JP4912654B2 - トリポード型等速自在継手 - Google Patents

Description

本発明は、自動車、航空機、船舶や各種産業機械などの動力伝達部への使用に好適なトリポード型等速自在継手に関する。

例えば、自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達する手段として使用される摺動式等速自在継手の一種にトリポード型等速自在継手がある。このトリポード型等速自在継手は、回転トルクを等速で伝達する時、角度変位および軸方向の相対変位を許容することができる構造を備えている。

一般的に、トリポード型等速自在継手は、内周面に三本のトラック溝が軸方向に形成され、各トラック溝の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面を有する外方部材としての外輪と、ボス部の外径に半径方向に突出した三本の脚軸を設けたトリポード部材と、そのトリポード部材の脚軸と外輪のローラ案内面との間に回転自在に収容されたローラとを主要な部材として構成される（例えば、特許文献１参照）。このトリポード部材のボス部に形成された軸孔に入出力軸がスプライン嵌合で連結されている。

また、他の摺動式等速自在継手としてトリボール型等速自在継手がある。このトリボール型等速自在継手は、外周面に三本のトラック溝が軸方向に形成された中心軸を有し、内周面に中心軸のトラック溝と対をなすトラック溝が軸方向に形成された外方部材としての外輪と、その外輪のトラック溝と中心軸のトラック溝との間に介在した三個のボールと、外輪とその中心軸との間に配置され、ボールをポケットに収容したトルクチューブとで主要部が構成されている。
特開２００４−２３２６９７号公報

ところで、前述したトリポード型等速自在継手では、トリポード部材のボス部から放射状に脚軸が張り出した形状をなすため、そのボス部に結合された入出力軸の軸径に対して外輪の外径が大きくなっている。従って、入出力軸の軸径に対して外輪の外径をコンパクト化することが困難であった。また、外輪には、軸方向変位を吸収するため、軸方向のローラ案内面がローラのスライド量分だけ必要となることから、外輪が軸方向に長くなると共にその分重量が大きくなっている。

一方、トリボール型等速自在継手では、外輪の中心軸の外周面にボール転送面となるトラック溝が形成されているため、外輪の外径を小さくしてコンパクト化することが困難であり、また、中心軸のトラック溝加工も困難であった。また、前述のトリポード型等速自在継手と同様、外輪には、軸方向変位を吸収するため、軸方向のトラック溝がボールのスライド量分だけ必要となることから、外輪が軸方向に長くなると共にその分重量が大きくなっている。

そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、構造が簡単で、軽量コンパクトなトリポード型等速自在継手を提供することにある。

前記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、回転トルクが入出力される二軸のうちの一方の軸に、その軸線に対して垂直な平面内で軸中心から半径方向に三つの円筒溝を円周等配位置に設け、前記一方の軸の各円筒溝に球面ローラを半径方向に摺動可能にそれぞれ配置し、前記二軸のうちの他方の軸を前記球面ローラに対して軸方向に摺動可能に配置すると共に前記球面ローラの他方の軸への投影位置が円周等配位置を保持するようにして前記二軸間の等速性を維持し、前記円筒溝は、一方の軸の軸線に対して垂直な断面が半径方向に沿うストレート状で、かつ、一方の軸の軸線に対して平行な断面が円弧状の溝面を有することを特徴とするトリポード型等速自在継手。

本発明では、回転トルクが入出力される二軸のうちの一方の軸に、球面ローラが半径方向に摺動可能に配置された円筒溝を円周等配位置に設け、その球面ローラの他方の軸への投影位置が円周等配位置を保持するように、他方の軸を球面ローラに対して軸方向に摺動可能に配置した構造としたことにより、回転トルクを伝達する時、角度変位および軸方向の相対変位を許容することができるトリポード型等速自在継手を構成することができる。

