JP5699716B2 - 摺動式トリポード型等速ジョイント - Google Patents

Description

本発明は、摺動式トリポード型等速ジョイントに関するものである。

摺動式トリポード形等速ジョイントにおいて、特開２０１０−２６１５５９号公報（特許文献１）トリポード軸部の根元部に、針状転動体との転動面よりも後退するように凹んだぬすみ溝を設けることが記載されている。

特開２０１０−２６１５５９号公報

ところで、トリポード軸部の根元部は応力が集中する部位であるため、高い強度を確保する必要がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、より高い強度を確保できるぬすみ溝を有する摺動式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。

本発明は、トリポード軸部の縦断面において、ぬすみ溝の曲率半径を単一とせずに、複数の曲率半径とすることにより、より高い強度を確保できるぬすみ溝とした。以下に、具体的な構成は、以下の通りである。

（請求項１）本発明は、筒状に形成され、内周面に外輪回転軸方向に延びる３本の軌道溝が形成された外輪と、シャフトに連結されるボス部、および、前記ボス部の外周面からそれぞれ前記ボス部の径方向外方に延びるように立設されそれぞれの前記軌道溝に挿入される３本のトリポード軸部を備えるトリポードと、前記トリポード軸部の外周面に転動可能に配置された複数の転動体と、環状に形成され、それぞれの前記トリポード軸部の外周側に前記複数の転動体を介して回転可能に軸支され、且つ、前記軌道溝に転動可能に配置されるローラと、を備える摺動式トリポード型等速ジョイントであって、前記トリポード軸部は、前記転動体が転動するトルク伝達面と、前記ボス部側の根元であって前記トルク伝達面より前記ボス部側に形成されるぬすみ溝とを備え、前記ぬすみ溝は、前記トリポード軸部の縦断面において、前記トリポード軸部の最も根元側から先端側の順に、第一円弧部と、前記第一円弧部に連続的に接続した第二円弧部とを備え、前記第一円弧部の曲率半径は、前記トリポード軸部の縦断面において、第一曲率半径の円弧とし、前記第二円弧部の曲率半径は、前記トリポード軸部の縦断面において、前記第一曲率半径より小さな第二曲率半径の円弧とし、前記第一円弧部の円弧の角度範囲は、前記トリポード軸部の縦断面において、９０°以上である。

（請求項２）本発明において、前記転動体は、軸状転動体であり、前記トリポード軸部は、前記トルク伝達面と、前記トルク伝達面より前記ボス部側に形成され前記トルク伝達面より径方向外方に張り出し前記軸状転動体の端部に当接し得る座部と、前記トルク伝達面と前記座部との間に形成される前記ぬすみ部とを備えるようにしてもよい。

（請求項３）本発明において、前記第一円弧部の前記座部側は、前記トルク伝達面より径方向外方に位置するようにしてもよい。

（請求項４）本発明において、前記ぬすみ溝は、前記トリポード軸部の縦断面において、前記トリポード軸部の最も根元側から先端側の順に、前記第一円弧部と、前記第二円弧部と、前記第二円弧部に連続的に接続し且つ前記トルク伝達面に接続されるテーパ部とを備えるようにしてもよい。

（請求項１）本発明によれば、ぬすみ溝におけるトリポード軸部の根元側の曲率半径を先端側の曲率半径よりも大きく形成している。ここで、曲率半径が大きいほど、応力の大きさは小さくなることが知られている。また、ぬすみ溝の幅は、トリポード軸部の外周面と転動体との接触長さを十分に確保するために、広げることができない。さらに、ぬすみ溝の溝深さは、転動体との干渉を回避するための深さとする必要がある。

そこで、本発明におけるぬすみ溝と単一の曲率半径のぬすみ溝とを比較した場合に、ぬすみ溝の溝幅および溝深さを同一とすると以下のようになる。つまり、本発明におけるぬすみ溝の根元側の曲率半径は、単一の曲率半径よりも大きくできる。これにより、根元側に生じる応力を低減することができる。一方、本発明におけるぬすみ溝の先端側の曲率半径は、単一の曲率半径よりも小さくなる。そのため、ぬすみ溝の先端側に生じる応力は、単一の曲率半径の場合に比べて大きくなる。ただし、トリポード軸部において根元側ほど高い応力が生じる。つまり、ぬすみ溝の先端側に生じる応力は、そもそも、ぬすみ溝の根元側に生じる応力に比べて小さい。従って、ぬすみ溝の根元側に生じる応力の低減効果が非常に大きくなるため、ぬすみ溝の先端側に生じる応力が若干大きくなったとしても、全体として応力集中の低減効果を図ることができる。従って、トリポード軸部の根元部の強度を高くすることができる。

