JP4074466B2 - 等速ジョイント - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車の駆動力伝達部において、一方の伝達軸である第1軸と他方の伝達軸である第2軸とを連結させる等速ジョイントに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、自動車の駆動力伝達部では、一方の伝達軸である第1軸と他方の伝達軸である第2軸とを連結し回転力を各車軸へと伝達する等速ジョイントが用いられている。
【0003】
例えば、特許第3058213号公報では、軸線に平行な6つの平坦面で囲まれた6角状の中空穴を備えた外輪と、前記外輪の中空穴に組み込まれたトラニオン部材とによって構成される等速自在継手(等速ジョイント)が開示されている。
【0004】
この特許第3058213号公報に開示された従来技術に係る等速自在継手では、前記トラニオン部材の外壁に6つの球面が形成され、前記6つの球面のうち、3つの第1球面と、前記各平坦面の円周方向中心から円周方向の一方にずれた位置で前記各平坦面とがそれぞれ点接触するように設けられている。
【0005】
さらに、前記の従来技術に係る等速自在継手では、前記6つの球面のうち、他の3つの第2球面と、前記各平坦面の円周方向中心から円周方向の他方にずれた位置で前記各平坦面とがそれぞれ点接触し、且つ前記第1球面と前記第2球面とが円周方向に交互に配設される構成が採用されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の従来技術に係る等速自在継手では、アウタ部材である外輪の内壁に形成された平坦面に対して、インナ部材であるトラニオン部材の外壁に形成された球面がそれぞれ点接触するように構成されているため、アウタ部材とインナ部材との接触部位が高面圧となる。
【0007】
従って、従来技術に係る等速自在継手では、アウタ部材とインナ部材との接触部位に表面損傷が発生するおそれがある。
【0008】
この場合、前記表面損傷を防止する手段として、前記アウタ部材(外輪)の平坦面とインナ部材(トラニオン部材)の球面との間に、例えば、ボタン部材、保持器を介して一体的に保持される複数のローラを介装する構成(特許第3058213号公報参照)や、ブロック状のトルク伝達部材を介装する構成(特開平6−221335号公報参照)が提案されている。
【0009】
しかしながら、表面損傷を防止する手段として提案された前記の構成では、いずれも部品点数が増加するという不具合がある。また、インナ部材の外壁が球面で構成されているため、前記インナ部材を製造する際、複数の球面をそれぞれ独立して研磨加工等を施す必要があり、多数の製造工程が要求されて製造コストが高騰するという他の不具合がある。
【0010】
本発明は、前記の不具合を克服するためになされたものであり、部品点数を減少させて小型・軽量化を図り、しかも製造コストを低減することが可能な等速ジョイントを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、軸線に平行な第1乃至第6曲面からなる略円筒面によって囲まれた中空穴を有するアウタ部材と、
前記アウタ部材の中空穴内に収容され、前記第1乃至第6曲面にそれぞれ点接触する第7乃至第12曲面が外壁に形成されたトラニオン部材を有するインナ部材と、
を備え、
前記アウタ部材の内壁と前記トラニオン部材の外壁との接触部位における接触角線がそれぞれ一致するように、前記第1乃至第12曲面の曲率中心がそれぞれ設定されることを特徴とする。
【0012】
この場合、前記トラニオン部材の第7乃至第12曲面を、周方向に沿った曲率半径と、前記周方向と直交する軸線方向に沿った曲率半径とが同一である球面の一部となるようにそれぞれ設定することにより、アウタ部材の内壁との接触部位における面圧をより一層抑制することができる。
【0013】
また、前記トラニオン部材の第7乃至第12曲面には、例えば、曲面上に形成された溝部または隣接する曲面の境界部分から対向する一組の平面に向かって貫通する貫通孔からなる油溜まり部が形成されることにより、接触部位における潤滑特性が向上する。
【0014】
さらに、前記アウタ部材とトラニオン部材のいずれか一方またはその両方の接触部位または全面に表面処理を施すことにより、耐摩耗性が向上する。
