JP2015004401A - トリポード型等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】外側継手部材のカップ部長さを短くする。【解決手段】トリポード型等速自在継手は、内側継手部材10と外側継手部材20とスイングブロック30とで構成される。内側継手部材10は、ボス12とボス12の円周方向三等分位置から半径方向に突出したトラニオン16とからなる。外側継手部材20は、内側継手部材10を内部に収容するためのもので、外側継手部材20の軸線と平行で互いに向かい合った内壁面26を有する大径部22を円周方向三等分位置に配置してある。スイングブロック30は、外側継手部材20の大径部22の内壁面26とトラニオン16の球状端部18との間に介在し、内壁面26と平行な平面内で揺動可能である。スイングブロック30はトラニオン16の球状端部18を収容する部分円筒面状の溝34を有する。作動角をとるときは、スイングブロック30を揺動させながら球状端部18が溝34に沿ってスライドする。【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する。

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等速自在継手は、角度変位のみ可能な固定式等速自在継手と、角度変位のみならず軸方向変位（プランジング）も可能なしゅう動式等速自在継手に大別され、トリポード型等速自在継手は後者に属する。

特許文献１（特開２００１−３３００４９号公報）には一般的なトリポード型等速自在継手が記載されている。このトリポード型等速自在継手は、図８に示すように、内側継手部材としてのトリポード・ユニット（１２０、１３０、１３２）と、外側継手部材としての外輪１１０とで構成されている。連結すべき駆動軸と従動軸のうちの一方（駆動軸又は従動軸）をトリポード・ユニットと接続し、もう一方（従動軸又は駆動軸）を外輪１１０と接続する。

トリポード・ユニットは、トリポード部材１２０とローラ１３０と複数の針状ころ１３２を含んでいる。トリポード部材１２０は、ボス部１２１と、ボス部１２１の円周方向三等分位置から半径方向に突出したトラニオン・ジャーナル１２２を有する。各トラニオン・ジャーナル１２２は、円筒形の外周面１２４と、軸端付近に形成した環状の輪溝１２６を備えている。トラニオン・ジャーナル１２２の外周に複数の針状ころ１３２を介して回転自在にローラ１３０が取り付けてある。トラニオン・ジャーナル１２２の円筒形の外周面１２４は針状ころ１３２の内側軌道面を提供する。ローラ１３０の内周面は円筒形で、針状ころ１３２の外側軌道面を提供する。

外輪１１０は、円周方向等分位置に軸方向に延びる３本のトラック溝１１２を配置した中空カップ状であり、図８（Ａ）に示すように、外輪１１０の内径は円周方向に交互に現れる大径部と小径部とで構成されている。各トラック溝１１２の、互いに向かい合った側壁に、ローラ案内面１１４が形成してある。このローラ案内面１１４は外輪の軸線と平行な円筒面の一部すなわち部分円筒面である。図８（Ｂ）において、外輪１１０は互いに一体的に形成されたカップ部１１６とステム部１１８とからなり、トラック溝１１２はカップ部１１６の内腔のほぼ全長にわたっている。

針状ころ１３２は、トリポード部材１２０の半径方向で見た外側の端面にてアウタ・ワッシャ１３４と接し、反対側の端面にてインナ・ワッシャ１３８と接している。アウタ・ワッシャ１３４は輪溝１２６に装着されたサークリップ１３６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１３２も軸方向移動を規制される。

図８（Ｃ）に示すように、アウタ・ワッシャ１３４はトラニオン・ジャーナル１２２の半径方向に延びた円盤部１３４ａと、トラニオン・ジャーナル１２２の軸線方向に延びた円筒部１３４ｂとからなる。アウタ・ワッシャ１３４の円筒部１３４ｂはローラ１３０の内径より小さな外径を有し、トリポード部材１２０の半径方向で見た外側の端部１３４ｃにてローラの内径よりも大径に拡大している。したがって、ローラ１３０はトラニオン・ジャーナル１２２の軸線方向に移動することができる。

図８（Ｂ）は、トリポード部材の軸線と外輪の軸線が一直線になった状態、つまり作動角が０°の状態を示している。この状態で軸方向変位をとると、ローラ１３０がローラ案内面１１４上を転動しながらトラック溝１１２に沿って外輪１１０の軸方向に移動する。

