JP2012013207A

JP2012013207A - トリポード型等速ジョイント

Info

Publication number: JP2012013207A
Application number: JP2010153063A
Authority: JP
Inventors: Yosei Ando; 陽星安藤
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2010-07-05
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2012-01-19

Abstract

【課題】誘起スラスト力の影響を小さくすることが可能なトリポード型等速ジョイントを提供する。
【解決手段】トリポード型等速ジョイント１は、放射状に形成された３つのトリポード軸部２ｂを有するトリポード部材２と、トリポード軸部２ｂに揺動可能に支持されたローラユニット３と、ローラユニット３を転動可能に保持する３つの案内溝４０が形成された外輪４とを備え、外輪４は、ローラユニット３の凸曲面３２ａに対向する案内溝４０の側面４１，４２に、凸曲面３２ａの円弧半径よりも大きな円弧半径を有してトルクの伝達を行う断面円弧状の凹曲面４１１，４１２，４２１，４２２と、凹曲面４１１，４１２，４２１，４２２の円弧の延長線よりも凸曲面３２ａに向かって突出する第１〜第４の突出部４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、トリポード型等速ジョイントに関する。

従来、放射状に配置された３つのトリポード軸を有するトリポード部材と、トリポード軸のそれぞれに揺動可能に支持された３つのローラユニットと、これらのローラユニットを転動可能に保持する３つの案内溝が形成された外側継手部材とを備えたトリポード型等速ジョイントが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００６−１３８３６８号公報

この種のトリポード型等速ジョイントでは、トルクの伝達方向に応じてローラユニットが外側継手部材の案内溝の一方の側面に押圧されながら転動する。そして、ローラユニットが外側継手部材の径方向に対して傾くと、ローラユニットの外周面が案内溝の他方の側面にも接触する場合がある。この接触に伴う摩擦抵抗により、ローラユニットに対してその転動方向とは逆方向に作用するスラスト力が誘起される。この誘起スラスト力は、トリポード型等速ジョイントの回転に伴って変動するので、振動や騒音の発生要因となる場合がある。

特許文献１に記載のトリポード型等速ジョイントでは、ローラユニットの外周面と内周面との横断面形状を共通の中心を有する凸円弧状とし、かつトリポード軸を楕円柱形状とすることで、誘起スラスト力の低減を図っているが、ローラユニットとトリポード軸との接触面積が小さくなることから、必要とされる耐荷重を確保しながらトリポード型等速ジョイントを小型化することに制約があった。

そこで、本発明は、誘起スラスト力の影響を小さくすることが可能なトリポード型等速ジョイントを提供することを目的とする。

［１］本発明は、上記目的を達成するために、放射状に形成された３つのトリポード軸部を有するトリポード部材と、前記トリポード軸部に揺動可能に支持された環状の内ローラ、及び前記内ローラに対して同軸上で相対回転可能で、外周面に断面円弧状の凸曲面が形成された外ローラを有するローラユニットと、前記外ローラを転動可能に保持する３つの案内溝が形成された外輪とを備え、前記外輪は、前記外ローラの前記凸曲面に対向する前記案内溝の側面に、前記外ローラの凸曲面の円弧半径よりも大きな円弧半径を有して前記外ローラとの接触によりトルクの伝達を行う断面円弧状の凹曲面と、前記凹曲面の円弧の延長線よりも前記外ローラの前記凸曲面に向かって突出する突出部とが形成された、トリポード型等速ジョイントを提供する。

