と、外輪２０と内輪３０との間に設けられてボール４０を保持する保持器５０とを備える。内輪３０は、隣り合う内輪ボール溝３２間に形成された突部３３の外輪奥側の外周面に、外輪開口側の外周面３１の曲率半径ｒよりも大きい曲率半径Ｒで形成された外方盛り上げ部３４を有する。保持器５０には、外方盛り上げ部３４との干渉を回避するように外輪奥側に薄肉部５５を設ける。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向一方に開口部を有する有底筒状に形成されて凹球面状内周面に軸方向に延びる複数の外輪ボール溝を有する外輪と、
前記外輪の内側に設けられて凸球面状外周面に軸方向に延びる複数の内輪ボール溝を有する内輪と、
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、
環状に形成されて周方向に前記ボールをそれぞれ収容する複数の窓部を有し、前記外輪と前記内輪との間に設けられた保持器と、
を備えたボール型等速ジョイントにおいて、
前記外輪の奥側の内周面に開口側の内周面よりも曲率半径が小さくされて形成された内方盛り上げ部を有する構成、および、前記内輪の外輪奥側の外周面に外輪開口側の外周面よりも曲率半径が大きくされて形成された外方盛り上げ部を有する構成のうちの少なくとも一方の構成を有し、
前記保持器は、前記内方盛り上げ部および前記外方盛り上げ部との干渉を回避するように外輪奥側に薄肉部が形成されているボール型等速ジョイント。
【請求項２】
前記保持器は、隣り合う前記窓部の間に位置する複数の柱部を有し、前記薄肉部は、周方向において前記柱部が存在する部位に軸方向に延在している、請求項１に記載のボール型等速ジョイント。
【請求項３】
前記柱部の外輪開口側端部は、前記薄肉部よりも肉厚が厚くされている、請求項２に記載の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、車両の駆動力伝達軸部に使用されるボール型等速ジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のボール型等速ジョイントとして、例えば特許文献１などに記載されているものが知られている。このボール型等速ジョイントは、軸方向一方に開口部を有する有底筒状に形成されて凹球面状の内周面に軸方向に延びる複数の外輪ボール溝を有する外輪と、外輪の内側に配設されて凸球面状の外周面に軸方向に延びる複数の内輪ボール溝を有する内輪と、外輪ボール溝および内輪ボール溝を転動し、外輪と内輪との間でトルクを伝達する複数のボールと、環状に形成されて周方向にボールをそれぞれ収容する複数の窓部を有し、外輪と内輪との間に配設された保持器と、を備えている。
【０００３】
そして、外輪と内輪との間に介在する保持器は、外輪の凹球面状の内周面と符合する凸球面状の外周面、および内輪の凸球面状の外周面と符合する凹球面状の内周面を有する。また、外輪ボール溝および内輪ボール溝は、軸方向において円弧状に形成されており、それらの曲率中心は、ジョイント中心から互いに逆方向に等距離、軸方向にオフセットされている。これにより、外輪ボール溝および内輪ボール溝は、外輪の開口側から奥側に向かって深さが徐々に浅くなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０７５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のボール型等速ジョイントは、車両においてドライブシャフトのアウトボードジョイントとして使用されており、通常、車両のフロント側に設置されるボール型等速ジョイントは、前輪の操舵に対応可能なように、最大ジョイント作動角が４６°程度に大きく設定されている。そのため、大きなジョイント作動角が付与された際には、特に内輪ボール溝において、浅い側（外輪奥側）の端部付近に転動したボールの内輪ボール溝との接触面（接触楕円）がはみ出してしまう。
【０００６】
このとき、車両の急発進等によって過大トルクが負荷された場合、ボールの接触楕円がはみ出していることで内輪ボール溝のエッジの応力が高くなり、その結果、内輪ボール溝が変形して内輪の外周面に盛り上がり部が発生する。この盛り上がり部が発生すると、保持器の内周面と内輪の外周面との間での保持器の摺動抵抗が増大し、保持器の隣り合う窓部間に位置する柱部の応力が増加するため、保持器の寿命が低下することとなる。このため、ボール型等速ジョイントのサイズアップをすることにより、内輪ボール溝のエッジの応力を抑えざるを得ず、ジョイント重量の増大の原因となっていた。
