JP7664728B2 - Tripod type constant velocity joint - Google Patents
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Description
この発明は、トリポード型等速自在継手に関する。 This invention relates to a tripod-type constant velocity universal joint.
自動車や各種産業機械の動力伝達系を構成する等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸をトルク伝達可能に連結すると共に、前記二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達することができる。等速自在継手は、角度変位のみを許容する固定式等速自在継手と、角度変位および軸方向変位の両方を許容する摺動式等速自在継手とに大別され、例えば、自動車のエンジンから駆動車輪に動力を伝達するドライブシャフトにおいては、デフ側(インボード側)に摺動式等速自在継手が使用され、駆動車輪側(アウトボード側)には固定式等速自在継手が使用される。 Constant velocity universal joints, which make up the power transmission systems of automobiles and various industrial machines, connect two shafts, one driving side and one driven side, so that torque can be transmitted, and can transmit rotational torque at a constant speed regardless of the operating angle of the two shafts. Constant velocity universal joints are broadly divided into fixed type constant velocity universal joints, which allow only angular displacement, and sliding type constant velocity universal joints, which allow both angular displacement and axial displacement. For example, in a drive shaft that transmits power from an automobile engine to the driving wheels, a sliding type constant velocity universal joint is used on the differential side (inboard side), and a fixed type constant velocity universal joint is used on the driving wheel side (outboard side).
摺動式等速自在継手の一つとしてトリポード型等速自在継手がある。このトリポード型等速自在継手は、トルク伝達部材であるローラがシングルローラタイプと、ダブルローラタイプが知られているが、本発明は、例えば、特許文献1に示されるダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手を対象とする。このダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手(以下、単にトリポード型等速自在継手ともいう)は、外側継手部材と、内側継手部材としてのトリポード部材と、トルク伝達部材としてのローラユニットとで主要部が構成されている。
One type of sliding constant velocity universal joint is the tripod type constant velocity universal joint. This tripod type constant velocity universal joint is known to have single roller type and double roller type rollers as torque transmission members, but the present invention is directed to the double roller type tripod type constant velocity universal joint shown in
外側継手部材は、その内周面に軸方向に延びる3本の直線状トラック溝が周方向等間隔に形成され、各トラック溝の両側には、円周方向に対向して配置され、それぞれ軸方向に延びるローラ案内面が形成されている。外側継手部材の内部には、トリポード部材とローラユニットが収容されている。トリポード部材は、半径方向に突出した3本の脚軸を有する。ローラユニットは、ローラと、このローラの内側に配置されて脚軸に外嵌されたインナリングと、ローラとインナリングとの間に介在された複数の針状ころとで主要部が構成されており、外側継手部材のトラック溝に収容されている。インナリングの内周面は、インナリングの軸線を含む縦断面において円弧状凸面をなす。 The outer joint member has three linear track grooves formed on its inner peripheral surface at equal intervals in the circumferential direction, and roller guideways extending in the axial direction are formed on both sides of each track groove, arranged opposite each other in the circumferential direction. A tripod member and a roller unit are housed inside the outer joint member. The tripod member has three trusses protruding in the radial direction. The roller unit is mainly composed of a roller, an inner ring arranged inside the roller and fitted onto the truss, and multiple needle rollers interposed between the roller and the inner ring, and is housed in the track grooves of the outer joint member. The inner peripheral surface of the inner ring forms an arc-shaped convex surface in a vertical cross section including the axis of the inner ring.
トリポード部材の各脚軸の外周面は、脚軸の軸線を含んだ縦断面においてストレート形状をなし、脚軸の軸線と直交する横断面において略楕円形状をなし、継手の軸線と直交する方向でインナリングの内周面と接触し、継手の軸線方向でインナリングの内周面との間に隙間が形成されている。このトリポード型等速自在継手では、トリポード部材の脚軸に装着されたローラユニットのローラが、外側継手部材のトラック溝のローラ案内面上を転動する。脚軸の横断面が略楕円形状であるので、トリポード型等速自在継手が作動角を取ったとき、外側継手部材の軸線に対してトリポード部材の軸線は傾斜するが、ローラユニットはトリポード部材の脚軸の軸線に対して傾斜可能である。したがって、ローラがローラ案内面上を正しく転動するので、誘起スラストやスライド抵抗の低減を図ることができ、継手の低振動化を実現することができる。 The outer peripheral surface of each trunnion of the tripod member has a straight shape in a longitudinal section including the axis of the trunnion, and has a substantially elliptical shape in a cross section perpendicular to the axis of the trunnion. The outer peripheral surface of the trunnion contacts the inner peripheral surface of the inner ring in a direction perpendicular to the axis of the joint, and a gap is formed between the inner peripheral surface of the inner ring in the axial direction of the joint. In this tripod-type constant velocity universal joint, the rollers of the roller unit attached to the trunnion of the tripod member roll on the roller guideway of the track groove of the outer joint member. Since the cross section of the trunnion is substantially elliptical, when the tripod-type constant velocity universal joint takes an operating angle, the axis of the tripod member is inclined with respect to the axis of the outer joint member, but the roller unit can be inclined with respect to the axis of the trunnion of the tripod member. Therefore, the rollers roll correctly on the roller guideway, which reduces induced thrust and sliding resistance and realizes low vibration of the joint.
ところで、トリポード型等速自在継手を一端に取り付けたドライブシャフト組立品を車両に組み付ける場合などにおいて、継手にトルクが負荷されていない状態(以下、無負荷時と略称することもある)で、トリポード型等速自在継手の内部部品であるローラが外側継手部材に対して滑らかにスライドすることが望ましい。 When assembling a drive shaft assembly with a tripod-type constant velocity universal joint attached to one end onto a vehicle, it is desirable for the rollers, which are internal components of the tripod-type constant velocity universal joint, to slide smoothly against the outer joint member when no torque is applied to the joint (hereinafter sometimes abbreviated as "unloaded").
特許文献1で提案されたトリポード型等速自在継手は、ローラの外周面をトリポード部材の脚軸の軸線に曲率中心をおいた部分球面とし、ローラ案内面を外側継手部材の軸線と平行な部分円筒面とすることにより、ローラがトラック溝内で傾斜することも可能にしたものである。ローラとローラ案内面とをサーキュラコンタクトとした場合、ローラがローラ案内面に対して一点で接触する形態となるが、ローラ案内面の曲率半径Rとローラ外球面の曲率半径rとの比R/rが大きい場合、上記の無負荷時において、ローラとローラ案内面との接触角が小さくなり、ローラ外球面とローラ案内面との間で生じる摩擦力が大きくなる。この結果、無負荷時のローラの滑らかなスライドを阻害する恐れがあることが判明した。
The tripod-type constant velocity universal joint proposed in
上記のような問題に鑑み、本発明は、継手にトルクが負荷されていない状態で、ローラがローラ案内面に対して滑らかにスライドすることを可能にす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。 In view of the above problems, the present invention aims to provide a tripod-type constant velocity universal joint that allows the rollers to slide smoothly against the roller guideways when no torque is applied to the joint.
本発明者らは、上記の目的を達成するため種々検討した結果、ダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手の無負荷時におけるローラの外周面とローラ案内面との接触角を大きく設定するという新たな着想により、本発明に至った。 After extensive research to achieve the above objective, the inventors came up with the novel idea of setting a large contact angle between the outer circumferential surface of the roller and the roller guideway in a double-roller type tripod constant velocity universal joint when no load is applied, which led to the present invention.
