(57)【要約】【課題】ローラの回転抵抗が減少し、誘起スラストやスライド抵抗が低減され、車両のシャダー現象やアイドリング振動を低減することができ、また、構成部品点数の減少を図って、コストダウン設計が可能なトリポード型等速自在継手を提供する。【解決手段】３つのトラック溝５が形成された外側継手部材１と、半径方向に突出した３本の脚軸８を有するトリポード部材２と、脚軸８にころ１５を介して回転可能に外嵌されたローラ３とを備え、脚軸８の外径面１１ａを凸曲面として脚軸に対してローラ３を首振り揺動可能に支持したトリポード型等速自在継手である。トラック溝５の円周方向に向き合った一方の対向面に、ローラ３の外径部１７が嵌合する凹溝１８を軸方向に沿って形成する。凹溝１８の内面を一方のローラ案内面６Ａとするとともに、トラック溝５の円周方向に向き合った他方の対向面を他方のローラ案内面６Ｂとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３本の脚軸を有するトリポード部材と、前記脚軸にころを介して回転可能に外嵌されたローラとを備え、前記脚軸の外径面を凸曲面として脚軸に対してローラを首振り揺動可能に支持したトリポード型等速自在継手において、
トラック溝の円周方向に向き合った一方の対向面に、ローラの外径部が嵌合する凹溝を軸方向に沿って形成し、この凹溝の内面を一方のローラ案内面とするとともに、トラック溝の円周方向に向き合った他方の対向面を他方のローラ案内面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】
凹溝に嵌合するローラの外径部の外径面を円筒面とするとともに、凹溝の断面形状を矩形状としたことを特徴とする請求項１のトリポード型等速自在継手。
【請求項３】
凹溝に嵌合するローラの外径部の外径面を凸曲面とするとともに、凹溝の底面をローラの外径部の外径面が嵌合する凹曲面としたことを特徴とする請求項１のトリポード型等速自在継手。
【請求項４】
前記ローラは、その外径面がローラ案内面に対して転走するローラ本体と、このローラ本体の内径側に設けられて隣接するころが互いに接触する総ころ形式で保持される鍔部とを有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかのトリポード型等速自在継手。
【請求項５】
前記ローラは、ローラ本体と、このローラ本体の外径面から外径方向へ突出して前記凹溝に嵌合する周方向突起部と、このローラ本体の内径側に設けられて隣接するころが互いに接触する総ころ形式で保持される鍔部とを有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか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等の動力伝達装置に使用される等速自在継手に関し、特に摺動式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】
図６と図７に示すように、等速自在継手（トリポード型等速自在継手）は、外側継手部材５１と、内側継手部材としてのトリポード部材５２と、トルク伝達部材としてのローラ５３を主要な構成要素としている。
【０００３】
外側継手部材５１は一体に形成されたマウス部５４とステム部５５とからなる。マウス部５４は、一端にて開口したカップ状で、内周の円周方向三等分位置に軸方向に延びるトラック溝５６が形成してある。各トラック溝５６の円周方向で向き合った側壁にローラ案内面５７、５７が形成される。
【０００４】
トリポード部材５２はボス５８と脚軸５９とを備える。ボス５８にはシャフト６０とトルク伝達可能に結合するスプラインまたはセレーション孔６１が形成してある。脚軸５９はボス５８の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。トリポード部材５２の各脚軸５９はローラ５３を担持している。
【０００５】
このようなトリポード型等速自在継手において、作動角θをとった状態で回転力を伝達するときには、図８に示すように、ローラ５３とローラ案内面５７とが互いに斜交する関係となる。この場合、ローラ５３は図６の矢印ｔで示す方向に転がり移動しようとするのに対して、トラック溝５６は外側継手部材５１の軸線と平行な円筒面の一部であるため、ローラ５３はトラック溝５６に拘束されながら移動することになる。その結果、ローラ案内面５７とローラ５３との相互間に滑りが生じてスライド抵抗が発生し、さらに、この滑りが軸方向に誘起スラストを発生させる。このようなスライド抵抗と誘起スラストは、車体の振動や騒音の発生原因となり、自動車のＮＶＨ性能に影響を与え、車両の足回りの設計自由度を低くするため、できるだけ低減させることが望まれる。
