JP5726694B2 - 等速ジョイント - Google Patents

Description

本発明は、トラック溝が形成されたアウタ部材と、前記トラック溝に摺動自在に係合するローラが回転自在にトラニオンに装着されたインナ部材とを有する等速ジョイントに関する。

自動車は、内燃機関、モータ等の各種のエンジンで発生した回転動力がデファレンシャルギアからハーフシャフトやスプラインシャフト等の複数の伝達軸を介してハブに伝達され、これによりタイヤが回転することに伴って走行する。

ここで、デファレンシャルギアとスプラインシャフト、スプラインシャフトとハブは、それぞれ、等速ジョイントを介して連結される。すなわち、等速ジョイントは、伝達軸同士の間に介在し、一方の伝達軸から他方の伝達軸に回転動力を伝達する役割を果たす。

この種の等速ジョイントとして、図７に示すトリポート型のものが知られている。該等速ジョイント１０は、一端部に軸部１２が突出形成されるとともに有底穴１４が形成されたカップ状部１６を有するアウタ部材１８と、前記有底穴１４に挿入される伝達軸２０の先端部に位置決め固定されたインナ部材２２とを有する。前記軸部１２は、例えば、図示しないミッションの回転軸に連結され、その回転駆動力を、カップ状部１６及びインナ部材２２を介して伝達軸２０に伝達する。

カップ状部１６の内壁には、互いに１２０°の間隔で離間する３本のトラック溝２４が形成されている。各トラック溝２４は、有底穴１４の底壁近傍まで延在する。

一方、インナ部材２２は、円盤形状体に貫通孔２５が形成されることでリング形状をなす円環状部２６と、該円環状部２６の側壁に突出形成された３本のトラニオン２８ａ〜２８ｃとを有する。なお、前記貫通孔２５は、カップ状部１６及び伝達軸２０の延在方向に沿う方向に延在するように形成される。この貫通孔２５の内壁には、該貫通孔２５の軸線方向に沿って延在するスプライン３０が設けられる。

このスプライン３０には、貫通孔２５に前記伝達軸２０の先端部が通される際、該伝達軸２０の側周壁に設けられたスプラインが噛合する。このようにしてスプライン同士が噛合されることにより、伝達軸２０とインナ部材２２が連結される。

トラニオン２８ａ〜２８ｃは、例えば、図７及び図８に示すように、高さ方向略中腹部が最も大径で且つ上端部の一部が水平方向に切り欠かれたような略球形状をなす。トラニオン２８ａ〜２８ｃ中の隣接するもの同士は互いに１２０°の等間隔で離間しており、従って、トラニオン２８ａ〜２８ｃの位相は、トラック溝２４の位相と一致する。そして、トラニオン２８ａ〜２８ｃの各々は、トラック溝２４に向かって延在する。

図７に示すように、トラニオン２８ａには、内周側から外周側に向かって、ホルダ３２、複数個のニードルベアリング３４、ローラ３６がこの順序で装着される。具体的には、ホルダ３２は、フランジ部３８と、該フランジ部３８に比して小径な円筒部４０とを有し、該円筒部４０に、ニードルベアリング３４を保持したローラ３６が通される。ローラ３６は、その中心を回転中心として、円筒部４０、ひいてはトラニオン２８ａに対して回転自在であり、その際には、ニードルベアリング３４が円筒部４０に摺接する。

なお、ローラ３６には、その直径方向内方に向かって突出する１組のフランジ部４２、４４が形成されている。全てのニードルベアリング３４は、これらフランジ部４２、４４に挟持されることによってローラ３６に保持される（図８参照）。また、円筒部４０には環状溝４６が形成され、円筒部４０に押さえワッシャ４７（図８参照）が通された後、この環状溝４６にＣ字形状のクリップ４８が係合されることにより、ローラ３６の円筒部４０からの抜け止めがなされる。

