(57)【要約】【課題】ローラが傾斜したときに、ローラがトラック溝内で不必要な干渉をすることなく傾斜することが可能な等速自在継手を提供する。【解決手段】円周方向に向き合ったローラ案内面７を有する３つのトラック溝６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９を有するトリポード部材２と、脚軸９にころ５を介して回転可能に外嵌されたローラ３とを備えた等速自在継手である。前記脚軸の外径面を円筒面とすると共に、前記ローラの内径面を凹球面とし、さらに、前記ころの軸方向中央部の外面を円筒面とする。ころの軸方向両端部を軸方向外方側が縮径するスフェリカル状として、所定作動角までは、前記ローラ３の外径面１３を前記ローラ案内面７に対応させたまま前記ころ５が前記脚軸９の傾きに追従して傾くことを許容し、かつ前記ローラ３の外径面１３をトリポード部材２の脚軸９の軸線Ｌ上に曲率中心を置いた部分球面としたことを特徴とする等速自在継手。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向に向き合ったローラ案内面を有する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た等速自在継手において、
前記脚軸の外径面を円筒面とすると共に、前記ローラの内径面を凹球面とし、さらに、前記ころの軸方向中央部の外面を円筒面とすると共に、ころの軸方向両端部を軸方向外方側が縮径するスフェリカル状として、所定作動角までは、前記ローラの外径面を前記ローラ案内面に対応させたまま前記ころが前記脚軸の傾きに追従して傾くことを許容し、かつ前記ローラの外径面をトリポード部材の脚軸の軸線上に曲率中心を置いた部分球面としたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
ローラ内径面に全数よりも１個少ない複数のころを一連に並べ、この一連ころ群の両端の隙間に、残りの１個のころを圧入したことを特徴とする請求項１又は請求項２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、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９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１１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９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及び特許文献２に記載のものは、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心に対して傾斜した状態が可能となるようにしている。
【特許文献１】特開２０００−３２０５６３号公報
【特許文献２】特開２００１−１３２７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【０００９】
しかも、前記特許文献１等に記載のものでは、ローラの転がり方向を外輪溝に対して一直線に保つ機構となっているが、一直線に保つことができる継手角度には限度がある。そして車輌の都合上、つまり車輌の取り付け時、フルバンプ（サスペンション最縮時）、フルリバウンド（サスペンション最伸時）などにおいては、前記継手角度を越えた作動角をとる場合がある。このような場合には、ローラが傾くことで継手角度を吸収することになる。
【００１０】
図１２に示すように、ローラ外径面６２の曲率中心Ｏ１が、トリポード部材５２の脚軸５９の軸線Ｌ０上に存在していない場合において、図１２と図１３に示すようにローラ５３が傾斜すると、ローラ外径面６２の曲率中心Ｏ１がローラ中心Ｏを中心として揺動して移動する。これにより、傾斜時のローラ外径面６２の軌跡は、移動前のローラ外径面６２と移動後のローラ外径面６２とを含んだ曲面の一部となる。このため、図１４に示すように、この曲面の曲率半径Ｒ０がｒ０（ローラ外径面６２の曲率半径であって、ローラ案内面５７の曲率半径）より大きくなる。そして、ローラ５３の傾斜角度が大きくなる程、ローラ５３のローラ外径面６２の曲率中心Ｏ１の移動は大きくなり、Ｒ０とｒ０との差は顕著になる。このため、ローラ５３の傾斜角度が大きくなるにつれて、ローラ５３の軌道面とローラ案内面５７とのずれが大きくなり、ローラ５３がトラック溝内に納まりきらずに作動性に障害が生じる可能性が高くなる。なお、図１３と図１４において、仮想線は所定作動角までの転がり方向に対して傾斜していない状態のローラ５３を示している。