本構成によれば、案内溝の両側面のうち、外ローラとのトルク伝達を行わない非負荷側の側面において、外ローラと突出部とが接触する。

［２］また、前記突出部は、前記案内溝の側面の前記凹曲面よりも外方の領域及び内方の領域に形成するとよい。

本発明によると、誘起スラスト力の影響を小さくすることが可能となる。

本発明の実施の形態に係るトリポード型等速ジョイントの断面図。本発明の実施の形態に係るローラユニットと外輪との接触部分を拡大して示す拡大図。本発明の実施の形態に係る外輪とトリポード部材とがジョイント角を有して回転している状態を示す断面図。本発明の実施の形態に係る外ローラと第４の突起との接触箇所及びその周辺部を拡大して示す断面図。本発明の実施の形態に係る外輪とトリポード部材とがジョイント角を有して回転している状態を示す断面図。本発明の実施の形態に係る外ローラと第３の突起との接触箇所及びその周辺部を拡大して示す断面図。

図１は、本実施の形態に係るトリポード型等速ジョイントのジョイント角がゼロの場合における径方向断面図である。このトリポード型等速ジョイント１は、トリポード部材２と、ローラユニット３と、外輪４とを備えている。また、図示は一部省略しているが、トリポード部材２は等間隔に放射状に延びる３つのトリポード軸部２ｂを有し、外輪にも周方向に等間隔に３つの案内溝４０が形成されている。

トリポード部材２は、外輪４の内部に収容されている。このトリポード部材２は、環状のボス部２ａと、ボス部２ａの外周面からそれぞれボス部２ａの径方向外方に延びるように設けられた３つのトリポード軸部２ｂとを備える。

ボス部２ａの中心部には貫通孔２ｄが形成され、この貫通孔２ｄの内周面にはトリポード部材２の軸方向に延びるスプラインが形成されている。貫通孔２ｄには、例えば車両のドライブシャフト等の駆動力伝達軸（図示せず）が挿入され、スプライン嵌合により相対回転不能に連結される。

それぞれのトリポード軸部２ｂは、ボス部２ａの周方向に等間隔（１２０°間隔）に形成されている。そして、それぞれのトリポード軸部２ｂの外周面２ｃは、球面状に形成されている。

ローラユニット３は、全体として環状からなる。このローラユニット３は、内ローラ３１と、外ローラ３２と、複数のニードル３３と、一対のスナップリング３４、３４とを備えて構成される。

内ローラ３１は、筒状であり、その内周面がトリポード軸部２ｂの外周面２ｃに対向している。この内ローラ３１は、トリポード軸部２ｂに対して揺動可能、かつトリポード軸部２ｂの軸方向に摺動可能となるように、トリポード軸部２ｂに支持されている。

外ローラ３２は、筒状であり、その外周面における軸方向中央部には、円弧状の凸曲面３２ａが形成されている。また、外ローラ３２の内周面は、内ローラ３１の外周面に対向するように配置されている。そして、外ローラ３２の内周面には一対の環状溝が形成され、この環状溝に一対のスナップリング３４，３４が装着されている。

複数のニードル３３は、円柱状であり、内ローラ３１の外周面と外ローラ３２の内周面との間を転動するように、内ローラ３１と外ローラ３２との間に挟まれて配置されている。この複数のニードル３３により、外ローラ３２は、内ローラ３１に対して同軸状で相対回転可能である。

一対のスナップリング３４，３４の内径は、内ローラ３１の外径よりも小さく形成されている。そして、一対のスナップリング３４，３４は、内ローラ３１及び複数のニードル３３の軸方向移動を規制している。

外輪４は、軸方向一端に開口を有する有底筒状であり、底部には例えば車両のディファレンシャルギヤ（図示せず）が連結されている。この外輪４の内周面には、外輪４の中心軸方向に延びる３つの案内溝４０が周方向に等間隔で形成されている。

案内溝４０は、外輪４の周方向に対向する第１の側面４１と第２の側面４２との間にローラユニット３を保持するように形成されている。第１の側面４１と第２の側面４２との間の最大距離は、ローラユニット３の外ローラ３２の最大外径よりも大きく形成されており、外輪４が矢印Ａ方向に回転して第１の側面４１と外ローラ３２とが接触した場合には、第２の側面４２と外ローラ３２との間に所定の隙間が形成され得るように構成されている。

