(57)【要約】【課題】  トリポード部材の脚軸に外嵌されるローラ・アセンブリのリングが脚軸と相対回転しにくいため、リングの外径軌道面の同じ場所がボールと接触して摩耗が進行し継手寿命が低下するのを防止する。【解決手段】  トルク負荷時に脚軸２２の外径輪郭とリング３４の内周面とを２点以上で接触させる。さらに、ローラ３２とローラ案内面１４のアンギュラ・コンタクトの接触角を相違させる。【選択図】  図１
2006138420.tif 000002
【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を備えたトリポード型等速自在継手において、
脚軸の外径輪郭をトリポード部材の軸線と直角な外径中心線に関して非対称に形成して、トルク負荷時に、脚軸とリングを二箇所以上で接触させ、かつ、ローラとローラ案内面を二箇所でアンギュラ・コンタクトさせ、ローラ及びローラ案内面の各接触部の接触角を相違させ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】
脚軸の外径輪郭を複数の曲線で構成し、脚軸の外径輪郭の接点を含む曲線を円弧としたことを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項３】
脚軸の外径輪郭を複数の曲線で構成し、脚軸の外径輪郭の接点を含む曲線を楕円の一部で構成したことを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項４】
ローラの幅方向断面における外径輪郭を円弧とすると共に、外側継手部材の案内面の断面輪郭を略Ｖ字形状に形成し、ローラの外周面を外側継手部材の案内面を構成する各斜面と接触させたことを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項５】
ローラの内周に形成した外側軌道面と、リングの外周に形成した内側軌道面との間に、複数のボールを深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受又は自動調心玉軸受を構成するように介在させたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項６】
ローラの内周に形成した外側軌道面と、リングの外周に形成した内側軌道面との間に、複数のころをニードル軸受を構成するように介在させたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項７】
ローラの内周面及び／又はリングの外周面を潤滑性樹脂材を設けて滑り軸受を構成するようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか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、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１２に示すような型式もある。図１２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、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部分凹円筒面状のローラ案内面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を有する。脚軸２２は、円柱状に形成され、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の相互間に配設される複数個のボール３６とを有する。ローラ３２は、外周面がローラ案内面１４よりも曲率半径が小さい部分球面状で、ローラ案内面１４に対して一点接触する。リング３４は、内周面が脚軸２２よりも若干大径の円筒面状で、脚軸２２に対して一箇所で線接触する。ボール３６は、ローラ３２の内周面に形成された断面円弧状の軌道溝３２ａと、リング３４の外周面に形成された断面円弧状の軌道溝３４ａとの間に配設される。ここでは、できるだけ多くのボール３６を組込めるように、保持器のない、いわゆる総ボール状態としている。
