JP2009058076A - トリポード型等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】リテーナと止め輪を使用することなく、脚軸だけで針状ころの位置規制をして偏摩耗を防止する。
【解決手段】トリポード型等速自在継手は、内周の円周方向三等分位置に軸線方向に延びるトラック溝14を形成し、各トラック溝14の両側壁にローラ案内面16を形成した外輪10と、円周方向三等分位置から半径方向に突出した脚軸26を有するトラニオン20と、脚軸26に回転自在に支持され、トラック溝14内でローラ案内面16に沿って転動しながら外輪10の軸方向に移動可能なローラ30と、脚軸26とローラ30との間に介在させた複数の針状ころ32とを有し、脚軸26の外周面に針状ころ32が転走する軌道溝40が形成してあり、軌道溝40の幅中心とローラ案内面16の幅中心とが一致させてある。
【選択図】図１

Description

この発明はトリポード型等速自在継手に関し、自動車や各種産業機械の動力伝達装置に利用することができる。

トリポード型等速自在継手は角度変位だけでなく軸方向変位も可能なしゅう動式等速自在継手の一種で、図１０に示すように、外側継手部材としての外輪１０と、内側継手部材としてのトラニオン２０と、トルク伝達要素としてのローラ３０を主要な構成要素としている（特許文献１参照）。外輪１０は、内周の円周方向三等分位置に軸方向に延びるトラック溝１４が形成してあり、トラニオン２０は円周方向三等分位置に半径方向に突出した脚軸２６が形成してある。各脚軸２６に針状ころ３２を介して回転自在にローラ３０が取り付けてある。ローラ３０は外輪１０のトラック溝１４に収容される。

針状ころ３２は脚軸２６とローラ３０との間に総ころ状態で介在させてあり、トラニオン２０の半径方向で見た外側の端面にてアウタ・ワッシャまたはリテーナ３４と接し、反対側の端面にてインナ・ワッシャ３８と接する。インナ・ワッシャ３８は、脚軸２６の付け根とトラニオン２０のボス部２２との境目に形成した段部に着座させてある。
リテーナ３４は脚軸２６の輪溝２８に装着した止め輪３６によって軸方向移動を規制されているため、結局、針状ころ３２も軸方向移動を規制される。すなわち、脚軸２６の付け根側に向かう動きに関しては脚軸２６の付け根の段部およびインナ・ワッシャ３８で位置規制をし、脚軸２６の先端側に向かう動きに関してはリテーナ３４で位置規制すなわち抜け止めをする。リテーナ３４は、脚軸２６の半径方向に延びた円盤部３４ａと、脚軸２６の軸線方向に延びた円筒部３４ｂとからなる。リテーナ３４の円筒部３４ｂの外径はローラ３０の内径よりも小さく、トラニオン２０の半径方向で見て外側の端部３４ｃでローラ３０の内径よりも大径に拡大している。したがって、ローラ３０は脚軸２６の軸線方向に一定範囲にわたり移動することができる。
特許第３６１５９８７号公報

述べたように、従来のトリポード型等速自在継手は脚軸２６の先端側に取り付けたリテーナ３４と止め輪３６によって針状ころ３２の飛び出しを防止するようになっている。継手が作動角をとった状態では、継手の回転に伴いローラ３０に対して脚軸２６が相対的に軸方向移動するため、針状ころ３２の軸方向の位置規制が必要である。しかし、リテーナ３４と止め輪３６による位置規制ではこれらの部品のコストに加えて脚軸２２に輪溝２８を形成するための加工コストがかかるため、総じてコストが嵩む。
また、前述のように継手の回転に伴いローラ３０が脚軸２６の軸方向に移動するが、その移動量は作動角が大きいほど大きくなることから、脚軸２６の偏摩耗を防止するためには、ローラ案内面１６に対する針状ころ３２の位置を常用作動角に適した設定とする必要がある。

そこで、この発明の目的は、リテーナと止め輪を使用することなく、脚軸だけで針状ころの位置規制をして偏摩耗を防止することにある。

この発明のトリポード系等速自在継手は、内周の円周方向三等分位置に軸線方向に延びるトラック溝を形成し、各トラック溝の両側壁にローラ案内面を形成した外輪と、円周方向三等分位置から半径方向に突出した脚軸を有するトラニオンと、前記脚軸に回転自在に支持され、前記トラック溝内で前記ローラ案内面に沿って転動しながら外輪軸方向に移動可能なローラと、前記脚軸と前記ローラとの間に介在させた複数の針状ころとを有するトリポード型等速自在継手において、前記脚軸の外周面に前記針状ころが転走する軌道溝を形成するとともに、前記軌道溝の幅中心と前記ローラ案内面の幅中心とを一致させたことを特徴とするものである。

