JP4628277B2 - 等速ジョイント - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自動車の駆動力伝達部において、一方の伝達軸と他方の伝達軸とを連結させる等速ジョイントに関する。

電気自動車等のモータによって駆動される車両において、前記モータを車輪に内蔵するインホィールモータシステムが知られている。この従来技術に係るインホィールモータシステムでは、例えば、特許文献１〜３に示されるように、モータ部が、車両の足回り部品を構成するアップライト又はナックル等の部品に接続されるスピンドル軸（回転軸）に固定され、モータロータ及びホィールが回転可能に設けられている。

一般的に、足回り構成としてばね等のサスペンション機構を備える車両では、ホィール、ナックル及びサスペンションアーム等のばね下に配置される部品の質量、いわゆるばね下質量が大きくなると、凹凸路を走行したときにタイヤ接地力が大きく変動していわゆるロードホールディング性が悪化する。

一方、電気自動車等のモータによって駆動される車両において、スペース効率及び駆動力の伝達効率の観点から前記インホィールモータシステムを採用した場合、モータステータ部が足回り部品であるアップライト又はナックルに接続されるスピンドル軸（回転軸）に回転可能に固定されるため、ばね下質量がインホィールモータの重量分だけ増加し、タイヤ接地力変動が増大し、ロードホールディング性が悪化する。

そこで、前記の不具合を解消するために、例えば、特許文献４では、中空形状のモータの非回転側ケースを緩衝機構を介してナックルに結合し、前記モータの回転側ケースとホイールとをフレキシブルカップリングにより結合して構成されたインホイールモータシステムが開示されている。

この特許文献４に開示されたインホイールモータシステムにおけるフレキシブルカップリング１は、図２２に示されるように、中空円盤状の第１〜第３プレート２ａ〜２ｃと、中央の中空円盤状の第２プレート２ｂの表裏に、作動方向が互いに直交するように配置された直動ガイド３Ａ、３Ｂとを有する。

具体的には、ホイール側に位置する第１プレート２ａのホイールとは反対側の面に、１８０度の間隔で取り付けられた一対のガイド部材４ａ、４ａと、中間の第２プレート２ｂの前記第１プレート２ａと対向する面に取り付けられ、前記一対のガイド部材４ａ、４ａにそれぞれ係合する一対のガイドレール４ｂ、４ｂとからなる直動ガイド３Ａによって中空円盤状の第１プレート２ａと第２プレート２ｂとを結合する。

さらに、前記第２プレート２ｂの裏面側で、前記一対のガイドレール４ｂ、４ｂを９０度回転させた方向に１８０度の間隔で取り付けられた他の一対のガイドレール５ｂ、５ｂと、モータ側の第３プレート２ｃの前記第２プレート２ｂと対向する面側に取り付けられ、前記他の一対のガイドレール５ｂ、５ｂに係合する一対のガイド部材５ａ、５ａからなる直動ガイド３Ｂによって中空円盤状の第２プレート２ｂと第３プレート２ｃとを結合している。

このように第１〜第３プレート２ａ、２ｂ、２ｃを直動ガイド３Ａ、３Ｂによって結合することにより、モータ軸とホイール軸がどの方向にも偏心可能に結合されるので、回転側ケースからホイールへのトルクを効率よく伝達させることができるとしている。

しかしながら、前記特許文献４に開示されたフレキシブルカップリングによってモータの回転駆動力をホイール側に向かって伝達する構造では、第１プレート２ａと第２プレート２ｂとの間及び第２プレート２ｂと第３プレート２ｃとの間でモータ軸とホイール軸とが偏心（軸ずれ）する場合、一対のガイド部材と一対のガイドレールとの相対的な摺動運動（滑り動作）によってトルクの伝達が遂行されるため、スライド抵抗によって発生する摩擦損失が大きくなると共に、トルク伝達面の面圧が増大するという問題がある。

そこで、本出願人は、入力軸と出力軸とが偏心した際の摩擦損失を減少させると共に、トルク伝達面の面圧を抑制することが可能な等速ジョイントを提案している（特願２００４−３７９６０９号）。

特許第２６７６０２５号公報 特表平９−５０６２３６号公報 特開平１０−３０５７３５号公報 特開２００４−９０６９６号公報

本発明は、前記提案に関連してなされたものであり、入力軸と出力軸とが偏心したときに案内溝に係合するリング体に対して相反する方向の荷重が付与された場合であっても前記リング体が傾動することを阻止して、摩擦損失をより一層好適に減少させることが可能な等速ジョイントを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、周方向に沿って等角度離間し直径に対して交差する長軸を有する複数の第１案内溝が側面に形成された入力軸側部材と、
前記第１案内溝が形成された入力軸側部材の側面と対向する側面に、周方向に沿って等角度離間し前記第１案内溝の長軸と所定の交差角度で交差する長軸を有する複数の第２案内溝が形成された出力軸側部材と、
前記第１案内溝が形成された入力軸側部材の側面と前記第２案内溝が形成された出力軸側部材の側面との間に介装され、複数の保持窓が形成されたリテーナと、
前記リテーナの保持窓に沿って変位可能に保持されると共に、前記第１案内溝及び前記第２案内溝に沿って変位可能に配設されてトルクを伝達するトルク伝達部材と、
を備え、
前記トルク伝達部材は、中心に第１軸体及び第２軸体が同軸状に設けられ外周部が前記リテーナの保持窓に係合する円板部と、前記第１軸体及び第２軸体の周壁をそれぞれ囲繞する複数のベアリングと、前記円板部を間にした両側に配設され前記ベアリングの作用下に前記第１軸体及び第２軸体の軸心を回転中心として該第１軸体及び第２軸体に対して回転自在に装着される同一外径からなる第１リング体及び第２リング体とを有し、
前記第１リング体及び前記第２リング体は、前記円板部の軸心を中心として回転可能であり、かつ、前記円板部の両側に互いに同軸状に配置され、
前記円板部の外径は、前記第１リング体及び第２リング体の外径よりも大きく設定されるか、あるいは前記第１リング体及び第２リング体の外径よりも小さく設定されることを特徴とする。

