JP6478532B2 - トリポード型等速ジョイント - Google Patents

Description

この発明は、駆動軸と被駆動軸の２軸を連結して、駆動軸の動力を被駆動軸に伝達するトリポード型等速ジョイントに関するものである。

一般に、等速ジョイントを用いた各種装置において、メンテナンスや部品の劣化に伴う交換のため、そのジョイント部を挟んで駆動軸と被駆動軸とを接続したり（駆動力が伝達される状態にしたり）、切り離したり（駆動力が伝達されない状態にしたり）する場合がある。

そのように、接続や分離が容易に行われる等速ジョイントとして、例えば、特許文献１に記載のトリポード型等速ジョイントが公知である。

特許文献１に記載のトリポード型等速ジョイントは、外輪の隣接するトラック溝間に形成された膨出部の先端部に、周方向に相反する方向に傾斜してその膨出部の周方向幅の中央に頂部を形成する一対のテーパ面を形成し、突出部の前側部には、その突出部の幅方向の中央から両側に向けて傾斜して突出部の幅方向の中央に頂部を形成する一対のテーパ面が設けられ、外輪とトリポード部材の接続や分離が容易に行われるような構造を有している。

特開２００７−２５５５１１号公報

特許文献１に記載のトリポード型等速ジョイントは、外輪の開口側端部からトリポード部材を挿入するジョイント接続時に、トラック溝と突出部の位相が周方向にずれがある場合でも、突出部は膨出部の先端部に形成されたテーパ面で接触案内されて、トラック溝の先端開口に誘導される。このため、トラック溝と突出部の位相合わせを行う必要がなく、トリポード型等速ジョイントを極めて簡単に接続させることができる。

しかし、ジョイント接続時に、まれに円滑に接続ができないことがあり、無理に接続を行うと、膨出部の頂部または突出部の頂部が損傷するということがあった。

このような問題について発生原因を調査した結果、ジョイント接続時に、膨出部の頂部と突出部の頂部の位相が完全に一致することでいわゆる３点支持の安定的な状態となって、テーパ面による案内効果が行われないことが判明した。さらには、この際に無理に押し込むことによって、想定される以上の押し込み力が作用することで、接触している頂部に損傷が生じてしまうことが判明した。

そこで、この発明の課題は、頂部同士の３点支持が発生することなく、テーパ面による案内効果が著しく優れ、膨出部の頂部と突出部の頂部に損傷が生じることのない、トリポード型等速ジョイントとすることである。

上記の課題を解決するために、この発明は、外輪の内周に軸方向に延びる３本のトラック溝を周方向に１２０゜の間隔をおいて形成し、前記外輪の内側に組込まれたトリポード部材には前記各トラック溝内でスライド自在とされ、前記外輪と前記トリポード部材の相互間でトルク伝達を行なう３本の突出部を設けたトリポード型等速ジョイントにおいて、前記外輪の隣接するトラック溝間に形成された膨出部の先端部に、周方向に相反する方向に傾斜して前記膨出部の周方向幅の中央に頂部を形成する一対のテーパ面を形成するとともに、前記突出部の、外輪開口端から前記トリポード部材を挿入するジョイント組み込み時に先行側となる前側部に、前記突出部の幅方向の中央から両側に向けて傾斜して前記突出部の幅方向の中央に頂部を形成する一対のテーパ面を設け、前記外輪の３つの前記膨出部の頂部のうち、少なくとも１つの前記膨出部の頂部の軸方向位置は、他の前記膨出部の頂部の軸方向位置と異なる構成を採用している。

前記外輪の３つの膨出部の頂部のうち、少なくとも１つの膨出部の頂部の軸方向位置を、他の膨出部の頂部の軸方向位置と異なる構成を採用したので、膨出部の頂部及び突出部の頂部による頂部同士の３点支持を回避することができる。

特に、前記外輪の３つの膨出部の頂部のうち、１つの膨出部の頂部は、他の２つの膨出部の頂部よりも前方へ突出していることが好ましい。

また、他の構成として、外輪の内周に軸方向に延びる３本のトラック溝を周方向に１２０゜の間隔をおいて形成し、前記外輪の内側に組込まれたトリポード部材には前記各トラック溝内でスライド自在とされ、前記外輪と前記トリポード部材の相互間でトルク伝達を行なう３本の突出部を設けたトリポード型等速ジョイントにおいて、前記外輪の隣接するトラック溝間に形成された膨出部の先端部に、周方向に相反する方向に傾斜して前記膨出部の周方向幅の中央に頂部を形成する一対のテーパ面を形成するとともに、前記突出部の、外輪開口端から前記トリポード部材を挿入するジョイント組み込み時に先行側となる前側部に、前記突出部の幅方向の中央から両側に向けて傾斜して前記突出部の幅方向の中央に頂部を形成する一対のテーパ面を設け、前記トリポード部材の３つの前記突出部の頂部のうち、少なくとも１つの前記突出部の頂部の軸方向位置は、他の前記突出部の頂部の軸方向位置と異なる構成を採用している。

