(57)【要約】【課題】  簡便な手段により、脚軸周りでのリングの回転方向すべりを生じやすくし、リングの耐久性向上を容易に図る。【解決手段】  内周部に軸方向の三本のトラック溝１２が形成され、各トラック溝１２の両側にそれぞれ軸方向に延びるローラ案内面１４が円周方向に向き合って形成された外側継手部材１０と、半径方向に突出した三本の脚軸２２を有するトリポード部材２０と、前記トラック溝１２に収容されたローラ３４を、前記脚軸２２に外嵌されたリング３２により回転自在に支持するローラ機構３７とを備え、前記ローラ３４が前記ローラ案内面１４に沿って外側継手部材１０の軸方向に移動可能なトリポード型等速自在継手において、前記トリポード部材２０の脚軸２２の外周面２２ａに、その脚軸周りでリング３２の回転方向すべりを指向性を持たせて惹起するコーティング膜４０，４１を形成する。【選択図】  図１
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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に延びるローラ案内面が円周方向に向き合って形成された外側継手部材と、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、前記トラック溝に収容されたローラを、前記脚軸に外嵌されたリングにより回転自在に支持するローラ機構とを備え、前記ローラが前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能なトリポード型等速自在継手において、前記トリポード部材の脚軸の外周面に、その脚軸周りでリングの回転方向すべりを指向性を持たせて惹起するすべり発生手段を施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】
前記脚軸は、トルク負荷時に前記脚軸の外周面と前記リングの内周面とが二点以上で接触する断面形状を有し、前記すべり発生手段は、リングの内周面と接触する脚軸の外周面にコーティング膜を形成し、その外周面のリングとの接触点で摩擦係数を異ならせた請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項３】
前記脚軸は、トルク負荷時に前記脚軸の外周面と前記リングの内周面とが二点以上で接触する断面形状を有し、前記すべり発生手段は、脚軸の外周面のリングとの接触点で面粗度を異ならせた請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項４】
前記すべり発生手段は、リングの内周面と接触する脚軸の外周面に、方向性を持つ溝を形成した請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項５】
前記脚軸は、トルク負荷時に前記脚軸の外周面と前記リングの内周面とが二点以上で接触する断面形状を有する請求項４に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項６】
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に延びるローラ案内面が円周方向に向き合って形成された外側継手部材と、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、前記トラック溝に収容されたローラを、前記脚軸に外嵌されたリングにより複数の転動体を介して回転自在に支持するローラ機構とを備え、前記ローラが前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能なトリポード型等速自在継手において、前記転動体から選択された所定個数の転動体の面粗度を残りの転動体と異なら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７】
前記脚軸は、四つ以上の円を異なる中心点を持つように配置することにより、連続した四つ以上の凸円弧面からなる外形の断面形状を有する請求項１〜３，５，６のいずれか一項に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項８】
前記脚軸は、二つ以上の楕円を異なる長軸を持つように配置することにより、連続した二つ以上の凸曲面を部分的に持つ外形の断面形状を有する請求項１〜３，５，６のいずれか一項に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項９】
前記ローラ機構は、玉軸受である請求項１〜８のいずれか一項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、摺動式トリポード型等速自在継手に関する。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】
この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。前記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、ローラをニードルベアリング機構を介して脚軸の外周面に装着した構造のものがあり、このニードルベアリング機構を採用することにより、誘起スラストやスライド抵抗の低減を図っている。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、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。
【０００６】
また、前述のニードルベアリング機構を具備したトリポード型等速自在継手以外に、玉軸受などのボールベアリング機構を利用したトリポード型等速自在継手も種々提案されている。
【０００７】
