JP2018155378A - トリポード型等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 ダブルローラタイプのトリポート型等速自在継手において、摺動抵抗、スライド抵抗、あるいは誘起スラストを低減させる。
【解決手段】 トリポード型等速自在継手１は、トラック溝５に挿入されたローラ１１と、トリポード部材３の脚軸７に外嵌され、ローラ１１を回転自在に支持するインナリング１２とを備える。ローラ１１の外周面の、ローラの幅方向中心Ｐ−Ｐを挟む両側に円すい面状のトルク伝達領域１１ｂ１，１１ｂ２を設ける。また、トラック溝５のローラ案内面６のうち、各トルク伝達領域１１ｂ１，１１ｂ２と対向する領域６１，６２をそれぞれ凸曲面で形成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、トリポード型等速自在継手に関する。

自動車の動力伝達系で使用されるドライブシャフトにおいては、中間軸のインボード側（車幅方向の中央側）に摺動式等速自在継手を結合し、アウトボード側（車幅方向の端部側）に固定式等速自在継手を結合する場合が多い。ここでいう摺動式等速自在継手は、二軸間の角度変位および軸方向相対移動の双方を許容するものであり、固定式等速自在継手は、二軸間での角度変位を許容するが、二軸間の軸方向相対移動は許容しないものである。

摺動式等速自在継手としてトリポート型等速自在継手が公知である。このトリポート型等速自在継手としては、シングルローラタイプとダブルローラタイプとが存在する。ダブルローラタイプは、外側継手部材のトラック溝に挿入されるローラと、トリポード部材の脚軸に外嵌して前記ローラを回転自在に支持するインナリングとを備えるものであり、シングルローラタイプに比べ、誘起スラスト（継手内部での部品間の摩擦により誘起される軸力）とスライド抵抗の低減を達成できるという利点を有する。ダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手の一例が、例えば特許第３５９９６１８号公報に記載されている。

特許第３５９９６１８号公報

従来のダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手では、ローラの外周面は円弧を母線とする凸曲面とされ、トラック溝のローラ案内面はゴシックアーチ形状やテーパ形状とされている（特許文献１の段落００２０および００２１）。また、ローラとトラック溝の接触態様はアンギュラコンタクトとされている。

このようにローラの外周面を、円弧を母線とする凸曲面とすると、トリポード型等速自在継手が作動角をとって回転する際に、図１１に示すように、ローラ１１１とインナリング１１２とを含むユニット１０４（ローラユニット）が継手軸方向と直交する断面上で傾く左右傾きや、図１２に示すように、ローラユニット１０４が継手軸方向と平行な断面上で傾く前後傾きを生じることがある。左右傾きや前後傾きが発生すると、ローラ１１１とトラック溝１０５のローラ案内面１０６との転がり接触部で摺動抵抗が増大する。また、ローラ１１１の外径側の端面１１１ａとトラック溝１０５の底とが接触し、あるいはローラ１１１の外周面とトラック溝１０５の非負荷側のローラ案内面１０６’とが接触することで（図１１に回転方向を矢印で示す）、トルク伝達部以外での接触が生じ、誘起スラストやスライド抵抗が増大する。これらは何れも自動車のＮＶＨ特性を悪化させる要因となる。

そこで、本発明は、ダブルローラタイプのトリポート型等速自在継手において、摺動抵抗、スライド抵抗、あるいは誘起スラストを低減することを目的とする。

以上の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、円周方向の三カ所に軸方向に延びるトラック溝を備え、各トラック溝が円周方向に対向して配置された一対のローラ案内面を有する外側継手部材と、半径方向に突出した三つの脚軸を備えたトリポード部材と、前記トラック溝に挿入されたローラと、前記脚軸に外嵌され、前記ローラを回転自在に支持するインナリングとを備え、前記ローラが前記ローラ案内面に沿って前記外側継手部材の軸方向に移動可能に構成されたトリポード型等速自在継手において、前記ローラの外周面の、ローラの幅方向中心を挟む両側に円すい面状のトルク伝達領域を設け、前記ローラ案内面の、前記トルク伝達領域と対向する領域をそれぞれ凸曲面で形成したことを特徴とするものである。

トルク伝達中は、トルク伝達に伴う荷重により、ローラのトルク伝達領域と接触する凸曲面状のローラ案内面（負荷側）が弾性変形するため、ローラの幅方向中心を挟む両側でトルク伝達領域とローラ案内面が略直線接触する。そのため、ローラの姿勢変化に対する拘束力が高まり、ローラをトラック溝に対して水平に保つことが可能となる。従って、トルク伝達個所以外でのローラと外側継手部材の不要な接触を防止することができる。

前記ローラの外周面の二つのトルク伝達領域の間に、各トルク伝達領域と隣接して、前記ローラ案内面と非接触の中央領域を設けるのが好ましい。これにより、グリース溜まりを設けることができ、接所部への潤滑剤供給性が良くなり、耐久性も向上する。

