JP2008190626A - トリポード型等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＶＨ特性を効果的に向上できるトリポード型等速自在継手を提供することにある。
【解決手段】トリポード部材２のトラニオンジャーナル２３に環状のローラ３を直接嵌合し、このローラ３を、外側継手部材１の内周面のトラック溝１４内に回転自在に収容する。ローラ３の形状を、中心軸を通る断面において、内周面３２から外周面３４に向かうにつれて厚みが減少する形状とすると共に、ローラ３の外径寸法ａと内径寸法ｂが、２ｂ＜ａ＜３．５ｂの関係を満たすように形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車や各種産業機械の動力伝達に利用されるトリポード型等速自在継手に関する。

従来の一般的なトリポード型等速自在継手は、図４に示すように、外側継手部材１０１と内側継手部材１０２とローラ１０３を備え、ローラ１０３をニードルベアリング機構で回転自在に支持している。すなわち、内側継手部材１０２のトラニオンジャーナル１２１とローラ１０３との間に多数のニードルローラ１０４を介在させ、ニードルローラ１０４の脱落を防止するためワッシャ１０５を配置し、そのワッシャ１０５の抜け止めをするため止め輪１０６を装着してある。

このようなニードルベアリング機構を採用したトリポード型等速自在継手には、次のような問題がある。
（１）トラニオンジャーナルの外周面とローラの内周面に形成される転走面の面粗さを精度良く出すために、高精度の研削仕上げとする必要があり、製造コストが上昇する。
（２）ニードルベアリング機構を構成するニードルローラとローラは、継手として必要な強度を得るために寸法を所定の大きさに確保しなければならず、外側継手部材の外径はベアリング機構を組み入れる分だけ大きくしなければならない。したがって、トリポード型等速自在継手の小型化が困難である。
（３）ニードルベアリング機構を構成する多数のニードルローラのほか、ニードルローラの脱落防止のための止め輪類が必要であるため、部品点数が多い。

これらの問題を解消するため、ローラを支持するニードルベアリング機構を省略し、ローラをトラニオンジャーナルに直接嵌合させたトリポード型等速自在継手がある。このようなトリポード型等速自在継手としては、トラニオンジャーナルの外周面を球面に形成し、これに接触するローラの内周面を円筒面に形成すると共に、ローラの外周面と、このローラを案内する外側継手部材のトラック溝の内周面とを略同じ曲率に形成したものがある（特許文献１：特開平７−３１７７８９号公報参照）。このトリポード型等速自在継手は、トラニオンジャーナルとローラとの間と、ローラとトラック溝との間を、いずれも線接触とすることにより、接触面圧を低下させて、負荷容量を大きくしている。

しかしながら、特許文献１のトリポード型等速自在継手は、トラニオンジャーナルとローラとの間と、ローラとトラック溝との間の接触面積がいずれも大きいので、ローラの転がり抵抗が大きく、ＮＶＨ（騒音、振動、乗り心地）特性が悪いという問題がある。

そこで、ローラの内周面を円弧状の凸断面に形成し、トラニオンジャーナルの外周面を、縦断面においてはストレート形状とすると共に、横断面においては略楕円形状にしたトリポード型等速自在継手が提案されている（特許文献２：特開２００５−５４８３５号公報参照）。このトリポード型等速自在継手は、ローラとトラニオンジャーナルとを凸面同士の接触にすることにより、接触面積を小さくして、摺動抵抗と転がり抵抗を減少させてＮＶＨ特性を向上するようにしている。

また、ＮＶＨ特性を向上するため、特許文献２のトリポード型等速自在継手について、ローラの内周面とトラニオンジャーナルの外周面との接触点をトラック溝の長手方向に所定距離だけ移動させることが提案されている（特許文献３：特開２００５−１３３８９０号公報参照）。このトリポード型等速自在継手は、ローラとトラニオンジャーナルとの接触点を、ローラが転がる方向に移動させることにより、ローラを転がり易くして転がり抵抗を減少させて、ＮＶＨ特性を向上するようにしている。
特開平７−３１７７８９号公報 特開２００５−５４８３５号公報 特開２００５−１３３８９０号公報

