JP3979762B2 - 等速継手 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、等速継手に関するものである。等速継手は、主に自動車のフロントアクスル、リアアクスル又はプロペラシャフト等に用いられている。
【０００２】
【従来の技術】
従来例として、特開平７―２３８９４４に開示されているピン形の等速継手を挙げることができる。この従来例の場合は、駆動部材の回転力が球軸受を介して被駆動部材に伝達されている。駆動部材に嵌合されている駆動ピンが球軸受に差し込まれていて、球軸受は駆動ピンによって支持されている。駆動部材と被駆動部材とが互いに屈曲した状態で回転すると、球軸受は駆動ピン上を移動する。駆動ピンは、片持ち状態で駆動部材に固定されているため、球軸受が駆動ピンの先端部分に来ると駆動ピンのたわみ量が増し、剛性上の問題が考えられる。
類似したものにトライポット・ジョイント又はトリポード形等速継手と呼ばれるものが知られているが、これは一方のシャフトが偏心運動をすることで等速性が生じるものであり、高速回転には不向きと言われている。
【０００３】
他の従来例として、特開平１１―５１０７１に開示された等速継手を挙げることができる。当該公開公報の図１、図２において、駆動軸の動力は内輪部材を介して外輪部材に伝達される。内輪部材にはジャーナルが内輪部材の軸方向に摺動自在に設けられ、ジャーナルにローラが回転自在に設けられている。このローラが外輪部材に設けられているトラック溝に係合している。駆動軸の動力は、内輪部材、ジャーナル、ローラを経て外輪部材に伝達される。この構造によればジャーナルにモーメントが発生するため、スムースな運動が期待できない、構造が複雑で製造コストが嵩むという問題が考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は上記の問題を解決するためになされたもので、剛性が高く、動きがスムースな等速継手を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願発明においては、内輪にレールを設けることによって動力伝達部の剛性を高くし、スライダの中心とレールの中心とを一致させることによってモーメントが発生し難い構造とした。更に詳しく言えば、請求項１の発明は、外輪１の内径部に外輪の長手方向に向けてトラック溝１ｂと円筒面１ｃを各３個 以上等分に形成させ、一方内輪２に内輪の長手方向に向けてレール部２ｂと球面部２ｃを各３個以上等分に形成させ、前記レール部２ｂに外周部が球形状であるスライダ３を前記レール部２ｂの長手方向に摺動自在に係合させ、前記トラック溝１ｂに前記スライダ３の球部３ aを係合させ、前記円筒面１ｃに前記内輪の球面部２ｃを係合させた状態で、前記外輪１に前記内輪２を組み込み、前記レール部２ｂの中間部に穴６を形成し、当該穴にボール４とこれを付勢するばね５を組み込み、当該ボール４を介して前記スライダ３の球部３ a を前記トラック溝に当接させる構造にした。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記外輪１のトラック溝１ｂの中心であるトラック溝中心線Ｃと前記内輪２のレール部２ｂの中心であるレール軸中心線Ｄとの交点Ｐが動力伝達点である構造にした。
【０００７】
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、等速継手１０の外観を示している。外輪１に内輪２がはめ込まれ、外輪軸１ａと内輪軸２ａの他端には通常各種の回転軸が連結されており、内輪と外輪とは、スライダ３の接点を介して１対１に回転するので、当然等速で回転する。なお、外輪軸１ a と内輪軸２ a が一直線上にあるのは、おもに組み立てたときで、通常は次の図２のように屈曲した状態で使用される。
