(57)【要約】【課題】  トリポード型等速自在継手のローラ・アセンブリの構成要素である保持器の早期破損を防止すること。【解決手段】  トリポード型等速自在継手のローラ・アセンブリ３０が、外側継手部材１０のトラック溝１２に転動自在に挿入されるローラ３２と、トリポード部材２０の脚軸２２に外嵌してローラ３２を回転自在に支持するリング３４と、ローラ３２及びリング３４間のトラックに配設される複数のボール３６と、複数のボール３６をトラック周方向に所定の間隔を隔てて保持する樹脂製の冠形保持器３８とで構成され、冠形保持器３８をリング案内方式又はローラ案内方式で配置する。これにより冠形保持器３８の半径方向への変形が規制され、保持器３８の早期破損を防止することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状に形成され、内周に軸線方向に延びる三本のトラック溝を設けると共に各トラック溝の両側壁にローラ案内面を設けた外側継手部材と、半径方向に三本の脚軸を突設すると共に各脚軸がトラック溝内に延在するように外側継手部材の内部に挿入されるトリポード部材と、外側継手部材のトラック溝に転動自在に挿入されるローラと、トリポード部材の脚軸に外嵌してローラを回転自在に支持するリングと、ローラ及びリング間のトラックに配設される複数のボールと、複数のボールをトラック周方向に所定の間隔を隔てて保持する樹脂製の冠形保持器とを備え、この冠形保持器をリングの外周面によって案内されるように配置したことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
【請求項２】
有底筒状に形成され、内周に軸線方向に延びる三本のトラック溝を設けると共に各トラック溝の両側壁にローラ案内面を設けた外側継手部材と、半径方向に三本の脚軸を突設すると共に各脚軸がトラック溝内に延在するように外側継手部材の内部に挿入されるトリポード部材と、外側継手部材のトラック溝に転動自在に挿入されるローラと、トリポード部材の脚軸に外嵌してローラを回転自在に支持するリングと、ローラ及びリング間のトラックに配設される複数のボールと、複数のボールをトラック周方向に所定の間隔を隔てて保持する樹脂製の冠形保持器とを備え、この冠形保持器をローラの内周面によって案内されるように配置したことを特徴とする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、駆動側と従動側の二軸を連結して二軸間の角度変位及び相対的軸方向変位を許容しつつ等速でトルクを伝達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に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
等速自在継手は、駆動側と従動側の２軸を連結して２軸間に角度があっても等速で回転力を伝達することのできるユニバーサルジョイントの一種である。等速自在継手には固定式と摺動式があり、摺動式のものは継手のプランジングによって２軸間の相対的軸方向変位を可能にする。摺動式の一種にトリポード型がある。
【０００３】
トリポード型等速自在継手は、外側継手部材とトリポード部材とからなり、連結すべき二軸の一方が外側継手部材と接続され、他方がトリポード部材と接続される。外側継手部材は有底筒状で、内周に軸方向に延びる三本のトラック溝を有する。トリポード部材は半径方向に突出した三本の脚軸を有する。そして外側継手部材のトラック溝内にトリポード部材の脚軸を係合させてトルクの伝達を行う。
【０００４】
非特許文献１には最も基本的なトリポード型等速自在継手が示される。このトリポード型等速自在継手は、トリポード部材の三本の脚軸にそれぞれローラを外嵌し、脚軸とトラック溝の間にローラを介在させたものである。また、ローラと脚軸の間に、滑り軸受又は複数本の針状ころを配設したものも開示されている。
【０００５】
一方、トリポード型等速自在継手には、図５及び図６に示すような型式もある。図５において、符号１０は外側継手部材、符号２０はトリポード部材である。外側継手部材１０は有底筒状で、内周に軸方向に延びる三本のトラック溝１２を有し、各トラック溝１２の円周方向で向かい合った両側壁にローラ案内面１４を形成してある。トリポード部材２０は半径方向に突出した三本の脚軸２２を有し、各脚軸２２にローラ・アセンブリ３０が外嵌される。
