(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心部にセレーション孔を有する内輪と、この内輪の外周面の円周方向に互いに離隔した位置に存在する８個所に、それぞれ円周方向に対し直角方向に形成された断面円弧形の内側係合溝と、上記内輪の周囲に設けられた外輪と、この外輪の内周面で上記各内側係合溝と対向する位置に、円周方向に対し直角方向に形成された断面円弧形の外側係合溝と、上記内輪の外周面と外輪の内周面との間に挟持され、上記内側、外側両係合溝に整合する位置にそれぞれ円周方向に長い８個のポケットを形成した保持器と、これら各ポケットの内側に１個ずつ保持された状態で内側、外側両係合溝に沿う転動を自在とされた、８個のボールとから成り、これら各ボールを、上記内輪の中心軸と上記外輪の中心軸との軸交角を二等分し、これら両中心軸を含む平面に対し直交する二等分面内に配置した等速ジョイントに於いて、上記８個のボールのピッチ円直径をＤP とし、これら各ボールの直径をＤB とし、上記セレーション孔の内周面に設けた雌セレーションのピッチ円直径をＤS とした場合に、３．５≦ＤP ／ＤB ≦３．９、２．０≦ＤP ／ＤS ≦２．２、０．５１≦ＤB ／ＤS ≦０．６３の関係を何れも満たすと共に、上記外輪の開口周縁部に、上記各外側係合溝と軸方向に連続する凹部を全周に亙り設けており、この凹部と上記外輪の軸方向内端面との連続部と、この凹部とこの外輪の内周面のうちで上記各外側係合溝同士の間部分に存在する肩面との連続部とを通過する、仮想円すい面の母線よりも径方向外方に、上記凹部と上記各外側係合溝の開口端縁部との連続部が配置されている事を特徴とする等速ジョイント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係る等速ジョイントは、例えば独立懸架式サスペンションに駆動輪を支持する為の転がり軸受ユニットに一体的に組み込み、トランスミッションから駆動輪に駆動力を伝達するのに利用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のトランスミッションと、独立懸架式サスペンションにより支持した駆動輪との間には等速ジョイントを設けて、デファレンシャルギヤと駆動輪との相対変位や車輪に付与された舵角に拘らず、エンジンの駆動力を駆動輪に、全周に亙り同一角速度で伝達自在としている。この様な部分に使用される等速ジョイントとして従来から、例えば実開昭５７−１４５８２４〜５号公報、同５９−１８５４２５号公報、同６２−１２０２１号公報等に記載されたものが知られている。
【０００３】
この様な従来から知られた等速ジョイント１は、例えば図６〜８に示す様に、内輪２と外輪３との間の回転力伝達を６個のボール４、４を介して行なう様に構成している。上記内輪２は、トランスミッションにより回転駆動される一方の軸５の外端部に固定する。この為、上記内輪２の中心部には、この軸５の端部に形成した雄スプライン部を係合させる為のスプライン孔３１を設けている。又、上記外輪３は、駆動輪を結合する他方の軸６の内端部に固定する。上記内輪２の外周面２ａには、断面円弧形の内側係合溝７、７を６本、円周方向等間隔に、それぞれ円周方向に対し直角方向に形成している。又、上記外輪３の内周面３ａで、上記各内側係合溝７、７と対向する位置には、やはり断面円弧形の外側係合溝８、８を６本、円周方向に対し直角方向に形成している。
【０００４】
又、上記内輪２の外周面２ａと外輪３の内周面３ａとの間には、断面が円弧状で全体が円環状の保持器９を挟持している。この保持器９の円周方向６箇所位置で、上記内側、外側両係合溝７、８に整合する位置には、それぞれポケット１０、１０を形成し、各ポケット１０、１０の内側にそれぞれ１個ずつ、合計６個のボール４、４を保持している。これらのボール４、４は、それぞれ上記各ポケット１０、１０に保持された状態で、上記内側、外側両係合溝７、８に沿い転動自在である。
【０００５】
上記各ポケット１０、１０は図８に示す様に、円周方向に長い矩形とし、次述する軸交角αの変化に伴って、円周方向に隣り合うボール４、４同士の間隔が変化した場合でも、この変化を吸収できる様にしている。即ち、上記内側係合溝７、７の底面７ａ、７ａ同士の位置関係、並びに上記各外側係合溝８、８の底面８ａ、８ａ同士の位置関係は、図９に一点鎖線で示す様に、地球儀の経線の如き関係になっている。上記内輪２の中心軸と外輪３の中心軸とが一致している（軸交角α＝１８０°）場合に上記各ボール４、４は、図９に二点鎖線で示した、地球儀の赤道に対応する位置の近傍に存在する。これに対して、上記内輪２の中心軸と外輪３の中心軸とが不一致になる（軸交角α＜１８０°）と、等速ジョイント１の回転に伴って上記各ボール４、４が、図９の上下方向に往復変位（地球儀の北極方向と南極方向とに交互に変位）する。この結果、円周方向に隣り合うボール４、４同士の間隔が拡縮するので、上記各ポケット１０、１０を、それぞれ円周方向に長い矩形として、上記間隔の拡縮を行なえる様にしている。尚、上記内側係合溝７、７の底面７ａ、７ａと上記各外側係合溝８、８の底面８ａ、８ａとは、前述の説明から明らかな通り、互いに同心ではない。従って、上記経線に相当する線は、これら各係合溝７、８毎に、互いに少しずれた位置に存在する。
【０００６】
