JP2000230570A - 等速自在継手 - Google Patents
等速自在継手Info
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Landscapes
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い強度を有し、かつ作動性や耐久性に優れ
る小型の等速自在継手を提供する。 【解決手段】 外側部材2の案内溝2bの球面中心
OTO、継手平面PとPCDの交差点Q、および内側部材
3の案内溝3bの球面中心OTIで形成されるオフセット
角φT を、5.5°≦φT ≦7.5°に設定する。
る小型の等速自在継手を提供する。 【解決手段】 外側部材2の案内溝2bの球面中心
OTO、継手平面PとPCDの交差点Q、および内側部材
3の案内溝3bの球面中心OTIで形成されるオフセット
角φT を、5.5°≦φT ≦7.5°に設定する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、自動車や各種産
業機械の動力伝達系において使用される等速自在継手に
関するもので、より詳しくは、駆動側の回転軸と従動側
の回転軸とがどのような角度(作動角)をとっても常に
滑らかにトルク伝達を行えるようにした等速自在継手の
うち、軸方向にスライド(プランジング)しない、いわ
ゆる固定式の等速自在継手に関する。
業機械の動力伝達系において使用される等速自在継手に
関するもので、より詳しくは、駆動側の回転軸と従動側
の回転軸とがどのような角度(作動角)をとっても常に
滑らかにトルク伝達を行えるようにした等速自在継手の
うち、軸方向にスライド(プランジング)しない、いわ
ゆる固定式の等速自在継手に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車のドライブシャフト等で使用され
ているBJ(ボール・フィクスト・ジョイント)1は、
図2および図3に示すように、外輪2、内輪3、トルク
伝達ボール4、保持器5から構成される。外輪2と内輪
3との間に保持器5が介在し、保持器5は、外輪2の球
面状内周面2aおよび内輪3の球面状外周面3aとそれ
ぞれ球面接触している。
ているBJ(ボール・フィクスト・ジョイント)1は、
図2および図3に示すように、外輪2、内輪3、トルク
伝達ボール4、保持器5から構成される。外輪2と内輪
3との間に保持器5が介在し、保持器5は、外輪2の球
面状内周面2aおよび内輪3の球面状外周面3aとそれ
ぞれ球面接触している。
【0003】外輪2の内周面2aと内輪3の外周面3a
にそれぞれ複数の曲線状の案内溝2b,3bが形成され
ており、外輪2と内輪3の案内溝2b,3bの球面中心
OTO,OTIはそれぞれ継手中心O(外輪の球面状内周面
2aおよび内輪の球面状外周面3aの球面中心に同じ)
に対して対称な位置にある。換言すれば、球面中心O TO
と球面中心OTIは継手中心Oから逆方向に等距離、軸方
向にオフセットされている。このため、外輪2の案内溝
2bと内輪3の案内溝3bとで形成されるボールトラッ
クは、軸方向の一方から他方へ向かって徐々に広がった
くさび状を呈する。各トルク伝達ボール4はこのくさび
状のボールトラック内に収容され、外輪2と内輪3との
間で負荷を伝達する。すべてのトルク伝達ボール4を継
手平面P(作動角の二等分線に垂直な平面)に保持する
ため、保持器5が組み込まれている。
にそれぞれ複数の曲線状の案内溝2b,3bが形成され
ており、外輪2と内輪3の案内溝2b,3bの球面中心
OTO,OTIはそれぞれ継手中心O(外輪の球面状内周面
2aおよび内輪の球面状外周面3aの球面中心に同じ)
に対して対称な位置にある。換言すれば、球面中心O TO
と球面中心OTIは継手中心Oから逆方向に等距離、軸方
向にオフセットされている。このため、外輪2の案内溝
2bと内輪3の案内溝3bとで形成されるボールトラッ
クは、軸方向の一方から他方へ向かって徐々に広がった
くさび状を呈する。各トルク伝達ボール4はこのくさび
状のボールトラック内に収容され、外輪2と内輪3との
間で負荷を伝達する。すべてのトルク伝達ボール4を継
手平面P(作動角の二等分線に垂直な平面)に保持する
ため、保持器5が組み込まれている。
【0004】案内溝2b,3bにオフセットが付与され
ているため、トルク伝達ボール4が負荷を伝達する時、
各トルク伝達ボール4に軸力が作用し、その結果トルク
伝達ボール4は、案内溝2b,3bの開口している方
向、つまり、上記くさび状トラック空間の広がった方向
に飛び出そうとする。それに伴い保持器5にも軸力が作
用し、保持器5は外輪2の球面状内周面2aと内輪3の
球面状外周面3aに強く押し当てられる。
ているため、トルク伝達ボール4が負荷を伝達する時、
各トルク伝達ボール4に軸力が作用し、その結果トルク
伝達ボール4は、案内溝2b,3bの開口している方
向、つまり、上記くさび状トラック空間の広がった方向
に飛び出そうとする。それに伴い保持器5にも軸力が作
用し、保持器5は外輪2の球面状内周面2aと内輪3の
球面状外周面3aに強く押し当てられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、案内溝
2b,3bがオフセットを有するため、両案内溝の深さ
は軸方向で均一でない。それゆえ、案内溝の浅いところ
でトルク伝達ボール4が高負荷を伝達する時(大きな作
動角をとった時)、トルク伝達ボール4との接触による
接触楕円が大きくなり、応力が集中する案内溝肩部に接
触楕円が乗り上げ、肩部に欠けが生じるおそれがある。
この対策として、トルク伝達ボール4の径やピッチ円直
径(PCD)を大きくして面圧を低下させることが考え
られるが、外輪2の外径が増加して等速自在継手が大き
くなるという不都合が生じる。
2b,3bがオフセットを有するため、両案内溝の深さ
は軸方向で均一でない。それゆえ、案内溝の浅いところ
でトルク伝達ボール4が高負荷を伝達する時(大きな作
動角をとった時)、トルク伝達ボール4との接触による
接触楕円が大きくなり、応力が集中する案内溝肩部に接
触楕円が乗り上げ、肩部に欠けが生じるおそれがある。
この対策として、トルク伝達ボール4の径やピッチ円直
径(PCD)を大きくして面圧を低下させることが考え
られるが、外輪2の外径が増加して等速自在継手が大き
くなるという不都合が生じる。
【0006】そこで、本発明は、高い強度を有し、かつ
作動性や耐久性に優れる小型の等速自在継手の提供を目
的とする。
作動性や耐久性に優れる小型の等速自在継手の提供を目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、ボールトラックのオフセット角を5.
