JP2024093845A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】１点当たりの接触面圧を下げることができので、ポケットとボールで発生する剥離までの時間が長くなって、等速自在継手（トリボールジョイント）としての耐久寿命が向上する等速自在継手を提供する。【解決手段】底壁から中心軸部を突出させることによって一端が開口する環状空間を形成し、その環状空間の外壁面と内壁面の少なくとも一方に軸方向に延びる３本のトラック溝が周方向に１２０°の間隔をおいて形成された外輪と、その外輪の環状空間内に端部が組込まれ、トラック溝のそれぞれと対応する位置にポケットが形成されたトルクチューブと、このトルクチューブのポケット内に組込まれて前記トラック溝に沿って転動可能なボールとを備えた等速自在継手である。トルクチューブのポケットに対してボールを２点で接触するアンギュラコンタクトさせた。【選択図】図１

Description

本発明は、等速自在継手に関し、特に、トリボールジョイントに関する。

等速自在継手として「トリボールジョイント」と称されるものがある。トリボールジョイントは、図５～図８に示すように、中心軸部１と一体となった外輪２と、３個のボール穴（ポケット）３が形成されたトルクチューブ４が、３個のボール５を介して伝達力を伝えるようになっている。このようなトリボールジョイントとして、特許文献１等に記載されたものがある。

すなわち、トリボールジョイントは、外輪２は、外周壁２ａと、底壁２ｂと、底壁２ｂから突設される中心軸部１とを備え、これらによって、一端が開口する環状空間６が形成される。環状空間６の外壁面６ａと内壁面６ｂに軸方向に延びる３本のトラック溝７、８が周方向に１２０°の間隔をおいて形成される。トルクチューブ４は、図７（ａ）（ｂ）に示すように、その先端部にテーパ部９が形成されるとともに、ポケット３よりも後方側（反外輪側）にテーパ部１０が形成されている。このため、テーパ部９とテーパ部１０との間には、円環部１１が形成され、円環部１１が外輪２の前記環状空間６内に組込まれ、前記トラック溝７のそれぞれに対応する位置に前記ポケット３が形成される。すなわち、図８に示すように、ポケット３も周方向に沿って１２０°ピッチで配設されている。

また、外輪２の開口部はブーツ１２にて密封されている。すなわち、ブーツ１２は、大径部１２ａと、小径部１２ｂと、大径部１２ａと小径部１２ｂとを連結する蛇腹部１２ｃとからなる。そして、大径部１２ａを外輪２の開口端部に外嵌してブーツバンド１３で締め付け、小径部１２ｂをトルクチューブ４の所定位置に外嵌してブーツバンド１３で締め付ける。なお、この等速自在継手は、底壁２ｂから反環状空間へ突出する軸部２ｃを有し、この軸部２ｃには、図示省略の駆動軸等が挿入される挿入孔２ｃ１が設けられている。

このように構成されたトリボールジョイントは、トルクチューブ４に伝達された回転トルクが、図９に示すように、ポケット３に保持されたボール５を介して、外輪２に分力Ｆ１として伝達され、中心軸部１に分力Ｆ２として伝達される。

特開平６－５８３４１号公報

ところで、トリボールジョイントのトルクチューブ４は、３つのボールポケット３を円周上に等間隔で形成したもので、ボールポケット３は保持されたボール５より大きい真円である。そのため、ボールとトルクチューブ４のポケット３の接触は、図１０に示すように、サーキュラコンタクトとなり、接触点Ｃでの接触面圧Ｐが高くなる。

なお、特許文献１に記載のトリボールジョイントは、案内溝とボールとがアンギュラコンタクトになるように設定している。しかしながら、ボールとトルクチューブのポケットの接触において、接触面圧が高くなるままである。このように、接触面圧を下げることができなければ、耐久寿命の向上を図ることができなかった。

そこで、本発明の目的は、ボールとトルクチューブのボールポケットの接触面圧を下げて、トリボールジョイントの耐久寿命を向上することにある。

本発明の等速自在継手は、底壁から中心軸部を突出させることによって一端が開口する環状空間を形成し、その環状空間の外壁面と内壁面の少なくとも一方に軸方向に延びる３本のトラック溝が周方向に１２０°の間隔をおいて形成された外輪と、その外輪の前記環状空間内に端部が組込まれ、前記トラック溝のそれぞれと対応する位置にポケットが形成されたトルクチューブと、このトルクチューブのポケット内に組込まれて前記トラック溝に沿って転動可能なボールとを備えた等速自在継手であって、 前記トルクチューブのポケットに対して前記ボールを２点でアンギュラコンタクトさせたものである。

