JP4218162B2 - トリポード型等速ジョイント - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の駆動系内でジョイント角をもって接続される回転軸間に介装され、等速で回転トルクの伝達を行なうトリポード型等速ジョイントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の駆動系に組み込まれる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。例えば特開昭６３−１８６０３６号公報や同６２−２３３５２２号公報等には、図９，図１０（図９中のＡ−Ａ断面図）に示したように、シングルローラ式のトリポード型等速ジョイント（以下、単に等速ジョイントと記す）が記載されている。この等速ジョイント１は、ディファレンシャル装置側のドライブシャフト等である第１回転軸２の軸端に固着される中空筒状のハウジング３と、車輪側のドリブンシャフト等である第２回転軸４の軸端に固着されるトリポード５とを備えている。
【０００３】
ハウジング３の内面には、円周方向で等間隔（１２０゜間隔）に、３箇所の凹部７が形成されている。第２回転軸４に固着されるトリポード５は、第２回転軸４の軸端が嵌入するボス部１３と、このボス部１３の外周面から円周方向で等間隔（１２０゜間隔）に立設された円柱形状の３本のトラニオン１５とから構成されている。各トラニオン１５には、ニードル軸受１７を介して、外周に凸球面状の転動面２１が形成されたローラ１９が回転自在に且つ軸方向に互る若干の変位自在に支持されている。そして、これらローラ１９をハウジング３側の凹部７に嵌合させることにより、等速ジョイント１が構成されている。各凹部７を構成するそれぞれ一対ずつのトラック面９は、それぞれ円弧状凹面となっており、各ローラ１９は、これら一対のトラック面９の間に、転動および揺動自在に支持される。
【０００４】
この等速ジョイント１では、例えば第１回転軸２が回転すると、その回転トルクは、ハウジング３から、ローラ１９、ニードル軸受１７、トラニオン１５を介して、トリポード５のボス部１３に伝わり、ボス部１３に軸端が固着された第２回転軸４を回転させる。また、第１回転軸２の中心軸線と第２回転軸４の中心軸線とが不一致の場合（第１回転軸２と第２回転軸４との間にジョイント角が存在する場合）には、これら両回転軸２，４の回転に伴って各トラニオン１５が、対応する凹部７のトラック面９に対して、図９，図１０に示したようにトリポード５のボス部１３を中心として揺動する。この際、各トラニオン１５に支承されたローラ１９は、各凹部７のトラック面９上を転動すると共に、各トラニオン１５の軸方向に沿って移動する。これらの動きにより、周知のように、第１，第２回転軸２，４間での等速性が確保される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のトリポード型等速ジョイントには、以下の問題があった。すなわち、シングルローラ式の等速ジョイント１では、ジョイント角が存在する状態で第１，第２回転軸２，４を回転させると、各ローラ１９が複雑な運動を行なう。すなわち、この状態で各ローラ１９は、対応するトラック面９に沿ってハウジング３の軸方向に対して向きを変えながら移動し、且つトラニオン１５の軸方向に沿って摺動する。各ローラ１９にこのような複雑な動きをさせると、これら各ローラ１９の転動面２１と対応するトラック面９との間の相対移動が必ずしも円滑に行なわれず、これら両面間に比較的大きな摩擦抵抗が生じることがある。この場合、図９，図１０に示した等速ジョイント１では、１回転毎に比較的大きな３次の軸力変動が発生し、自動車の駆動系等において大きなジョイント角をもって大トルクを伝達する際に、シャダー（ｓｈｕｄｄｅｒ）と呼ばれる振動が生起される。
【０００６】
このような振動を抑えるものとして、特開平１０−２３８５５２号公報には、図１１に示したように、各トラニオン１５の外周面を凸球面状にすると共に、転動面２１が凸円弧状断面を有するローラ１９をこれらトラニオン１５の外周にころ軸受３１を介して取り付けたトリポード型等速ジョイントが提案されている。また、特開平１１−１３７７９号公報には、図１２に示したように、ニードル軸受１７を介して各トラニオン１５に支承されるローラ１９が、内側ローラ２３と外側ローラ２５とから構成されると共に、外側ローラ２５が転接するトラック面９をトラニオン１５の中心軸線に対して所定角度θ傾けたものが提案されている。
【０００７】
ところが、図１１に示したトリポード型等速ジョイントでは、回転トルクが負荷されてローラ１９がトラック面９を転動する際に、図１３に示したようにローラ１９の外側端面２７が反アンカ側のガイド１１に接触したり、図１４に示したようにローラ１９の転動面２１がトラック面９に接触することがあった。そして、このような場合には、ローラ１９の転がり抵抗が当然に大きくなり、軸力低減効果が小さくなると同時に車両の振動低減効果も少なくなる等の問題が生じていた。一方、図１２に示したトリポード型等速ジョイントでは、優れた振動低減効果を有する反面、車両の左右ドライブシャフトに装着する場合に凹部７の形状からハウジング３の共用化が行えず、部品点数や組立工数が必然的に多くなることも相俟って、製品コストが高くなる問題があった。