5°〜7.5°に設定した。
め、本発明では、ボールトラックのオフセット角を5.
5°〜7.5°に設定した。
【0008】 ここでオフセット角φT は、図1に示すよ
うに、外側部材2の案内溝2bの球面中心OTO、継手平
面PとPCDの交差点Q、および内側部材3の案内溝3
bの球面中心OTIで形成される∠OTOQOTIを意味す
る。従来では、このオフセット角φT を8.0°〜8.
5°程度に設定しているが、本発明では、これよりも小
さいオフセット角φT 、すなわち5.5°≦φT ≦7.
5°とした。
うに、外側部材2の案内溝2bの球面中心OTO、継手平
面PとPCDの交差点Q、および内側部材3の案内溝3
bの球面中心OTIで形成される∠OTOQOTIを意味す
る。従来では、このオフセット角φT を8.0°〜8.
5°程度に設定しているが、本発明では、これよりも小
さいオフセット角φT 、すなわち5.5°≦φT ≦7.
5°とした。
【0009】 オフセット角φT を小さくした場合、図1
に示すように案内溝2b,3bの深さは従来品に比べて
軸方向でより均一に近くなる(従来品の案内溝を破線で
示す)。この場合、案内溝の浅い所では従来品よりも溝
深さが深くなるので、高負荷下においても案内溝肩部に
接触楕円が乗り上げにくくなり、肩部の欠け等を防止し
て案内溝の高強度化、耐久性の向上を図ることができ
る。また、保持器の肉厚を厚くすることもできるので、
保持器の高強度化や長寿命化も達成される。図1は案内
溝2b,3bの最も浅いところで溝深さを従来品と同程
度にとった場合を示しており、この場合、保持器の肉厚
を従来の保持器(破線で示す)よりもかなり厚くするこ
とができる。従って、等速自在継手の大型化を避けつ
つ、継手全体の負荷容量や耐久寿命の向上を図ることが
できる。
に示すように案内溝2b,3bの深さは従来品に比べて
軸方向でより均一に近くなる(従来品の案内溝を破線で
示す)。この場合、案内溝の浅い所では従来品よりも溝
深さが深くなるので、高負荷下においても案内溝肩部に
接触楕円が乗り上げにくくなり、肩部の欠け等を防止し
て案内溝の高強度化、耐久性の向上を図ることができ
る。また、保持器の肉厚を厚くすることもできるので、
保持器の高強度化や長寿命化も達成される。図1は案内
溝2b,3bの最も浅いところで溝深さを従来品と同程
度にとった場合を示しており、この場合、保持器の肉厚
を従来の保持器(破線で示す)よりもかなり厚くするこ
とができる。従って、等速自在継手の大型化を避けつ
つ、継手全体の負荷容量や耐久寿命の向上を図ることが
できる。
【0010】 その一方、オフセット角が小さすぎると、
逆に耐久性や強度が低下したり、あるいは作動性に問題
を生じることが懸念される。
逆に耐久性や強度が低下したり、あるいは作動性に問題
を生じることが懸念される。
【0011】 そこで、望ましいオフセット角φT の範囲
を見出すべく、BJについて十字作動性、耐久性、およ
び準静捩り強度を比較する試験を行った。十字作動性
は、対向するボールトラックを含む平面内でシャフトを
最大作動角まで折り曲げ、次に当該平面と垂直な平面内
で同様にシャフトを折り曲げた際のロックの有無で評価
した。また、耐久性は、負荷トルク:834N・m(8
5kgf)、回転数:230rpm、作動角:6°の条
件下で評価し、準静捩り強度は、作動角:40°、回転
数:2.5rpm、負荷トルクの増加率0.05kN・
m/revの条件下で評価した。試験結果を図4に示
す。なお、図4中の×は「問題あり」を、△は「劣る」
を、○は「普通」を、◎は「良」をそれぞれ表わす(以
下の説明において同じ)。
を見出すべく、BJについて十字作動性、耐久性、およ
び準静捩り強度を比較する試験を行った。十字作動性
は、対向するボールトラックを含む平面内でシャフトを
最大作動角まで折り曲げ、次に当該平面と垂直な平面内
で同様にシャフトを折り曲げた際のロックの有無で評価
した。また、耐久性は、負荷トルク:834N・m(8
5kgf)、回転数:230rpm、作動角:6°の条
件下で評価し、準静捩り強度は、作動角:40°、回転
数:2.5rpm、負荷トルクの増加率0.05kN・
m/revの条件下で評価した。試験結果を図4に示
す。なお、図4中の×は「問題あり」を、△は「劣る」
を、○は「普通」を、◎は「良」をそれぞれ表わす(以
下の説明において同じ)。
【0012】 図4より、オフセット角が5.5°より小
さいと、十字特性、耐久性、および準静捩り強度の全て
の面で問題があり、オフセット角が7.5°よりも大き
いと耐久性および強度面で劣ることが理解できる。従っ
て、等速自在継手の作動性、耐久性、および強度を同時
に満足するためには、オフセット角φT を5.5°以上
で7.5°以下に設定するのがよい。
さいと、十字特性、耐久性、および準静捩り強度の全て
の面で問題があり、オフセット角が7.5°よりも大き
いと耐久性および強度面で劣ることが理解できる。従っ
て、等速自在継手の作動性、耐久性、および強度を同時