トルク伝達領域の傾斜角度は、６５°以上８３°以下に設定するのが好ましい。

トリポード型等速自在継手としては、脚軸の外周面が、縦断面においてはストレートで、かつ横断面においては略楕円となる形状をなし、インナリングの内周面が凸曲面で形成されているものを用いることができる。

この他、脚軸の外周面が凸曲面で形成され、インナリングの内周面が円筒面で形成されているものや、脚軸の外周面が凸曲面で形成され、インナリングの内周面が凹曲面で形成されているもの、を用いることもできる。

本発明によれば、ダブルローラタイプのトリポート型等速自在継手において、摺動抵抗、スライド抵抗、あるいは誘起スラストを低減させることが可能となる。

トリポード型等速自在継手の縦断面図である。 図１のＫ−Ｋ線で矢視した部分横断面図である。 図１のＬ−Ｌ線で矢視した横断面図である。 図１のトリポード型等速自在継手が作動角をとった状態を表す縦断面図である。 図２のアウタリングとローラ案内面の接触部を示す拡大横断面図である。 トルク伝達中の、図２のアウタリングとローラ案内面の接触部を示す拡大横断面図である。 アンギュラコンタクトを説明する概略断面図である。 サーキュラーコンタクトを説明する概略断面図である。 他の実施形態にかかるトリポード型等速自在継手の横断面図である。 他の実施形態にかかるトリポード型等速自在継手の横断面図である。 左右傾きを説明する、トリポード型等速自在継手の横断面図である。 前後傾きを説明する、トリポード型等速自在継手の縦断面図である。

本発明に係るトリポード型等速自在継手の一実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。

本実施形態のトリポード型等速自在継手１はダブルローラタイプである。図１は、ダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手を示す縦断面図であり、図２は図１のＫ−Ｋ線で矢視した部分横断面図である。

図１および図２に示すように、このトリポード型等速自在継手１は、外側継手部材２と、内側継手部材としてのトリポード部材３と、トルク伝達部材としてのローラユニット４とで主要部が構成されている。外側継手部材２は、一端が開口したカップ状をなし、内周面に軸方向に延びる３本の直線状トラック溝５が周方向等間隔に形成される。各トラック溝５には、外側継手部材２の円周方向に対向して配置され、それぞれ外側継手部材２の軸方向に延びるローラ案内面６が形成されている。外側継手部材２の内部には、トリポード部材３とローラユニット４が収容されている。

トリポード部材３は、半径方向に突出した３本の脚軸７を有する。トリポード部材３は、中心孔８に形成された雌スプライン２３にシャフト９に形成された雄スプライン２４を嵌合させることで、シャフト９とトルク伝達可能に結合される。シャフト９の先端に装着した止め輪１０をトリポード部材３の端面と係合させることで、トリポード部材３がシャフト９に対して軸方向に固定される。ローラユニット４は、ローラであるアウタリング１１と、このアウタリング１１の内側に配置されて脚軸７に外嵌された円環状のインナリング１２と、アウタリング１１とインナリング１２との間に介在された多数の針状ころ１３とで主要部が構成されており、外側継手部材２のトラック溝５に収容されている。

インナリング１２の内周面１２ａは凸曲面状、具体的にはインナリング１２の軸線を含む縦断面において凸円弧状をなす。インナリング１２、針状ころ１３およびアウタリング１１からなるローラユニット４は、ワッシャ１４、１５により分離しない構造となっている。

トリポード部材３の各脚軸７の外周面は、脚軸７の軸線Ｏ−Ｏを含んだ縦断面においてストレート形状をなす。また、図１のＬ−Ｌ線で矢視した平面図である図３に示すように、脚軸７の外周面は、脚軸７の軸線Ｏ−Ｏに直交する横断面において略楕円形状をなし、継手の軸線と直交する方向、すなわち長軸ａの方向でインナリング１２の内周面１２ａと接触し、継手の軸線方向、すなわち短軸ｂの方向でインナリング１２の内周面１２ａとの間に隙間ｍが形成されている。

トリポード部材３の脚軸７に装着されたローラユニット４のアウタリング１１は、針状ころ１３を介してインナリング１２によって回転自在に支持される。トリポード型等速自在継手１が作動角をとって回転すると、アウタリング１１が外側継手部材２のトラック溝５のローラ案内面６上を転動する。脚軸７の横断面が略楕円形状であるので、図４に示すように、トリポード型等速自在継手１が作動角を取ったとき、外側継手部材２の軸線に対してトリポード部材３の軸線は傾斜するが、ローラユニット４はトリポード部材３の脚軸７の軸線に対して傾斜可能である。従って、ローラユニット４のアウタリング１１とローラ案内面６とが斜交した状態になることを回避することができる。これにより、アウタリング１１がローラ案内面６に対して正しく転動するので、誘起スラストやスライド抵抗の低減を図ることができ、継手の低振動化を実現することができる。

