(57)【要約】【課題】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、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、ころが抜け落ちることがない等速自在継手を提供する。【解決手段】トラック溝６が形成された外側継手部材１と、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。脚軸９の外径面を円筒面とすると共に、ローラ３の内径面１４を凹球面とする。ころ５の軸方向中央部１２ａの外面を円筒面とし、ころ５の軸方向両端部１２ｂを軸方向外方側が縮径するスフェリカル面とする。ローラ３の外径面１３をローラ案内面７に対応させたままころ５が脚軸９の傾きに追従して傾く。最大首振り角度状態において、ローラ３の内径面１４から最大に露出するころ５の露出側のスフェリカル面１２ｂの根元部を内径面１４にて包囲する。【選択図】図１
2007263235.tif 000002
【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面として、前記ローラの外径面を前記ローラ案内面に対応させた状態で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、かつローラの軸方向端部の一部が脚軸に当接して、前記スフェリカル面とローラの内径面との接触状態の維持可能な最大首振り角度を規定し、この最大首振り角度状態において、ローラの内径面から最大に露出するころの露出側のスフェリカル面の少なくとも根元部を前記内径面にて包囲する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８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、図９に示すように、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１０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８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】
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、さらには、ローラの最大首振り角度を規制でき、しかも、この最大首振り角度をとった際にも、ころがローラ内径側から抜け落ちることがない等速自在継手を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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面として、前記ローラの外径面を前記ローラ案内面に対応させた状態で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、かつローラの軸方向端部の一部が脚軸に当接して、前記スフェリカル面とローラの内径面との接触状態の維持可能な最大首振り角度を規定し、この最大首振り角度状態において、ローラの内径面から最大に露出するころの露出側のスフェリカル面の少なくとも根元部を前記内径面にて包囲するものである。ここで、前記根元部とは、スフェリカル面において円筒面と隣接する部位を意味する。
【００１１】
ローラの軸方向端部の一部が脚軸に当接して、スフェリカル面とローラの内径面との接触状態の維持可能な最大首振り角度を規定する。このため、最大首振り角度をとるまでは、ころのスフェリカル面とローラの内径面との接触状態が維持されて、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。
【００１２】
さらに、最大首振り角度をとった状態において、ローラの内径面から最大に露出するころを、そのスフェリカル面の少なくとも根元部を前記内径面にて包囲する。これにより、ころのローラ内径側からの抜けを防止することができる。
【００１３】
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】
【００１４】
本発明の等速自在継手は、最大首振り角度をとるまでは、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。
【００１５】
また、最大首振り角度をとった状態では、ローラの内径面から最大に露出するころを、そのスフェリカル面の少なくとも根元部を前記内径面にて包囲することができる。これにより、ころのローラ内径側からの抜けを防止することができ、使用中において、等速自在継手としての機能が損なわれるのを回避して、長期に亘って安定した機能を発揮することができる。また、外側継手部材へのトリポード部材の組込み（組立）前においては、ころ５がローラ３の内径側から不意に抜けることがないので、部品管理が容易となる。
【００１６】
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】
【００１７】
以下本発明の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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面としている。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のスフェリカル面とはなめらかに連続している。
【００２４】
このため、図３（ａ）（作動角をとらない状態）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。
【００２５】
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６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。
【００２６】
この際、図７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。
【００２７】
