JP2012149749A - 摺動式等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】内部にトルク伝達軸を付勢するためのコイルばねを収納した摺動式等速自在継手において、コンパクトなばね受け部材を使用しながら、作動角が高角度になった場合でも、ばね受け部材がローラ幅面の段差部に落ち込むことを防止することである。
【解決手段】外側継手部材１１、摺動可能な内側継手部材１２、内側継手部材１２の中心に嵌合されたトルク伝達軸１３及びばね受け部材１５及びばね受け部材１５と外側継手部材１１の内底面との間に介在されたコイルばね１４とからなる摺動式等速自在継手において、ばね受け部材１５を皿形に形成することによりコンパクト化を図る一方、コイルばね１４のピッチの大きさを当該コイルばね１４がローラ２８と干渉した場合においてもローラ２８がピッチ間のすき間に入り込み難い大きさに設定した。
【選択図】図２

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。この場合の摺動式等速自在継手においては、中間軸が軸方向へ自由に変位しその位置が定まらないため、中間軸の一端部が一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する可能性がある。

その異音や振動の発生を防止するために、他方の等速自在継手の外輪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、中間軸を前記一方の等速自在継手側に付勢し、その中間軸の一端部を外側継手部材の内端面に設けた受け部材に押し当てる構成が採られる（特許文献１、同２）。

前掲の特許文献１に開示されたトリポード型の摺動式等速自在継手について、図４に基づいて説明する。この等速自在継手は、外側継手部材１１１、内側継手部材１１２、トルク伝達軸（前記の中間軸）１１３、コイルばね１１４及びばね受け部材１１５の組合せによって構成される。

外側継手部材１１１は、その一端が開放されたカップ状のマウス部１１６が形成され、マウス部１１６の反対面にステム部１１７が設けられる。マウス部１１６の内周面の周方向の３等分位置に軸方向の案内溝１１８が設けられ、また、内底面中央部にばね受け凹部１１９が設けられる。

内側継手部材１１２は、ボス１２３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１２４が設けられる。トラニオン軸１２４に内輪１２５と外輪１２６の間に針状ころ１２７を介在して構成されたローラ１２８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１２８が前記の案内溝１１８にスライド自在に嵌合される。

トルク伝達軸１１３は、その先端部にスプライン軸部１３０が形成され、そのスプライン軸部１３０の先端面は凸球面１３１となっている。前記のスプライン軸部１３０が前記内側継手部材１１２のスプライン穴１２２に嵌合され、止め輪１３２によって抜け止めが図られている。前記の凸球面１３１がスプライン穴１２２からマウス部１１６の内方に突き出す。

ばね受け部材１１５は、前記凸球面１３１に接触する凹球面に形成された底板１３３と、その底板１３３の周縁部から前記ばね受け凹部１１９側に立ち上がった円筒部１３４とからなるカップ状のものである。円筒部１３４の立ち上がり高さは、トルク伝達軸１１３が大きな作動角θをとった場合に、円筒部１３４が外輪１２６に接触し得る高さに形成される。前記のコイルばね１１４は前記ばね受け凹部１１９とばね受け部材１１５との間に圧縮状態に介在される。

図５及び図６に示した特許文献２の場合も、実質的に特許文献１と同様の構成であるが、ばね受け部材１１５は、円筒部１３４の高さが特許文献１の場合に比べて低く形成された皿形である点が異なっている。

米国公開ＵＳ２０１０／００２２３１４Ａ１明細書及び図面 実公平６−１２２５８号公報（第２図）

図４に示した特許文献１の等速自在継手においては、作動角θがある程度の高角度になると、ばね受け部材１１５がトルク伝達軸１１３の先端の凸球面１３１からずれて傾きが大きくなり、その円筒部１３４がローラ１２８の外輪１２６に干渉する。この場合、円筒部１３４の端縁１３７がローラ１２８の幅面段差部１３８に落ち込む不具合を避けるため、円筒部１３４の立ち上がり高さは、ローラ１２８の大きさに合わせ干渉時のローラとの接触位置を考慮した大きさに設定する必要がある。

特に、トラニオン軸１２４上で首振り自在に作動するローラ１２８は、その幅面に段差があって複雑な構造であるため、円筒部１３４の立ち上がり高さは、等速自在継手のサイズや機種に合わせて設定しなければならない煩わしさがある。また、円筒部１３４の立ち上がり高さが大きくなるので、部品としてのばね受け部材１１５が大型化する問題もある。

これに対し、図５及び図６に示した特許文献２の場合のばね受け部材１１５は、円筒部１３４が比較的低く形成された皿形であるため、前記の場合と比べコンパクトであり、プレス加工によって容易に製作できるメリットがある。しかし、作動角θが大きくなると、コイルばね１１４が屈曲・傾斜して直接ローラ１２８に干渉し、コイルばね１１４のピッチ間のすき間にローラ１２８の一部が入り込むことがある（図６参照）。

