JP2007177994A - トライポッド等速ジョイントの構造およびローラーアセンブリの組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
トライポッド等速ジョイントの構造的安定性を維持するとともに、トラニオンとトラックとの間で発生する摩擦力を極小化して、軸力の発生を格段に低減し、等速ジョイントの安定した作動性および耐久性を確保するトライポッド等速ジョイントの構造およびローラーアセンブリの組立方法を提供する。
【解決手段】
ハウジング３のトラックとスパイダー９のトラニオン１１との間に配置されたインナーローラー１３およびアウターローラー１５と；前記アウターローラーの外側面中央部に、アウターローラーの円周方向に沿って形成されたローラー溝１９と；前記インナーローラーとの接触面積を減らすために、トラニオンの表面に形成された複数のリセス２１とを含んでなる。
【選択図】 図２

Description

本発明はトライポッド等速ジョイントの構造およびローラーアセンブリの組立方法に係り、より詳しくは、トライポッド等速ジョイントの構造的安定性を維持するとともに、トラニオンとトラックとの間で発生する摩擦力を極小化して、軸力の発生を格段に低減し、等速ジョイントの安定した作動性および耐久性を確保するようにしたトライポッド等速ジョイントの構造およびローラーアセンブリの組立方法に関するものである。

一般に、トライポッド等速ジョイントは、スタブシャフトに一体的に連結されたハウジングと、前記ハウジングの内部に挿入され、ハーフシャフトにスプライン結合されるスパイダーによって動力を伝達するようになっており、前記スパイダーの三つのトラニオンには、前記ハウジングのトラックとの間で発生する相対運動を吸収するためのローラーおよびベアリングがそれぞれ備えられている。

トライポッド等速ジョイントのスタブシャフトとハーフシャフトが折られた場合は、前記トラニオン、ローラー、ベアリングおよび前記トラック間で相対運動が生じ、この相対運動によって発生する摩擦力はハーフシャフトの軸方向に軸力を生じさせ、前記軸力はトライポッド等速ジョイントの１回転に３回最大値を有することになる。

このような軸力は、車両の急発進時のように、等速ジョイントに作用する負荷が大きいか、あるいはジョイント角が大きい場合に一層大きく発生し、車両の横方向振動を反省させる問題点がある。

したがって、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、トライポッド等速ジョイントの構造的安定性を維持するとともに、アウターローラーに形成されたローラー溝とトラニオンに形成された複数のリセス（ｒｅｃｅｓｓ，凹部）によって、アウターローラーとトラック間の摩擦力、およびトラニオンとインナーローラー間の摩擦力を極小化して、軸力の発生を格段に低減し、等速ジョイントの安定した作動性および耐久性を確保するようにしたトライポッド等速ジョイントの構造およびローラーアセンブリの組立方法を提供することにその目的がある。

上記目的を達成するため、本発明は、トライポッド等速ジョイント構造において、ハウジングのトラックとスパイダーのトラニオン１１との間に配置されたインナーローラーおよびアウターローラーと；前記アウターローラーの外側面中央部に、アウターローラーの円周方向に沿って形成されたローラー溝と；前記インナーローラーとの接触面積を減らすために、トラニオンの表面に形成された複数のリセスとを含んでなることを特徴とする。

以上のように、本発明によるトライポッド等速ジョイントの構造およびローラーアセンブリの組立方法によれば、トライポッド等速ジョイントの構造的安定性を維持するとともに、アウターローラーに形成されたローラー溝とトラニオンに形成された複数のリセスによって、アウターローラーとトラック間の摩擦力、およびトラニオンとインナーローラー間の摩擦力を極小化して、軸力の発生を格段に低減し、等速ジョイントの安定した作動性および耐久性を確保することができる。

また、前記ローラー溝およびリセスに維持されるオイルによる潤滑性能を向上させることができ、トラニオンのネック部の断面を楕円形にすることで、重量を相対的に低減することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