この場合、前記第１リング体及び第２リング体の外周面には、断面円弧状からなるＲ面又は端部側に向かって徐々に縮径するテーパ面が設けられるとよい。

本発明によれば、入力軸と出力軸との軸心がそれぞれ偏位して不一致の場合、リテーナの保持窓に対するディスク部の係合状態が維持された状態において、第１リング体及び第２リング体がそれぞれ第１案内溝の側壁及び第２案内溝の側壁に転がり接触しながら、トルク伝達部材が相互に交差する第１案内溝及び第２案内溝に沿って変位することにより、前記軸心の偏位（軸ずれ）が許容される。

本発明では、リテーナの保持窓に保持されたトルク伝達部材が第１案内溝及び第２案内溝に沿って変位する際、前記第１案内溝の側壁及び第２案内溝の側壁に対して第１リング体及び第２リング体が転がり接触した状態で、回転駆動力が入力軸側部材から出力軸側部材へと伝達される。従って、本発明では、滑り接触である従来技術と比較して、摩擦抵抗が低減し摩擦損失を減少させることができる。この結果、本発明では、従来技術と比較してトルク伝達面の面圧が抑制され、トルク伝達部材に対する負荷を減少させることにより、円滑に回転トルクを伝達することができる。

さらに、入力軸と出力軸との軸心がそれぞれが偏芯した際、トルク伝達部材の軸線方向に沿った一端部及び他端部にそれぞれ相反する方向の荷重が付与されて前記トルク伝達部材を傾動させようとする力が発生する場合がある。

しかしながら、本発明では、トルク伝達部材を構成する環状円板部の外径Ａが、第１リング体及び第２リング体の外径Ｂよりも大きく設定されており（Ａ＞Ｂ）、或いは第１リング体及び第２リング体の外径Ｂよりも小さく設定されることにより（Ａ＜Ｂ）、トルク伝達部材の軸線方向に沿った一端部及び他端部にそれぞれ相反する方向の荷重が付与された場合であっても、前記環状円板部がリテーナの保持窓と係合して前記トルク伝達部材が前記保持窓の内壁によって保持されることにより、該トルク伝達部材を傾動させようとする力に打ち勝って前記トルク伝達部材が傾動することを好適に阻止することができる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、入力軸と出力軸とが偏心したときに、案内溝に係合するリング体に対して相反する方向の荷重が付与された場合であっても、前記リング体が傾動することを好適に阻止することができる。

従って、入力軸と出力軸とが偏心した際の摩擦損失をより一層減少させると共に、トルク伝達面の面圧を抑制することができる。この結果、摺動部位における発熱を抑制して耐久性を向上させることができる。

本発明に係る等速ジョイントについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る等速ジョイントを示し、この等速ジョイント１０は、図示しない入力側の第１軸の一端部に連結される入力軸側部材１２と、図示しない出力側の第２軸の一端部に連結される出力軸側部材１４と、前記入力軸側部材１２と前記出力軸側部材１４との間に介装される薄肉円板状のリテーナ１６と、前記リテーナ１６の複数の保持窓１８に沿ってそれぞれ変位自在に保持される複数（本実施の形態では６個）のトルク伝達部材２０とから基本的に構成される。

なお、この場合、入力軸側部材１２と出力軸側部材１４とは相対的なものであり、図示しない入力側の第１軸に出力軸側部材１４を連結し、一方、図示しない出力側の第２軸に入力軸側部材１２を連結して構成してもよい。あるいは、リテーナ１６を間にして入力軸側部材１２、１２同士によって構成し、また前記リテーナ１６を間にして出力軸側部材１４、１４同士によって構成することも可能である。

図１及び図２に示されるように、入力軸側部材１２は、図示しない入力側の第１軸に一体的に連結される軸部２２と、前記軸部２２の端部に連続して半径外方向に拡径するディスク部２４とから構成される。なお、前記軸部２２を軸線方向に沿って所定長だけ伸長させることにより、図示しない第１軸と共通に形成してもよい。

前記軸部２２と反対側のディスク部２４の円形状の平坦な側面（図示しない第１軸に対して直交する面）２４ａの中心部には、前記軸部２２と同軸からなり該軸部２２よりも小径の突起部２６が膨出形成され、前記突起部２６の外周面の一部には雄ねじ２８が刻設される。なお、前記突起部２６の外径は、該突起部２６が貫通する出力軸側部材１４の孔部３０の内径の半分以下に設定される（図７参照）。

また、前記ディスク部２４の側面２４ａには、図３に示されるように、外周縁部まで連続する長溝からなり、軸心である点Ｏ１を中心として反時計回り方向に中心に向かって所定角度傾斜して配置された複数（トルク伝達部材２０の個数に対応して６個）の第１案内溝３２ａ〜３２ｆが形成される。

すなわち、各第１案内溝３２ａ（３２ｂ〜３２ｆ）は、円形状の側面２４ａにおいて、その中心Ｏ１と外周縁部との間の突起部２６の近傍部位を一端部とし、他端部が外周縁部まで連続する略楕円形状の長溝によって形成され、前記６個の第１案内溝３２ａ〜３２ｆは、軸心の回りにそれぞれ６０度の間隔をおいて配置される。この場合、複数の第１案内溝３２ａ〜３２ｆは、図１及び図２に示されるように、それぞれ、平坦面からなる底壁３３に対して相互に対向する側壁３５ａ、３５ｂが略直交する断面矩形状に形成される。

前記第１案内溝３２ａ〜３２ｆの傾斜角度θ１は、後述するように、ディスク部２４の直径Ｄと略楕円形状からなる前記第１案内溝３２ａ〜３２ｆの長軸Ｌ１との交差角度によって設定される（図６参照）。この場合、前記傾斜角度θ１は、０＜θ１＜９０度の範囲に設定されるとよく、より一層好適には前記傾斜角度θ１は、３５＜θ１＜４５度の範囲に設定されるとよい。

図１及び図２に示されるように、出力軸側部材１４は、中心部に前記入力軸側部材１２の突起部２６が貫通する孔部３０を有し、外周側に軸方向（入力軸側部材１２と反対方向）に沿って所定長だけ突出する環状フランジ３４によって凹部３６が形成された有底円筒体によって構成される。

