JP2005299790A

JP2005299790A - トリポード型等速自在継手

Info

Publication number: JP2005299790A
Application number: JP2004116736A
Authority: JP
Inventors: Takemi Konomoto; 武美此本; Shigeyoshi Ishiguro; 重好石黒
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2004-04-12
Filing date: 2004-04-12
Publication date: 2005-10-27

Abstract

【課題】ＮＶＨ特性および耐久性に優れたトリポード型等速自在継手を提供することである。
【解決手段】トリポード部材４の脚軸５に支持されたガイドブロック６の両側と外輪トラック溝２の側面に軌道溝３、８を設け、その軌道溝３、８間に組込まれた複数のボール９を保持器１０で保持する。軌道溝３、８のボール転走面３ａ、８ａの曲率半径ｒ₁、ボール９の半径をｒ₀としたとき、ｒ₁／ｒ₀で表わされるボール接触率を１．００８〜１．１００の範囲としてＮＶＨ特性および耐久性の向上を図る。
【選択図】図２

Description

この発明は３本のトラック溝を内周に有する外輪とその内側に組込まれた軸方向に移動可能なトリポード部材の相互間でトルクを伝達するトリポード型等速自在継手に関するものである。

この種のトリポード型等速自在継手として、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。このトリポード型等速自在継手においては、外輪の内周に３本のトラック溝を形成し、各トラック溝の外輪周方向で対向する一対の側面に外輪軸方向に延びる軌道溝を設け、外輪の内側に組込まれたトリポード部材には３本の脚軸を形成し、各脚軸によって相対的に揺動自在に支持されたガイドブロックを前記トラック溝内に収容し、そのガイドブロックの両側に設けられた軌道溝と外輪側軌道溝間にボールを組込み、そのボールを介して外輪とトリポード部材の相互間でトルクを伝えるようにしている。

上記トリポード型等速自在継手においては、外輪の軌道溝とガイドブロックの軌道溝間にボールが組込まれているため、外輪とトリポード部材とが作動角をとってトルク伝達するとき、ガイドブロックは常に一定の姿勢を維持する状態で外輪軸方向に往復動することになる。このとき、ボールは軌道溝との接触によって転動するため、振動、騒音の発生がきわめて少なく、良好なＮＶＨ特性を有するという特徴を有する。
特公昭６４−５１６４号公報

ところで、上記従来のトリポード型等速自在継手においては、外輪およびガイドブロックに形成された軌道溝のボール転走面に対するボールの接触率が小さくなり過ぎたり、あるいは必要以上に大きくなり過ぎると以下のような問題が発生する。

ここで、ボールの接触率とは、軌道溝の円弧状のボール転走面の曲率半径とボールの半径の割合をいい、そのボール接触率が必要以上に小さくなると、ガイドブロックの移動時に、ボールはスムーズに転がり運動することができずに滑りが生じ、誘起スラストが発生してＮＶＨ特性が低下することになる。

一方、ボール接触率が必要以上に大きくなると、ボールとボール転走面の接触面積が小さく、逆に面圧が高くなるため、高負荷トルクの伝達時に、ボール表面やボール転走面に圧痕が生じたり、剥離や割れが生じ、耐久性が悪くなる。

この発明の課題は、ＮＶＨ特性および耐久性に優れたトリポード型等速自在継手を提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、外輪の内周に軸方向に延びる３本のトラック溝を形成し、各トラック溝の外輪周方向で対向する側面に外輪軸方向に延びる直線状の軌道溝を設け、外輪の内側に組込まれたトリポード部材には前記トラック溝と対応する位置に３本の脚軸を設け、各脚軸によって相対的に揺動自在に支持されたガイドブロックを前記トラック溝内に収容し、そのガイドブロックの両側に前記外輪軌道溝と対向する軌道溝を設け、この対向する軌道溝間に複数のボールを組込み、そのボールを保持器で保持したトリポード型等速自在継手において、前記外輪の軌道溝およびガイドブロックの軌道溝のボール転走面を円弧面とし、そのボール転走面の曲率半径をｒ₁、ボールの半径をｒ₀としたとき、ｒ₁／ｒ₀で表わされるボール接触率を１．００８〜１．１００の範囲とした構成を採用したのである。

