JP2020139611A - トリポード型等速自在継手 - Google Patents
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Abstract
【課題】針状ころがアウタワッシャに接触することによる、アウタワッシャの摩耗やローラの回転抵抗を抑制することできるトリポード型等速自在継手を提供する。【解決手段】トリポード部材3は、径方向に突出する脚軸8を有し、脚軸8に針状ころ11を介してローラ4を回転自在に支持すると共に、脚軸8の先端部側に装着されたアウタワッシャ13によってローラ4及び針状ころ11の脚軸方向の移動を規制するトリポード型等速自在継手であって、アウタワッシャ13の針状ころ側11の面130が、脚軸8の付け根部側に向かって拡径する傾斜面Eを有する。【選択図】図3
Description
本発明は、自動車や各種産業機械などの動力伝達系、特に、自動車用のドライブシャフトやプロペラシャフトに組み込まれるトリポード型等速自在継手に関する。
例えば、自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達する手段として使用される等速自在継手には、固定式等速自在継手と摺動式等速自在継手の二種がある。これら両者の等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し得る構造を備えている。
エンジンから車輪に動力を伝達するドライブシャフトは、エンジンと車輪との相対的位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要がある。そのため、ドライブシャフトは、一般的に、エンジン側(インボード側)に摺動式等速自在継手を、車輪側(アウトボード側)に固定式等速自在継手をそれぞれ装備し、両者の等速自在継手をシャフトで連結した構造を具備する。
ドライブシャフトを構成する摺動式等速自在継手の一つに、トルク伝達部材としてローラを用いたトリポード型等速自在継手(TJ)がある(例えば、特許文献1参照)。
このトリポード型等速自在継手は、カップ状の外側継手部材と、その外側継手部材との間でローラを介して角度変位を許容しながら回転トルクを伝達する内側継手部材であるトリポード部材とを備え、ローラ及びトリポード部材から成る内部部品が外側継手部材に軸方向摺動自在に収容された構造を具備する。
図8に示すように、特許文献1で開示されているトリポード型等速自在継手は、径方向に突出する脚軸101を有するトリポード部材100と、その脚軸101に対して針状ころ102を介して回転自在に装着されたローラ103などを備えている。
針状ころ102は、脚軸101の付け根部に装着されたインナワッシャ104と継手径方向内側で接すると共に、脚軸101の先端部側に装着されたアウタワッシャ105と継手径方向外側で接している。また、脚軸101の先端部側には環状溝106が形成され、環状溝106には丸サークリップ等の止め輪107が装着されている。この止め輪107によってアウタワッシャ105が抜け止めされていることで、針状ころ102及びローラ103がアウタワッシャ105によって抜け止めされている。
ところで、特許文献1に開示されているようなトリポード型等速自在継手においては、ローラの回転揺動などによって、図9に示すように、針状ころ102の軸が脚軸101に対して傾斜することがある。なお、図9では、針状ころ102の傾斜がわかりやすいように、脚軸101に対する傾斜角度を実際よりも大きく誇張して示している。このように、針状ころ102が傾斜した場合、ローラ103の回転に伴って針状ころ102が脚軸101の外周面上を転動すると、図10に示すように、針状ころ102が脚軸101の先端部側(図の上側)へ移動するため、アウタワッシャ105が針状ころ102によって押し上げられることになる。そして、このときのアウタワッシャ105に対する針状ころ102の接触によって、アウタワッシャ105が摩耗したり、接触抵抗によりローラ103の回転が阻害されたりする虞があった。
すなわち、針状ころが傾斜していると、図10に示すように、アウタワッシャ105に対して針状ころ102がその円形の端面全体ではなく、その外周エッジにて局部的に接触するため、アウタワッシャ105に対する針状ころ102の接触圧が高くなる。さらに、図10のY矢視図である図11に示すように、アウタワッシャ105に対する針状ころ102の接触箇所Aでは、針状ころ102の回転によってアウタワッシャ105が脚軸101側へ押される方向の力を受けるが、アウタワッシャ105は脚軸101の外周面に接触すると、それ以上の脚軸101側への移動は規制されているため、接触箇所Aにおけるアウタワッシャ105と針状ころ102との摺動抵抗が大きくなる傾向にある。
