JP4087036B2

JP4087036B2 - Constant velocity universal joint

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Publication number: JP4087036B2
Application number: JP2000044720A
Authority: JP
Inventors: 達朗杉山; 竜宏後藤; 重好石黒; 健二寺田; 久昭藏
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2000-02-22
Filing date: 2000-02-22
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2020-02-22
Also published as: JP2001234941A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はスライド式トリポード型等速自在継手に関する。一般に、等速自在継手は駆動側と従動側の２軸を連結して２軸間に角度があっても等速で回転力を伝達することのできるユニバーサルジョイントの一種であって、スライド式のものは、継手のプランジングによって２軸間の相対的軸方向変位を可能にしたものであり、トリポード型は、半径方向に突出した３本の脚軸を備えたトリポード部材を一方の軸に結合し、軸方向に延びる３つのトラック溝を備えた中空円筒状の外側継手部材を他方の軸に結合し、外側継手部材のトラック溝内にトリポード部材の脚軸を収容してトルクの伝達を行うようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
スライド式トリポード型等速自在継手の一例を図１１を参照して説明すると、外側継手部材１の内周面の軸方向に３本の円筒形トラック溝２を形成し、外側継手部材１内に挿入したトリポード部材４の半径方向に突設した３本の脚軸５の円筒状の外周面に複数の針状ころ６を介して回転可能に外嵌した円環状のローラ７をトラック溝２に挿入して構成される。各トラック溝２の円周方向で対向する一対のローラ案内面３は外側継手部材１の軸線と平行な凹曲面（部分円筒面）であり、３本の脚軸５の各ローラ７の外周面はローラ案内面３に適合する凸曲面（部分球面）である。各ローラ７は、対応するトラック溝２のローラ案内面３に係合して脚軸５を中心に回転しながらトラック溝２に沿って外側継手部材１の軸線方向に移動可能である。
【０００３】
図１１（Ｂ）に示すように、継手が作動角θをとった状態で回転力を伝達するとき、ローラ７とローラ案内面３とは図１１（Ｃ）に示すように互いに斜交する関係となる。この場合、ローラ７は図１１（Ｂ）に矢印ｔで示す方向に転がり移動しようとするのに対して、トラック溝２は外側継手部材１の軸線と平行な部分円筒面であるため、ローラ７はトラック溝２に拘束されながら移動することになる。その結果、ローラ案内面３とローラ７との相互間に滑り摩擦が発生してスライド抵抗が発生し、さらに、この滑り摩擦が軸方向に誘起スラストを発生させる。このようなスライド抵抗と誘起スラストは、車体の振動や騒音の発生原因となり、自動車のＮＶＨ性能に影響を与え、車両の足回りの設計自由度を低くするため、できるだけ低減させることが望まれる。
【０００４】
かかるスライド抵抗と誘起スラストの低減を企図したスライド式トリポード型等速自在継手として、たとえば図１２に示す構造のものが知られている。すなわち、図示するように、トリポード部材４の脚軸５の外周面を真球面にして、この真球面に円筒状のリング８の円筒形内周面が摺動可能に外嵌している。リング８とローラ７とは転動体を介して相対回転自在のローラアセンブリを構成する。針状ころ６は、リング８の円筒形外周面とローラ７の円筒形内周面との間にいわゆる総ころ状態で配置され、円環状のワッシャ９で抜け止めがなされる。ローラ７は外側継手部材１のトラック溝２内に収容され、トラック溝２のローラ案内面３上を転動しながら外側継手部材１の軸方向に移動可能である。
【０００５】
脚軸５の外周面は脚軸５の軸線上に曲率中心を持つ真球面で、この曲率中心の回りをローラアセンブリ（７，８）が首振り揺動する。ローラアセンブリが首振り揺動自在であるため、外側継手部材１とトリポード部材４が作動角をとった状態で回転力伝達を行うとき、ローラ７は外側継手部材１の軸線と平行な姿勢を保つように外側継手部材１のローラ案内面３によって案内され、そのままの姿勢でローラ案内面３上を正しく転動する。したがって、作動角運転時における滑り摩擦が低減し、スライド抵抗と誘起スラストの発生が抑制されるというものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達するためにスライド式トリポード型等速自在継手を使用することが知られている。スライド式トリポード型等速自在継手は、トリポード部材の脚軸に球面ローラを取り付けてあり、脚軸外周面と球面ローラ内周面間に転動体として針状ころが保持器なしの総ころタイプで用いられる。そして、角度をとった状態でトルクを伝達するとき、内部部品間の相互摩擦によって、回転中には誘起スラストが、また、停止状態でも強制的に軸方向に伸縮させるとスライド抵抗がそれぞれ発生する。これら誘起スラストやスライド抵抗が関与する自動車の代表的なＮＶＨ現象として、前者との関連では走行中の車体の横振れ、後者との関連ではＡＴ車における停止時Ｄレンジのアイドリング振動現象がある。
【０００７】
自動車のＮＶＨ問題は、継手の誘起スラストやスライド抵抗の大きさを小さくすることが解決のポイントである。一般に、継手の誘起スラストやスライド抵抗は作動角の大きさに依存する傾向がある。このため、自動車のドライブシャフトに適用する場合、作動角を大きくできないという設計上の制約につながる。したがって、自動車の足回り設計の自由度を高めるには、誘起スラストやスライド抵抗の低位安定化が課題であった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、これら誘起スラストやスライド抵抗の一層の低減および安定化を図ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、円周方向に向き合って配置されたローラ案内面を有する３つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３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、前記脚軸に外嵌して前記ローラを回転自在に支持するリングとを備え、前記ローラが前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能な等速自在継手において、前記リングの内周面を円筒形とし、かつ、脚軸の外周面を、縦断面においては湾曲形状とし、かつ、横断面においては、継手の軸線と直交する方向で前記リングの内周面と接触すると共に継手の軸線方向で前記リングの内周面との間にすきまを形成するように、脚軸の横断面を、長軸が継手の軸線と直交する楕円形とし、脚軸の楕円形横断面の長軸半径をａ、短軸半径をｂとしたとき、楕円度ｂ／ａを、リングの内周面と接触する領域を他の領域よりも大きくしたことを特徴とする等速自在継手である。
【００１０】
