JP2019066014A - トリポード型等速自在継手及びトリポード型等速自在継手製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ローラが傾斜したり傷ついたりすることなく外側継手部材に圧入することができ、しかも、ローラの抜けを有効に防止できるトリポード型等速自在継手及びトリポード型等速自在継手の製造方法を提供する。【解決手段】外側継手部材のトラック溝の開口端部に、加締め加工にて形成されてなるローラ抜け止め用の隆起部を有する。隆起部に、継手開口側から継手奥側へ突隆量が多くなるローラ圧入ガイド面が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、トリポード型等速自在継手及びトリポード型等速自在継手製造方法に関する。

自動車や各種産業機械の動力伝達系を構成する等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸をトルク伝達可能に連結すると共に、前記二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達することができる。等速自在継手は、角度変位のみを許容する固定式等速自在継手と、角度変位および軸方向変位の両方を許容する摺動式等速自在継手とに大別され、例えば、自動車のエンジンから駆動車輪に動力を伝達するドライブシャフトにおいては、デフ側（インボード側）に摺動式等速自在継手が使用され、駆動車輪側（アウトボード側）には固定式等速自在継手が使用される。

摺動式等速自在継手の一つとしてトリポード型等速自在継手がある。このトリポード型等速自在継手は、トルク伝達部材であるローラがシングルローラタイプと、ダブルローラタイプが知られている。

図１３と図１４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し、このトリポード型等速自在継手は、外側継手部材１０２と、内側継手部材としてのトリポード部材１０３と、トルク伝達部材としてのローラユニット１０４とで主要部が構成されている。

外側継手部材１０２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１０５が周方向等間隔に形成され、各トラック溝１０５の両側には、円周方向に対向して配置され、それぞれ軸方向に延びるローラ案内面１０６が形成されている。外側継手部材１０２の内部には、トリポード部材１０３とローラユニット１０４が収容されている。

トリポード部材１０３は、半径方向に突出した３本の脚軸１０７を有する。トリポード部材１０３の中心孔に形成された雌スプライン１０８にシャフト１０９に形成された雄スプライン１１４が嵌合し、止め輪１１０により軸方向に固定されている。

ローラユニット１０４は、ローラであるアウタリング１１１と、このアウタリング１１１の内側に配置されて脚軸１０７に外嵌されたインナリング１１２と、アウタリング１１１とインナリング１１２との間に介在された多数の針状ころ１１３とで主要部が構成されており、外側継手部材１０２のトラック溝１０５に収容されている。インナリング１１２、針状ころ１１３およびアウタリング１１０からなるローラユニット１０４は、ワッシャ１１５，１１６により分離しない構造となっている。

ところで、従来のトリポード型等速自在継手では、一般的には外側継手部材にローラの抜けを規制する規制部材が設けられている（特許文献１〜特許文献３）。特許文献１では、案内溝の開口端の上部と下部とに、球状凹部と球状凸部とを設けたものである。すなわち、球状凹部を設けたことによって、この球状凹部を介したローラの組み込みを許容し、球状凸部を設けたことによって、ローラの抜けを規制するものである。

また、特許文献２は、トリポード形等速自在継手の調心部材について記載されている。そして、調心部材がトラック溝の開口端に設けた加締部にてローラが抜けないように設定している。

特許文献３では、外側継手部材の開口端面に、ピンを打ち込むことによって、案内溝の内面に盛り上がった突出部を設けるものである。そして、この突出部を、転動部材（ローラ）の抜け止めとして機能させている。また、この突起部は、外周側から内周側のほうが小さくなるようにしている。

実開昭５８−３００２７号公報 特開昭６１−２４１５２８号公報 特許第４６０９０５０号公報

前記特許文献１では、案内溝の上部に、ローラの組み込用の球状凹部を設ける必要があり、外側継手部材の大径化を招くことになる。また、特許文献２では、加締部によって、調心部材が抜けないように設定されるものであり、この加締部は、ローラ等の転動部材の外側継手部材への挿入のガイド部を構成するものではない。