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みて、誘起スラストを低減して、車両のシャダー現象を低減でき、しかも部品点数を減少させて、低コスト化およびコンパクト化を達成でき、しかも、大きな作動角をとった場合には、ローラがトラック溝内で不必要な干渉をすることなく傾斜することが可能な等速自在継手を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の等速自在継手は、円周方向に向き合ったローラ案内面を有する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た等速自在継手において、前記脚軸の外径面を円筒面とすると共に、前記ローラの内径面を凹球面とし、さらに、前記ころの軸方向中央部の外面を円筒面とすると共に、ころの軸方向両端部を軸方向外方側が縮径するスフェリカル状とし、所定作動角までは、前記ローラの外径面を前記ローラ案内面に対応させたまま前記ころが前記脚軸の傾きに追従して傾くことを許容し、かつ前記ローラの外径面をトリポード部材の脚軸の軸線上に曲率中心を置いた部分球面としたものである。ここで、所定作動角とは、ころがローラに対して傾斜した際のローラの凹球面から外れない最大作動角であって、ローラの内径面を凹球面の曲率半径、ころの軸方向端部の曲率半径等に基づいて任意に設定できる。
【００１３】
所定作動角までは、脚軸の傾斜に伴ってころが傾斜するが、この際、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、ころをローラの内径面に対して摺動させることができる。すなわち、トリポード部材が外側継手部材の軸線に対して傾いた状態でも、この傾きをころとローラ内径面で吸収でき、ローラは、外側継手部材のトラック溝に対して平行状態を維持しつつ転動することができる。しかも、前記脚軸の外径面を円筒面とすると共に、前記ローラの内径面を凹球面とし、さらに、前記ころの軸方向中央部の外面を円筒面とすると共に、ころの軸方向両端部を軸方向外方側が縮径するスフェリカル状としたので、脚軸の外径面ところ外面、及びローラ内径面ところ外面がそれぞれ線接触の接触形態となる。
【００１４】
また、ローラの外径面をトリポード部材の脚軸の軸線上に曲率中心を置いた部分球面としたことにより、ローラが転がり方向に対して傾斜した場合、ローラの外径面の軌跡は、トリポード部材の脚軸の軸線上に曲率中心を置いた部分球面に一致する部分球面を有するローラ案内面と同一となって、ローラの外径面がローラ案内面に対して摺動する。このため、前記所定作動角を越えて、ローラが転がり方向に対して傾斜してもローラはトラック溝内に収まったままの状態を維持することができる。
【００１５】
ころを配置する場合、ローラ内径面（内周面）に全数よりも１個少ない複数のころを一連に並べ、この一連ころ群の両端の隙間に、残りの１個のころを圧入することができる。これにより、ころが組付けられたローラをトリポード部材の脚軸に組付けることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の等速自在継手は、所定の作動角までは、ローラは、外側継手部材のトラック溝に対して平行状態を維持しつつ転動することができる。このため、誘起スラストを低減でき、車両のシャダー現象を抑えることができる。また、脚軸の外径面ところ外面、及びローラ内径面ところ外面がそれぞれ線接触の接触形態となるので、脚軸の外径面ところ外面との間、及びローラ内径面ところ外面との間においてはそれぞれ低い面圧を確保することができる。このため、この等速自在継手の長寿命化を図ることができる。さらに、内側ローラ等を必要とせず、部品点数が少なく、低コスト化及びコンパクト化を図ることができる。
【００１７】
また、ローラが転がり方向に対して傾斜した場合、トリポード部材の脚軸の軸線上に曲率中心を置いた部分球面に一致する部分球面を有するローラ案内面に対してローラの外径面が摺動する。このため、前記所定作動角を越えて、ローラが転がり方向に対して傾斜してもローラはトラック溝内に収まったままの状態を維持することができる。したがって、所定の角度（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ことができる角度）以上に継手角度が大きくなった場合でも、ローラがトラック溝内で不必要な干渉なしに傾くことが可能となり、継手角度を吸収することができる。
【００１８】
ころが組付けられたローラをトリポード部材の脚軸に組付けることができ、組立作業性の向上が図れると共に、量産性に優れ、コスト低減を達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下本発明の実施の形態を図１〜図８に基づいて説明する。
【００２０】
等速自在継手は、図１に示すように、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。
【００２１】
外側継手部材１は一体に形成されたマウス部４とステム部（図示省略）とからなる。マウス部４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６が形成される。各トラック溝６の円周方向で向き合った側壁にローラ案内面７、７が形成される。
【００２２】