【０００６】
このようにトリポード型等速自在継手は、回転３次の誘起スラストに起因して、車両のシャダー現象が生じていた。そこで、従来では、誘起スラストの低減を図るために、ローラをダブルローラタイプとして、その外側ローラの転がり方向をトラック溝に対して一直線に保つようにしたものがある（特許文献１及び特許文献２）。
【０００７】
特許文献１や特許文献２等に記載のダブルローラタイプのローラは、外側ローラと、内側ローラと、この外側ローラと内側ローラとの間に介装される針状ころとを備える。そして、脚軸をその横断面形状を楕円状として、トラック溝の長手方向で内側ローラの内周面との間に隙間を形成するとともにトラック溝の長手方向と直交する幅方向で内側ローラの内周面と接触するように構成する。これによって、作動角をとった場合に、外側ローラの転がり方向をトラック溝に対して一直線に保ったままトリポード部材が継手軸線に対して傾斜した状態を許容している。
【０００８】
ダブルローラタイプにおいて、前記特許文献１等に記載のものを改良して、さらにシャダーに対する改善を行ったものある（特許文献３）。この特許文献３には、ダブルローラタイプとして、図９に示すものと図１０に示すものとが記載されている。
【０００９】
図９に示すものは、ローラ５３が、内側ローラ５３ａと外側ローラ５３ｂとからなり、外側継手部材５１の各トラック溝５６に、相対向するガイド凹溝６５、６５を形成し、このガイド凹溝６５、６５に、外側ローラ５３ｂの外径部を嵌合させるものである。また、内側ローラ５３ａは、その内径面を円筒面とするとともに、その外径面を球状凸面としている。外側ローラ５３ｂは、この内径面を球状凹面とするとともに、その外径面を円筒面としている。これによって、外側ローラ５３ｂの転がり方向をトラック溝５６に対して一直線に保ったままトリポード部材５２が継手軸線に対して傾斜した状態となるのを許容している。ガイド凹溝６５の内面がローラ案内面５７となる。
【００１０】
図１０に示すものは、対向する一対のガイド凹溝６５のうち、回転伝達時に外側ローラ５３ｂの外周面が押圧されるガイド凹溝６５の底面６６と、脚軸５９の軸線とをジョイント角が０度の状態（作動角をとらない状態）で互いに非平行としている。また、ガイド凹溝６５の一対の底面６６の一方に、外側ローラ５３ｂの内方側面と当接する当接部６７を設けたものである。
【００１１】
また、ダブルローラタイプではないシングルローラタイプであっても、ローラの転がり方向をトラック溝に対して一直線に保ったままトリポード部材が継手軸線に対して傾斜した状態が可能となるようにしたものがある（特許文献４及び特許文献５）。すなわち、脚軸の外周面を脚軸の軸線上に中心を持ち真球面とし、この脚軸の真球外周面に、転動体を介してローラの円筒内周面を外嵌したものである。これによって、脚軸がローラに対して、傾斜ないし首振り自在となって、ローラの転がり方向をトラック溝に対して一直線に保ったままトリポード部材が継手軸線に対して傾斜した状態となるのを許容している。
【特許文献１】特開２０００−３２０５６３号公報
【特許文献２】特開平３−１７２６１９号公報
【特許文献３】特許第３６９００７４号公報
【特許文献４】特開平１０−２３８５５２号公報
【特許文献５】特開２０００−７４０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前記特許文献１及び特許文献２に記載のように、ローラをダブルローラタイプとすれば、部品点数が増加して、組立工程数が増加するとともに、コスト高となっていた。また、図９に記載のものでは、外側ローラが、周方向に対応する一対のガイド溝に規制されている。このため、外輪ローラが傾いた場合、ガイド溝の内側面と外側ローラの外側面との間に大きな摩擦力が作用して、外側ローラの転動が円滑に行なわれなくなる。したがって、継手内部での摩擦損失が増大し、この継手の伝達効率が低減するだけでなく、上記脚軸に加わる軸力が増大する。この様な軸力の増大に伴って、大きなジョイント角(作動角)を付した状態で大きなトルクを伝達する際等、使用条件が厳しい場合には、シャダーと呼ばれる振動の発生を抑えきれない可能性がある。
【００１３】