継手が作動角をとった状態で回転すると、ローラ１３０がローラ案内面１１４上を転動しながらトラック溝１１２に沿って外輪１１０の軸方向に移動することに変わりはない。ただし、トラニオン・ジャーナル１２２が揺動運動を行うことから、それに伴ってローラ１３０がトラニオン・ジャーナル１２２の軸方向に相対的に往復動する。このとき、ローラ１３０と針状ころ１３２との間で滑りが生じる。

特開２００１−３３００４９号公報

従来のトリポード型等速自在継手は、継手が角度変位及び軸方向変位をとるには、ローラ１３０が転動して外輪１１０の軸方向に移動する必要がある。そのため、ローラ１３０の軸方向移動に対応する分だけ、トラック溝１１２の、したがってまた外輪１１０のカップ部１１６の軸方向寸法が必要となり、このことが、トリポード型等速自在継手の全長を短縮するうえで制限的に働いていた。

この発明の目的は、トリポード型等速自在継手の軸方向寸法を短くすることにある。

この発明は、トリポード型等速自在継手が角度変位若しくは軸方向変位又はその両方をとるために必要なトラックを、外輪とは別体の、揺動式のブロックすなわちスイングブロックに形成することによって課題を解決した。このような構成を採用することにより、継手の軸方向寸法がトラック溝の長さによって左右されることがなくなるため、従来のものに比べて軸方向寸法を短縮したトリポード型等速自在継手を提供することができる。

すなわち、この発明のトリポード型等速自在継手は、内側継手部材１０と外側継手部材２０とスイングブロック３０とで構成される。内側継手部材１０は、ボス１２とボス１２の円周方向三等分位置から半径方向に突出したトラニオン１６とからなる。外側継手部材２０は、内側継手部材１０を内部に収容するためのもので、外側継手部材２０の軸線と平行で互いに向かい合った内壁面２６を有する大径部２２を円周方向三等分位置に配置してある。スイングブロック３０は、外側継手部材２０の大径部２２の内壁面２６とトラニオン１６の球状端部１８との間に介在し、内壁面２６と平行な平面内で揺動可能である。スイングブロック３０はトラニオン１６の球状端部１８を収容する部分円筒面状の溝３４を有する。
このトリポード型等速自在継手が作動角をとるときは、スイングブロック３０を揺動させながら球状端部１８が溝３４に沿ってスライドする。

この発明によれば、外側継手部材の、したがってまたトリポード型等速自在継手全体の軸方向寸法を、従来のトリポード型等速自在継手と比べて、短縮することができる。トラニオン１６の球状端部１８のためのトラックを、外側継手部材２０とは別体で外側継手部材２０に対して揺動可能なスイングブロック３０に形成することで、外側継手部材２０の軸方向寸法は、スイングブロック３０を保持するために必要な最小限度でよい。このようにして、外側継手部材２０にトラックを形成していた従来のトリポード型等速自在継手と比べて外側継手部材２０の軸方向寸法を短縮した、軸方向に短いしゅう動式等速自在継手を提供することができる。

この発明の実施例を示し、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は縦断面図、（Ｃ）はスライドアウトした状態の縦断面図である。 図１（Ａ）に対応する正面図である。 図１（Ａ）の状態から作動角をとった状態を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は斜視図、（Ｃ）は縦断面図である。 図１における内側継手部材を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は斜視図である。 図１における外側継手部材を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は斜視図である。 図１におけるスイングブロックを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は平面図、（Ｄ）は斜視図である。 外輪を従来と同じ外形とした例を示す縦断面図である。 従来のトリポード型等速自在継手を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は縦断面図、（Ｃ）は部分拡大図である。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１、図２、図３はトリポード型等速自在継手の組立図であって、図１及び図２は作動角をとっていない状態を示し、図３は作動角をとった状態を示す。これらの図から分かるとおり、このトリポード型等速自在継手は、内側継手部材１０と外側継手部材２０とスイングブロック３０（３個）で構成される。

