(57)【要約】【課題】  針状ころなどの転動体を省略することにより部品点数と組立工数の大幅低減が可能であり、かつ、良好なローラ転動特性によりＮＶＨ性能を損なわないトリポード型等速自在継手を提供すること。【解決手段】  トリポード型等速自在継手１のトラニオンジャーナル２ａの外径面の輪郭形状を非円形にし、前記トラニオンジャーナル２ａの外径面と、前記トラニオンジャーナル２ａの外径面に直接嵌合させたローラ５の内径面との当接位置Ｏ’を、前記トラニオンジャーナル２ａの中心Ｏから外輪のトラック溝３に下ろした垂線Ｖから、トラック溝３の長手方向に所定距離だけ離間した位置にずらす。トラニオンジャーナル２ａの外径面の輪郭形状は、楕円をその短軸方向に所定距離だけオフセットした時の当該楕円の移動軌跡の輪郭形状Ｃ１か、または楕円をその中心回りに所定角度だけ回転させた時の当該楕円の移動軌跡の輪郭形状Ｃ２とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トリポード型等速自在継手のトラニオンジャーナルの外径面の輪郭形状を非円形にし、前記トラニオンジャーナルの外径面と、前記トラニオンジャーナルの外径面に回転自在に直接嵌合させたローラの内径面との当接位置を、前記トラニオンジャーナルの中心から外輪のトラック溝に下ろした垂線から、前記トラック溝の長手方向に所定距離だけ離間した位置に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】
前記トラニオンジャーナルの外径面の輪郭形状を、楕円をその短軸方向に所定距離だけオフセットした時の当該楕円の移動軌跡の輪郭形状としたことを特徴とする請求項１記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項３】
前記トラニオンジャーナルの外径面の輪郭形状を、楕円をその中心回りに所定角度だけ回転させた時の当該楕円の移動軌跡の輪郭形状としたことを特徴とする請求項１記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項４】
前記トラック溝の長手方向において、前記トラニオンジャーナルの外径面と前記ローラの内径面との間に、前記ローラの揺動を許容する所定のすき間を形成したことを特徴とする請求項２または３記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項５】
前記ローラの内径面形状を、前記トラニオンジャーナルの軸線方向両端での内径に比べて軸線方向中央部での内径の方が小さい円弧状凸形状としたことを特徴とする請求項４記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項６】
前記ローラの外径面を球状面とし、前記ローラを前記外輪のトラック溝にアンギュラコンタクトさせたことを特徴とする請求項２または３記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項７】
前記トラニオンジャーナルの外径面に、耐磨耗性または低摩擦化のための溶射、めっき、滑り材の貼付け等の表面処理を施したことを特徴とする請求項１記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項８】
前記トラニオンジャーナルの外径面に、硬度増大のための熱処理を施したことを特徴とする請求項１記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項９】
前記ローラの外径面に、耐磨耗性または低摩擦化のための溶射、めっき、滑り材の貼付け等の表面処理を施したことを特徴とする請求項１記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項１０】
前記ローラの内径部に、耐磨耗性または低摩擦化のための溶射、めっき、滑り材の貼付け等の表面処理を施したことを特徴とする請求項１記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項１１】
前記外輪のトラック溝に、耐磨耗性または低摩擦化のための溶射、めっき、滑り材の貼付け等の表面処理を施したことを特徴とする請求項１記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項１２】
