JPH086756B2 - トライポット型等速ユニバーサル継手 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 〔発明の分野〕 本発明は、同軸でない２軸間で等速で回転運動を伝達
する等速ユニバーサル継手に関する。

〔従来技術〕

等速（CV）型ユニバーサル継手は駆動軸とそれに対し
て通常同軸とならない受動軸との間で回転運動を伝える
ために広く使用されていて、よく知られている。等速ユ
ニバーサル継手は、駆同軸と受動軸との間の角度変化に
拘わらず、駆動軸と受動軸との間で動力を等速で伝達で
きる点で望ましいものである。典型的な用途は前輪駆動
車のトランスミッションと前輪との間の伝動装置であ
る。そのような伝動装置では、エンジンの力を伝達する
ためトランスミッションと車輪との間を同軸でない軸で
連結するということだけではなく、駆動軸と車輪との間
における大きな角度変化を操縦のために可能にしなけれ
ばならない。

本発明の対象であるトライポット型等速継手は、等速
形のユニバーサル継手の１つである。トライポット型CV
継手は、通常、環状の外側部材内に配設される内側部材
を有する。従来、内側部材は、内側部材の回転軸のまわ
りに等間隔に配置された３つの半径（放射）方向へ延び
るトラニオンを有する。各トラニオンには、ローラ組立
体が枢着される。ローラ組立体それぞれは外側部材の内
面に対応して備えられた一対の平行な長手方向の案内路
（軌道）に嵌合する。例えば、アンダーソンの米国特許
第2,235,002号に示されているトライポット型CV継手に
おいては、トラニオンは円筒形であり、ローラはトラニ
オンに摺動可能に取付られて、外側部材と内側部材とが
角度をなすため必要となる、トラニオンに対するローラ
の半径方向への移動が可能されている。

アンダーソンの米国特許に開示されている初期のトラ
イポット型CV継手の典型では、ローラの回転面が内側部
材の回転軸に平行になっている。内側部材と外側部材と
が同軸でない典型的な動作条件においては、各ローラの
回転面はその案内路の長手軸に対していくらかの角度を
もつことになる。CV継手が回転する時、内側部材の各ト
ラニオンは対応する案内路のある長さ部分を円弧状に移
動する。そのように移動される長さ部分は、内側部材と
外側部材との間の角度が増すにつれて増大する。

案内路の長さの中点から任意の距離の地点で、各ロー
ラの回転面は、案内路の長手軸に対して、内側部材と外
側部材との間の角度に等しい角度をなす。従って、ロー
ラそれぞれが対応の案内路に対してなす角度は、CV継手
の回転位相角に対応して異なる。ローラの回転面は案内
路の長手軸に平行に維持されないので、案内路に対する
対応するローラの動きは、ローリング（転がり）とスラ
イディング（すべり）とを組合わせたものである。

このスライディング（すべり）運動は、ローラと案内
路との間の摩擦を増大させる結果となる。摩擦の程度は
CV継手の回転位相角に依存し、周期的に増減する。摩擦
のこの周期的増減により、駆動軸から見ると、トルクに
対して内側部材の抵抗が著しく脈動することになる結果
として、内側部材の出力速度が均一でないことになる。
CV継手の部材の相当の摩耗が生じ、効率損が生じる。

ローラ運動のこの「周期的」なスライディング（すべ
り）を最少限にするために、アンダーソン特許は、ロー
ラの通路に合致するように案内路を形成することも含
む。

アンダーソン特許はまた、トラニオンに対してローラ
が半径方向に動けるようにトラニオンに摺動自在に取付
られるローラを提供している。しかしながら、アンダー
ソンの設計による複合型案内路にかかる費用とその丈夫
さはその精度とコストの面で大きな欠点を有する。さら
に、ローラの周期的スライディング（すべり）運動は少
なくなるだけであって、それがなくなるほどではない。

中村外の米国特許第4,192,154号はローラと案内路と
の間の周期的スライディング（すべり）運動を減少させ
る他の方法を示す。中村はトラニオン上を半径方向へス
ライドするローラを使用しているが、さらに、トラニオ
ンに枢着された第１ローラ部材の球形外面を回転自在に
囲む第２ローラ部材を提案する。この第２ローラ部材の
球形内側面は第１ローラ部材と第２ローラ部材との間に
或る程度の角度変化（関節状動作）を可能にし、第２ロ
ーラ部材の円筒形外面は、ローラ組立体が外側部材の案
内路を移動するときに転がり動作を可能にする。

