特開 2024-86273 トリポード型等速自在継手

(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】P2024086273

(43)【公開日】2024-06-27

(54)【発明の名称】トリポード型等速自在継手

(51)【国際特許分類】

   F16D 3/205 20060101AFI20240620BHJP

【ＦＩ】

F16D3/205 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022201317

(22)【出願日】2022-12-16

(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】板垣 卓

(72)【発明者】

【氏名】杉山 達朗

(57)【要約】

【課題】所望の作動性やトルク伝達性能を安定的に発揮できるトリポード型等速自在継手を実現する。
【解決手段】外側継手部材２とトリポード部材５とが所定の最大作動角θｍａｘを超える作動角θ１まで相対的に角度変位したとき、外側ワッシャ１２がローラ１０と止め輪１１の双方に接触するのに先行してカップ部３の小内径面３Ｂａに接触することにより、作動角をさらに拡大させる角度変位を規制する変位規制部Ｐをトリポード部材５のボス部６に設ける。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

有底筒状のカップ部を有し、該カップ部の内周に軸方向に延びる３本のトラック溝を周方向等間隔で画成した外側継手部材と、軸部材がトルク伝達可能に連結される円筒状のボス部を有し、該ボス部の外周面から径方向外側に延びる３本の脚軸が周方向等間隔で設けられたトリポード部材と、複数の針状ころを介して前記脚軸に回転可能に支持された状態で対応する前記トラック溝に収容されたローラと、前記針状ころの径方向外側で前記脚軸の外周面に装着され、前記針状ころ及び前記ローラと係合可能な外側ワッシャ、及び該外側ワッシャと係合可能な止め輪と、を備え、
前記カップ部が、円弧状の大径部及び小径部を周方向に交互に３つずつ配した断面非真円状に形成され、前記大径部と前記小径部を接続する接続部の内面に、前記ローラの転動を案内するローラ案内面が設けられたトリポード型等速自在継手において、
前記外側継手部材と前記トリポード部材とが所定の最大作動角を超えて相対的に角度変位したとき、前記外側ワッシャが前記ローラと前記止め輪の双方に接触するのに先行して前記小径部の内径面に接触することにより、作動角をさらに拡大させる角度変位を規制する変位規制部を前記ボス部に設けたことを特徴するトリポード型等速自在継手。

【請求項2】

前記ボス部の外周面に、トリポード部材の中心軸に対してなす角度を前記最大作動角と等しくしたテーパ面が設けられ、該テーパ面のうち、前記ボス部の端面側の端部を前記変位規制部とした請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トリポード型等速自在継手に関する。

【背景技術】

【0002】

等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸を連結し、これら二軸が作動角をとってもトルクを等速で伝達可能な構造を有しており、上記二軸の角度変位のみを許容する固定式と、上記二軸の角度変位及び軸方向変位を許容する摺動式とに大別される。摺動式等速自在継手としては、例えば特開２００１－３３００４９号公報（特許文献１）に記載されているようなトリポード型がある。

【0003】

特許文献１に記載のトリポード型等速自在継手は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、有底筒状のカップ部１０１を有し、このカップ部１０１の内周に軸方向に延びる３本のトラック溝１０２を周方向等間隔で画成した外側継手部材１００と、カップ部１０１の内部空間に配置された継手内部部品とを備える。外側継手部材１００のカップ部１０１は、円弧状の大径部１０１Ａ及び小径部１０１Ｂを周方向に交互に３つずつ配した断面非真円状に形成されており、大径部１０１Ａの径方向内側にトラック溝１０２が設けられる。

【0004】

継手内部部品としてのトリポードユニットは、図示しない軸部材がトルク伝達可能に連結される円筒状のボス部１０３Ａを有し、このボス部１０３Ａの外周面から径方向外側に延びる３本の脚軸１０３Ｃが周方向等間隔で設けられたトリポード部材１０３と、複数の針状ころ１０４を介して脚軸１０３Ｃに回転可能に支持された状態で対応するトラック溝１０２に収容された計３つのローラ１０５と、を含む。トラック溝１０２は一対のローラ案内面１０２ａを有しており、外側継手部材１００とトリポード部材１０３とが相対的に角度変位及び／又は軸方向変位するとき、トラック溝１０２に収容されたローラ１０５は一対のローラ案内面１０２ａ上を転動する。