前記トリポード部材の３つの突出部の頂部のうち、少なくとも１つの突出部の頂部の軸方向位置を、他の突出部の頂部の軸方向位置と異なる構成を採用したので、膨出部の頂部及び突出部の頂部による頂部同士の３点支持を回避することができる。

特に、前記トリポード部材の３つの突出部の頂部のうち、１つの突出部の頂部は、他の２つの突出部の頂部よりも前方へ突出していることが好ましい。

このような構成であるため、外輪とトリポード部材の接続時において、３点の頂部が同時に相手側の３点の頂部に接触することが回避でき、頂部同士が不安定な状態で接触するため頂部同士の３点支持が生じることが無くなる。

また、前記外輪の隣接するトラック溝間に形成された膨出部の先端部に、外径側から内径側に向けて外輪内部に入り込むよう傾斜するテーパ面を設けると、外輪開口端からトリポード部材を挿入するジョイント組み込み時に、外輪とトリポード部材の軸心にずれがある場合でも、膨出部の先端部に形成されたテーパ面で突出部のテーパ面が接触案内されて突出部がトラック溝の先端開口に誘導されるため、トリポード型等速ジョイントを簡単に接続することができる。

さらに、前記外輪及び前記トリポード部材の少なくとも一方を合成樹脂の成形品とすると、騒音防止に効果的であり静粛性に優れるトリポード型等速ジョイントとすることができる。

この発明によれば、外輪側の頂部とトリポード部材側の頂部同士の３点支持が発生することなく、テーパ面による案内効果が著しく優れ、膨出部の頂部と突出部の頂部に損傷が生じることのない、トリポード型等速ジョイントとすることができる。

この発明の一実施形態を示す縦断正面図 図１の右側面図 同実施形態の外輪とトリポード部材を示す分解斜視図 他の実施形態を示す縦断正面図 図４の実施形態の外輪とトリポード部材を示す分解斜視図

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１乃至図３に示すように、トリポード型等速ジョイントは、外輪１と、その内側に組込まれたトリポード部材１１とから成る。

外輪１は、一端が開口するカップ部２の閉塞端に第１軸３を設けた構成とされ、上記カップ部２の内周には、その開口端から軸方向に延びる３本のトラック溝４が周方向に１２０゜の間隔をおいて形成されている。各トラック溝４の周方向で対向する一対の側面５は互に平行する平坦面とされている。

トリポード部材１１は第２軸１２を有している。このトリポード部材１１には外輪１の各トラック溝４内に挿入される３本の突出部１３が一体に設けられている。

各突出部１３はトラック溝４内において軸方向へスライド自在とされる。また、トラック溝４の側面５と対向する各突出部１３の両側の側面１４は、それぞれトリポード部材１１の軸方向に沿ってわん曲する円筒面となっている。この実施形態では、対向する両円筒面の軸心は、トリポード部材１１の半径方向へ向いて、突出部１３の突出方向への軸心に一致している。なお、両側側面１４として、これらの円筒面に代えて、周方向および軸方向の２方向にわん曲する球面とすることも可能である。

突出部１３は、第１軸３と第２軸１２の一方に対する回転トルクの入力時、両側の側面１４のうち少なくとも一方の側面１４がトラック溝４の一側面５と係合し、その係合によって、外輪１とトリポード部材１１の相互間で、軸周り回転トルクの伝達を行なうようになっている。

このとき、トラック溝４の側面５と、対向する突出部１３の側面１４とが接触し、その接触部が摺接することで、偏角が生じた際の外輪１とトリポード部材１１との屈曲機能、首振り機能が円滑に作用するようになっている。

すなわち、第１軸３と第２軸１２が相対的に角度をとってトルク伝達するとき、突出部１３はトラック溝４に沿って外輪１の軸方向にスライドする。このとき、突出部１３の側面１４とトラック溝４の側面５との接触が線接触（側面１４に球面を採用した場合は点接触）であるため、スライド抵抗は小さく、上記突出部１３はトラック溝４に沿って円滑にスライドする。これにより、第１軸３と第２軸１２との間に大きな偏角があっても、速度ムラを発生させることなく等速回転させることができる。

