WO2005042994A1

WO2005042994A1 - トリポード型等速自在継手

Info

Publication number: WO2005042994A1
Application number: PCT/JP2004/014539
Authority: WO
Inventors: Takashi Nozaki; Yoji Sato
Original assignee: Ntn Corporation
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2005-05-12
Also published as: JP2005133890A

Abstract

本発明は、針状ころなどの転動体を省略することにより部品点数と組立工数の大幅低減が可能であり、かつ、良好なローラ転動特性によりＮＶＨ性能を損なわないトリポード型等速自在継手を提供する。トリポード型等速自在継手のトラニオンジャーナルの外径面の輪郭形状を非円形にし、前記トラニオンジャーナルの外径面と、前記トラニオンジャーナルの外径面に直接嵌合させたローラの内径面との当接位置を、前記トラニオンジャーナルの中心から外輪のトラック溝に下ろした垂線から、トラック溝の長手方向に所定距離だけ離間した位置にずらす。トラニオンジャーナルの外径面の輪郭形状は、楕円をその短軸方向に所定距離だけオフセットした時の当該楕円の移動軌跡の輪郭形状か、または楕円をその中心回りに所定角度だけ回転させた時の当該楕円の移動軌跡の輪郭形状とする。

Description

トリポード型等速自在継手技術分野

本発明は、自動車や各種産業機械の動力伝連用として使用される摺動式トリポード型等速自在継手に関する。背景技術

等速自在継手は非直線上にある回転 2軸間でトルク伝達を行なうもので、前置エンジン前輪駆動車（F F車）の駆動系などでは摺動式トリポード型等速自在継手が広く使用される。この摺動式トリポ一ド型等速自在継手 1 ' は、図 7 ( A ) のように、半径方向に突出した 3本のトラニオンジャーナル 2 bを備えたトリポード部材 2を有する。このトリポード部材 2は F F自動車ではハブ輪に連結された一方の軸に結合される。また 3つのトラック溝 3を備えた有底円筒状の外輪 4がトランスミッションの出力軸など他方の軸に結合される。そしてトラニオンジャーナル 2 aに回転自在に嵌合したローラ 5 aがトラック溝 3内に軸方向変位可能に収容されて二軸間のトルク伝達を行う。トラニオンジャーナル 2 aとローラ 5との間には例えば針状ころ 6などの転動体が配設される。針状ころ 6は一般に総ころ状態で配設され、止め輪 7 aで抜止めされる。トラック溝 3は円周方向で対向する一対のローラ案内面 3 aを有する。このローラ案内面 3 aは軸方向に平行な凹曲面であり、ローラ 5の外径面はローラ案内面 3 aに適合する凸曲面である。トリポード型等速自在継手 1 ' が作動角をとつた状態でトルクを伝達する時、ローラ 5 aとローラ案内面 3 aが斜交関係となる。このためローラ案内面 3 a とローラ 5 aとの間で滑りが発生し、スライド抵抗と滑りによる軸方向の誘起スラス卜が発生する。これらスライド抵抗と誘起スラストは自動車の N V H性能に悪影響を与える。スライド抵抗と誘起スラス卜を低減した摺動式トリポード型等速自在継手として、例えば図 7 ( B ) に示す低振動型等速自在継手 'が知られている（特許文献 1参照）。この等速自在継手 1 ' 'は外径面を例えば楕円筒に形成したトラニオンジャーナル 2 cに内側ローラ 5 bが摺動可能かつ揺動可能に嵌合される。内側ローラ 5 bの外径面に、総ころ状態の針状ころ 6を介して外側ローラ 5 cが回転自在に嵌合される。すなわち、図 8に示すようなローラ転動キット Kが、低振動型等速自在継手 'のトラニオンジャーナル 2 cに嵌合される。ローラ転動キット Kは、内ローラ 5 b、針状ころ 6、および外ローラ 5 cの三重構造である。なお、針状ころ 6は上下一対の止め輪 7 bで抜止めされる。外側ローラ 5 cは図 7 ( A ) の等速自在継手と同様にトラック溝 3に軸方向変位可能に収容されてトルク伝達を行う。この低振動型等速自在継手 1 ' 'では、内側ローラ 5 bひいては外側ローラ 5 cがトラニオンジャーナル 2 cに対して揺動可能なため、ある程度の作動角をとった状態でも外側ローラ 5 cとローラ案内面 3 aとが斜交 ί係にならず、スライド抵抗と誘起スラス卜の発生が抑制される。特許文献 1 特開 2 0 0 0— 3 2 0 5 6 3 発明の開示

