JP4943276B2 - Tripod type constant velocity universal joint - Google Patents
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Description
この発明はトリポード型等速自在継手に関し、自動車や各種産業機械の動力伝達装置に利用することができる。 The present invention relates to a tripod type constant velocity universal joint, and can be used for power transmission devices of automobiles and various industrial machines.
トリポード型等速自在継手は角度変位だけでなく軸方向変位も可能なしゅう動式等速自在継手の一種で、図10に示すように、外側継手部材としての外輪10と、内側継手部材としてのトラニオン20と、トルク伝達要素としてのローラ30を主要な構成要素としている(特許文献1参照)。外輪10は、内周の円周方向三等分位置に軸方向に延びるトラック溝14が形成してあり、トラニオン20は円周方向三等分位置に半径方向に突出した脚軸26が形成してある。各脚軸26に針状ころ32を介して回転自在にローラ30が取り付けてある。ローラ30は外輪10のトラック溝14に収容される。
The tripod type constant velocity universal joint is a kind of a sliding type constant velocity universal joint capable of not only angular displacement but also axial displacement. As shown in FIG. 10, an
針状ころ32は脚軸26とローラ30との間に総ころ状態で介在させてあり、トラニオン20の半径方向で見た外側の端面にてアウタ・ワッシャまたはリテーナ34と接し、反対側の端面にてインナ・ワッシャ38と接する。インナ・ワッシャ38は、脚軸26の付け根とトラニオン20のボス部22との境目に形成した段部に着座させてある。
リテーナ34は脚軸26の輪溝28に装着した止め輪36によって軸方向移動を規制されているため、結局、針状ころ32も軸方向移動を規制される。すなわち、脚軸26の付け根側に向かう動きに関しては脚軸26の付け根の段部およびインナ・ワッシャ38で位置規制をし、脚軸26の先端側に向かう動きに関してはリテーナ34で位置規制すなわち抜け止めをする。リテーナ34は、脚軸26の半径方向に延びた円盤部34aと、脚軸26の軸線方向に延びた円筒部34bとからなる。リテーナ34の円筒部34bの外径はローラ30の内径よりも小さく、トラニオン20の半径方向で見て外側の端部34cでローラ30の内径よりも大径に拡大している。したがって、ローラ30は脚軸26の軸線方向に一定範囲にわたり移動することができる。
Since the
述べたように、従来のトリポード型等速自在継手は脚軸26の先端側に取り付けたリテーナ34と止め輪36によって針状ころ32の飛び出しを防止するようになっている。継手が作動角をとった状態では、継手の回転に伴いローラ30に対して脚軸26が相対的に軸方向移動するため、針状ころ32の軸方向の位置規制が必要である。しかし、リテーナ34と止め輪36による位置規制ではこれらの部品のコストに加えて脚軸22に輪溝28を形成するための加工コストがかかるため、総じてコストが嵩む。
また、前述のように継手の回転に伴いローラ30が脚軸26の軸方向に移動するが、その移動量は作動角が大きいほど大きくなることから、脚軸26の偏摩耗を防止するためには、ローラ案内面16に対する針状ころ32の位置を常用作動角に適した設定とする必要がある。
As described above, the conventional tripod type constant velocity universal joint prevents the
In addition, as described above, the
そこで、この発明の目的は、リテーナと止め輪を使用することなく、脚軸だけで針状ころの位置規制をして偏摩耗を防止することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to prevent uneven wear by restricting the position of the needle roller only by the leg shaft without using a retainer and a retaining ring.
この発明のトリポード型等速自在継手は、内周の円周方向三等分位置に軸線方向に延びるトラック溝を形成し、各トラック溝の両側壁にローラ案内面を形成した外輪と、円周方向三等分位置から半径方向に突出した脚軸を有するトラニオンと、前記脚軸に回転自在に支持され、前記トラック溝内で前記ローラ案内面に沿って転動しながら外輪軸方向に移動可能なローラと、前記脚軸と前記ローラとの間に介在させた複数の針状ころとを有するトリポード型等速自在継手において、前記脚軸の外周面に、前記針状ころを収容するための、底面と両側壁を有する軌道溝を形成するとともに、前記軌道溝の幅中心と前記ローラ案内面の幅中心とを一致させたことを特徴とするものである。 The tripod type constant velocity universal joint according to the present invention includes an outer ring in which track grooves extending in the axial direction are formed at circumferentially divided positions on the inner circumference, and roller guide surfaces are formed on both side walls of each track groove; A trunnion having a leg shaft projecting radially from a bisector of the direction, and a rotatably supported by the leg shaft, and can move in the track groove direction along the roller guide surface while moving along the roller guide surface. such a roller, in the tripod type constant velocity joint having a plurality of needle rollers that is interposed between the roller and the trunnion, on the outer peripheral surface of the leg axis, for housing the needle rollers The track groove having a bottom surface and both side walls is formed, and the width center of the track groove is aligned with the width center of the roller guide surface.
