JP2008101645A - トリポード型等速ジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】誘起スラスト力を低減しつつ、ローラとニードルとが相互に受ける面圧を低下することにより、ローラおよびニードルの耐久性を向上することができるトリポード型等速ジョイントを提供する。
【解決手段】ローラ３０の内周面は、ローラ軸方向の中央部に、ローラ軸方向断面が内側に向かって凸状曲線に形成される凸状曲線部３１と、凸状曲線部３１の一方端からローラの一方開口側に向かってテーパ状に拡径し、且つ、アウタレース回転軸とシャフト軸とが傾斜している際にニードル４０に当接する第１拡径部３２と、凸状曲線部３１の他方端からローラの他方開口側に向かって拡径し、且つ、アウタレース回転軸とシャフト軸とが傾斜している際にニードル４０に当接する第２拡径部３３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、トリポード型等速ジョイントに関するものである。

トリポード型等速ジョイントにおいて、ジョイント角が０度でない場合に回転力を伝達する際には、ローラがトリポード軸部の軸回りに回転且つ軸方向に往復移動しながら、アウタレースの案内溝に沿って往復移動する。ここで、従来のトリポード型等速ジョイントは、例えば、特開２０００−２２０６５５号公報（特許文献１）に開示されているように、トリポード軸部は円柱状をなしており、ローラの断面形状の内周側はローラ軸方向に平行な直線状をなしていた。この場合、ローラは、常にトリポード軸部に対して同軸上に位置している。そのため、ジョイント角が０度でない場合にローラと案内溝との間に滑りが発生し、その結果、ジョイント軸方向に誘起スラスト力が発生する。この誘起スラスト力は、車体の振動や騒音の発生原因となり、車両のＮＶＨ性能に影響を与える。

そこで、誘起スラスト力を低減するために、例えば、実開平４−１３２２２２号公報（特許文献２）、特公平８−１４２８９号公報（特許文献３）に開示されたものがある。特許文献２および３に開示されたトリポード型等速ジョイントは、トリポード軸部は円柱状のままとし、ローラの内周面を内側に向かって凸状の曲面にしている。これにより、ローラがトリポード軸部に対して揺動可能となり、ローラと案内溝との間に生じる滑りを低減できる。その結果、誘起スラスト力を低減することができる。
特開２０００−２２０６５５号公報 実開平４−１３２２２２号公報 特公平８−１４２８９号公報

しかし、特許文献２および３に記載のトリポード型等速ジョイントにおいては、ローラが、トリポード軸部とローラとの間に介在するニードルに対して点接触することになる。従って、ローラとニードルとが相互に受ける面圧が高くなる。このことは、ローラおよびニードルの耐久性の低下につながる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、誘起スラスト力を低減しつつ、ローラとニードルとが相互に受ける面圧を低下することにより、ローラおよびニードルの耐久性を向上することができるトリポード型等速ジョイントを提供することを目的とする。

本発明のトリポード型等速ジョイントは、アウタレースと、トリポードと、ローラとを備える。ここで、アウタレースは、筒状からなり、内周面にアウタレース回転軸方向に延びる３本の案内溝が形成されている。トリポードは、シャフト（例えば、ドライブシャフトなどの中間シャフト）に連結されるボス部と、ボス部からそれぞれシャフト軸の径方向外側に延在しそれぞれの案内溝内に挿入される３本のトリポード軸部とを備える。ローラは、リング状からなり、それぞれのトリポード軸部にニードルを介してトリポード軸回りに回転可能に軸支され、且つ、案内溝に転動可能に係合する。

さらに、ローラの内周面は、凸状曲線部と、第１拡径部と、第２拡径部とを備える。凸状曲線部は、ローラ軸方向の中央部に、ローラ軸方向断面が内側に向かって凸状曲線に形成される。この凸状曲線部の凸状曲線は、例えば、単一の曲率半径からなる円弧としてもよいし、複数の曲率半径からなる曲線としてもよい。第１拡径部は、凸状曲線部の一方端からローラの一方開口側に向かってテーパ状に拡径し、且つ、アウタレース回転軸とシャフト軸とが傾斜している際にニードルに当接する。第２拡径部は、凸状曲線部の他方端からローラの他方開口側に向かって拡径し、且つ、アウタレース回転軸とシャフト軸とが傾斜している際にニードルに当接する。

