JP2012067819A - 摺動式等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】摺動式等速自在継手において、ばね受け部材のサイズをできるだけ小さく保つことができ、また作動角が高角度になった場合でもばね受け部材がコイルばねから脱落するおそれのない摺動式等速自在継手を提供する。
【解決手段】内部に中間軸１３を付勢するためのコイルばね１４を収納した摺動式等速自在継手において、前記コイルばね１４の一端部を支持するばね受け部材１５の周縁部３４の内面に前記コイルばね１４と係合してその抜け出しを防止する螺旋状の係合溝４０を設けた構成とした。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動車や各種産業機械等の動力伝達装置に使用される等速自在継手に関し、特に摺動式等速自在継手に関するものである。

自動車のデファレンシャルギヤと左右の車輪との間の各駆動軸にそれぞれ中間軸を挟んで一対の摺動式等速自在継手を介在した駆動力伝達構造が知られている（特許文献１、同２）。この場合の摺動式等速自在継手において、中間軸は軸方向への変位によって位置が定まらないため、中間軸の他端部が他方の等速自在継手の外側継手部材の内端面に当たって異音や振動を発生させる可能性がある。

その異音や振動の発生を防止するために、一方の等速自在継手の外側継手部材の内端と当該中間軸の他端部との間にコイルばねを圧縮状態に介在し、中間軸を前記他方の等速自在継手の方向に付勢し、その中間軸の他端部を外側継手部材の内端面に設けたばね受け部材に押し当てる構成が採られる。

図４は、このようなコイルばねを介在した従来のトリポード型の摺動式等速自在継手であり、作動角が０°の場合を示している。この等速自在継手は、外側継手部材１１、内側継手部材１２、中間軸１３、コイルばね１４及びばね受け部材１５の組合せによって構成される。中間軸１３は、一般的にはトルク伝達軸であるが、他の摺動式等速自在継手との間に介在される場合のトルク伝達軸をここでは中間軸１３と称する。

外側継手部材１１は、一端が開放されたカップ状のマウス部１６と、その閉塞端外面の中心部にマウス部１６と同軸反対向きに突き出したステム部１７とにより構成される。マウス部１６の内周面の周方向の３等分位置に軸方向の案内溝１８が設けられ、また、内底面中央部にばね受け凹部１９が設けられる。前記ステム部１７にはスプライン（セレーションを含む。以下同様）２１が施される。

内側継手部材１２は、ボス２３の周りの３等分位置に径方向に突き出したジャーナル軸、いわゆるトラニオン軸２４が設けられる。ボス２３のセンターにスプライン穴２２が設けられる。前記のトラニオン軸２４は楕円筒状に形成され、内輪２５と外輪２６の間に針状ころ２７を介在して構成されたローラアッセンブリ２８が径方向の余裕をもって首振り自在に嵌合される。ローラアッセンブリ２８は前記の案内溝１８に回転移動自在に嵌合される。

前記の内輪２５及び針状ころ２７は、外輪２６と内輪２５の内外両端面間に介在された止め輪２９ａ、２９ｂによって外輪２６と一体化されている。

中間軸１３は、その先端部にスプライン軸部３０が形成され、そのスプライン軸部３０の先端面は凸球面３１となっている。前記のスプライン軸部３０が前記内側継手部材１２のスプライン穴２２に嵌合され、止め輪３２によって抜け止めが図られている。前記の凸球面３１がスプライン穴２２からマウス部１６の内方に突き出す。

ばね受け部材１５は、図６に示したように、前記凸球面３１に接触する凹球面３８に形成された底板３３と、その底板３３の周縁から前記ばね受け凹部１９側に立ち上がった円筒状の周縁部３４とからなるキャップ状のものである。周縁部３４の立ち上がり高さｈ１は、図４に示した作動角０°の場合のコイルばね１４の２〜３ピッチ程度である。底板３３の内底面と周縁部３４の内周面立ち上がり部とのコーナ部分がコイルばね１４の着座部３５となる。

前記のコイルばね１４は前記ばね受け凹部１９とばね受け部材１５との間に圧縮状態に介在される。ばね受け部材１５側においては、コイルばね１４の端部が周縁部３４の内周面に沿い、着座部３５に突き当てられる。