この発明によれば、脚軸の外周面の軌道溝に針状ころを収容するため、軌道溝の両側壁が針状ころの軸方向の位置規制部となり、継手が作動角をとった状態で脚軸がローラに対して相対的に移動しても針状ころの飛び出しを防止することができる。
さらに、軌道溝の幅中心をローラ案内面の幅中心と一致させることで、とくに常用作動角が小さい場合(たとえば6°以下)に、継手回転中、軌道溝の幅方向のほぼ中心部付近に荷重が負荷されることになり、脚軸の偏摩耗を防ぐことが可能となる。
According to this invention, since the needle rollers are accommodated in the raceway grooves on the outer peripheral surface of the leg shaft, both side walls of the raceway grooves serve as axial position restricting portions of the needle rollers, and the joint takes an operating angle. Even if the leg shaft moves relative to the roller, the needle roller can be prevented from popping out.
Furthermore, by making the width center of the raceway groove coincide with the width center of the roller guide surface, especially when the normal operating angle is small (for example, 6 ° or less), the joint is rotating and is approximately near the center in the width direction of the raceway groove. A load is applied, and uneven wear of the leg shaft can be prevented.
以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。
まず、図10に従ってトリポード型等速自在継手の基本的構成について述べる。トリポード型等速自在継手は、外側継手部材としての外輪10と、内側継手部材としてのトラニオン20と、トルク伝達要素としてのローラ30とを主要な構成要素としている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, the basic structure of a tripod constant velocity universal joint will be described with reference to FIG. The tripod type constant velocity universal joint includes an
外輪10はマウス部12とステム部18とからなり(図10(A))、ステム部のスプライン(またはセレーション。以下、同じ。)軸部で、連結すべき2軸のうちの一方とトルク伝達可能に接続するようになっている。マウス部12はカップ状で、内周の円周方向三等分位置に軸方向に延びるトラック溝14が形成してある(図10(B))。
The
トラニオン20はボス部22と脚軸26とからなり、ボス部22の軸心部分に形成したスプライン孔24で、連結すべき2軸のうちのもう一方とトルク伝達可能に接続するようになっている。脚軸26はボス部22の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。各脚軸26には転動体としての針状ころ32を介して回転自在にローラ30が支持されている。
The
ローラ30は外輪10のトラック溝14に収容され、外輪10の軸方向に移動することができる。そして、継手が作動角をとった状態でトルクを伝達するとき、ローラ30は脚軸26のまわりを自転しながら外輪10の軸方向に往復移動する。トラック溝14の両側の側壁はローラ30が転動するときの案内面16となる。このローラ案内面16は、横断面(図10(B))で見て、凹円弧またはゴシックアーチ形状で、ローラ30の外周面は円弧形状である。
The
ここで、図1を参照して実施例について述べると、各脚軸26は円筒形状で、外周面に軌道溝40が形成してある。軌道溝40は底面42と両側壁44,46を有している。針状ころ32は脚軸26の軌道溝40に総ころ状態で配列してあり、軌道溝40の底面42を転走する。この軌道溝40の底面42が針状ころ32の内側軌道面となり、ローラ30の内周面が針状ころ32の外側軌道面となる。軌道溝40の両側壁44,46は、針状ころ32の端面と干渉して、針状ころ32の軸方向の位置規制をする。