本発明は上記状況に鑑みなされたもので、比較的安価かつ単純な構成を採りながら、シャダー等の振動を効果的に抑制したトリポード型等速ジョイントを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記課題を解決するべく、請求項１の発明では、軸方向一端側が開口した中空筒状に形成され、第１の回転軸の軸端に固着されるハウジングと、このハウジングの内面に円周方向で等間隔に形成された３箇所の凹部と、これら各凹部内で互いに対向する部位に前記ハウジングの軸心に沿って延設された一対のトラック面と、前記各凹部内で前記トラック面のハウジング外周側に形成されたガイドと、略凸球面状の外周面を有して前記各凹部内に進入する３本のトラニオンがその外周面に円周方向で等間隔に突設されると共に、第２の回転軸の軸端に固着されるトリポードと、前記各トラニオンの外周面にそれぞれニードル軸受を介して回転かつ摺動自在に外嵌すると共に、それぞれの外周に前記トラック面に対応する転動面が形成された３個のローラとを備えた車両用のトリポード型等速ジョイントであって、前記トラック面が凹円弧断面形状に形成される一方、ローラの転動面が当該トラック面に対応する凸円弧断面形状に形成され、前記ローラを前記ガイドに当接させた状態において、当該ローラの転動面の曲率中心が前記トラック面の曲率中心よりハウジング外周側にオフセットし、かつ、車両装着時の常用ジョイント角度において、前記トラニオンの外周面の曲率中心が前記トラック面の曲率中心よりハウジング中心側にオフセットするように設定したものを提案する。
【０００９】
このトリポード型等速ジョイントでの回転力伝達時において、ローラは、トラニオンを支点として中立位置から所定量揺動することで、アンカ側のトラック面およびガイドに押し付けられる一方、反アンカ側のトラック面およびガイドとは所定の間隙を有した状態で転動する。
【００１０】
また、請求項２の発明では、軸方向一端側が開口した中空筒状に形成され、第１の回転軸の軸端に固着されるハウジングと、このハウジングの内面に円周方向で等間隔に形成された３箇所の凹部と、これら各凹部内で互いに対向する部位に前記ハウジングの軸心に沿って延設された一対のトラック面と、前記各凹部内で前記トラック面のハウジング外周側に形成されたガイドと、略凸球面状の外周面を有して前記各凹部内に進入する３本のトラニオンがその外周面に円周方向で等間隔に突設されると共に、第２の回転軸の軸端に固着されるトリポードと、前記各トラニオンの外周面にそれぞれニードル軸受を介して回転かつ摺動自在に外嵌すると共に、それぞれの外周に前記トラック面に対応する転動面が形成された３個のローラとを備えた車両用のトリポード型等速ジョイントであって、前記一対のトラック面がハウジング外周側に向かって拡大するテーパ形状をなす一方、前記ローラの転動面が当該トラック面に対応する円錐形状に形成され、当該両トラックの形成するテーパ角をθ１とし、当該ローラの円錐角をθ２としたとき、θ１＜θ２となるように設定したものを提案する。
【００１１】
このトリポード型等速ジョイントでの回転力伝達時において、ローラは、トラニオンを支点として中立位置から所定量傾斜することで、アンカ側のトラック面およびガイドに押し付けられる一方、反アンカ側のトラック面およびガイドとは所定の間隙を有した状態で転動する。
【００１２】
また、請求項３の発明では、請求項１または２の発明において、前記ハウジング外周側のガイドに対峙する前記ローラの外側端面を所定のテーパ角を有する凸円錐形状としたものを提案する。
【００１３】
このトリポード型等速ジョイントでの回転力伝達時において、ローラが進行方向に所定の傾き角度で傾いても、ローラの外側端面とガイドとの接触が凸円錐面上となることにより、エッジ接触による転がり抵抗の増大が防止される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１には本発明に係るトリポード型等速ジョイントの第１実施形態を縦断面視により示している。尚、本実施形態の等速ジョイント１を自動車の駆動系に組み込んだ状態で自動車を前進させると、ハウジング３およびトリポード５は図１中で反時計方向に回転する。従って、次述するトラック面９とローラ１９との当接において、時計方向前側のトラック面９とローラ１９の転動面２１とが、互いに当接して回転トルクを伝達するアンカ側となる。これに対して、時計方向後側のトラック面９とローラ１９の転動面２１とが互いに離隔する反アンカ側となる。
【００１５】
この等速ジョイント１は、ディファレンシャル装置側のドライブシャフト等である第１回転軸（図示せず）の軸端に固着される中空筒状のハウジング３と、車輪側のドリブンシャフト等である第２回転軸（図示せず）の軸端に固着されるトリポード５とを備えている。ハウジング３の内面には、円周方向で等間隔（１２０゜間隔）に３箇所の凹部７が形成されている。各凹部７内には、それぞれ一対の凹円弧状断面形状のトラック面９が対向して設けられている。また、両トラック面９のハウジング外周側には、トラック面９に連続するかたちでガイド１１がそれぞれ形成されている。
【００１６】
一方、トリポード５は、第２回転軸の軸端が嵌入するボス部１３と、このボス部１３の外周面から円周方向で等間隔（１２０゜間隔）に立設された略凸球面状の外周面を有する３本のトラニオン１５とから構成されている。各トラニオン１５の外周面には、ローラ１９が、ニードル軸受１７を介して回転かつ軸方向に所定量の変位自在に嵌合し、ニードル軸受１７と一体にトラニオン１５に対して所定量揺動可能となっている。また、ローラ１９の転動面２１は、トラック面９に対応する凸円弧状断面形状に形成されている。
【００１７】
第１実施形態では、図２に示したように、ローラ１９をガイド１１に当接させた状態において、ローラ１９の転動面２１の曲率中心Ｏｒがトラック面９の曲率中心Ｏtsよりハウジング外周側に所定量αをもってオフセットし、かつ、車両装着時の常用ジョイント角度において、トラニオン１５の外周面の曲率中心Ｏtrが前記トラック面９の曲率中心Ｏtsよりハウジング３の中心側に所定量βをもってオフセットするように設定されている。
【００１８】
以下、第１実施形態の作用を述べる。
自動車を前進させると、前述したように、ハウジング３およびトリポード５は、図１で反時計方向に回転する。すると、ローラ１９は、図３に示したように、その外周面がトラック面９に密着すると共に、同図中に矢印で示したように負荷を受ける。この際、ローラ１９には、図４に示したように、その転動面２１の曲率中心Ｏｒよりハウジング３の中心側に曲率中心Ｏtrを有するトラニオン１５の外周面とその曲率中心Ｏtsが転動面２１の曲率中心Ｏｒに略一致したトラック面９とに挟まれることにより、ハウジング３の外周側に移動させる力が作用する。その結果、ローラ１９は、その外側端面２７がハウジング３のガイド１１に押し付けられて転がり方向が安定すると同時に、反アンカ側においてはガイド１１およびトラック面９との接触が防止される。尚、本実施形態では、ローラ１９の外周面の曲率半径をＲ１、トラック面９の曲率半径をＲ２、ローラ１９の外径をＤとしたとき、Ｒ１≒Ｒ２かつＤ≦（２×Ｒ１）となるようにしたが、同様の効果を得ることができれは、このような寸法関係を満たす必要はない。