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、円周方向に対向して配置されたローラ案内面を有する3つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した3つの脚軸を備えたトリポード部材と、ローラと該ローラを回転自在に支持するインナリングとを備えたローラユニットとからなり、前記インナリングが前記脚軸に外嵌されると共に前記ローラが前記トラック溝のローラ案内面に沿って移動可能であって、前記インナリングの内周面がインナリングの縦断面において円弧状凸面に形成され、前記脚軸の外周面が、脚軸の軸線を含んだ縦断面においてはストレート形状で、かつ、前記脚軸の軸線と直交する横断面においては略楕円形状であり、前記脚軸の外周面が、継手の軸線と直交する方向で前記インナリングの内周面と当接すると共に、継手の軸線方向で前記インナリングの内周面との間にすきまが形成されており、前記ローラが前記トラック溝内で傾斜可能なトリポード型等速自在継手において、前記ローラの外周面は、前記脚軸の軸線上に曲率中心がある部分球面で形成され、前記ローラ案内面は、前記トラック溝のピッチ円とトラック溝の中心線との交点を通る水平線上に曲率中心がある部分円筒面で形成され、前記ローラ案内面の部分円筒面の曲率中心は、前記トラック溝の中心線からずれた位置にあり、前記ローラ案内面と前記ローラの外周面との間にトラック隙間が設けられ、前記ローラ案内面の部分円筒面の曲率半径Rと、ローラの外周面の部分球面の曲率半径rとの接触率R/rを0.95≦R/r≦1.08の範囲としたことにより、継手にトルクが負荷されてない状態で、前記ローラの外周面の端部が、ローラ直径方向の両側で前記ローラ案内面と当接することを特徴とする。 As technical means for achieving the above-mentioned object, the present invention provides a roller unit comprising an outer joint member in which three track grooves having roller guideways arranged opposite to each other in the circumferential direction are formed, a tripod member having three trunnions protruding in the radial direction, a roller and an inner ring supporting the roller so as to be freely rotatable, the inner ring being fitted onto the trunnion and the roller being movable along the roller guideways of the track grooves, the inner peripheral surface of the inner ring being formed into an arc-shaped convex surface in a longitudinal section of the inner ring, the outer peripheral surface of the trunnion being straight in a longitudinal section including the axis of the trunnion and being substantially elliptical in a transverse section perpendicular to the axis of the trunnion, the outer peripheral surface of the trunnion being in contact with the inner peripheral surface of the inner ring in a direction perpendicular to the axis of the joint, and being in contact with the inner peripheral surface of the inner ring in the axial direction of the joint. and a clearance is formed between the roller and the roller, and the roller can tilt within the track groove. The outer circumferential surface of the roller is formed of a partial spherical surface having a center of curvature on the axis of the trunnion, the roller guideway is formed of a partial cylindrical surface having a center of curvature on a horizontal line passing through an intersection of a pitch circle of the track groove and a center line of the track groove, the center of curvature of the partial cylindrical surface of the roller guideway is at a position shifted from the center line of the track groove, a track clearance is provided between the roller guideway and the outer circumferential surface of the roller, and a contact rate R/r between a radius of curvature R of the partial cylindrical surface of the roller guideway and a radius of curvature r of the partial spherical surface of the roller is set in a range of 0.95≦R/r≦1.08, so that when no torque is loaded on the joint, the end of the outer circumferential surface of the roller abuts against the roller guideway on both sides in the roller diameter direction .
上記の構成により、無負荷時におけるローラの外周面とローラ案内面との接触角を大きく設定することが可能になり、無負荷時にローラがローラ案内面に対して滑らかにスライドすることを可能にするトリポード型等速自在継手を実現することができる。 The above configuration makes it possible to set a large contact angle between the outer circumferential surface of the roller and the roller guideway when no load is applied, realizing a tripod-type constant velocity universal joint that allows the roller to slide smoothly against the roller guideway when no load is applied.
具体的には、上記のローラ案内面の部分円筒面の曲率半径Rと、ローラの外周面の部分球面の曲率半径rとの接触率R/rを0.95≦R/r≦1.08の範囲とすることが望ましい。これにより、無負荷時にローラがローラ案内面に対して滑らかにスライドする性能面に加えて製造面でも実用性の高いトリポード型等速自在継手を実現することができる。ここで、本明細書および特許請求の範囲において、接触率とは、ローラ案内面の部分円筒面の曲率半径Rとローラの外周面の部分球面の曲率半径rとの比R/rと定義する。 Specifically, it is desirable to set the contact ratio R/r between the radius of curvature R of the partial cylindrical surface of the roller guideway and the radius of curvature r of the partial spherical surface of the roller's outer circumferential surface in the range of 0.95≦R/r≦1.08. This makes it possible to realize a tripod-type constant velocity universal joint that is highly practical in terms of manufacturing as well as in terms of performance, in which the roller slides smoothly against the roller guideway under no load. Here, in this specification and claims, the contact ratio is defined as the ratio R/r of the radius of curvature R of the partial cylindrical surface of the roller guideway and the radius of curvature r of the partial spherical surface of the roller's outer circumferential surface.
上記のインナリングとローラとの間に複数の転動体を配置したことにより、インナリングとローラとの相対回転を滑らかにすることができる。 By placing multiple rolling elements between the inner ring and the roller, the relative rotation between the inner ring and the roller can be made smooth.
上記の転動体が針状ころであることにより、インナリングとローラとの相対回転を滑らかにすることができ、かつ、内部部品のコンパクト化を図ることができる。 By using needle rollers as the rolling elements, the relative rotation between the inner ring and the rollers can be made smoother, and the internal parts can be made more compact.
上記のローラの外周面の両端部にローラの外周面の部分球面の曲率半径rより小さな曲率半径をもつ丸み部を形成することができる。これにより、エッジロードを効果的に回避することができ、ローラ案内面の耐久性を向上させることができる。 A rounded portion having a radius of curvature smaller than the radius of curvature r of the partial spherical surface of the roller's outer circumferential surface can be formed at both ends of the outer circumferential surface of the roller. This makes it possible to effectively avoid edge loads and improve the durability of the roller guideway.
上記のローラの外周面は、その幅方向中央領域を部分球面とし、前記幅方向中央領域から両端部までの領域に退避部を形成し中高形状にすることができる。これにより、トルク伝達時に接触面圧が軽減し、ローラ案内面の耐久性を向上させることができる。 The outer peripheral surface of the roller can be partially spherical in the widthwise central region, and recesses can be formed in the regions from the widthwise central region to both ends to give it a convex shape. This reduces the contact pressure during torque transmission and improves the durability of the roller guideway.
参考例は、円周方向に対向して配置されたローラ案内面を有する3つのトラック溝 が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した3つの脚軸を備えたトリポード部材と 、ローラと該ローラを回転自在に支持するインナリングとを備えたローラユニットとから なり、前記ローラユニットのインナリングが前記脚軸に外嵌され、前記ローラユニットが 前記脚軸に対して傾斜可能であると共に、前記ローラが前記トラック溝のローラ案内面に 沿って移動可能で、かつ、前記ローラが前記トラック溝内で傾斜可能なトリポード型等速 自在継手において、前記ローラの外周面は、前記脚軸の軸線上に曲率中心がある部分球面 で形成され、前記ローラ案内面は、前記トラック溝のピッチ円とトラック溝の中心線との 交点を通る水平線上に曲率中心がある部分円筒面で形成され、前記ローラ案内面の部分円 筒面の曲率半径Rと、前記ローラの外周面の部分球面の曲率半径rとの接触率R/rを0 .95≦R/r≦1.08の範囲としたことにより、トルク負荷時に、前記ローラの外周 面と前記ローラ案内面とが前記ローラの外周面の幅方向の略全域で接触し、 継手の誘起スラストを低減させたことを特徴とする。 A reference example is a tripod-type constant velocity universal joint comprising an outer joint member in which three track grooves having roller guideways arranged opposite to each other in the circumferential direction are formed, a tripod member having three trunnions protruding in the radial direction, and a roller unit including a roller and an inner ring supporting the roller so as to be able to rotate, the inner ring of the roller unit being fitted onto the trunnion, the roller unit being tiltable with respect to the trunnion, the roller being movable along the roller guideway of the track groove, and the roller being tiltable within the track groove, wherein the outer peripheral surface of the roller is formed by a partial spherical surface having a center of curvature on the axis of the trunnion, the roller guideway is formed by a partial cylindrical surface having a center of curvature on a horizontal line passing through the intersection of the pitch circle of the track groove and the center line of the track groove, and the contact ratio R/r between the radius of curvature R of the partial cylindrical surface of the roller guideway and the radius of curvature r of the partial spherical surface of the roller is 0. By setting R/r in the range of 95≦R/r≦1.08, the outer circumferential surface of the roller and the roller guideway come into contact over almost the entire width direction of the outer circumferential surface of the roller when a torque is applied, thereby reducing the induced thrust of the joint.