内側継手部材１０は、図４に詳しく示すように、従来のトリポード型等速自在継手におけるトリポード部材に相当し、ボス１２と、３本のトラニオン１６とからなる。ボス１２は軸心部に貫通孔１４を有し、通常、この貫通孔１４にスプライン（又はセレーション。以下同じ）孔を形成して、図示しないシャフトのスプライン軸とトルク伝達可能に接続するようになっている。トラニオン１６はボス１２の円周方向三等分位置から半径方向に突出しており、その端部は球状になっている。この球状端部を符号１８で示し、また、球状端部１８の球面中心を符号Ｏ₁（図１（Ｂ））で示してある。なお、符号Ｏは継手中心を表す。

外側継手部材２０は、縦断面（図１（Ｂ））で見ると短管状であり、正面又は横断面（図１（Ａ））で見ると異形である。図示した例では、図５に詳しく示すように、円周方向の三等分位置に大径部２２を配置し、大径部２２と大径部２２の間に小径部２４を配置してある。したがって、大径部２２と小径部２４が円周方向で交互に現れ、三つ葉のクローバに似た形状を呈している。

なお、大径部といい、小径部というも、大径部２２は平坦で、小径部２４は凹円弧状であることからも了解されるとおり、いずれも便宜的な呼称であって、必ずしも凸円弧形状を意味するものではない。

各大径部２２は、向かい合った一対の平行な内壁面２６を有し、各内壁面２６に凹部２８が形成してある。内壁面２６は外側継手部材２０の軸線と平行であることから、凹部２８と凹部２８を結ぶ直線は、外側継手部材２０の軸線を含む平面に対して垂直である。

外側継手部材２０は、内部に内側継手部材１０を収容するという意味では従来のトリポード型等速自在継手（図８参照）における外輪に相当する。しかし、図１（Ｂ）と図８（Ｂ）を対比すれば明らかなように、外側継手部材２０の軸方向寸法Ｌ₂は従来の外輪に比べてかなり短縮されている。図８（Ｂ）に、外輪１１０のカップ部１１６の軸方向の長さを符号Ｌ₁で示してある。

スイングブロック３０は、各トラニオン１６の球状端部１８と、外側継手部材２０の大径部２２の内壁面２６との間に介在する。スイングブロック３０は、図６に詳しく示すように、逆Ｕ字形状で、一対の平行な脚部３２をもっている。脚部３２の外壁面の、逆Ｕ字の頂部付近に、凸部３８が形成してあり、この凸部３８は外側継手部材２０の凹部２８と係合する。

図示した例では、凹部２８の凹球面及び凸部３８の凸球面は真球の一部すなわち部分球面である。凹部２８と凸部３８の係合部はスイングブロック３０の揺動中心Ｏ₂（図１（Ｂ））となる。つまり、スイングブロック３０は、凹部２８と凹部２８を結ぶ直線（又は凸部３８と凸部３８を結ぶ直線）のまわりに揺動可能である。言い換えれば、スイングブロック３０は凹部２８どうしを結ぶ直線（凸部３８どうしを結ぶ直線）に対して垂直な平面内で揺動可能である（図１（Ｃ）、３（Ｃ）参照）。

各脚部３２の内壁面には横断面が凹円弧状の溝３４が形成してあり、向かい合った一対の溝３４によって、後に述べるようにトラニオン１６の球状端部１８のためのトラックが形成される。このトラックは円筒面の一部すなわち部分円筒面をなし、図１（Ｂ）に示すように、その中心線は球面中心Ｏ₁および揺動中心Ｏ₂と交わる。球状端部１８の角度変位とスライドが円滑に行え、しかも、ガタつきがないように、溝３４の当該部分円筒面の直径は球状端部１８の直径と等しいか、それよりもわずかに大きい程度が好ましい。

また、スイングブロック３０の脚部３２は外側継手部材２０の軸線と平行で、脚部３２の内壁面間の最小離間距離はトラニオン１６の直径よりも大きい。したがって、スイングブロック３０の脚部３２の向かい合った内壁面間をトラニオン１６が通過することができ、これにより、スイングブロック３０とトラニオンとの相対的角度変位が可能となる。

