(57)【要約】【課題】トルク伝達ボールの不安定化を防止して、作動角を大きくとった場合においても安定した機能を発揮できるクロスグルーブ型等速自在継手を提供すること。【解決手段】互いに逆方向に傾いたボール溝２ａ，２ｂを円周方向に交互に形成した内輪２と、互いに逆方向に傾いたボール溝４ａ，４ｂを円周方向に交互に形成した外輪４とを備える。互いに逆方向に傾いた内輪２と外輪４のボール溝２ａ，２ｂ，４ａ，４ｂの交差部にトルク伝達ボール６を組み込み、トルク伝達ボール６を保持するケージ８を設ける。ケージ８に形成するポケット８１の軸線方向の寸法Ｌを、トルク伝達ボール６の径φｄよりも小さくし、互いの締代によってトルク伝達ボール６をポケット８１内に安定して保持する。【選択図】図３
2009068682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線に対して互いに逆方向に傾いたボール溝を円周方向に交互に形成した外周面を有する内輪と、軸線に対して互いに逆方向に傾いたボール溝を円周方向に交互に形成した内周面を有する外輪と、軸線に対して互いに逆方向に傾いた内輪のボール溝と外輪のボール溝との交差部に組み込んだトルク伝達ボールと、内輪の外周面と外輪の内周面との間に介在してトルク伝達ボールを円周方向で所定間隔に保持するケージとを有するクロスグルーブ型等速自在継手において、
上記ケージのトルク伝達ボールを収容するポケットの寸法を、上記トルク伝達ボールの径よりも小さく形成したことを特徴とするクロスグルーブ型等速自在継手。
【請求項２】
請求項１に記載のクロスグルーブ型等速自在継手において、
上記ポケットのケージ軸線方向の寸法を、上記トルク伝達ボールの径よりも小さく形成したことを特徴とするクロスグルーブ型等速自在継手。
【請求項３】
請求項２に記載のクロスグルーブ型等速自在継手において、
上記ポケットのケージ軸線方向の寸法と上記トルク伝達ボールの径との間に、０μｍ以上１５μｍ以下の締代を形成したことを特徴とするクロスグルーブ型等速自在継手。
【請求項４】
請求項１に記載のクロスグルーブ型等速自在継手において、
上記トルク伝達ボールの数が８又は１０であることを特徴とするクロスグルーブ型等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車や各種産業機械等の動力伝達装置に使用される等速自在継手に関し、特に、内輪と外輪が軸線に対し互いに逆方向に傾いたボール溝を有するクロスグルーブ型等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
クロスグルーブ型等速自在継手は、対をなす内輪のボール溝と外輪のボール溝が軸線に対して互いに逆方向に傾いており、両ボール溝の交差部にトルク伝達ボールを保持するようになっている。このような構造であるため、トルク伝達ボールとボール溝との間のがたつきを少なくすることができ、特に、がたつきを嫌う自動車のドライブシャフトやプロペラシャフトに用いられる。
【０００３】
非特許文献１には最も基本的なクロスグルーブ型等速自在継手が示されている。非特許文献１では、転動体の数は４個以上、一般的には６個で、ボール溝間の傾き角は、等速自在継手が最大作動角をとった状態で、内輪と外輪の対向するボール溝が平行にならないような角度に設計するものとされ、それぞれの内輪または外輪の軸線との交差角は、一般的には１３〜１９°であると記載されている。また、溝の断面はゴチックアーチであり、溝径は一般的にはボール径の１．０１〜１．０４倍であると記載されている。さらに、接触角は３０〜４５°であると記載されている。
【０００４】
転動体個数が６個の上記等速自在継手は、回転しない状態で継手を折り曲げてさらに逆方向に戻す操作を行ったときに、極大なトルクが作用し、最悪の場合、継手に角度がついたまま戻らなくなる、つまり、引掛りが生じる。この引掛りは、等速自在継手を車両に組付ける際、作業性の悪化を招く問題がある。この問題を解決するため、特許文献２〜４では、トルク伝達ボールの数を６よりも多くすることが提案されている。
【非特許文献１】E.R.Wagner,Universal Joint and Driveshaft Design Manual, Section 3.2.12：Cross Groove Universal Joint, SAE,1991, p.163-166
【特許文献２】特開２００６‐１３２６６９号公報
【特許文献３】特開２００６‐２６６４２３号公報
【特許文献４】特開２００６‐２６６４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