請求項２の発明は、円周方向に向き合って配置されたローラ案内面を有する３つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３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、前記脚軸に外嵌して前記ローラを回転自在に支持するリングとを備え、前記ローラが前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能な等速自在継手において、前記リングの内周面を円筒形とし、かつ、脚軸の外周面を、縦断面においては湾曲形状とし、かつ、横断面においては、継手の軸線と直交する方向で前記リングの内周面と接触すると共に継手の軸線方向で前記リングの内周面との間にすきまを形成するように、脚軸の横断面を、長軸が継手の軸線と直交する楕円形とし、脚軸の楕円形横断面の長軸半径をａ、短軸半径をｂとしたとき、楕円度ｂ／ａを、リングと当接する部分から短軸と交わる部分にかけて漸次減少させたことを特徴とする等速自在継手である。
脚軸の横断面形状について、継手の軸線と直交する方向で前記リングの内周面と接触するとともに継手の軸線方向で前記リングの内周面との間にすきまを形成するような形状とは、言い換えれば、トリポード部材の軸方向で互いに向き合った面部分が相互方向に、つまり、仮想円筒面よりも小径側に、退避している形状を意味する。その一つの具体例として楕円形が挙げられる。そして、長軸が継手の軸線に直交する楕円形とする。ここで楕円形とは、字義どおりの楕円に限らず、一般に卵形、小判形等と称される形状を含むものとする。
脚軸の楕円形横断面の楕円度ｂ／ａが小さいほど、より大きな作動角をとってもローラアセンブリを傾かせることなく脚軸が傾くことができるが、その反面接触部の面圧が上がり、脚軸の強度も下がる。そこで、請求項１の発明は、脚軸の横断面形状を、リングと接触する領域についてだけ楕円度ｂ１／ａ１を大きくし、他の非接触領域については最大作動角で干渉しない程度の楕円度ｂ２／ａ２とした複合楕円形状としたものである。請求項２の発明は、接触領域を単一楕円で構成するのではなく、楕円度ｂ／ａを連続的に変化させたものである。
【００１１】
従来円形であった脚軸の横断面形状を上記の形状としたことにより、継手が作動角をとったとき、ローラアセンブリの姿勢を変えることなく、脚軸が外側継手部材に対して傾くことができる。しかも、図３および図７と図１２（Ｃ）を対比すれば明らかなように、脚軸の外周面とリングとの接触楕円が横長から点に近づくため、ローラアセンブリを傾けようとする摩擦モーメントが低減する。したがって、ローラアセンブリの姿勢が常に安定し、ローラがローラ案内面と平行に保持されるため円滑に転動することができる。これにより、スライド抵抗の低減ひいては誘起スラストの低減に寄与する。さらに、脚軸の根元部の断面係数が増加することによる脚軸の曲げ強度が向上するという利点もある。なお、リングの内周面は全長にわたって円筒形である必要はなく、脚軸と接触する中央部分のみ円筒形とし、両端部は脚軸が傾いたとき干渉を避けるための逃げ部を形成してもよい。
【００１２】
ローラアセンブリは脚軸と外側継手部材との間に介在してトルクを伝達する役割を果たすものであるが、この種の等速自在継手におけるトルクの伝達方向は常に継手の軸線に直交する方向であるため、当該トルクの伝達方向において脚軸とリングとが接していることでトルクの伝達は可能であり、継手の軸線方向において両者間にすきまがあってもトルク伝達に支障を来すことはない。
【００１４】
より具体的には、請求項１または２に記載するような脚軸の横断面形状を採用することにより、リングとの接触面圧が緩和され、脚軸の強度低下も避けられる。しかも、リングを傾かせることなく脚軸が傾くことができるため、ローラが傾くことなく円滑にローラ案内面を転動することができる。したがって、ローラの傾きを規制する目的で外側継手部材のトラック溝に設けることのある鍔を省略することができる。鍔を省略することにより、外側継手部材の軽量化、加工の簡素化が図れるばかりでなく、ローラと鍔との滑り接触を原因とするスライド抵抗が皆無となる結果、スライド抵抗の一層の減少と誘起スラストの低減が達成される。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の等速自在継手において、脚軸の縦断面における湾曲形状の曲率半径を１．１ａ〜８．７ａとしたことを特徴とする。これにより、トリポード型等速自在継手特有のトラニオン中心振れ回りに起因する脚軸の傾きを吸収できるため、継手横断面内でのローラアセンブリを傾かせる要因が解消し、自動車のＮＶＨ性能の向上に寄与する。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の等速自在継手において、脚軸の外周面のうちリングと当接する部分のみ研削したことを特徴とする。当該所定範囲は加工誤差等を勘案して接触領域より幾分広めに設定するのが好ましい。そして、当該所定範囲以外の部分は研削を施すことなく鍛造仕上げのまま残してもよく、これにより加工時間の短縮、コストダウンが可能となる。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の等速自在継手において、ローラの外周面と外側継手部材のローラ案内面とがアンギュラ・コンタクトすることを特徴とする。ローラとローラ案内面とがアンギュラ・コンタクトをなすことにより、ローラが振れにくくなってその姿勢が一層安定するため、ローラが外側継手部材の軸方向に移動する際にローラ案内面上をより少ない抵抗で円滑に転動する。かかるアンギュラ・コンタクトを実現するための具体的な構成を例示するならば、ローラの外周面の母線を凸円弧とし、かつ、ローラ案内面の断面形状をテーパ形状またはゴシックアーチ形状とすることが挙げられる。
【００１８】
請求項１から５のいずれか１項に記載の等速自在継手において、リングとローラの間に複数の転動体を配置してリングとローラを相対回転自在とすることにより、ローラが脚軸のまわりを滑らかに回転でき、スライド抵抗が低減する。転動体としては針状ころ（請求項６）またはボール（請求項７）を採用することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
まず、図１ないし図４に示す実施の形態を説明する。ここで、図１（Ａ）は一部を断面にした継手の端面図であり、図１（Ｂ）は脚軸に垂直な断面を示し、図２は作動角θをとった状態の継手の縦断面を示す。図示するように、等速自在継手は外側継手部材１０とトリポード部材２０とからなり、連結すべき２軸の一方が外側継手部材１０と接続され、他方がトリポード部材２０と接続される。
【００２０】
図１に示されるように、外側継手部材１０は内周面に軸方向に延びる３本のトラック溝１２を有する。各トラック溝１２の円周方向で向かい合った側壁にローラ案内面１４が形成されている。トリポード部材２０は半径方向に突設した３本の脚軸２２を有し、各脚軸２２にはローラ３４が取り付けてあり、このローラ３４が外側継手部材１０のトラック溝１２内に収容される。ローラ３４の外周面はローラ案内面１４に適合する断面形状を有している。
【００２１】
ローラ３４の外周面は軸線から半径方向に離れた位置に曲率中心を有する円弧を母線とした凸曲面であり、ローラ案内面１４の断面形状はゴシックアーチ形状であって、これにより、ローラ３４とローラ案内面１４とがアンギュラ・コンタクトをなす。図１（Ａ）に、２つの当たり位置を一点鎖線で示してある。図示は省略したが、球面状のローラ外周面に対してローラ案内面１４の断面形状をテーパ形状としても両者のアンギュラ・コンタクトが実現する。このようにローラ３４とローラ案内面１４とがアンギュラ・コンタクトをなす構成を採用することによって、ローラ３４が振れにくくなるため姿勢が安定する。なお、アンギュラ・コンタクトを採用しない場合には、たとえば、ローラ案内面１４を軸線が外側継手部材１０の軸線と平行な円筒面の一部で構成し、その断面形状をローラ３４の外周面の母線に対応する円弧とすることもできる。
【００２２】
