(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を形成した外側継手部材と、軸とトルク伝達可能に嵌合するトラニオン胴部と前記トラニオン胴部の円周方向三等分位置から半径方向に突出したトラニオン・ジャーナルとからなるトリポード部材と、前記各トラニオン・ジャーナルの回りに複数の針状ころを介して回転可能で前記トラック溝に収容されたローラとを備え、前記ローラがその外周面にて前記トラック溝の両側壁に形成されたローラ案内面によって案内されるようにしたトリポード型等速自在継手において、
前記トラニオン胴部から隆起した段部を形成して前記トラニオン・ジャーナルの付け根部を二段形状とし、かつ、前記トラニオン・ジャーナルとの角部を所定の曲率半径による一つの連続したＲ面とし、
前記トリポード部材の捩り強度を前記軸の最小外径部の捩り強度以上に設定し、かつ、前記針状ころと転がり接触する前記トラニオン・ジャーナルの面圧を所定値まで許容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】
前記トラニオン胴部の外径ｄｒとトラニオン外径ＳＤｊとの比ｄｒ／ＰＣＤの値を０．６５〜０．７０としたことを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項３】
前記軸の径ｄと前記ローラ案内面のピッチ円直径ＰＣＤとの比ｄ／ＰＣＤの値を０．５０〜０．５５としたことを特徴とする請求項１または２に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項４】
前記外側継手部材の小内径Ｄ２と大内径Ｄ１との比Ｄ２／Ｄ１の値を０．６６〜０．７２としたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項のトリポード型等速自在継手。
【請求項５】
前記ローラの幅Ｌｓと外径Ｄｓとの比Ｌｓ／Ｄｓの値を０．２４〜０．２７としたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項のトリポード型等速自在継手。
【請求項６】
前記針状ころの長さＬｎと前記トラニオン・ジャーナル径Ｄｊとの比Ｌｎ／Ｄｊの値を０．４７〜０．５０としたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項のトリポード型等速自在継手。
【請求項７】
前記トラニオン・ジャーナル径Ｄｊとローラの外径Ｄｓとの比Ｄｊ／Ｄｓの値を０．５４〜０．５７としたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項のトリポード型等速自在継手。
【請求項８】
前記トラニオン・ジャーナル径Ｄｊと前記軸の径ｄとの比Ｄｊ／ｄの値を０．８３〜０．８６としたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項のトリポード型等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車や産業機械等における動力伝達に使用されるスライド式のトリポード型等速自在継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トリポード型等速自在継手は、図５の左半分に示されるように、内周に軸方向の三本のトラック溝１２’を有し、各トラック溝１２’の向かい合った側壁にローラ案内面１４’を形成した外側継手部材１０’と、半径方向に突出した三本のトラニオン・ジャーナル２２’を有するトリポード部材２０’と、各トラニオン・ジャーナル２２’の回りに複数の針状ころ３２’を介して回転自在で、外側継手部材１０’のトラック溝１２’内に収容されたローラ３０’とを備え、ローラ３０’が外周面においてローラ案内面１４’によって案内されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、トリポード型等速自在継手は強度（捩り強度）を主体に設計されている。強度は通常軸の最小外径によって一義的に決まり、次にトリポード部材の強度あるいはローラの強度が考慮される。強度を評価する上では、主として静捩り強度（試験）と片振り疲労強度（試験）とがあるが、通常、両試験において、軸が最初に破損するように設定されている。したがって、トリポード部材あるいはローラは軸以上の強度を有するように設定されている。