【００１９】
これにより、本実施形態では、ローラ１９は、アンカ側でガイド１１に案内されてトラック面９上を安定して転動することになり、従来装置のような大きな転がり抵抗を受けることがなくなる。また、ニードル軸受１７の内周面がトラニオン１５の略凸球面状の外周面に外嵌しているため、ジョイント角度が付された状態においても、トラニオン１５とローラ１９との軸方向相対変位が円滑に行われる他、トリポード５の偏芯運動もニードル軸受１７とトラニオン１５との嵌合面で吸収される。
【００２０】
図５には本発明に係るトリポード型等速ジョイントの第２実施形態を縦断面視により示している。尚、本実施形態の等速ジョイント１を自動車の駆動系に組み込んだ状態で自動車を前進させると、ハウジング３およびトリポード５は、第１実施形態と同様に図５中で反時計方向に回転する。従って、時計方向前側のトラック面９とローラ１９の転動面２１とが互いに当接して回転トルクを伝達するアンカ側となり、時計方向後側のトラック面９とローラ１９の転動面２１とが互いに離隔する反アンカ側となる。
【００２１】
この等速ジョイント１は、ディファレンシャル装置側のドライブシャフト等である第１回転軸（図示せず）の軸端に固着される中空筒状のハウジング３と、車輪側のドリブンシャフト等である第２回転軸（図示せず）の軸端に固着されるトリポード５とを備えている。ハウジング３の内面には、円周方向で等間隔（１２０゜間隔）に３箇所の凹部７が形成されている。各凹部７内には、ハウジング外周側に向かって拡大するテーパ形状をなす一対のトラック面９が対向して設けられている。また、両トラック面９のハウジング外周側には、トラック面９に連続するかたちでガイド１１がそれぞれ形成されている。
【００２２】
一方、トリポード５は、第２回転軸の軸端が嵌入するボス部１３と、このボス部１３の外周面から円周方向で等間隔（１２０゜間隔）に立設された略凸球面状の外周面を有する３本のトラニオン１５とから構成されている。各トラニオン１５の外周面には、ローラ１９が、ニードル軸受１７を介して回転かつ軸方向に所定量の変位自在に嵌合し、ニードル軸受１７と一体にトラニオン１５に対して所定量揺動可能となっている。また、ローラ１９の転動面２１は、両トラック面９に対応する円錐形状に形成されている。そして、両トラック９の形成するテーパ角をθ１とし、ローラ１９の円錐角をθ２としたとき、θ１＜θ２となるように設定されている。
【００２３】
以下、第２実施形態の作用を述べる。
自動車を前進させると、前述したように、ハウジング３およびトリポード５は、図５で反時計方向に回転する。すると、両トラック９の形成するテーパ角θ１がローラ１９の円錐角θ２より小さく設定されていることから、図６に示したように、ローラ１９はトラック面９に密着すると反時計回りに回転することになり、反アンカ側ではトラック面９およびガイド１１とローラ１９との間に間隙が生じる。
【００２４】
これにより、本実施形態では、ローラ１９は、アンカ側でガイド１１に案内されてトラック面９上を安定して転動することになり、第１実施形態と同様に、従来装置のような大きな転がり抵抗を受けることがなくなる。また、ニードル軸受１７の内周面がトラニオン１５の略凸球面状の外周面に外嵌しているため、ジョイント角度が付された状態においても、トラニオン１５とローラ１９との軸方向相対変位が円滑に行われる他、トリポード５の偏芯運動もニードル軸受１７とトラニオン１５との嵌合面で吸収される。
【００２５】
図７には本発明に係るトリポード型等速ジョイントの第３実施形態を要部拡大縦断面視により示してある。本実施形態の全体構成は前述した第１実施形態と同一であるが、ローラ１９の形状のみ一部異なっている。すなわち、第３実施形態では、ハウジング３のガイド１１に対峙するローラ１９の外側端面２７には、所定のテーパ角γをもった凸円錐面２９が形成されている。
【００２６】
以下、第３実施形態の作用を述べる。
駆動力の伝達時において、ローラ１９は、トラック面９に対して幅方向で隙間を有しているため、図８に示したように進行方向に傾き角λをもって傾きながら転動し、ガイド１１に接触することになる。この際、傾き角λが大きいほど、ローラ１９の中心からガイド１１との接触点Ｐまでの距離（ガイド長さ）も大きくなる。そして、接触点Ｐでの押付荷重をＦ、その際のガイド長さをＬとすると、モーメントＭ１（＝Ｆ×Ｌ）とローラ１９の進行方向を変化させるために要するモーメントＭ２とが釣り合った状態（すなわち、Ｍ１＝Ｍ２）で傾き角λが決定される。
【００２７】
そこで、テーパ角γを運転時に傾き角λが最大となる場合にも接触点Ｐが凸円錐面２９上に存在するように設定することで、ガイド１１がローラ１９のエッジ（転動面２１と凸円錐面２９との境界）に接触することがなくなり、転がり抵抗の低減により軸力を小さくすることが可能となる。尚、ローラ１９の外側端面２７が平面である場合、ローラ１９の転動方向が進行方向に僅かでも傾くと、ガイド１１がローラ１９のエッジに接触することになり、ローラ１９の転がり抵抗と軸力との増大が避けられなくなる。
【００２８】
