JP2007211804A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】誘起スラストを低減して、車両のシャダー現象を低減でき、しかも無負荷状態での異音の発生を防止できる等速自在継手を提供する。
【解決手段】円周方向に向き合って配置されたローラ案内面７を有する３つのトラック溝６が形成された外側継手部材１と、半径方向に突出した３つの脚軸９を備えたトリポード部材２と、トラック溝６に挿入されたローラ３と、脚軸９に外嵌してローラ３を回転自在に支持するリング１２とを備え、ローラ３及びリング１２等にて構成されるローラアセンブリ１４がローラ案内面７に沿って外側継手部材１の軸方向に移動可能な等速自在継手である。作動角をとった状態ではローラアセンブリ１４がローラ案内面７に対応したままの脚軸９の傾きを許容し、無負荷状態では脚軸９に対するローラアセンブリ１４の姿勢を維持する弾性体２０を、隙間１６に介装した。
【選択図】図１

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等速自在継手に関し、特に摺動式トリポード型等速自在継手に関するものである。

図７と図８に示すように、等速自在継手（トリポード型等速自在継手）は、外側継手部材５１と、内側継手部材としてのトリポード部材５２と、トルク伝達部材としてのローラ５３を主要な構成要素としている。

外側継手部材５１は一体に形成されたマウス部５４とステム部５５とからなる。マウス部５４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５６が形成してある。マウス部５４は、横断面（図８参照）で見ると、大径部５４ａと小径部５４ｂが交互に現れる非円筒形状である。すなわち、マウス部５４は、大径部５４ａと小径部５４ｂ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５６が形成される。各トラック溝５６の円周方向で向き合った側壁にローラ案内面５７、５７が形成される。

トリポード部材５２はボス５８と脚軸５９とを備える。ボス５８にはシャフト６０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６１が形成してある。脚軸５９はボス５８の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。トリポード部材５２の各脚軸５９はローラ５３を担持している。

このようなトリポード型等速自在継手において、作動角をとった状態で回転力を伝達するときには、図９に示すように、ローラ５３とトラック溝５６のローラ案内面５７とが互いに斜交する関係となる。この場合、ローラ５３は図７の矢印で示す方向に転がり移動しようとするのに対して、トラック溝５６は外側継手部材５１の軸線と平行な円筒面の一部であるため、ローラ５３はトラック溝５６に拘束されながら移動することになる。その結果、ローラ案内面５７とローラ５３との相互間に滑りが生じてスライド抵抗が発生し、さらに、この滑りが軸方向に誘起スラストを発生させる。このようなスライド抵抗と誘起スラストは、車体の振動や騒音の発生原因となり、自動車のＮＶＨ性能に影響を与え、車両の足回りの設計自由度を低くするため、できるだけ低減させることが望まれる。

このようにトリポード型等速自在継手は、回転３次の誘起スラストに起因して、車両のシャダー現象が生じていた。そして、従来では、誘起スラストの低減を図るために、ローラ（転動体）をダブルローラタイプとして、その外ローラの転がり方向をトラック溝に対して一直線に保つものがある（特許文献１及び特許文献２）。

すなわち、転動体をダブルローラタイプとしたものは、図１０と図１１に示すように、その転動体は、ローラ（外側ローラ）７０と、リング（内側ローラ）７１と、外側ローラ７０と内側ローラ７１との間に介装される複数のニードルころ（針状ころ）７２とを備える。この外側ローラ７０と内側ローラ７１と針状ころ７２等でローラアセンブリを形成している。

そして、トリポード部材５２の脚軸５９の横断面形状を楕円状として、トラック溝長手方向側で前記リング７１の内周面７３との間に隙間７４を形成し前記長手方向と直交するトラック幅方向側で前記リング７１の内周面７３と接触するようにしている。なお、外側ローラ７０の端部内周面に形成した環状溝には、針状ころ７２の抜け止め用のワッシャ７５が装着されている。

これによって、作動角をとった場合に、ローラアセンブリの転がり方向をトラック溝に対して一直線に保ったまま、トリポード部材は継手軸線に対して傾斜することができる。このため、誘起スラストの低減を達成できる。
特開２０００−２５７６４３号公報 特開２００１−１３２７６６号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載のものでは、無負荷（トルクが作用しない）ときにおいても、ローラアセンブリが脚軸に対して傾くことができる。このため、ローラアセンブリが外側継手部材や脚軸と接触して異音を発生する場合がある。

