JP2021148286A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】トラック溝の案内面に抜け止め用の隆起部を容易に且つ精度よく形成できるようにする。【解決手段】軸方向の一方の端面６に開口しその内周に軸方向へ延びる３本のトラック溝５が形成され、トラック溝５の軸方向に直交する幅方向両側の内面に案内面１ａが形成された外側継手部材１と、外側継手部材１の内側に配置されボス部７からそのボス部７の半径方向外側に突出した３本の脚軸３と脚軸３に回転自在に設けられ案内面１ａによって軸方向へ案内されるローラ４とを備えた内側継手部材２とを備えたトリポード型等速自在継手において、一方の端面６の隣り合うトラック溝５間に設けられた突条２１と、突条２１の端部に設けられ突条２１よりも突出高さが低い又は一方の端面６と同じ高さの塑性変形部２２と、塑性変形部２２に隣接して設けられ、案内面１ａよりもトラック溝５内に突出してトラック溝５内のローラ４を抜け止めする隆起部２０とを備えるトリポード型等速自在継手とした。【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の製造方法に関する。

自動車や産業機械等の各種機器類において、動力伝達経路に等速自在継手が用いられる。等速自在継手は、駆動側の回転軸と従動側の回転軸とをトルク伝達可能に連結し、且つ、その２つの回転軸同士が作動角を伴いながら、等速で回転伝達を行うものである。

等速自在継手には、駆動側の回転軸と従動側の回転軸との角度変位のみを許容する固定式等速自在継手と、角度変位及び軸方向変位の両方を許容する摺動式等速自在継手とがある。例えば、自動車用のドライブシャフトでは、インボード側に摺動式等速自在継手が使用され、アウトボード側に固定式等速自在継手が使用される。

２軸を結ぶ摺動式等速自在継手として、例えば、特許文献１に示すトリポード型等速自在継手がある。トリポード型等速自在継手は、一の回転軸の端部に設けられるカップ状の外側継手部材と、他の回転軸の端部に設けられるトリポード部材と呼ばれる内側継手部材と、その他付属部材等で構成されている。

外側継手部材は、カップ形状を成す部材の内周面に、軸方向に延びる３本の直線状トラック溝が周方向等間隔に形成され、各トラック溝の幅方向両側の側面には、軸方向に延びる案内面が形成されている。トリポード部材は、軸心に設けたボス部から半径方向外側に突出した３本の脚軸を備え、各脚軸の外周にローラが回転自在に備えられている。各ローラは外側継手部材のトラック溝にそれぞれ収容され、トラック溝内の案内面でローラの周面を軸方向へ案内することで、２軸間での軸方向変位が許容され、また、２軸間での角度変位が許容されている。

また、特許文献２では、外側継手部材のトラック溝の開口側の端縁に、ローラの抜けを規制する隆起部が設けられている。隆起部がトラック溝の開口側の端縁にあるので、ローラが軸方向へ移動した際にトラック溝から抜け出ることを規制するとともに、通常の使用中に隆起部がローラに干渉することを防止している。

特開２０１９−６６０１４号公報 特開２００８−２４９０６６号公報

上記特許文献２に記載の技術によれば、外側継手部材のトラック溝の内面に、金属素材を塑性変形させることにより形成した隆起部を備えている。この隆起部の加工は、外側継手部材の開口側端面に加締治具を押し当てて、その開口側端面に塑性変形による凹部を形成することにより、凹部よりも案内面側の金属素材をトラック溝内へ膨出させることで行われている。

ここで、加締治具は、トラック溝の開口側の端縁の全域、すなわち、開口側端面と案内面との間の稜線部の全域を塑性変形させている。このため、案内面の稜線部の全域を塑性変形させるためには、加締治具を強い力で押圧する必要がある。また、案内面の稜線部全域に均一な隆起形状を形成するためには、開口側端面の全範囲に亘って均等な荷重を負荷する必要があり、また、加締治具の形状には高度な精度が要求される。以上のようなことから、トラック溝の案内面に隆起部を容易に且つ精度よく形成することは困難であるという問題がある。

そこで、この発明の課題は、トリポード型等速自在継手に用いられる外側継手部材のトラック溝の案内面に、抜け止め用の隆起部を容易に且つ精度よく形成できるようにすることである。

