(57)【要約】【課題】  継手内部部品の軸方向変位量を外輪の開口側へ拡大することにより、高作動角化への要求に容易に対応できるようにする。【解決手段】  一端が開口した有底筒状をなし、内周に軸線方向に延びる三本のトラック溝１２を設けると共に各トラック溝１２の内側壁に互いに対向するローラ案内面１４を設けた外輪１０と、外輪１０の内部に配設され、先端がトラック溝１２内に挿入された三本の脚軸２４を有するトリポード部材２０と、脚軸２４に回転自在に支持されると共に外輪１０のトラック溝１２に転動自在に挿入されてローラ案内面１４に沿って案内されるローラ３０とを備え、外輪１０の少なくともローラ案内面１４の開口端部１１を、その開口側に向けて拡径するテーパ状とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が開口した有底筒状をなし、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内側壁に互いに対向するローラ案内面を設けた外側継手部材と、その外側継手部材の内部に配設され、先端が前記トラック溝内に挿入された三本の脚軸を有するトリポード部材と、前記脚軸に回転自在に支持されると共に前記外側継手部材のトラック溝に転動自在に挿入されて前記ローラ案内面に沿って案内されるローラとを備え、
前記外側継手部材の少なくともローラ案内面の開口端部を、その開口側に向けて拡径するテーパ状と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】
前記外側継手部材のテーパ状開口端部とそれに隣接する少なくともローラ案内面とを連続的な円弧面で繋いだ請求項１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、自動車や各種産業機械の動力伝達系において使用され、例えば４ＷＤ車やＦＲ車などで使用されるドライブシャフトやプロペラシャフト等に組み込まれて駆動側と従動側の二軸間で軸方向変位および角度変位を許容する摺動式等速自在継手の一つであるトリポード型等速自在継手に関する。
【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つ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】
図６および図７は一般的なトリポード型等速自在継手の基本構造を示す。なお、図６は継手の軸線に対する横断面を示し、図７は継手の軸線に対する縦断面を示す。
【０００４】
同図に示すトリポード型等速自在継手は、外側継手部材である外輪１１０と内側継手部材であるトリポード部材１２０と転動体であるローラ１３０とで主要部が構成されている。連結すべき駆動側と従動側の二軸の一方の軸（図示せず）が外輪１１０と結合され、他方の軸１５０がトリポード部材１２０と結合される。
【０００５】
外輪１１０は一端が開口した有底筒状で、その内周に軸方向に延びる三本のトラック溝１１２が円周方向等間隔に形成されている。トリポード部材１２０は円筒状のボス部１２２から半径方向外方に突出した三本の脚軸１２４を有し、これら脚軸１２４が外輪１１０のトラック溝１１２に挿入され、そのトラック溝１１２と係合してトルク伝達を行う。脚軸１２４には針状ころ１４０を介してローラ１３０が回転自在に外嵌され、このローラ１３０がトラック溝１１２の互いに対向する一対のローラ案内面１１４に沿って転動することで連結二軸間の角度変位と軸方向変位を円滑にする。
【特許文献１】特許第３６１２９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来のトリポード型等速自在継手では、前述したようにトリポード部材１２０およびローラ１３０を含む継手内部部品が軸方向に変位可能な構造となっている。その継手内部部品の軸方向変位領域（以下、スライド範囲と称す）は、外輪１１０のローラ案内面１１４に沿って転動するローラ１３０がその外輪１１０の底部と接触する最奥位置から、ローラ１３０がローラ案内面１１４と接触する接触点が外輪１１０の開口端部でローラ案内面１１４上に存在する最外位置までとなっている。
【０００７】
図８（ａ）は外輪１１０の内周に形成されたトラック溝１１２を継手軸線から見た簡略図で、ローラ１３０の最外位置は、そのトラック溝１１２の開口端でローラ１３０の接触点Ｘがローラ案内面１１４上で存在する位置、つまりローラ１３０の中心Ｏが軸方向で外輪１１０の開口端面１１６と一致する位置（実線で示すローラ１３０の位置）となる。
【０００８】
また、図８（ｂ）は軸方向変位に対する作動角の関係を示すスライド線図で、図示台形で囲まれた領域でもって軸方向変位と作動角が所定値をとりうる。
【０００９】
なお、図示では、ローラ１３０の最外位置が外輪１１０の開口端面１１６と一致する位置になっているが、実際上は、ローラ１３０の外輪１１０からの脱落を考慮したり、外輪１１０の開口端内周に継手内部部品の抜け止め構造として止め輪が嵌着されていることから、そのローラ１３０の最外位置は外輪１１０の開口端面１１６から数ｍｍ入り込んだ位置となっている。
【００１０】
この種のトリポード型等速自在継手においても、近年、作動角の高角度化が要求されているが、高作動角領域での軸方向変位量（以下、スライド量と称す）が少なくなり、高作動角化を実現した等速自在継手であってもそのスライド量が少ないのでは等速自在継手の実用化が困難であるという問題が生じる。
【００１１】
この高作動角領域でのスライド量を確保するために、トリポード部材１２０にスプライン嵌合により連結された軸１５０と外輪１１０との干渉からスライド量が決まることから、その軸径を変更せずに外輪１１０の外径を大きくすることも考えられるが、その場合、外輪１１０のサイズアップにより重量が増大すると共にコストアップを招くことになって好ましい手段ではない。
