JP6824729B2

JP6824729B2 - トリポード型等速自在継手

Info

Publication number: JP6824729B2
Application number: JP2016251027A
Authority: JP
Inventors: 卓板垣
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2016-12-26
Filing date: 2016-12-26
Publication date: 2021-02-03
Anticipated expiration: 2036-12-26
Also published as: JP2018105384A

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、ローラおよびトリポード部材からな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。

特許文献１で開示されたトリポード型等速自在継手のトリポード部材１１２は、図５および図６に示すように、径方向に突出した脚軸１１９を有し、その脚軸１１９に針状ころ１２４を介してローラ１１３が回転自在に支持されている。

脚軸１１９とローラ１１３との間に介在する針状ころ１２４は、脚軸１１９の付け根部１２５に外嵌されたインナワッシャ１２７と半径方向内側で接すると共に、脚軸１１９の先端部に外嵌されたアウタワッシャ１２８と半径方向外側で接している。

このアウタワッシャ１２８は、脚軸１１９の先端部に形成された環状溝１２９に丸サークリップ等の止め輪１３０を嵌合させることにより抜け止めされている。

特許第３９４７３４２号公報特許第５６９９７１６号公報特開２０１６−１６９８３３号公報

前述の特許文献１で開示された従来の等速自在継手は、トリポード部材１１２の脚軸１１９とローラ１１３との間に介在する針状ころ１２４の端部（隅Ｒ部１３６）が、脚軸１１９の付け根部１２５と干渉することを回避するために、針状ころ１２４の端面１３１と半径方向内側で接するインナワッシャ１２７を設けた構造を具備する。

一方、等速自在継手の部品点数削減を目的として、前述のインナワッシャ１２７を廃止した等速自在継手も提案されている（例えば、特許文献２，３参照）。

特許文献２で開示された等速自在継手は、脚軸の付け根部にぬすみ部を設けた構造を具備する。このぬすみ部を設けたことにより、針状ころの端部（隅Ｒ部）が脚軸の付け根部と干渉することを回避するようにしている。

しかしながら、この特許文献２の等速自在継手では、脚軸の付け根部にぬすみ部を設けていることから、針状ころの転動面がぬすみ部のエッジ部と接触することになる。その結果、ぬすみ部のエッジ部の面圧が極端に上昇するエッジロードが発生し、針状ころの転動疲労寿命を確保することが困難となる。

一方、特許文献３で開示された等速自在継手は、脚軸の付け根部にぬすみ部を形成せずに、針状ころの端部と脚軸の付け根部との干渉により、脚軸の付け根部側への針状ころの軸方向移動を規制した構造を具備する。

この場合、針状ころの端部（隅Ｒ部）が脚軸の付け根部に干渉することから、脚軸の付け根部が塑性変形するが、その塑性変形が許容範囲で収束するようにしている。この特許文献３の等速自在継手では、脚軸の付け根部にぬすみ部を設けていないことから、エッジロードの発生はない。

しかしながら、針状ころの端部（隅Ｒ部）が脚軸の付け根部に対して微小面積でもって接触するため、脚軸の外周面を転動する針状ころに倒れ（スキュー）が生じ易い。また、脚軸の付け根部の塑性変形を許容することから、使用初期段階よりも塑性変形分だけ、脚軸の付け根部の肉厚が減少して強度が低下するおそれがある。

そこで、本発明は前述の課題に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、部品点数の削減を前提として、針状ころの転動疲労寿命を向上させ、脚軸の付け根部との干渉を回避し得るトリポード型等速自在継手を提供することにある。

本発明に係るトリポード型等速自在継手は、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およ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、そのトリポード部材は、径方向に突出する脚軸を有し、その脚軸に針状ころを介してローラを回転自在に支持した構造を具備する。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、脚軸の付け根部から延びて針状ころの端面が接触するトリポード部材の肩部にぬすみ部を設けたことを特徴とする。

本発明では、脚軸の付け根部から延びて針状ころの端面が接触するトリポード部材の肩部にぬすみ部を設けたことにより、そのぬすみ部のエッジ部は針状ころの端面に接触するが、針状ころの転動面に接触することはない。そのため、ぬすみ部のエッジ部の面圧が極端に上昇するエッジロードが発生することはなく、針状ころの転動疲労寿命の向上が図れる。また、インナワッシャを廃止できるので部品点数を削減し低コスト化が図れる。

また、従来のようなインナワッシャがなくても、ぬすみ部により、針状ころの端部が脚軸の付け根部と干渉することはない。そのため、脚軸の外周面を転動する針状ころの姿勢を適正に維持することができ、脚軸の付け根部が塑性変形することもないので、脚軸の付け根部の強度を維持することができる。

