JP7075879B2

JP7075879B2 - 等速ジョイント

Info

Publication number: JP7075879B2
Application number: JP2018246530A
Authority: JP
Inventors: 康晴坊野; 泰輔榊原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2018-12-28
Publication date: 2022-05-26
Anticipated expiration: 2038-12-28
Also published as: US11506245B2; JP2020106105A; CN111379795A; CN111379795B; US20200208685A1; DE102019135808A1

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。そこで、本出願人は、特許文献１において、スライド抵抗に起因した誘起スラストを低減することが可能な等速ジョイントを提案している。

特許第５９３４２６６号公報

本発明は上記した技術に関連してなされたもので、スライド抵抗を可及的に低減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、本発明の一実施形態によれば、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長手方向に沿って延在する複数個の案内溝が内方側壁に形成されたカップ部を有し、前記第１伝達軸に連結されるアウタ部材と、
円環状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カップ部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、転動部材を介して前記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、
前記保持部は、前記円環状部側の基端部と、前記円環状部から離間する側の先端部とを有し、
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、前記基端部から前記円環状部に向かう方向を軸線方向、該軸線方向に直交する方向を水平方向とするとき、前記保持部の中心と、前記直交部位とを通る前記保持部の側方断面に、前記水平方向に最も突出した頂部を含む第１円弧部と、前記第１円弧部の前記先端部側に連なり且つ前記内側ローラから離間するように湾曲するとともに、該第１円弧部に比して半径が小さな第２円弧部とが、前記直交部位の前記軸線方向途中に形成され、
前記第１円弧部が、前記頂部よりも前記基端部側及び前記先端部側が前記内側ローラから離間するように湾曲し、
前記第１円弧部の半径中心と、前記第２円弧部の半径中心とが前記保持部の中心点であり、
且つ前記第２円弧部が、前記第１円弧部の前記先端部側にのみ形成された等速ジョイントが提供される。

本発明によれば、インナ部材が所定の作動角で傾斜したときには、内側ローラに対し、保持部における径が小さな第２円弧部が接触する。このため、ローラ組立体が持ち上げられて案内溝に対して傾斜した姿勢となることが回避される。従って、ローラ組立体の回転抵抗が大きくなることが回避されるので、誘起スラストの低減を図ることができる。また、回転駆動力の伝達効率が向上する。

本発明の実施の形態に係る等速ジョイントの概略分解斜視図である。図１の等速ジョイントの概略正面断面図である。ローラ組立体が装着されたトラニオン（保持部）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。各切れ角におけるトラニオンのローラ組立体に対する接触点からの離間距離と直径との関係を示すグラフである。図７中のＩＸ－ＩＸ線及びＩＸ’－ＩＸ’線矢視断面図である。図７中のＸ－Ｘ線及びＸ’－Ｘ’線矢視断面図である。図７中のＸＩ－ＸＩ線矢視断面図である。直径が均等であるトラニオンのローラ組立体に対する接触点からの離間距離と直径との関係を示すグラフである。図１２に示されるトラニオンが傾斜したときの状態を示す要部拡大断面図である。図５～図７、図９～図１１に示されるトラニオンが傾斜したときの状態を示す要部拡大断面図である。図１２に示されるトラニオン、及び、図５～図７、図９～図１１に示されるトラニオンにおける回転位相と接触荷重の関係を示すグラフである。

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及び図２は、それぞれ、本実施の形態に係る等速ジョイント１０の概略分解斜視図、概略正面断面図である。この等速ジョイント１０は、アウタ部材１２とインナ部材１４を有する。なお、図１中の矢印Ｘはアウタ部材１２の幅方向を表し、矢印Ｙは長手方向を表す。Ｘ方向とＹ方向は、互いに直交する。