に満足するためには、オフセット角φT を5.5°以上
で7.5°以下に設定するのがよい。
【0013】UJ(アンダーカットフリージョイント)
についても、上記同様に十字作動性、耐久性、および準
静捩り強度を比較する試験を行った。試験条件は、準静
捩り強度試験を作動角50°で行った点を除き、図4の
BJの試験と同じである。保持器のオフセット角φo は
0.9°に設定した。
についても、上記同様に十字作動性、耐久性、および準
静捩り強度を比較する試験を行った。試験条件は、準静
捩り強度試験を作動角50°で行った点を除き、図4の
BJの試験と同じである。保持器のオフセット角φo は
0.9°に設定した。
【0014】試験結果を図5に示す。同図より、UJに
おいてもボールトラックのオフセット角φT を5.5°
以上で7.5°以下に設定すれば、等速自在継手の作動
性、耐久性、および準静捩り強度を同時に満足できるこ
とが判明した。
おいてもボールトラックのオフセット角φT を5.5°
以上で7.5°以下に設定すれば、等速自在継手の作動
性、耐久性、および準静捩り強度を同時に満足できるこ
とが判明した。
【0015】 UJの保持器のオフセット角φC は、0°
よりも大きく、かつ1.5°以下とするのが望ましい。
0°を越えるオフセット角φC は、許容作動角と保持器
の強度を確保するために必要とされる。一方、φC が
1.5°を越えると、発熱が著しく増加し、ボールトラ
ックの深さが減少して却って寿命の低下を招く。ここ
で、保持器のオフセット角φC は、図8に示すように、
保持器5の外周面5aの球面中心OCO、継手平面PとP
CDの交差点Q、および保持器5の内周面5bの球面中
心OCIで形成される∠OCOQOCIを意味する。球面中心
OCOと球面中心OCIは、継手中心Oから逆方向に等距
離、軸方向にオフセットされ、かつそのオフセット量は
ボールトラックの球面中心OTO、OTIのオフセット量よ
りも小さい。
よりも大きく、かつ1.5°以下とするのが望ましい。
0°を越えるオフセット角φC は、許容作動角と保持器
の強度を確保するために必要とされる。一方、φC が
1.5°を越えると、発熱が著しく増加し、ボールトラ
ックの深さが減少して却って寿命の低下を招く。ここ
で、保持器のオフセット角φC は、図8に示すように、
保持器5の外周面5aの球面中心OCO、継手平面PとP
CDの交差点Q、および保持器5の内周面5bの球面中
心OCIで形成される∠OCOQOCIを意味する。球面中心
OCOと球面中心OCIは、継手中心Oから逆方向に等距
離、軸方向にオフセットされ、かつそのオフセット量は
ボールトラックの球面中心OTO、OTIのオフセット量よ
りも小さい。
【0016】外側部材は、通常、鍛造(例えば冷間鍛
造)後、熱処理(高周波焼入れ等)し、さらに所定寸法
に仕上げるための仕上げ加工(研削等)を施すことによ
って製造される。本発明によれば、上記のように保持器
5の耐久性を向上させ得るため、外側部材2の球面状内
周面2aおよび案内溝2bの何れか一方において、研削
等の仕上げ加工を省略し、鍛造表面(鍛造肌)のままで
使用しても継手全体の耐久性に特に問題は生じないと考
えられる。
造)後、熱処理(高周波焼入れ等)し、さらに所定寸法
に仕上げるための仕上げ加工(研削等)を施すことによ
って製造される。本発明によれば、上記のように保持器
5の耐久性を向上させ得るため、外側部材2の球面状内
周面2aおよび案内溝2bの何れか一方において、研削
等の仕上げ加工を省略し、鍛造表面(鍛造肌)のままで
使用しても継手全体の耐久性に特に問題は生じないと考
えられる。
【0017】これを実証すべく、外側部材の内周部の研
削の有無が耐久性に与える影響について比較試験を行っ
たところ、以下の結果を得た。
削の有無が耐久性に与える影響について比較試験を行っ
たところ、以下の結果を得た。
【0018】
【表1】
【0019】表1から明らかな通り、ボールトラックの
オフセット角φT を5.5°および7.5°として、外
側部材2の内周部(球面状の内周面2aおよび案内溝2
bの双方)の研削を省略した発明品1,2は、オフセッ
ト角φT を8.0°とした比較品1,2の何れと比べて
も(比較品1は上記内周部の研削有り、比較品2は上記
内周部の研削無し)、耐久性の向上が認められる。従っ
て、オフセット角φTを上記範囲にとった場合、外側部
材2の内周部(内周面2aおよび案内溝2bの少なくと
も何れか一方)の研削が省略可能となり、加工工程の簡
略化によるコストダウンを達成することができる。
オフセット角φT を5.5°および7.5°として、外
側部材2の内周部(球面状の内周面2aおよび案内溝2
bの双方)の研削を省略した発明品1,2は、オフセッ
ト角φT を8.0°とした比較品1,2の何れと比べて
も(比較品1は上記内周部の研削有り、比較品2は上記
内周部の研削無し)、耐久性の向上が認められる。従っ
て、オフセット角φTを上記範囲にとった場合、外側部
材2の内周部(内周面2aおよび案内溝2bの少なくと
