JP2006266322A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 各構成部品の接触部におけるグリースの潤滑性を良好にし、その接触部での耐久性を向上させる。
【解決手段】 内周部に軸方向の三本のトラック溝１２が形成され、各トラック溝１２の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面１４を有する外側継手部材１０と、半径方向に突出した三本の脚軸２２を有し、その脚軸２２の横断面を長軸が継手の軸線に直交する略楕円形としたトリポード部材２０と、前記トリポード部材２０の各脚軸２２にそれぞれ装着され、脚軸２２に対して首振り揺動自在なローラ機構３７とを備え、前記ローラ機構３７は、ローラ案内面１４に沿って外側継手部材１０の軸線と平行な方向に案内されるローラ３４と、脚軸２２の外周面に外嵌されて複数の転動体３６を介して前記ローラ３４を回転自在に支持するリング３２とで構成されたアッセンブリ体とした等速自在継手において、前記リング３２の内周面に、グリースを保持する油溝を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、摺動式トリポード型等速自在継手に関する。一般に、等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸を連結して二軸間に角度があっても等速で回転力を伝達することができるユニバーサルジョイントの一種であって、摺動式のものは、継手のプランジングによって二軸間の相対的軸方向変位を可能にしたものであり、トリポード型は、半径方向に突出した三本の脚軸を備えたトリポード部材を一方の軸に結合し、軸方向に延びる三つのトラック溝を備えた中空円筒状の外側継手部材を他方の軸に結合し、外側継手部材のトラック溝内にトリポード部材の脚軸を収容してトルクの伝達を行なうようにしたものである。

例えば、自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達する手段として使用される等速自在継手の一種にトリポード型等速自在継手がある。このトリポード型等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し、しかも、軸方向の相対変位をも許容することができる構造を備えている。

一般的に、前記トリポード型等速自在継手は、内周部に軸方向の三本のトラック溝が形成され、各トラック溝の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面を有する外側継手部材と、半径方向に突出した三本の脚軸を有するトリポード部材と、そのトリポード部材の脚軸と前記外側継手部材のローラ案内面との間に回転自在に収容されたローラとを主要な部材として構成される。前記二軸の一方が外側継手部材に連結され、他方がトリポード部材に連結される。

このようにトリポード部材の脚軸と外側継手部材のローラ案内面とがローラを介して二軸の回転方向に係合することにより、駆動側から従動側へ回転トルクが等速で伝達される。また、各ローラが脚軸に対して回転しながらローラ案内面上を転動することにより、外側継手部材とトリポード部材との間の相対的な軸方向変位や角度変位が吸収される。

このトリポード型等速自在継手には、前記ローラを複数の針状ころを介して脚軸の外周面に装着した構造のものがあるが、外側継手部材とトリポード部材とが作動角をとりつつ回転トルクを伝達する際、脚軸の傾きに伴って各ローラとローラ案内面とが互いに斜交した状態となるので、両者の間に滑りが生じ、各ローラの円滑な転動が妨げられて誘起スラストが大きくなるという問題がある。また、各ローラとローラ案内面との間の摩擦力によって、外側継手部材とトリポード部材とが軸方向に相対変位する際のスライド抵抗が大きくなるという問題がある。

なお、誘起スラストとは、等速自在継手が回転中にある角度でトルクが負荷されたときに、その継手内部の摩擦により発生するスラスト力をいい、トリポード型の場合は、主として三次成分として強く現出する。また、スライド抵抗とは、トリポード型等速自在継手のように摺動式継手で、外側継手部材とトリポード部材が互いに摺動する時に発生する軸方向摩擦力の大きさのことをいう。

前記ローラとローラ案内面とが斜交状態となる問題を解消して、誘起スラストやスライド抵抗の低減を図るため、脚軸に対するローラの傾動および軸方向変位を自在とするローラ機構を備えたトリポード型等速自在継手が種々提案されている。

この種のトリポード型等速自在継手として、ローラを複数の針状ころを介してリングに回転可能に組み付けてローラ機構（ローラアッセンブリ）を構成し、リングの内周面を円弧状凸断面に形成して脚軸の外周面に外嵌した構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。針状ころは、リングの円筒形外周面とローラの円筒形内周面との間にいわゆる総ころ状態で配置され、円環状の止め輪で抜け止めがなされている。