本発明は、上記課題に鑑みて、誘起スラストを低減して、車両のシャダー現象を低減でき、しかも無負荷状態での異音の発生を防止できる等速自在継手を提供する。

本発明の等速自在継手は、円周方向に向き合って配置されたローラ案内面を有する３つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３つの脚軸を備えたトリポード部材と、前記トラック溝に挿入されたローラと、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、前記ローラとリングを含むローラアセンブリが前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能な等速自在継手において、前記脚軸を、縦断面においては矩形状とし、かつ、横断面においては、前記トラック溝の長手方向で前記リングの内周面との間に隙間を形成するとともに前記トラック溝の長手方向と直交する幅方向で前記リングの内周面と接触する扁平形状とし、作動角をとった状態では前記ローラアセンブリが前記ローラ案内面に対応したままの脚軸の傾きを許容し、かつ無負荷状態では脚軸に対するローラアセンブリの姿勢を維持する弾性体を、前記隙間に介装したものである。

本発明では、作動角をとった状態でローラアセンブリの脚軸に対して傾くことが可能となる。すなわち、脚軸とリングとの間に隙間に弾性体が介装されていても、作動角をとった場合に、この弾性体が弾性変形して、ローラアセンブリが脚軸に対して傾くことを許容する。このため、ローラアセンブリは、外側継手部材のトラック溝に対して平行状態を維持しつつ転動することができる。また、無負荷状態では、弾性体にて脚軸に対するローラアセンブリの姿勢を維持することができる。すなわち、無負荷状態では、弾性体がローラアセンブリと脚軸に対して与圧を与えることができ、ローラアセンブリのバタ（ガタ）つきを防止することができる。ここで、無負荷状態には、作動角をとらない状態（継手軸線に対してトリポード部材２の軸線が傾斜しない状態）と、作動角をとった状態（継手軸線に対してトリポード部材２の軸線が傾斜している状態）とを含む。

脚軸の外周面とリングの内周面との接触部側においては、前記弾性体を介在させないようにできる。これにより、リングの脚軸との直接接触部位を確保でき、また、リングが脚軸に対して回転できる範囲を確保できる。

前記弾性体が、前記リングと脚軸との接触部に浸入する潤滑材を保持するようにできる。これにより、リングと脚軸との接触部の潤滑性能が向上する。

本発明の等速自在継手は、作動角をとった状態で、ローラアセンブリがローラ案内面に対応したままの脚軸の傾きを許容するので、ローラアセンブリは、外側継手部材のトラック溝に対して平行状態を維持しつつ転動することができる。このため、誘起スラストを低減でき、車両のシャダー現象を抑えることができる。

また、無負荷状態では、弾性体がローラアセンブリと脚軸に対して与圧を与えることができ、ローラアセンブリのバタ（ガタ）つき防止することができる。これにより、静粛な等速自在継手となると共に、長期に亘って等速自在継手の機能を発揮することができる。

高作動角まで揺動すると、ローラアセンブリは外側継手部材の開口部近傍まで移動することになる。この状態においても、弾性体にて、ローラアセンブリの姿勢を安定させることができるので、ローラアセンブリを滑らかに移動させることができる。このため、高作動角までとったときの継手軸方向スライド抵抗を低減させることができる。

脚軸の外周面とリングの内周面との接触部側においては、前記弾性体を介在させないようにできる。これにより、リングの脚軸との直接接触部位を確保でき、安定したトルク伝達が可能となる。また、リングが脚軸に対して回転できる範囲を確保でき、ローラ及びリング等で構成するローラアセンブリは滑らかに回転を開始できる。

また、前記弾性体が、前記リングと脚軸との間に浸入する潤滑材を保持するようにできるので、リングと脚軸との接触部の潤滑性能が向上して、ローラアセンブリを円滑に回転させることができ、リングと脚軸との接触部における耐摩耗性の点において有利となる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。

等速自在継手は、図１に示すように、外側継手部材１と、内側継手部材としてのトリポード部材２と、トルク伝達部材としてのローラ３とを備える。

外側継手部材１は一体に形成されたマウス部４とステム部１７とからなる。マウス部４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６が形成してある。マウス部４は、横断面で見ると、大径部４ａと小径部４ｂが交互に現れる非円筒形状である。すなわち、マウス部４は、大径部４ａと小径部４ｂ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６が形成される。各トラック溝６の円周方向で向き合った側壁にローラ案内面７、７が形成される。

トリポード部材２はボス８と脚軸９とを備える。ボス８にはシャフト１０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１1が形成してある。脚軸９はボス８の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。

