(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
恒速度ジョイントアッセンブリであって、
外側ジョイント部材と、
前記外側ジョイント部材内に少なくとも部分的に配置された内側ジョイント部材と、
を備え、
前記内側及び外側ジョイント部材は、該内側及び外側ジョイント部材の固定中心点の回りの相対的な枢動運動のため該内側及び外側ジョイント部材を支持している当接接触表面を有し、
前記内側及び外側ジョイント部材は、前記接触表面に形成された周方向に間隔を隔て且つ該外側ジョイント部材の一方の端部に向かって分岐形成された複数のボール溝を有し、
前記恒速度ジョイントアッセンブリは、更に、
前記複数のボール溝内に配置された複数のトルク伝達ボールと、
内側シート部及びボール係合部を有する、前記外側ジョイント部材内に配置されたボールリテイナーと、
を備え、
前記ボール係合部は前記ボールと係合し、
前記内側ジョイント部材は、前記ボールリテイナーの前記内側シート部と係合し且つ前記内側及び外側ジョイント部材の前記固定中心点と共通した枢動点の回りの相対枢動運動に対して該ボールリテイナーを支持する、端部を有し、
前記内側シート部は、前記内側ジョイント部材の端部に向かってスプリングで付勢されている、恒速度ジョイントアッセンブリ。
【請求項２】
前記内側シート部及び前記ボール係合部は、単一部品材料から製作される、請求項１に記載の恒速度ジョイントアッセンブリ。
【請求項３】
前記内側シート部は、前記外側及び内側ジョイント部材の前記接触表面が前記固定中心点から離れた間隔よりも、より近い間隔で該固定中心点から隔てられている、請求項１に記載の恒速度ジョイントアッセンブリ。
【請求項４】
前記内側シート部は、前記ボールリテイナーにおける部分球状の凹部として形成されている、請求項１に記載の恒速度ジョイントアッセンブリ。
【請求項５】
前記内側ジョイント部材の前記端部は、部分球の形状を有する、請求項４に記載の恒速度ジョイントアッセンブリ。
【請求項６】
前記ボールリテイナーは、前記外側及び内側ジョイント部材の前記固定中心点に一致する曲率中心を有する外側凸表面を備えている、請求項１に記載の恒速度ジョイントアッセンブリ。
【請求項７】
前記外側凸表面は、前記外側及び内側ジョイント部材の前記接触表面が前記固定中心点から離れた間隔よりも、より近い間隔で該固定中心点から隔てられている、請求項６に記載の恒速度ジョイントアッセンブリ。
【請求項８】
前記外側ジョイント部材により支持され、且つ、前記ボールリテイナーの前記外側凸表面と係合している、凹状リテイナーシートを備えている、請求項７に記載の恒速度ジョイントアッセンブリ。
【請求項９】
前記凹状リテイナーシートは、前記固定中心点と共通した曲率中心を有する、請求項８に記載の恒速度ジョイントアッセンブリ。
【請求項１０】
前記凹状リテイナーシートは、前記外側ジョイント部材に対して軸方向に移動可能である、請求項８に記載の恒速度ジョイントアッセンブリ。
【請求項１１】
前記外側ジョイント部材から軸方向に離れるように前記凹状リテイナーシートを付勢させる、スプリングを備えている、請求項１０に記載の恒速度ジョイントアッセンブリ。
【請求項１２】
前記外側ジョイント部材は、軸方向に延びるボアと、該ボア内に配置されたスプリングと、外側自由端部で前記凹状リテイナーシートを有し且つ前記スプリングにより前記ボールリテイナーの外側凸表面に向かって付勢されている、前記ボア内に配置されたプランジャーと、を備えている、請求項１１に記載の恒速度ジョイントアッセンブリ。
【請求項１３】
前記ボールリテイナーは、前記内側シート部が形成された中央ボディを備えており、前記ボール係合部は、前記中央ボディ部から、前記外側及び内側ジョイント部材の前記ボール溝へと延在している複数の指部である、請求項１に記載の恒速度ジョイントアッセンブリ。
【請求項１４】
前記内側ジョイント部材は、シャフトと、該シャフトの端部に形成された拡径ジョイント部と、を備えており、前記ボール溝の一部分は、前記拡径ジョイント部に隣接した前記シャフトの外径表面の径方向内側に延在した状態で該拡径ジョイント部に形成されている、請求項１に記載の恒速度ジョイントアッセンブリ。
【請求項１５】
前記内側ジョイント部材の前記端部は、該内側ジョイント部材の前記ボール溝を軸方向に越えて突出している、請求項１に記載の恒速度ジョイントアッセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、恒速度ユニバーサルジョイントに関する。
【０００２】
【従来技術】