トリポード部材２はボス８と脚軸９とを備える。ボス８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孔１１が形成してある。脚軸９はボス８の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。
【００２３】
トリポード部材２の各脚軸９は、その外径面１０が円筒面とされ、ころ（針状ころ）５を介してローラ３を担持している。この場合、ころ５は、保持器を有さない、いわゆる総ころ状態で組み込まれる。
【００２４】
また、ローラ３はリング体からなり、その内径面１４を凹球面としている。すなわち、ローラ３の内径面１４は、ローラ軸線Ｌを含む平面で切断した縦断面において、ローラ軸線Ｌと直交してローラ中心点Ｏを通る線Ｌ２上の所定点（例えば、ローラ中心点Ｏ）を中心とした半径ｒの円弧となる。そして、図４に示すように、前記ローラ３の外径面１３を、トリポード部材２の脚軸９の軸線Ｌ上に曲率中心をおいた部分球面とする。すなわち、ローラ３の外径面１３の曲率中心Ｏ１が脚軸９の軸線Ｌ上に存在するローラ中心Ｏと一致する。
【００２５】
ころ５は、図２に示すように、その軸方向中央部１２ａの外面を円筒面とし、その軸方向両端部１２ｂ、１２ｂを、軸方向外方側が縮径するスフェリカル状としている。この際、軸方向両端部１２ｂ、１２ｂの外面のローラ３の内径面と一致する曲面としている。すなわち、軸方向両端部１２ｂ、１２ｂの外面の曲率半径Ｒ３とローラ３の内径面の曲率半径とを一致させている。なお、軸方向中央部１２ａの円筒面と軸方向端部１２ｂ、１２ｂのスフェリカル部とはなめらかに連続している。
【００２６】
このため、図３（ａ）に示すように、トリポード部材２の軸線Ｌ１と平行でローラ中心点Ｏを通る線Ｌ２上に、ローラ３ところ５とを配設した状態で、図２に示すように、ころ５の端部１２ｂ、１２ｂとローラ３の内径面１４の軸方向端部１４ｂ、１４ｂとが接触する。この際、ころ５の軸方向中央部１２ａとローラ３の内径面１４の軸方向中央部１４ａとの間に隙間Ｓが設けられる。
【００２７】
ところで、ころ５はキーストン法にて組付けることも可能となる。ここで、キーストン法は、図７に示すように、ローラ３の内径面（内周面）１４に、全数よりも１個少ない複数のころ５を一連に並べ、この一連ころ群１５の両端の隙間１６に、残りの１個のころ５を圧入する方法である。
【００２８】
この際、図８に示すように、ころの直径ｄ１と隙間１６の間隔（最小間隔）ｄ２の関係をｄ１＞ｄ２に設定し、その差（ｄ１−ｄ２）が数μｍ〜数十μｍの絞め代となるようにする。これによって、隙間１６に最後の１個のころ５を圧入すると、ローラ３の内径面１４の全数のころ３が一連に保持（仮保持）される。そのため、このようにローラ３のころ５を組付けた後、ころ５が組付けられたローラ３をトリポード部材２の脚軸９に組付けることになる。
【００２９】
このように構成された等速自在継手では、図３（ｂ）のように作動角をとった場合（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、ころ５は脚軸９の傾きに伴って傾くことになる。この際、ころ５はローラ３の内径面１４に対して摺動しながら脚軸９の傾きに追従することになる。すなわち、ローラ３の外径面１３が外側継手部材１のローラ案内面７に嵌合状となっており、ローラ３の上記線Ｌ２が継手軸線Ｌ３と平行状態を維持しつつ（ローラ３の外径面１３がローラ案内面７に対応したまま）、ころ５の軸心方向中心を通る軸線Ｌ４がトリポード部材２の軸線Ｌ１と平行状態となる。
【００３０】
しかしながら、トリポード部材２の軸線Ｌ１が継手軸線Ｌ３に対して前記所定角度を越えて傾斜する場合、ころ５がローラ３の凹球面１４から外れるおそれがある。すなわち、ころ５がローラ３の内径面１４に対して摺動しながら脚軸９の傾きに追従することができるのは、前記所定角度（所定作動角）をとるまでである。このため、この所定作動角を越える作動角をとる場合、ローラ３が転がり方向に対して傾くことになる。なお、本ローラ３の内径面１４を凹球面の曲率半径、ころ５の軸方向端部１２ｂの曲率半径等に基づいて任意に設定できる。
【００３１】
また、図３（ａ）のように、作動角をとらない状態では、脚軸９の外径面（外径面）１０ところ５の外面（つまりころ５の軸方向中央部１２ａの外面）、及びローラ３の内径面１４ところ外面（つまりころ５の軸方向端部１２ｂの外面）がそれぞれ線接触している。このため、図３（ｂ）のように作動角をとった場合にも、脚軸９ところ５及びローラ３ところ３が点接触となることがなくなって、角接触部において低い面圧に維持できる。
【００３２】
さらに、この等速自在継手では、ローラ３の外径面１３の曲率中心Ｏ１は、トリポード部材２の脚軸９の軸線Ｌ上に存在する。すなわち、図５に示すようにローラ３が傾斜しても、ローラ３の外径面１３の曲率中心（ローラ中心Ｏ）は移動することはない。このため、図６に示すように、ローラ３の外径面１３が描く円弧の曲率半径Ｒと、ローラ案内面７の曲率半径ｒとは一致して、トリポード部材２の脚軸９の軸線Ｌ上に曲率中心を置いた部分球面（ローラ外径面１３）に一致する部分球面を有するローラ案内面７に対してローラ３の外径面１３が摺動する。このため、前記所定作動角を越えて、ローラ３が転がり方向に対して傾斜しても、ローラ３はトラック溝６内に収まったままの状態を維持することができる。なお、図５と図６において、仮想線は所定作動角までの転がり方向に対して傾斜していない状態のローラ３を示している。
