JP2003097589A - 等速自在継手 - Google Patents
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Abstract
ローラアセンブリの脱落を防止する。 【解決手段】 脚軸22にローラアセンブリ(32,3
4)を担持したトリポード型等速自在継手において、脚
軸22の先端近傍に突起部24を設け、ローラアセンブ
リ(32,34)と干渉させる。
Description
わけ摺動式トリポード型等速自在継手に関する。一般
に、等速自在継手は駆動側と従動側の2軸を連結して2
軸間に角度があっても等速で回転力を伝達することので
きるユニバーサルジョイントの一種であって、摺動式の
ものは、継手のプランジングによって2軸間の相対的軸
方向変位を可能にしたものであり、トリポード型は、半
径方向に突出した3本の脚軸を備えたトリポード部材を
一方の軸に結合し、軸方向に延びる3つのトラック溝を
備えた中空円筒状の外側継手部材を他方の軸に結合し、
外側継手部材のトラック溝内にトリポード部材の脚軸を
収容してトルクの伝達を行うようにしたものである。
ド抵抗の一層の低減および安定化を図ったトリポード型
等速自在継手を提案している(特開2000−3205
63号公報)。図6および図7に、かかるトリポード型
等速自在継手の一部を示す。同図からわかるように、ロ
ーラアセンブリ(32,34)と脚軸(22)の外周面
との間には機能上必要なスキマが設けられている(ag
1<φDs1)。組立て工程では、脚軸22にローラア
センブリ(32,34)をセットした後すぐに外側継手
部材(10:図1参照)を被せる。そのため、機能上不
必要な脚軸22とローラアセンブリ(32,34)との
固定(抜け止め)は、現状では未実施である。
止めも、ユーザー側からは、取扱い上要求されるケース
が想定される。とくに、車両からドライブシャフトを取
り外すときに、許容スライド範囲を越え、ローラが脱落
する場合がある。従来、このようなローラ脱落を防止す
る手段として、外側継手部材のカップ入口部にスライド
を規制する抜け止めサークリップを設ける、脚軸先端に
抜け止めサークリップ、スナップリングを設ける等が実
施されているが、いずれも、解決すべき問題点を抱えて
いた。すなわち、前者の場合はサークリップ使用に伴う
部品点数増のみならず外側継手部材カップ長アップによ
る重量増といった問題があり、後者の場合はサークリッ
プやスナップリングの使用に伴う部品点数増といった問
題があり、さらに、部品点数増はコストアップにつなが
る。本発明の目的は、部品点数増によるコストアップ、
外側継手部材カップ長アップによる重量増などを招くこ
となく、ローラアセンブリの脱落を防止することにあ
る。
部に軸方向の3本のトラック溝が形成され、各トラック
溝の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面を有する外側
継手部材と、半径方向に突出した3本の脚軸を有するト
リポード部材と、前記トリポード部材の各脚軸にそれぞ
れ装着されたローラアセンブリとを備え、前記ローラア
センブリは、前記脚軸に対して首振り揺動自在で、前記
ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸線と平行な方向
に案内されるローラを有する等速自在継手において、前
記脚軸の先端近傍に、前記ローラアセンブリの脱落を防
止するための手段を設けたことを特徴とする。この手段
は具体的には突起部の形態をとることができる(請求項
4および請求項5)。そのような突起部の外接円径af
1とリングの内径φDs1との関係を、af1>φDs
1とすることにより、リングが脚軸の軸方向に脱落する
向きに移動しようとしても突起部と干渉するため、ロー
ラアセンブリの脱落が防止される。突起部の半径方向突
出量(af1−φDs1)は0.05〜0.1mm程度
に設定することが望ましい。(af1−φDs1)<
0.05mmでは脱落防止機能を発揮しえず、(af1
−φDs1)>0.1mm干渉量が大きいため組み込み
にくくなるからである。また、突起部の長手寸法hは
0.1〜0.5mmが好適である。h<0.1mmでは
脱落防止機能を発揮しえず、h>0.5mmでは干渉量
が大きいため組み込みにくくなるからである。