本発明によれば、無負荷時におけるローラの外周面とローラ案内面との接触角を大きく設定することが可能になり、無負荷時にもローラがローラ案内面に対して滑らかにスライドすることを可能にするトリポード型等速自在継手を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to set a large contact angle between the outer peripheral surface of the roller and the roller guideway when there is no load, and it is possible to realize a tripod-type constant velocity universal joint that allows the roller to slide smoothly against the roller guideway even when there is no load.
本発明の第1の実施形態に係るトリポード型等速自在継手を図1~図18に示す。まず、本実施形態のトリポード型等速自在継手の全体的な構成を図1~図6に基づいて説明する。図1は本実施形態に係るトリポード型等速自在継手の縦断面図で、図2は図1のA-A線で矢視した横断面図である。ただし、図2では、トリポード部材3および下側の2つのローラユニット4は断面表示ではなく、シャフト9は図示を省略している。図3は図1のB-B線で矢視したローラユニットおよび脚軸の平面図で、図4は図3のE-E線におけるローラユニットの縦断面図である。図5は図1のトリポード型等速自在継手が常用作動角を取った状態を示す縦断面図で、図6は図1のトリポード型等速自在継手が常用作動角より大きな作動角を取った状態を示す縦断面図である。
A tripod type constant velocity universal joint according to the first embodiment of the present invention is shown in Figs. 1 to 18. First, the overall configuration of the tripod type constant velocity universal joint of this embodiment will be described based on Figs. 1 to 6. Fig. 1 is a vertical cross-sectional view of the tripod type constant velocity universal joint according to this embodiment, and Fig. 2 is a horizontal cross-sectional view taken along line A-A in Fig. 1. However, in Fig. 2, the
図1、図2に示すように、トリポード型等速自在継手1は、外側継手部材2と、内側継手部材としてのトリポード部材3と、トルク伝達部材としてのローラユニット4とで主要部が構成されている。外側継手部材2は、一端が開口したカップ状をなし、内周面に軸方向に延びる3本の直線状トラック溝5が周方向等間隔に形成され、各トラック溝5の両側には、円周方向に対向して配置され、それぞれ軸方向に延びるローラ案内面6が形成されている。外側継手部材2の内部には、トリポード部材3とローラユニット4が収容されている。
As shown in Figures 1 and 2, the tripod type constant velocity
トリポード部材3は、半径方向に突出した3本の脚軸7を有する。トリポード部材3の中心孔8にシャフト9がスプライン嵌合し、止め輪10により軸方向に固定されている。ローラユニット4は、ローラ11と、このローラ11の内側に配置されて脚軸7に外嵌されたインナリング12と、ローラ11とインナリング12との間に介在された複数の針状ころ13とで主要部が構成されている。ローラユニット4は、外側継手部材2のトラック溝5に収容され、ローラユニット4(ローラ11)の幅方向の中心は、トラック溝5のピッチ円PC上に位置する。
The
図4に示すように、針状ころ13は、ローラ11の円筒形内周面11bとインナリング12の円筒形外周面12bとの間に、保持器のない、いわゆる総ころ状態で配置され、ローラ11の円筒形内周面11bを外側軌道面とし、インナリング12の円筒形外周面12bを内側軌道面とする。インナリング12の内周面12aは、インナリング12の軸線を含む縦断面において円弧状凸面をなす。この円弧状凸面は、トリポード型等速自在継手特有の振れ回りに起因するインナリング12に対する脚軸7の2~3°程度の傾きを許容するために、例えば、30mm程度の曲率半径riとされている。
As shown in FIG. 4, the
ローラ11の外周面11aは、ローラユニット4の軸線4x上、言い換えると、図3に示す脚軸7の軸線7x上に曲率中心をおく曲率半径rの部分球面で形成されている。ローラユニット4のインナリング12、針状ころ13およびローラ11からなるローラユニット4は、ワッシャ14、15により分離しない構造となっている。ワッシャ14、15は、円周方向の一個所で分断されていて(図3参照)、弾性的に縮径させた状態でローラ11の円筒形内周面11bの環状溝に装着するようになっている。
The outer
図1、図2に示すように、トリポード部材3の各脚軸7の外周面7aは、脚軸7の軸線7x(図3参照)を含んだ縦断面においてストレート形状をなす。また、図3に示すように、脚軸7の外周面7aは、脚軸7の軸線7xと直交する横断面において略楕円形状をなし、継手の軸線と直交する方向、すなわち長軸aの方向でインナリング12の内周面12aと接触し、継手の軸線方向、すなわち短軸bの方向でインナリング12の内周面12aとの間に隙間mが形成されている。トリポード型等速自在継手1では、トリポード部材3の脚軸7に装着されたローラユニット4のローラ11が、外側継手部材2のトラック溝5のローラ案内面6上を転動する。
As shown in Figures 1 and 2, the outer
脚軸7の横断面が略楕円形状であるので、常用する比較的小さな作動角では、図5に示すように、外側継手部材2の軸線に対してトリポード部材3の軸線は傾斜するが、ローラユニット4はトリポード部材3の脚軸7の軸線に対して傾斜可能である。したがって、ローラユニット4のローラ11とローラ案内面6とが斜交した状態になることを回避し、正しく転動するので、誘起スラストやスライド抵抗の低減を図ることができ、継手の低振動化を実現することができる。本明細書および特許請求の範囲において、略楕円形状とは、文字どおりの楕円形状に限られず、一般に卵形状、小判形状等と称される形状を含むものとする。
Since the cross section of the
横断面が略楕円形状の脚軸7と円形の内周面12aをもつインナリング12とが接触してトルクが伝達されるので、脚軸7とインナリング12との接触部の面圧の緩和および脚軸7の強度確保のために、脚軸7の略楕円形状の長軸aと短軸bの楕円度b/aおよびインナリング12の内周面12aの曲率半径ri(図4参照)が設定されている。そのため、常用される比較的小さな作動角では、図5で前述したように、ローラユニット4が脚軸7に対して傾斜することができるため、ローラユニット4のローラ11がローラ案内面6と斜交することなく転動することができる。
Torque is transmitted by contact between the
一方、常用作動角を超えた所定の角度(例えば、15°程度)より大きくなると、図3に示す脚軸7の外周面7aとインナリング12の内周面12aとが干渉し、ローラユニット4(ローラ11)は脚軸7に対してそれ以上傾くことができなくなる。ローラユニット4の脚軸7に対して傾き得る角度が限られているので、前記常用作動角を超えた所定の角度より大きい場合、ローラユニット4がトラック溝5に対して不足する角度分傾く必要があるが、図4に示すように、ローラ11の外周面11aが、脚軸7の軸線7x上に曲率中心をおく曲率半径rの部分球面で形成されているので、図6に示すように、ローラユニット4はトラック溝5内で傾斜可能であり、大きな作動角にも対応可能となる。
On the other hand, if the angle exceeds a predetermined angle (for example, about 15°) that exceeds the normal operating angle, the outer
本実施形態のトリポード型等速自在継手1の全体的な構成は以上のとおりである。次に特徴的な構成を説明する。特徴的な構成は次の(1)~(3)である。
(1)ローラ11の外周面11aは、脚軸7の軸線7x上に曲率中心をおく部分球面で形成されていること。
(2)ローラ案内面6は、トラック溝5のピッチ円PCとトラック溝5の中心線との交点を通る水平線上に曲率中心をおく部分円筒面で形成されていること。
(3)継手にトルクが負荷されてない状態で、ローラ11の外周面11aの端部がローラ案内面6と当接すること。
The overall configuration of the tripod type constant velocity
(1) The outer
(2) The
(3) When no torque is applied to the joint, the end of the outer
特徴的な構成(1)および(2)について、図7(a)、図7(b)、図8に基づいて具体的に説明する。図7(a)は、図2の上側1/3の部分の横断面図であり、ローラ案内面の部分円筒面の曲率半径を示す図で、図7(b)は、図2の上側1/3の部分の横断面図であり、ローラの外周面の部分球面の曲率半径を示す図である。図8は図2のD部を拡大した横断面図である。図7(a)、図7(b)、図8では、断面部分のハッチングを省略している。 The characteristic configurations (1) and (2) will be specifically described with reference to Figs. 7(a), 7(b), and 8. Fig. 7(a) is a cross-sectional view of the upper 1/3 of Fig. 2, showing the radius of curvature of the partial cylindrical surface of the roller guideway, and Fig. 7(b) is a cross-sectional view of the upper 1/3 of Fig. 2, showing the radius of curvature of the partial spherical surface of the roller's outer circumferential surface. Fig. 8 is an enlarged cross-sectional view of part D in Fig. 2. Hatching of the cross-sectional portions has been omitted in Figs. 7(a), 7(b), and 8.
