JP2008064252A - トリポード型等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】トリポード脚軸に対してローラの揺動を許容するトリポード型等速自在継手の部品点数を削減すると共に、組立作業性を向上させるためにローラと転動体（ころ）のユニット化を実現すること。
【解決手段】トリポード型等速自在継手のトリポード脚軸５５の外周面に形成した球面部５５ａ、脚軸５５の球面部５５ａとローラ５７の内径面との間の環状空間に配設した複数のころ５６、ころ５６の両端中央からころの軸線方向に突出させた軸部５６ａ、５６ｂ、および軸部５６ａ、５６ｂをローラ５７の周方向に移動可能にガイドするガイド部（フランジ部５７ａの環状溝部５７ｂ、止め輪５８の環状溝部５８ａ）とを設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車や各種産業機械等の動力伝達装置に使用される摺動式トリポード型等速自在継手に係り、特にトリポードの脚軸外周面に形成した球面部とローラとの間に複数のころを配設したトリポード型等速自在継手に関する。

トリポード型等速自在継手は、外側継手部材としての中空円筒状のハウジングと、内側継手部材としてのトリポードと、トルク伝達部材としてのローラを主要な構成要素とする。

ハウジングは一体に形成されたマウス部とステム部とからなる。マウス部は一端にて開口したカップ状で、内周の円周方向三等分位置に軸方向に延びるトラック溝が形成してある。マウス部は横断面で見ると大径部と小径部が交互に現れる非円筒形状である。すなわち、マウス部は、大径部と小径部とを形成することによって、その内周面に、軸方向に延びる３本の前記トラック溝が形成される。各トラック溝の円周方向で向き合った側壁にローラ案内面が形成される。またステム部は第一の回転軸に連結される。

トリポードはボスと脚軸とを備える。ボスには第二の回転軸とトルク伝達可能に結合するスプラインまたはセレーション孔が形成してある。脚軸はボスの円周方向三等分位置から半径方向に突出している。トリポードの各脚軸はローラを回転可能に支持する。なお、ローラは内側ローラと外側ローラとを有するダブルローラタイプと、１個のみのシングルローラタイプがある。

シングルローラタイプの摺動式等速自在継手として、特許文献１（特開昭６２−２３３５２２号公報）に記載のものや、特許文献２（特開２００４−２５７５６９号公報）等に記載のものが知られている。

このシングルローラタイプの摺動式等速自在継手は、例えば図６（Ａ）（Ｂ）に示すようにハウジング１、トリポード４およびローラ７を有する。ハウジング１の内周面の軸方向に、三本の円筒形の凹溝ないしトラック溝２が形成される。このハウジング１内にトリポード４が挿入される。トリポード４の半径方向に突設した三本の脚軸５の円筒状の外周面に、複数の針状ころ６を介して、円環状のローラ７が回転可能に外嵌され、これらローラ７がトラック溝２に挿入される。各トラック溝２の円周方向で対向する一対のローラ案内面３は軸方向に平行な凹曲面とされ、各ローラ７の外周面はローラ案内面３に適合する凸曲面とされる。各ローラ７は、対応するトラック溝２のローラ案内面３に係合して脚軸５を中心に回転しながらトラック溝２に沿って移動可能である。このトリポード型等速自在継手においては、駆動軸（第一の回転軸）がハウジング１に連結され、従動軸（第二の回転軸）がトリポード４に連結される。

トリポード４の脚軸５とハウジング１のローラ案内面３とがローラ７を介して二軸の回転方向に係合することにより、駆動側から従動側へ回転トルクが等速で伝達される。また、各ローラ７が脚軸５に対して回転しながらローラ案内面３上を転動することにより、ハウジング１とトリポード４との間の相対的な軸方向変位や角度変位が吸収される。

図６（Ａ）（Ｂ）に示すシングルローラタイプの摺動式等速自在継手では、回転３次の誘起スラストに起因する車両のシャダーが発生しやすい。このシャダーを解決する手段としてダブルローラタイプの摺動式等速自在継手が、特許文献３（特開２０００−３２０５６３号公報）や特許文献４（特開２００１−１３２７６６号公報）等で提案された。

このダブルローラタイプの摺動式等速自在継手は、例えば図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、トリポード２０の脚軸２２に、ローラカセットＣが首振り揺動自在に嵌合される。ローラカセットＣは、内側ローラ３２、外側ローラ３４および両ローラ間に介設された針状ころ３６からなるアッセンブリ体で構成される。

