JP3615987B2

JP3615987B2 - トリポード型等速自在継手

Info

Publication number: JP3615987B2
Application number: JP2000150176A
Authority: JP
Inventors: 幸弘渡辺; 英樹近藤; 健二寺田; 久昭藏
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2000-05-22
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2020-05-22
Also published as: JP2001330048A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や産業機械等における動力伝達に使用されるスライド式のトリポード型等速自在継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トリポード型等速自在継手は、図４の左半分に示されるように、内周に軸方向の三本のトラック溝１２’を有し、各トラック溝１２’の向かい合った側壁にローラ案内面１４’を形成した外側継手部材１０’と、半径方向に突出した三本のトラニオン・ジャーナル２２’を有するトリポード部材２０’と、各トラニオン・ジャーナル２２’の回りに複数の針状ころ３２’を介して回転自在で、外側継手部材１０’のトラック溝１２’内に収容されたローラ３０’とを備え、ローラ３０’が外周面においてローラ案内面１４’によって案内されるようになっている。
【０００３】
ローラ３０’とローラ案内面１４’との接触形態にはアンギュラ・コンタクトとサーキュラ・コンタクトの二通りがある。アンギュラ・コンタクトはある接触角をもち、二点で接触する（図５（Ａ））。サーキュラ・コンタクトは一点で接触し、一般的に接触率１．００２〜１．００８で使用されている（図５（Ｂ））。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
アンギュラ・コンタクトの場合、接触角方向の二点に接触楕円が発生し、所定トルクを負荷したとき、その接触楕円をローラ３０’の幅内におさめる必要がある。そのため、現状ではローラ３０’の幅／外径の比率は３２〜３６％である。また、接触角、接触率の見直しをしても幅方向の接触総長さがローラ３０’の幅を越える。ローラ３０’の両端部のローラ案内面１４’への食込み現象やローラ３０’の中央部にて二つの接触楕円が重なる現象を回避することができず、寿命向上や低振動化の妨げとなっている。
【０００５】
従来のサーキュラ・コンタクトの場合、接触率が１．００２〜１．００８であるため、所定トルクを負荷したとき、幅方向の接触楕円長さがローラ３０’の幅を越えることがある。そのため、アンギュラ・コンタクトの場合と同様にローラ３０’の幅を小さくすることには限界がある。現状では、ローラ３０’の幅／外径の比率は３２〜３６％である。また、ローラ３０’の幅を小さくすると幅方向の接触総長さがローラ３０’の幅をはるかに越え、寿命向上や低振動化の妨げとなっている。
【０００６】
また、アンギュラ・コンタクト、サーキュラ・コンタクト共に、ローラ案内面１４’をある接触率の曲率半径とし、大内径および小内径とはそのままＲ等でつながれている（逃がしなし）。トリポード型等速自在継手が作動角をとった状態で回転するとき、ローラ３０’とローラ案内面１４’との間でも角度変位が生ずる。これにより、ローラ案内面に摩耗が進行する。そのとき、ローラ案内面１４’の大小内径側それぞれにローラ３０’の両端部が食い込む現象が発生し、振動悪化の要因となる。
【０００７】
本発明の目的は、上述の問題点を解消してトリポード型等速自在継手の低振動化を図り、延いては振動特性を悪化させることなく軽量・コンパクト化を図ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、内周に軸方向の三本のトラック溝を有し、各トラック溝の向かい合った側壁にローラ案内面を形成した外側継手部材と、半径方向に突出した三本のトラニオン・ジャーナルを有するトリポード部材と、各トラニオン・ジャーナルの回りに回転自在で、上記外側継手部材のトラック溝内に収容されたローラとを備え、前記ローラが外周面において前記ローラ案内面によって案内されるようにしたトリポード型等速自在継手において、前記ローラと前記ローラ案内面との接触がサーキュラ・コンタクトで、かつ、前記ローラ案内面の前記ローラの端部に対応する部位に逃がし部を形成し、前記逃がし部が前記ローラ案内面となめらかにつながる円弧状であることを特徴とするトリポード型等速自在継手である。