以上述べたように、上記各実施形態では、比較的安価かつ単純な構成を採りながら、シャダー等の振動を効果的に抑制することを実現できた。尚、本発明の態様はこれらの実施形態に限られるものではなく、ハウジングやトリポードの具体的形状等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１のトリポード型等速ジョイントによれば、軸方向一端側が開口した中空筒状に形成され、第１の回転軸の軸端に固着されるハウジングと、このハウジングの内面に円周方向で等間隔に形成された３箇所の凹部と、これら各凹部内で互いに対向する部位に前記ハウジングの軸心に沿って延設された一対のトラック面と、前記各凹部内で前記トラック面のハウジング外周側に形成されたガイドと、略凸球面状の外周面を有して前記各凹部内に進入する３本のトラニオンがその外周面に円周方向で等間隔に突設されると共に、第２の回転軸の軸端に固着されるトリポードと、前記各トラニオンの外周面にそれぞれニードル軸受を介して回転かつ摺動自在に外嵌すると共に、それぞれの外周に前記トラック面に対応する転動面が形成された３個のローラとを備えた車両用のトリポード型等速ジョイントであって、前記トラック面が凹円弧断面形状に形成される一方、ローラの転動面が当該トラック面に対応する凸円弧断面形状に形成され、前記ローラを前記ガイドに当接させた状態において、当該ローラの転動面の曲率中心が前記トラック面の曲率中心よりハウジング外周側にオフセットし、かつ、車両装着時の常用ジョイント角度において、前記トラニオンの外周面の曲率中心が前記トラック面の曲率中心よりハウジング中心側にオフセットするように設定したため、回転力伝達時において、ローラは、トラニオンを支点として中立位置から所定量揺動することで、アンカ側のトラック面およびガイドに押し付けられる一方、反アンカ側のトラック面およびガイドとは所定の間隙を有した状態で転動し、従来装置のような大きな転がり抵抗を受けることがなくなる。
【００３０】
また、請求項２のトリポード型等速ジョイントによれば、軸方向一端側が開口した中空筒状に形成され、第１の回転軸の軸端に固着されるハウジングと、このハウジングの内面に円周方向で等間隔に形成された３箇所の凹部と、これら各凹部内で互いに対向する部位に前記ハウジングの軸心に沿って延設された一対のトラック面と、前記各凹部内で前記トラック面のハウジング外周側に形成されたガイドと、略凸球面状の外周面を有して前記各凹部内に進入する３本のトラニオンがその外周面に円周方向で等間隔に突設されると共に、第２の回転軸の軸端に固着されるトリポードと、前記各トラニオンの外周面にそれぞれニードル軸受を介して回転かつ摺動自在に外嵌すると共に、それぞれの外周に前記トラック面に対応する転動面が形成された３個のローラとを備えた車両用のトリポード型等速ジョイントであって、前記一対のトラック面がハウジング外周側に向かって拡大するテーパ形状をなす一方、前記ローラの転動面が当該トラック面に対応する円錐形状に形成され、当該両トラックの形成するテーパ角をθ１とし、当該ローラの円錐角をθ２としたとき、θ１＜θ２となるように設定したため、回転力伝達時において、ローラは、トラニオンを支点として中立位置から所定量傾斜することで、アンカ側のトラック面およびガイドに押し付けられる一方、反アンカ側のトラック面およびガイドとは所定の間隙を有した状態で転動し、従来装置のような大きな転がり抵抗を受けることがなくなる。
【００３１】
また、請求項２の発明によれば、請求項１または２のトリポード型等速ジョイントにおいて、前記ハウジング外周側のガイドに対峙する前記ローラの外側端面を所定のテーパ角を有する凸円錐形状としたため、回転力伝達時において、ローラが進行方向に所定の傾き角度で傾いても、ローラの外側端面とガイドとの接触が凸円錐面上となることにより、エッジ接触による転がり抵抗の増大が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】第１実施形態の要部拡大図である。
【図３】第１実施形態の作用を示す説明図である。
【図４】第１実施形態の作用を示す説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態を示す縦断面図である。
【図６】第２実施形態の作用を示す説明図である。
【図７】本発明の第３実施形態を示す要部拡大縦断面である。
【図８】第３実施形態の作用を示す説明図である。
【図９】従来のトリポード型等速ジョイントの一例を示す斜視図である。
【図１０】図９中のＡ−Ａ断面図である。
【図１１】従来の改良型トリポード型等速ジョイントの一例を示す要部縦断面図である。
【図１２】従来の改良型トリポード型等速ジョイントの一例を示す縦断面図である。
【図１３】図１１の改良型トリポード型等速ジョイントの作動状態を示す説明図である。
【図１４】図１１の改良型トリポード型等速ジョイントの作動状態を示す説明図である。
【符号の説明】
３‥‥ハウジング
５‥‥トリポード
７‥‥凹部
９‥‥トラック面
１１‥‥ガイド
１５‥‥トラニオン
１７‥‥ニードル軸受
２１‥‥転動面
２７‥‥外側端面
２９‥‥凸円錐面
Ｏｒ‥‥ローラ転動面の曲率中心
Ｏtr‥‥トラニオン外周面の曲率中心
Ｏts‥‥トラック面の曲率中心
θ１‥‥トラックの形成するテーパ角
θ２‥‥ローラの円錐角
α，β‥‥オフセット量
γ‥‥テーパ角
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の駆動系内でジョイント角をもって接続される回転軸間に介装され、等速で回転トルクの伝達を行なうトリポード型等速ジョイントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の駆動系に組み込まれる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。例えば特開昭６３−１８６０３６号公報や同６２−２３３５２２号公報等には、図９，図１０（図９中のＡ−Ａ断面図）に示したように、シングルローラ式のトリポード型等速ジョイント（以下、単に等速ジョイントと記す）が記載されている。この等速ジョイント１は、ディファレンシャル装置側のドライブシャフト等である第１回転軸２の軸端に固着される中空筒状のハウジング３と、車輪側のドリブンシャフト等である第２回転軸４の軸端に固着されるトリポード５とを備えている。
【０００３】
