JP2007120664A - トリポード型等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 防振型トリポード型等速自在継手のスライド抵抗を低減させて防振材の変形を少なくする。
【解決手段】 トリポード型等速自在継手は、内周に３本のトラック溝12を有する外輪10と、半径方向に突出した３本の脚軸24を有するトリポード20と、相対回転自在の外ローラ32と内ローラ34とからなり各脚軸24に回転、軸方向移動、首振り自在に担持され外輪10のトラック溝12内に収容されたローラアセンブリ30とを具備し、外輪10が、相互間に防振材40を介在させた外筒10Aと内筒10Bとからなり、外筒10Aの内周面または内筒10Bの外周面に、軸方向に延びる突条16を設け、内筒10Bの外周面または外筒10Aの内周面に、突条16と回転方向にすきまをあけて嵌まり合う溝18を設け、防振材40を突条16間の外筒10Aの内周面と内筒10Bの外周面との間に介在させてある。
【選択図】 図１

Description

この発明はトリポード型等速自在継手に関するもので、自動車や各種産業機械の動力伝達用に利用することができる。

駆動系が関与する自動車の音振問題を解決する一つの手段として、外輪を外筒と内筒との組合せにより構成し、両者間の円筒状すきまにゴム等の弾性材料で形成した防振材を介在させたいわゆる防振型トリポード型等速自在継手が知られている。この防振材は、トリポード型等速自在継手を通じて伝達される振動をその伝達途中において吸収する作用（ダンピング）がある。

特許文献１には、トリポード型等速自在継手の外輪を外筒と内筒と両者間に介在する防振材との組み合わせで構成し、外筒と内筒のいずれか一方に、両者間のすきまを狭める方向に突出した干渉部を設けることが記載されている。

特許文献２には、トリポード型等速自在継手の外輪を外筒と内筒と両者間に介在する防振材との組み合わせで構成し、外筒と内筒の両端部に、両者間のすきまを狭める方向に突出した干渉部を設けることが記載されている。

特許文献３には、外筒の内周面の円周方向に干渉用突条を軸方向に沿って設け、内筒の外周面の周方向等分位置に各干渉用突条が回転方向に所要のすきまをおいてはまる干渉用嵌合溝を設け、干渉用突条相互間の外筒の内周面と干渉用突条相互間の内筒の外周面との間に防振材を介在させることが記載されている。

特許文献４には、ダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手が記載されている
特開平２−１６８０２５号公報 特開平５−１００３４３号公報 特開平３−２７２３２２号公報 特開２００１−２８０３５８号公報

過大なトルクが負荷されると、外筒と内筒とが回転方向に相対変位するため、防振材が過大に変形し、損傷を受けるおそれがある。また、従来の防振型トリポード型等速自在継手防振型はスライド抵抗が大きいため、防振材はトルク負荷方向の変形以外に軸方向（スライド方向）の変形が重畳し、防振材の変形による発熱が増加し、継手の内圧が増加し、ブーツの破損やジョイントの寿命低下を招くという問題がある。

この発明の主要な目的は、上記従来の防振型トリポード型等速自在継手の問題点を除去して、スライド抵抗を低減させて、防振材の変形を少なくすることにある。

この発明は、内周に３本のトラック溝を有する外輪と、半径方向に突出した３本の脚軸を有するトリポードと、相対回転自在の外ローラと内ローラとからなり（ダブルローラタイプ）各脚軸に回転、軸方向移動、首振り自在に担持され筒体のトラック溝内に収容されたローラアセンブリとを具備し、前記外輪が、相互間に防振材を介在させた外筒と内筒とからなるトリポード型等速自在継手であって、外筒の内周面または内筒の外周面に、軸方向に延びる突条を設け、内筒の外周面または外筒の内周面に、前記突条と回転方向にすきまをあけて嵌まり合う溝を設け、前記防振材を前記突条間の外筒の内周面と内筒の外周面との間に介在させたものである。

トルク負荷が作用して外筒と内筒との回転方向の相対変位が一定以上に達すると、突条と溝とが衝合して干渉しあう。このため、それ以上の相対変位が制限され、防振材の異常変形が避けられる。