従来の一般的なトリポード型等速自在継手からニードルベアリング機構を削除し、ローラをトラニオンジャーナルに直接嵌合させた場合、ローラとトラニオンジャーナルとの間が滑り接触になるので摺動抵抗や転がり抵抗が大きくなる。ここで、特許文献１乃至３のいずれのトリポード型等速自在継手も、ローラの摺動抵抗や転がり抵抗の削減が十分ではなく、ＮＶＨ特性の改善の余地がある。

そこで、本発明の課題は、ＮＶＨ特性を効果的に向上できるトリポード型等速自在継手を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１のトリポード型等速自在継手は、互いに対向し軸方向に延在する一対のローラ案内面を有する３本のトラック溝が内周面に形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３本のトラニオンジャーナルを有するトリポード部材と、上記トラニオンジャーナルに内周面が外嵌した状態で上記トラック溝に挿入された３つの環状のローラとを備え、上記環状のローラは、外径寸法ａと内径寸法ｂが、２ｂ＜ａ＜３．５ｂの関係を満たすように形成されていることを特徴としている。

上記構成によれば、環状のローラの外径寸法ａに対する内径寸法ｂの割合が従来よりも小さくなるので、ローラの転がり抵抗を従来よりも低減することができる。例えば、外径寸法が同一のローラと比較した場合、ローラの内径寸法が小さいほど、ローラの移動距離に対するローラの内周面とトラニオンジャーナルの外周面との滑り量が少なくなるので、転がり抵抗が少なくなる。こうしてローラの転がり抵抗を従来よりも低減することにより、トラニオンジャーナルとローラとの間と、ローラとトラック溝との間の滑りを少なくでき、その結果、トリポード型等速自在継手のＮＶＨ特性を従来よりも向上できる。

ここで、ローラの外径寸法ａと内径寸法ｂの関係が２ｂ≧ａであると、ローラの内径寸法が外径寸法に対して過大になり、ローラの転がり抵抗が大きくなって、ＮＶＨの抑制効果が得られない場合がある。一方、ローラの外径寸法ａと内径寸法ｂの関係がａ≧３．５ｂであると、ローラの内径寸法が外径寸法に対して過小になり、十分な負荷容量が得られない場合がある。

請求項２に記載のトリポード型等速自在継手は、請求項１に記載のトリポード型等速自在継手において、上記トラニオンジャーナルの外周面は球面形状である。

上記実施形態によれば、外側継手部材とトリポード部材とが作動角をとったときに、ローラがトラック溝に対して平行に保持される。

請求項３に記載のトリポード型等速自在継手は、請求項１又は２に記載のトリポード型等速自在継手において、上記トラニオンジャーナルの外周面は、縦断面においては真円形状であると共に、横断面においては継手の軸線と直交する方向を長軸とする略楕円形状である。

上記実施形態によれば、ローラの内周面とトラニオンジャーナルの外周面との間の接触面積が減少するので、ローラの摺動抵抗や回転抵抗を減少させることができる。ここで、略楕円形状とは、字義どおりの幾何学的に定義された正確な楕円に限られず、一般に卵形、小判形等と称される形状を含むものとする。

請求項４に記載のトリポード型等速自在継手は、請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載のトリポード型等速自在継手において、上記ローラは、中心軸を通る断面において、内周から外周に向かうにつれて厚みが減少する形状に形成されている。

上記実施形態によれば、トリポード部材の半径方向に突出したトラニオンジャーナルに外嵌するローラを、内周から外周に向かうにつれて厚みが減少する形状にすることにより、外側継手部材の外径寸法を、ローラの外周面が接するローラ案内面の近傍の厚みを確保しつつ削減できる。