従来の摺動式トリポード型等速自在継手 1 ' 、 1 ' 'では、針状ころ 6とローラ 5 a (低振動型では内側ローラ 5 bおよび外側ローラ 5 c ) によリローラ転動キット Kが構成されるが、このような従来型等速自在継手は、針状ころを転動体として採用しているために以下の課題があった。

1 . 針状ころとローラの二重構造、または内ローラ、針状ころおよび外ローラの三重構造となり、部品点数が多くなるため部品コストゃ組み立てコス卜が増加する。

2 . 針状ころは総ころ状態で配設されるが、接触面圧が高いため耐久性を考慮すると針状ころの直径および軸長を低減できず、コンパク卜化には限界がある。

3 . 耐久性を向上させるためには針状ころの転走面の面粗度を向上させる方法があるが、面粗度向上のための加工コス卜が増加する。本発明はこれら課題を解決するものであり、針状ころなどの転動体を省略することにより部品点数と組立工数の大幅低減が可能であり、かつ、良好なローラ転動特性によリ N V H性能を損なうことのないトリポード型等速自在継手を提供することにある。本発明は前記課題を解決するため、トリボード型等速自在継手のトラニオンジャーナルの外径面の輪郭形状を非円形にし、前記トラニオンジャーナルの外径面と、前記トラニオンジャーナルの外径面に直接嵌合させたローラの内径面との当接位置を、前記トラニオンジャーナルの中心から外輪の卜ラック溝に下ろした垂線から、トラック溝の長手方向に所定距離だけ離間した位置に移動させたことを特徴とする。すなわち、トリポード型等速自在継手の低コスト化とコンパクト化を図るため、針状ころなどの転動体を省略してローラの内径面をトラニオンジャーナルに回転自在に直接嵌合すると共に、転動体の省略によるローラの転動特性低下を補完するため、トラニオンジャーナルとローラの内径面との接触点を、従来の外輪円周方向から、ローラの移動方向（外輪の軸線方向ないしトラック溝の長手方向）に所定距離だけずらしたことを特徴とする。単純に針状ころを省略した場合、トラニオンジャーナルとローラの内径面との間の滑り抵抗によりローラの回転が抑制され、 N V H特性（騒音、振動、荒さ）に悪影響を及ぼす。そこで本発明の等速自在継手ではローラの回転を促進するためトラニオンジャーナルとローラの内径面との接触点の位置 ^変更した。トラニオンジャーナルとローラの内径面との接触点をずらすため、トラニォンジャーナルの外径面の輪郭形状を非円形にする。ここで「非円形」は、典型的には、楕円をその短軸方向に所定距離だけオフセッ卜した時の当該楕円の移動軌跡の輪郭形状であるか、あるいは楕円をその中心回りに所定角度だけ回転させた時の当該楕円の移動軌跡の輪郭形状である。しかし、トラニオンジャーナルとローラの内径面との接触点を外輪円周方向からローラの移動方向に所定距離だけずらすものである限り、「非円形」はその他任意の形状であってよい。トラニオンジャーナル断面を上記の形状にすると、トラニオンジャーナルは 2点で接触する。往復動の際には 2点の荷重割合が変化する。より負荷を受けている側の接触点に着目すると次のように考えられる。ローラが回転するためのメカニズムを図 3を参照して説明する。図 3はトラニオンジャーナル 2 aとローラ 5の横断面を示す。なお、図 3で使用する符号は以下のとおりである。

Q：トラニオンジャーナル 2 aがローラ 5の内径面を垂直に押す力

F ：トラニオンジャーナル 2 aがローラ 5を外輪トラック溝 3に沿ってスラィドさせる力（Qの水平方向分力）

P ：トラニオンジャーナル 2 aがローラ 5を外輪トラック溝 3に押し付ける力（Qの垂直方向分力）

U ：ローラ 5と外輪トラック溝 3との間の摩擦係数点 C ：ローラ 5と外輪トラック溝 3との間に発生する接触楕円 eの先端（口ーラが回転する時の支点）

点 O ：トラニオンジャーナル 2 aの中心点

点 O' ：トラニオンジャーナル 2 aとローラ 5内径面の接触点

a ：点 O' から点 Cまでの外輪円周方向の最短距離

b ：点 O' から点 Cまでの外輪線方向の最短距離ここで、外輪のトラック溝 3方向（継手軸方向）の力の関係で、 F>/ Pの時、ローラ 5は Fの方向へ滑り、 F≤ Pの時、ローラは静止している。ローラ 5の点 Cを支点としたモーメントの関係で、 a F>b Pの時、ローラ 5に右回転方向のモーメントが作用し、 a F<b Pの時、ローラ 5に左回転方向のモーメン卜がかかる。以上のローラ 5の挙動をまとめると以下の表 1のようになる。

