JP2007046684A

JP2007046684A - トリポード型等速自在継手

Info

Publication number: JP2007046684A
Application number: JP2005231022A
Authority: JP
Inventors: Taku Itagaki; 卓板垣; Tatsuro Sugiyama; 達朗杉山
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-08-09
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2007-02-22

Abstract

【課題】ローラが占有し得るスペースの制限を緩和し、負荷容量の確保を容易に実現する。
【解決手段】内周部に軸方向の三本のトラック溝１１が形成され、各トラック溝１１の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面１２を有する外側継手部材１３と、半径方向に突出した三本の脚軸１４を有するトリポード部材１５と、そのトリポード部材１５の各脚軸１４に回転自在に支持された状態でトラック溝１１に挿入されたローラ１６とを備え、そのローラ１６がローラ案内面１２に沿って外側継手部材１３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、トラック溝１１の内周面を、曲率中心Ｏ₃を継手中心Ｏと異ならせ、かつ、その継手中心Ｏを曲率中心とする前記円弧面２１の曲率半径Ｒ₁よりも大きな曲率半径Ｒ₃を持つ円弧面２２で形成する。
【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。

自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達するために摺動式トリポード型等速自在継手を使用することが知られている（例えば特許文献１の図５参照）。この摺動式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。

この摺動式トリポード型等速自在継手は、図６に示すように内周部に軸方向の三本の円筒形トラック溝１が形成され、各トラック溝１の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面２を有する外側継手部材３と、半径方向に突出した三本の脚軸４を有するトリポード部材５と、そのトリポード部材５の各脚軸４に回転自在に支持された状態で外側継手部材３のトラック溝１に挿入されたローラ６とを備え、そのローラ６がローラ案内面２に沿って外側継手部材３の軸方向に移動可能な構造を具備している。前述した二軸の一方である駆動軸が外側継手部材３に連結され、他方の従動軸がトリポード部材５に連結される。

トリポード部材５の脚軸４と外側継手部材３のローラ案内面２とがローラ６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６が脚軸４に対して回転しながらローラ案内面２上を転動することにより、外側継手部材３とトリポード部材５との間の相対的な軸方向変位や角度変位が吸収される。

この種のトリポード型等速自在継手では、図６に示すように外側継手部材３のトラック溝１の内径の曲率中心Ｏ₁と、その外側継手部材３の外径の曲率中心Ｏ₂が継手中心Ｏと一致するように設定されている。
特開２０００−３２０５６３号公報（図５）

ところで、従来のトリポード型等速自在継手では、前述したように外側継手部材３のトラック溝１の内径の曲率中心Ｏ₁と、その外側継手部材３の外径の曲率中心Ｏ₂が継手中心Ｏと一致するように設定されている。つまり、外側継手部材３のトラック溝１の内径（曲率半径Ｒ₁）とその外側継手部材３の外径（曲率半径Ｒ₂）とは、継手中心Ｏを曲率中心Ｏ₁，Ｏ₂に持つ同心円で、曲率半径が異なる円弧面７，８としている。

しかしながら、外側継手部材３のトラック溝１の内径とその外側継手部材３の外径を前述のように設定していたのでは、ローラ６が占有し得るスペースが制限されてしまうという問題がある。つまり、図７に拡大して示すようにローラ６の外周縁部が外側継手部材３のトラック溝１の内径に干渉する（図中のＡ点）。一方、等速自在継手の負荷容量を確保するためには、ローラ６の外径および幅をできるだけ大きく設定することが望ましいが、前述したようにローラ６が占有し得るスペースが制限されていることから、等速自在継手の設計自由度を狭めてしまうことになる。

そこで、本発明は前述した問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、ローラが占有し得るスペースの制限を緩和し、負荷容量の確保を容易に実現し得るトリポード型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するトリポード部材と、そのトリポード部材の各脚軸に回転自在に支持された状態でトラック溝に挿入されたローラとを備え、そのローラが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、トラック溝の内周面を、継手中心を曲率中心とする円弧面から外側継手部材の外径側へ逃がしたことを特徴とする。

ここで、トラック溝の内周面を、継手中心を曲率中心とする円弧面から外側継手部材の外径側へ逃がす手段としては、トラック溝の内周面を、曲率中心を継手中心と異ならせ、かつ、その継手中心を曲率中心とする円弧面の曲率半径よりも大きな曲率半径を持つ円弧面で形成した構造が可能である。他の手段としては、トラック溝の内周面を直線と曲線の複合形状で形成した構造や、トラック溝の内周面をテーパ形状で形成した構造も可能である。