なお、凹部２８と凸部３８は凹凸係合（球面嵌合）により両者を回転自在に連結するためのものであることから、逆の配置とすることもできる。つまり、外側継手部材２０の凹部２８を凸部に変え、スイングブロック３０の凸部３８を凹部に変えてもよい。また、凹凸係合に代えてピンを用いることも可能である。

スイングブロック３０は、内壁面３４の部分円筒面にてトラニオン１６の球状端部１８と接触する。この接触は線接触で、球状端部１８はトラック３４に対して角度変位と軸方向変位が可能である。角度変位は、凸部３８どうしを結ぶ直線に対して垂直な平面内で行なわれる。そして、すでに述べたとおりスイングブロック３０は略Ｕ字形状で、符号３６で示すように一対の脚部３２の間が開口しているため、内壁面３４の部分円筒面の軸線に対してトラニオン１６の軸線が傾いても両者が干渉することはない。

スイングブロック３０の揺動中心Ｏ₂とトラニオン１６の球状端部１８の球面中心Ｏ₁は、外側継手部材２０の大径部２２の半径方向でオフセットしている。符号Ｓはオフセット量を表す。図１（Ａ）では、向かい合った一対の凹部２８どうしを結ぶ直線が搖動中心Ｏ₂の半径方向位置を表している。そして、図１は、揺動中心Ｏ₂よりも球面中心Ｏ₁を内径側に配置した例を示している。これにより、トラニオン１０を外側継手部材２０の軸方向にスライドさせるとき、スイングアーム３０を回転させようとするモーメントが発生し、しゅう動式等速自在継手としての軸方向変位（プランジング）を容易にする。

図３に示すように、スイングブロック３０が外側継手部材１０と接触している２点を中心に揺動し、トラニオン１６の球状端部１８がスイングブロック３０に形成したトラック３４上をスライドすることで、作動角を取ることができる。

以上、図面に例示した実施例に基づいてこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、特許請求の範囲を逸脱することなく種々の変形を加えて実施をすることが可能である。たとえば、図７に示すように、従来のトリポード型等速自在継手（図８）と同様の外形を備えた外輪とすることも可能である。

１０ 内側継手部材
１２ ボス
１４ 貫通孔
１６ トラニオン
１８ 球状端部
Ｏ₁ 球面中心
２０ 外側継手部材
２２ 大径部
２４ 小径部
２６ 内壁面
２８ 凹部
Ｏ₂ 揺動中心
３０ スイングブロック
３２ 脚部
３４ 溝
３６ 開口
３８ 凸部

Claims (6)

1. ボス１２と前記ボス１２の円周方向三等分位置から半径方向に突出したトラニオン１６とからなり、前記トラニオン１６の端部１８を球状とした内側継手部材１０と、
   互いに向かい合った内壁面２６を有する大径部２２を円周方向三等分位置に配置した、前記内側継手部材１０を内部に収容するための外側継手部材２０と、
   前記大径部２２の内壁面２６と前記トラニオン１６の球状端部１８との間に介在し、前記内壁面２６と平行な平面内で揺動可能であるスイングブロック３０と
   を有し、前記スイングブロック３０は前記トラニオン１６の球状端部１８を収容する部分円筒面状の溝３４を有する、トリポード型等速自在継手。
2. 前記外側継手部材２０の半径方向において、前記球状端部１８の球面中心Ｏ₁の位置と前記スイングブロック３０の搖動中心Ｏ₂の位置が一致しない設定とした請求項１のトリポード型等速自在継手。
3. 前記球面中心Ｏ₁を前記搖動中心Ｏ₂よりも内径側に配置した、請求項２のトリポード型等速自在継手。
4. 前記外側継手部材２０と前記スイングブロック３０を凹凸係合させることにより前記スイングブロック３０を揺動可能とした請求項１、２又は３のトリポード型等速自在継手。
5. 前記外側継手部材２０の前記大径部２２の内壁面２６に形成した凹部２８と、前記スイングブロック３０の外壁面に形成した凸部３８を、互いに係合させた請求項４のトリポード型等速自在継手。
6. 前記外側継手部材２０の前記大径部２２の内壁面２６に形成した凸部２８と、前記スイングブロック３０の外壁面に形成した凹部３８を、互いに係合させた請求項４のトリポード型等速自在継手。

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