第１の側面４１の外輪４の径方向の両端部には、突出部としての第１の突起４１ａと第２の突起４１ｂが形成されている。同様に、第２の側面４２の外輪４の径方向の両端部にも、突出部としての第３の突起４２ａと第４の突起４２ｂが形成されている。第１の側面４１，第１の突起４１ａ，及び第２の突起４１ｂと、第２の側面４２，第３の突起４２ａ，及び第４の突起４２ｂとは、外輪４の中心軸Ｏａを含み第１及び第２の側面４１，４２の中間点を含む平面Ｐａに対して対称な形状に形成されている。

図２は、図１におけるローラユニット３の外ローラ３２と外輪４の第１の側面４１との接触部分を拡大して示す拡大図である。

外ローラ３２の凸曲面３２ａは、その円弧中心点Ｏ_１を中心としてｒ_１の円弧半径を有する断面円弧状に形成されている。また、第１の側面４１は、断面円弧状の凹曲面４１１と、同じく断面円弧状の凹曲面４１２とを有している。凹曲面４１１と凹曲面４１２との境界線を含み前述の平面Ｐａに直交する平面を平面Ｐｂとすると、凹曲面４１１は平面Ｐｂよりも外輪４の外側に位置し、凹曲面４１２は平面Ｐｂよりも外輪４の内側に位置している。また、外ローラ３２が平面Ｐｂと平行である場合には、凸曲面３２ａの円弧中心点Ｏ_１は、平面Ｐｂ上に位置する。

凹曲面４１１は、平面Ｐｂよりも外輪４の内側に位置する円弧中心点Ｏ_２を中心として、凸曲面３２ａの円弧半径ｒ_１よりも大きい円弧半径ｒ_２を有する断面円弧状の曲面である。また、凹曲面４１２は、平面Ｐｂよりも外輪４の外側に位置する円弧中心点Ｏ_３を中心として、凹曲面４１１の円弧半径ｒ_２と同等の円弧半径ｒ_３を有する断面円弧状の曲面である。

外ローラ３２の凸曲面３２ａは、凹曲面４１１と接点Ｓ_１で接触すると共に、凹曲面４１２と接点Ｓ_２で接触する。つまり、外ローラ３２の凸曲面３２ａと第１の側面４１とは、２点でアンギュラコンタクトする。

第１の突起４１ａは、凹曲面４１１の円弧中心点Ｏ_２を中心とする円弧半径ｒ_２の円弧（図２中に一点鎖線で示す）よりも外ローラ３２の凸曲面３２ａに向かって突出している。この円弧の延長線は、凹曲面４１１の延長線に相当する。

また、第２の突起４１ｂは、凹曲面４１２の円弧中心点Ｏ_３を中心とする円弧半径ｒ_３の円弧（図２中に一点鎖線で示す）よりも外ローラ３２の凸曲面３２ａに向かって突出している。この円弧の延長線は、凹曲面４１２の延長線に相当する。

外ローラ３２の凸曲面３２ａが第１の側面４１と接点Ｓ_１及びＳ_２で接触するとき、第１の突起４１ａ及び第２の突起４１ｂは凸曲面３２ａと接触しないように構成されている。また、第２の側面４２の第３の突起４２ａ及び第４の突起４２ｂも、第１の突起４１ａ及び第２の突起４１ｂと同様の形状に形成されている。

図３は、外輪４とトリポード部材２とがジョイント角を有して回転している状態を示す断面図である。

トリポード部材２は、外輪４とジョイント角を有して回転する際、回転位相に応じて外輪４に対してトリポード軸部２ｂの軸方向に進退移動する。図３は、トリポード軸部２ｂが外輪４の内側に向かって移動しているときの状態を示している。