上記の課題を解決するために、この発明は、軸方向の一方の端面に開口しその内周に軸方向へ延びる３本のトラック溝が形成され、前記トラック溝の前記軸方向に直交する幅方向両側の内面に案内面が形成された外側継手部材と、前記外側継手部材の内側に配置されボス部からそのボス部の半径方向外側に突出した３本の脚軸と前記脚軸に回転自在に設けられ前記案内面によって軸方向へ案内されるローラとを備えた内側継手部材と、を備えたトリポード型等速自在継手において、前記一方の端面に設けられ、隣り合う前記トラック溝間を結ぶ方向の突条と、前記突条の端部に設けられ前記突条よりも突出高さが低い又は前記一方の端面と同じ高さの塑性変形部と、前記塑性変形部に隣接して設けられ、前記案内面よりも前記トラック溝内に突出して前記トラック溝内の前記ローラを抜け止めする隆起部と、を備えるトリポード型等速自在継手を採用した。

ここで、前記塑性変形部は、前記突条の頂面に接続されて前記案内面に向かうにつれて突出高さが低くなる傾斜部を備える構成を採用することができる。

また、前記隆起部は、軸方向の一方へ向かうにつれて拡がる導入部と、前記導入部の軸方向の他方側の端部に設けられる円弧状の頂部とを備え、前記頂部の稜線は、前記案内面と平行である構成を採用することができる。

これらの各態様において、前記案内面と前記ローラの周面とは、前記ローラの軸心に直交し前記ローラの最大径部を通るローラ中心線を挟んで２か所の接触点を有し、前記隆起部は、２か所の前記接触点の間に位置している構成を採用することができる。

また、上記の課題を解決するために、この発明は、上記各態様からなるトリポード型等速自在継手に用いられる前記外側継手部材の製造方法として、以下の構成を採用することができる。すなわち、軸方向の一方の端面に開口しその内周に軸方向へ延びる３本のトラック溝が形成され、前記トラック溝の前記軸方向に直交する幅方向両側の内面に案内面が形成され、前記一方の端面の隣り合う前記トラック溝間に加工前突条が形成された外側継手部材に対し、前記加工前突条の端部に治具を押し付けて前記加工前突条の端部を塑性変形させることにより、前記突条よりも突出高さが低い又は前記一方の端面と同じ高さの塑性変形部と、前記塑性変形部に隣接し前記案内面よりも前記トラック溝内に突出する隆起部とを形成し、前記塑性変形部及び前記隆起部以外の部分の前記加工前突条を前記突条とする外側継手部材の製造方法を採用した。

この発明は、トリポード型等速自在継手に用いられる外側継手部材のトラック溝の案内面に、抜け止め用の隆起部を容易に且つ精度よく形成できる。

この発明の一実施形態を示す一部切断正面図 図１の縦断面図 外側継手部材の加工前状態を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図 外側継手部材の加工時の様子を示し、（ａ）は隆起部の形成前を示す断面図、（ｂ）は隆起部の形成後を示す断面図、（ｃ）は隆起部の要部拡大断面図 （ａ）（ｂ）はそれぞれ隆起部の例を示す斜視図 外側継手部材の加工後状態を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は斜視図

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２は、この実施形態に係るトリポード型等速自在継手１０を示している。トリポード型等速自在継手１０は、一の回転軸１１の端部に設けられるカップ状の外側継手部材１と、一の回転軸１１に対向する他の回転軸１２の端部に設けられるトリポード部材と呼ばれる内側継手部材２（以下、トリポード部材２と称する）とを備えている。図３及び図４は、外側継手部材１の製造方法の説明図であり、図５及び図６は、外側継手部材１の詳細図である。

外側継手部材１は、軸方向の一方の端面６に開口するカップ形状を成す部材の内周に、軸方向に延びる３本の直線状のトラック溝５を備えている。トラック溝５は周方向に沿って等間隔に形成され、各トラック溝５の幅方向両側の内面（側面）には、軸方向に延びる案内面１ａが対向して形成されている。ここで、トラック溝５の幅方向とは、そのトラック溝５の伸びる方向、すなわち、軸方向に直交する方向である。外側継手部材１と一方の回転軸１１とは一体の部材で成型されているが、これを別々の部材として成型して、両者を嵌合、ボルト接合、接着、その他手法により一体化するようにしてもよい。

