JP2000027882A

JP2000027882A - 摺動式等速ジョイント

Info

Publication number: JP2000027882A
Application number: JP10200942A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Sugiyama; 達朗杉山; Hiroshi Tone; 宏登根; Hisaaki Kura; 久昭藏
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1998-07-15
Filing date: 1998-07-15
Publication date: 2000-01-25

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のＴＪ系ジョイントの機構上不可避であ
った誘起力の回転次数成分の影響を少なくし、かつ、低
スライド抵抗の特性を実現し、自動車の動力伝達系に適
用した場合にＮＶＨ特性に及ぼす影響を少なくする。【解決手段】駆動軸または従動軸と結合し、内周面12
の円周方向等分位置に軸方向に延びたトラック溝14を備
えた外輪10と、従動軸または駆動軸と結合し、外周面の
円周方向等分位置に半径方向に突出した複数のジャーナ
ル22を備えたスパイダー20と、各ジャーナル22に担持さ
れた内ローラー28と、内ローラー28に外嵌して外輪10の
トラック溝14に収容された外ローラー30とによって構成
され、駆動軸と従動軸が屈曲したとき、外ローラー30が
内ローラー28の移動に合わせて傾くことを可能にしたこ
とを特徴とする摺動式等速ジョイント。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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ジョイントに
関するもので、より詳しくは、連結すべき駆動軸と従動
軸とが角度をなした状態でも等速度で回転運動を伝える
ことのできる、駆動軸と従動軸との間で相対的に軸方向
移動（プランジング）が可能な摺動式等速ジョイントに
関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば自動車の動力伝達系に使用され
る摺動式等速ジョイントとしては、いわゆるトリポード
型等速ジョイント（以下、ＴＪ系ジョイントという。）
が各種知られている（特公平３−１５２９号公報等）。
ＴＪ系ジョイントは、図５（Ａ）（Ｂ）に例示するよう
に、円周方向等分位置で半径方向に突出した３本のジャ
ーナル（４）にそれぞれ球面ローラ（５）を回転自在に
担持させてなるトラニオン部材（３）と、内周面の円周
方向三等分位置に軸方向に延びるトラック溝（７）を形
成した外輪部材（６）とを備え、ローラ（５）を外輪部
材（６）のトラック溝（７）に収容させた状態でトラニ
オン部材（３）を外輪部材（６）内に挿入する。そし
て、連結すべき２つの回転軸（１，２）のうちの一方
（１）を外輪部材（６）と結合し、他方（２）をトラニ
オン部材（３）と結合する。なお、自動車の動力伝達系
の場合、プロペラシャフトやドライブシャフトがここで
いう回転軸に該当する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上に述べたような構造
であるため、ＴＪ系ジョイントでは、特に２軸（１，
２）が角（作動角）をなした状態で回転すると、各ロー
ラ（５）は外輪部材（６）のトラック溝（７）に沿って
ジョイントの軸方向に往復スライド運動をし、このロー
ラ（５）の往復スライド運動に伴ってジョイント内部に
軸方向力が誘起される。しかも、ローラ（５）が円周方
向に１２０度の位相で配置されていることから、当該軸
方向誘起力が回転三次振動を発生させる原因となる。し
たがって、従来のＴＪ系ジョイントを自動車の動力伝達
系に用いた場合にはＮＶＨ特性の面で問題がある。

【０００４】すなわち、外輪部材（６）とトラニオン部
材（３）とが作動角をとる状態で回動力を伝達する場合
を考えると、各球面ローラ（５）と円筒形トラック溝
（７）のローラ案内面（８）とは、図５（Ｃ）に示すよ
うに互いに斜交する関係となり、球面ローラ（５）に正
しい転がり運動をさせることはできない。球面ローラ
（５）は図５（Ａ）の矢印イで示す方向に転がり移動し
ようとするのに対し、トラック溝（７）は円筒形で、外
輪部材（６）の軸芯に平行であるため、球面ローラ
（５）はトラック溝（７）に拘束されながら移動するこ
とになるからである。この結果、トラック溝（７）のロ
ーラ案内面（８）と球面ローラ（５）相互間において、
滑りが生じて発熱し、さらに、この滑りが軸方向のスラ
スト力を誘起し、振動発生の原因となる。

【０００５】図７はジョイントの位相角と誘起スラスト
力との関係を示すグラフである。この誘起スラスト力発
生のメカニズムを図６に従って説明する。同図は外輪部
材（６）とトラニオン部材（３）が作動角をとった状態
で回動力を伝達する場合の各部材の位置関係を示し、図
６（Ｂ）は図６（Ａ）の構成を模式的に表したものであ
る。