【０００４】
ここで、静捩り強度は、トリポード型等速自在継手にトルクを負荷する静捩り試験において、どこかの部位が捩り切れるトルクをもって評価する。片振り疲労強度は、トリポード型等速自在継手に片振りの所定トルクを負荷し、どこかの部位が捩り切れるまでの繰返し数をもって評価する。
【０００５】
トリポード部材の強度としては、トラニオン・ジャーナルの付け根部の強度とトラニオン胴部の強度が考えられ、トラニオンのジャーナル径を大きくすることによって付け根部強度は増大し、また、トラニオン胴部の外径を大きくすることによってトラニオン胴部の強度は増大する。
【０００６】
しかし、トラニオンのジャーナル径を大きくすると必然的にローラの外径が大きくなり、また、トラニオン胴部の外径を大きくすると外側継手部材の小内径の増大を招く。したがって、トリポード型等速自在継手を軽量・コンパクト化するにあたり、単に外側継手部材の外郭を縮小するだけではトリポード型等速自在継手の作動領域（ジオメトリ）に制約が加わるため、各部位のバランス設計が重要となってくる。
【０００７】
さらに、転がり部、特に針状ころとトラニオン・ジャーナルとの間での転がり疲労寿命（フレーキング寿命）も併せて考慮する必要がある。耐久試験において、所定のトルクを負荷しつつトリポード型等速自在継手を所定の回転数で駆動すると、フレーキングに至るまでの繰返し数あるいは時間によって耐久性の評価がされるが、通常、針状ころの外径、長さ、あるいは本数を上げることによって、この耐久性は向上することが知られているが、また、これらは外側継手部材の外郭の増大を招くことになる。
【０００８】
本発明は、強度および耐久性のバランスを考慮して、外側継手部材の外郭を可能な限り縮小してトリポード型等速自在継手の軽量・コンパクト化を図ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
トリポード型等速自在継手の強度、耐久性は主に次の各設計パラメータによって支配されている。
【００１０】
強度パラメータ：軸径、トラニオン・ジャーナル径、トラニオン胴径、トラニオン胴幅、セレーション長さ、ローラ肉厚、ローラ幅
耐久パラメータ：ＰＣＤ、トラニオン・ジャーナル径、ころ長さ（有効径）≒ローラ幅、ころ径
従来品の強度、耐久性のバランスは耐久側に余裕が偏っており、軽量・コンパクト化する際、ねじり強度の確保が困難になってくる。また、作動領域（ジオメトリ）においても、シャフト径を不変とし、外側継手部材の小内径／大内径比をそのまま相似設計すると作動領域は減少する。
▲１▼軸径／ローラ案内面ピッチ円直径（φｄ／ＰＣＤ）
▲２▼トラニオン胴径／トラニオン外径（φｄｒ／ＳＤｊ）
▲３▼外側継手部材の小内径／大内径（φＤ２／φＤ１）
▲４▼ローラ幅／ローラ外径（Ｌｓ／φＤｓ）
▲５▼トラニオン・ジャーナル径／ローラ外径（φＤｊ／φＤｓ）
▲６▼トラニオン・ジャーナル径／軸径（φＤｊ／φｄ）
▲７▼針状ころ長さ／トラニオン・ジャーナル径（Ｌｎ／φＤｊ）
上記７項目の寸法比率を見直すことにより、強度、耐久性のバランスのとれた軽量・コンパクトなトリポード型等速自在継手の構成が実現する。また、作動領域（ジオメトリ）を減少させることなくスライド量を確保することが可能となる。そして、外側継手部材の大内径部と小内径部との肉厚差の減少、トラニオン・ジャーナル長さの減少により、鍛造成形性を向上させることができる。
【００１１】
請求項１の発明は、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を形成した外側継手部材と、軸とトルク伝達可能に嵌合するトラニオン胴部と前記トラニオン胴部の円周方向三等分位置から半径方向に突出したトラニオン・ジャーナルとからなるトリポード部材と、前記各トラニオン・ジャーナルの回りに複数の針状ころを介して回転可能で前記トラック溝に収容されたローラとを備え、前記ローラがその外周面にて前記トラック溝の両側壁に形成されたローラ案内面によって案内されるようにしたトリポード型等速自在継手において、前記トラニオン胴部から隆起した段部を形成して前記トラニオン・ジャーナルの付け根部を二段形状とし、かつ、前記トラニオン・ジャーナルとの角部を所定の曲率半径による一つの連続したＲ面とし、前記トリポード部材の捩り強度を前記軸の最小外径部の捩り強度以上に設定し、かつ、前記針状ころと転がり接触する前記トラニオン・ジャーナルの面圧を所定値まで許容したことを特徴とするトリポード型等速自在継手である。