【０００７】
なお、大きなジョイント作動角が付与された際には、外輪ボール溝においても、内輪ボール溝の場合と同様に、浅い側（外輪奥側）の端部付近に転動したボールの外輪ボール溝との接触面（接触楕円）がはみ出してしまう現象が発生する。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、外輪と内輪が大きなジョイント作動角をとった時に、外輪ボール溝および内輪ボール溝の浅い側（外輪奥側）の端部付近に転動したボールの接触楕円のはみ出しを防止して、外輪および内輪と保持器との摺動抵抗の増大を回避し得るようにし、ジョイントのサイズアップをすることなく、保持器の寿命低下を回避できるようにしたボール型等速ジョイントを提供することを解決すべき課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（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を有する有底筒状に形成されて凹球面状内周面に軸方向に延びる複数の外輪ボール溝を有する外輪と、前記外輪の内側に設けられて凸球面状外周面に軸方向に延びる複数の内輪ボール溝を有する内輪と、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、環状に形成されて周方向に前記ボールをそれぞれ収容する複数の窓部を有し、前記外輪と前記内輪との間に設けられた保持器と、を備えたボール型等速ジョイントにおいて、前記外輪の奥側の内周面に開口側の内周面よりも曲率半径が小さくされて形成された内方盛り上げ部を有する構成、および、前記内輪の外輪奥側の外周面に外輪開口側の外周面よりも曲率半径が大きくされて形成された外方盛り上げ部を有する構成のうちの少なくとも一方の構成を有し、前記保持器は、前記内方盛り上げ部および前記外方盛り上げ部との干渉を回避するように外輪奥側に薄肉部が形成されている。
【００１０】
（請求項２）また、前記保持器は、隣り合う前記窓部の間に位置する複数の柱部を有し、前記薄肉部は、周方向において前記柱部が存在する部位に軸方向に延在しているようにしてもよい。
【００１１】
（請求項３）また、前記柱部の外輪開口側端部は、前記薄肉部よりも肉厚が厚くされているようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
（請求項１）本発明によれば、外輪の奥側の内周面に開口側の内周面よりも曲率半径が小さくされて形成された内方盛り上げ部を有する構成、および、内輪の外輪奥側の外周面に外輪開口側の外周面よりも曲率半径が大きくされて形成された外方盛り上げ部を有する構成のうちの少なくとも一方を有し、保持器は、内方盛り上げ部および外方盛り上げ部との干渉を回避するように外輪奥側に薄肉部が形成されている。即ち、本発明では、外輪に内方盛り上げ部が設けられている場合には、外輪ボール溝の浅い側（外輪奥側）の端部付近の溝深さが深くなるようにされ、また、内輪に外方盛り上げ部が設けられている場合には、内輪ボール溝の浅い側（外輪奥側）の端部付近の溝深さが深くなるようにされている。そのため、ボール型等速ジョイントに大きなジョイント作動角θが付与された際には、外輪ボール溝の外輪奥側および内輪ボール溝の外輪奥側でのボールの接触楕円のはみ出しを防止することできる。これにより、外輪および内輪と保持器との摺動抵抗の増大を回避することができるので、ジョイントのサイズアップをすることなく、保持器の寿命低下を回避することができる。
【００１３】
（請求項２）また、保持器は、隣り合う窓部の間に形成される複数の柱部を有し、薄肉部は、周方向において柱部が存在する部位に軸方向に延在していることにより、外輪の内方盛り上げ部および内輪の外方盛り上げ部と保持器との干渉をより確実に回避することができる。
【００１４】
（請求項３）また、柱部の外輪開口側端部は、薄肉部よりも肉厚が厚くされていることにより、保持器の最弱部となる柱部の外輪開口側端部の十分な強度を確保することができる。これにより、保持器の寿命低下をより確実に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係るボール型等速ジョイントの最大ジョイント角θをとった状態でボール溝の部位を軸方向に切断した断面図である。