前記突条を複数設け、前記突条相互間の外筒の内周面に薄板部材を介在させ、前記薄板部材の内面に前記防振材を接着してもよい。このようにすることで、薄板部材が外筒に対する内筒の回転方向の相対位置を決める作用を行うとともに、外筒と防振材との間のすべりを防止する。

前記突条と前記溝の内側面との間に形成されたすきまＸの中心角をαとし、前記突条から前記防振材の立ち上がり部まで距離Ｙの中心角をβとしたとき、α≦βの関係がなりたつようにすることで、外筒と内筒との相対変位が最大限に達しても、防振材が内筒の外周面から露出することがない。したがって、防振材の半径方向への張り出しが防止でき、張り出し部分に生じる応力集中を避ける防振材の耐久性を一層向上させることができる。

この発明によれば、外筒と内筒との間でトルク負荷が一定以上大きくなると突条と溝とが干渉し、防振材に作用するトルク負荷は純ねじり方向（純せん断）であり、圧縮応力とせん断応力が同時に作用することを防止することができる。このため、防振材の耐久性が向上する。とくにダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手はスライド抵抗が著しく低いため、防振材の軸方向の変形が軽減し、大幅に防振材の発熱を減少させつつ、ダンピング効果を得ることができる。

以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。

まず、図４および図５を参照してダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手の基本構成を説明する。

図示するように、トリポード型等速自在継手は、外側継手部材としての外輪１０と、内側継手部材としてのトリポード２０と、トルク伝達要素としてのローラアセンブリ３０を主要な構成要素としている。連結すべき２軸の一方を外輪１０と接続し、他方をトリポード２０と接続する。

外輪１０は筒部と軸部とからなり、筒部は一端にて開口したカップ状である。筒部の内周には、円周三等分位置に３つのトラック溝１２が形成してある。トラック溝１２は軸方向に延びており、各トラック溝１２の両側壁はローラ案内面１４となっている。筒部は外筒１０Ａと内筒１０Ｂとで構成され、外筒１０Ａと内筒１０Ｂが組み合わさって三弁の花冠状横断面を形成している。

トリポード２０はセレーション（またはスプライン。以下同じ。）孔２６を形成したボス２２と、ボス２２の円周三等分位置から半径方向に突出した脚軸２４とからなる。各脚軸２４はローラアセンブリ３０を担持している。

ローラアセンブリ３０は外ローラ３２と内ローラ３４とからなる。すなわち、外ローラ３２と内ローラ３４は複数のニードルローラ３６を介してユニット化され、相対回転可能なローラアセンブリを構成している。ローラアセンブリ３０は外輪１０のトラック溝１２内に収容され、外ローラ３２がローラ案内面１４に沿って転動可能である。ローラ案内面１４は外ローラ３２の外周面に適合する凹曲面である。たとえば、ローラ案内面１４を軸線が外輪１０の軸線と平行な円筒面の一部で構成し、その断面形状を外ローラ３２の外周面の母線に対応する円弧とする。

あるいは、外ローラ３２の外周面を脚軸２４の軸線から半径方向に離れた位置に曲率中心をもった円弧を母線とする凸曲面（トーラス面）とし、ローラ案内面１４の断面形状はゴシックアーチ形状とする。これにより、外ローラ３２の外周面とローラ案内面１４とがアンギュラコンタクトをなす。球状の外ローラ外周面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コンタクトが実現する。このように、外ローラ３２の外周面とローラ案内面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。

内ローラ３４は脚軸２４の外周面に外嵌している。内ローラ３４の円筒形外周面を内側軌道面とし、外ローラ３２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ニードルローラ３６が転動自在に介在する。図５（Ｂ）に示すように、ニードルローラ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んである。符号３８で指してあるのはニードルローラ３６の抜け落ち止めのためのワッシャで、外ローラ３２の端部内周面に形成した環状溝に装着してある。

