JP5934266B2 - 等速ジョイント - Google Patents

Description

本発明は、第１伝達軸と第２伝達軸の間に介在し、前記第１伝達軸から前記第２伝達軸へ回転駆動力を伝達する等速ジョイントに関する。

自動車においては、内燃機関やモータ等で発生した回転駆動力が、ドライブシャフト等の駆動力伝達軸を介してタイヤに伝達される。タイヤが回転することにより、自動車が走行する。

ここで、駆動力伝達軸同士の間には、等速ジョイントが介在する。すなわち、等速ジョイントは、駆動力伝達軸同士を回転可能に連結する。

このような役割をなす等速ジョイントの１種として、トリポート型等速ジョイントが知られている。トリポート型等速ジョイントは、有底カップ部を有するアウタ部材と、駆動力伝達軸の先端に嵌合されたインナ部材とを有し、このインナ部材の保持部に保持されたローラが、前記有底カップ部の内壁に形成された案内溝内で回転しながら摺動する。また、駆動力伝達軸が所定の作動角で傾斜したときには、アウタ部材内でインナ部材が傾斜することに追従し、案内溝内でローラが傾斜する。

このように、トリポート型等速ジョイントでは、ローラが回転、摺動、傾斜の運動を行うことが一般的であるが、ローラが傾斜したときには、該ローラが案内溝に拘束されることになる。この状態で摺動すると、案内溝の壁面とローラとの間で滑りが生じ、その結果、スライド抵抗が増加する。スライド抵抗は、ローラが回転することによっても増加する。

スライド抵抗の増加は、振動や異音が発生する一因となる。このような観点から、特許文献１には、スライド抵抗を低減するべく、内側ローラの外方にニードルベアリングを介して外側ローラを装着したローラ体を用い、且つ内側ローラをインナ部材の保持部で拘束して回転し得ないように構成した等速ジョイントが提案されている。

特表２０１１−５０１０６８号公報

特許文献１記載の技術では、内側ローラの内周壁に対して保持部が１点で接触する。従って、回転駆動力は、当該接触箇所を介して伝達される。このため、この接触箇所に応力が集中することになるので、接触箇所が早期に疲労する懸念がある。換言すれば、この技術には、等速ジョイントの耐久性を確保することが容易ではないという不都合がある。

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、スライド抵抗を低減することや、耐久性を確保することが可能な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、第１伝達軸と第２伝達軸の間に介在し、前記第１伝達軸から前記第２伝達軸へ回転駆動力を伝達する等速ジョイントにおいて、
互いに所定間隔で離間し且つ軸線方向に沿って延在する複数個の案内溝が側壁に形成され、前記第１伝達軸に連結されるアウタ部材と、
円環部から前記案内溝に指向して突出した保持部を有し、前記第２伝達軸に連結されて前記アウタ部材の内部に挿入されるインナ部材と、
前記保持部に回転可能に装着されるとともに、内側ローラと、転動部材を介して内側ローラの外方に装着された外側ローラとを有するローラ組立体と、
を具備し、
前記保持部に、前記内側ローラの内周壁に対して当接する接触部位と、離間する非接触部位とがそれぞれ複数個設けられ、且つ接触部位と非接触部位とが交互に配置され、
前記接触部位は、少なくとも、仮想接線が前記案内溝の長手方向と平行となる平行部位と、該接触部位における仮想接線が前記案内溝の長手方向に対して直交する直交部位であることを特徴とする。

このような構成においては、保持部の径方向中心から平行部位に向かって作用する力と、直交部位に向かって作用する力との間に合成ベクトルが形成される。この合成ベクトルによって、内側ローラに対するグリップ力が生じる。このために内側ローラと保持部との間で滑りが発生することが回避されるので、滑り抵抗が低減する。この分、スライド抵抗が小さくなる。従って、スラスト抵抗も小さくなる。

また、接触部位が平行部位と直交部位の２箇所であるので、応力が分散される。従って、保持部が早期に疲労したり、摩耗したりすることを回避することができる。

以上のような理由から、スライド抵抗ないしスラスト抵抗が低減し、しかも、耐久性が確保された等速ジョイントを構成することができる。

保持部は、平面視で十字形状をなすことが好ましい。この場合、内側ローラの内周壁に対するトラニオンの側壁の当接箇所が、１組の平行部位と直交部位から、別の１組の平行部位と直交部位に変化する。このため、１組の平行部位と直交部位のみが内側ローラの内周壁に当接する場合に比して、保持部が疲労することや摩耗することが抑制される。従って、耐久性が一層向上する。

また、保持部の、平行部位と径方向中心とを通る正面断面では、平行部位の側壁が直線形状であることが好ましい。この場合、平行部位と内側ローラの内周壁との接触が点接触となる。従って、例えば、伝達軸が作動角をもって傾斜する際の動作が円滑に進行する。