脚軸２２の外周面にリング３２が外嵌している。このリング３２とローラ３４とは複数の針状ころ３６を介してユニット化され、相対回転可能なローラアセンブリを構成している。すなわち、リング３２の円筒形外周面を内側軌道面とし、ローラ３４の円筒形内周面を外側軌道面として、これらの内外軌道面間に針状ころ３６が転動自在に介在する。図１（Ｂ）に示されるように、針状ころ３６は、できるだけ多くのころを入れた、保持器のない、いわゆる総ころ状態で組み込まれている。符号３３，３５で指してあるのは、針状ころ３６の抜け落ち止めのためにローラ３４の内周面に形成した環状溝に装着した一対のワッシャである。これらのワッシャ３３，３５は円周方向の一個所に切れ目を有し（図４（Ｂ）参照）、弾性的に縮径させた状態でローラ３４内に挿入し、弾性的に拡開しようとする力を利用して環状溝に装着する。
【００２３】
脚軸２２の外周面は、縦断面（図１（Ａ）または図２（Ａ））で見ると、中央部が外側に膨らんだ凸曲線、たとえば曲率半径Ｒの凸円弧であり、横断面（図１（Ｂ））で見ると、長軸が継手の軸線に直交する楕円形状である。言い換えれば、脚軸の横断面形状は、トリポード部材２０の軸方向で互いに向き合った面が相互方向に、つまり、仮想円筒面よりも小径側に退避している。
【００２４】
図３に示されるように、リング３２の内周面は円筒形である。このことと、脚軸２２の縦断面形状が上述のように凸曲線状であることから、リング３２は脚軸２２の軸方向での移動が可能であるばかりでなく、脚軸２２に対して首振り揺動自在である。また、上述のとおりリング３２とローラ３４は針状ころ３６を介して相対回転自在にユニット化されているため、脚軸２２に対し、リング３２とローラ３４がユニットとして首振り揺動可能な関係にある。ここで、首振りとは、脚軸２２の軸線を含む平面内で、脚軸２２の軸線に対してリング３２およびローラ３４の軸線が傾くことをいう（図２（Ａ）参照）。
【００２５】
リング３２の内周面をほぼ全長にわたって円筒形とすることも可能であるが、ここでは、リング３２の内周面の母線は、中央の円筒部３２ａとその両側の逃げ部３２ｂとの組合せで形成されている。逃げ部３２ｂは、図２（Ａ）および図４（Ａ）のように作動角θをとったときの脚軸２２との干渉を避けるための部分であり、円筒部３２ａの端からリング３２の端部に向かって徐々に拡径した直線または曲線で構成する。ここでは、逃げ部３２ｂを円錐角α＝５０°の円錐面の一部とした場合を例示してある。
【００２６】
トリポード型等速自在継手では、機構上、外側継手部材１０が１回転するときトリポード部材２０は外側継手部材１０の中心に対して３回振れ回る。このとき符号ｅ（図２（Ａ））で表わされる偏心量は作動角θに比例して増加する。そして、３本の脚軸２２は１２０°ずつ離間しているが、作動角θをとると、図２（Ｂ）に示すように、同図の上側に現われている垂直な脚軸２２を基本として考えると、他の２本の脚軸２２は、二点鎖線で示す作動角０のときのそれらの軸線からわずかに傾く。その傾きは作動角θがたとえば約２３°のとき２〜３°程度となる。この傾きが脚軸２２の外周面の曲率によって無理なく許容されるため、脚軸２２とリング３２との接触部における面圧が過度に高くなるのを防止することができる。なお、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の左側面から見たトリポード部材２０の３本の脚軸２２を模式的に図示したもので、実線が脚軸を表わしている。
【００２７】
図１２に示した従来の継手の場合、脚軸５の外周面が全周にわたってリング８の内周面と接するため、接触楕円が図１２（Ｃ）に破線で示すように円周方向に延びた横長形状を呈する。そのため、外側継手部材１に対して脚軸５が傾くとき、脚軸５の動きに伴ってリング８を、延いてはローラ７を傾かせるように作用する摩擦モーメントが発生する。これに対し、図１に示した実施の形態では、脚軸２２の横断面が楕円形で、リング３２の内周面が円筒形であることから、両者の接触楕円は図３に二点鎖線で示すように点に近いものとなり、同時に面積も小さくなる。したがって、作動角をとった状態でトルクを伝達する際、ローラアセンブリ（３２，３４）を傾かせようとする力が従来のものに比べると非常に低減し、ローラ３４の姿勢の安定性が一層向上する。
【００２８】
さらに、図１２の従来の継手では、ローラ７の傾きを規制する目的で、トラック溝２の奥側つまり外側継手部材１の横断面で見て大径側に、ローラ７の端面と対向した鍔を形成してある。しかしながら、上の各実施の形態、さらには以下に述べる実施例にあっては、ローラ３４を傾かせる要因が低減されているため、必ずしもそのような鍔を設ける必要はなく、鍔を省略することができる。その結果、ローラ３４が何らかの原因で一時的に振れたとしても鍔に接触して滑り摩擦を発生させるといった心配が皆無となる。
【００２９】
図５ないし図７は、上述の実施の形態における針状ころ３６に代えてボール３６’を転動体として使用した実施の形態を示す。ボール３６’の使用に伴いリング３２の外周面およびローラ３４の内周面に軌道面を形成した点と、ワッシャ３３，３５を有さず代わりにリング３２’とローラ３４’にボール３６’の組込みのための入れ穴３３’，３５’を設けた点を除き、図１ないし図４に関連して既に述べたところと基本的に変わるところはない。
【００３０】
【実施例】
本発明の実施をするにあたっては、図４に示すように、横断面が楕円形の脚軸２２と円形のリング３２とが接触してトルクを伝達することから、両者間の接触部における面圧の緩和を図る必要がある。以下、そのための具体的な実施例について説明する。なお、図４（Ｂ）において、紙面の上下方向がトルク伝達方向であり、紙面の左右方向が非負荷側となる。
【００３１】
継手が作動角θをとった状態でトルクを伝達するとき、図４に二点鎖線で示すように、脚軸２２はリング３２に対して作動角θの範囲内で往復揺動する。このとき、非負荷側については、脚軸２２とリング３２の間に比較的大きなすきまが存在するため、脚軸２２がリング３２と干渉することなく揺動することができる。しかしながら、負荷側については、作動角θが大きくなって脚軸２２の傾きが大きくなるにつれて図４（Ｂ）に二点鎖線で示されているように脚軸２２の見かけの曲率が大きくなり、リング３２の内径よりも大きな曲率になると脚軸２２とリング３２とが２点当たりとなるに至る。すると、それ以後は脚軸２２のみが自由に傾くことはできず、リング３２を、延いてはローラアセンブリ（３２，３４）を傾かせることとなる。したがって、所定の角度範囲内では、脚軸２２のみがリング３２と干渉することなく傾くことができるように、脚軸２２の横断面形状、とりわけ負荷側の形状を決定する。
【００３２】
具体的には、最大作動角θｍａｘを２５°としたとき、図８に示すように、脚軸２２の楕円形横断面の長軸半径ａと短軸半径ｂならびに脚軸２２の縦断面における外周面の曲率半径Ｒを次のように設定すると、継手が最大作動角をとってもリング３２が傾かないようにするとともに、脚軸２２とリング３２との間の接触楕円を作動角０°の時に円に近づける（最小楕円）ことができる。
ｂ／ａ＝０．８４１
Ｒ＝２．３８０ａ
曲率半径Ｒの推奨範囲を０．５Ｒ〜１．５Ｒすなわち１．１９０ａ〜３．５７０ａとするならば、そのときの楕円度ｂ／ａは０．９８３〜０．６６９となる。
【００３３】
上述の設定では、しかしながら、形状的には可能であるが、自動車実使用になると脚軸２２／リング３２間の面圧が高すぎる懸念がある。そのため、自動車用途における常用作動角域で低振動を求められるのであれば、ローラアセンブリ（３２，３４）が傾かない程度まで作動角を下げれば面圧も下がり、実使用可能となる。たとえば、常用作動角θを１０°を超え２０°未満の範囲とするならば、脚軸２２の外周面の曲率半径Ｒおよび楕円度ｂ／ａの最適値および推奨範囲は表１に示すとおりとなる。
【００３４】
【表１】