このような逃がし部を設けることにより、ローラのローラ案内面への食込みを防止して良好な振動特性を得ることができる。ローラ案内面の曲率半径Ｒと逃がし部のつなぎ隅Ｒ部（冷間鍛造面であることからエッジが立っていない）がローラ外径Ｒ面の範囲内で接触するので食込みが生じない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３に従って、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
まず、図２および図３に示すように、トリポード型等速自在継手は、連結すべき二軸のうちの一方の回転軸と接続する外側継手部材１０と、他方の回転軸と接続するトリポード・ユニット（２０，３０，３２）とを主要な構成要素としている。
【００１４】
外側継手部材１０は、円周方向等分位置に軸方向に延びる３本のトラック溝１２を配置した中空カップ状である。各トラック溝１２は向かい合った側壁にローラ案内面１４を形成している。このローラ案内面１４は外側継手部材１０の軸線と平行な円筒面の一部すなわち部分円筒面である。外側継手部材１０の横断面は、円周方向に交互に現れる直径Ｄ１の小内径部１６と直径Ｄ２の大内径部１８とをローラ案内面１４で接続した花冠状を呈している。
【００１５】
トリポード・ユニットは、トラニオン２０とローラ３０と複数の針状ころ３２を含んでいる。
【００１６】
トラニオン２０は、円周方向等分位置に半径方向に突出した３本のトラニオン・ジャーナル２２を有する。各トラニオン・ジャーナル２２は、円筒形外周面２４と、軸端付近に形成された環状の輪溝２６を備えている。トラニオン・ジャーナル２２の外周に複数の針状ころ３２を介して回転自在にローラ３０が外嵌している。トラニオン・ジャーナル２２の円筒形外周面２４は針状ころ３２の内側軌道面を提供する。ローラ３０の内周面は円筒形で、針状ころ３２の外側軌道面を提供する。
【００１７】
針状ころ３２はトラニオン２０の半径方向で見た外側の端面にてアウタ・ワッシャ３４と接し、反対側の端面にてインナ・ワッシャ３８と接している。アウタ・ワッシャ３４は輪溝２６に装着されたサークリップ３６によって軸方向移動を規制されているため、結局、針状ころ３２も軸方向移動を規制される。アウタ・ワッシャ３４は、トラニオン・ジャーナル２２の半径方向に延びた円盤部３４ａと、トラニオン・ジャーナル２２の軸線方向に延びた円筒部３４ｂとからなる。アウタ・ワッシャ３４の円筒部３４ａはローラ３０の内径より小さな外径を有し、トラニオン２０の半径方向で見た外側の端部３４ｃにてローラ３０の内径よりも大径に拡大している。したがって、ローラ３０はトラニオン・ジャーナル２２の軸線方向に移動することができる。
【００１８】
ローラ３０の外周面は球面の一部すなわち部分球面状であるが、軸線から半径方向に離れた位置にその曲率中心を有し、ローラ案内面１４よりも僅かに曲率が小さくなっている（図１参照）。また、ローラ３０とローラ案内面１４との接触形態は、横断面で見て円弧同士の接触すなわちサーキュラ・コンタクトとなる。
【００１９】
ローラ３０とローラ案内面１４との接触率は、小さいとトルク負荷時、接触楕円が大きくなり、ローラ３０の幅を越えてしまい短寿命となる。逆に、接触率が大きいと接触楕円は小さくなるが、面圧が高くなり、接触部の摩耗が促進され、短寿命となる。ただし、トリポード型等速自在継手の面圧は、構造上、トラニオン・ジャーナル２２／針状ころ３２間が最も厳しくなっているため、この部分の面圧を越えないように、接触率を設定すればよい。具体的には、この接触率は１．０２〜１．２の範囲が好ましく、より好ましくは１．０５〜１．１８の範囲とする。
【００２０】
接触楕円長さがローラ３０の幅長さＬｓ以下になるように接触率を設定することにより、ローラ３０の幅を小さくすることが可能となる。また、そうすることによって外側継手部材１０ひいてはトリポード型等速自在継手全体のコンパクト化に寄与する。具体的には、ローラ３０の幅Ｌｓと外径ｄｏとの比Ｌｓ／ｄｏの値を０．３２以下、より好ましくは０．２４〜０．２７とする。ローラ３０の外径ｄｏは図３（Ｂ）に示してある。接触楕円は図１に二点鎖線で示してある。
