JP2010156444A - トリポード系ジョイントのハウジング - Google Patents

Abstract

【課題】トリポード系ジョイントを一層軽量にする。
【解決手段】トリポード系ジョイントのハウジング10は、カップ部12とステム部18とからなり、カップ部12は、鉄鋼材料でできた本体12aと、本体12aの外周にかぶせた非鉄材料でできたスリーブ12bを具備し、本体12aは、軸心部分に位置し端面に開口した中空部と、円周方向に等間隔に配置した軸心と平行な部分円筒状のトラック溝14を有し、トラック溝14はカップ部12の端面に開口し、かつ、中空部からカップ部12の外周面まで半径方向に貫通している。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動車や各種産業機械の動力伝達装置に使用されるトリポード系ジョイントのハウジングに関する。

等速ジョイントは、外側継手部材を原動軸または従動軸と接続し、内側継手部材を従動軸または原動軸と接続し、両者間にトルク伝達部材を介在させてある。そして、原動軸と従動軸が角度をなした状態でもトルクを伝達できるようにしたもので、角度変位のみが可能な固定式と、角度変位だけでなく軸方向変位（プランジング）も可能なしゅう動式とに大別される。

前輪駆動車や独立懸架方式の後輪駆動車の駆動軸にはしゅう動式等速ジョイントが用いられている。しゅう動式等速ジョイントに属するトリポード型等速ジョイントは、図７に示すように、外側継手部材としてのハウジング１１０と、内側継手部材としてのトリポード１２０と、トルク伝達部材としてのスフェリカルローラ１３０を主要な構成要素としている。

図８に示すように、ハウジング１１０はカップ部１１２とステム部１１８とからなり、ステム部１１８に形成したスプライン（またはセレーション。以下同じ。）軸部で原動軸または従動軸とトルク伝達可能に接続するようになっている。カップ部１１２は、ステム部１１８とは反対側の端面に開口した文字どおりのカップ状で、その内周に、軸線と平行な３本のトラック溝１１４が円周方向に等間隔に形成してある。各トラック溝１１４の両側壁はローラ案内面１１６となる。

トリポード１２０はボス１２２と３本のトラニオン１２６とからなり、ボス１２２に形成したスプライン孔１２４で従動軸または原動軸とトルク伝達可能に接続するようになっている。３本のトラニオン１２６はボス１２２の円周方向に等間隔に配置してあり、それぞれボス１２２から半径方向に突出している。各トラニオン１２６は円筒形状で、先端付近に輪溝１２８が形成してある。

各トラニオン１２６にスフェリカルローラ１３０が取り付けてある。スフェリカルローラ１３０とトラニオン１２６との間には複数の針状ころ１３２が総ころ状態で介在させてある。したがって、スフェリカルローラ１３０はトラニオン１２６に対して回転自在である。針状ころ１３２の軸方向の両端側にインナ・ワッシャ１３４とアウタ・ワッシャ１３６が配置してある。インナ・ワッシャ１３４はトラニオン１２６の付け根の肩に着座している。トラニオン１２６の輪溝１２８にサークリップ１３８が装着してあり、トラニオン１２６の先端側へのアウタ・ワッシャ１３６の移動を規制する。したがって、針状ころ１３２のトラニオン１２６の先端側への移動が規制される（抜止め）。

作動角をとった状態でトルクを伝達するとき、スフェリカルローラがローラ案内面に沿ってハウジングの軸線方向に転動することで、しゅう動式等速ジョイントが成り立っている。

上記ハウジング１１０がクローズドエンドタイプと呼ばれるのに対して、特許文献２にはいわゆるオープンタイプのハウジングを使用したトリポード型ジョイントが記載されている。オープンタイプのハウジングは、トラック溝がハウジングの外周面に開口した３弁の花冠状で、そのような形状からチューリップと呼ばれることもある。