【図２】実施形態に係るボール型等速ジョイントの最大ジョイント角θをとった状態で隣接するボール溝間の部位を軸方向に切断した断面図である。
【図３】実施形態に係る保持器の軸方向に沿う部分断面図である。
【図４】実施形態に係る内輪の軸方向に沿う部分断面図である。
【図５】実施形態に係るボール型等速ジョイントにおいてボールと内輪ボール溝との接触楕円の軌跡を示す図１の部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のボール型等速ジョイントを具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
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。）について図１〜図５を参照して説明する。なお、以下の説明において、外輪２０の開口側（外輪開口側）とは、図１の右側を意味し、外輪２０の奥側（外輪奥側）とは、図１の左側を意味する。
【００１８】
本実施形態の等速ジョイント１０は、図１および図２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、車両においてフロント側に設置される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。そのため、等速ジョイント１０の最大ジョイント作動角は、４６°程度の大きい角度範囲となるように設定されている。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３２を有する内輪３０と、複数のボール４０と、保持器５０と、から構成されている。以下、各構成部品について詳細に説明する。
【００１９】
外輪２０は、図１の右側に開口部を有するカップ状（有底筒状）に形成されている。この外輪２０のカップ底部の外方（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、他の動力伝達軸に連結される。外輪２０の内周面２２は、凹球面状に形成されている。具体的には、外輪２０の凹球面状内周面２２は、外輪軸線Ｌ１と内輪軸線Ｌ２との交点Ｏを曲率中心として描かれる球面の一部により形成されており、外輪軸方向に切断した断面で見た場合に円弧凹状に形成されている。
【００２０】
外輪２０の凹球面状内周面２２には、外輪軸直交方向断面がほぼ円弧凹状の複数の外輪ボール溝２３が、ほぼ外輪軸方向に延びるように円弧状に形成されている。これら複数（本実施形態では６本）の外輪ボール溝２３は、径方向に切断した断面で見た場合に、周方向に等間隔（本実施形態においては６０°間隔）に形成されている。ここで、外輪軸方向とは、外輪２０の中心軸を通る方向、即ち、外輪２０の回転軸方向を意味する。
【００２１】
外輪ボール溝２３の溝底２３ａは、外輪軸線Ｌ１上で交点Ｏから外輪２０の開口側へ所定距離オフセットした点ａを曲率中心として描かれる円弧状の曲線により形成されている。これにより、外輪ボール溝２３は、外輪開口側から外輪奥側に向かって深さが徐々に浅くなるように形成されている。
【００２２】
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３１は、凸球面状に形成されている。具体的には、内輪３０の凸球面状外周面３１は、外輪軸線Ｌ１と内輪軸線Ｌ２との交点Ｏを曲率中心として描かれる球面の一部により形成されており、内輪軸方向に切断した断面で見た場合に、凸状の部分球面状に形成されている。
【００２３】
内輪３０の外周面には、内輪軸直交方向断面がほぼ円弧凹状の複数の内輪ボール溝３２が、ほぼ内輪軸方向に延びるように円弧状に形成されている。これら複数（本実施形態では６本）の内輪ボール溝３２は、径方向に切断した断面で見た場合に、周方向に等間隔（本実施形態では６０度間隔）に、且つ、外輪２０に形成される外輪ボール溝２３と同数形成されている。つまり、それぞれの内輪ボール溝３２が、外輪２０のそれぞれの外輪ボール溝２３に対向するように位置する。
【００２４】
内輪ボール溝３２の溝底３２ａは、内輪軸線Ｌ２上で交点Ｏから外輪奥側へ所定距離オフセットした点ｂを曲率中心として描かれる円弧状の曲線により形成されている。これにより、内輪ボール溝３２は、外輪開口側から外輪奥側に向かって深さが徐々に浅くなるように形成されている。なお、点ｂの交点Ｏからのオフセット距離は、点ａの交点Ｏからのオフセット距離と同じである。