添付図面において、図１は本発明によるトライポッド等速ジョイントの構造を示す斜視図、図２は図１のハウジングとスパイダーの結合状態を示す断面図、図３は図２の部分拡
大断面図、図４は図２のＩＶ−ＩＶ線についての断面図、図５ａは本発明によるインナーローラーを示す平面図、図５ｂは図５ａのＺ−Ｚ線についての断面図、図５ｃは図５ｂのＦ部を示す拡大断面図、図５ｄは図５ａのＶ−Ｖ線についての断面図、図６は本発明のトラニオンの構造を示す構成図、図７は図６のＶＩ−ＶＩ線についての断面図、図８は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線についての断面図、図９は図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線についての断面図、図１０は図１のスパイダーを示す側面図である。

本発明は、軸間のジョイント角にかかわらず等速伝動がなされるトライポッド等速ジョイントの構造に係る。

本発明は、アウターローラー１５の外側面中央部に円周方向に沿ってローラー溝１９が形成され、トラニオン１１の表面に複数のリセス２１が形成されることにより、軸間にジョイント角が形成された場合、トラック５、ローラー１３、１５およびトラニオン１１間の相対運動によって発生する摩擦力を低減するようにした点に特徴がある。

図１〜図１０に示すように、本発明によるトライポッド等速ジョイントは、スタブシャフト１に連結されたハウジング３のトラック５とハーフシャフト７の端部に形成されたスパイダー９のトラニオン１１との間に配置されたインナーローラー１３およびアウターローラー１５と、前記インナーローラー１３とアウターローラー１５との間に設けられたニードルベアリング１７とからなる。

図３に示すように、前記アウターローラー１５のローラー溝１９は、アウターローラー１５の回転中心軸Ｘに平行な断面上で前記アウターローラー１５を両分する区分線（Ｙ）の両側にそれぞれ形成された二つの円弧部２３の連結部によってなされ、前記円弧部２３の半径中心（ＣＰ）は、前記円弧部２３とトラック５間の接触点に垂直に、前記接触点から前記区分線（Ｙ）を連結する線分（Ｌ）の１／４〜３／４（ＲＮ）の範囲内に位置する。

また、前記二つの円弧部２３の半径中心は前記区分線Ｙを基準として対称に位置して、前記二つの円弧部が前記区分線を基準として対称に形成されている。

したがって、前記円弧部２３とトラック５間の接触点と前記区分線（Ｙ）をそれぞれ連結する２本の線分（Ｌ）は前記区分線で合うことになるが、これは、前記ハウジング３のトラック５の回転半径（Ｒ_０）が前記アウターローラー１５と接触する部位で一定であり、その回転半径（Ｒ_０）の中心点は前記２本の線分（Ｌ）と区分線（Ｙ）の交点となることを意味する。

ジャーナルの前断面及び上方断面は、卵形（エッグ形状）である。このとき、データ点は、ジャーナルの重心である。もし、これらの前断面及び上方断面の最も長い半径がＲであるならば、より短くなる半径は、ｒ１、ｒ２、ｒ３である、即ち、Ｒ＞、ｒ１、ｒ２、ｒ３。その結果、接触部の面積は、より小さくなる。従って、軸のスラスト（推進）抵抗は減少する。

この際、前記円弧部２３の回転半径（Ｒ１）はトラック５の回転半径（Ｒ_０）より小さく、Ｐはトラック５の内周面とアウターローラー１５の外周面に形成された円弧部２３間の接触角である。

実質的に、前記ローラー溝１９は、前記二つの円弧部２３を決めるアウターローラー１５の断面をアウターローラー１５の回転中心軸Ｘを基準として回転させることで、アウターローラー１５の外周面に形成される。

前記ローラー溝１９によって、一つのアウターローラー１５はハウジング３のトラック５と４箇所（接触点）で支持される状態で安定性を維持し、前記ローラー溝１９にはオイルが含まれているので、前記アウターローラー１５とトラック５間の潤滑を円滑にする。

