JP2010106892A - トリポード型等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の削減を図ることができるトリポード型等速自在継手を提供する。
【解決手段】円周方向に向き合って配置された円筒状のローラ案内面７を有する三つのトラック溝６が形成された外側継手部材１と、半径方向に突出した三つの脚軸９を備えたトラニオン８と、トラック溝６に挿入されたローラ３から構成され、ローラ３がローラ案内面７に沿って外側継手部材１の軸方向に移動可能なトリポード型等速自在継手である。脚軸ピッチ円上における脚軸中心点Ｏ１ａを通る脚軸横断面において、長円形をなす脚軸９の円弧部の外径面の脚軸中心点Ｏ１ａからの寸法が、長軸上から周方向に沿って小さくなる非真円であり、脚軸中心軸Ｏ１を通る脚軸縦断面において、脚軸９の外径面が、脚軸中心点を中心とする円弧面である。
【選択図】図１

Description

本発明はトリポード型等速自在継手に関する。

等速自在継手は、例えば自動車や各種産業機械の動力伝達系において使用されるものであり、自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達する手段として使用される等速自在継手の一種に摺動式等速自在継手がある。この摺動式等速自在継手としては、トリポード型等速自在継手が広く知られている（特許文献１）。

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１１０と内側継手部材としてのトリポード部材１２０と転動体であるローラ１３０とで主要部が構成されている。外輪１１０は一端が開口した有底筒状で、その内周に軸方向に延びる三本のトラック溝１１２が円周方向等間隔に形成されている。トリポード部材１２０は、トラニオン１２２とローラ１３０と複数の針状ころ１４０とを備えている。すなわち、円筒状のボス部１２３から半径方向外方に突出した三本の脚軸１２４を有し、これら脚軸１２４が外輪１１０のトラック溝１１２に挿入され、そのトラック溝１１２と係合してトルク伝達を行う。脚軸１２４には針状ころ１４０を介してローラ１３０が回転自在に外嵌され、このローラ１３０がトラック溝１１２の互いに対向する一対のローラ案内面１１４に沿って転動することで連結二軸間の角度変位と軸方向変位を円滑にする。

脚軸の先端方向では、脚軸先端側に設けられたアウタ・ワッシャ１２５によって位置規制（抜止め）される。脚軸の先端側外径面には周方向溝１２６が形成され、この周方向溝１２６に止め輪（サークリップ）１２７が装着される。サークリップ１２７の内側（脚軸根本側）の脚軸外周面に、前記インナ・ワッシャ１２８が嵌合される。そして、ローラ１３０がローラ案内面１１４に沿って外側継手部材１１０の軸方向に移動する。
特許第３６１５９８７号公報

前記特許文献１に記載のものでは、外側継手部材１１０を除く部品は、ローラ１３０、針状ころ１４０、アウタ・ワッシャ１２５、止め輪１２７、インナ・ワッシャ１２８、トラニオン１２２が使用されている。このため、部品点数が多くなり、コスト高となるという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みて、部品点数の削減を図ることができるトリポード型等速自在継手を提供する。

本発明のトリポード型等速自在継手は、円周方向に向き合って配置された円筒状のローラ案内面を有する三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三つの脚軸を備えたトラニオンと、前記トラック溝に挿入されたローラから構成され、前記ローラが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なトリポード型等速自在継手であって、脚軸ピッチ円上における脚軸中心点を通る脚軸横断面において、長円形をなす脚軸の円弧部の外径面の脚軸中心点からの寸法が、長軸上から周方向に沿って小さくなる非真円であり、脚軸中心軸を通る脚軸縦断面において、脚軸の外径面が、脚軸中心点を中心とする円弧面である。