入力軸側部材１２の側面２４ａと対向する出力軸側部材１４の円形状の平坦な側面（図示しない第２軸に対して直交する面）３４ａには、図４に示されるように、外周縁部まで連続する長溝からなり、回転中心である点Ｏ２を中心として、前記第１案内溝３２ａ〜３２ｆとは反対の時計回り方向に中心に向かって所定角度傾斜して配置された複数（トルク伝達部材２０の個数に対応して６個）の第２案内溝３８ａ〜３８ｆが形成される。

各第２案内溝３８ａ（３８ｂ〜３８ｆ）は、円形状の側面３４ａにおいて、その中心Ｏ２と外周縁部との間の中間を一端部とし、他端部が外周縁部まで連続する略楕円形状の長溝によって形成され、６個の第２案内溝３８ａ〜３８ｆは、軸心の回りにそれぞれ６０度の間隔をおいて配置される。この場合、複数の第２案内溝３８ａ〜３８ｆは、それぞれ、図１及び図２に示されるように、それぞれ、平坦面からなる底壁３９に対して相互に対向する側壁４１ａ、４１ｂが略直交する断面矩形状に形成される。

前記第２案内溝３８ａ〜３８ｆの傾斜角度θ２は、後述するように、有底円筒体の直径（外径）Ｄと略楕円形状からなる前記第２案内溝３８ａ〜３８ｆの長軸Ｌ２との交差角度によって設定される（図６参照）。この場合、前記傾斜角度θ２は、０＜θ２＜９０度の範囲に設定されるとよく、より一層好適には前記傾斜角度θ２は、３５＜θ２＜４５度の範囲に設定されるとよい。

入力軸側部材１２に形成された第１案内溝３２ａ〜３２ｆと出力軸側部材１４に形成された第２案内溝３８ａ〜３８ｆとは、直径（Ｄ）を対称軸として線対称に配置され、直径（Ｄ）を基準としてその長軸（Ｌ１、Ｌ２）が相互に反対方向に同一角度（θ１＝θ２）だけ傾斜するように設けられるとよい（図３と図４とを比較対照）。

この場合、前記第１案内溝３２ａ〜３２ｆと第２案内溝３８ａ〜３８ｆとは、それぞれ、前記リテーナ１６の保持窓１８を間にして相互に対向し、且つ、その長軸（Ｌ１、Ｌ２）が交差するように設けられればよく、前記第１案内溝３２ａ〜３２ｆの長軸（Ｌ１）と前記第２案内溝３８ａ〜３８ｆの長軸（Ｌ２）とが相互に直交する必要はない。換言すると、入力軸側部材１２とその相手方である出力軸側部材１４との間で相互に対応する位置の各案内溝を直交させて設けることに限定されるものではなく、各案内溝の長軸（Ｌ１、Ｌ２）が交差するように設けられればよい。

また、本実施の形態では、第１案内溝３２ａ〜３２ｆと第２案内溝３８ａ〜３８ｆの半径外方向の終端が、それぞれ、入力軸側部材１２及び出力軸側部材１４の外周縁部と接触するように形成されているが、これに限定されるものではなく、前記第１案内溝３２ａ〜３２ｆと第２案内溝３８ａ〜３８ｆの半径外方向の終端が前記入力軸側部材１２及び／又は出力軸側部材１４の外周縁部との間にクリアランスを介して所定距離だけ離間するように設けてもよい。但し、この場合、入力軸側部材１２及び出力軸側部材１４の外径が拡径される。

図２に示されるように、前記出力軸側部材１４を貫通し該出力軸側部材１４の凹部３６内において所定長だけ突出する入力軸側部材１２の突起部２６には、雄ねじ２８に螺合されるナット４０を介して若干厚肉のワッシャ４２が装着される。前記ワッシャ４２と出力軸側部材１４との間には、円形のプレート４４の孔部に転動自在に保持された複数のボールベアリング４６が介装される。なお、複数のボールベアリング４６は、出力軸側部材１４の回転を円滑にするために設けられるものであり、省略することが可能である。

図５に示されるように、入力軸側部材１２と出力軸側部材１４との間にはリングプレート状のリテーナ１６が設けられ、前記リテーナ１６には、トルク伝達部材２０の個数に対応した楕円形状の６個の保持窓１８が形成される。この６個の保持窓１８は、軸心の回りにそれぞれ６０度の間隔をおいて配置されると共に、各保持窓１８の長軸と短軸との交点を結ぶ仮想円が同一円周上となるように配置される。

また、楕円形状に形成された前記保持窓１８の長軸は、第１案内溝３２ａ〜３２ｆ及び第２案内溝３８ａ〜３８ｆの長軸とそれぞれ交差するように設定される。

ここで、第１案内溝３２ａ〜３２ｆ及び第２案内溝３８ａ〜３８ｆの交差角度θ、傾斜角度θ１、θ２の関係について説明する。図６は、入力軸側部材１２の回転中心Ｏ１と、出力軸側部材１４の回転中心Ｏ２と、リテーナ１６の回転中心Ｏ３とがそれぞれ点Ｏにおいて一致した状態を示したものである。このように入力軸側部材１２の回転中心Ｏ１と、出力軸側部材１４の回転中心Ｏ２と、リテーナ１６の回転中心Ｏ３とが点Ｏにおいてそれぞれ一致したとき、入力軸側部材１２の第１案内溝３２ａ（３２ｂ〜３２ｆ）の長軸Ｌ１と出力軸側部材１４の第２案内溝３８ａ（３８ｂ〜３８ｆ）の長軸Ｌ２とが交差角度θをなして交差する。その際、第１案内溝３２ａ（３２ｂ〜３２ｆ）の長軸Ｌ１と第２案内溝３８ａ（３８ｂ〜３８ｆ）の長軸Ｌ２の交点と直径Ｄとを結ぶことによって、前記交差角度θが二等分された第１案内溝３２ａ（３２ｂ〜３２ｆ）の傾斜角度θ１と第２案内溝３８ａ（３８ｂ〜３８ｆ）の傾斜角度θ２とが得られる（θ＝θ１＋θ２）。

