(57)【要約】【課題】  耐久寿命後の誘起スラストおよびスライド抵抗の低位安定化を図り、良好なＮＶＨ特性を得ることにある。【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のローラ案内面１４を有する外側継手部材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、前記トリポード部材２０の各脚軸２２にそれぞれ装着されたローラ機構とを備え、前記ローラ機構は、脚軸２２に対して首振り揺動自在で、前記ローラ案内面１４に沿って外側継手部材１０の軸線と平行な方向に案内されるローラ３４を有する等速自在継手において、前記ローラ３４の外周面３４ａの面粗さを０．３５Ｒａ以下とする。【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たローラ機構とを備え、前記ローラ機構は、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外側継手部材の軸線と平行な方向に案内されるローラを有する等速自在継手において、前記ローラの外周面の面粗さを０．３５Ｒａ以下としたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
前記ローラ機構は、ローラ案内面に案内されるローラと、脚軸の外周面に外嵌されて前記ローラを複数の転動体を介して回転自在に支持するリングとからなるローラアッセンブリ体である請求項１に記載の等速自在継手。
【請求項３】
前記ローラ機構は、リングの内周面が円弧状凸断面で、かつ、脚軸の外周面がストレート形状の縦断面である請求項１又は２に記載の等速自在継手。
【請求項４】
前記脚軸の横断面を、長軸が継手の軸線に直交する略楕円形とした請求項１乃至３のいずれか一項に記載の等速自在継手。
【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】
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前記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、前記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】
前記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機構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。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機構（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の図１１（Ａ）参照）。この構成によれば、リングの円筒状の内周面と脚軸の凸球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機構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。
【０００８】
また、脚軸の横断面形状を、継手の軸線と直交する方向で前記リングの内周面と接触すると共に、継手の軸線方向で前記リングの内周面との間に隙間を形成するような形状、例えば楕円形とする（例えば、特許文献１の図１（Ｂ）参照）。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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、前述した誘起スラストやスライド抵抗は、車体の振動や騒音の発生原因となり、自動車のＮＶＨ特性に影響を与え、車両の足回りの設計自由度を低くすることから、できるだけ低減させることが望ましい。
【００１０】
つまり、この種のトリポード型等速自在継手では、角度をとった状態でトルクを伝達するとき、内部部品間の相互摩擦によって、回転中には誘起スラストが、また、停止状態でも強制的に軸方向に伸縮させるとスライド抵抗がそれぞれ発生する。これら誘起スラストやスライド抵抗が関与する自動車の代表的なＮＶＨ現象として、前者との関連では走行中の車体の横振れ、後者との関連ではＡＴ車における停止時Ｄレンジのアイドリング振動現象がある。
【００１１】
自動車のＮＶＨ問題は、継手の誘起スラストやスライド抵抗の大きさを小さくすることが解決のポイントである。一般に、継手の誘起スラストやスライド抵抗は作動角の大きさに依存する傾向がある。そのため、自動車のドライブシャフトに適用する場合、作動角を大きくできないという設計上の制約につながる。したがって、自動車の足回り設計の自由度を高めるには、誘起スラストやスライド抵抗の低位安定化が課題であった。
【００１２】
一方、この種の等速自在継手では、耐久寿命後に外側継手部材のローラ案内面にある程度の摩耗が発生する。特に、低振動性能を発揮する等速自在継手では、耐久寿命後に外側継手部材のローラ案内面に摩耗が発生すると、その摩耗が原因で誘起スラストを低減させることが困難となり、ＮＶＨ特性の劣化が顕著になるという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明は前記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、耐久寿命後の誘起スラストおよびスライド抵抗の低位安定化を図り、良好なＮＶＨ特性を発揮し得る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、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たローラ機構とを備え、前記ローラ機構は、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外側継手部材の軸線と平行な方向に案内されるローラを有する等速自在継手において、前記ローラの外周面の面粗さを０．３５Ｒａ以下としたことを特徴とする。
【００１５】
前記構成において、ローラ機構は、ローラ案内面に案内されるローラと、脚軸の外周面に外嵌されて前記ローラを複数の転動体を介して回転自在に支持するリングとからなるローラアッセンブリ体であることが望ましい。前記転動体としては、針状ころを使用することが可能である。また、そのローラ機構は、リングの内周面が円弧状凸断面であると共に、脚軸の外周面がストレート形状の縦断面で、かつ、脚軸の横断面を、長軸が継手の軸線に直交する略楕円形とすることが望ましい。なお、「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。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ローラの外周面の面粗さを０．３５Ｒａ以下としたことにより、耐久寿命後に外側継手部材のローラ案内面に発生する摩耗を抑制することができ、その摩耗に起因する誘起スラストおよびスライド抵抗の低位安定化が図れ、良好なＮＶＨ特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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（ａ）は継手の横断面、同図（ｂ）は脚軸に垂直な断面、同図（ｃ）はリングの断面をそれぞれ示す。