脚軸２４の外周面は、縦断面（図５（Ａ））で見ると脚軸２４の軸線と平行なストレート形状であり、横断面（図５（Ｂ））で見ると、長軸が継手の軸線と直交する略楕円状である。脚軸の横断面形状は、トリポード２０の軸方向で見た肉厚を減少させた略楕円状である。言い換えれば、脚軸の横断面形状は、トリポード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。そのような形状の一具体例として略楕円状が挙げられる。略楕円状とは、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。これにより、脚軸２４は、継手の軸線と直交する方向で内ローラ３４の内周面と接触し、継手の軸線方向で内ローラ３４の内周面との間にすきまを形成する。

内ローラ３４の内周面は円弧状凸断面を有する。すなわち、内周面の母線が半径ｒの凸円弧である（図５（Ｃ））。このことと、脚軸２４の横断面形状が上述のように略楕円状であり、脚軸２４と内ローラ３４との間には所定のすきまが設けてあることから、内ローラ３４は脚軸２４の軸方向への移動が可能であるばかりでなく、脚軸２４に対して首振り自在である。また、上述のとおり、内ローラ３４と外ローラ３２はニードルローラ３６を介して相対回転自在にユニット化してあるため、脚軸２４に対し、内ローラ３４と外ローラ３２がユニットとして首振り可能な関係にある。ここで、首振りとは、脚軸２４の軸線を含む平面内で、脚軸２４の軸線に対してローラアセンブリ（３２，３４）の軸線が傾くことをいう（図４参照）。

この実施の形態では、脚軸２４の横断面形状を上述のようにしたことにより、継手が作動角をとったとき（図４）、ローラアセンブリの姿勢を変えることなく、脚軸２４が外輪１０に対して傾くことができる。また、内ローラ３４の内周面が円弧状凸断面であることから、図５（Ｃ）に破線で示すように、両者の接触楕円が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、ローラアセンブリ（３２，３４，３６）を傾かせようとする摩擦モーメントが非常に低減する。また、ローラアセンブリ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。これにより、誘起スラストおよびスライド抵抗が低減し、かつ、それらの値のばらつきも小さくなる。

図６に示すトリポード型等速自在継手は、同じくダブルローラタイプであるが、脚軸２４を球状にして、ローラアセンブリ３０（３２，３４，３６）の首振りは脚軸２４と内ローラ３４との間で行わせ、軸方向移動は外ローラ３２と内ローラ３４との間で行わせるようにしたものである。

次に、図１を参照すると、外輪１０は互いに嵌まり合った外筒１０Ａと内筒１０Ｂとで構成されている。外筒１０Ａの内周面には、円周三等分位置に、軸方向に延びる突条１６が形成してある。突条１６はトラック溝１２の溝底を構成する。トラック溝１２の側壁はローラ案内面１４となる。

内筒１０Ｂは外筒１０Ａ内に入れ子状に挿入してある。内筒１０Ｂの円周三等分位置で、外筒１０Ａの底面と向かい合った底壁の周縁から開放端までを切り欠いて溝１８が形成してある。溝１８の側壁の内径側はローラ案内面１４に連続している。溝１８は突条１６の幅よりわずかに広く、その両側内面がわずかなすきまＸをあけて突条１６の側面と向かい合う。

溝１８によって三等分された内筒１０Ｂの外周面と、突条１６によって三等分された外筒１０Ａの内周面との間に、ゴム等の弾性体で形成した防振材４０が介在させてある。防振材４０と外筒１０Ａの内周面、防振材４０と内筒１０Ｂの外周面は、たとえば加硫により接着する。

上述の構成からなるトリポード型等速自在継手にトルク負荷が作用して外筒１０Ａと内筒１０Ｂとが回転方向に一定以上相対変位すると、すきまＸが０となり、突条１６と溝１８の側面が相互に衝合して干渉しあうので、それ以上の相対変位が制限される。したがって、防振材４０の異常変形が避けられる。

図２に示す実施の形態では、外筒１０Ａおよび内筒１０Ｂが共に有底カップ形である。つまり、図１の実施の形態では外筒１０Ａと内筒１０Ｂが組み合わさって三弁の花冠状横断面形状を形成しているのに対し、ここでは内筒１０Ｂが円周方向に大径部と小径部が交互に現れる三弁の花冠状横断面形状をしている。

