JP4178613B2

JP4178613B2 - トリポード型等速ジョイント

Info

Publication number: JP4178613B2
Application number: JP24808698A
Authority: JP
Inventors: 幸博池田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1998-09-02
Filing date: 1998-09-02
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2018-09-02
Also published as: JP2000074086A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係るトリポード型等速ジョイントは、例えば自動車の駆動系に組み込み、非直線上に存在する回転軸同士の間で、回転力の伝達を行なう場合に利用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の駆動系に組み込む等速ジョイントの一種として従来から、トリポード型等速ジョイントが広く使用されている。又、内部で発生する摩擦に基づく動力損失の低減を図る構造を有するトリポード型等速ジョイントも、例えば特開平９−３１７７８２号公報に記載されている様に、従来から知られている。図３は、この公報に記載されたトリポード型等速ジョイント１の１例を示している。
【０００３】
このトリポード型等速ジョイント１は、ハウジング２とトリポード３とを備える。このうちのハウジング２は、軸方向一端側（図３の手前側）が開口した中空筒状で、その他端側（図３の背面側）中心部を、図示しない第一の回転軸の端部に固定する。一方、上記トリポード３は、やはり図示しない第二の回転軸の端部に固定する。上記ハウジング２の内周面には３個の凹部４、４を、円周方向に亙って等間隔に、このハウジング２の直径方向外方に向けて形成している。又、これら各凹部４、４の内面で互いに対向する部分には、各凹部４、４毎に１対ずつのガイド凹溝５、５を、それぞれ上記ハウジング２の軸方向（図３の表裏方向）に亙って形成している。
【０００４】
一方、上記トリポード３は、上記第二の回転軸の端部を固定自在な円筒状のボス部６の外周面に３本のトラニオン７、７を、円周方向に亙り等間隔に固設している。これら各トラニオン７、７は、それぞれが上記３個の凹部４、４内に進入自在である。尚、上記ボス部６の内周面にはスプライン溝８を形成して、このボス部６と上記第二の回転軸との間で大きな回転力の伝達を可能にしている。又、上記各トラニオン７、７の外周面にはそれぞれ内側ローラ９、９を、それぞれラジアルニードル軸受１０、１０を介して、回転自在且つ上記各トラニオン７、７の軸方向に亙る変位自在に支持している。
【０００５】
上述の様に構成され、上記各トラニオン７、７の周囲に回転及び軸方向に亙る変位自在に支持された、上記各内側ローラ９、９の周囲には、外側ローラ１１、１１を支持している。そして、これら各外側ローラ１１、１１の外周面を、前記各凹部４、４毎に１対ずつ設けられたガイド凹溝５、５に転接させている。これら各ガイド凹溝５、５は、それぞれ幅方向（ハウジング２の直径方向）中央部の平坦部１２、１２の両側に傾斜部１３、１３を形成する事により断面形状を台形とし、開口部に向かう程幅寸法を大きくしている。
【０００６】
又、上記各外側ローラ１１、１１の内周面は、球状凹面１４としている。そして、この球状凹面１４の中心点を各外側ローラ１１、１１の中心軸上に置く事により、この球状凹面１４と、上記各内側ローラ９、９の外周面に形成した球状凸面１５とを揺動変位自在に組み合わせている。即ち、上記各外側ローラ１１、１１は、これら球状凹面１４と球状凸面１５とを嵌合させる事により、上記各内側ローラ９に揺動自在に外嵌している。
【０００７】