図５に拡大して示すように、アウタリング１１の外周面は、中央領域１１ａとトルク伝達領域１１ｂ１，１１ｂ２とを有する断面凸形状に形成される。中央領域１１ａは、アウタリング１１の幅方向（以下、ローラ幅方向と呼ぶ）の中心Ｐ−Ｐ上に位置する。また、トルク伝達領域１１ｂ１，１１ｂ２は、中央領域１１ａのローラ幅方向両側に、中央領域１１ａと隣接して設けられる。すなわち、アウタリング１１の外周面は、基本的に中央領域１１ａと二つのトルク伝達領域１１ｂ１，１１ｂ２だけで構成されている。

本実施形態において、中央領域１１ａは円筒面状に形成される。また、トルク伝達領域１１ｂ１，１１ｂ２は、何れも母線形状をテーパ状の直線とした円すい面状に形成される。継手外径側となるトルク伝達領域１１ｂ１と継手内径側となるトルク伝達領域１１ｂ２は、ローラ幅方向の中心Ｐ−Ｐに対して線対称の関係にある。中央領域１１ａと各トルク伝達領域１１ｂ１，１１ｂ２の間は、その境界部がエッジとならないように断面円弧状等のチャンファで滑らかに連続させるのが好ましい。

ローラ案内面６は、継手外径側の第一領域６１と継手内径側の第二領域６２とを有する断面凹形状に形成される。第一領域６１がアウタリング１１の継手外径側のトルク伝達領域１１ｂ１と対向し、第二領域６２がアウタリング１１の継手内径側のトルク伝達領域１１ｂ２と対向する。本実施形態において、第一領域６１および第二領域６２は、何れも凸曲面、具体的には断面凸円弧状（部分円筒面状）に形成され、その曲率中心は何れもローラ案内面６よりも脚軸７の軸線Ｏ−Ｏから離反する方向にある。第一領域６１と第二領域６２の曲率半径Ｒは等しくするのが好ましい。

以上の構成を有するトリポード型等速自在継手１の回転中は、負荷側において、アウタリング１１の継手外径側のトルク伝達領域１１ｂ１がローラ案内面６の第一領域６１と接触し、アウタリング１１の継手内径側のトルク伝達領域１１ｂ２がローラ案内面６の第二領域６２と接触して、それぞれの接触部でトルク伝達が行われる。なお、アウタリング１１の中央領域１１ａは、継手の回転中も含め、ローラ案内面６に対して非接触となる。

この際、図６に示すように、トルク伝達に伴う荷重Ｘにより、ローラ案内面６の第一領域６１および第二領域６２が弾性変形し、継手外径側のトルク伝達領域１１ｂ１と第一領域６１が略直線接触し、継手内径側のトルク伝達領域１１ｂ２と第二領域６２が略直線接触する（線接触する領域を楕円で示す）。このようにローラ幅方向中心Ｐ−Ｐを挟む両側で、アウタリング１１の外周面とローラ案内面６が略直線接触することにより、アウタリング１１の姿勢変化に対する拘束力が高まる。そのため、ローラユニット４をトラック溝５に対して水平に保つことが可能となり、トルク伝達個所以外でのアウタリング１１と外側継手部材２の不要な接触を防止することができる。

転がり接触部の接触形態としては、図７に示すように、接触率（曲率半径Ｒ１の大きさと曲率半径ｒ１の比Ｒ１／ｒ１であり、Ｒ１／ｒ１＞１となる）および接触角φを有するアンギュラコンタクトや、図８に示すように、接触率（Ｒ２／ｒ２＞１）を有するサーキュラーコンタクトが知られている。これらの接触部は、何れも点接触（アンギュラコンタクトでは２点接触、サーキュラーコンタクトでは一点接触）となるため、これらの接触形態をアウタリング１１とローラ案内面６の接触部に適用した場合には、既に述べた左右傾きや前後傾きが生じ、摺動抵抗、誘起スラスト、スライド抵抗等の増大を招くことになる。これに対し、本実施形態の構成であれば、ローラ１１の幅方向中心Ｐ−Ｐの両側でのアウタリング１１とローラ案内面６との略直線接触により、アウタリング１１のそのような傾きが抑制されるため、上記不具合を防止して、自動車のＮＶＨ特性を改善することができる。

特に本実施形態のようにアウタリング１１の中央領域１１ａと各トルク伝達領域１１ｂ１，１１ｂ２とをローラ幅方向で隣接して配置することにより、中央領域１１ａとローラ案内面６との間の空間がグリース溜まりとなり、接触部への潤滑剤供給性が向上する。従って、耐久性の向上を図ることができる。