【０００７】
図１２に示すトリポード部材２０の脚軸２２は円柱状をなし、ローラ・アセンブリ３０を構成するリング３４に若干の隙間をもって嵌合される。外側継手部材１０の軸線Ｌ1とトリポード部材２０の軸線Ｌ2に角度変位をとった状態（図４参照）で、トリポード型等速自在継手にトルクを付与すると、トリポード部材２０は、脚軸２２をトラック溝１２に沿って揺動させながら回転する。ローラ・アセンブリ３０は、脚軸２２に対する傾きが規制されているので、脚軸２２の揺動に追従してトラック溝底部１６に対する傾斜角β（図４参照）を変化させながらローラ案内面１４上を転動する。また、ローラ・アセンブリ３０は、脚軸２２に対してリング３４を隙間嵌めしてあるので、脚軸２２との軸方向相対移動が許容される。
【０００８】
図１２に示すトリポード型等速自在継手は、ローラ・アセンブリ３０を脚軸２２に沿ってスライドさせると共に、トラック溝底部１６に対するローラ・アセンブリ３０の傾斜角βを変化させながら、外側継手部材１０及びトリポード部材２０間でトルクを伝達する。特許文献１には、トルク伝達時に、ローラ・アセンブリ３０が上記のように動作するトリポード型等速自在継手が開示されている。
【０００９】
また、トリポード型等速自在継手には、脚軸２２に設けた球面部をリングの内周円筒面に接触させることで、脚軸２２に対するローラ・アセンブリ３０の首振りを可能にしたものもある（例えば特許文献２参照）。これにより、ローラ・アセンブリ３０は、脚軸２２がトラック溝１２に沿って揺動しても、トラック溝底部１６とほぼ平行な姿勢を維持しつつローラ案内面１４上を転動する。
【００１０】
特許文献３〜５には、リング３４の内周面を凸曲面状にすると共に、脚軸２２の断面を楕円形状にすることにより、脚軸２２に対するローラ・アセンブリ３０の首振り動を許容したものが開示されている。
【００１１】
トラック溝底部１６に対するローラ・アセンブリ３０の傾きは、図１３（Ａ）（Ｂ）に示すように、ローラ・アセンブリ３０とローラ案内面１４をアンギュラ・コンタクトさせることによって規制される（特許文献２の［００２６］参照）。図１３（Ａ）は、ローラ案内面１４の断面形状がゴシック・アーチ形状である場合を、同図（Ｂ）は、ローラ案内面１４の断面形状がテーパー形状である場合を示している。いずれの場合であっても、ローラ・アセンブリ３０の転動姿勢を安定させるという観点から、ローラ案内面１４の断面形状は線対称性を有し、ローラ３２とローラ案内面１４の接触角α1，α2は等しい。
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−３４６０８８
【特許文献２】特開２０００−２２７１２４
【特許文献３】特開２０００−２５７６４３
【特許文献４】特開２００１−２９５８５５
【特許文献５】特開２００２−３２３０６０
【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】
【００１３】
従来のトリポード型等速自在継手のうち、継手性能が低下したものや破損したものを分解して調べると、リング３４の内外周面のほぼ同じ部位に傷や磨耗が生じているものが多く見受けられた。
【００１４】
例えば図１２に示すトリポード型等速自在継手は、トリポード部材２０の三本の脚軸２２が円柱状をなし、この脚軸２２に軸方向相対移動し得るようにローラ・アセンブリ３０のリング３４が若干の隙間をもって外嵌される。この嵌合隙間により、脚軸２２とリング３４は、トルク伝達時に周方向の一箇所で線接触する。リング３４は、脚軸２２がトラック溝１２に沿って揺動する際に、脚軸２２との摩擦により回転力が付与される。この回転力は、トルクの大きさや、外側継手部材１０とトリポード部材２０の角度変位などによって変化するが、トルク一定でかつ両部材１０，２０の角度変位が一定である条件下では、サインカーブを描くように変化する。この条件下において、リング３４は、脚軸２２がトラック溝１２に沿って一方側へ移動するときに、脚軸回りの一方側へ回転しても、脚軸２２が他方側へ移動するときに逆回転して元に戻る。自動車や産業機械などの高トルクを伝達する用途の場合、トルクが大きいために、回転力が小さくなり、リング３４の振幅は極めて小さくなる。このため、リング３４は、内周面のほぼ同じ部位で脚軸２２と接触し、かかる部位に集中荷重が負荷されて傷が付く。特に、特許文献２乃至５に示されるトリポード型等速自在継手の場合は、脚軸２２とリング３４が一点接触するために、集中荷重が大きくなる。