【0015】
なお、トラニオン部材の軸線を回転軸として所定方向に回動させることにより、前記トラニオン部材の第7乃至第12曲面の中、相互に対向する一組の曲面が該単一の研磨手段によって略同時に研磨加工されるため、6つの曲面をそれぞれ独立に研磨する必要がなく、トラニオン部材の製造工程を簡素化することができる。
【0016】
本発明によれば、アウタ部材の内壁を第1乃至第6曲面によって構成された略円筒形状に形成し、トラニオン部材の外壁に形成された第7乃至第12曲面を前記アウタ部材の第1乃至第6曲面とそれぞれ点接触させることにより、アウタ部材とトラニオン部材との接触部位を低面圧とすることができる。
【0017】
さらに、本発明によれば、接触部位におけるアウタ部材側およびトラニオン部材側の接触角線をそれぞれ一致させることにより、アウタ部材とトラニオン部材との作動角が大きくなった場合であっても、回転方向のガタの発生を抑制することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明に係る等速ジョイントについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【0019】
図1および図2において、参照数字10は、本発明の実施の形態に係る等速ジョイントを示す。
【0020】
この等速ジョイント10は、一方の伝達軸である第1軸12(図2において、その一部を省略して示している)の一端部に一体的に連結されて開口部を有する筒状のアウタカップ(アウタ部材)14と、他方の伝達軸である第2軸16の一端部に固着されて前記アウタカップ14の中空穴18内に収納されるインナ部材20とから構成される。
【0021】
前記アウタカップ14の中空穴18は、図1および図2に示されるように、該アウタカップ14の軸線と平行に延在する6つの第1乃至第6曲面22a〜22fによって囲繞された略円筒面に形成される。前記第1乃至第6曲面22a〜22fは、それぞれ同一の所定の曲率半径(Ra)からなり(図4参照)、アウタカップ14の周方向に沿って連続して形成される。
【0022】
この場合、前記第1乃至第6曲面22a〜22fの隣接する一組の曲面、すなわち、第1曲面22aと第2曲面22b、第3曲面22cと第4曲面22d、並びに第5曲面22eと第6曲面22fによって3つの案内溝24a〜24cが形成される。この案内溝24a〜24cは、軸線方向に沿って延在し、軸心の回りにそれぞれ約120度の間隔をおいて配設される。
【0023】
インナ部材20は、トラニオン部材26と、前記トラニオン部材26の孔部にスプライン結合されて一体的に形成された第2軸16とを有する。前記トラニオン部材26は、中空穴18に形成された案内溝24a〜24cに沿ってアウタカップ14の軸線方向(図2の矢印A方向)に摺動自在に設けられている。なお、トラニオン部材26と第2軸16とを別体でなく、一体的に構成してもよい。
【0024】
前記トラニオン部材26の周方向に沿った外壁には、図1に示されるように、前記アウタカップ14の第1乃至第6曲面22a〜22fとそれぞれ点接触する第7乃至第12曲面28a〜28fが連続して形成される。
【0025】
前記第7乃至第12曲面28a〜28fは、それぞれ同一の所定の曲率半径(Rb)からなり(図4参照)、アウタカップ14の第1乃至第6曲面22a〜22fの曲率半径(Ra)よりも小さな曲率半径(Rb)によって形成される(Ra>Rb)。また、トラニオン部材26の軸線方向に沿った外壁には、前記第7乃至第12曲面28a〜28fと略直交し、相互に対向する一組の平面30a、30b(図3参照)が形成される。
【0026】
この場合、トラニオン部材26の第7、第9および第11曲面28a、28c、28eは、アウタカップ14の第1、第3および第5曲面22a、22c、22eの円周方向中心から円周方向の一方(時計回り方向)にずれた位置で、前記アウタカップ14の第1、第3および第5曲面22a、22c、22eとそれぞれ点接触する。また、トラニオン部材26の第8、第10および第12曲面28b、28d、28fは、アウタカップ14の第2、第4および第6曲面22b、22d、22fの円周方向中心から円周方向の他方(反時計回り方向)にずれた位置で、前記アウタカップ14の第2、第4および第6曲面22b、22d、22fとそれぞれ点接触する。