ハウジング１０は内周面に軸方向に延びる三本のトラック溝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が形成される。トリポード２０は半径方向に突設した三本の脚軸２２を有し、各脚軸２２にローラカセットＣが取り付けてある。ローラカセットＣの外側ローラ３４が、ハウジング１０のトラック溝１２内に収容される。外側ローラ３４の外周面は、ローラ案内面１４に適合する凸曲面である。

脚軸２２の外周面に内側ローラ３２が外嵌している。この内側ローラ３２と外側ローラ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カセットＣを構成している。すなわち、内側ローラ３２の円筒形外周面を内側軌道面とし、外側ローラ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７（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外側ローラ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外側ローラ３４の内周面の環状溝に装着される。

脚軸２２の外周面は、縦断面で見ると図７（Ａ）のように脚軸２２の軸線と平行なストレート形状であり、横断面で見ると図７（Ｂ）のように長軸が継手の軸線に直交する楕円形状である。脚軸２２の断面形状は、トリポード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。換言すると、脚軸２２の断面形状は、トリポード２０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。

内側ローラ３２の内周面は、図７（Ａ）のように円弧状凸断面を有する。すなわち、内周面の母線が半径ｒの凸円弧である。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と内側ローラ３２との間には所定のすきまが設けてあることから、内側ローラ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もある。

また、前述したように内側ローラ３２と外側ローラ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、内側ローラ３２と外側ローラ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の軸線に対して内側ローラ３２および外側ローラ３４の軸線が傾くことをいう。

このダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手では、ローラカセットＣが首振り揺動自在（ローラカセットＣが脚軸２２に対して傾動および軸方向変位自在である）であるため、ハウジング１０とトリポード２０が作動角をとった状態で回転力伝達を行うとき、外側ローラ３４とローラ案内面１４とが斜交状態となることを回避することができ、外側ローラ３４はハウジング１０の軸線と平行な姿勢を保つようにハウジング１０のローラ案内面１４によって案内され、そのままの姿勢でローラ案内面１４上を正しく転動する。したがって、作動角運転時における滑り抵抗が低減し、スライド抵抗と回転３次の誘起スラストの発生が抑制される。
特開昭６２−２３３５２２号公報 特開２００４−２５７５６９号公報 特開２０００−３２０５６３号公報 特開２００１−１３２７６６号公報 特開平１０−１８４７１５号公報 特許第３３８５３４３号公報

しかしながら、ローラをダブルローラ化すると部品点数が増加してコストアップに繋がる。この問題を解決するため内側ローラを省略したタイプのトリポード型等速自在継手が特許文献５（特開平１０−１８４７１５号公報）で提案された。しかしながら、提案されたものはローラと転動体（ころ）がユニット化されていなかっため、等速自在継手の組立作業性に問題があった。

ローラと転動体（ころ）をユニット化する方法としては、特許文献６（特許第３３８５３４３号公報）で提案されたような、いわゆるキーストーン法が挙げられるが、このキーストーン法ではころ径、ころ本数の関係に制限がある。

本発明は、以上述べたような課題を解決することを目的とする。

前記課題を解決するため、請求項１の発明は、軸方向一端側にて開口し内周面の円周方向三等分位置に軸方向に延びる凹溝を形成した、第一の回転軸の端部に固定される中空円筒状のハウジングと、第二の回転軸の端部に固定されるボスと、ボスの円周方向三等分位置から半径方向に突出した脚軸とを有するトリポードと、脚軸の外周面にはめ込まれ、ハウジングの凹溝に収容させてハウジング軸方向に転動自在なローラとを備えるトリポード型等速自在継手において、前記トリポードの脚軸の外周面に形成した球面部と、前記脚軸の球面部と前記ローラの内径面との間の環状空間に配設した複数のころと、前記ころの両端中央からころの軸線方向に突出させた軸部と、前記軸部をローラの周方向に移動可能にガイドするガイド部とを設けたことを特徴とする。

従来のシングルローラタイプのトリポード型等速自在継手は、等速自在継手が角度を取って回転するとき、ローラがトリポード脚軸の傾きと共にハウジングトラック溝に対して傾きながら作動するが、本発明ではジャーナルの傾きをころと脚軸との間で吸収することができるから、ローラをハウジングトラック溝に対して平行に転動させることができる。したがって、回転三次の誘起スラストを低減し、車両のシャダー現象を低減することができる。