自在継手において、前記ローラアセンブリが、前記ロー
ラと、前記脚軸に外嵌して前記ローラを回転自在に支持
するリングとを備えていることを特徴とする。この場
合、突起部がリング内径と干渉する。リングとローラは
相対回転可能で、円筒面同士ですべり接触可能に嵌合し
ていてもよいし、両者間に針状ころのような転動体が介
在していてもよい。いずれにしても、リングとローラは
ワッシャなどを用いて非分離にユニット化されている。
自在継手において、前記脚軸の外周面が、縦断面におい
てはストレート形状で、横断面においては、継手の軸線
と直交する方向で前記リングの内周面と接触するととも
に継手の軸線方向で前記リングの内周面との間にすきま
を形成することを特徴とする。かかる構成によって、ロ
ーラアセンブリが脚軸に対して首振り揺動自在となる。
脚軸の横断面形状について、継手の軸線と直交する方向
で前記リングの内周面と接触するとともに継手の軸線方
向で前記リングの内周面との間にすきまを形成するよう
な形状とは、言い換えれば、トリポード部材の軸方向で
互いに向き合った面部分が相互方向に、つまり、仮想円
筒面よりも小径側に退避している形状を意味する。その
一つの具体例として楕円形が挙げられる。字義どおりの
楕円に限らず、一般に卵形、小判形等と称される形状を
含むものとする。
より、継手が作動角をとったとき、ローラアセンブリの
姿勢を変えることなく、脚軸が外側継手部材に対して傾
くことができる。しかも、脚軸の外周面とリングとの接
触楕円が横長から点に近づくためローラアセンブリを傾
けようとする摩擦モーメントが低減する。したがって、
ローラアセンブリの姿勢が常に安定し、ローラがローラ
案内面と平行に保持されるため円滑に転動することがで
きる。これにより、スライド抵抗の低減ひいては誘起ス
ラストの低減に寄与する。さらに、脚軸の根元部の断面
係数が増加することによる脚軸の曲げ強度が向上すると
いう利点もある。
部材との間に介在してトルクを伝達する役割を果たすも
のであるが、この種の等速自在継手におけるトルクの伝
達方向は常に継手の軸線に直交する方向であるため、当
該トルクの伝達方向において脚軸とリングとが接してい
ることでトルクの伝達は可能であり、継手の軸線方向に
おいて両者間にすきまがあってもトルク伝達に支障を来
すことはない。脚軸にローラアセンブリを取り付ける際
には、ローラアセンブリが突起部を乗り越える必要があ
るが、脚軸横断面が楕円形状であるため、これは容易に
達成される。ローラアセンブリに半径方向外側から外力
Pを加えてリングを弾性変形させることにより、af1
<Ddaおよびb1<Ddbの関係が成立する。
手段としての突起部を形成する方法は、図8に示すよう
に脚軸外周面の未研削部を選択的に残す、塑性加工によ
り先端部をかしめる(請求項4)又は叩くなどが挙げら
れる。図11に示すように突起部を切削(旋削または研
削)で形成(請求項5)してもよい。脚軸にローラを取
り付けた後に塑性加工により先端部をかしめる、または
叩いてもよい。
の形態を説明する。ここで、図1(A)は継手の横断面
を示し、図1(B)は脚軸に垂直な断面を示し、図2
(A)は作動角θをとった状態の継手の縦断面を示す。
図1に示すように、等速自在継手は外側継手部材10と
トリポード部材20とからなり、連結すべき2軸の一方
が外側継手部材10と接続され、他方がトリポード部材
20と接続される。
る3本のトラック溝12を有する。各トラック溝12の
円周方向で向かい合った側壁にローラ案内面14が形成
されている。トリポード部材20は半径方向に突設した
3本の脚軸22を有し、各脚軸22にはローラ34が取
り付けてあり、このローラ34が外側継手部材10のト
ラック溝12内に収容される。ローラ34の外周面はロ
ーラ案内面14に適合する凸曲面である。
ーチ形状であって、これにより、ローラ34とローラ案
内面14とがアンギュラコンタクトをなす。図1(A)
に、2つの当たり位置の作用線を一点鎖線で示してあ
る。球面状のローラ外周面に対してローラ案内面14の
断面形状をテーパ形状としても両者のアンギュラコンタ
クトが実現する。このようにローラ34とローラ案内面
14とがアンギュラコンタクトをなす構成を採用するこ
とによって、ローラが振れにくくなるため姿勢が安定す
る。なお、アンギュラコンタクトを採用しない場合に