この構成によれば、リングの凸曲面状の内周面と脚軸の凸曲面状の外周面との間の滑りによって、脚軸に対するローラ機構の傾動および軸方向変位が自在となることから、ローラとローラ案内面とが斜交状態となることを回避することができる。

また、脚軸の横断面形状を、継手の軸線と直交する方向で前記リングの内周面と接触すると共に、継手の軸線方向で前記リングの内周面との間に隙間を形成するような形状、例えば楕円形としている。

これにより、継手が作動角をとった時、ローラ機構の姿勢を変えることなく、脚軸が外側継手部材に対して傾くことができる。しかも、脚軸の外周面とリングとの接触楕円が横長から点に近づくため、ローラ機構を傾けようとする摩擦モーメントが低減する。したがって、ローラ機構の姿勢が常に安定し、ローラがローラ案内面と平行に保持されるため、円滑に転動することができる。
特開２０００−３２０５６３号公報

ところで、前述したトリポード型等速自在継手では、車体の振動や騒音の発生原因となる誘起スラストやスライド抵抗の低減化を図るため、ローラ機構を採用し、脚軸の横断面形状を楕円形とすることにより、作動角をとってもローラ機構が首振り自在で、かつ、外側継手部材のトラック溝上を一定の姿勢を保ち、滑らかに転がる。そのため、作動角に依存せず、誘起スラストやスライド抵抗を常に低く安定して維持することができる低振動化を実現したものである。

しかしながら、このトリポード型等速自在継手における各構成部品の接触部、特に、トリポード部材の脚軸と接触するローラ機構のリングの凸曲面状の内周面は、凸曲面状の脚軸の外周面と接触することから、リングの内径面と脚軸の外周面との接触部での面圧が高く、その接触部での耐久性を向上させるためにグリースの潤滑向上を図る必要がある。

そこで、本発明は前述した必要性に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、各構成部品の接触部におけるグリースの潤滑性を良好にし、その接触部での耐久性を向上させ得る等速自在継手を提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、内周部に軸方向の三本のトラック溝が形成され、各トラック溝の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面を有する外側継手部材と、半径方向に突出した三本の脚軸を有し、その脚軸の横断面を長軸が継手の軸線に直交する略楕円形としたトリポード部材と、前記トリポード部材の各脚軸にそれぞれ装着され、脚軸に対して首振り揺動自在なローラ機構とを備え、前記ローラ機構は、ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸線と平行な方向に案内されるローラと、脚軸の外周面に外嵌されて複数の転動体を介して前記ローラを回転自在に支持するリングとで構成されたアッセンブリ体とした等速自在継手において、前記リングの内周面に、グリースを保持する油溝を設けたことを特徴とする。

ここで、「略楕円形」とは、字義どおりの楕円形のほか、一般に卵形、小判形などと称される形状も含まれる。また、転動体としては、針状ころを使用することが可能である。

前述の構成において、リングの内周面と脚軸の外周面との接触部が、主に、リングの内周面の軸方向中央部位であることから、油溝は、その軸方向中央部位に、または、中央部位を挟んで複数本で環状に形成することが望ましい。

本発明に係る等速自在継手では、リングの内周面に、グリースを保持する油溝を設けたことにより、トリポード部材の脚軸の外周面とローラ機構のリングの内周面の接触部におけるグリースの潤滑性を良好にし、その接触部での耐久性を向上させることができる。なお、油溝のエッジ部を滑らかな形状、例えばＲ面取り加工によるＲ面とすれば、グリース潤滑がより一層円滑に行われる。

本発明によれば、リングの内周面に、グリースを保持する油溝を設けたことにより、トリポード部材の脚軸の外周面とローラ機構のリングの内周面の接触部におけるグリースの潤滑性を良好にし、その接触部での耐久性を向上させることができ、作動性の向上が図れ、等速自在継手の長寿命化が実現容易となる。