【０００６】ジョイントが回転すると、トラニオン部材
（３）のジャーナル（４）に支持された球面ローラ
（５）が外輪部材（６）のローラ案内面（８）に拘束さ
れながら外輪部材（６）の軸方向に往復運動を繰り返
す。このとき３個の各球面ローラ（５）は図６（Ｂ）に
おいて、点Ｐから点Ｐ’、点Ｑから点Ｑ’、点Ｒから点
Ｒ’へとそれぞれ摺動し、次いでその反対方向へと方向
を変え、１回転でローラ案内面（８）上を１往復する。
このような運動をするローラ案内面（８）と球面ローラ
（５）間で、動力伝達継手として当然のことながら作用
している接触力により、軸方向にスラスト力を誘起す
る。ジョイント回転時にそれぞれの球面ローラ（５）に
よって発生するスラスト力の方向およびその大きさは回
転位相によって変動し、図７に示すように、２個の球面
ローラ（５）は、外輪部材（６）の左方向に、また、１
個の球面ローラ（５）は右方向に、それぞれ引っ張り、
圧縮のスラスト力を誘起させる。

【０００７】このように３個の球面ローラ（５）により
発生するスラスト力の総和は図７に示すようにジョイン
ト１回転により３回の周期をもって正逆変動し、その変
動の振幅が大きいことにより、当該ジョイントを採用す
る自動車に種々の振動問題を発生させる。

【０００８】本発明の主たる目的は、低振動で小型・軽
量の摺動式等速ジョイントを提供することにあり、より
詳しくは、従来のＴＪ系ジョイントの機構上不可避であ
った上述の問題点を除去して、軸方向誘起力の回転次数
成分の影響を少なくし、かつ、低スライド抵抗の特性を
実現することにより、自動車の動力伝達系に適用した場
合にはＮＶＨ特性に及ぼす影響を低減させることであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による摺動式等速
ジョイントは、駆動軸または従動軸と結合し、内周面の
円周方向等分位置に軸方向に延びたトラック溝を備えた
外輪と、従動軸または駆動軸と結合し、外周面の円周方
向等分位置に半径方向に突出した複数のジャーナルを備
えたスパイダーと、各ジャーナルに担持された内ローラ
ーと、内ローラーに外嵌して外輪のトラック溝に収容さ
れた外ローラーとによって構成され、駆動軸と従動軸が
屈曲したとき、外ローラーが内ローラーの移動に合わせ
て傾くことを可能にしたことを特徴とする。ジョイント
回転中の内ローラーの中心の移動に合わせて外ローラー
が傾くことにより、ＴＪ系ジョイントのようなジョイン
ト中心の振れ回りを生じることがない。

【００１０】具体的には、請求項２の発明のように、内
ローラーの球面状外周面に外ローラーの円筒状内周面を
スライド可能に外嵌するとともに、外ローラーの外周面
を球面状とし、同一曲率半径の円筒状内周面を備えたト
ラック溝に収容させる。

【００１１】ジャーナルの円筒形外周面に内ローラーの
円筒形内周面を回転可能に嵌合させるほか、請求項３の
発明のように、ジャーナルと内ローラーを一体に形成す
ることによって部品点数削減を図ることができる。ジャ
ーナルと内ローラーを別体とする場合、請求項４の発明
のように両者間に針状ころ等の転動体を介在させること
によって、ジャーナルまわりの内ローラーの回転が滑ら
かになり、スライド抵抗が減少する。

【００１２】請求項５の発明のように、外ローラーの中
心に対し内ローラーの中心をジョイント軸心側にオフセ
ットさせることにより、屈曲回転中の外ローラーの傾き
量を減らすことができるため、その分高角、コンパクト
化が可能となる。

【００１３】請求項６の発明のように、ジャーナルの数
を偶数に設定することにより、直径方向で対向するジャ
ーナルで互いの軸方向誘起力がキャンセルされるため、
ジョイント軸方向誘起力による振動が小さくなる。すな
わち、ジャーナルを偶数の円周方向等分位置に配置する
ことによって、直径方向に対向する位置のジャーナル
（トルク伝達部）同士で互いの誘起力を相殺する作用が
得られる。直径方向に対向した一対のジャーナルについ
てみると、外輪およびスパイダーに対する動きが常に相
反する向きとなるため、誘起力のキャンセルがほぼ行わ
れ、誘起力に起因して外輪およびスパイダーに発生して
いた振動が小さくなる。したがって、従来のＴＪ系ジョ
イントにおいて不可避であった誘起力の回転次数成分の
影響を少なくすることができる。