トリポード部材２は、軸心のボス部７からそのボス部７の半径方向外側に突出した３本の脚軸３を備え、各脚軸３の外周に軸受４ｂを介してローラ４を備えている。ローラ４は、脚軸３の軸心ａ回りに回転自在である。ボス部７の軸心には中心孔７ａが設けられており、その中心孔７ａに他方の回転軸１２の軸端８がスプライン結合により挿通されているとともに、止め輪によりボス部７が回転軸１２に抜け止めされている。

外側継手部材１の内側にトリポード部材２が収容されている。このとき、各脚軸３及び各ローラ４は、外側継手部材１のトラック溝５にそれぞれ収容されている。トラック溝５内の案内面１ａでローラ４の周面４ａを軸方向へ案内することで、回転軸１１，１２の２軸間での軸方向変位が許容されている。また、トラック溝５内の案内面１ａとローラ４の周面４ａとが、案内面１ａ上の２つの接触点ｐ１，ｐ２で接触するアンギュラコンタクトであり、その２つの接触点ｐ１，ｐ２が案内面１ａ上を移動することで、２軸間での角度変位が許容されている。２つの接触点ｐ１，ｐ２は、ローラ４の軸心ａに直交し、且つ、ローラ４の最大径部ｍを通るローラ中心線ｃを挟んで対称な位置にある。すなわち、ローラ４と案内面１ａとの２つの接触点ｐ１，ｐ２と、ローラ４の中心とを結ぶ各直線が、ラジアル方向に対して等しい接触角（接触角＞０）を有している。

また、このトリポード型等速自在継手１０には、外側継手部材１の開口部を密封するためのブーツ１３が設けられている。ブーツ１３は、図２に示すように、外側継手部材１の外径に固定される大径端部と、他方の回転軸１２の外径に固定される図示しない小径端部と、大径端部と小径端部とを連結する蛇腹部とからなる。大径端部及び小径端部は、それぞれブーツバンド１４によって外側継手部材１及び回転軸１２に締め付けられて固定されている。このブーツ１３により、外側継手部材１とトリポード部材２との間に充填されたグリース等の潤滑材が、外部に漏れ出ることが防止されている。

外側継手部材１のトラック溝５の開口側の端縁に、ローラ４の抜けを規制する隆起部２０が設けられている。隆起部２０がトラック溝の開口側の端縁にあるので、ローラ４が軸方向へ移動した際に、そのローラ４がトラック溝５から抜け出ることを規制している。

隆起部２０は、図５及び図６に示すように、軸方向の一方へ向かうにつれて、すなわち、外側継手部材１の開口側へ向かうにつれて拡がる導入部２０ａと、導入部２０ａの軸方向の他方側の端部、すなわち、トラック溝５の奥部側に設けられる円弧状の頂部２０ｂとを備えている。頂部２０ｂの稜線は、案内面１ａと平行である。導入部２０ａは、開口側から奥部側へ向かって隆起量が大きくなるので、トラック溝５内にローラ４を押し込む際の誘導がスムーズである。また、隆起部２０の頂部２０ｂよりも奥部側は、外側継手部材１の奥部側へ向かうにつれて拡がる係止部２０ｃとなっている。図４（ｃ）に示すように、係止部２０ｃに介在するフラットな傾斜面の軸方向に対する傾斜角度θ２は、導入部２０ａに介在する同じくフラットな傾斜面の軸方向に対する傾斜角度θ１よりも大きく設定されている（０°＜θ１＜θ２＜９０°）。これにより、トラック溝５内からのローラ４の抜け止めの強化が図られ、また、抜け止めとして必要な抜け力以上の荷重を作用させれば部材の分解が可能である。また、分解後の再度の圧入による再組立も可能である。

外側継手部材１の一方の端面６には、周方向に隣り合うトラック溝５間に突条２１が設けられている。突条２１は、外側継手部材１の外周に沿う円弧状であり、周方向に隣り合うトラック溝５間を結ぶように、全周に亘って３か所に分断して設けられている。３か所に分断された突条２１は、全て共通の断面形状で構成されており、同一の径に位置している。各突条２１の両端部には、突条２１のフラットな頂面２１ａよりも突出高さが低い、又は、一方の端面６と同じ高さの塑性変形部２２が設けられている。隆起部２０は、その塑性変形部２２に隣接して設けられており、突条２１、塑性変形部２２及び隆起部２０は周方向に沿って連続している。