も何れか一方)の研削が省略可能となり、加工工程の簡
略化によるコストダウンを達成することができる。
【0020】ボールトラックのオフセット角φT が大き
い場合には、トルク伝達ボール4が上記くさび状トラッ
ク空間の広がった方向に飛び出そうとする力(軸力)が
大きくなり、トルク伝達ボール4が保持器5やボールト
ラック等と衝突する音(打音)が大きくなる。従来で
は、トルク伝達ボール4を保持器5のポケット51内に
圧入し、両者間を負隙間とすることにより、トルク伝達
ボール4を継手平面Pに確実に保持することとして打音
の軽減を図っている。ところが、トルク伝達ボールを圧
入した場合、予圧負荷状態でトルク伝達ボール4が保持
器5のポケット51内を運動するため、発熱と保持器5
の摩耗とを伴う。また、等速自在継手の折り曲げ抵抗が
増大するため、人手では折り曲げが難しく、車両等に組
み付ける際に労力を要する場合もある。
い場合には、トルク伝達ボール4が上記くさび状トラッ
ク空間の広がった方向に飛び出そうとする力(軸力)が
大きくなり、トルク伝達ボール4が保持器5やボールト
ラック等と衝突する音(打音)が大きくなる。従来で
は、トルク伝達ボール4を保持器5のポケット51内に
圧入し、両者間を負隙間とすることにより、トルク伝達
ボール4を継手平面Pに確実に保持することとして打音
の軽減を図っている。ところが、トルク伝達ボールを圧
入した場合、予圧負荷状態でトルク伝達ボール4が保持
器5のポケット51内を運動するため、発熱と保持器5
の摩耗とを伴う。また、等速自在継手の折り曲げ抵抗が
増大するため、人手では折り曲げが難しく、車両等に組
み付ける際に労力を要する場合もある。
【0021】これに対し、オフセット角φT を従来品よ
りも小さくすれば、上記軸力が弱まるため、ポケットと
トルク伝達ボール4との間の締め代を正隙間とすること
ができると考えられる。
りも小さくすれば、上記軸力が弱まるため、ポケットと
トルク伝達ボール4との間の締め代を正隙間とすること
ができると考えられる。
【0022】 表2は、オフセット角φT の大小と打音発
生の有無との関係を調べたもので、この結果からも明ら
かなように、オフセット角φT を従来品と同等(φT =
8.0°)とした比較品では打音が発生したが、オフセ
ット角φT を5.5°、6.5°、もしくは7.5°と
した発明品1〜3では、打音の発生が認められない(比
較品および発明品の何れも締め代を正隙間としてい
る)。
生の有無との関係を調べたもので、この結果からも明ら
かなように、オフセット角φT を従来品と同等(φT =
8.0°)とした比較品では打音が発生したが、オフセ
ット角φT を5.5°、6.5°、もしくは7.5°と
した発明品1〜3では、打音の発生が認められない(比
較品および発明品の何れも締め代を正隙間としてい
る)。
【0023】
【表2】
【0024】このように、オフセット角φT を上記範囲
内に設定することにより、打音の発生を防止しつつもポ
ケットとトルク伝達ボールとの間の締め代を正隙間とす
ることができる。従って、保持器の発熱や摩耗を回避し
て耐久性の向上を図ると共に、等速自在継手の折り曲げ
抵抗を軽減し、組付け性を改善することができる。
内に設定することにより、打音の発生を防止しつつもポ
ケットとトルク伝達ボールとの間の締め代を正隙間とす
ることができる。従って、保持器の発熱や摩耗を回避し
て耐久性の向上を図ると共に、等速自在継手の折り曲げ
抵抗を軽減し、組付け性を改善することができる。
【0025】 なお、ここでいう正隙間は、図6に示すよ
うに軸方向の隙間を意味し、その幅tは0以上で25μ
m以下とするのが望ましい(図中の隙間の幅は誇張して
描いている)。円周方向の隙間は負隙間でもよいが、折
り曲げ抵抗の低減等のため、軸方向の隙間と同様に0以
上で25μm以下の正隙間とするのが望ましい。
うに軸方向の隙間を意味し、その幅tは0以上で25μ
m以下とするのが望ましい(図中の隙間の幅は誇張して
描いている)。円周方向の隙間は負隙間でもよいが、折
り曲げ抵抗の低減等のため、軸方向の隙間と同様に0以
上で25μm以下の正隙間とするのが望ましい。
【0026】本発明の等速自在継手の内部に封入するの
に好適なグリースを見出すべく、各種摩擦係数μのグリ
ースを等速自在継手の内部に封入し、耐久性試験を行っ
た。グリースの摩擦係数μは、JISに規定のサバン型
摩擦摩耗試験機を使用して測定した。ここでサバン型摩
擦摩耗試験機は、図7に示すように、40φ×4mmの回
転リング11に1/4inchの鋼球12を圧接させたもの
で、摩擦係数の測定に際しては、回転リング11を周速
108m/minで回転させ、荷重12.7N(1.3
kgf)をかけ、回転リング11の下端からスポンジ1
3を介して回転リング11の表面にグリースを供給す
る。そして、鋼球12を支持するエアスライド14の動
きをロードセル15で検出し、摩擦係数を測定する。摩
擦係数の測定は、試験開始から10分後に行った。
に好適なグリースを見出すべく、各種摩擦係数μのグリ