【０００９】
図２には、外輪軸１ａと内輪軸２ａとが屈曲した状態の等速継手１０が示されている。無論このように屈曲した状態でも回転は等速で相手に伝達される。内輪軸２ｃが回転すると左右にスライドするスライダ３を介して回転力が外輪１に伝達されるが、こ のとき屈曲した角度差に基づく動力伝達点の回転線速度差は、スライダ３の動きによって吸収され等速性が得られる。
【００１０】
図３は、 等速継手１０を構成している部材を示している。外輪１には、外輪軸１ａが付けられ、外輪１の長手方向に向けて、即ち外輪１の軸方向に向けてトラック溝１ｂが等間隔に３個、円筒面１ｃが同じく等間隔に３個形成されている。トラック溝１ｂは筒状であり、その断面は、半円を越えて円形の一部を欠いた形状をしている。
【００１１】
一方内輪２には、内輪軸２ａが付けられ、内輪２の長手方向にむけて、即ち内輪２の軸方向に向けてレール部２ｂが等間隔に３個、同じく球面部２ｃが等間隔に３個設けられている。
【００１２】
レール部２ｂには、図６に示す如く穴６が明けられ、この穴６にボール４とこれを付勢するためのばね５が組み込まれている。
【００１３】
スライダ３は、図３に示す如く外周部が球面である球部３ａと円形の穴である内径部３ｂとで構成され、球部３ａは前記内輪２のレール部２ｂを挿入するときに必要な底部と両端の切り欠きが設けられている。更に図６に示す如く、内径部３ｂにはスライダ３の軸方向に向けてテーパ溝３ｃが形成されている。内輪２のレール部２ｂがスライダ３に挿入されると、テーパ溝３ｃには、前記ボール４がばね５の作用で押し付けられ、スライダ３の中心位置がボール４のある位置に係合する。
【００１４】
図７は、ボール４、ばね５等が組み込まれたときの断面図で、外輪１と内輪２が一直線になっていて、スライダ３は内輪２のレール部の中央に来ている。図８は、外輪１と内輪２とが屈曲したときの断面図である。スライダ３の中心は内輪２のレール部２ｂのレール軸中心線上にあり、かつトラック溝中心線とも一致するためには、屈曲に伴いスライダ３の左下側面は、トラック溝１ｂのした側面におされレール部２ｂの右方向に移動している。すなわち、トラック溝中心線Ｃとレール軸中心線Ｄの交差点を中心とする球状空間部にスライダ３がはまり込むことになる。なお、軸が１８０度回転するとスライダ３はレール部２ｂを左方向へ移動し、３６０度で１往復する。
【００１５】
バネ５によって付勢されたボール４は、テーパ溝３ｃの中にあって、スライダ３と内輪２のレール部２ｂとの間の抵抗を増加させ、レール部２ｂに対してスライダ３が過剰に移動するのを防止している。 一方、テーパ溝３ｃの役目は、スライダ３が常時レール部２ｂの中央部に来るよう付勢して、外輪軸１ａと内輪軸２ａとが一直線になったとき、スライダ３とレール部２ｂとの抵抗が最大になり、スライダ３の位置を確実に決め、更に各部材相互のガタを吸収することである。特に、スライダ内径部３ｂとレール部２ｂとの間の隙間は重要であり、この部分のクリアランスによって軸の回転がスムースに行なわれるようになる。
【００１６】
ここで、テーパ溝３ｃとボール４の作用によって、外輪１に内輪２を挿入する組立て時に、外輪軸１ａと内輪軸２ａとが一直線になってスライダ３がレール部２ｂの中央部に位置決めされる。
【００１７】
スライダ３が、内輪２のレール部２ｂに係合され、内輪２と共に外輪１にはめ込まれ、等速継手１０になる。この際、スライダ３は外輪１のトラック溝１ｂに、内輪２の球面部２ｃは外輪１の円筒面１ｃに夫々係合される。ここで、前記トラック溝１ｂは断面が円形の一部を成しているが、前記スライダ３が外輪１の長手方向にのみ移動できる構造にするため、前記円形の一部は少なくとも半円を超えており、その切欠け部分にレール部２ｂの軸結合部が挿入される。
【００１８】
本実施例においては、外輪１のトラック溝１ｂ、円筒面１ｃ及び内輪２のレール部２ｂと球面部２ｃが３個ずつ設けられているが、３個以上であれば良い。