【０００６】
このローラ・アセンブリ３０は、いわゆる複列深溝玉軸受で、外側継手部材１０のトラック溝１２内に収容され、ローラ案内面１４上を転動するローラ３２と、トリポード部材２０の脚軸２２に外嵌され、ローラ３２を回転自在に支持するリング３４と、ローラ３２及びリング３４の相互間に複列で配設されるボール３６ａ，３６ｂとを有する。図５におけるローラ３２は、二分割構造とされ、軸線と直角な面で接した一対のローラ部分３２ａ，３２ｂで構成される。各ローラ部分３２ａ，３２ｂの外周面は、部分球面又は部分輪環面とされる。各ローラ部分３２ａ，３２ｂの内周には、それぞれ軌道溝３３ａ，３３ｂを設けてある。図５におけるリング３４は円環状で、その内周面が部分輪環面とされ、図６のように楕円柱状の脚軸２２にすきま嵌めされる。リング３４の外周には、ローラ部分３２ａ，３２ｂの軌道溝３３ａ，３３ｂと対向するように、二列の軌道溝３５ａ，３５ｂを設けてある。ボール３６は、各ローラ部分３２ａ，３２ｂの軌道溝３３ａ，３３ｂと、リング３４の軌道溝３５ａ，３５ｂとの間に形成されるトラックに配設される。ここでは、図６のように、できるだけ多くのボール３６を組込んだ総玉状態で配設してある。
【０００７】
ボール３６を総玉状態で配設すると、ローラ３２及びリング３４とボール３６との接触箇所が増えてローラ・アセンブリ３０の圧壊強度が向上する。ボール３６を総玉状態で配設するには、ローラ３２及びリング３４にボール３６の入れ溝を設けることが一般的である。しかし、入れ溝を設けるとローラ３２及びリング３４の圧壊強度が低下する。このため、上記のトリポード型等速自在継手ではローラ３２を二分割構造とし、入れ溝を設けることなくボール３６を組込めるようにしている。このような型式のトリポード型等速自在継手としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。
【０００８】
他方、ローラ・アセンブリ３０として適用し得る深溝玉軸受には、図７及び図８に示すような型式もある。このローラ・アセンブリ３０は、ボール３６どうしをトラック周方向に所定の間隔を隔てて保持する保持器３８を備えている。保持器３８によってボール３６間に隙間を設けると、組込めるボール３６の個数が減少してローラ３２及びリング３４に負荷される面圧が増大する反面、ボール３６どうしの干渉がなくなるので、ローラ３２の転動特性が向上する。なお、ローラ３２の内周面に負荷される面圧が増大しても、ローラ３２を二分割構造としたり、入れ溝を設けたりする必要がないので、ローラ３２の圧壊強度が著しく低減することはない。また、図７では、便宜上、ローラ・アセンブリ３０として単列深溝玉軸受を示しているが、複列深溝玉軸受であっても保持器３８を配設することができる。
【０００９】
一般に、玉軸受の保持器３８には、ステンレス等の金属製波形保持器と、熱硬化樹脂等の樹脂製冠形保持器がある。波形保持器は、図９（Ａ）に示すように、一対の波形円環状部材３８ａ，３８ｂからなる。波形円環状部材３８ａ，３８ｂは、円環状金属板材をプレスして、周方向の複数箇所にボール３６の球面に対応した凹部３８ａ１，３８ｂ１を設けて波形とされる。一対の波形円環状部材３８ａ，３８ｂは、凹部間の平坦部３８ａ２，３８ｂ２どうしをリベット３８ｃで止着して一体化され、互いの凹部３８ａ１，３８ｂ１を対向させてボール３６を一個ずつ保持する複数のボールポケット３９が形成される。波形保持器のボールポケット３９は、ボール３６の全周を囲むように環状に形成される。冠形保持器は、図９（Ｂ）に示すように、樹脂成形により波形保持器と同様、周方向の複数箇所にボールポケット３９が形成される。冠形保持器のボールポケット３９は、円環状の一部が途切れた断面略Ｃ字形状で、軸受軸方向の片側が開口している。冠形保持器は、各ボールポケット３９の片側開口を弾性的に拡開させてボール３６に組付けられる。波形保持器及び冠形保持器としては、例えば特許文献２に開示されたものがある。
【００１０】
なお、トリポード型等速自在継手のローラ・アセンブリ３０として適用可能な玉軸受は、上記の単列又は複列の深溝玉軸受に限らず、単列又は複列のアンギュラ接触玉軸受、自動調心玉軸受などもある。
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−２９５８５５号公報
【特許文献２】特開２００３−３４３５６７号公報