特許文献３では、２本のピンを打ち込むことによって、隆起部を形成する。これによって、抜け止めとしつつ、内周部のピンによる盛り上げ量を、外周部のピンによる盛り上げ量よりも小さくすることで、ローラが内周側へ傾斜しても、内周側の隆起部のローラに対する接触圧が過大にならず、ローラが内側に傾いて圧入されることによって、発生する凝着を防止することができる。

しかしながら、ローラの圧入時に、ローラの転動面に表面傷が発生する可能性がある。ローラの転動面に表面傷が生じれば、この表面傷が起点となって、等速自在継手としての耐久性の低下を招くことになる。また、外側継手部材の開口端面にピンを打ち込むことによって、トラック側に隆起した形状は、外側継手部材の開口端面側が大きく盛り上がることになり、しかも、端面エッジ部が形成されることになる。このため、ローラを圧入する際に、隆起してなる隆起部における端面エッジ部にローラが接触して挿入される。従って、圧入が困難となったり、圧入できても、ローラが傾斜したり、傷ついたりするおそれがあった。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、ローラが傾斜したり傷ついたりすることなく外側継手部材に圧入することができ、しかも、ローラの抜けを有効に防止できるトリポード型等速自在継手及びトリポード型等速自在継手の製造方法を提供するものである。

本発明のトリポード型等速自在継手は、円周方向の三等分位置に軸方向に延びるトラック溝を形成した外側継手部材と、ボス部の円周方向の三等分位置から半径方向に突出した脚軸を有するトリポード部材と、前記脚軸に回転自在に装着されたローラとを備え、このローラが前記トラック溝に収容されるトリポード型等速自在継手において、前記外側継手部材のトラック溝の開口端部に、加締め加工にて形成されてなるローラ抜け止め用の隆起部を有するとともに、この隆起部に、継手開口側から継手奥側へ突隆量が多くなるローラ圧入ガイド面が設けられているものである。

本発明のトリポード型等速自在継手によれば、継手開口側から継手奥側へ突隆量が多くなるローラ圧入ガイド面が設けられているので、ローラを外側継手部材に対してこのガイド面に沿って圧入することができ、ローラの傷付きを防止できる。しかも、ローラを外側継手部材に圧入した後は、隆起部にてローラの抜けを規制することができる。

前記ローラ圧入ガイド面は、ローラ圧入時にローラ外径面が最初に接触するように設定されるのが好ましい。このように設定することによって、ローラの傷付きを有効に防止できる。

ローラとトラック溝とはアンギュラコンタクト接触をなし、２点の接触点間隔内に前記隆起部が収まるように設定するのが好ましい。このように設定することによって、圧入時にローラに表面傷がついても、この接触点間隔内であり、トラック溝との接触点に表面傷が生じない。このため、ローラの表面傷を起因とした、等速自在継手としての耐久性の低下を防止できる。

前記隆起部は、ローラとトリポード部材とを有する内部部品を外側継手部材に組み付ける前に成形され、かつ、この隆起部は、通常使用時においてローラの抜けを規制し、通常使用時においては作用しないローラ抜け力の付与によってローラの抜けを許容するように設定するのが好ましい。

このように設定することによって、通常使用時においてはローラの抜けが規制され、安定したトルク伝達を行うことができる。また、ローラ抜け力を付与することによって、ローラを外側継手部材から抜き出すことができる。これによって、等速自在継手の分離・分解を容易に行うことができ、修理やメンテナンスの作業性の向上を図ることができる。

本発明のトリボード型等速自在継手の製造方法は、外側継手部材のトラック溝の開口端部にローラ抜け止め用の隆起部を有するトリポード型等速自在継手の製造方法であって、外方側の断面三角山形の凸部と、この凸部に隣接する内方側の断面三角山形の凹部とを有する加締治具を、外側継手部材の開口端面に押し当てて、この加締治具の凸部を開口端面に圧入することによって、前記凹部に嵌合する前記隆起部を形成し、前記凹部の内方側の側面にて、継手開口側から継手奥側へ突隆量が多くなるローラ圧入ガイド面をこの隆起部の内面側に形成するものである。