請求項２の発明は、前記球面部の中央赤道部に、当該球面部の曲率半径より大きな曲率半径の帯状の中間曲面部を所定幅で形成したことを特徴とする。

これにより、脚軸ところとの間の面圧を低減させて継手寿命を増大させることができる。

請求項３の発明は、前記ガイド部を、前記ころの両端の軸部を受け入れる一対の環状溝部で構成したことを特徴とする。

ころの両端の軸部を環状溝部でガイドすることにより、ころがローラの内径面に沿って安定的に周回可能となる。

請求項４の発明は、前記一対の環状溝部のうち少なくとも一方を、前記ローラの内径面に固定された止め輪の内側面に形成したことを特徴とする。

環状溝部付きの止め輪を使用することにより、ローラに対するころの組み付けが容易になる。また、ローラところをユニット化することができ、継手組立性や部品管理が簡便化される。

請求項５の発明は、前記一対の環状溝部のうちの一方を、前記ローラの内径面に一体形成されたフランジ部の内側面に形成したことを特徴とする。

環状溝部のうちの一方をローラのフランジ部の内側面に形成することで止め輪が一つで済み組立作業性を良好にする。

請求項６の発明は、前記止め輪を、周方向の一箇所にスリットを形成することにより弾性的に拡縮可能にしたことを特徴とする。

止め輪を弾性的に拡縮可能にすることで組立作業性を良好にする。

本発明のトリポード型等速自在継手によれば、ローラが一つであるためダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手に比べて部品点数が少なく、継手の低コスト化とコンパクト化を図ることができると共に、トリポードの脚軸の傾きを脚軸球面部と接するころとの間の滑りで許容するようにしたので、ローラが傾くことなく外輪凹溝内を平行に転がることが可能となり、これにより回転三次の誘起スラストを低減し、車両のシャダー現象を低減することができる。
また、複数のころの両端に軸部を突設し、この軸部の一方をガイドする環状溝を有する止め輪をローラの内径面に固定することにより、ローラところのユニット化を図ることが可能となり、継手の組立作業性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図１〜図３が第一実施形態、図４が第二実施形態、図５が第三実施形態をそれぞれ示す。

図１に示すように、トリポード型等速自在継手はハウジング５１、トリポード５４およびローラ５７を有する。ハウジング５１は第一の回転軸の端部に固定されるもので、その内周面の軸方向に、三本の円筒形の凹溝ないしトラック溝５２が形成される。このハウジング５１内にトリポード５４が挿入される。トリポード５４はボス６２とその半径方向に突設した三本の脚軸５５とを備える。ボス６２には第二の回転軸とトルク伝達可能に結合するスプラインまたはセレーション孔が形成してある。三本の脚軸５５の外周面は球面部５５ａ（曲率半径Ｒ）とされ、この球面部５５ａに対して複数の円筒ころ５６を互いに隙間のない総ころ状態で介在させてローラ５７の内径面が嵌合される。このローラ５７がトラック溝５２に沿って転動自在に挿入される。円筒ころ５６は後述する止め輪５８によってローラ５７とユニット化される。

各トラック溝５２の円周方向で対向する一対のローラ案内面５３は軸方向に平行な凹曲面とされ、各ローラ５７の外周面はローラ案内面５３に適合する凸曲面とされる。各ローラ５７は、対応するトラック溝５２のローラ案内面５３に係合して脚軸５５を中心に回転しながらトラック溝５２に沿って移動可能である。このトリポード型等速自在継手においては、駆動軸（第一の回転軸）がハウジング５１に連結され、従動軸（第二の回転軸）がトリポード５４に連結される。

トリポード５４の脚軸５５とハウジング５１のローラ案内面５３とがローラ５７を介して二軸の回転方向に係合することにより、駆動側から従動側へ回転トルクが等速で伝達される。また、各ローラ５７が脚軸５５に対して回転しながらローラ案内面５３上を転動することにより、ハウジング５１とトリポード５４との間の相対的な軸方向変位や角度変位が吸収される。

図２に示すように、前記円筒ころ５６の両端中央には、円筒ころ５６の軸線方向に沿って所定長の軸部５６ａ、５６ｂが一体に突設される。軸部５６ａ、５６ｂの長さは実際上数ミリあれば十分である。ころ両端の軸部５６ａ、５６ｂは互いに等長である必要はないが、望ましくは方向性を持たせないために両端の軸部５６ａ、５６ｂを互いに等長とする。軸部５６ａ、５６ｂの先端は適当なＲ面として仕上げるのがよい。

