特開 2024-135074 等速自在継手

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024135074

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】等速自在継手

(51)【国際特許分類】

   F16D 3/229 20060101AFI20240927BHJP

   F16D 3/20 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

F16D3/229 R

F16D3/20 K

F16D3/20 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023045586

(22)【出願日】2023-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(72)【発明者】

【氏名】石垣 紀明

(57)【要約】

【課題】トラック溝を特殊な工具等を使用することなく、安価にしかも安定してトリボールジョイントを提供する。
【解決手段】底壁から中心軸部を突出させることによって一端が開口する環状空間を形成し、その環状空間の外壁面と内壁面に軸方向に延びる３本のトラック溝が周方向に１２０°の間隔をおいて形成された外輪と、その外輪の環状空間内に端部が組込まれ、トラック溝のそれぞれと対応する位置にポケットが形成されたトルクチューブと、このトルクチューブのポケット内に組込まれてトラック溝に沿って転動可能なボールとを備えた等速自在継手である。トラック溝を単一アール形状の凹溝として、ボールとトラック溝をサーキュラコンタクトさせた。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

底壁から中心軸部を突出させることによって一端が開口する環状空間を形成し、その環状空間の外壁面と内壁面に軸方向に延びる３本のトラック溝が周方向に１２０°の間隔をおいて形成された外輪と、その外輪の前記環状空間内に端部が組込まれ、前記トラック溝のそれぞれと対応する位置にポケットが形成されたトルクチューブと、このトルクチューブのポケット内に組込まれて前記トラック溝に沿って転動可能なボールとを備えた等速自在継手であって、
前記トラック溝を単一アール形状の凹溝として、前記ボールとトラック溝をサーキュラコンタクトさせたことを特徴とする等速自在継手。

【請求項2】

単一アール形状の凹溝である前記トラック溝の曲率半径を、前記ボールの半径に対して、０．０２％～０．８０％大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。

【請求項3】

前記トラック溝が円筒のミーリングカッタにて形成されてなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、等速自在継手に関し、特に、トリボールジョイントに関する。

【背景技術】

【0002】

等速自在継手として「トリボールジョイント」と称されるものがある。トリボールジョイントは、図８と図９に示すように、中心軸部１と一体となった外輪２と、３個のボール穴（ポケット）３が形成されたトルクチューブ４が、３個のボール５を介して伝達力を伝えるようになっている。このようなトリボールジョイントとして、特許文献１等に記載されたものがある。

【0003】

すなわち、トリボールジョイントは、外輪２は、外周壁２ａと、底壁２ｂと、底壁２ｂから突設される中心軸部１とを備え、これらによって、一端が開口する環状空間６が形成される。環状空間６の外壁面６ａと内壁面６ｂに軸方向に延びる３本のトラック溝７、８が周方向に１２０°の間隔をおいて形成される。トルクチューブ４は、図１０に示すように、その先端部にテーパ部９が形成されるとともに、ポケット３よりも後方側（反外輪側）にテーパ部１０が形成されている。このため、テーパ部９とテーパ部１０との間には、円環部１１が形成され、円環部１１が外輪２の前記環状空間６内に組込まれ、前記トラック溝７のそれぞれに対応する位置に前記ポケット３が形成される。すなわち、図９に示すように、ポケット３も周方向に沿って１２０°ピッチで配設されている。

【0004】

また、外輪２の開口部はブーツ１２にて密封されている。すなわち、ブーツ１２は、大径部１２ａと、小径部１２ｂと、大径部１２ａと小径部１２ｂとを連結する蛇腹部１２ｃとからなる。そして、大径部１２ａを外輪２の開口端部に外嵌してブーツバンド１３で締め付け、小径部１２ｂをトルクチューブ４の所定位置に外嵌してブーツバンド１３で締め付ける。なお、この等速自在継手は、底壁２ｂから反環状空間へ突出する軸部２ｃを有し、この軸部２ｃには、図示省略の駆動軸等が挿入される挿入孔２ｃ１が設けられている。

【0005】

このように構成されたトリボールジョイントは、トルクチューブ４に伝達された回転トルクが、図１１に示すように、ポケット３に保持されたボール５を介して、外輪２に分力Ｆ１として伝達され、中心軸部１に分力Ｆ２として伝達される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特公昭５２－３４６９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、この種のトリボールジョイントでは、図１１に示すように、ボールとトラック溝とは、２点接触するアンギュラコンタクトとしている。２点接触することにより、１点当たりの接触面圧をさげることが可能となるからである。アンギュラコンタクトとするには、トラック溝を楕円形状部に形成したり、トラック溝をゴシックアーチ形状にて構成したりする必要がある。すなわち、接触面圧とは、接触点Ｃ１、Ｃ２に作用する力であり、この接触点Ｃ１、Ｃ２が成す角度を接触角θと呼ぶ。