本発明において、トリポード部材の肩部に、径方向に***する肉盛り部を一体的に形成し、その肉盛り部にぬすみ部を設けた構造が望ましい。

このような構造を採用すれば、ぬすみ部が設けられた肉盛り部でもって、脚軸の付け根部の捩り強度を向上させることができる。

本発明によれば、ぬすみ部のエッジ部が針状ころの転動面に接触することはない。そのため、ぬすみ部のエッジ部の面圧が極端に上昇するエッジロードが発生することはなく、針状ころの転動疲労寿命の向上が図れる。

その結果、インナワッシャが廃止できて部品点数の削減が可能であり、針状ころの転動疲労寿命が向上し、さらに、脚軸の付け根部の強度を維持できることから、長寿命で安価なトリポード型等速自在継手を実現することができる。

本発明の実施形態で、トリポード部材の脚軸、針状ころおよびローラを示す部分断面図である。図１の要部拡大断面図である。本発明の実施形態で、トリポード型等速自在継手の全体構成を示す縦断面図である。図３のＸ矢視図である。従来のトリポード型等速自在継手で、トリポード部材の脚軸、針状ころおよびローラを示す部分断面図である。図５の要部拡大断面図である。

本発明に係るトリポード型等速自在継手の実施形態を図面に基づいて以下に詳述する。

図３および図４は、例えば、自動車の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であるトリポード型等速自在継手の全体構成を示す。図３は継手の軸線に対する縦断面図、図４は図３のＸ矢視図である（図４では一つのローラのみを断面で示す）。

この実施形態のトリポード型等速自在継手（以下、単に等速自在継手と称す）は、カップ状の外側継手部材１１と、内側継手部材であるトリポード部材１２と、トルク伝達部材である３個のローラ１３とを備えている。外側継手部材１１の内部には、トリポード部材１２とローラ１３からなる内部部品１４が軸方向摺動自在に収容されている。

外側継手部材１１は、軸方向に延びる３本の直線状トラック溝１５が円筒状内周面１６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１５は、その内側両壁に互いに対向する一対のローラ案内面１７を有する。ローラ案内面１７は円弧状断面を有し、外側継手部材１１の軸線方向に直線状に延びる。

トリポード部材１２は、円筒状をなすボス１８の外周面に３本の脚軸１９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１９は、先端がトラック溝１５の底部付近まで半径方向に延在し、外周面は一般的に円筒面とされている。ボス１８の軸孔２０にシャフト２１の軸端部２２がスプライン嵌合により結合され、止め輪２３によりトリポード部材１２に対して抜け止めされている。

外側継手部材１１のローラ案内面１７と脚軸１９の外周面との間に針状ころ２４を介してローラ１３が回転自在に配設される。ローラ１３の外周面は縦断面円弧状とされ、ローラ案内面１７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１３の内周面は円筒状に形成されている。

ローラ１３と脚軸１９との間に、複数の針状ころ２４が、保持器のない、いわゆる単列総ころ状態で配設されている。脚軸１９の外周面は針状ころ２４の内側転動面を構成し、ローラ１３の内周面は針状ころ２４の外側転動面を構成している。

針状ころ２４は、脚軸１９の付け根部２５から延びるトリポード部材１２の肩部２６と半径方向内側で接すると共に、脚軸１９の先端部に外嵌されたアウタワッシャ２８と半径方向外側で接している。アウタワッシャ２８は、脚軸１９の先端部に形成された環状溝２９に止め輪３０を嵌合させることにより抜け止めされている。

この実施形態では、従来のインナワッシャ１２７（図５および図６参照）を廃止することにより、部品点数の削減を図り、組立工数の削減および製造コストの低減を実現している。

以上の構成からなる等速自在継手では、トリポード部材１２の脚軸１９と外側継手部材１１のローラ案内面１７とがローラ１３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１３が脚軸１９に対して回転しながらローラ案内面１７上を転動することにより、外側継手部材１１とトリポード部材１２との間の相対的な軸方向変位や角度変位が許容される。

この実施形態の等速自在継手は、図１および図２に示すように、脚軸１９の付け根部２５から延びて針状ころ２４の端面３１が接触するトリポード部材１２の肩部２６にぬすみ部３２を設けた構造を具備する。

このトリポード部材１２の肩部２６には、径方向に***する肉盛り部３３が一体的に形成され、その肉盛り部３３にぬすみ部３２が形成されている。このぬすみ部３２は、脚軸１９の付け根部２５を取り囲むように脚軸１９の軸線方向に凹んだ円周溝形状に形成されている。