外輪１の隣接するトラック溝４間に形成された膨出部６の先端部（開口側に向く先端部）には、一対のテーパ面７が形成されている。一対のテーパ面７は、外径側から内径側に向けて外輪内部に入り込むよう傾斜していると共に、周方向には、相反する方向に傾斜して膨出部６の周方向幅の中央に頂部８を形成している。頂部８は、外輪１の半径方向に伸びる直線状の稜線で構成されている。なお、テーパ面７は、平坦面であってもよく、あるいは、凸曲面であってもよい。

また、外輪１の開口端面の外周部には、膨出部６の周方向幅の中央を両端とする３つのテーパ面９が形成されている。すなわち、テーパ面９は、外輪１の隣接するトラック溝４間に形成された膨出部６の先端部に、外径側から内径側に向けて外輪内部に入り込むよう傾斜している。

一方、トリポード部材１１の各突出部１３には、外輪１の開口端からトリポード部材１１を挿入するジョイント組立て時に、先行側となる前側部に一対のテーパ面１５が形成されている。一対のテーパ面１５は、突出部１３の幅方向中央から両側に向けて傾斜して、突出部１３の幅方向中央に頂部１６を形成している。頂部１６は、トリポード部材１１の半径方向に伸びる直線状の稜線で構成されている。なお、テーパ面１５は、平坦面であってもよく、あるいは、凸曲面であってもよい。

外輪１とトリポード部材１１との接続時に、軸周り１２０°毎の方位に設けられている突出部１３の頂部１６は、同じく１２０°毎の方位に設けられている膨出部６の頂部８を挟んでいずれかの側のテーパ面７にまず当接し、そのテーパ面７に沿ってトラック溝４に誘導される。このとき、頂部１６は、テーパ面９への当接を経て、テーパ面９に誘導される場合もある。

しかし、その接続時に、膨出部６の頂部８と突出部１３の頂部１６の位相が一致した場合、いわゆる３点支持となって、テーパ面７による案内効果が期待できないだけでなく、想定される以上の押し込み力が作用した場合等に、その当接した頂部８，１６に損傷を生じてしまう恐れもある。そこで、その頂部８，１６同士の３点支持を回避するため、下記の各構成をとることができる。

ここで、第一の構成としては、外輪１の３つの膨出部６の頂部８のうち、少なくとも１つの膨出部６の頂部８の軸方向位置を、他の膨出部６の頂部８の軸方向位置と異なるように設定することができる。ここで、３点支持を回避するためには、少なくとも１つの膨出部６の頂部８が他と異なっていればよく、２つの頂部８が同じ軸方向位置で他の一つの頂部８が相対的に前方（開口側端部側）に位置している構成や、２つの頂部８が同じ軸方向位置で他の一つが相対的に後方（閉塞側端部側）に位置している構成、あるいは、３つの頂部８の軸方向位置がすべて異なる構成が考えられる。このとき、トリポード部材１１側の３つの突出部１３の頂部１６は、例えば、すべて同一の軸方向位置にする等、膨出部６の３つの頂部８に対して同時に当接しない位置に設定される。

また、第二の構成としては、トリポード部材１１の３つの突出部１３の頂部１６のうち、少なくとも１つの突出部１３の頂部１６の軸方向位置が、他の突出部１３の頂部１６の軸方向位置と異なるように設定することができる。ここで、３点支持を回避するためには、少なくとも１つの突出部１３の頂部１６が他と異なっていればよく、２つの頂部１６が同じ軸方向位置で他の一つの頂部１６が相対的に前方に位置している構成や、２つの頂部１６が同じ軸方向位置で他の一つが相対的に後方に位置している構成、あるいは、３つの頂部１６の軸方向位置がすべて異なる構成が考えられる。このとき、外輪１側の３つの膨出部６の頂部８は、例えば、すべて同一の軸方向位置にする等、突出部１３の３つの頂部１６に対して同時に当接しない位置に設定される。

例えば、図１〜図３は、トリポード部材１１の３つの突出部１３の頂部１６のうち、１つの突出部１３の頂部１６（図３中の符号Ａ参照）は、他の２つの突出部１３の頂部１６（図３中の符号Ｂ，Ｃ参照）よりも前方へ距離Ｌ１だけ突出している構成を示している。他の２つの突出部１３の頂部１６（同符号Ｂ、Ｃ参照）は同一の軸方向位置にあり、外輪１側の３つの膨出部６の頂部８は、すべて同一の軸方向位置に設定されている。このため、頂部８，１６同士の３点支持を回避することができる。