塑性変形部２２は、突条２１の頂面２１ａに接続されて、案内面１ａに向かうにつれて突出高さが低くなる傾斜部２２ａを備えている。図５（ａ）は、突条２１よりも突出高さが低い傾斜部２２ａのみで構成された塑性変形部２２の例である。図５（ｂ）は、突条２１よりも突出高さが低い傾斜部２２ａと、一方の端面６と同じ高さの裾部２２ｂとの組み合わせで構成された塑性変形部２２の例である。

ここで、図１に示すように、ローラ４の周面４ａは、ローラ４の軸心ａを含む縦断面において円弧状である。また、前述のように、案内面１ａとローラ４の周面４ａとは、ローラ４の軸心ａに直交し、且つ、ローラ４の最大径部ｍを通るローラ中心線ｃを挟んで対称な２つの接触点ｐ１，ｐ２を有している。隆起部２０は、２つの接触点ｐ１，ｐ２の間に位置しているので、その接触点ｐ１，ｐ２における案内面１ａと周面４ａとの接触を、隆起部２０が阻害しないようになっている。また、ローラ４のトラック溝５内への圧入による組立時あるいは分解時に、隆起部２０が接触点ｐ１，ｐ２に触れて、その接触点ｐ１，ｐ２を傷つけることも防止している。

ここで、接触点ｐ１，ｐ２の間隔をｗ０とし（図１参照）、案内面１ａの幅をｗ１、隆起部２０の幅をｗ２としたときに（図６（ｂ）参照）、ｗ２＜ｗ０＜ｗ１のように設定される。さらに、接触点ｐ１，ｐ２の中央であるローラ中心線ｃ上に、隆起部２０の幅方向中心線が一致している。

つぎに、このトリポード型等速自在継手１０に用いられる外側継手部材１の製造方法、特に、隆起部２０の形成方法について説明する。

隆起部２０の形成には、図３（ｂ）及び図４（ａ）（ｂ）に示すような加締治具４０（以下、単に治具４０と称する）を用いる。治具４０で、加工対象である素材の一部を塑性変形することにより、隆起部２０を形成する。

まず、加工対象となる素材として、図３に示すように、軸方向の一方の端面６に開口して、その内周に軸方向へ延びる３本のトラック溝５が形成され、トラック溝５の幅方向両側に案内面１ａが形成された外側継手部材１の準備材料１’を用いる。準備材料１’は、一方の端面６に、隣り合うトラック溝５間を結ぶ方向の加工前突条３０が形成されている。加工前突条３０の端部３０ｂの位置は、一方の端面６と案内面１ａとの稜線部に一致している。また、加工前突条３０はその頂面３０ａがフラット面であり、全長に亘って等幅で連続している。なお、加工前突条３０は、例えば、準備材料１’を構成するワークの端面を旋削加工することで形成できる。旋削加工はワークを回転させながら加工を行うので、加工前突状３０は軸心周りに円弧状に形成されることとなる。

治具４０は、トラック溝５内に侵入する断面等脚台形状の凸部４１と、この凸部４１の周囲に隣接するフラット面からなる基面４２とを備えている。凸部４１の周囲は、断面等脚台形の脚にあたる円錐面４１ａとなっている。この円錐面４１ａと基面４２とで、隆起部２０を成形する。

図４（ａ）に示す状態から図４（ｂ）へ示す状態へと、加工前突条３０の端部３０ｂに治具４０を押し付けて、加工前突条３０の端部３０ｂを塑性変形させる。これにより、加工前突条３０の端部３０ｂを除く部分は、変形せずにそのままの形状で突条２１となる。そして、加工前突条３０の端部３０ｂに相当する部分は、塑性変形により、突条２１よりも突出高さが低い、又は、一方の端面６と同じ高さの塑性変形部２２に形成される。また同時に、塑性変形部２２に隣接して、案内面１ａよりもトラック溝５内に突出する隆起部２０も形成される。塑性変形部２２及び隆起部２０の形態は、前述の通りである。

この発明では、抜け止め用の隆起部２０を、外側継手部材１の開口側の端面６に設けられた加工前突条３０の端部３０ｂを塑性変形させて形成したので、治具４０は、端面６全域を押圧する必要はなく、加工前突条３０の頂面３０ａのみを押圧すれば足り、軽やかな力で容易に加工ができる。このため、隆起部２０の加工の精度も向上する。