【００１９】
図４と図５は、各部材の位置関係、及び各軸の回転が等速で相手に伝達されることを示している。外輪軸１ａの中心である外輪軸中心線Ａと内輪軸２ａの中心である内輪軸中心線Ｂとの交点をＯとし、レール部２ｂの中心であるレール軸中心線Ｄとトラック溝１ｂの中心であるトラック溝中心線Ｃとの交点をＰとする。この場合、Ｐはスライダを介した内輪から外輪又は逆方向の動力伝達点になる。次に、外輪軸中心線Ａ又は内輪軸中心線Ｂを回転させて、動力伝達点を図上にプロットすると、上記交点Ｏを通る動力伝達点Ｐの投影軌跡が得られる。この軌跡が通る面はスライダ中心面Ｅとなる。当該中心面Ｅ上に上記３個の動力伝達点Ｐが存在する。
【００２０】
図５において、外輪軸中心線Ａと内輪軸中心線Ｂとの角度をαとすれば、外輪軸中心線Ａ及び内輪軸中心線Ｂとスライダ中心面Ｅとの角度はα／２であって、スライダ中心面Ｅは外輪軸中心線Ａと内輪軸中心線Ｂとの角を２等分している。すなわち、スライダ３の中心位置は、外輪軸中心線Ａからもまた、内輪軸中心線Ｂからも同じ角度差α／２にあるので、常に両軸は等しい回転速度で回転することになる。この条件が等速継手であるための条件である。
【００２１】
そして、図４においてレール軸中心線Ｄとトラック溝中心線Ｃは動力伝達点Ｐで交差しているため、外輪軸１ａと内輪軸２ａとが傾斜した状態ではスライダ３が動力伝達点Ｐから逃げることはない。
【００２２】

【発明の効果】
本願発明の等速継手は、従来のトライポット・ジョイント又はトリポード形と呼ばれるシャフトの偏心運動で等速性が得られる等速継手に比較して、偏心運動に代わってスライダの往復運動によって等速性が得られるため、機械的振動、騒音が少なく、結果として耐久性の点で優れている。更に、本願発明の等速継手は、従来のピン形の等速継手に比較して撓み量が小でスムーズに動力伝達が行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】等速継手の外観説明図
【図２】外輪軸と内輪軸が屈曲した場合の等速継手の外観説明図
【図３】各部材の説明図
【図４】構造の説明図
【図５】構造の説明図
【図６】レール部とスライダの組付けの説明図
【図７】ボールを組み込んだときの断面図
【図８】ボールを組み込んだときの断面図
【符号の説明】
１は外輪、１ａは外輪軸、１ｂはトラック溝、１ｃは円筒面、２は内輪、２ａは内輪軸、２ｂはレール部、２ｃは球面部、３はスライダ、３ａ球部、３ｂは内径部、３ｃはテーパ部、４はボール、５はばね、６は穴、１０は等速継手である。

Claims (2)

1. 外輪（１）の内径部に外輪の長手方向に向けてトラック溝（１ｂ）と円筒面（１ｃ）を各３個以上等分に形成させ、一方内輪（２）に内輪の長手方向に向けてレール部（２ｂ）と球面部（２ｃ）を各３個以上等分に形成し、前記レール部（２ｂ）に外周部が球形状であるスライダ（３）を前記レール部（２ｂ）の長手方向に摺動自在に係合させ、前記トラック溝（１ｂ）に前記スライダの球部（３ａ）を係合させ、前記円筒面（１ｃ）に前記内輪の球面部（２ｃ）を係合させた状態で、前記外輪（１）に前記内輪（２）を組み込み、前記レール部（２ｂ）の中間部に穴（６）を形成し、当該穴にボール（４）とこれを付勢するばね（５）を組み込み、当該ボール（４）を介して前記スライダ（３）の球部（３ a ）を前記トラック溝（１ｂ）に当接させる構造にしたことを特徴とする等速継手。
2. 前記外輪（１）のトラック溝（１ｂ）の中心であるトラック溝中心線Ｃと前記内輪（２）のレール部（２ｂ）の中心であるレール軸中心線Ｄとの交点Ｐが動力伝達点であることを特徴とする請求項１記載の等速継手。

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