WO2025258342A1 - トリポード型等速自在継手 - Google Patents

トリポード型等速自在継手

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WO2025258342A1
WO2025258342A1 PCT/JP2025/018314 JP2025018314W WO2025258342A1 WO 2025258342 A1 WO2025258342 A1 WO 2025258342A1 JP 2025018314 W JP2025018314 W JP 2025018314W WO 2025258342 A1 WO2025258342 A1 WO 2025258342A1
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WO
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trunnion
tripod
joint
section
roller
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English (en)
French (fr)
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正武 梁
卓 板垣
達朗 杉山
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
    • F16D3/202—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints
    • F16D3/205—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints the pins extending radially outwardly from the coupling part

Definitions

  • the present invention relates to a tripod-type constant velocity universal joint.
  • Drive shafts used in automotive power transmission systems often have a sliding constant velocity universal joint on the inboard side (the center in the vehicle's width direction) and a fixed constant velocity universal joint on the outboard side (the outside in the vehicle's width direction).
  • the sliding constant velocity universal joint in this case allows both angular displacement and relative axial movement between the two shafts, while the fixed constant velocity universal joint allows angular displacement between the two shafts but does not allow relative axial movement between the two shafts.
  • Tripod constant velocity universal joints are well-known as sliding-type constant velocity universal joints. These tripod constant velocity universal joints come in single roller and double roller types.
  • a single roller tripod constant velocity universal joint has a roller inserted into the track groove of the outer joint member, which is rotatably attached to the trunnion of the tripod member via multiple needle rollers.
  • a double roller tripod constant velocity universal joint as shown in Figures 13 and 14, has a roller 111 disposed in the track groove 105 of the outer joint member 102, and an inner ring 112 fitted around the trunnion 132 of the tripod member 103 to rotatably support the roller 111 (see, for example, Patent Document 1 listed below).
  • the cross section of the trunnion 132 (a cross section perpendicular to the trunnion axis) is elliptical, and as shown in Figure 13, the inner surface of the inner ring 112 has a convex arc cross section.
  • This allows the rollers 111 to oscillate relative to the trunnion 132, as shown in Figure 16, which has the advantage of reducing induced thrust (axial force induced by friction between parts inside the joint) and sliding resistance compared to a single-roller type.
  • FIG. 19 Another known example of a double-roller tripod constant velocity universal joint is that described in Patent Document 2.
  • the outer peripheral surface of the trunnion 226 of the tripod member 230 is spherical, and the cylindrical inner peripheral surface of the holder 236 is fitted onto this spherical outer peripheral surface.
  • the roller guide surface 224 is flat, and the outer peripheral surface of the roller 222 that slides against it is cylindrical.
  • the inclination of the rollers is restricted by the following action.
  • the first effect is that the end surface 236 on the joint outer diameter side of the holder 234 abuts against the flat portion 220 of the track groove, thereby restricting the inclination of the roller 222.
  • a second effect is that the roller 222 slides and displaces along the roller guide surface 224 in the axial direction of the trunnion 226 (direction H in FIG. 19), thereby restricting the inclination of the roller 222.
  • the third effect is that the roller 222 rolls while contacting the bulge 228 formed at the end of the roller guide surface 224 on the inner diameter side of the joint, thereby restricting the inclination of the roller 222 .
  • the outer peripheral surface 115 of the roller 111 is a convex curved surface with an arc-shaped generatrix, and the roller guideway 106 that comes into contact with this has a concave cross-sectional shape (Gothic arch shape) that follows the shape of the outer peripheral surface 115 of the roller 111, and they form angular contact.
  • the roller unit 104 including the roller 111 and inner ring 112 will tilt in the direction of arrow B in a cross section perpendicular to the joint axial direction as shown in Figure 17 (hereinafter referred to as "left-right tilt"), and the roller unit 104 will tilt in the direction of arrow C in a cross section parallel to the joint axial direction as shown in Figure 18 (hereinafter referred to as "front-rear tilt").
  • the roller unit 104 tilts left and right or front and rear, the rolling and sliding resistance at the contact points between the rollers 111 and the roller guideways 106 and the rotational resistance of the roller unit 104 relative to the trunnion 32 increases.
  • the needle rollers 117 inside the roller unit 104 are no longer able to roll in the axial direction of the outer joint member 102 relative to the roller guideways 106, increasing sliding resistance. If these factors become severe, induced thrust and sliding resistance increase, posing a problem of deteriorating the NVH (Noise, Vibration, Harshness) characteristics of the constant velocity universal joint.
  • NVH Noise, Vibration, Harshness
  • the trunnion 132 has an elliptical cross section and the inner peripheral surface of the inner ring 112 has a convex arc cross section. Therefore, contact between the inner ring 112 and the trunnion 132 is approximately point contact, suppressing the friction moment that acts to tilt the roller unit 104 as the trunnion 132 moves. Even when the joint has an operating angle, the trunnion 132 contacts the center of the inner ring 112 in the width direction (the axial direction of the trunnion 132), thereby suppressing left-right tilt.
  • the elliptical cross section of the trunnion 132 generates a force that causes the roller unit 104 to tilt forward and backward (see Figure 18). Furthermore, because the contact area between the trunnion 132 and the inner ring 112 is small, the surface pressure at their contact surfaces increases under high torque loads, such as those caused by extremely harsh vehicle operating conditions, raising concerns about the impact on the durability of the trunnion 132.
  • the inner circumferential surface of the holder 234 is cylindrical and the outer circumferential surface of the trunnion 226 is spherical. Therefore, when a torque load is applied, the contact area Q' (contact ellipse: dotted area in Figure 20) between the inner circumferential surface of the holder 234 and the trunnion 226 assumes the shape of an elongated ellipse that is long in the major axis direction. Therefore, when the joint forms an operating angle, a frictional moment that acts to tilt the roller 222 in conjunction with the movement of the trunnion 226 is likely to be generated at the contact area Q'. For this reason, even if the joint has a structure that achieves the first to third effects described above, the roller 222 is likely to tilt forward or backward, increasing the sliding resistance caused by contact between the roller 222 and the bulge 228 or track groove flat portion 220.
  • the present invention therefore aims to provide a tripod-type constant velocity universal joint that improves the durability of the trunnion by reducing the contact surface pressure between the trunnion and inner ring.
  • the present invention provides a tripod-type constant velocity universal joint comprising: an outer joint member having three track grooves formed on its inner surface extending in the joint axial direction, each track groove being provided with a pair of roller guide surfaces facing each other in the joint circumferential direction; a tripod member arranged on the inner circumference of the outer joint member and having three trunnions protruding in the joint radial direction toward the track grooves; rollers arranged on the outer circumference of the trunnions and an inner ring arranged between the rollers and the trunnions; three roller units rotatably and oscillatably supported by the trunnions and housed in the track grooves; and torque is transmitted between the trunnions and the inner ring, wherein the inner ring has a cylindrical inner surface, and the outer surface of the trunnions is a cylindrical surface of the trunnions.
  • the longitudinal section including the axis and the transverse section perpendicular to the axis of the trunnion each have a convex curve bulging out on both sides in the torque transmission direction, the convex curve in the transverse section of the outer surface of the trunnion becoming more spaced apart from the cylindrical inner surface of the inner ring as it moves from the torque transmission portion to both sides in the joint axial direction, the radius of curvature R of the torque transmission portion of the convex curve in the longitudinal section of the trunnion is greater than the radius of curvature r of the torque transmission portion of the convex curve in the transverse section of the trunnion, where DJ is the journal diameter of the trunnion, the radius of curvature R of the torque transmission portion of the convex curve in the longitudinal section of the trunnion satisfies R ⁇ DJ ⁇ 0.62, and the radius of curvature r of the torque transmission portion of the convex curve in the transverse section of