しかしながら、中村の転がり動作は第２ローラ部材の
一側のみに制限される。反対側は第２ローラ部材の並進
速度の線速度の２倍の速度ですべり運動が生じる。この
「非対称」すべり運動により中村のCV継手の効率は低下
する。

ローラ部材と案内路との間でのすべり作用を制限する
第２のアプローチは、オレインの米国特許第4,828,534
号及第4,490,126号に開示されている。これらに開示のC
V継手においては、内側部材のトラニオンと外側部材の
案内路との間に配置された複数のニードル・ローラから
ローラ部材が構成される。特許第4,828,534号（特開昭6
3−163031号）においては、球形トラニオンとニードル
ローラとの間にカップが設けられている。カップの内面
はトラニオンの球形外面と合致するような球状凹面をな
している。一方カップの外面は平面であって、ニードル
ローラが移動する平面を与える。

この設計では、中村とは異なり、ローラの一方では転
がり動作であり他方ではすべり動作であるという非対称
性が回避される。しかしながら、前述したような欠点が
あるので、ローラとそれの係合面との間の周期的なすべ
り運動は除去されない。問題のすべりを減少させるよう
な、ローラ又はその係合面における軸方向の動き又は回
転運動は与えられない。特許第4,490,126号では平面が
回転動作をする。しかしながら、平面の回転動作は摩擦
力を生じさせるので、CV継手の効率を低下させる。

オレインのCV継手のもうひとつの欠点は、継手のプラ
ンジ（外側部材に対するトラニオンの往復移動量）が制
限され、従って駆動軸と受動軸が取りうる角度の範囲が
制限される。それに開示のCV継手におけるプランジは、
ニードル・ローラ組立体の長さによって制限される。前
記平面がニードル数の分だけ移動してしまうと、それ以
上のプランジを得る（更に外側部材に対してトラニオン
を移動させる）ためには、ニードル上で平面をスライデ
ィングさせることになる。その結果、CV継手の効率が著
しく低下する。

前述の説明からわかるように、従来の技術は、非対称
のローリング（転がり）及びスライディング（すべり）
の状態を避けると同時に、ローラ部材とその係合面との
間の周期的スライディング（すべり）作用を最少限にで
きるような、トライポットCV継手を教示していない。従
来技術に共通する欠点はCV継手の効率を低下させること
にある。

発明の概要 従って、ローラの回転面を案内路に平行に保持できる
ようローラの向きが対応するトラニオンに対して回転可
能であるとともにローラがすべり可能であり、且つロー
ラと対応する係合面との間に非対称なすべり作用が生じ
ないようにしたトライポット型CV継手を得ることが望ま
れる。また、駆動軸と受動軸との間に大きな角度を得ら
れるトライポット型CV継手を提供することも望ましい。

従って、本発明の目的は従来技術にまさって効率が改
善された状態で作動するトライポット型CV継手を提供す
ることである。

本発明によれば、上記目的は次のトライポット型等速
ユニバーサル継手により達成される。すなわち、 駆動回転軸に連結され、この駆動回転軸と同軸な内部
空所が形成された環状の外側部材であって、その内部空
所は前記駆動回転軸の軸線のまわりに等間隔をおいて位
置する３つの長手方向に延びる突出部分を含み、各突出
部分の両側の壁面により駆動回転軸の軸線方向に延びる
相互に対向する案内路が形成されている、外側部材と、 前記外側部材の前記内部空所内に位置した内側部材で
あって、受動回転軸を含み、その受動回転軸の半径方向
に延びる、３つのトラニオンを有し、各トラニオンが前
記外側部材の内部空所の突出部分の案内路間に位置し且
つ球状の端部を有している、内側部材と、 各トラニオンに玉継手状に取り付けられて、案内路に
係合するようにされた３つのローラ組立体であって、前
記球状の端部に嵌合するよう球状の端部に対応した部分
球状の内面部を有するローラ支持部材をそれぞれ含み、
各ローラ支持部材には、案内路にほぼ直交するローラ回
転軸を定める少なくとも１つのローラ・ピンが取り付け
られ、ローラ・ピンには案内路に係合する細長いローラ
が回転自在に装置され、その細長いローラの長さが前記
ローラ・ピンの長さより短くされ、もって、前記細長い
ローラが前記ローラ・ピン上をその軸線方向に変位でき
ることにより、前記内側部材と前記外側部材とが相互に
同軸でなく角度を持ったとき、前記ローラ・ピンが案内
路の長さ方向に沿って移動できるよう構成されている、
３つのローラ組立体とを備えた、 トライポット型等速ユニバーサル継手により達成され
る。