【0005】

針状ころ１０４を介して脚軸１０３Ｃの外周に嵌合されたローラ１０５は、径方向（脚軸１０３Ｃの軸方向）にスライド移動可能とされており、脚軸１０３Ｃの外周面のうち、針状ころ１０４の被装着部よりも径方向外側には、ローラ１０５及び針状ころ１０４と径方向で係合可能な外側ワッシャ１０６が装着されている。また、脚軸１０３Ｃの外周面のうち、外側ワッシャ１０６の被装着部よりも径方向外側には環状溝が形成されており、この環状溝に装着された止め輪１０７により、外側ワッシャ１０６（並びにローラ１０５及び針状ころ１０４）の脚軸１０３Ｃからの抜け止めがなされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００１－３３００４９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、図６に示すように、上記構成を有するトリポード型等速自在継手が作動角θをとるとき（外側継手部材１００とトリポード部材１０３とが相対的に角度変位するとき）には、トリポード部材１０３（の脚軸１０３Ｃ）が、トラック溝１０２を画成する一対の案内面１０２ａにより拘束されたローラ１０５に対してスライド移動することから、トリポード部材１０３の中心（中心軸）Ｃｔは外側継手部材１００の中心（中心軸）Ｃｊに対して偏心する。この偏心量は作動角θが大きくなるほど大きくなる。

【0008】

上記のように、継手が作動角θをとってトリポード部材１０３が外側継手部材１００に対して偏心すると、ローラ１０５が脚軸１０３Ｃに装着した外側ワッシャ１０６の外径端部に接近する。ローラ１０５は、トリポード部材１０３の偏心量（作動角θ）が大きくなるほど外側ワッシャ１０６の外径端部に接近する。摺動式等速自在継手の一種であるトリポード型等速自在継手では、外側継手部材１００とトリポード部材１０３の相対的な軸方向変位も許容されていることから、外側継手部材１００のカップ部１０１とトリポード部材１０３の軸方向相対位置によっては、外側継手部材１００とトリポード部材１０３とが継手使用時（トルク伝達時）の最大作動角を超えて角度変位することも有り得る。そして、例えばトリポード型等速自在継手の運搬時等に外側継手部材１００とトリポード部材１０３とが継手使用時の最大作動角を超えるように大きく角度変位すると、外側ワッシャ１０６がローラ１０５と止め輪１０７の双方に接触し、外側ワッシャ１０６が変形等するおそれがある。外側ワッシャ１０６が変形等すると、ローラ１０５に対するトリポード部材１０３の姿勢精度に狂いが生じる、ローラ１０５の抜け止め機能が損なわれる、などといった不都合が生じ、継手の作動性やトルク伝達性能の低下を招来するおそれがある。

【0009】

上記の実情に鑑み、本発明は、トルク伝達部材としてのローラと係合可能にトリポード部材の脚軸に装着される外側ワッシャが継手の角度変位に伴って変形等するのを可及的に防止し、もって所望の作動性やトルク伝達性能を長期間に亘って安定的に発揮することができるトリポード型等速自在継手を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記の目的を達成するために創案された本発明は、
有底筒状のカップ部を有し、このカップ部の内周に軸方向に延びる３本のトラック溝を周方向等間隔で画成した外側継手部材と、
軸部材がトルク伝達可能に連結される円筒状のボス部を有し、このボス部の外周面から径方向外向きに延びる３本の脚軸が周方向等間隔で設けられたトリポード部材と、
複数の針状ころを介して脚軸に回転可能に支持された状態で対応するトラック溝に収容されたローラと、
針状ころの径方向外側で脚軸の外周面に装着され、針状ころ及びローラと係合可能な外側ワッシャ、及び外側ワッシャと係合可能な止め輪とを備え、
カップ部が、円弧状の大径部及び小径部を周方向に交互に３つずつ配した断面非真円状に形成され、大径部と小径部を接続する接続部の内面に、ローラの転動を案内するローラ案内面が設けられたトリポード型等速自在継手において、
外側継手部材とトリポード部材とが所定の最大作動角を超えて相対的に角度変位したとき、外側ワッシャがローラと止め輪の双方に接触するのに先行して上記小径部の内径面に接触することにより、作動角をさらに拡大させる角度変位を規制する変位規制部をボス部に設けたことを特徴とする。

【0011】

上記の構成によれば、外側継手部材とトリポード部材とが所定の作動角を超えて相対的に角度変位するのを規制する、いわゆる角度ストッパーとしての機能がトリポード部材のボス部に設けられる関係上、外側ワッシャがローラと止め輪の双方に接触することに起因して外側ワッシャが変形等するのを防止することができる。トリポード部材のボス部は、軸部材がトルク伝達可能に連結される部分であり、金属薄板で作製されるのが一般的な外側ワッシャに比して十分に厚肉で機械的強度等に優れる。このため、ボス部（に設けた変位規制部）が小径部の内径面に接触したとしてもボス部に変形等の問題が生じるのを回避することができる。