前記のコイルばね１４とばね受け部材１５は、単に嵌り合っているだけであり容易に分離する構造となっている。

図６に二点鎖線で示したように、周縁部３４の立ち上がり高さｈ２を前記の場合よりコイルばね１４の１ピッチ分程度大きく設定した従来例もある（特許文献３）。

特開２００８−８２３９３号公報 実公平６−１２２５８号公報 米国特許公開ＵＳ２０１０／００２２３１４Ａ１

前述の従来の等速自在継手においては、作動角θが０°又は低角度の場合は問題ないが、作動角θがある程度の高角度になると、図５に示したように、ばね受け部材１５の傾きが大きくなってその周縁部３４上端のエッジ３７が外輪２６や、ローラアッセンブリ２８裏面の止め輪２９ａや内輪２５の端面などによって形成された段差が存在する複雑な形状部分に引っ掛かることがある。

前述のように、コイルばね１４とばね受け部材１５は、単に嵌り合っているだけであり容易に分離する構造であるため、前記のような引っ掛かりが生じた場合に、ばね受け部材１５がコイルばね１４の動きに追随できず、その先端から脱落するおそれがある。

図６に二点鎖線で示した他の従来例のように、周縁部３４の高さｈ２を相対的に大きく形成した場合は、作動角θが最大角に達して周縁部３４が外輪２６に摺接することはあっても、エッジ３７がローラアッセンブリ２８の一部に引っ掛かることはないのでばね受け部材が脱落する問題は起こらない。

しかし、周縁部３４の立ち上がり高さｈ２が相対的に大きいために、部品の小型化を妨げるとともに、その重量を増加させる問題がある。また、ばね受け部材１５とコイルばね１４との接触範囲が増えるので、コイルばね１４に対する接触抵抗の増大をもたらして作動を不安定化させ、また異音の発生原因ともなる可能性がある。

そこで、この発明は、摺動式等速自在継手において、部品の小型軽量化の観点から、ばね受け部材のサイズをできるだけ小さく保つことができ、また、安定した作動性の観点から、作動角が高角度になった場合でもばね受け部材がコイルばねから脱落するおそれのない摺動式等速自在継手を提供することを課題とする。

前記の課題を解決するために、この発明は、外側継手部材、前記外側継手部材に対して摺動可能な内側継手部材、内側継手部材の中心に嵌合されたトルク伝達軸及び前記トルク伝達軸の内端の凸球面に接触するばね受け部材及び前記ばね受け部材と前記外側継手部材の内底面との間に圧縮状態に介在されたコイルばねとからなり、前記内側継手部材は前記トルク伝達軸が嵌合されたボス部と、そのボス部に設けられたトラニオン軸と、そのトラニオン軸に首振り自在に嵌合され前記外側継手部材の案内溝に回転自在に収められたローラアッセンブリとにより構成され、前記ばね受け部材が前記凸球面に当接する底部と、その底部の周縁に立ち上がった円筒状の周縁部とにより構成され、その周縁部の内側に前記コイルばねの端部が差し込まれ、前記外側継手部材に設けられたステム部と前記トルク伝達軸が所定の作動角をもってトルクの伝達を行う摺動式等速自在継手において、前記ばね受け部材の周縁部内面に前記コイルばねと係合してその抜け出しを防止する係合溝が設けられた構成を採用した。

なお、前記係合溝を雌ねじ状の螺旋溝に形成、その係合溝にコイルばねをねじ式に嵌合する構造をとることが望ましい。

前記の構成によると、ばね受け部材がコイルばねに対して係合溝によって係合されるので、作動角が大きくなってばね受け部材のエッジがローラアッセンブリの一部に引っ掛かることがあっても、コイルばねから脱落することがない。したがって、ばね受け部材の周縁部を格別高く設定しなくても、等速自在継手の安定した作動が確保され、同時に部品としてのばね受け部材の小型化を図ることができる。

前記の係合溝が雌ねじ状の螺旋溝に形成されている場合は、コイルばねが雄ねじ状に嵌り合うので、ばね受け部材をコイルばねに対してねじ式に確実に係合させることができる。

図１（ａ）は、実施形態１の摺動式等速自在継手の作動角０°の場合の断面図、図１（ｂ）は、同上の一部拡大断面図、図１（ｃ）は、同上の変形例の一部拡大断面図である。 図２（ａ）は、同上の一定の作動角θをとった場合の断面図、図２（ｂ）は、同（ａ）の一部拡大図である。 図３（ａ）は、同上の変形例１の一部を示す断面図、図３（ｂ）は、変形例２の一部を示す断面図、図３（ｃ）は、同（ｂ）のｃ−ｃ線の断面図である。 図４は、従来例の摺動式等速自在継手の作動角０°の場合の断面図である。 図５は、同上の一定の作動角θをとった場合の断面図である。 図６は、同上の一部拡大断面図である。