本発明に係るトリポード型等速自在継手の実施形態を以下に詳述する。図１および図２は等速自在継手の全体構成、図３はその等速自在継手の脚軸およびローラ機構、図４はローラ機構の全体構成をそれぞれ示す。なお、図１〜図４では、油溝を省略した一般的なトリポード型等速自在継手を示し、図５〜図７に油溝を具体的に例示する。

この実施形態のトリポード型等速自在継手は、図１および図２に示すように外側継手部材１０とトリポード部材２０とを主体として構成され、駆動側と従動側で連結すべき二軸の一方が外側継手部材１０に連結され、他方がトリポード部材２０に連結されて作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し、しかも、軸方向の相対変位をも許容することができる構成を備えている。

外側継手部材１０は、一端が開口し、他端が閉塞した略円筒カップ状をなし（図２参照）、その他端に一方の軸（図示せず）が一体的に設けられ、内周部に軸方向に延びる三本のトラック溝１２が中心軸の周りに１２０°間隔で形成されている。各トラック溝１２は、その円周方向で向かい合った側壁にそれぞれ凹曲面状のローラ案内面１４が軸方向に形成されている。

トリポード部材２０は、半径方向に突出した三本の脚軸２２を有し、他方の軸（図示せず）にセレーション（スプライン）嵌合により保持されている。各脚軸２２にはローラ３４が取り付けてあり、このローラ３４が外側継手部材１０のトラック溝１２内に収容され、そのローラ３４の外周面３４ａはローラ案内面１４に適合する凸曲面状をなす。

ローラ３４の外周面３４ａ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り、ローラ案内面１４の断面形状は二つの曲率半径からなるゴシックアーチ状をなし、これにより、ローラ３４の外周面３４ａとローラ案内面１４とをアンギュラ接触させている。図１にアンギュラ接触する二つの接触点の作用線を一点鎖線で示している。ローラ３４の凸曲面状の外周面３４ａに対してローラ案内面１４の断面形状をテーパ形状としても両者のアンギュラ接触が実現する。

このようにローラ３４の外周面３４ａとローラ案内面１４とのアンギュラ接触により、ローラ３４が振れにくくなるために姿勢の安定化が図れる。なお、アンギュラ接触を採用しない場合には、例えば、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、その断面形状をローラ３４の外周面３４ａの母線に対応する円弧とすることもできる。

脚軸２２の外周面２２ａにリング３２が外嵌している。このリング３２とローラ３４とは複数の転動体、例えば針状ころ３６を介してユニット化され、相対回転可能なローラ機構３７（ローラアッセンブリ）を構成している。すなわち、リング３２の円筒形外周面３２ａを内側軌道面とし、ローラ３４の円筒形内周面３４ｂ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３に示すように針状ころ３６は、保持器のない、いわゆる総ころ状態で組み込まれている。

これらリング３２、針状ころ３６およびローラ３４が、それらの軸線方向に相対移動することを規制するために、ローラ機構３７の軸方向両側にそれぞれ係止手段が設けられている。この係止手段として、図４に示すようにローラ３４の内周面３４ｂに設けられた環状溝３３に止め輪３５が嵌着されている。止め輪３５は、リング３２の端面、針状ころ３６の端面と接触することによって、これらの部材がローラ３４に対して軸方向に相対移動することを規制し、針状ころ３６の抜け止めとなっている。

脚軸２２の外周面２２ａは、縦断面で見ると脚軸２２の軸線と平行なストレート形状であり、横断面で見ると、長軸が継手の軸線に直交する楕円形状である。脚軸２２の断面形状は、トリポード部材２０の軸方向で見た肉厚を減少させて略楕円状としてある。言い換えれば、脚軸２２の断面形状は、トリポード部材２０の軸方向で互いに向き合った面が相互方向に、つまり、仮想円筒面よりも小径側に退避している。

一方、リング３２の内周面３２ｂは円弧状凸断面を有する。このことと、脚軸２２の断面形状が上述のように略楕円形状であり、脚軸２２とリング３２との間には所定の隙間が設けてあることから、リング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に対して首振り揺動自在である。また、上述のようにリング３２とローラ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、リング３２とローラ３４がユニット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の軸線に対してリング３２およびローラ３４の軸線が傾くことを意味する。

