(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、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、さらには組立性の向上を図ることができる等速自在継手を提供する。【解決手段】ローラ案内面７を有するトラック溝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１０を円筒面とし、ローラ３の内径面１４を凹球面とする。ころの軸方向中央部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状とする。作動角をとった状態にて、ローラ３の外径面１０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。ころ５及びローラ３の抜けを規制するストッパ１７を脚軸９に設けた。【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、作動角をとった状態にて、前記ローラの外径面を前記ローラ案内面に対応させたまま前記ころが前記脚軸の傾きに追従して傾くように構成し、かつ、ころ及びローラの脚軸からの抜けを規制するストッパを前記脚軸に設けたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
前記ストッパを、脚軸に装着されるリング状のクリップをもって構成したことを特徴とする請求項１の等速自在継手。
【請求項３】
前記ストッパを、脚軸に塑性加工にて形成した突起部をもって構成したことを特徴とする請求項１の等速自在継手。
【請求項４】
前記ストッパを、脚軸に切削加工にて形成した突起部をもって構成したことを特徴とする請求項１の等速自在継手。
【請求項５】
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〜請求項４のいずれか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１２と図１３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。マウス部５４は、その内周面に、軸方向に延びる３本の前記トラック溝５６が形成される。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１４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１２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】
ところが、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、さらには組立性の向上を図ることができる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状として、作動角をとった状態にて、前記ローラの外径面を前記ローラ案内面に対応させたまま前記ころが前記脚軸の傾きに追従して傾くように構成し、かつ、ころ及びローラの脚軸からの抜けを規制するストッパを前記脚軸に設けたものである。
【００１１】
作動角をとった場合には、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。また、脚軸に設けたストッパにて脚軸からのころ及びローラの抜けを規制することができ、組立作業時において、ころ及びローラを別途保持することなく、外側継手部材を、ころ及びローラが装着されたトリポード部材に被せることができる。
【００１２】
前記ストッパを、脚軸に装着されるリング状のクリップをもって構成したり、脚軸に塑性加工にて形成した突起部をもって構成したり、脚軸に切削加工にて形成した突起部をもって構成したりすることができる。ここで、切削加工には、旋削、研削等を含む加工がある。
【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、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。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、脚軸に設けたストッパにて脚軸からのころ及びローラの抜けを規制することができ、組立作業時において、ころ及びローラを別途保持することなく、外側継手部材を、ころ及びローラが装着されたトリポード部材に被せることができる。すなわち、トリポード部材ところとローラとを組立一体化（キット化）でき、外側継手部材への組立工程の簡便化を図ることができる。
【００１６】
前記ストッパを、脚軸に装着されるリング状のクリップをもって構成したり、脚軸に塑性加工にて形成した突起部をもって構成したり、脚軸に切削加工にて形成した突起部をもって構成したりすることができるので、ストッパ形成が容易であり、しかも、それぞれのストッパが安定して抜け防止機能を発揮することができる。ここで、切削加工には、旋削、研削等を含む加工がある。
【００１７】
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】
【００１８】
以下本発明の実施の形態を図１〜図１１に基づいて説明する。
【００１９】
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。
【００２０】
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、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６が形成してある。マウス部４は、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、内径面１４は、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Ｒ２の円弧となる。
【００２４】
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１４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１４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。このため、図５（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。
【００２５】
また、この等速自在継手には、図１と図３と図４に示すように、脚軸９にころ５及びローラ３の脚軸９からの抜けを防止（規制）するストッパ１７が装着されている。すなわち、脚軸９の外周面の外端部（先端部）に、周方向溝１８を設け、この周方向溝１８に断面円形のリング状のクリップ２０を嵌合させている。この場合、クリップ２０として、一部に欠損部を有し、拡縮が可能となっている。このため、拡径した状態でクリップ２０を周方向溝１８に嵌めることができ、クリップ２０が周方向溝１８に嵌合した状態では、外径側が脚軸９の外周面よりも外径側に突出している。このため、ころ５及びローラ３の脚軸９からの抜けを防止することができ、しかも、クリップ２０は拡縮可能であるので、周方向溝１８に嵌合した状態から拡径させることによって取り外すことができる。すなわち、クリップ２０は脚軸９に対して着脱が可能となっている。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
