JP2006266413A - トリポード型等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 内側継手部材20の強度最弱部となるジャーナル付け根部23の強度を維持しながらも、継手最大作動角を犠牲にすることなく、小型軽量・低コストなトリポード型等速自在継手を提供する。
【解決手段】 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14を形成した、第一の回転軸とトルク伝達可能に結合する外側継手部材10と、第二の回転軸28とトルク伝達可能に結合するボス22と前記ボスの円周方向三等分位置から半径方向に突出したジャーナル24とからなる内側継手部材20と、外側継手部材10と内側継手部材20との間に介在してトルクを伝達するローラカセット30とを具備したトリポード型等速自在継手において、内側継手部材20のボス22とジャーナル24を繋ぐジャーナル付け根部23の曲率半径を、継手円周方向でＲ₁、継手軸線方向でＲ₂としたとき、Ｒ₁＞Ｒ₂とし、かつ、Ｒ₁からＲ₂まで漸減させる。
【選択図】 図１

Description

この発明のトリポード型等速自在継手は、たとえば自動車の駆動系に組み込み、非直線上に存在する回転軸同士の間で、軸方向変位を必要とし、等速に回転力の伝達を行う場合に利用する。

一般に、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、第一の回転軸とトルク伝達可能に結合する外側継手部材と、第二の回転軸とトルク伝達可能に結合するボスと前記ボスの円周方向三等分位置から半径方向に突出したジャーナルとからなる内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材との間に介在してトルクを伝達するローラとを具備している。

トリポード型等速自在継手では、内側継手部材のジャーナルの付け根部が内側継手部材の強度最弱部になる可能性が高い。特許文献１には、内側継手部材の強度を維持しながらも軽量・コンパクト化を図った、いわゆるダブルローラタイプでアウタローラがトラック溝に平行に転がるタイプのトリポード型等速自在継手が記載されている。

特許文献１に記載されたトリポード型等速自在継手は、内側継手部材のジャーナル付け根部が、継手円周方向の径が継手軸線方向の径より大きい非円形断面であることを特徴としており、これにより、トラニオンの強度最弱部になる可能性が高いジャーナル付け根部の強度を維持しながらも、小型軽量・低コストを図ることができる、というものである。
特開２００４−２５７４１８号公報

ダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手は、小型軽量化を目的としてさらに限界設計を施そうとすると、ジャーナル付け根部の強度を維持するためにはジャーナル付け根部の断面を非円形にするだけでは不十分で、ジャーナル付け根部の曲率半径を大きくする必要がある。しかし、ジャーナル付け根部の曲率半径を断面の円周方向に一定にした場合、曲率半径を大きくすると、継手折り曲げ時に継手軸線を含む断面におけるローラとジャーナル付け根部との接近が早くなり、継手の最大作動角を犠牲にしなければならなくなる。ジャーナル付け根部の断面における継手軸線方向の径をより小さくすればこれを回避することが可能であるが、ジャーナル付け根部の断面積が小さくなって強度が低下する。

本発明の目的は、上述の問題点を解決し、内側継手部材の強度最弱部となるジャーナル付け根部の強度を維持しながらも、継手最大作動角を犠牲にすることなく、小型軽量・低コストなトリポード型等速自在継手を提供することにある。

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、第一の回転軸とトルク伝達可能に結合する外側継手部材と、第二の回転軸とトルク伝達可能に結合するボスと前記ボスの円周方向三等分位置から半径方向に突出したジャーナルとからなる内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材との間に介在してトルクを伝達するローラカセットとを具備してなり、内側継手部材のボスとジャーナルを繋ぐジャーナル付け根部の継手円周方向における曲率半径をＲ₁、継手軸線方向における曲率半径をＲ₂としたとき、Ｒ₁＞Ｒ₂とし、かつ、Ｒ₁からＲ₂まで漸減させたことを特徴とするものである。