クロスグルーブ型等速自在継手は、内輪及び外輪に軸線方向に形成した円弧状ボール溝の中心をオフセットさせることによってトルク伝達ボールを制御するタイプの等速自在継手に比べて、作動角をあまり大きくとることができない。これは、作動角を大きくとると、対をなす内輪のボール溝と外輪のボール溝との交差部に形成されるくさび角が反転してしまい、交差部からトルク伝達ボールに作用する力が減少し、これにより、トルク伝達ボールとケージとの力のバランスが崩れてしまうからである。その結果、ケージは、他のトルク伝達ボールとの力のつりあいが保てなくなって不安定になる。ケージのポケットは、トルク伝達ボールの回転の自由度を高めるためにボール径よりも大きい寸法とされているため、トルク伝達ボールもまた不安定となり、最悪の場合、等速自在継手としての機能が失われる恐れがある。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、トルク伝達ボールの不安定化を防止して、作動角を大きくとった場合においても安定した機能を発揮できるクロスグルーブ型等速自在継手を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するため、本発明のクロスグルーブ型等速自在継手は、軸線に対して互いに逆方向に傾いたボール溝を円周方向に交互に形成した外周面を有する内輪と、軸線に対して互いに逆方向に傾いたボール溝を円周方向に交互に形成した内周面を有する外輪と、軸線に対して互いに逆方向に傾いた内輪のボール溝と外輪のボール溝との交差部に組み込んだトルク伝達ボールと、内輪の外周面と外輪の内周面との間に介在してトルク伝達ボールを円周方向で所定間隔に保持するケージとを有するクロスグルーブ型等速自在継手において、上記ケージのトルク伝達ボールを収容するポケットの寸法を、上記トルク伝達ボールの径よりも小さく形成したことを特徴としている。
【０００８】
上記構成によれば、ケージのトルク伝達ボールを収容するポケットの寸法が、上記トルク伝達ボールの径よりも小さく形成されているので、ポケットとトルク伝達ボールとの間に締代が形成されて、トルク伝達ボールが安定してケージのポケット内に保持される。これにより、交差角が反転したボール溝のトルク伝達ボールがポケットに安定して保持され、その結果、等速自在継手の機能が失われる不都合を防止できる。
【０００９】
請求項２の発明のクロスグルーブ型等速自在継手は、請求項１に記載のクロスグルーブ型等速自在継手において、上記ポケットのケージ軸線方向の寸法を、上記トルク伝達ボールの径よりも小さく形成したものである。
【００１０】
上記実施形態によれば、ポケットのケージ軸線方向の寸法を、上記トルク伝達ボールの径よりも小さく形成したことにより、ポケットのケージ軸線方向に対向する内周面と、トルク伝達ボールの外周面との間に締代が形成される。したがって、対をなす内・外輪のボール溝の交差角が反転してボール溝の交差部からトルク伝達ボールに作用する力が減少しても、トルク伝達ボールは、ポケットとの締代により、ケージ軸線方向の位置が安定して保持される。したがって、トルク伝達ボールの不安定化が防止され、等速自在継手の機能が失われる不都合を防止できる。
【００１１】
請求項３の発明のクロスグルーブ型等速自在継手は、請求項２に記載のクロスグルーブ型等速自在継手において、上記ポケットのケージ軸線方向の寸法と上記トルク伝達ボールの径との間に、０μｍ以上１５μｍ以下の締代を形成したものである。
【００１２】
上記実施形態によれば、トルク伝達ボールとケージポケットの軸線方向寸法との間に適正な締代を形成することにより、トルク伝達ボールのスライド抵抗を適切に保持することができる。ここで、上記締代が０μｍよりも小さいと、ボール溝の交差角が反転した際トルク伝達ボールをケージのポケット内に安定して保持することが困難となる。一方、上記締代が１５μｍよりも大きいと、トルク伝達ボールのスライド抵抗が上昇してボール溝及びトルク伝達ボールの磨耗や損傷等を招く虞がある。
【００１３】
請求項４の発明のクロスグルーブ型等速自在継手は、請求項１に記載のクロスグルーブ型等速自在継手において、上記トルク伝達ボールの数が８又は１０である。
【００１４】
上記実施形態によれば、所定の内・輪のボール溝の交差角が反転しても、交差角が反転していない他のボール溝のトルク伝達ボールにより、ケージが安定して保持される。トルク伝達ボールの数が８又は１０であるので、交差角が反転しないボール溝のトルク伝達ボールの数が多く、ケージが効果的に安定する。したがって、公交差角が反転したボール溝のトルク伝達ボールがポケットに安定して保持され、その結果、等速自在継手の機能が失われる不都合を効果的に防止できる。