従来では、外側継手部材とトリポード部材とが作動角をとりつつ回転トルクを伝達する際、脚軸の傾きに伴って各ローラとローラ案内面とが互いに斜交した状態となるので、両者の間に滑りが生じ、各ローラの円滑な転動が妨げられて誘起スラストが大きくなる。また、各ローラとローラ案内面との間の摩擦力によって、外側継手部材とトリポード部材とが軸方向に相対変位する際のスライド抵抗が大きくなる。これに対して、本発明のトリポード型等速自在継手では、脚軸ピッチ円上における脚軸中心点を通る脚軸横断面において、長円形をなす脚軸の円弧部の外径面の脚軸中心点からの寸法が、長軸上から周方向に沿って小さくなる非真円としており、針状ころを省略して脚軸外周面とローラ内径面とが直接接触するようにしている。これにより、脚軸が真円の場合と比較して、負荷点を支点としてローラが揺動し易くしているので、例えば、車両停車時（アイドリング時）にエンジンからドライブシャフトに伝達する継手軸方向に発生する振動を吸収して振動を抑制することができる（スライド抵抗の低減）。また、継手が作動角を取って回転する際、ローラがより転動し易くなることから、継手軸方向に発生する力（誘起スラスト）を低減することができる。なお、スライド抵抗とは、トリポード型等速自在継手のように摺動式継手で、外側継手部材とトリポード部材が互いに摺動する時に発生する軸方向摩擦力の大きさのことをいう。誘起スラストとは、等速自在継手が回転中にある角度でトルクが負荷されたときに、その継手内部の摩擦により発生するスラスト力をいい、トリポード型の場合は、主として三次成分として強く現出する。

また、ローラ及びトラニオンのみでトリポード部材を構成しているので、従来必要としていた針状ころ、アウタ・ワッシャ、止め輪、インナ・ワッシャを省略することができる。

前記脚軸横断面における円弧部の外径面を、脚軸中心からこの円弧部側にずれた点を中心とする円弧面とすることができる。また、前記脚軸横断面における円弧部の外径面を、脚軸中心からこの円弧部側にずれた点を焦点とする楕円面とすることができる。

前記ローラが前記脚軸に対して首振り揺動を可能とすることができる。ここで、首振りとは、脚軸の軸線を含む平面内で脚軸の軸線に対してローラの軸線が傾くことをいう。

脚軸ピッチ円と脚軸中心軸の交点を含みかつ脚軸中心軸に垂直な面において、脚軸とローラの内径面との間の継手軸線方向に隙間を設けることができる。これにより、隙間に潤滑剤が介在することができる。

脚軸中心軸を通る継手軸線と直交する切断面において、ローラの外径面を、脚軸中心からこの外径面側にずれた点を中心とする円弧面とすることができる。継手が角度を付した状態で回転する場合、ローラはトラック案内面上を転がり往復運動する。この際、トラック軸線方向のローラの傾きは、ローラ外径面を円形とすることにより、トルク負荷時は偶力が働いて傾きを自動的に修正することができる。従って、トラックに対して水平を維持して回転することができる。

前記外側継手部材のトラック溝内にローラを水平にガイドするための鍔を設けることができる。これにより、ローラをトラックに対し、強制的に水平に維持することができる。

前記トラニオン脚軸外周面のうち、少なくともローラ内径との接触部分を研削または焼入鋼切削で仕上げることができる。

前記トラニオンの熱処理を、浸炭焼入焼戻しまたは浸炭窒化焼入焼戻しで行うことができる。また、前記トラニオンを、高周波焼入焼戻しにより、少なくとも脚軸付根及び脚軸外周面に硬化層を設けることができる。

本発明では、ローラ及びトラニオンのみでトリポード部材を構成することができるため、部品点数の削減を図ることができて、コストの低減を図ることができる。また、スライド抵抗や誘起スラストを低減することができるため、車体の振動や騒音の発生を抑え、自動車のＮＶＨ特性が優れ、車両の足回りの設計自由度を向上させることができる。

前記脚軸横断面の円弧部を、脚軸中心からこの円弧部側にずれた点を中心とする円弧面としたり、脚軸中心からこの円弧部側にずれた点を焦点とする楕円面としたりすると、確実に非真円形状を形成することができる。