【0027】
アウタカップ14の第5曲面22eとトラニオン部材26の第11曲面28eとの接触部位における接触角線B、Cは、図4に示されるようにそれぞれ一致するように、前記第5曲面22eの曲率半径Raと前記第11曲面28eの曲率半径Rbが設定される。
【0028】
この場合、「接触角線」とは、接点と曲面の曲率中心とを結ぶ線をいい、アウタカップ14側の第5曲面22eの曲率中心O1と接点Pとを結ぶ接触角線Bと、トラニオン部材26側の第11曲面28eの曲率中心O2と接点Pとを結ぶ接触角線Cとが同一直線となるように設定される。従って、本実施の形態では、アウタカップ14とトラニオン部材26との接触部位における接点Pと、第5曲面22eの曲率半径Raの曲率中心O1と、第11曲面28eの曲率半径Rbの曲率中心O2とがそれぞれ同一直線上に設けられる。
【0029】
同様に、前記第5曲面22eを除いた他のアウタカップ14の他の曲面22a〜d、22fと前記第11曲面28eを除いたトラニオン部材26の他の曲面28a〜d、28fとの接触部位における他の接触角線B、Cもそれぞれ一致するように設定される。
【0030】
さらに、図5に示されるように、トラニオン部材26の外周に形成された第7乃至第12曲面28a〜28fは、周方向に沿った曲率半径Rbと前記周方向と直交する軸線方向に沿った曲率半径Rcとが同一(Rb=Rc)である球面の一部となるように設定されると好適である(図5中では、第7曲面28bに基づいて説明している)。
【0031】
なお、図6に示されるように、トラニオン部材26aの外周に形成された第7乃至第12曲面28a〜28fは、トラニオン部材26aの周方向に沿った曲率半径Rbと軸線方向に沿った曲率半径Rcとが不一致(Rb≠Rc)となるように設定されてもよい。
【0032】
本発明の実施の形態に係る等速ジョイント10は基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作並びに作用効果について説明する。
【0033】
一方の伝達軸として機能する第1軸12が回転すると、その回転力は、アウタカップ14を介してインナ部材20に伝達され、トラニオン部材26を通じて第2軸16が所定方向に回転する。
【0034】
例えば、時計回り方向に回転するアウタカップ14の回転力は、案内溝24a〜24cを構成する第2、第4および第6曲面22b、22d、22fにそれぞれ接触する第8、第10および第12曲面28b、28d、28fを介してトラニオン部材26に伝達されることにより、前記トラニオン部材26に一体的に連結された第2軸16が時計回り方向に回転する。
【0035】
前記とは反対方向である反時計回り方向に回転するアウタカップ14の回転力は、案内溝24a〜24cを構成する第1、第3および第5曲面22a、22c、22eにそれぞれ接触する第7、第9および第11曲面28a、28c、28eを介してトラニオン部材26に伝達されることにより、前記トラニオン部材26に一体的に連結された第2軸16が反時計回り方向に回転する。
【0036】
従って、前記第1軸12の回転運動は、アウタカップ14に対する第2軸16の傾斜角度(作動角)に影響されることなく該第2軸16に円滑に伝達される。
【0037】
次に、アウタカップ14の内壁に形成された曲面22とトラニオン部材26の外壁に形成された曲面28との接触角線が一致する場合と一致しない場合とについて比較説明する。
【0038】
図7および図8は、アウタカップ14の内壁に形成された曲面22とトラニオン部材26の外壁に形成された曲面28との接触部位における接触角線D、Eが一致する場合(接点P、曲率中心O1、O2がそれぞれ同一直線上にある場合)を示し、図9および図10は、アウタカップ14の内壁に形成された曲面22とトラニオン部材26の外壁に形成された曲面28との接触部位における接触角線F、Gが一致しない場合(接点P、曲率中心O1、O2がそれぞれ同一直線上にない場合)を示している。
【0039】
なお、図8および図10は、図7および図9の状態から所定の作動角が付与された場合をそれぞれ示している。
【0040】