更に、図６に示す様に、前記一方の軸５と他方の軸６との変位に拘らず、上記各ボール４、４を、これら両軸５、６の軸交角α、即ち、上記一方の軸５の中心線ａと他方の軸６の中心線ｂとの交点ｏで両線ａ、ｂのなす角度αを二等分する、二等分面ｃ内に配置している。この為に、上記内側係合溝７、７の底面７ａ、７ａは、上記中心線ａ上で、上記交点ｏからｈだけ離れた点ｄを中心とする球面上に位置させ、上記外側係合溝８、８の底面８ａ、８ａは、上記中心線ｂ上で、上記交点ｏからｈだけ離れた点ｅを中心とする球面上に位置させている。但し、前記内輪２の外周面２ａ、外輪３の内周面３ａ、並びに前記保持器９の内外両周面は、それぞれ上記交点ｏを中心とする球面上に位置させて、上記内輪２の外周面２ａと保持器９の内周面との摺動、並びに外輪３の内周面３ａと保持器９の外周面との摺動を自在としている。
【０００７】
上述の様に構成する等速ジョイント１の場合、上記一方の軸５により内輪２を回転させると、この回転運動は６個のボール４、４を介して外輪３に伝達され、他方の軸６が回転する。両軸５、６同士の位置関係（上記軸交角α）が変化した場合には、上記各ボール４、４が内側、外側両係合溝７、８に沿って転動し、上記一方の軸５と他方の軸６との変位を許容する。
【０００８】
等速ジョイントの基本的な構造及び作用は上述の通りであるが、この様な等速ジョイントと、車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為の車輪用転がり軸受ユニットとを一体的に組み合わせる事が、近年研究されている。即ち、自動車の車輪を懸架装置に回転自在に支持する為には、外輪と内輪とを転動体を介して回転自在に組み合わせた車輪用転がり軸受ユニットを使用する。この様な車輪用転がり軸受ユニットと上述の様な等速ジョイントとを一体的に組み合わせれば、これら車輪用転がり軸受ユニットと等速ジョイントとを、全体として小型且つ軽量に構成できる。この様な車輪用転がり軸受ユニットと等速ジョイントとを一体的に組み合わせた、所謂第四世代のハブユニットと呼ばれる車輪用転がり軸受ユニットとして従来から、特開平７−３１７７５４号公報に記載されたものが知られている。
【０００９】
図１０は、この公報に記載された従来構造を示している。車両への組み付け状態で、懸架装置に支持した状態で回転しない外輪１１は、外周面にこの懸架装置に支持する為の第一の取付フランジ１２を、内周面に複列の外輪軌道１３、１３を、それぞれ有する。上記外輪１１の内側には、第一、第二の内輪部材１４、１５を組み合わせて成るハブ１６を配置している。このうちの第一の内輪部材１４は、外周面の一端寄り（図１０の左寄り）部分に車輪を支持する為の第二の取付フランジ１７を、同じく他端寄り（図１０の右寄り）部分に第一の内輪軌道１８を、それぞれ設けた円筒状に形成している。これに対して、上記第二の内輪部材１５は、一端部（図１０の左端部）を、上記第一の内輪部材１４を外嵌固定する為の円筒部１９とし、他端部（図１０の右端部）を等速ジョイント１ａの外輪３Ａとし、中間部外周面に第二の内輪軌道２０を設けている。そして、上記各外輪軌道１３、１３と上記第一、第二の内輪軌道１８、２０との間にそれぞれ複数個ずつの転動体２１、２１を設ける事により、上記外輪１１の内側に上記ハブ１６を、回転自在に支持している。
【００１０】
又、上記第一の内輪部材１４の内周面と上記第二の内輪部材１５の外周面との互いに整合する位置には、それぞれ係止溝２２、２３を形成すると共に、止め輪２４を、これら両係止溝２２、２３に掛け渡す状態で設けて、上記第一の内輪部材１４が上記第二の内輪部材１５から抜け出るのを防止している。更に、上記第二の内輪部材１５の一端面（図１０の左端面）外周縁部と、上記第一の内輪部材１４の内周面に形成した段部２５の内周縁部との間に溶接２６を施して、上記第一、第二の内輪部材１４、１５同士を結合固定している。
【００１１】
更に、上記外輪１１の両端開口部と上記ハブ１６の中間部外周面との間には、ステンレス鋼板等の金属製で略円筒状のカバー２７ａ、２７ｂと、ゴム、エラストマー等の弾性材製で円環状のシールリング２８ａ、２８ｂとを設けている。これらカバー２７ａ、２７ｂ及びシールリング２８ａ、２８ｂは、上記複数の転動体２１、２１を設置した部分と外部とを遮断し、この部分に存在するグリースが外部に漏出するのを防止すると共に、この部分に雨水、塵芥等の異物が侵入する事を防止する。又、上記第二の内輪部材１５の中間部内側には、この第二の内輪部材１５の内側を塞ぐ隔板部２９を設けて、この第二の内輪部材１５の剛性を確保すると共に、この第二の内輪部材１５の先端（図１０の左端）開口からこの第二の内輪部材１５の内側に入り込んだ異物が、前記等速ジョイント１ａ部分にまで達する事を防止している。尚、この等速ジョイント１ａは、前述の図６〜８に示した等速ジョイント１と同様に構成している。
【００１２】
上述の様に構成する車輪用転がり軸受ユニットを車両に組み付ける際には、第一の取付フランジ１２により外輪１１を懸架装置に支持し、第二の取付フランジ１７により駆動輪である車輪を第一の内輪部材１４に固定する。又、エンジンによりトランスミッションを介して回転駆動される、図示しない駆動軸の先端部を、等速ジョイント１ａを構成する内輪２の内側にスプライン係合させる。自動車の走行時には、この内輪２の回転を、複数のボール４、４を介して第二の内輪部材１５を含むハブ１６に伝達し、上記車輪を回転駆動する。
【００１３】
