(57)【要約】【課題】  止め輪をローラに容易に組み付けることができるようにし、組立作業性の向上を図る。【解決手段】  内周部に軸方向の三本のトラック溝が形成され、各トラック溝の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面を有する外側継手部材と、半径方向に突出した三本の脚軸を有するトリポード部材と、前記トリポード部材の各脚軸にそれぞれ装着され、脚軸に対して首振り揺動自在で前記ローラ案内面に沿って案内されるリング状のローラ３４を有するローラアッセンブリとを備え、前記ローラ３４の内周面に環状の凹溝３３を形成し、その凹溝３３に他のアッセンブリ部品の軸方向移動を規制する止め輪を嵌着した等速自在継手において、前記凹溝３３のエッジ部３８は、ローラ３４の内周面３４ｂと凹溝３３の内壁面３３ａとを接線とするＲ曲面の断面形状を有する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周部に軸方向の三本のトラック溝が形成され、各トラック溝の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面を有する外側継手部材と、半径方向に突出した三本の脚軸を有するトリポード部材と、前記トリポード部材の各脚軸にそれぞれ装着され、脚軸に対して首振り揺動自在で前記ローラ案内面に沿って案内されるリング状のローラを有するローラアッセンブリとを備え、前記ローラの内周面に環状の凹溝を形成し、その凹溝に他のアッセンブリ部品の軸方向移動を規制する止め輪を嵌着した等速自在継手において、前記凹溝のエッジ部は、前記ローラの内周面と凹溝の内壁面とを接線とするＲ曲面の断面形状を有することを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
前記ローラは、凹溝よりも外側に位置する内周面を、前記凹溝よりも内側に位置する内周面よりも大径とした請求項１に記載の等速自在継手。
【請求項３】
前記トリポード部材の脚軸は、その横断面を長軸が継手の軸線に直交する略楕円形とし、前記ローラアッセンブリは、脚軸の外周面に外嵌されたリングに複数の転動体を介して前記ローラを回転自在に支持する構造とした請求項１又は２に記載の等速自在継手。
【請求項４】
内周部に軸方向の三本のトラック溝が形成され、各トラック溝の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面を有する外側継手部材と、半径方向に突出した三本の脚軸を有するトリポード部材と、前記トリポード部材の各脚軸にそれぞれ装着され、脚軸に対して首振り揺動自在で前記ローラ案内面に沿って案内されるリング状のローラを有するローラアッセンブリとを備え、前記ローラの内周面に環状の凹溝を形成し、その凹溝に他のアッセンブリ部品の軸方向移動を規制する止め輪を嵌着した等速自在継手の製造方法であって、前記凹溝のエッジ部を、前記ローラの内周面と凹溝の同時旋削により、その断面形状がローラの内周面と凹溝の内壁面とを接線とするＲ曲面になるように成形することを特徴とする等速自在継手の製造方法。
【請求項５】
前記ローラの内周面と凹溝の同時旋削により、凹溝よりも外側に位置する内周面をその凹溝よりも内側に位置する内周面よりも大径となるように成形する請求項４に記載の等速自在継手の製造方法。
【請求項６】
前記凹溝よりも内側に位置するローラ内周面のみを研磨加工する請求項５に記載の等速自在継手の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動式トリポード型等速自在継手及びその製造方法に関する。一般に、等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸を連結して二軸間に角度があっても等速で回転力を伝達することができるユニバーサルジョイントの一種であって、摺動式のものは、継手のプランジングによって二軸間の相対的軸方向変位を可能にしたものであり、トリポード型は、半径方向に突出した三本の脚軸を備えたトリポード部材を一方の軸に結合し、軸方向に延びる三つのトラック溝を備えた中空円筒状の外側継手部材を他方の軸に結合し、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収容してトルクの伝達を行なうようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達する手段として使用される等速自在継手の一種に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、駆動側と従動側の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し、しかも、軸方向の相対変位をも許容することができる構造を備えている。