前記ローラが前記脚軸に対して首振り揺動を可能とすると、外側継手部材と内側継手部材とが作動角をとった状態で回転するときに、ローラとローラ案内面とが斜行状態となるのを回避することができる。従って、スライド抵抗等を軽減することができ、ＮＶＨ性能が低下するのを抑制あるいは防止することができる。

脚軸とローラの内径面との間の継手軸線方向に隙間を設けると、隙間に潤滑剤が介在することができて、潤滑性を向上することができる。これにより、ローラが滑らかに転動することができる。

前記ローラの外径面を、脚軸軸線上に中心を有しない円形とすると、トラックに対して水平を維持して回転できるため、ローラの円滑な転動を促すことができ、継手の高寿命化及び車両の低振動化につながる。

前記外側継手部材のトラック溝内にローラを水平にガイドするための鍔を設けると、ローラをトラックに対し、強制的に水平に維持することができるため、一層ローラの円滑な転動を促すことができ、一層継手の高寿命化及び車両の低振動化につながる。

前記トラニオン脚軸外周面のうち、少なくともローラ内径との接触部分を研削または焼入鋼切削で仕上げると、特に焼入鋼切削の場合は、研削に必要な研削油剤を必要としないので、環境面で優れる。

前記トラニオンの熱処理を、浸炭焼入焼戻しまたは浸炭窒化焼入焼戻しで行ったり、高周波焼入焼戻しにより、少なくとも脚軸付根及び脚軸外周面に硬化層を設けたりすると、強度を向上させることができて、長期にわたって安定した機能を発揮することができる。

本発明に係るトリポード型等速自在継手の実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。

本発明の第１実施形態のトリポード型等速自在継手は、図１〜図４に示すように、外側継手部材１と、内側継手部材としてのトリポード部材２と、トルク伝達部材としてのローラ３とを備える。

外側継手部材１は一体に形成されたマウス部とステム部（図示省略）とからなる。マウス部は一端にて開口したカップ状で、図１に示すように、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６が形成してある。マウス部は、横断面で見ると、大径部４ａと小径部４ｂが交互に現れる非円筒形状である。すなわち、マウス部は、大径部４ａと小径部４ｂとを形成することによって、その内周面に、軸方向に延びる３本の前記トラック溝６が形成される。各トラック溝６の円周方向で向き合った側壁にローラ案内面（ローラ摺接面）７、７が形成される。

トリポード部材２はトラニオン８とローラ３とを備える。トラニオン８は、ボス１０と脚軸９とを備え、ボス１０にはシャフト（図示省略）とトルク伝達可能に結合するスプラインまたはセレーション孔１1が形成してある。脚軸９はボス１０の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。この場合、トリポード部材２は、ローラ３及びトラニオン８のみで構成している。

脚軸９は、図１に示す縦断面で見ると、矩形状であり、図２に示す横断面で見ると、長軸が継手の軸線と直交する長円形状である。すなわち、脚軸ピッチ円上における脚軸中心点Ｏ１ａを通る脚軸横断面において、脚軸９の外面は、円弧部９ａと直線部９ｂとから構成される。そして、円弧部９ａの外径面の脚軸中心点Ｏ１ａからの寸法が、長軸上の寸法Ｒ１から周方向に沿って小さくなる非真円としている。この場合、円弧部９ａは、脚軸中心Ｏ１ａからこの円弧部側にずれた点Ｏ２を中心とする円弧面としている。つまり、円弧部９ａは、脚軸中心Ｏ１ａよりも円弧部９ａ側に配置された中心Ｏ２、半径Ｒ２（Ｒ２＜Ｒ１）で描かれる円弧面である。ここで、脚軸ピッチ円とは、３つの脚軸中心Ｏ１ａを通る円をいう。