本発明のトリポード型等速自在継手は、従来の一般的なトリポード型等速自在継手と比較して、ニードルベアリング機構を用いない構造であるので部品点数を削減でき、製造コストを下げることができる。また、外側継手部材、トリポード部材及びローラの３種の部品でトリポード型等速自在継手が構成されるので、継手内部のスペースに余裕があり、継手が大型化することなく各部品の肉厚を確保して負荷容量を増大できる。また、トラニオンジャーナルにローラが直接嵌合する構成であるため、部品点数が少なく組立てが容易であるばかりでなく、ニードルローラの脱落防止のための止め輪等が不要であるためローラの厚みを小さくすることができ、その結果、外側継手部材の外径を小さくして継手全体をきわめて小型・コンパクトにすることができる。さらに、環状のローラの外径寸法ａと内径寸法ｂが、２ｂ＜ａ＜３．５ｂの関係を満たすことによりローラの転がり抵抗を従来よりも少なくでき、滑り抵抗を従来よりも削減して、ＮＶＨ特性を従来よりも向上できる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態としての摺動式トリポード型等速自在継手を示す断面図である。このトリポード型等速自在継手は、外側継手部材１、トリポード部材２、ローラ３の３種の部品から構成されており、図４に示した従来のトリポード型等速自在継手に比べて部品点数が大幅に少ない。具体的には、ニードルベアリングを構成する多数のニードルローラと、そのニードルローラの脱落を防止するための止め輪類が省略されている。

本実施形態のトリポード型等速自在継手は自動車の駆動系に用いられるものであり、ハブ輪に連結されるアウトボード側の軸（図示せず）にトリポード部材２が連結される一方、トランスミッションの出力軸に連結されたインボード側の軸（図示せず）に外側継手部材１が連結される。

外側継手部材１は、一端が開口した略円筒状のマウス部１２と、インボード側の軸と結合するためのセレーション軸部を備えた図示しないステム部とを含む。マウス部１２の内周面には円周方向の三等分位置に軸方向に延びるトラック溝１４が形成されている。トラック溝１４の円周方向に向かい合う側壁が、後述するローラ３が転動するための軌道を提供する一対のローラ案内面１５となっている。本実施形態では、一対のローラ案内面１５は外側継手部材１の軸線と平行な円筒面の一部の形状に形成されている。

トリポード部材２は、ボス部２２と、このボス部２２から半径方向に突出した３本のトラニオンジャーナル２３とを有する。ボス部２２にはアウトボード側の軸と結合するためのセレーション孔２５が形成されている。トラニオンジャーナル２３は、ボス部２２の外周面に円周方向の三等分位置に配置され、外周面が球面形状に形成されている。各トラニオンジャーナル２３に、環状のローラ３が直接嵌合している。

図２は、トリポードキット（トリポード部材２及びローラ３）を取り出して示した図である。図２において、３つのローラ３のうちの１つは、中心軸を通る断面が示されている。

ローラ３は、円筒状の内周面３２と球面状の外周面３４を有する。ローラ３の外周面３４の母線は、外側継手部材１のローラ案内面１５とほぼ同じ曲率の凸円弧形状である。このローラ３は、中心軸を通る断面において、内周面３２から外周面３４に向かうにつれて厚みが減少する形状に形成されている。つまり、トリポード部材２の半径方向におけるローラの３の内外両側の表面が、円錐台の側面形状をなすように緩やかに傾斜している。ローラ３は、外周面３４の直径である外径の寸法ａと、内周面３２の直径である内径の寸法ｂが、２ｂ＜ａ＜３．５ｂの関係を満たすように形成されている。

このトリポード型等速自在継手は、組み立てた状態では、外側継手部材１の内側に内側継手部材２が位置し、内側継手部材２のトラニオンジャーナル２３に回転自在に外嵌したローラ３が、外側継手部材１のトラック溝１４に収容される。このトリポード型等速自在継手が動作すると、ローラ案内面１５とローラ３との接触部分を介して外側継手部材１からローラ３にトルクが伝達され、さらに、ローラ３とトラニオンジャーナル２３との接触部分を介して内側継手部材２からローラ３にトルクが伝達される。これにより、外側継手部材１とトリポード部材２が作動角をとった状態で、インボード側の軸からアウトボード側の軸へ回転力が等速で伝達される。