加締治具を、外側継手部材の開口端面に押し当てて、この加締治具の凸部を開口端面に圧入すれば、凹部に嵌合する隆起部を形成することができる。このため、凹部に嵌合してなる隆起部は、加締治具の凹部の形状に準じるものであり、安定して正確な形状の隆起部となる。従って、ローラ圧入ガイド面も所定寸法形状のものに成形でき、ローラを外側継手部材に対してこのガイド面に沿って圧入することができ、しかも、ローラを外側継手部材に圧入した後は、隆起部にてローラの抜けを規制することができる。

前記加締治具の凸部の長手端部にテーパ形状の面取り面が形成されているのが好ましい。このように、テーパ形状の面取り面を設けることによって、凸部の外側継手部材の開口端面との接触面積を小さくでき、圧入力を小さくできる。また、テーパ形状の面取り面を設けることによって、凸部のエッジ部での応力集中を緩和できる。

本発明のトリポード型等速自在継手では、ローラを外側継手部材に対してこのガイド面に沿って圧入することができるので、ローラが傾斜したり傷ついたりすることなく外側継手部材に圧入することができる。しかも、ローラを外側継手部材に圧入した後は、隆起部にてローラの抜けを規制することができ、長期にわたって、安定したトルク伝達機能を発揮することができる。

本発明のトリポード型等速自在継手の製造方法では、安定して正確な形状の隆起部を成形することができ、ローラを外側継手部材に圧入する際には、安定して圧入することができ、ローラが傾斜したり傷ついたりすることを防止でき、しかも、ローラを外側継手部材に圧入した後は、隆起部にてローラの抜けを規制することができ、長期にわたって、安定したトルク伝達機能を発揮することができる。

本発明のトリポード型等速自在継手の要部縦断面図である。 図１に示すトリポード型等速自在継手の要部横断面図である。 図１に示すトリポード型等速自在継手の外側継手部材の端面図である。 図３の要部拡大図である。 図１に示すトリポード型等速自在継手の外側継手部材の要部拡大断面図である。 図１に示す等速自在継手の外側継手部材の隆起部を成形する前の端面図である。 隆起部を成形する加締工具にて隆起部を成形する前の拡大断面図である。 隆起部を成形する加締工具にて隆起部を成形している状態の断面図である。 隆起部を成形する加締工具にて隆起部を成形している状態の拡大断面図である。 加締工具を示し、（ａ）は面取り面を有さない加締工具の要部斜視図であり、（ｂ）は面取り面を有する加締工具の要部斜視図である。 ローラを外側継手部材に圧入している状態の断面図である。 ローラを外側継手部材に圧入している状態の拡大断面図である。 従来のトリポード型等速自在継手の要部縦断面図である。 図１３に示すトリポード型等速自在継手の要部横断面図である。

以下本発明の実施の形態を図１〜図１２に基づいて説明する。図１と図２とは、本発明に係るトリポード型等速自在継手を示し、このトリポード型等速自在継手は、内周に軸線方向に延びる三本のトラック溝１を設けると共に各トラック溝１の内側壁に互いに対向するローラ案内面１ａを設けた外側継手部材２と、半径方向に突出した３つの脚軸３を備えた内側継手部材としてのトリポード部材４と、トリポード部材４の脚軸３に装着されるトルク伝達部材としてのローラユニット５とを備える。

トリポード部材４は、中心孔６ａが設けられたボス部６と、このボス部６から半径方向に突出した３本の脚軸３を有する。トリポード部材４の中心孔６ａに形成された雌スプライン７にシャフト８に形成された雄スプライン８ａが嵌合し、止め輪９により軸方向に固定されている。

ローラユニット５は、ローラであるアウタリング１０と、このアウタリング１０の内側に配置されて脚軸３に外嵌されたインナリング１１と、アウタリング１０とインナリング１１との間に介在された多数の針状ころ１２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１に収容されている。インナリング１１の内周面は、インナリング１１の軸線を含む縦断面において円弧状凸面をなす。インナリング１１、針状ころ１２およびアウタリング１０からなるローラユニット５は、ワッシャ１３，１４により分離しない構造となっている。