また、図示しないが、カップ状部１６から伝達軸２０に至るまでは、グリースを封入した継手用ブーツによって囲繞される。

このような構成において、例えば、インナ部材２２に係合した伝達軸２０が傾斜したときには、トラニオン２８ａ〜２８ｃがトラック溝２４の軸線方向に対して傾斜するので、図９に示すように、ローラ３６の一部がトラック溝２４の内壁等に局所的に当接することがある。この当接により、ローラ３６がトラック溝２４に沿って移動すること、ひいてはインナ部材２２が有底穴１４から突出又は挿入される方向に移動することに対して抵抗が生じる。すなわち、いわゆる誘起スラスト力が発生する。

この不具合を回避するべく、特許文献１において、ローラの端面にキャップを設け、このキャップにベアリング（ボール）を埋入することが提案されている。この場合、ボールがトラック溝の内壁に当接する。

特開２０１０−９１１０４号公報

特許文献１に記載される構成では、当接に伴ってボールに荷重が集中する。このため、ボールが短期間で疲労する懸念がある。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、インナ部材が傾斜したときであってもローラが移動する際の抵抗を低減し得、このために誘起スラスト力が発生することを回避することが可能であり、しかも、優れた耐久性を示す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、トラック溝が形成されたアウタ部材と、前記トラック溝に摺動自在に係合するローラが回転自在にトラニオンに装着されたインナ部材とを有する等速ジョイントであって、
前記ローラは、第１のローラ部材と、第２のローラ部材とからなり、前記第１のローラ部材と前記第２のローラ部材との間に、複数個の転動体のみが介装され、
前記転動体により、前記第１のローラ部材と前記第２のローラ部材が個別に回転可能であることを特徴とする。

そのような構成の一例としては、第１のローラ部材が内輪を構成し、第２のローラ部材が前記内輪を囲繞する外輪となるものが挙げられる。この場合、内輪と外輪の間に複数個の転動体が介装され、且つトラニオンと内輪（第１のローラ部材）との間に、複数個のころ部材が介在される。さらに、前記ころ部材と前記第１のローラ部材との間にクリアランスが形成される。

先ず、ころ部材によって、一般的な等速ジョイントと同様に回転トルクが伝達される。また、ころ部材と第１のローラ部材との間にクリアランスが形成されるとともに、内輪と外輪との間に転動体が介在しているので、伝達軸が傾斜したときには、これに伴ってインナ部材のトラニオンが傾斜する。さらに、内輪が追従して傾斜した場合には、転動体が回転する。このため、外輪は、傾斜することなく姿勢を保つ。従って、トラック溝の軸線方向に沿って容易に移動することができる。

このような理由から、ローラが移動する際に抵抗が大きくなることが回避されるとともに、大きな誘起スラスト力が発生することを回避することができる。

ころ部材は、トラニオンの側壁に形成されて該トラニオンの軸線方向に沿って延在する凹溝に挿入するようにしてもよい。これによりころ部材を組み合わせるためのスペースが狭小化されるので、内輪の内径、ひいてはローラの直径を小さくすることができる。なお、凹溝に挿入されたころ部材が、内輪（第１のローラ部材）の内周壁に当接することは勿論である。

そして、上記した構成では、ボールがトラック溝の壁面に直接接触することはない。このため、ボールに過度の負荷が作用することが回避されるので、ボールの寿命が長期化する。従って、等速ジョイントの耐久性を向上させることができる。

本発明によれば、ローラを構成する第１のローラ部材と第２のローラ部材との間に複数個の転動体を介装するようにしているので、一方のローラ部材がトラック溝に挿入された際の姿勢を保つようになるか、又は、双方のローラ部材がトラック溝の壁面に当接したときであっても、双方のローラ部材が互いに拘束されることなく個別に回転するようになる。以上のような理由から、ローラがトラニオンの軸線に沿って移動する際の抵抗が小さくなり、その結果、大きな誘起スラスト力が発生することを回避することができる。