【００１５】
また、リング３４は、外周面のほぼ同じ部位が磨耗する傾向にある。ボール３６を具備しない場合、リング３４は、外周面のほぼ同じ場所でローラ３２と接触し、この接触部がローラ３２の回転により磨耗する。ボール３６を具備する場合、ローラ・アセンブリ３０の内部潤滑性が高く、ボール３６が転動してもリング３４の周方向にほとんど移動しないので、リング３４は、外周面のほぼ同じ部位でボール３６と接触し、この接触部がボール３６の転動により磨耗する。
【００１６】
このように、従来のトリポード型等速自在継手は、リング３４の内周面のほぼ同じ部位に集中荷重が負荷されて傷が付き、リング３４の外周面のほぼ同じ部位で磨耗が促進されるために、継手性能が低下しやすく、場合によってはリング３４が圧壊して寿命を招くおそれがある。
【００１７】
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、リング内周面の集中荷重やリング外周面の磨耗を抑制し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】
【００１８】
本発明に係るトリポード型等速自在継手は、脚軸の外径輪郭をトリポード部材の軸線と直角な外径中心線に関して非対称に形成して、トルク負荷時に、脚軸とリングを二箇所以上で接触させ、かつ、ローラとローラ案内面を二箇所でアンギュラ・コンタクトさせ、ローラ及びローラ案内面の各接触部の接触角を相違させたことを特徴としている。
【００１９】
トルク伝達時に当接する脚軸とリングの接触箇所を、従来の一箇所から複数箇所に増やすと、脚軸とリングは、上記外径中心線の両側で少なくとも一箇所ずつ接触する。脚軸とリングの各接触部には、リング半径方向に接触力が作用し、リング接線方向にリングを脚軸回りに回転させる回転力が作用する。これら接触力と回転力は、トルクの大きさや、外側継手部材及びトリポード部材間の角度変位によって変化するが、ここでは、トルク及び角度変位を一定とした条件下でのリングの挙動について説明する。
【００２０】
脚軸とリングの各接触部に発生する回転力は、従来と同様に、脚軸がトラック溝の長手方向一方側へ移動するときと、他方側へ移動するときで逆向きに作用する。しかし、脚軸の外径輪郭を上記外径中心線に関して非対称に形成することで、脚軸の揺動方向によって回転力の振幅を相違させることが可能になる。回転力の振幅が脚軸の揺動方向によって相違すると、脚軸がトラック溝の一方側へ移動したときのリングの回転角と、脚軸が他方側へ移動したときのリングの回転角は相違する。これにより、リングは、脚軸がトラック溝に沿ってワンストロークする度に、脚軸回りの一方側に回転していく。
【００２１】
一方、ローラの外周面は、部分球面状又は部分輪環面状をなす。部分球面は球面中心がローラの中心と一致する。部分輪環面は、ローラの中心からローラ半径方向にオフセットした位置を中心とする円がローラの回転軸回りに回転してなる輪環（トーラス）の外周面の一部又は全部である。ローラ案内面の断面輪郭は、略Ｖ字形状（例えばゴシック・アーチ状又はテーパー状など）をなし、ローラ外周面に対して二箇所でアンギュラ・コンタクトする。ローラ案内面の断面略Ｖ字形状を非対称的に形成すると、ローラとローラ案内面の各接触部における接触角が相違する。接触角が相違していると、ローラの幅方向中心線から各接触部までの距離も相違する。
【００２２】
ローラは、脚軸の揺動に伴ってトラック溝底部に対する傾斜角が変化する。ローラの傾斜角が変化するのに伴って、ローラとローラ案内面の各接触部は、ローラ案内面上をローラ案内面のほぼ長手方向に移動するのに対し、ローラ外周面上ではローラの傾動軸回りに移動する。ローラがトラック溝底部に対して傾斜したとき、ローラとローラ案内面の各接触部は、上記外径中心線から互いにローラ周方向逆向きにオフセットされる。このオフセット距離は、ローラの傾斜角によって変化する。