恒速度ジョイントは、全ての角度で、ジョイントの駆動及び披駆動シャフト部材の間で恒速度比を維持する間に角度をなしてトルクを伝達させせるために使用される。典型的な恒速度ジョイントは、部分球状内側表面及び一連のボール溝が形成された外側ジョイント部材と、部分球状外側表面及び該外側ジョイント部材の溝と整列された一連の相補的ボール溝が形成された内側ジョイント部材と、整列された溝に収容された複数のトルク伝達ボールと、内側及び外側ジョイント部材の間に配置され、且つ、ジョイントの関節及び溝内部のボールの捕捉のため内側ジョイント部材及び外側ジョイント部材のものと接触している部分球状表面を有するボールケージと、を備えている。
【０００３】
恒速度ジョイントのパッケージサイズは、構成部品、即ち内側ジョイント部分、外側ジョイント部分及び割り込みボールケージの積み上げ寸法で達成されるべき角度に部分的に依存している。これらの構成部品のうち任意の１つ以上の厚さを減少させることは、ジョイントの強度又は完全な状態を減じることとなり、かくして、その強度を損なったりその接合の度合いを減少させること無しにどのくらい小さく従来技術の恒速度ジョイントを作ることができるかに関しては制限が存在する。
【０００４】
米国特許番号５，２０１，１０７号及び５，２３０，６５９号は、恒速度ジョイントを開示し、該ジョイントでは、従来のケージが無くされ、ボールが外側ジョイント部材内のリテイナーにより溝内に保持されている。両方のジョイントは、かなり複雑な構成を持ち、これらの部品を組み立てるため、特別な機械加工及び構成部品並びに特別な設置技術を必要としている。米国特許番号５，２０１，１０７号のボールリテイナーは、内側ジョイント部材及び外側ジョイント部材の間の接触表面の曲率に対応する曲率のラインに沿って外側ジョイント部材によって枢動可能に支持されている。この構成は、径方向及び軸方向の両方でかなり大きなパッケージサイズをもたらす。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、簡単で効率的な小型の恒速度ジョイントを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って構成された恒速度ジョイントアッセンブリは、外側ジョイント部材と、該外側ジョイント部材内部に少なくとも部分的に配置された内側ジョイント部材と、を備えている。外側及び内側ジョイント部材は、ジョイント部材の固定中心点の回りの相対枢動運動のためジョイント部材を支持する当接した接触表面を有する。外側及び内側ジョイント部材は、接触表面内に形成され且つ外側ジョイント部材の一端部に向かって分岐形成された、複数の周方向に間隔を隔てたボール溝を有する。複数のトルク伝達ボールは、ボール溝内に配置されている。ボールリテイナーは、外側ジョイント部材内部に配置され、内側シート部と、該ボールと係合しているボール係合部と、を有する。内側ジョイント部材は、ボールリテイナーの内側シート部と係合し、且つ、外側及び内側ジョイント部材の固定中心点と共通した枢動点の回りの相対枢動運動のためボールリテイナーを支持する端部を有する。
【０００７】
本発明は、固定中心点を備えた恒速度ジョイントの構成及び組み立てを簡単にするという利点を有する。ボールリテイナーは、通常のボールケージを備えた形式及び備えていない形式のいずれもの知られている従来技術恒速度ジョイントと比較したとき、長さ及び直径において全体的に小型の恒速度ジョイントを提供するような態様で構成され、支持されている。
【０００８】
本発明は、ジョイントの中心付近に亘って中実であると共に、枢動運動の間にボールリテイナーを直接支持する、内側ジョイント部材を提供し、負荷の下でジョイントに強度及び完全さをもたらすという更なる利点を有する。
【０００９】
本発明の上記及び他の特徴及び利点は、次の詳細な説明及び添付図面と関連して考慮されるときより容易に理解されるようになるであろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の現在のところ好ましい実施形態に従って構成された恒速度ジョイントアッセンブリが、図１及び図２において、全体として参照番号１０により示されている。該アッセンブリは、外側ジョイント部材１２、内側ジョイント部材１４、複数のトルク伝達ボール１６及びボールリテイナー１８を備えている。
【００１１】
外側ジョイント部材１２は、開端部２２と軸方向反対側の閉鎖端部２４とを有して略カップ形状をなしている、外側ジョイントハウジング２０を備えている。シャフト２６は、外側ジョイント部材１２の軸線２８に沿って閉鎖端部２４から延在している。該ハウジングは、外側ジョイント部材１２内部への内側ジョイント部材１４の設置を容易にするため、シャフト２６とは別個の構成を備えることができる。この場合、該ハウジングは、例えば溶接、ボルト止め、ねじ螺合、ピン止め等によってシャフト２６に接合されてもよい。