上述の様な第四世代のハブユニットをより小型化する為には、上記等速ジョイント１ａを構成する複数個のボール４、４の外接円の直径を小さくする事が有効である。そして、この外接円の直径を小さくする為、上記各ボール４、４の直径を小さくし、しかも上記等速ジョイント１ａにより伝達可能なトルクを確保する為には、上記ボール４、４の数を増やす必要がある。又、この様な事情によりボール４、４の数を増やした場合でも、これら各ボール４、４を保持する保持器９の耐久性を確保する為には、この保持器９に設けた複数のポケット１０、１０同士の間に存在する柱部３０、３０（図７、８、１１〜１４参照）の円周方向に亙る長さ寸法を確保する必要がある。何となれば、これら各柱部３０、３０の円周方向に亙る長さ寸法が不十分であると、上記保持器９の強度が不足し、長期間に亙る使用に伴って、上記各ポケット１０、１０の周縁部から亀裂等の損傷が発生する可能性が生じる為である。但し、これら各柱部３０、３０の長さ寸法を大きくする事は、ボール４、４との干渉防止の面から規制を受ける。即ち、第一として上記各ポケット１０、１０の円周方向に亙る長さは、上記等速ジョイント１ａをジョイント角（内輪２の中心軸と外輪３Ａの中心軸との位置関係が直線状態からずれた角度。図６に示した軸交角αの補角。）を付した状態で回転させた場合に、上記各ボール４、４が上記保持器９の円周方向に変位できる大きさである必要がある。又、第二として上記長さは、上記等速ジョイント１ａを組み立てるべく、内輪２と外輪３Ａと保持器９とを組み合わせた後、この保持器９、９のポケット１０、１０内に、上記各ボール４、４を組み込める大きさでなければならない。
【００１４】
この様な点を考慮しつつ、上記ボール４、４の数を６個よりも多くし、上記各柱部３０、３０の長さ寸法を大きくする構造として、特開平９−１７７８１４号公報には、図１１〜１４に示す様な等速ジョイント１ｂが記載されている。この公報に記載された等速ジョイント１ｂは、内輪２と外輪３との間の回転力伝達を８個のボール４、４を介して行なう様に構成している。そして、この公報に記載された構造の場合には、保持器９ａの円周方向８個所に、円周方向に亙る長さ寸法が大きいポケット１０ａ、１０ａと長さ寸法が短いポケット１０ｂ、１０ｂとを互いに等間隔に（分割ピッチ角を互いに等しくして）、且つ交互に配置している。これら２種類のポケット１０ａ、１０ｂのうち、長さ寸法が短いポケット１０ｂ、１０ｂは、ジョイント角を最大にしての上記等速ジョイント１ｂの使用状態でも、これら各ポケット１０ｂ、１０ｂの長さ方向両端部内側面とこれら各ポケット１０ｂ、１０ｂ内に保持されたボール４、４の転動面とが干渉しない大きさにしている。これに対して、長さ寸法が長いポケット１０ａ、１０ａは、上記各ポケット１０ｂ、１０ｂ内に上記各ボール４、４を組み込むべく、上記内輪２の中心軸と上記外輪３の中心軸とを、上記使用状態でのジョイント角の最大値を越えて傾斜させた状態でも、上記各ポケット１０ａ、１０ａの長さ方向両端部内側面と、既にこれら各ポケット１０ａ、１０ａ内に組み込んであるボール４、４とが干渉しない大きさにしている。
【００１５】
上述の様に構成される、前記特開平９−１７７８１４号公報に記載された等速ジョイントによれば、長さ寸法が長いポケット１０ａ、１０ａにボール４、４を組み込んだ後、長さ寸法が短いポケット１０ｂ、１０ｂ内にボールを組み込む事により、総てのポケット１０ａ、１０ｂ内にボール４、４を組み込める。即ち、これら各ポケット１０ａ、１０ｂ内にボール４、４を組み込む際には、図１４に示す様に、上記内輪２の中心軸と上記外輪３の中心軸とを、上記使用状態でのジョイント角の最大値を越えて傾斜させた状態で行なう。長さ寸法が長いポケット１０ａ、１０ａにボール４、４を組み込む際には、これら各ポケット１０ａ、１０ａの端部と、上記内輪２の外周面に形成した内側係合溝７、７の端部とが、上記ボール４、４の１個分以上整合する。従って、これら各ポケット１０ａ、１０ａ内へのボール４、４の組み込みを確実に行なえる。次いで、長さ寸法が短い４個のポケット１０ｂ、１０ｂ内にボール４、４を組み込むべく、上記内輪２の中心軸と上記外輪３の中心軸とを図１４に示す様に傾斜させると、既に上記長さ寸法が長いポケット１０ａ、１０ａ内に組み込んであるボール４、４が、図１３に鎖線矢印で示す様に、長さ寸法が短いポケット１０ｂ、１０ｂに近づく方向に、上記各ポケット１０ａ、１０ａ内で変位する。そして、上記長さ寸法が短い各ポケット１０ｂ、１０ｂの中央部と、上記内輪２の外周面に形成した内側係合溝７、７の端部とが整合する。従って、これら各ポケット１０ｂ、１０ｂ内へのボール４、４の組み込みを確実に行なえる。
【００１６】
更に、特開平９−３１７７８３号公報には、８個のボールを組み込んだ等速ジョイントに於いて、これら８個のボールのピッチ円直径ＤP とこれら各ボールの直径ＤB との関係、並びに、上記等速ジョイントを構成する外輪の外径ＤO と内輪の中心部に形成したセレーション孔の内周面に形成した雌セレーションのピッチ円直径ＤS との関係を規制する事が記載されている。即ち、この公報に記載された発明の場合には、３．３≦ＤP ／ＤB ≦５．０とし、２．５≦ＤO ／ＤS ≦３．５とするとしている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特開平９−３１７７８３号公報に記載された発明の様に、ボールのピッチ円直径ＤP とボールの直径ＤB との関係、並びに外輪の外径ＤO と雌セレーションのピッチ円直径ＤS との関係を規制するだけでは、等速ジョイントの強度・耐久性を確保しつつ小型化を図るには不十分である。特に、等速ジョイントのトルク容量を決める、セレーション孔の内周面に形成した雌セレーションのピッチ円直径ＤS と、等速ジョイントの耐久性に大きな影響を与える上記ボールの直径ＤB 、並びにボールのピッチ円直径ＤP と各ボールの直径ＤB との関係は、保持器に設けた柱部の強度を十分考慮した関係にしなければならない。