図7(a)、図7(b)、図8は、いずれも、トラック溝5の中心線5xと脚軸7の軸線7xとが一致した状態で表示している。図7(b)に示すように、ローラ11の外周面11aは、脚軸7の軸線7x上に曲率中心Or(図8参照)をおく曲率半径rの部分球面で形成されている。図7(a)に示すように、ローラ案内面6は、トラック溝5のピッチ円PCとトラック溝5の中心線5xとの交点Tを通る水平線X-X上に曲率中心をおく曲率半径Rの部分円筒面で形成され、継手の軸線に平行に延びている。本実施形態では、ローラ案内面6の曲率半径Rは、ローラ11の外周面11aの曲率半径rに沿った形状としている。すなわち、ローラ案内面6の部分円筒面の曲率半径Rと、ローラ11の外周面11aの部分球面の曲率半径rとをR=rとし、接触率R/r=1.00としている。
In each of Figs. 7(a), 7(b), and 8, the
図8を参照して、ローラ11の外周面11aとトラック溝5のローラ案内面6との関係について、さらに詳細に説明する。トラック溝5の中心線5xと脚軸7の軸線7xとを一致させた状態で、曲率半径rで形成された部分球面からなるローラ11の外周面11aと曲率半径Rで形成された部分円筒面からなるローラ案内面6との間に隙間δ/2が設けられている。本実施形態では、曲率半径R=r(接触率R/r=1.00)に設定されているので、ローラ案内面6の曲率半径Rで形成された部分円筒面の曲率中心ORは、水平線X-X上でトラック溝5の中心線5xから隙間δ/2だけずれている。
The relationship between the outer
図8に示されていない左側半分のローラ11の外周面11aをローラ案内面6に押し付けたとき、右側半分のローラ11の外周面11aとローラ案内面6と隙間δ/2は、2倍のδとなり(図9参照)、この隙間δをトラック隙間という。トラック隙間δは、例えば、数十μm~百数十μm程度の僅かな値である。
When the outer
本実施形態のトリポード型等速自在継手1の特徴的な構成(1)ローラ11の外周面11aは、脚軸7の軸線7x上に曲率中心を置く部分球面で形成されていること、および(2)ローラ案内面6は、トラック溝5のピッチ円PCとトラック溝5の中心線5xとの交点Tを通る水平線X-X上に曲率中心を置く部分円筒面で形成されていることは、以上のとおりである。
The characteristic configuration of the tripod-type constant velocity
次に、本実施形態のトリポード型等速自在継手1の特徴的な構成(3)継手にトルクが負荷されてない状態で、ローラ11の外周面11aの端部がローラ案内面6と当接することについて図9~図13を参照して説明する。図9はトルク伝達時におけるローラとローラ案内面の状態を示す模式図で、図10は無負荷時におけるローラとローラ案内面の状態を示す模式図である。
Next, the characteristic configuration (3) of the tripod-type constant velocity
図9に示すように、トリポード部材3(図2参照)に対して反時計方向にトルクを負荷したとき、図9の左側のローラ案内面6にローラ11の外周面11aが当接して荷重を受けるが、図9の右側のローラ案内面6とローラ11の外周面11aとの間にはトラック隙間δがあるので、ローラ11はローラ案内面6上を滑らかに転動する。トラック隙間δに対応して、ローラ11の軸心11xはトラック溝5の中心線5xと水平線X-X方向に僅かにずれる。図9、図10では、理解しやすくするためにトラック隙間δは誇張して図示している。
As shown in Figure 9, when torque is applied counterclockwise to the tripod member 3 (see Figure 2), the outer
一方、図10に示すように、継手にトルクが負荷されてない状態では、ローラ11は、ローラ案内面6に拘束されないので、半径方向の上方、下方のどちらにも移動できる。その結果、ローラ11の外周面11aが直径方向の両側でローラ案内面6に接触することになる。図10は、ローラ11が下方に移動した状態を示し、ローラ11の幅方向中心線11yはトラック溝5の水平線X-Xから下方にずれる。
On the other hand, as shown in Figure 10, when no torque is applied to the joint, the
本実施形態では、ローラ案内面6の部分円筒面の曲率半径Rと、ローラ11の外周面11aの部分球面の曲率半径rとの接触率をR/r=1.00に設定したことにより、ローラ11の外周面11aの端部11eがローラ案内面6と当接する。これにより、ローラ11の外周面11aとローラ案内面6との接触角θが大きくなり、無負荷時にローラ11がローラ案内面6に対して滑らかにスライドすることが可能になる。無負荷時におけるローラ11の外周面11aとローラ案内面6との接触角θとローラ11のローラ案内面6に対するスライド特性との関係や接触率R/rの実用可能な範囲の詳細については後述する。
In this embodiment, the contact ratio between the radius of curvature R of the partial cylindrical surface of the
図10には、ローラ11が水平姿勢で下方にずれた場合でトラック溝5の中心線5xとローラ11の軸心11xが重なったもの示したが、ローラ11が傾いた姿勢の場合もある。また、図10は、ローラ11が下方に移動した場合を示したが、上方に移動した場合も同様である。さらに、図10では、トラック隙間δは誇張して図示した関係から、ローラ11の幅方向中心線11yとトラック溝5の水平線X-Xとのずれ量も大きく図示されている。
Figure 10 shows the
本実施形態のトリポード型等速自在継手1の特徴的な構成(3)継手にトルクが負荷されてない状態で、ローラ11の外周面11aの端部11eがローラ案内面6と当接することは、以上のとおりである。
Characteristic configuration of the tripod-type constant velocity
無負荷時におけるローラ11の外周面11aとローラ案内面6との接触角θとローラ11のローラ案内面6に対するスライド特性との関係について図11~図13に基づいて説明する。図11は無負荷時におけるローラとローラ案内面との荷重、接触角および摩擦力の関係を示す模式図で、図12は、くさび効果に関してローラをモデル化した図で、図13は接触角θと摩擦力fとの関係を示すグラフである。
The relationship between the contact angle θ between the outer
図11に示すように、ローラ11がローラ案内面6に対して下方に移動した場合、ローラ11の外周面11aとローラ案内面6との間には摩擦力fが生じる。摩擦力fは、無負荷時のローラ11の滑らかなスライドを阻害する要因となる。図11は、ローラ11からの荷重をFとし、ローラ案内面6の垂直荷重をPとし、ローラ11の中心Orとローラ案内面6における接触点Cとを結ぶ直線とローラ11の中心Orを通る水平線(ローラ11の幅方向中心線でもある)11yとのなす角度を接触角θとし、ローラ案内面6の摩擦力fとして表記している。この摩擦力fは図示のように図面の紙面上に作用する場合の外に、トリポード型等速自在継手1を一端に取り付けたドライブシャフト組立品を車両に組み付ける場合では、摩擦力fは、ローラ案内面6の軸方向に作用するが、荷重や接触角等との関係を簡素化するために、便宜上、図面の紙面上に表記している。
As shown in FIG. 11, when the
図11に示したローラ11の外周面11aとローラ案内面6との間に生じる摩擦力fを表現するために、図12に物体MにくさびJを打ち込んだ場合のモデルを例示する。くさびJがローラ11に相当する。ここで、F:荷重、P:垂直荷重、θ:接触角、f:摩擦力、μ:摩擦係数である。くさび角は2×接触角θとなる。力のつり合いより、接触角θと摩擦力fの関係は次式で表される。
図13に接触角θと摩擦力fとの関係をグラフで示す。接触角θが大きい程、摩擦力fが小さくなる。したがって、接触角θを大きくし、摩擦力fを小さくすることで、ローラ11の円滑なスライドが可能になることが確認できた。
Figure 13 shows a graph of the relationship between the contact angle θ and the frictional force f. The larger the contact angle θ, the smaller the frictional force f. Therefore, it was confirmed that by increasing the contact angle θ and decreasing the frictional force f, the