  • rollers In this tripod-type constant velocity universal joint, it is desirable that the rollers have cylindrical outer surfaces, and that the pair of roller guide surfaces of each track groove be flat surfaces that are parallel to each other.
  • the tripod-type constant velocity universal joint according to the present invention can reduce the contact surface pressure between the trunnion and the inner ring, improving the durability of the trunnion.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a double-roller type tripod constant velocity universal joint taken along the joint axis.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line K-K in FIG.
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a roller cassette.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line LL in FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which the tripod type constant velocity universal joint (FIG. 1) of FIG. 1 has an operating angle.
  • FIG. 1 shows the shape of an osculating ellipse.
  • FIG. 2 is a side view (partial cross-sectional view) of a tripod member.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a double-roller type tripod constant velocity universal joint taken along the joint axis.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line K-K in FIG.
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a roller cassette.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part showing the left and right tilt angles between the trunnion and the inner ring.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of a main part of FIG. 8 .
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part showing the relationship between the journal diameter and the left-right inclination angle.
  • 10 is a diagram illustrating the relationship between the axial curvature radius R, the left/right tilt angle ⁇ , the whirling radius e, and PCR.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the relationship between the left/right tilt angle ⁇ , the whirling radius e, and the PCR.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the relationship between the left/right tilt angle ⁇ , the whirling radius e, and the PCR.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between r/DJ and the major axis of the osculating ellipse.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional tripod-type constant velocity universal joint taken in the joint axial direction.
  • 14 is a cross-sectional view taken along line K-K in FIG. 13.
  • 14 is a cross-sectional view taken along line LL in FIG. 13.
  • 14 is a cross-sectional view showing a state in which the tripod constant velocity universal joint of FIG. 13 has an operating angle.
  • 14 is a cross-sectional view of the tripod type constant velocity universal joint of FIG. 13 perpendicular to the joint axial direction, showing a state in which a roller unit is tilted left and right.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional tripod-type constant velocity universal joint taken in the joint axial direction.
  • 14 is a cross-sectional view taken along line K-K in FIG. 13.
  • 14 is a cross-section
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the tripod constant velocity universal joint of FIG. 13 in the joint axial direction, showing a state in which a roller unit is tilted forward and backward.
  • FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view of another conventional tripod type constant velocity universal joint in a direction perpendicular to the joint axial direction.
  • FIG. 20 is a side view (partially cross-sectional view) of a tripod member of the tripod type constant velocity universal joint of FIG. 19 .
  • the tripod constant velocity universal joint 1 of this embodiment shown in Figures 1 to 4 is a double roller type.
  • the axial direction of the tripod constant velocity universal joint when the operating angle is 0° is referred to as the "joint axial direction,” and the circumferential and radial directions centered on the axis at this time are referred to as the “joint circumferential direction” and the “joint radial direction,” respectively.
  • this tripod-type constant velocity universal joint 1 comprises an outer joint member 2, a tripod member 3 as an inner joint member, and a roller unit 4 as a torque transmission member.
  • the outer joint member 2 is cup-shaped with one open end in the joint axial direction and the other closed (see Figure 1).
  • Three linear track grooves 5 extending in the joint axial direction are formed on the inner peripheral surface of the outer joint member 2 at equal intervals in the joint circumferential direction (see Figure 2).
  • Each track groove 5 is formed with a pair of roller guide surfaces 6 arranged opposite each other in the joint circumferential direction.
  • Each roller guide surface 6 extends in the joint axial direction.
  • a tripod member 3 and roller unit 4 are housed inside the outer joint member 2.
  • the tripod member 3 integrally comprises a body 31 (trunnion body) with a central hole 30, and three trunnion journals 32 that protrude radially from trisecting positions on the outer surface of the body 31 in the joint circumferential direction.
  • a male spline formed on the shaft 8 is fitted into a female spline formed in the central hole 30 of the body 31, and these are fixed in the joint axial direction with a retaining ring or the like, thereby connecting the tripod member 3 and shaft 8 so that torque can be transmitted.
  • the roller units 4 are mounted on the outer periphery of each trunnion 32 of the tripod member 3 and are housed in the track grooves 5 of the outer joint member 2.
  • the roller unit 4 comprises an outer ring 11, which is a circular roller centered on the axis of the trunnion 32; an inner ring 12, which is a circular roller positioned on the inner periphery of the outer ring 11 and fitted onto the trunnion 32; and rolling elements 13 interposed between the outer ring 11 and the inner ring 12.
  • a number of full-complement needle rollers without a cage are used as an example of the rolling elements 13.
  • the needle rollers 13 are positioned so that they can roll freely between the cylindrical inner peripheral surface of the outer ring 11 as the outer raceway surface and the cylindrical outer peripheral surface of the inner ring 12 as the inner raceway surface.
  • the roller unit 4, consisting of the outer ring 11, inner ring 12, and needle rollers 13, is secured together by a pair of snap rings 14 to prevent spontaneous disassembly.
  • the outer peripheral surface 15 of the outer ring 11 is a cylindrical surface centered on the axis of the leg shaft 32.
  • the end faces 16 of the outer ring 11 on both sides in the axial direction are flat surfaces perpendicular to the axis (see Figure 3).
  • the outer peripheral surface 15 and both end faces 16 of the outer ring 11 are connected via chamfers 17.
  • the chamfers 17 consist, for example, of a tapered surface with a linear cross section and a convex curved surface with a curved cross section (e.g., an arc) that smoothly connects the tapered surface with the outer peripheral surface 15 and both end faces 16.
  • a pair of roller guide surfaces 6 of each track groove 5 of the outer joint member 2 are flat surfaces parallel to each other.
  • a pair of guide surfaces 7 is provided on both sides of each roller guide surface 6 in the width direction (Y direction).
  • the guide surfaces 7 rise from both widthwise ends of the roller guide surface 6 in a direction approaching the axis Y of the leg shaft 32.
  • the shapes of the roller guide surfaces 6 and guide surfaces 7 follow the shapes of the outer peripheral surface 15 and chamfer 17 of the outer ring 11. Specifically, in the cross section shown in Figure 2, the roller guide surfaces 6 and the outer peripheral surface 15 of the outer ring 11 are parallel, and the distance between the pair of opposing roller guide surfaces 6 is slightly larger than the diameter of the outer peripheral surface 15 of the outer ring 11.
  • the guide surfaces 7 are generally parallel to the chamfers 17 of the outer ring 11 and consist, for example, of an inclined surface with a linear cross section and a concave surface with a curved cross section (e.g., an arc) that smoothly connects the inclined surface and the roller guideway 6.
  • the distance in the Y direction between the pair of guide surfaces 7 provided on both sides of the roller guideway 6 in the width direction is slightly larger than the distance in the Y direction between the pair of chamfers 17 provided on both sides of the outer peripheral surface 15 of the outer ring 11 in the width direction. This creates a small gap in the Y direction between the guide surfaces 7 and the chamfers 17 of the outer ring 11.
  • the outer peripheral surface 15 of the outer ring 11 is pressed against the roller guideway 6 on the left side of the figure.
  • the roller guideway 6 is a flat surface and the outer peripheral surface 15 of the outer ring 11 is a cylindrical surface, so they press against each other via a linear contact portion. This corrects the posture of the outer ring 11 so that the outer peripheral surface 15 of the outer ring 11 is parallel to the roller guideway 6, thereby suppressing left-right tilt of the outer ring 11 (see Figure 17).