ここで、環状のローラ３は、外径寸法ａと内径寸法ｂが、２ｂ＜ａ＜３．５ｂの関係を満たすように形成されているので、外径寸法ａに対する内径寸法ｂの割合が従来よりも小さい。これにより、ローラ３が所定距離を移動したときのローラ３の内周面３２とトラニオンジャーナル２３の外周面との滑り距離が、従来よりも少なくなるので、このローラ３は転がり抵抗が従来よりも少ない。したがって、トラニオンジャーナル２３とローラ３との間と、ローラ３とトラック溝１４との間の滑りを少なくでき、その結果、トリポード型等速自在継手のＮＶＨ特性を従来よりも向上できる。

また、ローラ３は、中心軸を通る断面において、内周面３２から外周面３４に向かうにつれて厚みが減少する形状であるので、このローラ３を収容するトラック溝１４は、ローラの外周面３４に接するローラ案内面１５の径方向の寸法を小さくできる。したがって、外側継手部材１のマウス部１２の外径寸法を、ローラ案内面１５近傍の厚みを確保しつつ削減することができるので、強度低下を防止しつつトリポード型等速自在継手の小型化を図ることができる。

また、トラニオンジャーナル２３の球面形状の外周面３４に、ローラ３の円筒形状の内周面３２が嵌合しているので、継手が作動角をとったときに、ローラ３をトラック溝１４に対して平行に保持できる。

上記実施形態において、トラニオンジャーナル２３の外周面を球面形状に形成したが、トラニオンジャーナル２３の外周面の形状を、縦断面において真円形状である一方、横断面において継手の軸線と直交する方向（すなわち継手のトルク伝達方向たる周方向）を長軸とする略楕円形状にしてもよい。図３（ａ）は、図２のＸ−Ｘ線における断面図であり、外周面が球面形状のトラニオンジャーナル２３とローラ３を示す断面図である。図３（ｂ）は、縦断面が真円形状かつ横断面が略楕円形状のトラニオンジャーナル２３と、ローラ３を示す断面図である。図３（ｂ）のように、トラニオンジャーナル２３の外周面を、横断面において略楕円形状とすることにより、トラニオンジャーナル２３とローラ３との接触楕円を点に近づけることができて、ローラ３の摺動抵抗と回転抵抗を減少させることができる。なお、略楕円形状とは、字義どおりの幾何学的に定義された正確な楕円に限られず、卵形や小判形等を含み、曲線を用いた滑らかな輪郭を有する形状が広く該当する。

本発明の実施形態の摺動式トリポード型等速自在継手を示す横断面図である。 トリポードキット（トリポード部材２及びローラ３）を取り出して示した図である。 図３（ｂ）は、外周面が球面形状のトラニオンジャーナルとローラの断面図であり、図３（ｂ）は、横断面を略楕円形状にしたトラニオンジャーナルとローラの断面図である。 従来の一般的なトリポード型等速自在継手を示す横断面図である。

符号の説明

１ 外側継手部材
２ トリポード部材
３ ローラ
１４ トラック溝
１５ ローラ案内面
２２ ボス部
２３ トラニオンジャーナル
３２ 内周面
３４ 外周面

Claims (4)

1. 互いに対向し軸方向に延在する一対のローラ案内面を有する３本のトラック溝が内周面に形成された外側継手部材と、前記トラック溝に向けて半径方向に突出した３本のトラニオンジャーナルを有するトリポード部材と、上記トラニオンジャーナルに内周面が外嵌した状態で上記トラック溝に挿入された３つの環状のローラとを備え、
   上記環状のローラは、外径寸法ａと内径寸法ｂが、２ｂ＜ａ＜３．５ｂの関係を満たすように形成されていることを特徴とするトリポード型等速自在継手。
2. 請求項１に記載のトリポード型等速自在継手において、
   上記トラニオンジャーナルの外周面は球面形状であることを特徴とするトリポード型等速自在継手。
3. 請求項１又は２に記載のトリポード型等速自在継手において、
   上記トラニオンジャーナルの外周面は、縦断面においては真円形状であると共に、横断面においては継手の軸線と直交する方向を長軸とする略楕円形状であることを特徴とするトリポード型等速自在継手。
4. 請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載のトリポード型等速自在継手において、
   上記ローラは、中心軸を通る断面において、内周から外周に向かうにつれて厚みが減少する形状に形成されていることを特徴とするトリポード型等速自在継手。

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