本発明によれば、ローラの内周面が凸状曲線部を有していることにより、ローラがトリポード軸部に対して揺動可能となる。具体的には、アウタレース回転軸とシャフト軸との傾斜角度（ジョイント角）が０度の場合には、常にローラの内周面の凸状曲線部の最も内側に突出している部分がニードルに当接する。そして、アウタレース回転軸とシャフト軸とが僅かに傾斜している場合には、ローラがトリポード軸部に対して揺動しながら、凸状曲線部がニードルに当接する状態になる。そして、凸状曲線部のローラ軸方向断面が凸状曲線に形成されているので、ローラはトリポード軸部に対して非常に滑らかに揺動可能となる。従って、ローラと案内溝との間に生じる滑りを低減でき、その結果、誘起スラスト力を低減することができる。

さらに、アウタレース回転軸とシャフト軸とが大きく傾斜している場合には、第１拡径部および第２拡径部の少なくとも何れか一方が、ニードルに当接する状態になる。ここで、第１拡径部は、テーパ状に形成されている。つまり、第１拡径部のローラ軸方向断面が、一方開口側に向かって拡径するような直線状となる。そして、ジョイント角が大きく、第１拡径部がニードルに当接する状態になる場合、第１拡径部とニードルとは線接触することになる。従って、従来のようにローラとニードルとが常に点接触する場合に比べると、本発明によれば、ローラとニードルとが相互に受ける面圧が低下する。その結果、ローラおよびニードルの耐久性を向上することができる。

ここで、第２拡径部は、第１拡径部の第１テーパ角と同一の第２テーパ角のテーパ状に形成してもよい。第１テーパ角とは、ローラ回転軸を基準とした場合において第１拡径部が他方開口側に拡径する角度、すなわち、ローラ回転軸と第1拡径部とのなす角度のうち９０度より小さい方の角度である。第２テーパ角とは、ローラ回転軸を基準とした場合において第２拡径部が他方開口側に拡径する角度、すなわち、ローラ回転軸と第２拡径部とのなす角度のうち９０度より小さい方の角度である。

第１拡径部の第１テーパ角と第２拡径部の第２テーパ角とが同一であるので、ジョイント角が大きい場合に、第１拡径部および第２拡径部にニードルが当接する状態となる。従って、ローラとニードルとが線接触する範囲が拡大する。これにより、ローラとニードルとが相互に受ける面圧をさらに低減できる。

また、第１拡径部は、前記凸状曲線部の一方端の接線に一致するようにしてもよい。これにより、凸状曲線部と第１拡径部との間をニードルが当接する状態を移動する場合に、非常に滑らかに動作できる。また、第２拡径部は、凸状曲線部の他方端の接線に一致するようにしてもよい。これにより、凸状曲線部と第２拡径部との間をニードルが当接する状態を移動する場合に、非常に滑らかに動作できる。

また、本発明のトリポード型等速ジョイントにおいて、シャフトは、車両用ドライブシャフトであって、第１拡径部の第１テーパ角は、車両組付状態におけるアウタレース回転軸とシャフト軸の傾斜角に基づき決定される角度範囲に形成されるようにしてもよい。これにより、第１拡径部がニードルに当接する状態が、高い頻度となるように設定することができる。つまり、ローラとニードルとが線接触する状態をより多く形成することができる。ここで、車両組付状態とは、例えば、完成した車両において６０ｋｇの人１名のみが運転席に乗車して、積載物がない状態である。もちろん、第２拡径部の第２テーパ角も、第１テーパ角と同様に決定するとよい。

特に、第１テーパ角の角度範囲は、車両組付状態におけるアウタレース回転軸とシャフト軸との傾斜角が所定角の場合に、トリポード型等速ジョイントの回転中に生じるトリポード中心の偏心に伴うトリポード軸部の傾き角に基づき決定される角度範囲にするとよい。具体的には、第１テーパ角は、当該傾き角付近とするとよい。もちろん、第２テーパ角の角度範囲も、第１テーパ角の角度範囲と同様の角度範囲とするとよい。

具体的には、アウタレース回転軸とシャフト軸との傾斜角が５〜１０度の場合に、第１拡径部の第１テーパ角は、０．０５〜３．００度の範囲に形成されるとよい。もちろん、上記場合に、第２テーパ角についても同様である。このようにすることで、より効果的に、誘起スラスト力を低減することができる。

本発明のトリポード型等速ジョイントによれば、誘起スラスト力を低減しつつ、ローラとニードルとが相互に受ける面圧を低下することができる。その結果、ローラおよびニードルの耐久性を向上することができる。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。ここで、本実施形態のトリポード型等速ジョイントは、車両の動力伝達シャフトの連結に用いる場合を例に挙げて説明する。具体的には、ディファレンシャルギヤに連結された軸部とドライブシャフトとの連結部位に用いる場合である。なお、ドライブシャフトの他端側は、他の等速ジョイントを介して、ホイールに連結されている。