【００１８】
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。
【００１９】
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（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。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内に収容される。ローラ３４の外周面３４ａはローラ案内面１４に適合する凸曲面である。
【００２０】
ローラ３４の外周面３４ａ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３４ａとローラ案内面１４とをアンギュラ接触させている。図１（ａ）に二つの当たり位置の作用線を一点鎖線で示している。球面状のローラ３４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する。このようにローラ３４の外周面３４ａ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３４ａの母線に対応する円弧とすることもできる。
【００２１】
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を構成している。すなわち、リング３２の円筒形外周面を内側軌道面とし、ローラ３４の円筒形内周面を外側軌道面として、これらの内外軌道面間に針状ころ３６が転動自在に介在する。図１（ｂ）に示すように針状ころ３６は、できるだけ多くのころを入れた、保持器のない、いわゆる総ころ状態で組み込まれている。符号３３，３５で示すものは、針状ころ３６の抜け落ち止めのためにローラ３４の内周面に形成した環状溝に装着した一対のワッシャである。
【００２２】
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。
【００２３】
リング３２の内周面は円弧状凸断面を有する。すなわち、内周面の母線が半径ｒの凸円弧である〔図１（ｃ）参照〕。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。
【００２４】
この実施形態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、図１（ｃ）に破線で示すように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を傾かせようとする力が従来のものに比べると非常に低減し、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、この実施形態の等速自在継手は、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。
【００２５】
一方、この実施形態の等速自在継手において、耐久寿命後に外側継手部材１０のローラ案内面１４にある程度の摩耗が発生する。特に、低振動性能を発揮する等速自在継手では、耐久寿命後に外側継手部材１０のローラ案内面１４に摩耗が発生すると、その摩耗が原因で誘起スラストを低減させることになる。そのため、耐久寿命後の誘起スラストおよびスライド抵抗の低位安定化を図るため、ローラ案内面１４に接触するローラ３４の外周面３４ａの面粗さを０．３５Ｒａ以下、好ましくは０．２５Ｒａ以下に規制する。
【００２６】
この実施形態において、ローラ３４の外周面３４ａの面粗さを０．１４Ｒａ〜０．５８Ｒａまで変化させたサンプルで台上耐久試験を実施した。なお、ローラ３４は軸受鋼を焼入焼戻し、内外周面を研削仕上げしたものである。一方、ローラ３４が接触するローラ案内面１４を有する外側継手部材１０は、機械構造用炭素鋼を高周波焼入後焼戻したものである。
【００２７】
ここで、耐久試験後のローラ案内面１４での摩耗深さと誘起スラストとの関係を図３に示す。この誘起スラストの測定条件としては、トルクＴ＝２９４Ｎｍ、回転数Ｎ＝１５０ｒｐｍ、作動角θ＝０〜１５ｄｅｇとし、耐久試験後の誘起スラストの目標値を３０Ｎとした。その結果、誘起スラストの目標値３０Ｎを得るためには、耐久試験後のローラ案内面１４での摩耗深さを２０μｍ以下にする必要があることが判明した。
【００２８】
次に、ローラ３４の外周面３４ａの面粗さと耐久試験後のローラ案内面１４での摩耗深さとの関係を図４に示す。同図に示すようにローラ３４の外周面３４ａの面粗さが０．３５Ｒａを超えると、ローラ案内面１４での摩耗深さが２０μｍ以下を維持することができなくなり、そのばらつきも増大することが判明した。その結果、ローラ３４の外周面３４ａの面粗さを０．３５Ｒａ以下にすることにより、耐久試験後のローラ案内面１４での摩耗深さを２０μｍ以下に維持でき、誘起スラストの目標値３０Ｎを確保できて誘起スラストの低位安定化が図れる。
【００２９】
なお、ローラ３４の外周面３４ａの研削砥石のドレス方法を単石とした場合、前述したようにローラ３４の外周面３４ａの面粗さを０．３５Ｒａ以下であったが、その研削砥石のドレス方法を総型とすれば、ローラ３４の外周面３４ａの面粗さを０．２５Ｒａ以下に抑制することが可能となり、ローラ案内面１４での摩耗を１０μｍ以下に改善することができた。ここで、ドレスとは研削砥石の形直し、目立てのことで、単石ドレス方式とは、一個のダイヤモンド工具を相対移動させ砥石をドレスする方法であり、総型ドレス方式とは、完成品と同じ形状を持ち、複数のダイヤモンドが散りばめられた工具で砥石をドレスする方法である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
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】
【００３１】
【図１】（ａ）は本発明に係る等速自在継手の実施形態を示す横断面図、（ｂ）は脚軸に垂直な断面で、脚軸およびローラアッセンブリを示す断面図、（ｃ）はリングを断面図である。
【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】耐久試験後のローラ案内面での摩耗深さと誘起スラストとの関係を示す特性図である。
【図４】ローラ外周面の面粗さと耐久試験後のローラ案内面での摩耗深さとの関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００３２】
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
３４  ローラ
３４ａ  ローラ外周面
３６  転動体（針状ころ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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