【００１２】
また、この等速自在継手のスライド量を拡大するため、外輪のトラック溝間の内径部に二段の面取り部を設けた構造のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この等速自在継手では、外輪のトラック溝間の内径部に二段の面取り部を設けることにより、継手内部部品のスライド範囲を、外輪の反開口側、つまり奥側へ拡大するようにしている。
【００１３】
そこで、本発明は前述の課題に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、継手内部部品のスライド範囲を外輪の開口側へ拡大することにより、高作動角化への要求に容易に対応し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】
【００１４】
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、一端が開口した有底筒状をなし、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内側壁に互いに対向するローラ案内面を設けた外側継手部材と、その外側継手部材の内部に配設され、先端がトラック溝内に挿入された三本の脚軸を有するトリポード部材と、脚軸に回転自在に支持されると共に外側継手部材のトラック溝に転動自在に挿入されてローラ案内面に沿って案内されるローラとを備えたトリポード型等速自在継手において、外側継手部材の少なくともローラ案内面の開口端部を、その開口側に向けて拡径するテーパ状としたことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係るトリポード型等速自在継手では、外側継手部材の少なくともローラ案内面の開口端部を、その開口側に向けて拡径するテーパ状としたことにより、ローラが外側継手部材の開口側へスライドした際、そのローラ中心が外側継手部材の開口端面よりも食み出した外側でもローラとローラ案内面との接触点がそのローラ案内面のテーパ状開口端部で存在することになる。その結果、ローラのスライド範囲を外側継手部材の開口側へ拡大させることができる。
【００１６】
なお、前述の構成において、「少なくともローラ案内面」としたのは、隣接するローラ案内面間に位置する外側継手部材の内周面についてもテーパ状とすることが可能なことを意味する。
【００１７】
前述の構成において、外側継手部材のテーパ状開口端部とそれに隣接する少なくともローラ案内面とを連続的な円弧面で繋ぐことが望ましい。このようにすれば、ローラ案内面とテーパ状開口端部との間でのローラの軸方向変位がスムーズに行われる。なお、「少なくともローラ案内面」としたのは、隣接するローラ案内面間に位置する外側継手部材の内周面についてもテーパ状とした場合、そのテーパ状内周面と隣接する内周面との境界部位についても円弧面とすることを意味する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、外側継手部材の少なくともローラ案内面の開口端部を、その開口側に向けて拡径するテーパ状としたことにより、ローラが外側継手部材の開口側へスライドした際、そのローラ中心が外側継手部材の開口端面よりも食み出した外側でもローラとローラ案内面との接触点がそのローラ案内面のテーパ状開口端部で存在することになる。その結果、ローラのスライド範囲を外側継手部材の開口側へ拡大させることができる。また、ローラのスライド範囲を従来と同じにすれば、外側継手部材の軸方向長さを短くすることができるので、軽量コンパクト化が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図４および図５は本発明に係るトリポード型等速自在継手の実施形態を示す。なお、図４は継手の軸線に対する横断面を示し、図５は継手の軸線に対する縦断面を示す。この実施形態のトリポード型等速自在継手は、外側継手部材である外輪１０と、内側継手部材であるトリポード部材２０と転動体であるローラ３０とで主要部が構成されている。
【００２０】
外輪１０は、一端が開口した有底筒状でその底部中央に図示しない回転軸（例えば駆動軸）の一端が連結される。外輪１０の内周面には、軸方向に延びる三本のトラック溝１２が円周方向等間隔に形成される。各トラック溝１２は、その両側に互いに対向する一対のローラ案内面１４を有する。ローラ案内面１４は円弧状断面を有し、外輪１０の軸線方向に直線状に延びる。なお、外輪１０の外周面は、軽量化のため、トラック溝１２間と対応する部位が減肉されて凹所１８が軸方向に形成されている。
【００２１】
トリポード部材２０は、円筒状をなすボス部２２の外周面に三本の脚軸２４が円周方向等間隔（１２０°間隔）で放射状に一体形成されたものである。ボス２２の軸孔に回転軸５０（例えば従動軸）の軸端がスプライン嵌合により連結される。各脚軸２４の先端は、トラック溝１２の底面付近まで半径方向に延在し、その外周面は円筒面とされている。
【００２２】
外輪１０のトラック溝１２のローラ案内面１４と脚軸２４の外周面との間に針状ころ４０を介してローラ３０が配設される。ローラ３０の外周面は縦断面円弧状とされ、ローラ案内面１４と線接触するように構成される。一方、ローラ３０の内周面は、円筒状に形成されている。ローラ３０の内周面と脚軸２４の外周面との間に、複数の針状ころ４０が単列総ころ状態で配設される。針状ころ４０は、脚軸２４の付根部と先端部に配されたワッシャ６０，６２で挟持された状態で止め輪６４により抜け止めされている。