【００１８】
これに対して、仮に従来から一般的に実施されていた、６個のボールを組み込んだ等速ジョイントに対して、ボールの数を８個に増やす事により等速ジョイントを構成する外輪の外径を７％小型化する事を考えた場合、上記特開平９−３１７７８３号公報に記載された発明の様に、ボールのピッチ円直径ＤP と各ボールの直径ＤB との比を５．０とすると、各ボールの直径ＤB が小さくなり過ぎて、ボールと外側係合溝及び内側係合溝の内側面との接触面圧が、６個のボールを組み込んだ等速ジョイントに比べて大幅に高くなり、耐久性を損なう。反対に、上記ボールのピッチ円直径ＤP と各ボールの直径ＤB との比を３．３とした場合には、各ボールの直径ＤB が大きい為、保持器の柱部の長さが小さくなり、保持器の強度、耐久性が低下する。
【００１９】
又、上記特開平９−３１７７８３号公報に記載された発明では、外輪の外径ＤO と内輪の中心部に形成したセレーション孔の内周面に形成した雌セレーションのピッチ円直径ＤS との比を２．５〜３．５としているが、等速ジョイントを小型化するには、ボールのピッチ円直径ＤP を内輪及び外輪に対して、どの位置に設定するかが重要である。更に、この場合に上記各ボールの直径ＤB をどの程度に設定するかも重要である。
【００２０】
例えば、ボールのピッチ円直径ＤP を大きくすれば、内輪の肉厚が大きくなって、内輪の強度並びに耐久性が高くなり、又、保持器の柱部の長さも大きくなって、保持器の強度並びに耐久性も高くなる。しかし外輪の肉厚が薄くなって、外輪の強度並びに耐久性が低下する。逆にボールのピッチ円直径ＤP を小さくすれば、内輪の肉厚が薄くなり、内輪の強度並びに耐久性が低下し、又、保持器の柱部の長さも小さくなり保持器の強度並びに耐久性も低下する。
この様な事情に鑑みて本発明は、構成各部材の強度並びに耐久性を、現在一般的に使用されている、ボールを６個組み込んだ構造のものと同等に保ちつつ、等速ジョイントの小型化を実現すべく発明したものである。
【００２１】
【課題を解決する為の手段】
本発明の等速ジョイントは、前述した従来の等速ジョイントと同様に、中心部にセレーション孔を有する内輪と、この内輪の外周面の円周方向に互いに離隔した位置に存在する８個所に、それぞれ円周方向に対し直角方向に形成された断面円弧形の内側係合溝と、上記内輪の周囲に設けられた外輪と、この外輪の内周面で上記各内側係合溝と対向する位置に、円周方向に対し直角方向に形成された断面円弧形の外側係合溝と、上記内輪の外周面と外輪の内周面との間に挟持され、上記内側、外側両係合溝に整合する位置にそれぞれ円周方向に長い８個のポケットを形成した保持器と、これら各ポケットの内側に１個ずつ保持された状態で内側、外側両係合溝に沿う転動を自在とされた、８個のボールとから成り、これら各ボールを、上記内輪の中心軸と上記外輪の中心軸との軸交角を二等分し、これら両中心軸を含む平面に対し直交する二等分面内に配置している。
【００２２】
特に、本発明の等速ジョイントに於いては、上記８個のボールのピッチ円直径をＤP とし、これら各ボールの直径をＤB とし、上記セレーション孔の内周面に設けた雌セレーションのピッチ円直径をＤS   とした場合に、３．５≦ＤP ／ＤB ≦３．９、２．０≦ＤP ／ＤS ≦２．２、０．５１≦ＤB ／ＤS   ≦０．６３の関係を何れも満たす。
更に、本発明の等速ジョイントに於いては、上記外輪の開口周縁部に、上記各外側係合溝と軸方向に連続する凹部を、全周に亙り設けている。そして、この凹部と上記外輪の軸方向内端面との連続部と、この凹部とこの外輪の内周面のうちで上記各外側係合溝同士の間部分に存在する肩面との連続部とを通過する、仮想円すい面の母線よりも径方向外方に、上記凹部と上記各外側係合溝の開口端縁部との連続部を配置している。
【００２３】
【作用】
上述の様に構成する本発明の等速ジョイントによれば、等速ジョイントの小型化を図るべく、ボールの数を従来一般的に実施されていた６個から８個に増やし、これら各ボールの直径を小さくした場合でも、保持器、内輪、外輪の強度並びに耐久性を、ボールを６個組み込んだ構造のものと同等に保つ事ができる。この様に、構成各部材の強度及び耐久性を確保しつつ等速ジョイントを小径化する事ができて、等速ジョイントとハブユニットの内輪とを一体化した、所謂第四世代のハブユニットの実用化が可能になる。
又、上記外輪の開口周縁部に、上記各外側係合溝と連続する凹部を全周に亙り設けている為、上記各ポケット内に上記各ボールを組み込む際に、これら各ボールと上記外輪の開口周縁部とが干渉する事を防止できる。従って、上記内輪とこの外輪との中心軸同士の変位量が比較的小さくても、上記各ポケット内への上記各ボールの組み込み作業を行なう事ができる。又、上記凹部の形状を上述の様に規制している為、ボール組み込み用治具と、上記各外側係合溝の開口端縁部とが当接する事を防止して、ボール組み込み作業の円滑化に寄与する事ができる。
【００２４】
尚、ボールのピッチ円直径ＤP と、これら各ボールの直径ＤB と、セレーション孔の内周面に設けた雌セレーションのピッチ円直径ＤS との関係を上述の様に規制した理由は、次の通りである。
▲１▼  ３．５≦ＤP ／ＤB ≦３．９とした理由
