JP2006258255A - トリポード型等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】トリポード部材の脚軸外周面の加工を容易化すると共に、脚軸外周面の精度確認作業を簡略化すること。
【解決手段】トリポード型等速自在継手において、脚軸２２の外周面を、縦断面においてストレート形状とし、かつ、横断面においては、継手の軸線方向で内側ローラ３２の内周面との間に隙間を形成すると共に、継手の軸線と直交する方向では、脚軸２２の中心から継手円周方向で等距離ｅだけ偏心した対称２点Ｏ１、Ｏ２を中心とする一対の円弧４１、４２でもって内側ローラ３２の内周面と接触させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、自動車や各種産業機械等の動力伝達装置に使用されるトリポード型等速自在継手に関し、特に、トリポード部材の脚軸横断面形状を改良したものである。

一般に、等速自在継手は駆動側と従動側の２軸を連結して２軸間に角度があっても等速で回転力を伝達することのできるユニバーサルジョイントの一種である。その中で摺動式のものは、継手のプランジングによって２軸間の相対的軸方向変位を可能にしたものであり、その一種としてトリポード型等速自在継手が広く知られている。

このトリポード型等速自在継手は各種型式があるが、シングルローラタイプのものは、トリポード部材の半径方向に突設した３本の脚軸の円筒状外周面に複数の針状ころを介してローラを回転可能に外嵌し、このローラがトラック溝のローラ案内面を転動する。シングルローラタイプでは脚軸に対するローラの姿勢が固定状態（同軸状態）にあるため、継手が作動角をとった状態で回転力を伝達するとき、ローラとローラ案内面とが斜交する関係となる。その結果、ローラ案内面とローラとの相互間に滑りが発生してスライド抵抗が発生し、さらに、この滑りが軸方向に誘起スラストを発生させる。

かかるスライド抵抗と誘起スラストの低減を企図した摺動式トリポード型等速自在継手として、ダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手がある（特許文献１参照）。このトリポード型等速自在継手は、本発明の図１を援用して説明すると、半径方向に突出した３本の脚軸２２を備えたトリポード部材２０を一方の軸に結合し、軸方向に延びる３つのトラック溝１２を備えた中空円筒状の外側継手部材１０を他方の軸に結合し、外側継手部材１０のトラック溝１２内にトリポード部材２０の脚軸２２を収容してトルクの伝達を行う。脚軸２２には、内側ローラ３２と外側ローラ３４を有するローラカセット３７が取付けられる（ダブルローラタイプ）。内側ローラ３２と外側ローラ３４との間には針状ころ３６が総ころ状態で介装される。内側ローラ３２の内周面は円弧状凸断面とされる一方、脚軸２２の外周面は、縦断面においてはストレート形状とされ、かつ横断面においては、図４（Ａ）に示すように、継手の軸線と直交する方向で内側ローラ３２の内周面と接触させると共に、継手の軸線方向で内側ローラ３２の内周面との間に隙間を形成している。すなわち、脚軸２２の横断面形状は、トルクの負荷方向で長軸となる楕円（長径２ａ、短径２ｂ）とされている。脚軸２２の横断面形状は、図４（Ｂ）に示すように、略楕円とする場合もある。この略楕円の形状は、図４（Ａ）の楕円形状よりも、継手軸線方向の肉厚をδだけ薄くしたものである。

このトリポード型等速自在継手では、内側ローラ３２と外側ローラ３４を含むローラカセット３７は、脚軸２２に対して首振り揺動可能な関係にある。従って、継手が作動角をとったとき、ローラカセット３７の姿勢を変えることなく、脚軸２２が外側継手部材１０に対して傾くことができる。そのため、ローラカセット３７の姿勢が常に安定し、外側ローラ３４がローラ案内面１４と平行に保持されるため円滑に転動することができる。これにより、スライド抵抗の低減ひいては誘起スラストの低減に寄与することができ、車体の振動や騒音を防止して自動車のＮＶＨ低減を図れる。
特開２００１‐１３２７６６号公報

従来のトリポード型等速自在継手のトリポード脚軸の断面形は、前述のように、トルクの負荷方向が長軸となる楕円（又は略楕円）で形成されているが、楕円の加工は円筒面の加工に比べて複雑でありコスト高である。加えて、完成したトリポード部材の脚軸の加工精度を確認する作業でも、円筒面の場合は比較的簡単であるが楕円面は相当の困難を伴う。