【００２３】
ローラとローラ案内面の各接触部は、接触角が互いに等しい場合、上記外径中心線からほぼ対称的にオフセットされるのに対し、接触角が相違する場合は、上記外径中心線から非対称的にオフセットされる。ローラ外周面には、各接触部の法線方向に接触力が負荷される。この接触力は、ローラ半径方向成分とローラ幅方向成分に分けられ、ローラ半径方向成分がローラ及びリングを介して脚軸に伝達される。ローラとローラ案内面の各接触部の接触角を相違させて、各接触部を上記外径中心線から非対称的にオフセットさせると、上記接触力のローラ半径方向成分が上記外径中心線に関して非対称的に作用する。これにより、ローラ案内面からローラ及びリングを介して脚軸に伝達される力は、脚軸とリングの接触部のうち上記外径中心線よりも脚軸の揺動方向前側に位置する接触部と、後側に位置する接触部で非対称的に負荷され、リング接線方向に作用する回転力を増幅させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、脚軸とリングおよびローラとローラ案内面を上記の如く接触させたので、脚軸とリングの相対的な一方向回転を助長させることができる。このようにリングを脚軸回りに回転させることで、リング内周面の集中荷重や、リング外周面の磨耗の問題が緩和され、トリポード型等速自在継手の寿命を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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１６はトラック溝底部、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３４はリング、符号３６はボールである。また、図１において、符号３８は保持器である。保持器３８は、ボール３６を軸受周方向に等間隔を隔てて保持するためのである。保持器３８を設けると、リング３４の軌道溝３４ａとボール３６の接触箇所が減るので、ボール３６を総玉状態で配設する場合（特許文献２〜５参照）に比べて、リング３４とボール３６の接触部に負荷される荷重が大きくなる反面、ボール３６どうしの干渉が抑制され、ローラ３２の回転特性が向上するというメリットがある。
【００２６】
図２は、図１のＡ−Ａ線断面図で、脚軸２２とリング３４の嵌合構造の一例を示すものである。なお、図２は、３つの脚軸２２のひとつに対するリング３４の嵌合構造を示すものであるが、他の２つの脚軸２２に対するリング３４の嵌合構造も図２と同様である。
【００２７】
脚軸２２の外径輪郭は、トリポード部材２０の軸線Ｌ2（図１参照）と直角な外径中心線（以下、Ｘ軸という。）に関して非対称に形成し、内径円筒形状のリング３４に対して、トルク伝達時に二箇所で接触するように構成してある。図２では、脚軸２２の外径がリング３４の内径に４箇所で当接した状態を示すが、実際は脚軸２２の外径がリング３４の内径にすきま嵌めされるので、トルク伝達時に、脚軸２２の外径はトリポード部材２０の軸線Ｌ2と平行な外径中心線（以下、Ｙ軸という。）よりも一方側の二箇所でリング３４と当接することになる。
【００２８】
図２では脚軸２２の外径輪郭を４つ（偶数個）の円弧Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4で構成してある。脚軸２２の外径輪郭は、Ｘ軸に関して非対称であるのに対し、Ｙ軸に関しては対称である。４つの円弧Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4の中心は、各象限内に一つずつ存在する。Ｘ軸非対称形であるから、円弧Ｒ1，Ｒ2の中心はＸ軸に関して非対称な位置にある。ここでは、さらに、円弧Ｒ1，Ｒ2の接触角を相違させてある（θ1≠θ2，θ3≠θ4）。円弧Ｒ1，Ｒ2，の接触角の和がπｎ／２（ｎは整数）ではないとき、円弧Ｒ1，Ｒ2の半径は相違する。円弧Ｒ1，Ｒ2，の接触角の和がπｎ／２（ｎは整数）であるときは、円弧Ｒ1，Ｒ2の半径が等しい場合もあり得る。Ｙ軸対称性を有するので、円弧Ｒ3，Ｒ4についても円弧Ｒ1，Ｒ2と同様のことが成り立つ。