【００３５】
既述のとおり、脚軸２２の楕円形横断面の楕円度ｂ／ａが小さいほど、より大きな作動角をとってもローラアセンブリ（３２，３４）を傾かせることなく脚軸２２が傾くことができるが、その反面接触部の面圧が上がり、脚軸２２の強度も下がる。そこで、図９に示す実施例は、脚軸２２の横断面形状を、リング３２と接触する領域すなわち接触領域βについてだけ楕円度ｂ₁／ａ₁を大きくし、他の非接触領域については最大作動角で干渉しない程度の楕円度ｂ₂／ａ₂とした複合楕円形状としたものである。たとえば、常用作動角θｍａｘを１５°とし、脚軸２２の外周面の曲率半径Ｒを３．８８８ａとした場合、接触領域の楕円度ｂ₁／ａ₁を０．８９４とし、非接触領域の楕円度ｂ₂／ａ₂を０．７０４とする。なお、図９では図の下側にのみ接触領域βの表示をしてあるが、脚軸２２の横断面は対称形であるため図の上側にも接触領域が存在することは言うまでもない。
【００３６】
また、図１０に示す実施例は、上記接触領域βを単一楕円で構成するのではなく、楕円度（ｂ／ａ）を連続的に変化させたものである。たとえば、上記と同様に常用作動角θｍａｘを１５°とし、脚軸２２の外周面の曲率半径Ｒを３．８８８ａとした場合、接触領域では、長軸と交わる位置の楕円度を１．０とし、その位置から離れるにつれて楕円度を徐々に下げていき、非接触領域では楕円度を０．７０４とする。あるいは、接触領域、非接触領域に関係なく長軸側から短軸側に楕円度を１．０から０．７０４まで徐々に下げた形状としてもよい。図１０は、接触領域の長軸と交わる位置では楕円度を１．０とし、その位置から離れるに従って、たとえば図示するように所定の角度ごとに、曲率半径を漸減させる場合を例示している。
【００３７】
上述のように脚軸２２の横断面形状が楕円形であるため、精度が要求される負荷側接触領域（β）だけ研削を施す範囲とし、それ以外の非接触領域については正規の楕円（図１０に二点鎖線で示す）より内径側に避退した形状に加工しておき、研削逃がしとすることもできる。なお、この研削逃がし部分は必ずしも切削その他の加工を積極的に施すことによって形成する必要はなく、脚軸の鍛造の際に当該形状に形成して鍛造仕上げのままとしてもよく、これにより加工時間短縮、コストダウンにもなる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、円周方向に向き合って配置されたローラ案内面を有する３つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３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、前記脚軸に外嵌して前記ローラを回転自在に支持するリングとを備え、前記ローラが前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能な等速自在継手において、前記リングの内周面を円筒形とし、かつ、脚軸の外周面を、縦断面においては湾曲形状とし、かつ、横断面においては、継手の軸線と直交する方向で前記リングの内周面と接触すると共に継手の軸線方向で前記リングの内周面との間にすきまを形成するようにしたものであるため、継手が作動角をとったとき、ローラアセンブリの姿勢を変えることなく、脚軸が外側継手部材に対して傾くことができる。しかも、脚軸の外周面とリングとの接触楕円が横長から点に近づくため、ローラアセンブリを傾けようとする摩擦モーメントが低減する。したがって、ローラアセンブリの姿勢が常に安定し、ローラがローラ案内面と平行に保持されるため円滑に転動することができる。これにより、スライド抵抗の低減ひいては誘起スラストの低減に寄与する。さらに、脚軸の根元部の断面係数が増加することによる脚軸の曲げ強度が向上するという利点もある。
【００３９】
本発明の等速自在継手は、特に自動車のドライブシャフト用に適用すればスライド抵抗や誘起スラストの大きさが関与する自動車のＮＶＨ性能の改善に寄与し得、車両足回り設計の自由度も高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は一部を断面にした等速自在継手の端面図、
（Ｂ）は脚軸に垂直な断面図である。
【図２】（Ａ）は図１の等速自在継手の縦断面図であって作動角をとった状態を示し、（Ｂ）は（Ａ）におけるトリポード部材の模式的側面図である。
【図３】リングの拡大断面図である。
【図４】（Ａ）はトリポード部材とローラアセンブリの断面図である。
（Ｂ）は平面図である。
【図５】（Ａ）は一部を断面にした等速自在継手の端面図、
（Ｂ）は脚軸に垂直な断面図、
【図６】等速自在継手の縦断面図であって作動角をとった状態を示す。
【図７】リングの拡大断面図である。
【図８】脚軸の横断面図である。
【図９】脚軸の横断面図である。
【図１０】脚軸の横断面図である。
【図１１】（Ａ）は従来の等速自在継手の横断面図、
（Ｂ）は縦断面図、
（Ｃ）はローラとローラ案内面との相互関係を示す模式的斜視図である。
【図１２】（Ａ）は他の従来の等速自在継手の横断面図、
（Ｂ）は脚軸に垂直な断面図、
（Ｃ）は接触楕円を説明するためのリングの断面図である。
【符号の説明】
１０外側継手部材
１２トラック溝
１４ローラ案内面
２０トリポード部材
２２脚軸
ａ長軸半径
ｂ短軸半径
Ｒ曲率半径
３２，３２’ リング
３２ａ，３２ａ’ 円筒部
３２ｂ，３２ｂ’ 逃げ部
３４，３４’ ローラ
３６針状ころ（転動体）
３６’ ボール（転動体）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sliding tripod type constant velocity universal joint. In general, a constant velocity universal joint is a type of universal joint that connects two shafts on the drive side and the driven side and can transmit rotational force at a constant speed even if there is an angle between the two shafts. The one that allows relative axial displacement between two axes by plunging the joint, and the tripod type connects a tripod member with three leg shafts projecting radially to one axis. Then, a hollow cylindrical outer joint member having three track grooves extending in the axial direction is coupled to the other shaft, and the leg shaft of the tripod member is accommodated in the track groove of the outer joint member to transmit torque. It is what I did.
[0002]
[Prior art]
An example of the sliding tripod type constant velocity universal joint will be described with reference to FIG. 11. Three cylindrical track grooves 2 are formed in the axial direction of the inner peripheral surface of the outer joint member 1, and the outer joint member 1 is formed in the outer joint member 1. An annular roller 7 that is rotatably fitted on the cylindrical outer peripheral surface of the three leg shafts 5 protruding in the radial direction of the inserted tripod member 4 via a plurality of needle rollers 6 is formed in the track groove 2. Inserted and configured. A pair of roller guide surfaces 3 facing each other in the circumferential direction of each track groove 2 are concave curved surfaces (partial cylindrical surfaces) parallel to the axis of the outer joint member 1, and the outer peripheral surfaces of the rollers 7 of the three leg shafts 5. Is a convex curved surface (partial spherical surface) adapted to the roller guide surface 3. Each roller 7 is movable in the axial direction of the outer joint member 1 along the track groove 2 while engaging with the roller guide surface 3 of the corresponding track groove 2 and rotating around the leg shaft 5.
[0003]
As shown in FIG. 11B, the roller 7 and the roller guide surface 3 are obliquely crossed with each other as shown in FIG. It becomes. In this case, the roller 7 tries to roll in the direction indicated by the arrow t in FIG. 11B, whereas the track groove 2 is a partial cylindrical surface parallel to the axis of the outer joint member 1. Moves while being restrained by the track groove 2. As a result, a sliding friction is generated between the roller guide surface 3 and the roller 7 to generate a sliding resistance. Further, this sliding friction generates an induced thrust in the axial direction. Such slide resistance and induced thrust cause vibration and noise of the vehicle body, affect the NVH performance of the automobile, and reduce the degree of freedom in designing the undercarriage of the vehicle.
[0004]
As a sliding tripod type constant velocity universal joint intended to reduce the sliding resistance and the induced thrust, for example, a structure shown in FIG. 12 is known. That is, as shown in the drawing, the outer peripheral surface of the leg shaft 5 of the tripod member 4 is made into a true spherical surface, and the cylindrical inner peripheral surface of the cylindrical ring 8 is slidably fitted onto the true spherical surface. The ring 8 and the roller 7 constitute a roller assembly that is relatively rotatable via a rolling element. The needle roller 6 is disposed between the cylindrical outer peripheral surface of the ring 8 and the cylindrical inner peripheral surface of the roller 7 in a so-called full roller state, and is prevented from coming off by an annular washer 9. The roller 7 is accommodated in the track groove 2 of the outer joint member 1 and is movable in the axial direction of the outer joint member 1 while rolling on the roller guide surface 3 of the track groove 2.
[0005]
The outer peripheral surface of the leg shaft 5 is a true spherical surface having a center of curvature on the axis of the leg shaft 5, and the roller assembly (7, 8) swings around the center of curvature. Since the roller assembly is swingable, the roller 7 maintains a posture parallel to the axis of the outer joint member 1 when the outer joint member 1 and the tripod member 4 transmit the rotational force with the operating angle taken. In this way, the outer guide member 1 is guided by the roller guide surface 3 and correctly rolls on the roller guide surface 3 in the same posture. Therefore, the sliding friction during the operation angle operation is reduced, and the generation of the slide resistance and the induced thrust is suppressed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