  • the initial gap between the outer ring 11 and the roller guideway 6 and the shape of the guide surface 7 are designed so that when torque is applied to the tripod member 3, the outer ring 11 comes into contact with the roller guideway 6 on the torque-loaded side, but does not come into contact with the roller guideway 6 on the non-torque-loaded side or the guide surfaces 7 on both sides of it in the width direction.
  • the inner peripheral surface 18 of the inner ring 12 is a cylindrical surface parallel to the axial direction Y of the trunnion, and this cylindrical inner peripheral surface 18 is fitted with a clearance fit onto the outer peripheral surface 33 of the trunnion 32.
  • the outer peripheral surface 33 of the trunnion 32 has a convex curve that bulges out on both sides in the torque transmission direction X.
  • the convex curve in each longitudinal cross-section of the outer peripheral surface 33 of the trunnion 32 is formed by an arc 33a with a curvature radius R.
  • the curvature radius R of the arc 33a is greater than half the maximum diameter dimension (referred to as the journal diameter DJ) of the outer peripheral surface 33 of the trunnion 32 (R > DJ/2).
  • the apex (X-direction end) of the arc 33a on the outer peripheral surface of the trunnion 32 comes into contact with the cylindrical inner peripheral surface 18 of the inner ring 12, forming a torque transmission section.
  • the gap between the outer peripheral surface 33 of the trunnion 32 and the inner peripheral surface 18 of the inner ring 12 gradually increases from the apex of the arc 33a to both sides in the Y direction.
  • the curvature radius R of the arc 33a that appears in the longitudinal cross-section is referred to as the axial curvature radius R.
  • the center of curvature of arc 33a is located on a straight line in the X direction passing through the intersection P of the axis of trunnion 32 and the PCR (hereinafter referred to as the trunnion center), offset by a distance F from the trunnion center P.
  • the outer peripheral surface 33 of the trunnion 32 has a convex curve that bulges on both sides in the torque transmission direction X.
  • the convex curve in the cross section passing through the maximum diameter portion of the outer peripheral surface of the trunnion 32 is formed by an arc 33b with a curvature radius r.
  • the curvature radius r of arc 33b is smaller than half the journal diameter DJ of the trunnion 32 (r ⁇ DJ/2).
  • the arc 33b of the outer peripheral surface of the trunnion 32 contacts the cylindrical inner peripheral surface 18 of the inner ring 12 at its apex (X-direction end), forming a torque transmission section.
  • the arc 33b becomes more distant from the inner peripheral surface 18 of the inner ring 12 as it moves from the apex of the arc 33b to both sides in the Z direction.
  • the outer peripheral surface 33 of the trunnion 32 and the inner peripheral surface 18 of the inner ring 12 contact each other in the X direction, and a gap is provided between them in the Z direction.
  • the radius of curvature r of the arc 33b will be referred to as the circumferential radius of curvature r.
  • the circumferential radius of curvature r is smaller than the axial radius of curvature R (r ⁇ R).
  • the center of curvature of arc 33b in a cross section passing through the maximum diameter portion of trunnion 32 is offset a distance E from trunnion center P on a straight line in the X direction passing through trunnion center P. Furthermore, even in cross sections of trunnion 32 that are located away in the Y direction from a cross section passing through the maximum diameter portion of trunnion 32, the convexly curved arc has a constant radius of curvature.
  • the radius of curvature of the arc is smaller than the radius of curvature r of arc 33b in the cross section passing through the maximum diameter portion of trunnion 32, and the radius of curvature of the arc decreases the further away from the cross section passing through the maximum diameter portion.
  • a pair of recesses 33c are provided on both ends of the outer peripheral surface 33 of the trunnion 32 in the joint axis direction Z, with the contour recessed in the axial direction of the trunnion 32.
  • the recesses 33c are provided as flat surfaces 33c perpendicular to the Z direction.
  • the volume of the gap G (see Figure 4) in the joint axial direction Z between the recess 33c and the inner peripheral surface 18 of the inner ring 12 becomes larger than when the recess 33c is not provided.
  • the weight of the tripod member 3 can be reduced.
  • the lubrication between the outer peripheral surface 33 of the trunnion 32 and the inner peripheral surface 18 of the inner ring 12 can be improved.
  • the outer peripheral surface 33 of the trunnion 32 has an aspherical shape with different axial and circumferential curvature radii R and r. Because the inner peripheral surface 18 of the inner ring 12 is cylindrical and the longitudinal and transverse cross sections of the outer peripheral surface of the trunnion 32 have convex curves, the inner ring 12 is able to oscillate relative to the trunnion 32. As described above, the inner ring 12 and outer ring 11 are assembled in a manner that allows relative rotation via the needle rollers 13, so the outer ring 11 can oscillate integrally with the inner ring 12 relative to the trunnion 32. In other words, as shown in Figure 5, the axes of the outer ring 11 and inner ring 12 can tilt relative to the axis of the trunnion 32 within a plane that includes the axis of the trunnion 32.
  • a contact ellipse Q having a major axis 2a and a minor axis 2b, as shown in Figure 6, is formed at the contact point between the inner peripheral surface of the inner ring 12 in the torque load direction and the outer peripheral surface 33 of the trunnion 32.
  • the contact ellipse Q resembles a circle with a small major axis/minor axis ratio a/b.
  • the inventors of the present application have considered the fact that the shape of the contact ellipse changes depending on the values of the axial radius of curvature R and the circumferential radius of curvature r, which in turn affects the durability of the trunnion 32 and also makes it necessary to improve the NVH characteristics, and have therefore carried out the following verification to determine the optimal ranges for the values of the axial radius of curvature R and the circumferential radius of curvature r.
  • Tsd torque is the substantial maximum torque that can be applied to a tripod constant velocity universal joint mounted on a vehicle. Specifically, Tsd torque is 0.3 times the minimum static torsional torque at which the shaft 8 connected to the tripod member 3 will suffer torsional fracture.
  • the play in the circumferential direction of the joint between the inner ring 12 and the trunnion 32 increases, deteriorating the NVH characteristics. This phenomenon is explained in detail below.
  • a lateral tilt angle ⁇ occurs in the trunnion 32, as shown in Figure 8.
  • the lateral tilt angle ⁇ is expressed by the following equation (1).
  • O is the center of the tripod member 3
  • P is the trunnion center
  • O' is the point of contact when a tangent is drawn from P to a circle with a whirl radius e.
  • the whirling radius e can be expressed by the following equation (3) using the PCR and the operating angle ⁇ .
  • equation (3) By substituting equation (3) into equation (2), equation (5) can be obtained via equation (4) below.
  • DJ' 2(R - F cos ⁇ ) holds.
  • journal clearance S is too small, when the constant velocity universal joint assumes a high operating angle and the left/right tilt angle ⁇ of the trunnion 32 increases, the journal clearance S will become negative, causing interference between the inner ring 12 and the trunnion 32, which could result in noise and vibration, leading to a deterioration in NVH characteristics, or even early damage.
  • the minimum value of the journal gap S is preferably 0.15% or less of DJ. Therefore, from the formula (8), (2R-DJ)(1-cos ⁇ ) ⁇ DJ ⁇ 0.15% 2R-DJ ⁇ (0.0015 ⁇ DJ)/(2.20 ⁇ 10-3 ) 2R-DJ ⁇ 0.68 ⁇ DJ R ⁇ DJ ⁇ 0.84 This becomes:
  • ⁇ 18°
  • the plotted values will vary slightly if the value of R is different, but the same tendency as in Figure 12 is obtained.
  • the convex curves in the longitudinal and transverse cross sections of the outer peripheral surface of the trunnion 32 are both formed as arcs, but the convex curves are not limited to arcs.
  • the convex curve in the longitudinal cross section of the outer peripheral surface of the trunnion 32 may be formed as a non-arc curve such as an ellipse.
  • the convex curve becomes a non-arc, and therefore the radius of curvature of the pseudo-arc of the convex curve is treated as the axial radius of curvature R.
  • the convex curve in the cross section of the outer circumferential surface of the trunnion 32 may be configured as a non-circular curve such as an ellipse.
  • the convex curve in the torque transmission portion of the convex curve (ellipse) in the cross section passing through the maximum diameter portion of the outer circumferential surface of the trunnion 32, the convex curve becomes a non-circular curve, and therefore the radius of curvature of the pseudo-arc of the convex curve is treated as the circumferential radius of curvature r.
  • the convex curves in both the longitudinal and cross sections of the outer circumferential surface of the trunnion can also be configured as non-circular curves such as an ellipse.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