ローラカセットがトラック溝に平行に転動し、ローラカセットが内側継手部材のジャーナルに対して首振り・転動自在であるタイプのトリポード型等速自在継手において、ジャーナル付け根部の曲率半径を、継手円周方向における曲率半径をＲ₁、継手軸線方向における曲率半径をＲ₂とし、前者を後者より大きくし（Ｒ₁＞Ｒ₂）、かつ、Ｒ₁からＲ₂まで連続的に減少させることにより、内側継手部材の強度最弱部となるジャーナル付け根部の強度を維持しながらも、継手の最大作動角を犠牲にすることなく、小型軽量・低コストなトリポード型等速自在継手を提供することができる。

本発明によれば、内側継手部材の強度を維持しながらも継手の最大作動角を犠牲にすることなく小型軽量・低コスト化を図ることができる。

以下、図面に従って本発明の実施の形態を説明する。ここで、図１ないし図３は第一の実施の形態を、図４および図５は第二の実施の形態を、図６ないし図８は第三の実施の形態を、それぞれ示す。

まず、図２および図３に従って基本構成を説明すると、トリポード型等速自在継手は、外側継手部材１０と内側継手部材２０とローラカセット３０を主要な構成要素としている。

外側継手部材１０は一端にて開口した筒状で、ステム部１２が一体的に形成してある。たとえばステム部１２にオススプラインを形成して第一の回転軸（図示せず）のメススプラインと嵌合させることにより、外側継手部材１０は第一の回転軸とトルク伝達可能に結合する。外側継手部材１０の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１４が形成してある。各トラック溝１４は外側継手部材１０の内周面から半径方向外方に向けて凹入している。トラック溝１４の、円周方向に向かい合った一対の側壁に、ガイド面１６が形成してある。ガイド面１６の、外側継手部材１０の半径方向外側に、案内つば面１８が形成してある。

内側継手部材２０はボス２２とジャーナル２４とから構成される。ボス２２は第二の回転軸２８とトルク伝達可能に結合する。たとえば、ボス２２にメススプライン２６を設けて第二の回転軸２８のオススプラインと嵌合させ、止め輪２９で抜け止めをする。ジャーナル２４はボス２２の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。各ジャーナル２４の端部は略球状を呈している。

内側継手部材２０のボス２２とジャーナル２４を繋ぐジャーナル付け根部２３は、継手円周方向の径が継手軸方向の径より大きい非円形断面である（図５、図８参照）。なお、図５および図８は、継手円周方向の径が継手軸方向の径より大きい非円形の代表例として、短軸を継手軸方向に向けた楕円形を示している。

各ジャーナル２４はローラカセット３０を担持している。ローラカセット３０はアウタローラ３２とインナローラ３６とからなるダブルローラタイプである。アウタローラ３２の円筒形内周面とインナローラ３６の円筒形外周面との間に複数の転動体ここでは針状ころ３４が介在させてある。したがって、アウタローラ３２とインナローラ３６は相対的に回転および軸方向移動が可能である。針状ころ３４の抜け出しを防止するため、針状ころ３４の両端側に環状のつば３８が設けてある。

外側継手部材１０のガイド面１６が、アウタローラ３２が転動するための軌道を提供する。図２は、アウタローラ３２の外周面は、母線曲率半径アウタローラ３２の外径半径より小さい円環面で、ガイド面１６がその円環面と実質的に同じ曲率をもった部分円筒面である場合を例示している。案内つば面１８はアウタローラ３２の側面と対向し、アウタローラ３２の傾きを抑制することによりローラカセット３０を外側継手部材１０の軸線方向に円滑に転動させる役割を果たす。

インナローラ３６の内周面はジャーナル２４の略球状外周面と略同一の曲率半径の球状で、インナローラ３６とジャーナル２４とが球面嵌合している。したがって、インナローラ３６はジャーナル２４に対して首振りおよび相対回転が可能である。図１（Ｂ）に符号２５で示してあるのは、略球面状のジャーナル２４の継手円周方向における一部をカットして形成したインナローラ３６組み込み用の逃げである。

ローラカセット３０（のインナローラ３６）は、図９に示すように傾けて内側継手部材２０のジャーナル２４に組み付ける。このときの角度をθとしたとき、鍛造パーティングライン２７の隆起部最外形部を含めたジャーナル２４の角度θ方向からの投影最大径φＤを、インナローラ３６の嵌合挿入側内径φｄより小さく設定する。