以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
[実施形態１]

図１及び図２に示した実施形態１に係るトリポード型の摺動式等速自在継手は、先に「背景技術」の項において図４から図６に基づいて説明したものと、ばね受け部材１５を除いて他はすべて同じ構成である。したがって、図１及び図２においては、同一部分には同一符号を付し、その説明はすべて「背景技術」の項に記載した内容を援用する。以下、主としてこのばね受け部材１５について説明する。

この場合のばね受け部材１５は、図１（ｂ）に示したように、底板３３とその底板３３の周縁から一定高さに立ち上がった円筒状の周縁部３４とからなる点で従来の場合と基本的に同一構造である。また、底板３３が前記中間軸１３の先端部に合致する面積を有する円板形に形成され、その外底面の形状が中間軸１３の先端部の凸球面３１に面接触するようにばね受け部材１５の内方に凹入した凹球面３８に形成されている点、底板３３と周縁部３４のコーナ部がコイルばね１４の一端部の着座部３５となっている点、周縁部３４の先端部がエッジ３７となっている点も同様である。

相違する点は、従来の場合に比べ、周縁部３４の立ち上がり高さｈ０が小さく形成されており（ｈ０＜ｈ１、ｈ２）、その内周面にコイルばね１４に対する係合溝４０が形成されている点である。

係合溝４０は、図１（ｂ）に示したように、エッジ３７の内周と、着座部３５とに両端を有する雌ねじ状の螺旋溝であり、その係合溝４０を形成するピッチ間の部分は、丸ねじ状の螺旋凸条４１となっている。係合溝４０の溝底は、図示の場合、平坦な形状に示しているが、丸ねじの溝底形状に形成したものであってもよい。前記のばね受け部材１５は、旋削加工によって係合溝４０の部分を除去し螺旋凸条４１を残すように加工した金属製のほか、焼結金属、合成樹脂の成形によっても製作することができる。

また、図１（ｃ）に示したように、金属素材にプレス加工や転造加工を施して係合溝４０を形成する場合もある。この場合は、内径面の螺旋凸条４１に対応してその外径面に螺旋溝４２が形成される。

前記のいずれの場合も、係合溝４０のピッチは、コイルばね１４のピッチと一致し、また、その溝底における内径はコイルばね１４の外径に一致するように形成される。その結果、コイルばね１４の一端部はばね受け部材１５の係合溝４０にねじ嵌合される。

係合溝４０の深さは、コイルばね１４の作動時における伸縮や湾曲等の変形が発生しても外れることがない程度に深く形成されるものとする。また、係合溝４０の溝底の内径は、コイルばね１４に対して締まり嵌めとなり、両者がガタツキ無く嵌合される大きさに設定することが好ましい。

実施形態１に係る摺動式等速自在継手は以上のように構成され、次にその作用について説明する。

図１（ａ）は、作動角θが０°の場合を示す。図中の符号Ｃは継手中心を示す。この場合、ばね受け部材１５の傾きはなく、その底板３３の凹球面３８の全面が中間軸１３の凸球面３１に接触する。コイルばね１４は、中間軸１３を外方向に付勢し、その中間軸１３の他端を相手方の等速自在継手の受け部材に押し当て、異音や振動の発生を防止する。ステム部１７側に加えられたトルクは、外側継手部材１１から内側継手部材１２を経て中間軸１３に伝達される。

図２は作動角θが最大角となった場合を示す。この場合は、ばね受け部材１５のエッジ３７がローラアッセンブリ２８の外輪２６等に引っ掛かりコイルばね１４から脱落する方向の力が作用することがあり得る。しかし、そのような場合においても、ばね受け部材１５はコイルばね１４に対しねじ嵌合されているので、脱落することがなく、自在継手の作動に影響を与えることがない。