前記のように、ハウジング３のトラック５とアウターローラー１５間の接触面積の縮小、およびローラー溝１９に維持されるオイルによる潤滑性能の向上によって、結果としてトラック５とアウターローラー１５間の摩擦力を低減させ、トライポッド等速ジョイントが動力を伝達するときに発生する軸力を低減させる。

図５ａ〜図５ｄに示すように、本発明のインナーローラー１３の内周面下端に、円周方向に沿って一定角度で一対の係止膨出部１３ａが対向するようにそれぞれ形成され、前記
一対の係止膨出部１３ａ間に、円周方向に沿って一定角度で一対の面取り部１３ｂが対向するようにそれぞれ形成されている。

前記ハウジング３のトラック５は、二つの円が合って形成されたローラー溝１９とは異なり、一つの円で形成されるので、鍛造時の成型および測定が容易であり、ジョイント作動角下で高荷重のトルクが加わっても、ローラーアセンブリはトラック５の外側（半径方向基準）に形成された傾き防止用膨出部５ａによって、ほとんど傾きなしに前記区分線（Ｙ）上で安定した姿勢で転動することにより、ジョイントの軸力を低減させるのに大きく寄与することになる。

図６に示すように、インナーローラー１３と接触するトラニオン１１の形状が楕円形であり、長軸（ａ）と短軸（ｂ）が一定の比を有する。

図８および図９に示すように、前記トラニオン１１のリセス２１は、前記トラニオン１１のピッチ円（ＰＣ）に接する横断面上でトラニオン１１の回転方向に沿って形成された広角部（Ｍ）と、前記トラニオン１１の回転方向に垂直な方向に形成され、前記広角部（Ｍ）より狭く形成された狭角部（Ｎ）との間に形成される。

前記広角部（Ｍ）と狭角部（Ｎ）は、トラニオン１１の中心軸からの同一回転半径によって形成される。

すなわち、前記横断面上でトラニオン１１の中心軸を中心とし、前記広角部（Ｍ）と狭角部（Ｎ）の外郭を形成するように形成された円（ＣＬ）において、前記広角部（Ｍ）と狭角部（Ｎ）との間の部分を前記円（ＣＬ）の内側に陥没させることで、前記リセス２１が形成される。

前記広角部（Ｍ）は、トラニオン１１の回転面（ＰＺ）を中心として両側に一定角度の範囲で同一回転半径によって形成され、狭角部（Ｎ）は、トラニオンの回転面に垂直な面（ＰＸ）を中心として両側に一定角度の範囲で同一回転半径によって形成される。

この際、広角部（Ｍ）の角度は狭角部（Ｎ）より大きいし、（Ｍ’）は前記トラニオン１１の回転面（ＰＺ）を中心として両側に形成された二つのリセス２１がなす角度であり、角度比（Ｍ’／Ｍ）が０．８０未満の場合は、広角部（Ｍ）の幅が広くなるほど相対的にリセス２１の幅が狭くなり、組立の際、係止膨出部１３ａとの干渉によって組立性が悪くなり、１．０８を超える場合は、広角部の幅が狭すぎて接触応力が増加するので、前記角度比を０．８〜１．０８に設定することが望ましい。

図７に示すように、トラニオン１１の側面形状は、Ｘ−Ｘ軸を中心として回転させて得る形状から斜線部分を取り除いてラウンド処理することにより、鍛造の際、金型の寿命および量産性を向上させることができ、ローラーアセンブリの組立の際、組立が容易であり、ジョイントの高折角の際、ローラーアセンブリの姿勢を安定化してＮＶＨ性能向上に寄与することができる。

もちろん、前記リセス２１は、前記広角部（Ｍ）と狭角部（Ｎ）によってその形成範囲が決定される。

前記トラニオン１１は、前記広角部（Ｍ）と狭角部（Ｎ）でのみ前記インナーローラー１３と接触し、前記リセス２１は、前記インナーローラー１３との間に空間を形成して、これに潤滑に必要なオイルを含むようにする。