図7に示されるように接触角線D、Eが一致する場合には、アウタカップ14の内壁とトラニオン部材26の外壁とによって形成される案内溝24Aの面積が小さく形成されるのに対し、図9に示されるように接触角線F、Gが一致しない場合には、アウタカップ14の内壁とトラニオン部材26の外壁とによって形成される案内溝24Bの面積が比較的大きく形成される。
【0041】
従って、アウタカップ14に対してトラニオン部材26が所定角度傾斜して前記アウタカップ14とトラニオン部材26との間で所定の作動角が付与された場合、接触角線D、Eが一致する図8の状態では、アウタカップ14の内壁とトラニオン部材26の外壁とが円滑に面接触して何ら干渉が発生しないのに対し、接触角線F、Gが一致しない図10の状態では、アウタカップ14の内壁とトラニオン部材26の外壁との接触部位で異なるモーメントが発生して干渉するために、アウタカップ14の内壁とトラニオン部材26の外壁との間で前記干渉を防止するためのクリアランスが必要となる。
【0042】
この結果、本実施の形態では、接触角線D、E(B、C)を一致させることにより、アウタカップ14とトラニオン部材26との作動角が大きくなった場合であっても、回転方向のガタの発生を抑制することができるという利点がある。
【0043】
さらに、本実施の形態では、アウタカップ14の内壁を第1乃至第6曲面22a〜22fによって構成された略円筒形状に形成し、トラニオン部材26の外壁に形成された第7乃至第12曲面28a〜28fを前記アウタカップ14の第1乃至第6曲面22a〜22fとそれぞれ点接触させることにより、アウタカップ14とトラニオン部材26との接触部位を低面圧とすることができる。
【0044】
この場合、本実施の形態では、従来技術において用いられていたボタン部材、トルク伝達部材等が不要であるため、部品点数を増大させることがなく製造コストを低減することができるとともに、アウタカップ14とトラニオン部材26との接触部位に生ずる面圧を低減することができる。
【0045】
従って、本実施の形態では、従来技術と比較してフリクションの発生を抑制し、スライド抵抗を低減させることにより、耐久性を向上させることができる。
【0046】
次に、トラニオン部材26の変形例を図11乃至図13に示す。
【0047】
図11に示される第1変形例に係るトラニオン部材26bでは、第7曲面28aと第8曲面28bとの間の境界部位40a、第9曲面28cと第10曲面28dとの間の境界部位40b、第11曲面28eと第12曲面28fとの境界部位40cに相互に対向する平面に貫通する貫通孔(油溜まり部)42a〜42cを形成し、前記貫通孔42a〜42cを通じてアウタカップ14の内壁とトラニオン部材26bの外壁との接触部位に対して潤滑油を供給することにより良好な潤滑特性が得られる。
【0048】
また、図12に示される第2変形例に係るトラニオン部材26cでは、前記貫通孔42a〜42cに代替して第7乃至第12曲面28a〜28fにそれぞれ複数の溝部44からなる油溜まり部を形成している。
【0049】
さらに、図13に示される第3変形例に係るトラニオン部材26dでは、アウタカップ14の内壁に接触する曲面46a〜46fを除いた他の凹部48a〜48cを複数の平坦面で構成するすることにより、鍛造成形性を向上させ、容易に鍛造成形することができる。
【0050】
図14に示されるように、トラニオン部材26を軸線を回転軸として所定方向に回転させることにより、砥石(研磨手段)50によって相互に対向する2つの曲面(28bおよび28e)を略同時に研磨加工することができる。
【0051】
また、アウタカップ14とトラニオン部材26のいずれか一方またはその両方の接触部位または全面に表面処理を施すことにより、前記アウタカップ14の内壁とトラニオン部材26の外壁との接触部位における耐摩擦性を向上させることができる。
【0052】
硬質被膜を形成する表面処理としては、例えば、PVD(PHYSICAL VAPOR DEPOSITION)法による表面処理、複合分散メッキ処理等があり、軟質被膜を形成する表面処理としては、浸硫(SULFURIZING)処理、浸硫モリコート処理、リン酸マンガン処理等があり、選択によっていずれかの表面処理を施すとよい。
【0053】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【0054】