Here, the embodiment will be described with reference to FIG. 1. Each
図1に一点鎖線で示すように、軌道溝40の幅中心とローラ案内面16の幅中心が一致させてある。なお、図1(A)は脚軸26の根元に段部25(図2参照)を形成した例、図1(B)はそのような段部がない例を示している。以下に述べる実施例でも、脚軸26の根元に段部25があるものとないものの両方が可能である。
As shown by a one-dot chain line in FIG. 1, the width center of the
トリポード型等速自在継手が作動角をとった状態でトルクを伝達するとき、ローラ30はトラック溝14内を外輪10の軸方向に往復移動し、その間に、脚軸26とローラ30の間で相対的な軸方向移動を繰り返す。その相対移動は、針状ころ32とローラ30の内周面との間のすべりによって吸収される。相対移動の量は、外輪10の半径方向外側への移動よりも半径方向内側への移動の方が大きい。この移動量は作動角に比例して大きくなる。常用作動角が大きい場合、移動量に合わせて軌道溝40の幅中心をローラ案内面の幅中心に対して脚軸26の先端側へオフセットさせることが効果的である。しかし、継手作動角が比較的小さい、たとえば6°以下の場合、移動量も極めて小さい。したがって、この場合、図1に示すように軌道溝40の幅中心とローラ案内面16の幅中心を一致させることにより、軌道溝40の偏摩耗を防ぐことが可能となる。
When the torque is transmitted with the tripod constant velocity universal joint at an operating angle, the
針状ころ32が軌道溝40内に整列保持されることを補助するため、半固体潤滑剤または固体潤滑剤を塗布する。ローラ30を取り外した状態のトリポードキットを示す図1(C)において、斜線部分が潤滑剤を表している。半固体潤滑剤または固体潤滑剤は、ちょう度が0号、1号または2号である。ちょう度は潤滑剤の固さをあらわすもので、JIS K 2220 5.3によれば、次の000号から6号までの9段階に区分されている。000号:半流動体、00号:半流動体、0号:軟質、1号:軟質、2号:やや軟質、3号:普通、4号:やや硬質、5号:硬質、6号:固体。針状ころが軌道溝内に整列保持されることを補助する上で、潤滑剤のちょう度は0号、1号または2号が好ましい。
A semi-solid lubricant or a solid lubricant is applied to help the
半固体潤滑剤または固体潤滑剤の具体例としては、グリース、発泡樹脂、プラスチックグリースが挙げられる。周知のとおり、グリースは基油に増ちょう剤を分散させて半固体または固体状にしたものである。発泡樹脂は、発泡したPET潤滑剤などであり、たとえば1重量部のPET発泡潤滑剤を99重量部の蒸留水と攪拌して泡立てることにより剛性気泡にしたものである。プラスチックグリースは、たとえばポリエチレン1〜95重量%、好ましくは30重量%以上と、石鹸または非石鹸増ちょうの潤滑グリース99〜5重量%との混合物を加熱して固形化したものである。プラスチックグリースは「ポリルーブ」(登録商標)の名で上市されているものもある。 Specific examples of the semi-solid lubricant or the solid lubricant include grease, foamed resin, and plastic grease. As is well known, grease is a semi-solid or solid form obtained by dispersing a thickener in a base oil. The foamed resin is a foamed PET lubricant or the like. For example, 1 part by weight of PET foamed lubricant is stirred with 99 parts by weight of distilled water and foamed to form rigid cells. The plastic grease is, for example, solidified by heating a mixture of 1 to 95% by weight of polyethylene, preferably 30% by weight or more, and 99 to 5% by weight of soap or non-soap-enriched lubricating grease. Some plastic greases are marketed under the name "Polyrub" (registered trademark).