【００１５】
また、トルク伝達ボールの数を８又は１０とすることにより、トルク伝達ボールの数が６である場合と比較して、継手の主要な機能であるトルクの伝達効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、トルク伝達ボールが安定してケージのポケット内に保持されるので、比較的大きい作動角においても安定したトルク伝達機能を発揮するクロスグルーブ型等速自在継手が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１（ａ）は、ディスクタイプのクロスグルーブ型等速自在継手を示す断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のクロスグルーブ型等速自在継手のエンドプレートを除去して端面側から観察した様子を示す正面図である。なお、クロスグルーブ型等速自在継手には、ディスクタイプの他に、フランジタイプ、ベルタイプがある。
【００１８】
このクロスグルーブ型等速自在継手は、内輪２と外輪４とトルク伝達ボール６とケージ８とを主要な構成要素として成り立っている。このクロスグルーブ型等速自在継手は、内輪２が第一の軸１２（シャフト）に結合され、その第一の軸１２と等速自在継手とに内部を密封するアダプタ付きブーツ１１が装着されている。等速自在継手の外輪４の端部には、コンパニオンフランジが設けられた図示しない第二の軸（シャフト）が結合されるようになっている。この第二の軸のコンパニオンフランジと等速自在継手との間に位置して内部を密封するエンドプレート１０が外輪４の端部に装着されている。
【００１９】
内輪２は、中心部にスプライン孔２１を有し、球面状の外周面に複数のボール溝２ａ，２ｂが形成されている。なお、この内輪２のスプライン孔２１に第一の軸１２をトルク伝達可能に嵌合させ、その第一の軸１２の輪溝に装着されたスナップリングまたはサークリップにより第一の軸１２を内輪２に軸線方向に位置決め固定する。外輪４は内輪２の外周に位置し、内周面に内輪２のボール溝２ａ，２ｂと同数のボール溝４ａ，４ｂが形成されている。
【００２０】
外輪４の軸線方向一端部と第一の軸１２との間には、等速自在継手に充填したグリースの漏洩を防ぐと共に外部からの異物の侵入を防止するために、等速自在継手の内部を一端側から密封するアダプタ付きブーツ１１が装着されている。このアダプタ付きブーツ１１は、小径端部と大径端部を有する蛇腹状のゴムまたは樹脂からなるブーツ本体と、一端部に円筒部を有する金属製アダプタとからなる。ブーツ本体の大径端部がアダプタの他端部に接合されており、ブーツ本体の小径端部をブーツバンドにより第一の軸１２に締着し、アダプタの一端部を外輪４の一端部に嵌合させてボルト１３で外輪４に固定している。
【００２１】
外輪４の軸線方向他端部と図示しない第二の軸のコンパニオンフランジとの間には、等速自在継手に充填したグリースの漏洩を防ぐと共に外部からの異物の侵入を防止するために、等速自在継手の内部を他端側から密封するエンドプレート１０が装着されている。このエンドプレート１０の円筒部を外輪４の他端部に嵌合させて、コンパニオンフランジと外輪４の他端部との間に挟み込んだ状態でボルト１３により固定されている。
【００２２】
図２はボール溝の展開図であって、同図に実線で示すように、内輪２の軸線に対して互いに逆方向に傾いたボール溝２ａ，２ｂが円周方向に交互に位置している。また、二点鎖線で示すように、外輪４の軸線に対して互いに逆方向に傾いたボール溝４ａ，４ｂが円周方向に交互に位置している。符号βは、軸線に対する各ボール溝２ａ，２ｂ，４ａ，４ｂの交差角である。内輪２および外輪４のボール溝２ａ，２ｂ，４ａ，４ｂは一般的にゴシックアーチまたは楕円の断面形状をしており、トルク伝達ボール６とボール溝２ａ，２ｂ，４ａ，４ｂとの関係は、アンギュラコンタクトとなっている。アンギュラコンタクトの接触角は、例示するなら３０〜５０°の範囲である。
【００２３】
対を成すボール溝２ａとボール溝４ａ、またはボール溝２ｂとボール溝４ｂの交差部に、トルク伝達ボール６が組み込まれる。図１（ｂ）に示すように、ここでは内輪２のボール溝２ａ，２ｂと、外輪４のボール溝４ａ，４ｂがそれぞれ６本あり、トルク伝達ボール６も６個ある。トルク伝達ボール６は、内輪２と外輪４の間に介在されたケージ８のポケット内に保持されている。
【００２４】
図３（ａ）はケージ８の横断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のケージ８のＡ−Ａ線における縦断面図である。図３（ａ）は、図３（ｂ）のＢ−Ｂ線である。