このトリポード型等速自在継手では、入出力軸の軸径が継手全体の外径となるため、コンパクト化が実現でき、また、軸方向変位を吸収するためのスライド範囲も、球面ローラに対して軸方向に摺動可能な他方の軸の長さだけあればよいため、軽量コンパクト化が容易となる。

前述の構成において、前記球面ローラの他方の軸への投影位置は、三つの球面ローラについて同一のＰＣＲ位置を保持するような構造とすることが望ましい。このような構成とすれば、三つの球面ローラの負荷が均一となり、耐久性および回転バランスがよいトリポード型等速自在継手を得ることができる。ここで、「ＰＣＲ位置」とは、二軸のうちの他方の軸の中心から球面ローラの中心の他方の軸への投影位置までの距離、つまりピッチ円の半径を意味する。

前述の構成における二軸のうちの他方の軸は、前記球面ローラの中心孔に軸方向に摺動可能に嵌挿され、円周等配位置に固定された三本の平行な軸部を有する構造とするか、あるいは、球面ローラから延びる軸部が摺動可能に嵌挿され、円周等配位置に形成された軸方向に平行な孔を有する構造とすることが可能である。

前述の構成において、球面ローラと前記円筒溝との間に、内径部に球面ローラの外径と球面接触する内側案内面と外径部に円筒溝上でその軸方向にスライド可能な外側案内面を有する中間部材を介在させた構造とすることも可能である。このような中間部材を介在させた構造とすれば、面接触となり、面圧の低減および高剛性化が可能となる点で好適である。

本発明によれば、回転トルクが入出力される二軸のうちの一方の軸に、球面ローラが半径方向に摺動可能に配置された円筒溝を円周等配位置に設け、その球面ローラの他方の軸への投影位置が円周等配位置を保持するように、他方の軸を球面ローラに対して軸方向に摺動可能に配置した構造としたことにより、回転トルクを伝達する時、角度変位および軸方向の相対変位を許容することができるトリポード型等速自在継手を、簡単な構造でもって構成することができ、軽量コンパクトなトリポード型等速自在継手を提供できる。

本発明の実施形態で、二軸間の等速性を維持し得るトリポード型等速自在継手を例示する。

図１はトリポード型等速自在継手の一つの実施形態を示し、図２は図１の左側面図、図３は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図４は図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図５は図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

この実施形態のトリポード型等速自在継手は、回転トルクが入出力される二軸１，２と、一方の軸１（以下、第一軸と称す）の軸端に設けられた三つの球面ローラ３と、他方の軸２（以下、第二軸と称す）の軸端に設けられ、第一軸１の球面ローラ３に連結された三本の軸部４とで主要部が構成されている。

第一軸１は、その軸端で開口した中空円筒形状をなし、その開口端部の円周等配位置（１２０°間隔位置）に第一軸１の軸線に対して垂直な平面内で軸中心から半径方向に三つの円筒溝５が設けられている。この円筒溝５は、第一軸１の軸線に対して垂直な断面が半径方向に沿うストレート状で、かつ、第一軸１の軸線に対して平行な断面が円弧状の溝面を有する。なお、第一軸１の円周等配位置（１２０°間隔位置）には、前述の円筒溝５から軸方向に延びるようにその円筒溝５に連通して長孔６が形成されている。この長孔６は、継手が作動角をとった時に第二軸２の軸部４が第一軸１と干渉することを防止する機能を発揮する。

球面ローラ３は、外径が球面状をなし、内径に円筒状の孔７が設けられ、第一軸１の円筒溝５に半径方向に摺動可能に配置されている。この球面ローラ３の外径は、円筒溝５の半径方向での摺動が可能なように円筒溝５の内径とほぼ一致させている。この球面ローラ３の第二軸２への投影位置は、第二軸２の円周等配位置でそれぞれ同一のＰＣＲ位置を保持する構造となっている。

