JP2008240907A - 自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】トリポード系のしゅう動式自在継手において、部品点数を増やすことなく、スフェリカルローラがトラニオンジャーナル先端側から抜け落ちないようにする。
【解決手段】トリポード系自在継手は、トラニオンジャーナル26に回転自在にローラアセンブリ30を担持し、ローラアセンブリ30は、外周面が真球状のスフェリカルローラ32と、スフェリカルローラ32とトラニオンジャーナル26との間に配列した複数の針状ころ34とからなり、トラニオンジャーナル26の外周に、針状ころ34のための軌道28と、針状ころ34の軸方向移動を規制するためのつば28a,28bが形成してあり、トラニオンジャーナル26の先端面に塑性加工を施すことにより、トラニオンジャーナル26の先端外周に針状ころ34の外接円を越える突起38Cが設けてある。
【選択図】図１

Description

この発明は、トリポード系のしゅう動式等速自在継手等の自在継手に関し、自動車や各種産業機械等の動力伝達装置に利用することができる。

前輪駆動車や独立懸架方式の後輪駆動車の駆動軸には、角度変位および軸方向変位を許容するしゅう動式等速自在継手が用いられる。従来の一般的なトリポード系のしゅう動式等速自在継手は、図５に示すように、外側継手部材としての外輪１１０と、内側継手部材としてのスパイダ１２０と、トルク伝達要素としてのローラアセンブリ１３０とを主要な構成要素としている。

外輪１１０はマウス部１１２とステム部１１６とからなり、ステム部１１６のスプライン（またはセレーション。以下同じ。）軸１１８にて、連結すべき２軸のうちの一方とトルク伝達可能に結合するようになっている。マウス部１１２は一端にて開口したカップ状で、内周にトラック溝１１４が形成してあり、各トラック溝１１４の側壁がローラ案内面となる。

図６に示すように、スパイダ１２０はボス１２２とトラニオンジャーナル１２６とからなる。ボス１２２は、連結すべき２軸のうちのもう一方とトルク伝達可能に結合するためのスプライン孔１２４を有する。図５および６ではトラニオンジャーナル１２６が１つだけ示してあるが、たとえば３本（トリポード型）あるいは２本（バイポード型）のトラニオンジャーナル１２６がボス１２２の円周方向に等間隔で配設される。

各トラニオンジャーナル１２６にローラアセンブリ１３０が担持されている。各ローラアセンブリ１３０は、スフェリカルローラ１３２と、針状ころ１３４と、インナワッシャ１３６と、アウタワッシャ１３８とを含む。針状ころ１３４はトラニオンジャーナル１２６の外周面とスフェリカルローラ１３２の内周面との間に転動可能に介在させてある。したがって、スフェリカルローラ１３２はトラニオンジャーナル１２６に対して回転および軸方向移動が可能である。

針状ころ１３４の軸方向両側にインナワッシャ１３６とアウタワッシャ１３８が配置してある。インナワッシャ１３６はリング状で、スパイダ１２０のボス１２２と針状ころ１３４の端面との間に介在する。アウタワッシャ１３８は横断面が概略Ｌ字形で、軸方向に延びる円筒部１４０と、円筒部１４０の一方の端部から半径方向内向きに延びる円板部１４２とからなる。円筒部１４０の他方の端部は半径方向外側に折り曲げ、折り曲げた部分１４４の外径をスフェリカルローラ１３２の内径よりも大きくしてある。トラニオンジャーナル１２６の先端近くに周溝１２８が形成してある。この周溝１２８に丸サークリップ１４６を取り付けて、アウタワッシャ１３８のトラニオンジャーナル１２６先端側への移動を規制している。そのために、アウタワッシャ１３８の円板部１４２の内径は丸サークリップ１４６の外径よりも小さく、また、円筒部４０の外径は針状ころ１３４の外接円と等しいかそれよりも小さくしてある。そして、アウタワッシャ１３８の折り曲げた部分１４４により、スフェリカルローラ１３２がトラニオンジャーナル１２６の先端側へ抜け落ちないようになっている。

上述の一般的なトリポード系のしゅう動式等速自在継手とは別に、非特許文献１には、トラニオンジャーナルに針状ころの端面を受け止めるつばを設け、インナワッシャ、アウタワッシャおよび丸サークリップを廃したトリポード系のしゅう動式等速自在継手が記載されている。すなわち、図７に示すように、トラニオンジャーナル１２６の外周に針状ころ１３４のための軌道１２８が形成してあり、軌道１２８の軸方向両側にはつば１２８ａ，１２８ｂが形成してある。針状ころ１３４の軸方向移動はつば１２８ａ，１２８ｂによって規制される。この場合、スフェリカルローラ１３２がトラニオンジャーナル１２６の先端部へ移動すると抜け落ちる構造になっている。すなわち、トラニオンジャーナル１２６の外周面は、針状ころ１３４の外接円よりも小径で、スフェリカルローラ１３２の内周面よりも小径である。