また、図１０に記載のものでは、外側ローラがガイド凹溝に対して大きく傾斜することを防止して、ガイド凹溝に沿う外側ローラの転動が円滑に行なわれるようにし、これによって、トリポード型等速ジョイントの内部で発生する摩擦に基づく損失の低減を図り、シャダーと呼ばれる振動の発生を抑えるようにしている。また、当接部を設けることによって、他方の底面はストレートに延在させることができ、これにより、ハウジング（外側継手部材）の鍛造成形の容易化を図っている。しかしながら、図１０に記載のものは、ダブルローラタイプであり、特許文献１及び特許文献２に記載のものと同様、部品点数が増加して、組立工程数が増加するとともに、コスト高となっていた。特に、ガイド凹溝６５の底面６６と、脚軸５９の軸線とを非平行とする必要があり、加工性に劣るものである。
【００１４】
特許文献４に記載のシングルローラタイプでは、作動角を取ってトルクを負荷して回転させた場合、トラニオンジャーナル（脚軸）の傾きはころと脚軸の外球面で吸収されるが、ローラの傾きが外輪の溝（外輪溝）で規制されるため、ローラの回転が滑らかでない場合がある。特に、トルク負荷と反対側の外輪溝案内面とローラの間に生じる摩擦抵抗は、ローラの転がりを阻害し回転３次の誘起スラストやスライド抵抗を大きくする要因となっている。
【００１５】
特許文献５に記載のシングルローラタイプでは、外輪トラックは平坦面、ローラ外径は円筒面としており、またジョイント角が０°の状態でトラニオンの中心軸と外輪トラック面が非平行とする必要があり、かつ外輪トラックには負荷側、非負荷側ともローラの幅方向への移動を阻止するための案内面を設けることを条件としている。
【００１６】
本発明は、上記課題に鑑みて、ローラの回転抵抗が減少し、誘起スラストやスライド抵抗が低減され、車両のシャダー現象やアイドリング振動を低減することができ、また、構成部品点数の減少を図って、コストダウン設計が可能なトリポード型等速自在継手を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のトリポード型等速自在継手は、３つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３本の脚軸を有するトリポード部材と、前記脚軸にころを介して回転可能に外嵌されたローラとを備え、前記脚軸の外径面を凸曲面として脚軸に対してローラを首振り揺動可能に支持したトリポード型等速自在継手において、トラック溝の円周方向に向き合った一方の対向面に、ローラの外径部が嵌合する凹溝を軸方向に沿って形成し、この凹溝の内面を一方のローラ案内面とするとともに、トラック溝の円周方向に向き合った他方の対向面を他方のローラ案内面としたものである。
【００１８】
本発明のトリポード型等速自在継手によれば、ローラの首振り状態において、ローラは、ローラ軸方向移動が、一方の案内面側の凹溝にのみ規制され、他方の案内面側においては規制されない。すなわち、ローラが外輪溝（凹溝）内を平行に転がることが可能で、かつローラの首振りに依る傾きやローラ軸方向の動きを規制する箇所が凹溝の片側だけなのでローラの回転を抑止する抵抗を少なくできる。
【００１９】
凹溝に嵌合するローラの外径部の外径面を円筒面とするとともに、凹溝の断面形状を矩形状としたり、凹溝に嵌合するローラの外径部の外径面を凸曲面とするとともに、凹溝の底面をローラの外径部の外径面が嵌合する凹曲面としたりできる。すなわち、このトリポード型等速自在継手における設計自由度が大きい。
【００２０】
前記ローラは、その外径面がローラ案内面に対して転走するローラ本体と、このローラ本体の内径側に設けられて隣接するころが互いに接触する総ころ形式で保持される鍔部とを有する場合がある。また、前記ローラは、ローラ本体と、このローラ本体の外径面から外径方向へ突出して前記凹溝に嵌合する周方向突起部と、このローラ本体の内径側に設けられて隣接するころが互いに接触する総ころ形式で保持される鍔部とを有する場合がある。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のトリポード型等速自在継手によれば、ローラの回転を抑止する抵抗を少なくできる。すなわち、ローラが外輪溝（凹溝）に規制される位置を負荷側に選んでおけば、ローラの傾き力やジャーナル軸方向力に依って生じるローラと凹溝との摩擦抵抗は負荷側だけに発生し、非負荷側では発生しない。これに依ってローラの回転抵抗が減少し、誘起スラストやスライド抵抗が低減され、車両のシャダー現象やアイドリング振動を低減することができる。また、このジョイントは構成部品点数が少なく、構造が簡単な為、コストダウン設計が可能となる。
【００２２】
このトリポード型等速自在継手における設計自由度が大きいので、使用する車両の特性に応じた等速自在継手を低コストで設計できる。
【００２３】