【0012】

上記構成のトリポード型等速自在継手において、ボス部の外周面には、トリポード部材の中心軸に対してなす角度を上記最大作動角θｍａｘと等しくしたテーパ面を設けることができ、この場合には、テーパ面のうち、ボス部の端面側の端部（最小径部）を変位規制部として機能させることができる。このような構成によれば、ボス部の外周面に所定角度のテーパ面を設けるだけで変位規制部（角度ストッパーとしての機能）を付与することができるので、外側ワッシャの変形防止を容易にかつ安価に実現することができる。

【発明の効果】

【0013】

以上から、本発明によれば、トリポード部材の脚軸に装着されてローラ（及び針状ころ）の抜け止め部材としても機能する外側ワッシャの変形を可及的に防止することができるので、所望の作動性及びトルク伝達性能を長期間に亘って安定的に発揮することができるトリポード型等速自在継手を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】（ａ）図は、本発明の一実施形態に係るトリポード型等速自在継手の作動角０°の状態における正面図、（ｂ）図は、（ａ）図のＡ－Ａ線矢視断面図である。

【図2】図１に示す等速自在継手が最大作動角θｍａｘをとった状態を示す縦断面図である。

【図3】図２中のＢ部拡大図である。

【図4】図１に示す等速自在継手が最大作動角よりも大きい作動角θ１をとった状態を示す縦断面図である。

【図5】（ａ）図は、従来のトリポード型等速自在継手の作動角０°の状態における正面図、（ｂ）図は、（ａ）図のＸ－Ｘ線矢視断面図である。

【図6】図５に示す等速自在継手が作動角をとった状態を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【0016】

図１（ａ）に、本発明の一実施形態に係るトリポード型等速自在継手１の作動角０°の状態における正面図を示し、図１（ｂ）に、図１（ａ）のＡ－Ａ線矢視断面図を示す。このトリポード型等速自在継手１（以下、単に「等速自在継手１」ともいう）は、駆動側及び従動側の二軸の角度変位及び軸方向変位を許容する摺動式等速自在継手の一種であり、一端がトリポード部材５に連結される軸部材Ｓ［図１（ｂ）中に破線で示す］や、軸部材Ｓの他端に連結される図示しない固定式等速自在継手などとともにドライブシャフトを構成する。ドライブシャフトは、例えば自動車に搭載され、車台上に搭載されたエンジンや電動モータ等の駆動源から出力される回転トルクを駆動車輪に伝達する。このドライブシャフトにおいて、トリポード型等速自在継手１は駆動源側に配置され、固定式等速自在継手は駆動車輪側に配置される。

【0017】

等速自在継手１は、有底筒状のカップ部３を有する外側継手部材２と、カップ部３の内部空間に配置された継手内部部品としてのトリポードユニットとを備える。トリポードユニットは、トリポード部材５と、複数の針状ころ９と、円筒状のローラ１０とを含む。以下、等速自在継手１の構成・構造を説明する際に使用する「軸方向」、「径方向」及び「周方向」とは、特に断りがない限り、それぞれ、外側継手部材２の中心軸Ｃｊに沿う方向［図１（ｂ）の紙面左右方向］、上記中心軸Ｃｊを中心とする円の径方向、及び上記中心軸Ｃｊを中心とする円の周方向である。

【0018】

トリポード部材５は、軸孔７が形成された円筒状のボス部６と、周方向等間隔（１２０°ピッチ）で配置され、ボス部６の外周面から径方向外側に延びる３本の脚軸８とを一体に有する。軸孔７の内面（ボス部６の内周面）には、軸方向に延びる複数の凸部を周方向等間隔で配置してなるスプライン（セレーションを含む）が形成されており、このスプラインに対して軸部材Ｓがトルク伝達可能に結合される。

【0019】

トリポード部材５に設けられた各脚軸８は、トリポード部材５の中心軸Ｃｔに対して直交する方向に延びた径一定（円筒状）の外周面８ａを有しており、この外周面８ａには、複数の針状ころ９を介してローラ１０が回転自在に嵌合されている。各針状ころ９は、外周面８ａ上を脚軸８の周方向に沿って転動可能に配置されており、各針状ころ９の径方向外側及び内側の端部は、それぞれ、脚軸８の軸端付近に装着された外側ワッシャ１２、及び脚軸８の付け根部に装着された内側ワッシャ１３と接している。外側ワッシャ１２及び内側ワッシャ１３は、板厚１．０ｍｍ程度の金属薄板からなる環状部材である。

