JP3615987B2 - トリポード型等速自在継手 - Google Patents
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Description
【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 (1)
- 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。
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