【００２９】
トリポード型等速自在継手にトルクを付与すると、外側継手部材１０の互いに向かい合う一対のローラ案内面１４の一方と脚軸２２との間でトルクが伝達される。すなわち、トルクは、図２のＸ軸方向に伝達される。ここでは、便宜上、図２のＸ軸正方向のトルクとする。脚軸２２とリング３４は、トルク伝達時に、Ｘ軸の両側で一箇所ずつ接触する。脚軸２２とリング３４の各接触部Ｔ1，Ｔ2には、リング半径方向に接触力が作用し、リング接線方向にリング３４を脚軸回りに回転させる回転力が作用する。円弧Ｒ1とリング３４の接触部Ｔ1と、円弧Ｒ2とリング３４の接触部Ｔ2では、回転力がリング周方向逆向きに作用する。
【００３０】
一方、トリポード部材２０の脚軸２２は、トルク伝達時に、トラック溝１２の長手方向（Ｙ軸方向）に揺動する。脚軸２２の揺動により脚軸２２とリング３４の各接触部Ｔ1，Ｔ2では、接触力と回転力が変化する。脚軸２２がＹ軸方向正側に向かって移動するとき、円弧Ｒ1とリング３４の接触部Ｔ1では接触力と回転力が増大し、円弧Ｒ2とリング３４の接触部Ｔ2では接触力と回転力が減少する。逆に、脚軸２２がＹ軸方向負側に向かって移動するとき、円弧Ｒ1とリング３４の接触部Ｔ1では接触力と回転力が減少し、円弧Ｒ2とリング３４の接触部Ｔ1では接触力と回転力が増大する。円弧Ｒ1と円弧Ｒ2の接触角θ1，θ2が相違しているので、各接触部Ｔ1，Ｔ2では接触力と回転力の増減量も相違する。この結果、脚軸２２の揺動方向が変わると、リング３４に作用する回転力の大きさが相違し、脚軸２２がＹ軸方向正側へ移動したときのリング３４の回転角と、脚軸２２がＹ軸方向負側へ移動したときのリング３４の回転角が相違する。これにより、リング３４は、脚軸２２がＹ軸方向に沿ってワンストロークする度に、脚軸２２の回りを一方側に回転していく。
【００３１】
なお、トリポード型等速自在継手にＸ軸負方向のトルクを付与した場合、脚軸２２の外径輪郭をＹ軸対称形にしてあるので、円弧Ｒ3，Ｒ4とリング３４の接触関係は、上述の円弧Ｒ1，Ｒ2とリング３４の接触関係と同じである。
【００３２】
図３は、図１のＢ部におけるローラ３２とローラ案内面１４の接触状態の一例を示す拡大図である。なお、図３は、図１における３つのローラ３２のひとつとローラ案内面１４の接触状態を示すものであるが、他の２つのローラ３２とローラ案内面１４の接触状態も図３と同様である。
【００３３】
図３では、ローラ３２の外周面を部分球面状とし、ローラ案内面１４の断面輪郭を略Ｖ字形状としている。ローラ３２の外周球面は、球面中心をローラの中心Ｏと一致させてある。ローラ案内面１４の断面輪郭は、ローラ３２の外周球面よりも曲率半径の大きい２つの円弧Ｒ5，Ｒ6からなるゴシック・アーチ状とされる。円弧Ｒ5，Ｒ6は、ローラ案内面１４の両斜面の断面である。符号Ｏ5，Ｏ6は、それぞれ円弧Ｒ5，Ｒ6の中心である。ローラ３２は、ローラ案内面１４の両斜面、即ち各円弧Ｒ5，Ｒ6と接触している。各円弧Ｒ5，Ｒ6とローラ３２の接触角α1，α2は相違している。各円弧Ｒ5，Ｒ6とローラ３２の接触角α1，α2を相違させると、ローラ３２の幅方向中心線Ｌ3から各円弧Ｒ5，Ｒ6とローラ３２の接触部までの距離が相違する（ｄ5≠ｄ6）。各円弧Ｒ5，Ｒ6は、半径が同じであっても相違していてもよい。円弧Ｒ5，Ｒ6の半径を同じにすると、図示の如く、円弧Ｒ5，Ｒ6の交点Ｃがローラ３２の幅方向中心線Ｌ3から一方側へオフセットされる。円弧Ｒ5，Ｒ6の半径を相違させた場合、円弧Ｒ5，Ｒ6の交点Ｃをローラ３２の幅方向中心線Ｌ3上にとることも可能である。いずれにしても、ローラ案内面１４の断面輪郭は、ローラ３２の幅方向中心線Ｌ3に関して非対称である。
【００３４】
トリポード型等速自在継手は、図４に示すように、外側継手部材の軸線Ｌ1とトリポード部材の軸線Ｌ2に角度変位をとった状態で二軸間のトルク伝達に供される。この状態でトルクを付与すると、脚軸（Ｚ軸）は、トラック溝１２に沿って揺動する。ローラ・アセンブリ３０は、図２のようにリング３４を脚軸２２に外嵌してあるので、脚軸（Ｚ軸）の揺動に随伴してトラック溝底部１６に対する傾斜角βを変化させながらローラ案内面１４上を転動する。傾斜角βは、図４のＸ軸回りの回転角である。なお、図４におけるＸ軸は、トリポード部材２０の軸線Ｌ2と直角な外径中心線のうちローラの中心を通るローラ３２の傾動軸になっている。