上記の知見を基に、無負荷時におけるローラ11の良好なスライド特性が得られる接触角θの検証と共に、この接触角θと接触率R/rとの関係について検証した。この検証結果を図14~図18に基づいて説明する。図14は接触率R/rと接触角θ1の関係を示す模式図で、図15は接触率R/rと接触角θ2の関係を示す模式図である。図16は、図8において接触率R/rを異ならせた横断面図である。図17は、図16におけるローラの外周面とローラ案内面とを接触させた状態を示す部分的な横断面図で、図18は、図17のローラの外周面とローラ案内面との接触状態において、トラック溝の中心線および脚軸の軸線を加えて図示した横断面図である。ただし、図18では、ローラとトリポード部材は断面図ではなく側面図である。
Based on the above findings, we verified the contact angle θ that provides good sliding characteristics of the
図14は、接触率R/r>1.08の場合の一例を示す。接触率R/rが1より大きい程、無負荷時の接触角θ1が小さくなる。図示のように、ローラ11の幅方向中心線11yはトラック溝5の水平線X-Xから下方に大きくずれ、ローラ11の外周面11aとローラ案内面6との接触点Cは、ローラ11の外周面11aの端部11eから外れて、ローラ11の中央寄りの位置となる。試験や設計検討の結果、接触率R/rが1.08を超えると(R/r>1.08)、無負荷時のローラ11の滑らかなスライドが阻害され、実用上、問題が生じる恐れがあることが確認された。したがって、接触率は、R/r≦1.08が望ましい。図14~図16においてもトラック隙間δを若干誇張して表示している。
Figure 14 shows an example where the contact ratio R/r is greater than 1.08. The larger the contact ratio R/r is, the smaller the contact angle θ1 when no load is applied. As shown in the figure, the
図15は、接触率R/r=1.00の場合を示す。図示のように、ローラ11の幅方向中心線11yはトラック溝5の水平線X-Xからのずれが小さく、ローラ11の外周面11aとローラ案内面6との接触点Cは、ローラ11の外周面11aの端部11eに位置している。無負荷時の接触角θ2は大きくなり、無負荷時のローラ11の滑らかスライドが可能になる。
Figure 15 shows the case where the contact ratio R/r = 1.00. As shown in the figure, the
図16、図17は、接触率R/r<1.00の場合の一例を示す。図示は省略するが、この場合は図15と同様に、無負荷時にローラ11の外周面11aの端部11eがローラ案内面6と当接する。このため、接触角θは大きく設定でき、無負荷時のローラ11の滑らかなスライドが可能となる。
Figures 16 and 17 show an example where the contact ratio R/r<1.00. Although not shown, in this case, similar to Figure 15, the
接触率R/r<1.00の場合は、図17に示すようにローラ11をローラ案内面6に押し付けた時、ローラ11の外周面11aの両端部11eがローラ案内面6と当接する。ローラ11の外周面11aの両端部11eがローラ案内面6と当接した状態では、図18に示すように、トラック溝5の中心5xに対して脚軸7の軸線7xは、トラック隙間δの1/2だけずれる。そして、トルク伝達時には、図17、図18に示すローラ11の中央寄りの隙間γ1のある部分も含めてローラ11の外周面11aの幅Wの全域で接触する状態になり、ローラ11の外周面11aの端部11eで特に接触面圧が大きくなる傾向にある。試験や設計検討の結果、接触率R/r<1.00の範囲においては、ローラ11の外周面11aの端部11eでの極端な接触面圧の上昇を抑制し、ローラ案内面6の耐久性を確保するために接触率R/r≧0.95が望ましい。図16~図18は、接触率R/r=0.95に設定したものを図示している。この場合、図16に示すように、曲率半径Rの減少分が加わって、水平線X-X上で交点Tからの曲率半径Rの曲率中心ORのずれ量が図8より増加している。理解しやすいように、図16、図18では、曲率中心をORとするローラ案内面6の部分円筒面の曲率半径Rに対して、部分円筒面の湾曲状態を強調して図示している。
In the case where the contact ratio R/r is less than 1.00, when the
したがって、本発明の有利な構成として、ローラ案内面6の部分円筒面の曲率半径Rと、ローラ11の外周面11aの部分球面の曲率半径rとの接触率R/rを0.95≦R/r≦1.08の範囲とすることが望ましい。これにより、無負荷時にローラ11がローラ案内面6に対して滑らかにスライドする性能面に加えて製造面でも実用性の高いトリポード型等速自在継手1を実現することができる。
Therefore, as an advantageous configuration of the present invention, it is desirable to set the contact ratio R/r between the radius of curvature R of the partial cylindrical surface of the
次に、ローラ11の第1の変形例を図19に基づいて説明する。図19は、ローラの第1の変形例を示す部分的な横断面図である。本変形例では、ローラ11の外周面11aの形態が、前述した図16~図18に示す第1の実施形態におけるローラ11と比べて異なる。その他の構成については、第1の実施形態と同様であるので、同じ機能を有する部位には、同一の符号を付して、第1の実施形態で説明した内容を準用する。以下、第1の実施形態におけるローラ11と比べて本変形例の異なるところを説明する。
Next, a first modified example of the
本変形例は、接触率R/r<1.00における上記のエッジ接触を回避するために、図19に示すように、ローラ11の外周面11aの端部11eに曲率半径raの丸みを設けている。これにより、ローラ11の外周面11aの端部11eの曲率半径raの丸み部Qとローラ案内面6とが接触する形態となるため、エッジロードを効果的に回避することができ、ローラ案内面6の耐久性の向上につながる。
In this modified example, in order to avoid the above-mentioned edge contact when the contact ratio R/r is < 1.00, the
ローラ11の外周面11aの部分球面の曲率半径rと丸み部Qの曲率半径raの関係は、r>raとなる。図19において、ローラ11の外周面11aの幅W1は、曲率半径rの部分球面の領域と曲率半径raの丸み部Qの領域を含む。曲率半径rと曲率半径raとは、滑らかな接線つなぎで接続されていることが望ましい。また、ローラ11の外周面11aの幅W1は、一般に研削加工や焼入鋼切削加工(焼入れ後の切削加工をいう)で仕上げるが、特に研削加工で仕上げる場合は、例えば、曲率半径rと曲率半径raとが一体に転写される総型砥石を用いて、曲率半径rの領域と曲率半径raの領域とを一体で仕上げることが望ましい。本変形例では、接触率R/r<1.00の場合において、ローラ11の外周面11aの端部11eに曲率半径raの丸み部Qを設けることを例示したが、これに限られず、不可避的なエッジロードを回避するために、1.00≦R/r≦1.08の場合においても上記の丸み部Qを設けてもよい。本変形例においても、接触率R/rを0.95≦R/r≦1.08の範囲とすることが望ましい。
The relationship between the radius of curvature r of the partial spherical surface of the outer
さらに、ローラ11の第2の変形例を図20、図21に基づいて説明する。図20はローラの第2の変形例を示す部分的な横断面図であり、図21は、図20におけるローラの外周面とローラ案内面とを接触させた状態を示す部分的な横断面図である。前述した第1の変形例では、ローラ11の外周面11aの端部11eにのみ曲率半径raの丸み部Qを設けたが、本変形例では、ローラ11の外周面11aの幅方向中央領域を曲率半径rの部分球面とし、ローラ11の外周面11aの幅方向中央領域から端部11eまでの領域に曲率半径rbの退避部Kを設けている。この点が第1の変形例のローラ11の外周面11aと比べて異なる。
Furthermore, a second modified example of the
ローラ11の外周面11aを除く他の構成については、第1の実施形態と同様であるので、同じ機能を有する部位には、同一の符号を付して、第1の実施形態で説明した内容を準用する。以下、第1の実施形態におけるローラ11と比べて本変形例の異なるところを説明する。
The configuration other than the outer
図20に示すように、水平線X-Xを含むローラ11の外周面11aの幅方向中央領域Lcは、脚軸7の軸線7x上に曲率中心Orをおく曲率半径rの部分球面で形成され、ローラ11の外周面11aの幅方向中央領域Lcから端部11eまでの領域Leは、曲率中心をOrbとする曲率半径rbの退避部Kが形成されている。退避部Kの退避量は、曲率半径rに対して、端部11eにおいて数十μm程度である。脚軸7の軸線7x上に曲率中心Orをおく部分球面の曲率半径rと曲率中心をOrbとする退避部Kの曲率半径rbとは接線で滑らかに接続されている。