特許文献１では、非特許文献１に記載されたトリポード系のしゅう動式等速自在継手のスフェリカルローラの脱落防止のために、アウタワッシャを設けることが提案されている。
特表２０００−５１０５５５号公報 Advances in Engineering Series No. 7,"Universal Joint and Driveshaft Design Manual",（米国）, The Society of Automotive Engineers, Inc., p. 138

この発明の目的は、部品点数を増やすことなく、スフェリカルローラがトラニオンジャーナルの先端側に移動しても抜け落ちないようにすることにある。

この発明は、トラニオンジャーナルの先端部に突起を設けることによって課題を解決した。すなわち、この発明の自在継手は、内周の円周方向等分位置に軸方向に延びるトラックを形成した外側継手部材と、円周方向等分位置から半径方向に突出したトラニオンジャーナルを有する内側継手部材と、各トラニオンジャーナルに回転自在に担持されたローラアセンブリとを備え、前記ローラアセンブリが、外周面が真球状のスフェリカルローラと、前記トラニオンジャーナルと前記スフェリカルローラとの間に配列した複数の針状ころとからなり、前記トラニオンジャーナルの外周に、前記針状ころのための軌道と、前記針状ころの軸方向移動を規制するためのつばが形成してあり、前記トラニオンジャーナルの先端面に塑性加工を施すことにより、前記トラニオンジャーナルの先端外周に前記針状ころの外接円を越える突起が設けてある。

突起の塑性加工はスフェリカルローラを組み付けた後に実施する。トラニオンジャーナルの先端外周に、針状ころの外接円を越える突起が設けてあるため、スフェリカルローラがトラニオンジャーナルの先端側に移動したとき、突起がスフェリカルローラと干渉し、スフェリカルローラが容易に外れることはない。この干渉しろは、突起の突出高さや数を変更することによって適宜設定することができる。したがって、スフェリカルローラが一旦組み付けた後でも取外し可能な仕様としたり、あるいは、一旦組み付けたら外れない仕様としたり、適宜選択することができる。

この発明は、外側継手部材としての外輪と、内側継手部材としてのスパイダと、トルク伝達要素としてのローラアセンブリとを有するトリポード系のしゅう動式自在継手に適用することができ、その一例が、３本のトラニオンジャーナルを有するトリポード(tripod)型（請求項２）や、２本のトラニオンジャーナルを有するバイポード(bipod)型である
（請求項３）。

この発明によれば、スフェリカルローラがトラニオンジャーナルの先端側へ移動しても抜け落ちないようにするという課題を解決し、併せて、インナワッシャ、アウタワッシャ、丸サークリップが不要となるため、部品点数の削減とそれに伴う原価低減が可能となる。
また、スフェリカルローラが簡単に脱落してしまうことがないので、スパイダのトラニオンジャーナルにローラアセンブリを組み付けたいわゆるトリポードキットの状態での取り扱いすなわちユニットハンドリングが可能で、搬送や組み付け作業が容易となる。

以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。なお、外輪については図５に関連して既述した従来のトリポード型等速自在継手のものと基本的に変わるところはないため、以下ではもっぱら、外輪を除いたトリポードキットすなわち、スパイダとローラアセンブリのユニットについて述べることとする。

図１に示した実施の形態はトリポード型等速自在継手の例であって、トリポードキットは、内側継手部材としてのスパイダ２０と、トルク伝達要素としてのローラアセンブリ３０とを含んでいる。

スパイダ２０はボス２２とトラニオンジャーナル２６とからなり、ボス２２に形成したスプライン孔２４で、シャフト等とトルク伝達可能に結合するようになっている。トラニオンジャーナル２６はボス２２の円周方向３等分位置から半径方向に突出している。トラニオンジャーナル２６の外周には、針状ころ３４が転動するための円筒形の軌道２８が形成してある。軌道２８の軸方向両側の壁面は、軌道２８に配置した針状ころ３４の端面を受け止めるつば２８ａ，２８ｂとなる。

各ローラアセンブリ３０は、スフェリカルローラ３２と、複数の針状ころ３４とを含んでいる。スフェリカルローラ３２は内周面が円筒形で外周面が球状である。針状ころ３４は円柱状で、スフェリカルローラ３２の内周面とトラニオンジャーナル２６の軌道２８との間に転動可能に配列してある。そして、トラニオンジャーナル２６の軌道２８をインナレースとし、スフェリカルローラ３２の内周面をアウタレースとした、保持器のないいわゆる総ころ軸受を構成する。したがって、スフェリカルローラ３２はトラニオンジャーナル２６に対して回転および軸方向移動が可能である。スフェリカルローラ３２の外周面は外輪１０のローラ案内面と接する。

トラニオンジャーナル２６の先端部に突起２８ｃが形成してある。突起２８ｃは軌道２８に配置した針状ころ３４の外接円を越え、言い換えれば、スフェリカルローラ３２の内径よりも大きい。したがって、突起２８ｃが存在することにより、スフェリカルローラ３２がトラニオンジャーナル２６の先端側に移動しても、突起２８ｃと干渉することになるため抜け落ちることはない。スフェリカルローラ３２の軸方向移動量はボス２２と突起２８ｃで規定される。