さらに、ぬすみ溝を二種の曲率半径の円弧により形成して、大きな曲率半径である第一曲率半径の円弧をぬすみ溝の根元側に形成することで、大きな曲率半径とする角度範囲を広くすることができる。つまり、大きな曲率半径の範囲を広くすることで、トリポード軸部の根元部の強度をより高くすることができる。なお、本発明において、円弧を連続的に接続した形状とは、二種の曲率半径の円弧が接続される部位において両者の接線が一致する形状を意味する。つまり、二種の曲率半径の円弧が段差なく接続されていることを意味する。

さらに、ぬすみ溝において特に応力集中する部位は、ぬすみ溝の接線がトリポード軸部の軸方向と同一となる点よりも根元側に位置する部位である。そこで、本発明のように、第一曲率半径の角度範囲を９０°以上にすることで、ぬすみ溝において特に応力集中する部位を第一曲率半径とすることができる。これにより、ぬすみ溝に生じる応力を確実に低減することができる。

等速ジョイントの一部の径方向断面図である。 第一実施形態：図１のＡ部の拡大図である。 第二実施形態：図１のＡ部の拡大図である。

＜第一実施形態＞
（トリポード型等速ジョイントの全体構成）
摺動式トリポード型等速ジョイントについて、図１を参照して説明する。摺動式トリポード型等速ジョイントは、例えば、車両の動力伝達シャフトの連結に用いられる。具体的には、ディファレンシャルギヤに連結された軸部とドライブシャフトとの連結部位に用いられる。摺動式トリポード型等速ジョイントは、外輪１０と、トリポード２０と、ローラ３０と、複数の軸状転動体４０と、リテーナ５０と、スナップリング６０とから構成される。

外輪１０は、筒状（例えば、有底筒状）に形成されており、一端側がディファレンシャルギヤに連結されている。外輪１０の筒状部分の内周面には、外輪軸方向（図１の前後方向）に延びる軌道溝１１が、外輪軸の周方向に等間隔に３本形成されている。なお、図１においては、１本の軌道溝１１のみを示す。この軌道溝１１の両側の溝側面における横断面形状（外輪回転軸に直交する方向の断面形状）は、ゴシックアーチ形状に形成されている。

トリポード２０は、外輪１０の筒状部分の内側に配置されている。このトリポード２０は、ボス部２１と、３本のトリポード軸部２２とを備える。ボス部２１は、円環状に形成されており、ボス部２１の内周側には内歯スプライン２１ａが形成されている。この内歯スプライン２１ａは、中間シャフト（図示せず）の端部の外歯スプラインに噛合される。

それぞれのトリポード軸部２２は、ボス部２１の外周面からそれぞれのボス部２１の径方向外方に向かって延びるように立設されている。これらのトリポード軸部２２は、ボス部２１の周方向に等間隔（１２０°間隔）に形成されている。そして、それぞれのトリポード軸部２２の少なくとも先端部は、外輪１０のそれぞれの軌道溝１１内に挿入されている。

トリポード軸部２２は、トルク伝達面２２ａと、座部２２ｂと、ぬすみ溝２２ｃと、リング溝２２ｄとを備える。トルク伝達面２２ａは、その横断面形状が円形状に形成される。座部２２ｂは、トリポード軸部２２の最根元部、すなわち最もボス部２１側の位置に形成され、トルク伝達面２２ａよりも径方向外方に張り出している。ぬすみ溝２２ｃは、トリポード軸部２２の根元側に形成され、トルク伝達面２２ａと座部２２ｂとの間に形成される。ぬすみ溝２２ｃは、周方向全周に亘って形成されている。このぬすみ溝２２ｃは、軸状転動体４０の端部との干渉を回避するために形成されている。リング溝２２ｄは、トリポード軸部２２の先端側に形成されており、周方向全周に亘って形成されている。ぬすみ溝２２ｃについては、後に詳細に説明する。