総ころ形式とすることによって、定格荷重及び最大許容荷重が大きい利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
【００２５】
図１に示す第１実施形態の等速自在継手は、外側継手部材１と、内側継手部材としてのトリポード部材２と、トルク伝達部材としてのローラ３とを備える。
【００２６】
外側継手部材１は一体に形成されたマウス部１ａとステム軸(図示省略)とからなる。マウス部１ａは一端にて開口したカップ状で、その内周面に、軸方向に延びる３本の前記トラック溝５が形成される。各トラック溝５の円周方向で向き合った側壁にローラ案内面６Ａ、６Ｂが形成される。
【００２７】
トリポード部材２はボス７と脚軸８とを備える。脚軸８はボス７の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。また、脚軸８は、基部１０と、この基部１０に連設される本体部１１とからなる。本体部１１はその外径面１１ａが球状凸部(凸曲面)の円盤体からなる。なお、ボス７にはシャフトとトルク伝達可能に結合するスプラインまたはセレーション９が形成してある。
【００２８】
ローラ３は、ローラ本体１２と、このローラ本体１２の内径面側に設けられる一対の鍔部１３、１４とからなり、この鍔部１３、１４にて周方向に沿って配設される複数のころ１５が支持（保持）されている。ローラ本体１２の外径面１７ａを円筒面としている。この場合、隣接するころ１５が互いに接触する総ころ形式で配設されている。このように、このローラ３はいわゆるシングルローラタイプである。
【００２９】
複数のころ１５が支持された状態で、ローラ３が脚軸８の本体部１１に外嵌されている。このため、ころ１５が本体部１１の球状凸部(凸曲面)である外径面１１ａに接触した状態で、ローラ３はころ１５を介して回転自在に脚軸８に支持される。しかも、脚軸８の本体部１１の外径面１１ａが球状凸部(凸曲面)であるので、脚軸８に対してローラ３が首振り揺動可能に支持される。
【００３０】
また、トラック溝５の円周方向に向き合った一方の対向面に、ローラ３の外径部１７が嵌合する凹溝１８を軸方向に沿って形成している。この場合の凹溝１８は断面矩形状とされ、その内面（底面１８ａと、両内側面１８ｂ、１８ｃ）を一方のローラ案内面６Ａとしている。また、トラック溝５の円周方向に向き合った他方の対向面を他方のローラ案内面６Ｂとする。
【００３１】
このため、ローラ３の外径部１７の一部が凹溝１８に嵌合して、この凹溝１８の内面（底面１８ａ、及び両内側面１８ｂ、１８ｃ）である一方のローラ案内面６Ａと、凹溝が形成され他方の対向面にて構成される他方のローラ案内面６Ｂとに挟まれた状態で、このローラ３は転走する。
【００３２】
この等速自在継手が図２のように作動角θをとった場合（すなわち、トリポード部材２の軸線Ｌ１が継手軸線Ｌ３に対して所定角度傾いたとき）は、脚軸８の軸線Ｌ２が継手軸線Ｌ３と直交する線Ｌに対してθだけ傾斜する。この際、ローラ３は脚軸８に対して首振り揺動可能に支持されているので、ローラ３の外径部１７の一部が凹溝１８に嵌合した状態で首を振ることになる。すなわち、ローラ３の転がり方向をトラック溝５に対して一直線に保ったままトリポード部材２が継手軸線Ｌ３に対して傾斜した状態となるのを許容している。
【００３３】
ところで、この等速自在継手を自動車の駆動系に組み込んで、自動車を前進させた場合、外側継手部材１およびトリポード部材２とは図１においては反時計廻りに回転する。自動車を後進（後退）させた場合、外側継手部材１およびトリポード部材２とは図１においては時計廻りに回転する。このため、各凹溝１８は前進方向側に設けられている。
【００３４】
本発明のトリポード型等速自在継手では、ローラ３の首振り状態において、ローラ３は、ローラ軸方向移動が、一方の案内面側の凹溝１８にのみ規制され、他方の案内面側においては規制されない。すなわち、ローラ３が外輪溝（凹溝１８）内を平行に転がることが可能で、かつローラ３の首振りに依る傾きやローラ軸方向の動きを規制する箇所が凹溝１８の片側だけなのでローラ３の回転を抑止する抵抗を少なくできる。ローラ３が凹溝１８に規制される位置を前進方向負荷側とすることができ、ローラ３の傾き力やジャーナル軸方向力に依って生じるローラ３と凹溝１８との摩擦抵抗は前進方向負荷側だけに発生し、非負荷側では発生しない。これに依ってローラ３の回転抵抗が減少し、誘起スラストやスライド抵抗が低減され、車両のシャダー現象やアイドリング振動を低減することができる。また、このジョイントは構成部品点数が少なく、構造が簡単な為、コストダウン設計が可能となる。
【００３５】
総ころ形式とすることによって、定格荷重及び最大許容荷重が大きい利点がある。