また、図１に示すように、脚軸中心軸Ｏ１を通る脚軸縦断面において、脚軸９の外径面９ａが、脚軸中心軸上にある脚軸中心点Ｏ１ａを中心とし、半径Ｒ３で描かれる円弧面としている。

脚軸９は、図２に示すように、脚軸ピッチ円と脚軸中心軸Ｏ１との交点を含みかつ脚軸中心軸Ｏ１に垂直な面において、継手の軸線と直交する方向でローラ３の内周面と接触し、継手の軸線方向でローラ３の内周面との間に隙間１６、１６を形成する。前記隙間１６は、横断面において、三日月形状とされている。この隙間１６、１６を設けることで、脚軸外径面９ａとローラ内径間にグリースなどの潤滑剤が介在し易くなり、ローラの円滑な転動が可能となる。しかも、図１に示すように、脚軸外周面９ａが半径Ｒ３で描かれる円弧面であることにより、ローラ３は、脚軸９に対して首振り自在である。ここで、首振りとは、脚軸９の軸線を含む平面内で脚軸９の軸線に対してローラ３の軸線が傾くことをいう。

ローラ３はその外周面１３が凸球面とされたリング状体からなり、脚軸９の外周面に外嵌している。図３に示すように、脚軸中心軸Ｏ１を通る脚軸縦断面において、ローラ３の外周面１３を、脚軸軸線Ｏ１と直交するＹ上で、かつ、脚軸中心点Ｏ１ａからこの外周面側にずれた点Ｏ４を中心とする円弧面としている。すなわち、ローラ３の外周面１３は、中心Ｏ４、半径Ｒ４で描かれる球面、すなわち円環形状としている。継手が角度を付した状態で回転する場合、ローラ３はトラック案内面上を転がり往復運動する。この際、図４に示すように、トラック軸線方向のローラ３の傾きは、ローラ外径を前記のように円環形状とすることにより、トルク負荷時は偶力が働いて傾きを自動的に修正することができる。従って、トラックに対して水平を維持して回転することができる。

前記トラニオン脚軸外周面のうち、少なくともローラ内径との接触部分を研削または焼入鋼切削で仕上げている。ここで、焼入鋼切削とは、熱硬化処理（焼入れ）後に切削することをいう。また、トラニオン８を、高周波焼入焼戻しにより、少なくとも脚軸付根及び脚軸外周面に硬化層を設けている。高周波焼入れとは、焼入用コイルに高周波電流を流すことによって、誘導体（被加工体）の表面部分に誘導電流を生じさせて発熱させ、この熱により被加工体の表面を急速に加熱して焼入れを行う方法である。

従来では、外側継手部材１とトリポード部材２とが作動角をとりつつ回転トルクを伝達する際、脚軸９の傾きに伴って各ローラ３とローラ案内面７とが互いに斜交した状態となるので、両者の間に滑りが生じ、各ローラ３の円滑な転動が妨げられて誘起スラストが大きくなる。また、各ローラ３とローラ案内面７との間の摩擦力によって、外側継手部材１とトリポード部材２とが軸方向に相対変位する際のスライド抵抗が大きくなる。これに対して、本発明では、脚軸ピッチ円上における脚軸中心点を通る脚軸横断面において、長円形をなす脚軸９の円弧部の外径面の脚軸中心点からの寸法が、長軸上から周方向に沿って小さくなる非真円としており、脚軸外周面とローラ内径面とが直接接触するようにしているため、脚軸９が真円の場合と比較して、負荷点を支点としてローラ３が揺動し易くなる。これにより、例えば、車両停車時（アイドリング時）にエンジンからドライブシャフトに伝達する継手軸方向に発生する振動を吸収して振動を抑制することができる（スライド抵抗の低減）。また、継手が作動角を取って回転する際、ローラ３がより転動し易くなることから、継手軸方向に発生する力（誘起スラスト）を低減することができる。なお、スライド抵抗とは、トリポード型等速自在継手のように摺動式継手で、外側継手部材１とトリポード部材２が互いに摺動する時に発生する軸方向摩擦力の大きさのことをいう。誘起スラストとは、等速自在継手が回転中にある角度でトルクが負荷されたときに、その継手内部の摩擦により発生するスラスト力をいい、トリポード型の場合は、主として三次成分として強く現出する。