前記トラニオンジャーナルの外径面に、潤滑剤の介入を促進する油溝を設けたことを特徴とする請求項１記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項１３】
前記ローラの内径部および／または外径部に、潤滑剤の介入を促進する油溝を設けたことを特徴とする請求項１記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項１４】
前記外輪のトラック溝に潤滑剤の介入を促進する油溝を設けたことを特徴とする請求項１記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項１５】
前記トラニオンジャーナルの外径面のうち、前記ローラの内径面と接触する領域のみを研削加工したことを特徴とする請求項１記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項１６】
前記トラニオンジャーナルの外径面と前記ローラの内径面との当接位置が、前記トラニオンジャーナルの中心から前記外輪のトラック溝に下ろした垂線を基準として、前記ローラの周方向に５．８°以上９°以下離間していることを特徴とする請求項１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連用として使用される摺動式トリポード型等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
等速自在継手は非直線上にある回転２軸間でトルク伝達を行なうもので、前置エンジン前輪駆動車（ＦＦ車）の駆動系などでは摺動式トリポード型等速自在継手が広く使用される。
【０００３】
この摺動式トリポード型等速自在継手１’は、図７（Ａ）のように、半径方向に突出した３本のトラニオンジャーナル２ｂを備えたトリポード部材２を有する。このトリポード部材２はＦＦ自動車ではハブ輪に連結された一方の軸に結合される。また３つのトラック溝３を備えた有底円筒状の外輪４がトランスミッションの出力軸など他方の軸に結合される。そしてトラニオンジャーナル２ａに回転自在に嵌合したローラ５ａがトラック溝３内に軸方向変位可能に収容されて二軸間のトルク伝達を行う。
【０００４】
トラニオンジャーナル２ａとローラ５との間には例えば針状ころ６などの転動体が配設される。針状ころ６は一般に総ころ状態で配設され、止め輪７ａで抜止めされる。トラック溝３は円周方向で対向する一対のローラ案内面３ａを有する。このローラ案内面３ａは軸方向に平行な凹曲面であり、ローラ５の外径面はローラ案内面３ａに適合する凸曲面である。
【０００５】
トリポード型等速自在継手１’が作動角をとった状態でトルクを伝達する時、ローラ５ａとローラ案内面３ａが斜交関係となる。このためローラ案内面３ａとローラ５ａとの間で滑りが発生し、スライド抵抗と滑りによる軸方向の誘起スラストが発生する。これらスライド抵抗と誘起スラストは自動車のＮＶＨ性能に悪影響を与える。
【０００６】
スライド抵抗と誘起スラストを低減した摺動式トリポード型等速自在継手として、例えば図７（Ｂ）に示す低振動型等速自在継手１''が知られている（特許文献１参照）。この等速自在継手１''は外径面を例えば楕円筒に形成したトラニオンジャーナル２ｃに内側ローラ５ｂが摺動可能かつ揺動可能に嵌合される。内側ローラ５ｂの外径面に、総ころ状態の針状ころ６を介して外側ローラ５ｃが回転自在に嵌合される。すなわち、図８に示すようなローラ転動キットＫが、低振動型等速自在継手１''のトラニオンジャーナル２ｃに嵌合される。ローラ転動キットＫは、内ローラ５ｂ、針状ころ６、および外ローラ５ｃの三重構造である。なお、針状ころ６は上下一対の止め輪７ｂで抜止めされる。外側ローラ５ｃは図７（Ａ）の等速自在継手と同様にトラック溝３に軸方向変位可能に収容されてトルク伝達を行う。
【０００７】
この低振動型等速自在継手１''では、内側ローラ５ｂひいては外側ローラ５ｃがトラニオンジャーナル２ｃに対して揺動可能なため、ある程度の作動角をとった状態でも外側ローラ５ｃとローラ案内面３ａとが斜交関係にならず、スライド抵抗と誘起スラストの発生が抑制される。
【０００８】
【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】