アウタ部材１２は有底円筒形状のカップ部１６を有し、該カップ部１６の内壁には、３本の案内溝１８が１２０°の位相差となるように設けられている。各案内溝１８は、カップ部１６の一端で開口するとともに、カップ部１６の長手方向に沿って底壁まで延在する。また、底壁の外方には、アウタ部材１２の長手方向に沿って延在する軸部２０（第１伝達軸）が連結される。該軸部２０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、カップ部１６及びインナ部材１４を介して第２伝達軸２２に伝達する。

一方、インナ部材１４は、円盤形状体に貫通孔２４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２８（保持部）とを有する。なお、前記貫通孔２４は、カップ部１６及び第２伝達軸２２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２４の内壁には、該貫通孔２４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２４に前記第２伝達軸２２の先端部が通される際、該第２伝達軸２２の側周壁に設けられたスプライン３２が噛合する。このようにしてスプライン３０、３２同士が噛合されることにより、第２伝達軸２２とインナ部材１４が連結される。

隣接するトラニオン２８同士は互いに１２０°で離間しており、従って、トラニオン２８同士の位相差は、案内溝１８同士の位相差と一致する。そして、各トラニオン２８は、案内溝１８に向かって延在する。また、各トラニオン２８には、ローラ組立体３８が回転自在に装着される。

図３は、ローラ組立体３８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３８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４０、第１凹部４２、第２凸部４４、第２凹部４６、第３凸部４８、第３凹部５０、第４凸部５２及び第４凹部５４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４０、第２凸部４４、第３凸部４８及び第４凸部５２の湾曲した側面のみが、ローラ組立体３８を構成する内側ローラ５８の内周壁に当接する。一方、第１凹部４２、第２凹部４６、第３凹部５０及び第４凹部５４は、内側ローラ５８の内周壁から離間する。すなわち、第１凸部４０、第２凸部４４、第３凸部４８及び第４凸部５２は内側ローラ５８の内周壁に当接する接触部位であり、第１凹部４２、第２凹部４６、第３凹部５０及び第４凹部５４は内側ローラ５８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４０、第２凸部４４、第３凸部４８及び第４凸部５２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４０の仮想接線Ｌ１、及び第３凸部４８の仮想接線Ｌ３は、Ｙ方向に平行となり、一方、第２凸部４４の仮想接線Ｌ２、及び第４凸部５２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４０及び第３凸部４８は、各仮想接線Ｌ１、Ｌ３が案内溝１８の長手方向と平行となる平行部位である。一方、第２凸部４４及び第４凸部５２は、各仮想接線Ｌ２、Ｌ４が案内溝１８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４０及び第３凸部４８と、直交部位である第２凸部４４及び第４凸部５２とが内側ローラ５８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２凹部４６及び第４凹部５４が内側ローラ５８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４０及び第３凸部４８は、円環状部２６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４８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。

さらに、第２凸部４４及び第４凸部５２は、図７に示すように、第１円弧部６０と第２円弧部６２が円環状部２６に近接する方からこの順序で連なった曲面形状をなす。第１円弧部６０は、トラニオン２８の中心点Ｏを中心とする球面の一部であり、その半径はＲ１である。一方の第２円弧部６２の半径は、Ｒ１よりも小さなＲ２に設定されている。第２円弧部６２の半径Ｒ２は、インナ部材１４の作動角が最大となったときに、内側ローラ５８の内壁（例えば高さ方向（軸線方向）略中間の、内径が最小である最小内径部６４）から第１円弧部６０が離間しない大きさに設定される。

このため、トラニオン２８は、図８に示すように、最小内径部６４に接触する接触点の直径が最大となり、該接触点から離間するにつれて直径が小さくなる。なお、図８中の「０°」、「６°」、「１２°」は、インナ部材１４の、アウタ部材１２の長手方向に対する傾斜角度（切れ角）を表す。