【０００３】
一般的に、前記トリポード型等速自在継手は、内周部に軸方向の三本のトラック溝が形成され、各トラック溝の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面を有する外側継手部材と、半径方向に突出した三本の脚軸を有するトリポード部材と、そのトリポード部材の脚軸と外側継手部材のローラ案内面との間に回転自在に収容されたローラとを主要な部材として構成される。そして、二軸の一方が外側継手部材に連結され、他方がトリポード部材に連結される。
【０００４】
このようにトリポード部材の脚軸と外側継手部材のローラ案内面とがローラを介して二軸の回転方向に係合することにより、駆動側から従動側へ回転トルクが等速で伝達される。また、各ローラが脚軸に対して回転しながらローラ案内面上を転動することにより、外側継手部材とトリポード部材との間の相対的な軸方向変位や角度変位が吸収される。
【０００５】
このトリポード型等速自在継手には、ローラを複数の針状ころを介して脚軸の外周面に装着した構造のものがあるが、外側継手部材とトリポード部材とが作動角をとりつつ回転トルクを伝達する際、脚軸の傾きに伴って各ローラとローラ案内面とが互いに斜交した状態となるので、両者の間に滑りが生じ、各ローラの円滑な転動が妨げられて誘起スラストが大きくなるという問題がある。また、各ローラとローラ案内面との間の摩擦力によって、外側継手部材とトリポード部材とが軸方向に相対変位する際のスライド抵抗が大きくなるという問題がある。
【０００６】
なお、誘起スラストとは、等速自在継手が回転中にある角度でトルクが負荷されたときに、その継手内部の摩擦により発生するスラスト力をいい、トリポード型の場合は、主として三次成分として強く現出する。また、スライド抵抗とは、トリポード型等速自在継手のように摺動式継手で、外側継手部材とトリポード部材が互いに摺動する時に発生する軸方向摩擦力の大きさのことをいう。
【０００７】
ローラとローラ案内面とが斜交状態となる問題を解消して、誘起スラストやスライド抵抗の低減を図るため、脚軸に対するローラの傾動および軸方向変位を自在とするローラアッセンブリを備えたトリポード型等速自在継手が種々提案されている。
【０００８】
この種のトリポード型等速自在継手として、ローラを複数の針状ころを介してリングに回転可能に組み付けてローラアッセンブリを構成し、リングの内周面を円弧状凸断面に形成して脚軸の外周面に外嵌した構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。針状ころは、リングの円筒形外周面とローラの円筒形内周面との間にいわゆる総ころ状態で配置され、円環状の止め輪で抜け止めがなされている。
【０００９】
この構成によれば、リングの凸曲面状の内周面と脚軸の凸曲面状の外周面との間の滑りによって、脚軸に対するローラアッセンブリの傾動および軸方向変位が自在となることから、ローラとローラ案内面とが斜交状態となることを回避することができる。
【００１０】
また、脚軸の横断面形状を、継手の軸線と直交する方向でリングの内周面と接触すると共に、継手の軸線方向でリングの内周面との間に隙間を形成するような形状、例えば楕円形としている。
【００１１】
これにより、継手が作動角をとった時、ローラアッセンブリの姿勢を変えることなく、脚軸が外側継手部材に対して傾くことができる。しかも、脚軸の外周面とリングとの接触楕円が横長から点に近づくため、ローラアッセンブリを傾けようとする摩擦モーメントが低減する。したがって、ローラアッセンブリの姿勢が常に安定し、ローラがローラ案内面と平行に保持されるため、円滑に転動することができる。
【特許文献１】特開２０００−３２０５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前述したトリポード型等速自在継手では、車体の振動や騒音の発生原因となる誘起スラストやスライド抵抗の低減化を図るため、ローラアッセンブリを採用し、脚軸の横断面形状を楕円形とすることにより、作動角をとってもローラアッセンブリが首振り自在で、かつ、外側継手部材のトラック溝上を一定の姿勢を保ち、滑らかに転がる。そのため、作動角に依存せず、誘起スラストやスライド抵抗を常に低く安定して維持することができる低振動化を実現したものである。
【００１３】
ところで、ローラアッセンブリは、前述したようにローラを複数の針状ころを介してリングに回転可能に組み付け、総ころ状態の針状ころを円環状の止め輪で抜け止めした構成を具備し、このローラアッセンブリにおけるローラ１は、図９および図１０に示すように、その内周面がころ軌道面１ａを構成し、また、その内周面には止め輪を嵌着するための環状凹溝２が形成されている。