本発明では、トラック溝の内周面を、継手中心を曲率中心とする円弧面から外側継手部材の外径側へ逃がした形状、例えば、曲率中心を継手中心と異ならせ、かつ、継手中心を曲率中心とする円弧面の曲率半径よりも大きな曲率半径を持つ円弧面や、直線と曲線の複合形状、テーパ形状としたことにより、ローラが収容されたトラック溝において、ローラが占有するスペースの制限を緩和することができ、ローラが占有するスペースを外側継手部材の外径側へ拡張することができる。その結果、トリポード部材の脚軸に装着されたローラの外径および幅を大きく設定することができる。

なお、本発明は、前述した構成におけるトリポード部材が、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、かつ、ローラが、前記トリポード部材の脚軸に外嵌された内側ローラに複数の針状ころを介して回転自在に支持された外側ローラであり、これら内側ローラ、針状ころおよび外側ローラでローラカセットを構成しているタイプのトリポード型等速自在継手に適用可能である。

本発明によれば、トラック溝の内周面を、継手中心を曲率中心とする円弧面から外側継手部材の外径側へ逃がした形状、例えば、曲率中心を継手中心と異ならせ、かつ、継手中心を曲率中心とする円弧面の曲率半径よりも大きな曲率半径を持つ円弧面や、直線と曲線の複合形状、テーパ形状としたことにより、ローラが収容されたトラック溝において、ローラが占有するスペースの制限を緩和することができ、ローラが占有するスペースを外側継手部材の外径側へ拡張することができる。その結果、トリポード部材の脚軸に装着されたローラの外径および幅を大きく設定することができ、等速自在継手の負荷容量を大きくすることができるので、等速自在継手の小型化に有利であり、設計の自由度を高めることが実現容易となる。

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。

この実施形態のトリポード型等速自在継手は、図５（ａ）に示すように内周部に軸方向の三本の円筒形トラック溝１１が形成され、各トラック溝１１の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面１２を有する外側継手部材１３と、半径方向に突出した三本の脚軸１４を有するトリポード部材１５と、そのトリポード部材１５の各脚軸１４に回転自在に支持された状態で外側継手部材１３のトラック溝１１に挿入されたローラ１６とを備え、そのローラ１６がローラ案内面１２に沿って外側継手部材１３の軸方向に移動可能な構造を具備する。前述した二軸の一方である駆動軸が外側継手部材１３に連結され、他方の従動軸がトリポード部材１５に連結される。

トリポード部材１５の脚軸１４と外側継手部材１３のローラ案内面１２とがローラ１６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１６が脚軸１４に対して回転しながらローラ案内面１２上を転動することにより、外側継手部材１３とトリポード部材１５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おいて、トリポード部材１５の脚軸１４に、ローラカセット１７が首振り揺動自在に嵌合される。ローラカセット１７は、内側ローラ１８、外側ローラ１６および両ローラ１８，１６間に介設された針状ころ１９からなるアッセンブリ体で構成される。内側ローラ１８の円筒形外周面を内側軌道面とし、外側ローラ１６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１９が転動自在に介在する。針状ころ１９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〔図５（ｂ）参照〕。また、脚軸１４の断面形状は、図５（ｂ）に示すようにトリポード部材１５の軸方向で見た肉厚を減少させ、長軸が継手の軸線に直交する楕円形状としている。このような構造としたことにより、ローラカセット１７が首振り揺動自在（ローラカセット１７が脚軸１４に対して傾動および軸方向変位自在である）であるため、作動角運転時における滑り抵抗が低減し、スライド抵抗と誘起スラストの発生が抑制される。

以上の構成からなる実施形態のトリポード型等速自在継手において、トラック溝１１の内周面を、継手中心を曲率中心とする円弧面から外側継手部材１３の外径側へ逃がした構造とする。ここで、トラック溝１１の内周面を、継手中心を曲率中心とする円弧面から外側継手部材１３の外径側へ逃がす手段としては、以下の各実施形態で示す構造を採用することが可能である。

第一の実施形態では、図１（ａ）（ｂ）に示すようにトラック溝１１の内周面を、曲率中心Ｏ₃を継手中心Ｏと異ならせ、かつ、その継手中心Ｏを曲率中心Ｏ₁とする円弧面２１の曲率半径Ｒ₁よりも大きな曲率半径Ｒ₃を持つ円弧面２２で形成した構造としている。