この種の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収容されたローラ機構とを備え、そのローラ機構は、脚軸の外周面に外嵌されたリングと、外側継手部材のローラ案内面に沿って案内されるローラと、ローラの内周面に形成された外側軌道面とリングの外周面に形成された内側軌道面との間に複数のボールを介在させた玉軸受の構造を有する。
【０００８】
このタイプのトリポード型等速自在継手では、トリポード部材と外側継手部材との間に介在するローラを、スキュー等の問題がなく常に円滑に低摩擦回転をするボールで支持するので、外側継手部材のトラック溝内をローラがローラ案内面に沿って転動するとき、低摩擦、低抵抗の転動が実現できる。従って、ローラがトラック溝内を外側継手部材の軸方向にスライドする際のスライド抵抗、外側継手部材とトリポード部材が作動角をとった状態でトルクを伝達するときに発生していた誘起スラストを低減することができる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２９５８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、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、玉軸受などのボールベアリング機構を利用し、さらに、ローラを二分割構造とすることにより、入れ溝その他の特別な工夫を要することなく、ボールを容易に組み込むことができ、それら複列のボールで支持することにより、モーメント荷重に対する負荷容量、耐久性を向上させるようにしている。
【００１０】
しかしながら、このトリポード型等速自在継手のように、ボールベアリング機構に玉軸受を採用した場合、脚軸の外周面とリングの内周面との接触によって発生する摩擦は、玉軸受の軌道面の摩擦に比べると非常に大きいため、トリポード部材の脚軸に対して、玉軸受の内輪に相当するリングがその回転方向にすべりにくく、これによりトリポード型等速自在継手の耐久性を低下させる可能性がある。
【００１１】
つまり、玉軸受の内輪に相当するリングの内周面とトリポード部材の脚軸の外周面とはリングの回転方向に線接触していることから、トルクの作用時、脚軸周りでのリングの円周方向すべりが起きにくくなる。この脚軸に対するリングの回転方向すべりが起きにくいと、リングの内周面と脚軸の外周面とが常に同じ一点で接触し続けることになって、リングの内側軌道面は、常に同じ箇所で転動体からの力が作用することになる。その結果、リングの内側軌道面の磨耗が進みやすく、それが原因となってリングの寿命を低下させる可能性があり、ひいては、トリポード型等速自在継手の耐久性を低下させる可能性が出てくる。
【００１２】
そこで、本発明は前述した点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、簡便な手段により、脚軸周りでのリングの回転方向すべりを生じやすくし、リングの耐久性向上を容易に図り得るトリポード型等速自在継手を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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、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に延びるローラ案内面が円周方向に向き合って形成された外側継手部材と、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、前記トラック溝に収容されたローラを、前記脚軸に外嵌されたリングにより回転自在に支持するローラ機構とを備え、前記ローラが前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能なトリポード型等速自在継手において、前記トリポード部材の脚軸の外周面に、その脚軸周りでリングの回転方向すべりを指向性を持たせて惹起するすべり発生手段を施したことを特徴とする。なお、ローラ機構としては、玉軸受を使用することが可能である。
【００１４】
本発明に係るトリポード型等速自在継手では、トリポード部材の脚軸の外周面に、その脚軸周りでリングの回転方向すべりを指向性を持たせて惹起するすべり発生手段を施したことにより、トルクの作用時、リングに対して指向性を持つ脚軸周りでの回転方向すべりを付与することができる。このように、トリポード部材の脚軸周りでローラ機構のリングが指向性を持って回転方向にすべり易くなるので、リングの内周面と脚軸の外周面とが常に同じ一点で接触し続ける現象が起きるのを回避することができる。
【００１５】
前述の構成における脚軸は、トルク負荷時に前記脚軸の外周面と前記リングの内周面とが二点以上で接触する断面形状を有する場合、前記すべり発生手段は、リングの内周面と接触する脚軸の外周面にコーティング膜を形成し、その外周面のリングとの接触点で摩擦係数を異ならせた構成、あるいは、脚軸の外周面のリングとの接触点で面粗度を異ならせた構成で実現することができる。この面粗度を異ならせる手段は、ローラ機構の転動体にも適用可能であり、その場合、転動体から選択された所定個数の転動体の面粗度を残りの転動体と異ならせた構成とする。
【００１６】
また、脚軸は、トルク負荷時に前記脚軸の外周面と前記リングの内周面とが二点以上で接触する断面形状を有する場合以外、例えば真円形の断面形状の場合などでは、すべり発生手段は、リングの内周面と接触する脚軸の外周面に、方向性を持つ溝を形成した構成で実現することも可能である。
【００１７】