【0008】

しかしながら、楕円形状部を形成する場合、例えば、楕円形状に加工できる特殊形状にミーリング工具（ミーリングカッタ）等を必要とする。また、ゴシックアーチ形状を形成するには、例えば、ニアネットシェイプが可能な冷間鍛造が必要となる。ニアネットシェイプとは、軽度の機械仕上げ加工で最終形状に出来る半製品のことである。

【0009】

このため、楕円形状部にて構成する場合であっても、ゴシックアーチ形状にて構成する場合であっても、工具や金型の費用が高くなって、生産性が劣ることになっていた。

【0010】

そこで、本発明の目的は、トラック溝を特殊な工具等を使用することなく、安価にしかも安定してトリボールジョイントを提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の等速自在継手は、底壁から中心軸部を突出させることによって一端が開口する環状空間を形成し、その環状空間の外壁面と内壁面に軸方向に延びる３本のトラック溝が周方向に１２０°の間隔をおいて形成された外輪と、その外輪の前記環状空間内に端部が組込まれ、前記トラック溝のそれぞれと対応する位置にポケットが形成されたトルクチューブと、このトルクチューブのポケット内に組込まれて前記トラック溝に沿って転動可能なボールとを備えた等速自在継手であって、前記トラック溝を単一アール形状の凹溝として、前記ボールとトラック溝をサーキュラコンタクトさせたものである。すなわち、ボールの凸球面とトラック溝の凹曲面との接触(コンタクト)となる。

【0012】

本発明の等速自在継手によれば、トラック溝が単一アール形状の凹溝であるので、この加工としては、特殊な工具や金型を使用することなく、単純な形状（例えば、図６の様な円柱形状のミーリングカッタ等）でできる。サーキュラコンタクトは、アンギュラコンタクトよりもボールとトラック溝の接触面積を大きく設定することができるため、接触率の設定により、接触面圧を緩和することができる。すなわち、トルク伝達時に接触面圧が軽減し、トラック溝の耐久性を向上させることができる。ここで、接触率とは、ボールの半径に対するトラック溝の曲率半径の比を意味する。

【0013】

単一アール形状の凹溝である前記トラック溝の曲率半径を、前記ボールの半径に対して、０．０２％～０．８０％大きく設定するのが好ましい。このように設定することによって、接触面圧の軽減を有効に発揮でき、しかもトルク伝達の信頼度が向上する。

【0014】

前記トラック溝が図６の様な円柱形状のミーリングカッタにて形成されてなるものとすることができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明では、特殊な工具や金型を使用することなく、トラック溝を形成することができ、
安価にしかも安定してトリボールジョイントを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に係る等速自在継手の縦断面図である。

【図2】本発明に係る等速自在継手の横断面図である。

【図3】図１に示すトリボールジョイントのトルクチューブの平面図である。

【図4】図１に示すトリボールジョイントのトルクチューブの要部断面図である。

【図5】ボールとトラック溝との関係を示す拡大断面図である。

【図6】円柱形状のミーリングカッタ(エンドミル)の例である。

【図7】一般的なトリボールジョイントの縦断面図である。

【図8】図７に示すトリボールジョイントの横断面図である。

【図9】図７に示すトリボールジョイントのトルクチューブの平面図である。

【図10】トルクチューブに伝達された回転トルクの伝達方向を示す説明図である。

【図11】ポケットとボールとの関係を示し、アンギュラコンタクトを構成した図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下本発明の実施の形態を図１～図５に基づいて説明する。図１は、本発明に係る等速自在継手（トリボールジョイント）を示し、このトリボールジョイントは、基本形態は、図５及び図７に示すトリボールジョイントと同様であり、中心軸部２１と一体となった外輪２２と、３個のボール穴（ポケット）２３が形成されたトルクチューブ２４が、３個のボール２５を介して伝達力を伝えるようになっている。

【0018】

すなわち、トリボールジョイントは、外輪２２は、外周壁２２ａと、底壁２２ｂと、底壁２２ｂから突設される前記中心軸部２１とを備え、これらによって、一端が開口する環状空間２６が形成される。環状空間２６の外壁面２６ａと内壁面２６ｂとに軸方向に延びる３本のトラック溝２７、２８が周方向に１２０°の間隔をおいて形成される。トルクチューブ２４はその先端部にテーパ部２９が形成されるとともに、ポケット２３よりも後方側（反外輪側）にテーパ部３０が形成されている。このため、テーパ部２９とテーパ部３０との間には、円環部３１が形成され、円環部３１が外輪２２の前記環状空間２６内に組込まれ、前記トラック溝２７、２８のそれぞれに対応する位置に前記ポケット２３が形成される。すなわち、図２に示すように、ポケット２３も周方向に沿って１２０°ピッチで配設されている。なお、トルクチューブ２４には、軸方向反ポケット側に、図示省略のシャフト等が接続されるボス部３２が設けられている。ボス部３２には、シャフト等が嵌入される孔部３２ａが設けられている。