As shown in FIG. 20, the widthwise central region Lc of the outer
ローラ11の外周面11aは、幅方向中央領域Lcから両端部11eまでの領域Leに曲率半径rbの退避部Kが設けられているので、中高形状となっている。そのため、図21に示すように、ローラ11の外周面11aは、その退避部Kがローラ案内面6に面接触し、ローラ11の中央寄りの隙間γ2は、第1の実施形態の図18に示す隙間γ1よりも小さくなる。その結果、トルク伝達時に接触面圧が軽減し、ローラ案内面6の耐久性を向上させることができる。本変形例では、退避部Kを形成する曲率半径rbが1つのものを例示したが、これに限られず、上記の曲率半径rbの領域を曲率半径の異なる複数の曲線で構成してもよい。本変形例においても、接触率R/rを0.95≦R/r≦1.08の範囲とすることが望ましい。
The outer
次に、本発明の第2の実施形態に係るトリポード型等速自在継手を説明する。本実施形態に係るトリポード型等速自在継手は、第1の実施形態のトリポード型等速自在継手の無負荷時におけるローラとローラ案内面との間の滑らかなスライド特性の実用レベルを実験確認する中で、新たな技術的課題を解決する技術的手段として見出したものである。 Next, we will explain a tripod-type constant velocity universal joint according to a second embodiment of the present invention. The tripod-type constant velocity universal joint according to this embodiment was discovered as a technical means for solving new technical problems while experimentally confirming the practical level of smooth sliding characteristics between the rollers and the roller guideways when no load is applied to the tripod-type constant velocity universal joint according to the first embodiment.
上記の新たな技術的課題について、まず概要を説明する。例えば、自動車のエンジンから駆動車輪に動力を伝達するドライブシャフトにおいては、デフ側(インボード側)に摺動式等速自在継手が使用され、摺動式等速自在継手の一つとしてのトリポード型等速自在継手が多用される。本実施形態が対象とするダブルローラタイプの摺動式トリポード型等速自在継手では、トリポード部材の脚軸にローラユニットが装着され、ローラユニットは、球状ローラと、このローラの内側に配置されて脚軸に外篏されたインナリングと、ローラとインナリングとの間に複数の針状ころが保持器なしの総ころ状態で介在される。作動角を取った状態でトルクを伝達するとき、内部部品間の相互摩擦によって、回転中には誘起スラストによる反復軸力が発生する。誘起スラストが関与する自動車の代表的なNVH現象として、走行中の車体の横振れがある。 First, an overview of the new technical problems mentioned above will be provided. For example, in a drive shaft that transmits power from an automobile engine to the driving wheels, a sliding constant velocity universal joint is used on the differential side (inboard side), and a tripod type constant velocity universal joint is often used as one type of sliding constant velocity universal joint. In the double roller type sliding tripod type constant velocity universal joint that is the subject of this embodiment, a roller unit is attached to the pedestal of the tripod member, and the roller unit is composed of a spherical roller, an inner ring disposed inside the roller and externally attached to the pedestal, and multiple needle rollers are interposed between the roller and the inner ring in a full roller state without a cage. When torque is transmitted with a working angle taken, repeated axial force due to induced thrust is generated during rotation due to mutual friction between the internal parts. A typical NVH phenomenon of an automobile involving induced thrust is the lateral runout of the vehicle body while it is running.
自動車のNVH問題は、継手の誘起スラストの大きさを小さくすることが解決のポイントである。一般に、継手の誘起スラストは作動角の大きさに依存する傾向がある。このため、自動車のドライブシャフトに適用する場合、作動角を大きくできないという設計上の制約につながる。したがって、自動車の足回り設計の自由度を高めるには、誘起スラストの低位安定化が必要である。上述したダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手は、作動角を取ったとき、外側継手部材の軸線に対してトリポード部材の軸線が傾斜してもローラユニットがトリポード部材の脚軸の軸線に対して傾斜可能とし、ローラがローラ案内面上を正しく転動する構造により誘起スラストの低減を図ったものではあるが、さらに誘起スラストの一層の低減および安定化を図ることが重要な技術的課題である。 The key to solving the NVH problem in automobiles is to reduce the magnitude of induced thrust in the joint. In general, induced thrust in a joint tends to depend on the magnitude of the working angle. For this reason, when applied to the drive shaft of an automobile, this leads to design constraints that do not allow the working angle to be large. Therefore, in order to increase the freedom of designing the suspension of an automobile, it is necessary to stabilize the induced thrust at a low level. The above-mentioned double roller type tripod constant velocity universal joint is designed to reduce induced thrust by allowing the roller unit to tilt with respect to the axis of the leg shaft of the tripod member even if the axis of the tripod member is tilted with respect to the axis of the outer joint member when the working angle is taken, and the rollers roll correctly on the roller guideway. However, it is an important technical issue to further reduce and stabilize the induced thrust.