すなわち、従来技術において用いられていたボタン部材、トルク伝達部材等が不要であるため、部品点数を増大させることがなく製造コストを低減することができるとともに、アウタ部材とトラニオン部材との接触部位に生ずる面圧を低面圧とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る等速ジョイントの軸線と略直交する方向の縦断面図である。
【図2】図1のII−II線に沿った縦断面図である。
【図3】図1に示すトラニオン部材の斜視図である。
【図4】アウタカップの内壁とトラニオン部材の外壁との接触部位における接触角線の関係を示す説明図である。
【図5】前記トラニオン部材の曲面の周方向に沿った曲率半径と軸線方向に沿った曲率半径とが等しい場合の説明図である。
【図6】前記トラニオン部材の曲面の周方向に沿った曲率半径と軸線方向に沿った曲率半径とが一致しない場合の説明図である。
【図7】アウタカップの内壁とトラニオン部材の外壁との接触部位における接触角線が一致する状態を示す説明図である。
【図8】アウタカップの内壁とトラニオン部材の外壁との接触部位における接触角線が一致し、作動角が付与された状態を示す説明図である。
【図9】アウタカップの内壁とトラニオン部材の外壁との接触部位における接触角線が一致しない状態を示す説明図である。
【図10】アウタカップの内壁とトラニオン部材の外壁との接触部位における接触角線が一致せず、作動角が付与された状態を示す説明図である。
【図11】第1変形例に係るトラニオン部材の斜視図である。
【図12】第2変形例に係るトラニオン部材の斜視図である。
【図13】第3変形例に係るトラニオン部材の斜視図である。
【図14】トラニオン部材の相互に対向する一組の曲面を略同時に単一の砥石によって研磨する示す説明図である。
【符号の説明】
10…等速ジョイント 12、16…軸
14…アウタカップ 18…中空穴
20…インナ部材 22a〜22f…第1〜第6曲面
24a〜24c…案内溝 26、26a〜26d…トラニオン部材
28a〜28f…第7〜第12曲面 30a、30b…平面
42a〜42c…貫通孔 44…溝部
48a〜48c…凹部 50…砥石
Claims (6)
- 軸線に平行な第1乃至第6曲面からなる略円筒面によって囲まれた中空穴を有するアウタ部材と、
前記アウタ部材の中空穴内に収容され、前記第1乃至第6曲面にそれぞれ点接触する第7乃至第12曲面が外壁に形成されたトラニオン部材を有するインナ部材と、
を備え、
前記アウタ部材の内壁と前記トラニオン部材の外壁との接触部位における接触角線がそれぞれ一致するように、前記第1乃至第12曲面の曲率中心がそれぞれ設定されることを特徴とする等速ジョイント。 - 請求項1記載の等速ジョイントにおいて、
前記トラニオン部材の第7乃至第12曲面は、周方向に沿った曲率半径と、前記周方向と直交する軸線方向に沿った曲率半径とが同一である球面の一部となるようにそれぞれ設定されることを特徴とする等速ジョイント。 - 請求項2記載の等速ジョイントにおいて、
前記トラニオン部材の第7乃至第12曲面には、油溜まり部が形成されることを特徴とする等速ジョイント。 - 請求項3記載の等速ジョイントにおいて、
前記油溜まり部は、曲面上に形成された溝部または隣接する曲面の境界部分から対向する一組の平面に向かって貫通する貫通孔からなることを特徴とする等速ジョイント。 - 請求項1記載の等速ジョイントにおいて、
前記アウタ部材とトラニオン部材のいずれか一方またはその両方の接触部位または全面に表面処理を施したことを特徴とする等速ジョイント。 - 請求項1記載の等速ジョイントにおいて、
前記トラニオン部材の第7乃至第12曲面の中、相互に対向する一組の曲面は、該トラニオン部材の軸線を回転軸として所定方向に回動させることにより、単一の研磨手段によって略同時に研磨加工されることを特徴とする等速ジョイント。
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WO2003078719A1 (fr) * | 2002-03-20 | 2003-09-25 | Daikin Industries, Ltd. | Dispositif de production de quasicoton |
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