【００３５】
図４の一点鎖線で示すローラ・アセンブリ３０は、脚軸（Ｚ軸）が外側継手部材の軸線Ｌ1とトリポード部材の軸線Ｌ2を含む平面の法線方向を向いたときの状態で、トラック溝底部１６とほぼ平行になっている。ローラ・アセンブリ３０と脚軸（Ｚ軸）は軸方向相対移動が許容されているので、脚軸（Ｚ軸）の揺動に随伴してローラ・アセンブリ３０が傾いても、ローラ・アセンブリ３０の中心はトラック溝底部１６とほぼ平行に移動する。
【００３６】
図４の一点鎖線で示す状態のとき、即ち傾斜角βがゼロのとき、ローラ３２とローラ案内面１４の各接触部Ｔ5，Ｔ6は、ＺＸ平面上に位置する。図４の実線で示すようにローラ・アセンブリ３０がトラック溝底部１６に対して傾いたとき、ローラ３２とローラ案内面１４の各接触部Ｔ5，Ｔ6は、ローラ案内面１４上ではトラック溝底部１６と平行に移動するが、ローラ３２の外周面上ではＸ軸周りに移動する。このため、図４の実線で示すようにローラ・アセンブリ３０がトラック溝底部１６に対して傾いたとき、ローラ３２とローラ案内面１４の各接触部Ｔ5，Ｔ6は、ＺＸ平面から互いに逆向きにオフセットされる。ＺＸ平面から各接触部Ｔ5，Ｔ6までのオフセット距離は相違する。
【００３７】
理解を容易にするために、図２には、ローラ３２とローラ案内面１４の各接触部Ｔ5，Ｔ6の軌跡をＸＹ平面上に概略で投影してある。各接触部Ｔ5，Ｔ6の軌跡は、図２のＸＹ平面上では、Ｙ軸とほぼ平行でかつＸ軸に関してほぼ対称的な線分になっている。実際の軌跡は、ローラ３２の外周面が部分球面状であるため、略円弧状になる。各接触部Ｔ5，Ｔ6の軌跡は、実際の軌跡の半径（即ち図３における中心線Ｌ3からの距離ｄ5，ｄ6）が互いに等しければＸＹ平面上で重なり合うが、この実施形態では、実際の軌跡の半径が相違するので、図示の如くＸ軸方向に離間している。また、実際の軌跡の半径が互いに等しければ、各接触部Ｔ5，Ｔ6の振幅（軌跡の長さ）もほぼ等しくなるが、この実施形態では、実際の軌跡の半径が相違するので、図示の如く各接触部Ｔ5，Ｔ6の振幅も相違している。
【００３８】
各接触部Ｔ5，Ｔ6は、ローラ３２の傾斜角βが変化するのに伴って図２の軌跡上を往復移動する。各接触部Ｔ5，Ｔ6の移動方向は逆向きである。各接触部Ｔ5，Ｔ6には、法線方向に接触力が作用する。この接触力は、ローラ半径方向成分とローラ幅方向成分に分けられ、ローラ半径方向成分がローラ案内面１４からローラ３２、ボール３６及びリング３４を介して脚軸２２に伝達される。各接触部Ｔ5，Ｔ6は、図２の軌跡上を移動するのに伴って、ＸＹ平面上での接触角α1’，α2’が変化する。これらの接触角α1’，α2’の差が大きくなるほど、各接触部Ｔ5，Ｔ6に作用する接触力のローラ半径方向成分のＸ軸非対称度合いが増す。この実施形態では、接触角α1’，α2’の差を積極的につけるため、ローラ３２とローラ案内面１４の接触角α1，α2を相違させている。
【００３９】
上記接触力のローラ半径方向成分がＸ軸に関して非対称的に作用すると、脚軸２２とリング３２の接触部Ｔ1，Ｔ2のうちＸ軸よりも脚軸２２の揺動方向前側に位置する接触部と、後側に位置する接触部では回転力の差が増幅され、脚軸２２がＹ軸方向に沿ってワンストロークする度に、脚軸回りの一方側に回転していくリング３４の回転角が増大する。
【００４０】
図５に解析実験の結果を示す。同図はリング３４の回転角の経時変化を示すグラフ図で、縦軸にリング３４の回転角、横軸に時間をとっている。図中の破線は、図２に示す脚軸２２とリング３４の嵌合構造のみを採用し、ローラ３２とローラ案内面１４の接触角α1，α2をともに１０[ｄｅｇ]とした場合である。図中の実線は、図２に示す脚軸２２とリング３４の嵌合構造に加え、ローラ３２とローラ案内面１４の接触角α1を１０[ｄｅｇ]、接触角α2を５［ｄｅｇ］とした場合である。この解析実験の結果からも、ローラ３２とローラ案内面１４の接触角α1，α2を相違させることで、脚軸２２とリング３４の相対的な一方向回転が助長されることが分かる。
