特開 2022-179939 等速ジョイント

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022179939

(43)【公開日】2022-12-06

(54)【発明の名称】等速ジョイント

(51)【国際特許分類】

   F16D 3/223 20110101AFI20221129BHJP

【ＦＩ】

F16D3/223

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021086765

(22)【出願日】2021-05-24

(71)【出願人】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】松本 宏司

(72)【発明者】

【氏名】神野 哲史

(72)【発明者】

【氏名】阿部 晋

(57)【要約】

【課題】耐久性を確保しつつ、小型化可能な等速ジョイントを提供することを目的とする。
【解決手段】等速ジョイントは、有底穴を含むアウタ部材と、回転軸の外周と篏合し、前記有底穴に挿入されるインナ部材と、前記アウタ部材と前記インナ部材との間に配置され、かつ、前記有底穴の内壁に設けられた複数のアウタ側ボール溝、及び前記インナ部材の外壁に設けられた複数のインナ側ボール溝のそれぞれに挿入される複数のボールと、前記ボールを保持するケージと、を有し、前記有底穴の開口側に位置する前記内壁の第１内壁部の肉厚が、前記有底穴の底側に位置する前記内壁の第２内壁部の肉厚より厚い構成である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

有底穴を含むアウタ部材と、
回転軸の外周と篏合し、前記有底穴に挿入されるインナ部材と、
前記アウタ部材と前記インナ部材との間に配置され、かつ、前記有底穴の内壁に設けられた複数のアウタ側ボール溝、及び前記インナ部材の外壁に設けられた複数のインナ側ボール溝のそれぞれに挿入される複数のボールと、
前記ボールを保持するケージと、を有し、
前記有底穴の開口側に位置する前記内壁の第１内壁部の肉厚が、前記有底穴の底側に位置する前記内壁の第２内壁部の肉厚より厚い、
ことを特徴とする等速ジョイント。

【請求項2】

前記第１内壁部は、前記アウタ部材の揺動中心を基準に前記有底穴の開口側に位置し、
前記第２内壁部は、前記揺動中心を基準に前記有底穴の底側に位置する、
ことを特徴とする請求項１に記載の等速ジョイント。

【請求項3】

前記第１内壁部と前記第２内壁部との間に、前記第１内壁部の肉厚より薄く、かつ、前記第２内壁部の肉厚より厚い第３内壁部を含む、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の等速ジョイント。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、等速ジョイントに関する。

【背景技術】

【0002】

車両の走行駆動力伝達機構は回転軸から別の回転軸に回転駆動力を伝達する継手として２個の等速ジョイントを具備する。２個の等速ジョイントの中の１個は摺動型等速ジョイントであり、残りの１個は固定型等速ジョイントである。固定型等速ジョイントはデファレンシャル装置側の回転軸（例えばドライブシャフト）とハブとの間に設けられる。

【0003】

固定型等速ジョイントは、アウタ部材、インナ部材、アウタ部材とインナ部材の間に介在するトルク伝達ボール、及びトルク伝達ボールを保持するリテーナ（以下、ケージという）とを備える。アウタ部材にはその長手方向に沿って略円錐台形状の有底穴が設けられている。さらに、有底穴の湾曲した内壁には互いに等角度で離間した６個のアウタ側ボール溝が設けられている。トルク伝達ボールはアウタ側ボール溝に挿入される。

【0004】

固定型等速ジョイントを小型軽量化するために、ケージの肉厚を小さくすること、すなわち、薄肉化することが知られている。また、この薄肉化に伴ってケージの剛性が低下することも知られている。さらに、ケージを軽量化するべく薄肉化した場合においても、十分な剛性を確保する技術も提案されている（以上、例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１４－２１９０７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、トルク伝達ボールとアウタ側ボール溝との面圧が高い場合、アウタ側ボール溝に損傷が蓄積して、アウタ側ボール溝の表層部がうろこ状に剥がれる、いわゆるフレーキングが発生する。フレーキングが発生すると、トルク伝達ボールがアウタ側ボール溝で円滑に動作せず、異音が発生することもある。このため、等速ジョイントの耐久性を確保しつつ、等速ジョイントを小型化することが求められる。