【００２１】
トリポード型等速自在継手が作動角をとった状態で回転するとき、ローラ３０とローラ案内面１４との間でも角度変位が生ずる。その際、既に述べたとおり、ローラ３０の両端部が、ローラ案内面１４の両端部すなわち外側継手部材１０の小内径部１６側および大内径部１８側に食い込む現象が発生し、その結果、振動特性が悪化する。これを防止するため、図１に示すように、ローラ案内面１４の両端部に逃がし部１５ａ，１５ｂを設ける。
【００２２】
逃がし部１５ａ，１５ｂの直径をｄ、ローラ３０の端面径をｄｉとするならば、逃がしの量は（ｄ−ｄｉ）／２で表わされる。この逃がしの量が小さすぎるとローラ案内面１４にローラ３０が食い込むのを有効に回避し得ず、逆に、逃がしの量が大きすぎるとローラ３０が脱落したり、ローラ３０とローラ案内面１４との接触領域が減少し、却って振動特性の悪化や短寿命の原因となってしまう。したがって、最適な逃がしの量としては、少なくとも所定トルク負荷時の接触楕円がローラ３０の幅内にあり、かつ、食込みが発生しないように、逃がし部１５ａ，１５ｂの直径ｄをローラ端面径ｄｉ以上とする。
【００２３】
逃がし部１５ａ，１５ｂは、横断面（図１）で見て、ローラ案内面１４の両端部をそれぞれ外側継手部材１０の小内径部１６および大内径部１８となめらかに繋ぐ円弧状の曲線で形成されている。図１に例示した実施の形態では、二点鎖線で示される接触楕円の長さと、ローラ案内面１４と逃がし部１５ａ，１５ｂのつなぎ点との間の距離とが等しくなっている。
【００２４】
ローラとローラ案内面との接触形態をサーキュラ・コンタクトとし、接触率を、所定トルク負荷時に幅方向の接触楕円長さがローラの幅長さ以下になるように設定することによって、トリポード型等速自在継手の軽量・コンパクト化および良好な耐久性を達成することができる。このことを図示するならば図４のとおりである。同図は、左半分に従来のトリポード型等速自在継手、右半分に本発明によるトリポード型等速自在継手を対比して示したものである。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、ローラ案内面に逃がし部を設けることによって、トリポード型等速自在継手が作動角をとった状態で回転するときローラがローラ案内面に食い込むおそれがないため、振動特性が改善され、トリポード型等速自在継手の低振動化が達成された。
【図面の簡単な説明】
【図１】ローラとローラ案内面との接触部の拡大断面図である。
【図２】（Ａ）はトリポード型等速自在継手の横断面図、
（Ｂ）はトリポード型等速自在継手の縦断面図である。
【図３】（Ａ）は外側継手部材の端面図、
（Ｂ）はトラニオン・ジャーナル回りの断面図。
（Ｃ）は図３（Ｂ）の部分拡大図である。
【図４】トリポード型等速自在継手の横断面図であって、左右に本発明の実施の形態と従来例を対比して示す。
【図５】ローラとローラ案内面との接触部の拡大断面図であって、
（Ａ）はアンギュラ・コンタクトの場合、
（Ｂ）はサーキュラ・コンタクトの場合を示す。
【符号の説明】
１０外側継手部材
１２トラック溝
１４ローラ案内面
Ｒ曲率半径
１５ａ，１５ｂ逃がし部
ｄ逃がし部直径
１６小内径部
Ｄ１直径
１８大内径部
Ｄ２直径
２０トラニオン
２２トラニオン・ジャーナル
２４円筒形外周面
２６輪溝
３０ローラ
ｄｉ端面径
ｄｏ外径
Ｌｓ幅
３２針状ころ
３４アウタ・ワッシャ
３４ａ円盤部
３４ｂ円筒部
３４ｃ拡径部
３６サークリップ
３８インナ・ワッシャ

Claims

内周に軸方向の三本のトラック溝を有し、各トラック溝の向かい合った側壁にローラ案内面を形成した外側継手部材と、半径方向に突出した三本のトラニオン・ジャーナルを有するトリポード部材と、各トラニオン・ジャーナルの回りに回転自在で、上記外側継手部材のトラック溝内に収容されたローラとを備え、前記ローラが外周面において前記ローラ案内面によって案内されるようにしたトリポード型等速自在継手において、前記ローラと前記ローラ案内面との接触がサーキュラ・コンタクトで、かつ、前記ローラ案内面の前記ローラの端部に対応する部位に逃がし部を形成し、前記逃がし部が前記ローラ案内面となめらかにつながる円弧状であることを特徴とするトリポード型等速自在継手。