インナリング１２は円筒面状内周面１８を有する。脚軸３２の外周面３３は、脚軸３２の軸線を含む縦断面及び脚軸の軸線と直交する横断面のそれぞれにおいて、トルク伝達方向両側に膨出した凸曲線を有する。脚軸３２の外周面３３の横断面における凸曲線は、トルク伝達部から継手軸方向両側に行くほどインナリング１２の円筒面状内周面１８から離反させる。脚軸３２の縦断面における凸曲線のうち、トルク伝達部の曲率半径Ｒは、脚軸の横断面における凸曲線のうち、トルク伝達部の曲率半径ｒよりも大きくする。脚軸３２のジャーナル径をＤＪとして、脚軸３２の縦断面における凸曲線のうち、トルク伝達部の曲率半径ＲをＲ≧ＤＪ×０．６２とし、脚軸３２の横断面における凸曲線のうち、トルク伝達部の曲率半径ｒをｒ≧ＤＪ×０．４２とする。

Description

トリポード型等速自在継手
　本発明は、トリポード型等速自在継手に関する。
　自動車の動力伝達系で使用されるドライブシャフトにおいては、インボード側（車幅方向の中央側）に摺動式等速自在継手を設け、アウトボード側（車幅方向の外側）に固定式等速自在継手を設ける場合が多い。ここでいう摺動式等速自在継手は、二軸間の角度変位および軸方向相対移動の双方を許容するものであり、固定式等速自在継手は、二軸間での角度変位を許容するが、二軸間の軸方向相対移動は許容しないものである。
　摺動式等速自在継手としてトリポード型等速自在継手が公知である。このトリポード型等速自在継手としては、シングルローラタイプとダブルローラタイプとが存在する。シングルローラタイプのトリポード型等速自在継手は、外側継手部材のトラック溝に挿入されるローラを、トリポード部材の脚軸に複数の針状ころを介して回転可能に取り付けたものである。ダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手は、図１３及び１４に示すように、外側継手部材１０２のトラック溝１０５内に配されるローラ１１１と、トリポード部材１０３の脚軸１３２に外嵌してローラ１１１を回転自在に支持するインナリング１１２とを備えるものである（例えば、下記の特許文献１参照）。
　ダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手では、図１５に示すように、脚軸１３２の横断面（脚軸の軸線と直交する断面）を楕円形状とすると共に、図１３に示すように、インナリング１１２の内周面を断面凸円弧形状としている。これにより、図１６に示すように、ローラ１１１を脚軸１３２に対して揺動させることが可能となるため、シングルローラタイプに比べ、誘起スラスト（継手内部での部品間の摩擦により誘起される軸力）とスライド抵抗を低減できるという利点を有する。
　また、ダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手の他例として特許文献２に記載されたものが知られている。このトリポード型等速自在継手は、図１９及び図２０に示すように、トリポード部材２３０の脚軸２２６の外周面が球状とされ、この球状外周面にホルダ２３６の円筒面状内周面が嵌合している。また、ローラ案内面２２４が平坦面とされ、これと摺接するローラ２２２の外周面が円筒面とされる。
　このトリポード型等速自在継手では、以下の作用によりローラの傾きを規制している。
・ホルダ２３４の継手外径側の端面２３６がトラック溝の平面部２２０に当接して、ローラ２２２の傾きを規制する第１の作用。
・ローラ２２２がローラ案内面２２４に沿って、脚軸２２６の軸線方向（図１９のＨ方向）に摺動変位することにより、ローラ２２２の傾きを規制する第２の作用。
・ローラ案内面２２４の継手内径側の端部に形成された膨出部２２８にローラ２２２が接触しながら転動することにより、ローラ２２２の傾きを規制する第３の作用。
特開２０００－３２０５６３号公報 特許第２９５７１２１号公報
　特許文献１に記載のトリポード型等速自在継手では、図１４に示すように、ローラ１１１の外周面１１５が円弧状の母線を有する凸曲面であり、これと接触するローラ案内面１０６は、ローラ１１１の外周面１１５の形状に倣った断面凹形状（ゴシックアーチ形状）を有し、これらがアンギュラコンタクトをなしている。そのため、構造上、等速自在継手が作動角を取った状態で回転する際に、図１７に示すような継手軸方向と直交する断面で、ローラ１１１及びインナリング１１２を含むローラユニット１０４が矢印Ｂ方向に傾く現象（以下、「左右傾き」と言う。）や、図１８に示すような継手軸方向と平行な断面で、ローラユニット１０４が矢印Ｃ方向に傾く現象（以下、「前後傾き」と言う。）が発生する。ローラユニット１０４に左右傾きや前後傾きが発生すると、ローラ１１１とローラ案内面１０６との接触部における転がり摺動抵抗や、ローラユニット１０４の脚軸３２に対する回転抵抗が大きくなる。さらに、ローラユニット１０４内の針状ころ１１７がローラ案内面１０６に対し、外側継手部材１０２の軸線方向に転がることができなくなるため、摺動抵抗が増加する。これらの要因が著しい場合、誘起スラストやスライド抵抗が大きくなり、等速自在継手のＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ，Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）特性が悪化するという問題がある。
　また、上記のトリポード型等速自在継手では、脚軸１３２の横断面が楕円形状であり、且つ、インナリング１１２の内周面が断面凸円弧形状であるため、インナリング１１２と脚軸１３２との接触が略点接触となり、脚軸１３２の動きに伴ってローラユニット１０４を傾かせるように作用する摩擦モーメントを抑制できる。また、継手が作動角を取ったときでも、脚軸１３２が、インナリング１１２の幅方向（脚軸１３２の軸線方向）中央部と接触するため、左右傾きを抑制する構造になっている。しかし、継手が大きな角度を取ったとき、脚軸１３２の横断面が楕円形であることで、ローラユニット１０４に前後傾き（図１８参照）を発生させる力が生じる。また、脚軸１３２とインナリング１１２との接触面積が小さいため、極めて厳しい車両使用条件などによる高トルク負荷時などにおいて両者の接触面の面圧が大きくなり、脚軸１３２の耐久性への影響が懸念される。
　また、特許文献２に示されたトリポード型等速自在継手では、図１９に示すように、ホルダ２３４の内周面が円筒面であり、脚軸２２６の外周面が球状を成しているため、トルク負荷時には、ホルダ２３４の内周面と脚軸２２６との接触部Ｑ’（接触楕円：図２０中の散点領域）が、長軸方向に長大な細長楕円形状を呈する。そのため、継手が作動角を取ったとき、上記の接触部Ｑ’に、脚軸２２６の動きに伴ってローラ２２２を傾かせるように作用する摩擦モーメントが発生しやすい。このため、上記の第１～３の作用を奏するような構造を有していても、ローラ２２２の前後傾きは生じ易く、ローラ２２２と膨出部２２８やトラック溝平坦部２２０との接触により生じる摺動抵抗が増大する。
　そこで、本発明は、脚軸とインナリングとの接触面圧の低減を通じ、脚軸の耐久性を向上させたトリポード型等速自在継手を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明は、継手軸方向に延びる三本のトラック溝が内周面に形成され、各トラック溝に、継手円周方向に対向する一対のローラ案内面が設けられた外側継手部材と、前記外側継手部材の内周に配され、前記トラック溝に向けて継手半径方向に突出した三つの脚軸を有するトリポード部材と、前記脚軸の外周に配されたローラ、及び、前記ローラと前記脚軸との間に配されたインナリングを有し、前記脚軸に回転可能且つ揺動可能な状態で支持されると共に前記トラック溝に収容される三つのローラユニットとを備え、前記脚軸と前記インナリングとの間でトルク伝達がなされるトリポード型等速自在継手において、前記インナリングが円筒面状内周面を有し、前記脚軸の外周面が、前記脚軸の軸線を含む縦断面及び前記脚軸の軸線と直交する横断面のそれぞれにおいて、トルク伝達方向両側に膨出した凸曲線を有し、前記脚軸の外周面の前記横断面における凸曲線が、トルク伝達部から継手軸方向両側に行くほど前記インナリングの円筒面状内周面から離反し、前記脚軸の前記縦断面における凸曲線のうち、トルク伝達部の曲率半径Ｒが、前記脚軸の前記横断面における凸曲線のうち、前記トルク伝達部の曲率半径ｒよりも大きく、前記脚軸のジャーナル径をＤＪとして、前記脚軸の前記縦断面における凸曲線のうち、前記トルク伝達部の曲率半径Ｒが、Ｒ≧ＤＪ×０．６２であり、かつ前記脚軸の前記横断面における凸曲線のうち、前記トルク伝達部の曲率半径ｒが、ｒ≧ＤＪ×０．４２であることを特徴とする。