【００２５】
隣り合う内輪ボール溝３２の間には、内輪ボール溝３２の溝底３２ａから凸球面状外周面３１までの内輪ボール溝３２の深さに相当する分だけ径方向外方に突出する突部３３がそれぞれ形成されている。そして、それぞれの突部３３の外輪奥側の端部には、凸球面状外周面３１よりも径方向外方に盛り上がった外方盛り上げ部３４が設けられている。この外方盛り上げ部３４の外周面は、図４に示すように、凸球面状外周面３１を形成する球面の曲率半径ｒよりも所定量大きい曲率半径Ｒの凸球面により形成されている。
【００２６】
このように外方盛り上げ部３４が設けられていることによって、内輪ボール溝３２の溝深さが浅い側（外輪奥側）の溝深さが外方盛り上げ部３４の厚み分だけ深くされている。これにより、内輪ボール溝３２の外輪奥側の端部付近に転動したボール４０と内輪ボール溝３２との楕円形状の接触面（接触楕円Ｍ１）が内輪ボール溝３２からはみ出さないようにされている（図５参照）。
【００２７】
なお、内輪軸方向において、外方盛り上げ部３４が設けられる範囲、即ち、ボール４０の接触楕円Ｍ１が内輪ボール溝３２からはみ出す範囲は、点ｂの位置（交点Ｏからのオフセット距離）によって変化するので、点ｂの位置に応じて適宜設定される。例えば、交点Ｏからのオフセット距離が大きくなる程、内輪ボール溝３２の外輪奥側端部の溝深さは浅くなるので、内輪軸方向のより広い範囲に外方盛り上げ部３４を設けることとなる。本実施形態の場合、外方盛り上げ部３４は、各突部３３の内輪軸方向全長の約１／３の範囲に設けられている。
【００２８】
内輪３０の内周面には、内輪軸方向に延びる内周スプライン３５が形成されている。この内周スプライン３５は、動力伝達軸３６の外周スプラインに嵌合（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、即ち、内輪３０の回転軸方向を意味する。
【００２９】
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３２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３２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。
【００３０】
保持器５０は、図１〜図３に示すように、円環状に形成され、その周方向に等間隔に配置された複数の窓部５３を有する。窓部５３は、保持器５０の厚さ方向に貫通するほぼ矩形の貫通孔であり、ボール４０と同数（本実施形態では６個）形成されている。この保持器５０は、外輪２０の凹球面状内周面２２と内輪３０の凸球面状外周面３１との間に配置されている。そして、それぞれの窓部５３には、外輪ボール溝２３および内輪ボール溝３２に配置されたボール４０が１つずつ収容されている。図３に示すように、それぞれの窓部５３の４箇所の角部には、円弧凹状Ｒが設けられている。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５４の強度向上が図られている。なお、この保持部５０は、柱部５４の外輪開口側の付け根付近が応力集中による最弱部となる。
【００３１】
保持器５０の外周面５１は、その全体が外輪２０の凹球面状内周面２２にほぼ対応する部分球面状、即ち凸球面状に形成されている。この外周面５１は、外輪軸線Ｌ１と内輪軸線Ｌ２との交点Ｏを中心とする球面により形成されている。一方、保持器５０の内周面５２は、内輪３０の凸球面状外周面３１にほぼ対応する部分球面状、即ち凹球面状に形成されている。この場合、内輪３０の外輪奥側の凸球面状外周面３１に外方盛り上げ部３４が設けられていることに対応して、保持器５０の外輪奥側には、外方盛り上げ部３４との干渉を回避するように薄肉部５５が形成されている。
【００３２】
そして、保持器５０の外輪開口側には、内輪３０の外方盛り上げ部３４以外の部位の凸球面状外周面３１に対応して、薄肉部５５よりも厚くされた厚肉部５６が形成されている。薄肉部５５と厚肉部５６は、薄肉部５５から厚肉部５６に向かって肉厚が徐々に厚くなるように傾斜する傾斜部５７により連結されている。本実施形態では、保持器５０の軸方向において、薄肉部５５は約６５％の範囲に設けられ、厚肉部５６は約２０％の範囲に設けられ、傾斜部５７は約１５％の範囲に設けられている。即ち、保持器５０の最弱部である、柱部５４の外輪開口側の付け根付近が、厚肉部５６または傾斜部５７に含まれるようにされている。これにより、それぞれの柱部５４の強度向上が図られている。なお、薄肉部５５および厚肉部５６の内周面は、外輪軸線Ｌ１と内輪軸線Ｌ２との交点Ｏを中心とする球面によりそれぞれ形成されている。