このように構成された等速自在継手では、図５（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。
【００２９】
また、図５（ａ）のように、作動角をとらない状態では、脚軸９の外径面（外周面）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５（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、接触部において低い面圧に維持できる。
【００３０】
このように、本発明の等速自在継手では、作動角をとった場合には、脚軸９の傾斜に伴ってころ５が傾斜するが、この際、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ったまま、ころ５をローラ３の内径面１４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２が外側継手部材１の軸線に対して傾いた状態でも、この傾きをころ５とローラ内径面１４で吸収でき、ローラ３が外側継手部材１のトラック溝６内をそのトラック溝６に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。
【００３１】
しかも、脚軸９の外径面１０を円筒面とすると共に、ローラ３の内径面１４を凹球面とし、さらに、ころ５の軸方向中央部１２ａの外面を円筒面とすると共に、ころ５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たので、脚軸９の外径面１０ところ外面、及びローラ内径面１４ところ外面がそれぞれ線接触の接触形態となる。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。
【００３２】
ローラ３の内径面１４の曲率半径と、ころ５の軸方向両端部１２ｂ、１２ｂの外面の曲率半径とを同一として、ローラ３の内径面１４の軸方向端部１４ｂ、１４ｂところ５の軸方向端部１２ｂ、１２ｂの外面とを接触させることができる。これにより、作動角をとった状態でも、脚軸９の外径面ところ外面、及びローラ内径面ところ外面の線接触形態が安定し、長寿命化を一層図ることができる。
【００３３】
また、脚軸９に設けたストッパ１７にて脚軸９からのころ５及びローラ３の抜けを規制することができ、組立作業時において、ころ及びローラを別途保持することなく、外側継手部材を、ころ５及びローラ３が装着されたトリポード部材に被せることができる。すなわち、トリポード部材２ところ５とローラ３とを組立一体化（キット化）でき、外側継手部材１への組立工程の簡便化を図ることができる。
【００３４】
さらに、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。
【００３５】
次に図８と図９は他のストッパ１７を設けた等速自在継手の要部を示し、この場合、切削加工にて、脚軸９の外端部に外周側に突出したリング状の突起部２１を設け、この突起部２１でもってストッパ１７を構成している。ここで、切削加工には、旋削、研削等を含む加工がある。この際、脚軸９の外周面をその外端部のみを残して、削り取るものである。
【００３６】
また、図１０と図１１は別のストッパ１７を設けた等速自在継手の要部を示し、この場合、かしめ等の塑性加工にて、脚軸９の外端部側に突起部２２を設け、この突起部２２でもってストッパ１７を構成している。この場合、突起部２２としては、１個あればよいが、１８０度反対位置に２個設けるのが好ましく、２個以上あってもよい。
【００３７】
図８と図９や図１０と図１１に示すストッパ１７であっても、脚軸９に設けたストッパ１７にて脚軸９からのころ５及びローラ３の抜けを規制することができ、図１等に記載のストッパ１７と同様の作用効果を奏する。
【００３８】
ところで、図８や図１１に示す突起部２１、２２にてクリップ２０を構成する場合、脚軸９のころ５及びローラ３を装着するには、ころ５が突起部２１、２２を越える必要がある。このため、各突起部２１、２２の突出量を、ころ５が脚軸９に圧入可能な程度に設定する必要があり、また、逆に、突出量が小さすぎると、抜け止めとしての機能が損なわれる。このため、突出量としては、０．０２ｍｍ〜０．１０ｍｍ程度に設定するのが好ましい。
【００３９】
これに対して、図１等に示すように、拡縮可能なクリップ２０を使用すれば、クリップ２０の着脱が可能であるので、このクリップ２０を脚軸９に装着しない状態で、ころ５及びローラ３を脚軸９に装着し、その後、クリップ２０を装着することができる。このため、組立作業の容易化を図ることができる。しかも、脚軸９から突出量を、抜け規制するのに十分な寸法に確保することができる。
【００４０】
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、ストッパ１７としてもクリップ２０の断面が円形のものに限らず、楕円や三角形等の種々のものを使用でき、また、突起部２１、２２の断面形状として、矩形状に限るものではない。図１０等に示すように、周方向全周に配設しないものである場合に、その周方向長さも任意に設定することができる。さらに、クリップ２０の材質としては、この等速自在継手の使用環境に対応できるものであればよいので、金属であっても、ゴムや合成樹脂等であってもよい。また、クリップが弾性を有する場合、クリップとして、欠損部を有さない完全なリング体にて構成することも可能である。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Ｒ２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３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】
【００４１】
【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要部平面図である。
【図４】前記等速自在継手の要部断面図である。
【図５】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６】前記等速自在継手の組付け工程を示す簡略図である。
【図７】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８】本発明の他の実施形態を示す等速自在継手の要部平面図である。
【図９】前記他の実施形態の等速自在継手の要部断面図である。
【図１０】本発明の別の実施形態を示す等速自在継手の要部平面図である。
【図１１】前記別の実施形態の等速自在継手の要部断面図である。
【図１２】従来の等速自在継手の縦断面図である。
【図１３】従来の等速自在継手の横断面図である。
【図１４】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】
【００４２】
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
１０    外径面
１２ａ  軸方向中央部
１２ｂ  軸方向端部
１４    内径面
１７   ストッパ
２０   クリップ
２１   突起部
２２   突起部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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