また、転動体がトラック溝の壁面に直接接触することがないので、転動体が長寿命化する。従って、耐久性に優れた等速ジョイントを構成し得る。

本発明の第１実施形態に係る等速ジョイントを構成するインナ部材と、ローラとを示す要部分解斜視図である。 図１の等速ジョイントの要部縦断面正面図である。 図１の等速ジョイントの要部縦断面側面図である。 図３からトラニオンが傾斜した状態を示す要部縦断面側面図である。 本発明の第２実施形態に係る等速ジョイントを構成するインナ部材と、ローラとを示す要部分解斜視図である。 図５の等速ジョイントの要部縦断面正面図である。 従来技術に係る等速ジョイントの要部概略分解斜視図である。 図７の等速ジョイントの要部縦断面正面図である。 図７に示すインナ部材のトラニオンが傾斜した状態を示す要部縦断面側面図である。

以下、本発明に係る等速ジョイントにつき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、図７〜図９に示した構成は公知であり、従って、これら図７〜図９に示される構成要素に対応する構成要素については図示及び詳細な説明を省略する。

図１は、第１実施形態に係る等速ジョイントを構成するインナ部材５０と、該インナ部材５０に装着されるローラとを示す要部分解斜視図である。このインナ部材５０は、図７に示される等速ジョイント１０と同様に、アウタ部材５２（図２参照）の有底穴５４に挿入されて伝達軸２０（図７参照）からの駆動力が伝達されるものである。

第１実施形態においては、略円柱体形状をなすトラニオン５６ａに対し、該トラニオン５６ａの直径方向内方に向かって陥没するとともに、その軸線方向に沿って延在する断面略半円形状の凹溝５８ａ、５８ｂが形成される。これら凹溝５８ａ、５８ｂは、互いの位相が１８０°となるように離間している。また、凹溝５８ａ、５８ｂの深さ方向（矢印Ａ方向）は、インナ部材５０の貫通孔の深さ方向（図１の紙面に直交する方向）に対して略直交する。

凹溝５８ａ、５８ｂには、それぞれ、略円柱体形状をなすニードルベアリング６０（ころ部材）が挿入される。凹溝５８ａ、５８ｂの断面が略半円柱体形状であり、且つ凹溝５８ａ、５８ｂの深さ方向寸法（トラニオン５６ａの直径方向に沿う方向）は、ニードルベアリング６０の直径に比して小さい。従って、図２に示すように、ニードルベアリング６０は、その直径方向外方の略半分が凹溝５８ａ、５８ｂから突出する。

その一方で、ニードルベアリング６０の高さ方向寸法は、凹溝５８ａ、５８ｂの高さ方向寸法に比して小さく設定されている。ここで、トラニオン５６ａの側壁には係合溝６２（図１参照）が周回して形成されており、この係合溝６２にクリップ６４が嵌合されることにより、ニードルベアリング６０がトラニオン５６ａの軸線方向に沿って移動することが回避される。すなわち、クリップ６４によって、ニードルベアリング６０のトラニオン５６ａからの抜け止めがなされる。

トラニオン５６ａには、ローラが装着される。従って、トラニオン５６ａとローラの間には、２本のニードルベアリング６０が介装される。

ここで、ローラは、内側ローラ部材６６（第１のローラ部材）と、その外周側に配置される外側ローラ部材６８（第２のローラ部材）とで構成される。内側ローラ部材６６とニードルベアリング６０との間には、好適には１００μｍ以下程度の微小なクリアランスが形成される。

内側ローラ部材６６は、略円環形状をなすが、内壁及び外壁の双方とも、高さ方向における各端部から略中腹部となるにつれて直径が大きくなっている（図２参照）。すなわち、内側ローラ部材６６の内径及び外径は、それぞれ高さ方向略中腹部で最小、最大である。

一方、外側ローラ部材６８は、円環部７０と、該円環部７０に対して一体的に連なる摺動部７２とを有する。この中の円環部７０には、その内壁に環状溝７４が形成されており、該環状溝７４には止め輪７６が係合されている。

摺動部７２の内壁には、第１ボール係止溝７８及び第２ボール係止溝８０が円環部７０に近接する側からこの順序で環状に形成される。これら第１ボール係止溝７８及び第２ボール係止溝８０には、それぞれ、複数個のボール８２（転動体）が摺動可能に挿入される。なお、ボール８２における第１ボール係止溝７８及び第２ボール係止溝８０から露呈した部位は、内側ローラ部材６６の外壁に摺動可能に接触する。