It is known to use a sliding tripod type constant velocity universal joint to transmit rotational force from an automobile engine to wheels at a constant speed. The sliding tripod type constant velocity universal joint is a full-roller type in which a spherical roller is attached to the leg shaft of the tripod member, and needle rollers are used as rolling elements between the outer circumferential surface of the leg shaft and the inner circumferential surface of the spherical roller. Used. When torque is transmitted in an angled state, induced thrust is generated during rotation due to mutual friction between internal parts, and slide resistance is generated when the shaft is forcibly expanded and contracted even in a stopped state. . As a typical NVH phenomenon of an automobile in which these induced thrusts and slide resistance are involved, there is a lateral vibration of a running vehicle in relation to the former, and an idling vibration phenomenon in a D range at a stop in an AT car in relation to the latter.
[0007]
The NVH problem of automobiles is to solve the problem by reducing the magnitude of induced thrust and slide resistance of the joint. In general, the induced thrust and slide resistance of the joint tend to depend on the size of the operating angle. For this reason, when it applies to the drive shaft of a motor vehicle, it leads to the restriction | limiting on the design that an operating angle cannot be enlarged. Therefore, in order to increase the degree of freedom in designing the undercarriage of automobiles, it has been a problem to stabilize induced thrust and slide resistance.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to further reduce and stabilize these induced thrust and slide resistance.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The invention of claim 1 includes an outer joint member having three track grooves having roller guide surfaces arranged facing each other in the circumferential direction, a tripod member having three leg shafts projecting in the radial direction, A roller inserted in the track groove; and a ring that is externally fitted to the leg shaft and rotatably supports the roller. The roller is movable in the axial direction of the outer joint member along the roller guide surface. In such a constant velocity universal joint, the inner circumferential surface of the ring is cylindrical, the outer circumferential surface of the leg shaft is curved in the longitudinal section, and in the transverse section, in a direction perpendicular to the axis of the coupling. The cross section of the leg shaft is an elliptical shape whose major axis is orthogonal to the axis of the joint so as to form a clearance between the inner peripheral surface of the ring and the inner peripheral surface of the ring in the axial direction of the joint. And the length of the elliptical cross section of the leg axis The radius a, when the minor axis radius and is b, a constant velocity universal joint, characterized in that the ellipticity b / a, is larger than the inner circumferential surface other areas an area in contact with the ring.
[0010]
The invention of claim 2 is an outer joint member formed with three track grooves having roller guide surfaces arranged facing each other in the circumferential direction, a tripod member having three leg shafts projecting in the radial direction, A roller inserted in the track groove; and a ring that is externally fitted to the leg shaft and rotatably supports the roller. The roller is movable in the axial direction of the outer joint member along the roller guide surface. In such a constant velocity universal joint, the inner circumferential surface of the ring is cylindrical, the outer circumferential surface of the leg shaft is curved in the longitudinal section, and in the transverse section, in a direction perpendicular to the axis of the coupling. The cross section of the leg shaft is an elliptical shape whose major axis is orthogonal to the axis of the joint so as to form a clearance between the inner peripheral surface of the ring and the inner peripheral surface of the ring in the axial direction of the joint. And the length of the elliptical cross section of the leg axis The radius a, when the minor axis radius and is b, the ellipticity b / a, is a constant velocity universal joint is characterized in that gradually decreased toward the intersection with the minor axis of the ring abutting portion.
About the cross-sectional shape of the leg shaft, the shape that contacts the inner peripheral surface of the ring in a direction orthogonal to the axis of the joint and forms a gap between the inner peripheral surface of the ring in the axial direction of the joint In other words, it means a shape in which the surface portions of the tripod member facing each other in the axial direction are retracted in the mutual direction, that is, on the smaller diameter side than the virtual cylindrical surface. Ru ellipse mentioned as specific examples of one. The major axis is an ellipse that is orthogonal to the axis of the joint. Here, the oval shape is not limited to the literal oval shape, but includes shapes generally called oval shapes, oval shapes, and the like.
The smaller the ellipticity b / a of the elliptical cross-section of the leg shaft, the more it can tilt the leg shaft without tilting the roller assembly even with a larger operating angle. The strength of the shaft also decreases. Accordingly, the invention of claim 1 increases the ellipticity b1 / a1 only in the region in contact with the ring in the cross-sectional shape of the leg shaft, and the ellipticity that does not interfere at the maximum operating angle in the other non-contact regions. The composite ellipse shape is b2 / a2. In the invention of claim 2, the contact area is not constituted by a single ellipse, but the ellipticity b / a is continuously changed.
[0011]
By making the cross-sectional shape of the leg shaft, which has been circular in the past, the above shape, the leg shaft can be tilted with respect to the outer joint member without changing the posture of the roller assembly when the joint takes an operating angle. it can. Moreover, as apparent from a comparison between FIG. 3 and FIG. 7 and FIG. 12C, the contact ellipse between the outer peripheral surface of the leg shaft and the ring approaches the point from the horizontally long, so that the friction moment for tilting the roller assembly is obtained. Is reduced. Accordingly, the posture of the roller assembly is always stable, and since the roller is held in parallel with the roller guide surface, it can roll smoothly. Thereby, it contributes to the reduction of the slide resistance, and hence the induced thrust. Further, there is an advantage that the bending strength of the leg shaft is improved by increasing the section modulus of the base portion of the leg shaft. The inner peripheral surface of the ring does not need to be cylindrical over the entire length, only the central part that contacts the leg shaft is cylindrical, and both ends have reliefs to avoid interference when the leg shaft is tilted. Also good.
[0012]
The roller assembly plays a role of transmitting torque by being interposed between the leg shaft and the outer joint member. However, the torque transmission direction in this type of constant velocity universal joint is always perpendicular to the joint axis. Therefore, torque transmission is possible because the leg shaft and ring are in contact with each other in the torque transmission direction, and even if there is a gap between them in the axial direction of the joint, torque transmission may be hindered. Absent.
[0014]
More specifically, by adopting the cross-sectional shape of the leg shaft as described in