ボールのピッチ円直径ＤP に対して、これら各ボールの直径ＤB を決める場合に、これら各ボールの直径ＤB を大きくすれば、これら各ボールの転動面と内側係合溝及び外側係合溝の内側面との接触面圧を低く設定できる。但し、保持器に、このボールを組み込めるだけのポケットを設ける事を考慮しなければならない。特に、このポケットの内側で上記内側係合溝及び外側係合溝の間部分にボールを組み込む際、並びに等速ジョイントの運転時、ボールはポケットの中で周方向に移動するので、その分、ポケットの周方向に亙る長さを大きくしておく必要がある。従って、上記各ボールの直径ＤB を大きくすれば、保持器の柱部の長さが小さくなり、保持器の強度が低下する。逆に上記各ボールの直径ＤB を小さくすれば、保持器の柱部の長さを大きくでき、保持器の強度は向上するが、上記各ボールの転動面と内側係合溝及び外側係合溝の内側面との接触面圧が高くなり、これら内側係合溝及び外側係合溝を設けた内輪及び外輪の耐久性が低下する。下記の表１は、ボールのピッチ円直径ＤP と各ボールの直径ＤB との比（ＤP ／ＤB ）と、保持器の強度並びに上記各ボールの転動面と内側係合溝及び外側係合溝の内側面との接触面圧との関係を示したものである。
【００２５】
【表１】
0003941239.tif 000002
【００２６】
この表１中、○印は可を、×印は不可を、それぞれ表している。又、保持器の強度は実験結果に基づくものであり、各ボールの転動面と内側係合溝及び外側係合溝の内側面との接触面圧は、計算により求めたものである。この接触面圧が４，２００ＭＰａ（４２８kgf/ mm2）を超えた場合には、等速ジョイントの運転を円滑に行なえないとして、×（不可）とした。即ち、等速ジョイントを構成する場合に一般的な、ＨRC６０〜６４程度に焼入硬化した鋼に、上記４，２００ＭＰａなる接触圧力を与えると、ボールと上記各内側面との永久変形量の和が、ボールの直径ＤB のほぼ０．０００１倍となる。そして、この永久変形量の和がこの値を超えると、ボールの円滑な運動を妨げる様になる。そこで、上記した表１の結果から、ボールのピッチ円直径ＤP と、これら各ボールの直径ＤB との関係を、３．５≦ＤP ／ＤB ≦３．９とした。
【００２７】
▲２▼  ２．０≦ＤP ／ＤS ≦２．２とした理由
上記各ボールの直径ＤB を小さくし、代りにボールの数を増やす事によって、等速ジョイントの小型化を図れるが、これら各ボールの直径ＤB は無制限に小さくできる訳ではない。又、ボールのピッチ円直径ＤP の設定範囲は、上記各ボールの直径ＤB と、保持器に設ける柱部に必要とする長さとにより限定される。下記の表２は、ボールのピッチ円直径ＤP と、セレーション孔の内周面に設けた雌セレーションのピッチ円直径ＤS との比（ＤP ／ＤS ）と、上記各ボールの転動面と内側係合溝及び外側係合溝の内側面との接触面圧との関係を示したものである。
【００２８】
【表２】
0003941239.tif 000003
【００２９】
この表中、○印は可を、×印は不可を、それぞれ表している。ちなみに、現在一般的に使用されている、６個のボールを組み込んだ一般的な等速ジョイントの場合、上記比ＤP ／ＤS は、２．２〜２．４程度である。従って、この比ＤP ／ＤS が２．２を越えた場合には、ボールの数を６個から８個に増やす事による小型化を図れない。
そこで、この様な表２の結果から、ボールのピッチ円直径ＤP と、セレーション孔の内周面に設けた雌セレーションのピッチ円直径ＤS との関係を、２．０≦ＤP ／ＤS ≦２．２とした。
【００３０】
▲３▼  ０．５１≦ＤB ／ＤS ≦０．６３とした理由
ボールのピッチ円直径がＤP 、各ボールの直径がＤB 、セレーション孔の内周面に設けた雌セレーションのピッチ円直径がＤS であり、
３．５≦ＤP ／ＤB ≦３．９  −−−  （１）
２．０≦ＤP ／ＤS ≦２．２  −−−  （２）
であるから、（１）式より
ＤP ／３．９≦ＤB ≦ＤP ／３．５  −−−  （３）
（２）式より、
ＤP ／２．２≦ＤS ≦ＤP ／２．０  −−−  （４）
（３）、（４）式より、
２．０／３．９≦ＤB ／ＤS ≦２．２／３．５
０．５１≦ＤB ／ＤS ≦０．６３
となる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図１〜５は、本発明の実施の形態の１例として、本発明を第四世代のハブユニットを構成する等速ジョイントに適用した状態を示している。懸架装置に支持した状態で回転しない外輪１１は、外周面にこの懸架装置に支持する為の第一の取付フランジ１２を、内周面に複列の外輪軌道１３、１３を、それぞれ有する。上記外輪１１の内径側には、ハブ本体３２と内輪３３とから成るハブ３４を、この外輪１１と同心に配置している。このハブ３４の外周面で上記各外輪軌道１３、１３に対向する部分には、それぞれ第一、第二の内輪軌道１８、２０を設けている。これら両内輪軌道１８、２０のうち、第一の内輪軌道１８は、上記ハブ本体３２の中間部外周面に直接形成している。又、このハブ本体３２の中間部のうち、上記第一の内輪軌道１８を形成した部分よりも内端寄り（図１の右端寄り）部分に、上記内輪３３を外嵌している。上記第二の内輪軌道２０は、この内輪３３の外周面に形成している。そして、上記各外輪軌道１３、１３と上記第一、第二の内輪軌道１８、２０との間に、それぞれ複数個ずつの転動体２１、２１を転動自在に設ける事により、上記外輪１１の内側に上記ハブ３４を、回転自在に支持している。
【００３２】