本発明の等速自在継手によれば、ポケットとボールとが２点接触するアンギュラコンタクトとなるので、１点当たりの接触面圧を下げることができる。

ポケットの内径面は、複数の円弧形状部にて構成され、これによって、ボールがポケットに２点接触するものであったり、ポケットの内径面に、楕円形状部を設け、これによって、ボールがポケットに２点接触するものであったりする。すなわち、トルクチューブのポケットに対してボールを２点でアンギュラコンタクトとする構成を、従来の一般的な成形方法で、このトリボールジョイントにおけるポケットとボールとを、サーキュラコンタクトとすることなくアンギュラコンタクトとすることができる。

本発明では、１点当たりの接触面圧を下げることができるので、ポケットとボールで発生する剥離までの時間が長くなって、等速自在継手（トリボールジョイント）としての耐久寿命が向上する等速自在継手を提供するものである。

本発明に係る等速自在継手の縦断面図である。 本発明に係る等速自在継手の横断面図である。 ポケットとボールとの関係を示し、円弧形状部を組み合わせにてアンギュラコンタクトを構成した図である。 ポケットとボールとの関係を示し、楕円形状部にてアンギュラコンタクトを構成した図である。 一般的なトリボールジョイントの縦断面図である。 図５に示すトリボールジョイントの横断面図である。 図５に示すトリボールジョイントのトルクチューブを示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。 図５に示すトリボールジョイントのトルクチューブに要部断面図である。 トルクチューブに伝達された回転トルクの伝達方向を示す説明である。 ポケットとボールとの関係を示し、サーキュラコンタクトを構成した図である。

以下本発明の実施の形態を図１～図４に基づいて説明する。図１は、本発明に係る等速自在継手（トリボールジョイント）を示し、このトリボールジョイントは、基本形態は、図５及び図６に示すトリボールジョイントと同様であり、中心軸部２１と一体となった外輪２２と、３個のボール穴（ポケット）２３が形成されたトルクチューブ２４が、３個のボール２５を介して伝達力を伝えるようになっている。

すなわち、トリボールジョイントは、外輪２２は、外周壁２２ａと、底壁２２ｂと、底壁２２ｂから突設される前記中心軸部２１とを備え、これらによって、一端が開口する環状空間２６が形成される。環状空間２６の外壁面２６ａと内壁面２６ｂとに軸方向に延びる３本のトラック溝２７、２８が周方向に１２０°の間隔をおいて形成される。トルクチューブ２４はその先端部にテーパ部２９が形成されるとともに、ポケット２３よりも後方側（反外輪側）にテーパ部３０が形成されている。このため、テーパ部２９とテーパ部３０との間には、円環部３１が形成され、円環部３１が外輪２２の前記環状空間２６内に組込まれ、前記トラック溝２７、２８のそれぞれに対応する位置に前記ポケット２３が形成される。すなわち、図２に示すように、ポケット２３も周方向に沿って１２０°ピッチで配設されている。なお、トルクチューブ２４には、軸方向反ポケット側に、図示省略のシャフト等が接続されるボス部３２が設けられている。ボス部３２には、シャフト等が嵌入される孔部３２ａが設けられている。

また、外輪２の開口部はブーツ３３にて密封されている。すなわち、ブーツ３３は、大径部３３ａと、小径部３３ｂと、大径部３３ａと小径部３３ｂとを連結する蛇腹部３３ｃとからなる。そして、大径部３３ａを外輪２の開口端部に外嵌してブーツバンド３４で締め付け、小径部３３ｂをトルクチューブ４の所定位置に外嵌してブーツバンド３４で締め付ける。なお、この等速自在継手は、底壁２２ｂから反環状空間へ突出する軸部２２ｃを有し、この軸部２２ｃには、図示省略の駆動軸等が挿入される挿入孔２２ｃ１が設けられている。

ところで、本等速自在継手では、トルクチューブ２４のポケット２３に対してボール２５を２点で接触するアンギュラコンタクトを採用している。すなわち、図３及び図４に示すように、ポケット２３の内径面とボール２５が２点で接触して、２つの接触点Ｃ１，Ｃ２が形成される。

図３では、ポケット２３の内径面は、複数の円弧形状部３５を組み合わせてなる。すなわち、図３では、ボール２５の半径よりも大きな曲率半径を有する４個の円弧形状部３５(３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ)にて内径面が形成される。円弧形状部３５aの曲率中心がＯａであり、円弧形状部３５ｂの曲率中心がＯｂであり、円弧形状部３５ｃの曲率中心がＯｃであり、円弧形状部３５ｄの曲率中心がＯｄである。

