JP4478519B2 - 等速ジョイント - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自動車の駆動力伝達部において、一方の伝達軸と他方の伝達軸とを連結する等速ジョイントに関する。

従来より、自動車の駆動力伝達部では、一方の伝達軸と他方の伝達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。

図９は、従来技術に係る等速ジョイント２の一部断面を示す（特許文献１参照）。等速ジョイント２は、一方の伝達軸に連結される筒状のアウタ部材４と、アウタ部材４に挿入されて他方の伝達軸に連結されるインナ部材６とから構成される。アウタ部材４の内周面には、軸線方向に沿って延在する３本の案内溝８が形成される。一方、インナ部材６は、各案内溝８に向かって膨出する３本のトラニオン１０を有し、各トラニオン１０には、複数のニードルベアリング１２を介してローラ部材１４が装着される。ローラ部材１４は、アウタ部材４の案内溝８に転動自在に係合する。

この従来技術では、ニードルベアリング１２をローラ部材１４に対して脱落しないように保持させるため、ローラ部材１４の内周部に周回する溝部１６を形成し、この溝部１６にニードルベアリング１２を圧入している。なお、溝部１６にニードルベアリング１２を装着する際、例えば、ニードルベアリング１２を１本残した状態で溝部１６に配列した後、残りの１本をキーストン効果を利用して圧入する。

特開平１０−１８４７１７号公報

ところで、等速ジョイント２は、アウタ部材４の軸線１８に対するインナ部材６の軸線２０の傾斜角度θが変動するのに伴い、トラニオン１０に装着された各ローラ部材１４が矢印Ａ方向に変位する。この場合、インナ部材６の傾斜角度θの増大に従ってローラ部材１４の変位量が大きくなるため、トラニオン１０を十分に長く設定しておかないと、ローラ部材１４がトラニオン１０の基端部２２に干渉して傾斜角度θが制約されてしまう。一方、トラニオン１０を長くすると、アウタ部材４の直径も大きくなり、等速ジョイント２が大型化してしまう問題がある。

本発明は、前記の課題に鑑みてなされたものであり、伝達軸の所望の傾斜角度を確保するとともに、トラニオンの長さを最適化して小型化を図ることができる等速ジョイントを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、所定間隔離間し軸線方向に沿って延在する複数の案内溝が内周面に設けられ一方の伝達軸に連結される筒状のアウタ部材と、前記アウタ部材の開口する内空部に挿入されて他方の伝達軸に連結されるインナ部材とを有する等速ジョイントにおいて、
前記インナ部材は、
前記案内溝に向かって膨出する複数のトラニオンと、
前記案内溝に接触し、前記トラニオンに外嵌されるリング状のローラ部材と、
前記トラニオンと前記ローラ部材との間に転動自在に介装される複数の転動体と、
を備え、
前記トラニオンの基端部と前記転動体又は前記ローラ部材との間の間隙Ｋを、前記基端部に対する前記ローラ部材の移動量δに対して、
Ｋ＞δ＝Ｒ／２・（１／cosθｍａｘ−１）
Ｒ：前記アウタ部材の中心軸に対する前記ローラ部材の中心の回転半径
θｍａｘ：前記一方の伝達軸に対する前記他方の伝達軸の最大傾斜角度
の関係で設定することを特徴とする。

この場合、所望の最大傾斜角度θｍａｘを確保することのできる間隙Ｋを、トラニオンの基端部方向に対するローラ部材の移動量δに基づいて設定し、トラニオンを適切な長さとして等速ジョイントの小型化を達成することができる。

なお、ローラ部材の内周部に装着される転動体を、トラニオンの膨出方向端部側に形成されたローラ部材のフランジ部と、トラニオンの基端部との間で保持することにより、前記間隙Ｋを転動体の端部と前記基端部との距離として設定することができる。また、ローラ部材の両端部に形成された第１フランジ部及び第２フランジ部間に転動体を装着させる構成とした場合、前記間隙Ｋは、ローラ部材の端部と前記基端部との距離として設定することができる。