【００３３】
このように、本発明の等速自在継手では、所定の作動角までは、ローラ３は、外側継手部材１のトラック溝６に対して平行状態を維持しつつ転動することができる。このため、誘起スラストを低減でき、車両のシャダー現象を抑えることができる。また、脚軸９の外径面１０ところ外面、及びローラ３の内径面１４ところ外面がそれぞれ線接触の接触形態となるので、脚軸９の外径面１０ところ外面との間、及びローラ３の内径面１４ところ外面との間においてはそれぞれ低い面圧を確保することができる。このため、この等速自在継手の長寿命化を図ることができる。さらに、内側ローラ等を必要とせず、部品点数が少なく、低コスト化及びコンパクト化を図ることができる。
【００３４】
また、ローラ３が転がり方向に対して傾斜した場合、トリポード部材２の脚軸９の軸線Ｌ上に曲率中心を置いた部分球面（ローラの外径面）に一致する部分球面を有するローラ案内面７に対してローラの外径面１３が摺動する。このため、前記所定作動角を越えて、ローラ３が転がり方向に対して傾斜してもローラ３はトラック溝内に収まったままの状態を維持することができる。したがって、所定の角度（ローラ３の転がり方向をトラック溝６に対して一直線に保つことができる角度）以上に継手角度が大きくなった場合でも、ローラ３がトラック溝内で不必要な干渉なしに傾くことが可能となり、継手角度を吸収することができる。
【００３５】
また、ころ５を配置する場合、ローラ内径面（内周面）１４に全数よりも１個少ない複数のころを一連に並べ、この一連ころ群１５の両端の隙間に、残りの１個のころを圧入することができる。このため、ころ５が組付けられたローラ３をトリポード部材２の脚軸９に組付けることができ、組立作業性の向上が図れると共に、量産性に優れ、コスト低減を達成できる。
【００３６】
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って、例えば、前記実施形態では、ころ５の数の増減は任意であり、ローラ３の内径面１４の曲率半径ｒの変更や曲率半径中心位置の変更も可能であり、また、これらに対応して、ころ５の軸方向端部１２ｂの曲率半径の変更も可能である。さらに、円筒面となるころ５の軸心方向中央部１２ａの軸方向長さも、脚軸９ところ５及びローラ３ところ５が点接触とならない範囲で変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態を示す等速自在継手の断面図である。
【図２】前記等速自在継手の要部拡大断面図である。
【図３】前記等速自在継手のトリポード部材を示し、（ａ）は作動角をとっていない状態の断面図であり、（ｂ）は作動角をとった状態の断面図である。
【図４】前記等速自在継手の要部横断面図である。
【図５】前記等速自在継手の要部縦断面図である。
【図６】ローラの要部拡大簡略図である。
【図７】前記等速自在継手の組付け工程を示す簡略図である。
【図８】前記等速自在継手の組付け工程における一連ころ群の両端の隙間と残りの１個のころの関係を示す要部拡大簡略図である。
【図９】従来の等速自在継手の縦断面図である。
【図１０】従来の等速自在継手の横断面図である。
【図１１】従来の等速自在継手の要部簡略斜視図である。
【図１２】ローラ外径面の曲率中心がトリポード部材の脚軸の軸心に存在していない等速自在継手の要部横断面図である。
【図１３】ローラ外径面の曲率中心がトリポード部材の脚軸の軸心に存在していない等速自在継手の要部縦断面図である。
【図１４】ローラ外径面の曲率中心がトリポード部材の脚軸の軸心に存在していないローラの要部拡大簡略図である。
【符号の説明】
【００３８】
１      外側継手部材
２      トリポード部材
３      ローラ
５      ころ
６      トラック溝
７      ローラ案内面
９      脚軸
１３    外径面
１４    内径面
１５    群
１６    隙間
Ｌ      軸線
【図１】
2007247676.tif 000003
【図２】
2007247676.tif 000004
【図３】
2007247676.tif 000005
【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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【図１１】
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【図１２】
2007247676.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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