上述のように構成されたトリポード型等速自在継手の使用時、たとえば第一の回転軸が回転するとこの回転力は、外側継手部材１０からローラカセット３０とジャーナル２４を介して内側継手部材２０のボス２２に伝わり、第二の回転軸２８を回転させる。また、図３のように第一の回転軸の中心軸と第二の回転軸２８の中心軸とが不一致の場合、言い換えれば継手が作動角をとった状態では、両回転軸の回転に伴ってアウタローラ３２が対応するトラック溝１４のガイド面１６上を転動するとともにジャーナル２４の軸方向に変位する。これらの動きにより、周知のように、第一、第二の回転軸間で等速性が確保される。

図１に従って第一の実施の形態について説明すると、内側継手部材２０のボス２２とジャーナル２４を繋ぐジャーナル付け根部２３は凹円弧形状で、継手円周方向（トルク負荷方向）における曲率半径をＲ₁（図１（Ａ））とし、継手軸方向における曲率半径をＲ₂（図１（Ｂ））とすると、Ｒ₁＞Ｒ₂で、かつ、Ｒ₁からＲ₂まで漸減している。

継手円周方向（トルク負荷方向）における曲率半径Ｒ₁と継手軸方向における曲率半径Ｒ₂との比の値をａとしたとき、２．０≦ａ≦６．５に設定するのが望ましい。ａ＜２．０の場合、Ｒ₂が大きすぎてローラカセット３０と干渉し、継手の最大作動角が減少するため、継手ＰＣＤを大きくして干渉を避ける必要があり、継手の外径アップに繋がるおそれがある。ａ＞６．５の場合、Ｒ₂が小さすぎて鍛造成型性が悪化するおそれがある。

また、継手円周方向（トルク負荷方向）における曲率半径Ｒ₁とボス２２のメススプライン２６のＰＣＤとの比の値をｂとしたとき、０．１３≦ｂ≦０．２５に設定するのが望ましい。ｂ＜０．１３の場合、Ｒ₁が小さすぎて内側継手部材２０の強度が低下するおそれがある。ｂ＞０．２５の場合、Ｒ₁が大きすぎてローラカセット３０と干渉し、継手の最大作動角が減少するため、継手ＰＣＤを大きくして干渉を避ける必要があり、継手の外径アップに繋がるおそれがある。

図４および図５に示す第二の実施の形態は、上述の第一の実施の形態に対して、内側継手部材２０のボス２２とジャーナル２４を繋ぐジャーナル付け根部２３の、継手円周方向（トルク負荷方向）における曲率半径Ｒ₁を符号Ａ（図５）で示す角度範囲にわたり一定としたものである。当該角度範囲の外延からは、第一の実施の形態と同様、継手軸線方向における曲率半径Ｒ２まで漸減させてある。

この実施の形態も、内側継手部材２０の強度最弱部になる可能性が高いジャーナル付け根部２３の強度を維持しながらも、継手の最大作動角を犠牲にすることなく、小型軽量・低コスト化を図ることが可能である。角度範囲Ａは、継手の最大作動角に影響を与えない範囲で大きくとるのが望ましく、好ましくはＡ≧５°とする。

図６ないし図８に示す第三の実施の形態は、ジャーナル２４´の外周面が長軸を継手円周方向に向けた楕円柱状で、インナローラ３６´の内周面の母線が凸円弧形状をしている。したがって、インナローラ３６´はジャーナル２４´に対し、首振り、相対回転、軸方向移動が可能である。ローラカセット３０は文字どおりカセット化してある。すなわち、アウタローラ３２の両端部内周面に形成した環状溝にワッシャ３８´を装着して、針状ころ３４とインナローラ３６´の抜け出しを防止してある。アウタローラ３２とインナローラ３６´は一体となって移動し、ユニットハンドリングが可能である。