【００１２】
内側ジョイント部材１４は、外側ジョイント部材１２内に少なくとも部分的に配置されている。内側ジョイント部材１４は、該内側ジョイント部材１４の軸線３４に沿って延びている内側ジョイント部材１４のシャフト３２の一方の端部に載せられた拡径ジョイントヘッド部又は拡径ジョイント部３０を備えている。ジョイントヘッド部３０は、外側ジョイントハウジング２０内に収容されている。外側ジョイントハウジング２０及びジョイントヘッド部３０は、ジョイントアッセンブリ１０の固定中心点４０の回りの関節運動即ち枢動運動のため、互いに直接係合すると共に外側及び内側部材１２、１４を支持するように構成され、ジョイントアッセンブリ１２、１４が中心点４０の回りの全方向に枢動することが可能としている。接触表面３６、３８は、部分的に球状であるのが好ましいが、必ずしもそうである必要はない。図１及び図２で最も良く示されているように、外側ジョイント部材１２の接触表面３６は、開放端部２２に隣接したところで部分的に球状であり、軸線２８に垂直でジョイント中心点４０を通過する平面Ｐ上の点において、閉鎖端部２４に隣接して外側ジョイント部材１２の軸線２８に平行に延びる直線区分４２へと遷移する。
【００１３】
内側ジョイント部材１４上の接触表面３８は、部分的に球状であり、直線区分４２の直径より僅かに小さい直径であるのが好ましい。開放端部２２に隣接した接触表面３６は、閉鎖端部２４から軸方向に離れるような外側ジョイント部材１２からの移動に対して内側ジョイント部材１４を固定するように、開放端部２２のところで接触表面３８の直径より僅かに小さい直径で終わっている。
【００１４】
外側及び内側ジョイント部材１２、１４は、周囲に沿って間隔を隔てた複数のボール溝４４が形成されている。これらのボール溝は、接触表面３６，３８へと延在しており、外側ジョイント部材１２の閉鎖端部２４に向かって分岐する。ボール溝４４は、外側及び内側ジョイント部材１２、１４内に形成された対向するボール溝表面により各々形成されている。図１に最も良く示されているように、外側ジョイント部材１２のボール溝表面４６は、軸線２８に沿って固定した軸方向距離だけジョイントアッセンブリ１０の中心点４０から軸方向にオフセットされている曲率中心Ｂを有する。内側ジョイント部材１４のボール溝表面４８は、外側ボール溝表面４６から径方向内側に間隔を隔てられている。更に、ボール溝表面４８は、曲率中心点Ｂの間隔に等しい距離だけ中心点４０から軸方向に間隔を隔てているが軸線３４に沿って中心点４０の軸方向反対側にある曲率中心Ａを有している。中心点４０に関連した内側及び外側ボール溝中心のこのオフセット関係、並びに、ボール溝表面４６、４８の内側分岐関係は、外側ジョイント部材１２の閉鎖端部２４に向かってボール１６を押そうとする傾向をもたらす。ボール１６は、ボールリテイナー１８によりボール溝４４内の適所に保持されており、図１及び図２に示されたように、全てのジョイント角度で中心点４０を通過する共通のボール平面Ｃ内にボール１６を支持する。
【００１５】
ボールリテイナー１８は、ジョイントアッセンブリ１０の中心点４０と共通した枢動点の回りに外側及び内側ジョイント部材１２、１４に対して枢動運動するためボールリテイナー１８を支持するように内側ジョイント部材１４の端部５４と係合する内側シート部５２を有する中央ボディ部５０を備えている。内側シート部５２は、凹状の湾曲を形成し、中心点４０で曲率中心を有する。端部５４は、ボール溝表面４８を軸方向に超えて延在する部分球状の突起部の形態を持つのが好ましく、中心点４０で曲率中心を有する。図１及び図２に最も良く示されているように、内側ジョイント部材１４は、強度及び耐久性のため、中心点４０で断面が中実であり、端部５４までその状態が続く。
【００１６】
ボールリテイナー１８の中央ボディ５０は、中心点４０で曲率中心を有する外側凸表面５６を有するが、内側シート部５２の場合より中心点４０から更に間隔を隔てられている。外側凸表面５６は、外側ジョイント部材１２により支持されている凹状リテイナーシート５８と係合する。凹状リテイナーシート５８は、ジョイント１０の中心点４０と共通した曲率中心を持つのが好ましい。凹状リテイナーシート５８は、軸線２８に沿って外側ジョイント部材１２に対して軸方向に移動可能である。凹状リテイナーシート５８は、軸線２８に沿って外側ジョイント部材１２の軸方向ボア６２内に収容されているプランジャー６０の端部上に形成されている。スプリング６４が、ボア６２内に配置されており、プランジャー６０を軸線２８に沿って中心点４０に向かって押しやるように絶えずプランジャー６０に作用を及ぼす。なお、内側シート部５２及び外側凸表面５６は、外側及び内側ジョイント部材の接触表面３６、３８が固定中心点４０から離れた間隔よりも、より近い間隔で該固定中心点４０から隔てられているのが好ましい。