ハウジング３の内面には、円周方向で等間隔（１２０゜間隔）に、３箇所の凹部７が形成されている。第２回転軸４に固着されるトリポード５は、第２回転軸４の軸端が嵌入するボス部１３と、このボス部１３の外周面から円周方向で等間隔（１２０゜間隔）に立設された円柱形状の３本のトラニオン１５とから構成されている。各トラニオン１５には、ニードル軸受１７を介して、外周に凸球面状の転動面２１が形成されたローラ１９が回転自在に且つ軸方向に互る若干の変位自在に支持されている。そして、これらローラ１９をハウジング３側の凹部７に嵌合させることにより、等速ジョイント１が構成されている。各凹部７を構成するそれぞれ一対ずつのトラック面９は、それぞれ円弧状凹面となっており、各ローラ１９は、これら一対のトラック面９の間に、転動および揺動自在に支持される。
【０００４】
この等速ジョイント１では、例えば第１回転軸２が回転すると、その回転トルクは、ハウジング３から、ローラ１９、ニードル軸受１７、トラニオン１５を介して、トリポード５のボス部１３に伝わり、ボス部１３に軸端が固着された第２回転軸４を回転させる。また、第１回転軸２の中心軸線と第２回転軸４の中心軸線とが不一致の場合（第１回転軸２と第２回転軸４との間にジョイント角が存在する場合）には、これら両回転軸２，４の回転に伴って各トラニオン１５が、対応する凹部７のトラック面９に対して、図９，図１０に示したようにトリポード５のボス部１３を中心として揺動する。この際、各トラニオン１５に支承されたローラ１９は、各凹部７のトラック面９上を転動すると共に、各トラニオン１５の軸方向に沿って移動する。これらの動きにより、周知のように、第１，第２回転軸２，４間での等速性が確保される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のトリポード型等速ジョイントには、以下の問題があった。すなわち、シングルローラ式の等速ジョイント１では、ジョイント角が存在する状態で第１，第２回転軸２，４を回転させると、各ローラ１９が複雑な運動を行なう。すなわち、この状態で各ローラ１９は、対応するトラック面９に沿ってハウジング３の軸方向に対して向きを変えながら移動し、且つトラニオン１５の軸方向に沿って摺動する。各ローラ１９にこのような複雑な動きをさせると、これら各ローラ１９の転動面２１と対応するトラック面９との間の相対移動が必ずしも円滑に行なわれず、これら両面間に比較的大きな摩擦抵抗が生じることがある。この場合、図９，図１０に示した等速ジョイント１では、１回転毎に比較的大きな３次の軸力変動が発生し、自動車の駆動系等において大きなジョイント角をもって大トルクを伝達する際に、シャダー（ｓｈｕｄｄｅｒ）と呼ばれる振動が生起される。
【０００６】
このような振動を抑えるものとして、特開平１０−２３８５５２号公報には、図１１に示したように、各トラニオン１５の外周面を凸球面状にすると共に、転動面２１が凸円弧状断面を有するローラ１９をこれらトラニオン１５の外周にころ軸受３１を介して取り付けたトリポード型等速ジョイントが提案されている。また、特開平１１−１３７７９号公報には、図１２に示したように、ニードル軸受１７を介して各トラニオン１５に支承されるローラ１９が、内側ローラ２３と外側ローラ２５とから構成されると共に、外側ローラ２５が転接するトラック面９をトラニオン１５の中心軸線に対して所定角度θ傾けたものが提案されている。
【０００７】
ところが、図１１に示したトリポード型等速ジョイントでは、回転トルクが負荷されてローラ１９がトラック面９を転動する際に、図１３に示したようにローラ１９の外側端面２７が反アンカ側のガイド１１に接触したり、図１４に示したようにローラ１９の転動面２１がトラック面９に接触することがあった。そして、このような場合には、ローラ１９の転がり抵抗が当然に大きくなり、軸力低減効果が小さくなると同時に車両の振動低減効果も少なくなる等の問題が生じていた。一方、図１２に示したトリポード型等速ジョイントでは、優れた振動低減効果を有する反面、車両の左右ドライブシャフトに装着する場合に凹部７の形状からハウジング３の共用化が行えず、部品点数や組立工数が必然的に多くなることも相俟って、製品コストが高くなる問題があった。
本発明は上記状況に鑑みなされたもので、比較的安価かつ単純な構成を採りながら、シャダー等の振動を効果的に抑制したトリポード型等速ジョイントを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記課題を解決するべく、請求項１の発明では、軸方向一端側が開口した中空筒状に形成され、第１の回転軸の軸端に固着されるハウジングと、このハウジングの内面に円周方向で等間隔に形成された３箇所の凹部と、これら各凹部内で互いに対向する部位に前記ハウジングの軸心に沿って延設された一対のトラック面と、前記各凹部内で前記トラック面のハウジング外周側に形成されたガイドと、略凸球面状の外周面を有して前記各凹部内に進入する３本のトラニオンがその外周面に円周方向で等間隔に突設されると共に、第２の回転軸の軸端に固着されるトリポードと、前記各トラニオンの外周面にそれぞれニードル軸受を介して回転かつ摺動自在に外嵌すると共に、それぞれの外周に前記トラック面に対応する転動面が形成された３個のローラとを備えた車両用のトリポード型等速ジョイントであって、前記トラック面が凹円弧断面形状に形成される一方、ローラの転動面が当該トラック面に対応する凸円弧断面形状に形成され、前記ローラを前記ガイドに当接させた状態において、当該ローラの転動面の曲率中心が前記トラック面の曲率中心よりハウジング外周側にオフセットし、かつ、車両装着時の常用ジョイント角度において、前記トラニオンの外周面の曲率中心が前記トラック面の曲率中心よりハウジング中心側にオフセットするように設定したものを提案する。
【０００９】
このトリポード型等速ジョイントでの回転力伝達時において、ローラは、トラニオンを支点として中立位置から所定量揺動することで、アンカ側のトラック面およびガイドに押し付けられる一方、反アンカ側のトラック面およびガイドとは所定の間隙を有した状態で転動する。
【００１０】