前記課題を解決するため、請求項１の発明は、円周方向に向き合ったローラ案内面を有する３つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３つの脚軸を備えたトリポード部材と、前記トラック溝に挿入された外側ローラと、前記脚軸に外嵌して前記外側ローラを転動体を介して回転自在に支持する内側ローラとを備え、前記外側ローラが前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能なトリポード型等速自在継手において、前記脚軸の外周面を、縦断面においてストレート形状とし、かつ、横断面においては、継手の軸線方向で前記内側ローラの内周面との間に隙間を形成すると共に、継手の軸線と直交する方向では、前記脚軸の中心から継手円周方向で等距離だけ偏心した対称２点を中心とする一対の円弧でもって前記内側ローラの内周面と接触させたことを特徴とする。

内側ローラと当接するトリポード部材の脚軸外周面の加工精度は、継手の寿命に影響するほか、例えば自動車においてはＮＶＨ特性にも影響を及ぼす。このため、トリポード部材の完成品は、特に脚軸外周面のうち内側ローラと当接する部分が正確に加工されているか否か厳重に検査されるのであるが、内側ローラとの当接部分が円弧すなわち円筒面であれば、当該部分の加工が容易になる他、特殊な検査治具が不要であるから、比較的簡単にかつ短時間で正確な検査が可能である。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記脚軸の横断面における一対の円弧を、当該円弧よりも曲率が小さい別の円弧で互いに接続したことを特徴とする。

一対の円弧を接続する別の円弧は、トルク伝達の二軸が作動角を成した時の内側ローラとの当接を回避する部分であって、円弧の加工精度は特に問題とはならない。接続円弧の曲率は、一対の円弧の曲率と、一対の円弧の中心が脚軸の中心からどの程度偏心しているかを考慮して、内側ローラとの干渉を回避可能な値に設定する。

請求項３の発明は、前記脚軸の横断面における一対の円弧を、当該円弧の共通接線で互いに接続したことを特徴とする。

この共通接線部分も、トルク伝達の二軸が作動角を成した時の内側ローラとの当接を回避する部分であって、共通接線の加工精度は特に問題とならない。なお、一対の円弧の中心角が１８０°の場合は共通接線で接続することになるが、一対の円弧の中心角が１８０°未満の場合は、共通接線とはならず、一対の円弧の両端に対してある程度の角度を成す直線で接続することになる。

いずれにしても、脚軸横断面における一対の円弧を互いに接続する形状は、トリポード型等速自在継手の機能に影響する部分ではないので、内側ローラとの当接を回避する任意形状を採用可能である。

トリポード脚軸のトルク負荷方向外周面を円弧面ないし円筒面とすることにより、脚軸外周面の加工性、特に研磨加工が容易になり、脚軸外周面の精度向上やコスト低減を図ることができる。また、このようにトルク負荷方向外周面を円弧面ないし円筒面とすることで、トリポード完成品の脚軸加工精度の検査確認作業が楕円の場合と比較して大幅に簡略化され、簡易的な品質検査が可能となる。

以下に、本発明の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１（Ａ）は継手の横断面を示し、図１（Ｂ）は脚軸に垂直な断面を示す。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とトリポード部材２０とからなり、連結すべき２軸の一方が外側継手部材１０と接続され、他方がトリポード部材２０と接続される。

外側継手部材１０は内周面に軸方向に延びる３本のトラック溝１２を有する。各トラック溝１２の円周方向で向かい合った側壁にローラ案内面１４が形成される。トリポード部材２０は半径方向に突設した３本の脚軸２２を有し、各脚軸２２には外側ローラ３４が取り付けてあり、この外側ローラ３４が外側継手部材１０のトラック溝１２内に収容される。また、外側継手部材１０の外周面には、トラック溝１２相互間に対応する部位に軽量化のための凹Ｒ部１０ａが形成される。

本発明における外側継手部材１０は、外側ローラ３４の外径側端面と対向する鍔部をもたない、いわゆる鍔なしタイプである。すなわち、外側継手部材１０の各トラック溝１２の外径側には、継手中心に中心を持つ円筒面状をなし、その円周方向両端をローラ案内面１４に滑らかに繋げた大内径部１５が形成される。

この実施形態において、外側ローラ３４の外周面は脚軸２２の軸線から半径方向に離れた位置に曲率中心を有する円弧を母線とする凸曲面である。ローラ案内面１４の断面形状はゴシックアーチ形状であって、外側ローラ３４とローラ案内面１４とがアンギュラコンタクトをなす。ローラ案内面１４の断面形状をテーパ形状としても両者のアンギュラコンタクトが実現する。このように外側ローラ３４とローラ案内面１４とがアンギュラコンタクトをなす構成を採用することによって、ローラが振れにくくなるため姿勢が安定する。なお、アンギュラコンタクトを採用しない場合には、たとえば、ローラ案内面１４を軸線が外側継手部材１０の軸線と平行な円筒面の一部で構成し、その断面形状を外側ローラ３４の外周面の母線に対応する円弧とすることもできる。また、外側ローラ３４の外周面を脚軸２２の軸線上に曲率中心を有する真球面とすることもできる。