第二軸２は、第一軸１と対向する軸端に円盤状のフランジ部８を有し、そのフランジ部８の円周等配位置に三本の軸部４を第二軸２の軸方向と平行に植設している。これら軸部４は、第一軸１の球面ローラ３の孔７に摺動可能に挿通され、その軸端部に補強板９が取り付けられている。前述のフランジ部８と補強板９間で三本の軸部４は、円周等配位置で軸方向と平行に保持されている。

この実施形態では、第一軸１の円周等配位置に半径方向に摺動可能に設けられた球面ローラ３を介してその第一軸１と第二軸２が連結され、その球面ローラ３の第二軸２への投影位置が円周等配位置で同一のＰＣＲ位置を保持するように、第二軸２を球面ローラ３に介して第一軸１に軸方向に摺動可能に配置した構造としたことにより、回転トルクを伝達する時、角度変位および軸方向の相対変位を許容することができるトリポード型等速自在継手を構成することができる。

このトリポード型等速自在継手では、第一軸１あるいは第二軸２の軸径が継手全体の外径となるため、コンパクト化が実現でき、また、軸方向変位を吸収するためのスライド範囲も、球面ローラ３に対して軸方向に摺動可能な第二軸２に植設された三本の軸部４の軸長があればよいため、軽量コンパクト化が容易となる。

次に、図６はトリポード型等速自在継手の他の実施形態を示し、図７は図６のＤ−Ｄ線に沿う断面図、図８は図６のＥ−Ｅ線に沿う断面図、図９は図８のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。

この実施形態のトリポード型等速自在継手は、回転トルクが入出力される二軸としての第一軸１１および第二軸１２と、第一軸１１の軸端に設けられた三つの球面ローラ１３と、各球面ローラ１３から延びて第二軸１２に連結された三本の軸部１４とで主要部が構成されている。

第一軸１１は、第二軸１２と対向する軸端部の円周等配位置（１２０°間隔位置）に第一軸１１の軸線に対して垂直な平面内で軸中心から半径方向に三つの円筒溝１５が設けられている。この円筒溝１５は、前述の実施形態と同様、第一軸１１の軸線に対して垂直な断面が半径方向に沿うストレート状で、かつ、第一軸１１の軸線に対して平行な断面が円弧状の溝面を有する。

球面ローラ１３は、外径が球面状をなし、第一軸１１の円筒溝１５に半径方向に摺動可能に配置されている。この球面ローラ１３の外径は、円筒溝１５の半径方向での摺動が可能なように円筒溝１５の内径とほぼ一致させている。この球面ローラ１３の第二軸１２への投影位置は、第二軸１２の円周等配位置でそれぞれ同一のＰＣＲ位置を保持する構造となっている。なお、この球面ローラ１３は、第二軸１２へ向けて軸方向に平行に延びる軸部１４が一体的に形成されている。

第二軸１２は、円周等配位置に形成された軸方向に平行な孔２１を有し、この孔２１に球面ローラ１３から延びる軸部１４をスライド軸受２２を介して挿通させることにより、その球面ローラ１３の軸部１４を軸方向に摺動可能に装着した構造となっている。

この実施形態では、第一軸１１の円周等配位置に半径方向に摺動可能に設けられた球面ローラ１３を介してその第一軸１１と第二軸１２が連結され、その球面ローラ１３の第二軸１２への投影位置が円周等配位置で同一のＰＣＲ位置を保持するように、第二軸１２を球面ローラ１３に介して第一軸１１に軸方向に摺動可能に配置した構造としたことにより、回転トルクを伝達する時、角度変位および軸方向の相対変位を許容することができるトリポード型等速自在継手を構成することができる。

このトリポード型等速自在継手では、第一軸１１あるいは第二軸１２の軸径が継手全体の外径となるため、コンパクト化が実現でき、また、軸方向変位を吸収するためのスライド範囲も、第二軸１２に摺動可能に保持される球面ローラ１３から延びる軸部１４の軸長があればよいため、軽量コンパクト化が容易となる。