上述の様に構成される、前記特開平９−３１７７８２号公報に記載されたトリポード型等速ジョイント１の場合、上記各外側ローラ１１、１１の外周面が押圧されない側に存在するガイド凹溝５、５の内面と上記各外側ローラ１１、１１の外面とが、上記各トラニオン７、７の揺動の全範囲に亙り互いに摺接しない。言い換えれば、上記各外側ローラ１１、１１の外周面が押圧される側に存在するガイド凹溝５、５の内面と上記各外側ローラ１１、１１の外面とのみが摺接する。この為、トリポード型等速ジョイントの内部で発生する摩擦に基づく動力損失の低減を図り、トリポード型等速ジョイント１の伝達効率の向上を図れる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示した従来のトリポード型等速ジョイントの場合、優れた伝達効率を有する反面、部品点数が多い等、構造が複雑でコストが嵩む事が避けられない。
本発明は、この様な事情に鑑みて、優れた伝達効率を確保しつつ、部品点数を削減し、構造が簡単で安価なトリポード型等速ジョイントを実現すべく発明したものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のトリポード型等速ジョイントは、第一の回転軸の端部に固定される、軸方向一端側が開口した中空筒状のハウジングと、このハウジングの内周面に円周方向に亙って等間隔に形成された３個の凹部と、これら各凹部の内面で互いに対向する部分に、それぞれ上記ハウジングの軸方向に亙って、各凹部毎に１対ずつ形成された、それぞれが平坦面であるガイド面と、上記３個の凹部内に進入する３本のトラニオンを外周面に円周方向に亙って等間隔に固設し、第二の回転軸の端部に固定されるトリポードと、それぞれ上記各トラニオンの周囲に、ラジアルニードル軸受を介して回転自在に支持された、それぞれの外周面が円筒面である３個のローラとを備える。
【００１０】
そして、上記各トラニオンの外周面は部分球面状の凸面であり、上記第一の回転軸と上記第二の回転軸とを同心に配置してこれら両回転軸同士の間で回転力の伝達を行なう、ジョイント角が０°の状態で、上記各トラニオンの中心軸と当該トラニオンが対向するガイド面とは互いに非平行である。又、これらガイド面の幅方向両端部のうち、当該ガイド面が対向するトラニオンの中心軸との距離が短くなる側の端部に、当該ガイド面に当接するローラの幅方向への移動を阻止する為の阻止部を、上記各ガイド面の長さ方向に亙り形成している。そして、上記ローラの直径方向一端側側縁部が何れかのガイド面側の阻止部に当接した状態で、このローラの直径方向他端側側縁部と反対側のガイド面側の阻止部とが互いに離隔する。更に、上記各ガイド面の幅方向両端部のうち、上記ハウジングの径方向に関して内径側で、且つ、当該ガイド面が対向するトラニオンの中心軸との距離が長くなる側の端部は、上記阻止部を形成せずに当該ガイド面と連続する平坦面としている。
【００１１】
【作用】
上述の様に構成する本発明のトリポード型等速ジョイントは、部品点数が少なく、構造が簡単で安価に製作できるにも拘らず、優れた伝達効率を確保できる。即ち、第一の回転軸と第二の回転軸との間で回転力の伝達を行なう際には、３本のトラニオンの周囲に支持した各ローラの周面が、ハウジング側に設けた凹部のガイド面に押し付けられる。このガイド面は当該ガイド面に対向するトラニオンの中心軸に対し傾斜しているので、回転力の伝達時に上記各ローラには、回転力伝達の為の押し付け力に基づき、トラニオンの軸方向に関する分力が発生する。そして、この分力により上記各ローラが、ガイド面の幅方向両端部のうち、当該ガイド面が対向するトラニオンの中心軸との距離が短くなる側の端部に向けて、阻止部と係合するまで移動する。そして、上記ローラの直径方向一端側側縁部が何れかのガイド面側の阻止部に当接した状態で、このローラの直径方向他端側側縁部と反対側のガイド面側の阻止部とが互いに離隔する。この結果、前述の特開平９−３１７７８２号公報に記載された発明の場合と同様の理由により、上記ローラの転動に対する抵抗が減少し、トリポード型等速ジョイントの内部損失が低減して、優れた伝達効率を得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜２は、本発明の実施の形態の１例を示している。本発明のトリポード型等速ジョイント１ａは、前述の図３に示した従来のトリポード型等速ジョイント１と同様に、第一の回転軸の端部に固定される、軸方向一端側が開口した中空筒状のハウジング２ａと、やはり図示しない第二の回転軸の端部に固定されるトリポード３ａとを備える。