この等速自在継手では、脚軸２２の横断面が略楕円状で、リング３２の内周面３２ｂの横断面が円弧状凸断面であることから、両者の接触楕円は点に近いものとなり、同時に面積も小さくなる。したがって、ローラ機構３７を傾かせようとする力が非常に低減し、ローラ３４の姿勢の安定性が一層向上する。これにより、誘起スラストおよびスライド抵抗を低減し、かつ、それらの値のばらつき範囲も小さくなる。そのため、この等速自在継手は、誘起スラストやスライド抵抗の規定値を小さく設定することができ、しかも、規定値内に精度良く規制することが可能である。

ここで、この等速自在継手における各構成部品の接触部、特に、トリポード部材２０の脚軸２２（長径側）と接触するローラ機構３７のリング３２の凸曲面状の内周面３２ｂは、凸曲面状の脚軸２２の外周面２２ａと接触することから、リング３２の内周面３２ｂと脚軸２２の外周面２２ａとの接触部での面圧が高く、その接触部での耐久性を向上させるためにグリースの潤滑向上を図る必要がある。

そこで、図５（ａ）（ｂ）に示すようにリング３２の内周面３２ｂの円周方向に沿って環状の油溝４４を形成する。このようにリング３２の内周面３２ｂに油溝４４を設けたことにより、リング３２の内周面３２ｂと脚軸２２の外周面２２ａとの接触部におけるグリースの潤滑性を良好にし、その接触部での耐久性を向上させることができる。このリング３２の内周面３２ｂと脚軸２２の外周面２２ａとの接触部が、特に、リング３２の内周面３２ｂの軸方向中央部位であることから、油溝４４は、リング３２の内周面３２ｂの軸方向中央部位に設けることが望ましい。なお、図示では、リング３２の内周面３２ｂの軸方向中央部位に１本の油溝４４を設けているが、その軸方向中央部位を挟んで複数本の油溝４４を環状に設けてもよい（図６参照）。

なお、以上で説明した油溝４４は、図７に示すようにそのエッジ部５０をＲ面加工などの面取り加工により滑らかにすることが望ましい。このように油溝４４のエッジ部５０を滑らかにすることにより、グリース潤滑がより一層円滑に行われる。

本発明に係るトリポード型等速自在継手は、自動車、航空機、船舶や各種産業機械などの動力伝達部に適用可能である。

本発明の実施形態で、トリポード型等速自在継手の全体構成を示す横断面図である。 図１の等速自在継手の縦断面で、作動角をとった状態を示す断面図である。 図１のトリポード部材の脚軸とローラ機構を示す断面図である。 図１のローラ機構を示す要部拡大図である。 （ａ）は内周面の円周方向に環状の油溝を設けたリングを示す平面図、（ｂ）はその断面図である。 内周面の軸方向中央部位を挟んで複数本の油溝を環状に設けたリングを示す要部拡大断面図である。 エッジ部を滑らかにした油溝を示す要部拡大断面図である。

符号の説明

１０ 外側継手部材
１２ トラック溝
１４ ローラ案内面
２０ トリポード部材
２２ 脚軸
３２ リング
３２ｂ 内周面
３４ ローラ
３６ 転動体（針状ころ）
３７ ローラ機構
４４ 油溝
５０ エッジ部

Claims (3)

1. 内周部に軸方向の三本のトラック溝が形成され、各トラック溝の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面を有する外側継手部材と、半径方向に突出した三本の脚軸を有し、その脚軸の横断面を長軸が継手の軸線に直交する略楕円形としたトリポード部材と、前記トリポード部材の各脚軸にそれぞれ装着され、脚軸に対して首振り揺動自在なローラ機構とを備え、前記ローラ機構は、ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸線と平行な方向に案内されるローラと、脚軸の外周面に外嵌されて複数の転動体を介して前記ローラを回転自在に支持するリングとで構成されたアッセンブリ体とした等速自在継手において、前記リングの内周面に、グリースを保持する油溝を設けたことを特徴とする等速自在継手。
2. 前記油溝は、リングの内周面に１本または複数本で環状に形成されている請求項１に記載の等速自在継手。
3. 前記油溝は、そのエッジ部が滑らかな形状を有する請求項１又は２に記載の等速自在継手。

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