また、例えば、図４及び図５は、外輪１の３つの膨出部６の頂部８のうち、１つの膨出部６の頂部８（図５中の符号Ａ参照）が、他の２つの膨出部６の頂部８（同図５中の符号Ｂ、Ｃ参照）よりも後方へ距離Ｌ２だけ後退している構成、すなわち、２つの膨出部６の頂部８（同符号Ｂ、Ｃ参照）が、他の１つの膨出部６の頂部８（同符号Ａ参照）よりも前方へ距離Ｌ２だけ突出している構成を示している。他の２つの膨出部６の頂部８（同符号Ｂ、Ｃ参照）は同一の軸方向位置にあり、トリポード部材１１側の３つの突出部１３の頂部１６は、すべて同一の軸方向位置に設定されている。

このため、外輪１とトリポード部材１１の接続時において、３点の頂部８が同時に相手側の３点の頂部１６に接触することが回避でき、頂部８，１６同士が不安定な状態で接触するため、頂部８，１６同士の３点支持が生じることが無くなる。その結果、両頂部８，１６の位相が一致していわゆる３点支持となって、まれに円滑に接続ができないという事態が無くなり、外輪１とトリポード部材１１の接続はテーパ面７，１５による案内効果が著しく優れ信頼性の高いトリポード型等速ジョイントを得られることができる。また、無理に押し込むことが無くなるため、膨出部６の頂部８と突出部１３の頂部１６に損傷が生じることがない。

また、外輪１とトリポード部材１１を引き離すことによって、トリポード型等速ジョイントを分離することができる。

このため、接続と分離の容易な等速ジョイントを得ることができ、等速ジョイントに動力を入力する入力側部品や、等速ジョイントからの出力によって回転駆動される出力側部品の破損等の取替えを容易に行なうことができる。

この発明のトリポード型等速ジョイントは、外輪１及びトリポード部材１１の少なくとも一方が合成樹脂の成形品とした構成を有している。このとき、他方の部材となるトリポード部材１１や外輪１は、金属製であってもセラミックス製であっても合成樹脂製であっても構わない。

このような構成を採用することで、潤滑剤を不使用にしたドライ運転を可能にすることができる。潤滑剤を使用しないため、ブーツが不要となる。また、軽量化や静音性が向上する。最も望ましいのは、他方の部材も、合成樹脂の成形品とした組み合わせである。外輪１及びトリポード部材１１の両方を合成樹脂の成形品とすることで軽量化がさらに向上し、取り扱い性が優れるようになる。望ましくは、一方の部材のベース樹脂と、他方の部材のベース樹脂を、異なる材質にすることで凝着現象の防止を図ることができる。

合成樹脂は、トリポード型等速ジョイントの使用条件によって適切なものを選択し、射出成形可能な合成樹脂が望ましい。射出成形可能な樹脂であれば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよい。

射出成形可能な樹脂には結晶性樹脂、非結晶性樹脂があり、いずれの樹脂を使用してもよいが、非結晶性樹脂は靭性が低く、許容量以上のトルクがかかった場合急激な破壊が生じるため、結晶性樹脂を用いるのが好ましい。

好ましい合成樹脂として、潤滑特性の高い合成樹脂、例えば、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ナイロン樹脂、ＰＦＡやＦＥＰ、ＥＴＦＥ等の射出成形可能なフッ素樹脂、射出成形可能なポリイミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）、全芳香族ポリエステル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド樹脂等を挙げることができる。

これらの各樹脂は単独で使用してもよく、２種類以上混合したポリマーアロイであってもよい。あるいは、上記以外の潤滑特性の低い合成樹脂に上記の合成樹脂を配合したポリマーアロイであってもよい。

また、潤滑特性の低い合成樹脂であっても、固体潤滑剤や潤滑油を添加することで潤滑特性を高めることにより使用可能である。固体潤滑剤として、ポリテトラフルオロエチレン、黒鉛、二硫化モリブデン等を挙げることができる。

また、合成樹脂にガラス繊維、炭素繊維、各種鉱物性繊維（ウィスカー）を配合して強度を高めてもよく、固体潤滑剤等と併用してもよい。

この発明で最も使用に適した材料は、ＰＯＭ、ナイロン樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫである。ナイロン樹脂はナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４６、分子鎖中に芳香族環を有する半芳香族ナイロン等のいずれでもよい。ＰＯＭ、ナイロン樹脂、ＰＰＳは、耐熱性、潤滑性に優れ、比較的安価であるため、コストパフォーマンスの優れたトリポード型等速ジョイントを得ることができる。