【００２５】
図３（ａ）に示すように、ケージ８は、トルク伝達ボール６を収容保持する窓状のポケット８１が、周方向に等間隔でトルク伝達ボール６と同数だけ形成されている。隣り合うポケット間の部位は柱部８２となっている。ケージ８の外周面８３は球状とされ、外輪４の内周面がケージ８の外周面８３の案内面となっている。ケージ８の内周面８４もまた球状とされ、内輪２の外周面がケージ８の内周面８４の案内面となっている。
【００２６】
ケージのポケット８１は、周方向寸法が軸線方向寸法よりも長い長穴状に形成されている。ポケット８１の軸線方向に対向する一対の内周面８１ａは、互いに平行面に形成されている。ポケット８１の周方向に対向する一対の内周面８１ｂは、概ねトルク伝達ボール６の外周面に沿った曲面に形成されている。ポケット８１の内周面８１ａ,８１ｂは、ポケット８１の周方向の中心を通る径と平行に形成されている。
【００２７】
図３（ｂ）に示すように、ポケット８１の軸線方向の寸法Ｌは、トルク伝達ボール６の径φｄよりも小さく形成されている。具体的には、ポケット８１の軸線方向の寸法Ｌと、トルク伝達ボール６の径φｄとの間に、０μｍ以上１５μｍ以下の締代を形成している。これにより、ポケット８１内でのトルク伝達ボールの移動を抑制している。また、ポケット８１の軸線方向の寸法Ｌと、トルク伝達ボール６の径φｄとの間の締代を０μｍ以上１５μｍ以下とすることにより、トルク伝達ボール６のスライド抵抗の悪化を防止できる。
【００２８】
上記構成のクロスグルーブ型等速自在継手が動作すると、作動角が０°の場合、対をなす内輪のボール溝２ａ，２ｂと外輪のボール溝４ａ，４ｂとの交差部に形成されたくさび角２βの作用により、ボール溝２ａ，２ｂ,４ａ，４ｂからトルク伝達ボール６に、周方向の回転力と、軸線方向の分力が作用する。各トルク伝達ボール６が受ける軸線方向の力がケージ８に作用し、ケージ８で軸線方向の力がつり合って内輪２及び外輪４と同一面内に保持される。作動角が増大し、対をなす内・外輪のボール溝の交差角βが０になると、内・外輪のボール溝２ａ，２ｂ,４ａ，４ｂの交差部が無くなり、トルク伝達ボール６に作用する軸線方向の力が略ゼロになる。ここで、本実施形態では、トルク伝達ボール６がポケット８１の軸線方向に対向する内周面８１ａに嵌合していることにより、ボール溝２ａ，２ｂ,４ａ，４ｂからトルク伝達ボール６に作用する軸線方向の力が無くなっても、トルク伝達ボール６がケージ８内の所定位置に保持される。したがって、ボール溝２ａ，２ｂ,４ａ，４ｂの交差角βの反転に起因するトルク伝達ボール６の不安定化を防止でき、ひいては等速自在継手の機能が失われる問題を防止できる。
【００２９】
上記実施形態において、内・外輪２，４のボール溝２ａ，２ｂ,４ａ，４ｂとその間に収容されるトルク伝達ボール６の個数は６個であったが、ボール溝２ａ，２ｂ,４ａ，４ｂ及びトルク伝達ボール６の数は、８個又は１０個など適数でよい。ボール溝２ａ，２ｂ,４ａ，４ｂ及びトルク伝達ボール６の数を８個又は１０個とすることにより、ボール溝２ａ，２ｂ,４ａ，４ｂが同一の交差角を形成した場合のトルクの伝達損失を少なくできる。ここで、ボール溝２ａ，２ｂ,４ａ，４ｂの数が増大すると周方向にボール溝の干渉が生じるため、ボール溝２ａ，２ｂ,４ａ，４ｂに設定しうる交差角βの最大値が小さくなり、このため、交差角βの反転が生じやすくなる。しかしながら、本実施形態によれば、トルク伝達ボール６がポケット８１の軸線方向に安定して保持されるので、交差角の反転が生じても、トルク伝達ボール６の不安定化を防止できる。すなわち、作動角を比較的大きくとることができ、がたつきが少なく、しかも、トルク伝達損失の少ないクロスグルーブ型等速自在継手が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１（ａ）は実施形態のクロスグルーブ型等速自在継手の断面図であり、図１（ｂ）はクロスグルーブ型等速自在継手の正面図である。
【図２】クロスグルーブ型等速自在継手のボール溝の展開図である。
【図３】図３（ａ）はケージの横断面図であり、図３（ｂ）はケージの縦断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
２  内輪
２ａ，２ｂ  ボール溝
４  外輪
４ａ，４ｂ  ボール溝
６  トルク伝達ボール
８  ケージ
８１  ポケット
８１ａ,８１ｂ  ポケットの内周面
Ｌ  ポケットの軸線方向寸法
φｄ  トルク伝達ボールの径
【図１】
2009068682.tif 000003
【図２】
2009068682.tif 000004
【図３】
2009068682.tif 000005