【００４１】
なお、図６（Ａ）（Ｂ）に、トルク伝達時における接触角α1，α2の変動の様子を示す。（Ａ）図は、α1＝α2＝１０[ｄｅｇ]の場合を示す。（Ｂ）図は、α1＝１０[ｄｅｇ]、α2＝５［ｄｅｇ］の場合を示す。（Ａ）図の場合も（Ｂ）図の場合も、接触角の変動はほとんど見られない。この結果、ローラ３２とローラ案内面１４の接触角α1，α2を相違させても、ローラ３２の転動には何ら悪影響が及ばないことが分かる。
【００４２】
以上、本発明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って、例えば図７に示すように、脚軸２２の外径輪郭は、５つ（奇数個）の円弧Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，Ｒ7で構成することもできる。各円弧Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4の中心は、各象限内に一つずつ存在する。円弧Ｒ7の中心はＹ軸上にある。脚軸２２の外径輪郭のＸ軸非対称形及びＹ軸対称形は、図２の場合と同様である。このような円弧の奇数個配置でも、図７から１つの円弧Ｒ7を省略した図２とトルク伝達作用ではまったく同じである。円弧Ｒ7はトルク伝達方向と平行な接線を有する関係で、円弧Ｒ7の接触部Ｔ7にはほとんどトルクが作用しないためである。しかし、リング３４の回転作用に関しては相違する。円弧Ｒ7の接触部Ｔ7には、リング接線方向の回転力が作用しない代わりに摩擦抵抗が作用する。この摩擦抵抗は、脚軸２２がＹ軸方向正側に向かって移動するときには大きく、脚軸２２がＹ軸方向負側に向かって移動するときには小さい。このため、リング３４は、脚軸２２の回りを一方側へ回転しやすく、他方側へ回転しにくくなり、脚軸２２とリング３４の相対的な一方向回転が助長される。
【００４３】
また、図８のように、脚軸２２の外径輪郭に４つの角部を設けることも可能である。４つの角部は各象限内に一つずつ分かれて存在する。４つの角部は鋭角でも鈍角でもなく、一部を破線で示す２つの楕円の長軸端近傍の凸状曲線で構成される。２つの楕円は、長径をａ1，ａ2とし、短径をｂ1，ｂ2とする。長径ａ1，ａ2及び／又は短径ｂ1，ｂ2を互いに相違させることで、脚軸２２の外径輪郭はＸ軸非対称形となる。短径ｂ1，ｂ2よりも長径ａ1，ａ2を相違させる方が、接触角θ1，θ2の差を大きくしやすい。脚軸２２の外径輪郭のＹ軸対称形は、図２の場合と同様である。
【００４４】
なお、脚軸２２の外径輪郭は、図９のように、リング３２との接触に関与しない部分を直線２４とすることができる。曲線は加工工程が複雑なため、直線化により加工コストを低減するためである。なお、接触に関係ない部分は潤滑剤の溜まり部としての機能を有するため、リング３２との間で十分なすきまを確保することが望ましい。
【００４５】
また、上記実施形態では、トルク伝達時に、脚軸２２とリング３４をＹ軸よりも一方側の二箇所で接触させてあるが、Ｙ軸よりも一方側の三箇所以上で接触させることも可能である。しかし、脚軸２２とリング３４の接触部を三箇所以上にすると、脚軸２２の外径輪郭の曲線加工工程が複雑になり、加工コストが増大する。その上、各接触部の接触角によっては脚軸２２の揺動方向が変わっても回転力が同じなることがあり、これを回避するために、設計上の手間が増大する。これに対し、脚軸２２とリング３４の接触部を二箇所にしておくと、各接触部Ｔ1，Ｔ2の接触角θ1，θ2を相違させるだけで、リング３４の回転作用を享受できる。
【００４６】
他方、図３では、ローラ３２とローラ案内面１４の接触角をα1＞α2としているが、図１０のように、α1＜α2としてもよい。図１０の場合、各接触部Ｔ5，Ｔ6の軌跡を図２のＸＹ平面に投影すると、図３の場合とほぼ同じ軌跡を描くことができる。但し、図１０の接触部Ｔ5の軌跡は、接触部Ｔ6の軌跡よりも長くかつＸ軸方向負側に位置し、図２における符号Ｔ5，Ｔ6を入れ替えたようになる。また、図１０では、ローラ案内面１４の断面輪郭をテーパー状にしている。ローラ案内面１４の断面輪郭は、ローラ３２の外径円弧に接する２つの接線からなる。このようにローラ案内面１４の断面輪郭を構成しても、接触角の相違するアンギュラ・コンタクトが実現する。