この発明によれば、脚軸の外周面の軌道溝に針状ころを収容するため、軌道溝の両側壁が針状ころの軸方向の位置規制部となり、継手が作動角をとった状態で脚軸がローラに対して相対的に移動しても針状ころの飛び出しを防止することができる。
さらに、軌道溝の幅中心をローラ案内面の幅中心と一致させることで、とくに常用作動角が小さい場合（たとえば６°以下）に、継手回転中、軌道溝の幅方向のほぼ中心部付近に荷重が負荷されることになり、脚軸の偏摩耗を防ぐことが可能となる。

以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。
まず、図１０に従ってトリポード型等速自在継手の基本的構成について述べる。トリポード型等速自在継手は、外側継手部材としての外輪１０と、内側継手部材としてのトラニオン２０と、トルク伝達要素としてのローラ３０とを主要な構成要素としている。

外輪１０はマウス部１２とステム部１８とからなり（図１０（Ａ））、ステム部のスプライン（またはセレーション。以下、同じ。）軸部で、連結すべき２軸のうちの一方とトルク伝達可能に接続するようになっている。マウス部１２はカップ状で、内周の円周方向三等分位置に軸方向に延びるトラック溝１４が形成してある（図１０（Ｂ））。

トラニオン２０はボス部２２と脚軸２６とからなり、ボス部２２の軸心部分に形成したスプライン孔２４で、連結すべき２軸のうちのもう一方とトルク伝達可能に接続するようになっている。脚軸２６はボス部２２の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。各脚軸２６には転動体としての針状ころ３２を介して回転自在にローラ３０が支持されている。

ローラ３０は外輪１０のトラック溝１４に収容され、外輪１０の軸方向に移動することができる。そして、継手が作動角をとった状態でトルクを伝達するとき、ローラ３０は脚軸２６のまわりを自転しながら外輪１０の軸方向に往復移動する。トラック溝１４の両側の側壁はローラ３０が転動するときの案内面１６となる。このローラ案内面１６は、横断面（図１０（Ｂ））で見て、凹円弧またはゴシックアーチ形状で、ローラ３０の外周面は円弧形状である。

ここで、図１を参照して実施例について述べると、各脚軸２６は円筒形状で、外周面に軌道溝４０が形成してある。軌道溝４０は底面４２と両側壁４４，４６を有している。針状ころ３２は脚軸２６の軌道溝４０に総ころ状態で配列してあり、軌道溝４０の底面４２を転走する。この軌道溝４０の底面４２が針状ころ３２の内側軌道面となり、ローラ３０の内周面が針状ころ３２の外側軌道面となる。軌道溝４０の両側壁４４，４６は、針状ころ３２の端面と干渉して、針状ころ３２の軸方向の位置規制をする。

図１に一点鎖線で示すように、軌道溝４０の幅中心とローラ案内面１６の幅中心が一致させてある。なお、図１（Ａ）は脚軸２６の根元に段部２５（図２参照）を形成した例、図１（Ｂ）はそのような段部がない例を示している。以下に述べる実施例でも、脚軸２６の根元に段部２５があるものとないものの両方が可能である。

トリポード型等速自在継手が作動角をとった状態でトルクを伝達するとき、ローラ３０はトラック溝１４内を外輪１０の軸方向に往復移動し、その間に、脚軸２６とローラ３０の間で相対的な軸方向移動を繰り返す。その相対移動は、針状ころ３２とローラ３０の内周面との間のすべりによって吸収される。相対移動の量は、外輪１０の半径方向外側への移動よりも半径方向内側への移動の方が大きい。この移動量は作動角に比例して大きくなる。常用作動角が大きい場合、移動量に合わせて軌道溝４０の幅中心をローラ案内面の幅中心に対して脚軸２６の先端側へオフセットさせることが効果的である。しかし、継手作動角が比較的小さい、たとえば６°以下の場合、移動量も極めて小さい。したがって、この場合、図１に示すように軌道溝４０の幅中心とローラ案内面１６の幅中心を一致させることにより、軌道溝４０の偏摩耗を防ぐことが可能となる。

針状ころ３２が軌道溝４０内に整列保持されることを補助するため、半固体潤滑剤または固体潤滑剤を塗布する。ローラ３０を取り外した状態のトリポードキットを示す図１（Ｃ）において、斜線部分が潤滑剤を表している。半固体潤滑剤または固体潤滑剤は、ちょう度が０号、１号または２号である。ちょう度は潤滑剤の固さをあらわすもので、ＪＩＳ Ｋ ２２２０ ５．３によれば、次の０００号から６号までの９段階に区分されている。０００号：半流動体、００号：半流動体、０号：軟質、１号：軟質、２号：やや軟質、３号：普通、４号：やや硬質、５号：硬質、６号：固体。針状ころが軌道溝内に整列保持されることを補助する上で、潤滑剤のちょう度は０号、１号または２号が好ましい。