ローラ５７の内径面には、継手中心に近い側から、半径方向内方すなわち脚軸５５に向けてフランジ部５７ａが一体に形成される。フランジ部５７ａの長さは、継手が所要の最大作動角度で回転した場合でもトリポード５４ないし脚軸５５と干渉しない程度の長さである。フランジ部５７ａの内面すなわち継手中心とは反対側の面に、ローラ５７の内径面と同心に環状溝部５７ｂが形成される。この環状溝部５７ｂは円筒ころ５６の軸部５６ａを遊嵌可能なように断面がほぼ矩形であり、二つの角部は適当なＲ面５７ｃとされる。また、フランジ部５７ａと内径面との間の角部には、円筒ころ５６の端面隅部との干渉回避用のＲ溝５７ｄが形成される。

ローラ５７の内径面には、継手中心から遠い側に環状の溝部５７ｅが所定深さで形成される。この溝部５７ｅに止め輪５８の外周縁が嵌合される。止め輪５８は鋼板を円環状に打ち抜いてその半径幅方向中央付近に断面Ｕ字状の環状溝部５８ａをプレス成形したものである。この環状溝部５８ａの断面形は、円筒ころ５６の軸部５６ｂを遊嵌可能なようにローラ５７のフランジ部５７ａの環状溝部５７ｂの断面形と同じにしてもよいが、軸部５６ｂを遊嵌可能であれば止め輪５８の成形上の都合から多少異なっても構わない。止め輪５８は図３のようにその周方向の一箇所にスリット５９が形成されて弾性的に拡縮可能とされる。図３はローラ５７に装着する前の自然状態の止め輪５８を示す。複数の円筒ころ５６をローラ５７のフランジ部５７ａの上に周方向に並べた後、止め輪５８を自然状態から半径方向にやや縮径させて止め輪５８の外周縁をローラ５７の溝部５７ｅに挿入することによって止め輪５８がローラ５７に取り付けられる。止め輪５８の外周縁は止め輪５８自体の弾性的な復元力により拡径してローラ５７の溝部５７ｅの底に圧接する。ローラ５７に止め輪５８が装着された状態では、止め輪５８のスリット５９の隙間が円筒ころ５６の軸部５６ｂの直径と比べて十分小さくなるようにしておく。また、止め輪５８の内径面の位置ところ５６の内側周面の位置とを半径方向においてほぼ一致させる。ローラ５７が脚軸５５に対して傾斜していない状態では、円筒ころ５６の軸線方向中央の外周面に脚軸５５の球面部５５ａの赤道部が当接するようにするとよい。この当接部には、長軸が脚軸５５の軸線方向と平行な接触楕円が形成される。

次に、本発明の第二実施形態を図４により説明する。この実施形態は脚軸５５の球面部５５ａの形状のみを変更したもので、その他は図１の第一実施形態と同じである。すなわち、脚軸外周の球面部５５ａの中央赤道部に、当該球面部５５ａの曲率半径Ｒ１より大きな曲率半径Ｒ２の帯状の中間曲面部５５ｂが所定幅で形成される。脚軸５５の真球面部５５ａに形成された中間曲面部５５ｂは、円筒ころ５６が常時最大面圧で接触する領域である。すなわち、トリポード５４がハウジング５１に対して常用作動角（約２〜１０ｄｅｇ）で回転力伝達を行う際に中間曲面部５５ｂに主に負荷を受ける円筒ころ５６が接触するように、その幅（軸方向寸法）が設定される。中間曲面部５５ｂは真球面部５５ａより曲率が緩やかな曲面で、その曲率半径Ｒ２は真球面部５５ａの曲率半径Ｒ１の約２〜５倍程度が望ましく、この中間曲面部５５ｂの最大外径は真球面部５５ａの外径より小さく設定される。
したがって、トリポード５４の作動角運転時に円筒ころ５６が中間曲面部５５ｂに接触し、このときの最大面圧は円筒ころ５６が曲率半径の小さい真球面部５５ａに接触するときの最大面圧よりも小さくなる。つまり、円筒ころ５６は小さい曲率半径Ｒ１の真球面部５５ａに対してはより点接触に近い接触をするが、大きい曲率半径Ｒ２の中間曲面部５５ｂに対してはより面接触に近い接触をする。このようにすることで、中間曲面部５５ｂと円筒ころ５６との間の面圧を低減することができ、継手寿命を増大させることができる。