この場合、前記交差角度θは、０＜θ＜１８０であるとよく、より一層好適には７０＜θ＜９０度に設定されるとよい。また、第１案内溝３２ａ（３２ｂ〜３２ｆ）の傾斜角度θ１と前記第２案内溝３８ａ（３８ｂ〜３８ｆ）の傾斜角度θ２とは同一であるとよく（θ１＝θ２）、前記傾斜角度θ１を、０＜θ１＜９０度の範囲に設定し、より一層好適には前記傾斜角度θ１が、３５＜θ１＜４５度の範囲に設定されるとよい。さらに、前記傾斜角度θ２を、０＜θ２＜９０度の範囲に設定し、より一層好適には前記傾斜角度θ２が、３５＜θ２＜４５度の範囲に設定されるとよい。

なお、前記第１案内溝３２ａ〜３２ｆの長軸Ｌ１と前記第２案内溝３８ａ〜３８ｆの長軸Ｌ２との交差角度θを大きく設定し過ぎると、リテーナ１６の保持窓１８の長軸方向の寸法が大きくなり、前記リテーナ１６の外径寸法の増大に伴って入力軸側部材１２及び出力軸側部材１４の外径寸法も大きくなって等速ジョイント１０全体の外径寸法が増大する。

図１、図２及び図１０に示されるように、複数（本実施の形態では、６個）のトルク伝達部材２０は、それぞれ、外周部が前記リテーナ１６の保持窓１８に係合する環状円板部２１と、前記環状円板部２１の表裏の中心に同軸状に設けられた円柱状の第１軸体２３ａ及び第２軸体２３ｂと、前記第１軸体２３ａ及び第２軸体２３ｂの周壁をそれぞれ囲繞する複数のニードルベアリング（ベアリング）２５と、前記ニードルベアリング２５の転動作用下に前記第１軸体２３ａ及び第２軸体２３ｂの軸心を回転中心として該第１軸体２３ａ及び第２軸体２３ｂに対して回転自在に装着され同一外径からなる第１リング体２７ａ及び第２リング体２７ｂとを有する。

前記環状円板部２１の軸芯を中心とする外径Ａは、図１０に示されるように、第１リング体２７ａ及び第２リング体２７ｂの軸芯を中心とする外径（最大外径）Ｂよりも大きく設定されることにより（Ａ＞Ｂ）、入力軸側部材１２と出力軸側部材１４とが偏位（偏芯）して相反する方向の荷重がそれぞれ付与された場合であっても前記トルク伝達部材２０が傾動することを好適に阻止することができる。

なお、前記第１軸体２３ａ及び第２軸体２３ｂの外周面と前記第１リング体２７ａ及び第２リング体２７ｂの内周面との間には、複数のニードルベアリング２５の転動動作を円滑に保持する図示しない潤滑油が設けられるとよい。また、前記ニードルベアリング２５は、リテーナ１６に対して非接触状態に設けられる。

この場合、前記トルク伝達部材２０の第１リング体２７ａ及び／又は第２リング体２７ｂは、第１案内溝３２ａ〜３２ｆの側壁３５ａ、３５ｂ及び／又は第２案内溝３８ａ〜３８ｆの側壁４１ａ、４１ｂに対して転がり接触すると共に、前記第１リング体２７ａと第２リング体２７ｂとは、ニードルベアリング２５の転動作用下に、それぞれ同一方向又は反対方向に回転可能に設けられる。なお、前記第１リング体２７ａ及び第２リング体２７ｂの端面とその側周壁との境界である稜線部位は、面取りされて断面Ｒ状に形成される（図２参照）。

すなわち、トルク伝達部材２０の環状円板部２１は前記リテーナ１６の保持窓１８に沿って変位自在に保持されると共に、トルク伝達部材２０の第１軸体２３ａ及び第２軸体２３ｂに対してニードルベアリング２５を介して装着された第１リング体２７ａ及び／又は第２リング体２７ｂが入力軸側部材１２の第１案内溝３２ａ〜３２ｆの側壁３５ａ、３５ｂ及び／又は出力軸側部材１４の第２案内溝３８ａ〜３８ｆの側壁４１ａ、４１ｂとそれぞれ転がり接触して変位可能に配設される。なお、前記複数のトルク伝達部材２０は、例えば、金属製材料によって形成され、回転トルク伝達機能を営むものである。

このトルク伝達部材２０は、図示しない第１軸及び入力軸側部材１２からの回転トルクを出力軸側部材１４を介して図示しない第２軸に伝達すると共に、第１案内溝３２ａ〜３２ｆ及び／又は第２案内溝３８ａ〜３８ｆに沿って変位することにより、入力軸側部材１２と出力軸側部材１４との間の径方向（軸方向と直交する方向）の相対的変位（図示しない第１軸の軸芯と第２軸の軸芯との軸ずれ）を可能とするものである。

また、前記トルク伝達部材２０の個数は、６個に限定されるものではなく、図１８の変形例に係る等速ジョイント１０ａに示されるように、最小限、３個のトルク伝達部材２０があればよい。なお、前記等速ジョイント１０ａでは、３個のトルク伝達部材２０の個数に対応して第１案内溝３２ａ〜３２ｃ、第２案内溝３８ａ〜３８ｃ及びリテーナ１６の保持窓１８の個数も前記トルク伝達部材２０の個数に対応して形成される。

本実施の形態に係る等速ジョイント１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作並びに作用効果について説明する。

図示しない第１軸が回転すると、その回転トルクは入力軸側部材１２から各トルク伝達部材２０を介して出力軸側部材１４に伝達され、図示しない第２軸が前記第１軸と等速性を保持しながら所定方向に回転する。

図６は、第１軸の軸心と第２軸の軸心がそれぞれ一致し、前記第１軸の軸心と第２軸の軸心との偏位量が零の状態を示している。すなわち、図６において、入力軸側部材１２の回転中心Ｏ１と、出力軸側部材１４の回転中心Ｏ２と、リテーナ１６の回転中心Ｏ３とがそれぞれ点Ｏにおいて一致した状態にある。

一方、図７は、第１軸の軸心と第２軸の軸心とが水平方向に沿って相互に反対方向に偏位した状態を示したものであり、入力軸側部材（第１軸）１２の回転中心Ｏ１と出力軸側部材（第２軸）１４の回転中心Ｏ２との水平方向に沿った離間距離Ｒが第１軸及び第２軸の偏位量（軸ずれ量）となる。なお、図６及び図７は、図１の矢印Ｚ方向からリテーナ１６及び出力軸側部材１４を正面からみたものであり、入力軸側部材１２の第１案内溝３２ａ〜３２ｆが二点鎖線によって仮想線として描出されている。