【0020】

図３に拡大して示すように、脚軸８の外周面８ａのうち、外側ワッシャ１２の被装着部よりも径方向外側には環状溝８ｂが形成されており、この環状溝８ｂに外側ワッシャ１２と径方向で係合可能な止め輪１１が装着されている。この止め輪１１により、脚軸８からの外側ワッシャ１２及び針状ころ９の抜脱が規制される。外側ワッシャ１２は、脚軸８の外周面８ａに対して装着された円盤部１２ａと、径方向（脚軸８の軸方向）に延びた円筒部１２ｂと、径方向外側に向けて徐々に拡径した拡径部１２ｃとを一体に有する断面略Ｌ字状に形成されている。外側ワッシャ１２の円筒部１２ｂの外径寸法Ｄａは、ローラ１０の内径寸法Ｄｒよりも所定量小さく設定され、外側ワッシャ１２の拡径部１２ｃの（最大）外径寸法Ｄｂは、ローラ１０の内径寸法Ｄｒよりも所定量大きく設定される。このため、脚軸８の外周に嵌合されたローラ１０は、径方向に沿って所定量スライド移動可能ではあるが、脚軸８からの抜脱は規制されている。

【0021】

外側継手部材２のカップ部３の内周には、それぞれにローラ１０が収容された３本のトラック溝４が周方向等間隔（１２０°ピッチ）で設けられている。各トラック溝４は、互いに対向してローラ１０の転動を案内する一対のローラ案内面４ａを有し、ローラ案内面４ａも含めて軸方向に延びた（外側継手部材２の中心軸Ｃｊと平行な）直線状に形成されている。カップ部３は、円弧状の大径部３Ａと、外径及び内径が大径部３Ａのそれらよりも小さい円弧状の小径部３Ｂとを周方向で交互に３つずつ配した断面非真円状に形成されており、大径部３Ａと小径部３Ｂを接続する接続部３Ｃの内面がローラ案内面４ａとして機能する。大径部３Ａの内径面（大内径面）３Ａａ、及び小径部３Ｂの内径面（小内径面３Ｂａ）は、何れも、外側継手部材２の中心軸Ｃｊと平行な直線状に形成されている。なお、ローラ１０とローラ案内面４ａの接触形態は、アンギュラコンタクト（二点接触）又はサーキュラコンタクト（一点接触）とされる。サーキュラコンタクトの場合の接触率は、１．０２～１．２の範囲、好ましくは１．０５～１．１８の範囲とされる。

【0022】

外側継手部材２及びトリポード部材５は、例えばＪＩＳ Ｇ ４０５１に規定されたＳ４５Ｃ、Ｓ５３Ｃ、Ｓ５５Ｃ等の機械構造用炭素鋼で作製され、高強度・高硬度であることが求められる部位に焼入れ等の高強度化処理（熱処理）が施された熱処理品とされる。外側継手部材２においては、例えば、ローラ案内面４ａ等が設けられるカップ部３の内径面に熱処理が施され、トリポード部材５は、軸孔７の内面も含めその表面全体に熱処理が施されている。

【0023】

本実施形態のトリポード型等速自在継手１は、図２に示すように、最大作動角θｍａｘが例えば２３°に設定された等速自在継手、すなわち外側継手部材２の中心軸Ｃｊとトリポード部材５の中心軸Ｃｔとがなす角度が０°～２３°の間で使用される等速自在継手であるが、外側継手部材２のカップ部３に対するトリポード部材５の軸方向相対位置によっては、図４に示すように、最大作動角θｍａｘ（＝２３°）を超える作動角（＝θ１）をとることができる。なお、図示例では作動角θ１＝２４°としている。

【0024】

図６を参照して説明した、従来のトリポード型等速自在継手が作動角をとったときにトリポード部材１０３の中心軸Ｃｔが外側継手部材１００の中心軸Ｃｊに対して偏心し、かつその偏心量は作動角が大きくなるほど大きくなる、という事象は、本実施形態のトリポード型等速自在継手１においても同様に生じる。そのため、この等速自在継手１が作動角をとってトリポード部材５が外側継手部材２に対して偏心すると、ローラ１０は、作動角０°のときよりも、トリポード部材５の脚軸８に装着した外側ワッシャ１２の外径端部（拡径部１２ｃの先端部）に対して接近することになる。従って、何ら対策を講じていなければ、図４に示すように、等速自在継手１が最大作動角θｍａｘを超える作動角θ１をとったときには、外側ワッシャ１２が、ローラ１０と止め輪１１の双方に接触することによって変形等するおそれがある。