【００４７】
また、上記実施形態では、ローラ３２の外周面を部分球面としているが、図１１（Ａ）（Ｂ）のように、部分輪環面としてもよい。部分輪環面は、ローラ３２の幅方向中心線Ｌ3上であって、ローラ３２の中心Ｏと相違する位置を中心Ｏ’とする円（又は楕円）がローラ３２の回転軸回りに回転してなる輪環（トーラス）の外周面の一部又は全部である。便宜上、（Ａ）図では輪環の外周面の一部を採用しており、（Ｂ）図では輪環の外周面の全部を採用している。他方、（Ａ）（Ｂ）図ともに、ローラ案内面１４の断面輪郭は、２つの円弧Ｒ5，Ｒ6からなっている。但し、（Ａ）図では円弧Ｒ5，Ｒ6を半径を等しくしている。また、（Ｂ）図では円弧Ｒ5，Ｒ6の交点Ｃをローラ３２の幅方向中心線Ｌ3上にとっている。いずれの場合であっても、接触角α1，α2の相違するアンギュラ・コンタクトが実現する。
【００４８】
また、上記のトリポード型等速自在継手は、脚軸２２とリング３４の接触部Ｔ1，Ｔ2間の距離を狭めると共に、リング３４の内周面を凸曲面状に形成すると、脚軸２２に対するローラ・アセンブリ３０の首振りが許容される。この場合、ローラ・アセンブリ３０は、脚軸２２が揺動してもトラック溝底部１６とほぼ平行な姿勢を維持するが、完全に平行な姿勢を維持し続けることは困難であるから、ローラ３２とローラ案内面１４の接触角α1，α2を相違させたことによる作用効果は低いなりにも享受し得る。
【００４９】
また、上記実施形態では、ローラ・アセンブリ３０として保持器３８を具備する単列深溝玉軸受を適用しているが、これに代えて、保持器３８を具備しない総玉状態の単列深溝玉軸受、アンギュラ接触単列玉軸受、複列深溝玉軸受、ＤＢ（背面合わせ）型複列アンギュラ玉軸受、針状ころ軸受などの転がり軸受や、ボール３６や針状ころを具備せず滑り軸受によってローラ３２とリング３４の相対回転を可能にしたものを適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【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、ローラ・アセンブリとして適用した単列深溝玉軸受のリングとトリポード部材の脚軸の嵌合断面の一例を示す図である。
【図３】図１のＢ部を拡大した図で、ローラ・アセンブリとして適用した単列深溝玉軸受のローラと外側継手部材のローラ案内面の接触状態の一例を示す図である。
【図４】外側継手部材の軸線とトリポード部材の軸線に角度変位をとった状態でのローラの転動動作の一例を示す概略図である。
【図５】本発明を適用したトリポード型等速自在継手の解析実験の結果（脚軸とリングの相対的な回転角の経時変化）を示すグラフ図である。
【図６】本発明を適用したトリポード型等速自在継手の解析実験の結果（ローラとローラ案内面の接触角の経時変化）を示すグラフ図である。
【図７】図２に示すリングと脚軸の嵌合断面の変形例を示す図である。
【図８】図２に示すリングと脚軸の嵌合断面の変形例を示す図である。
【図９】図２に示すリングと脚軸の嵌合断面の変形例を示す図である。
【図１０】（Ａ）（Ｂ）図はともに、図３に示すローラとローラ案内面の接触状態の変形例を示す図である。
【図１１】（Ａ）（Ｂ）図はともに、図３に示すローラとローラ案内面の接触状態の変形例を示す図である。
【図１２】従来のトリポード型等速自在継手の一例を示す軸線直交方向の断面図である。
【図１３】従来のローラとローラ案内面の接触状態の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
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
３０  ローラ・アセンブリ
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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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