特許第３６１５９８７号公報 特開昭６２−０５８４０３号公報

一般に、ハウジング１１０には高周波焼入れに適した高炭素鋼が用いられ、トリポードキット（１２０、１３０等）を収容する部分は鋼一体型のクローズドエンドタイプのカップ形状となっている（図８参照）。また、ハウジング１１０のカップ部１１２は、外周の、トラック溝間の部分の余肉を除去して３弁の花冠状の断面形状とすることで軽量化が行なわれている。しかし、近年、地球温暖化対策として、ＣＯ_２の排出量の削減が叫ばれており、更なる軽量化が必要とされている。
そこで、この更なる軽量化を図ることがこの発明の目的である。

この発明は、ハウジングのカップ部をオープンタイプのチューリップ形状とし、その外周を軽量材でできたスリーブで覆ったコンポジットハウジングとすることによって課題を解決したものである。

すなわち、この発明のトリポード系ジョイントのハウジングは、 カップ部とステム部とからなる鉄鋼材料でできた本体と、カップ部の外周にかぶせた非鉄材料でできたスリーブを具備し、カップ部は、軸心部分に位置し端面に開口した中空部と、円周方向に等間隔に配置した軸心と平行な部分円筒状のトラック溝を有し、トラック溝はカップの端面に開口し、かつ、中空部からカップ部の外周面まで半径方向に貫通していることを特徴とするものである。

オープンタイプのハウジングと非鉄材料製のスリーブとを組み合わせたコンポジットハウジングとすることにより、ハウジングのカップ部の外周部分を非鉄材料に置換した軽量コンポジットハウジングが実現する。

ここで、スリーブを構成する非鉄材料とは、本体を構成する鉄鋼材料よりも比重が小さい材料を意味する（請求項２）。例えば、プラスチック、アルミニウム、マグネシウム等が挙げられる。ちなみに、炭素鋼の比重は約７．８であるのに対して、プラスチック、アルミニウム、マグネシウムの比重は２以下である。

本体の外周面およびスリーブの内周面の断面形状を円形とし、互いにはめ合わせるようにしてもよい（請求項３）。あるいは、本体の外周面およびスリーブの内周面の断面形状は、円弧とストレートを組み合わせたおむすび形状とすることもできる（請求項４）。本体の外周面のうちのストレート部分は、本体の外周の肉を落とすことによって形成するため、より一層の軽量化に寄与する。また、おむすび形状は、回り止めにも寄与する。

ハウジングのカップ部とスリーブは、圧入、接着、レーザー接合等々の既知の結合手段のなかから選択したものを、単独で、または適当な組み合わせで、採用することにより、一体化させることができる。この場合、カップ部内に充填したグリースの漏れを防止するためのＯリングその他の密封装置を使用しなくてもよい。

接着剤による結合は（請求項５）、カップ部とスリーブを結合するための簡便な手段といえる。

カップ部とスリーブをスプラインにより結合してもよい（請求項６）。すでに述べたとおり、スプラインというときはセレーションも含むものとする。スプラインは強力な回り止め手段となるが、スライドスプラインの例のように、軸方向には相対移動を許容するものもある。したがって、本体とスリーブの結合手段としてスプラインを単独で利用する場合、スプライン歯間に締め代を与えて抜け止めを図る方法や、本体のみにスプライン加工を施し、スプライン加工を施していないスリーブ内径に圧入する方法（以降、“プレスカット”という。）を行なうのがよい。

カップ部とスリーブを接着剤とスプラインにより結合してもよい（請求項７）。接着材を併用することで、より強固な結合が得られる。

カップ部とスリーブをレーザー接合により結合してもよい（請求項８）。例えば、プラスチックと金属をレーザー光により接合する“レーザーＬＡＭＰ接合”があるが、これは接着剤による接合と異なり乾燥状態での接合であり、また、インラインでの自動化が容易であるため生産性に優れた結合と言える。

スリーブを構成する非鉄材料として繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を採用することができる（請求項９）。ＦＲＰは鉄鋼材に比べて軽量でありながら十分な強度を有するため、軽量化におおいに寄与する。ＦＲＰにはガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）や炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等も含まれる。

この発明のトリポード系ジョイントのハウジングは、その内部に収容する内側継手部材の構成を問うことなく種々のタイプのトリポード系ジョイントに適用することができる。また、トリポード型ジョイントのほか、バイポッド型ジョイントにも同様に適用することができる。