第１軸と第２軸との軸心がそれぞれ偏位して不一致の場合には、リテーナ１６の保持窓１８によって複数のトルク伝達部材２０が保持された状態を維持しながら、前記複数のトルク伝達部材２０が相互に交差する第１案内溝３２ａ〜３２ｆ及び第２案内溝３８ａ〜３８ｆに沿って変位することにより、前記軸心の偏位（軸ずれ）が許容される。

従って、本実施の形態では、リテーナ１６の保持窓１８に保持された状態において、第１案内溝３２ａ〜３２ｆと第２案内溝３８ａ〜３８ｆとの間でトルク伝達部材２０が変位しながら回転駆動力が入力軸側部材１２から出力軸側部材１４へと伝達されるが、前記第１案内溝３２ａ〜３２ｆの側壁３５ａ、３５ｂ及び／又は第２案内溝３８ａ〜３８ｆの側壁４１ａ、４１ｂに対して第１リング体２７ａ及び／又は第２リング体２７ｂが転がり接触した状態でトルク伝達部材２０を前記第１案内溝３２ａ〜３２ｆ及び／又は第２案内溝３８ａ〜３８ｆに沿って変位させることができるため、摩擦抵抗が低減し摩擦損失を減少させることができる。

換言すると、従来技術ではフレキシブルカップリング（直動ガイド）を構成するガイド部材とガイドレールとの滑り接触によってスライド抵抗が大きいのに対し、本実施の形態ではトルク伝達部材２０の第１軸体２３ａ及び第２軸体２３ｂにニードルベアリング２５を介してそれぞれ軸支された第１リング体２７ａ及び第２リング体２７ｂの転がり接触による転がり摩擦であるため従来技術と比較して摩擦抵抗を減少させることができる。この結果、本実施の形態では、従来技術と比較してトルク伝達面の面圧が抑制され、トルク伝達部材２０に対する負荷を減少させることにより、円滑に回転トルクを伝達する等速ジョイント１０を得ることができる。

ここで、図示しない第１軸と第２軸とが軸ずれした状態において、入力軸側部材１２、出力軸側部材１４及びリテーナ１６が一体的に矢印Ａ方向に回転した場合のトルク伝達部材２０と第１案内溝３２ａ、第２案内溝３８ａ及び保持窓１８との位置関係について、図８及び図９に基づいて詳細に説明する。

図８及び図９は、他の５つのトルク伝達部材２０を省略して、１つのトルク伝達部材２０に係合する単一の保持窓１８と、前記１つのトルク伝達部材２０が摺動する単一の第１案内溝３２ａ及び第２案内溝３８ａとの位置関係に着目して、便宜上、示したものである。すなわち、入力軸側部材１２及び出力軸側部材１４が矢印Ａ方向に１回転する状態を（１）〜（１２）の順序に分割し、奇数番目の状態のみを図８にその全体として環状的（並列的）に配置し、偶数番目の状態のみを図９にその全体して環状的（並列的）に配置したものである。

なお、図８及び図９において、入力軸側部材１２及び第１案内溝３２ａをそれぞれ二点鎖線で示し、出力軸側部材１４及び第２案内溝３８ａをそれぞれ破線で示し、リテーナ１６、トルク伝達部材２０及び保持窓１８をそれぞれ実線で示している。

この場合、入力軸側部材１２は、偏位した回転中心Ｏ１を中心として自転し、出力軸側部材１４は、偏位した回転中心Ｏ２を中心として自転し、リテーナ１６は、偏位した回転中心Ｏ３を中心としてそれぞれ自転するものとする。前記回転中心Ｏ１と前記回転中心Ｏ２と前記回転中心Ｏ３とを結ぶことにより、三角形が形成される。

なお、以下の説明では、略楕円形状に形成された第１案内溝３２ａ及び第２案内溝３８ａのそれぞれ回転中心Ｏ１、Ｏ２に近接する内側を「長軸方向に沿った一端部」とし、前記とは反対方向の外周縁部側を「長軸方向に沿った他端部」としている。また、リテーナ１６に形成された保持窓１８の楕円形状では、回転方向側の端部を「長軸方向に沿った一端部」とし、前記回転方向と反対側の端部を「長軸方向に沿った他端部」としている。

先ず、図８の（１）の状態では、トルク伝達部材２０がリテーナ１６の楕円形状の保持窓１８の中央部に位置し、この図８の（１）の状態から所定角度回転すると図９の（２）の状態となり、前記トルク伝達部材２０は、第１案内溝３２ａの長軸方向に沿った他端部（外周縁部側）に保持されたまま、第２案内溝３８ａの長軸方向に沿った一端部側（外周縁部と反対側）に沿って僅かに変位すると共に、楕円形状の保持窓１８の中央部から長軸方向の一端部に向かって僅かに変位する。

前記図９の（２）の状態から所定角度回転すると図８の（３）の状態となり、前記トルク伝達部材２０は、第１案内溝３２ａの長軸方向に沿った他端部（外周縁部側）に保持されたまま、第２案内溝３８ａの長軸方向に沿った一端部に向かってさらに変位すると共に、楕円形状の保持窓１８の長軸側の一端部に到達する。

前記図８の（３）の状態から所定角度回転すると図９の（４）の状態となり、前記トルク伝達部材２０は、楕円形状の保持窓１８の長軸方向の一端部に保持されたまま、第１案内溝３２ａの長軸方向に沿った一端部に向かって僅かに変位すると共に、第２案内溝３８ａの長軸方向に沿った一端部に向かってさらに変位する。

前記図９の（４）の状態から所定角度回転すると図８の（５）の状態となり、前記トルク伝達部材２０は、楕円形状の保持窓１８の長軸方向の一端部に保持されたまま、第１案内溝３２ａの長軸方向に沿った一端部に向かってさらに変位すると共に、第２案内溝３８ａの長軸方向に沿った一端部に到達する。