このように構成された等速自在継手において、図３（ｂ）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、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。このように、図３（ｂ）のように作動角θ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、角接触部において低い面圧に維持できる。
【００２８】
しかしながら、図５に示すように、ローラ３から最大に露出するころ５の露出側のスフェリカル面１２ｂがローラ３の軸方向端部１８、１９よりも外方に位置すれば、ころ５がローラ３から外れるおそれがある。そこで、外れることのないローラ３の最大首振り角度（ローラ３の脚軸軸心Ｌに対する首振り運動の最大傾斜角度）を規制する必要がある。この最大首振り角度とは、スフェリカル面１２ｂとローラ３の内径面１４との接触状態の維持可能な最大傾斜角度である。
【００２９】
この最大首振り角度は、ローラ幅Ｗ等によって規定することができる。すなわち、ローラ３はローラ中心Ｏを中心として首振り運動をするため、ローラ３の軸方向端部の一部１７が脚軸９に当接すると、ローラ３の首振り運動を規制して最大首振り角度を規定する。この際、ローラ幅Ｗを大きくすると、ローラ３の運動距離は短くなって最大首振り角度を小さくすることができ、ローラ幅Ｗを小さくすると、ローラ３の運動距離が長くなって最大首振り角度を大きくすることができる。この場合、ころ５やローラ３の内径面１４の曲率半径等を変更しないことが前提となる。
【００３０】
図５では、ローラ３の軸方向端部１７の一部が脚軸９に当接するときの首振り角度θがα°である。この際、ローラ３から最大に露出するころ５の露出側のスフェリカル面１２ｂがローラ内径面１４から逸脱している。すなわち、この図５では、最大の首振り角度θがα°となって、この最大首振り角度をとったときに、ころ５がローラ３の内径側から抜け落ちる。
【００３１】
これに対して、図４では、ローラ３の軸方向端部１７の一部が脚軸９に当接するときの首振り角度θがβ°（β°＜α°）である。この際、ローラ３の内径面１４から最大に露出するころ５のスフェリカル面１２ｂの根元部を包囲する。前記根元部とは、スフェリカル面１２ｂにおいて円筒面と隣接する部位を意味する。このため、図４では最大の首振り角度θがβ°となって、この最大首振り角度をとったときでも、ころ５がローラ３の内径側から抜け落ちることがない。すなわち、ローラ３の軸方向端部１７の一部が脚軸９に当接した状態では、最大に露出しているころ５において、脚軸９の軸線Ｌからころ５の軸方向中央部１４ａの外径面までの寸法ｒ０よりも、脚軸９の軸線Ｌからローラ３の軸方向端部１８（１９）（脚軸９の軸線Ｌから最大に離れている端部）までの寸法ｒ１が小となる。このように、この図４では、最大の首振り角度はβ°であり、この最大首振り角度をとったときにも、ころ５はローラ３の内径側からの抜け落ちを防止することができる。
【００３２】
ところで、ころ５がローラ３から抜け落ちる角度α及びころ５がローラ３から抜け落ちない角度βは、ころ５の寸法形状やローラ３の内径面１４の曲率半径等に応じて設定することができる。このため、ころ５が抜け落ちない最大首振り角度βは任意に設定できるが、この等速自在継手が使用される場所に対応する角度とするのが好ましい。このため、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。ローラ幅Ｗも、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。
【００３３】
このように、本発明の等速自在継手では、最大首振り角度をとるまでは、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、最大首振り角度をとった状態では、ローラ３の内径面１４から最大に露出するころ５を、そのスフェリカル面１２ｂの少なくとも根元部を前記内径面１４にて包囲することができる。これにより、ころ５のローラ内径側からの抜けを防止することができ、使用中において、等速自在継手としての機能が損なわれるのを回避して、長期に亘って安定した機能を発揮することができる。また、外側継手部材へのトリポード部材２の組込み（組立）前においては、ころ５がローラ３の内径側から不意に抜けることがないので、部品管理が容易となる。
【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、ローラ３の内径面１４から最大に露出するころの露出側のスフェリカル面１２ｂの少なくとも根元部を包囲したが、スフェリカル面１２ｂの全体を包囲してもよい。
【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最大首振り状態の要部拡大断面図である。
【図５】比較例を示す等速自在継手の要部拡大断面図である。
【図６】本発明の等速自在継手の組付け工程を示す簡略図である。
【図７】本発明の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個のころとの関係を示す要部拡大簡略図である。
【図８】従来の等速自在継手の縦断面図である。
【図９】従来の等速自在継手の横断面図である。
【図１０】従来の等速自在継手の要部簡略斜視図である。
【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    ころ群
１６    隙間
Ｌ      軸線
【図１】
2007263235.tif 000003
【図２】
2007263235.tif 000004
【図３】
2007263235.tif 000005
【図４】
2007263235.tif 000006
【図５】
2007263235.tif 000007
【図６】
2007263235.tif 000008
【図７】
2007263235.tif 000009
【図８】
2007263235.tif 000010
【図９】
2007263235.tif 000011
【図１０】
2007263235.tif 000012