この実施形態では、トリポード部材１１、第２軸１２、突出部１３を合成樹脂で一体に成形したが、トリポード部材１１および突出部１３を合成樹脂で成形し、第２軸１２をセラミックスや鉄鋼、ステンレススチール、アルミニウム合金等の金属で形成してもよい。

なお、第２軸１２が比較的長い場合は、トルク損失を防止するため、第２軸１２をセラミックスや金属で形成することが好ましい。

また、外輪１においては、カップ部２と第１軸３を合成樹脂で一体に成形したが、第１軸３をセラミックスや鉄鋼、ステンレススチール、アルミ合金等で形成して、カップ部２に結合するようにしてもよい。

１ 外輪
２ カップ部
３ 第１軸
４ トラック溝
５ 側面
６ 膨出部
７ テーパ面
８ 頂部
１１ トリポード部材
１２ 第２軸
１３ 突出部
１５ テーパ面
１６ 頂部

Claims (5)

1. 外輪（１）の内周に軸方向に延びる３本のトラック溝（４）を周方向に１２０゜の間隔をおいて形成し、前記外輪（１）の内側に組込まれたトリポード部材（１１）には前記各トラック溝（４）内でスライド自在とされ、前記外輪（１）と前記トリポード部材（１１）の相互間でトルク伝達を行なう３本の突出部（１３）を設けたトリポード型等速ジョイントにおいて、
   前記外輪（１）及び前記トリポード部材（１１）は、それぞれベース樹脂が異なる合成樹脂の成形品であり、
   前記外輪（１）の隣接するトラック溝（４）間に形成された膨出部（６）の先端部に、周方向に相反する方向に傾斜して前記膨出部（６）の周方向幅の中央に頂部（８）を形成する一対のテーパ面（７）を形成するとともに、
   前記突出部（１３）の、外輪開口端から前記トリポード部材（１１）を挿入するジョイント組み込み時に先行側となる前側部に、前記突出部（１３）の幅方向の中央から両側に向けて傾斜して前記突出部（１３）の幅方向の中央に頂部（１６）を形成する一対のテーパ面（１５）を設け、
   前記外輪（１）の３つの前記膨出部（６）の頂部（８）のうち、少なくとも１つの前記膨出部（６）の頂部（８）の軸方向位置は、他の前記膨出部（６）の頂部（８）の軸方向位置と異なることを特徴とするトリポード型等速ジョイント。
2. 前記外輪（１）の３つの前記膨出部（６）の頂部（８）のうち、１つの前記膨出部（６）の頂部（８）は、他の２つの前記膨出部（６）の頂部（８）よりも前方へ突出していることを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速ジョイント。
3. 外輪（１）の内周に軸方向に延びる３本のトラック溝（４）を周方向に１２０゜の間隔をおいて形成し、前記外輪（１）の内側に組込まれたトリポード部材（１１）には前記各トラック溝（４）内でスライド自在とされ、前記外輪（１）と前記トリポード部材（１１）の相互間でトルク伝達を行なう３本の突出部（１３）を設けたトリポード型等速ジョイントにおいて、
   前記外輪（１）及び前記トリポード部材（１１）は、それぞれベース樹脂が異なる合成樹脂の成形品であり、
   前記外輪（１）の隣接するトラック溝（４）間に形成された膨出部（６）の先端部に、周方向に相反する方向に傾斜して前記膨出部（６）の周方向幅の中央に頂部（８）を形成する一対のテーパ面（７）を形成するとともに、
   前記突出部（１３）の、外輪開口端から前記トリポード部材（１１）を挿入するジョイント組み込み時に先行側となる前側部に、前記突出部（１３）の幅方向の中央から両側に向けて傾斜して前記突出部（１３）の幅方向の中央に頂部（１６）を形成する一対のテーパ面（１５）を設け、
   前記トリポード部材（１１）の３つの前記突出部（１３）の頂部（１６）のうち、少なくとも１つの前記突出部（１３）の頂部（１６）の軸方向位置は、他の前記突出部（１３）の頂部（１６）の軸方向位置と異なることを特徴とするトリポード型等速ジョイント。
4. 前記トリポード部材（１１）の３つの前記突出部（１３）の頂部（１６）のうち、１つの前記突出部（１３）の頂部（１６）は、他の２つの前記突出部（１３）の頂部（１６）よりも前方へ突出していることを特徴とする請求項３に記載のトリポード型等速ジョイント。
5. 前記外輪（１）の隣接するトラック溝（４）間に形成された前記膨出部（６）の先端部に、外径側から内径側に向けて外輪内部に入り込むよう傾斜するテーパ面（９）を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載のトリポード型等速ジョイント。

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