claim

1 or 2 , the contact surface pressure with the ring is relieved and the strength of the leg shaft is prevented from being lowered. Moreover, since the leg shaft can be tilted without tilting the ring, the roller guide surface can be smoothly rolled without tilting the roller. Therefore, the wrinkles that may be provided in the track groove of the outer joint member for the purpose of regulating the inclination of the roller can be omitted. By omitting the flange, not only can the outer joint member be reduced in weight and machining, but also there is no slide resistance due to sliding contact between the roller and the flange, resulting in a further reduction in slide resistance. Reduction of induced thrust is achieved.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, in the constant velocity universal joint according to the first or second aspect, the curvature radius of the curved shape in the longitudinal section of the leg shaft is 1.1a to 8.7a. As a result, the tilt of the leg shaft caused by the trunnion center swing characteristic of the tripod type constant velocity universal joint can be absorbed, so that the factor of tilting the roller assembly in the joint cross section is eliminated, and the NVH performance of the automobile is improved. Contribute.
[0016]
A fourth aspect of the present invention, in the constant velocity universal joint according to any one of

claims

1 to 3, characterized in that ground only ring abutting portion of the outer peripheral surface of the trunnion. The predetermined range is preferably set somewhat wider than the contact area in consideration of processing errors and the like. Then, the portion other than the predetermined range may be left in the forged finish without being ground, thereby shortening the processing time and reducing the cost.
[0017]
A fifth aspect of the present invention, the constant velocity universal joint according to any one of

claims

1 to 4, the outer peripheral surface and the roller guide surface of the outer joint member of the roller is characterized by angular contact. Since the roller and the roller guide surface form an angular contact, the roller is less likely to swing and the posture is further stabilized, so that the roller has less resistance on the roller guide surface when moving in the axial direction of the outer joint member. Roll smoothly. If a specific configuration for realizing such an angular contact is exemplified, the generatrix of the outer peripheral surface of the roller may be a convex arc, and the cross-sectional shape of the roller guide surface may be a tapered shape or a gothic arch shape. It is done.
[0018]
In the constant velocity universal joint according to claim 1, any one of 5, by relatively rotatable rings and roller by arranging a plurality of rolling elements between the ring and the roller, roller trunnions The surroundings can be rotated smoothly, reducing slide resistance. As the rolling elements, needle rollers (Claim 6 ) or balls (Claim 7 ) can be employed.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, the embodiment shown in FIGS. 1 to 4 will be described. Here, FIG. 1 (A) is an end view of a joint partially sectioned, FIG. 1 (B) shows a section perpendicular to the leg axis, and FIG. 2 shows the joint in a state where the operating angle θ is taken. A longitudinal section is shown. As shown in the drawing, the constant velocity universal joint includes an outer joint member 10 and a tripod member 20, one of the two shafts to be coupled is connected to the outer joint member 10, and the other is connected to the tripod member 20.
[0020]
As shown in FIG. 1, the outer joint member 10 has three track grooves 12 extending in the axial direction on the inner peripheral surface. Roller guide surfaces 14 are formed on the side walls of each track groove 12 facing each other in the circumferential direction. The tripod member 20 has three leg shafts 22 protruding in the radial direction, and a roller 34 is attached to each leg shaft 22, and this roller 34 is accommodated in the track groove 12 of the outer joint member 10. . The outer peripheral surface of the roller 34 has a cross-sectional shape that matches the roller guide surface 14.
[0021]
The outer peripheral surface of the roller 34 is a convex curved surface with a circular arc having a center of curvature at a position away from the axis in the radial direction, and the cross-sectional shape of the roller guide surface 14 is a Gothic arch shape. The roller guide surface 14 forms an angular contact. In FIG. 1A, the two hit positions are indicated by a one-dot chain line. Although not shown, even if the roller guide surface 14 has a tapered cross section with respect to the outer peripheral surface of the spherical roller, the angular contact between them can be realized. By adopting such a configuration in which the roller 34 and the roller guide surface 14 form an angular contact, the posture of the roller 34 is stabilized because the roller 34 is less likely to shake. When the angular contact is not employed, for example, the roller guide surface 14 is constituted by a part of a cylindrical surface whose axis is parallel to the axis of the outer joint member 10, and the cross-sectional shape thereof is a generatrix of the outer peripheral surface of the roller 34. It can also be an arc corresponding to.
[0022]
A ring 32 is fitted on the outer peripheral surface of the leg shaft 22. The ring 32 and the roller 34 are unitized via a plurality of needle rollers 36 to constitute a roller assembly that can be relatively rotated. That is, the cylindrical outer peripheral surface of the ring 32 is an inner raceway surface, and the cylindrical inner peripheral surface of the roller 34 is an outer raceway surface. As shown in FIG. 1 (B), the needle roller 36 is incorporated in a so-called full roller state in which as many rollers as possible are inserted and no cage is provided.

Reference numerals

33 and 35 indicate a pair of washers mounted in an annular groove formed on the inner peripheral surface of the roller 34 to prevent the needle roller 36 from falling off. These