さらに、内側ローラの内径は、高さ方向中腹部よりも円環部に近接する側で最小に設定されていることが好ましい。この場合、内側ローラが低重心となるので、円周方向の振れが抑制される。このために摩擦抵抗が小さくなることも、スラスト抵抗の低減に寄与する。

本発明によれば、等速ジョイントを構成するインナ部材の保持部において、仮想接線がアウタ部材の案内溝の長手方向と平行となる平行部位と、長手方向に対して直交する直交部位とを、内側ローラの内周壁に接触する接触部位とするようにしている。このため、保持部の径方向中心から平行部位に向かって作用する力と、直交部位に向かって作用する力との間に合成ベクトルが形成されるので、内側ローラに対するグリップ力が生じる。

このグリップ力により、内側ローラと保持部との間で滑りが発生することが回避され、その結果、滑り抵抗が低減する。この分だけスライド抵抗が小さくなり、スラスト抵抗も小さくなる。

また、接触部位が平行部位と直交部位の２箇所であるので、応力が分散される。従って、保持部が早期に疲労したり、摩耗したりすることを回避することができる。

結局、スライド抵抗ないしスラスト抵抗が低減し、しかも、耐久性が確保された等速ジョイントを構成することができる。

本発明の実施の形態に係る等速ジョイントの軸線と直交する方向の縦断面図である。 前記等速ジョイントの軸線方向に沿う要部側面断面図である。 ローラ組立体が装着されたトラニオンの平面図である。 ローラ組立体を分解状態としてトラニオンとともに示した分解斜視図である。 図３中のＶ−Ｖ線矢視断面図である。 図３中のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図である。 図３中のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図である。 内側ローラとトラニオンとの接触点が１箇所であるときの、トラニオンを仮想円柱体として作用する力をベクトルで示した模式図である。 内側ローラとトラニオンとの接触点が２箇所であるときの、トラニオンを仮想円柱体として作用する力をベクトルで示した模式図である。 図８の場合のスラスト抵抗と、図９の場合のスラスト抵抗とを位相毎に示したグラフである。

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。

図１は、本実施の形態に係る等速ジョイント１０の軸線と直交する方向の縦断面図であり、図２は、軸線方向に沿う要部側面断面図である。なお、図１中の矢印Ｘはアウタ部材１２の幅方向を示し、図２中の矢印Ｙは等速ジョイント１０の長手方向を示す。Ｘ方向とＹ方向が互いに直交することは勿論である。

等速ジョイント１０は、アウタ部材１２とインナ部材１４を具備する。この中のアウタ部材１２は、有底カップ状部１６と、該有底カップ状部１６の底部外面に突出形成された図示しない軸部とを有する。この中の軸部に、図示しない第１伝達軸（例えば、ミッションの回転軸）が連結される。一方、有底カップ状部１６には、図２中のＹ方向、換言すれば、長手方向に沿って延在する有底穴１８が形成される。有底穴１８は、３本の案内溝２０（図１参照）を含む。

前記インナ部材１４は、図２に示される第２伝達軸２２（例えば、ドライブシャフト）の先端に外嵌され、この状態で、前記有底穴１８に挿入されている。すなわち、インナ部材１４の円環部２４には圧入孔２６が形成され、この圧入孔２６に第２伝達軸２２が圧入される。圧入孔２６の内壁、及び第２伝達軸２２の側壁には歯部（いずれも図示せず）がそれぞれ形成され、これら歯部同士が噛合される。

インナ部材１４は、前記円環部２４と、該円環部２４に連なり、３本の案内溝２０の各々に向かって突出した保持部としての３本のトラニオン２８を有する（図１参照）。各トラニオン２８には、ローラ組立体３０が回転自在に装着される。

図３は、ローラ組立体３０が装着されたトラニオン２８の平面図であり、図４は、ローラ組立体３０を分解状態としてトラニオン２８とともに示した分解斜視図である。なお、図３及び図４中のＸ方向、矢印Ｙ方向は、図１中のＸ方向、Ｙ方向に対応する。

トラニオン２８の形状につき詳述すると、トラニオン２８は、第１凸部３２、第１凹部３４、第２凸部３６、第２凹部３８、第３凸部４０、第３凹部４２、第４凸部４４及び第４凹部４６が連なることで形成される。すなわち、この場合、凸部と凹部が交互に配置されており、従って、トラニオン２８の側壁は、径方向に沿って起伏している。この起伏により、該トラニオン２８は、平面視で略十字形状をなす（図３参照）。