　このように、脚軸の縦断面における凸曲線のうち、トルク伝達部の曲率半径ＲをＲ≧ＤＪ×０．６２に設定し、脚軸の横断面における凸曲線のうち、トルク伝達部の曲率半径ｒをｒ≧ＤＪ×０．４２に設定することにより、脚軸とインナリングとの接触面圧を低減して脚軸の耐久性の向上を図ることができる。
　このトリポード型等速自在継手では、ｒ≦ＤＪ×０．４８に設定するのが好ましい。
　これにより、作動角を取った際に、脚軸とインナリングの接触部で接触楕円の長径が過度に大きくなる事態を防止できる。そのため、ローラおよびインナリングを傾かせようとする力（モーメント）を小さくし、ＮＶＨ特性の向上を図ることができる。
　このトリポード型等速自在継手では、Ｒ≦ＤＪ×０．８４に設定するのが好ましい。
　これにより、脚軸とインナリングの間のジャーナル隙間が過度に大きくなる事態を防止できる。そのため、脚軸とインナリングの間の継手円周方向のガタを抑制し、ＮＶＨ特性の向上を図ることができる。
　このトリポード型等速自在継手は、ローラが円筒面状外周面を有し、各トラック溝の一対のローラ案内面を、互いに平行な平坦面とするように構成するのが望ましい。
　これにより、トルク負荷時に、平坦なローラ案内面とローラの円筒状外周面とが直線状の接触部を介して互いに押し付け合うため、ローラの左右傾き（図１７参照）を抑制できる。
　さらに、ローラ案内面の幅方向両側に、ローラにその軸心方向両側から当接可能な一対のガイド面を設けるのが好ましい。
　これにより、ローラの左右傾きをより確実に防止することが可能となる。
　以上のように、本発明に係るトリポード型等速自在継手によれば、脚軸とインナリングとの接触面圧を低減し、脚軸の耐久性を向上させることができる。
ダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手を示す継手軸方向の断面図である。 図１のＫ－Ｋ線における断面図である。 ローラカセットの縦断面図である。 図１のＬ－Ｌ線における断面図である。 図１のトリポード型等速自在継手（図１）が作動角を取った状態を表す断面図である。 接触楕円の形態を示す図である。 トリポード部材の側面図（一部断面図）である。 脚軸とインナリング間の左右傾き角を示す要部断面図である。 図８の要部拡大断面図である。 ジャーナル径と左右傾き角の関係を示す要部断面図である。 軸方向曲率半径Ｒ、左右傾き角α、振れ回り半径ｅ、およびＰＣＲの関係を説明する図である。 左右傾き角α、振れ回り半径ｅ、およびＰＣＲの関係を説明する図である。 ｒ／ＤＪと接触楕円長径との関係を示すグラフである。 従来のトリポード型等速自在継手の継手軸方向の断面図である。 図１３のＫ－Ｋ線における断面図である。 図１３のＬ－Ｌ線における断面図である。 図１３のトリポード型等速自在継手が作動角をとった状態を表す断面図である。 図１３のトリポード型等速自在継手の継手軸方向と直交する断面図であり、ローラユニットの左右傾きが生じている状態を示す。 図１３のトリポード型等速自在継手の継手軸方向の断面図であり、ローラユニットの前後傾きが生じている状態を示す。 従来の他のトリポード型等速自在継手の継手軸方向と直交する方向の断面図である。 図１９のトリポード型等速自在継手のトリポード部材の側面図（一部断面図）である。
　以下、本発明のトリポード型等速自在継手の一実施形態を、図１～１２に基づいて説明する。
　図１～図４に示す本実施形態のトリポード型等速自在継手１はダブルローラタイプである。なお、以下の説明において、作動角を０°の状態とした時のトリポード型等速自在継手の軸線方向を「継手軸方向」と言い、このときの軸線を中心とした円周方向及び半径方向をそれぞれ「継手円周方向」及び「継手半径方向」と言う。
　図１及び図２に示すように、このトリポード型等速自在継手１は、外側継手部材２と、内側継手部材としてのトリポード部材３と、トルク伝達部材としてのローラユニット４とを備える。
　外側継手部材２は、継手軸方向一端が開口し他端が閉塞されたカップ状をなしている（図１参照）。外側継手部材２の内周面には、継手軸方向に延びる３本の直線状トラック溝５が継手円周方向で等間隔に形成される（図２参照）。各トラック溝５には、継手円周方向に対向して配置された一対のローラ案内面６が形成されている。各ローラ案内面６は、継手軸方向に延びている。外側継手部材２の内部には、トリポード部材３とローラユニット４が収容されている。
　トリポード部材３は、中心孔３０を有する胴部３１（トラニオン胴部）と、胴部３１の外周面の継手円周方向の三等分位置から継手半径方向に突出する３本の脚軸３２（トラニオンジャーナル）とを一体に有する。胴部３１の中心孔３０に形成された雌スプラインに、シャフト８に形成された雄スプラインを嵌合させ、止め輪等によりこれらを継手軸方向に固定することで、トリポード部材３とシャフト８とがトルク伝達可能に結合される。
　ローラユニット４は、トリポード部材３の各脚軸３２の外周に設けられ、それぞれ外側継手部材２のトラック溝５に収容されている。ローラユニット４は、脚軸３２の軸線を中心とした円環状のローラであるアウタリング１１と、アウタリング１１の内周に配置されて脚軸３２に外嵌された円環状のインナリング１２と、アウタリング１１とインナリング１２との間に介在された転動体１３とを備える。本実施形態では、転動体１３の一例として、保持器のない総ころ状態の多数の針状ころが使用されている。針状ころ１３は、アウタリング１１の円筒状内周面を外側軌道面とし、インナリング１２の円筒状外周面を内側軌道面として、これらの外側軌道面と内側軌道面の間に転動自在に配置される。アウタリング１１、インナリング１２、および針状ころ１３からなるローラユニット４は、一対のスナップリング１４により、自然には分解しない構造となっている。
　以下、ローラ案内面６とアウタリング１１の外周面１５の形状について、図１～図４を用いて詳しく説明する。尚、図３及び図４では、継手軸方向をＺ方向、脚軸３２の軸線方向をＹ方向、継手軸方向Ｚ及び脚軸軸線方向Ｙの双方と直交するトルク伝達方向をＸ方向として示している。
　アウタリング１１の外周面１５は、脚軸３２の軸線を中心とした円筒面とされる。アウタリング１１の、自身の軸心方向両側の端面１６は、自身の軸心と直交する平坦面とされる（図３参照）。アウタリング１１の外周面１５と両端面１６とは、面取り１７を介して連続される。面取り１７は、例えば、断面直線状のテーパ面と、テーパ面と外周面１５及び両端面１６を滑らかに連続させる断面曲線状（例えば、円弧状）の凸曲面とからなる。
　外側継手部材２の各トラック溝５の一対のローラ案内面６は、互いに平行な平坦面とされる。各ローラ案内面６の幅方向（Ｙ方向）の両側には、一対のガイド面７が設けられる。ガイド面７は、ローラ案内面６の幅方向両端から、脚軸３２の軸線Ｙに接近する方向に立ち上がっている。ローラ案内面６及びガイド面７の形状は、アウタリング１１の外周面１５及び面取り１７の形状に倣っている。具体的に、図２に示す断面において、ローラ案内面６とアウタリング１１の外周面１５とが平行であり、対向する一対のローラ案内面６の間隔がアウタリング１１の外周面１５の直径よりも僅かに大きい。これにより、ローラ案内面６とアウタリング１１の外周面１５との間にＸ方向の僅かな隙間が形成される。また、ガイド面７は、アウタリング１１の面取り１７と略平行であり、例えば、断面直線状の傾斜面と、傾斜面とローラ案内面６とを滑らかに連続する断面曲線状（例えば、円弧状）の凹曲面とからなる。ローラ案内面６の幅方向両側に設けられた一対のガイド面７のＹ方向の間隔は、アウタリング１１の外周面１５の幅方向両側に設けられた一対の面取り１７のＹ方向の間隔よりも僅かに大きい。これにより、ガイド面７とアウタリング１１の面取り１７との間にＹ方向の僅かな隙間が形成される。
　外側継手部材２に図２の矢印Ｔ方向のトルクが加わると、図中左側のローラ案内面６にアウタリング１１の外周面１５が押し付けられる。本実施形態では、上記のように、ローラ案内面６が平坦面であり、アウタリング１１の外周面１５が円筒面であるため、これらが直線状の接触部を介して互いに押し付け合う。これにより、アウタリング１１の外周面１５がローラ案内面６と平行になるように、アウタリング１１の姿勢が矯正されるため、アウタリング１１の左右傾き（図１７参照）を抑制できる。また、アウタリング１１の面取り１７にガイド面７がＹ方向から当接することで、アウタリング１１の前後傾き（図１８参照）が規制されると共に、アウタリング１１の左右傾きがより一層抑制される。