また、請求項２の発明では、軸方向一端側が開口した中空筒状に形成され、第１の回転軸の軸端に固着されるハウジングと、このハウジングの内面に円周方向で等間隔に形成された３箇所の凹部と、これら各凹部内で互いに対向する部位に前記ハウジングの軸心に沿って延設された一対のトラック面と、前記各凹部内で前記トラック面のハウジング外周側に形成されたガイドと、略凸球面状の外周面を有して前記各凹部内に進入する３本のトラニオンがその外周面に円周方向で等間隔に突設されると共に、第２の回転軸の軸端に固着されるトリポードと、前記各トラニオンの外周面にそれぞれニードル軸受を介して回転かつ摺動自在に外嵌すると共に、それぞれの外周に前記トラック面に対応する転動面が形成された３個のローラとを備えた車両用のトリポード型等速ジョイントであって、前記一対のトラック面がハウジング外周側に向かって拡大するテーパ形状をなす一方、前記ローラの転動面が当該トラック面に対応する円錐形状に形成され、当該両トラックの形成するテーパ角をθ１とし、当該ローラの円錐角をθ２としたとき、θ１＜θ２となるように設定したものを提案する。
【００１１】
このトリポード型等速ジョイントでの回転力伝達時において、ローラは、トラニオンを支点として中立位置から所定量傾斜することで、アンカ側のトラック面およびガイドに押し付けられる一方、反アンカ側のトラック面およびガイドとは所定の間隙を有した状態で転動する。
【００１２】
また、請求項３の発明では、請求項１または２の発明において、前記ハウジング外周側のガイドに対峙する前記ローラの外側端面を所定のテーパ角を有する凸円錐形状としたものを提案する。
【００１３】
このトリポード型等速ジョイントでの回転力伝達時において、ローラが進行方向に所定の傾き角度で傾いても、ローラの外側端面とガイドとの接触が凸円錐面上となることにより、エッジ接触による転がり抵抗の増大が防止される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１には本発明に係るトリポード型等速ジョイントの第１実施形態を縦断面視により示している。尚、本実施形態の等速ジョイント１を自動車の駆動系に組み込んだ状態で自動車を前進させると、ハウジング３およびトリポード５は図１中で反時計方向に回転する。従って、次述するトラック面９とローラ１９との当接において、時計方向前側のトラック面９とローラ１９の転動面２１とが、互いに当接して回転トルクを伝達するアンカ側となる。これに対して、時計方向後側のトラック面９とローラ１９の転動面２１とが互いに離隔する反アンカ側となる。
【００１５】
この等速ジョイント１は、ディファレンシャル装置側のドライブシャフト等である第１回転軸（図示せず）の軸端に固着される中空筒状のハウジング３と、車輪側のドリブンシャフト等である第２回転軸（図示せず）の軸端に固着されるトリポード５とを備えている。ハウジング３の内面には、円周方向で等間隔（１２０゜間隔）に３箇所の凹部７が形成されている。各凹部７内には、それぞれ一対の凹円弧状断面形状のトラック面９が対向して設けられている。また、両トラック面９のハウジング外周側には、トラック面９に連続するかたちでガイド１１がそれぞれ形成されている。
【００１６】
一方、トリポード５は、第２回転軸の軸端が嵌入するボス部１３と、このボス部１３の外周面から円周方向で等間隔（１２０゜間隔）に立設された略凸球面状の外周面を有する３本のトラニオン１５とから構成されている。各トラニオン１５の外周面には、ローラ１９が、ニードル軸受１７を介して回転かつ軸方向に所定量の変位自在に嵌合し、ニードル軸受１７と一体にトラニオン１５に対して所定量揺動可能となっている。また、ローラ１９の転動面２１は、トラック面９に対応する凸円弧状断面形状に形成されている。
【００１７】
第１実施形態では、図２に示したように、ローラ１９をガイド１１に当接させた状態において、ローラ１９の転動面２１の曲率中心Ｏｒがトラック面９の曲率中心Ｏtsよりハウジング外周側に所定量αをもってオフセットし、かつ、車両装着時の常用ジョイント角度において、トラニオン１５の外周面の曲率中心Ｏtrが前記トラック面９の曲率中心Ｏtsよりハウジング３の中心側に所定量βをもってオフセットするように設定されている。
【００１８】
以下、第１実施形態の作用を述べる。
自動車を前進させると、前述したように、ハウジング３およびトリポード５は、図１で反時計方向に回転する。すると、ローラ１９は、図３に示したように、その外周面がトラック面９に密着すると共に、同図中に矢印で示したように負荷を受ける。この際、ローラ１９には、図４に示したように、その転動面２１の曲率中心Ｏｒよりハウジング３の中心側に曲率中心Ｏtrを有するトラニオン１５の外周面とその曲率中心Ｏtsが転動面２１の曲率中心Ｏｒに略一致したトラック面９とに挟まれることにより、ハウジング３の外周側に移動させる力が作用する。その結果、ローラ１９は、その外側端面２７がハウジング３のガイド１１に押し付けられて転がり方向が安定すると同時に、反アンカ側においてはガイド１１およびトラック面９との接触が防止される。尚、本実施形態では、ローラ１９の外周面の曲率半径をＲ１、トラック面９の曲率半径をＲ２、ローラ１９の外径をＤとしたとき、Ｒ１≒Ｒ２かつＤ≦（２×Ｒ１）となるようにしたが、同様の効果を得ることができれは、このような寸法関係を満たす必要はない。
【００１９】
これにより、本実施形態では、ローラ１９は、アンカ側でガイド１１に案内されてトラック面９上を安定して転動することになり、従来装置のような大きな転がり抵抗を受けることがなくなる。また、ニードル軸受１７の内周面がトラニオン１５の略凸球面状の外周面に外嵌しているため、ジョイント角度が付された状態においても、トラニオン１５とローラ１９との軸方向相対変位が円滑に行われる他、トリポード５の偏芯運動もニードル軸受１７とトラニオン１５との嵌合面で吸収される。
【００２０】
図５には本発明に係るトリポード型等速ジョイントの第２実施形態を縦断面視により示している。尚、本実施形態の等速ジョイント１を自動車の駆動系に組み込んだ状態で自動車を前進させると、ハウジング３およびトリポード５は、第１実施形態と同様に図５中で反時計方向に回転する。従って、時計方向前側のトラック面９とローラ１９の転動面２１とが互いに当接して回転トルクを伝達するアンカ側となり、時計方向後側のトラック面９とローラ１９の転動面２１とが互いに離隔する反アンカ側となる。