【００３６】
次に図３は第２実施形態を示し、この場合、ローラ３が、ローラ本体１２と、このローラ本体１２の外径面１２ａから外径方向へ突出する断面矩形状の周方向突起部２０とからなる。周方向突起部２０は、ローラ本体１２の外径面１２ａの軸方向中心部に設けられ、一方の対向面に形成された凹溝１８に嵌合するローラ３に外径部１７を構成する。
【００３７】
この場合であっても、凹溝１８の内面（底面１８ａ、及び両内側面１８ｂ、１８ｃ）を一方のローラ案内面６Ａとし、他方のローラ案内面６Ｂとしている。
【００３８】
図３に示す等速自在継手の他の構成は図１と図２に示す等速自在継手と同様の構成であるので、同一部材には同一符号を附してそれらの説明を省略する。このため、図３に示す等速自在継手であっても、図１等に示す等速自在継手と同様の作用効果を奏する。
【００３９】
次に図４は第３実施形態を示し、この場合、ローラ３のローラ本体１２の外径面１２ａが球状凸部(凸曲面)とされている。このため、これに対応するように、凹溝１８はその内面、つまり底面１８ａが凹曲面とされ、この底面１８ａが一方のローラ案内面６Ａとなる。この底面１８ａの曲率半径Ｒをローラ本体１２の外径面の曲率半径ｒに合わせている。
【００４０】
図４に示す等速自在継手の他の構成は図１と図２に示す等速自在継手と同様の構成であるので、同一部材には同一符号を附してそれらの説明を省略する。このため、図４に示す等速自在継手であっても、図１等に示す等速自在継手と同様の作用効果を奏する。
【００４１】
次に図５は第４実施形態を示し、この場合、図３に示す実施形態における周方向突起部２０において、その外径面２０ａを球状凸部(凸曲面)としたものである。このため、凹溝１８はその底面１８ａを凹曲面としている。
【００４２】
図５に示す等速自在継手の他の構成は図１と図２に示す等速自在継手と同様の構成であるので、同一部材には同一符号を附してそれらの説明を省略する。このため、図５に示す等速自在継手であっても、図１等に示す等速自在継手と同様の作用効果を奏する。
【００４３】
このように、本発明の等速自在継手は、凹溝１８の底面１８ａが平坦面であっても、矩形状であっても、凹曲面であってもよく、さらには、脚軸８の軸線Ｌに対してローラ案内面６Ａ、６Ｂを非平行としたりする必要がない。このため、製造し易いとともに、設計自由度が大きくなり、使用する車両の特性に応じた等速自在継手を低コストで設計できる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。凹溝１８は、ローラ３の外径部１７が嵌合して、ローラ３の転がり方向をトラック溝５に対して一直線に保ったままトリポード部材２が継手軸線Ｌ３に対して傾斜した状態となるのを許容するものであればよいので、凹溝１８の形状は、前記実施形態の形状以外の楕円、台形、半多角形状体等の種々の形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態を示すトリポード型等速自在継手の横断面図である。
【図２】前記トリポード型等速自在継手の首振り状態の縦断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示すトリポード型等速自在継手の横断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態を示すトリポード型等速自在継手の横断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態を示すトリポード型等速自在継手の横断面図である。
【図６】従来の等速自在継手の縦断面図である。
【図７】従来の等速自在継手の横断面図である。
【図８】従来の等速自在継手の要部簡略斜視図である。
【図９】従来の他の等速自在継手の縦断面図である。
【図１０】従来の別の等速自在継手の縦断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１      外側継手部材
２      トリポード部材
３      ローラ
５      トラック溝
６Ａ    ローラ案内面
６Ｂ    ローラ案内面
８      脚軸
１２    ローラ本体
１３，１４  鍔部
１７    外径部
１７ａ  外径面
１８    凹溝
２０    周方向突起部
２０ａ  外径面
【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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