ローラ部材がトラニオンの膨出方向端部側にのみフランジ部を有している場合、トラニオンの基端部に段部を形成し、この段部によって転動体の基端部側への移動を規制するようにしてもよい。この場合、間隙Ｋは、転動体と段部との間の距離として設定される。なお、トラニオンの円柱部から段部に至る外周面の曲率半径を、前記基端部側の転動体の端部の曲率半径よりも小さく設定することにより、前記段部を転動体の当接面とし、伝達軸の過剰な傾斜を阻止することができる。

また、ローラ部材が外嵌するトラニオンの円柱部から基端部に至る外周面の曲率半径と前記円柱部の直径との比を、０．０５以上、０．３５以下の範囲に設定することにより、良好なレイアウトを確保した状態で、基端部に集中する応力を小さくし、トラニオンの耐久性を向上させることができる。

さらに、トラニオンの膨出方向端部と転動体の端部との間の距離Ｍを、前記膨出方向端部に対する前記転動体の移動量εに対して、
Ｍ＞ε＝３Ｒ／２・（１／cosθｍａｘ−１）
の関係で設定することにより、許容される傾斜角度の範囲内において、転動体をトラニオンにより安定して保持することができる。

本発明によれば、伝達軸の所望の傾斜角度を確保することができるとともに、トラニオンを適切な長さに設定して等速ジョイントの小型化を図ることができる。

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。

図１は、本実施形態に係る等速ジョイント３０の要部断面図を示す。等速ジョイント３０は、図示しない一方の伝達軸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部材３２と、他方の伝達軸３３の一端部に連結されてアウタ部材３２の内空部に挿入されるインナ部材３４とから基本的に構成される。

アウタ部材３２の内空部には、軸線方向に沿って延在し、軸心の回りにそれぞれ１２０゜の間隔をおいて３本の案内溝３６が形成される。案内溝３６は、断面が緩やかな曲線状に形成された天井部３８と、天井部３８の両側に相互に対向し断面円弧状に形成された摺動部４０ａ、４０ｂとから構成される。

伝達軸３３には、インナ部材３４を構成するリング状のスパイダ４２が外嵌する。スパイダ４２の外周面には、それぞれ案内溝３６に向かって膨出する３本のトラニオン４４が一体的に形成される。トラニオン４４の円柱部４５とスパイダ４２の外周面とは、基端部４７により滑らかに接続される。

トラニオン４４の円柱部４５には、複数本のニードルベアリング（転動体）４６を介してリング状のローラ部材４８が外嵌する。図２に示すように、ニードルベアリング４６は、円柱部４５の外周部とローラ部材４８の内周部との間にグリース又はワックスを介して保持される。

ローラ部材４８の外周面は、図１に示されるように、摺動部４０ａ、４０ｂの断面形状に対応して形成された円弧状面部５６と、円弧状面部５６から案内溝３６の天井部３８側に連続する第１環状傾斜面部５８ａと、前記円弧状面部５６からスパイダ４２側に連続する第２環状傾斜面部５８ｂとから構成される。

ローラ部材４８の内周部には、案内溝３６の天井部３８側の端面に、半径内方向に突出して形成されたフランジ部６０が設けられる。ローラ部材４８の内周部のスパイダ４２側の端面には、フランジ部が設けられていない。従って、ローラ部材４８の内周部は、加工工具を挿入して容易且つ高精度に加工することができる。また、加工に伴って発生する切削屑の排出も極めて容易である。なお、ローラ部材４８の内周部のうち、フランジ部６０の基端部には、ニードルベアリング４６に対する摺動抵抗を低減させるとともに、グリース又はワックスを逃がすための周溝６２を形成することができる。