ローラ３０は、環状に形成されている。具体的には、ローラ３０の内周面は、円筒状内周面を形成している。つまり、ローラ３０の内周面における縦断面形状（ローラ軸方向の断面形状）は、ローラ軸に平行な直線形状に形成されている。ローラ３０の外周面における縦断面形状は、径方向外方に凸となる凸湾曲形状に形成されている。このローラ３０は、トリポード軸部２２の外周側に複数の軸状転動体４０を介して軸支されている。つまり、軸状転動体４０は、トリポード軸部２２の外周面とローラ３０の内周面との間に介在している。そして、軸状転動体４０は、トリポード軸部２２のトルク伝達面２２ａの外周面とローラ３０の内周面とに転動する。

従って、ローラ３０は、複数の軸状転動体４０を介してトリポード軸（トリポード軸部２２の中心軸）回りに回転可能に設けられている。さらに、ローラ３０は、トリポード軸部２２に対してトリポード軸方向に移動可能に設けられ、且つ、トリポード軸部２２に対して揺動することを規制されて設けられている。また、ローラ３０は、軌道溝１１に嵌挿され、軌道溝１１に転動可能に係合している。

軸状転動体４０は、ほぼ円柱形状に形成されている。ただし、本実施形態においては、軸状転動体４０の先端面は、僅かに凸湾曲形状に形成されている。さらに、軸状転動体４０の外周面のうち両端側付近は、クラウニング加工が施されることにより、緩やかな先細形状に形成されている。

リテーナ５０は、環状に形成されており、トリポード軸部２２の外周側であって、軸状転動体４０の図１の上方に積層するように配置される。このリテーナ５０は、軸状転動体４０の抜け止めの役割を有している。そして、リテーナ５０は、トリポード軸部２２のリング溝２２ｄに係止されるスナップリング６０により、トリポード軸部２２から抜け落ちないようにされている。つまり、スナップリング６０によってリテーナ５０がトリポード軸部２２の先端側から抜け落ちることを規制し、当該リテーナ５０によって軸状転動体４０がトリポード軸部２２の先端側から抜け落ちることを規制している。

（ぬすみ溝２２ｃの詳細形状）
ぬすみ溝２２ｃの詳細形状について図２を参照して説明する。ぬすみ溝２２ｃは、上述したように、トルク伝達面２２ａと座部２２ｂとの間に形成されており、トルク伝達面２２ａの外周面および座部２２ｂに対して周方向溝を形成している。ぬすみ溝２２ｃに溝幅はＷで、ぬすみ溝２２ｃの溝深さはＤである。なお、ぬすみ溝２２ｃの溝深さＤは、トルク伝達面２２ａからぬすみ溝２２ｃの溝底までの径方向距離を意味する。

このぬすみ溝２２ｃは、トリポード軸部２２の根元側から順に、第一円弧部２２ｃ１と、第二円弧部２２ｃ２と、テーパ部２２ｃ３とを備える。第一円弧部２２ｃ１は、トリポード軸部２２の縦断面において、ぬすみ溝２２ｃにおけるトリポード軸部２２の根元側（座部２２ｂ側）に位置する。この第一円弧部２２ｃ１は、点Ｐ１を中心とする第一曲率半径Ｒ１の凹円弧形状に形成される。この第一円弧部２２ｃ１の角度範囲θ１は、９０°以上に形成されるとよいが、本実施形態において当該角度範囲θ１は９０°としている。

第二円弧部２２ｃ２は、トリポード軸部２２の縦断面において、ぬすみ溝２２ｃにおけるトリポード軸部２２の先端側（トルク伝達面２２ａ側）に位置する。この第二円弧部２２ｃ２は、点Ｐ２を中心とする第二曲率半径Ｒ２の凹円弧形状に形成される。第二曲率半径Ｒ２は、第一曲率半径Ｒ１よりも小さく設定されている。この第二円弧部２２ｃ２の角度範囲θ２は、９０°以下に形成されるが、本実施形態において約３０°程度に形成されている。そして、第一円弧部２２ｃ１と第二円弧部２２ｃ２とは連続して接続されている。つまり、第一円弧部２２ｃ１の境界における接線と第二円弧部２２ｃ２の境界における接線とが一致するように形成されている。