前記図８の（５）の状態から所定角度回転すると図９の（６）の状態となり、前記トルク伝達部材２０は、第２案内溝３８ａの長軸方向の一端部に保持されたまま、第１案内溝３２ａの長軸方向に沿った一端部に向かって僅かに変位すると共に、保持窓１８の長軸方向の一端部から反対方向（一端部から離間する方向）に向かって僅かに変位する。

前記図９の（６）の状態から所定角度回転すると図８の（７）の状態となり、前記トルク伝達部材２０は、第２案内溝３８ａの長軸方向の一端部に保持されたまま、第１案内溝３２ａの長軸方向の一端部まで変位すると共に、楕円形状に形成された保持窓１８の中央部まで変位する。

前記図８の（７）の状態から所定角度回転すると図９の（８）の状態となり、前記トルク伝達部材２０は、第１案内溝３２ａの長軸方向の一端部に保持されたまま、第２案内溝３８ａに沿って外周縁部側に向かって僅かに変位すると共に、楕円形状に形成された保持窓１８の中央部から長軸方向の他端部に向かって変位する。

前記図９の（８）の状態から所定角度回転すると図８の（９）の状態となり、前記トルク伝達部材２０は、第１案内溝３２ａの長軸方向の一端部に保持されたまま、第２案内溝３８ａに沿って外周縁部側に向かってさらに変位すると共に、楕円形状に形成された保持窓１８の長軸方向の他端部に到達する。

前記図８の（９）の状態から所定角度回転すると図９の（１０）の状態となり、前記トルク伝達部材２０は、楕円形状に形成された保持窓１８の長軸方向の他端部に保持されたまま、第１案内溝３２ａの長軸方向の一端部から離間して反対側の方向に僅かに変位すると共に、第２案内溝３８ａに沿って外周縁部側に向かってさらに変位する。

前記図９の（１０）の状態から所定角度回転すると図８の（１１）の状態となり、前記トルク伝達部材２０は、楕円形状に形成された保持窓１８の長軸方向の他端部に保持されたまま、第１案内溝３２ａの一端部からさらに離間する外周縁部側に向かって僅かに変位すると共に、第２案内溝３８ａの長軸方向に沿った他端部（外周縁部側）に到達する。

前記図８の（１１）の状態から所定角度回転すると図９の（１２）の状態となり、前記トルク伝達部材２０は、第２案内溝３８ａの長軸方向に沿った他端部（外周縁部側）に保持されたまま、第１案内溝３２ａの長軸方向に沿った他端部である外周縁部側に向かって僅かに変位すると共に、楕円形状に形成された保持窓１８の他端部から離間する方向に僅かに変位する。

前記図９の（１２）の状態から所定角度回転すると初めの図８の（１）の状態に復帰し、前記トルク伝達部材２０は、第２案内溝３８ａの長軸方向に沿った他端部（外周縁部側）に保持されたまま、第１案内溝３２ａの長軸方向に沿った他端部（外周縁部側）に到達すると共に、楕円形状に形成された保持窓１８の中央部の位置まで変位する。以下、（１）〜（１２）の状態が無限循環する。

従って、図８及び図９の（１）〜（１２）の状態に示されるように、リテーナ１６の楕円形状の保持窓１８に保持されたトルク伝達部材２０と、前記トルク伝達部材２０の第１リング体２７ａ及び第２リング体２７ｂが転がり接触する第１案内溝３２ａ及び第２案内溝３８ａとの共働作用に基づき第１軸と第２軸の軸ずれが許容された状態で入力軸側部材１２及び出力軸側部材１４が一体的に回転して回転トルクが入力側から出力側へと円滑に伝達される。

このように、入力軸側部材１２に連結された図示しない第１軸と出力軸側部材１４に連結された第２軸との等速性を保持しつつ、第１軸及び第２軸の軸心のずれが好適に許容される。

ところで、入力軸側部材１２の軸芯（回転中心Ｏ１）と出力軸側部材１４の軸芯（回転中心Ｏ２）とが偏芯した際、図１１に示されるように、トルク伝達部材２０の軸線方向に沿った一端部及び他端部にそれぞれ相反する方向の荷重、例えば、トルク伝達部材２０に対して矢印Ｘ１方向及び矢印Ｘ２方向の荷重が付与され、図１１中の一点鎖線で示されるようにトルク伝達部材２０を傾動させようとする力が発生する場合がある。

しかしながら、本実施の形態では、トルク伝達部材２０を構成する環状円板部２１の外径Ａが、第１リング体２７ａ及び第２リング体２７ｂの外径Ｂよりも大きく設定されており（Ａ＞Ｂ）、トルク伝達部材２０の軸線方向に沿った一端部及び他端部にそれぞれ相反する方向の荷重が付与された場合であっても、前記環状円板部２１がリテーナ１６の保持窓１８と係合して前記トルク伝達部材２０が前記保持窓１８の内壁によって保持されることにより、該トルク伝達部材２０を傾動させようとする力に打ち勝って前記トルク伝達部材２０が傾動することを好適に阻止することができる。

なお、本実施の形態では、トルク伝達部材２０を構成する環状円板部２１の外径Ａが、第１リング体２７ａ及び第２リング体２７ｂの外径Ｂよりも大きく設定された場合（Ａ＞Ｂ）をその一例として説明しているが、これに限定されるものではない。

例えば、図１２に示されるように、第１変形例に係るトルク伝達部材２０ａでは、環状円板部２１ａの外径Ａが、第１リング体２７ａ及び第２リング体２７ｂの外径（最大外径）Ｂよりも小さく設定されている（Ａ＜Ｂ）。前記環状円板部２１ａが係合するリテーナ１６の保持窓１８の形状も該環状円板部２１ａの外径に対応して設定される。

この場合、前記と同様に、トルク伝達部材２０ａの軸線方向に沿った一端部及び他端部にそれぞれ相反する方向の荷重（Ｘ１、Ｘ２）が付与された場合であっても、前記環状円板部２１ａがリテーナ１６の保持窓１８と係合して前記トルク伝達部材２０が前記保持窓１８の内壁によって保持されることにより該トルク伝達部材２０ａを傾動させようとする力に打ち勝って前記トルク伝達部材２０ａが傾動することを好適に阻止することができる。