【非特許文献１】Universal Joint and Driveshaft Design Manual Section 3．2．6“Tripot Universal Joint (End Motion Type)"
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
トリポード型等速自在継手は、例えば自動車や産業機械等の動力伝達機構に組込まれる。トリポード型等速自在継手の用途には大きなトルクを伝達するものが多いため、従来からトリポード型等速自在継手の強度を高めるという課題がある。
【００１３】
トリポード型等速自在継手のローラ・アセンブリ３０として使用される玉軸受は、外側継手部材１０のトラック溝１２に収容されると共に、トリポード部材２０の脚軸２２に外嵌されるので、内外径及び幅等、玉軸受の強度に影響を及ぼす各部寸法に制限を受ける。このため、ローラ・アセンブリ３０は、定められた寸法の範囲内でその強度を高める必要がある。
【００１４】
トリポード型等速自在継手のローラ・アセンブリ３０として、例えば図７及び図８に示すような保持器３８を備えた玉軸受が使用される場合、保持器３８はボール３６との摩擦で変形力が付与される。詳しくは、外側継手部材１０とトリポード部材２０に角度変位をとった状態でトリポード型等速自在継手にトルクを付与すると、ローラ・アセンブリ３０を構成するローラ３２は、ローラ案内面１４上を転動しながら往復移動する。ボール３６は、ローラ３２の転動に伴ってトラック内で自転及び公転し、公転方向前側で保持器３８と接触する。
【００１５】
例えば図８において、ローラ３２が図示の紙面右側のローラ案内面１４上をＹ方向正側へ移動するとき、ローラ３２は図示上右回りに回転する。ボール３６は、ローラ３２の回転に追従して、図示上右回りに自転及び公転する。保持器３８は、ボール３６の公転作用によりボールポケット３９の周方向一方側でボール３６と接触し、ボール３６の自転作用により当該接触部位に半径方向内側への変形力が付与される。当該ボールポケット３９の周方向一方側と連なる隣のボールポケット３９の周方向他方側には、上記の変形力により、半径方向外側への変形力が生じる。ローラ３２がＹ方向正側から負側へ移動方向を変えて図示上左回りに回転するのに追従して、ボール３６は、図示上左回りに自転及び公転し、ボールポケット３９の周方向一方側から離れて他方側と接触する。このとき、ボールポケット３９の周方向他方側には、ボール３６との摩擦で半径方向内側への変形力が付与され、ボールポケット３９の周方向一方側には、上記の変形力により、半径方向外側への変形力が生じる。
【００１６】
保持器３８が波形保持器である場合、波形保持器は金属製であるため、ボール３６との摩擦で上記の変形力が付与されてもほとんど変形しない。しかし、波形保持器には内部応力が繰り返し発生して、波形環状部材やリベットの金属疲労が促進される。
【００１７】
保持器３８が冠形保持器である場合、冠形保持器は樹脂製であるため、上記の変形力が付与されると、ボールポケット３９相互間の部位が接線方向を変化させるように撓み、この撓みが繰り返されることで樹脂材料の疲労が促進される。
【００１８】
高速回転下では、保持器３８の材料の疲労が促進されやすく、場合によっては、保持器３８に亀裂が生じることもある。このような亀裂が生じると、ボール３６の保持力が低下し、ボール３６どうしの距離が不均一になったり、ボール３６が軸方向に振れたりする。これにより、ローラ３２及びリング３４は、トルク伝達時に負荷されるスラスト荷重に対する強度が低下する。さらに、ボール３６の磨耗も助長される。
【００１９】
本発明は、斯かる事情に鑑み創案されたものであって、その目的は、保持器の強度を向上させて、トリポード型等速自在継手の寿命を延ばすことにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明に係るトリポード型等速自在継手は、ローラ・アセンブリとして玉軸受を備える。玉軸受は、ローラとリングの間に複数のボールを配設し、樹脂製の冠形保持器によってボールの相互間に所定の間隔を設けた構成とされる。冠形保持器は、リング案内方式又はローラ案内方式とされ、ボールの転動によって冠形保持器に半径方向の変形力が作用すると、リングの外周面又はローラの内周面に接触し、半径方向内側又は外側への変形が規制される。
【００２１】