washers

33 and 35 have a cut at one place in the circumferential direction (see FIG. 4B), and are inserted into the roller 34 in a state of being elastically reduced in diameter so as to elastically expand. It installs in an annular groove using the force to do.
[0023]
When viewed in a longitudinal section (FIG. 1 (A) or FIG. 2 (A)), the outer peripheral surface of the leg shaft 22 is a convex curve having a central portion swelled outward, for example, a convex arc having a radius of curvature R. When viewed in FIG. 1 (B)), the major axis is an elliptical shape perpendicular to the axis of the joint. In other words, the cross-sectional shape of the leg shaft is such that the surfaces of the tripod member 20 facing each other in the axial direction are retracted in the mutual direction, that is, on the smaller diameter side than the virtual cylindrical surface.
[0024]
As shown in FIG. 3, the inner peripheral surface of the ring 32 is cylindrical. Because of this and the longitudinal cross-sectional shape of the leg shaft 22 is a convex curve as described above, the ring 32 is not only movable in the axial direction of the leg shaft 22 but also with respect to the leg shaft 22. The head swings freely. Further, as described above, the ring 32 and the roller 34 are unitized so as to be rotatable relative to each other via the needle rollers 36, so that the ring 32 and the roller 34 can swing as a unit with respect to the leg shaft 22. It is in. Here, the swing means that the axes of the ring 32 and the roller 34 are inclined with respect to the axis of the leg shaft 22 in a plane including the axis of the leg shaft 22 (see FIG. 2A).
[0025]
Although it is possible to make the inner peripheral surface of the ring 32 cylindrical substantially over the entire length, here the bus on the inner peripheral surface of the ring 32 is a combination of the central cylindrical portion 32a and the relief portions 32b on both sides thereof. Is formed. The escape portion 32b is a portion for avoiding interference with the leg shaft 22 when the operating angle θ is taken as shown in FIGS. 2 (A) and 4 (A), and from the end of the cylindrical portion 32a to the ring 32. It consists of a straight line or a curve gradually expanding toward the end. Here, a case where the escape portion 32b is a part of a conical surface having a cone angle α = 50 ° is illustrated.
[0026]
In the tripod type constant velocity universal joint, the tripod member 20 swings about the center of the outer joint member 10 three times when the outer joint member 10 makes one rotation. At this time, the amount of eccentricity represented by the symbol e (FIG. 2A) increases in proportion to the operating angle θ. The three leg shafts 22 are separated from each other by 120 °, but when the operating angle θ is taken, as shown in FIG. 2B, the vertical leg shafts 22 appearing on the upper side of the figure are basically used. If considered, the other two leg shafts 22 are slightly tilted from those axes when the operating angle is 0 indicated by a two-dot chain line. The inclination is about 2 to 3 ° when the operating angle θ is about 23 °, for example. Since this inclination is reasonably allowed by the curvature of the outer peripheral surface of the leg shaft 22, it is possible to prevent the surface pressure at the contact portion between the leg shaft 22 and the ring 32 from becoming excessively high. 2B schematically shows the three leg shafts 22 of the tripod member 20 viewed from the left side of FIG. 2A, and the solid line represents the leg shaft.
[0027]
In the case of the conventional joint shown in FIG. 12, since the outer peripheral surface of the leg shaft 5 is in contact with the inner peripheral surface of the ring 8 over the entire circumference, the contact ellipse extends in the circumferential direction as indicated by a broken line in FIG. Exhibits a horizontally long shape. Therefore, when the leg shaft 5 is inclined with respect to the outer joint member 1, a frictional moment is generated that acts to incline the ring 8 and then the roller 7 with the movement of the leg shaft 5. On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 1, since the cross section of the leg shaft 22 is elliptical and the inner peripheral surface of the ring 32 is cylindrical, both contact ellipses are shown in FIG. As shown by, it becomes close to a point, and at the same time the area becomes smaller. Therefore, when transmitting torque with the operating angle taken, the force to tilt the roller assembly (32, 34) is greatly reduced compared to the conventional one, and the stability of the posture of the roller 34 is further increased. improves.
[0028]
Furthermore, in the conventional joint shown in FIG. 12, for the purpose of restricting the inclination of the roller 7, the rear surface of the track groove 2, that is, the large-diameter side viewed from the cross section of the outer joint member 1, is opposed to the end face of the roller 7. Is formed. However, in each of the embodiments described above, and in the examples described below, since the factors for tilting the roller 34 are reduced, it is not always necessary to provide such ridges, and the ridges are omitted. Can do. As a result, even if the roller 34 is temporarily shaken for some reason, there is no concern that it will come into contact with the heel and cause sliding friction.
[0029]
5 to 7 show an embodiment in which a ball 36 'is used as a rolling element in place of the needle roller 36 in the above-described embodiment. With the use of the ball 36 ′, a raceway surface is formed on the outer peripheral surface of the ring 32 and the inner peripheral surface of the roller 34, and the ball 36 ′ is not attached to the ring 32 ′ and the roller 34 ′ without using the

washers

33 and 35. Except for the provision of insertion holes 33 'and 35' for assembling, there is basically no difference from what has already been described in connection with FIGS.
[0030]
【Example】
In carrying out the present invention, as shown in FIG. 4, since the leg shaft 22 having an elliptical cross section and the circular ring 32 are in contact with each other to transmit torque, the surface pressure at the contact portion between them is transmitted. It is necessary to ease this. Hereinafter, specific examples for this purpose will be described. In FIG. 4B, the vertical direction of the paper surface is the torque transmission direction, and the horizontal direction of the paper surface is the non-load side.
[0031]
When the torque is transmitted with the joint at the operating angle θ, the leg shaft 22 reciprocally swings within the range of the operating angle θ with respect to the ring 32 as shown by a two-dot chain line in FIG. At this time, since a relatively large gap exists between the leg shaft 22 and the ring 32 on the non-load side, the leg shaft 22 can swing without interfering with the ring 32. However, on the load side, as the operating angle θ increases and the inclination of the leg shaft 22 increases, the apparent curvature of the leg shaft 22 increases as shown by the two-dot chain line in FIG. When the curvature is larger than the inner diameter of the ring 32, the leg shaft 22 and the ring 32 come to two points. Thereafter, only the leg shaft 22 cannot be tilted freely, and the ring 32 and, in turn, the roller assembly (32, 34) are tilted. Therefore, the cross-sectional shape of the leg shaft 22, particularly the shape on the load side, is determined so that only the leg shaft 22 can tilt without interfering with the ring 32 within a predetermined angle range.
[0032]
Specifically, when the maximum operating angle θmax is 25 °, as shown in FIG. 8, the major axis radius a and minor axis radius b of the elliptical cross section of the leg shaft 22 and the outer periphery of the leg shaft 22 in the longitudinal section. When the curvature radius R of the surface is set as follows, the ring 32 does not tilt even when the joint takes the maximum operating angle, and the contact ellipse between the leg shaft 22 and the ring 32 is circular when the operating angle is 0 °. (Minimum ellipse).
b / a = 0.841
R = 2.380a
If the recommended range of the radius of curvature R is 0.5R to 1.5R, that is, 1.190a to 3.570a, the ellipticity b / a at that time is 0.983 to 0.669.
[0033]
With the above setting, however, it is possible in terms of shape, but there is a concern that the surface pressure between the leg shaft 22 / ring 32 is too high when the vehicle is actually used. Therefore, if low vibration is required in the normal operating angle range for automobile applications, the surface pressure is reduced by reducing the operating angle to such an extent that the roller assembly (32, 34) does not tilt, and can be actually used. For example, if the regular operating angle θ in the range of less than 20 ° beyond the 10 °, the optimum value and the recommended range of the curvature of the outer peripheral surface radius R and ellipticity b / a of the trunnion 22 is a as shown in Table 1 Become.
[0034]
[Table 1]