また、ローラ３はその外径面１３が凸球面とされたリング状体からなり、このローラ３にリング１２が内嵌されている。そして、ローラ３とリング１２とが前記複数のころ５を介してユニット化され、これら等でローラアセンブリ１４を構成している。この場合、ローラ３を外側ローラと呼び、リング１２を内側ローラと呼ぶ。

すなわち、内側ローラ１２は脚軸９の外周面に外嵌している。内側ローラ１２の円筒形外周面を内側軌道面とし、外側ローラ３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５が転動自在に介在する。針状ころ５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。なお、外側ローラ３の端部内周面に形成した環状溝には、針状ころ５の抜け止め用のワッシャ１５が装着されている。

脚軸９は、図４に示す縦断面で見ると、矩形状であり、図３に示す横断面で見ると、長軸が継手の軸線と直交する扁平形状（略楕円形状）である。脚軸９の横断面形状は、非負荷側すなわちトリポード部材２の軸方向端部側の肉厚を、負荷側に比べて減少させた略楕円形状である。すなわち、脚軸９の横断面形状は、トリポード部材２の軸方向対応部位を、仮想円筒面よりも小径としている。そのような形状の一具体例として略楕円形状が挙げられる。略楕円形状とは、字義通りの楕円形状のほか、一般に卵形、小判形などと称される形状も含まれる。これにより、脚軸９は、継手の軸線と直交する方向（トラック溝６の長手方向に直交する幅方向）で内側ローラ１２の内周面と接触し、継手の軸線方向（トラック溝６の長手方向）で内側ローラ１２の内周面との間に隙間１６、１６を形成する。

脚軸９の横断面形状が前述のように略楕円形状であり、脚軸９と内側ローラ１２との間には所定の隙間１６、１６が設けてあることから、脚軸９に対して首振り自在である。この場合、前述したように内側ローラ１２と外側ローラ３は針状ころ５を介して相対回転自在にユニット化されているため、このローラアセンブリ１４は脚軸９に対して首振り可能な関係にある。ここで、首振りとは、脚軸９の軸線を含む平面内で、脚軸９の軸線に対してローラアセンブリ１４の軸線が傾くことを意味する（図５参照）。

前記隙間１６は、図３に示すように、横断面において、三日月形状とされ、脚軸９の外周面と内側ローラ１２の内周面との一方の接触部（接触点）Ｋ１から周方向に沿って順次拡大してこの接触点Ｋ１から周方向に９０度の位置で最大となり、この９０度の位置から周方向に沿って順次縮小して他方の接触部（接触点）Ｋ２に達する。

各隙間１６、１６に、例えばスポンジ状のウレタンゴム等のゴム製品からなる弾性体２０を介装している。弾性体２０内部に潤滑材（グリース等）を保持している。また、脚軸９の外周面とリング１２の内周面との接触部Ｋ１、Ｋ２側においては、この弾性体２０を介在させない。すなわち、接触部Ｋ１、Ｋ２と弾性体２０、２０との間に非介在部２１を設けている。この接触部Ｋ１、Ｋ２にトルク（負荷）が作用する。なお、図３における矢印はトルクの作用方向を示している。

このように、弾性体２０、２０を隙間１６、１６に介装することによって、無負荷状態において、脚軸９に対するローラアセンブリ１４の姿勢を維持することができる。すなわち、無負荷状態でローラアセンブリ１４を脚軸９に対してガタつかさせない。無負荷状態には、作動角をとらない状態（継手軸線に対してトリポード部材２の軸線が傾斜しない状態）と、作動角をとった状態（継手軸線に対してトリポード部材２の軸線が傾斜している状態）とを含む。

また、脚軸９に対して内側ローラ１２と外側ローラ３がユニットとして首振り可能な関係にあるので、図５と図６に示すように、作動角をとった場合、ローラアセンブリ１４の脚軸９に対して傾くことになる。この際、前記弾性体２０は弾性変形して、この傾きを許容する。このため、この弾性体２０を介装していても、作動角をとった状態で、ローラアセンブリ１４がローラ案内面７に対応したままの脚軸９の傾きを許容するので、ローラアセンブリ１４は、外側継手部材１のトラック溝６に対して平行状態を維持しつつ転動することができる。なお、作動角をとった状態から作動角をとらない状態に戻った際には、弾性体２０はその復元力にて、図４等に示す状態に戻る。