以上から諒解されるように、内側ローラ部材６６と外側ローラ部材６８との間には、複数個のボール８２が、トラニオン５６ａの軸線方向に沿って２列に配置されるようにして介装される。換言すれば、ボール８２は、内側ローラ部材６６と外側ローラ部材６８とで挟持される。

摺動部７２の外周壁は、該摺動部７２の高さ方向略中腹部で最大径となるように膨出している。図２及び図３に示すように、摺動部７２の外周壁は、アウタ部材５２の有底穴５４に形成されたトラック溝８４に摺動可能に係合される。

トラック溝８４は、トラニオン５６の軸線方向に沿って延在する第１側壁８６及び第２側壁８８と、これら第１側壁８６及び第２側壁８８の間に介在し、アウタ部材５２の半径方向外方に向かうように若干湾曲した天井壁９０とで形成される（図２参照）。なお、第１側壁８６及び第２側壁８８には、それぞれ、摺動部７２の膨出した外周壁を挿入するための摺動溝９２が陥没形成される。

残余のトラニオン５６ｂ、５６ｃにおいても、トラニオン５６ａと同様に、上記のようにして構成されたローラが装着される。従って、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

第１実施形態に係る等速ジョイントは、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果につき説明する。

自動車が走行する際には、デファレンシャルギアの作用下に、等速ジョイントのアウタ部材５２が先ず回転動作する。この回転力は、ローラ、ニードルベアリング６０、インナ部材５０を介して前記伝達軸２０（図７参照）に伝達され、最終的にハブを介してタイヤが回転する。

この走行に際し、伝達軸２０の軸線方向に沿う力が等速ジョイントに作用したときには、伝達軸２０がアウタ部材５２（図４参照）の有底溝に対して突出する方向又は挿入する方向にスライドするように変位する。これに伴い、ローラが回転しながらトラック溝８４に沿って移動する。

自動車の走行中、伝達軸２０の他端部が図４の上方に向かうように傾斜すると、ニードルベアリング６０と内側ローラ部材６６との間にクリアランスが形成されているために、インナ部材５０は、内側ローラ部材６６から拘束を受けることなく、該図４に示すように、トラニオン５６ａがトラック溝８４の軸線方向後方側（有底穴５４の底壁側）に近接し、且つトラニオン５６ｂ、５６ｃがトラック溝８４の軸線方向前方側（有底穴５４の開口側）に近接するように傾斜する。この過程で、ニードルベアリング６０の側壁が内側ローラ部材６６の内壁に接触するようになるので、結局、内側ローラ部材６６もトラニオン５６ａ〜５６ｃと同一の方向に傾斜する。

内側ローラ部材６６がこのように傾斜すると、該内側ローラ部材６６に接触したボール８２が回転する。この回転のため、外側ローラ部材６８には、伝達軸２０を傾斜させる方向に作用する力が伝達されない。従って、外側ローラ部材６８が傾斜することが回避される。すなわち、外側ローラ部材６８は姿勢を保ち、結局、摺動部７２の外周壁が摺動溝９２に係合した状態を保つ。

このため、外側ローラ部材６８は、トラニオン５６ａ〜５６ｃを中心として回転しながら、トラック溝８４の軸線方向に沿って移動することが可能である。従って、インナ部材５０は、伝達軸２０が傾斜しているにも関わらず、トラック溝８４に沿って容易に移動することができる。

以上から諒解されるように、第１実施形態においては、内側ローラ部材６６と外側ローラ部材６８との間にボール８２を配置することで、伝達軸２０、ひいてはトラニオン５６ａ〜５６ｃが傾斜したときには、ボール８２の作用下に内側ローラ部材６６のみを傾斜させ且つ外側ローラ部材６８の姿勢を保つようにしている。このため、外側ローラ部材６８の移動に対して抵抗が生じること、換言すれば、誘起スラスト力が発生することを回避することができる。