このように、従来の構成においては、針状ころが脚軸に対して傾斜した状態でアウタワッシャに接触すると、これらの接触箇所での接触圧と摺動抵抗とが大きくなる傾向にあるため、特に、継手にかかるトルクが大きい場合や、脚軸に対する針状ころの傾斜角度が大きい場合に、アウタワッシャの摩耗が促進されると共に、ローラの回転抵抗が大きくなることが懸念される。また、小型化などにより針状ころを短くした場合は、針状ころの傾斜角度がより一層大きくなる傾向にあるため、アウタワッシャの摩耗やローラの回転抵抗の発生が顕著になると予想される。
そこで、本発明は、針状ころが接触することによるアウタワッシャの摩耗やローラの回転抵抗を抑制することできる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。
上記課題を解決するため、本発明は、外側継手部材と、外側継手部材との間でローラを介して角度変位及び軸方向変位を許容しながら回転トルクを伝達するトリポード部材とを備え、トリポード部材は、径方向に突出する脚軸を有し、脚軸に針状ころを介してローラを回転自在に支持すると共に、脚軸の先端部側に装着されたアウタワッシャによってローラ及び針状ころの脚軸からの抜けを防止するトリポード型等速自在継手であって、アウタワッシャの針状ころ側の面が、脚軸の付け根部側に向かって拡径する傾斜面を有することを特徴とする。
このように、アウタワッシャの針状ころ側の面が、脚軸の付け根部側に向かって拡径する傾斜面を有することで、アウタワッシャが針状ころから押し上げられる押圧力を受けた際に、傾斜面には、押圧力の分力である外径方向の力が生じるため、アウタワッシャに対して脚軸から離れる方向の力が作用する。一方で、アウタワッシャには、従来と同様に、針状ころの回転によって脚軸側へ押される内径方向の力を受けるが、上記外径方向の力によって内径方向の力の作用が部分的あるいは全体的に相殺される。これにより、脚軸に対してアウタワッシャが押し当てられるのを回避又は抑制できるようになり、アウタワッシャと針状ころとの接触箇所における摺動抵抗を軽減することができるようになる。その結果、針状ころが接触することによる、アウタワッシャの摩耗や、ローラの回転抵抗を抑制することができるようになる。
アウタワッシャの中心軸に直交する面に対する傾斜面の傾斜角度(以下、単に「傾斜面の傾斜角度」という。)を小さくしすぎると、針状ころが傾斜面に接触した際に生じる外径方向の力が得られ難くなるので、アウタワッシャが脚軸に対して押し当てられるのを回避又は抑制するのが困難になる。一方、傾斜面の傾斜角度を大きくしすぎると、アウタワッシャと針状ころとの接触箇所が傾斜面よりも外径側のエッジ部に移動するため、針状ころを傾斜面に接触させることができなくなる。従って、傾斜面の傾斜角度は、傾斜面による上記作用・効果が良好に得られるように、2°以上15°以下の範囲内、より好ましくは、5°以上10°以下の範囲内で設定されるのがよい。
また、傾斜面は、円錐面であってもよいし、曲面であってもよい。
本発明によれば、針状ころがアウタワッシャに接触した際の摺動抵抗を低減することができるので、アウタワッシャの摩耗や、ローラの回転抵抗を抑制することができるようになる。
まず、図1〜図3を参照しつつ、本発明の一実施形態に係るトリポード型等速自在継手の基本構成及び動作について説明する。図1は、本実施形態に係るトリポード型等速自在継手の縦断面図、図2は、図1のX矢視図、図3は、図2の要部拡大図である。
図1及び図2に示すように、本実施形態に係るトリポード型等速自在継手1は、カップ状の外側継手部材2と、トリポード部材3と、3個のローラ4と、を備えている。外側継手部材2の内部には、トリポード部材3とローラ4とから成る内部部品5が軸方向摺動自在に収容されている。
外側継手部材2は、軸方向に伸びる3本の直線状のトラック溝6が円筒状内周面2aの円周方向3箇所に等間隔で形成されている。各トラック溝6は、その内側両壁に互いに対向する一対のローラ案内面6aを有する。ローラ案内面6aは円弧状断面を有し、外側継手部材2の軸線方向に直線状に伸びる。
トリポード部材3は、円筒状をなすボス7の外周面に3本の脚軸8が円周方向等間隔(120°間隔)で放射状に一体形成されている。脚軸8は、先端がトラック溝6の底部付近まで継手径方向に延在し、外周面は一般的に円筒面とされている。ボス7の軸孔7aにシャフト9の軸端部9aがスプライン嵌合により結合され、止め輪10によりトリポード部材3に対して抜け止めされている。
外側継手部材2のローラ案内面6aと脚軸8の外周面との間に針状ころ11を介してローラ4が回転自在に配置される。ローラ4の外周面は縦断面円弧状とされ、ローラ案内面6aとアンギュラ接触により二箇所で接触する場合と、サーキュラ接触により一箇所で接触する場合がある。ローラ4の内周面は円筒状に形成されている。
ローラ4と脚軸8との間に、複数の針状ころ11が、保持器のない、いわゆる単列総ころ状態で配置されている。脚軸8の外周面は針状ころ11の内側転動面を構成し、ローラ4の内周面は針状ころ11の外側転動面を構成している。