ースを等速自在継手の内部に封入し、耐久性試験を行っ
た。グリースの摩擦係数μは、JISに規定のサバン型
摩擦摩耗試験機を使用して測定した。ここでサバン型摩
擦摩耗試験機は、図7に示すように、40φ×4mmの回
転リング11に1/4inchの鋼球12を圧接させたもの
で、摩擦係数の測定に際しては、回転リング11を周速
108m/minで回転させ、荷重12.7N(1.3
kgf)をかけ、回転リング11の下端からスポンジ1
3を介して回転リング11の表面にグリースを供給す
る。そして、鋼球12を支持するエアスライド14の動
きをロードセル15で検出し、摩擦係数を測定する。摩
擦係数の測定は、試験開始から10分後に行った。
【0027】耐久性試験は、ボールトラックのオフセッ
ト角φT =6.5°のBJを用い、負荷トルク834N
・m(85kgf−m)、回転数230rpm、作動角
6°の条件で行った。試験結果を表3に示す。
ト角φT =6.5°のBJを用い、負荷トルク834N
・m(85kgf−m)、回転数230rpm、作動角
6°の条件で行った。試験結果を表3に示す。
【0028】
【表3】
【0029】表3より、摩擦係数μが0.070以下の
グリース、特に増稠剤がウレア系のものは、耐摩耗性を
向上させて等速自在継手の耐久性を向上させることがで
きることが判明した。
グリース、特に増稠剤がウレア系のものは、耐摩耗性を
向上させて等速自在継手の耐久性を向上させることがで
きることが判明した。
【0030】等速自在継手の構成部材のうち、相手側部
材との間で滑り摩擦を生じる表面部に保護層を設ける
と、等速自在継手の作動性を改善することができる。保
護層を形成する表面部としては、外側部材2や内側部材
3と摺接する保持器5の表面部が一例として挙げられ
る。保護層としては、母材同士の金属接触の防止または
抑制に効果のある膜、例えば硫化鉄などの化成処理膜や
二硫化モリブデンなどの吸着膜が考えられる。この場
合、表面部には、何れか一方の膜(例えば硫化鉄等の化
成処理膜)のみならず、複合膜(硫化鉄等の化成処理膜
+二硫化モリブデン等の吸着膜)を形成してもよい。
材との間で滑り摩擦を生じる表面部に保護層を設ける
と、等速自在継手の作動性を改善することができる。保
護層を形成する表面部としては、外側部材2や内側部材
3と摺接する保持器5の表面部が一例として挙げられ
る。保護層としては、母材同士の金属接触の防止または
抑制に効果のある膜、例えば硫化鉄などの化成処理膜や
二硫化モリブデンなどの吸着膜が考えられる。この場
合、表面部には、何れか一方の膜(例えば硫化鉄等の化
成処理膜)のみならず、複合膜(硫化鉄等の化成処理膜
+二硫化モリブデン等の吸着膜)を形成してもよい。
【0031】表4は、保護層の有無が十字作動性に与え
る影響について比較したもので、比較品は研削肌のまま
であり、発明品はこれに二硫化モリブデンをコーティン
グしたものである。表4から明らかなように、保護層を
形成すれば、等速自在継手の作動性をさらに向上させる
ことができる。なお、供試継手は、比較品および発明品
の何れもオフセット角φT =6.0°のBJである。
る影響について比較したもので、比較品は研削肌のまま
であり、発明品はこれに二硫化モリブデンをコーティン
グしたものである。表4から明らかなように、保護層を
形成すれば、等速自在継手の作動性をさらに向上させる
ことができる。なお、供試継手は、比較品および発明品
の何れもオフセット角φT =6.0°のBJである。
【0032】
【表4】
【0033】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付の図面に従って詳細に説明する。
付の図面に従って詳細に説明する。
【0034】図1〜図3に示すように、この実施形態の
等速自在継手1は、球面状の内周面2aに複数(通常は
6本)の曲線状の案内溝2bを軸方向に形成した外側部
材2(外輪)と、球面状の外周面3aに複数(通常は6
本)の曲線状の案内溝3bを軸方向に形成した内側部材
3(内輪)と、外側部材2の案内溝2bと内側部材3の
案内溝3bとが協働して形成されるボールトラックにそ
れぞれ配された複数(通常は6個)のトルク伝達ボール
4と、トルク伝達ボール4を保持する保持器5とで構成
される。
等速自在継手1は、球面状の内周面2aに複数(通常は
6本)の曲線状の案内溝2bを軸方向に形成した外側部
材2(外輪)と、球面状の外周面3aに複数(通常は6
本)の曲線状の案内溝3bを軸方向に形成した内側部材
3(内輪)と、外側部材2の案内溝2bと内側部材3の
案内溝3bとが協働して形成されるボールトラックにそ
れぞれ配された複数(通常は6個)のトルク伝達ボール
4と、トルク伝達ボール4を保持する保持器5とで構成
される。
【0035】外側部材2の案内溝2bの中心OTOと内側
部材3の案内溝3bの中心OTIとは、継手中心Oに対し
て軸方向に等距離だけ反対側(中心OTOは継手の開口
側、O TIは継手の奥部側)にオフセットされている。そ