従来の摺動式トリポード型等速自在継手１’、１''では、針状ころ６とローラ５ａ（低振動型では内側ローラ５ｂおよび外側ローラ５ｃ）によりローラ転動キットＫが構成されるが、このような従来型等速自在継手は、針状ころを転動体として採用しているために以下の課題があった。
１．針状ころとローラの二重構造、または内ローラ、針状ころおよび外ローラの三重構造となり、部品点数が多くなるため部品コストや組み立てコストが増加する。
２．針状ころは総ころ状態で配設されるが、接触面圧が高いため耐久性を考慮すると針状ころの直径および軸長を低減できず、コンパクト化には限界がある。
３．耐久性を向上させるためには針状ころの転走面の面粗度を向上させる方法があるが、面粗度向上のための加工コストが増加する。
【００１０】
本発明はこれら課題を解決するものであり、針状ころなどの転動体を省略することにより部品点数と組立工数の大幅低減が可能であり、かつ、良好なローラ転動特性によりＮＶＨ性能を損なうことのない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】
【００１１】
本発明は前記課題を解決するため、トリポード型等速自在継手のトラニオンジャーナルの外径面の輪郭形状を非円形にし、前記トラニオンジャーナルの外径面と、前記トラニオンジャーナルの外径面に直接嵌合させたローラの内径面との当接位置を、前記トラニオンジャーナルの中心から外輪のトラック溝に下ろした垂線から、トラック溝の長手方向に所定距離だけ離間した位置に移動させたことを特徴とする。
【００１２】
すなわち、トリポード型等速自在継手の低コスト化とコンパクト化を図るため、針状ころなどの転動体を省略してローラの内径面をトラニオンジャーナルに回転自在に直接嵌合すると共に、転動体の省略によるローラの転動特性低下を補完するため、トラニオンジャーナルとローラの内径面との接触点を、従来の外輪円周方向から、ローラの移動方向（外輪の軸線方向ないしトラック溝の長手方向）に所定距離だけずらしたことを特徴とする。
【００１３】
単純に針状ころを省略した場合、トラニオンジャーナルとローラの内径面との間の滑り抵抗によりローラの回転が抑制され、ＮＶＨ特性（騒音、振動、荒さ）に悪影響を及ぼす。そこで本発明の等速自在継手ではロ−ラの回転を促進するためトラニオンジャーナルとローラの内径面との接触点の位置を変更した。
【００１４】
トラニオンジャーナルとローラの内径面との接触点をずらすため、トラニオンジャーナルの外径面の輪郭形状を非円形にする。ここで「非円形」は、典型的には、楕円をその短軸方向に所定距離だけオフセットした時の当該楕円の移動軌跡の輪郭形状であるか、あるいは楕円をその中心回りに所定角度だけ回転させた時の当該楕円の移動軌跡の輪郭形状である。しかし、トラニオンジャーナルとローラの内径面との接触点を外輪円周方向からローラの移動方向に所定距離だけずらすものである限り、「非円形」はその他任意の形状であってよい。
【００１５】
トラニオンジャーナル断面を上記の形状にすると、トラニオンジャーナルは２点で接触する。往復動の際には２点の荷重割合が変化する。より負荷を受けている側の接触点に着目すると次のように考えられる。ローラが回転するためのメカニズムを図３を参照して説明する。図３はトラニオンジャーナル２ａとローラ５の横断面を示す。なお、図３で使用する符号は以下のとおりである。
Ｑ：トラニオンジャーナル２ａがローラ５の内径面を垂直に押す力
Ｆ：トラニオンジャーナル２ａがローラ５を外輪トラック溝３に沿ってスライドさせる力（Ｑの水平方向分力）
Ｐ：トラニオンジャーナル２ａがローラ５を外輪トラック溝３に押し付ける力（Ｑの垂直方向分力）
μ：ローラ５と外輪トラック溝３との間の摩擦係数
点Ｃ：ローラ５と外輪トラック溝３との間に発生する接触楕円ｅの先端（ローラが回転する時の支点）
点Ｏ：トラニオンジャーナル２ａの中心点
点Ｏ’：トラニオンジャーナル２ａとローラ５内径面の接触点
ａ：点Ｏ’から点Ｃまでの外輪円周方向の最短距離
ｂ：点Ｏ’から点Ｃまでの外輪軸線方向の最短距離
【００１６】
ここで、外輪のトラック溝３方向（継手軸方向）の力の関係で、Ｆ＞μＰの時、ローラ５はＦの方向へ滑り、F≦μPの時、ローラは静止している。
【００１７】
ローラ５の点Ｃを支点としたモーメントの関係で、ａＦ＞ｂＰの時、ローラ５に右回転方向のモーメントが作用し、ａＦ＜ｂＰの時、ローラ５に左回転方向のモーメントがかかる。
【００１８】
以上のローラ５の挙動をまとめると以下の表１のようになる。