そして、このトリポード型等速自在継手には外側継手部材２の開口部を密封するためのブーツ１５が付設されている。ブーツ１５は、大径端部１５ａと、小径端部（図示省略）と、大径端部１５ａと小径端部とを連結する蛇腹部１５ｃとからなる。大径端部１５ａは、外側継手部材２の外径面の開口端部に形成されたブーツ装着部２ｂに外嵌されてブーツバンド１６にて締め付けることによって、外側継手部材２に取付られる。また、小径部は、シャフト８の外径面に、形成されたブーツ装着部に外嵌されてブーツバンドにて締め付けることによって、シャフト８に取付られる。

外側継手部材２のトラック溝１の開口端部には、図３〜図５等に示すように、ローラ抜け止め用の隆起部２０が設けられている。隆起部２０は、各トラック溝１の各案内面１ａ，１ａに設けている。各隆起部２０は、トラック溝１の案内面１ａの開口端に、継手開口側から継手奥側へ突隆量が多くなるローラ圧入ガイド面２１ａ（図５参照）が設けられた断面扁平三角形状の膨出部からなる。この場合、隆起部２０の内面２１は、開口側の前記ローラ圧入ガイド面２１ａと、継手開口側から継手奥側へ突隆量が少なくなる面２１ｂとからなる。

ローラ圧入ガイド面２１ａの傾斜角度をθ１としては、例えば、５°≦θ１≦２５°とする。

ところで、ローラ１０の外周面は、縦断面（自身の軸心を含む断面、図１及び図２参照）で円弧状とされ、ローラ案内面１ａとアンギュラ接触により二箇所Ｓ，Ｓ（図４参照）で接触する。ここで、接触点Ｓ，Ｓの間隔をＡとし、隆起部２０の幅寸法をＢとしたときに、Ａ＞Ｂのように設定される。さらに、接触点Ｓ，Ｓ間のセンターライン上に、隆起部２０の幅方向中央線が対応する。すなわち、２点の接触点間隔内に隆起部２０が収まっている。なお、図４において、αは、トラック溝１のローラ案内面１ａとローラ１０の接触角を示している。

次に隆起部２０の成形方法を説明する。この場合、図１０（ａ）（ｂ）に示すような加締治具３０を用いる。加締治具３０は、外方側の断面三角山形の凸部３１と、この凸部３１に隣接する内方側の断面三角山形の凹部３２とを有する。すなわち、加締治具３０は、直方体形状の本体３３と、この本体３３の一面（下面）３３ａの端部に、この凸部３１と凹部３２とが形成される。なお、凸部３１と凹部３２とで隆起部成形部Ｍと呼ぶことができる。

凸部３１の頂点部が、アール状とされて、外側継手部材の開口端面に圧入される爪先端部３１ａを構成する。また、本体３３の側面３３ｃと、凸部３１と凹部３２とが形成された一面３３ａとのコーナ部には面取部が３３ｃ形成されている。

ところで、図１０（ａ）では、凸部３１の爪先端部３１ａの長さ寸法は本体３３の厚さ方向寸法であるが、図１０（ｂ）では、凸部３１の長手端部にテーパ形状の面取り面３１ｂを形成することによって、凸部３１の爪先端部３１ａの長さ寸法を、本体３３の厚さ方向寸法よりも短く設定している。すなわち、図１０（ａ）に示す爪先端部３１ａの長さ寸法をＣとし、図１０（ｂ）に示す爪先端部３１ａの長さ寸法をＤとしたときに、Ｃ＞Ｄとなる。

この実施形態では、図９に示すように、凹部３２の反凸部側の側面の傾斜角度θ１ａとしては、１５°程度とし、凸部３１の爪先端部３１ａの先端縁と本体３３の一面（下面）３３ａとを同一高さ位置としている。

このように構成された加締治具３０を、図６に示すように隆起部２０を成形する前の外側継手部材２の開口端面２ａに図７に示すように押し当てる。この際、トラック溝１の案内面１ａよりも、加締治具３０の凹部３２の反凸部側の開口縁が内側（トラック溝側）となるように配設する。