また、図１３に示されるように、第２変形例に係るトルク伝達部材２０ｂでは、環状円板部２１の外径Ａを、第１リング体２７ａ及び第２リング体２７ｂの最大外径Ｂよりも大きく設定し（Ａ＞Ｂ）、且つ第１リング体２７ａ及び第２リング体２７ｂの軸線と略平行な外周面を、所定の曲率半径からなり軸線方向に沿って断面円弧状に延在するＲ面５０として設定するとよい。

前記第１リング体２７ａ及び第２リング体２７ｂの外周面を断面円弧状からなるＲ面５０とすることにより、第１案内溝３２ａ〜３２ｆ及び第２案内溝３８ａ〜３８ｆとそれぞれ係合する前記第１リング体２７ａ及び第２リング体２７ｂのエッジ部分に対する面圧を抑制して前記エッジ部分に付与される荷重（エッジロード）を減少させることができる。

さらに、図１４に示されるように、第３変形例に係るトルク伝達部材２０ｃでは、環状円板部２１の外径Ａを、第１リング体２７ａ及び第２リング体２７ｂの最大外径Ｂよりも大きく設定し（Ａ＞Ｂ）、且つ第１リング体２７ａ及び第２リング体２７ｂの外周面を軸線方向に沿った端部側に向かって徐々に縮径するテーパ面５２に設定するとよい。

第１リング体２７ａ又は第２リング体２７ｂの外周面に形成されたテーパ面５２と第１案内溝３２ａ〜３２ｆ又は第２案内溝３８ａ〜３８ｆの壁面とがそれぞれ係合することにより、前記第１リング体２７ａ又は第２リング体２７ｂに対して直線状ではなく円弧状に転がる力が付与され、前記第１リング体２７ａ及び第２リング体２７ｂのエッジ部分に対する面圧を抑制して前記エッジ部分に付与される荷重（エッジロード）を減少させることができる。

さらにまた、図１５に示されるように、第４変形例に係るトルク伝達部材２０ｄでは、環状円板部２１ａの外径Ａを第１リング体２７ａ及び第２リング体２７ｂの最大外径Ｂよりも小さく設定し（Ａ＜Ｂ）、且つ第１リング体２７ａ及び第２リング体２７ｂの外周面を所定の曲率半径からなる断面円弧状のＲ面５０として設定するとよい。なお、前記Ｒ面５０の作用効果は、前記と同様である。

またさらに、図１６に示されるように、第５変形例に係るトルク伝達部材２０ｅでは、環状円板部２１ａの外径Ａを第１リング体２７ａ及び第２リング体２７ｂの最大外径Ｂよりも小さく設定し（Ａ＜Ｂ）、且つ第１リング体２７ａ及び第２リング体２７ｂの外周面を軸線方向に沿った端部側に向かって徐々に縮径するテーパ面５２に設定するとよい。なお、前記テーパ面５２の作用効果は、前記と同様である。

次に、本実施の形態に係る等速ジョイント１０の等速性について、図１７に基づいて説明する。

図１７において、トルク伝達部材２０の中心点Ｏ４とリテーナ１６の回転中心Ｏ３とを結んだ距離をａとし、前記トルク伝達部材２０の中心点Ｏ４と入力軸側部材１２の回転中心Ｏ１とを結んだ距離をＣｉｎとし、前記トルク伝達部材２０の中心点Ｏ４と出力軸側部材１４の回転中心Ｏ２とを結んだ距離をＣｏｕｔとする。なお、前記トルク伝達部材２０の中心点Ｏ４とは、円柱体からなるトルク伝達部材２０の重心を示す。

また、トルク伝達部材２０の中心点Ｏ４における入力軸側部材１２の直線速度（接線速度ベクトル）をＶｉｎとし、トルク伝達部材２０の中心点Ｏ４における出力軸側部材１４の直線速度（接線速度ベクトル）をＶｏｕｔとし、トルク伝達部材２０の中心点Ｏ４におけるリテーナ１６の直線速度（接線速度ベクトル）をＶｒｅｔとする。

さらに、入力軸側部材１２の角速度をω１（入力軸角速度）とし、出力軸側部材１４の角速度をω２（出力軸角速度）とする。

この場合、入力軸側部材１２の角速度ω１を半径（Ｃｉｎ）と直線速度（Ｖｉｎ）とに分離すると、
ω１＝Ｖｉｎ／Ｃｉｎ ・・・・・・・・・（１）
と表される。

次に、トルク伝達部材２０の中心点Ｏ４でのそれぞれの直線速度比（接線速度比）から、以下の式が導き出される。
Ｖｉｎ／Ｖｒｅｔ＝Ｃｉｎ／ａ・・・・・・・・・・（２）
Ｖｏｕｔ／Ｖｒｅｔ＝Ｃｏｕｔ／ａ・・・・・・・・（３）
そこで、前記（２）、（３）式より
Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔ＝Ｃｉｎ／Ｃｏｕｔ が成立する。この式を変形すると、
Ｖｉｎ＝（Ｃｉｎ／Ｃｏｕｔ）・Ｖｏｕｔ・・・・・（４）
となる。上記（４）式を上記（１）式に代入すると、
ω１＝（１／Ｃｉｎ）・（Ｃｉｎ／Ｃｏｕｔ）・Ｖｏｕｔ
＝Ｖｏｕｔ／Ｃｏｕｔ
＝ω２
となり、入力軸角速度ω１と出力側角速度ω２との関係がω１＝ω２となり、入力軸と出力軸との等速性が確保される。

ところで、特許文献１に開示された比較例に係るフレキシブルカップリングでは、図２０及び図２１に示されるように、入力軸側プレートの軸心（回転中心）Ｅと出力軸側プレートの軸心Ｆとが偏位し、４つの直動ガイドの交点（ガイド部材とガイドレールとの交点Ｇ１〜Ｇ４）を結ぶ円Ｈの中心Ｋとすると、前記中心Ｋの軌跡が円Ｌとなる。前記円Ｌは、軸心Ｅと軸心Ｆとを直径とする円となる。

この比較例に係るフレキシブルカップリングでは、入力軸側プレートの軸心Ｅと出力軸側プレートの軸心Ｆとが偏位した状態（軸ずれした状態）で角度αだけ矢印方向に回転した場合、前記４つの直動ガイドの交点を結ぶ円Ｈの中心Ｋ及び前記中心Ｋの軌跡である円Ｌは、入力軸側プレート及び出力軸側プレートの回転方向と逆方向に２αの角速度で回転（公転）することにより、等速性が確保される構造となっている。