ここで、前記外輪およびガイドブロックのボール転走面は、ボールとサーキュラコンタクトする単一の円弧面から成るものであってもよく、あるいはボールとアンギュラコンタクトする相反する方向に傾斜する２つの円弧面から成るものであってもよい。

また、外輪のボール転走面とボールの接触をサーキュラコンタクトとし、ガイドブロックのボール転走面とボールの接触をアンギュラコンタクトしてもよく、あるいは逆に、外輪のボール転走面とボールの接触をアンギュラコンタクトし、ガイドブロックのボール転走面とボールの接触をサーキュラコンタクトとしてもよい。

上記のように、外輪およびガイドブロックのボール転走面とボールの接触率を最小値で１．００８としたことによって、保持器に保持されたボールを軌道溝のボール転走面に沿ってスムーズに転動させることができ、ボールの滑りを防止して誘起スラストの発生を防止し、ＮＶＨ特性に優れたトリポード型等速自在継手を得ることができる。

また、ボール接触率の最大値を１．１００としたことによって、ボールとボール転走面を面圧の小さな接触とさせることができるので、ボール表面やボール転走面の剥離や割れ等を防止し、耐久性に優れた高負荷トルクを伝達することができるトリポード型等速自在継手を得ることができる。

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および図２に示すように、外輪１の内周には軸方向に延びる３本のトラック溝２が１２０°の間隔をおいて形成され、各トラック溝２の外輪周方向で対向する一対の側面に軸方向に延びる直線状の軌道溝３が設けられている。

外輪１の内側に組込まれたトリポード部材４には前記トラック溝２と対応する位置に３本の脚軸５が設けられ、各脚軸５によってガイドブロック６が支持されている。ガイドブロック６の支持に際し、ここでは、脚軸５に球形表面５ａを形成し、その脚軸５をガイドブロック６に設けられた円筒孔７に挿入して、前記脚軸５とガイドブロック６とを相対的に揺動自在としている。

ガイドブロック６の両側面には外輪トラック溝２の両側の軌道溝３に対向する一対の直線状の軌道溝８が形成され、その対向する軌道溝３、８のボール転走面３ａ、８ａ間に複数のボール９が組込まれている。

ガイドブロック６の両側において、外輪１の軸方向に並ぶ複数のボール９は保持器１０によって保持されている。保持器１０は、トラック溝２の外壁内面１１とガイドブロック６の外面１２間に配置される板体部１０ａの両側にガイドブロック６の側面と前記トラック溝２の側面間に配置される一対の保持板部１０ｂを設け、各保持板部１０ｂにボール９を収容するポケット１０ｃを形成した構成とされている。

上記のように、トラック溝２の両側面に形成された軌道溝３とガイドブロック６の両側面に設けられた軌道溝８間に複数のボール９を組込むことにより、ガイドブロック６の姿勢を常に一定に保持することができる。

図２および図３に示すように、外輪１の開口端部には、保持器１０が外輪１の開口端から抜け出るのを防止するストッパリング２０が取付けられている。

図３および図４に示すように、ストッパリング２０は外輪１の開口端に衝合される環状板部２１を有している。環状板部２１の外周には円筒部２２が設けられ、その円筒部２２が外輪１の開口端部の外周に圧入されている。円筒部２２の開口端部は内向きに加締められ、その加締めによって形成された環状の折曲部２２ａが外輪１の開口端部の外周に設けられた係合溝２３に係合し、その係合によってストッパリング２０は軸方向に移動するのが防止されている。

環状板部２１には外輪１のトラック溝２の開口端と対向する位置に切欠部２４が形成され、各切欠部２４の両側に設けられた突片２５がトラック溝２の側面に形成された軌道溝３内に挿入されている。

上記の構成から成るストッパリング２０を外輪１の開口端部に取付けることにより、トリポード部材４が外輪１の開口端に向けて移動すると、ストッパリング２０に設けられた突片２５にボール９が当接し、その当接によって保持器１０が抜け止めされる。