ローラ３及びトラニオン８のみでトリポード部材２を構成しているため、従来必要としていた針状ころ、アウタ・ワッシャ、止め輪、インナ・ワッシャを省略することができる。

このように、本発明では、ローラ３及びトラニオン８のみでトリポード部材２を構成することができるため、従来必要としていた針状ころ、アウタ・ワッシャ、止め輪、インナ・ワッシャを省略することができる。これにより、部品点数の削減を図ることができて、コストの低減を図ることができる。また、スライド抵抗や誘起スラストを低減することができるため、車体の振動や騒音の発生を抑え、自動車のＮＶＨ特性が優れ、車両の足回りの設計自由度を向上させることができる。

前記脚軸横断面の円弧部９ａを、脚軸中心点Ｏ１ａからこの円弧部側にずれた点Ｏ２を中心とする円弧面とすると、確実に非真円形状を形成することができる。

前記ローラ３が前記脚軸９に対して首振り揺動を可能とすると、外側継手部材１と内側継手部材２とが作動角をとった状態で回転するときに、ローラ３とローラ案内面７とが斜行状態となるのを回避することができる。従って、スライド抵抗等を軽減することができ、ＮＶＨ性能が低下するのを抑制あるいは防止することができる。

脚軸９とローラ３の内径面との間に隙間１６を設けると、隙間１６に潤滑剤が介在することができて、潤滑性を向上することができる。これにより、ローラ３が滑らかに転動することができる。

前記ローラ３の外径面を、脚軸軸線上に中心を有しない円形とすると、トラック６に対して水平を維持して回転できるため、ローラ３の円滑な転動を促すことができ、継手の高寿命化及び車両の低振動化につながる。

前記トラニオン脚軸外周面のうち、少なくともローラ内径との接触部分を研削または焼入鋼切削で仕上げると、特に焼入鋼切削の場合は、研削に必要な研削油剤を必要としないので、環境面で優れる。

前記トラニオン８の熱処理を、高周波焼入焼戻しにより、少なくとも脚軸付根及び脚軸外周面に硬化層を設けると、強度を向上させることができて、長期にわたって安定した機能を発揮することができる。また、浸炭焼入焼戻しまたは浸炭窒化焼入焼戻しで行うこともできる。

図５は、本発明の第２の実施形態を示すローラ３及び脚軸９の横断面図である。脚軸９は、図５に示す横断面で見ると、長軸が継手の軸線と直交する略楕円形状である。すなわち、脚軸ピッチ円上における脚軸中心点Ｏ１ａを通る脚軸横断面において、脚軸９の外面は、円弧部９ａと直線部９ｂとから構成される。そして、円弧部９ａの外径面の脚軸中心点Ｏ１ａからの寸法が、長軸上の寸法Ｒ１から周方向に沿って小さくなる非真円としている。この場合、円弧部９ａは、脚軸中心Ｏ１ａからこの円弧部側にずれた点Ｏ３を焦点とする楕円面としている。つまり、円弧部９ａは、脚軸中心Ｏ１ａから夫々の円弧部９ａ側に焦点Ｏ３が配置される楕円面である。略楕円形状とは、字義通りの楕円形状のほか、一般に卵形、小判形などと称される形状も含まれる。

このように、第２実施形態のトリポード型等速自在継手は、前記第１実施形態のトリポード型等速自在継手と同様の効果を奏する。なお、図５に示すトリポード型等速自在継手において、図１〜図４に示すトリポード型等速自在継手と同様の構成については、図１〜図４と同一符号を付してその説明を省略する。