この場合、ボール２５の半径をｒとし、円弧形状部３５の曲率半径をＲ(図示書略)
としたときに、Ｒ／ｒを１．０５～１．０９程度に設定している。また、接触点Ｃ１、Ｃ２が成す角度（接触角）θ１、θ１を例えば、２０°～４５°に設定することができる。なお、円弧形状部３５の曲率半径は、各Ｏａ、Ｏｂ、Ｏｃ、Ｏｄを中心とした各円弧形状部３５ａ、円弧形状部３５ｂ、円弧形状部３５ｃ、円弧形状部３５ｄの半径である。

図４では、ポケットの内径面に楕円形状部３６を設けてなる。すなわち、２つの楕円形状部３６（３６a、３６ｂ）を組み合わせることによって形成される。この場合、各楕円形状部３６としては、長軸をａとし、短軸をｂとしたときの扁平率（ｆ＝（ａ－ｂ）／ａ）を０．０５～０．４５程度とする。また、ボール２５の半径をｒとしたときに、ａ／ｒを１．０８～３．２５程度とし、ｂ／ｒを１．０３～１．７６程度とする。この図４に示すポケットでも、接触点Ｃ１、Ｃ２が成す角度（接触角）θ２、θ２を例えば、２０°～４５°に設定することができる。

このように、トルクチューブ２４のポケット２３に対してボール２５を２点で接触するアンギュラコンタクトを採用すれば、トルクチューブ２４に伝達された回転トルクは、ポケット２３に保持されたボール２５を介して外輪２２に伝達される。このため、図３及び図４に示すように、ボール２５とトルクチューブ２４のポケット２３の接触面圧（接触点Ｃ１、Ｃ２に作用する力ｆ）を下げることができる。つまり、サーキュラコンタクトする図１０に示すものの接触面圧をＰとし、図３及び図４に示すように、アンギュラコンタクトするものの接触面圧をｐとしたときに、Ｐ＞ｐとなる。

本発明の等速自在継手によれば、ポケット２３とボール２５とが２点接触するアンギュラコンタクトとなるので、１点当たりの接触面圧を下げることができる。このため、ポケット２３とボール２５で発生する剥離までの時間が長くなって、等速自在継手（トリボールジョイント）としての耐久寿命が向上する。

ポケット２３の内径面は、複数の円弧形状部にて構成され、これによって、ボール２５がポケット２３に２点接触するものであったり、ポケット２３の内径面に、楕円形状部を設け、これによって、ボール２５がポケット２３に２点接触するものであったりする。すなわち、トルクチューブ２４のポケット２３に対してボールを２点でアンギュラコンタクトとする構成を、従来の一般的な成形方法で、このトリボールジョイントにおけるポケット２３とボールと２５を、サーキュラコンタクトとすることなくアンギュラコンタクトとすることができる。

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、前記実施形態では、いわゆる単式のトリボールジョイントを示したが、いわゆる複式のトリボールジョイントであってもよい。ここで、複式のトリボールジョイントとは、一対の外輪と、一対の外輪間に配設される一つのチューブとを備えたものである。また、実施形態では、フランジを有さないボス形のタイプであったが、単式のトリボールジョイントにおいて、フランジを有するフランジ形のタイプであっても、
半成フランジを有する半成フランジ形のタイプであってもよい。さらに、複式のトリボールジョイントであっても、ボス形のタイプ、フランジ形のタイプ、および半成フランジ形のタイプを採用することができる。

２１ 中心軸部
２２ 外輪
２２ｂ 底壁
２３ ポケット
２４ トルクチューブ
２５ ボール
２６ 環状空間
２６ａ 外壁面
２６ｂ 内壁面
２７ トラック溝
２８ トラック溝

Claims (3)

1. 底壁から中心軸部を突出させることによって一端が開口する環状空間を形成し、その環状空間の外壁面と内壁面の少なくとも一方に軸方向に延びる３本のトラック溝が周方向に１２０°の間隔をおいて形成された外輪と、その外輪の前記環状空間内に端部が組込まれ、前記トラック溝のそれぞれと対応する位置にポケットが形成されたトルクチューブと、このトルクチューブのポケット内に組込まれて前記トラック溝に沿って転動可能なボールとを備えた等速自在継手であって、
   前記トルクチューブのポケットに対して前記ボールを２点で接触するアンギュラコンタクトさせたことを特徴とする等速自在継手。
2. ポケットの内径面を複数の円弧形状部で構成し、これによって、ボールがポケットに２点接触することを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
3. ポケットの内径面に楕円形状部を設け、これによって、ボールがポケットに２点接触することを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。

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