　上記のように外側継手部材２に図２の矢印Ｔ方向のトルクが加わると、図中左側のローラ案内面６（以下、「トルク負荷側のローラ案内面６」と言う。）にアウタリング１１の外周面１５が押し付けられる一方で、図中右側のローラ案内面６（以下、「トルク非負荷側のローラ案内面６」と言う。）及びその幅方向両側のガイド面７と、アウタリング１１の外周面１５及び面取り１７との間に隙間が形成される。このとき、ローラユニット４が傾いて、トルク非負荷側のローラ案内面６やガイド面７にアウタリング１１の外周面１５や面取り１７が接触すると、アウタリング１１の回転抵抗が増大する。
　そこで、本実施形態では、トリポード部材３にトルクが加わったときに、アウタリング１１が、トルク負荷側のローラ案内面６と接触する一方で、トルク非負荷側のローラ案内面６及びその幅方向両側のガイド面７と接触しないように、アウタリング１１とローラ案内面６との間の初期隙間や、ガイド面７の形状等が設計される。
　次に、インナリング１２の内周面１８及び脚軸３２の外周面３３の形状について、図３及び図４を用いて詳しく説明する。
　インナリング１２の内周面１８は、脚軸軸線方向Ｙと平行な円筒面とされ、この円筒面状の内周面１８が、脚軸３２の外周面３３と隙間嵌めで嵌合している。
　図３に示すように、脚軸３２の自身の軸線を含む任意の縦断面図において、脚軸３２の外周面３３は、トルク伝達方向Ｘの両側に膨出した凸曲線を有する。図示例では、脚軸３２の外周面３３の各縦断面における凸曲線が、曲率半径Ｒの円弧３３ａで構成される。円弧３３ａの曲率半径Ｒは、脚軸３２の外周面３３の最大直径寸法（ジャーナル径ＤＪと呼ぶ）の半分よりも大きい（Ｒ＞ＤＪ／２）。これにより、トルク負荷側では、脚軸３２の外周面の円弧３３ａの頂部（Ｘ方向端部）がインナリング１２の円筒面状内周面１８と接触し、トルク伝達部を構成する。円弧３３ａの頂部からＹ方向両側に行くにつれて、脚軸３２の外周面３３とインナリング１２の内周面１８との間の隙間が徐々に大きくなっている。以下の説明では、縦断面に現れる円弧３３ａの曲率半径Ｒを軸方向曲率半径Ｒと呼ぶ。
　図３に示す縦断面においては、円弧３３ａの曲率中心は、脚軸３２の軸線とＰＣＲの交点Ｐ（以下、脚軸中心と呼ぶ）を通るＸ方向の直線上で、脚軸中心Ｐから距離Ｆだけオフセットされた位置にある。
　図４に示す脚軸３２の自身の軸線と直交する方向の横断面において、脚軸３２の外周面３３は、トルク伝達方向Ｘの両側に膨出した凸曲線を有する。図示例では、脚軸３２の外周面の最大径部を通る横断面における凸曲線が、曲率半径ｒの円弧３３ｂで構成される。円弧３３ｂの曲率半径ｒは、脚軸３２のジャーナル径ＤＪの半分よりも小さい（ｒ＜ＤＪ／２）。従って、トルク負荷側では、脚軸３２の外周面の円弧３３ｂが、その頂部（Ｘ方向端部）でインナリング１２の円筒面状内周面１８と接触し、トルク伝達部を構成する。円弧３３ｂの頂部からＺ方向両側に行くほど、インナリング１２の内周面１８から離反している。これにより、脚軸３２の外周面３３とインナリング１２の内周面１８とは、Ｘ方向で接触し、且つ、Ｚ方向ではこれらの間に隙間が設けられる。以下の説明では、円弧３３ｂの曲率半径ｒを周方向曲率半径ｒと呼ぶ。周方向曲率半径ｒは軸方向曲率半径Ｒよりも小さい（ｒ＜Ｒ）。
　図４に示すように、脚軸３２の最大径部を通る横断面における円弧３３ｂの曲率中心は、脚軸中心Ｐを通るＸ方向の直線上で、脚軸中心Ｐから距離Ｅだけオフセットされた位置にある。なお、脚軸３２の横断面のうち、脚軸３２の最大径部を通る横断面からＹ方向に離れた位置にある横断面でも凸曲線の円弧は一定の曲率半径を有する。但し、当該円弧の曲率半径は、脚軸３２の最大径部を通る横断面の円弧３３ｂの曲率半径ｒよりも小さく、最大径部を通る横断面から離れるほど当該円弧の曲率半径が小さくなる。
　脚軸３２の外周面３３のうち、継手軸方向Ｚの両端には、輪郭を脚軸３２の軸線方向に後退させた一組の逃げ部３３ｃが設けられる。本実施形態では、逃げ部３３ｃとして、Ｚ方向と直交する平坦面３３ｃを設けた場合を例示している。
　このように脚軸３２の外周面３３に逃げ部３３ｃを設けると、逃げ部３３ｃとインナリング１２の内周面１８との間の継手軸方向Ｚの隙間Ｇ（図４参照）の容積が、逃げ部３３ｃを設けない場合に比べて大きくなる。このように脚軸３２の外周面３３に逃げ部３３ｃを設けることで、トリポード部材３の軽量化を達成できる。また、隙間Ｇに潤沢なグリースを保持することが可能となるため、脚軸３２の外周面３３とインナリング１２の内周面１８の間の潤滑性の向上を図ることができる。
　以上に述べたトリポード部材３は、鍛造、胴部３１の端面の旋削、熱処理、および脚軸３２の外周面３３の研削、の各工程を順次経ることで製作される。外周面３３の研削工程では、逃げ部３３ｃは研削されない。そのため、逃げ部３３ｃは鍛造されたままの面として製品に残る。
　以上のように、脚軸３２の外周面３３は、軸方向曲率半径Ｒと、周方向曲率半径ｒとが異なる非球面形状を成している。インナリング１２の内周面１８が円筒面であり、且つ、脚軸３２の外周面の縦断面及び横断面が凸曲線を有することにより、インナリング１２は、脚軸３２に対して揺動可能となる。上述のとおりインナリング１２とアウタリング１１が針状ころ１３を介して相対回転自在なアセンブリとされているため、アウタリング１１はインナリング１２と一体となって脚軸３２に対して揺動可能である。つまり、図５に示すように、脚軸３２の軸線を含む平面内で、アウタリング１１およびインナリング１２の軸線は脚軸３２の軸線に対して傾くことができる。
　トリポード型等速自在継手１が作動角をとって回転すると、外側継手部材２の軸線に対してトリポード部材３の軸線は傾斜するが、ローラユニット４が揺動可能であるため、アウタリング１１とローラ案内面６とが斜交した状態になることを回避することができる。これにより、アウタリング１１がローラ案内面６に対して水平に転動するので、誘起スラストやスライド抵抗の低減を図ることができ、トリポード型等速自在継手１の低振動化を実現することができる。
　以上の構成を有するトリポード型等速自在継手では、トルク負荷方向のインナリング１２の内周面と脚軸３２の外周面３３の接触部で、図６に示すような長径２ａおよび短径２ｂを有する接触楕円Ｑが形成される。図７に示すように、差動角０°の状態では、接触楕円Ｑは長径短径比ａ／ｂが小さい円に近い形態となる。これに対し、トリポード型等速自在継手が作動角をとると、接触楕円Ｑの長軸が作動角に応じて傾き、かつ長軸が長くなって長径短径比ａ／ｂが大きくなる（作動角をとった時の接触楕円をＱ１、Ｑ２で表す）。
  本願発明者は、軸方向曲率半径Ｒと周方向曲率半径ｒの値により接触楕円の形態が変化し、これに起因して脚軸３２の耐久性が影響を受けること、さらにはＮＶＨ特性の改善も必要になること、を考慮し、軸方向曲率半径Ｒと周方向曲率半径ｒの値の最適範囲について以下の検証を行った。
[軸方向曲率半径Ｒについての検証]
　軸方向曲率半径Ｒを大きくするほど接触楕円の短径２ｂが大きくなり、接触楕円の面圧が低下する。面圧の低下は脚軸３２の耐久性を向上させる上では好都合となる。脚軸３２の耐久性を確保するためには、接触楕円Ｑにおける最大面圧が４．０ＧＰａ未満となることが望まれる。最大面圧は作動角θが０°の時に生じる。この観点から演算すると、軸方向曲率半径Ｒは、Ｒ≧ＤＪ×０．６２とするのが好ましい。
　以上の計算は、作動角θを０°とし、かつ負荷トルクをＴｓｄトルクとして行っている。Ｔｓｄトルクは、車両に搭載されたトリポード型等速自在継手に負荷される実質的な最大トルクである。具体的には、トリポード部材３に連結されるシャフト８が捩り破断を起こす最小の静的捩りトルクの０．３倍の値がＴｓｄトルクとなる。
　その一方で、軸方向曲率半径Ｒが大きすぎると、継手が大作動角をとるために必要となるジャーナル隙間Ｓが大きくなる。ジャーナル隙間Ｓは、図３に示すインナリング１２の内径寸法Ｄからジャーナル径ＤＪを減じた値を意味する（Ｓ＝Ｄ－ＤＪ）。ジャーナル隙間Ｓが大きくなることで、インナリング１２と脚軸３２の間の継手円周方向のガタが増加し、ＮＶＨ特性が悪化する。以下、この現象を詳細に説明する。
　継手が作動角θをとると、図８に示すように、脚軸３２に左右傾き角αが生じる。図１０、図１１Ａおよび図１１Ｂより、左右傾き角αは以下の式（１）で表される。Ｏはトリポード部材３の中心であり、Ｐは脚軸中心であり、Ｏ’はＰから振れ回り半径ｅの円に接線を引いた時の接点である。
 