ローラ１２８がピッチ間のすき間に入り込むと、コイルばね１１４及びばね受け部材１１５の傾斜角が一層大きくなり、ばね受け部材１１５の端縁１３７がローラ１２８の幅面の段差部１３８に落ち込み、等速自在継手の作動性に影響を与える不具合が発生する。

そこで、この発明は、摺動式等速自在継手において、ばね受け部材のコンパクト化を図る一方、ばね受け部材の端縁がローラ幅面の段差部に落ち込むことを防止し、等速自在継手の作動性の向上を図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、内側継手部材に設けられた径方向のトラニオン軸、そのトラニオン軸に首振り自在に嵌合されたローラ、前記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先端の凸球面に接触する凹球面を有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介在されたコイルばねとからなり、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との間でトルクの伝達を行う摺動式等速自在継手において、前記ばね受け部材が相対的に低い円筒部を有する皿形に形成され、前記コイルばねのピッチの大きさが、当該コイルばねが前記ローラと干渉した場合においてもローラの一部がピッチ間のすき間に入り込み難い大きさに設定された構成とした。

コイルばねのピッチを前記のように設定しておくことにより、当該継手が大きな作動角をとり、コイルばねの部分が屈曲・傾斜してローラと干渉することがあったとしても、そのコイルばねのピッチ間のすき間にローラの一部が入り込むことが防止される。その結果、コイルばねの傾きがそれ以上大きくなることがなく、ばね受け部材の傾きもそれ以上に大きくなることがないため、ばね受け部材がローラ幅面の段差部分に落ち込む不具合を防止することができる。

前記ばね受け部材の円筒部の具体的な高さは、前記コイルばね端部の２周程度を受け入れる高さをいう。また、コイルばねのピッチの大きさは、具体的には、当該コイルばね線材の線径以上、かつ線径の２倍以下に設定される。コイルばねのピッチの大きさがコイルばね線材の線径に等しい場合とは、ピッチ間のすき間がゼロである場合（接触状態）を意味する。また、そのピッチの大きさが線径の２倍の大きさである場合とは、ピッチ間のすき間が線材の直径に等しい場合を意味する。

前記ピッチは、コイルばねの全長に渡って一定の大きさに設定する必要は必ずしもなく、コイルばねのばね受け部材側の端部から、ローラと干渉する部分に至る範囲において前記の大きさに設定されるが、それ以外の範囲は相対的に大きいピッチに形成する構成を採るのが一般的である。この場合コイルばねは、相対的に小さいピッチの範囲、即ち小ピッチの範囲と、相対的に大きいピッチの範囲、即ち大ピッチの範囲とを有することになる。

以上のように、この発明の摺動式等速自在継手においては、外側継手部材の内底面とトルク伝達軸との間に介在されたコイルばねは、そのピッチの大きさが、当該コイルばねが前記ローラと干渉した場合においてもローラの一部がピッチ間のすき間に入り込み難いピッチに設定されているため、作動角が大きくなってローラと干渉することがあっても、そのローラの一部がピッチ間のすき間に入り込むことが防止される。その結果、コイルばね及びコイルばねを支持するばね受け部材の傾きも制限されるので、ばね受け部材がローラの段差部に落ち込む不具合が防止され、等速自在継手の作動性を向上させる効果がある。

また、コイルばねのばね受け部材の円筒部の立ち上がり高さを大きく設定する必要はなく、その高さはコイルばねを安定よく着座させるだけの低い皿形のものでよい。これにより、ばね受け部材のコンパクト化を図ることができる。

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、同上のばね受け部材の拡大断面図、図１（ｃ）は、同上のコイルばねの拡大断面図である。 図２は、同上の一定の作動角をとった場合の断面図である。 図３は、図２の一部拡大断面図である。 図４は、従来例の摺動式等速自在継手の作動角をとった状態の断面図である。 図５は、他の従来例の摺動式等速自在継手の作動角をとった状態の断面図である。 図６は、図５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から図３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、外側継手部材１１、内側継手部材１２、トルク伝達軸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。

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。）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は断面形状が円筒状、又は楕円筒状に形成され、そのトラニオン軸２４に、ローラ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２８は、内輪２５と外輪２６の間に針状ころ２７を介在して構成されている。
なお、トラニオン軸２４は球面形状に形成される場合もある。

前記の内輪２５及び針状ころ２７は、外輪２６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。前記のローラ２８の外輪２６が案内溝１８にスライド自在に嵌合される。外輪２６のボス部２３側の幅面と、止め輪２９ａの間に段差部３８（図３参照）が存在する。