【００１３】
このうちのハウジング２ａの内周面には３個の凹部４ａ、４ａを、円周方向に亙って等間隔に形成している。これら各凹部４ａ、４ａの内面で互いに対向する部分には、それぞれ上記ハウジング２ａの軸方向（図１〜２の表裏方向）に亙ってそれぞれが平坦面であるガイド面１６ａ、１６ｂを、各凹部４ａ、４ａ毎に１対ずつ形成している。上記各凹部４ａ、４ａ毎に１対ずつ形成するガイド面１６ａ、１６ｂは、互いに平行である。
【００１４】
一方、上記トリポード３ａは、上記第二の回転軸の端部にスプライン係合させる為の、円筒状のボス部１７の外周面に３本のトラニオン７ａ、７ａを、円周方向に亙り等間隔に形成している。トリポード型等速ジョイント１ａを組み立てた状態でこれら各トラニオン７ａ、７ａは、それぞれ上記３個の凹部４ａ、４ａ内に進入する。又、これら各トラニオン７ａ、７ａの周囲には、それぞれローラ１８、１８を、それぞれラジアルニードル軸受１０を介して回転自在に支持している。上記各ローラ１８、１８は、上記各凹部４ａ、４ａに１対ずつ設けたガイド面１６ａ、１６ｂの間隔Ｄ₁₆よりも僅かに小さな外径Ｄ₁₈（Ｄ₁₆＞Ｄ₁₈）を有する。又、上記各ローラ１８、１８の中間部外周面を円筒面とし、幅方向両端部を傾斜面２１ａ、２１ｂとしている。又、これら各ローラ１８、１８の内周面両端部には、それぞれ内向フランジ状の鍔部１９、１９を形成して、上記各ラジアルニードル軸受１０を構成するニードルの脱落防止を図っている。尚、上記鍔部１９、１９に代えて、ストッパーリング等、他の脱落防止手段を設けても良い。
【００１５】
特に、本発明のトリポード型等速ジョイント１ａの場合には、上記各トラニオン７ａ、７ａの外周面を、部分球面状の凸面２０としている。又、上記第一の回転軸と上記第二の回転軸とを同心に配置し、言い換えれば、前記ハウジング２ａの中心軸と上記トリポード３ａの中心軸とを一致させ、ジョイント角が０°の状態で上記両回転軸同士の間で回転力の伝達を行なうべく、上記各ローラ１８、１８の外周面を何れかのガイド面１６ａ、１６ｂに当接させた状態で、上記各トラニオン７ａ、７ａの中心軸α、αと当該トラニオン７ａ、７ａが対向する各ガイド面１６ａ、１６ｂとは互いに非平行である。図示の例では、上記各中心軸α、αと上記各ローラ１８、１８の外周面が当接している各ガイド面１６ａ、１６ａとの間隔が、前記ハウジング２ａの直径方向外方に向かう程小さくなる様に、これら各ガイド面１６ａ、１６ａを上記各中心軸α、αに対し角度θだけ傾斜させている。従って、反対側のガイド面１６ｂ、１６ｂと上記各中心軸α、αとの間隔は、前記ハウジング２ａの直径方向内方に向かう程小さくなる。尚、上記角度θは、回転力の伝達時に上記各ローラ１８、１８に、上記各トラニオン７ａ、７ａの軸方向に亙る分力を発生させ、これら各ローラ１８、１８を軸方向に変位させる為に設ける。
【００１６】
更に、上記各ガイド面１６ａ、１６ｂの幅方向両端部のうち、当該ガイド面１６ａ、１６ｂが対向するトラニオン７ａ、７ａの中心軸α、αとの距離が短くなる側の端部に、当該ガイド面１６ａ、１６ｂに当接するローラ１８、１８の幅方向への移動を阻止する為の阻止部を、上記各ガイド面１６ａ、１６ｂの長さ方向（図１〜２の表裏方向）に亙り形成している。図示の例では、上記各ローラ１８、１８の外周面が当接している各ガイド面１６ａ、１６ａに関しては、前記各凹部４ａ、４ａの奥壁２２、２２の内面の円周方向端部２４、２４を、上記阻止部としている。これに対して、反対側のガイド面１６ｂ、１６ｂに関しては、上記各凹部４ａ、４ａの開口側端部に土手状の突条部２３、２３を形成して、上記阻止部としている。尚、図１〜２から明らかな様に、本例の場合には、上記各ローラ１８、１８の外周面が当接している各ガイド面１６ａ、１６ａの幅方向両端部のうち、前記ハウジング２ａの径方向に関して内径側（で、且つ、中心軸α、αとの距離が長くなる側）の端部を、上記突条部２３を形成せずに上記ガイド面１６ａ、１６ａと連続する平坦面２５、２５としている。