次に、図６は本発明の第３実施形態のトリポード型等速自在継手の断面図である。この場合、外側継手部材のトラック溝内に鍔１７を設けている。鍔１７は、トラック溝６とローラ案内面７との境界部に、内径側に突出している。この鍔１７が、ローラ３の継手軸心Ｏに対して外径側に当接して、ローラ３をガイドすることができる。これにより、ローラ３をトラック溝６に対して強制的に水平に維持することができる。

このように、第３実施形態のトリポード型等速自在継手は、一層ローラ３の円滑な転動を促すことができ、一層継手の高寿命化及び車両の低振動化につながる。なお、図６に示すトリポード型等速自在継手において、図１〜図５に示すトリポード型等速自在継手と同様の構成については、図１〜図５と同一符号を付してその説明を省略する。

ところで、ローラ３としては、いわゆるダブルローラタイプであってもシングルローラタイプであってもよい。さらに、ローラ３の表面を高周波浸炭焼入れ硬化層としたりすることができる。

本発明の第１実施形態を示すトリポード型等速自在継手の縦断面図である。 前記図１のトリポード型等速自在継手の横断面図である。 前記図１のトリポード型等速自在継手の要部拡大断面図である。 前記図１のトリポード型等速自在継手に使用されるローラの斜視図である。 本発明の第２実施形態を示すトリポード型等速自在継手の横断面図である。 本発明の第３実施形態を示すトリポード型等速自在継手の縦断面図である。 従来のトリポード型等速自在継手の縦断面図である。

符号の説明

１ 外側継手部材
２ トリポード部材
３ ローラ
６ トラック溝
７ ローラ案内面（摺接面）
８ トラニオン
９ 脚軸
Ｏ１ 脚軸中心軸
Ｏ１ａ 脚軸中心

Claims (10)

1. 円周方向に向き合って配置された円筒状のローラ案内面を有する三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三つの脚軸を備えたトラニオンと、前記トラック溝に挿入されたローラから構成され、前記ローラが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なトリポード型等速自在継手であって、
   脚軸ピッチ円上における脚軸中心点を通る脚軸横断面において、長円形をなす脚軸の円弧部の外径面の脚軸中心点からの寸法が、長軸上から周方向に沿って小さくなる非真円であり、
   脚軸中心軸を通る脚軸縦断面において、脚軸の外径面が、脚軸中心点を中心とする円弧面であることを特徴とするトリポード型等速自在継手。
2. 前記脚軸横断面における円弧部の外径面を、脚軸中心からこの円弧部側にずれた点を中心とする円弧面としたことを特徴とする請求項１のトリポード型等速自在継手。
3. 前記脚軸横断面における円弧部の外径面を、脚軸中心からこの円弧部側にずれた点を焦点とする楕円面としたことを特徴とする請求項１のトリポード型等速自在継手。
4. 前記ローラが前記脚軸に対して首振り揺動を可能としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項のトリポード型等速自在継手。
5. 脚軸ピッチ円と脚軸中心軸の交点を含みかつ脚軸中心軸に垂直な面において、脚軸とローラの内径面との間の継手軸線方向に隙間を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項のトリポード型等速自在継手。
6. 脚軸中心軸を通る継手軸線と直交する切断面において、ローラの外径面を、脚軸中心からこの外径面側にずれた点を中心とする円弧面としたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項のトリポード型等速自在継手。
7. 前記外側継手部材のトラック溝内にローラを水平にガイドするための鍔を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項のトリポード型等速自在継手。
8. 前記トラニオン脚軸外周面のうち、少なくともローラ内径との接触部分を研削または焼入鋼切削で仕上げたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項のトリポード型等速自在継手。
9. 前記トラニオンの熱処理が、浸炭焼入焼戻しまたは浸炭窒化焼入焼戻しで行われたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項のトリポード型等速自在継手。
10. 前記トラニオンが、高周波焼入焼戻しにより、少なくとも脚軸付根及び脚軸外周面に硬化層を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項のトリポード型等速自在継手。

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