【表１】
2005133890.tif 000003
【００１９】
表１の右上欄のとき、すなわち、Ｆ≦μＰ、かつ、ａＦ＞ｂＰのとき、ローラ５は外輪トラック溝３上を滑ることなく転がり移動する。
【００２０】
以上のことから、トラニオンジャーナル２ａの外径面に直接嵌合させたローラ５の内径面の当接位置を、トラニオンジャーナル２ａの中心から外輪のトラック溝３に下ろした垂線Ｖから、トラック溝３の長手方向に所定距離だけ離間させることにより、転動体なしでも、ローラ５をトラック溝３の長手方向で滑ることなく転がり移動させることが可能であることが証明される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は以上のように構成したものであるから、
１． トラニオンジャーナルとローラ内径部の接触点を２点としたことで荷重が分散され面圧が低下し、トラニオンジャーナルの摩耗を減少させることができる。
２．トラニオンジャーナルとローラ内径部との当接位置を、従来の外輪の円周方向からローラ進行方向にずらした位置とすることでローラが転がりやすくなり、針状ころなどの転動体を省略しても等速自在継手に要求されるＮＶＨ特性を維持することができる。
３．トリポード型等速自在継手をトラニオン、ローラおよび外輪の３種の部品で構成可能であり、部品点数削減により製造コストと組立てコストを低減できる。
４．針状ころなどの転動体の省略により継手の内部にスペース的余裕が生まれ、このスペース的余裕を利用して各部品の肉厚を増大させる等の強度面の補強の自由度が高まる。
５．前記スペース的余裕を利用して各部品の寸法を小さくする等により外輪の外径コンパクト化と軽量化を図れ、それに伴うコストダウンも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図２はＦＦ自動車の駆動系に適用した本発明の摺動式トリポード型等速自在継手１の断面を示す。このトリポード型等速自在継手１は、ハブ輪に連結されるアウトボード側の軸（図示せず）に、半径方向に突出した３本のトラニオンジャーナル２ａを備えたトリポード部材２が連結される。またトランスミッションの出力軸に連結されたインボード側の軸（図示せず）に、軸線方向に延びる３つのトラック溝３を備えた有底円筒状の外輪４が連結される。
【００２３】
トラニオンジャーナル２ａに回転自在に直接嵌合したローラ５が、トラック溝３内に軸方向変位可能に収容される。トラック溝３の円周方向に対向する一対のローラ案内面３ａは円筒面の一部で構成される。ローラ５の外径面はローラ案内面３ａに適合する球状面とされている。ローラ５とトラック溝３の周方向の係合により、トランスミッション出力軸からハブ輪へのトルク伝達が行なわれる。
【００２４】
図１のように、トラニオンジャーナル２ａの外径面の輪郭は、従来の図７（Ａ）のような円形や、図７（Ｂ）のような楕円等ではなく、楕円Ｅを所定距離だけその短軸方向にオフセットした時の当該楕円Ｅの移動軌跡の輪郭Ｃ１である（以下、この輪郭Ｃ１を「オフセット楕円輪郭Ｃ１」という）。このトラニオンジャーナル２ａの外径面にローラ５の円形の内径面が嵌合される。従って、トラニオンジャーナル２ａの外径面の４つの点Ｐ１〜Ｐ４がローラ５の内径面に当接する。点Ｐ１〜Ｐ４は楕円Ｅの長軸Ｌ１、Ｌ２よりも楕円をオフセットさせた方向に位置している。
【００２５】
図４はトラニオンジャーナル２ａの外径面の輪郭Ｃ２の変形例であり、楕円Ｅをその中心Ｏ（長軸と短軸の交点）回りに所定角度だけ右方向ないし左方向に回転させた時の当該楕円Ｅの移動軌跡の輪郭である（以下、この輪郭Ｃ２を「回転楕円輪郭Ｃ２」という）。このトラニオンジャーナル２ａの外径面にローラ５の円形の内径面が回転自在に直接嵌合されると、トラニオンジャーナル２ａの外径面の４つの点Ｐ１〜Ｐ４がローラ５の内径面に当接する。４つの点Ｐ１〜Ｐ４は楕円の長軸Ｌと重なる。
【００２６】
図５のように、楕円Ｅの中心と点を結ぶ直線が楕円Ｅの長軸Ｌと成す角度をθとした場合、このθの値を、望ましくは図５（Ａ）に示す５．８°と、図５（Ｂ）に示す９°の間とする（両端の角度を含む）。θ＜５．８°では表１の右下欄の「静止」になりやすく、９°＜θでは表１の左上欄の「右回転転がり滑り」か、または左下欄の「無回転滑り」になりやすい。この５．８°と９°は前記Ｆ≦μＰかつａＦ＞ｂＰの条件から算出した。
【００２７】
