JP2004332816A

JP2004332816A - トリポード型等速自在継手

Info

Publication number: JP2004332816A
Application number: JP2003128955A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Nakakoji; 雅文中小路; Keisuke Sone; 啓助曽根
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】トリポード型等速自在継手のコンパクト化と低コスト化
【解決手段】トラニオン２０のジャーナル２２の断面形状を矩形とし、同じく矩形の貫通穴４２を持った摺動部材４０をジャーナル２２に外嵌させ、この摺動部材４０に回転可能にローラ３０を外嵌させることにより、摺動部材４０とジャーナル２２との間でジャーナル２２の軸方向における相対移動を可能とし、摺動部材４０とローラ３０との間でジャーナル２２の軸線まわりの相対回転を可能とする。ローラ３０は外側継手部材１０のトラック溝１２に収容させる。このようにして外側継手部材１０とトラニオン２０とローラ３０と摺動部材４０の４点のみでトリポード型等速自在継手を構成する。
【選択図】図１

Description

【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用に利用されるトリポード型等速自在継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のトリポード型等速自在継手として、例えば図６に示す構造のものが知られている。すなわち、外側継手部材１の内周面に軸方向に延びる３本の円筒形トラック溝２を形成し、その外側継手部材１の内側に配置したトリポード部材３に半径方向に脚軸４を突設し、各脚軸４に球面ローラ５を回転可能に、かつ、軸方向にスライド可能に嵌合させ、その球面ローラ５をトラック溝２の両側のローラ案内面６に係合させている。
【０００３】
上記トリポード型等速自在継手において、外側継手部材１とトリポード部材３とが作動角をとった状態でトルク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２のローラ案内面６とは、図６及び図７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。すなわち、球面ローラ５は図６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２は円筒形であって、外側継手部材１の軸心に平行であるため、球面ローラ５はトラック溝２に拘束されながら移動することになる。この結果、トラック溝２のローラ案内面６と球面ローラ５との相互間において、滑りが生じて発熱し、さらにこの滑りが軸方向スラスト力を誘起し、振動発生の原因となる。
【０００４】
図８は継手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９によって説明する。図９は外側継手部材１とトリポード部材３が作動角をとった状態でトルクを伝達する場合の各部材の位置関係を示す。継手が回転すると、トリポード部材３の脚軸４と嵌合した球面ローラ５が外側継手部材１のローラ案内面６に拘束されながら外側継手部材１の軸方向に往復運動を繰り返す。このとき、３個の球面ローラ５は図９（ｂ）に示すように、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、継手の１回転でローラ案内面６上を１往復する。このような運動をするローラ案内面６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。
【０００５】
継手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大きさは回転位相によって変動し、図９（ｂ）に示すように、２個の球面ローラ５は、外側継手部材１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。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８に示すように継手１回により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、自動車に種々の振動問題を発生させている。
【０００６】
従来のトリポード型等速自在継手は、誘起力を低減させるために、外輪のトラックとトラニオンジャーナルとの間に介在してトルクを伝達するローラにニードルベアリング機構が採用されている。たとえば特公平３−１５２９号公報のものでは、ジャーナルの円筒形外周面とローラの円筒形内周面との間にニードルローラが並べてある。特許第２６２３２１４号公報のものでは、ローラを２段とし、その間にニードルローラを並べてある。
【０００７】
【特許文献１】
特公平３−１５２９号公報（第１欄第２１行〜第３欄第２４行、第４欄第２２〜２３行、図１、図９〜１２）
【０００８】
【特許文献２】