本発明の等速自在継手では、無負荷状態ではローラアセンブリ１４の脚軸９に対する姿勢を弾性体２０にて維持することができる。すなわち、無負荷状態では、弾性体２０がローラアセンブリ１４と脚軸９に対して与圧を与えることができ、ローラアセンブリ１４のバタ（ガタ）つきを防止することができる。このため、ローラ３と外側継手部材１との接触による異音の発生、リング１２と脚軸９との接触による異音の発生を防止することができ、静粛な等速自在継手となると共に、長期に亘って等速自在継手の機能を発揮することができる。しかも、作動角をとった場合にも、ローラアセンブリ１４は、外側継手部材１のトラック溝６に対して平行状態を維持しつつ転動することができるので、誘起スラストを低減でき、車両のシャダー現象を抑えることができる。

高作動角まで揺動すると、ローラアセンブリ１４は外側継手部材１の開口部近傍まで移動することになるが、この状態においても、弾性体２０にて、ローラアセンブリ１４の姿勢を安定させることができるので、ローラアセンブリ１４を滑らかに移動させることができる。このため、高作動角までとったときの継手軸方向スライド抵抗を低減させることができる。

脚軸９の外周面とリング１２の内周面との接触部側においては、前記弾性体２０を介在させないようにできる。これにより、リング１２の脚軸９との直接接触部位を確保でき、安定したトルク伝達が可能となる。また、リング１２が脚軸９に対して回転できる範囲を確保でき、ローラ３及びリング１２等で構成するローラアセンブリ１４は滑らかに回転を開始できる。

また、前記弾性体２０が、前記リング１２と脚軸９との間に浸入する潤滑材を保持するようにできるので、リング１２と脚軸９との接触部の潤滑性能が向上して、ローラアセンブリ１４を円滑に回転させることができ、リング１２と脚軸９との接触部における耐摩耗性の点において有利となる。

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種々の変形が可能であって、例えば、弾性体２０に潤滑材を保持させる方法としては、封入であっても吸着であってもよい。すなわち、潤滑材がリング１２と脚軸９との間に浸入できればよい。また、潤滑材の材質として、弾性体２０にて保持することができて潤滑性を奏することができるものであれば使用できる。さらに、弾性体２０としては全隙間１６に介装するものであってもよい。なお、弾性体２０を介装する場合、脚軸９側に弾性体２０を接着しても、逆にリング１２側に弾性体２０を接着してもよく、どちらにも接着させることなく、隙間１６に単に介装するものであってもよい。

本発明の実施形態を示す等速自在継手の縦断面図である。 前記等速自在継手の横断面図である。 前記等速自在継手のローラアセンブリの簡略平面図である。 前記等速自在継手のローラアセンブリの断面図である。 前記等速自在継手の作動角をとった状態の縦断面図である。 前記等速自在継手の作動角をとった状態のローラアセンブリの断面図である。 従来の等速自在継手の縦断面図である。 従来の等速自在継手の横断面図である。 従来の等速自在継手のローラとトラック溝との関係を示す簡略斜視図である。 従来の等速自在継手のローラアセンブリの簡略平面図である。 従来の等速自在継手のローラアセンブリの断面図である。

符号の説明

１ 外側継手部材
２ トリポード部材
３ ローラ
６ トラック溝
７ ローラ案内面
９ 脚軸
１２ リング
１４ ローラアセンブリ
１６ 隙間
２０ 弾性体

Claims (3)

1. 円周方向に向き合って配置されたローラ案内面を有する３つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３つの脚軸を備えたトリポード部材と、前記トラック溝に挿入されたローラと、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、前記ローラ及びリングを含むローラアセンブリが前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能な等速自在継手において、
   前記脚軸を、縦断面においては矩形状とし、かつ、横断面においては、前記トラック溝の長手方向で前記リングの内周面との間に隙間を形成するとともに前記トラック溝の長手方向と直交する幅方向で前記リングの内周面と接触する扁平形状とし、作動角をとった状態では前記ローラアセンブリが前記ローラ案内面に対応したままの脚軸の傾きを許容し、かつ無負荷状態では脚軸に対するローラアセンブリの姿勢を維持する弾性体を、前記隙間に介装したことを特徴とする等速自在継手。
2. 脚軸の外周面とリングの内周面との接触部側においては、前記弾性体を介在させないことを特徴とする請求項１の等速自在継手。
3. 前記弾性体が、前記リングと脚軸との間に浸入する潤滑材を保持することを特徴とする請求項１又は請求項２の等速自在継手。

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