(57)【要約】  クロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリは、外径、軸方向長さと、内側ボール・トラックと、第１のトルク伝達部材に係合可能なキー溝とを有する、内輪を備える。外輪は、内径、外径、および外側ボール・トラックを有する。外輪は、第２のトルク伝達部材に連結可能である。ケージは、内輪と外輪との間に配置された多数の窓を有する。１つのボール直径を有する複数のボール（Ｎ）が、ケージによって窓内に保持され、内側および外側ボール・トラックの対に係合する。ボールは、ジョイント・ピッチ円直径（ＰＣＤ）を規定する。内輪は、外輪内にプランジ深さを有する。１．２≦（外輪外径／外輪内径）≦１．７の比率が満たされる。【選択図】図３Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側ボール・トラック、および第１のトルク伝達部材に係合するようになされたキー溝穴を有する内輪と、
外輪トラック角度および外輪トラック深さを有する外側ボール・トラックを備え、第２のトルク伝達部材に連結可能である、外輪長さ、外輪外径、および外輪内径を有する外輪と、
少なくとも１つの窓を備え、前記内輪と前記外輪との間に位置決めされるケージと、
前記ケージによって前記少なくとも１つの窓内に保持され、前記内側および外側ボール・トラックの対を係合させ、前記外輪と協働して外輪ピッチ円直径を規定し、前記内輪が前記外輪内にプランジ深さを有する、１つのボール直径を有する複数のボール（Ｎ）とを備え、
前記外輪外径と前記外輪内径との関係が、１．２≦（外輪外径／外輪内径）≦１．７を満たすことを特徴とするクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項２】
０．７≦（外輪ピッチ円直径／外輪内径）≦０．９が満たされる、請求項１に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項３】
０．２２≦（ボール直径／外輪内径）≦０．２８が満たされる、請求項１に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項４】
１．４≦（プランジ深さ／外輪長さ）≦１．８が満たされる、請求項１に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項５】
０．２８≦（外輪トラック深さ／ボール直径）≦０．３６が満たされる、請求項１に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項６】
５．１≦（外輪外径／ボール直径）≦６．６が満たされる、請求項１に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項７】
０．３４≦（（外輪外径／ボール直径）／外輪トラック角度）≦０．４８が満たされる、請求項１に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項８】
内輪トラック深さを有する内側ボール・トラック、および第１のトルク伝達部材に係合するようになされたキー溝内側半径を有するキー溝穴を備える、内輪長さを有する内輪と、
第２のトルク伝達部材に連結可能な外側ボール・トラックを有する外輪と、
少なくとも１つの窓を備え、前記内輪と前記外輪との間に位置決めされるケージと、
１つのボール直径を有し、ボール距離中心を有するように構成され、前記ケージによって前記少なくとも１つの窓内に保持され、前記内側および外側ボール・トラックの対に係合し、前記内輪が前記外輪内にプランジ深さを有する、複数のボール（Ｎ）とを備え、
前記内輪長さと前記ボール直径との関係が、０．２５≦（内輪長さ／ボール直径）≦０．４を満たすことを特徴とするクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項９】
１．３≦（プランジ深さ／内輪長さ）≦１．８が満たされる、請求項８に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項１０】
０．１３≦（ボール距離中心／内輪長さ）≦０．１９が満たされる、請求項８に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項１１】
０．２８≦（キー溝内側半径／ボール直径）≦０．６が満たされる、請求項８に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項１２】