ローラユニット３の内ローラ３１は、外輪４からトリポード部材２にトルクが伝達される際に、トリポード軸部２ｂから反力Ｆ_１を受ける。そして、トリポード軸部２ｂが外輪４の内側に移動することにより、内ローラ３１には、トリポード軸部２ｂの外周面２ｃとの摩擦係数をμとすると、μＦ_１の摩擦力が発生する。この摩擦力μＦ_１は、外ローラ３２の凸曲面３２ａの円弧中心点Ｏ_１を中心として、ローラユニットを矢印Ｂ方向に回転させるように作用する。

また、内ローラ３１に反力Ｆ_１が作用する位置と外ローラ３２の凸曲面３２ａの円弧中心点Ｏ_１との間には、平面Ｐａに沿った方向のオフセットＤ_１が生じる。この反力Ｆ_１とオフセットＤ_１によっても、円弧中心点Ｏ_１を中心としてローラユニットを矢印Ｂ方向に回転させる力が発生する。

このように、反力Ｆ_１及びオフセットＤ_１によって作用する力と摩擦力μＦ_１とによって、ローラユニット３を円弧中心点Ｏ_１を中心として回転させるモーメントＭ_１が発生する。このモーメントＭ_１によってローラユニット３が矢印Ｂ方向に傾くと、外輪４からのトルク伝達が行われない第２の側面４２側において、外ローラ３２が第４の突起４２ｂに接触する。

図４は、外ローラ３２の凸曲面３２ａと第４の突起４２ｂとの接触箇所及びその周辺部を拡大して示す断面図である。

外ローラ３２の凸曲面３２ａと第４の突起４２ｂとは、接点Ｓ_３１で接触している。第４の突起４２ｂは、前述の第２の突起４１ｂと同様、第１の側面４１の凹曲面４１２と対称に形成された凹曲面４２２の延長線（図４に一点鎖線Ｅ_１で示す）よりも凸曲面３２ａに向かって突出して形成されている。

また、仮に第４の突起４２ｂが形成されておらず、第２の側面４２の端部まで同一の円弧で形成されていた場合には、外ローラ３２の凸曲面３２ａは、図４に一点鎖線３２１ａで示す位置まで傾き、凹曲面４２２と接点Ｓ_３２で接触する。図３及び図４では、凸曲面３２ａの接点Ｓ_３１における法線を直線Ｌ_１、接点Ｓ_３２における法線を直線Ｌ_２として示す。

図３に示すように、直線Ｌ_１が平面Ｐａとなす角θ_１は、直線Ｌ_２が平面Ｐａとなす角θ_２よりも小さい。また、円弧中心点Ｏ_１と直線Ｌ_１の距離Ｌ_ａは、円弧中心点Ｏ_１と直線Ｌ２の距離Ｌ_ｂよりも長い。

距離Ｌ_ａ及び距離Ｌ_ｂは、モーメントＭ_１によって外ローラ３２が第２の側面４２側に押し付けられる際のモーメントアームの長さに相当する。従って、外ローラ３２が凹曲面４２２と接点Ｓ_３２で接触する場合よりも、第４の突起４２ｂと接点Ｓ_３１で接触する場合の方がモーメントアームが長くなり、このモーメントアームの長さの差に応じてモーメントＭ_１による荷重が小さくなり、外ローラ３２と第２の側面４２との間に発生する摩擦力が小さくなる。よって、外ローラ３２が案内溝４０を転動する際の誘起スラスト力が小さくなる。

図５は、外輪４とトリポード部材２とがジョイント角を有して回転している状態を示す断面図であり、トリポード軸部２ｂが外輪４の外側に向かって移動しているときの状態を示す。

ローラユニット３の内ローラ３１は、外輪４からトリポード部材２にトルクが伝達されるとトリポード軸部２ｂから反力Ｆ_２を受ける。トリポード軸部２ｂが外輪４の外側に移動することにより、内ローラ３１には、μＦ_２の摩擦力が発生する。この摩擦力μＦ_２は、外ローラ３２の凸曲面３２ａの円弧中心点Ｏ_１を中心として、ローラユニットを矢印Ｃ方向に回転させるように作用する。