この発明によれば、トリポード系ジョイントのハウジングのカップ部をオープンタイプのチューリップ形状とし、その外周部分を軽量材で構成したコンポジットハウジングとしたことにより、軽量化を達成することができる。
また、この発明のトリポード系等速自在継手を自動車の動力伝達装置に使用することにより、自動車の燃費削減に寄与することができる。

（Ａ）は第１の実施例を示すトリポード型ジョイントのハウジングの縦断面図、（Ｂ）は横断面図である。 （Ａ）は図１におけるハウジング本体の縦断面図、（Ｂ）は端面図である。 （Ａ）は図１におけるスリーブの縦断面図、（Ｂ）は端面図である。 （Ａ）は第２の実施例を示すトリポード型ジョイントのハウジングの縦断面図、（Ｂ）は横断面図である。 （Ａ）は第３の実施例を示すトリポード型ジョイントのハウジングの縦断面図、（Ｂ）は横断面図である。 図５（Ｂ）の部分拡大図である。 （Ａ）は従来例を示すトリポード型ジョイントの縦断面図、（Ｂ）は横断面図である。 （Ａ）は図６におけるハウジングの縦断面図、（Ｂ）は横断面図である。 別の従来例を示すトリポード型ジョイントの横断面図である。 さらに別の従来例を示すトリポード型ジョイントの横断面図である。 （Ａ）はさらに別の従来例を示すトリポード型ジョイントの横断面図、（Ｂ）はトラニオン軸線に垂直な部分断面図である。 （Ａ）はさらに別の従来例を示すトリポード型ジョイントの横断面図、（Ｂ）はトラニオン軸線に垂直な部分断面図である。

以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。ここではトリポード型等速ジョイントのハウジングを例にとって説明する。

図１に示すように、ハウジング１０は、カップ部１２とステム部１８とからなり、ステム部１８に形成したスプライン軸部で原動軸または従動軸とトルク伝達可能に接続するようになっている。カップ部１２は本体１２ａとスリーブ１２ｂとで構成されている。そして、スリーブ１２ｂは本体１２ａの外側にあって、カップ部１２の外周部分を構成している。

図２に示すように、カップ部１２は、ステム部１８とは反対側の端面に開口した文字どおりのカップ状で、その内側に、３本のトラック溝１４がマウス部１２の円周方向に等間隔に形成してある。各トラック溝１４の両側壁にローラ案内面１６が形成してある。各トラック溝１４はカップ部１２の軸線と平行な部分円筒状である。したがって、ローラ案内面１６は円筒面の一部であり、カップ部１２の軸線に垂直な断面は真円の一部である。

本体１２ａの材料は、ローラ案内面１６に表面硬化熱処理を施す必要があることから、従来と同様、一般的に炭素鋼を採用する。なお、カップ部１２の本体１２ａとステム部１８は一体であることから、本体１２ａとステム部１８部は同じ材料で構成される。

図３に示すように、スリーブ１２ｂは円筒形状で、円筒形の内周面で本体１２ａの外周面とはまり合う。ここでは外周面も円筒形で、本体の開口端部側に対応する位置にブーツを取り付けるためのブーツ溝が形成してある。スリーブ１２ｂの外周面が円筒形状であると、ブーツの取付け部も円筒形状でよいので、ブーツの製造が容易であり、かつ、シール性を確保するのも容易である。

スリーブ１２ｂの材料は本体の材料よりも比重が小さいものを採用する。具体例を挙げるならば、プラスチック、アルミニウム、マグネシウム等である。プラスチック、アルミニウム、マグネシウムの比重は２以下である。これに対して炭素鋼の比重は約７．８である。

また、スリーブ１２ｂを構成する非鉄材としてはＦＲＰ（繊維強化プラスチック）を採用してもよい。補強材としてガラス繊維を添加したＧＦＲＰ、炭素繊維を添加したＣＦＲＰを採用することもできる。