したがって、前記トラニオン１１とインナーローラー１３間の接触面積が大幅に減少し、前記トラニオン１１とインナーローラー１３間の潤滑性能が十分に確保され、結果として、トライポッド等速ジョイントの動力伝達の際、前記トラニオン１１とインナーローラー１３間の摩擦力を大きく低減して軸力の発生を効率よく防止することができる。

トライポッド等速ジョイントが動力を伝達するときに作用する荷重の大部分は前記トラニオン１１の広角部（Ｍ）側で支持し、前記狭角部（Ｎ）は、前記リセス２１によって脆弱になり得るインナーローラー１３とトラニオン１１の結合状態を安定に維持する役目を主としてする。

すなわち、リセス２１によってインナーローラー１３とトラニオン１１間の接触面積を減らしながらもインナーローラー１３とトラニオン１１の安定した結合状態を確保するために、狭角部（Ｎ）を形成するものである。

一方、図８に示すように、前記トラニオン１１のネック部２９は、トラニオン１１の回転方向に沿って長軸が形成される楕円形の断面に形成されている。

これは、同一の回転力を伝達する場合、ネック部２９が単純な円形の断面に形成された場合に比べ、楕円形の断面に形成されると、ネック部２９の重量を相対的に低減させることができるからである。

このように構成されるローラーアセンブリの組立方法を説明すればつぎのようである。

図１１ａ〜図１１ｃは本発明によるローラーアセンブリの組立方法を示す構成図である。

１）トラニオン１１の正面でローラーアセンブリを一定角度に傾けた状態で、インナーローラー１３の下側係止膨出部１３ａが、トラニオン１１のネック部２９の上端部と球面が合うＲ部で触れ合うようにする（図１１参照）。

この際、組立条件として、Ｗ／２は最大ジョイント角（Ｊ）より大きいし、Ｄ１はＤ２より大きいし、面取り部１３ｂの長さ（Ｌ）はＫ１−Ｋの範囲にある。

ここで、前記Ｄ１はインナーローラー１３の内径であり、Ｄ２はインナーローラー１３の内周面に形成された係止膨出部１３ａ間の内径であり、図９で、Ｋ１はトラニオン１１の回転面（ＰＺ）とこれに垂直な面（ＰＸ）間の４分円弧の線分であり、Ｋは対向するリセス２１間の距離である。

２）図１１ａで、インナーローラー１３の下端部の係止膨出部１３ａとトラニオン１１のＲ部が合う点を中心としてローラーアセンブリを回転させてはめ合わせる。この際、対向する反対側インナーローラー１３の下端部の係止膨出部１３ａがトラニオン１１の球面にかかる場合、少しの力を加えて押し込む（図１１ｂ参照）。

ついで、組立の際、トラニオン１１の球面とインナーローラー１３の内周面が互いに合う点が移動しながらローラーアセンブリが組み立てられる。

３）一旦ローラーアセンブリが組み立てられた後には、同一の組立条件になっても、特定の力をわざわざ加えない限り、離脱しないため、生産ラインでのジョイントの組立時、作業者の管理が容易であり、組立作業性がよい（図１１ｃ参照）。

アウターローラー１５まで組み立てられたローラーアセンブリの状態では、ジョイントの最大作動角が２３度であって、組立時と同一構造ができないから、ローラーアセンブリの離脱防止および安定性を確保することができる。

本発明のトライポッド等速ジョイントの構造は、前記ローラー溝１９と複数のリセス２１によって、アウターローラー１５とトラック５間の摩擦力、およびトラニオン１１とインナーローラー１３間の摩擦力を著しく低減することにより、トライポッド等速ジョイントが動力を伝達するときに発生しやすい軸力を効率よく低減することができる。

本発明は、トライポッド等速ジョイントの構造的安定性を維持するとともに、トラニオンとトラックとの間で発生する摩擦力を極小化して、軸力の発生を格段に低減し、等速ジョイントの安定した作動性および耐久性を確保するトライポッド等速ジョイントの構造およびローラーアセンブリの組立方法に適用可能である。