のため、ボールトラックは開口側が広く、奥部側に向か
って漸次縮小した形状(くさび状)になっている。
部材3の案内溝3bの中心OTIとは、継手中心Oに対し
て軸方向に等距離だけ反対側(中心OTOは継手の開口
側、O TIは継手の奥部側)にオフセットされている。そ
のため、ボールトラックは開口側が広く、奥部側に向か
って漸次縮小した形状(くさび状)になっている。
【0036】 保持器5の外周面5aの球面中心、および
当該外周面5aの案内面となる外側部材2の内周面2a
の球面中心は、何れも継手中心Oに一致する。また、保
持器5の内周面5bの球面中心、および当該内周面5b
の案内面となる内側部材3の外周面3aの球面中心も何
れも継手中心Oに一致する。外側部材2と内側部材3と
が角度θだけ角度変位すると、保持器5に案内されたト
ルク伝達ボール4は常にどの作動角θにおいても、角度
θの二等分面(θ/2)内に維持され、継手の等速性が
確保される。
当該外周面5aの案内面となる外側部材2の内周面2a
の球面中心は、何れも継手中心Oに一致する。また、保
持器5の内周面5bの球面中心、および当該内周面5b
の案内面となる内側部材3の外周面3aの球面中心も何
れも継手中心Oに一致する。外側部材2と内側部材3と
が角度θだけ角度変位すると、保持器5に案内されたト
ルク伝達ボール4は常にどの作動角θにおいても、角度
θの二等分面(θ/2)内に維持され、継手の等速性が
確保される。
【0037】 図1に示すように、外側部材2の案内溝2
bの球面中心OTO、継手平面PとPCDの交差点Q、お
よび内側部材3の案内溝3bの球面中心OTIで形成され
るオフセット角φT は、5.5°〜7.5°に設定され
る。このオフセット角φT は従来品のオフセット角(8
°程度)よりも小さく、それゆえ案内溝2b,3bの深
さは従来品に比べて軸方向でより均一に近くなる(従来
品を破線で示す)。この場合、案内溝の浅い所では従来
品よりも溝深さが深くなるので、高負荷下においても案
内溝肩部に接触楕円が乗り上げにくくなり、肩部の欠け
等を防止して案内溝の高強度化、耐久性の向上を図るこ
とができる。また、保持器5の肉厚を厚くすることもで
きるので、保持器の高強度化や長寿命化も達成される。
さらに、前述した通り、この範囲内のオフセット角φT
であれば、作動性も良好に維持される。
bの球面中心OTO、継手平面PとPCDの交差点Q、お
よび内側部材3の案内溝3bの球面中心OTIで形成され
るオフセット角φT は、5.5°〜7.5°に設定され
る。このオフセット角φT は従来品のオフセット角(8
°程度)よりも小さく、それゆえ案内溝2b,3bの深
さは従来品に比べて軸方向でより均一に近くなる(従来
品を破線で示す)。この場合、案内溝の浅い所では従来
品よりも溝深さが深くなるので、高負荷下においても案
内溝肩部に接触楕円が乗り上げにくくなり、肩部の欠け
等を防止して案内溝の高強度化、耐久性の向上を図るこ
とができる。また、保持器5の肉厚を厚くすることもで
きるので、保持器の高強度化や長寿命化も達成される。
さらに、前述した通り、この範囲内のオフセット角φT
であれば、作動性も良好に維持される。
【0038】 外側部材2、内側部材3、および保持器5
は、通常、冷間鍛造後に高周波焼入れ等の熱処理を施
し、さらに研削加工を施して所定寸法に仕上げられる。
このうち、外側部材2の球面状の内周面2aは、研削加
工を省略して鍛造肌状態のままで使用される。本発明で
は、上記のようにオフセット角φT を従来品より小さく
している関係で保持器5の耐久性が向上するため、内周
面2aの研削加工を省略しても実用上十分な耐久寿命を
確保することができる。同様の観点から、外側部材2の
案内溝2bの研削を省略してもよく、場合によっては内
周面2aと案内溝2bの双方の研削を省略することも可
能である。
は、通常、冷間鍛造後に高周波焼入れ等の熱処理を施
し、さらに研削加工を施して所定寸法に仕上げられる。
このうち、外側部材2の球面状の内周面2aは、研削加
工を省略して鍛造肌状態のままで使用される。本発明で
は、上記のようにオフセット角φT を従来品より小さく
している関係で保持器5の耐久性が向上するため、内周
面2aの研削加工を省略しても実用上十分な耐久寿命を
確保することができる。同様の観点から、外側部材2の
案内溝2bの研削を省略してもよく、場合によっては内
周面2aと案内溝2bの双方の研削を省略することも可
能である。
【0039】また、トルク伝達ボール4が継手開口側に
飛び出そうとする力(軸力)も従来品に比べて弱くなる
ため、トルク伝達ボール4の軸力に起因した打音の発生
が防止または抑制される。従って、ポケット51とトル
ク伝達ボール4との間の締め代を0〜25μmの正隙間
とすることができ、保持器5の発熱や摩耗を回避して耐
久性のさらなる向上を図ると共に、等速自在継手の折り
曲げ抵抗を軽減し、組付け性を改善することができる。
飛び出そうとする力(軸力)も従来品に比べて弱くなる
ため、トルク伝達ボール4の軸力に起因した打音の発生
