JP2008025800A - バイポード型自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なく、構造が簡単で摺動抵抗も小さいバイポード型自在継手を提供すること。
【解決手段】バイポード型自在継手において、内ローラの内周面を縦断面凸Ｒとなる円弧に形成する。脚軸の外周面を縦断面においてはストレート形状とし、かつ、横断面においては、継手の軸線と直交する方向で内ローラの内周面と接触するとともに継手の軸線方向で内ローラの内周面との間にすきまを形成する楕円形とする。内外ローラ間に複数の針状ころを配設する。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明はバイポード型自在継手に係り、例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許容しつつ回転力の伝達を行う場合に使用する。

通常使用されるバイポード型自在継手は、円周方向に向き合って形成されたローラ案内面を有するトラック溝が軸対称１８０°間隔で２つ形成された外側継手部材と、トラック溝に対応して半径方向に突出した２つの脚軸を備えた内側継手部材と、トラック溝に挿入された外ローラと、脚軸に外嵌して外ローラを回転自在に支持する内ローラとを備え、外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とされる。このように内外２つのローラを脚軸に取り付けたものは、一つのローラだけを脚軸に取り付けたシングルローラタイプのバイポード型自在継手と区別して「ダブルローラタイプ」と呼ばれることがある。

バイポード型自在継手は、作動角を取って回転する時、ローラがトラック溝上を往復運動しつつ回転トルクを伝達する。ダブルローラタイプの自在継手はこの時のトラック溝とローラとの摺動摩擦を低減する。すなわち、特許文献１（特開昭６４−１２１３１号公報）に記載のように、ダブルローラタイプのバイポード型自在継手は、その脚軸に直接取り付ける内ローラの外周面を球面とし、この内ローラの外球面に筒状のホルダを嵌合する。ホルダの内周面を内球面として内ローラに対して揺動自在とする。ホルダの外端をトラック溝の底面と摺接させるとともに内端フランジ部をトラック溝の縁に形成したレール部に摺接される。これにより継手作動角に拘わらず外側継手部材のトラック溝に対するホルダの平行移動を維持する。ホルダの外周円筒面に針状ころを介して外ローラを嵌合し、この外ローラをトラック溝に沿って転動させる。
特開昭６４−１２１３１号公報

しかしながら、特許文献１のバイポード型自在継手は複雑形状のホルダを使用するのでコストが嵩む。さらに、このホルダの内外端をトラック溝の底面とレール部に摺接させて案内するため摺動抵抗が発生する。

本発明は、かかる実情に鑑み、ホルダを使用せず摺動抵抗が少ないバイポード型自在継手を提供する。

前記課題を解決するため、請求項１の発明は、円周方向に向き合って配置されたローラ案内面を有する２つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した２つの脚軸を備えた内側継手部材と、前記トラック溝に挿入された外ローラと、前記脚軸に外嵌して前記外ローラを回転自在に支持する内ローラとを備え、前記外ローラは前記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であり、前記内ローラの内周面は縦断面凸Ｒとなる円弧に形成され、前記脚軸の外周面は、縦断面においてはストレート形状とし、かつ、横断面においては、継手の軸線と直交する方向で前記内ローラの内周面と接触するとともに継手の軸線方向で前記内ローラの内周面との間にすきまを形成する楕円形としたことを特徴とする。

これにより、内ローラは脚軸の中心線を含み継手軸線方向と平行な平面内で脚軸に対して揺動可能とされ、かつ、脚軸の軸線方向にも変位可能とされる。したがって、外側継手部材と内側継手部材との間の作動角に拘わらず、外側継手部材のトラック溝に対する内ローラおよび外ローラの平行移動を実現する。このような外ローラの平行移動により外ローラとトラック溝との間の摺動摩擦が低減され、継手の誘起スラストやスライド抵抗の低減により自動車のＮＶＨ（騒音、振動、乗り心地）の低減を実現することができる。

なお、外側継手部材と内側継手部材の半径方向の位置決めを行うため、内側継手部材のボス部の外周面を球面で構成するとともに、外側継手部材の内周面に前記内側継手部材の球面が嵌合する部分円筒面を継手軸線方向に形成することができる。この場合、内側継手部材の球面と外側継手部材の部分円筒面との間に、継手を介して連結する二軸間で自律的調芯作用が得られるように調芯用隙間を形成することができる。また、外ローラと内ローラとの間には両ローラ間の円滑な相対回転を実現する複数の針状ころを配設することができる。

本発明は前述のように、内側継手部材の脚軸に内外２つのローラを取り付けたダブルローラタイプのバイポード型自在継手において、内ローラの内周面は縦断面凸Ｒとなる円弧に形成し、脚軸の外周面は、縦断面においてはストレート形状とし、かつ、横断面においては、継手の軸線と直交する方向で内ローラの内周面と接触するとともに継手の軸線方向で内ローラの内周面との間にすきまを形成する楕円形としたので、外側継手部材と内側継手部材との間に作動角が生じても内外ローラを傾斜させることなくトラック溝に対して平行移動させることができ、外ローラとトラック溝との間の摺動摩擦を低減することができる。

以下、本発明のダブルローラタイプのバイポード型自在継手の実施の形態を図に基づき説明する。本発明のバイポード型自在継手は、図１Ａおよび図１Ｂに示すように外側継手部材１０と内側継手部材２０を有する。連結すべき２軸の一方が外側継手部材１０と接続され、他方が内側継手部材２０と接続される。

外側継手部材１０は内周面に軸方向に延びる２本のトラック溝１２を有する。２つのトラック溝１２は１８０°間隔で外側継手部材１０の軸対称位置に形成される。各トラック溝１２の円周方向で向かい合った側壁にローラ案内面１４が形成される。一方のトラック溝１２と他方のトラック溝１２は、トラック溝１２相互間であって、外側継手部材１０の内周面に形成された部分円筒面１６を介して繋がっている。部分円筒面１６は互いに対向し、図１Ｂのように横断面で見ると一つの共通の円の一部を構成する。