図示の例の場合には、上述の様に、上記第一の内輪軌道１８を上記ハブ本体３２の外周面に直接形成する事により、この第一の内輪軌道１８の直径を、上記内輪３３の外周面に形成した第二の内輪軌道２０の直径よりも小さくしている。又、この様に第一の内輪軌道１８の直径を第二の内輪軌道２０の直径よりも小さくした事に伴い、上記第一の内輪軌道１８と対向する外側（自動車への組み付け状態で幅方向外側となる側を言い、図１の左側）の外輪軌道１３の直径を、内側（自動車への組み付け状態で幅方向中央側となる側を言い、図１の右側）の外輪軌道１３の直径よりも小さくしている。更に、この外側の外輪軌道１３を形成した、外輪１１の外半部の外径を、上記内側の外輪軌道１３を形成した部分である、上記外輪１１の内半部の外径よりも小さくしている。又、図示の例では、この様に第一の内輪軌道１８及び外側の外輪軌道１３の直径を小さくした事に伴い、これら第一の内輪軌道１８と外側の外輪軌道１３との間に設ける転動体２１、２１の数を、上記第二の内輪軌道２０と内側の外輪軌道１３との間に設ける転動体２１、２１の数よりも少なくしている。
【００３３】
又、上記ハブ本体３２の外端部外周面には、このハブ本体３２に車輪を支持固定する為の第二の取付フランジ１７を、このハブ本体３２と一体に設けており、この第二の取付フランジ１７に、上記車輪を結合する為の複数本のスタッド３５の基端部を固定している。図示の例の場合にこれら複数本のスタッド３５のピッチ円直径は、上述の様に外輪１１の外半部の外径を、同じく内半部の外径よりも小さくした分だけ（上記各スタッド３５の頭部３６が上記外輪１１の外端部外周面と干渉しない程度に）小さくしている。尚、上記ハブ本体３２の外周面のうちで、上記第一の内輪軌道１８を形成した部分よりも軸方向内方に存在する部分の直径は、この第一の内輪軌道１８に対応する転動体２１、２１の内接円の直径よりも小さくしている。この理由は、車輪用転がり軸受ユニットの組み立て時に、外輪１１の外端部内周面に形成した外輪軌道１３の内径側に複数の転動体２１、２１を組み付けると共に、上記外輪１１の外端部内周面にシールリング３７を内嵌固定した状態で、この外輪１１の内径側に上記ハブ本体３２を挿入自在とする為である。又、上記ハブ本体３２の中間部外周面で、上記第一の内輪軌道１８と上記内輪３３を外嵌した部分との間部分には、全周に亙り凹溝状の肉盗み部３８を形成して、上記ハブ本体３２の軽量化を図っている。
【００３４】
又、上記ハブ本体３２に外嵌した内輪３３が軸方向内端側にずれ動くのを防止して、上記各外輪軌道１３、１３と上記第一、第二の内輪軌道１８、２０との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けた、上記各転動体２１、２１に付与した予圧を適正値に保持すべく、上記ハブ本体３２の外周面内端寄り部分に全周に亙り形成した係止凹溝３９に、止め輪４０を係止している。この止め輪４０は、それぞれが半円弧状である、１対の止め輪素子により構成している。この様な止め輪４０は、上記各転動体２１、２１に適正な予圧を付与すべく、上記内輪３３を上記ハブ本体３２に対して軸方向外方に押圧しつつ、その内周縁部を上記係止凹溝３９に係合させる。上記内輪３３を軸方向外方に押圧している力を解除した状態でも上記各転動体２１、２１に適正な予圧を付与したままにすべく、上記止め輪４０として、適切な厚さ寸法を有するものを選択使用する。即ち、上記止め輪４０として、厚さ寸法が僅かずつ異なるものを複数種類用意し、上記係止凹溝３９の溝幅等、転がり軸受ユニットの構成各部材の寸法との関係で適切な厚さ寸法を有する止め輪４０を選択し、上記係止凹溝３９に係合させる。従って、この止め輪４０を係止凹溝３９に係止すれば、上記押圧している力を解除しても、上記内輪３３が軸方向内端側にずれ動くのを防止して、上記各転動体２１、２１に適切な予圧を付与したままに保持できる。
【００３５】
又、上記止め輪４０を構成する１対の止め輪素子が直径方向外方に変位し、この止め輪４０が上記係止凹溝３９から不用意に抜け落ちる事を防止すべく、この止め輪４０の周囲に、間座４１の一部を配置している。この間座４１は、上記ハブ本体３２の内端部分に設けた、等速ジョイント用の外輪４２により構成する、本発明の対象である等速ジョイント１ｃ内に、雨水、塵芥等の異物が入り込むのを防止する為のブーツ４３の外端部を外嵌支持する為のものである。又、前記外輪１１の外端部内周面と上記ハブ本体３２の中間部外周面との間には前記シールリング３７を、上記外輪１１の内端部内周面と前記内輪３３の内端部外周面との間には組み合わせシールリング４４を、それぞれ設けて、前記複数の転動体２１、２１を設置した空間４５の両端開口部を塞いでいる。
【００３６】
更に、上記ハブ本体３２の内端部で、上記内輪３３と上記ブーツ４３の外端部とを外嵌した部分は、上述の様に、等速ジョイント１ｃの外輪となる外輪４２としている。この外輪４２の内周面の円周方向に関して等間隔位置には、それぞれ断面形状が円弧形である８本の外側係合溝８、８を、それぞれ円周方向に対し直角方向（図１の左右方向）に形成している。又、上記外輪４２の内側には、この外輪４２と共にツェッパ型の上記等速ジョイント１ｃを構成する為の、内輪２を配置している。そして、この内輪２の外周面に８本の内側係合溝７、７を、それぞれ円周方向に対し直角方向に、やはり円周方向に亙り等間隔に形成している。そして、これら各内側係合溝７、７と上記各外側係合溝８、８との間に、これら各係合溝７、８毎に１個ずつ、合計８個のボール４、４を、保持器９ａのポケット１０ａ、１０ｂ内に保持した状態で転動自在に設けている。更に、上記内輪２の中心部には、スプライン孔３１を軸方向に亙り形成している。自動車への組み付け状態でこのスプライン孔３１には、図示しない駆動軸の端部をスプライン係合させ、上記内輪２及び上記８個のボール４、４を介して、上記ハブ本体３２を回転駆動自在とする。