本発明の第2の実施形態に係るトリポード型等速自在継手を図1、図2、図22~図28に基づいて具体的に説明する。図22は、第2の実施形態に係るトリポード型等速自在継手を示すもので、トルク負荷時に第1の実施形態の説明に用いた図8におけるローラの外周面とローラ案内面とが当接した状態を示す部分的な横断面図である。図23は、ローラの外周面とローラ案内面とがアンギュラコンタクトする従来例の部分的な横断面図で、図24は、ローラの外周面とローラ案内面とがローラの外周面の幅方向の略全域で接触する本実施形態の部分的な横断面図である。 A tripod-type constant velocity universal joint according to a second embodiment of the present invention will be specifically described with reference to Figures 1, 2, and 22 to 28. Figure 22 shows a tripod-type constant velocity universal joint according to the second embodiment, and is a partial cross-sectional view showing the state in which the outer peripheral surface of the roller and the roller guideway in Figure 8 used to explain the first embodiment are in contact with each other under torque load. Figure 23 is a partial cross-sectional view of a conventional example in which the outer peripheral surface of the roller and the roller guideway are in angular contact, and Figure 24 is a partial cross-sectional view of this embodiment in which the outer peripheral surface of the roller and the roller guideway are in contact over almost the entire width of the outer peripheral surface of the roller.
第2の実施形態に係るトリポード型等速自在継手は、誘起スラストの一層の低減および安定化を図ることを新たな技術的課題とするものであるが、第2の実施形態に係るトリポード型等速自在継手の全体構成は、図1および図2に基づく第1の実施形態の説明内容と同じであるので、その説明内容を準用する。以下、要点を説明する。 The tripod type constant velocity universal joint according to the second embodiment has a new technical objective of further reducing and stabilizing induced thrust, but the overall configuration of the tripod type constant velocity universal joint according to the second embodiment is the same as that described for the first embodiment based on Figures 1 and 2, so the description applies mutatis mutandis. The main points are described below.
第2の実施形態に係るトリポード型等速自在継手1のローラ11の外周面11aとローラ案内面6との接触形態について図22に基づいて説明する。ローラ11の外周面11aは、脚軸7の軸線7x上に曲率中心Orをおく曲率半径rの部分球面で形成されている。ローラ案内面6は、トラック溝5のピッチ円PCとトラック溝5の中心線5xとの交点Tを通る水平線X-X上に曲率中心ORをおく曲率半径Rの部分円筒面で形成されている。ローラ案内面6の部分円筒面の曲率半径Rと、ローラ11の外周面11aの部分球面の曲率半径rとをR=rとし、接触率R/r=1.00としている。ローラ案内面6の曲率半径Rで形成された部分円筒面の曲率中心ORは、水平線X-X上でトラック溝5の中心線5xから隙間δ/2だけずれており、トルク負荷時は、ローラ11の外周面11aの曲率半径rで形成された部分球面の脚軸7の軸線7x上に位置する曲率中心Orと一致する。
The contact form between the outer
本実施形態の曲率半径R=r(接触率R/r=1.00)に設定されたものでは、継手のトルク負荷時は、図22に示すように、ローラ11の外周面11aとローラ案内面6とがローラ11の外周面11aの幅方向全域で接触する。
In this embodiment, when the radius of curvature R is set to r (contact ratio R/r = 1.00), as shown in FIG. 22, when the joint is subjected to torque load, the outer
ローラ11の外周面11aとローラ案内面6との接触形態について、第2の実施形態のトリポード型等速自在継手1と従来例としての現行製品とを対比して説明する。従来例では、図23に示すように、ローラ11の外周面11aとローラ案内面6との接触形態は、アンギュラコンタクトとなっている。アンギュラコンタクトは、ある接触角をもった2点の接触領域aを有する。そして、2点の接触領域aの間に頂点隙間VCが形成され、潤滑油溜りにもなり、従来例は実績のある接触形態を踏襲したものである。
The contact form between the outer
これに対して、図24に示す本実施形態では、ローラ11の外周面11aの幅方向に大きな接触領域bを設けることができる。したがって、図23に示す従来例の2点の接触領域aの合計2aに対して、図24に示す本実施形態の接触領域bは、2a<bとなる。図24では、接触率R/rを1.00に近いが1.00を超える値に設定したものを例示した。
In contrast, in the present embodiment shown in FIG. 24, a large contact area b can be provided in the width direction of the outer
次に、従来例と本実施形態におけるローラ11の傾斜時の抵抗の違いについて、図25~図27に基づいて考察する。図25は、図23のアンギュラコンタクトとした従来例におけるローラの傾斜時の抵抗を説明する図で、図26は、図24の本実施形態におけるローラの傾斜時の抵抗を説明する図である。図27は、従来例と本実施形態の誘起スラストの測定結果を示すグラフである。
Next, the difference in resistance when the
図25に示すように、ローラ11の外周面11aとローラ案内面6との接触形態をアンギュラコンタクトとした従来例では、ローラ11の傾斜時の抵抗は、ハッチング部Aの面積2Aで表されると考えられる。これに対して、図26に示すように、ローラ11の外周面11aの幅方向に大きな接触領域を設けた本実施形態では、ローラ11の傾斜時の抵抗は、ハッチング部Bの面積2Bで表されると考えられる。その結果、本実施形態のローラ11は、従来例に比べて、トルク負荷時にローラ11がトラック溝5のローラ案内面6の水平方向に保持されやすくなる。すなわち、ローラ11がトラック溝5のローラ案内面6に対して傾斜し難くなり、水平方向移動を促すことにより、誘起スラストを低減できると考えられる。
As shown in FIG. 25, in the conventional example in which the contact form between the outer
図27に従来例と本実施形態の継手角度に対する誘起スラスト(3次成分)の測定結果を示す。ローラ11の外周面11aとローラ案内面6との接触形態をアンギュラコンタクトとした従来例に比べて、ローラ11の外周面11aの幅方向に大きな接触領域を設けた本実施形態の方が、継手角度が大きくなっても誘起スラストが低位安定していることが分かる。本実施形態のトリポード型等速自在継手1は、無負荷時にローラ11がローラ案内面6に対して滑らかにスライドすることを可能にする効果も有する。
Figure 27 shows the measurement results of induced thrust (third-order component) versus joint angle for the conventional example and this embodiment. Compared to the conventional example in which the contact form between the outer
図28は、本実施形態において接触率R/rを異ならせたものを示し、図28(a)は接触率R/r=1.00で、図28(b)は接触率R/r=0.95である。ただし、本実施形態においても、ローラ案内面6の部分円筒面の曲率半径Rと、ローラ11の外周面11aの部分球面の曲率半径rとの接触率R/rを0.95≦R/r≦1.08の範囲とすることが望ましい。
Figure 28 shows this embodiment with different contact ratios R/r, with Figure 28(a) showing a contact ratio R/r = 1.00 and Figure 28(b) showing a contact ratio R/r = 0.95. However, even in this embodiment, it is desirable to set the contact ratio R/r between the radius of curvature R of the partial cylindrical surface of the
第2の実施形態に係るトリポード型等速自在継手1における誘起スラストの低減および安定化を図る技術的手段を要約すると、次のとおりである。
(1)ローラユニットのインナリングが脚軸に外嵌され、ローラユニットが脚軸に対して傾斜可能であると共に、ローラがトラック溝のローラ案内面に沿って移動可能で、かつ、ローラがトラック溝内で傾斜可能なトリポード型等速自在継手において、
(2)ローラの外周面は、脚軸の軸線上に曲率中心がある部分球面で形成されていること。
(3)ローラ案内面は、前記トラック溝のピッチ円とトラック溝の中心線との交点を通る水平線上に曲率中心がある部分円筒面で形成されていること。
(4)ローラ案内面の部分円筒面の曲率半径Rと、ローラの外周面の部分球面の曲率半径rとの接触率R/rを0.95≦R/r≦1.08の範囲としたことにより、継手の誘起スラストを低減させたこと。
The technical means for reducing and stabilizing the induced thrust in the tripod type constant velocity
(1) A tripod-type constant velocity universal joint in which an inner ring of a roller unit is fitted onto a trunnion, the roller unit is tiltable relative to the trunnion, the rollers are movable along the roller guide surfaces of the track grooves, and the rollers are tiltable within the track grooves,
(2) The outer peripheral surface of the roller is formed as a partial sphere having a center of curvature on the axis of the leg shaft.