　式（１）におけるＰＯは、脚軸中心Ｐとトリポード部材３の中心とを結ぶ線分の長さを示し、ＯＯ’はトリポード部材３の中心Ｏと接点Ｏ’とを結ぶ線分の長さを示す。線分ＰＯはＰＣＲであり、線分ＯＯ’は振れ回り半径ｅである。従って、式（１）は下記の式（２）に置き換えることができる。
 
　振れ回り半径ｅは、ＰＣＲと作動角θを用いて、次の式（３）で表すことができる。式（３）を式（２）に代入すれば、下記の式（４）を経て式（５）が得られる。
 
 
 
　次に図１０に示すように、脚軸３２が左右傾き角αで傾いた時の脚軸３２の最大外径寸法ＤＪ’（図９参照）の算出方法を説明する。図１０において、脚軸３２の縦断面における凸曲線の曲率中心をＡ、Ａ’とし、各曲率中心Ａ、Ａ’から水平方向に直線を引いた時の凸曲線の円弧との交点をＣ、Ｃ’とした場合、Ｃ、Ｃ’間寸法は最大外径寸法ＤＪ’となる（ＤＪ’＝ＣＣ’）。脚軸中心Ｐから線分ＡＣに下した垂線との交点をＰ’とすると、次の式が成り立つ。
　ＤＪ’／２＝ＡＣ－ＡＰ’＝Ｒ－Ｆｃｏｓα
　従って、ＤＪ’＝２（Ｒ－Ｆｃｏｓα）が成り立つ。
　ジャーナル径ＤＪは２（Ｒ－Ｆ）で表され、ジャーナル隙間ＳはＳ＝ＤＪ’－ＤＪで表されるから、ジャーナル隙間Ｓは、
　Ｓ＝ＤＪ’－ＤＪ
　　＝２（Ｒ－Ｆｃｏｓα）－２（Ｒ－Ｆ）
　　＝２Ｆ（１－ｃｏｓα）
より求めることができる。
　従って、軸方向曲率半径Ｒを有する円弧部３３ａの曲率中心のオフセット量をＦ（図３参照）とし、脚軸３２の左右傾き角をαとすると、トリポード型等速自在継手が作動角θをとるのに必要なジャーナル隙間Ｓは、以下の式（６）および式（７）から算出することができる。
 
　
 