また、内ローラ３１に反力Ｆ_２が作用する位置と外ローラ３２の凸曲面３２ａの円弧中心点Ｏ_１との間には、平面Ｐａに沿った方向のオフセットＤ_２が生じる。この反力Ｆ_２とオフセットＤ_２によっても、円弧中心点Ｏ_１を中心としてローラユニットを矢印Ｃ方向に回転させる力が発生する。

このように、反力Ｆ_２及びオフセットＤ_２によって作用する力と摩擦力μＦ_２とによって、ローラユニット３を円弧中心点Ｏ_１を中心として回転させるモーメントＭ_２が発生する。このモーメントＭ_２によってローラユニット３が矢印Ｃ方向に傾くと、外輪４からのトルク伝達が行われない第２の側面４２側において、外ローラ３２が第３の突起４２ａに接触する。

図６は、外ローラ３２の凸曲面３２ａと第３の突起４２ａとの接触箇所及びその周辺部を拡大して示す断面図である。

外ローラ３２の凸曲面３２ａと第３の突起４２ａとは、接点Ｓ_４１で接触している。第３の突起４２ａは、前述の第１の突起４１ａと同様、第１の側面４１の凹曲面４１１と対称に形成された凹曲面４２１の延長線（図４に一点鎖線Ｅ_２で示す）よりも凸曲面３２ａに向かって突出して形成されている。

また、仮に第３の突起４２ａが形成されておらず、第２の側面４２の端部まで同一の円弧で形成されていた場合には、外ローラ３２の凸曲面３２ａは、図４に一点鎖線３２２ａで示す位置まで傾き、凹曲面４２２と接点Ｓ_４２で接触する。図５及び図６では、凸曲面３２ａの接点Ｓ_４１における法線を直線Ｌ_３、接点Ｓ_４２における法線を直線Ｌ_４として示す。

図５に示すように、直線Ｌ_３が平面Ｐａとなす角θ_３は、直線Ｌ_４が平面Ｐａとなす角θ_４よりも小さい。また、円弧中心点Ｏ_１と直線Ｌ_３の距離Ｌ_ｃは、円弧中心点Ｏ_１と直線Ｌ_２の距離Ｌ_ｄよりも長い。

距離Ｌ_ｃ及び距離Ｌ_ｄは、モーメントＭ_２によって外ローラ３２が第２の側面４２側に押し付けられる際のモーメントアームの長さに相当する。従って、外ローラ３２が凹曲面４２１と接点Ｓ_４２で接触する場合よりも、第３の突起４２ａと接点Ｓ_４１で接触する場合の方がモーメントアームが長くなり、このモーメントアームの長さの差に応じてモーメントＭ_２による荷重が小さくなり、外ローラ３２と第２の側面４２との間に発生する摩擦力が小さくなる。よって、外ローラ３２が案内溝４０を転動する際の誘起スラスト力が小さくなる。

[実施の形態の効果]
以上説明した実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。

（１）モーメントＭ_１，Ｍ_２により外ローラ３２が第２の側面４２に押し付けられる際の荷重のモーメントアームの長さが、第３の突起４２ａ及び第４の突起４２ｂがない場合に比較して長くなるので、ローラユニット３が案内溝４０を転動する際の誘起スラスト力の影響が小さくなり、振動や騒音を抑制することができる。

（２）第３の突起４２ａ及び第４の突起４２ｂによってローラユニット３の傾きが抑制されるので、ローラユニット３が案内溝４０を転動する際のローラユニットの姿勢が安定する。

（３）第１の側面４１の側でトルクの伝達を行う凹曲面４１１，４１２、及び第２の側面４２の側でトルクの伝達を行う凹曲面４２１，４２２よりも外輪４の外方の領域及び内方の領域に第１〜第４の突起４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂを設けたので、ローラユニット３が何れの方向に傾いても誘起スラスト力の影響を小さくできる。