は、たとえば、ローラ案内面14を軸線が外側継手部材
10の軸線と平行な円筒面の一部で構成し、その断面形
状をローラ34の外周面の母線に対応する円弧とするこ
ともできる。
いる。このリング32とローラ34とは複数の針状ころ
36を介してユニット化され、相対回転可能なローラア
センブリを構成している。すなわち、リング32の円筒
形外周面を内側軌道面とし、ローラ34の円筒形内周面
を外側軌道面として、これらの内外軌道面間に針状ころ
36が転動自在に介在する。図1(B)に示されるよう
に、針状ころ36は、できるだけ多くのころを入れた、
保持器のない、いわゆる総ころ状態で組み込まれてい
る。符号33,35で指してあるのは、針状ころ36の
抜け落ち止めのためにローラ34の内周面に形成した環
状溝に装着した一対のワッシャである。これらのワッシ
ャ33,35は円周方向の一個所に切れ目を有し、弾性
的に縮径させた状態でローラ34の内周面の環状溝に装
着するようになっている。また、ワッシャ33,35の
存在によってリング32とローラ34が非分離にユニッ
ト化されている。
(A))で見ると脚軸22の軸線と平行なストレート形
状であり、横断面(図1(B))で見ると、長軸が継手
の軸線に直交する楕円形状である。脚軸の断面形状は、
トリポード部材20の軸方向で見た肉厚を減少させて略
楕円状としてある。言い換えれば、脚軸の断面形状は、
トリポード部材の軸方向で互いに向き合った面が相互方
向に、つまり、仮想円筒面よりも小径側に退避してい
る。
る。すなわち、内周面の母線が半径rの凸円弧である
(図1(C))。このことと、脚軸22の横断面形状が
上述のように略楕円形状であり、脚軸22とリング32
との間には所定のすきまが設けてあることから、リング
32は脚軸22の軸方向での移動が可能であるばかりで
なく、脚軸22に対して首振り揺動自在である。また、
上述のとおりリング32とローラ34は針状ころ36を
介して相対回転自在にユニット化されているため、脚軸
22に対し、リング32とローラ34がユニットとして
首振り揺動可能な関係にある。ここで、首振りとは、脚
軸22の軸線を含む平面内で、脚軸22の軸線に対して
リング32およびローラ34の軸線が傾くことをいう
(図2(A)参照)。
横断面が略楕円状で、リング32の内周面の横断面が円
筒形であることから、図1(C)に破線で示すように、
両者の接触楕円は点に近いものとなり、同時に面積も小
さくなる。したがって、ローラアセンブリ(32,3
4)を傾かせようとする力が従来のものに比べると非常
に低減し、ローラ34の姿勢の安定性が一層向上する。
また、脚軸22とリング32の内周面との当たり部が常
にリング32の幅方向中央にあるので、針状ころ36が
安定して転動する。
ついて説明する。なお、図3(A)では一部の部品すな
わち、リング32、ローラ34、ワッシャ33,35を
断面にしたものである。この実施の形態は、リング32
の内周面の母線が、上述の実施の形態では単一の円弧で
形成されているのに対して、中央の円弧部32aとその
両側の逃げ部32bとの組合せで形成されている点での
み相違する。逃げ部32bは、図3(C)のように作動
角θをとったときの脚軸22との干渉を避けるための部
分であり、円弧部32aの端からリング32の端部に向
かって徐々に拡径した直線または曲線で構成する。ここ
では、逃げ部32bを円錐角α=50°の円錐面の一部
とした場合を例示してある。円弧部32aは、リング3
2に対する脚軸22の2〜3°程度の傾きを許容するた
め、たとえば30mm程度の大きな曲率半径rとする。
外側継手部材10が1回転するときトリポード部材20
は外側継手部材10の中心に対して3回振れ回る。この
とき符号e(図2(A))で表わされる偏心量は作動角
θに比例して増加する。そして、3本の脚軸22は12
0°ずつ離間しているが、作動角θをとると、図2
(B)に示すように、図の上側に表われている垂直な脚
軸22を基本として考えると、他の2本の脚軸22は、
一点鎖線で示す作動角0のときのそれらの軸線からわず
かに傾く。その傾きは作動角θがたとえば約23°のと
き2〜3°程度となる。この傾きがリング32の内周面
の円弧部32aの曲率によって無理なく許容されるた
め、脚軸22とリング32との接触部における面圧が過
度に高くなるのを防止することができる。なお、図2