前述した実施形態（図１参照）では、図１０に示すように球面ローラ１３を第一軸１１の円筒溝１５に直接的に収容配置した場合について説明したが、この球面ローラ１３は、図１１に示すように球面ローラ１３と円筒溝１５との間に中間部材２３を介在させた構造とすることも可能である。この中間部材２３は、図１２（ａ）（ｂ）に示すように内径部に球面ローラ１３の外径と球面接触する内側案内面２３ａと外径部に円筒溝１５上でその軸方向にスライド可能な外側案内面２３ｂを有するリング状の部材である。このような中間部材２３を介在させた構造とすれば、面接触となり、面圧の低減および高剛性化が可能となる。なお、この中間部材２３は、他の実施形態（図８参照）にも適用可能である。

本発明に係るトリポード型等速自在継手の一つの実施形態を示す正面図である。 図１の左側面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 本発明に係るトリポード型等速自在継手の他の実施形態を示す正面図である。 図６のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。 図６のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。 図８のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。 図１の球面ローラの第一軸への取り付け構造を示す要部拡大断面図である。 球面ローラの第一軸への取り付け構造の他例を示す要部拡大断面図である。 （ａ）は図１１の中間部材を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。

符号の説明

１ 一方の軸（第一軸）
２ 他方の軸（第二軸）
３ 球面ローラ
４ 軸部
５ 円筒溝
７ 球面ローラの中心孔
１１ 一方の軸（第一軸）
１２ 他方の軸（第二軸）
１３ 球面ローラ
１４ 軸部
１５ 円筒溝
２１ 他方の軸（第二軸）の孔
２３ 中間部材
２３ａ 内側案内面
２３ｂ 外側案内面

Claims (4)

1. 回転トルクが入出力される二軸のうちの一方の軸に、その軸線に対して垂直な平面内で軸中心から半径方向に三つの円筒溝を円周等配位置に設け、前記一方の軸の各円筒溝に球面ローラを半径方向に摺動可能にそれぞれ配置し、前記二軸のうちの他方の軸を前記球面ローラに対して軸方向に摺動可能に配置すると共に前記球面ローラの他方の軸への投影位置が円周等配位置を保持するようにして前記二軸間の等速性を維持し、前記円筒溝は、一方の軸の軸線に対して垂直な断面が半径方向に沿うストレート状で、かつ、一方の軸の軸線に対して平行な断面が円弧状の溝面を有すると共に、前記他方の軸は、前記球面ローラの中心孔に軸方向に摺動可能に嵌挿され、円周等配位置に固定された三本の平行な軸部を有することを特徴とするトリポード型等速自在継手。
2. 回転トルクが入出力される二軸のうちの一方の軸に、その軸線に対して垂直な平面内で軸中心から半径方向に三つの円筒溝を円周等配位置に設け、前記一方の軸の各円筒溝に球面ローラを半径方向に摺動可能にそれぞれ配置し、前記二軸のうちの他方の軸を前記球面ローラに対して軸方向に摺動可能に配置すると共に前記球面ローラの他方の軸への投影位置が円周等配位置を保持するようにして前記二軸間の等速性を維持し、前記円筒溝は、一方の軸の軸線に対して垂直な断面が半径方向に沿うストレート状で、かつ、一方の軸の軸線に対して平行な断面が円弧状の溝面を有すると共に、前記他方の軸は、球面ローラから延びる軸部が摺動可能に嵌挿され、円周等配位置に形成された軸方向に平行な孔を有することを特徴とするトリポード型等速自在継手。
3. 前記球面ローラの他方の軸への投影位置は、三つの球面ローラについて同一のＰＣＲ位置を保持するようにした請求項１又は２に記載のトリポード型等速自在継手。
4. 前記球面ローラと前記円筒溝との間に、内径部に球面ローラの外径と球面接触する内側案内面と外径部に円筒溝上でその軸方向にスライド可能な外側案内面を有する中間部材を介在させた請求項１〜３のいずれか一項に記載のトリポード型等速自在継手。

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