【００２１】
この等速ジョイント１は、ディファレンシャル装置側のドライブシャフト等である第１回転軸（図示せず）の軸端に固着される中空筒状のハウジング３と、車輪側のドリブンシャフト等である第２回転軸（図示せず）の軸端に固着されるトリポード５とを備えている。ハウジング３の内面には、円周方向で等間隔（１２０゜間隔）に３箇所の凹部７が形成されている。各凹部７内には、ハウジング外周側に向かって拡大するテーパ形状をなす一対のトラック面９が対向して設けられている。また、両トラック面９のハウジング外周側には、トラック面９に連続するかたちでガイド１１がそれぞれ形成されている。
【００２２】
一方、トリポード５は、第２回転軸の軸端が嵌入するボス部１３と、このボス部１３の外周面から円周方向で等間隔（１２０゜間隔）に立設された略凸球面状の外周面を有する３本のトラニオン１５とから構成されている。各トラニオン１５の外周面には、ローラ１９が、ニードル軸受１７を介して回転かつ軸方向に所定量の変位自在に嵌合し、ニードル軸受１７と一体にトラニオン１５に対して所定量揺動可能となっている。また、ローラ１９の転動面２１は、両トラック面９に対応する円錐形状に形成されている。そして、両トラック９の形成するテーパ角をθ１とし、ローラ１９の円錐角をθ２としたとき、θ１＜θ２となるように設定されている。
【００２３】
以下、第２実施形態の作用を述べる。
自動車を前進させると、前述したように、ハウジング３およびトリポード５は、図５で反時計方向に回転する。すると、両トラック９の形成するテーパ角θ１がローラ１９の円錐角θ２より小さく設定されていることから、図６に示したように、ローラ１９はトラック面９に密着すると反時計回りに回転することになり、反アンカ側ではトラック面９およびガイド１１とローラ１９との間に間隙が生じる。
【００２４】
これにより、本実施形態では、ローラ１９は、アンカ側でガイド１１に案内されてトラック面９上を安定して転動することになり、第１実施形態と同様に、従来装置のような大きな転がり抵抗を受けることがなくなる。また、ニードル軸受１７の内周面がトラニオン１５の略凸球面状の外周面に外嵌しているため、ジョイント角度が付された状態においても、トラニオン１５とローラ１９との軸方向相対変位が円滑に行われる他、トリポード５の偏芯運動もニードル軸受１７とトラニオン１５との嵌合面で吸収される。
【００２５】
図７には本発明に係るトリポード型等速ジョイントの第３実施形態を要部拡大縦断面視により示してある。本実施形態の全体構成は前述した第１実施形態と同一であるが、ローラ１９の形状のみ一部異なっている。すなわち、第３実施形態では、ハウジング３のガイド１１に対峙するローラ１９の外側端面２７には、所定のテーパ角γをもった凸円錐面２９が形成されている。
【００２６】
以下、第３実施形態の作用を述べる。
駆動力の伝達時において、ローラ１９は、トラック面９に対して幅方向で隙間を有しているため、図８に示したように進行方向に傾き角λをもって傾きながら転動し、ガイド１１に接触することになる。この際、傾き角λが大きいほど、ローラ１９の中心からガイド１１との接触点Ｐまでの距離（ガイド長さ）も大きくなる。そして、接触点Ｐでの押付荷重をＦ、その際のガイド長さをＬとすると、モーメントＭ１（＝Ｆ×Ｌ）とローラ１９の進行方向を変化させるために要するモーメントＭ２とが釣り合った状態（すなわち、Ｍ１＝Ｍ２）で傾き角λが決定される。
【００２７】
そこで、テーパ角γを運転時に傾き角λが最大となる場合にも接触点Ｐが凸円錐面２９上に存在するように設定することで、ガイド１１がローラ１９のエッジ（転動面２１と凸円錐面２９との境界）に接触することがなくなり、転がり抵抗の低減により軸力を小さくすることが可能となる。尚、ローラ１９の外側端面２７が平面である場合、ローラ１９の転動方向が進行方向に僅かでも傾くと、ガイド１１がローラ１９のエッジに接触することになり、ローラ１９の転がり抵抗と軸力との増大が避けられなくなる。
【００２８】
以上述べたように、上記各実施形態では、比較的安価かつ単純な構成を採りながら、シャダー等の振動を効果的に抑制することを実現できた。尚、本発明の態様はこれらの実施形態に限られるものではなく、ハウジングやトリポードの具体的形状等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１のトリポード型等速ジョイントによれば、軸方向一端側が開口した中空筒状に形成され、第１の回転軸の軸端に固着されるハウジングと、このハウジングの内面に円周方向で等間隔に形成された３箇所の凹部と、これら各凹部内で互いに対向する部位に前記ハウジングの軸心に沿って延設された一対のトラック面と、前記各凹部内で前記トラック面のハウジング外周側に形成されたガイドと、略凸球面状の外周面を有して前記各凹部内に進入する３本のトラニオンがその外周面に円周方向で等間隔に突設されると共に、第２の回転軸の軸端に固着されるトリポードと、前記各トラニオンの外周面にそれぞれニードル軸受を介して回転かつ摺動自在に外嵌すると共に、それぞれの外周に前記トラック面に対応する転動面が形成された３個のローラとを備えた車両用のトリポード型等速ジョイントであって、前記トラック面が凹円弧断面形状に形成される一方、ローラの転動面が当該トラック面に対応する凸円弧断面形状に形成され、前記ローラを前記ガイドに当接させた状態において、当該ローラの転動面の曲率中心が前記トラック面の曲率中心よりハウジング外周側にオフセットし、かつ、車両装着時の常用ジョイント角度において、前記トラニオンの外周面の曲率中心が前記トラック面の曲率中心よりハウジング中心側にオフセットするように設定したため、回転力伝達時において、ローラは、トラニオンを支点として中立位置から所定量揺動することで、アンカ側のトラック面およびガイドに押し付けられる一方、反アンカ側のトラック面およびガイドとは所定の間隙を有した状態で転動し、従来装置のような大きな転がり抵抗を受けることがなくなる。
【００３０】