アウタリング１１の外周面およびローラ案内面６には、何れも高周波焼入れ等の熱処理により表面硬化層が形成されるのが通例である。この時、ローラ案内面６の第一領域６１および第二領域６２が弾性変形し易くなるように、両領域の硬さは、アウタリング１１の外周面よりも低くするのが好ましい。

ところで、図５において、アウタリング１１のトルク伝達領域１１ｂ１，１１ｂ２の傾斜角度θ、すなわち脚軸７の軸線Ｏ−Ｏを含む縦断面上でのローラ幅方向中心Ｐ−Ｐに対する傾斜角度θが小さすぎると、各トルク伝達領域１１ｂ１，１１ｂ２の中央領域１１ａ寄りの部分とアウタリング１１の端面寄りの部分との間の転がり周速差が大きくなり、アウタリング１１の回転抵抗が増大する。また、傾斜角度θが大きすぎると、アウタリング１１の姿勢変化に対する拘束力が不十分となり、アウタリング１１が傾いて、非負荷側でローラ案内面６とトルク伝達領域１１ｂ１，１１ｂ２とが接触し、アウタリング１１の回転抵抗が増大する。以上の問題を回避するため、トルク伝達領域１１ｂ１，１１ｂ２の傾斜角度θは、６５°以上で８３°以下（望ましくは７０°以上、８０°以下）に設定するのが好ましい。なお、二つのトルク伝達領域１１ｂ１，１１ｂ２では、傾斜角度θを等しくするのが好ましい。

本発明は以上に述べた実施形態には限定されず、ダブルローラタイプであれば、その他の構成を有するトリポード型等速自在継手に広く適用することができる。

例えば、図９に示す実施形態のように、脚軸７の外周面７ａを凸曲面（例えば断面凸円弧状）に形成し、インナリング１２の内周面１２ａを円筒面状に形成することもできる。また、図１０に示す実施形態のように、脚軸７の外周面７ａを凸曲面（例えば断面凸円弧状）に形成し、インナリング１２の内周面１２ａを脚軸外周面７ａと嵌合する凹曲面（例えば断面凹円弧状）に形成することもできる（ワッシャ１４，１５は不要となる）。何れの実施形態でも、以上に述べた相違点を除き、図１〜図６で述べた実施形態と共通する部材および要素には同一の参照番号を付して重複説明を省略する。

以上に述べたトリポード型等速自在継手１は、自動車のドライブシャフトに限って適用されるものではなく、自動車や産業機器等の動力伝達経路に広く用いることができる。

１ トリポード型等速自在継手
２ 外側継手部材
３ トリポード部材
４ ローラユニット
５ トラック溝
６ ローラ案内面
７ 脚軸
７ａ 脚軸の外周面
８ 中心孔
１１ アウタリング（ローラ）
１１ａ 中央領域
１１ｂ１ トルク伝達領域
１１ｂ２ トルク伝達領域
１２ インナリング
１２ａ インナリングの内周面
６１ 第一領域（凸曲面）
６２ 第二領域（凸曲面）
Ｏ 脚軸の軸線
Ｐ ローラ幅方向中心
θ 傾斜角度

Claims (6)

1. 円周方向の三カ所に軸方向に延びるトラック溝を備え、各トラック溝が円周方向に対向して配置された一対のローラ案内面を有する外側継手部材と、半径方向に突出した三つの脚軸を備えたトリポード部材と、前記トラック溝に挿入されたローラと、前記脚軸に外嵌され、前記ローラを回転自在に支持するインナリングとを備え、前記ローラが前記ローラ案内面に沿って前記外側継手部材の軸方向に移動可能に構成されたトリポード型等速自在継手において、
   前記ローラの外周面の、ローラの幅方向中心を挟む両側に円すい面状のトルク伝達領域を設け、前記ローラ案内面の、前記トルク伝達領域と対向する領域をそれぞれ凸曲面で形成したことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
2. 前記ローラの外周面の二つのトルク伝達領域の間に、各トルク伝達領域と隣接して、前記ローラ案内面と非接触の中央領域を設けた請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
3. 前記トルク伝達領域の傾斜角度を６５°以上８３°以下にした請求項１または２に記載のトリポード型等速自在継手。
4. 前記脚軸の外周面が、縦断面においてはストレートで、かつ横断面においては略楕円となる形状をなし、
   前記インナリングの内周面が凸曲面で形成されている請求項１〜３何れか１項に記載のトリポード型等速自在継手。
5. 前記脚軸の外周面が凸曲面で形成され、前記インナリングの内周面が円筒面で形成されている請求項１〜３何れか１項に記載のトリポート型等速自在継手。
6. 前記脚軸の外周面が凸曲面で形成され、前記インナリングの内周面が凹曲面で形成されている請求項１〜３何れか１項に記載のトリポード型等速自在継手。

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