特に重要なことは、細長いローラがその回転軸方向に
変位できることである。非回転状態では、内側部材の軸
線と外側部材の軸線との間の角度をゼロから増大させる
と、各トラニオンを外側部材から見ると外側部材の半径
外方へと延びる長さが減少する。トラニオンが対応する
案内路に対してこのように角移動すると、そのトラニオ
ンに対するローラ組立体の角度（ピッチ）が変化させら
れ、かつ、各細長いローラは、案内路の全長に沿って直
線的に移動可能であるよう、ローラ回転軸に沿って移動
させられ得る。

典型的な動作状態では、内側部材は、その回転軸が外
側部材の回転軸に対して可変角度をもつ時にも回転でき
ねばならない。外側部材が回転すると、各トラニオン
は、対応する案内路を、一方の位置から中立位置を越え
て他方の位置へ、他方の位置から一方の位置へと言う具
合に、中立位置に両側にそれぞれ等距離だけ交互にかつ
弧状に移動する。トラニオンがこのような移動をする
と、本発明のローラ組立体は、一方の位置におけるトラ
ニオンに対する角度から、トラニオンに対して直交する
姿勢を通って、（一方の位置における角度の逆に相当す
る）他方の位置における角度まで徐々に変化する。

一方の位置および他方の位置における、内側部材の回
転軸に対するローラ組立体の角度は、外側部材の回転軸
と内側部材の回転軸との角度に等しい。さらに、内側部
材の回転軸と外側部材の回転軸との間の角度が増大する
と、継手が完全に１回転する間にトラニオン及びローラ
組立体が移動する案内路部分の長さも、増大する。その
結果、内側部材と外側部材との間の角度が大きくなれば
なるほど、ローラ組立体の角度（ピッチ）の変化必要量
と、ローラの案内路上での移動を確保する上で必要とさ
れるローラの軸方向移動量とがそれだけ大きくなる。好
ましい実施例において、ローラは案内路の全長を直線経
路に沿って移動し、一方、そのローラが取付られている
トラニオンは、内側部材の回転軸と外側部材の回転軸と
の間の角度に定まる弧状の経路に沿って移動する。かく
して、このCV継手のプランジ（外側部材に対するトラニ
オンとの間の移動量）は、ローラによって制限されるこ
とはなく、案内路の長さによって制限されるだけであ
る。

この発明の特徴は、従来技術における周期的すべりを
除去するためにローラが案内路上を直線経路沿って移動
できるということである。必要とされるローラの回転軸
方向の移動量は、内側部材の回転軸と案内路の中点との
間の半径方向の距離と、内側部材の回転軸と外側部材の
回転軸との間に最大角度とに基づいて、ピタゴラスの定
理を使って容易に計算することができる。

本発明の重要な利点は、ローラの外面が接触するのが
対応する案内路のみであるよう、ローラが内側部材のト
ラニオンに回転自在に取付られるていることである。か
くして、前述の非対称スライディング（すべり）を回避
することができる。

本発明のさらにもうひとつの特徴は、他のトライポッ
ト型CV継手の場合にしばしば見られるような、ローラと
案内路との間の周期的スライディング（すべり）を排除
することによって、内部摩擦の低いトライポットCV継手
を得られることである。

本発明のその他の目的及び効果は添付図面を参照した
以下の説明から明らかとなろう。

図面の簡単な説明 図１は、本発明の好ましい実施例に従ったトライポッ
ト型CV継手の典型的な用途を示す図である。

図２は、本発明の好ましい実施例に従ったトライポッ
ト型CV継手の部分断面図である。

図３は、図２のトライポット型CV継手の一部分の一部
切欠平面図である。

図４は、図２の４−４線に沿う断面図である。

図5A〜図5Dは、ローラの輪郭の種々の好ましい形を示
す図である。

実施例の詳細な説明 図１は、トライポット型CV継手の典型的な用途を示
す。自動車10は前部に取付られたエンジン14により駆動
されるトランスミッション12を有する。このトランスミ
ッション12は一対の車軸16を駆動する。車軸16はそれぞ
れの車輪18を駆動する。トランスミッション12の軸は車
輪18の軸と共軸ではないので、何らかのCV継手20を使用
する必要がある。そのCV継手20を使用すると、各車輪18
の速度が均一となり、対応するその車軸16の速度と等し
くなる。