外筒１０Ａの内周面に軸方向に延びる突条１６が形成してある。突条１６は図１の実施の形態に比べて幅が狭く、その分だけ突条１６間の内周面の幅が広くなっている。内筒１０Ｂの外周面には溝１８が形成してある。突条１６と溝１８とは、周方向にわずかなすきまＸをあけて嵌まり合う。溝１８間の内筒１０Ｂの大径部は、隣り合った突条１６の間に挿入される。

外筒１０Ａの内周面と内筒１０Ｂの外周面との間に防振材４０が介在させてあり、図１の実施の形態と同様に接着してある。ここでは防振材４０は円周方向に連続している。図２の実施の形態も、突条１６の両側面と溝１８の両側内側面とが、周方向にわずかなすきまＸをあけて向かい合っているため、一定以上大きいトルク負荷が作用すると、両方の対向面が衝合して干渉する。

なお、図２の実施の形態は、図１の実施の形態に比べて、防振材４０の容積が増えるので防振材４０の耐久性が増し、また、突条１６と溝１８との接触面積も増えるので、防振材４０の異常変形をより確実に防止することができる。

図３に示すように、突条１６と溝１８の内側面との間のすきまＸに対応した中心角をαとし、また、突条１６から防振材４０の立ち上がり部までの距離Ｙに対応した中心角をβとしたとき、α≦βの関係がなりたつようにする。このような構成にすることで、内筒１０Ａと外筒１０Ｂとが最大限に相対変位して一方のすきまＸが０になり、他方のすきまが２Ｘになった場合でも、防振材４０が内筒１０Ｂに覆われた状態に維持される。このため、すきま２Ｘの部分から防振材４０の側面部分が外輪１０の内方へ張り出すことが防止できる。

なお、外側部材１０Ａと防振材４０との間に外側部材１０Ａとは別の部材を介在させてもよい。たとえば、図７に示すように、突条１６相互間の外側部材１０Ａの内径面に薄板部材４２を介在させ、その薄板部材４２の内面に防振材４０を接着する。薄板部材４２は突条１６によって円周方向の移動を規制される。

この発明の実施の形態を示すトリポード型等速自在継手の外輪の横断面図 もう一つの実施の形態を示す外輪の横断面図 図１と類似の横断面図 トリポード型等速自在継手の縦断面図 （Ａ）は別の実施の形態を示すトリポード型等速自在継手の横断面図、（Ｂ）はローラアセンブリの横断面図、（Ｃ）は内ローラの縦断面図 さらに別の実施の形態を示すトリポード型等速自在継手の横断面図 別の実施の形態を示す図１と類似の横断面図

符号の説明

１０ 外輪（外方継手部材）
１０Ａ 外筒
１０Ｂ 内筒
１２ トラック溝
１４ ローラ案内面
１６ 突条
１８ 溝
２０ トリポード（内方継手部材）
２２ ボス
２４ 脚軸
２６ セレーション孔
３０ ローラ（トルク伝達要素）
３２ 外ローラ
３４ 内ローラ
３６ ニードルローラ
３８ ワッシャ
４０ 防振材
４２ 薄板部材

Claims (3)

1. 内周に３本のトラック溝を有する外輪と、半径方向に突出した３本の脚軸を有するトリポードと、相対回転自在の外ローラと内ローラとからなり各脚軸に回転、軸方向移動、首振り自在に担持され筒体のトラック溝内に収容されたローラアセンブリとを具備し、前記外輪が、相互間に防振材を介在させた外筒と内筒とからなるトリポード型等速自在継手であって、
   外筒の内周面または内筒の外周面に、軸方向に延びる突条を設け、
   内筒の外周面または外筒の内周面に、前記突条と回転方向にすきまをあけて嵌まり合う溝を設け、
   前記防振材を前記突条間で外筒の内周面と内筒の外周面との間に介在させたトリポード型等速自在継手。
2. 前記突条を複数設け、前記突条間の外筒の内周面に薄板部材を介在させ、前記薄板部材の内面に前記防振材を接着した請求項１のトリポード型等速自在継手。
3. 前記突条と前記溝の内側面との間に形成されたすきまＸの中心角をαとし、前記突条から前記防振材の立ち上がり部まで距離Ｙの中心角をβとしたとき、α≦βの関係がなりたつ請求項１または２のトリポード型等速自在継手。
   

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