　ジャーナル隙間Ｓが過少の場合、等速自在継手が高作動角をとって脚軸３２の左右傾き角αが大きくなった際に、ジャーナル隙間Ｓが負の値となり、インナリング１２と脚軸３２が干渉して、異音や振動の発生によるＮＶＨ特性の低下、あるいは早期損傷を招くおそれがある。これを避けるためにもジャーナル隙間は式（６）および式（７）から算出される値以上に設定することが望まれる。
　その一方で、既に述べたように、接触面圧の低下による脚軸３２の耐久性の向上を図る上では、軸方向曲率半径Ｒを大きくするのが好ましいが、軸方向曲率半径Ｒが大きくなるほど、その曲率中心（図１０のＡ、Ａ’）のオフセット量Ｆが大きくなるため、式（６）より、必要とされるジャーナル隙間Ｓの値が増大する。ジャーナル隙間Ｓが過大になると、インナリング１２と脚軸３２の間の継手円周方向のガタが増加してＮＶＨ特性の低下を招く。従って、軸方向曲率半径Ｒの値には上限がある。この軸方向曲率半径Ｒの上限値は以下の手順で求めることができる。
　Ｆ＝Ｒ－（ＤＪ／２）であるから、式（６）より、以下の式（８）が導かれる。
　Ｓ≧（２Ｒ－ＤＪ）（１－ｃｏｓα）　　（８）
　また、トリポード型等速自在継手の最大作動角（車両への搭載前の継手単体状態での最大作動角）は一般的にθ＝２３°～２８°程度である。θ＝２８°のとき、
　１－ｃｏｓα＝２．２０×１０－３
となる。
　ジャーナル隙間Ｓの最小値は、継手円周方向のガタを抑制する観点から、ＤＪの０．１５％以下であることが好ましい。従って、式（８）より
（２Ｒ－ＤＪ）（１－ｃｏｓα）≦ＤＪ×０．１５％
　２Ｒ－ＤＪ≦（０．００１５×ＤＪ）／（２．２０×１０－３）
　２Ｒ－ＤＪ≦０．６８×ＤＪ
　Ｒ≦ＤＪ×０．８４
となる。
　以上より、継手円周方向のガタを抑制するため、軸方向曲率半径Ｒは、ＤＪの０．８４倍以下に設定するのが好ましい。また、面圧の低減と継手円周方向のガタの抑制を両立するのであれば、軸方向曲率半径Ｒは、ＤＪ×０．６２≦Ｒ≦ＤＪ×０．８４の範囲に設定するのが好ましい。
　[周方向曲率半径ｒについての検証]
　周方向曲率半径ｒを大きくするほど接触楕円の長径２ａが大きくなり、接触楕円の面圧が低下する。面圧の低下は脚軸３２の耐久性を向上させる上では好都合となる。脚軸３２の耐久性を確保するためには、軸方向曲率半径Ｒと同様に、接触楕円Ｑにおける最大面圧が４．０ＧＰａ未満となることが望まれる。この観点から計算すると、周方向曲率半径ｒは、ｒ≧ＤＪ×０．４２とするのが好ましい。なお、計算条件は、軸方向曲率半径Ｒの場合と同様とする。
　その一方で、周方向曲率半径ｒが大きすぎると、接触楕円の長径２ａが大きくなるため、作動角を取った時にローラカセット４を傾かせようとする力（モーメント）が増加し、ＮＶＨ特性が悪化する。特にトリポード型等速自在継手が高作動角を取ると接触楕円の長径２ａが急激に大きくなる。
　図１２は、トリポード型等速自在継手に車両搭載時の実用上の最大作動角（θ＝１８°）を与えた時のｒ／ＤＪと接触楕円長径２ａの関係を示しているが、同図から明らかなようにｒ／ＤＪが０．４８を超えると、長径２ａが急激に大きくなって線接触に近づくため、ローラカセット４を傾かせようとする力が急激に増大する。従って、ｒ≦ＤＪ×０．４８とするのが好ましい。なお、図１２は、Ｒ＝ＤＪ×０．７の場合を示している。図１２において、Ｒの値が異なればプロット値は多少異なる結果となるが、傾向としては図１２と同じものが得られる。
　従って、脚軸３２の耐久性の向上だけに留まらず、脚軸３２の耐久性向上とＮＶＨ特性の改善の双方を目的する場合、周方向曲率半径ｒは、ＤＪ×０．４２≦ｒ≦ＤＪ×０．４８の範囲に設定するのが好ましい。
　上記の実施形態では、脚軸３２の外周面の縦断面及び横断面における凸曲線を何れも円弧で構成した場合を示したが、凸曲線は円弧に限られない。例えば、脚軸３２の外周面の縦断面における凸曲線を楕円等の非円弧曲線で構成してもよい。この場合、脚軸３２の外周面の縦断面における凸曲線（楕円）のトルク伝達部では、当該凸曲線が非円弧となるため、当該凸曲線の疑似円弧の曲率半径を軸方向曲率半径Ｒとして取り扱う。
　また、脚軸３２の外周面の横断面における凸曲線を楕円等の非円弧曲線で構成してもよい。この場合、脚軸３２の外周面の最大径部を通る横断面における凸曲線（楕円）のトルク伝達部では、当該凸曲線が非円弧となるため、当該凸曲線の疑似円弧の曲率半径を周方向曲率半径ｒとして取り扱う。もちろん脚軸野外周面の縦断面及び横断面における双方の凸曲線を楕円等の非円弧曲線で構成することもできる。
　以上に述べたトリポード型等速自在継手１は、自動車のドライブシャフトに限って適用されるものではなく、自動車や産業機器等の動力伝達経路に広く用いることができる。
１　　　トリポード型等速自在継手
２　　　外側継手部材
３　　　トリポード部材
４　　　ローラユニット
５　　　トラック溝
６　　　ローラ案内面
７　　　ガイド面
８　　　シャフト
１１　　アウタリング（ローラ）
１２　　インナリング
１３　　転動体
１４　　スナップリング
３１　　胴部
３２　　脚軸
３３　　脚軸の外周面
３３ａ　円弧（凸曲線）
３３ｂ　円弧（凸曲線）
ＤＪ　　ジャーナル径
Ｘ　　　トルク伝達方向
Ｙ　　　脚軸軸線方向
Ｚ　　　継手軸方向
 

Claims (5)

  1. 　継手軸方向に延びる三本のトラック溝が内周面に形成され、各トラック溝に、継手円周方向に対向する一対のローラ案内面が設けられた外側継手部材と、前記外側継手部材の内周に配され、前記トラック溝に向けて継手半径方向に突出した三つの脚軸を有するトリポード部材と、前記脚軸の外周に配されたローラ、及び、前記ローラと前記脚軸との間に配されたインナリングを有し、前記脚軸に回転可能且つ揺動可能な状態で支持されると共に前記トラック溝に収容される三つのローラユニットとを備え、前記脚軸と前記インナリングとの間でトルク伝達がなされるトリポード型等速自在継手において、
    　前記インナリングが円筒面状内周面を有し、
    　前記脚軸の外周面が、前記脚軸の軸線を含む縦断面及び前記脚軸の軸線と直交する横断面のそれぞれにおいて、トルク伝達方向両側に膨出した凸曲線を有し、
    　前記脚軸の外周面の前記横断面における凸曲線が、トルク伝達部から継手軸方向両側に行くほど前記インナリングの円筒面状内周面から離反し、
    　前記脚軸の前記縦断面における凸曲線のうち、トルク伝達部の曲率半径Ｒが、前記脚軸の前記横断面における凸曲線のうち、前記トルク伝達部の曲率半径ｒよりも大きく、
    　前記脚軸のジャーナル径をＤＪとして、前記脚軸の前記縦断面における凸曲線のうち、前記トルク伝達部の曲率半径Ｒが、Ｒ≧ＤＪ×０．６２であり、かつ
    　前記脚軸の前記横断面における凸曲線のうち、前記トルク伝達部の曲率半径ｒが、ｒ≧ＤＪ×０．４２であることを特徴とするトリポード型等速自在継手。
  2. 　ｒ≦ＤＪ×０．４８とした請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
  3. 　Ｒ≦ＤＪ×０．８４とした請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
  4. 　前記ローラが円筒面状外周面を有し、各トラック溝の前記一対のローラ案内面を、互いに平行な平坦面とした請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
  5. 　前記ローラ案内面の幅方向両側に、前記ローラにその軸心方向両側から当接可能な一対のガイド面を設けた請求項４に記載のトリポード型等速自在継手。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10238552A (ja) * 1996-02-05 1998-09-08 Ntn Corp トリポード型等速自在継手
JP2001234941A (ja) * 2000-02-22 2001-08-31 Ntn Corp 等速自在継手
JP2008240816A (ja) * 2007-03-26 2008-10-09 Jtekt Corp 摺動式トリポード形等速ジョイント
JP2011127625A (ja) * 2009-12-15 2011-06-30 Honda Motor Co Ltd 等速ジョイント

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10238552A (ja) * 1996-02-05 1998-09-08 Ntn Corp トリポード型等速自在継手
JP2001234941A (ja) * 2000-02-22 2001-08-31 Ntn Corp 等速自在継手
JP2008240816A (ja) * 2007-03-26 2008-10-09 Jtekt Corp 摺動式トリポード形等速ジョイント
JP2011127625A (ja) * 2009-12-15 2011-06-30 Honda Motor Co Ltd 等速ジョイント

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