図６（Ａ）（Ｂ）はトリポード型等速自在継手の断面図である。この等速自在継手のトラニオンジャーナル２ａの横断面形状は、オフセット楕円輪郭または回転楕円輪郭である。
【００２８】
図６（Ａ）はローラ５の内径形状が軸線方向断面で円弧状凸断面の等速自在継手の断面図である。トラニオンジャーナル２ａは横断面形状が楕円Ｅをオフセットまたは回転した形状であり、ローラ５の内径形状は軸線方向断面が円弧状凸断面であるため、トラニオンジャーナル２ａとローラ５との間にトラック溝３の長手方向において比較的大きなすき間Ｇ１が形成される。このすき間Ｇ１とローラ５上下のすきまの存在によりローラ５が図６（Ａ）で矢印にて示す如くトラニオンジャーナル２ａの軸線方向に移動可能であり、かつ、トラニオンジャーナル２ａに対して左右方向の首振り揺動が可能である。これにより、トリポード型等速自在継手が作動角をもって回転する時のローラ５ａとトラック溝３との斜交関係が緩和され、ＮＶＨ性能が損なわれるのを防止する。
【００２９】
図６（Ｂ）はローラ５の内径形状が円筒形状で軸線方向断面が直線の等速自在継手の断面図である。この等速自在継手でも、トラニオンジャーナル２ａは横断面形状が楕円Ｅをオフセットまたは回転した形状であり、トラニオンジャーナル２ａとローラ５との間にすき間Ｇ２が存在する。このすき間Ｇ２とローラ５上下のすきまの存在にによりローラ５が図６（Ｂ）で矢印にて示す如くトラニオンジャーナル２ａの軸線方向に移動可能であり、かつ、トラニオンジャーナル２ａに対して左右方向の首振り揺動が可能である。これにより、トリポード型等速自在継手が作動角をもって回転する時のローラ５ｂとトラック溝３との斜交関係が緩和され、ＮＶＨ性能が損なわれるのを防止する。
【００３０】
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、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。以下に本発明のトリポード型等速自在継手に必要に応じて付加することができる構造または処理を列挙する。
１．ローラ５の姿勢を安定化させるため、ローラ５の外径面を球状面とし、このローラ５を外輪のトラック溝にアンギュラコンタクトさせること。
２．トラニオンジャーナル２ａの耐久性向上のため、その外径面に熱処理を施し硬度を増大させること。
３．ローラ５の外径面および／または内径面に、耐磨耗性または低摩擦化のための溶射、めっき、滑り材の貼付け等の表面処理を施すこと。
４．外輪４のトラック溝３に、耐磨耗性または低摩擦化のための溶射、めっき、滑り材の貼付け等の表面処理を施すこと。
５．トラニオンジャーナル２ａの外径面に、潤滑剤の介入を促進する油溝を設けること。
６．ローラ５の内径部および／または外径部に、潤滑剤の介入を促進する油溝を設けること。
７．外輪４のトラック溝３に潤滑剤の介入を促進する油溝を設けること。
８．トラニオンジャーナル２ａの外径面のうち、ローラ５の内径面と接触する領域のみを摩擦係数低減および耐久性向上のため研削加工すること。
【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トラニオンジャーナルの横断面輪郭図。
【図２】本発明に係るトリポード型等速自在継手の断面図。
【図３】ローラの転動メカニズムを説明するための外輪トラック溝軸線方向断面図。
【図４】本発明の変形例に係るトリポード型等速自在継手のトラニオンジャーナルの横断面輪郭図。
【図５】（Ａ）（Ｂ）はトラニオンジャーナルとローラの横断面図。
【図６】（Ａ）（Ｂ）は外輪とローラの軸線方向断面図。
【図７】（Ａ）（Ｂ）は従来のトリポード型等速自在継手の断面図。
【図８】従来のトリポード型等速自在継手のローラ転動キットの断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１     摺動式トリポード型等速自在継手
２     トリポード部材
２ａ   トラニオンジャーナル
３     トラック溝
３ａ   ローラ案内面
４     外輪
５     ローラ
６     針状ころ
７ａ   止め輪
７ｂ   止め輪
【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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