そして、図８に示すように、第一および第二の実施の形態と同様、ジャーナル付け根部２３の曲率半径を、継手円周方向（トルク負荷方向）における曲率半径Ｒ₁から継手軸線方向における曲率半径Ｒ₂まで漸減させたものである。ここでも、第一の実施の形態と同様に、継手円周方向（トルク負荷方向）における曲率半径Ｒ₁と継手軸方向における曲率半径Ｒ₂との比の値をａとしたとき、２．０≦ａ≦６．５に設定するのが望ましい。また、継手円周方向（トルク負荷方向）における曲率半径Ｒ₁とボス２２のメススプライン２６のＰＣＤとの比の値をｂとしたとき、０．１３≦ｂ≦０．２５に設定するのが望ましい。

第一の実施の形態に係るトリポード型等速自在継手の要部を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。 図１のトリポード型等速自在継手の要部横断面図である。 図１のトリポード型等速自在継手の縦断面図である。 第二の実施の形態に係る図１（Ａ）と類似のジャーナルの正面図である。 図４におけるV−V線断面図である。 第三の実施の形態を示すトリポード型等速自在継手の要部横断面図である。 図６のトリポード型等速自在継手におけるジャーナルの正面図である。 図７におけるVIII−VIII線断面図である。 内側継手部材のジャーナルにローラカセットを組み付ける要領を説明するための断面図である。

符号の説明

１０ 外側継手部材
１２ ステム部
１４ トラック溝
１６ ガイド面
１８ 案内つば面
２０ 内側継手部材
２２ ボス
２３ ジャーナル付け根部
２４，２４´ ジャーナル
２５ 逃げ
２６ メススプライン
２８ 第二の回転軸
２９ 止め輪
３０ ローラカセット
３２ アウタローラ
３８ 環状つば
３８´ ワッシャ
３４ 針状ころ（転動体）
３６，３６´ インナローラ

Claims (8)

1. 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、第一の回転軸とトルク伝達可能に結合する外側継手部材と、
   第二の回転軸とトルク伝達可能に結合するボスと前記ボスの円周方向三等分位置から半径方向に突出したジャーナルとからなる内側継手部材と、
   外側継手部材と内側継手部材との間に介在してトルクを伝達するローラカセットとを具備してなり、
   内側継手部材のボスとジャーナルを繋ぐジャーナル付け根部の継手円周方向における曲率半径をＲ₁、継手軸線方向における曲率半径をＲ₂としたとき、Ｒ₁＞Ｒ₂とし、かつ、Ｒ₁からＲ₂まで漸減させたことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
2. ローラカセットは転動体を介して相対回転自在のアウタローラおよびインナローラから
   なり、アウタローラは前記トラック溝に形成したガイド面に沿って転動自在であり、その
   際アウタローラの側面が前記トラック溝に形成した案内つば面により案内され、インナローラはその球面状内周面にてジャーナルの略球面状外周面と嵌合していることを特徴とする請求項１のトリポード型等速自在継手。
3. ローラカセットは転動体を介して相対回転自在のアウタローラおよびインナローラからなり、アウタローラは前記トラック溝に形成したガイド面に沿って転動自在であり、インナローラは、母線が凸円弧状をした内周面にて、長軸を継手円周方向に向けた楕円形状を
   したジャーナルと嵌合していることを特徴とする請求項１のトリポード型等速自在継手。
4. ジャーナル付け根部が、継手円周方向の径が継手軸方向の径より大きい非円形断面であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかのトリポード型等速自在継手。
5. 略球面状のジャーナルの継手円周方向にインナローラ組み込み用の逃げを設けたことを特徴とする請求項２または４のトリポード型等速自在継手。
6. 継手円周方向におけるジャーナル付け根部の曲率半径Ｒ₁を、継手円周方向の頂点から所定の角度範囲にわたり一定としたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかのトリポード型等速自在継手。
7. ジャーナル付け根部の継手円周方向における曲率半径Ｒ₁と継手軸線方向における曲率半径Ｒ₂との比の値をａとしたとき、２．０≦ａ≦６．５に設定したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかのトリポード型等速自在継手。
8. ジャーナル付け根部の継手円周方向における曲率半径Ｒ₁とボスのメススプラインＰＣＤとの比の値をｂとしたとき、０．１３≦ｂ≦０．２５に設定したことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかのトリポード型等速自在継手。
   
   
   

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