なお、前述の脚軸について、トルク負荷時に前記脚軸の外周面と前記リングの内周面とが二点以上で接触する断面形状としては、四つ以上の円を異なる中心点を持つように配置することにより、連続した四つ以上の凸円弧面からなる外形の断面形状、あるいは、二つ以上の楕円を異なる長軸を持つように配置することにより、連続した二つ以上の凸曲面を部分的に持つ外形の断面形状が望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、トリポード部材の脚軸の外周面に、その脚軸周りでリングの回転方向すべりを指向性を持たせて惹起するすべり発生手段を施したことにより、トルクの作用時、リングに対して指向性を持つ脚軸周りでの回転方向すべりを付与することができる。このように、トリポード部材の脚軸周りでローラ機構のリングが指向性を持って回転方向にすべり易くなるので、リングの内周面と脚軸の外周面との接触点が常に同じ一点となることはなく、その接触点をリングの回転方向すべりにより変えていくことができる。その結果、リングの内側軌道面は、異なる箇所で転動体からの力を受けることになり、リングの内側軌道面の磨耗を抑制でき、リングの寿命を低下させる懸念がなくなり、トリポード型等速自在継手の耐久性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】
【００１９】
本発明に係るトリポード型等速自在継手の実施形態を以下に詳述する。図１は等速自在継手の全体構成、図２および図３はその等速自在継手の脚軸およびローラ機構をそれぞれ示す。
【００２０】
この実施形態のトリポード型等速自在継手は、図１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。
【００２１】
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、その他端に一方の軸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。
【００２２】
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３４ａは、ローラ案内面１４に適合する凸曲面、例えば脚軸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る。
【００２３】
一方、外側継手部材１０のローラ案内面１４は、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３４ａの母線に対応する円弧とする断面形状を有する。なお、このローラ案内面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とし、ローラ３４の外周面３４ａとアンギュラ接触させるようにしてもよい。また、ローラ３４の凸曲面状の外周面３４ａ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できる。
【００２４】
トリポード部材２０の各脚軸２２には、リング３２、ローラ３４および転動体であるボール３６からなるローラ機構３７（ローラアッセンブリ）が装着され、トラック溝１２のローラ案内面１４間に収容された状態となっている。
【００２５】
このローラ機構３７は、図２および図３に示すように脚軸２２の外周面２２ａに外嵌されたリング３２に複数のボール３６を介して、外側継手部材１０のローラ案内面１４に沿って案内されるローラ３４を組み付けた玉軸受の構造を具備する。リング３２の円筒形外周面を内側軌道面３２ａとし、ローラ３４の円筒形内周面を外側軌道面３４ｂとして、これらの内外軌道面間にボール３６が転動自在に介在する。複数のボール３６は、図示しないが、リング３２とローラ３４との間に挿入された保持器により、円周方向等間隔で回転自在に支持されている。なお、これらボール３６は、保持器のない、いわゆる総玉状態で組み込むことも可能である。
【００２６】
脚軸２２と接触するリング３２の内周面３２ｂは、ローラ機構３７として玉軸受を利用することから、縦断面で見るとリング３２の軸線と平行でストレートな円筒状をなす。一方、このリング３２の内周面３２ｂと接触する脚軸２２の外周面２２ａは、縦断面で見ると脚軸２２の軸線と平行でストレートな形状をなすが、トルク負荷時に脚軸２２の外周面２２ａとリング３２の内周面３２ｂとが二点以上で接触する断面形状を有する。
【００２７】
そのトルク負荷時に脚軸２２の外周面２２ａとリング３２の内周面３２ｂとが二点以上で接触する断面形状としては、図３に示すように二つの楕円（短軸ａ1，ａ2、長軸ｂ1，ｂ2）を異なる長軸を持つように配置することにより、例えば、二つの楕円を互いの長軸ｂ1，ｂ2を平行にした状態で配置することにより、連続した二つの凸曲面を部分的に持つ外形の断面形状としている。なお、この脚軸２２の断面形状は、二つ以上の楕円を異なる長軸を持つように配置すればよく、図３の形状に限定されるものではない。
【００２８】
この実施形態における等速自在継手では、トリポード部材２０の脚軸２２の外周面２２ａに、その脚軸周りでリング３２の回転方向すべりを指向性を持たせて惹起するすべり発生手段を施す。このすべり発生手段としては、図４（ａ）（ｂ）に示すように脚軸２２の外周面２２ａのリング３２との接触点を含む二箇所（図中の右半分と左半分）に摩擦係数の異なるコーティング膜４０，４１を形成する。つまり、脚軸２２の外周面２２ａの半周（図中右半分）にコーティング膜４０を形成し、残りの半周（図中左半分）に前述のコーティング膜４０と摩擦係数が異なるコーティング膜４１を形成する。
【００２９】
このコーティング膜４０，４１は、脚軸２２の外周面２２ａをその円周方向に二分割するように形成すればよい。このコーティング膜４０，４１の摩擦係数を異ならせる手段としては、例えば、そのコーティング膜４０，４１を組成する材質などを異ならせることにより実現できる。また、コーティング膜４０，４１の形成は、脚軸２２の外周面２２ａの一箇所（図中の例えば右半分あるいは左半分のいずれか）だけであってもよく、他の部分は脚軸２２の素材の摩擦係数を利用することも可能である。
【００３０】