トラニオンジャーナル２６の先端面に塑性加工を施すことによってトラニオンジャーナル２６の肉を半径方向に突出させ、突起２８ｃを形成させる。トラニオンジャーナル２６の外周面のうち針状ころが転動する軌道面となる部分にのみ高周波焼入れによる表面硬化層が形成してあり、トラニオンジャーナル２６の先端部分に残された未硬化の部分に塑性加工を施す。

図１に示す実施例は、トラニオンジャーナル２６の先端面に軸方向に治具（図示せず）を当てて塑性加工を施したものである。突起２８ｃは、１または複数の突起をトラニオンジャーナル２６の円周方向に所定の間隔で配置するほか、トラニオンジャーナル２６の全周にわたって連続した突起とすることもできる。図２（Ａ）に２点突起の例、図２（Ｂ）に４点突起の例、図２（Ｃ）に連続突起の例を示す。

図３に示す実施例は、図１の場合よりも治具（図示せず）を外向きに当てて塑性加工を施したものである。ここでも同様に、図４（Ａ）に２点突起の例、図４（Ｂ）に４点突起の例、図４（Ｃ）に連続突起の例を示す。

トラニオンジャーナル２６の先端外周に、針状ころの外接円を越える突起が設けてあるため、スフェリカルローラ３２がトラニオンジャーナル２６の先端側に移動したとき、突起２８ｃがスフェリカルローラ３２と干渉し、スフェリカルローラ３２が容易に外れることはない。この干渉しろは、突起２８ｃの突出高さや数を変更することによって適宜設定することができる。したがって、スフェリカルローラ３２が一旦組み付けた後でも取外し可能な仕様としたり、あるいは、一旦組み付けたら外れない仕様としたり、適宜選択することができる。通常、突起２８ｃの塑性加工はスフェリカルローラ３２を組み付けた後に実施するが、干渉しろの設定によっては、塑性加工の後に突起２８ｃの弾性変形を利用してスフェリカルローラ３２を組み付けるようにすることも可能である。

スフェリカルローラ３２をトラニオンジャーナル２６に組み付けるにあたり、突起２８ｃの弾性変形を利用して、突起２８ｃを乗り越えさせる場合、スフェリカルローラ３２の内径をφｄ、突起２８ｃの外径をφＤとしたとき、式φＤ−φｄで表される突起２８ｃの突出量を、スフェリカルローラ３２のかち込みを許容し、かつ、一旦かち込んだら容易にはずれない程度とする。具体例を挙げるならば、０．０５〜０．２０ｍｍの範囲内とするのが望ましい。

以上の説明ではトリポード型のしゅう動式等速自在継手を例にとったが、バイポード型の場合もトラニオンジャーナルの数が３から２に変わるだけで基本的には上に述べたところと変わらない。

（Ａ）はこの発明の実施例を示すトリポードキットの断面図、（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ部の拡大図である。 図１の実施例におけるトラニオンジャーナルの端面図であって、（Ａ）は２点突起、（Ｂ）は４点突起、（Ｃ）は全周突起の例を示す。 （Ａ）は別の実施例を示すトリポードキットの断面図、（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ部の拡大図である。 図３の実施例におけるトラニオンジャーナルの端面図であって、（Ａ）は２点突起、（Ｂ）は４点突起、（Ｃ）は全周突起の例を示す。 従来のトリポード型等速自在継手の縦断面図である。 図５におけるトリポードキットの拡大図である。 別の従来の技術を示す図６と類似の縦断面図である。

符号の説明

２０ スパイダ（内側継手部材）
２２ ボス部
２４ スプライン孔
２６ トラニオンジャーナル
２８ 軌道
２８ａ，２８ｂ つば
２８ｃ 突起
３０ ローラアセンブリ（トルク伝達要素）
３２ スフェリカルローラ
３４ 針状ころ

Claims (3)

1. 内周の円周方向等分位置に軸方向に延びるトラックを形成した外輪と、円周方向等分位置から半径方向に突出したトラニオンジャーナルを有するスパイダと、各トラニオンジャーナルに回転自在に担持されたローラアセンブリとを備え、前記ローラアセンブリが、外周面が真球状のスフェリカルローラと、前記トラニオンジャーナルと前記スフェリカルローラとの間に配列した複数の針状ころとからなり、前記トラニオンジャーナルの外周に、前記針状ころのための軌道と、前記針状ころの軸方向移動を規制するためのつばが形成してあり、前記トラニオンジャーナルの先端面に塑性加工を施すことにより、前記トラニオンジャーナルの先端外周に前記針状ころの外接円を越える突起が設けてある自在継手。
2. 前記トラニオンジャーナルの数が３である請求項１の自在継手。
3. 前記トラニオンジャーナルの数が２である請求項１の自在継手。

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