次に、本発明の第三実施形態を図５により説明する。この実施形態はローラ５７のフランジ部５７ａに代えて第二の止め輪６０を取り付けたものである。この第二の止め輪６０は第一の止め輪５８とまったく同じものを表裏反転して使用可能である。この第二の止め輪６０をローラ５７に取り付けるため、ローラ５７の内径面に第二の溝部５７ｆを形成する。このように二つの止め輪５８、６０をローラ５７に取り付けることによりローラ５７自体の方向性をなくして組立作業性を向上させることができると共に、ローラ５７の軽量化を図ることができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば図１の第一実施形態ではローラ５７のフランジ部５７ａを継手中心に近い側に形成したが、図１でローラ５７を上下反転させて使用することも可能である。また、円筒ころ５６の両端の軸部５６ａ、５６ｂをローラ５７の周方向に移動可能にガイドするガイド部として、ローラ５７のフランジ部５７ａの環状溝部５７ｂと止め輪５８の環状溝部５８ａの組み合わせや、二つの止め輪５８、６０の環状溝部の組み合わせを例示したが、これらに代わる他のガイド部を構成してもよい。例えば図１のローラ５７にフランジ部５７ａと同じように反対側に別のフランジ部を形成し、これら一対のフランジ部に環状溝部を形成し、フランジ部の内面に円筒ころ５６の軸部５６ａ、５６ｂを挿入するための半径方向の溝部を環状溝部まで連通するように周方向の一部に形成してもよい。この半径方向の溝部は円筒ころ５６をローラ５７に組み付けた後に別部材で閉塞することができる。

第一実施形態を示すトリポード型等速自在継手の横断面図。 図１の要部拡大断面図。 止め輪の平面図。 第二実施形態を示すトリポード型等速自在継手の横断面図。 第三実施形態を示すトリポード型等速自在継手の横断面図。 従来のシングルローラタイプの摺動式等速自在継手を示すもので、（Ａ）は継手の横断面図、（Ｂ）は（Ａ）の継手の作動角θをとった状態の縦断面図である。 従来のダブルローラタイプの摺動式等速自在継手を示すもので、（Ａ）は継手の横断面図、（Ｂ）はローラカセットの脚軸に垂直な断面図である。

符号の説明

５１ ハウジング
５２ トラック溝
５３ ローラ案内面
５４ トリポード
５５ 脚軸
５５ａ 球面部５５ｂ 中間曲面部
５６ 円筒ころ
５６ａ 軸部
５６ｂ 軸部
５７ ローラ
５７ａ フランジ部
５７ｂ 環状溝部
５７ｃ Ｒ面
５７ｄ Ｒ溝
５７ｅ 溝部
５７ｆ 溝部
５８ 止め輪
５８ａ 環状溝部
５９ スリット
６０ 止め輪
６２ ボス

Claims (6)

1. 軸方向一端側にて開口し内周面の円周方向三等分位置に軸方向に延びる凹溝を形成した、第一の回転軸の端部に固定される中空円筒状のハウジングと、
   第二の回転軸の端部に固定されるボスと、ボスの円周方向三等分位置から半径方向に突出した脚軸とを有するトリポードと、
   脚軸の外周面にはめ込まれ、ハウジングの凹溝に収容させてハウジング軸方向に転動自在なローラとを備えるトリポード型等速自在継手において、
   前記トリポードの脚軸の外周面に形成した球面部と、
   前記脚軸の球面部と前記ローラの内径面との間の環状空間に配設した複数のころと、
   前記ころの両端中央からころの軸線方向に突出させた軸部と、
   前記軸部をローラの周方向に移動可能にガイドするガイド部とを設けたことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
2. 前記球面部の中央赤道部に、当該球面部の曲率半径より大きな曲率半径の帯状の中間曲面部を所定幅で形成したことを特徴とする請求項１のトリポード型等速自在継手。
3. 前記ガイド部を、前記ころの両端の軸部を受け入れる一対の環状溝部で構成したことを特徴とする請求項１又は２のトリポード型等速自在継手。
4. 前記一対の環状溝部のうち少なくとも一方を、前記ローラの内径面に固定された止め輪の内側面に形成したことを特徴とする請求項３のトリポード型等速自在継手。
5. 前記一対の環状溝部のうちの一方を、前記ローラの内径面に一体形成されたフランジ部の内側面に形成したことを特徴とする請求項３のトリポード型等速自在継手。
6. 前記止め輪を、周方向の一箇所にスリットを形成することにより弾性的に拡縮可能にしたことを特徴とする請求項４のトリポード型等速自在継手。

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