内輪外径、内側ボール・トラック、および第１のトルク伝達部材に係合するようになされたキー溝穴を有する内輪と、
外輪外径および外輪ボール・トラックを有し、第２のトルク伝達部材に結合可能な外輪と、
軸方向断面を含む第１のケージ断面積および周方向断面を含む第２のケージ断面積、ケージ外径、第１のケージ内径、第２のケージ内径、ならびに少なくとも１つの窓を有し、前記内輪と前記外輪との間に位置決めされるケージと、
１つのボール直径を有し、前記ケージによって前記少なくとも１つの窓内に保持され、前記内側および外側ボール・トラックの対を係合し、前記外輪と協働して外輪ピッチ円直径を、前記内輪と協働して内輪ピッチ円直径を規定し、前記内輪が前記外輪内にプランジ深さを有する、複数のボール（Ｎ）とを備え、
前記ケージの長さと前記ボール直径の関係が、１．５≦（ケージの長さ／ボール直径）≦３．０を満たすことを特徴とする、クロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項１３】
０．２５≦（第１のケージ断面積／（（（ボール直径）2×Ｎ×０．５×（（外輪ピッチ円直径（ＰＣＤO）＋内輪ピッチ円直径（ＰＣＤI））／２）／１０００）≦０．７５が満たされる、請求項１２に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項１４】
０．１２≦（第２のケージ断面積／（（（ボール直径）2×Ｎ×０．５×（（外輪ピッチ円直径（ＰＣＤO）＋内輪ピッチ円直径（ＰＣＤI））／２）／１０００）≦０．３５が満たされる、請求項１２に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項１５】
４≦（プランジ深さ／第２のケージ断面積）≦８が満たされる、請求項１２に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項１６】
１．１≦（第１のケージ内径／内輪外径）≦１．３が満たされる、請求項１２に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項１７】
１．１≦（外輪外径／第２のケージ内径）≦１．３が満たされる、請求項１２に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項１８】
内輪長さ、内輪外径、１つのトラック角度で構成される内側ボール・トラック、および、キー溝長さを規定しキー溝内側半径およびキー溝ピッチ円直径を有し第１のトルク伝達部材に係合するようになされたキー溝穴を有する内輪と、
外輪長さ、外輪外径、外輪内径、および外輪ピッチ円直径、ならびに前記トラック角度で構成される外側ボール・トラックを有し、第２のトルク伝達部材に連結可能な外輪と、
軸方向断面を含む第１のケージ断面積および周方向断面を含む第２のケージ断面積を有し、長い窓長さおよび短い窓長さを有する少なくとも１つの窓を備え、ケージ内径およびケージ外径を備え、前記内輪と前記外輪との間に位置決めされるケージと、
１つのボール直径を有し、ボール距離中心を有するように構成され、前記ケージによって前記少なくとも１つの窓内に保持され、ボール窓間隙を生み出し、前記外輪および前記内輪と協働して外輪ピッチ円直径、内輪ピッチ円直径、およびバックラッシュを規定し、前記内輪が前記外輪部品内でプランジ深さを有する、複数のボール（Ｎ）とを備え、
前記外輪ピッチ円直径、前記内輪ピッチ円直径とボール直径との関係が、３．０≦（（外輪ピッチ円直径（ＰＣＤO）＋内輪ピッチ円直径（ＰＣＤI））／２）／ボール直径）≦３．６を満たすことを特徴とする、クロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項１９】
１．８≦（（外輪ピッチ円直径（ＰＣＤO）＋内輪ピッチ円直径（ＰＣＤＩ））／２）ジョイント・ピッチ円直径／キー溝ピッチ円直径）≦２．８が満たされる、請求項１８に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項２０】
０．４５≦（ボール直径／キー溝ピッチ円直径）≦０．７５が満たされる、請求項１８に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項２１】
０．００１８≦（（（外輪ピッチ円直径）−（内輪ピッチ円直径））／トラック角度）≦０．００５が満たされる、請求項１８に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項２２】
０．００２≦（ボール窓間隙／トラック角度）≦０．０１が満たされる、請求項１８に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項２３】