なお、上記の実施の形態では外輪４が矢印Ａ方向（図１参照）に回転し、外輪４からトリポード部材２にトルクが伝達される場合について説明したが、外輪４の回転方向が逆転し、もしくはトルクの伝達方向がトリポード部材２から外輪４に変化して、ローラユニット３の外ローラ３２が外輪４の第２の側面４２に押し付けられる場合にも、第１の側面４１の第１及び第２の突起４１ａ，４１ｂと第２の側面４２の第３及び第４の突起４２ａ，４２ｂとは対称な形状に形成されているため、同様の作用及び効果がある。

以上、本発明のトリポード型等速ジョイントを上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。

（１）上記の実施の形態では、第１〜第４の突起４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂが、凹曲面４１１，４１２，４２１，４２２に連続した曲面になるように構成したが、これに限らず、第１〜第４の突起４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂを凹曲面４１１，４１２，４２１，４２２の延長線から不連続に、例えば断面円柱状に突出するように構成してもよい。また、第１〜第４の突起４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂを第１の側面４１及び第２の側面４２の端部に近づくにつれて徐々に曲率が大きくなるようにして形成してもよい。つまり、第１〜第４の突起４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂは、第１の側面４１及び第２の側面４２のうちローラユニット３の外ローラ３２と接触してトルク伝達を行う領域の曲面の延長線よりも外ローラ３２の凸曲面３２ａに向かって突出していればよい。

（２）上記実施の形態では、１つの案内溝４０について４つの第１〜第４の突起４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂを設けたが、これに限らず、例えば第１及び第２の側面４１，４２の内方にあたる第２の突起４１ｂ及び第４の突起４２ｂのみを設けるようにしてもよい。あるいは、第１及び第２の側面４１，４２の外方にあたる第１の突起４１ａ及び第３の突起４２ａのみを設けるようにしてもよい。

１…トリポード型等速ジョイント、２…トリポード部材、２ａ…ボス部、２ｂ…トリポード軸、２ｂ…トリポード軸部、２ｃ…外周面、２ｄ…貫通孔、３…ローラユニット、４…外輪、３１…内ローラ、３２…外ローラ、３２ａ…凸曲面、３３…ニードル、３４…スナップリング、４０…案内溝、４１…第１の側面、４１ａ…第１の突起、４１ｂ…第２の突起、４２…第２の側面、４２ａ…第３の突起、４２ｂ…第４の突起、４１１，４１２，４２１，４２２…凹曲面、Ｄ_１，Ｄ_２…オフセット、Ｆ_１，Ｆ_２…反力、Ｍ_１，Ｍ_２…モーメント、Ｏ_１，Ｏ_２，Ｏ_３…円弧中心点、Ｏａ…中心軸、Ｐａ，Ｐｂ…平面、ｒ_１，ｒ_２，ｒ_３…円弧半径、Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３１，Ｓ_３２，Ｓ_４１，Ｓ_４２…接点

Claims

放射状に形成された３つのトリポード軸部を有するトリポード部材と、
前記トリポード軸部に揺動可能に支持された環状の内ローラ、及び前記内ローラに対して同軸上で相対回転可能で、外周面に断面円弧状の凸曲面が形成された外ローラを有するローラユニットと、
前記外ローラを転動可能に保持する３つの案内溝が形成された外輪とを備え、
前記外輪は、前記外ローラの前記凸曲面に対向する前記案内溝の側面に、前記外ローラの凸曲面の円弧半径よりも大きな円弧半径を有して前記外ローラとの接触によりトルクの伝達を行う断面円弧状の凹曲面と、前記凹曲面の円弧の延長線よりも前記外ローラの前記凸曲面に向かって突出する突出部とが形成された、トリポード型等速ジョイント。
前記突出部は、前記案内溝の側面の前記凹曲面よりも外方の領域及び内方の領域に形成された請求項１に記載のトリポード型等速ジョイント。