【００１７】
そして、上記各ローラ１８、１８の直径方向一端側側縁部に形成した前記傾斜面２１ａ、２１ｂが何れかのガイド面１６ａ、１６ｂ側の阻止部に当接した状態で、上記ローラ１８、１８の直径方向他端側側縁部に形成した傾斜面２１ｂ、２１ｂと反対側のガイド面１６ｂ、１６ａ側の阻止部とが互いに離隔する様にしている。即ち、図示の様に、上記各ローラ１８、１８の外周面の直径方向一端部が上記各ガイド面１６ａ、１６ａに、同じく傾斜面２１ａ、２１ａが奥壁２２、２２の内面の円周方向端部２４、２４に、それぞれ当接した状態では、上記各ローラ１８、１８の外周面の直径方向他端部が、上記各ガイド面１６ｂ、１６ｂ及び上記各突条部２３、２３から離隔する様にしている。又、図示の場合とは逆に、上記各ローラ１８、１８の外周面の直径方向他端部が上記各ガイド面１６ｂ、１６ｂに、同じく傾斜面２１ｂ、２１ｂが上記各突条部２３、２３に、それぞれ当接した状態では、上記各ローラ１８、１８の外周面の直径方向一端部が、上記各ガイド面１６ａ、１６ａ及び奥壁２２、２２の内面の円周方向端部２４、２４から離隔する様にしている。
【００１８】
上述の様に構成する本発明のトリポード型等速ジョイント１ａは、部品点数が少なく、構造が簡単で安価に製作できるにも拘らず、優れた伝達効率を確保できる。即ち、第一の回転軸と第二の回転軸との間で回転力の伝達を行なう際には、３本のトラニオン７ａ、７ａの周囲に支持した各ローラ１８、１８の外周面が、ハウジング２ａ側に設けた凹部４ａ、４ａの何れかのガイド面１６ａ、１６ｂに押し付けられる。例えば、前記ハウジング２ａを駆動側とし、このハウジング２ａを図１〜２の反時計方向に回転させる場合には、上記各ローラ１８、１８の外周面の直径方向一端部が上記各ガイド面１６ａ、１６ａに当接する。ここで、ジョイント角を付した状態、即ち、ハウジング２ａの中心軸とトリポード３ａの中心軸とを不一致にした状態で、これらハウジング２ａとトリポード３ａとの間で回転力の伝達を行なわせる場合には、上記各トラニオン７ａ、７ａと上記各ローラ１８、１８とが、軸方向に変位すると同時に揺動変位する。本発明のトリポード型等速ジョイント１ａの場合には、前記ラジアルニードル軸受１０の内側に、外周面を部分球面状の凸面２０としたトラニオン７ａ、７ａを挿入しているので、上記軸方向に亙る変位並びに揺動変位を、効率良くしかも確実に補償できる。従って、これら各変位の補償の面からも、トリポード型等速ジョイント１ａの伝達効率の向上を図れる。
【００１９】
これら各ガイド面１６ａ、１６ａは、上記ハウジング２ａの直径方向外方に向かう程上記各トラニオン７ａ、７ａの中心軸α、αに近づく方向に傾斜している。従って、図２に示す様に、上記ハウジング２ａからトラニオン７ａへの回転力の伝達に伴って、上記各ガイド面１６ａ及び上記ローラ１８の外周面に対し垂直方向に、Ｆなる力が作用する。そして、この力Ｆに基づいて前記トラニオン７ａとラジアルニードル軸受１０との係合部に、ｆ（＝Ｆ・sinθ）なる分力が、トラニオン７ａの軸方向先端側（ボス部１７と反対側）に向かう力として発生する。そして、この分力ｆにより上記ラジアルニードル軸受１０と共に各ローラ１８が、上記トラニオン７ａの先端側に向けて、前記傾斜面２１ａと奥壁２２の内面の円周方向端部２４、２４とが当接するまで移動する。
【００２０】