図９～図１１は、それぞれ、図７中のＩＸ－ＩＸ線（及びＩＸ’－ＩＸ’線）矢視断面図、Ｘ－Ｘ線（及びＸ’－Ｘ’線）矢視断面図、ＸＩ－ＸＩ線矢視断面図である。これら図９～図１１から諒解されるように、水平方向に最も突出する頂部６６から軸線方向（矢印Ｘ方向）上下に等距離だけ離間した位置での水平断面は同一形状である。ここで、軸線方向上方は円環状部２６から離間する方向であり、軸線方向下方は円環状部２６に近接する方向である。また、水平方向は、トラニオン２８の軸線方向に対して直交する方向を意味する。

図９～図１１には、中心から水平方向最前面までの距離Ｄ１～Ｄ３と、曲率半径Ｒ１’～Ｒ３’を併せて示している。この場合、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３が成り立ち、且つＲ１’＞Ｒ２’＞Ｒ３’が成り立つ。すなわち、トラニオン２８は、頂部６６から軸線方向上下に向かうにつれて漸次的に縮径する。

ローラ組立体３８は、前記内側ローラ５８と、複数本のニードルベアリング７０（転動部材）を介して該内側ローラ５８に外嵌される円筒状の外側ローラ７２とを有する。この中の内側ローラ５８の内周壁は、図４～図７に示すように、高さ方向（軸線方向）中間部に向かうに従ってトラニオン２８側に膨出するような円弧形状をなす。すなわち、内側ローラ５８の内径は、高さ方向中間部で最小となる。内側ローラ５８の内周壁は、高さ方向中間部の最小内径部６４が、第１凸部４０、第２凸部４４、第３凸部４８及び第４凸部５２に当接する。

なお、内側ローラ５８の最小内径は、トラニオン２８の最大外径に比して若干大きい。このため、実際には、内側ローラ５８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４０と第２凸部４４（第４凸部５２）の２箇所、又は、第３凸部４８と第４凸部５２（第２凸部４４）の２箇所のいずれかとなる。

外側ローラ７２の内周壁には、環状溝７４が形成される。この環状溝７４にサークリップ７６が嵌合されることにより、保持リング７８が外側ローラ７２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７０は、この保持リング７８と、外側ローラ７２に形成されたフランジ部８０とによって、外側ローラ７２内に転動自在に保持されている。

なお、図示しないが、カップ部１６から第２伝達軸２２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。

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。

軸部２０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１８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が軸部２０（第１伝達軸）と同一方向に回転する。さらに、第２伝達軸２２がその軸線方向に沿って変位することに伴い、ローラ組立体３８が、案内溝１８に拘束された状態で該案内溝１８に沿って摺動する。

本実施の形態に係る等速ジョイント１０では、内側ローラ５８とトラニオン２８との接触点が、上記したように第１凸部４０と第２凸部４４（第４凸部５２）の２箇所、又は、第３凸部４８と第４凸部５２（第２凸部４４）の２箇所である。例えば、接触点が第１凸部４０と第２凸部４４である場合、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３８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３８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、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。

接触箇所が、第１凸部４０及び第２凸部４４から第３凸部４８及び第４凸部５２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５８が局所的に摩耗することが回避される。

直径が均等な球形状をなすトラニオン２８ａ（図１３参照）の場合、図１２に示すように、切れ角が変化した場合であっても、内側ローラ５８の最小内径部６４に当接する接触点からの離間距離に関わらず、その直径は同一である。この場合において、第２伝達軸２２が所定の作動角で傾斜すると、図１３に示すように、その側壁が内側ローラ５８の最小内径部６４を押し上げる。このため、ローラ組立体３８がトラニオン２８に対して傾斜する。すなわち、ローラ組立体３８が案内溝１８に対して傾斜した姿勢となる。

このとき、ローラ組立体３８の一部が案内溝１８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、ローラ組立体３８が案内溝１８に沿って円滑に摺動することが困難となるので、回転抵抗が大きくなる。その結果として、ローラ組立体３８が案内溝１８に沿って移動すること、ひいてはインナ部材１４が有底穴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。