また、請求項２のトリポード型等速ジョイントによれば、軸方向一端側が開口した中空筒状に形成され、第１の回転軸の軸端に固着されるハウジングと、このハウジングの内面に円周方向で等間隔に形成された３箇所の凹部と、これら各凹部内で互いに対向する部位に前記ハウジングの軸心に沿って延設された一対のトラック面と、前記各凹部内で前記トラック面のハウジング外周側に形成されたガイドと、略凸球面状の外周面を有して前記各凹部内に進入する３本のトラニオンがその外周面に円周方向で等間隔に突設されると共に、第２の回転軸の軸端に固着されるトリポードと、前記各トラニオンの外周面にそれぞれニードル軸受を介して回転かつ摺動自在に外嵌すると共に、それぞれの外周に前記トラック面に対応する転動面が形成された３個のローラとを備えた車両用のトリポード型等速ジョイントであって、前記一対のトラック面がハウジング外周側に向かって拡大するテーパ形状をなす一方、前記ローラの転動面が当該トラック面に対応する円錐形状に形成され、当該両トラックの形成するテーパ角をθ１とし、当該ローラの円錐角をθ２としたとき、θ１＜θ２となるように設定したため、回転力伝達時において、ローラは、トラニオンを支点として中立位置から所定量傾斜することで、アンカ側のトラック面およびガイドに押し付けられる一方、反アンカ側のトラック面およびガイドとは所定の間隙を有した状態で転動し、従来装置のような大きな転がり抵抗を受けることがなくなる。
【００３１】
また、請求項２の発明によれば、請求項１または２のトリポード型等速ジョイントにおいて、前記ハウジング外周側のガイドに対峙する前記ローラの外側端面を所定のテーパ角を有する凸円錐形状としたため、回転力伝達時において、ローラが進行方向に所定の傾き角度で傾いても、ローラの外側端面とガイドとの接触が凸円錐面上となることにより、エッジ接触による転がり抵抗の増大が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】第１実施形態の要部拡大図である。
【図３】第１実施形態の作用を示す説明図である。
【図４】第１実施形態の作用を示す説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態を示す縦断面図である。
【図６】第２実施形態の作用を示す説明図である。
【図７】本発明の第３実施形態を示す要部拡大縦断面である。
【図８】第３実施形態の作用を示す説明図である。
【図９】従来のトリポード型等速ジョイントの一例を示す斜視図である。
【図１０】図９中のＡ−Ａ断面図である。
【図１１】従来の改良型トリポード型等速ジョイントの一例を示す要部縦断面図である。
【図１２】従来の改良型トリポード型等速ジョイントの一例を示す縦断面図である。
【図１３】図１１の改良型トリポード型等速ジョイントの作動状態を示す説明図である。
【図１４】図１１の改良型トリポード型等速ジョイントの作動状態を示す説明図である。
【符号の説明】
３‥‥ハウジング
５‥‥トリポード
７‥‥凹部
９‥‥トラック面
１１‥‥ガイド
１５‥‥トラニオン
１７‥‥ニードル軸受
２１‥‥転動面
２７‥‥外側端面
２９‥‥凸円錐面
Ｏｒ‥‥ローラ転動面の曲率中心
Ｏtr‥‥トラニオン外周面の曲率中心
Ｏts‥‥トラック面の曲率中心
θ１‥‥トラックの形成するテーパ角
θ２‥‥ローラの円錐角
α，β‥‥オフセット量
γ‥‥テーパ角
Claims (3)
- 軸方向一端側が開口した中空筒状に形成され、第１の回転軸の軸端に固着されるハウジングと、
このハウジングの内面に円周方向で等間隔に形成された３箇所の凹部と、
これら各凹部内で互いに対向する部位に前記ハウジングの軸心に沿って延設された一対のトラック面と、
前記各凹部内で前記トラック面のハウジング外周側に形成されたガイドと、
略凸球面状の外周面を有して前記各凹部内に進入する３本のトラニオンがその外周面に円周方向で等間隔に突設されると共に、第２の回転軸の軸端に固着されるトリポードと、
前記各トラニオンの外周面にそれぞれニードル軸受を介して回転かつ摺動自在に外嵌すると共に、それぞれの外周に前記トラック面に対応する転動面が形成された３個のローラと
を備えた車両用のトリポード型等速ジョイントであって、
前記トラック面が凹円弧断面形状に形成される一方、ローラの転動面が当該トラック面に対応する凸円弧断面形状に形成され、
前記ローラを前記ガイドに当接させた状態において、当該ローラの転動面の曲率中心が前記トラック面の曲率中心よりハウジング外周側にオフセットし、
かつ、車両装着時の常用ジョイント角度において、前記トラニオンの外周面の曲率中心が前記トラック面の曲率中心よりハウジング中心側にオフセットするように設定したことを特徴とするトリポード型等速ジョイント。 - 軸方向一端側が開口した中空筒状に形成され、第１の回転軸の軸端に固着されるハウジングと、
このハウジングの内面に円周方向で等間隔に形成された３箇所の凹部と、
これら各凹部内で互いに対向する部位に前記ハウジングの軸心に沿って延設された一対のトラック面と、
前記各凹部内で前記トラック面のハウジング外周側に形成されたガイドと、
略凸球面状の外周面を有して前記各凹部内に進入する３本のトラニオンがその外周面に円周方向で等間隔に突設されると共に、第２の回転軸の軸端に固着されるトリポードと、
前記各トラニオンの外周面にそれぞれニードル軸受を介して回転かつ摺動自在に外嵌すると共に、それぞれの外周に前記トラック面に対応する転動面が形成された３個のローラと
を備えた車両用のトリポード型等速ジョイントであって、
前記一対のトラック面がハウジング外周側に向かって拡大するテーパ形状をなす一方、前記ローラの転動面が当該トラック面に対応する円錐形状に形成され、
当該両トラックの形成するテーパ角をθ１とし、当該ローラの円錐角をθ２としたとき、θ１＜θ２となるように設定したことを特徴とするトリポード型等速ジョイント。 - 前記ハウジング外周側のガイドに対峙する前記ローラの外側端面を所定のテーパ角を有する凸円錐形状としたことを特徴とする、請求項１または２記載のトリポード型等速ジョイント。
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