[0035]
As described above, as the ellipticity b / a of the elliptical cross section of the leg shaft 22 is smaller, the leg shaft 22 can be tilted without tilting the roller assembly (32, 34) even when a larger operating angle is taken. On the other hand, the surface pressure of the contact portion increases and the strength of the leg shaft 22 also decreases. Therefore, in the embodiment shown in FIG. 9, the cross-sectional shape of the leg shaft 22 is set such that the ellipticity b ₁ / a ₁ is increased only for the region in contact with the ring 32, that is, the contact region β, and the maximum for other non-contact regions. The composite ellipse has an ellipticity b ₂ / a ₂ that does not interfere with the operating angle. For example, when the normal operating angle θmax is 15 ° and the curvature radius R of the outer peripheral surface of the leg shaft 22 is 3.888a, the ellipticity b ₁ / a ₁ of the contact area is 0.894, and the ellipticity of the non-contact area The degree b ₂ / a _{2 is set} to 0.704. In FIG. 9, the contact area β is displayed only on the lower side of the figure, but it goes without saying that the contact area also exists on the upper side of the figure because the cross section of the leg shaft 22 is symmetrical.
[0036]
Further, in the embodiment shown in FIG. 10, the contact area β is not constituted by a single ellipse, but the ellipticity (b / a) is continuously changed. For example, when the normal operating angle θmax is 15 ° and the radius of curvature R of the outer peripheral surface of the leg shaft 22 is 3.888a, the ellipticity at the position intersecting the major axis is 1.0 in the contact region. The ellipticity is gradually lowered with increasing distance from the position, and the ellipticity is set to 0.704 in the non-contact region. Alternatively, the ellipticity may be gradually lowered from 1.0 to 0.704 from the long axis side to the short axis side regardless of the contact area and the non-contact area. FIG. 10 illustrates an example in which the ellipticity is 1.0 at a position that intersects the long axis of the contact area, and the radius of curvature is gradually decreased, for example, at predetermined angles as shown in the figure as the distance from the position increases.
[0037]
As described above, since the cross-sectional shape of the leg shaft 22 is an ellipse, only the load-side contact area (β) where accuracy is required is set as a range to be ground, and the other non-contact area is a regular ellipse (see FIG. It can be processed into a shape withdrawn to the inner diameter side from (indicated by a two-dot chain line in FIG. 10) to provide a grinding relief. Note that this grinding relief part does not necessarily have to be formed by aggressively performing cutting or other processing, but it may be formed into the corresponding shape when the leg shaft is forged, and the forging finish may be maintained. It also shortens the cost.
[0038]
【The invention's effect】
The present invention relates to an outer joint member having three track grooves each having a roller guide surface arranged facing in the circumferential direction, a tripod member having three leg shafts projecting in the radial direction, and the track grooves. And a ring that is fitted on the leg shaft and rotatably supports the roller, and the roller can move in the axial direction of the outer joint member along the roller guide surface. In the universal joint, the inner peripheral surface of the ring is cylindrical, the outer peripheral surface of the leg shaft is curved in the longitudinal section, and in the transverse section, the ring has a direction perpendicular to the axis of the joint. Since it is in contact with the inner peripheral surface and a gap is formed between the inner peripheral surface of the ring in the axial direction of the joint, the posture of the roller assembly can be changed when the joint takes an operating angle. Not Axis can be inclined with respect to the outer joint member. In addition, since the contact ellipse between the outer peripheral surface of the leg shaft and the ring approaches the point from the horizontally long, the friction moment for tilting the roller assembly is reduced. Accordingly, the posture of the roller assembly is always stable, and since the roller is held in parallel with the roller guide surface, it can roll smoothly. Thereby, it contributes to the reduction of the slide resistance, and hence the induced thrust. Further, there is an advantage that the bending strength of the leg shaft is improved by increasing the section modulus of the base portion of the leg shaft.
[0039]
The constant velocity universal joint of the present invention can contribute to the improvement of the NVH performance of an automobile in which the slide resistance and the induced thrust are involved, particularly when applied to a drive shaft of an automobile, and the degree of freedom of vehicle undercarriage design is also increased. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 (A) is an end view of a constant velocity universal joint partially cut in section,
(B) is a cross-sectional view perpendicular to the leg axis.
2A is a longitudinal sectional view of the constant velocity universal joint of FIG. 1 and shows a state where an operating angle is taken, and FIG. 2B is a schematic side view of the tripod member in FIG.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a ring.
FIG. 4A is a cross-sectional view of a tripod member and a roller assembly.
(B) is a plan view.
FIG. 5A is an end view of a constant velocity universal joint having a part in cross section;
(B) is a cross-sectional view perpendicular to the leg axis,
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a constant velocity universal joint and shows a state where an operating angle is taken.
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a ring.
FIG. 8 is a cross-sectional view of the leg shaft.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the leg shaft.
FIG. 10 is a cross-sectional view of the leg shaft.
FIG. 11A is a cross-sectional view of a conventional constant velocity universal joint,
(B) is a longitudinal sectional view,
(C) is a typical perspective view which shows the mutual relationship of a roller and a roller guide surface.
12A is a cross-sectional view of another conventional constant velocity universal joint, FIG.
(B) is a cross-sectional view perpendicular to the leg axis,
(C) is sectional drawing of the ring for demonstrating a contact ellipse.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Outer joint member 12 Track groove 14 Roller guide surface 20 Tripod member 22 Leg axis a Long axis radius b Short axis radius R Curvature radius 32, 32 '

Ring

32a, 32a'

Cylindrical part

32b, 32b '

Escape part

34, 34' Roller 36 Needle rollers (rolling elements)
36 'ball (rolling element)

Claims

An outer joint member formed with three track grooves having roller guide surfaces arranged facing each other in the circumferential direction, a tripod member having three leg shafts projecting in the radial direction, and inserted into the track groove In a constant velocity universal joint comprising a roller and a ring that is externally fitted to the leg shaft and rotatably supports the roller, and the roller is movable in the axial direction of the outer joint member along the roller guide surface.
The inner circumferential surface of the ring is cylindrical, and the outer circumferential surface of the leg shaft is curved in the longitudinal section, and in the transverse section, the inner circumferential surface of the ring is perpendicular to the joint axis. so as to form a gap between the inner peripheral surface of the ring in the axial direction of the joint along with contacts, a cross-section of the trunnion, the ellipse long axis perpendicular to the axis of the joint, elliptical trunnions Constant velocity freely characterized in that when the major axis radius of the cross section is a and the minor axis radius is b, the area of contact with the inner peripheral surface of the ring is larger than the other areas. Fittings.

An outer joint member formed with three track grooves having roller guide surfaces arranged facing each other in the circumferential direction, a tripod member having three leg shafts projecting in the radial direction, and inserted into the track groove In a constant velocity universal joint comprising a roller and a ring that is externally fitted to the leg shaft and rotatably supports the roller, and the roller is movable in the axial direction of the outer joint member along the roller guide surface.
The inner circumferential surface of the ring is cylindrical, and the outer circumferential surface of the leg shaft is curved in the longitudinal section, and in the transverse section, the inner circumferential surface of the ring is perpendicular to the joint axis. so as to form a gap between the inner peripheral surface of the ring in the axial direction of the joint along with contacts, a cross-section of the trunnion, the ellipse long axis perpendicular to the axis of the joint, elliptical trunnions the major axis radius of the cross section a, when the minor axis radius and is b, the ellipticity b / a, wherein a freely constant velocity you that gradually decreased toward the intersection with the minor axis of the ring abutting portion Fittings.

The constant velocity universal joint according to claim 1 or 2 , wherein a curvature radius of a curved shape in a longitudinal section of the leg shaft is set to 1.1a to 8.7a .

The constant velocity universal joint according to any one of claims 1 to 3, wherein only a portion of the outer peripheral surface of the leg shaft that is in contact with the ring is ground .

The constant velocity universal joint according to any one of claims 1 to 4, wherein the outer peripheral surface of the roller and the roller guide surface of the outer joint member are in angular contact .

The constant velocity universal joint according to claim 1, any one of 5, characterized in that the rotate relative to the ring and the roller by arranging a plurality of needle rollers between the ring and the roller.

The constant velocity universal joint according to claim 1, any one of 5, characterized in that the relatively rotatable multiple rings and rollers arranged balls between the ring and the roller.