図２（Ｂ）に示すように、本体１２ａの外周面の横断面は円形である。もっとも、トラック溝１６に対応する部分には外周面は存在しない（オープンタイプ）。一方、図３（Ｂ）に示すように、スリーブ１２ｂの内周面の横断面も円形である。そして、本体１２ａとスリーブ１２ｂは適当なはめあい、例えば圧入（タイトフィット）によりはめ合わせる。

図４に示す実施例は、本体１２ａの外周面およびスリーブ１２ｂの内周面の断面形状を、円弧とストレートを組み合わせたおむすび形状としたものである。この場合、ブーツの取付け部の内周面をスリーブ１２ｂの外周面に合わせておむすび形状とする必要がある。

本体１２ａとスリーブ１２ｂは、両者のタイトフィッティングに加えて、あるいはそれに代えて、既知の結合手段を適宜選択して採用することができる。具体例としては、接着剤、スプライン、接着剤とスプライン、溶着などが挙げられる。

図５は、本体１２ａとスリーブ１２ｂをスプラインにより結合した例である。本体１２ａの外周面に雄スプラインを形成し、スリーブ１２ｂの内周面に雌スプラインを形成する。スプライン歯に締め代を与えることによって軸方向の抜け止めをすることができる。また、プレスカットによっても軸方向の抜け止めをすることができる。更に、上述のとおり、接着剤を併用することでより強固な結合が得られる。

ここに述べたトリポード系ジョイントのハウジングは、その内部に収容する内側継手部材の構成を問うことなく種々のタイプのトリポード系ジョイントに適用することができる。たとえば、トリポード型ジョイントのほか、バイポッド型ジョイントにも同様に適用することができる。また、トリポード型ジョイントであっても、図７に示した単一のスフェリカルローラを用いたもののほか、図９〜図１２に示すような種々タイプにも同様に適用することができる。

図９は、ローラの外周にフリーリングを配置したものである（特開平０３−００１５２８号公報参照）。

図１０は、上記フリーリングの外周面形状とローラ案内面の形状を変更して改良したものである（特開２０００−１３６８３０号公報参照）。

図１１は、トラニオンの横断面を楕円形状とし、その外周に、複数の針状ころを介して相対回転自在のリングとローラとからなるローラアセンブリを配置したものである（特開２００２−１９５２８５号公報参照）。

図１２は、トラニオンの外周面を部分球面状とし、その外周に、複数の針状ころを介して相対回転自在のリングとローラを配置したものである（特開２００２−１９５２８５号公報の図１１参照）。

１０ ハウジング（外側継手部材）
１２ カップ部
１２ａ 本体
１２ｂ スリーブ
１４ トラック溝
１６ ローラ案内面
１８ ステム部

Claims (9)

1. カップ部とステム部とからなる鉄鋼材料でできた本体と、カップ部の外周にかぶせた非鉄材料でできたスリーブを具備し、
   カップ部は、軸心部分に位置し端面に開口した中空部と、円周方向に等間隔に配置した軸心と平行な部分円筒状のトラック溝を有し、
   トラック溝はカップの端面に開口し、かつ、前記中空部からカップ部の外周面まで半径方向に貫通しているトリポード系ジョイントのハウジング。
2. 前記スリーブの材料は前記本体の材料よりも比重が小さい請求項１のトリポード系ジョイントのハウジング。
3. 前記本体の外周面および前記スリーブの内周面の断面形状は円形である請求項１または２のトリポード系ジョイントのハウジング。
4. 前記本体の外周面および前記スリーブの内周面の断面形状は、円弧とストレートを組み合わせたおむすび形状である請求項１または２のトリポード系ジョイントのハウジング。
5. 前記本体と前記スリーブを接着剤により結合した請求項１または２のトリポード系ジョイントのハウジング。
6. 前記本体と前記スリーブをスプラインにより結合した請求項１または２のトリポード系ジョイントのハウジング。
7. 前記本体と前記スリーブを接着剤とスプラインにより結合した請求項１または２のトリポード系ジョイントのハウジング。
8. 前記本体と前記スリーブをレーザー接合により結合した請求項１または２のトリポード系ジョイントのハウジング。
9. 前記スリーブを構成する材料は繊維強化プラスチックである請求項１から８のいずれか１項のトリポード系ジョイントのハウジング。

Images