なお、保持器は、非トルク伝達時に、リング又はローラに対して接触・非接触のいずれの状態で配置してもよい。接触状態の場合、保持器の内径をリングの外径とほぼ同じにするか、或いは保持器の外径をローラの内径とほぼ同じにする。トリポード型等速自在継手には、通常、潤滑剤が充填されているので、保持器は、潤滑剤を介してリング又はローラと接触する。非接触状態の場合、保持器とリングの間、または、保持器とローラの間に、保持器の変形によりリング又はローラと接触し得る程度の微小隙間を設ける。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、樹脂製の冠形保持器をリングの外周面又はローラの内周面によって案内されるように配置し、冠形保持器の半径方向内側又は外側への変形を規制しているので、冠形保持器が破損しにくく、ひいてはトリポード型等速自在継手の寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明に係るトリポード型等速自在継手の一例を示す断面図で、ローラ・アセンブリとして単列の深溝玉軸受を使用したものを示している。なお、図１では、従来例と同一部位に同一符号を付している。すなわち、符号１０は外側継手部材、符号１２はトラック溝、符号１４はローラ案内面、符号２０はトリポード部材、符号２２は脚軸、符号３０はローラ・アセンブリ、符号３２はローラ、符号３３はローラ３２の軌道溝、符号３４はリング、符号３５はリング３４の軌道溝、符号３６はボール、符号３８は保持器、符号３９はボールポケットである。
【００２４】
このトリポード型等速自在継手は、ローラ・アセンブリ３０を構成する保持器３８として、樹脂製の冠形保持器を採用し、この保持器３８をリング案内方式で配置してある。保持器３８の構成素材としては、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリアミド４６（ＰＡ４６）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの高機能樹脂、或いはこれら高機能樹脂にガラスファイバーを添加したものを使用する。
【００２５】
保持器３８は、ローラ３２やリング３４よりも幅が狭い円筒状の部材で、周方向等間隔にボールポケット３９を設けてある。ボールポケット３９は、保持器３８の幅方向中央部に形成された略円形状の孔で、該円形孔の保持器幅方向一方側を切欠いて構成される。保持器３８の内径はリング３４の外径よりも若干大きく、保持器３８の外径はローラ３２の内径よりも十分に小さい。保持器３８とリング３４の間には、トルク伝達時に両者が接触し得る程度の微小隙間が形成される。これに対し、保持器３８とローラ３２の間には、トルク伝達時であっても両者が接触しない程度の広い隙間が形成される。
【００２６】
図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。トリポード型等速自在継手は、外側継手部材１０とトリポード部材２０に角度変位をとった状態でトルクの伝達に供される。トルクは、図中のＸ方向正側又は負側のいずれかの方向に付与され、一対のローラ案内面１４の一方とトリポード部材２０の脚軸２２との間でローラ・アセンブリ３０を介して伝達される。また、トルク伝達時に、トリポード部材２０の脚軸２２は、トラック溝１２に沿って図中のＹ方向正側及び負側に揺動する。脚軸２２の揺動に伴い、ローラ・アセンブリ３０を構成するローラ３２は、一方のローラ案内面１４上を転がりながら往復移動する。ボール３６は、ローラ３２の回転に随伴してローラ３２の回転方向と同じ向きに自転及び公転する。ボール３６は、公転作用によりボールポケット３９の周方向一方側と接触し、自転作用によりボールポケット３９の周方向一方側に半径方向内側への変形力を付与する。保持器３８は、ボールポケット３９の周方向一方側に半径方向内側への変形力が付与されても、リング３４の外周面によって支持され、半径方向内側への変形が規制される。このため、ボールポケット３９の周方向他方側は半径方向外側に変形せず、ボール３６の自転作用及び公転作用によって保持器３８は撓まない。ローラ３２が移動方向を変えると、ボール３６は、ボールポケット３９の周方向一方側から離れて他方側と接触し、ボールポケット３９の周方向他方側に半径方向内側への変形力を付与する。このときも、保持器３８は撓まない。これにより、保持器３８は、亀裂が生じるような振幅の大きい変形が抑制され、早期破損が防止される。