が防止または抑制される。従って、ポケット51とトル
ク伝達ボール4との間の締め代を0〜25μmの正隙間
とすることができ、保持器5の発熱や摩耗を回避して耐
久性のさらなる向上を図ると共に、等速自在継手の折り
曲げ抵抗を軽減し、組付け性を改善することができる。
【0040】 保持器5の外周面5aや内周面5bには、
外側部材2や内側部材3との金属接触を防止または抑制
すべく、硫化鉄などの化成処理膜や二硫化モリブデンな
どの吸着膜からなる保護層が形成される。保護層は、相
対的な滑り接触を生じる二部材間に介在していればよ
く、保持器5側に形成する他、外側部材2側や内側部材
3側に、すなわち外側部材2の内周面2aや内側部材3
の外周面3aに形成してもよい。もちろん、保持器5側
と、外側部材2側および内側部材3側との双方に保護層
を形成してもよい。
外側部材2や内側部材3との金属接触を防止または抑制
すべく、硫化鉄などの化成処理膜や二硫化モリブデンな
どの吸着膜からなる保護層が形成される。保護層は、相
対的な滑り接触を生じる二部材間に介在していればよ
く、保持器5側に形成する他、外側部材2側や内側部材
3側に、すなわち外側部材2の内周面2aや内側部材3
の外周面3aに形成してもよい。もちろん、保持器5側
と、外側部材2側および内側部材3側との双方に保護層
を形成してもよい。
【0041】 この等速自在継手の内部には、サバン型摩
擦摩耗試験機で測定した摩擦係数μが0.070以下の
グリースが封入される。
擦摩耗試験機で測定した摩擦係数μが0.070以下の
グリースが封入される。
【0042】 図8は、本発明をアンダーカットフリージ
ョイント(UJ)に適用した実施形態を示している。外
側部材2の案内溝2bの球面中心OTOと内側部材3の案
内溝3bの球面中心OTIとは、継手中心Oに対して軸方
向に等距離だけ反対側(OTOは継手の開口側、OTIは継
手の奥部側)にオフセットされている。また、保持器5
の外周面5aの球面中心OCO(外側部材2の内周面2a
の球面中心と同じ)と、保持器5の内周面5bの球面中
心OCI(内側部材3の外周面の球面中心と同じ)とは、
継手中心Oに対して軸方向に等距離だけ反対側(中心O
COは継手の奥部側、OCIは継手の開口側)にオフセット
されている。保持器5の外周面5aおよび内周面5bの
オフセット量は、案内溝2b,3bのオフセット量より
も小さい。
ョイント(UJ)に適用した実施形態を示している。外
側部材2の案内溝2bの球面中心OTOと内側部材3の案
内溝3bの球面中心OTIとは、継手中心Oに対して軸方
向に等距離だけ反対側(OTOは継手の開口側、OTIは継
手の奥部側)にオフセットされている。また、保持器5
の外周面5aの球面中心OCO(外側部材2の内周面2a
の球面中心と同じ)と、保持器5の内周面5bの球面中
心OCI(内側部材3の外周面の球面中心と同じ)とは、
継手中心Oに対して軸方向に等距離だけ反対側(中心O
COは継手の奥部側、OCIは継手の開口側)にオフセット
されている。保持器5の外周面5aおよび内周面5bの
オフセット量は、案内溝2b,3bのオフセット量より
も小さい。
【0043】 外側部材2の案内溝2bの一部領域UO お
よび内側部材3の案内溝3bの一部領域UI には、それ
ぞれ縦断面で見て溝底が直線状のストレート部2b1,3
b1が形成される。外側部材2のストレート部2b1は、案
内溝2bの一端側(継手の開口側の端部)に形成され、
内側部材3のストレート部3b1は、案内溝3bの他端側
(継手の奥部側の端部)に形成される。
よび内側部材3の案内溝3bの一部領域UI には、それ
ぞれ縦断面で見て溝底が直線状のストレート部2b1,3
b1が形成される。外側部材2のストレート部2b1は、案
内溝2bの一端側(継手の開口側の端部)に形成され、
内側部材3のストレート部3b1は、案内溝3bの他端側
(継手の奥部側の端部)に形成される。
【0044】 このUJにおいても図1〜図3に示すBJ
と同様に本発明の各構成を適用することができる。この
場合、上記相違点を除いて具体的な構成は共通するの
で、重複説明を省略する。
と同様に本発明の各構成を適用することができる。この
場合、上記相違点を除いて具体的な構成は共通するの
で、重複説明を省略する。
【0045】
【発明の効果】 本発明にかかる等速自在継手は、従来品
に比べて高強度であるので負荷容量を向上させることが
できる。また、耐久性に優れ、長寿命化が可能である。
さらに作動性も良好であり、作動角によらず安定したト
ルク伝達機能を有する。また、これらの効果は、等速自
在継手を大型化することなく実現することができる。
に比べて高強度であるので負荷容量を向上させることが
できる。また、耐久性に優れ、長寿命化が可能である。
さらに作動性も良好であり、作動角によらず安定したト
ルク伝達機能を有する。また、これらの効果は、等速自
在継手を大型化することなく実現することができる。
【図1】等速自在継手(BJ)の拡大断面図である。