(B)は、図2(A)の左側面から見たトリポード部材
20の3本の脚軸22を模式的に図示したもので、実線
が脚軸を表わしている。さらに、かかるトリポード型等
速自在継手特有のトラニオン中心の振れ回りに起因する
脚軸22の傾きを吸収し得るすきまを脚軸22の長軸径
2aとリング32の内径との間に設ける。
図3(A)に示されているように、ローラ34の傾きを
規制する目的で、トラック溝12の奥側つまり外側継手
部材10の横断面で見て大径側に、ローラ34の端面と
対向した鍔を形成してある。しかしながら、上の各実施
の形態にあっては、ローラ34を傾かせる要因が除去さ
れているため、必ずしもトラック溝12に鍔を設ける必
要はなく、図5に示すように鍔を省略することができ
る。その結果、ローラ34が何らかの原因で一時的に振
れたとしても鍔に接触して滑り摩擦を発生させるといっ
た心配が皆無となる。
して示すように、脚軸22の先端近傍に突起部24を設
ける。そして、突起部24の外接円径af1とリング3
2の内径φDs1との関係を、af1>φDs1とする
ことにより、ローラアセンブリ(32,34)が脚軸2
2から脱落する向きに移動しようとしてもリング32が
突起部24と干渉するため、ローラアセンブリ(32,
34)の脱落が防止される。その結果、脚軸22にロー
ラアセンブリ(32,34)を取り付ける際には、とり
わけリング32が突起部24を乗り越える必要がある
が、いずれの実施の形態でも脚軸22の横断面が楕円形
状であるため、これは容易に達成される。すなわち、図
10に示すように、ローラアセンブリ(32,34)に
半径方向外側から外力Pを加えてリング32を弾性変形
させることにより、af1<Ddaおよびb1<Ddb
の関係が成立する。突起部24の半径方向突出量(af
1−φDs1)は0.05〜0.1mm程度に設定する
ことが望ましい。また、突起部の長手寸法hは0.1〜
0.5が好適である。突起部24を形成する手段として
は、脚軸22の外周面の未研削部を選択的に残す、塑性
加工により先端部をかしめる又は叩くなどが挙げられ
る。図11に示すように突起部24を切削(旋削または
研削)で形成してもよい。
傍に突起部を設けるといった簡単な構成で、部品点数増
によるコストアップ、外側継手部材カップ長アップによ
る重量増などを招くことなく、ローラアセンブリの脱落
を防止するという所期の課題を解決することができる。
軸とローラアセンブリの脚軸に垂直な断面図、(C)は
リングの断面図である。
て作動角をとった状態を示し、(B)は(A)における
トリポード部材の模式的側面図である。
図、(B)は脚軸とローラアセンブリの脚軸に垂直な断
面図、(C)は等速自在継手の縦断面図であって作動角
をとった状態を示す。
る。
大断面図である。
ーラアセンブリを示す拡大断面図である。
似の平面図である。
である。
Claims (5)
- 【請求項1】 内周部に軸方向の3本のトラック溝が形
成され、各トラック溝の両側にそれぞれ軸方向のローラ
案内面を有する外側継手部材と、半径方向に突出した3
本の脚軸を有するトリポード部材と、前記トリポード部
材の各脚軸にそれぞれ装着されたローラアセンブリとを
備え、前記ローラアセンブリは、前記脚軸に対して首振
り揺動自在で、前記ローラ案内面に沿って外側継手部材
の軸線と平行な方向に案内されるローラを有する等速自
在継手において、前記脚軸の先端近傍に、前記ローラア
センブリの脱落を防止するための手段を設けた等速自在
継手。 - 【請求項2】 前記ローラアセンブリは、前記ローラ
と、前記脚軸に外嵌して前記ローラを回転自在に支持す
るリングとを備えている請求項1に記載の等速自在継
手。 - 【請求項3】 前記脚軸の外周面は、縦断面においては
ストレート形状で、横断面においては、継手の軸線と直
交する方向で前記リングの内周面と接触するとともに継
手の軸線方向で前記リングの内周面との間にすきまを形
成する請求項2に記載の等速自在継手。 - 【請求項4】 前記脱落を防止するための手段として塑
性加工により突起部を形成した請求項1、2または3に
記載の等速自在継手。 - 【請求項5】 前記脱落を防止するための手段として切
削加工により突起部を形成した請求項1、2または3に
記載の等速自在継手。
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