本発明の好ましい実施例において、トライポット型CV
継手22は図２に示すように、環状の外側部材24と、内側
部材26と、３つのローラ組立体28とを有する。外側部材
24は、駆動回転軸25に連結され、そして内部空所30を有
する。この内部空所30は外側部材24の回転軸線32と同軸
である。内部空所30は、回転軸線32のまわりに等間隔を
おいて位置する３つの長手方向の突出部分34を有する。
各長手方向の突出部分34は、図４に示すように、一対の
対向する壁面36を有する。壁面36は一対の平行な案内路
38を形成する。

内側部材26は、受動回転軸27に連結され、その回転軸
線24のまわりに等間隔をおいて位置する３個の半径方向
へ延びるトラニオン40を有する。各トラニオン40の端部
44は球形をなす。図示のように、内側部材26は、外側部
材24の内部空所30内に配置され、トラニオン40の各々は
一対の案内路38間で対応する長手方向の突出部分34内に
配設される。

ローラ組立体28は、各トラニオン40上に玉継手状に連
結されて、当該トラニオン40の付近の対をなした平行な
案内路38の間に嵌まる。図3,図４により詳細に示すよう
に、各ローラ組立体28はトラニオン40を玉継手状に包囲
する環状ローラケージすなわちローラ支持部材46と、両
側に配置された二対のローラピン48と、ローラピン48に
それぞれに回転自在に取付られた細長いローラ50とを有
する。二対のローラピン48と細長いローラ50とを有する
利点は、２個の細長いローラ50が案内路38に接触するこ
とによって得られる力学的安定性である。

図４に最もよく示すように、環状ローラケージすなわ
ちローラ支持部材46は、トラニオン40の球形の端部に対
応してそれに合致する切頭球形内面52を有する。球形面
で相互に接触すると、ローラ組立体28とトラニオン40と
の間に高度の関節状運動が可能となる。ローラピン48は
ローラ支持部材46に回転自在に取付られ、各ローラピン
48はローラ支持部材46の対称軸線47に平行な回転軸線54
を有する。

細長いローラ50は、隣接する案内路38に嵌まるように
ローラピン48に回転自在に取付られる。好ましい実施例
において、ローラ50と案内路38それぞれは、動的負荷が
ローラ50の長さに沿って均等に分配されるような接触面
の輪郭を有する。接触面をそのような幾何学的な輪郭に
すると、各細長いローラ50は確実に案内路上で直線経路
56上にとどまる。図5A〜図5Dに示すように、細長いロー
ラ50と案内路38との輪郭は所望により種々の形にするこ
とができる。例えば、図5Aに示すように円筒形ローラ58
と平坦な案内路60、図5Bに示すように球形ローラ62とそ
れに合致する凹状案内路64、図5Cに示すように球形の細
長いローラ62と合致しない凹形案内路66、或いは、図5D
に示すように、ゴシック形の細長いローラ68をゴシック
形の合致する案内路70に受入れたものである。

図2,図４を参照すれば、本発明のトライポット型CV継
手22の重要な特徴は、ローラ・ピン48の長さがローラ50
より長いために、ローラ50がローラ・ピン48の長さに沿
って軸方向へ移動できることである。この移動可能性
は、外側部材24と内側部材26との間に角度が存すると
き、細長いローラ50が案内路38の直線経路56上に維持さ
れるために必要となる。駆動側回転軸線32と受動側回転
軸線42との間の角度がゼロから増大すると、案内路38の
半径外方へと延びるトラニオン40の先端から駆動側回転
軸線32への垂線の長さ（外側部材から見たトラニオン40
の半径方向深さ）が減少する。トラニオン40と対応する
案内路38との間の角度に変化が生じると、トラニオン40
に対するローラ組立体28の角度が変化する必要があり、
また、細長いローラ50を案内路38内に維持するために
は、ローラ・ピン48に対してローラ50が軸方向に移動す
る必要がある。