本実施形態のトリポード型等速ジョイントについて、図１および図２を参照して説明する。図１は、トリポード型等速ジョイントのシャフト軸径方向の部分断面図を示す。図２は、ローラ３０の軸方向の部分断面図を示す。

このトリポード型等速ジョイントは、アウタレース１０と、トリポード２０と、ローラ３０と、複数のニードル４０と、リテーナ５０と、スナップリング６０とから構成される。

アウタレース１０は、筒状（例えば、有底筒状）に形成されており、一端側がディファレンシャルギヤ（図示せず）に連結されている。そして、アウタレース１０の筒状部分の内周面には、アウタレース回転軸方向（図１の前後方向）に延びる案内溝１１が等間隔に３本形成されている。なお、図１においては、１本の案内溝１１のみを示す。

トリポード２０は、アウタレース１０の筒状部分の内側に配置されている。このトリポード２０は、ボス部２１と、３本のトリポード軸部２２とを備える。ボス部２１は、円筒状からなり、内周側には内周スプラインが形成されている。この内周スプラインは、ドライブシャフト１００（図３に示す）の端部の外周スプラインに連結される。それぞれのトリポード軸部２２は、ボス部２１の外周側に、シャフト軸（トリポード２０の軸心に一致した軸）の径方向外側に向かって延在するように、且つ、ボス部２１の周方向に等間隔に形成されている。トリポード軸部２２は、円柱状からなる。それぞれのトリポード軸部２２の先端部は、アウタレース１０のそれぞれの案内溝１１内に挿入されている。また、トリポード軸部２２の基端２２ａは、段差付に形成されており、先端側に周方向全周に亘ってリング溝２２ｂが形成されている。

ローラ３０は、リング状からなる。このローラ３０は、トリポード軸部２２の外周側に、複数のニードル４０を介してトリポード軸（トリポード軸部２２の軸心、図１の上下方向）回りに回転可能に、且つ、トリポード軸方向に摺動可能に、軸支されている。ローラ３０は、案内溝１１に転動可能に係合している。

このローラ３０について、図２を参照して、より詳細に説明する。図２に示すように、ローラ３０の外周面は、ローラ軸方向（図２の上下方向）の断面形状が円弧状をなしている。ローラ３０の内周面は、ローラ軸方向の中央部に位置する凸状曲線部３１と、凸状曲線部３１の一方開口側（図２に上側）に位置する第１拡径部３２と、凸状曲線部３１の他方開口側（図２の下側）に位置する第２拡径部３３とを備えている。

凸状曲線部３１は、ローラ軸方向断面が内側に向かって凸状曲線に形成されている。具体的には、凸状曲線部３１は、単一の曲率半径からなる円弧としている。ただし、凸状曲線部３１は、複数の曲率半径からなる曲線としてもよい。そして、凸状曲線部３１のうち最も内側に突出している部位が、ローラ３０のローラ軸方向の中央に位置するように形成されている。

第１拡径部３２は、凸状曲線部３１の一方端からローラ３０の一方開口側に向かって、凸状曲線部３１の一方端（図２の上側端）の接線に一致するテーパ状に拡径している。すなわち、第１拡径部３２のローラ軸方向断面形状は、一方開口側に向かって拡径する直線状となる。この第１拡径部３２の第１テーパ角は、θ１としている。ここで、第１テーパ角とは、ローラ回転軸Ｘを基準とした場合に、第１拡径部３２が一方開口側に拡径する角度、すなわち、ローラ回転軸Ｘと第１拡径部３２とのなす角度のうち９０度より小さい方の角度である。さらに、第１拡径部３２は、ジョイント角が０度ではない所定角度θｘの場合に、ニードル４０に当接するようにしている。

第２拡径部３３は、凸状曲線部３１の他方端からローラ３０の他方開口側に向かって、凸状曲線部３１の他方端（図２の下側端）の接線に一致するテーパ状に拡径している。すなわち、第２拡径部３３のローラ軸方向断面形状は、他方開口側に向かって拡径する直線状となる。この第２拡径部３３の第２テーパ角は、θ２としている。ここで、第２テーパ角とは、ローラ回転軸Ｘを基準とした場合に、第２拡径部３３が他方開口側に拡径する角度、すなわち、ローラ回転軸Ｘと第２拡径部３３とのなす角度のうち９０度より小さい方の角度である。そして、この第２テーパ角θ２は、第１テーパ角θ１と同一としている。従って、第２拡径部３３は、ジョイント角が０度ではない所定角度θｘの場合に、第２拡径部３２と同時に、ニードル４０に当接するようにしている。そして、この第２拡径部３３のローラ軸方向幅は、第１拡径部３２のローラ軸方向幅と同一としている。