従って、比較例では、軸心Ｅ及び軸心Ｆを回転中心として入力軸側プレート及び出力軸側プレートが１回転（３６０度）したとき、前記直動ガイドの交点に配置されたものは２回転（７２０度）するため、前記直動ガイドの交点に配置されたものから振動が発生するという問題がある。

これに対して、本実施の形態では、比較例のような振動の発生が阻止されるため、回転トルクを円滑に伝達することができる利点がある。

次に、本発明の他の実施の形態に係る等速ジョイント１００を図１９に示す。

この他の実施の形態に係る等速ジョイント１００では、断面Ｌ字状に屈曲する環状のカシメ部１０２を入力軸側部材１２ａに形成し、前記カシメ部１０２によって入力軸側部材１２ａを出力軸側部材１４ａと連結している点で前記実施の形態と相違している。

なお、出力軸側部材１４ａには、前記カシメ部１０２と係合する部位に環状溝が形成され、前記環状溝内に転動自在に収納された複数のボールベアリング１０４が設けられる。

その他の構成並びに作用効果は、前記実施の形態と同一であるため、その詳細な説明を省略する。

本発明の実施の形態に係る等速ジョイントの要部分解斜視図である。 図１に示す等速ジョイントの軸方向に沿った縦断面図である。 図１に示す等速ジョイントを構成する入力軸側部材の矢印Ｚ方向からみた側面図である。 図１に示す等速ジョイントを構成する出力軸側部材の矢印Ｚ方向からみた側面図である。 図１に示す等速ジョイントを構成するリテーナ及びトルク伝達部材の矢印Ｚ方向からみた側面図である。 図１に示す等速ジョイントにおいて、入力側の第１軸の軸心と出力側の第２軸の軸心とが一致した状態を示す側面図である。 図５に示す状態から第１軸の軸心と第２軸の軸心とが水平方向に沿って離間距離Ｒだけ偏位した状態を示す側面図である。 保持窓に保持されたトルク伝達部材と、第１案内溝及び第２案内溝との相対的関係を便宜的に示す動作説明図である。 保持窓に保持されたトルク伝達部材と、第１案内溝及び第２案内溝との相対的関係を便宜的に示す動作説明図である。 前記トルク伝達部材の軸線方向に沿った縦断面図である。 前記トルク伝達部材に対して相反する方向の荷重が付与された状態を示す動作説明図である。 第１変形例に係るトルク伝達部材の軸線方向に沿った縦断面図である。 第２変形例に係るトルク伝達部材の軸線方向に沿った縦断面図である。 第３変形例に係るトルク伝達部材の軸線方向に沿った縦断面図である。 第４変形例に係るトルク伝達部材の軸線方向に沿った縦断面図である。 第５変形例に係るトルク伝達部材の軸線方向に沿った縦断面図である。 図１に示す等速ジョイントの等速性の説明に供される図である。 図１に示す等速ジョイントの変形例を示す要部分解斜視図である。 本発明の他の実施の形態に係る等速ジョイントの軸方向に沿った縦断面図である。 比較例に係るフレキシブルカップリングの動作に供される図である。 図２０の部分拡大図である。 従来技術に係るフレキシブルカップリングの分解斜視図である。

符号の説明

１０、１０ａ、１００…等速ジョイント １２、１２ａ…入力軸側部材
１４、１４ａ…出力軸側部材 １６…リテーナ
１８…保持窓
２０、２０ａ〜２０ｅ…トルク伝達部材
２１、２１ａ…環状円板部 ２２…軸部
２３ａ、２３ｂ…軸体 ２４…ディスク部
２５…ニードルベアリング ２７ａ、２７ｂ…リング体
３０…孔部 ３２ａ〜３２ｆ…第１案内溝
３４…環状フランジ ３６…凹部
３８ａ〜３８ｆ…第２案内溝 ４０…ナット
４２…ワッシャ ４４…プレート
４６、１０４…ボールベアリング ５０…Ｒ面
５２…テーパ面 １０２…カシメ部

Claims (3)

1. 周方向に沿って等角度離間し直径に対して交差する長軸を有する複数の第１案内溝が側面に形成された入力軸側部材と、
   前記第１案内溝が形成された入力軸側部材の側面と対向する側面に、周方向に沿って等角度離間し前記第１案内溝の長軸と所定の交差角度で交差する長軸を有する複数の第２案内溝が形成された出力軸側部材と、
   前記第１案内溝が形成された入力軸側部材の側面と前記第２案内溝が形成された出力軸側部材の側面との間に介装され、複数の保持窓が形成されたリテーナと、
   前記リテーナの保持窓に沿って変位可能に保持されると共に、前記第１案内溝及び前記第２案内溝に沿って変位可能に配設されてトルクを伝達するトルク伝達部材と、
   を備え、
   前記トルク伝達部材は、中心に第１軸体及び第２軸体が同軸状に設けられ外周部が前記リテーナの保持窓に係合する円板部と、前記第１軸体及び第２軸体の周壁をそれぞれ囲繞する複数のベアリングと、前記円板部を間にした両側に配設され前記ベアリングの作用下に前記第１軸体及び第２軸体の軸心を回転中心として該第１軸体及び第２軸体に対して回転自在に装着される同一外径からなる第１リング体及び第２リング体とを有し、
   前記第１リング体及び前記第２リング体は、前記円板部の軸心を中心として回転可能であり、かつ、前記円板部の両側に互いに同軸状に配置され、
   前記円板部の外径は、前記第１リング体及び第２リング体の外径よりも大きく設定されるか、あるいは前記第１リング体及び第２リング体の外径よりも小さく設定されることを特徴とする等速ジョイント。
2. 請求項１記載の等速ジョイントにおいて、
   前記第１リング体及び第２リング体の外周面には、断面円弧状からなるＲ面が設けられることを特徴とする等速ジョイント。
3. 請求項１記載の等速ジョイントにおいて、
   前記第１リング体及び第２リング体の外周面には、端部側に向かって徐々に縮径するテーパ面が設けられることを特徴とする等速ジョイント。

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