しかも、この場合、ボール８２がトラック溝８４の内壁に当接することはない。従って、ボール８２に荷重が集中することが回避されるので、ボール８２が短期間で疲労することを回避することもできる。換言すれば、等速ジョイントの耐久性が向上する。

以上のように、第１実施形態に係る等速ジョイントによれば、インナ部材５０が傾斜したときに外側ローラ部材６８がトラック溝８４に沿って移動する場合であっても、その移動に対する抵抗を低減し得る。しかも、該等速ジョイントは、優れた耐久性を示す。

次に、第２実施形態に係る等速ジョイントにつき説明する。なお、第１実施形態に係る等速ジョイントの構成要素に対応する構成要素については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図５は、第２実施形態に係る等速ジョイントを構成するインナ部材５０と、該インナ部材５０に装着されるローラとを示す要部分解斜視図であり、図６は、その要部縦断面正面図である。第１実施形態と同様に、インナ部材５０は、アウタ部材２００（図６参照）の有底穴２０２に挿入されて伝達軸２０（図７参照）からの駆動力が伝達される。

この場合、図５に示すように、略円柱体形状をなすトラニオン５６ａ〜５６ｃの各々に対し、該トラニオン５６ａ〜５６ｃの直径方向内方に向かって陥没するとともに、その軸線方向に沿って延在する断面略半円形状の凹溝５８ａ、５８ｂが形成される。これら凹溝５８ａ、５８ｂには、それぞれ、略円柱体形状をなすニードルベアリング６０（ころ部材）が挿入される。図６に示すように、ニードルベアリング６０は、その直径方向外方の略半分が凹溝５８ａ、５８ｂから突出する。

なお、第２実施形態では、トラニオン５６ａ〜５６ｃの側壁にクリップ６４が直接嵌合され、これにより、該トラニオン５６ａ〜５６ｃからのニードルベアリング６０の抜け止めがなされる。

ニードルベアリング６０は、トラニオン５６ａ〜５６ｃにローラが装着された際、トラニオン５６ａ〜５６ｃとローラの間に介装される。ここで、第２実施形態においては、第１実施形態と同様に、内側ローラ部材２０４（第１のローラ部材）と、その外周側に配置される外側ローラ部材２０６（第２のローラ部材）とでローラが構成される。内側ローラ部材２０４とニードルベアリング６０との間には、好適には１００μｍ以下程度の微小なクリアランスが形成される。

内側ローラ部材２０４は、略円環形状をなすが、その内壁は、高さ方向における各端部から略中腹部となるにつれて直径が大きくなっている（図２参照）。すなわち、内側ローラ部材２０４の内径は、高さ方向略中腹部で最小である。その一方で、内側ローラ部材２０４の外径は略一定に設定される。

外側ローラ部材２０６は、円環部７０と、該円環部７０に対して一体的に連なる摺動部２０８とを有する。この中の円環部７０には、その内壁に環状溝７４が形成されており、該環状溝７４には止め輪７６が係合される。

摺動部２０８の内壁には、環状凹溝２１０が陥没形成される。この環状凹溝２１０には、ニードルベアリング６０に比して一層小径な複数個の針状ニードルベアリング２１２（転動体）が回転自在に挿入される。なお、針状ニードルベアリング２１２における環状凹溝２１０から露呈した部位は、内側ローラ部材２０４の外壁に摺動可能に接触する。

すなわち、第２実施形態においては、内側ローラ部材２０４と外側ローラ部材２０６との間に複数個の針状ニードルベアリング２１２が介装される。換言すれば、針状ニードルベアリング２１２は、内側ローラ部材６６と外側ローラ部材６８とで挟持される。

摺動部２０８の外周壁は、該摺動部２０８の高さ方向略中腹部で最大径となるように膨出している。ここで、摺動部２０８の高さ方向（図６の矢印Ｂ方向）寸法は、第１実施形態に係る摺動部７２（図２参照）の高さ方向寸法に比して若干大きく設定されている。このため、摺動部２０８においては、その曲率半径が摺動部７２に比して大きい。