【００３３】
以上のように構成された本実施形態の等速ジョイント１０は、車両においてフロント側に設置されるドライブシャフトのアウトボードジョイントとして使用される。そして、図５に示すように、等速ジョイント１０に大きなジョイント作動角θが付与された状態で、内輪ボール溝３２の溝深さが浅い側（外輪奥側）にボール４０が転動した際にも、内輪３０に外方盛り上げ部３４が設けられていることによって内輪ボール溝３２の溝深さが深くされているので、ボール４０の接触楕円Ｍ１のはみ出しが確実に防止される。これにより、内輪３０と保持器５０との摺動不良の発生が回避され、保持器５０の寿命低下が回避される。
【００３４】
以上のように、本実施形態の等速ジョイント１０によれば、内輪３０は、外輪奥側の外周面に外輪開口側の凸球面状外周面３１よりも曲率半径が大きくされて形成された外方盛り上げ部３４を有し、保持器５０は、外方盛り上げ部３４との干渉を回避するように外輪奥側に薄肉部５５が形成されている。そのため、ボール型等速ジョイント１０に大きなジョイント作動角θが付与された際に、内輪ボール溝３２の外輪奥側でのボール４０の接触楕円Ｍ１のはみ出しを防止することできる。これにより、外輪２０の外輪ボール溝２３に比べて内輪ボール溝３２のエッジ変形が発生し易い内輪３０と保持器５０との摺動抵抗の増大を回避することができるので、ジョイントのサイズアップをすることなく、保持器５０の寿命低下を回避することができる。
【００３５】
また、本実施形態の保持器５０は、隣り合う窓部５３の間に形成される複数の柱部５４を有し、薄肉部５５は、周方向において柱部５４が存在する部位に軸方向に延在している。これにより、内輪３０の外方盛り上げ部３４と保持器５０との干渉をより確実に回避することができる。
【００３６】
また、本実施形態では、柱部５４の外輪開口側端部が、薄肉部５５よりも肉厚が厚くされているので、保持器５０の最弱部となる柱部５４の外輪開口側端部の十分な強度を確保することができる。これにより、保持器５０の寿命低下をより確実に回避することができる。
【００３７】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。
【００３８】
例えば、上記の実施形態では、内輪３０（突部３３）の外輪奥側の外周面に外方盛り上げ部３４を設けるようにしていたが、外輪２０の奥側の内周面に、凹球面状内周面２２よりも径方向内方に突出する内方盛り上げ部を設けるようにしてもよい。外輪２０に設けられる内方盛り上げ部は、内輪３０の外方盛り上げ部３４に代えて設けてもよく、内輪３０の外方盛り上げ部３４と共に設けてもよい。即ち、外方盛り上げ部３４と内方盛り上げ部は、それらのうちの少なくなくとも一方を設けるようにすればよい。なお、外輪２０に内方盛り上げ部を設けた場合には、この内方盛り上げ部との干渉を回避するために、保持器５０の外周側を除去するようにして薄肉部５５が形成される。
【００３９】
また、上記の実施形態では、バーフィールド型（ＢＪ）やアンダカットフリー型（ＵＦＪ）等のジョイント中心固定式ボール型等速ジョイントに本発明を適用した例を説明したが、この他に、例えばダブルオフセット型（ＤＯＪ）やクロスグルーブ型（ＶＬ）等のジョイント中心移動式ボール型等速ジョイントにも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０：ボール型等速ジョイント、  ２０：外輪、  ２１：連結軸、  ２２：凹球面状内周面、  ２３：外輪ボール溝、  ３０：内輪、  ３１：凸球面状外周面、  ３２：内輪ボール溝、  ３３：突部、  ３４：外方盛り上げ部、  ３５：内周スプライン、  ３６：動力伝達軸、  ４０：ボール、  ５０：保持器、  ５１：外周面、  ５２：内周面、  ５３：窓部、  ５４：柱部、  ５５：薄肉部、  ５６：厚肉部、  ５７：傾斜部、  Ｌ１：外輪軸線、  Ｌ２：内輪軸線、  ｒ：凸球面状外周面の曲率半径、  Ｒ：外方盛り上げ部の外周面の曲率半径。
【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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