他の手段としては、トラック溝１１の内周面を直線と曲線の複合形状で形成した構造が可能である。例えば、図２（ａ）（ｂ）に示す第二の実施形態のようにトラック溝１１の中央側をストレート面２３ａで、かつ、両端側を円弧面２３ｂで形成し、それらストレート面２３ａと円弧面２３ｂを連続的に滑らかに繋いだ複合形状が可能である。なお、この円弧面２３ｂは、曲率中心Ｏ₄を継手中心Ｏと一致させ、かつ、その継手中心Ｏを曲率中心Ｏ₁とする円弧面２１の曲率半径Ｒ₁よりも大きな曲率半径Ｒ₄を持つ。

また、トラック溝１１の内周面を直線と曲線の複合形状で形成した他の構造として、図３（ａ）（ｂ）に示す第三の実施形態のようにトラック溝１１の中央側を円弧面２４ａで、かつ、両端側をストレート面２４ｂで形成し、それら円弧面２４ａとストレート面２４ｂを連続的に滑らかに繋いだ複合形状としている。なお、この円弧面２４ａは、曲率中心Ｏ₅を継手中心Ｏと異ならせ、かつ、その継手中心Ｏを曲率中心Ｏ₁とする円弧面２１の曲率半径Ｒ₁よりも大きな曲率半径Ｒ₅を持つ。

さらに他の手段としては、トラック溝１１の内周面をテーパ形状で形成した構造も可能である。例えば、図４（ａ）（ｂ）に示す第四の実施形態のようにトラック溝１１の中央側が継手中心Ｏを曲率中心とする曲率半径Ｒ₁の円弧面２１で、かつ、両端側が前述の円弧面２１に接するテーパ面２５（テーパ角度θ）で形成された形状とすることも可能である。

以上の各実施形態のように、トラック溝１１の内周面を、継手中心Ｏを曲率中心Ｏ₁とする円弧面２１から外側継手部材１３の外径側へ逃がした形状、つまり、曲率中心Ｏ₃を継手中心Ｏと異ならせ、かつ、継手中心Ｏを曲率中心Ｏ₁とする円弧面２１の曲率半径Ｒ₁よりも大きな曲率半径Ｒ₃を持つ円弧面２２（図１参照）や、直線と曲線の複合形状（図２および図３参照）、テーパ形状（図４参照）としたことにより、ローラカセット１７が収容されたトラック溝１１において、ローラカセット１７が占有するスペースの制限を緩和することができ、ローラカセット１７が占有するスペースを外側継手部材１３の外径側へ拡張することができる。その結果、トリポード部材１５の脚軸１４に装着されたローラカセット１７の外径および幅を大きく設定することができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想に基づき種々の変形が可能である。

（ａ）は本発明の第一の実施形態を示す部分断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大断面図である。（ａ）は本発明の第二の実施形態を示す部分断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大断面図である。（ａ）は本発明の第三の実施形態を示す部分断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大断面図である。（ａ）は本発明の第四の実施形態を示す部分断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大断面図である。（ａ）は本発明のトリポード型等速自在継手の全体構成を示す断面図、（ｂ）はローラカセットの脚軸に垂直な断面図である。トリポード型等速自在継手の従来例を示す部分断面図である。図６の要部拡大断面図である。

符号の説明

１１トラック溝
１２ローラ案内面
１３外側継手部材
１４脚軸
１５トリポード部材
１６ローラ（外側ローラ）
１７ローラカセット
１８内側ローラ
１９針状ころ
２１，２２円弧面
Ｏ₁〜Ｏ₅ 曲率中心
Ｒ₁〜Ｒ₅ 曲率半径

Claims

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、前記トリポード部材の各脚軸に回転自在に支持された状態で前記トラック溝に挿入されたローラとを備え、そのローラが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、前記トラック溝の内周面を、継手中心を曲率中心とする円弧面から外側継手部材の外径側へ逃がしたことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
前記トラック溝の内周面を、曲率中心を継手中心と異ならせ、かつ、その継手中心を曲率中心とする前記円弧面の曲率半径よりも大きな曲率半径を持つ円弧面で形成した請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
前記トラック溝の内周面を直線と曲線の複合形状で形成した請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
前記トラック溝の内周面をテーパ形状で形成した請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
前記トリポード部材は、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、かつ、前記ローラは、前記トリポード部材の脚軸に外嵌された内側ローラに複数の針状ころを介して回転自在に支持された外側ローラであり、これら内側ローラ、針状ころおよび外側ローラでローラカセットを構成している請求項１〜４のいずれか一項に記載のトリポード型等速自在継手。