図６に示すように、トラック溝２１４は、トラニオン５６の軸線方向に沿って延在する第１側壁８６及び第２側壁８８と、これら第１側壁８６及び第２側壁８８の間に介在し、アウタ部材２００の半径方向外方に向かうように若干湾曲した天井壁９０とで形成される。第１側壁８６及び第２側壁８８には、それぞれ、摺動部２０８の膨出した外周壁を挿入するための摺動溝２１６が陥没形成される。

上記したように、摺動部２０８の曲率半径は、摺動部７２に比して大きい。このため、摺動部２０８の外周壁と摺動溝２１６との接触面積は、摺動部７２の外周壁と摺動溝９２との接触面積に比して大きくなる。

この第２実施形態でも、第１実施形態と同様の効果が得られる。伝達軸２０の他端部が図６の上方に向かうように傾斜することに追従して内側ローラ部材２０４が傾斜したときには、該内側ローラ部材２０４に接触した針状ニードルベアリング２１２が回転するので、外側ローラ部材２０６に対し、伝達軸２０を傾斜させる方向に作用する力が伝達されなくなり、その結果、外側ローラ部材２０６が傾斜することが回避されるからである。すなわち、外側ローラ部材２０６は姿勢を保ち、結局、摺動部２０８の外周壁が摺動溝２１６に係合した状態を保つ。

従って、外側ローラ部材２０６は、トラニオン５６ａ〜５６ｃを中心として回転しながら、トラック溝２１４の軸線方向に沿って移動することが可能である。すなわち、インナ部材５０は、伝達軸２０が傾斜しているにも関わらず、トラック溝２１４に沿って容易に移動することができる。

しかも、この場合、内側ローラ部材２０４と針状ニードルベアリング２１２とが接触する部分の面圧、針状ニードルベアリング２１２と外側ローラ部材２０６とが接触する部分の面圧、さらには、摺動部２０８の外周壁と摺動溝２１６とが接触する部分の面圧が、第１実施形態に比して小さくなるという利点がある。このため、針状ニードルベアリング２１２に荷重が集中することが回避されるので、該針状ニードルベアリング２１２が短期間で疲労することを回避することができる。同時に、大きな誘起スラスト力が発生することを回避することができるので、等速ジョイントの耐久性を確保することができる。

なお、本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

１０…等速ジョイント １８、５２、２００…アウタ部材
２０…伝達軸 ２２、５０…インナ部材
２４、８４、２１４…トラック溝 ２８ａ〜２８ｃ、５６ａ〜５６ｃ…トラニオン
３２…ホルダ ３４、６０…ニードルベアリング
３６…ローラ ５８ａ、５８ｂ…凹溝
６６、２０４…内側ローラ部材 ６８、２０６…外側ローラ部材
７８、８０…ボール係止溝 ８２…ボール
２１０…環状凹溝 ２１２…針状ニードルベアリング

Claims (3)

1. トラック溝が形成されたアウタ部材と、前記トラック溝に摺動自在に係合するローラが回転自在にトラニオンに装着されたインナ部材とを有する等速ジョイントであって、
   前記ローラは、第１のローラ部材と、第２のローラ部材とからなり、前記第１のローラ部材と前記第２のローラ部材との間に、複数個の転動体のみが介装され、
   前記転動体により、前記第１のローラ部材と前記第２のローラ部材が個別に回転可能であ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、前記第１のローラ部材が内輪を構成するとともに、前記第２のローラ部材が前記内輪を囲繞する外輪を構成し、
   前記トラニオンと前記第１のローラ部材との間に、複数個のころ部材が介在され、
   且つ前記ころ部材と前記第１のローラ部材との間にクリアランスが形成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、前記トラニオンの側壁に、該トラニオンの軸線方向に沿って延在する凹溝が形成され、
   前記ころ部材は、前記凹溝に挿入されて前記第１のローラ部材の内周壁に当接することを特徴とする等速ジョイント。

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