【００３７】
上記保持器９ａには、前述の図１１〜１４に示した従来構造の場合と同様に、円周方向の長さ寸法が互いに異なる２種類のポケット１０ａ、１０ｂを、円周方向に亙って交互に設けている。即ち、円周方向に亙る長さが大きいポケット１０ａ、１０ａを９０度置きに配置し、円周方向に関して、これら長さが大きいポケット１０ａ、１０ａ同士の中間位置に、円周方向に関する長さが小さいポケット１０ｂ、１０ｂを配置している。
【００３８】
又、図示の例では、上記外輪４２の開口周縁部に、上記各外側係合溝８、８と軸方向に連続する凹部４６を、全周に亙り形成している。上記各ポケット１０ａ、１０ｂ内にボール４、４を組み込む際には、上記凹部４６が、図４に示す様に、これら各ボール４、４と上記外輪４２の開口周縁部との干渉を防止する。従って、図示の例の場合には、内輪２と外輪４２との中心軸ａ、ｂ（図６）同士の変位量が比較的小さくても、上記各ポケット１０ａ、１０ｂ内へのボール４、４の組み込み作業を行なえる。
【００３９】
又、上記凹部４６の形状は、以下の様に規制している。即ち、この凹部４６と前記外輪４２の軸方向内端面との連続部（図５に示す位置Ａ）と、この凹部４６とこの外輪４２の内周面のうちで上記各外側係合溝８、８同士の間部分に存在する肩面４８との連続部（図５に示す位置Ｂ）とを通過する、仮想円すい面の母線よりも径方向外方に、上記凹部４６と上記各外側係合溝８、８の開口端縁部との連続部（図５に示す位置Ｃ）を配置している。この様な形状を有する上記凹部４６は、ボール組み込み用治具を構成するシャフト４７（図５）と、上記外側係合溝８、８の開口端縁部とが当接する事を防止して、ボール組み込み作業の円滑化に寄与する。即ち、上記各ポケット１０ａ、１０ｂ内にボール４、４を組み込む際には、上記ボール組み込み用治具のシャフト４７を上記内輪２のスプライン孔３１内に挿入し、この内輪２を揺動変位させる。この際、上記シャフト４７の外周面が、円周方向に亙って凹凸部を構成する、上記外側係合溝８、８の開口端縁部に当接すると、上記シャフト４７を操作する作業者に違和感を与える。これに対して本例の場合には、上記凹部４６を設ける事により、上記開口端縁部と上記シャフト４７の外周面とが当接する事を防止している。即ち、上記外輪４２に対して上記シャフト４７を大きく傾斜させた場合にこのシャフト４７の外周面は、上記凹部４６の開口周縁部に当接する。この開口周縁部は全周に亙って滑らかに連続するので、上記シャフト４７を操作する作業者に違和感を与える事はなく、作業の円滑化に寄与する。
【００４０】
各部を上述の様に構成する本発明の等速ジョイント１ｃに於いては、前記８個のボール４、４のピッチ円直径ＤP と、これら各ボール４、４の直径ＤB と、前記セレーション孔の内周面に設けた雌セレーションのピッチ円直径ＤS との関係を、３．５≦ＤP ／ＤB ≦３．９、２．０≦ＤP ／ＤS ≦２．２、０．５１≦ＤB ／ＤS ≦０．６３としている。
【００４１】
上述の様に構成する本例の等速ジョイント１ｃを組み込んだ車輪用転がり軸受ユニットにより、車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する作用は、前述した従来の等速ジョイントを組み込んだ車輪用転がり軸受ユニットの場合と同様である。又、本発明の等速ジョイント１ｃによれば、等速ジョイント１ｃの小型化を図るべく、ボール４、４の数を従来一般的に実施されていた６個から８個に増やし、これら各ボール４、４の直径を小さくした場合でも、保持器９ｂ、内輪２、外輪４２の強度並びに耐久性を、ボールを６個組み込んだ構造のものと同等に保つ事ができる。この様に、構成各部材の強度及び耐久性を確保しつつ等速ジョイント１ｃを小径化する事ができて、等速ジョイント１ｃと車輪用転がり軸受ユニットを構成するハブ本体３２とを一体化した、所謂第四世代のハブユニットの実用化が可能になる。
【００４２】
即ち、本発明の等速ジョイント１ｃを組み込んだ車輪用転がり軸受ユニットの場合には、この等速ジョイント１ｃを構成する内側、外側両係合溝７、８の数を８本とし、上記ボール４、４の数を８個としているので、車輪用転がり軸受ユニットの使用に伴う、ハブ３４と内輪２との間でのトルク伝達時に、上記等速ジョイント１ｃを構成する各ボール４、４毎に加わる負荷の大きさを、前述の図６〜７に示した従来構造の場合よりも小さくできる。従って、その分だけ、上記各ボール４、４の外径を小さくして、環状に配置したこれら各ボール４、４の外接円の直径、並びに上記複数の外側係合溝８、８の外接円の直径を小さくできる。そして、この様に外側係合溝８、８の外接円の直径を小さくした分、車輪用転がり軸受ユニットの外径寸法を小さくして、装置全体の小型・軽量化を図れる。しかも、上述の様に、構成各部材の強度並びに耐久性を確保できる。
【００４３】
特に、図示の例の様に、上記各外側係合溝８、８の外半部を前記第二の内輪軌道２０の内径側に配置すれば、車輪用転がり軸受ユニットの外径寸法だけでなく軸方向寸法も小さくして、装置全体の小型・軽量化をより有効に図れる。この様な本例の構造は、転がり軸受ユニット本体を構成する第二の内輪軌道２０を、上記各外側係合溝８、８よりも大径にせざるを得ず、上記転がり軸受ユニット本体の外径寸法が大きくなる。この様な本例の構造では、上記ボール４、４の数を６個から８個に増やして、その分ボール４、４の外径を小さくし、上記転がり軸受ユニットの外径寸法を小さくできる本発明の効果が、特に大きくなる。