【００２３】
この実施形態のトリポード型等速自在継手では、図１および図２に示すように外輪１０のローラ案内面１４の開口端部１１（図中クロスハッチング部分）をその開口側に向けて拡径するテーパ状としている。なお、この実施形態では、外輪１０のローラ案内面１４間に位置する内周面１３の開口端部１５についても、その開口側に向けて拡径するテーパ状としている。これにより、継手が高作動角をとった時にトリポード部材２０に連結された回転軸５０が外輪１０と干渉することを回避することができる。この外輪１０の内周面１３のテーパ状開口端部１５は、ローラ３０のスライド範囲を拡大する点からすると、必ずしもテーパ状とする必要はない。
【００２４】
図３（ａ）は外輪１０の内周に形成されたトラック溝１２を継手軸線から見た簡略図で、また、図３（ｂ）は軸方向変位に対する作動角の関係を示すスライド線図で、図示台形で囲まれた領域でもって軸方向変位と作動角が所定値をとりうる。
【００２５】
従来のトリポード型等速自在継手では、外輪１１０のローラ案内面１１４（図８参照）の開口端部が軸線と平行なストレート状であったことから〔図３（ａ）の破線部分〕、ローラ１３０が外輪１１０の開口側へスライドした際、ローラ１３０とローラ案内面１１４との接触点Ｘの最外位置はそのローラ１３０の中心Ｏが外輪１１０の開口端面１１６と一致した位置となる（図中破線で示すローラ３０の位置）。
【００２６】
これに対して、外輪１０のローラ案内面１４の開口端部１１をテーパ状としたことにより〔図３（ａ）の実線部分〕、ローラ３０が外輪１０の開口側へスライドした際、そのローラ中心Ｏが外輪１０の開口端面１６よりも食み出した外側でもローラ３０とローラ案内面１４との接触点Ｙがそのローラ案内面１４のテーパ状開口端部１１で存在することになる。このように、ローラ３０とローラ案内面１４との接触点Ｙの最外位置はそのローラ３０の中心Ｏが外輪１０の開口端面１６よりも食み出した外側位置となる（図中実線で示すローラ３０の位置）。その結果、ローラ３０のスライド範囲を外輪１０の開口側へ拡大させることができる〔図３（ｂ）の斜線部分〕。なお、ローラ３０のスライド範囲を従来と同じにすれば、外輪１０の軸方向長さを短くすることができるので、軽量コンパクト化が実現できる。
【００２７】
外輪１０のローラ案内面１４の開口端部１１でのテーパ角度θは、３°〜２５°の範囲に規定すればよい。このテーパ角度θが３°より小さいと、ローラ３０のスライド範囲を外輪１０の開口側へ拡大させる効果がなく、２５°より大きいと、円周方向すきまが大きくなり過ぎることになる。また、このテーパ状開口端部１１の軸方向寸法Ｌとしては、７ｍｍ〜２５ｍｍの範囲に規定すればよい。この軸方向寸法Ｌが７ｍｍより小さいと、ローラ３０のスライド範囲を外輪１０の開口側へ拡大させる効果がなく、２５ｍｍより大きいと、端面側での円周方向すきまが大きくなり過ぎることになる。
【００２８】
この実施形態では、ローラ案内面１４のテーパ状開口端部１１とそれに隣接するローラ案内面１４とを連続的な円弧面で繋いでいる〔図３（ａ）の拡大で曲率半径Ｒで示す〕。このようにすれば、ローラ案内面１４とテーパ状開口端部１１との間でのローラ３０の軸方向変位がスムーズに行われる。
【００２９】
以上のようにローラ３０のスライド範囲を外輪１０の開口側へ拡大することができることにより〔図３（ａ）参照〕、高作動角化でのスライド量を確保することも容易となる。この実施形態における外輪１０は、従来品に対してローラ案内面１４の開口端部１１をテーパ状にする加工を追加するだけで容易に製作することが可能である。また、外輪１０のローラ案内面１４の開口端部１１をテーパ状とすることから、鍛造成形で外輪１０を製作することが可能であり、さらに、外輪１０の内部への継手内部部品の組み込みも容易となってその組み込み性を向上させることができる。
【００３０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、特許請求の範囲の技術的思想に基づき種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るトリポード型等速自在継手の実施形態で、外輪の開口側から見た部分側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の実施形態で、（ａ）はローラ案内面とローラを外輪の内周側から見た図、（ｂ）は軸方向変位に対する作動角の関係を示すスライド線図である。
【図４】本発明の実施形態におけるトリポード型等速自在継手の全体構成を示す縦断面図である。
【図５】本発明の実施形態における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６】従来のトリポード型等速自在継手の全体構成を示す縦断面図である。
【図７】従来の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８】従来のトリポード型等速自在継手で、（ａ）はローラ案内面とローラを外輪の内周側から見た図、（ｂ）は軸方向変位に対する作動角の関係を示すスライド線図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  外側継手部材（外輪）
１１  ローラ案内面の開口端部
１２  トラック溝
１４  ローラ案内面
２０  トリポード部材
２４  脚軸
３０  ローラ
【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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