【００１４】かかる作用を奏する構成は２以上の偶数の
円周方向等分位置にジャーナルを設ければ成り立つが、
請求項７の発明のように、４つのジャーナルを円周方向
等分位置に配置することにより、トルク伝達部が円周方
向三ヶ所に位置する従来のＴＪ系ジョイントに比べてト
ルク伝達部（ジャーナル）当たりの荷重分担が減少し、
高負荷容量となる、あるいは、ダウンサイジングにより
小型・軽量化を図ることができる。

【００１５】請求項８の発明のように、外ローラーを互
いに連動して傾かせるための機構を備えることにより、
円滑にしてがたつきのない作動が実現する。ちなみに、
そのような機構としてはたとえば歯車噛合い機構が挙げ
られる。たとえば歯車を構成する一つの山を備えた外ロ
ーラーと、歯車を構成する一つの谷を備えた外ローラー
とを円周方向に交互に配置する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の実施の形態を説明する。

【００１７】図１に示す摺動式等速ジョイントは、連結
すべき２軸（１，２：図５参照）のうちの一方の回転軸
（１）と結合する外輪（10）と、他方の回転軸（２）と
結合するスパイダー（20）とからなり、内・外ローラー
（28）（30）を介してトルクを伝達するようになってい
る。

【００１８】外輪（10）は中空で、内周面（12）の円周
方向の等分位置に、軸方向に延びるトラック溝（14）を
備えている。各トラック溝（14）は円筒状で、側壁面
（16）の横断面（図１（Ａ））は円弧状である。

【００１９】スパイダー（20）は回転軸（２）の端部に
スプラインにより結合し、止め輪で位置決めされてい
る。スパイダー（20）は、円周方向の等分位置に、半径
方向に突出した４本のジャーナル（22）を備えている。
各ジャーナル（22）は円筒形で、同じく円筒形の内周面
を有する内ローラー（28）と回転自在に嵌合している。

【００２０】内ローラー（28）は、ジャーナル（22）の
基端部の肩（24）と、ジャーナル（22）の先端部の環状
溝に装着した止め輪（26）によって、軸方向に位置決め
されている。内ローラー（28）の外周面は部分球面状で
あって、その曲率中心はジャーナル（22）の軸線上にあ
る。ジャーナル（22）と内ローラー（28）の間に転動体
を介在させてもよく（図３参照）、あるいは、ジャーナ
ル（22）の外周面を球面とすることによってジャーナル
（22）と内ローラー（28）を一体化することも可能であ
る。

【００２１】内ローラー（28）の外周には外ローラー
（30）の円筒形内周面が外嵌している。それゆえ、内ロ
ーラー（28）は外ローラー（30）に対して傾くことがで
きる。外ローラー（30）の外周面は部分球面状で、その
曲率中心はジャーナル（22）の軸線上にある。外ローラ
ー（30）は外輪（10）のトラック溝（14）に収容され、
トラック溝（14）に沿って外輪（10）の軸方向に移動可
能である。外ローラー（30）の外周面とトラック溝（1
4）の側壁面（16）の曲率はほぼ一致している。したが
って、外ローラー（30）はトラック溝（14）内で傾くこ
とができる（図２参照）。

【００２２】内ローラー（28）の曲率中心と外ローラー
（30）の曲率中心はジャーナル（22）の軸線方向にずれ
ており、外ローラー（30）の曲率中心よりも内ローラー
（28）の曲率中心がジョイントの軸心側に位置してい
る。このように、内・外ローラー（28）（30）の中心が
オフセットしているため、図１（Ａ）に示すように、ジ
ョイントの作動角が０°のとき、外ローラー（30）の姿
勢が安定する。ジョイントが作動角をとると、図２に示
すように、ジョイント回転中の内ローラー（28）の中心
の移動に合わせて外ローラー（30）が傾くことにより、
ＴＪ系ジョイントにおけるようなジョイント中心の振れ
回りなしに回転可能な等速ジョイントとなる。

【００２３】すなわち、図１（Ｂ）に示すように、図１
（Ａ）に示される状態で軸（２）を下方に折り曲げる
と、図１（Ａ）において軸線が水平に延在している左右
の一対の外ローラー（30）によってジャーナル（22）が
支持されているため、スパイダー（20）の中心は変動す
ることがない。また、図２は、図１（Ａ）の状態から位
相角４５度方向に軸（２）を折り曲げたときの外ローラ
ー（30）の傾きを示したものであるが、同図から理解さ
れるとおり、ジョイントが作動角をとった状態で回転す
るとき、外ローラー（30）がトラック溝（14）内で傾く
ことにより、スパイダー（20）の中心が振れ回ることは
ない。