また、加工前突条３０の塑性変形させる範囲を、その加工前突条３０の伸びる方向へ増減することにより、塑性変形の対象となる金属量を容易に調整することができる。これにより、所望する隆起部２０の体積、形状に合わせて、容易に且つ精度のよい隆起部２０の形成が可能である。また、上記実施形態では、隆起部２０の頂部２０ｂの稜線形状がトラック溝５内の案内面１ａと平行であり、トラック溝５内へのローラ４の組立時の圧入及び分解時の離脱がスムーズであるが、このような形状も、加工前突条３０の塑性変形させる範囲を調整すれば容易に且つ精度よく実現できる。

１ 外側継手部材
１ａ 案内面
２ 内側継手部材
３ 脚軸
４ ローラ
４ａ 周面
５ トラック溝
６ 端面
７ ボス部
２０ 隆起部
２０ａ 導入部
２０ｂ 頂部
２１ 突条
２１ａ 頂面
２２ 塑性変形部
２２ａ 傾斜部
３０ 加工前突条
４０ 治具
ａ 軸心
ｃ ローラ中心線
ｍ 最大径部
ｐ１，ｐ２ 接触点

Claims (5)

1. 軸方向の一方の端面（６）に開口しその内周に軸方向へ延びる３本のトラック溝（５）が形成され、前記トラック溝（５）の前記軸方向に直交する幅方向両側の内面に案内面（１ａ）が形成された外側継手部材（１）と、
   前記外側継手部材（１）の内側に配置され、ボス部（７）からそのボス部（７）の半径方向外側に突出した３本の脚軸（３）と前記脚軸（３）に回転自在に設けられ前記案内面（１ａ）によって軸方向へ案内されるローラ（４）とを備えた内側継手部材（２）と、
   を備えたトリポード型等速自在継手において、
   前記一方の端面（６）の隣り合う前記トラック溝（５）間に設けられた突条（２１）と、前記突条（２１）の端部に設けられ前記突条（２１）よりも突出高さが低い又は前記一方の端面（６）と同じ高さの塑性変形部（２２）と、
   前記塑性変形部（２２）に隣接して設けられ、前記案内面（１ａ）よりも前記トラック溝（５）内に突出して前記トラック溝（５）内の前記ローラ（４）を抜け止めする隆起部（２０）と、
   を備えるトリポード型等速自在継手。
2. 前記塑性変形部（２２）は、前記突条（２１）の頂面（２１ａ）に接続されて前記案内面（１ａ）に向かうにつれて突出高さが低くなる傾斜部（２２ａ）を備える請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
3. 前記隆起部（２０）は、軸方向の一方へ向かうにつれて拡がる導入部（２０ａ）と、前記導入部（２０ａ）の軸方向の他方側の端部に設けられる円弧状の頂部（２０ｂ）とを備え、前記頂部（２０ｂ）の稜線は、前記案内面（１ａ）と平行である請求項１又は２に記載のトリポード型等速自在継手。
4. 前記案内面（１ａ）と前記ローラ（４）の周面（４ａ）とは、前記ローラ（４）の軸心（ａ）に直交し前記ローラ（４）の最大径部（ｍ）を通るローラ中心線（ｃ）を挟んで２か所の接触点（ｐ１，ｐ２）を有し、前記隆起部（２０）は、２か所の前記接触点（ｐ１，ｐ２）の間に位置している請求項１から３のいずれか一つに記載のトリポード型等速自在継手。
5. 請求項１から４のいずれか一つに記載のトリポード型等速自在継手に用いられる前記外側継手部材（１）の製造方法であって、
   軸方向の一方の端面（６）に開口しその内周に軸方向へ延びる３本のトラック溝（５）が形成され、前記トラック溝（５）の前記軸方向に直交する幅方向両側の内面に案内面（１ａ）が形成され、前記一方の端面（６）の隣り合う前記トラック溝（５）間に加工前突条（３０）が形成された外側継手部材（１）に対し、
   前記加工前突条（３０）の端部に治具（４０）を押し付けて前記加工前突条（３０）の端部を塑性変形させることにより、前記突条（２１）よりも突出高さが低い又は前記一方の端面（６）と同じ高さの塑性変形部（２２）と、前記塑性変形部（２２）に隣接し前記案内面（１ａ）よりも前記トラック溝（５）内に突出する隆起部（２０）とを形成し、前記塑性変形部（２２）及び前記隆起部（２０）以外の部分の前記加工前突条（３０）を前記突条（２１）とする外側継手部材の製造方法。

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