【表 1】

表 1の右上欄のとき、すなわち、 F≤ P、かつ、 a F>b Pのとき、口一ラ 5は外輪トラック溝 3上を滑ることなく転がリ移動する。以上のことから、トラニオンジャーナル 2 aの外径面に直接嵌合させた口一ラ 5の内径面の当接位置を、トラニオンジャーナル 2 aの中心から外輪のトラック溝 3に下ろした垂線 Vから、トラック溝 3の長手方向に所定距離だけ離間させることにより、転動体なしでも、ローラ 5をトラック溝 3の長手方向で滑ることなく転がリ移動させることが可能であることが証明される。本発明は以上のように構成したものであるから 1 . トラニオンジャーナルとローラ内径部の接触点を 2点としたことで荷重が分散され面圧が低下し、トラニオンジャーナルの摩耗を減少させることができる。

2 . トラニオンジャーナルとローラ内径部との当接位置を、従来の外輪の円周方向からローラ進行方向にずらした位置とすることでローラが転がりやすくなり、針状ころなどの転動体を省略しても等速自在継手に要求される N V H特性を維持することができる。

3 . トリボード型等速自在継手をトラニオン、ローラおよび外輪の 3種の部品で構成可能であり、部品点数削減により製造コストと組立てコストを低減できる。

4 . 針状ころなどの転動体の省略により継手の内部にスペース的余裕が生まれ、このスペース的余裕を利用して各部品の肉厚を増大させる等の強度面の補強の自由度が高まる。

5 . 前記スペース的余裕を利用して各部品の寸法を小さくする等によリ外輪の外径コンパクト化と軽量化を図れ、それに伴うコストダウンも可能となる。図面の簡単な説明

図 1は本発明に係るトリポード型等速自在継手のトラニオンジャーナルの横断面輪郭図である。

図 2は本発明に係る卜リポード型等速自在継手の断面図である。

図 3はローラの転動メカニズムを説明するための外輪トラック溝軸線方向断面図である。

図 4は本発明の変形例に係るトリボード型等速自在継手のトラニオンジャーナルの横断面輪郭図である。

図 5 ( A ) ( B ) はトラニオンジャーナルとローラの横断面図である。

図 6 ( A ) ( B ) は外輪とローラの軸線方向断面図である。

図 7 ( A ) ( B ) は従来のトリポード型等速自在継手の断面図である。

図 8は従来のトリポード型等速自在継手のローラ転動キッ卜の断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図 2は F F自動車の駆動系に適用した本発明の摺動式トリボード型等速自在継手 1の断面を示す。このトリポード型等速自在継手 1は、ハブ輪に連結されるァゥトボード側の軸（図示せず）に、半径方向に突出した 3本のトラニオンジャーナル 2 aを備えたトリボード部材 2が連結される。またトランスミッションの出力軸に連結されたインボード側の軸（図示せず）に、軸線方向に延びる 3つのトラック溝 3を備えた有底円筒状の外輪 4が連結される。トラニオンジャーナル 2 aに回転自在に直接嵌合したローラ 5が、トラック溝 3内に軸方向変位可能に収容される。トラック溝 3の円周方向に対向する一対の口一ラ案内面 3 aは円筒面の一部で構成される。ローラ 5の外径面はローラ案内面 3 aに適合する球状面とされている。ローラ 5とトラック溝 3の周方向の係合により、トランスミッション出力軸からハブ輪へのトルク伝達が行なわれる。図 1のように、トラニオンジャーナル 2 aの外径面の輪郭は、従来の図 7 (A) のような円形や、図 7 (B) のような楕円等ではなく、楕円 Eを所定距離だけその短軸方向にオフセッ卜した時の当該楕円 Eの移動軌跡の輪郭 C1である