１．２≦（長い窓長さ／短い窓長さ）≦１．５５が満たされる、請求項１８に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項２４】
０．５≦（前記ケージ外径と前記外輪内径との間の間隙／（（外輪ピッチ円直径）−（内輪ピッチ円直径）））≦１０が満たされる、請求項１８に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項２５】
０．００３≦（前記ケージ外径と前記外輪内径との間の間隙／バックラッシュ）≦０．０６が満たされる、請求項１８に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項２６】
０．３≦（（ボール直径）2×Ｎ×０．５×（（外輪ピッチ円直径（ＰＣＤO）＋内輪ピッチ円直径（ＰＣＤI））／２）／１０００）／外輪外径）≦０．７が満たされる、請求項１８に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項２７】
５０≦（バックラッシュ／（（外輪ピッチ円直径）−（内輪ピッチ円直径）））≦６００が満たされる、請求項１８に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項２８】
０．６≦（（外輪ピッチ円直径（ＰＣＤO）＋内輪ピッチ円直径（ＰＣＤI））／２）／（（ボール直径）2×Ｎ×０．５×ジョイント・ピッチ円直径／１０００）≦２．０が満たされる、請求項１８に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項２９】
１．１≦（（ボール直径）2×Ｎ×０．５×（（外輪ピッチ円直径（ＰＣＤO）＋内輪ピッチ円直径（ＰＣＤI））／２）／１０００）／キー溝ピッチ円直径）≦３．５が満たされる、請求項１８に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項３０】
０．２≦（（（外輪ピッチ円直径）−（内輪ピッチ円直径））／ボール窓間隙）≦３．５が満たされる、請求項１８に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項３１】
１．３≦（前記ボールが前記外輪に接触する半径／前記ボールが前記内輪に接触する半径）≦１．９が満たされる、請求項１８に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項３２】
０．４５≦（前記ボールが前記外輪に接触する半径／（（外輪ピッチ円直径（ＰＣＤO）＋内輪ピッチ円直径（ＰＣＤI））／２））≦０．９が満たされる、請求項１８に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項３３】
０．３≦（前記ボールが前記内輪に接触する半径／（（外輪ピッチ円直径（ＰＣＤO）＋内輪ピッチ円直径（ＰＣＤI））／２））≦０．８が満たされる、請求項１８に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【請求項３４】
０≦（外輪ピッチ円直径−内輪ピッチ円直径）≦０．１が満たされる、請求項１８に記載のクロストラック・プランジング等速ジョイント・アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
シャフトを駆動ユニットに連結させる等速ジョイントは、自動車車両における一般的な構成要素である。駆動ユニットは、一般に、ジョイントを受けるための出力シャフトまたは入力シャフトを有する。通常、駆動ユニットは、軸箱、トランスファ・ケース、伝動装置、パワー・テイクオフ・ユニット、または他のトルク装置であり、これらはすべて、自動車車両において一般的な構成要素である。通常、１つまたは２つのジョイントがシャフトに組み付けられて、プロペラまたは駆動シャフト・アセンブリを形成する。プロペラ・シャフト・アセンブリは、たとえば、一方の端部にて伝動装置の出力シャフトに、他方の端部にて差動装置の入力シャフトに連結することができる。シャフトは、中実または管状とすることができ、シャフトをジョイントの内輪に取り付けるように適合された端部を有する。等速ジョイントの外輪は、駆動ユニットに連結することができる。ジョイントの内輪は、通常、シャフトに圧入され、スプライン嵌合され、またはピン結合され、ジョイントの外輪を、特定の駆動ユニットのハブ・コネクタ、フランジ、またはスタブ・シャフトに、ボルト付けまたは圧入することを可能にする。プロペラ・シャフトの他方の端部では、シャフトを２つの駆動ユニットの間に連結させるときに、第２の駆動ユニットへの同様の連結部が形成される。