【0007】

そこで、本発明では、耐久性を確保しつつ、小型化可能な等速ジョイントを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る等速ジョイントは、有底穴を含むアウタ部材と、回転軸の外周と篏合し、前記有底穴に挿入されるインナ部材と、前記アウタ部材と前記インナ部材との間に配置され、かつ、前記有底穴の内壁に設けられた複数のアウタ側ボール溝、及び前記インナ部材の外壁に設けられた複数のインナ側ボール溝のそれぞれに挿入される複数のボールと、前記ボールを保持するケージと、を有し、前記有底穴の開口側に位置する前記内壁の第１内壁部の肉厚が、前記有底穴の底側に位置する前記内壁の第２内壁部の肉厚より厚い構成である。

【0009】

上記構成において、前記第１内壁部が、前記アウタ部材の揺動中心を基準に前記有底穴の開口側に位置し、前記第２内壁部が、前記揺動中心を基準に前記有底穴の底側に位置する構成としてもよい。

【0010】

上記構成において、前記第１内壁部と前記第２内壁部との間に、前記第１内壁部の肉厚より薄く、かつ、前記第２内壁部の肉厚より厚い第３内壁部を含む構成としてもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、耐久性を確保しつつ、小型化可能な等速ジョイントを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は等速ジョイントの分解斜視図の一例である。

【図2】図２はアウタレースのＺ－Ｚ部分断面図の一例である。

【図3】図３（ａ）は作動角が大きい時の回転位相とボール溝荷重の関係を表すグラフの一例である。図３（ｂ）は作動角が小さい時の回転位相とボール溝荷重の関係を表すグラフの一例である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

【0014】

図１に示すように、等速ジョイント１０は、アウタ部材としてのアウタレース１１と、インナ部材としてのインナレース２１と、ボール３１と、ケージ（具体的にはボールケージ）３３と、を備える。等速ジョイント１０には、例えばバーフィールド型ジョイントといった、ドライブシャフト１０２の距離変化に対応できない固定型等速ジョイントが採用することができる。

【0015】

アウタレース１１はハブ側（又は車輪側）の外側回転シャフト１０１の端部に設けられる。アウタレース１１は有底穴１１ａを含んでいる。有底穴１１ａはインナレース２１を内部に収容可能な内径の球面を有する。アウタレース１１の有底穴１１ａの内壁１１ｂには、外側回転シャフト１０１の軸心に一致する箇所から放射状に連続する複数本のアウタ側ボール溝１２が設けられている。本実施形態では６本のアウタ側ボール溝１２が設けられている。

【0016】

インナレース２１は回転軸の一例であるドライブシャフト１０２の端部に設けられる。インナレース２１はドライブシャフト１０２の端部の外周と篏合し、有底穴１１ａに挿入される。インナレース２１は外壁２１ａがアウタレース１１の有底穴１１ａの内壁１１ｂに均等な隙間を介して対面する外径の球面を有する。インナレース２１の外壁２１ａにはドライブシャフト１０２の軸心に一致する箇所から放射状に連続する複数本のインナ側ボール溝２２が形成されている。本実施形態では６本のインナ側ボール溝２２が設けられている。

【0017】

ボール３１はアウタレース１１とインナレース２１との間に配置される。ボール３１は複数本のアウタ側ボール溝１２と複数本のインナ側ボール溝２２のそれぞれに挿入される。より詳しくは、ボール３１はアウタレース１１内にインナレース２１が収容される状態でアウタ側ボール溝１２及びインナ側ボール溝２２が対向することにより形成される空間内に１つずつ収納される。ボール３１はアウタ側ボール溝１２及びインナ側ボール溝２２の対向空間内において、アウタ側ボール溝１２の溝湾曲面とインナ側ボール溝２２の溝湾曲面のそれぞれにボール３１の外周面３１ａを接触させる状態で回転自在に収納される。