内側継手部材２０は、ボス部２１と、このボス部２１からトラック溝１２に対応して半径方向に延在した２本の脚軸２２を有する。内側継手部材２０のボス部２１の内側に連結すべき軸がセレーション嵌合される。内側継手部材２０のボス部２１の外周は、外側継手部材１０の部分円筒面１６に嵌合する球面２４で構成される。外側継手部材１０の部分円筒面１６に対して内側継手部材２０のボス部球面２４を嵌合させることにより、外側継手部材１０に対する内側継手部材２０の半径方向の位置決めを行う。なお、外側継手部材１０の部分円筒面１６と内側継手部材２０のボス部球面２４との間に微小隙間を形成しておくことにより、継手を介し接続する二軸間の自律的調芯作用が得られる。

脚軸２２の外周面２２ａは、縦断面で見ると図１Ｂのように脚軸２２の軸線と平行なストレート形状である。また、脚軸２２を横断面で見ると図２および図４のように長軸が継手の軸線に直交する楕円形、すなわち、内側継手部材２０の軸方向で見た肉厚を減少させた楕円形である。言い換えれば、脚軸２２の断面形状は、内側継手部材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。

各脚軸２２に、内外２つローラを有するローラカセット３０が取り付けてある。ローラカセット３０は外ローラ３２と、内ローラ３４と、複数の針状ころ３６と、一対のスナップリング３８とで構成される。外ローラ３２の内径面の両端付近に一対のリング溝３２ａが形成される。このリング溝３２ａにスナップリング３８が嵌合される。内ローラ３４はこの一対のスナップリング３８間に保持される。外ローラ３２と内ローラ３４との間に針状ころ３６が配設され、内外ローラが相対回転自在とされる。スナップリング３８によって針状ころ３６と内ローラ３４の脱落が防止される。スナップリング３８のいずれか一方は、外ローラ３２と一体の鍔部に代替可能である。

内ローラ３４の内周面３４ａは、図３のように縦断面凸Ｒとなる円弧に形成される。すなわち、内周面３４ａの母線が半径ｒの凸円弧である。このことと、脚軸２２の横断面形状が上述のように楕円形であり、脚軸２２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、上述のとおり内ローラ３４と外ローラ３２は針状ころ３６を介して相対回転自在にカセット化されているため、脚軸２２に対し、内ローラ３４と外ローラ３２が一体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の軸線と内側継手部材２０の軸線の２軸線を含む平面内で、内ローラ３４および外ローラ３２の軸線が脚軸２２の軸線に対して傾くことをいう。

外ローラ３２の外周面はローラ案内面１４に適合する凸曲面である。外ローラ３２の外周面は、脚軸２２の軸線と同じ位置か、或いは脚軸２２の軸線から半径方向にやや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る。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とローラ案内面１４とがアンギュラコンタクトをなす。なお、アンギュラコンタクトに代えて、サーキュラーコンタクトや、トルク負荷によって互いがベタ当たりとなるサーキュラーコンタクトを採用することも可能である。

本発明のバイポード型自在継手は、脚軸２２と内ローラ３４の断面形状を前述の形状としたことにより、継手が作動角θをとったとき、ローラカセット３０の姿勢を変えることなく、脚軸２２が外側継手部材１０に対して傾くことができる。また、脚軸外周面２２ａとリング内周面３２ａとの接触楕円の面積が縮小し、巨視的にはほとんど点状かつ微視的には円形に近づくため、ローラカセット３０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、ローラカセット３０の姿勢が常に安定し、外ローラ３２がローラ案内面１４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、スライド抵抗の低減ひいては誘起スラストの低減に寄与する。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明に係るバイポード型自在継手の縦断面図。 図１ＡのＩＢ−ＩＢ線矢視断面図。 図１ＡのＩＩ−ＩＩ線矢視断面図。 内ローラの縦断面図。 脚軸の横断面輪郭図。

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
１６ 部分円筒面
２０ 内側継手部材
２１ ボス部
２２ 脚軸
２２ａ 外周面
２４ 球面
３０ ローラカセット
３２ 外ローラ
３２ａ リング溝
３４ 内ローラ
３４ａ 内周面
３８ スナップリング

Claims (4)

1. 円周方向に向き合って配置されたローラ案内面を有する２つのトラック溝が形成された外側継手部材と、
   半径方向に突出した２つの脚軸を備えた内側継手部材と、
   前記トラック溝に挿入された外ローラと、
   前記脚軸に外嵌して前記外ローラを回転自在に支持する内ローラとを備え、
   前記外ローラは前記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であり、
   前記内ローラの内周面は縦断面凸Ｒとなる円弧に形成され、
   前記脚軸の外周面は、縦断面においてはストレート形状とし、かつ、横断面においては、継手の軸線と直交する方向で前記内ローラの内周面と接触するとともに継手の軸線方向で前記内ローラの内周面との間にすきまを形成する楕円形としたことを特徴とするバイポード型自在継手。
2. 内側継手部材の外周面を球面で構成するとともに、外側継手部材の内周面に前記内側継手部材の球面が嵌合する部分円筒面を継手軸線方向に形成したことを特徴とする請求項１に記載のバイポード型自在継手。
3. 内側継手部材の球面と外側継手部材の部分円筒面との間に調芯用隙間を形成したことを特徴とする請求項２に記載のバイポード型自在継手。
4. 外ローラと内ローラとの間に複数の針状ころを配設したことを特徴とする請求項１に記載のバイポード型自在継手。

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