【０００２】
自動車は、トルクを１つの入力ユニットから出力ユニットへと、等速ジョイントを介して、たとえば後輪および全輪駆動車両などにおいて前方駆動ユニットから後車軸差動装置へと伝達するために、プロペラ・シャフトまたは駆動シャフトを使用することができる。プロペラ・シャフトは、トルクおよび回転運動を、四輪駆動車両において前車軸差動装置へと伝達するためにも使用される。特に、中間ジョイントによって連結されたツーピース・プロペラ・シャフトは、車両の前方駆動ユニットと後車軸との間により大きい距離があるときに一般的に使用される。同様に、内側および外側車軸駆動装置は、自動車においてトルクを差動装置から車輪に伝達するために一般的に使用される。トルクの伝達は、上記のやり方で相互連結シャフトに組み付けられた１つまたは２つのジョイントで構成される、プロペラ・シャフト・アセンブリを用いることによって達成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
使用することができるジョイントのタイプとして、カルダン、フック、またはゼッパ・タイプのユニバーサル・ジョイントが挙げられる。通常、ゼッパ・タイプの等速ジョイントは、等速回転またはホモキネティック（ｈｏｍｏｋｉｎｅｔｉｃ）運動の伝動装置が望ましくまたは要求される場合に用いられる。等速ジョイントは、トライポッド・ジョイント、ダブル・オフセット・ジョイント、および、プランジングまたは固定運動能力を有するクロス・グルーブ設計を含む。三脚タイプの等速ジョイントは、トルク伝達部材としてローラまたはトラニオンを用い、他の等速ジョイント・タイプは、トルク伝達部材としてボールを用いる。相互連結シャフトに組み付けられるこれらのタイプのジョイントは、前輪駆動車両用の内側車軸および外側車軸駆動装置内、ならびに後輪駆動、全輪駆動、および四輪駆動車両に見られるプロペラ・シャフト上で適用され、角度のある連接または軸方向運動を可能にする。固定タイプの等速ジョイントとプランジング・タイプの等速ジョイントとでは、プランジング・ジョイントの方が通常、摺動力ならびにジョイントの公差による衝撃音による、騒音、振動、ハーシュネス（「ＮＶＨ」）の問題がより大きい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
クロストラック等速ジョイントのトルク伝達能力はまた、その慣性モーメントによる影響を受け、その慣性モーメントは、等速ジョイントの部品の質量よりむしろ主にそれらの最大半径に応じて変わる。すなわち、アセンブリの質量を低減するためにトルク伝達対半径の関係による利益を受ける、改善されたクロストラック等速ジョイントを有することが望ましい。さらに、特定の用途のためにパッケージ・サイズが低減されたクロストラック等速ジョイントもまた有益である。また、最適化された比率を有するクロストラック等速ジョイントは、重量の低減、パッケージ・サイズの制御、部品のエンベロープおよび／または部品の振れの低減、防振の改善、包装サイズごとの強度の増大、ならびに単位重量あたりのトルク伝達能力の上昇など、さらなる利点をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】例示的なプランジング・クロストラック等速ジョイントを用いる例示的な四輪駆動車両のための、自動車用駆動システムを示す平面図である。
【図２】例示的な等速ジョイントを示す分解斜視図である。
【図３Ａ】例示的な等速ジョイントの外側ジョイント部分を示す図である。
【図３Ｂ】外輪とともに用いられる外輪ボール・トラックを示す図である。
【図３Ｃ】等速ジョイントの外側ジョイント部分の外輪と係合して示される、例示的な等速ジョイントとともに用いられるボールの拡大図である。
【図４Ａ】例示的な等速ジョイントとともに用いられるケージを示す側断面図である。
【図４Ｂ】ケージを示す前方断面図である。
【図５Ａ】例示的な等速ジョイントの内側ジョイント部分を示す側断面図である。
【図５Ｂ】例示的な等速ジョイントの内側ジョイント部分を示す前方立面図である。
【図５Ｃ】例示的な等速ジョイントの内側ジョイント部分とともに用いられる内輪ボール・トラックを示す図である。
【図５Ｄ】等速ジョイントの内側ジョイント部分の内輪と係合して示される、例示的な等速ジョイントとともに用いられるボールの拡大図である。
【図６Ａ】例示的な等速ジョイントの様々な設計パラメータ、およびそれらの対応する範囲を特定する表である。