この実施形態におけるトリポード型等速自在継手では、トルクの作用時、脚軸２２の外周面２２ａのリング３２との接触点で、コーティング膜４０，４１により摩擦係数が異なることによって、リング３２に対して指向性を持つ脚軸周りでの回転方向すべりを付与することができる。
【００３１】
また、他の実施形態としては、すべり発生手段が、図５に示すように脚軸２２の外周面２２ａのリング３２との接触点を含む二箇所（図中の右半分と左半分）で面粗度Ａ，Ｂを異ならせることでもよい。この面粗度を異ならせる手段としては、例えば、前述したコーティング膜４０，４１の場合と同様、脚軸２２の外周面２２ａをその円周方向に二分割するように面粗度Ａ，Ｂを異ならせるようにすればよい。この面粗度を異ならせる手段としては、脚軸の製作時に粗さの異なる砥石を使用する方法やショットピーニングを使用する方法などが有効である。
【００３２】
この実施形態におけるトリポード型等速自在継手では、トルクの作用時、脚軸２２の外周面２２ａのリング３２との接触点で面粗度Ａ，Ｂが異なることによって、リング３２に対して指向性を持つ脚軸周りでの回転方向すべりを付与することができる。
【００３３】
なお、この面粗度を異ならせるのは、脚軸２２の外周面２２ａに限定されるものではなく、ローラ機構３７のリング３２とローラ３４間に挿入されるボール３６についても適用可能である。つまり、図６に示すようにボール総数の１／３〜１／２の数のボール３６’の面粗度を残りのボール３６の面粗度と異ならせるようにし、リング３２とローラ３４間の配置が偏ることなく、無作為に組み込むようにしてもよい。
【００３４】
この実施形態におけるトリポード型等速自在継手では、トルクの作用時、リング３２とローラ３４間に挿入されたボール３６の面粗度が異なることによって、リング３２に対して指向性を持つ脚軸周りでの回転方向すべりを付与することができる。
【００３５】
さらに、他の実施形態としては、すべり発生手段が、図７（ａ）（ｂ）に示すようにリング３２の内周面３２ｂと接触する脚軸２２の外周面２２ａに形成された動圧溝４２であってもよい。図では、複数条の動圧溝４２を斜め４５°の角度でもって形成しているが、脚軸周りでリング３２の回転方向すべりを指向性を持たせて発生させることができれば、動圧溝４２の数および角度は任意である。また、脚軸２２の外周面２２ａに形成する溝は、動圧溝４２以外の形態のものであってもよい。
【００３６】
この実施形態におけるトリポード型等速自在継手では、トルクの作用時、脚軸２２の外周面２２ａに形成された動圧溝４２により、リング３２に対して指向性を持つ脚軸周りでの回転方向すべりを付与することができる。
【００３７】
なお、前述した各実施形態では、脚軸２２について、トルク負荷時に脚軸２２の外周面２２ａとリング３２の内周面３２ｂとが二点以上で接触する断面形状として、二つ以上の楕円を異なる長軸を持つように配置することにより、連続した二つ以上の凸曲面を部分的に持つ外形の断面形状としたが、これ以外に、図８に示すように四つ以上、例えば五つの円（曲率半径Ｒ1〜Ｒ5）を異なる中心点を持つように配置することにより、連続した五つの凸円弧面からなる外形の断面形状とすることも可能である。また、脚軸２２の外周面２２ａに動圧溝４２を設ける実施形態の場合には、脚軸２２の断面形状を一つの楕円または真円とすることも可能である。
【００３８】
各実施形態におけるトリポード型等速自在継手では、前述したように、トルクの作用時、トリポード部材２０の脚軸周りでローラ機構３７のリング３２が指向性を持って回転方向にすべり易くなるので、リング３２の内周面３２ｂと脚軸２２の外周面２２ａとの接触点が常に同じ一点となることはなく、その接触点をリング３２の回転方向すべりにより変えていくことができる。その結果、リング３２の内側軌道面３２ａは、異なる箇所でボール３６からの力を受けることになり、リング３２の内側軌道面３２ａの磨耗を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
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】
【００４０】
【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断面図である。
【図２】図１の等速自在継手の脚軸およびローラ機構を示す要部拡大断面図である。
【図３】図２の脚軸およびローラ機構を示す平面図である。
【図４】（ａ）はコーティング膜を設けた脚軸を示す横断面図、（ｂ）はコーティング膜を設けた脚軸を示す縦断面図である。
【図５】外周面の面粗度を異ならせた脚軸を示す正面図である。
【図６】脚軸と面粗度を異ならせた複数のボールを挿入したローラ機構を示す平面図である。
【図７】（ａ）は動圧溝を設けた脚軸を示す横断面図、（ｂ）は動圧溝を設けた脚軸を示す縦断面図である。
【図８】脚軸の断面形状の他例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４１】
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
２２ａ  外周面
３２  リング
３４  ローラ
３６  転動体（ボール）
３７  ローラ機構
４０，４１  すべり発生手段（コーティング膜）
４２  すべり発生手段（動圧溝）
Ａ，Ｂ  すべり発生手段（面粗度）
【図１】
2006125509.tif 000003
【図２】
2006125509.tif 000004
【図３】
2006125509.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006125509.tif 000007
【図６】
2006125509.tif 000008
【図７】
2006125509.tif 000009
【図８】
2006125509.tif 000010