トラニオン２８は、第１凸部３２、第２凸部３６、第３凸部４０及び第４凸部４４の湾曲した側面のみが、ローラ組立体３０を構成する内側ローラ４８の内周壁に当接する。一方、第１凹部３４、第２凹部３８、第３凹部４２及び第４凹部４６は、内側ローラ４８の内周壁から離間する。すなわち、第１凸部３２、第２凸部３６、第３凸部４０及び第４凸部４４は内側ローラ４８の内周壁に当接する接触部位であり、第１凹部３４、第２凹部３８、第３凹部４２及び第４凹部４６は内側ローラ４８の内周壁から離間する（内周壁に当接しない）非接触部位である。

図３に示すように、第１凸部３２、第２凸部３６、第３凸部４０及び第４凸部４４には、それぞれ、仮想接線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を引くことができる。第１凸部３２の仮想接線Ｌ１、及び第３凸部４０の仮想接線Ｌ３は、Ｙ方向に平行となり、一方、第２凸部３６の仮想接線Ｌ２、及び第４凸部４４の仮想接線Ｌ４は、Ｘ方向に平行となる。Ｘ方向がＹ方向に直交することから、仮想接線Ｌ２、Ｌ４はＹ方向に直交する。

このことから諒解されるように、第１凸部３２及び第３凸部４０は、各仮想接線Ｌ１、Ｌ３が案内溝２０の長手方向と平行となる平行部位である。一方、第２凸部３６及び第４凸部４４は、各仮想接線Ｌ２、Ｌ４が案内溝２０の長手方向と直交する直交部位である。結局、トラニオン２８においては、平行部位である第１凸部３２及び第３凸部４０と、直交部位である第２凸部３６及び第４凸部４４とが内側ローラ４８の内周壁に当接する。

図５〜図７は、それぞれ、図３中のＶ−Ｖ線矢視断面図、ＶＩ−ＶＩ線矢視断面図、ＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図である。なお、図３に示すように、全ての線はトラニオン２８の上端面の中心点Ｏを通っている。また、図５からも、非接触部位である第１凹部３４及び第３凹部４２が内側ローラ４８の内周壁に対して離間していることが諒解される。

図６に示すように、第１凸部３２及び第３凸部４０は、円環部２４に近接する基端部から先端部に至るまで、略等径である。このため、中心点Ｏ及び第３凸部４０を通るＶＩ−ＶＩ線矢視断面では、トラニオン２８の側壁は直線形状となる。

これに対し、第２凸部３６及び第４凸部４４は、図７に示すように、基端部と、高さ方向略中腹部との間で最大径となる。この最大径部から基端部にかけては曲率半径が大きな円弧状に緩やかに縮径し、また、最大径部から先端部にかけては、曲率半径が小さな円弧状となるように縮径している。

ローラ組立体３０は、前記内側ローラ４８と、複数本のニードルベアリング５０を介して該内側ローラ４８に外嵌される円筒状の外側ローラ５２とを有する。この中の内側ローラ４８の内周壁は、図４〜図７に示すように、高さ方向略中腹部よりも、円環部２４（トラニオン２８の基端部側）に若干近接する下方において、直径方向内方に膨出している。すなわち、内側ローラ４８の内径は、高さ方向略中腹部よりも若干下方で最小となる。内側ローラ４８の内周壁は、内径が最小となる部位が、第１凸部３２、第２凸部３６、第３凸部４０及び第４凸部４４に当接する。

なお、内側ローラ４８の内径は、トラニオン２８の外径に比して若干大きい。このため、実際には、内側ローラ４８の内周壁とトラニオン２８の側壁との接触箇所は、第１凸部３２と第２凸部３６の２箇所、又は、第３凸部４０と第４凸部４４の２箇所のいずれかとなる。

外側ローラ５２の内周壁には、環状溝５４が形成される。この環状溝５４にサークリップ５６が嵌合されることにより、保持リング５８が外側ローラ５２内で位置決め固定される。前記複数本のニードルベアリング５０は、この保持リング５８と、外側ローラ５２に形成されたフランジ部６０とによって、外側ローラ５２内に転動自在に保持されている。

本実施の形態に係る等速ジョイント１０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いて説明する。

第１伝達軸が回転付勢されると、その回転駆動力は、アウタ部材１２の案内溝２０に係合したトラニオン２８を介してインナ部材１４に伝達される。回転駆動力は、さらに、インナ部材１４が外嵌された第２伝達軸２２に伝達され、結局、該第２伝達軸２２が第１伝達軸と同一方向に回転する。

さらに、第２伝達軸２２が所定の作動角で傾斜すると、図２に示す姿勢となる。この場合、ローラ組立体３０は、案内溝２０に拘束された状態で該案内溝２０に沿って摺動することになる。