このぬすみ部３２は、トリポード部材１２の熱処理後に脚軸１９の外周面と共に連続して焼入れ鋼切削により仕上げ加工することにより形成される。また、肉盛り部３３は、トリポード部材１２を鍛造成形するときに一体的に形成するが、この際にぬすみ部３２も形成するようにしてもよい。

この等速自在継手では、針状ころ２４の端面３１が接触する肩部２６の肉盛り部３３にぬすみ部３２を設けたことにより、そのぬすみ部３２のエッジ部３４は針状ころ２４の端面３１に接触するが、トルク伝達時の荷重がかかる針状ころ２４の転動面３５に接触することはない。

そのため、ぬすみ部３２のエッジ部３４の面圧が極端に上昇するエッジロードが発生することはなく、針状ころ２４の転動疲労寿命の向上が図れる。

また、従来のようなインナワッシャ１２７（図５および図６参照）がなくても、ぬすみ部３２の幅（溝幅）は針状ころ２４の端部の隅Ｒ部３６の幅よりも大きく形成されているので、ぬすみ部３２により、針状ころ２４の端部（隅Ｒ部３６）が脚軸１９の付け根部２５と干渉することはない。なお、ぬすみ部３２の溝底形状は断面円形状でも平坦な形状でもよい。

そのため、脚軸１９の外周面を転動する針状ころ２４に倒れ（スキュー）が生じ難くなり、針状ころ２４の姿勢を適正に維持することができる。また、円周溝形状のぬすみ部３２のエッジ部３４の外周側には円周平坦面３７が形成されているので、針状ころ２４の端面３１がこの円周平坦面３７に接触することで針状ころ２４の姿勢をより適正に維持することができる。この円周平坦面３７は、トリポード部材１２の熱処理後に脚軸１９の外周面と共に連続して焼入れ鋼切削によりぬすみ部３２とともに仕上げ加工することにより形成される。なお、針状ころ２４の端面３１は平坦面の形状である。

さらに、脚軸１９の付け根部２５が塑性変形することもないので、脚軸１９の付け根部２５の強度を維持することができる。

この等速自在継手では、肩部２６と一体形成の肉盛り部３３にぬすみ部３２を設けた構造としたことにより、肩部２６が肉盛り部３３によって肉厚となることから、継手に回転トルクが負荷された場合でも、脚軸１９の付け根部２５の捩り強度を確保することが容易となる。

この点について、図１に示す実施形態の等速自在継手と、図５に示す従来の等速自在継手とを比較しながら、以下に詳述する。なお、図１および図５では、ローラ１３，１１３の中心位置で継手作動角０°時の荷重負荷位置をＡとし、トリポード部材１２，１１２の中心から針状ころ２４，１２４の端面３１，１３１までの距離をＢとしている。

脚軸１９，１１９の付け根部２５，１２５の捩り強度は、ボス１８，１１８の内周面（スプライン大径面）から付け根部２５，１２５までの最小距離Ｃ（肉厚）が大きいほど有利である。

この実施形態では、従来のインナワッシャ１２７が存在していた部分を肉盛り部３３としてトリポード部材１２の肩部２６と一体形状とし、その肉盛り部３３にぬすみ部３２を設けている。

このことから、実施形態の等速自在継手におけるボス１８の内周面（スプライン大径面）から肉盛り部３３のぬすみ部３２までの最小距離Ｄ（肉厚）は、従来の等速自在継手におけるボス１１８の内周面（スプライン大径面）から付け根部１２５までの最小距離Ｃ（肉厚）よりも大きく設定することが可能となる（Ｄ≧Ｃ）。

このように、トリポード部材１２の肩部２６が肉盛り部３３によって肉厚となることから、脚軸１９の付け根部２５の捩り強度が向上する。そのため従来よりもトリポード部材１２の中心から針状ころ２４の端面３１までの距離Ｂを小さくすることが可能となり、トリポード型等速自在継手のコンパクト化が可能となる。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、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のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１１外側継手部材
１２トリポード部材
１３ローラ
１９脚軸
２４針状ころ
２５付け根部
２６肩部
３１端面
３２ぬすみ部
３３肉盛り部

Claims

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およ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したトリポード型等速自在継手であって、
前記トリポード部材に、前記脚軸の付け根部から延びて前記針状ころの端面が接触する肩部を設け、前記トリポード部材の前記肩部に、前記脚軸の外周面と滑らかにつながるぬすみ部を設けたことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
前記トリポード部材の前記肩部に、径方向に***する肉盛り部を一体的に形成し、前記肉盛り部に前記ぬすみ部を設けた請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。