ニードル４０は、針状コロからなり、トリポード軸部２２の外周面とローラ３０の内周面との間に介在している。つまり、ニードル４０は、トリポード軸部２２の外周面とローラ３０の内周面とに転動する。そして、このニードル４０は、トリポード軸部２２の基端２２ａの段差に対してトリポード軸方向に係合している。リテーナ５０は、トリポード軸部２２の外周側であって、ニードル４０の図１の上方に積層するように配置される。このリテーナ５０は、ニードル４０の抜け止めの役割を有している。そして、リテーナ５０は、トリポード軸部２２のリング溝２２ｂに係止されるスナップリング６０により、トリポード軸部２２から抜け落ちないようにされている。つまり、ニードル４０は、トリポード軸部２２の基端２２ａとリテーナ５０との間に挟まれるように配置されている。

以上のように構成されるトリポード型等速ジョイントによれば、凸状曲線部３１により、ローラ３０がトリポード軸部２２に対して非常に滑らかに揺動可能となる。従って、誘起スラスト力を低減することができる。さらに、ジョイント角が大きい場合には、第１拡径部３２および第２拡径部３３にニードル４０が当接する状態になる。そして、第１拡径部３２および第２拡径部３３がニードル４０に当接する状態とは、第１拡径部３２とニードル４０、および、第２拡径部３３とニードル４０が、それぞれ線接触する状態となる。その結果、ローラ３０とニードル４０とが相互に受ける面圧が低下する。従って、ローラ３０およびニードル４０の耐久性を向上することができる。

ここで、第１拡径部３２の第１テーパ角θ１および第２拡径部３３の第２テーパ角θ２について、図３を用いてより詳細に説明する。図３は、車両組付状態における本実施形態のトリポード型等速ジョイントの模式図を示す。

図３に示すように、トリポード型等速ジョイントは、車両組付状態において、ドライブシャフト１００のシャフト軸とアウタレース１０のアウタレース回転軸とが所定角度θｘに傾斜した状態となるように車両に組み付けられている。すなわち、ジョイント角が０度でない所定角度θｘの状態とされている。

そして、第１テーパ角θ１および第２テーパ角θ２は、車両組付状態におけるトリポード型等速ジョイントのジョイント角θｘに基づき決定する。ここで、車両組付状態とは、完成した車両において６０ｋｇの人１名のみが運転席に乗車して、積載物がない状態である。

例えば、第１テーパ角θ１および第２テーパ角θ２は、以下のように決定するとよい。この決定に際して、図４を参照して説明する。図４は、第１テーパ角θ１および第２テーパ角θ２の決定について説明する模式図である。軸方向断面図である図４（ａ）に示すように、ジョイント角が０度の場合には、トリポード２０の中心Ｘは、アウタレース１０のアウタレース回転軸Ｙ上に位置している。ところが、軸方向断面図である図４（ｂ）に示すように、ジョイント角が０度でない場合、例えば所定角度θｘの場合には、トリポード２０の中心Ｘは、アウタレース回転軸Ｙから偏心している。従って、図４（ｂ）のＡ矢視図である図４（ｃ）に示すように、ジョイント角が０度でない場合、例えば所定角度θｘの場合に、アウタレース１０を固定したと見なし、且つ、アウタレース１０の軸方向から見ると、トリポード２０の中心Ｘは、アウタレース回転軸Ｙに対して偏心した位置を回転する。さらに、図４（ｃ）に示すように、アウタレース１０を固定したと見なし、且つ、アウタレース１０の軸方向から見ると、トリポード軸部２２の先端の位置は一定となる。つまり、ジョイント角が０度の場合を基準として、トリポード２０の中心Ｘがアウタレース回転軸Ｙに対して偏心する場合に、トリポード２０の中心Ｘとトリポード軸部２２の先端とを結ぶ直線の傾き角θｙ付近とする。

具体的には、ジョイント角θｘが、５〜１０度の場合には、傾き角θｙは、０．０５〜３．００度の範囲にするとよい。つまり、ジョイント角θｘが、５〜１０度の場合には、第１テーパ角θ１および第２テーパ角θ２が、０．０５〜３．００度の範囲にするとよい。