半固体潤滑剤または固体潤滑剤の具体例としては、グリース、発泡樹脂、プラスチックグリースが挙げられる。周知のとおり、グリースは基油に増ちょう剤を分散させて半固体または固体状にしたものである。発泡樹脂は、発泡したＰＥＴ潤滑剤などであり、たとえば１重量部のＰＥＴ発泡潤滑剤を９９重量部の蒸留水と攪拌して泡立てることにより剛性気泡にしたものである。プラスチックグリースは、たとえばポリエチレン１〜９５重量％、好ましくは３０重量％以上と、石鹸または非石鹸増ちょうの潤滑グリース９９〜５重量％との混合物を加熱して固形化したものである。プラスチックグリースは「ポリルーブ」（登録商標）の名で上市されているものもある。

図２に示すように、脚軸２６の軌道溝４０の深さｄは、針状ころ３２の直径の１０％以上５０％以下とするのが好ましい。軌道溝４０の深さｄが針状ころ３２の直径の１０％未満の場合、軌道溝４０の側壁４４，４６と針状ころ３２との接触面積が少なすぎて針状ころ３２の軸方向の位置規制をするには不十分である。軌道溝４０の深さｄが針状ころ３２の直径の５０％を越えると、軌道溝４０の側壁４４，４６と針状ころ３２の端面との接触面積が大きくなりすぎて摩擦ロスや発熱が顕著になる。

トラニオン２０の脚軸２６は、軌道溝４０を除いて、鍛造肌あるいは冷間鍛造肌のままとしてもよい。脚軸２６で寸法精度が要求されるのは軌道溝４０であり、それ以外はそれほど高い寸法精度は要求されない。したがって、軌道溝４０以外の脚軸表面を鍛造肌ないし冷間鍛造肌のままとすることにより、トリポード型等速自在継手の製造コストの低減を図ることができる。

あるいは、トラニオン２０の脚軸２６を、軌道溝４０を含めて、焼入れ鋼切削加工または総形研削加工を施してもよい。この場合、図３に示すように、針状ころ３２の端面の丸みを付けた角部分を軌道溝２８の側壁４４に当てることで針状ころ３２を軸方向に位置規制する。

図４に示す実施例は、脚軸２６の軌道溝４０の両側壁４４，４６をテーパ状に傾斜させたものである。側壁４４，４６をテーパ状に広げることによって、図４（Ｂ）に示すように、側壁４４，４６に対して針状ころ３２の端面の中心付近が当接するのを防止することができる。これにより、針状ころ３２のスキューを防止し、針状ころ３２の回転挙動を安定させることができる。

図５に示す実施例は、脚軸２６の軌道溝４０の底面４２およびローラ３０の内周面に、断面凸円弧状のクラウニングを形成したものである。これにより、継手低作動角側においてローラ３０が揺動自在により低作動角側ＮＶＨ特性を向上させることができる。なお、クラウニングは脚軸２６の軌道溝２８またはローラ３０の内周面のどちらか一方だけに形成してもよい。

図６に示す実施例は、脚軸２６の先端にキャップ５０を取り付けたものである。キャップ５０は軸部５２と円盤部５４とからなり、ローラ３０の抜け止め用であることから円盤部５４の外径はローラ３０の内径よりも大きくしてある。キャップ５０の固定構造は種々考えられるが、たとえば、軸部５２を脚軸２６の先端面に形成した穴４８に嵌め込むようにしてもよい。また、軸部５２を穴４８に圧入してもよい。あるいはまた、軸部５２におねじを、穴４８にめねじを切って、ねじで締結する構造とすることもできる。キャップ５０はたとえば鋼または樹脂製とするほか、所定の強度を満足するその他の材料を採用することも可能である。

図７に示す実施例は、脚軸２６の軌道溝４０の脚軸先端側にスリット付きワッシャ５６を装着して、針状ころ３２およびローラ３０の抜け止めをしたものである。この場合、ワッシャ５６は弾性変形を利用して拡径させた状態で軌道溝４０にはめ込む。ワッシャ５６の外径は軌道溝４０に配列した針状ころ３２の外接円径より大きい。ワッシャ５６の形状は種々採用可能であるが、図７（Ａ）はやや大きく張り出すとともに外径側を脚軸先端側に傾斜させた例を示し、図７（Ｂ）は半径方向に短く張り出した例を示している。