ここで、ニードルベアリング４６及びローラ部材４８は、トラニオン４４の円柱部４５の軸線方向に沿って矢印Ａ方向に変位自在に構成される。この場合、ニードルベアリング４６のインナ部材３４側端部からインナ部材３４の基端部４７までの間隙Ｋ、すなわち、ニードルベアリング４６が基端部４７に当接するまでの距離は、インナ部材３４のアウタ部材３２に対する最大傾斜角度をθｍａｘ、インナ部材３４の伝達軸３３の軸線（アウタ部材３２の中心軸）に対するローラ部材４８の中心の回転半径をＲとして、
Ｋ＞Ｒ／２・（１／cosθｍａｘ−１）
となるように設定される。

なお、ローラ部材４８のインナ部材３４側端部からインナ部材３４のスパイダ４２までの間隙Ｙ（図３参照）がＹ＜Ｋの場合には、ニードルベアリング４６よりも先にローラ部材４８がインナ部材３４に当接するため、間隙Ｙが、
Ｙ＞Ｒ／２・（１／cosθｍａｘ−１）
となるように設定される。

また、トラニオン４４の円柱部４５の膨出方向端部とニードルベアリング４６の端部との間の距離Ｍは、
Ｍ＞３Ｒ／２・（１／cosθｍａｘ−１）
となるように設定される。

本実施形態の等速ジョイント３０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その組み付け方法及び作用効果について説明する。

先ず、ローラ部材４８の内周部に、グリース又はワックスを介して複数のニードルベアリング４６を装着する。この場合、ローラ部材４８の内周部には、一方にのみフランジ部６０が形成されているため、ニードルベアリング４６をローラ部材４８の端面からフランジ部６０側に向かって挿入する作業により、極めて容易にローラ部材４８に装着することができる。

次に、ニードルベアリング４６の装着されたローラ部材４８をトラニオン４４の各円柱部４５に装着し、インナ部材３４が完成する。この場合、ニードルベアリング４６は、ローラ部材４８のフランジ部６０と、トラニオン４４の基端部４７との間に保持される。

以上のように構成されたインナ部材３４は、アウタ部材３２の内空部に挿入され、各ローラ部材４８を案内溝３６に係合させることにより、図１に示す等速ジョイント３０の組み付けが完了する。

次に、等速ジョイント３０の動作について説明する。

一方の伝達軸３３が回転すると、インナ部材３４のトラニオン４４を介してニードルベアリング４６及びローラ部材４８が回転し、その回転が案内溝３６を介してアウタ部材３２に伝達され、図示しない他方の伝達軸が回転する。

この場合、インナ部材３４側の伝達軸３３の軸線がアウタ部材３２側の図示しない軸線に対して、図９に示すように、傾斜角度θだけ傾斜しているとき、トラニオン４４に装着されている各ローラ部材４８は、アウタ部材３２の案内溝３６に沿って移動するとともに、トラニオン４４の軸線方向（矢印Ａ方向）に傾斜角度θに応じた変位量（移動量δ）だけ移動する。

そこで、図４及び図５に示す模式図に従い、インナ部材３４のアウタ部材３２に対する傾斜角度θと、ローラ部材４８のトラニオン４４に対する移動量δとの関係について説明する。

図４は、トラニオン４４の１つの軸線を中心として、インナ部材３４を傾斜角度θだけ傾斜させた状態の側面模式図、図５は、この状態の正面模式図である。

アウタ部材３２の中心軸に対するローラ部材４８の中心の回転半径をＲとすると、傾斜角度θの回転中心であるトラニオン４４の軸線とアウタ部材３２の中心軸とを含む平面から、アウタ部材３２の案内溝３６に沿って移動した各ローラ部材４８の中心までの距離ａは、
ａ＝Ｒ・cos３０゜
である。回転中心であるトラニオン４４の軸線から、アウタ部材３２の案内溝３６に沿って移動したローラ部材４８の中心までの距離ｃは、距離ａを用いて、
ｃ＝ａ／cosθ
となる。この場合、案内溝３６に沿って移動したローラ部材４８は、トラニオン４４の外方向に対して、
ｂ＝ｃ−ａ
となる移動量ｂだけ移動する。従って、傾斜角度θの回転中心であるトラニオン４４に装着されたローラ部材４８は、トラニオン４４の内方向に対して、
δ＝ｂ・tan３０゜
＝Ｒ／２・（１／cosθ−１）
となる移動量δだけ移動する。