【図６Ｂ】例示的な等速ジョイントの様々な設計パラメータ、およびそれらの対応する範囲を特定する表である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
ここで、以下の考察およびまた図面を参照すると、開示されるシステムおよび方法への例示的なアプローチが詳細に示されている。図面は、いくつかの可能なアプローチを示すが、図面は必ずしも縮尺どおりではなく、開示される装置をよりよく図示および説明するために、いくつかの特徴部分が誇張され、除去され、または部分的に断面図となることがある。さらに、本明細書において説明する記載は、網羅的であることは意図されず、あるいは、特許請求の範囲を、図示され以下の詳細な説明において開示される厳密な形および構成に限定または制限することは意図されない。
【０００７】
装置は、車両において使用するための例示的なクロストラック等速ジョイント（ＣＶＪ）に関して説明されるが、以下の装置は、自動車車両の駆動車軸、プロペラ・シャフトを用いるモータ・システム、またはトルク伝動装置用のＣＶＪを必要とする他の車両および非車両応用例などを含む、様々な目的に適用することができる。
【０００８】
典型的な四輪駆動車両用の例示的な駆動システム１０を、図１に示す。四輪駆動システムを図示および説明するが、ここで示す概念は、後輪駆動のみの車両、前輪駆動のみの車両、および全輪駆動車両、および四輪駆動車両を含めた、単一駆動ユニット・システムまたは多重駆動ユニット・システムに適用することができる。
【０００９】
例示的な駆動システム１０は、伝動装置１４およびパワー・テイクオフ・ユニット（ＰＴＵ）１６に連結された、エンジン１２を備える。前方差動装置１８は、前方右手側ハーフ・シャフト２０および前方左手側ハーフ・シャフト２２を有し、それらはそれぞれ、車輪２４に連結され、車輪に動力を送る。右手側ハーフ・シャフト２０および左手側ハーフ・シャフト２２の端部に、等速ジョイント２６が取り付けられる。プロペラ・シャフト２８は、伝動装置１８を後方差動装置３０に連結する。後方差動装置３０は、後方右手側シャフト３２および後方左手側シャフト３４を備え、それらはそれぞれ、その一端部に取り付けられた車輪２４を有する。等速ジョイント２６は、車輪２４および後方差動装置３０に連結された、ハーフ・シャフト３２、３４の両端部上に配置される。プロペラ・シャフト２８は、いくつかの高速等速ジョイント２６および高速シャフト支持軸受３６を備える、ツーピース・プロペラ・シャフトとすることができる。プロペラ・シャフト２８は、第１の相互連結シャフト３８および第２の相互連結シャフト４０を備える。シャフト２０、２２、３８、４０、３２、３４は、中空または管状とすることができ、それぞれのシャフトを特定の等速ジョイント２６に、特定の用途に適するように取り付けるようになされた端部を有する。
【００１０】
等速ジョイント２６は、操縦または車両のサスペンションの上昇および下降により、車輪またはプロペラ・シャフト２８が角度を変えられるとしても、プロペラ・シャフト２８を介して動力を車輪２４に伝達する。等速ジョイント２６は、すべて多種多様な等速ジョイント２６を特定するための用語であるプランジング・トライポッド、クロス・グルーブ・ジョイント、固定ジョイント、固定トライポッド・ジョイント、またはダブル・オフセット・ジョイントを含むがそれに限定されない、様々なジョイント・タイプのいずれとすることもできる。等速ジョイント２６は、自動車車両の毎日の運転中に車両のハーフ・シャフトおよびプロペラ・シャフトの両方において通常見られる動作ジョイント角度での、ジョイント内の等速トルク伝動を可能にする。任意で、それぞれの等速ジョイントを、他の何らかのタイプのジョイントで置き換えることができる。こうして、図１において２６または３６で示されるいかなる等速ジョイントも、等速ジョイントを含むことができる。等速ジョイントのトルク伝達能力は、等速ジョイント部品の最大半径に応じたその慣性モーメントの影響を受け、等速ジョイント部品の質量からはより小さい影響を受けるので、システムの質量を低減するため、またはその性能を最適化するために、トルク／半径伝達関係の利益を受ける最適された比率を有するクロストラック等速ジョイントを有することが有益となることがある。
【００１１】
図２および図３Ａから図３Ｃを参照すると、例示的なクロストラック等速ジョイント４２は、環状の外輪４４を備えることができ、外輪４４は、内径Ｄboreを規定するほぼ円筒形の内面４６、および外径ＤORを規定するほぼ円筒形の外面４８を有する。外輪４４は、軸方向の外輪長さＯＲLを規定する、前面５０および後面５２を有する。
【００１２】