【0018】

ケージ３３はアウタレース１１の有底穴１１ａの内壁とインナレース２１の外壁２１ａとの間に位置し、それぞれの球面に沿いつつ移動可能な曲率半径の湾曲帯形状を有する。ケージ３３はボール３１を保持する。具体的には、ケージ３３はアウタ側ボール溝１２及びインナ側ボール溝２２の対向空間に一致する周方向の均等位置に開口する保持窓３３ａを備え、保持窓３３ａがその対向空間内でボール３１を転動自在に保持する。保持窓３３ａがボール３１を保持することで、ボール３１がアウタ側ボール溝１２とインナ側ボール溝２２との間の対向空間の片側に寄って揃ってしまうことがなくなる。

【0019】

等速ジョイント１０では、外側回転シャフト１０１とドライブシャフト１０２の軸線方向が交差する状態でも、アウタレース１１の有底穴１１ａの内壁１１ｂとインナレース２１の外壁２１ａとが直接接触してしまうことがボール３１により回避される。また、等速ジョイント１０では、このような直接接触が回避されながら、ボール３１がアウタ側ボール溝１２とインナ側ボール溝２２との間の対向空間内に転動自在に収容されている状態が維持される。

【0020】

次に、図２並びに図３（ａ）及び（ｂ）を参照して、アウタレース１１の詳細について説明する。

【0021】

アウタレース１１は内壁１１ｂとして第１内壁部１１ｐと第２内壁部１１ｑと第３内壁部１１ｒの３つの部分を含んでいる。第１内壁部１１ｐはアウタレース１１の揺動中心（いわゆるジョイントセンタ）Ｃを基準に有底穴１１ａの開口側に位置する。第２内壁部１１ｑはアウタレース１１の揺動中心Ｃを基準に有底穴１１ａの底側に位置する。第３内壁部１１ｒは第１内壁部１１ｐと第２内壁部１１ｑの間に位置する。第３内壁部１１ｒは、例えば揺動中心Ｃを通り、外側回転シャフト１０１の軸心Ｘと垂直な面Ｓと内壁１１ｂとが交差する部分としてもよい。なお、第１内壁部１１ｐ、第２内壁部１１ｑ、及び第３内壁部１１ｒはアウタ側ボール溝１２の溝底に位置する部分だけでなく、アウタ側ボール溝１２が設けられていない内壁１１ｂの部分にも同様に設けられている。すなわち、第１内壁部１１ｐ、第２内壁部１１ｑ、及び第３内壁部１１ｒはアウタレース１１の周方向に一律に設けられている。

【0022】

第１内壁部１１ｐの肉厚は第２内壁部１１ｑの肉厚より厚くなっている。第３内壁部１１ｒの肉厚を基準とすると、第２内壁部１１ｑの肉厚は第３内壁部１１ｒの肉厚より薄く、第１内壁部１１ｐの肉厚は第３内壁部１１ｒの肉厚より厚くなっている。言い換えれば、第３内壁部１１ｒの肉厚は第１内壁部１１ｐの肉厚より薄く、第２内壁部１１ｑの肉厚より厚くなっている。なお、第３内壁部１１ｒの肉厚は第１内壁部１１ｐと第２内壁部１１ｑのどちらかの肉厚と同じであってもよい。このように、第１内壁部１１ｐと第２内壁部１１ｑと第３内壁部１１ｒの肉厚を互いに変えることにより、例えば、第３内壁部１１ｒを基準とすると、第２内壁部１１ｑの剛性は第３内壁部１１ｒの剛性より低下する。また、第３内壁部１１ｒを基準とすると、第１内壁部１１ｐの剛性は第３内壁部１１ｒの剛性より上昇する。

【0023】

ここで、車両の旋回によりアウタレース１１が揺動して、外側回転シャフト１０１とドライブシャフト１０２の軸線方向が交差する角度が例えば最大作動角になると、ボール３１の位置が第１内壁部１１ｐ付近のアウタ側ボール溝１２に変位する。これにより、第１内壁部１１ｐ付近のアウタ側ボール溝１２にはボール３１による強い荷重が作用する。しかしながら、本実施形態では第１内壁部１１ｐの肉厚を厚くしているため、最大作動角の際に生じる荷重に対するアウタレース１１の耐久性を十分に確保することができる。すなわち、等速ジョイント１０の耐久性を確保することができる。