【００１４】
この等速自在継手の製造では、ローラ１の内周面の全体、つまり、凹溝２の内側に位置するころ軌道面１ａと、その凹溝２の外側に位置する鍔面１ｂとを研磨取りしろを付けて専用の加工治具３により旋削加工され（図１１参照）、熱処理後、ころ軌道面１ａと鍔面１ｂの両方を同時に研磨するようにしている。
【００１５】
このように凹溝２の旋削加工後にローラ１の内周面全体を研磨しているため、その研磨加工後には、凹溝２のエッジ部４、つまり、凹溝２の内壁面２ａと鍔面１ｂとのつなぎ部位が不連続なＲ形状となることから、図１２に示すようにローラ１の凹溝２に止め輪５を挿入する際に、止め輪５が凹溝２のエッジ部４で引っ掛かりやすく、止め輪５を凹溝２にスムーズに挿入することが困難となる場合があった。
【００１６】
そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、止め輪をローラに容易に組み付けることができるようにし、組立作業性の向上を図り得る等速自在継手及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明に係る等速自在継手は、内周部に軸方向の三本のトラック溝が形成され、各トラック溝の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面を有する外側継手部材と、半径方向に突出した三本の脚軸を有するトリポード部材と、前記トリポード部材の各脚軸にそれぞれ装着され、脚軸に対して首振り揺動自在で前記ローラ案内面に沿って案内されるリング状のローラを有するローラアッセンブリとを備え、前記ローラの内周面に環状の凹溝を形成し、その凹溝に他のアッセンブリ部品の軸方向移動を規制する止め輪を嵌着した等速自在継手において、前記凹溝のエッジ部は、前記ローラの内周面と凹溝の内壁面とを接線とするＲ曲面の断面形状を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る等速自在継手の製造方法は、内周部に軸方向の三本のトラック溝が形成され、各トラック溝の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面を有する外側継手部材と、半径方向に突出した三本の脚軸を有するトリポード部材と、前記トリポード部材の各脚軸にそれぞれ装着され、脚軸に対して首振り揺動自在で前記ローラ案内面に沿って案内されるリング状のローラを有するローラアッセンブリとを備え、前記ローラの内周面に環状の凹溝を形成し、その凹溝に他のアッセンブリ部品の軸方向移動を規制する止め輪を嵌着した等速自在継手の製造方法であって、前記凹溝のエッジ部を、前記ローラの内周面と凹溝の同時旋削により、その断面形状がローラの内周面と凹溝の内壁面とを接線とするＲ曲面になるように成形することを特徴とする。
【００１９】
本発明では、止め輪が嵌着される凹溝のエッジ部を、ローラの内周面と凹溝の内壁面とを接線とするＲ曲面にしたことにより、ローラの内周面と凹溝の内壁面とのつなぎ部位であるエッジ部が連続Ｒ形状となるので、止め輪をローラ内周面の凹溝に挿入するに際して、その止め輪が凹溝のエッジ部で引っ掛かることもなく、止め輪を凹溝にスムーズに挿入することができる。この凹溝のエッジ部は、ローラの内周面と凹溝の同時旋削により容易に形成することができる。
【００２０】
前述の構成において、凹溝よりも外側に位置するローラ内周面を、その凹溝よりも内側に位置するローラ内周面よりも大径となるように成形することが望ましい。このようにすれば、止め輪を凹溝に挿入するに際して、止め輪の変形をできるだけ少なくすることができるので、その挿入作業が容易となる。この加工は、ローラの内周面と凹溝の同時旋削により容易に実現することができる。
【００２１】
また、凹溝よりも外側に位置するローラ内周面を、その凹溝よりも内側に位置するローラ内周面よりも大径となるように成形すれば、凹溝よりも内側に位置するローラ内周面がころ軌道面となる場合、そのローラ内周面のみを研磨加工するだけで済む。その結果、加工時間の短縮化、コスト低減化を図ることができる。
【００２２】