【００２７】
図３は、本発明に係るトリポード型等速自在継手の他の実施形態を示す断面図である。このトリポード型等速自在継手は、ローラ・アセンブリ３０を構成する樹脂製の冠形保持器３８がローラ案内方式になっている。保持器３８の外径は、ローラ３２の内径よりも若干小さく、ローラ３２と保持器３８との間に微小隙間が形成される。これに対し、保持器３８の内径はリング３４の外径よりも十分に大きく、リング３４と保持器３８との間に、ローラ３２・保持器３８間よりも広い隙間が形成される。
【００２８】
図４は、図３のＢ−Ｂ線断面図である。ボール３６は、公転作用によりボールポケット３９の周方向一方側と接触し、自転作用によりボールポケット３９の周方向一方側に半径方向内側への変形力を付与する。保持器３８は半径方向内側が支持されていないが、当該ボールポケット３９の周方向一方側と連なる隣のボールポケット３９の周方向他方側は、ローラ３２の内周面によって半径方向外側への変形が規制されているので、当該ボールポケット３９の周方向一方側の半径方向内側への変形も規制される。ローラ３２が移動方向を変えると、ボール３６は、当該ボールポケット３９の周方向一方側から離れて他方側と接触し、当該ボールポケット３９の周方向他方側を半径方向内側へ変形させる。逆隣のボールポケット３９の周方向一方側の変形がローラ３２の内周面によって規制されているので、当該ボールポケット３９の周方向他方側は、半径方向内側への変形が規制される。このように、保持器３８をローラ案内方式で配置しても、亀裂が生じるような振幅の大きい変形が抑制され、保持器３８の早期破損が防止される。
【００２９】
以上、本発明に係るトリポード型等速自在継手の一実施形態につき説明したが、本発明は上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る。例えば上記実施形態のトリポード型等速自在継手は、トリポード部材２０の脚軸２２を円柱状にし、かつ、リング３４の内周面を円筒面状にして、脚軸２２に対するローラ・アセンブリ３０の傾きを規制してあるが、本発明は、従来例のように、脚軸２２を楕円柱状にし、かつ、リング３４の内周面を部分輪環面状にするなど、脚軸２２に対するローラ・アセンブリ３０の傾きを積極的に許容したトリポード型等速自在継手にも適用可能である。
【００３０】
また、上記実施形態のトリポード型等速自在継手は、ローラ３２の外周面とローラ案内面１４をサーキュラ・コンタクトさせてあるが、本発明は、ローラ３２の外周面を部分球面状にし、かつ、ローラ案内面１４の断面輪郭をゴシックアーチ状又はテーパー状などの略Ｖ字状にして、ローラ３２とローラ案内面をアンギュラ・コンタクトさせたものにも適用可能である。
【００３１】
さらに、上記実施形態では、ローラ・アセンブリ３０として、単列深溝玉軸受を使用しているが、本発明は、複列深溝玉軸受、単列又は複列のアンギュラ接触玉軸受、自動調心玉軸受など、他の玉軸受を使用したものにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るトリポード型等速自在継手の一実施形態を示す軸線直交方向の断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明に係るトリポード型等速自在継手の他の実施形態を示す軸線直交方向の断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】従来のトリポード型等速自在継手の一例を示す断面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】従来のトリポード型等速自在継手の他の例を示す断面図である。
【図８】図７のＤ−Ｄ線断面図である。
【図９】（Ａ）図は波形保持器の要部拡大斜視図で、（Ｂ）図は冠形保持器の要部拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  外側継手部材
１２  トラック溝
１４  ローラ案内面
２０  トリポード部材
２２  脚軸
３２  ローラ
３４  リング
３６  ボール
３８  保持器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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