図３（ａ）から（ｃ）は、ローラアッセンブリ２８の首振り構造の変形例を示している。図３（ａ）は、トラニオン軸２４に球面部４３を設け、その球面部４３に内輪２５を線接触させるようにしたものである。また、図３（ｂ）（ｃ）は、トラニオン軸２４に断面形状が楕円となる楕円部４４を設けたものである。この場合は、トラニオン軸２４の楕円部４４に対しローラアッセンブリ２８の内輪２５が２個所の接点４５で接触する。

１１ 外側継手部材
１２ 内側継手部材
１３ 中間軸
１４ コイルばね
１５ ばね受け部材
１６ マウス部
１７ ステム部
１８ 案内溝
１９ ばね受け凹部
２１ スプライン
２２ スプライン穴
２３ ボス
２４ トラニオン軸
２５ 内輪
２６ 外輪
２７ 針状ころ
２８ ローラアッセンブリ
２９ａ、２９ｂ 止め輪
３０ スプライン軸部
３１ 凸球面
３２ 止め輪
３３ 底板
３４ 周縁部
３５ 着座部
３７ エッジ
３８ 凹球面
４０ 係合溝
４１ 螺旋凸条
４２ 螺旋溝
４３ 球面部
４４ 楕円部
４５ 接点

Claims (14)

1. 外側継手部材、前記外側継手部材に対して摺動可能な内側継手部材、内側継手部材の中心に嵌合されたトルク伝達軸及び前記トルク伝達軸の内端の凸球面に接触するばね受け部材及び前記ばね受け部材と前記外側継手部材の内底面との間に圧縮状態に介在されたコイルばねとからなり、前記内側継手部材は前記トルク伝達軸が嵌合されたボス部と、そのボス部に設けられたトラニオン軸と、そのトラニオン軸に首振り自在に嵌合され前記外側継手部材の案内溝に回転自在に収められたローラアッセンブリとにより構成され、前記ばね受け部材が前記凸球面に当接する底部と、その底部の周縁に立ち上がった円筒状の周縁部とにより構成され、その周縁部の内側に前記コイルばねの端部が差し込まれ、前記外側継手部材に設けられたステム部と前記トルク伝達軸が所定の作動角をもってトルクの伝達を行う摺動式等速自在継手において、
   前記ばね受け部材の周縁部内面に前記コイルばねと係合してその抜け出しを防止する係合溝が設けられたことを特徴とする摺動式等速自在継手。
2. 前記係合溝が、雌ねじ状の螺旋溝に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の摺動式等速自在継手。
3. 前記雌ねじ状の係合溝のピッチが、前記コイルばねのピッチと等しく形成され、前記コイルばねの一端部が前記係合溝にねじ式に嵌合されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の摺動式等速自在継手。
4. 前記係合溝の深さが、前記コイルばねの作動時における伸縮、湾曲等の変形によっても外れることのない大きさに設定されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の摺動式等速自在継手。
5. 前記コイルばねが、前記ばね受け部材の内径面に対し締まり嵌めとなっていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の摺動式等速自在継手。
6. 前記係合溝のピッチ間の螺旋凸条の位置に対応して前記ばね受け部材の周縁部外径面に螺旋溝が設けられたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の摺動式等速自在継手。
7. 前記ばね受け部材は、金属板の旋削加工、転造加工又はプレス加工のいずれかによって形成されたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の摺動式等速自在継手。
8. 前記ばね受け部材は、焼結金属製であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の摺動式等速自在継手。
9. 前記ばね受け部材は、合成樹脂製であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の摺動式等速自在継手。
10. 前記ばね受け部材の底部と周縁部の内側コーナ部に、前記コイルばねの一端部の着座部が形成されたことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の摺動式等速自在継手。
11. 前記ローラアッセンブリは、前記トラニオン軸に対し首振り自在に嵌合された内輪と、その内輪の外径側に転動体を介して嵌合された前記の外輪とにより構成されたことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の摺動式等速自在継手。
12. 前記トラニオン軸が円筒形状に形成された、その円筒形状部分に前記内輪が首振り自在に嵌合されたことを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の摺動式等速自在継手。
13. 前記トラニオン軸が楕円柱状に形成され、その楕円柱状部分に前記内輪が首振り自在に嵌合されたことを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の摺動式等速自在継手。
14. 前記トラニオン軸に球面部が形成され、その球面部に前記内輪が首振り自在に嵌合されたことを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の摺動式等速自在継手。
    
    
    
    

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