【００４４】
更に、図示の例の場合には、前述した様に、外側の転動体列を構成する各転動体２１、２１のピッチ円直径を小さくする事により、外輪１１の外半部の外径を小さくできる。そして、この外輪１１の外半部の外径を小さくした分だけ、ハブ本体３２の外周面に設けた第二の取付フランジ１７に固定した複数のスタッド３５のピッチ円直径を小さくできる。従って、上記ハブ本体３２の軸方向寸法を大きくする事なく、上記スタッド３５を支持固定する上記第二の取付フランジ１７の外径を小さくして、車輪用転がり軸受ユニットの小型・軽量化を、更に有効に図れる。
【００４５】
尚、上述の様に、外側の転動体列を構成する各転動体２１、２１のピッチ円直径を内側の転動体列を構成する各転動体２１、２１のピッチ円直径よりも小さくする事に伴い、外側の転動体列部分の基本動定格荷重が内側の転動体列部分の基本動定格荷重よりも小さくなる。従って、両列に加わる荷重が同じであれば、外側の転動体列部分の寿命が内側の転動体列部分の寿命よりも短くなる。これに対して、一般的な自動車では、外側の転動体列部分に加わる荷重は内側の転動体列部分に加わる荷重よりも小さい。この為、上記両列部分の寿命をほぼ同じにする設計が容易になって、無駄のない設計が可能になる。尚、図示の例では、転動体２１、２１として玉を使用しているが、重量の嵩む自動車用の転がり軸受ユニットの場合には、転動体としてテーパころを使用する場合もある。本発明は、勿論、この様に転動体としてテーパころを使用する転がり軸受ユニットにも適用可能である。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の等速ジョイントは、以上に述べた通り構成され作用するので、回転力伝達用のボールの数を８個とする事により外径を小さくできる構造で、しかも構成各部材の強度並びに耐久性を確保できる。従って、第四世代のハブユニットと呼ばれる、等速ジョイントを一体的に組み込んだ車輪用転がり軸受ユニットの小型・軽量化を、十分な耐久性を確保しつつ実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の等速ジョイントを組み込んだ車輪用転がり軸受ユニットの１例を示す断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】保持器とボールとを取り出して図２と同方向から見た断面図。
【図４】等速ジョイントの保持器を、ボールの組み込みが可能な程度にまで外輪に対して傾斜させた状態を示す断面図。
【図５】等速ジョイントの保持器をボールの組み込みが可能な程度にまで外輪に対して傾斜させた状態で、組み込み用治具のシャフトと外輪との関係を示す断面図。
【図６】従来の等速ジョイントの第１例を、ジョイント角を付与した状態で示す断面図。
【図７】同じくジョイント角を付与しない状態で示す、図６のＢ−Ｂ断面に相当する図。
【図８】保持器の一部を外周側から見た図。
【図９】内側、外側両係合溝の底面の位置関係を示す模式図。
【図１０】等速ジョイントを一体的に組み込んだ車輪用転がり軸受ユニットの１例を示す断面図。
【図１１】従来の等速ジョイントの第２例を、ジョイント角を付与しない状態で示す断面図。
【図１２】図１１のＣ−Ｃ断面図。
【図１３】従来構造の第２例に組み込む保持器の断面図。
【図１４】保持器にボールを組み込むべく、内輪と外輪とを所定方向に変位させた状態を示す断面図。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ  等速ジョイント
２    内輪
２ａ  外周面
３、３Ａ  外輪
３ａ  内周面
４    ボール
５    軸
６    軸
７    内側係合溝
７ａ  底面
８    外側係合溝
８ａ  底面
９、９ａ  保持器
１０、１０ａ、１０ｂ  ポケット
１１    外輪
１２    第一の取付フランジ
１３    外輪軌道
１４    第一の内輪部材
１５    第二の内輪部材
１６    ハブ
１７    第二の取付フランジ
１８    第一の内輪軌道
１９    円筒部
２０    第二の内輪軌道
２１    転動体
２２    係止溝
２３    係止溝
２４    止め輪
２５    段部
２６    溶接
２７ａ、２７ｂ  カバー
２８ａ、２８ｂ  シールリング
２９    隔板部
３０    柱部
３１    スプライン孔
３２    ハブ本体
３３    内輪
３４    ハブ
３５    スタッド
３６    頭部
３７    シールリング
３８    肉盗み部
３９    係止凹溝
４０    止め輪
４１    間座
４２    外輪
４３    ブーツ
４４    組み合わせシールリング
４５    空間
４６    凹部
４７    シャフト
４８ 肩面
【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】
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【図１４】
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