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載のトリポード型等速自在継手において、前記トラニオン胴部の外径ｄｒとトラニオン外径ＳＤｊとの比ｄｒ／ＳＤｊの値を０．６５〜０．７０としたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載のトリポード型等速自在継手において、前記軸の径ｄと前記ローラ案内面のピッチ円直径ＰＣＤとの比ｄ／ＰＣＤの値を０．５０〜０．５５としたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項のトリポード型等速自在継手において、前記外側継手部材の小内径Ｄ２と大内径Ｄ１との比Ｄ２／Ｄ１の値を０．６６〜０．７２とした。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか１項のトリポード型等速自在継手において、前記ローラの幅Ｌｓと外径Ｄｓとの比Ｌｓ／Ｄｓの値を０．２４〜０．２７としたことを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項１から５のいずれか１項のトリポード型等速自在継手において、前記針状ころの長さＬｎと前記トラニオン・ジャーナル径Ｄｊとの比Ｌｎ／Ｄｊの値を０．４７〜０．５０としたことを特徴とする。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項１から６のいずれか１項のトリポード型等速自在継手において、前記トラニオン・ジャーナル径Ｄｊとローラの外径Ｄｓとの比Ｄｊ／Ｄｓの値を０．５４〜０．５７としたことを特徴とする。
【００１８】
請求項８の発明は、請求項１から７のいずれか１項のトリポード型等速自在継手において、前記トラニオン・ジャーナル径Ｄｊと前記軸の径ｄとの比Ｄｊ／ｄの値を０．８３〜０．８６としたことを特徴とする。
【００１９】
請求項９の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載のトリポード型等速自在継手において、前記トラニオン胴部と前記トラニオン・ジャーナルの付け根部を二段形状とし、かつ、前記トラニオン・ジャーナルとの角部を所定の曲率半径による一つの連続したＲ面としたことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３に従って本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
トリポード型等速自在継手は、連結すべき二軸のうちの一方の回転軸と接続する外側継手部材１０と、他方の回転軸と接続するトリポード・ユニット（２０，３０，３２）とを主要な構成要素としている。
【００２２】
外側継手部材１０は、円周方向等分位置に軸方向に延びる３本のトラック溝１２を配置した中空カップ状であり、外側継手部材１０の内径は円周方向に交互に現れる内径Ｄ１の大内径部と内径Ｄ２の小内径部とで構成されている。各トラック溝１２は対向する側壁にローラ案内面１４を形成している。このローラ案内面１４は円筒面の一部すなわち部分円筒面である。
【００２３】
トリポード・ユニットは、トリポード部材２０とローラ３０と複数の針状ころ３２を含んでいる。
【００２４】
トリポード部材２０は、円周方向等分位置に半径方向に突出した３本のトラニオン・ジャーナル２２を有する。各トラニオン・ジャーナル２２は、円筒形外周面２４と、軸端付近に形成された環状の輪溝２６を備えている。トラニオン・ジャーナル２２の外周に複数の針状ころ３２を介して回転自在にローラ３０が外嵌している。トラニオン・ジャーナル２２の円筒形外周面２４は針状ころ３２の内側軌道面を提供する。ローラ３０の内周面は円筒形で、針状ころ３２の外側軌道面を提供する。
【００２５】