ここで、内側ローラ４８とトラニオン２８との接触点が１箇所である場合、ローラ組立体３０が案内溝２０に沿って移動するとき、接触点は、トラニオン２８を仮想円柱体とした平面図である図８中の円周（トラニオン２８の側壁）に沿って円弧状に移動する。図８に示すように、接触点が、外側ローラ５２と案内溝２０の内壁との接触点の延長線上にあるとき、作用する力のベクトルがトルク伝達方向に一致する。

このときには、ローラ組立体３０とトラニオン２８との間にグリップ力が作用しない。換言すれば、インナ部材１４ないし第２伝達軸２２の移動方向に作用する力が生じず、ローラ組立体３０とトラニオン２８との間に滑りが発生した状態となる。すなわち、無視し得ない程度の滑り抵抗が生じ、この分が加味されるため、スライド抵抗が大きくなる。

これに対し、本実施の形態に係る等速ジョイント１０では、内側ローラ４８とトラニオン２８との接触点が、上記したように第１凸部３２と第２凸部３６の２箇所、又は、第３凸部４０と第４凸部４４の２箇所である。例えば、接触点が第１凸部３２と第２凸部３６である場合、トラニオン２８を仮想円柱体とした平面図である図９に示すように、作用する力のベクトルは、トルク伝達方向及び移動方向に向かう。従って、合成ベクトルが得られる。

このため、ローラ組立体３０とトラニオン２８との間にグリップ力が作用する。すなわち、ローラ組立体３０とトラニオン２８との間に滑りが発生すること、換言すれば、滑り抵抗が生じることが回避される。上記の場合に比して、この分だけスライド抵抗を低減することができる。

スライド抵抗が低減する分、図１０に対比して示すように、スラスト抵抗も低減する。しかも、接触箇所が２箇所となるので応力が分散され、このためにトラニオン２８が疲労したり、摩耗したりすることを回避することもできる。

しかも、内側ローラ４８の内径は、高さ方向略中腹部よりも若干下方で最小である。このために内側ローラ４８が低重心であることから、円周方向の振れが抑制される。その結果として摩擦抵抗が低減するので、このことも、スラスト抵抗の低減に寄与する。

接触箇所が、第１凸部３２及び第２凸部３６から第３凸部４０及び第４凸部４４に変化したときも上記と同様であることは勿論である。そして、このように接触箇所が移動することから、トラニオン２８や内側ローラ４８が局所的に摩耗することが回避される。

結局、本実施の形態によれば、スラスト抵抗が小さく、しかも、耐久性に優れた等速ジョイント１０を構成することができる。

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。

例えば、第１凸部３２と第２凸部３６との間、第２凸部３６と第３凸部４０との間、第３凸部４０と第４凸部４４との間、及び第４凸部４４と第１凸部３２との間等にさらなる凸部を設け、内側ローラ４８とトラニオン２８との接触箇所を増加させるようにしてもよい。

１０…等速ジョイント １２…アウタ部材
１４…インナ部材 １６…有底カップ状部
２０…案内溝 ２２…第２伝達軸
２４…円環部 ２８…トラニオン
３０…ローラ組立体 ３２、３６、４０、４４…凸部
３４、３８、４２、４６…凹部 ４８…内側ローラ
５０…ニードルベアリング ５２…外側ローラ
Ｌ１〜Ｌ４…仮想接線

Claims (3)

1. 第１伝達軸と第２伝達軸の間に介在し、前記第１伝達軸から前記第２伝達軸へ回転駆動力を伝達する等速ジョイントにおいて、
   互いに所定間隔で離間し且つ軸線方向に沿って延在する複数個の案内溝が側壁に形成され、前記第１伝達軸に連結されるアウタ部材と、
   円環部から前記案内溝に指向して突出した保持部を有し、前記第２伝達軸に連結されて前記アウタ部材の内部に挿入されるインナ部材と、
   前記保持部に回転可能に装着されるとともに、内側ローラと、転動部材を介して内側ローラの外方に装着された外側ローラとを有するローラ組立体と、
   を具備し、
   前記保持部に、前記内側ローラの内周壁に対して当接する接触部位と、離間する非接触部位とがそれぞれ複数個設けられ、且つ接触部位と非接触部位とが交互に配置され、
   前記接触部位は、少なくとも、仮想接線が前記案内溝の長手方向と平行となる平行部位と、該接触部位における仮想接線が前記案内溝の長手方向に対して直交する直交部位であり、
   前記保持部の、前記平行部位と径方向中心とを通る正面断面では、前記平行部位の側壁が直線形状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、前記保持部が、平面視で十字形状をなすことを特徴とする等速ジョイント。
3. 請求項１又は２記載の等速ジョイントにおいて、前記内側ローラの内径は、高さ方向中腹部よりも前記円環部に近接する側で最小に設定されていることを特徴とする等速ジョイント。

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