図８に示す実施例は、脚軸２６の軌道溝４０の底面４２に、断面凹円弧状のクラウニングを形成し、ローラ３０の内周面に断面凸円弧状のクラウニングを形成したものである。クラウニングの程度（曲率半径）は、継手作動角の低作動角側において針状ころ３２が脚軸２６の外周面すなわち軌道溝４０の底面４２と線接触する程度が好ましい。これにより、継手低作動角側において、針状ころ３２のスキューを積極的に誘起して面圧低減と寿命増大を図ることができる。ローラ３０の内周面にはクラウニングを形成せず、脚軸２６の軌道溝４０の底面４２にだけクラウニングを形成してもよい。

図９に示す実施例は、脚軸２６の軌道溝４０の幅すなわち軌道溝４０の両側壁４４，４６の間隔を、針状ころ３２を軌道溝４０に収容した状態で針状ころ３２の両端と軌道溝４０の側壁４４，４６との間に存在する軸方向すきまａ，ｂの合計（ａ＋ｂ）が、継手の常用作動角において脚軸２６が外輪１０の半径方向にシフト（脚軸の軸方向の移動）する際の最大シフト量よりも大きくなるように設定したものである。この場合、針状ころ３２が軸方向に移動できる量は、継手の常用作動角において脚軸２６がローラ３０に対してシフトする際の最大シフト量よりも大きくなる。したがって、針状ころ３２の端部が軌道溝４０の側壁４４，４６と接触する回数が大幅に減少し、針状ころ３２の回転挙動が安定するため、当該等速自在継手を搭載した自動車のＮＶＨ性能の向上に寄与する。

（Ａ）（Ｂ）は実施例を示すトリポード型等速自在継手の部分横断面図、（Ｃ）はローラを取り外した状態のトリポードキットの部分拡大図である。 脚軸の部分拡大図である。 脚軸の部分拡大図である。 （Ａ）は脚軸の部分拡大図、（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ部拡大断面図である。 トリポードキットの部分拡大断面図である。 トリポードキットの部分拡大断面図である。 （Ａ）（Ｂ）は抜け止め用のスリット付きワッシャを使用した実施例を示すトリポードキットの断面図である。 クラウニングを形成した実施例を示すトリポードキットの部分断面図である。 軌道溝に針状ころを配置した脚軸の部分拡大図である。 従来のトリポード型等速自在継手を示し、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は横断面図、（Ｃ）は図１０（Ｂ）の部分拡大図である。

符号の説明

１０ 外輪（外側継手部材）
１２ マウス部
１４ 内周面
１６ トラック溝
１８ ステム部
２０ トラニオン（内側継手部材）
２２ ボス部
２４ スプライン孔
２５ 段部
２６ 脚軸
４０ 軌道溝
４２ 底面
４４ 側壁
４６ 側壁
４８ 穴
３０ ローラ（トルク伝達要素）
３２ 針状ころ（転動体）
５０ キャップ
５２ 軸部
５４ 円盤部
５６ スリット付きワッシャ

Claims (8)

1. 内周の円周方向三等分位置に軸線方向に延びるトラック溝を形成し、各トラック溝の両側壁にローラ案内面を形成した外輪と、
   円周方向三等分位置から半径方向に突出した脚軸を有するトラニオンと、
   前記脚軸に回転自在に支持され、前記トラック溝内で前記ローラ案内面に沿って転動しながら外輪軸方向に移動可能なローラと、
   前記脚軸と前記ローラとの間に介在させた複数の針状ころと
   を有するトリポード型等速自在継手において、前記脚軸の外周面に前記針状ころが転走する軌道溝を形成するとともに、前記軌道溝の幅中心と前記ローラ案内面の幅中心とを一致させたトリポード型等速自在継手。
2. 前記トラニオンの前記軌道溝部を除いた表面が鍛造肌である請求項１のトリポード型等速自在継手。
3. 前記脚軸が、前記軌道溝を含めて焼入れ鋼切削加工または総形研削加工してある請求項１のトリポード型等速自在継手。
4. 前記軌道溝の両側壁がテーパ状に広がっている請求項１のトリポード型等速自在継手。
5. 前記軌道溝の底面もしくは前記ローラの内周面または両者に、断面凸円弧状のクラウニングを形成した請求項１のトリポード型等速自在継手。
6. 前記脚軸に前記ローラの内径より大径のキャップを取り付けた請求項１のトリポード型等速自在継手。
7. 前記軌道溝の底面に断面凹円弧状のクラウニングを形成した請求項１のトリポード型等速自在継手。
8. 前記軌道溝の幅を、前記針状ころの両端と前記軌道溝の両側壁との間に存在する軸方向すきまの合計が、継手の常用作動角において前記脚軸が前記外輪の半径方向にシフトする際の最大シフト量よりも大きくなるように設定した請求項１のトリポード型等速自在継手。

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