図2に示すように、脚軸26の軌道溝40の深さdは、針状ころ32の直径の10%以上50%以下とするのが好ましい。軌道溝40の深さdが針状ころ32の直径の10%未満の場合、軌道溝40の側壁44,46と針状ころ32との接触面積が少なすぎて針状ころ32の軸方向の位置規制をするには不十分である。軌道溝40の深さdが針状ころ32の直径の50%を越えると、軌道溝40の側壁44,46と針状ころ32の端面との接触面積が大きくなりすぎて摩擦ロスや発熱が顕著になる。
As shown in FIG. 2, the depth d of the
トラニオン20の脚軸26は、軌道溝40を除いて、鍛造肌あるいは冷間鍛造肌のままとしてもよい。脚軸26で寸法精度が要求されるのは軌道溝40であり、それ以外はそれほど高い寸法精度は要求されない。したがって、軌道溝40以外の脚軸表面を鍛造肌ないし冷間鍛造肌のままとすることにより、トリポード型等速自在継手の製造コストの低減を図ることができる。
The
あるいは、トラニオン20の脚軸26に、軌道溝40を含めて、焼入れ鋼切削加工または総形研削加工を施してもよい。この場合、図3に示すように、針状ころ32の端面の丸みを付けた角部分を軌道溝40の側壁44に当てることで針状ころ32を軸方向に一規制する。
Alternatively, the
図4に示す実施例は、脚軸26の軌道溝40の両側壁44,46をテーパ状に傾斜させたものである。側壁44,46をテーパ状に広げることによって、図4(B)に示すように、側壁44,46に対して針状ころ32の端面の中心付近が当接するのを防止することができる。これにより、針状ころ32のスキューを防止し、針状ころ32の回転挙動を安定させることができる。
In the embodiment shown in FIG. 4, both
図5に示す実施例は、脚軸26の軌道溝40の底面42およびローラ30の内周面に、断面凸円弧状のクラウニングを形成したものである。これにより、継手低作動角側においてローラ30が揺動自在により低作動角側NVH特性を向上させることができる。なお、クラウニングは脚軸26の軌道溝28またはローラ30の内周面のどちらか一方だけに形成してもよい。
In the embodiment shown in FIG. 5, crowning having a convex arcuate cross section is formed on the
図6に示す実施例は、脚軸26の先端にキャップ50を取り付けたものである。キャップ50は軸部52と円盤部54とからなり、ローラ30の抜け止め用であることから円盤部54の外径はローラ30の内径よりも大きくしてある。キャップ50の固定構造は種々考えられるが、たとえば、軸部52を脚軸26の先端面に形成した穴48に嵌め込むようにしてもよい。また、軸部52を穴48に圧入してもよい。あるいはまた、軸部52におねじを、穴48にめねじを切って、ねじで締結する構造とすることもできる。キャップ50はたとえば鋼または樹脂製とするほか、所定の強度を満足するその他の材料を採用することも可能である。
In the embodiment shown in FIG. 6, a
図7に示す実施例は、脚軸26の軌道溝40の脚軸先端側にスリット付きワッシャ56を装着して、針状ころ32およびローラ30の抜け止めをしたものである。この場合、ワッシャ56は弾性変形を利用して拡径させた状態で軌道溝40にはめ込む。ワッシャ56の外径は軌道溝40に配列した針状ころ32の外接円径より大きい。ワッシャ56の形状は種々採用可能であるが、図7(A)はやや大きく張り出すとともに外径側を脚軸先端側に傾斜させた例を示し、図7(B)は半径方向に短く張り出した例を示している。
In the embodiment shown in FIG. 7, a
図8に示す実施例は、脚軸26の軌道溝40の底面42に、断面凹円弧状のクラウニングを形成し、ローラ30の内周面に断面凸円弧状のクラウニングを形成したものである。クラウニングの程度(曲率半径)は、継手作動角の低作動角側において針状ころ32が脚軸26の外周面すなわち軌道溝40の底面42と線接触する程度が好ましい。これにより、継手低作動角側において、針状ころ32のスキューを積極的に誘起して面圧低減と寿命増大を図ることができる。ローラ30の内周面にはクラウニングを形成せず、脚軸26の軌道溝40の底面42にだけクラウニングを形成してもよい。
In the embodiment shown in FIG. 8, a crown having a concave arc shape in cross section is formed on the
図9に示す実施例は、脚軸26の軌道溝40の幅すなわち軌道溝40の両側壁44,46の間隔を、針状ころ32を軌道溝40に収容した状態で針状ころ32の両端と軌道溝40の側壁44,46との間に存在する軸方向すきまa,bの合計(a+b)が、継手の常用作動角において脚軸26が外輪10の半径方向にシフト(脚軸の軸方向の移動)する際の最大シフト量よりも大きくなるように設定したものである。この場合、針状ころ32が軸方向に移動できる量は、継手の常用作動角において脚軸26がローラ30に対してシフトする際の最大シフト量よりも大きくなる。したがって、針状ころ32の端部が軌道溝40の側壁44,46と接触する回数が大幅に減少し、針状ころ32の回転挙動が安定するため、当該等速自在継手を搭載した自動車のNVH性能の向上に寄与する。
In the embodiment shown in FIG. 9, the width of the
10 外輪(外側継手部材)
12 マウス部
14 内周面
16 トラック溝
18 ステム部
20 トラニオン(内側継手部材)
22 ボス部
24 スプライン孔
25 段部
26 脚軸
40 軌道溝
42 底面
44 側壁
46 側壁
48 穴
30 ローラ(トルク伝達要素)
32 針状ころ(転動体)
50 キャップ
52 軸部
54 円盤部
56 スリット付きワッシャ
10 Outer ring (outer joint member)
12
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