次に、この図７に示す状態から、図８と図９に示すように、加締治具３０を外側継手部材２の開口端面２ａ側へ押圧する。これによって、加締治具３０の凸部３１が開口端面２ａに食い込んでいき、開口端面２ａ側に凸部３１に嵌合する凹部３５が形成される。このため、この凹部３５成形にて肉が凹部３２側へ押し出され、押し出された肉が凹部３２を充足して凹部３２の形状を転写する形で凸部３６が形成され、隆起部２０が形成される。

このため、内面２１が、開口側のローラ圧入ガイド面２１ａと、継手開口側から継手奥側へ突隆量が少なくなる面２１ｂとからなる隆起部２０が成形される。ローラ圧入ガイド面２１ａの傾斜角度θ１が、加締治具３０の凸部３１の反凹部側の側面の傾斜角度θ１ａに一致し、隆起部２０を、図３に示すように、各案内面１ａに形成することになる。

このように、図１と図２に示すように、構成された外側継手部材２にローラ１０をトラック溝１に圧入することになる。この際、図１２に示すように、まず、ローラ１０の外径面が、隆起部２０のローラ圧入ガイド面２１ａに当接（接触）し、この状態からローラ１０をトラック溝１内へ押し込んでいけば、相対面する案内面１ａ、１ａを弾性変形による押し広げつつローラ１０はトラック溝１内へ圧入していくことができる。

そして、図１に示すように、隆起部２０をローラ１０が越えれば、ローラ１０の組み込みが完了する。このように、ローラ１０が組み込まれた後、ローラ１０が継手開口側へ移動した場合、ローラが隆起部２０の面２１ｂ（図１２参照）に当接して、ローラ１０の外側継手部材からの抜けを規制する。

しかしながら、通常使用時においては作用しないローラ抜け力の付与によってローラの抜けを、面２１ｂが許容する。すなわち、通常使用時においては作用しないローラ抜け力の付与によって、面２１ｂがローラの抜けのガイド面を構成する。

本発明によれば、ローラ１０を外側継手部材２に対してこのガイド面２１ａに沿って圧入することができるので、ローラ１０が傾斜したり傷ついたりすることなく外側継手部材２に圧入することができる。しかも、ローラ１０を外側継手部材２に圧入した後は、隆起部２０にてローラ１０の抜けを規制することができ、長期にわたって、安定したトルク伝達機能を発揮することができる。

ローラ圧入ガイド面２１ａは、ローラ圧入時にローラ外径面が最初に接触するように設定され、このように設定することによって、ローラ１０の傷付きを有効に防止できる。また、ローラ１０とトラック溝１とはアンギュラコンタクト接触をなし、２点の接触点間隔内に隆起部２０が収まるように設定している。このように設定することによって、圧入時にローラに表面傷がついても、この接触点間隔内であり、トラック溝１との接触点に表面傷が生じない。このため、ローラ１０の表面傷を起因とした、等速自在継手としての耐久性の低下を防止できる。

隆起部２０は、ローラ１０とトリポード部材４とで構成される内部部品を外側継手部材２に組み付ける前に成形され、かつ、この隆起部は、通常使用時においてローラ１０の抜けを規制し、通常使用時においては作用しないローラ抜け力の付与によってローラ１０の抜けを許容するように設定している。

このように設定することによって、通常使用時においてはローラ１０の抜けが規制され、安定したトルク伝達を行うことができる。また、ローラ抜け力の付与によってローラ１０の抜けを付与することによって、ローラ１０を外側継手部材２から抜き出すことができる。これによって、等速自在継手の分離・分解を容易に行うことができ、修理やメンテナンスの作業性の向上を図ることができる。

本発明の製造方法によれば、加締治具３０を、外側継手部材２の開口端面２ａに押し当てて、この加締治具３０の凸部３１を開口端面２ａに圧入すれば、凹部３５に嵌合する隆起部２０を形成することができる。このため、凹部３５に嵌合してなる隆起部２０は、加締治具３０の凹部３２の形状に準じるものであり、安定して正確な形状の隆起部２０となる。従って、ローラ圧入ガイド面２１ａも所定寸法形状のものに成形でき、ローラ１０を外側継手部材２に対してこのガイド面２１ａに沿って圧入することができ、ローラ１０が傾斜したり傷ついたりすることを防止でき、しかも、ローラ１０を外側継手部材２に圧入した後は、隆起部２０にてローラ１０の抜けを規制することができ、長期にわたって、安定したトルク伝達機能を発揮することができる。