この結果から、図３において、ニードルベアリング４６の端部とトラニオン４４の基端部４７との間の間隙Ｋを、インナ部材３４の最大傾斜角度をθｍａｘとして、
Ｋ＞δ＝Ｒ／２・（１／cosθｍａｘ−１）
の関係を満足する最小の間隙Ｋとなるように設計することにより、所望の傾斜角度θを確保できるとともに、トラニオン４４の長さを最適化し、インナ部材３４を必要最小限のサイズとして等速ジョイント３０を小型に構成することができる。

なお、ローラ部材４８のトラニオン４４の外方向への移動量は、２つのローラ部材４８の位置を固定し、残りの１つのローラ部材４８をアウタ部材３２の案内溝３６に沿って移動させ、この１つのローラ部材４８の移動量として求めることができる。この移動量εは、
ε＝３Ｒ／２・（１／cosθ−１）
となる。従って、ローラ部材４８をトラニオン４４に安定して保持させるため、ニードルベアリング４６の端部からトラニオン４４の膨出方向端部までの距離Ｍ（図３参照）を、
Ｍ＞ε＝３Ｒ／２・（１／cosθｍａｘ−１）
の関係を満足するように設計すると好適である。

また、円柱部４５から基端部４７に至る曲面の曲率半径ｒ１（図３参照）と、円柱部４５の直径Ｄとの比ｒ１／Ｄを調整し、インナ部材３４及びローラ部材４８のレイアウトとの関係でトラニオン４４の強度をテストした結果を表１に示す。この場合、０．０５≦ｒ１／Ｄ、好ましくは、０．０８≦ｒ１／Ｄに設定することで、トラニオン４４の良好な強度を確保することができる。一方、０．３５＜ｒ１／Ｄに設定すると、インナ部材３４の肉付きが多くなり、レイアウトの点で問題となる。従って、０．０５≦ｒ１／Ｄ≦０．３５、好ましくは、０．０８≦ｒ１／Ｄ≦０．２５となるように設定することにより、良好なレイアウトを確保するとともに、基端部４７に対する応力集中を低減してトラニオン４４の強度を十分に確保することができる。

図６は、他の実施形態に係る等速ジョイント７０の要部断面図を示す。この等速ジョイント７０は、トラニオン４４の基端部７２に段部７４を形成したもので、この段部７４によってニードルベアリング４６の基端部７２側への移動を規制するようにしたものである。この場合、ニードルベアリング４６と基端部７２との間の必要な間隙Ｋは、ニードルベアリング４６の端部と段部７４との間の距離として設定される。

なお、トラニオン４４の円柱部４５から段部７４に至る間の曲面の曲率半径をｒ１、ニードルベアリング４６の段部７４側の端部周縁部の曲率半径をｒ２とした場合（図７参照）、ｒ１＜ｒ２の関係に設定することにより、ニードルベアリング４６の端部と段部７４との間隙Ｋを精度良く設定し、段部７４をニードルベアリング４６の当接面としてインナ部材３４の過剰な傾斜を阻止することができる。

図８は、さらに他の実施形態に係る等速ジョイント８０の要部断面図を示す。この等速ジョイント８０は、ローラ部材８２の内周両端部に第１フランジ部８４ａ及び第２フランジ部８４ｂを形成し、これらの第１フランジ部８４ａ及び第２フランジ部８４ｂ間においてニードルベアリング４６を保持するように構成したものである。

このように構成される等速ジョイント８０では、ローラ部材８２がトラニオン４４の基端部４７に当接することになるため、間隙Ｋは、ローラ部材８２の第２フランジ部８４ｂとトラニオン４４の基端部４７との間の距離として設定される。