テーパ部２２ｃ３は、第二円弧部２２ｃ２に連続的に接続されており、トルク伝達面２２ａに接続される。このテーパ部２２ｃ３は、約３０°の傾きにて形成されているが、任意の角度にすることができる。さらには、テーパ部２２ｃ３を形成しないようにしてもよい。

以上のように、トリポード軸部２２の縦断面において、ぬすみ溝２２ｃにおけるトリポード軸部２２の根元側に位置する第一円弧部２２ｃ１の第一曲率半径Ｒ１は、ぬすみ溝２２ｃにおけるトリポード軸部２２の先端側に位置する第二円弧部２２ｃ２の第二曲率半径Ｒ２より大きく形成されている。

従って、ぬすみ溝２２ｃの第一円弧部２２ｃ１の曲率半径Ｒ１を第二円弧部２２ｃ２の曲率半径Ｒ２よりも大きく形成している。ここで、曲率半径が大きいほど、応力の大きさは小さくなる。また、ぬすみ溝２２ｃの幅Ｗは、トリポード軸部２２のトルク伝達面２２ａの外周面と軸状転動体４０との接触長さを十分に確保するために、広げることができない。さらに、ぬすみ溝２２ｃの溝深さＤは、軸状転動体４０との干渉を回避するための深さとする必要がある。そこで、ぬすみ溝２２ｃと単一の曲率半径のぬすみ溝とを比較した場合に、ぬすみ溝２２ｃの溝幅Ｗおよび溝深さＤを同一とすると以下のようになる。つまり、ぬすみ溝２２ｃの根元側に位置する第一円弧部２２ｃ１の第一曲率半径Ｒ１は、単一の曲率半径よりも大きくできる。これにより、第一円弧部２２ｃ１に生じる応力を低減することができる。

一方、ぬすみ溝２２ｃの先端側に位置する第二円弧部２２ｃ２の第二曲率半径Ｒ２は、単一の曲率半径Ｒ０よりも小さくなる。そのため、ぬすみ溝２２ｃの第二円弧部２２ｃ２の第二曲率半径Ｒ２が単一の曲率半径Ｒ０よりも小さくなることで、第二円弧部２２ｃ２に生じる応力は高くなる。ただし、トリポード軸部２２において根元側ほど高い応力が生じる。つまり、ぬすみ溝２２ｃの第二円弧部２２ｃ２に生じる応力は、そもそも、第一円弧部２２ｃ１に生じる応力に比べて小さい。従って、ぬすみ溝２２ｃの第一円弧部２２ｃ１に生じる応力の低減効果が非常に大きくなるため、第二円弧部２２ｃ２に生じる応力が若干大きくなったとしても、全体として応力集中の低減効果を図ることができる。従って、トリポード軸部２２の根元部の強度を高くすることができる。

特に、本実施形態においては、ぬすみ溝２２ｃを二種の曲率半径Ｒ１，Ｒ２により形成し、大きな曲率半径である第一曲率半径Ｒ１の第一円弧部２２ｃ１をぬすみ溝２２ｃの根元側に形成することで、大きな曲率半径とする角度範囲θ１を広くすることができる。つまり、大きな曲率半径である第一円弧部２２ｃ１の角度範囲θ１を広くすることで、トリポード軸部２２の根元部の強度をより高くすることができる。

さらに、ぬすみ溝２２ｃの第一円弧部２２ｃ１の角度範囲θ１を９０°以上に形成するものとした。ここで、応力集中する部位は、ぬすみ溝２２ｃの接線がトリポード軸部の軸方向と同一となる点、すなわちぬすみ溝２２ｃの最深部よりもトリポード軸部２２の根元側に位置する部位である。つまり、第一円弧部２２ｃ１の角度範囲θ１を９０°以上にすることで、ぬすみ溝２２ｃにおいて特に応力集中する部位を第一曲率半径Ｒ１とすることができる。これにより、ぬすみ溝２２ｃに生じる応力を確実に低減することができる。

＜第二実施形態＞
（ぬすみ溝１２２ｃの詳細形状）
第二実施形態におけるぬすみ溝１２２ｃについて図３を参照して説明する。ここで、図３において、第一実施形態と同一構成については同一符号を付して説明を省略する。ぬすみ溝１２２ｃは、第一実施形態と同様の溝幅Ｗおよび溝深さＤである。ぬすみ溝１２２ｃは、トリポード軸部２２の根元側から順に、弧状部１２２ｃ１と、第一実施形態と同一構成のテーパ部２２ｃ３とを備える。