凸部３１の長手端部にテーパ形状の面取り面３１ｂが形成されている加締治具３０を用いれば、凸部３１の外側継手部材２の開口端面２ａとの接触面積を小さくでき、圧入力を小さくできる。また、テーパ形状の面取り面３１ｂを設けることによって、凸部３１のエッジ部での応力集中を緩和できる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、等速自在継手としては、前記実施形態では、ダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手であったが、シングルローラタイプのトリポード型等速自在継手であってもよい。

加締治具３０として、図１０（ｂ）に示すものでは、凸部３１の長手端部にテーパ形状の面取り面３１ｂを形成することによって、凸部３１の外側継手部材２の開口端面２ａとの接触面積を小さくするようにしているが、幅寸法が小さい本体３３を有するものであれば、このようなテーパ形状の面取り面３１ｂを形成することなく、凸部３１の外側継手部材２の開口端面との接触面積が小さいものとなる。爪先端部３１ａのアールの大きさや凸部３１の断面積として、凸部３１の外側継手部材２の開口端面２ａに食い込むことができるものであればよい。

また、加締治具３０として、前記実施形態では、隆起部２０を設けるための凹部３１と凸部３２との隆起部成形部Ｍを、一対備えたものであったが、一つの隆起部成形部Ｍを有するものであってもよく、また、本体３３を、外側継手部材２の開口端面２ａに対応するリング体とし、この本体３３に６個の隆起部成形部Ｍを形成したものであってもよい。このような６個の隆起部成形部Ｍを備えたものを用いれば、一度に全部の隆起部２０を成形することができる。

Ｓ 接触点
１ トラック溝
２ 外側継手部材
２ａ 開口端面
３ 脚軸
４ トリポード部材
６ ボス部
１０ アウタリング（ローラ）
２０ 隆起部
２１ａ ローラ圧入ガイド面
３０ 加締治具
３１ 凸部
３１ｂ 面取り面
３２ 凹部

Claims (6)

1. 円周方向の三等分位置に軸方向に延びるトラック溝を形成した外側継手部材と、ボス部の円周方向の三等分位置から半径方向に突出した脚軸を有するトリポード部材と、前記脚軸に回転自在に装着されたローラとを備え、このローラが前記トラック溝に収容されるトリポード型等速自在継手において、
   前記外側継手部材のトラック溝の開口端部に、加締め加工にて形成されてなるローラ抜け止め用の隆起部を有するとともに、この隆起部に、継手開口側から継手奥側へ突隆量が多くなるローラ圧入ガイド面が設けられていることを特徴とするトリポード型等速自在継手。
2. 前記ローラ圧入ガイド面は、ローラ圧入時にローラ外径面が最初に接触するように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
3. ローラとトラック溝とはアンギュラコンタクト接触をなし、２点の接触点間隔内に前記隆起部が収まることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトリポード型等速自在継手。
4. 前記隆起部は、ローラとトリポード部材とを有する内部部品を外側継手部材に組み付ける前に成形され、かつ、この隆起部は、通常使用時においてローラの抜けを規制し、通常使用時においては作用しないローラ抜け力の付与によってローラの抜けを許容することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手。
5. 外側継手部材のトラック溝の開口端部にローラ抜け止め用の隆起部を有するトリポード型等速自在継手の製造方法であって、
   外方側の断面三角山形の凸部と、この凸部に隣接する内方側の断面三角山形の凹部とを有する加締治具を、外側継手部材の開口端面に押し当てて、この加締治具の凸部を開口端面に圧入することによって、前記凹部に嵌合する前記隆起部を形成し、前記凹部の内方側の側面にて、継手開口側から継手奥側へ突隆量が多くなるローラ圧入ガイド面をこの隆起部の内面側に形成することを特徴とするトリポード型等速自在継手の製造方法。
6. 前記加締治具の凸部の長手端部にテーパ形状の面取り面が形成されていることを特徴とする請求項５に記載のトリポード型等速自在継手の製造方法。

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