外輪４４の内面４６上に、第１の外側ボール・トラック５４および第２の外側ボール・トラック５６が配置される。それぞれの外側ボール・トラック５４および５６は、内面４６から、外側ボール・トラック４８の底部５８および外側ボール・トラック５０の底部６０までで測定される径方向距離に相当する、トラック深さｔDを有する。外側ボール・トラック５４、５６は、ほぼ同じトラック深さｔDを有する。外側ボール・トラック５４、５６は、前面５０から後面５２へと、外輪４４の全長ＯＲLにわたって延びる。
【００１３】
外輪４４は、図１に示すように、たとえばＰＴＵ１６、前方差動装置１８および後方差動装置３０など駆動ユニットの駆動シャフトに、あるいは、トルクを等速ジョイント４２へとまたは等速ジョイント４２から伝達することができる、他の何らかの部材に固定することができる。外輪４６を対応する駆動シャフトに取り付けるために、様々な手段を使用することができる。たとえば外輪４６は、外輪４６を貫通し前面５０から後面５２へと縦に延びる対応するボルト穴６２内に受けられる複数のボルトを用いて、駆動シャフトにボルト付けすることができる。特定の用途の要求に応じて、他の連結手段を用いることもできる。
【００１４】
図２および図５Ａから図５Ｄを参照すると、外輪４４内に、内輪６４が配置されており、内輪６４は、外面６６ならびに第１の内側ボール・トラック６８および第２の内側ボール・トラック７０を有する。内輪６４の外面６６は、縦断面図（図５Ａ）に見られるように、内側ボール・トラック６８、７０によって中断される、全体的に屋根形の輪郭を有する。外面は、いくつか挙げると円形、楕円形、放物線、直線状を含むがこれらに限定されない、他の様々ないかなる輪郭を有することもできる。屋根形外面６６は、全体的に円筒形の中間区域７２を備え、その横に、中間区域７２に接線方向に隣接する全体的に円錐形の表面部分７４がある。中間区域７２は、内輪６４の最大外径ＤIRを規定する。内輪６４は、前面７６および後面７８を有し、それらは軸方向の内輪長さＩＲLを規定する。
【００１５】
内側ボール・トラック６８および７０は、内輪の外面６６の中間区域７２から、内側ボール・トラック６８の底部８０および内側ボール・トラック７０の底部８２まで測定される径方向距離に相当する、トラック深さｔdを有する。内側ボール・トラック６８、７０は、ほぼ同じトラック深さｔDを有する。内側ボール・トラック６８、７０は、前面７６から後面７８へと、内輪６４の全長ＩＲLにわたって延びる。
【００１６】
内輪６４は、内輪を貫通して前面７６から後面７８へと縦に延びる中央孔８６を備えることができる。孔８６の内面は、長さＬＳを有するキー溝９０を規定する、一連の縦の目立て部分８８を備える。孔８６は、駆動ユニットのジャーナル・シャフト、またはトルクを等速ジョイント４２へとまたは伝達することができる他の何らかの部材など、対応して構成される駆動シャフトを回転可能に固定挿入するように構成される。内輪６４のキー溝９０と、孔８６内で受けられる駆動シャフトのキー溝との間の接触点は、キー溝のピッチ円直径ＰＣＤsplineを規定する。キー溝の外径から内側ボール・トラック６８、７０の底部８０、８２への距離は、キー溝の内側距離ＳIRに相当する。
【００１７】
図２から図５Ｄを参照すると、直径「ｄ」を有する多数のボール９０が、いずれの場合も１つの第１の外側ボール・トラック５４および１つの第１の内側ボール・トラック６８、ならびに１つの第２の外側ボール・トラック５６および１つの第２の内側ボール・トラック７０で構成される、ボール・トラックの対の内部に誘導される。ケージ９２が、外輪４４と内輪６４との間に配置され、周囲に分配された窓９４を備え、その中にボール９０が受けられる。図４Ａおよび図４Ｂを特に参照すると、ケージ９２は、ケージの円周上に交互に配置された、１組の長い窓９６および短い窓９８を備える。大きい窓９６は、円周長さＬCを有し、第２の外側ボール・トラック５６と第２の内側ボール・トラック７０で構成されたトラック対内に誘導されたボール９０を受ける。小さい窓９８は、円周長さＬSを有し、第１の外側ボール・トラック５４と第１の内側ボール・トラック６８で構成されたトラック対内に誘導されたボール９０を受ける。長い窓９６および短い窓９８はそれぞれ、幅ＷCを有し、幅ＷCは、窓の周方向内側表面１０２と窓内に受けられるボール９０の外周との間に、ボール窓間隙１００を生み出す。
【００１８】