【００１７】
ボールリテイナー１８は、中央ボディ部５０の径方向外側に延在し且つボール溝４４と径方向に整列する複数の指部を備えている。指部６６の数はボール溝４４の数に一致している。指部６６は、各ボール溝４４へと上方に延在し、ボール１６と接触する端部６８で終わっている。指部６６は、外側ジョイント部材１２の開端部２２に向かって軸方向に絶えず付勢され、かくして、ボール１６を開端部２２に向かって軸方向に絶えず押しやり、これにより、ジョイントの全ての角度を通してボール１６をそれらの夫々のボール溝４４内に保持する。指部６６は、中央ボディ５０と一つの部品として形成されており、ボール１６にかかる一定の付勢力を維持するため弾性を持っている。中央ボディ５０及び指部６６は、例えば、金属打ち抜き工程等で、指部６６として役立つ複数の径方向スプリングアームを有する、金属若しくはプラスチック材料から形成することができる。プランジャー６０も、同様に金属若しくはプラスチック材料から形成することができる。
【００１８】
内側ジョイント部材１４のシャフト３２は、内側ジョイント部材１４の拡径ジョイント部分に隣接して外径表面を有し、該外径表面にボール溝表面４８が形成されている。ボール溝表面４８は、シャフト３２の外径表面を越えて拡径ジョイント部分３０の内側にまで延在する。
【００１９】
ボールリテイナー１８のどの部分も、中心点４０を越えて外側ジョイント部材１２の軸方向外側には延在していない。
図４は、ボール中央平面Ｃに沿って取られた、図１及び図２のジョイントの断面図である。偶数個のボール、即ち図示では６個のボールが存在することが見て取れよう。図５は、奇数個即ち図示では３個のボール１６及びボール溝４４’が存在しているジョイントアッセンブリの代替ジョイントを示している。図５では、同様の参照番号が同様の特徴を指し示すため使用されるが、プライム符号が附与されている。かくして、本発明では、任意数の奇数個及び偶数個のボールが考えられる。このとき、最小のボール数は３個であり、最大のボール数は、利用可能なスペース及びジョイントの要求強度により決定される。３乃至８個の範囲のボールが好ましい。
【００２０】
明らかに、本発明の多数の変更及び変形が上記した教えに鑑みて可能である。従って、請求の範囲内で、特定して説明されたものとは異なる仕方で本発明を実施することができることが理解されるべきである。本発明は請求の範囲によって画定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の現在のところ好ましい実施形態に従って構成されたジョイントアッセンブリの部分断面図である。
【図２】図２は、図１に類似した図であるが、角度をなした状態のジョイントを示す図である。
【図３】図３は、図１のジョイントの拡大部分断面図である。
【図４】図４は、概略、図１のライン４−４に沿って取られた断面図である。
【図５】図５は、図４に類似した図であるが、代替のジョイント構成の図である。
【符号の説明】
１０、１０’    恒速度ジョイントアッセンブリ
１２、１２’    外側ジョイント部材
１４、１４’    内側ジョイント部材
１６、１６’    複数のトルク伝達ボール
１８    ボールリテイナー
２０    外側ジョイントハウジング
２２    開端部
２４    閉鎖端部
２６    外側ジョイント部材のシャフト
２８    外側ジョイント部材の軸線
３０    拡径ジョイントヘッド部（拡径ジョイント部）
３２    内側ジョイント部材のシャフト
３４    内側ジョイント部材の軸線
３６、３６’、３８、３８’    接触表面
４０    ジョイントアッセンブリの固定中心点
４２    直線区分
４４、４４’    ボール溝
４６、４６’    ボール溝表面
４８、４８’    ボール溝表面
５０    中央ボディ部
５２    内側シート部
５４    端部
５６    外側凸表面
５８    凹状リテイナーシート
６０    プランジャー
６２    軸方向ボア
６４    スプリング
６６    指部
６８    端部
【図１】
0004086692.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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