【図2】等速自在継手(BJ)の縦断面図で、図3中の
A−A断面を示す。
A−A断面を示す。
【図3】等速自在継手の横断面図である。
【図4】試験結果を示す図である。
【図5】試験結果を示す図である。
【図6】保持器の拡大平面図である。
【図7】サバン型摩擦摩耗試験機の断面図である。
【図8】等速自在継手(UJ)の縦断面図で、図3中の
B−B断面を示す。
B−B断面を示す。
1 等速自在継手 2 外側部材 2a 内周面 2b 案内溝 3 内側部材 3a 外周面 3b 案内溝 4 トルク伝達ボール 5 保持器 5a 外周面 5b 内周面 2b1 ストレート部 3b1 ストレート部 φT ボールトラックのオフセット角 φC 保持器のオフセット角 O 継手中心
Claims (8)
- 【請求項1】 球面状の内周面に軸方向へ延びる複数の
案内溝が設けられた外側部材と、球面状の外周面に軸方
向へ延びる複数の案内溝が設けられた内側部材と、対を
なす外側部材の案内溝と内側部材の案内溝とで形成され
るボールトラックに配したトルク伝達ボールと、外側部
材の球面状内周面と内側部材の球面状外周面に案内さ
れ、トルク伝達ボールを保持する保持器とを備え、外側
部材の案内溝の球面中心と内側部材の案内溝の球面中心
とが継手中心から軸方向に互いに逆向きにオフセットさ
れた固定式等速自在継手において、 ボールトラックのオフセット角を5.5°〜7.5°に
したことを特徴とする等速自在継手。 - 【請求項2】 球面状の内周面に軸方向へ延びる複数の
案内溝が設けられた外側部材と、球面状の外周面に軸方
向へ延びる複数の案内溝が設けられた内側部材と、対を
なす外側部材の案内溝と内側部材の案内溝とで形成され
るボールトラックに配したトルク伝達ボールと、外側部
材の球面状内周面と内側部材の球面状外周面に案内さ
れ、トルク伝達ボールを保持する保持器とを備え、外側
部材の案内溝の球面中心と内側部材の案内溝の球面中心
とが継手中心から軸方向に互いに逆向きにオフセットさ
れると共に、保持器の外周面および内周面の球面中心が
それぞれ継手中心から軸方向に互いに逆向きにオフセッ
トされ、かつ外側部材および内側部材の各案内溝に、直
線状の溝底を有するストレート部を設けた等速自在継手
において、 ボールトラックのオフセット角を5.5°〜7.5°に
したことを特徴とする等速自在継手。 - 【請求項3】 保持器のオフセット角を、0°よりも大
きく、かつ1.5°以下にした請求項2記載の等速自在
継手。 - 【請求項4】 外側部材の球面状内周面および案内溝の
うち、少なくとも一方を鍛造表面にした請求項1または
2記載の等速自在継手。 - 【請求項5】 保持器のうち、トルク伝達ボールを収容
するポケットと、当該トルク伝達ボールとの間の締め代
を正隙間とした請求項1または2記載の等速自在継手。 - 【請求項6】 正隙間を0〜25μmにした請求項5記
載の等速自在継手。 - 【請求項7】 摩擦係数が0.070以下のグリースを
内部に封入した請求項1または2記載の等速自在継手。 - 【請求項8】 等速自在継手の構成部材のうち、相手側
部材との間で滑り摩擦を生じる表面部に保護層を設けた
請求項1または2記載の等速自在継手。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3306999A JP2000230570A (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | 等速自在継手 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3306999A JP2000230570A (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | 等速自在継手 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000230570A true JP2000230570A (ja) | 2000-08-22 |
Family
ID=12376449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3306999A Pending JP2000230570A (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | 等速自在継手 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000230570A (ja) |
Cited By (11)
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-
1999
- 1999-02-10 JP JP3306999A patent/JP2000230570A/ja active Pending
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