そして、上記傾斜面２１ａが、上記ローラ１８の直径方向一端側で上記奥壁２２の内面の円周方向端部２４、２４に当接した状態で、このローラ１８の他端側側縁部である前記傾斜面２１ｂが、このローラ１８の直径方向他端側で、前記突条部２３と離隔する。この結果、前述の特開平９−３１７７８２号公報に記載された発明の場合と同様の理由により、上記ローラ１８の転動に対する抵抗が減少する。即ち、このローラ１８の外周面に対する非接触側である上記直径方向他端側で、このローラ１８の一部と上記ハウジング２ａの一部とが摩擦し合うと、このローラ１８の転動を阻止する方向に比較的大きなモーメント荷重が加わる。この結果、このローラ１８を転動させる事に対する抵抗が大きくなり、内部損失が増大して伝達効率が悪化する。これに対して本発明のトリポード型等速ジョイント１ａの場合には、上記非接触側で上記ローラ１８の一部と上記ハウジング２ａの一部とが摩擦し合う事がないので、内部損失が低減して、優れた伝達効率を得られる。
【００２１】
上記ハウジング２ａが図示の場合とは逆に、図１の時計方向に回転する場合も、ほぼ同様に作用して、上記ハウジング２ａからトリポード３ａへの回転力の伝達を効率良く行なえる。尚、上記ハウジング２ａが図１の時計方向に回転する場合には、上記ローラ１８の直径方向他端側で、前記傾斜面２１ｂと前記突条部２３とが当接し、上記ローラ１８の直径方向一端側で前記傾斜面２１ａと上記奥壁２２の内面とが離隔する。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、上述の様に構成され作用するので、部品点数が少なく、小型且つ軽量に構成し、安価でしかも優れた伝達効率を有するトリポード型等速ジョイントを実現できる。この為、トリポード型等速ジョイントを組み込んだ自動車の低コスト化、更には動力性能及び燃費性能の向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す部分切断正面図。
【図２】動力伝達時にローラに加わる力を説明する為の、図１のＡ部に相当する図。
【図３】従来構造の１例を示す部分切断正面図。
【符号の説明】
１、１ａトリポード型等速ジョイント
２、２ａハウジング
３、３ａトリポード
４、４ａ凹部
５ガイド凹溝
６ボス部
７、７ａトラニオン
８スプライン溝
９内側ローラ
１０ラジアルニードル軸受
１１外側ローラ
１２平坦部
１３傾斜部
１４球状凹面
１５球状凸面
１６ａ、１６ｂガイド面
１７ボス部
１８ローラ
１９鍔部
２０凸面
２１ａ、２１ｂ傾斜面
２２奥壁
２３突条部
２４円周方向端部
２５平坦面

Claims

第一の回転軸の端部に固定される、軸方向一端側が開口した中空筒状のハウジングと、このハウジングの内周面に円周方向に亙って等間隔に形成された３個の凹部と、これら各凹部の内面で互いに対向する部分に、それぞれ上記ハウジングの軸方向に亙って、各凹部毎に１対ずつ形成された、それぞれが平坦面であるガイド面と、上記３個の凹部内に進入する３本のトラニオンを外周面に円周方向に亙って等間隔に固設し、第二の回転軸の端部に固定されるトリポードと、それぞれ上記各トラニオンの周囲に、ラジアルニードル軸受を介して回転自在に支持された、それぞれの外周面が円筒面である３個のローラとを備え、上記各トラニオンの外周面は部分球面状の凸面であり、上記第一の回転軸と上記第二の回転軸とを同心に配置してこれら両回転軸同士の間で回転力の伝達を行なう、ジョイント角が０°の状態で、上記各トラニオンの中心軸と当該トラニオンが対向するガイド面とは互いに非平行であり、これらガイド面の幅方向両端部のうち、当該ガイド面が対向するトラニオンの中心軸との距離が短くなる側の端部に、当該ガイド面に当接するローラの幅方向への移動を阻止する為の阻止部を、上記各ガイド面の長さ方向に亙り形成しており、上記ローラの直径方向一端側側縁部が何れかのガイド面側の阻止部に当接した状態で、このローラの直径方向他端側側縁部と反対側のガイド面側の阻止部とが互いに離隔しており、更に、上記各ガイド面の幅方向両端部のうち、上記ハウジングの径方向に関して内径側で、且つ、当該ガイド面が対向するトラニオンの中心軸との距離が長くなる側の端部は、上記阻止部を形成せずに当該ガイド面と連続する平坦面としているトリポード型等速ジョイント。