本実施形態に係る等速ジョイントの要部断面図である。 本実施形態に係る等速ジョイントを構成するトラニオン、ニードルベアリング及びローラ部材の組み付け状態の断面図である。 本実施形態に係る等速ジョイントの要部拡大断面図である。 本実施形態に係る等速ジョイントの側面模式図である。 本実施形態に係る等速ジョイントの正面模式図である。 他の実施形態に係る等速ジョイントの要部断面図である。 他の実施形態に係る等速ジョイントの要部拡大断面図である。 さらに他の実施形態に係る等速ジョイントの要部断面図である。 従来技術に係る等速ジョイントの一部断面図である。

符号の説明

３０、７０、８０…等速ジョイント ３２…アウタ部材
３４…インナ部材 ３６…案内溝
４２…スパイダ ４４…トラニオン
４５…円柱部 ４６…ニードルベアリング
４７、７２…基端部 ４８、８２…ローラ部材
６０…フランジ部 ７４…段部
８４ａ…第１フランジ部 ８４ｂ…第２フランジ部

Claims (7)

1. 所定間隔離間し軸線方向に沿って延在する複数の案内溝が内周面に設けられ一方の伝達軸に連結される筒状のアウタ部材と、前記アウタ部材の開口する内空部に挿入されて他方の伝達軸に連結されるインナ部材とを有する等速ジョイントにおいて、
   前記インナ部材は、
   前記案内溝に向かって膨出する複数のトラニオンと、
   前記案内溝に接触し、前記トラニオンに外嵌されるリング状のローラ部材と、
   前記トラニオンと前記ローラ部材との間に転動自在に介装される複数の転動体と、
   を備え、
   前記トラニオンの基端部と前記転動体又は前記ローラ部材との間の間隙Ｋを、前記基端部に対する前記ローラ部材の移動量δに対して、
   Ｋ＞δ＝Ｒ／２・（１／cosθｍａｘ−１）
   Ｒ：前記アウタ部材の中心軸に対する前記ローラ部材の中心の回転半径
   θｍａｘ：前記一方の伝達軸に対する前記他方の伝達軸の最大傾斜角度
   の関係で設定することを特徴とする等速ジョイント。
2. 請求項１記載の等速ジョイントにおいて、
   前記ローラ部材の内周部には、前記トラニオンの膨出方向端部側に形成されて半径内方向に突出し、前記内周部に沿って周回するフランジ部が形成され、
   前記転動体は、前記フランジ部と前記トラニオンの基端部との間で保持されることを特徴とする等速ジョイント。
3. 請求項２記載の等速ジョイントにおいて、
   前記トラニオンの基端部には、段部が形成され、
   前記転動体は、前記フランジ部と前記段部との間で保持されることを特徴とする等速ジョイント。
4. 請求項３記載の等速ジョイントにおいて、
   前記トラニオンの円柱部から前記段部に至る外周面の曲率半径は、前記段部側の前記転動体の端部の曲率半径よりも小さく設定されることを特徴とする等速ジョイント。
5. 請求項１記載の等速ジョイントにおいて、
   前記トラニオンの円柱部から前記基端部に至る外周面の曲率半径と、前記円柱部の直径との比は、０．０５以上、０．３５以下の範囲に設定されることを特徴とする等速ジョイント。
6. 請求項１記載の等速ジョイントにおいて、
   前記ローラ部材の内周部には、前記トラニオンの膨出方向端部側に形成されて半径内方向に突出し、前記内周部に沿って周回する第１フランジ部と、前記トラニオンの基端部側に形成されて半径内方向に突出し、前記内周部に沿って周回する第２フランジ部とが形成され、
   前記転動体は、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部との間で保持されることを特徴とする等速ジョイント。
7. 請求項１記載の等速ジョイントにおいて、
   前記トラニオンの膨出方向端部と前記転動体の端部との間の距離Ｍを、前記膨出方向端部に対する前記転動体の移動量εに対して、
   Ｍ＞ε＝３Ｒ／２・（１／cosθｍａｘ−１）
   の関係で設定することを特徴とする等速ジョイント。

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