トルク伝達軸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１（ｂ）に示したように、前記凸球面３１に接触する凹球面に形成された底板３３と、その底板３３の周縁部から前記ばね受け凹部１９側に立ち上がった低い円筒部３４とからなる皿状のものである。底板３３の内底面の周縁部と円筒部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。

円筒部３４の立ち上がり高さは、コイルばね１４の端部を着座部３５において安定よく着座させるに足りる高さに設定される。具体的には、後述の小ピッチの範囲Ｃ（図１（ｃ）参照）のコイルばね１４の部分の２周程度の高さに設定される。

前記のばね受け部材１５は、皿形であるため金属板をプレス加工することにより容易に製作される。そのほか、焼結体によって形成することもできる。

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。圧縮状態に介在された場合において、コイルばね１４のピッチＰ（図１（ｃ）参照）は、ばね受け凹部１９側は比較的大きいピッチの範囲、即ち大ピッチ範囲Ｓとなっているが、ばね受け部材１５側の端部から数回巻きの範囲は比較的ピッチの小さい範囲、即ち小ピッチ範囲Ｃとなっている。

小ピッチ範囲Ｃの長さは、ばね受け部材１５側の端部から、コイルばね１４がローラ２８と干渉する部分までの長さに設定される。この実施形態１の場合は、端部から４周の範囲が小ピッチ範囲Ｃとなっている。小ピッチ範囲ＣにおけるピッチＰの大きさは、ｄ〜２ｄ（ｄは線材の直径）の範囲、即ち、ｄ≦Ｐ≦２ｄのように設定される。

ピッチＰがｄであるとは、ピッチ間のすき間がゼロ、即ち、線材相互が接触する状態をいう。いずれの場合も、大ピッチ範囲ＳのピッチＰは、小ピッチ範囲Ｃの各場合より大きく設定される。

なお、小ピッチ範囲Ｃの自由端部の１〜２周部分は、コイルばね１４の安定を図るため、ばね受け部材１５の着座部３５に所要の締め代をもって嵌合させることが望ましい。

図２及び図３は一定の作動角θ（図示の場合、１５°）をとった作動状態を示す。この状態においては、ばね受け部材１５がトルク伝達軸１３の傾き方向と反対方向にずれて傾くことがある。その傾きとともに、コイルばね１４のばね受け側端部も移動し、大ピッチ範囲Ｓと小ピッチ範囲Ｃの境界部分でくの字状に屈曲・傾斜する。

この変形によって、コイルばね１４の小ピッチ範囲Ｃの一部がローラ２８の外輪２６の幅面に干渉する（図２、図３参照）。しかし、ピッチＰが相対的に小さく設定されているので、そのすき間にローラ２８の外輪２６の一部が入り込むことができない。このため、コイルばね１４及びばね受け部材１５の傾斜角はそれ以上大きくなることがないので、ばね受け部材１５の円筒部３４の端縁３７が段差部３８に落ち込むことが防止される（図３参照）。

Ｐ ピッチ
Ｃ 小ピッチ範囲
Ｓ 大ピッチ範囲
ｄ 線径
１１ 外側継手部材
１２ 内側継手部材
１３ トルク伝達軸
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
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 円筒部
３５ 着座部
３７ 端縁
３８ 段差部

Claims (10)

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、内側継手部材に設けられた径方向のトラニオン軸、そのトラニオン軸に首振り自在に嵌合されたローラ、前記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先端の凸球面に接触する凹球面を有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介在されたコイルばねとからなり、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との間でトルクの伝達を行う摺動式等速自在継手において、前記ばね受け部材が相対的に低い円筒部を有する皿形に形成され、前記コイルばねのピッチの大きさが、当該コイルばねが前記ローラと干渉した場合においてもローラの一部がピッチ間のすき間に入り込み難い大きさに設定されたことを特徴とする摺動式等速自在継手。
2. 前記ばね受け部材の円筒部の高さが、前記コイルばね端部の２周程度の高さである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. 前記のピッチの大きさが、当該コイルばねの線材の線径以上、かつ線径の２倍以下である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. 前記ピッチの範囲が、当該コイルばねのばね受け部材側の端部から、ローラと干渉する部分に渡る範囲に設定され、それ以外の範囲は相対的に大きいピッチに形成されることにより、小ピッチ範囲と大ピッチ範囲が形成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. 前記ばね受け部材が、前記コイルばねの端部を受け入れる着座部を有す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. 前記コイルばねの端部が、前記ばね受け部材の円筒部内径面に対し、所定の締め代をもって嵌合さ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. 前記トラニオン軸の軸断面形状が円形又は楕円形のいずれか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。
8. 前記トラニオン軸が球面形状に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。
9. 前記ばね受け部材がプレス加工によって製作されたことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の摺動式等速自在継手。
10. 前記ばね受け部材が焼成体によって形成されたことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の摺動式等速自在継手。

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