【0019】

また、外輪２の開口部はブーツ３３にて密封されている。すなわち、ブーツ３３は、大径部３３ａと、小径部３３ｂと、大径部３３ａと小径部３３ｂとを連結する蛇腹部３３ｃとからなる。そして、大径部３３ａを外輪２の開口端部に外嵌してブーツバンド３４で締め付け、小径部３３ｂをトルクチューブ４の所定位置に外嵌してブーツバンド３４で締め付ける。なお、この等速自在継手は、底壁２２ｂから反環状空間へ突出する軸部２２ｃを有し、この軸部２２ｃには、図示省略の駆動軸等が挿入される挿入孔２２ｃ１が設けられている。

【0020】

ところで、本等速自在継手では、図５に示すように、トラック溝２７，２８を単一アール形状の凹溝として、ボール２５とトラック溝２７，２８をサーキュラコンタクトさせている。すなわち、ボール２５の凸球面とトラック溝２７，２８の凹曲面との接触(コンタクト)となる。トラック溝２７，２８の曲率半径Ｒをボールの半径ｒに対して、０．０２％から０．８０％大きくしている。

【0021】

また、トラック溝２７，２８は、例えば、図７に示すような、外周刃４０および底刃４１を有する円柱形状のミーリングカッタ(エンドミル)Ｔを使用して加工(形成)できる。このようなエンドミルはマニシングセンターやフライス盤に取り付けられ、水平面や垂直面、曲面などに３次元方向に移動させることで、さまざまな加工が可能となる。エンドミルは、鍛造やせん断加工、プレス加工といった塑性変形を伴う加工に比べ、エンドミルによる切削加工は寸法精度が高く、複雑な形状の加工が可能である。放電加工やレーザー切断、ガス切断などのように大きな熱を加えないため変形が少なく、被削材の表面を変質させずに加工でき、また、エンドミルは摩耗しても再研磨して使用できるので、経済的に優れている。

【0022】

本発明の等速自在継手によれば、トラック溝２７，２８が単一アール形状の凹溝であるので、この加工としては、特殊な工具や金型を使用することなく、単純な形状（例えば、図６の様な円柱形状のミーリングカッタ等）でできる。サーキュラコンタクトは、アンギュラコンタクトよりもボール２５とトラック溝２７，２８の接触面積を大きく設定することができるため、接触率の設定により、接触面圧を緩和することができる。すなわち、トルク伝達時に接触面圧が軽減し、トラック溝の耐久性を向上させることができる。ここで、接触率とは、ボールの半径に対するトラック溝の曲率半径の比を意味する。この実施形態では、上述のように、トラック溝２７，２８の曲率半径Ｒをボールの半径ｒに対して、０．０２％から０．８０％大きくしているので、接触率としては、１．０００２～１．００８０としている。

【0023】

従って、特殊な工具や金型を使用することなく、トラック溝２７，２８が形成することができ、安価にしかも安定してトリボールジョイントを提供することができる。

【0024】

単一アール形状の凹溝であるトラック溝２７，２８の曲率半径Ｒを、ボールの半径ｒに対して、０．０２％～０．８０％大きく設定するのが好ましい。このように設定することによって、接触面圧の軽減を有効に発揮でき、しかもトルク伝達の信頼度が向上する。すなわち、接触率が１．０００２～１．００８０を外れた場合、接触面圧の軽減の達成が困難であり、また、継手内部も円周方向ガタが生じるおそれがある。

【0025】

トラック溝２７，２８が図６の様な円柱形状のミーリングカッタにて形成されてなるものとすることができる。このため、高精度にしかも低コストでトラック溝２７，２８を安定して形成できる。

【0026】

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、前記実施形態では、いわゆる単式のトリボールジョイントを示したが、いわゆる複式のトリボールジョイントであってもよい。ここで、複式のトリボールジョイントとは、一対の外輪と、一対の外輪間に配設される一つのチューブとを備えたものである。また、実施形態では、フランジを有さないボス形のタイプであったが、単式のトリボールジョイントにおいて、フランジを有するフランジ形のタイプであっても、
半成フランジを有する半成フランジ形のタイプであってもよい。さらに、複式のトリボールジョイントであっても、ボス形のタイプ、フランジ形のタイプ、および半成フランジ形のタイプを採用することができる。外径が小さいＴＢＪ（トリボールジョイント）の場合、トラック溝径が小さいためアンギュラコンタクト（ＡＣ）に加工するのが難しく、サーキュラコンタクト（ＣＣ）であれば加工し易くなります。

【符号の説明】

【0027】

２１ 中心軸部
２２ 外輪
２２ａ 外周壁
２２ｂ 底壁
２３ ポケット
２４ トルクチューブ
２５ ボール
２６ 環状空間
２６ａ 外壁面
２６ｂ 内壁面
２７，２８ トラック溝
Ｒ 曲率半径
ｒ 半径

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】