なお、本発明は、トリポード部材の脚軸は、その横断面を長軸が継手の軸線に直交する略楕円形とし、ローラアッセンブリは、脚軸の外周面に外嵌されたリングに複数の転動体を介してローラを回転自在に支持する構造としたトリポード型等速自在継手に適用すれば、所期の効果を発揮する点で望ましい。ここで、「略楕円形」とは、字義どおりの楕円形のほか、一般に卵形、小判形などと称される形状も含まれる。また、転動体としては、針状ころを使用することが可能である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、止め輪が嵌着される凹溝のエッジ部を、ローラの内周面と凹溝の内壁面とを接線とするＲ曲面の断面形状にしたことにより、ローラの内周面と凹溝の内壁面とのつなぎ部位であるエッジ部が連続Ｒ形状となるので、止め輪をローラの凹溝に挿入するに際して、その止め輪が凹溝のエッジ部で引っ掛かることもなく、止め輪を凹溝にスムーズに挿入することができ、作業性が大幅に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明に係る等速自在継手及びその製造方法の実施形態を以下に詳述する。図１および図２は等速自在継手の全体構成、図３はその等速自在継手の脚軸およびローラアッセンブリ、図４はローラアッセンブリの全体構成をそれぞれ示す。
【００２５】
この実施形態のトリポード型等速自在継手は、図１および図２に示すように外側継手部材１０とトリポード部材２０とを主体として構成され、駆動側と従動側で連結すべき二軸の一方が外側継手部材１０に連結され、他方がトリポード部材２０に連結されて作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し、しかも、軸方向の相対変位をも許容することができる構成を備えている。
【００２６】
外側継手部材１０は、一端が開口し、他端が閉塞した略円筒カップ状をなし（図２参照）、その他端に一方の軸（図示せず）が一体的に設けられ、内周部に軸方向に延びる三本のトラック溝１２が中心軸の周りに１２０°間隔で形成されている。各トラック溝１２は、その円周方向で向かい合った側壁にそれぞれ凹曲面状のローラ案内面１４が軸方向に形成されている。
【００２７】
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、他方の軸（図示せず）にセレーション（スプライン）嵌合により保持されている。各脚軸２２にはローラ３４が取り付けてあり、このローラ３４が外側継手部材１０のトラック溝１２内に収容され、そのローラ３４の外周面はローラ案内面１４に適合する凸曲面状をなす。
【００２８】
ローラ３４の外周面は、脚軸２２の軸線から半径方向に離れた位置に曲率中心を有する円弧を母線とする凸曲面であり、ローラ案内面１４の断面形状は二つの曲率半径からなるゴシックアーチ状をなし、これにより、ローラ３４の外周面とローラ案内面１４とをアンギュラ接触させている。図１にアンギュラ接触する二つの接触点の作用線を一点鎖線で示している。ローラ３４の凸曲面状の外周面に対してローラ案内面１４の断面形状をテーパ形状としても両者のアンギュラ接触が実現する。
【００２９】
このようにローラ３４の外周面とローラ案内面１４とのアンギュラ接触により、ローラ３４が振れにくくなるために姿勢の安定化が図れる。なお、アンギュラ接触を採用しない場合には、例えば、ローラ案内面１４を軸線が外側継手部材１０の軸線と平行な円筒面の一部で構成し、その断面形状をローラ３４の外周面の母線に対応する円弧とすることもできる。
【００３０】
一方、脚軸２２の外周面にリング３２が外嵌している。このリング３２とローラ３４とは複数の転動体、例えば針状ころ３６を介してユニット化され、相対回転可能なローラアッセンブリ３７を構成している。すなわち、リング３２の円筒形外周面３２ａを内側のころ軌道面とし、ローラ３４の円筒形内周面３４ａを外側のころ軌道面として、これらの内外のころ軌道面間に針状ころ３６が転動自在に介在する。図３に示すように針状ころ３６は、保持器のない、いわゆる総ころ状態で組み込まれている。
【００３１】
これらリング３２、針状ころ３６およびローラ３４が、それらの軸線方向に相対移動することを規制するために、図４に示すようにローラ３４の内周面３４ａに設けられた環状の凹溝３３に止め輪３５が嵌着されている。止め輪３５は、リング３２の端面、針状ころ３６の端面と接触することによって、これらの部材がローラ３４に対して軸方向に相対移動することを規制し、針状ころ３６の抜け止めとなっている。止め輪３５は、円周方向の一箇所に切れ目を設けた有端リング状をなし、弾性的に縮径させた状態でローラ３４の凹溝３３に装着するようになっている。
【００３２】
この実施形態におけるローラ３４は、図５および図６に示すように、その内周面に前述の止め輪３５を嵌着するための凹溝３３が形成されているが、この内周面のうち、凹溝３５よりも内側に位置する部位がころ軌道面３４ａを構成し、凹溝３３よりも外側に位置する部位が鍔面３４ｂとなっている。
【００３３】
このローラ３４の内周面において、凹溝３３のエッジ部３８は、凹溝３３の内壁面３３ａと鍔面３４ｂとを接線とするＲ曲面の断面形状を有する。この凹溝３３のエッジ部３８をＲ曲面とするには、図７に示すような形状を有する加工治具３９を用いて、研磨取りしろを付けることなく、凹溝３３と鍔面３４ｂの同時旋削により容易に成形することができる。