動作状態にある場合には、内側部材26の回転軸線42が
外側部材24の回転軸線32に対して或る可変角度を有して
いても、内側部材26は強制的に回転させられる。外側部
材24が回転すると、各トラニオン40は、対応する案内路
から見ると、弧状の経路を一方の側から他方の側へ、他
方の側から一方の側へと、交互に移動する。トラニオン
40がこのように弧状に移動する間、ローラ組立体28はト
ラニオンに対して、上記の一方の側における角度から、
トラニオン40に対して垂直な姿勢を通って、上記の他方
の側における角度まで次第に変化する。一方の側および
他方の側における角度は、受動側回転軸線42と駆動側回
転軸線32との間の角度に等しい。

本発明の好ましい側面によれば、この発明の特徴は従
来の技術による前述の周期的スライド（すべり）作用を
なくすために、ローラ50が案内路38上の直線経路56にと
どまることができることである。この効果を達成するた
めに、ローラ50は、トラニオン40が案内路の一方の側か
ら他方の側まで弧状に移動する時、そのローラ回転軸線
に沿って移動することができる。ローラ50のこの軸方向
の移動を行うために必要なローラピン48の付加的な長さ
はピタゴラスの定理を使って容易に計算できる。

ローラ50と案内路38との間の周期的スライド（すべ
り）運動はローラ支持部材46とトラニオン40との間に回
転作用を備えることにより排除することもできる。この
回転作用は、ローラ50の回転軸54が案内路38の長手軸に
対して実質的に直角をなすようにローラ組立体28の角度
を変化させることができる。

さらに、本発明の重要な効果は、先行技術の前述の非
対称のスライド作用を回避することである。この効果を
達成するために、細長いローラ50は、その外面の接触が
案内路38に制限されるよう、ローラピン48に回転自在に
取付られる。ローラ50には、案内路38への接触部とは直
径方向で反対側の位置では、反対方向のスライド作用は
生じない。

従って、本発明のトライポットCV継手22は従来技術に
まさって効率が改善された操作を提供する。このトライ
ポットCV継手22は、案内路38の表面に沿ったローラ50の
前述の周期的スライド作用と非対称的スライド作用の両
方をなくすことによって内部摩擦を一層低下させる。

以上に本発明を、好ましい実施例によって説明してき
たが、当業者にはその他の形を採用できることは明らか
である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動回転軸に連結され、この駆動回転軸と
   同軸な内部空所が形成された環状の外側部材であって、
   その内部空所は前記駆動回転軸の軸線のまわりに等間隔
   をおいて位置する３つの長手方向に延びる突出部分を含
   み、各突出部分の両側の壁面により駆動回転軸の軸線方
   向に延びる相互に対向する案内路が形成されている、外
   側部材と、 前記外側部材の前記内部空所内に位置した内側部材であ
   って、受動回転軸を含み、その受動回転軸の半径方向に
   延びる、３つのトラニオンを有し、各トラニオンが前記
   外側部材の内部空所の突出部分の案内路間に位置し且つ
   球状の端部を有している、内側部材と、 各トラニオンに取り付けられる、案内路に係合するよう
   にされた３つのローラ組立体であって、前記球状の端部
   に嵌合するよう球状の端部に対応した部分球状の内面部
   を有するローラ支持部材をそれぞれ含み、各ローラ支持
   部材には、案内路にほぼ直交するローラ回転軸を定める
   少なくとも１つのローラ・ピンが取り付けられ、ローラ
   ・ピンには案内路に係合する細長いローラが回転自在に
   装置され、その細長いローラの長さが前記ローラ・ピン
   の長さより短くされ、もって、前記細長いローラが前記
   ローラ・ピン上をその軸線方向に変位できることによ
   り、前記内側部材と前記外側部材とが相互に同軸でなく
   角度を持ったとき、前記ローラ・ピンが案内路の長さ方
   向に沿って移動できるよう構成されている、３つのロー
   ラ組立体と を備えた、トライポット型等速ユニバーサル継手。
2. 【請求項２】請求項１記載のトライポット型等速ユニバ
   ーサル継手において、各ローラ支持部材には２つのロー
   ラ・ピンが設けられ、ローラ・ピンに回転自在に装置さ
   れる細長いローラが相互に対向する案内路にそれぞれ係
   合するよう、２つのローラ・ピンがローラ支持部材に配
   置されていることを特徴とする、トライポット型等速ユ
   ニバーサル継手。