(以下、この輪郭 C 1を「オフセット楕円輪郭 C 1」という）。このトラニォンジャーナル _{2 a}の外径面にローラ 5の円形の内径面が嵌合される。従って、トラニオンジャーナル 2 aの外径面の 4つの点 P 1 ~P4が口一ラ 5の内径面に当接する。点 P 1〜P 4は楕円 Eの長軸し 1、 L 2よりも楕円をオフセットさせた方向に位置している。図 4はトラニオンジャーナル 2 aの外径面の輪郭 C 2の変形例であり、楕円 Eをその中心 O (長軸と短軸の交点）回りに所定角度だけ右方向ないし左方向に回転させた時の当該楕円 Eの移動軌跡の輪郭である（以下、この輪郭 C 2を「回転楕円輪郭 C 2」という）。このトラニオンジャーナル 2 aの外径面に口 —ラ 5の円形の内径面が回転自在に直接嵌合されると、トラニオンジャーナル 2 aの外径面の 4つの点 P 1 ~P 4がローラ 5の内径面に当接する。 4つの点 P 1〜P 4は楕円の長軸 Lと重なる。図 5のように、楕円 Eの中心と点を結ぶ直線が楕円 Eの長軸 Lと成す角度を Θ とした場合、この Θ の値を、望ましくは図 5 (A) に示す 5. 8° と、図 5 (B) に示す 9° の間とする（両端の角度を含む）。 0<5. 8° では表 1の右下欄の「静止」になりやすく、 9。く Θでは表 1の左上欄の「右回転転がり滑り」か、または左下欄の「無回転滑り」になりやすい。この 5. 8° と 9° は前記 F≤ Pかつ a F>b Pの条件から算出した。図 6 ( A ) ( B ) はトリボード型等速自在継手の断面図である。この等速自在継手のトラニオンジャーナル 2 aの横断面形状は、オフセット楕円輪郭または回転楕円輪郭である。図 6 ( A ) はローラ 5の内径形状が軸線方向断面で円弧状凸断面の等速自在継手の断面図である。トラニオンジャーナル 2 aは横断面形状が楕円 Eをオフセットまたは回転した形状であり、ローラ 5の内径形状は軸線方向断面が円弧状凸断面であるため、トラニオンジャーナル 2 aとローラ 5との間にトラック溝 3の長手方向において比較的大きなすき間 G 1が形成される。このすき間 G

1とローラ 5上下のすきまの存在によリロ一ラ 5が図 6 ( A ) で矢印にて示す如くトラオンジャーナル 2 aの軸線方向に移動可能であり、かつ、トラニォンジャーナル 2 aに対して左右方向の首振り揺動が可能である。これにより、トリボード型等速自在継手が作動角をもって回転する時のローラ 5 aとトラック溝 3との斜交関係が緩和され、 N V H性能が損なわれるのを防止する。図 6 ( B ) はローラ 5の内径形状が円筒形状で軸線方向断面が直線の等速自在継手の断面図である。この等速自在継手でも、トラニオンジャーナル 2 aは横断面形状が楕円 Eをオフセットまたは回転した形状であり、トラニオンジャ —ナル 2 aとローラ 5との間にすき間 G 2が存在する。このすき間 (3 2と口一ラ 5上下のすきまの存在にによリローラ 5が図 6 ( B ) で矢印にて示す如く卜ラニオンジャーナル 2 aの軸線方向に移動可能であり、かつ、トラニオンジャ —ナル 2 aに対して左右方向の首振り揺動が可能である。これにより、トリポ一ド型等速自在継手が作動角をもって回転する時のローラ 5 bとトラック溝 3 との斜交関係が緩和され、 N V H性能が損なわれるのを防止する。以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。以下に本発明のトリボード型等速自在継手に必要に応じて付加することができる構造または処理を列挙する。

1 . ローラ 5の姿勢を安定化させるため、ローラ 5の外径面を球状面とし、このローラ 5を外輪のトラック溝にアンギユラコンタク卜させること。

2 . トラニオンジャーナル 2 aの耐久性向上のため、その外径面に熱処理を施し硬度を増大させること。

3 . ローラ 5の外径面および Zまたは内径面に、耐磨耗性または低摩擦化のための溶射、めっき、滑リ材の貼付け等の表面処理を施すこと。 4 . 外輪 4のトラック溝 3に、耐磨耗性または低摩擦化のための溶射、めっき、滑リ材の貼付け等の表面処理を施すこと。