【0025】

そこで、本実施形態の等速自在継手１においては、外側継手部材２とトリポード部材５とが所定の最大作動角θｍａｘを超える作動角θ１（ここでは２４°）に角度変位したとき、外側ワッシャ１２がローラ１０と止め輪１１の双方に接触するのに先行してカップ部３の小径部３Ｂの内径面（小内径面）３Ｂａに接触することにより、作動角をさらに拡大させる角度変位を規制する変位規制部をトリポード部材５のボス部６に設けている。具体的には、図１（ｂ）に示すように、ボス部６の外周面６ａに、ボス部６の外径寸法をボス部６の端面６ｃに向けて徐々に縮小させるテーパ面であって、トリポード部材５の中心軸Ｃｔ（と平行な直線）に対してなす角度αを最大作動角θｍａｘと等しくしたテーパ面６ｂを設けており、このテーパ面６ｂの最小径部（ボス部６の端面６ｃとの連結部）６ｂａを変位規制部Ｐとしている（図４中の拡大図を参照）。

【0026】

上記のようなテーパ面６ｂをトリポード部材５のボス部６に設けた場合、トリポード型等速自在継手１が図２に示すように最大作動角θｍａｘをとったとき、ボス部６のテーパ面６ｂとカップ部３の小内径面３Ｂａとは互いに平行な状態ですきま（径方向すきま）を介して対向配置される。この状態から、外側継手部材２とトリポード部材５とがさらに角度変位し、図４に示すように、トリポード型等速自在継手１が最大作動角θｍａｘを超える作動角θ１をとると、トリポード部材５のボス部６に設けたテーパ面６ｂの最小径部６ｂａ（変位規制部Ｐ）がカップ部３の小内径面３Ｂａに接触し、外側継手部材２とトリポード部材５のさらなる角度変位（作動角θ１を超えての角度変位）が規制される。

【0027】

以上で示した本実施形態のトリポード型等速自在継手１によれば、外側継手部材２とトリポード部材５とが所定の作動角（＝θ１）を超えて相対的に角度変位するのを規制する、いわゆる角度ストッパーとしての機能がトリポード部材５のボス部６に設けられる関係上、環状部材としての外側ワッシャ１２がローラ１０と止め輪１１の双方に接触することによって変形等するのを防止することができる。トリポード部材５のボス部６は、軸部材Ｓがトルク伝達可能に連結される部分であり、金属薄板で作製される外側ワッシャ１２に比べて十分に厚肉で、かつ熱処理による高強度化・高硬度化が達成されている。このため、ボス部６（に設けた変位規制部Ｐ）がカップ部３の小内径面３Ｂａに接触したとしてもボス部６に変形等の問題が生じる可能性は皆無に等しい。

【0028】

また、本実施形態では、ボス部６の外周面６ａに設けた、トリポード部材５の中心軸Ｃｔに対してなす角度αを上記最大作動角θｍａｘと等しくしたテーパ面６ｂのうち、ボス部６の端面６ｃ側の端部（最小径部）６ｂａを変位規制部Ｐとして機能させている。このような構成によれば、ボス部６の外周面６ａに所定角度のテーパ面６ｂを設けるだけで変位規制部Ｐ（角度ストッパーとしての機能）を付与することができるので、外側ワッシャ１２の損傷防止を容易にかつ安価に実現することができる。

【0029】

以上から、本実施形態のトリポード型等速自在継手１では、トリポード部材５の脚軸８に装着されてローラ１０（及び針状ころ９）の抜け止め部材としても機能する外側ワッシャ１２の損傷を適切にかつ低コストに防止することができる。従って、本実施形態のトリポード型等速自在継手１は、特段のコスト増を招来することなく、所望の作動性及びトルク伝達性能を長期間に亘って安定的に発揮することができて信頼性に富む、という特徴を有する。

【0030】

以上、本発明の実施形態について説明を行ったが、本発明の実施の形態はこれに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。すなわち、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。

【符号の説明】

【0031】

１ トリポード型等速自在継手
２ 外側継手部材
３ カップ部
３Ａ 大径部
３Ａａ （大径部の）内径面
３Ｂ 小径部
３Ｂａ （小径部の）内径面
４ トラック溝
４ａ 案内面
５ トリポード部材
６ ボス部
６ｂ テーパ面
７ 軸孔
８ 脚軸
９ 針状ころ
１０ ローラ
１１ 止め輪
１２ 外側ワッシャ
Ｃｊ 外側継手部材の中心（中心軸）
Ｃｔ トリポード部材の中心（中心軸）
Ｓ 軸部材
Ｐ 変位規制部
θｍａｘ 最大作動角
θ１ 最大作動角を超える作動角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】