針状ころ11は、脚軸8の付け根部側に装着された環状のインナワッシャ12と継手径方向内側で接すると共に、脚軸8の先端部側に装着された環状のアウタワッシャ13と継手径方向外側で接している。これにより、針状ころ11は、脚軸8に対して軸方向移動が規制されている。また、アウタワッシャ13は、脚軸8の先端部側に形成された環状溝15に丸サークリップ等の止め輪14を嵌合することにより抜け止めされている。これにより、アウタワッシャ13は、針状ころ11の位置決め及び抜けの防止と、ローラ4の抜けの防止とを兼ねている。
詳しくは、図3に示すように、アウタワッシャ13は、円環形状部13aと、円環形状部13aの外径部から立ち上がる立ち上がり部13bと、立ち上がり部13bから外径方向に突出する突起部13cと、で構成されている。円環形状部13aが、針状ころ11の端面に対して対向するように配置され、突起部13cの外径がローラ4の内径よりも大きく形成されていることで、アウタワッシャ13によって針状ころ11とローラ4との脚軸8からの抜けが防止される。
以上の構成からなるトリポード型等速自在継手1では、トリポード部材3の脚軸8と外側継手部材2のローラ案内面6aとがローラ4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、ローラ4が脚軸8に対して回転しながらローラ案内面6a上を転動することにより、外側継手部材2とトリポード部材3との間の相対的な軸方向変位や角度変位が許容される。
この種の等速自在継手では、外側継手部材2の内部空間にグリース等の潤滑剤(図示せず)を封入することにより、継手作動時において、継手内部の摺動部位、つまり、外側継手部材2、トリポード部材3、針状ころ11及びローラ4の各構成部品の摺動部位での潤滑性を確保している。また、継手内部に封入された潤滑剤の漏洩を防止すると共に継手外部からの異物侵入を防止するため、外側継手部材2の開口部とシャフト9との間に、樹脂製あるいはゴム製の蛇腹状ブーツ16が装着されている。
本実施形態に係るトリポード型等速自在継手の基本構成及び動作は、上述の通りである。以下、本実施形態に係るトリポード型等速自在継手の特徴的な構成について説明する。
上述のように、従来のトリポード型等速自在継手においては、針状ころが脚軸に対して傾斜した状態でアウタワッシャに接触すると(図10参照)、アウタワッシャの摩耗やローラの回転抵抗が生じるといった課題がある。
そこで、本発明の実施形態においては、従来の課題を解決するため、図3に示すように、アウタワッシャ13(円環形状部13a)の針状ころ11側の面130を、脚軸8の付け根部側に向かって拡径させ、脚軸8に直交する面に対して角度θ傾斜する傾斜面Eとなるように構成している。
このように、アウタワッシャ13の針状ころ11側の面130が、脚軸8の付け根部側に向かって拡径する傾斜面Eを有することで、図4に示すように、脚軸8に対して傾斜した針状ころ11がアウタワッシャ13に接触した場合、アウタワッシャ13は脚軸8から離れる方向の力(図の右方向への力)Fを受ける。すなわち、アウタワッシャ13が針状ころ11から押し上げられる押圧力を受けた際に、傾斜面Eには、その押圧力の分力である外径方向の力Fが生じる。一方で、アウタワッシャ13には、従来と同様に、針状ころ11の回転によって脚軸8側へ押される内径方向の力Gを受けるが、上記アウタワッシャ13に生じる外径方向の力Fによって内径方向の力Gの作用が部分的又は全体的に相殺される。これにより、脚軸8に対してアウタワッシャ13が押し当てられるのを回避又は抑制できるようになり、アウタワッシャ105と針状ころ102との間での摺動抵抗を低減できるようになる。その結果、針状ころ11が接触することによる、アウタワッシャ13の摩耗や、ローラ4の回転抵抗を抑制することが可能となる。
図5は、アウタワッシャ13の中心軸Oに直交する面に対する傾斜面Eの傾斜角度θが、小さい角度θ1である場合(実線の場合)と、大きい角度θ2である場合(二点鎖線の場合)とを、比較して示す図である。
図5に示すように、傾斜面Eの傾斜角度θが小さい角度θ1である場合は、針状ころ11とアウタワッシャ13の接触箇所A1における外径方向の力F1が小さくなるので、アウタワッシャ13を脚軸8から離す力は小さくなる。従って、傾斜面Eの傾斜角度θを小さくしすぎると、アウタワッシャ13を脚軸8から離す力が得られ難くなり、アウタワッシャ13が脚軸8に対して押し当てられるのを回避又は抑制するのが困難になる。これに対して、傾斜面Eの傾斜角度θが大きい角度θ2である場合は、接触箇所A2における外径方向の力F2が大きくなるので、アウタワッシャ13が脚軸8に押し当てられるのをより確実に回避又は抑制できるようになる。ただし、傾斜面Eの傾斜角度θが大きくなると、これに伴ってアウタワッシャ13に対する針状ころ11の接触箇所Aの位置が外径側へ(接触箇所A1から接触箇所A2へ)変位する。従って、傾斜面Eの傾斜角度θを大きくしすぎると、接触箇所Aが傾斜面Eよりも外径側のエッジ部に移動することになり、針状ころ11を傾斜面Eに接触させることによる上述の作用・効果が得られなくなる。