5 . トラニオンジャーナル 2 aの外径面に、潤滑剤の介入を促進する油溝を設けること。 6 . ローラ 5の内径部および Zまたは外径部に、潤滑剤の介入を促進する油溝を設けること。

7 . 外輪 4のトラック溝 3に潤滑剤の介入を促進する油溝を設けること。

8 . トラニオンジャーナル 2 aの外径面のうち、ローラ 5の内径面と接触する領域のみを摩擦係数低減および耐久性向上のため研削加工すること。

Claims

特許請求の範囲 . トリポード型等速自在継手のトラニオンジャーナルの外径面の輪郭形状を非円形にし、前記トラニオンジャーナルの外径面と、前記トラニオンジャーナルの外径面に回転自在に直接嵌合させたローラの内径面との当接位置を、前記トラニオンジャーナルの中心から外輪のトラック溝に下ろした垂線から、前記トラック溝の長手方向に所定距離だけ離間した位置にしたことを特徴とするトリボード型等速自在継手。

2 . 前記トラニオンジャーナルの外径面の輪郭形状を、楕円をその短軸方向に所定距離だけオフセッ卜した時の当該楕円の移動軌跡の輪郭形状としたことを特徴とする請求項 1記載のトリポ一ド型等速自在継手。

3 . 前記トラニオンジャーナルの外径面の輪郭形状を、楕円をその中心回りに所定角度だけ回転させた時の当該楕円の移動軌跡の輪郭形状としたことを特徴とする請求項 1記載のトリボード型等速自在継手。

4 . 前記トラック溝の長手方向において、前記トラニオンジャーナルの外径面と前記ローラの内径面との間に、前記ローラの揺動を許容する所定のすき間を形成したことを特徴とする請求項 2または 3記載のトリポード型等速自在継手。

5 . 前記ローラの内径面形状を、前記トラニオンジャーナルの軸線方向両端での内径に比べて軸線方向中央部での内径の方が小さい円弧状凸形状としたことを特徴とする請求項 4記載のトリポード型等速自在継手。

6 . 前記ローラの外径面を球状面とし、前記ローラを前記外輪のトラック溝にアンギユラコンタク卜させたことを特徴とする請求項 2または 3記載のトリポード型等速自在継手。

7 . 前記トラニオンジャーナルの外径面に、耐磨耗性または低摩擦化のための溶射、めっき、滑リ材の貼付け等の表面処理を施したことを特徴とする請求項 1記載の卜リポ一ド型等速自在継手。

8 . 前記トラニオンジャーナルの外径面に、硬度増大のための熱処理を施したことを特徴とする請求項 1記載のトリポ一ド型等速自在継手。

9 . 前記ローラの外径面に、耐磨耗性または低摩擦化のための溶射、めっき、滑リ材の貼付け等の表面処理を施したことを特徴とする請求項 1記載のトリポ一ド型等速自在継手。

1 0 . 前記ローラの内径部に、耐磨耗性または低摩擦化のための溶射、めっき、滑リ材の貼付け等の表面処理を施したことを特徴とする請求項 1記載のトリポード型等速自在継手。

1 1 . 前記外輪のトラック溝に、耐磨耗性または低摩擦化のための溶射、めつき、滑リ材の貼付け等の表面処理を施したことを特徴とする請求項 1記載の卜リボード型等速自在継手。

1 2 . 前記トラニオンジャーナルの外径面に、潤滑剤の介入を促進する油溝を設けたことを特徴とする請求項 1記載のトリポード型等速自在継手。

1 3 . 前記ローラの内径部および Zまたは外径部に、潤滑剤の介入を促進する油溝を設けたことを特徴とする請求項 1記載のトリポ一ド型等速自在継手。

1 4 . 前記外輪のトラック溝に潤滑剤の介入を促進する油溝を設けたことを特徴とする請求項 1記載のトリポード型等速自在継手。

1 5 . 前記トラニオンジャーナルの外径面のうち、前記ローラの内径面と接触する領域のみを研削加工したことを特徴とする請求項 1記載のトリポ一ド型等速自在継手。

1 6 . 前記トラニオンジャーナルの外径面と前記ローラの内径面との当接位置が、前記トラニオンジャーナルの中心から前記外輪のトラック溝に下ろした垂線を基準として、前記ローラの周方向に 5 . 8 ° 以上 9 ° 以下離間していることを特徴とする請求項 1記載のトリポード型等速自在継手。