【００３４】
前述のように止め輪３５が嵌着される凹溝３３のエッジ部３８を、凹溝３３の内壁面３３ａと鍔面３４ｂとを接線とするＲ曲面の断面形状にしたことにより、凹溝３３の内壁面３３ａと鍔面３４ｂとのつなぎ部位であるエッジ部３８が連続Ｒ形状となるので、図８に示すように止め輪３５をローラ３４の凹溝３３に挿入するに際して、その止め輪３５が凹溝３３のエッジ部３８で引っ掛かることもなく、止め輪３５を凹溝３３にスムーズに挿入することができる。
【００３５】
前述した凹溝３３と鍔面３４ｂを同時旋削するに際して、凹溝３３のエッジ部３８をＲ曲面にすると共に、鍔面３４ｂをころ軌道面３４ａよりも大径となるように成形する（図６のＤ1＞Ｄ2）。このようにすれば、止め輪３５を凹溝３３に挿入するに際して、止め輪３５の変形をできるだけ少なくすることができるので、その挿入作業が容易となる。
【００３６】
また、前述のように鍔面３４ｂをころ軌道面３４ａよりも大径となるように成形すれば、ローラ３４の内周面全体のうち、ころ軌道面３４ａのみを研磨加工するだけで済むので、加工時間の短縮化、コスト低減化を図ることができる。
【００３７】
一方、脚軸２２の外周面は、縦断面で見ると脚軸２２の軸線と平行なストレート形状であり、横断面で見ると、長軸が継手の軸線に直交する楕円形状である。脚軸２２の断面形状は、トリポード部材２０の軸方向で見た肉厚を減少させて略楕円状としてある。言い換えれば、脚軸２２の断面形状は、トリポード部材２０の軸方向で互いに向き合った面が相互方向に、つまり、仮想円筒面よりも小径側に退避している。
【００３８】
これに対して、リング３２の内周面は円弧状凸断面を有する。このことと、脚軸２２の断面形状が上述のように略楕円形状であり、脚軸２２とリング３２との間には所定の隙間が設けてあることから、リング３２は脚軸２２の軸方向での移動が可能であるばかりでなく、脚軸２２に対して首振り揺動自在である。また、上述のようにリング３２とローラ３４は針状ころ３６を介して相対回転自在にユニット化されているため、脚軸２２に対し、リング３２とローラ３４がユニットとして首振り揺動可能な関係にある。ここで、首振りとは、脚軸２２の軸線を含む平面内で、脚軸２２の軸線に対してリング３２およびローラ３４の軸線が傾くことを意味する。
【００３９】
この等速自在継手では、脚軸２２の横断面が略楕円状で、リング３２の内周面の横断面が円弧状凸断面であることから、両者の接触楕円は点に近いものとなり、同時に面積も小さくなる。したがって、ローラアッセンブリ３７を傾かせようとする力が非常に低減し、ローラ３４の姿勢の安定性が一層向上する。これにより、誘起スラストおよびスライド抵抗を低減し、かつ、それらの値のばらつき範囲も小さくなる。そのため、この等速自在継手は、誘起スラストやスライド抵抗の規定値を小さく設定することができ、しかも、規定値内に精度良く規制することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明に係るトリポード型等速自在継手は、自動車、航空機、船舶や各種産業機械などの動力伝達部に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態で、トリポード型等速自在継手の全体構成を示す横断面図である。
【図２】図１の等速自在継手の縦断面で、作動角をとった状態を示す断面図である。
【図３】図１のトリポード部材の脚軸とローラ機構を示す断面図である。
【図４】図１のローラアッセンブリを示す要部拡大図である。
【図５】図１のローラを示す拡大断面図である。
【図６】図５の要部拡大断面図である。
【図７】図６の凹溝を加工する加工治具を示す断面図である。
【図８】図６の凹溝に止め輪を挿入する状態を示す断面図である。
【図９】従来の等速自在継手におけるローラを示す断面図である。
【図１０】図９の要部拡大断面図である。
【図１１】図１０の凹溝を加工する加工治具を示す断面図である。
【図１２】図１０の凹溝に止め輪を挿入する状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
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  リング
３３  凹溝
３３ａ  内壁面
３４  ローラ
３４ｂ  内周面（鍔面）
３５  止め輪
３６  転動体（針状ころ）
３７  ローラアッセンブリ
３８  エッジ部
【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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