これに対し、本実施の形態では、トラニオン２８の外形は、第１円弧部６０に比して直径が小さな第２円弧部６２が連なる形状をなす。また、トラニオン２８は、上記したように頂部６６から軸線方向上下に向かうにつれて漸次的に縮径する（図９～図１１参照）。以上のことが相俟って、第２伝達軸２２が所定の作動角で傾斜したときであっても、図１４に示すように、第２円弧部６２が内側ローラ５８の最小内径部６４を押し上げることが回避される。このため、回転抵抗が大きくなることが回避される。なお、図１４では理解を容易にするべく誇張して示しているが、実際には、内側ローラ５８の内壁は、トラニオン２８の、例えば、第１円弧部６０に接触する。

しかも、第２円弧部６２が内側ローラ５８の最小内径部６４に接触する。このため、ローラ組立体３８が案内溝１８に対して平行な姿勢が維持されるとともに、軸部２０の駆動力がインナ部材１４のトラニオン２８及びローラ組立体３８を介してアウタ部材１２、さらには第２伝達軸２２に伝達される。

以上のような理由から、本実施の形態によれば、スライド抵抗が小さく、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。

加えて、トラニオン２８に対する接触荷重は、図１５に示すように、直径が一定である場合には軸部２０の回転位相に伴って変化し、回転位相が６０°程度で最大となる。これに対し、本実施の形態のように直径を変化させると、トラニオン２８に対する接触荷重は、軸部２０の回転位相に関わらず略一定となる。すなわち、トラニオン２８に作用する荷重は、後者の方が小さい。これにより、本実施の形態によれば、トラニオン２８の耐摩耗性の向上を図ることができる。

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４０と第２凸部４４との間、第２凸部４４と第３凸部４８との間、第３凸部４８と第４凸部５２との間、及び第４凸部５２と第１凸部４０との間等にさらなる凸部を設け、内側ローラ５８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…カップ部
１８…案内溝２２…第２伝達軸
２６…円環状部２８…トラニオン
３８…ローラ組立体４０、４４、４８、５２…凸部
４２、４６、５０、５４…凹部５８…内側ローラ
６０…第１円弧部６２…第２円弧部
６４…最小内径部７０…ニードルベアリング
７２…外側ローラＬ１～Ｌ４…仮想接線

Claims

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長手方向に沿って延在する複数個の案内溝が内方側壁に形成されたカップ部を有し、前記第１伝達軸に連結されるアウタ部材と、
円環状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カップ部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、転動部材を介して前記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、
前記保持部は、前記円環状部側の基端部と、前記円環状部から離間する側の先端部とを有し、
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、前記基端部から前記円環状部に向かう方向を軸線方向、該軸線方向に直交する方向を水平方向とするとき、前記保持部の中心と、前記直交部位とを通る前記保持部の側方断面に、前記水平方向に最も突出した頂部を含む第１円弧部と、前記第１円弧部の前記先端部側に連なり且つ前記内側ローラから離間するように湾曲するとともに、該第１円弧部に比して半径が小さな第２円弧部とが、前記直交部位の前記軸線方向途中に形成され、
前記第１円弧部が、前記頂部よりも前記基端部側及び前記先端部側が前記内側ローラから離間するように湾曲し、
前記第１円弧部の半径中心と、前記第２円弧部の半径中心とが前記保持部の中心点であり、
且つ前記第２円弧部が、前記第１円弧部の前記先端部側にのみ形成された等速ジョイント。
請求項１記載の等速ジョイントにおいて、前記保持部の前記水平方向断面における直径が、前記頂部から離間するに従って漸次的に小さくなる等速ジョイント。
請求項１又は２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等速ジョイント。
請求項１～３のいずれか１項に記載の等速ジョイントにおいて、前記内側ローラの内周壁は、前記軸線方向中間部で内径が最小となる円弧形状である等速ジョイント。