弧状部１２２ｃ１の縦断面形状は、凹曲面形状に形成され、弧状部１２２ｃ１の幅はＷ１である。この弧状部１２２ｃ１の曲率半径は、トリポード軸部２２の縦断面において、トリポード軸部２２の根元側からトリポード軸部２２の先端側に向かって連続的に大きく変化するように形成されている。弧状部１２２ｃ１の曲率半径は、トリポード軸部２２の根元側からＲ１１，Ｒ１２，Ｒ１３としたときに、Ｒ１１＞Ｒ１２＞Ｒ１３の関係となる。もちろん、Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３の間も連続的に変化している。つまり、ぬすみ溝１２２ｃの曲率半径は、トリポード軸部２２の根元側から先端側に向かって徐々に小さくなっている。なお、各曲率半径の中心位置は逐次変化している。

このように、ぬすみ溝１２２ｃの曲率半径を連続的に変化させる場合においても、単一の曲率半径Ｒ０のぬすみ溝に比べると、ぬすみ溝１２２ｃの根元側に生じる応力を低減することができる。従って、トリポード軸部２２の根元部の強度を高くすることができる。

１０：外輪、 １１：軌道溝、 ２０：トリポード、 ２１：ボス部
２２：トリポード軸部、 ２２ｃ，１２２ｃ：ぬすみ溝、 ２２ｃ１：第一円弧部
２２ｃ２：第二円弧部、 ３０：ローラ、 ４０：軸状転動体
５０：リテーナ、 ６０：スナップリング

Claims (4)

1. 筒状に形成され、内周面に外輪回転軸方向に延びる３本の軌道溝が形成された外輪と、
   シャフトに連結されるボス部、および、前記ボス部の外周面からそれぞれ前記ボス部の径方向外方に延びるように立設されそれぞれの前記軌道溝に挿入される３本のトリポード軸部を備えるトリポードと、
   前記トリポード軸部の外周面に転動可能に配置された複数の転動体と、
   環状に形成され、それぞれの前記トリポード軸部の外周側に前記複数の転動体を介して回転可能に軸支され、且つ、前記軌道溝に転動可能に配置されるローラと、
   を備える摺動式トリポード型等速ジョイントであって、
   前記トリポード軸部は、前記転動体が転動するトルク伝達面と、前記ボス部側の根元であって前記トルク伝達面より前記ボス部側に形成されるぬすみ溝とを備え、
   前記ぬすみ溝は、前記トリポード軸部の縦断面において、前記トリポード軸部の最も根元側から先端側の順に、第一円弧部と、前記第一円弧部に連続的に接続した第二円弧部とを備え、
   前記第一円弧部の曲率半径は、前記トリポード軸部の縦断面において、第一曲率半径の円弧とし、
   前記第二円弧部の曲率半径は、前記トリポード軸部の縦断面において、前記第一曲率半径より小さな第二曲率半径の円弧とし、
   前記第一円弧部の円弧の角度範囲は、前記トリポード軸部の縦断面において、９０°以上である摺動式トリポード型等速ジョイント。
2. 請求項１において、
   前記転動体は、軸状転動体であり、
   前記トリポード軸部は、前記トルク伝達面と、前記トルク伝達面より前記ボス部側に形成され前記トルク伝達面より径方向外方に張り出し前記軸状転動体の端部に当接し得る座部と、前記トルク伝達面と前記座部との間に形成される前記ぬすみ部とを備える摺動式トリポード型等速ジョイント。
3. 請求項２において、
   前記第一円弧部の前記座部側は、前記トルク伝達面より径方向外方に位置する摺動式トリポード型等速ジョイント。
4. 請求項１−３の何れか一項において、
   前記ぬすみ溝は、前記トリポード軸部の縦断面において、前記トリポード軸部の最も根元側から先端側の順に、前記第一円弧部と、前記第二円弧部と、前記第二円弧部に連続的に接続し且つ前記トルク伝達面に接続されるテーパ部とを備える摺動式トリポード型等速ジョイント。

Images