本発明によるトライポッド等速ジョイントの構造を示す斜視図である。 図１のハウジングとスパイダーの結合状態を示す断面図である。 図２の部分拡大断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線についての断面図である。 本発明によるインナーローラーを示す平面図である。 図５ａのＺ−Ｚ線についての断面図である。 図５ｂのＦ部を示す拡大断面図である。 図５ａのＶ−Ｖ線についての断面図である。 本発明のトラニオンの構造を示す構成図である。 図６のＶＩ−ＶＩ線についての断面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線についての断面図である。 図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線についての断面図である。 図１のスパイダーを示す側面図である。 本発明によるローラーアセンブリの組立方法を示す構成図である。 本発明によるローラーアセンブリの組立方法を示す構成図である。 本発明によるローラーアセンブリの組立方法を示す構成図である。

符号の説明

１ スタブシャフト
３ ハウジング
５ トラック
５ａ 傾き防止用膨出部
７ ハーフシャフト
９ スパイダー
１１ トラニオン
１３ インナーローラー
１３ａ 係止膨出部
１３ｂ 面取り部
１５ アウターローラー
１７ ニードルベアリング
１９ ローラー溝
２１ リセス
２３ 円弧部
２９ ネック部
Ｍ 広角部
Ｎ 狭角部

Claims (8)

1. トライポッド等速ジョイント構造において、
   ハウジングのトラックとスパイダーのトラニオンとの間に配置されたインナーローラーおよびアウターローラーと；
   前記アウターローラーの外側面中央部に、アウターローラーの円周方向に沿って形成されたローラー溝と；
   前記インナーローラーとの接触面積を減らすために、トラニオンの表面に形成された複数のリセスと；
   を含んでなることを特徴とする、トライポッド等速ジョイント構造。
2. 前記インナーローラーの内周面下端には、円周方向に沿って一定角度に形成された一対の係止膨出部が対向するように形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のトライポッド等速ジョイント構造。
3. 前記アウターローラーのローラー溝は、前記アウターローラーの回転中心軸に垂直な断面上で前記アウターローラーを両分する区分線の両側にそれぞれ形成された二つの円弧部の連結部によってなされ、
   前記円弧部の半径中心は、前記円弧部とトラック間の接触点に垂直に、前記接触点から前記区分線を連結する線分に位置することを特徴とする、請求項１に記載のトライポッド等速ジョイント構造。
4. 前記トラニオンのリセスは、前記トラニオンのピッチ円に接する横断面上でトラニオンの回転方向に沿って形成された広角部と、前記トラニオンの回転方向に垂直な方向に形成され、前記広角部より狭く形成された狭角部との間に形成され、
   前記広角部と狭角部はトラニオンの中心軸から同一回転半径によって形成されることを特徴とする、請求項１に記載のトライポッド等速ジョイント構造。
5. 前記広角部と前記広角部を介在して隣り合う二つのリセスがなす角度の比が０．８０〜１．０８であることを特徴とする、請求項４に記載のトライポッド等速ジョイント構造。
6. 前記トラニオンは、回転方向に沿って長軸が形成される楕円形断面に形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のトライポッド等速ジョイント構造。
7. 前記トラニオンの回転中心軸に垂直な軸を中心として回転させて得るトラニオンの形状から一定部分が取り除かれてラウンド処理されたことを特徴とする、請求項１に記載のトライポッド等速ジョイント構造。
8. トライポッド等速ジョイントのローラーアセンブリの組立方法において、
   前記ローラーアセンブリを所定角度で傾けた状態で、インナーローラーの下端に対向するように形成された一対の係止膨出部のいずれか一方が、トラニオンのネック部の上端と球面が合う部位に触れ合うようにする段階と；
   前記係止膨出部と前記部位が合う点を中心としてローラーアセンブリを回転させてはめ合わせる段階と；
   前記係止膨出部の他方がトラニオンの球面にかかる場合、一定の力を加えて押し込む段階と；
   を含んでなることを特徴とする、トライポッドのローラーアセンブリの組立方法。

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