脚軸２２の外周面に内側ローラ３２が外嵌している。この内側ローラ３２と外側ローラ３４とは複数の針状ころ３６を介してユニット化され、相対回転可能なローラカセット３７を構成している。すなわち、内側ローラ３２の円筒形外周面を内側軌道面とし、外側ローラ３４の円筒形内周面を外側軌道面として、これらの内外軌道面間に針状ころ３６が転動自在に介在する。図１（Ｂ）に示されるように、針状ころ３６は、できるだけ多くのころを入れた、保持器のない、いわゆる総ころ状態で組み込まれている。符号３３，３５で指してあるのは、針状ころ３６の抜け落ち止めのために外側ローラ３４の内周面に形成した環状溝に装着した一対のワッシャである。

脚軸２２の外周面は、縦断面すなわち図１（Ａ）及び図２で見ると、脚軸２２の軸線と平行なストレート形状であり、横断面すなわち図１（Ｂ）及び図３（Ａ）で見ると、左右上下で対称形であり、継手の軸線に直交する方向に長軸ないし長径２ａを有する楕円に近い形状である。すなわち、脚軸２２の中心をＯとすると、この中心Ｏから継手の軸線と直交する方向（トルク負荷方向）に距離ｅだけそれぞれ偏心した点Ｏ１、Ｏ２を中心とする半径Ｃの円弧４１、４２が内側ローラ３２の内周面と当接する。円弧４１と円弧４２の各両端は、別の円弧４３で互いに滑らかに接続される。円弧４３は、トルク伝達の二軸が作動角を成した時の内側ローラ３２との干渉を回避するようにその曲率を設定する。

脚軸２２の外周面は、図３（Ａ）に限らず、図３（Ｂ）のようにしてもよい。すなわち図３（Ｂ）の形状は左右上下で対称形であって、一対の円弧４１、４２を共通接線４４で接続したものである。この場合、一対の円弧４１、４２の中心角は１８０°である。トルク伝達の二軸が作動角を成した時、共通接線４４の部分が内側ローラ３２との干渉を回避する。

内側ローラ３２の内周面は、図１（Ａ）のように円弧状凸断面を有する。すなわち、内周面の母線が一定半径を有する凸円弧である。このことと、脚軸２２の横断面形状が上述のように継手軸線方向で逃げを有することから、内側ローラ３２は脚軸２２の軸方向での移動が可能であるばかりでなく、脚軸２２に対して首振り自在である。また、上述のとおり内側ローラ３２と外側ローラ３４は針状ころ３６を介して相対回転自在にユニット化されているため、脚軸２２に対し、内側ローラ３２と外側ローラ３４がローラカセット３７として首振り揺動可能な関係にある。ここで、首振りとは、脚軸２２の軸線を含む平面内で、脚軸２２の軸線に対して内側ローラ３２および外側ローラ３４の軸線が傾くことをいう。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

本発明に係るトリポード型等速自在継手を示すもので、（Ａ）は等速自在継手の横断面図、（Ｂ）は脚軸に垂直な断面図。 本発明に係るトリポード型等速自在継手のトリポード部材の正面図。 （Ａ）は図２のトリポード部材のIII-III線矢視横断面図、（Ｂ）はトリポード部材の脚軸の横断面の変形例を示す図。 （Ａ）は従来のトリポード部材の脚軸の横断面図、（Ｂ）は従来のトリポード部材の別の脚軸の横断面図。

符号の説明

１０ 外側継手部材
１０ａ 凹Ｒ部
１２ トラック溝
１４ ローラ案内面
１５ 大内径部
２０ トリポード部材
２２ 脚軸
３２ 内側ローラ
３３，３５ ワッシャ
３４ 外側ローラ
３６ 針状ころ
３７ ローラカセット
４１〜４３ 円弧
４４ 共通接線

Claims (3)

1. 円周方向に向き合ったローラ案内面を有する３つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３つの脚軸を備えたトリポード部材と、前記トラック溝に挿入された外側ローラと、前記脚軸に外嵌して前記外側ローラを転動体を介して回転自在に支持する内側ローラとを備え、前記外側ローラが前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能なトリポード型等速自在継手において、
   前記脚軸の外周面を、縦断面においてストレート形状とし、かつ、横断面においては、継手の軸線方向で前記内側ローラの内周面との間に隙間を形成すると共に、継手の軸線と直交する方向では、前記脚軸の中心から継手円周方向で等距離だけ偏心した対称２点を中心とする一対の円弧でもって前記内側ローラの内周面と接触させたことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
2. 前記脚軸の横断面における一対の円弧を、別の円弧で互いに接続したことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
3. 前記脚軸の横断面における一対の円弧を、当該円弧の共通接線で互いに接続したことを特徴とするトリポード型等速自在継手。

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