【００２４】なお、上述の振れ回り防止は内・外ローラ
ー（28）（30）の中心のオフセットなしでも成立する
が、内ローラー（28）の中心をジョイント軸心側にオフ
セットさせることにより、屈曲回転中の外ローラー（3
0）の傾き量を減らすことができ、その分、高角、コン
パクト化につながるという有利さがある。

【００２５】図３に示す実施の形態は、ジャーナル（2
2）を４本にしたとき、ジョイントが作動角をとった状
態で回転する際に外ローラー（30）を互いに連動して傾
かせるための機構を付加することにより、円滑にしてが
たつきのない作動を実現したものである。具体的には、
外ローラー（30）の中心を中心とする歯車（32）を形成
し、外ローラー（30）が傾く際にこの歯車（32）同士が
噛み合うようにした構成を例示してある。なお、図面で
は、歯車を構成する一つの山（32ａ）を備えた外ローラ
ーと一つの谷（32ｂ）を備えた外ローラーを交互に配置
した場合を例示してある。図４は、図３の構成の場合に
ついて、図２と同様に位相角４５度方向に軸（２）を折
り曲げたときの外ローラー（30）の傾きを表したもので
ある。なお、ジャーナル（22）と内ローラー（28）の間
に針状ころ（29）を介在させてある。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来のＴＪ系ジョイントにおいてその機構上不可避であ
った誘起力による特異な回転次数成分の振動が相殺され
て減少する。加えて、ジョイント回転中の内ローラーの
中心の移動に合わせて外ローラーが傾くことによって、
従来のＴＪ系ジョイントにおけるようなジョイント中心
の振れ回りを生じることがない。したがって、低スライ
ド抵抗の特性を実現し、自動車の動力伝達系に適用した
場合にＮＶＨ特性に及ぼす影響を少なくすることができ
る。また、トルク伝達部（ジャーナル、内・外ローラ
ー）の数を増やすことで小型・軽量化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は一部を断面にしたジョイントの正面
図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図である。

【図２】ジョイントの正面図である。

【図３】（Ａ）は一部を断面にしたジョイントの正面
図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図である。

【図４】ジョイントの正面図である。

【図５】（Ａ）は従来のＴＪ系ジョイントの縦断面図、
（Ｂ）はトリポードユニットの斜視図、（Ｃ）は球面ロ
ーラの動きを説明する斜視図である。

【図６】（Ａ）は従来のＴＪ系ジョイントの斜視図、
（Ｂ）は模式図である。

【図７】各ジャーナルにおける合成された誘起スラスト
力を示すグラフである。

【符号の説明】

１駆動軸（または従動軸）２回転軸（または駆動軸） 10 外輪 12 内周面 14 トラック溝 16 側壁面 20 スパイダー 22 ジャーナル 24 肩 26 止め輪 28 内ローラー 29 針状ころ 30 外ローラー 32 歯車

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動軸または従動軸と結合し、内周面の
円周方向等分位置に軸方向に延びたトラック溝を備えた
外輪と、従動軸または駆動軸と結合し、外周面の円周方
向等分位置に半径方向に突出した複数のジャーナルを備
えたスパイダーと、各ジャーナルに担持された内ローラ
ーと、内ローラーに外嵌して外輪のトラック溝に収容さ
れた外ローラーとによって構成され、駆動軸と従動軸が
屈曲したとき、外ローラーが内ローラーの移動に合わせ
て傾くことを可能にしたことを特徴とする摺動式等速ジ
ョイント。
【請求項２】内ローラーの球面状外周面に外ローラー
の円筒状内周面をスライド可能に外嵌するとともに、外
ローラーの外周面を球面状とし、同一曲率半径の円筒状
内周面を備えたトラック溝に収容させたことを特徴とす
る請求項１の摺動式等速自在継手。
【請求項３】ジャーナルと内ローラーを一体化したこ
とを特徴とする請求項２の摺動式等速ジョイント。
【請求項４】ジャーナルと内ローラーの間に転動体を
装入したことを特徴とする請求項２の摺動式等速ジョイ
ント。
【請求項５】外ローラーの中心に対し内ローラーの中
心をジョイント軸心側にオフセットさせたことを特徴と
する請求項２の摺動式等速ジョイント。
【請求項６】ジャーナルの数を偶数に設定したことを
特徴とする先行するいずれかの請求項の摺動式等速ジョ
イント。
【請求項７】ジャーナルの数を４個にしたことを特徴
とする請求項６の摺動式等速ジョイント。
【請求項８】外ローラーを互いに連動して傾かせるた
めの機構を備えたことを特徴とする請求項７の摺動式等
速ジョイント。