このように、傾斜面Eの傾斜角度θは、小さすぎても大きすぎても傾斜面Eによる作用・効果が得られ難くなるため、所定の範囲内で設定されることが望ましい。具体的には、2°以上15°以下の範囲内、より好ましくは5°以上10°以下の範囲内で、傾斜面Eの傾斜角度θを設定するのがよい。
また、傾斜面Eは、脚軸8の付け根部側に向かって拡径していれば、図3〜図5に示すような凹凸の無い円錐面で形成されていてもよいし、曲面で形成されていてもよい。また、傾斜面Eを形成する曲面は、図6に示すような脚軸8の付け根部側(図の下方)に向かって膨らむような凸状の曲面であってもよいし、反対に、図7に示すような脚軸8の先端部側(図の上方)に向かって窪むような凹状の曲面であってもよい。
以上のように、本発明によれば、アウタワッシャの針状ころ側の面を、脚軸の付け根部側に向かって拡径する傾斜面を有するように構成することで、アウタワッシャが脚軸に対して押し当てられるのを回避又は抑制することできるようになるので、針状ころがアウタワッシャに接触した際の摺動抵抗を低減できるようになる。これにより、アウタワッシャの摩耗や、ローラの回転抵抗を抑制することができるようになり、トリポード型等速自在継手の信頼性を向上させることができるようになる。
また、小型化などにより針状ころを短くした構成においては、針状ころの傾斜角度がより一層大きくなって、アウタワッシャの摩耗やローラの回転抵抗が増大する虞があるため、本発明を適用することで、アウタワッシャの摩耗とローラの回転抵抗とを効果的に抑制することができるようになり、大きな効果が期待できる。
なお、本発明は上述の実施形態に何ら限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
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
8 脚軸
11 針状ころ
12 インナワッシャ
13 アウタワッシャ
14 止め輪
15 環状溝
130 アウタワッシャの針状ころ側の面
E 傾斜面
O アウタワッシャの中心軸
θ 傾斜角度
2 外側継手部材
3 トリポード部材
4 ローラ
8 脚軸
11 針状ころ
12 インナワッシャ
13 アウタワッシャ
14 止め輪
15 環状溝
130 アウタワッシャの針状ころ側の面
E 傾斜面
O アウタワッシャの中心軸
θ 傾斜角度
Claims (5)
- 外側継手部材と、前記外側継手部材との間でローラを介して角度変位及び軸方向変位を許容しながら回転トルクを伝達するトリポード部材とを備え、前記トリポード部材は、径方向に突出する脚軸を有し、前記脚軸に針状ころを介して前記ローラを回転自在に支持すると共に、前記脚軸の先端部側に装着されたアウタワッシャによって前記ローラ及び前記針状ころの前記脚軸からの抜けを防止するトリポード型等速自在継手であって、
前記アウタワッシャの前記針状ころ側の面が、前記脚軸の付け根部側に向かって拡径する傾斜面を有することを特徴とするトリポード型等速自在継手。 - 前記アウタワッシャの中心軸に直交する面に対する前記傾斜面の傾斜角度は、2°以上15°以下の範囲内に設定されている請求項1に記載のトリポード型等速自在継手。
- 前記アウタワッシャの中心軸に直交する面に対する前記傾斜面の傾斜角度は、5°以上10°以下の範囲内に設定されている請求項1に記載のトリポード型等速自在継手。
- 前記傾斜面は、円錐面である請求項1から3のいずれか1項に記載のトリポード型等速自在継手。
- 前記傾斜面は、曲面である請求項1から3のいずれか1項に記載のトリポード型等速自在継手。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019037447A JP2020139611A (ja) | 2019-03-01 | 2019-03-01 | トリポード型等速自在継手 |
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JP2019037447A JP2020139611A (ja) | 2019-03-01 | 2019-03-01 | トリポード型等速自在継手 |
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JP (1) | JP2020139611A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN115143197A (zh) * | 2022-09-06 | 2022-10-04 | 万向钱潮股份公司 | 一种轻量化万向节 |
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2019
- 2019-03-01 JP JP2019037447A patent/JP2020139611A/ja active Pending
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