上記の構成から成るトリポード型等速自在継手において、外輪１とトリポード部材４とが作動角をとってトルクを伝達する場合、ガイドブロック６は姿勢を一定に保持する状態でトラック溝２に沿って外輪軸方向に移動し、一方、ボール９は軌道溝３、８のボール転走面３ａ、８ａとの接触により転がり移動する。

ここで、ガイドブロック６の移動時におけるボール９の移動量は、軌道溝３、８のボール転走面３ａ、８ａとの接触部の滑りを無視すると、ガイドブロック６の移動量１／２であり、そのボール９と保持器１０の相互間における移動量に差が生じると、ボール９に滑りが生じ、振動を発生させることになる。

その振動の発生を防止するため、図２および図３に示す移動量規制機構３０により、保持器１０の移動量をガイドブロック６の移動量の１／２に規制している。

移動量規制機構３０は、保持器１０における板体部１０ａの外面側に平板状のレバー３１を設け、そのレバー３１の長さ方向中央部と板体部１０ａの両者を貫通するリベット等の頭部付き支点ピン３２の端部の加締めにより、レバー３１を揺動自在に支持して、保持器１０にレバー３１を連結し、前記ストッパリング２０のピン支持片２６に設けられたピン３３およびガイドブロック６に取付けられたピン３４をレバー３１の両端部に形成されたガイド溝３５に挿入し、各ピン３３、３４からレバー３１の回転中心までの距離ｌ₁、ｌ₂を等距離としている。このとき、保持器１０の板体部１０ａにガイドブロック６側のピン３４が挿入される切欠部３６を形成して、ガイドブロック６と保持器１０とが相対的に移動し得るようにしている。

上記の構成から成る移動量規制機構３０において、ガイドブロック６が移動すると、そのガイドブロック６に設けられたピン３４がガイド溝３５の一側縁を押圧するため、レバー３１がピン３４を中心に揺動し、保持器１０もガイドブロック６と同方向に移動する。このとき、ストッパリング２０に設けられたピン３３からレバー３１の回動中心までの距離と、上記ピン３３からガイドブロック側ピン３４までの距離の比が１：２であるため、保持器１０はガイドブロック６の移動量の１／２移動することになり、軌道溝３、８のボール転走面３ａ、８ａとの接触によって移動するボール９の移動量と同一とすることができる。

なお、図２では、ストッパリング２０のピン支持片２６にピン３３を設けるようにしたが、上記ピン３３を外輪１に固定してもよい。

上記の構成から成るトリポード型等速自在継手において、外輪１とトリポード部材４とが作動角をとってトルクを伝達する場合、ガイドブロック６は姿勢を一定に保持する状態でトラック溝２に沿って外輪軸方向に移動する。また、外輪１とトリポード部材４とが作動角をとる状態で相対的に移動した場合も、ガイドブロック６は姿勢を一定とする状態でトラック溝２に沿って外輪軸方向に移動する。

ガイドブロック６の移動時、ボール９は軌道溝３、８のボール転走面３ａ、８ａとの接触によって転動すると共に、ボール９はボール転走面３ａ、８ａとの滑りを無視すると、ガイドブロック６の移動量の１／２だけ移動する。

一方、ボール９を保持する保持器１０は移動量規制機構３０によってガイドブロック６の移動量の１／２に規制されているため、ボール９と保持器１０の移動量は等しく、ボール９に滑りが生じるのが防止される。

上記のようなトリポード型等速自在継手において、外輪１およびガイドブロック６に形成された軌道溝３、８のボール転走面３ａ、８ａに対するボール９の接触率が小さくなり過ぎると、ボール９はスムーズに転がり運動することができずに誘起スラストが発生し、一方、接触率が必要以上に大きくなると、ボール９とボール転走面３ａ、８ａの接触部の面圧が高くなり、その接触部で剥離や割れが生じて耐久性に問題が生じる。

ここで、ボール９の接触率とは、図５に示すように、外輪１側のボール転走面３ａおよびガイドブロック６側のボール転走面８ａの曲率半径をｒ₁、ボール９の半径をｒ₀とした場合に、ｒ₁：ｒ₀の比（ｒ₁／ｒ₀）をいう。