このように第１テーパ角θ１および第２テーパ角θ２を設定することで、より効果的に誘起スラスト力を確実に低減できる。さらに、トリポード型等速ジョイントが実際に使用される状態において、ニードル４０が第１拡径部３２および第２拡径部３３に当接する頻度を高くすることができる。つまり、高い頻度で、ローラ３０とニードル４０とが線接触する状態とすることができる。その結果、ローラ３０およびニードル４０の耐久性をより向上することができる。

なお、上記実施形態においては、第１テーパ角θ１と第２テーパ角θ２とを同一となるようにしたが、これに限られるものではない。つまり、第１テーパ角θ１と第２テーパ角θ２とが異なる角度であってもよい。ただし、両者が同一の場合には、ニードル４０が第１拡径部３２および第２拡径部３３の両方に線接触できるので、より面圧を低減できる。

また、第１拡径部３２および第２拡径部３３の何れか一方は、テーパ状でなくてもよい。例えば、第２拡径部３３が、他方開口側に向かって拡径するような円弧状であってもよい。また、凸状曲線部３１の最も内側に突出する部位が、ローラ３０のローラ軸方向の中央に位置する場合に限られるものではない。例えば、凸状曲線部３１の最も内側に突出する部位が、ローラ３０のローラ軸方向の中央からずれた位置に位置するようにしてもよい。

トリポード型等速ジョイントのシャフト軸径方向の部分断面図を示す。 ローラ３０の軸方向の部分断面図を示す。 車両組付状態におけるトリポード型等速ジョイントの模式図を示す。 第１テーパ角θ１および第２テーパ角θ２の決定について説明する模式図である。（ａ）（ｂ）は、アウタレース１０の軸方向断面図を示し、（ｃ）は、（ｂ）のＡ矢視図を示す。

符号の説明

１０：アウタレース、 １１：案内溝、
２０：トリポード、 ２１：ボス部、 ２２：トリポード軸部、
２２ａ：基端、 ２２ｂ：リング溝、
３０：ローラ、 ３１：凸状曲線部、 ３２：第１拡径部、 ３３：第２拡径部、
４０：ニードル、 ５０：リテーナ、 ６０：スナップリング

Claims (7)

1. 筒状からなり、内周面にアウタレース回転軸方向に延びる３本の案内溝が形成されたアウタレースと、
   シャフトに連結されるボス部と、前記ボス部からそれぞれシャフト軸の径方向外側に延在しそれぞれの前記案内溝内に挿入される３本のトリポード軸部と、を備えるトリポードと、
   リング状からなり、それぞれの前記トリポード軸部にニードルを介してトリポード軸回りに回転可能に軸支され、且つ、前記案内溝に転動可能に係合するローラと、
   を備えるトリポード型等速ジョイントであって、
   前記ローラの内周面は、
   ローラ軸方向の中央部に、ローラ軸方向断面が内側に向かって凸状曲線に形成される凸状曲線部と、
   前記凸状曲線部の一方端から前記ローラの一方開口側に向かってテーパ状に拡径し、且つ、前記アウタレース回転軸と前記シャフト軸とが傾斜している際に前記ニードルに当接する第１拡径部と、
   前記凸状曲線部の他方端から前記ローラの他方開口側に向かって拡径し、且つ、前記アウタレース回転軸と前記シャフト軸とが傾斜している際に前記ニードルに当接する第２拡径部と、
   を備えることを特徴とするトリポード型等速ジョイント。
2. 前記第２拡径部は、前記第１拡径部の第１テーパ角と同一の第２テーパ角のテーパ状に形成される請求項１に記載のトリポード型等速ジョイント。
3. 前記第１拡径部は、前記凸状曲線部の一方端の接線に一致する請求項１または２に記載のトリポード型等速ジョイント。
4. 前記第２拡径部は、前記凸状曲線部の他方端の接線に一致する請求項２に記載のトリポード型等速ジョイント。
5. 前記シャフトは、車両用ドライブシャフトであって、
   前記第１拡径部の第１テーパ角は、車両組付状態における前記アウタレース回転軸と前記シャフト軸の傾斜角に基づき決定される角度範囲に形成される請求項１〜４の何れか一項に記載のトリポード型等速ジョイント。
6. 前記第１拡径部の第１テーパ角は、前記傾斜角が所定角の場合に、当該トリポード型等速ジョイントの回転中に生じる前記トリポードの中心の偏心に伴う前記トリポード軸部の傾き角に基づき決定される角度範囲に形成される請求項５記載のトリポード型等速ジョイント。
7. 前記第１拡径部の第１テーパ角は、前記傾斜角が５〜１０度の場合に、０．０５〜３．００度の範囲に形成される請求項６記載のトリポード型等速ジョイント。

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