ケージ９２は、内面１０４および外面１０６を有する。内面１０４は、縦断面図（図４Ａ）に見られるように、ほぼ円柱形に凹んだ中間区域１０８を備え、その横に、中間区域１０８に接線方向に隣接するほぼ円柱形の表面部分１１０がある。中間区域１０８は、最大ケージ内径Ｄiを規定し、隣接する円柱形表面部分１１０は、最小ケージ内径ｄiを規定する。ケージ９２の外面１０６は、縦断面図（図４Ａ）に見られるように、窓９４によって中断される全体的に先の尖った輪郭を有する。外面１０６は、ほぼ弓形の中間区域１１２を備え、その横に、中間区域１１２に接線方向に隣接するほぼ円錐形の表面部分１１４がある。中間区域１１２は、ケージ９２の最大外径ＤOを規定する。ケージ９２は、前面１１６および後面１１８を有し、これらは軸方向ケージ長さＢを規定する。
【００１９】
ケージ９２は、ケージ外面１０６の円錐区域１１４と、ケージ内面１０４の円柱形区域１１０と、窓円周縁部１０２と、ケージ９２の前面１１６および後面１１８によって囲まれた、縦断面図（図４Ａ）に見られるような垂直断面積１２０を有する。ケージ９２はまた、ケージ外面１０６の中間区域１１２と、ケージ内面１０４の中間区域１０８と、隣接する長い窓９６および短い窓９８の周方向端面１２４とによって囲まれた、円周断面図（図４Ｂ）に見られるような中心断面積１２２を有する。
【００２０】
引き続き図３Ａから図５Ｄを参照すると、第１の外側ボール・トラック５４および第１の内側ボール・トラック６８を備える第１のトラック対、および、第２の外側ボール・トラック５６および第２の内側ボール・トラック７０を備える第２のトラック対は、それぞれの内輪６４および外輪４４の円周上に交互に配置されている。周方向に交互に隣接して配置された、それぞれ２つの第１および第２の内側ボール・トラック６８、７０の間に、多数のウェブ１２６が形成される。同様に、周方向に交互に隣接して配置された、それぞれ２つの第１および第２の外側ボール・トラック５４、５６の間に、多数のウェブ１２８が形成される。いずれの場合も、２対の第１のボール・トラック５４、６８、および２個のボール９０は、ジョイント縦中心軸Ａ−Ａに関して互いに直径方向に対向して位置する。同様に、いずれの場合も、２対の第２のボール・トラック５６、７０、および２個のボール９０は、ジョイント縦中心軸Ａ−Ａに関して互いに直径方向に対向して位置する。ジョイントが位置合わせされた状態で、外輪４４の縦中心軸Ｂ−Ｂは、内輪６４の縦中心軸Ｃ−Ｃとほぼ一直線にそろえられ、第２のボール・トラック５６、７０の対によって誘導されるボール９０にて、ボール・ケージ９２を制御するための軸方向の力が生じるとしても、第１のボール・トラック５４、６８の対内に誘導されたボール９０のみがトルクを伝達する。ジョイントが角度運動するとき、第２のボール・トラック５６、７０の対内に誘導されたボール９０もまた、トルクを伝達することができる。伝達されるトルクの大きさは、ジョイントの角度運動の角度に応じて決まる。
【００２１】
第１の外側ボール・トラック５４および第２の外側ボール・トラック５６は、図３Ｃに示すように、ほぼ楕円形の断面形状を有する。第１の外側ボール・トラック５４および第２の外側ボール・トラック５６内に誘導されたボール９０は、半径ＲCORに位置する２つの点９３、９５にてトラックをつなげる。直径方向に対向するボール・トラック５４、５６内に着座する１対のボール９０の中心点９７は、外輪ピッチ円の直径ＰＣＤOを規定する。同様に、第１の内側ボール・トラック６８および第２の内側ボール・トラック７０は、図５Ｄに示すように、ほぼ楕円形の断面形状を有する。第１の内側ボール・トラック６８および第２の内側ボール・トラック７０内に誘導されたボール９０は、半径ＲCIRに位置する２つの点９９、１０１にてトラックをつなげる。直径方向に対向するボール・トラック６８、７０内に着座する１対のボール９０の中心点９７は、内輪ピッチ円の直径ＰＣＤIを規定する。
【００２２】
考察のために、等速ジョイント４２が、４対の軸方向に平行なボール・トラック５４、６８、および、ボール・トラック５６、７０の対と交差する４つのジョイント軸を備えることを示す。ボール・トラックの対は、それぞれの内輪６４および外輪４４の円周上に交互に配置され、全部で８個のボール９０を受ける。しかし、等速ジョイント４２はまた、３対または５対の軸方向に平行なボール・トラック５４、６８、およびボール・トラック５６、７０の対と交差する対応する数のジョイント軸を備えるように構成することもでき、ボール・トラックの対は、内輪および外輪の円周上で交互になり、用いられるボール・トラックの数に応じて全部で６個または１０個のボール９０を受けることを理解されたい。
【００２３】