特許第２６２３２１４号公報（段落番号００２１、図５）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来のトリポード型等速自在継手は、ニードルローラを使用していることから、次のような問題点がある。すなわち、ニードルローラが転動する面の面粗さを精度よく出すために高精度の研削仕上げが必要であり、結果として製作費が上がる。また、ニードルローラの接触は線接触であり、必要な耐面圧を確保するには部品の寸法を大きくしなければならず、コンパクト化の要請と相容れない。さらに、ニードルローラが使用されているため全体として部品点数が多い。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のトリポード型等速自在継手は、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を形成した外側継手部材と、円周方向三等分位置に半径方向に突出するジャーナルを形成したトラニオンと、各ジャーナルに摺動部材を介して回転可能に担持されたローラとを具備し、摺動部材が、ジャーナルに軸方向移動可能に外嵌し、かつ、ジャーナルと面接触してジャーナルの軸線周りに回転不能であることを特徴とするものである。
【００１１】
トリポード型等速自在継手では、継手が折り曲げ角をとって機能（回転）する場合、外側継手部材のトラック溝内をスライドするローラは、トラニオンのジャーナル上でトラニオンのラジアル方向（ジャーナルの軸方向）にも摺動しなければならない。その方向は一般のトリポード型等速自在継手が備えているベアリングの回転方向とは直角な方向であり、ベアリングはこの方向の運動には機能していない。この摺動運動の抵抗は、平面同士あるいはニードルよりも大きな曲率をもつ球面同士の接触とし、面圧を大きく下げ油膜を形成しやすくすることによって下げることができる。
【００１２】
そこで、トラニオンのジャーナルを矩形とし、それに係合する部品の内径も矩形とすることで、面圧の低い面接触でジャーナルの軸方向に対する摺動運動が可能となる。上記の部品の外径を球状とし、その球面に係合するリング状の部品を追加し、それが外輪のトラック内を回転運動すれば、トリポード型等速自在継手を構成することができる。その場合、部品点数は従来のトリポード型等速自在継手に比べ大幅に少なくなる。
【００１３】
ジャーナルと摺動部材との嵌合部の横断面形状は、たとえば、多角形、楕円形、樽形とすることができる。
【００１４】
ジャーナルの軸方向に摺動部材が摺動する際の摺動抵抗を下げるために、両者の摺動面のいずれか一方または両方に油溝を設けることができる。具体的にはジャーナルの外面および／または摺動部材の貫通穴の内壁面に油溝を設ける。
【００１５】
また、ジャーナルおよび／または摺動部材の貫通穴の内壁面に、耐摩耗性の向上を目的とした表面処理を施すことができる。そのような表面処理の具体例としては、たとえば、溶射、めっき、すべり材を貼り付けるなどが挙げられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１７】
図１はトリポード型等速自在継手の横断面を示し、図２はトラニオンキットの縦断面を示す。図３はローラと摺動部材とからなるローラカセットの横断面を示す。
【００１８】
図１に示すように、トリポード型等速自在継手は、外側継手部材１０と、トラニオン２０と、ローラ３０と、摺動部材４０とで構成されている。
【００１９】
外側継手部材１０は、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１２を形成している。図１には現れていないが、外側継手部材１０は当該トリポード型等速自在継手で連結すべき二軸のうちの一方と接続するための軸部を有する。
【００２０】
トラニオン２０は、当該トリポード型等速自在継手で連結すべき二軸のうちの他方と接続するためのセレーション孔２８を有する。トラニオン２０の円周方向三等分位置に半径方向に突出するジャーナル２２が形成されてある。各ジャーナル２２は摺動部材４０を介してローラ３０を担持している。トラニオン２０とローラ３０と摺動部材４０とをトラニオンキット（図２参照）と呼ぶ。
【００２１】
摺動部材４０は球の一部を切除した形状で、図３に示すように、中央に貫通穴４２を有している。貫通穴４２はジャーナル２２の横断面形状と合致する矩形である。つまり、この実施の形態では、ジャーナル２２と摺動部材４０との嵌合部の横断面形状は矩形である。摺動部材４０はジャーナル２２に外嵌して、ジャーナル２２の軸方向に移動することができる。なお、矩形のジャーナル２２と矩形の貫通穴４２との嵌合であるため、摺動部材４０はジャーナル２２の軸線周りに回転することはできない。
【００２２】
摺動部材４０の外形は、部分球状外周面４６と、対向した二面４８とで構成される。図示する実施の形態では、部分球状外周面４６を軸線と平行に直線的にカットして互いに平行な二面４８を形成した場合を例示してある。摺動部材４０の部分球状外周面４６は、ローラ３０の内周面３４と球面嵌合する。したがって、ローラ３０と摺動部材４０とはあらゆる方向に相対回転できる関係にある。ローラ３０と摺動部材４０は、図１、図２、図３に示すように互いに組み付けた状態ではユニットハンドリングが可能なローラカセットを構成する。
【００２３】
ローラ３０が外側継手部材１０のトラック溝１２に収容される点は従来のトリポード型等速自在継手の場合と同じである。そして、継手がプランジングを行うと、トラニオン２０が外側継手部材１０の軸方向に移動する間、ローラ３０の外周面３２がトラック溝１２上を転動する。このときのローラ３０の回転は摺動部材４０の部分球状外周面４６との間の相対回転によって可能である。また、継手が作動角（折り曲げ角）をとった状態で回転するとき、ジャーナル２２と摺動部材４０との間でジャーナル２２の軸方向における相対移動が行われる。
【００２４】