(3) The roller guideway is formed as a partial cylindrical surface having a center of curvature on a horizontal line passing through the intersection of the pitch circle of the track groove and the center line of the track groove.
(4) The contact ratio R/r between the radius of curvature R of the partial cylindrical surface of the roller guideway and the radius of curvature r of the partial spherical surface of the roller's outer circumferential surface is set in the range of 0.95≦R/r≦1.08, thereby reducing the induced thrust of the joint.
第2の実施形態に係るトリポード型等速自在継手における誘起スラストの低減および安定化を図る技術的手段は、第3の実施形態に係るトリポード型等速自在継手にも適用可能である。第3の実施形態に係るトリポード型等速自在継手をその横断面図である図29に基づいて説明する。 The technical means for reducing and stabilizing induced thrust in the tripod type constant velocity universal joint according to the second embodiment can also be applied to the tripod type constant velocity universal joint according to the third embodiment. The tripod type constant velocity universal joint according to the third embodiment will be described with reference to FIG. 29, which is a cross-sectional view thereof.
図29に示すように、本実施形態のトリポード型等速自在継手1’は、トリポード部材3’の脚軸7’の外周面7a’が球面で形成され、ローラユニット4’のインナリング12’が円筒形内周面12a’を有し、インナリング12’の円筒形内周面12a’が、トリポード部材3’の脚軸7’の球面状外周面7a’に摺動可能に外篏されている点が、第2の実施形態と異なる。その他の構成については、第2の実施形態と同様であるので、同様の機能を有する部位には、同一の符号(ダッシュ付き)を付して、要点を説明する。
As shown in FIG. 29, the tripod-type constant velocity universal joint 1' of this embodiment differs from the second embodiment in that the outer
ローラユニット4’は、ローラ11’と、インナリング12’と、ローラ11’とインナリング12’との間に総ころ状態で組み込まれた複数の針状ころ13’とで主要部が構成されている。ローラユニット4’は、外側継手部材2’のトラック溝5’に収容され、ローラユニット4’(ローラ11’)の幅方向の中心は、トラック溝5’のピッチ円PC上に位置する。ローラ11’の外周面11a’は、脚軸7’の軸線7x’上に曲率中心Or’をおく曲率半径r’の部分球面で形成されている。
The roller unit 4' is mainly composed of a roller 11', an inner ring 12', and a number of needle rollers 13' assembled between the roller 11' and the inner ring 12' in a full roller state. The roller unit 4' is housed in the track groove 5' of the outer joint member 2', and the center of the width of the roller unit 4' (roller 11') is located on the pitch circle PC of the track groove 5'. The outer
トリポード部材3’は、半径方向に突出した3本の脚軸7’を有する。脚軸7’の外周面7a’は、脚軸7’の軸線7x’上に曲率中心をおく球面で形成され、球面状外周面7a’にローラユニット4’のインナリング12’の円筒形内周面12a’が、摺動可能に外篏されている。継手が作動角を取ったとき、ローラユニット4’はトリポード部材3’の脚軸7’の軸線に対して傾斜可能である。したがって、ローラユニット4’のローラ11’とローラ案内面6’とが斜交した状態になることを回避し、正しく転動することができる。
The tripod member 3' has three leg shafts 7' protruding in the radial direction. The outer
ローラ案内面6’は、トラック溝5’のピッチ円PCとトラック溝5’の中心線5x’との交点Tを通る水平線X-X上に曲率中心をおく曲率半径R’の部分円筒面で形成され、継手の軸線に平行に延びている。本実施形態においても、ローラ案内面6’の部分円筒面の曲率半径R’と、ローラ11’の外周面11a’の部分球面の曲率半径r’との接触率R’/r’を0.95≦R’/r’≦1.08の範囲とすることが望ましい。本実施形態でも、ローラ11’の外周面11a’の幅方向に大きな接触領域が形成されるので、誘起スラストが低位安定化する。また、無負荷時にローラ11’がローラ案内面6’に対して滑らかにスライドすることを可能にする効果も有する。
The roller guideway 6' is formed of a partial cylindrical surface with a curvature radius R', the center of curvature of which is located on a horizontal line X - X passing through an intersection point T between the pitch circle PC of the track groove 5' and the
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、さらに種々の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。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can of course be embodied in various other forms without departing from the spirit of the present invention. The scope of the present invention is indicated by the claims, and further includes the equivalent meanings set forth in the claims, and all modifications within the scope of the claims.
1 トリポード型等速自在継手
2 外側継手部材
3 トリポード部材
4 ローラユニット
5 トラック溝
5x トラック溝の中心線
6 ローラ案内面
7 脚軸
7x 脚軸の軸線
9 シャフト
11 ローラ
11a 外周面
11e 端部
12 インナリング
12a 内周面
13 針状ころ
C 接触点
K 退避部
Lc 幅方向中央領域
PC トラック溝のピッチ円
Q 丸み部
R、R’ ローラ案内面の部分円筒面の曲率半径
T 交点
X-X 水平線
a 長軸
b 短軸
m 隙間
r、r’ ローラの外周面の部分球面の曲率半径
θ 接触角
δ トラック隙間
Claims (5)
前記ローラの外周面は、前記脚軸の軸線上に曲率中心がある部分球面で形成され、
前記ローラ案内面は、前記トラック溝のピッチ円とトラック溝の中心線との交点を通る水平線上に曲率中心がある部分円筒面で形成され、
前記ローラ案内面の部分円筒面の曲率中心は、前記トラック溝の中心線からずれた位置にあり、
前記ローラ案内面と前記ローラの外周面との間にトラック隙間が設けられ、
前記ローラ案内面の部分円筒面の曲率半径Rと、ローラの外周面の部分球面の曲率半径rとの接触率R/rを0.95≦R/r≦1.08の範囲としたことにより、
継手にトルクが負荷されてない状態で、前記ローラの外周面の端部が、ローラ直径方向の両側で前記ローラ案内面と当接することを特徴とするトリポード型等速自在継手。 A tripod-type constant velocity joint comprising an outer joint member in which three track grooves having roller guideways arranged opposite to each other in the circumferential direction are formed, a tripod member having three trunnions protruding in the radial direction, and a roller unit including a roller and an inner ring rotatably supporting the roller, the inner ring being fitted onto the trunnion and the roller being movable along the roller guideways of the track grooves, the inner surface of the inner ring being formed into an arc-shaped convex surface in a longitudinal section of the inner ring, the outer surface of the trunnion having a straight shape in a longitudinal section including the axis of the trunnion and a substantially elliptical shape in a transverse section perpendicular to the axis of the trunnion, the outer surface of the trunnion abutting against the inner surface of the inner ring in a direction perpendicular to the axis of the joint and a gap being formed between the inner surface of the inner ring and the outer surface of the trunnion in the axial direction of the joint, and the roller is tiltable within the track grooves,
the outer circumferential surface of the roller is formed as a partial spherical surface having a center of curvature on the axis of the trunnion,
the roller guideway is formed by a partial cylindrical surface having a center of curvature on a horizontal line passing through an intersection point between a pitch circle of the track groove and a center line of the track groove,
a center of curvature of the partial cylindrical surface of the roller guideway is shifted from a center line of the track groove,
a track gap is provided between the roller guideway and the outer circumferential surface of the roller;
The contact ratio R/r between the radius of curvature R of the partial cylindrical surface of the roller guideway and the radius of curvature r of the partial spherical surface of the roller outer circumferential surface is set in the range of 0.95≦R/r≦1.08,
A tripod-type constant velocity universal joint, characterized in that when no torque is applied to the joint, the ends of the outer peripheral surfaces of the rollers abut against the roller guide surfaces on both sides in the roller diameter direction .
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