ジョイントが位置合わせされた状態で、第１の外側ボール・トラック５４および第１の内側ボール・トラック６８はそれぞれ、軸方向に平行な中心線１３０、１３２を有する。第１のボール・トラック５４、６８は、ボール・ケージ９２をほとんどまたは全く制御せずに、ボール９０とともに動作して内輪６４と外輪４４との間でトルクを伝達する。第２の外側ボール・トラック５６は、ジョイントが位置合わせされた状態で、径方向図内のジョイント縦中心軸Ａ−Ａとともに外側トラック角度ＴＡORを形成する。対応する反対側の第２の内側ボール・トラック７０は、ジョイントが位置合わせされた状態で、ジョイント縦中心軸Ａ−Ａに対して、径方向図内の逆の等しい内側トラック角度ＴＡIRを有する。この配置により、径方向の図において、それぞれの第２の内側ボール・トラック５８と第２の外側ボール・トラック５０の中心線１３６、１３４が互いに交差する。第２の内側トラック７０および第２の外側トラック５６の、それぞれの対によって受けられるボール９０は、第２のボール・トラック５６、７０の対の中心線１３４、１３６の交差点に位置する、それらの中心点９７を有する。
【００２４】
ジョイントの縦中心軸Ａ−Ａに対してある内側トラック角度ＴＡIRで配置された、内輪６４の第２の内側ボール・トラック７０は、すべて、互いに対して同方向に斜めに傾斜させられる。同様に、対応する反対側の外輪４４の第２の外側ボール・トラック５６は、すべて互いに対して同方向に斜めに傾斜させられる。
【００２５】
ボール・ケージ９２の窓９４内で受けられるボール９０は、等速ジョイント４２内のボール・ケージ９２の位置決めを制御する。第１のボール・トラック５４、６８の対内で受けられるボール９０と、第２のボール・トラック５６、７０の対内で受けられるボール９０の中心対称構成により、ジョイントが位置合わせされるとき、２個のトルク伝達ボール９０および２個の制御ボール９０が互いに直径方向に対向して置かれる。
【００２６】
等速ジョイント４２の動作および性能は、様々なパラメータによる影響を受けることがある。これらのパラメータのいくつかを、図６Ａおよび図６Ｂに示す表に列挙する。たとえば、クロストラック等速ジョイントのトルク伝達能力は、その質量、材料の性質、および等速ジョイントの部品の最大半径に応じて決まる。こうして、等速ジョイント４２の性能特性は、等速ジョイントの質量を低減するために、トルク伝達対半径の関係を最大化することにより高めることができる。図６Ａおよび図６Ｂにおいて特定される性能パラメータを最大化することにより、重量の低減、包装サイズの制御、部品のエンベロープおよび／または部品の振れの低減、防振の改善、パッケージ・サイズごとの強度の増大、および単位重量あたりのトルク伝達能力の上昇など、さらなる利点をもたらすことができる。３４個のパラメータを、図６Ａおよび図６Ｂの表に示す。各パラメータは、等速ジョイント４２の１つまたは複数の性能特性を最大化することができる、特定された範囲を含む。
【００２７】
本明細書に記載したプロセス、システム、方法などに関して、そのようなプロセスのステップなどを、ある順序で生じるものとして説明してきたが、そのようなプロセスは、記載したステップを本明細書に記載した順序以外の順序で実行して実施することができることを理解されたい。いくつかのステップを同時にまたはほぼ同時に実行することができること、他のステップを加えることができること、または本明細書に記載したいくつかのステップを省略することができることをさらに理解されたい。すなわち、本明細書におけるプロセスの説明は、いくつかの実施形態を示すために行われるものであり、特許請求される本発明を制限すると解釈されるべきではない。
【００２８】
上記説明は、例示的であるが限定的でないことが意図されていることが理解されるべきである。上記説明を読めば、提示した実施例以外の多くの実施形態および応用例が当業者には明らかになるであろう。本発明の範囲は、上記説明を参照してではなく、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲がそれに対して与えられるのと同等の完全な範囲と同様に決定されるべきである。本明細書において考察した業界において将来的な発展が生じること、ならびに、開示されたシステムおよび方法がそのような将来的な実施形態に組み込まれることが、予想および意図される。つまり、本発明は、修正および変更することができ、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されることが理解されるべきである。
【００２９】
特許請求の範囲で用いられるすべての用語は、本明細書においてその反対であることが明示されない限り、それらの最も広範な合理的な解釈および当業者によって理解されるようなそれらの通常の意味が与えられることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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