上記のような問題点を解決するため、ボール９の接触率（ｒ₁／ｒ₀）を１．００８〜１．１００の範囲としている。このように、ボール９の接触率の最小値を１．００８とすることによって、ボール９の滑りを防止して誘起スラストの発生を防止し、ＮＶＨ特性に優れたトリポード型等速自在継手を得ることができる。

また、ボール９の接触率の最大値を１．１００とすることによって、ボール９とボール転走面３ａ、８ａを面圧の小さな接触とさせることができるので、ボール９表面やボール転走面３ａ、８ａの剥離や割れを防止し、耐久性に優れた高負荷トルクを伝達することができるトリポード型等速自在継手を得ることができる。

因みに図１乃至図５に示すトリポード型等速自在継手のボール転走面３ａ、８ａの曲率半径とボール９の半径の比で表わされる接触率を変化させて耐久性の試験を行なったところ、図９に示す結果を得た。

試験に際し、トリポード型等速自在継手の回転トルクＴをＴ＝８００Ｎ・ｍ、外輪１とトリポード部材４の相対的な角度αをα＝５ｄｅｇ、回転数ＮをＮ＝２００ｒｐｍとして試験を行なった。

上記結果から明らかなように、接触率を１．１００以下とした場合に耐久性が飛躍的に向上することが理解できる。

なお、図５では、外輪１およびガイドブロック６における軌道溝３、８のボール転走面３ａ、８ａを単一の円弧面としてボール９との接触をサーキュラコンタクトとしたが、図６に示すように、外輪１側のボール転走面３ａを曲率半径がｒ₁とされる１つの円弧面で形成してボール９との接触をサーキュラコンタクトとすると共に、ガイドブロック６側のボール転走面８ａを曲率半径がｒ₂とされる２つの円弧面で形成してボール９との接触をアンギュラコンタクトとし、あるいは、図７に示すように、外輪１側のボール転走面３ａを曲率半径がｒ₂とされる２つの円弧面で形成してボール９との接触をアンギュラコンタクトとすると共に、ガイドブロック６側のボール転走面８ａを曲率半径がｒ₁とされる１つの円弧面で形成してボール９との接触をサーキュラコンタクトとしてもよい。

また、図８に示すように、外輪１およびガイドブロック６の各軌道溝３、８のボール転走面３ａ、８ａを曲率半径がｒ₂とされる２つの円弧面で形成して、ボール９との接触をアンギュラコンタクトとしてもよい。

この発明に係るトリポード型等速自在継手の実施形態を示す縦断正面図図１の一部切欠側面図図２のIII−III線に沿った断面図図２に示すストッパリングの斜視図図２のボール接触部を示す拡大断面図ボール接触部の他の例を示す断面図ボール接触部の他の例を示す断面図ボール接触部のさらに他の例を示す断面図接触率を変化させて耐久性の試験を行なった場合の試験結果を示すグラフ

符号の説明

１外輪
２トラック溝
３軌道溝
３ａボール転走面
４トリポード部材
５脚軸
６ガイドブロック
８軌道溝
８ａボール転走面
９ボール
１０保持器

Claims

外輪の内周に軸方向に延びる３本のトラック溝を形成し、各トラック溝の外輪周方向で対向する側面に外輪軸方向に延びる直線状の軌道溝を設け、外輪の内側に組込まれたトリポード部材には前記トラック溝と対応する位置に３本の脚軸を設け、各脚軸によって相対的に揺動自在に支持されたガイドブロックを前記トラック溝内に収容し、そのガイドブロックの両側に前記外輪軌道溝と対向する軌道溝を設け、この対向する軌道溝間に複数のボールを組込み、そのボールを保持器で保持したトリポード型等速自在継手において、前記外輪の軌道溝およびガイドブロックの軌道溝のボール転走面を円弧面とし、そのボール転走面の曲率半径をｒ₁、ボールの半径をｒ₀としたとき、ｒ₁／ｒ₀で表わされるボール接触率を１．００８〜１．１００の範囲としたことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
前記ボール転走面を単一の円弧面としてボールとの接触をサーキュラコンタクトとした請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。