【0024】

また、本実施形態では第２内壁部１１ｑの肉厚を薄くしているため、第１内壁部１１ｐ付近のアウタ側ボール溝１２に強い荷重が作用した場合、第２内壁部１１ｑ付近が弾性的に変形する。すなわち、第２内壁部１１ｑ付近を基準にアウタレース１１が外側方向に撓む。これにより、第１内壁部１１ｐ付近のアウタ側ボール溝１２とボール３１との面圧が低下し、第１内壁部１１ｐ付近のアウタ側ボール溝１２に作用する荷重が低減する。より詳しくは、図３（ａ）に示すように、アウタレース１１の内壁１１ｂの肉厚に差を設けない比較例の場合に比べて、アウタ側ボール溝１２に作用する荷重を低減することができる。この結果、アウタ側ボール溝１２の表層部がうろこ状に剥がれるいわゆるフレーキングの発生を抑制することができる。

【0025】

一方、車両が直進して、外側回転シャフト１０１とドライブシャフト１０２の軸線方向が直線的になる常用角（具体的には常用作動角）になると、ボール３１の位置が第２内壁部１１ｑ付近のアウタ側ボール溝１２に変位する。これにより、第２内壁部１１ｑ付近のアウタ側ボール溝１２にはボール３１による荷重が作用する。常用角の場合には、最大作動角の場合ほど、強い荷重は作用しない。したがって、第２内壁部１１ｑの肉厚を薄くしていても、常用角の際に生じる荷重に対する耐久性を十分に確保することができる。すなわち、等速ジョイント１０の耐久性を確保することができる。

【0026】

また、本実施形態では第２内壁部１１ｑの肉厚を薄くしているため、第２内壁部１１ｑ付近のアウタ側ボール溝１２に荷重が作用しても、第２内壁部１１ｑ付近が弾性的に変形する。具体的には、アウタレース１１の開口を拡径するように、第２内壁部１１ｑ付近を基準にアウタレース１１の開口が拡径する。これにより、第２内壁部１１ｑ付近のアウタ側ボール溝１２とボール３１との面圧が低下し、第２内壁部１１ｑ付近のアウタ側ボール溝１２に作用する荷重が低減する。より詳しくは、図３（ｂ）に示すように、アウタレース１１の内壁１１ｂの肉厚に差を設けない比較例の場合に比べて、アウタ側ボール溝１２に作用する荷重を低減することができる。このように、常用角の場合であっても、フレーキングの発生を抑制することができる。

【0027】

ここで、常用角から最大作動角までの全使用領域で等速ジョイント１０の耐久性を確保する場合、常用角に応じた溝形状と最大作動角に応じた溝形状の両方を含むアウタ側ボール溝１２をアウタレース１１に設けることが望ましい。しかしながら、アウタ側ボール溝１２の溝形状は成形性の観点から一律のＲ形状にすることが求められる。このため、常用角に応じた溝形状と最大作動角に応じた溝形状の両方を含むアウタ側ボール溝１２をアウタレース１１に設けることは困難である。したがって、全使用領域で等速ジョイント１０の耐久性を確保するために、上述した比較例のように、アウタレース１１の内壁１１ｂの肉厚に差を設けずに、等速ジョイント１０を大型化して耐久性を確保していた。

【0028】

しかしながら、本実施形態によれば、アウタ側ボール溝１２の溝形状を一律のＲ形状としつつも、内壁１１ｂの肉厚に差を設けることで、最大作動角の場合であっても常用角の場合であっても、フレーキングの発生を抑えることができる。すなわち、等速ジョイント１０を大型化しなくても、等速ジョイント１０の耐久性を確保することができる。このように、等速ジョイント１０の大型化を回避できるため、結果的に、等速ジョイント１０の小型化を実現することができる。

【0029】

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0030】

１０ 等速ジョイント
１１ アウタレース（アウタ部材）
１１ａ 有底穴
１１ｂ 内壁
１１ｐ 第１内壁部
１１ｑ 第２内壁部
１１ｒ 第３内壁部
１２ アウタ側ボール溝
２１ インナレース（インナ部材）
２２ インナ側ボール溝
３１ ボール
３３ ケージ

【図1】

【図2】

【図3】