以上の説明から明らかなように、この実施の形態のトリポード型等速自在継手は、外側継手部材１０、トラニオン２０、ローラ３０、摺動部材４０の４部品から構成され、従来のトリポード型等速自在継手（図６）に比べて部品点数が大幅に減少している。
【００２５】
図３はローラカセット（３０，４０）の横断面を示している。ジャーナル２２の外面２４と、摺動部材４０の内壁面４４ａ〜４４ｄとは平面接触する。したがって、従来のようにニードルローラを介在させる場合に比べて面圧が大幅に低下する。図示する実施の形態では、摺動部材４０の貫通穴４２はジャーナル２２の横断面形状とほぼ同じ寸法の矩形であるが、ジャーナル２２との接触面圧を下げることのできる形状であればその他の形状を採用することもできる。たとえば、ジャーナル２２と貫通穴４２との嵌合部の断面形状は五角形以上の多角形でもよく、さらに、楕円形（図５（ａ））あるいは樽形（図５（ｂ））とすることもできる。
【００２６】
図４は、ジャーナル２２に油溝２６を設けた実施の形態を示す。油溝２６はジャーナル２２と摺動部材４０との間の摺動抵抗を下げるためであることから、ジャーナル２２の外面２４のうちトルク負荷方向に対向する二面２４に設けるのが好ましいが、残りの二面２４にも油溝２６を設けることができる。ジャーナル２２の軸方向に直線的に延びる油溝２６の場合を例示してあるが、その他の形態の油溝を設けることもできる。
【００２７】
また、ジャーナル２２の外面２４もしくは摺動部材４０の貫通穴４２の内壁面４４ａ〜４４ｄまたはこれらの両方に、耐摩耗性の向上を目的とした表面処理を施すことができる。そのような表面処理の具体例としては、たとえば、溶射、めっき、すべり材を貼り付けるなどが挙げられる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明のトリポード型等速自在継手は次のような効果を奏する。
【００２９】
従来の一般的なトリポード型等速自在継手と比較して、ニードルローラ等の転動体を用いない構造であるため部品点数が少なく、製造コストが低減する。
【００３０】
本発明のトリポード型等速自在継手は、外側継手部材、トラニオン、ローラ、摺動部材といった４部品のみから構成されるので、内部にスペースが多く、各部品の肉厚を増大させることができ、強度面において有利である。
【００３１】
本発明のトリポード型等速自在継手は、内部に空間ができるので各部品の寸法を小さくでき、外側継手部材の外径をコンパクト化できるので、この面からもコストダウンに寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トリポード型等速自在継手の横断面図である。
【図２】図１のトリポード型等速自在継手におけるトラニオンキットの縦断面図である。
【図３】図１のトリポード型等速自在継手におけるローラカセットの断面図である。
【図４】ジャーナルに油溝を設けた実施の形態を示すトラニオンの側面図である。
【図５】摺動部材の平面図であって、ａは貫通穴が楕円形の場合、ｂは貫通穴が樽形の場合を示す。
【図６】従来のトリポード型等速自在継手の縦断面図である。
【図７】球面ローラの転がり状態を示す斜視図である。
【図８】合成された誘起スラスト力を示すグラフである。
【図９】図６に示す従来の継手の作動説明図である。
【符号の説明】
１０外側継手部材
１２トラック溝
２０トラニオン
２２ジャーナル
２４外面
２６油溝
２８セレーション孔
３０ローラ
３２内周面
３４外周面
４０摺動部材
４２貫通穴
４４ａ，４４ｃトルク負荷面（内壁面）
４４ｂ，４４ｄトルク非負荷面（内壁面）

Claims

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を形成した外側継手部材と、
円周方向三等分位置に半径方向に突出するジャーナルを形成したトラニオンと、
各ジャーナルに摺動部材を介して回転可能に担持されたローラとを具備し、
摺動部材が、ジャーナルに軸方向移動可能に外嵌し、かつ、ジャーナルと面接触してジャーナルの軸線周りに回転不能であることを特徴とするトリポード型等速自在継手。
ジャーナルと摺動部材との嵌合部の横断面形状が多角形であることを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
ジャーナルと摺動部材との嵌合部の横断面形状が楕円形であることを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
ジャーナルと摺動部材との嵌合部の横断面形状が樽形であることを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
ジャーナルの外面に油溝を設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のトリポード型等速自在継手。
摺動部材の貫通穴の内壁面に油溝を設けたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のトリポード型等速自在継手。
ジャーナルに耐摩耗性の向上を目的とした表面処理を施したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のトリポード型等速自在継手。
摺動部材の貫通穴の内壁面に耐摩耗性の向上を目的とした表面処理を施したことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のトリポード型等速自在継手。