トラニオン・ジャーナル２２の付け根部は、図２（Ｂ）に示すように、二段形状となっている。すなわち、トラニオン胴部２１から隆起した段部が形成され、その段部から円筒形外周面２４が始まっている。円筒形外周面２４の基端部における隅角部は所定の曲率半径Ｒｂの一つの連続したＲ面としてある。図２（Ｃ）に示す従来例の場合、トラニオン胴部２１’から直接、曲率半径ＲａのＲ面で円筒形外周面２４’に連なっている。両図を対比すれば明らかなように、Ｒａ＞Ｒｂ、ｔｗ１＞ｔｗ２の関係にある。
【００２６】
針状ころ３２はトリポード部材２０の半径方向で見た外側の端面にてアウタ・ワッシャ３４と接し、反対側の端面にてインナ・ワッシャ３８と接している。アウタ・ワッシャ３４は輪溝２６に装着されたサークリップ３６によって軸方向移動を規制されているため、結局、針状ころ３２も軸方向移動を規制される。アウタ・ワッシャ３４は、トラニオン・ジャーナル２２の半径方向に延びた円盤部３４ａと、トラニオン・ジャーナル３４の軸線方向に延びた円筒部３４ｂとからなる。アウタ・ワッシャ３４の円筒部３４ｂはローラ３０の内径より小さな外径を有し、トリポード部材２０の半径方向で見た外側の端部３４ｃにてローラ３０の内径よりも大径に拡大している。したがって、ローラ３０はトラニオン・ジャーナル２２の軸線方向に移動することができる。
【００２７】
ローラ３０とローラ案内面１４との接触形態にはアンギュラ・コンタクトとサーキュラ・コンタクトの二通りがある。アンギュラ・コンタクトはある接触角をもち、二点で接触する（図４（Ａ））。サーキュラ・コンタクトは一点で接触し、一般的に接触率１．００２〜１．００８で使用されている（図４（Ｂ））。ここではローラ案内面１４とローラ３０の接触形態をサーキュラ・コンタクトとした場合を例示してある。接触率が小さいとトルク負荷時、接触楕円が大きくなってローラ３０の幅を越えてしまい、短寿命となる。逆に、接触率が大きいと、接触楕円は小さくなるが、面圧が高くなって接触部の摩耗が促進され、短寿命となる。ただし、トリポード型等速自在継手の面圧は、構造上、トラニオン・ジャーナル／針状ころ間が最も厳しくなっているため、この部分の面圧を越えないように、接触率を設定すればよい。具体的には、接触率は１．０２〜１．２の範囲、より好ましくは１．０５〜１．１８の範囲とする。
【００２８】
【実施例】
表１に、図１の実施の形態において各部の寸法比率を見直した実施例を示す。
【００２９】
【表１】
0003947342.tif 000002
【００３０】
表２に示した実施例は、図１の構成において各部の寸法（図３参照）を次のように設定したものである。
【００３１】
軸径／ＰＣＤの比率１００（φｄ／ＰＣＤ）は５０％〜５５％とした。軸径φｄは許容負荷容量から決定し、ローラ案内面１４のピッチ円直径ＰＣＤはローラ３０の幅Ｌｓ／外径φＤｓの比から決定した。
【００３２】
トラニオン胴径／トラニオン外径の比率１００（φｄｒ／ＳＤｊ）は６５％〜７０％とした。トラニオン胴径φｄｒは所定トルク負荷時の捩り強度から決定し、トラニオン外径ＳＤｊはローラ３０の幅Ｌｓ、ワッシャ高さ、外側継手部材１０の大内径φＤ１から決定した。
【００３３】
外側継手部材１０の小内径／大内径の比率１００（φＤ２／φＤ１）は６６〜７２％とした。外側継手部材１０の小内径φＤ２は軸径φｄ、トラニオン胴径φｄｒに対する作動領域の確保ができる値に設定し、大内径Ｄ１はトラック溝１２のピッチ円直径ＰＣＤ、トラニオン外径ＳＤｊから決定した。
【００３４】
ローラ３０の幅／外径の比率１００（Ｌｓ／φＤｓ）は２４％〜２７％とした。ローラ３０の幅Ｌｓ、外径φＤｓは、所定のトルクを負荷した場合のローラ３０とローラ案内面１４との間における接触楕円長さと接触面圧を考慮し、最適値を設定した。
【００３５】
トラニオン・ジャーナル径／ローラ外径の比率１００（φＤｊ／φＤｓ）は５４％〜５７％とした。トラニオン・ジャーナル径φＤｊは捩り強度を確保するため現行寸法と同一とし、ローラ外径φＤｓは接触面圧から設定した。
【００３６】
トラニオン・ジャーナル径／軸径の比率１００（φＤｊ／φｄ）は８３％〜８６％とした。捩り強度、耐久性を確保するため、現行比率と同じ寸法設定としたものである。
【００３７】
針状ころ長さ／トラニオン・ジャーナル径の比率１００（Ｌｎ／φＤｊ）は４７％〜５０％とした。ころ長さＬｎは軸受の最大接触面圧を考慮して設定した。なお、トラニオン・ジャーナル２２の付け根Ｒを小さく、インナ・ワッシャを薄くし、その分付け根部位置を大径化し段付き形状とすることにより、付け根部〜セレーション間の肉厚が増し、捩り強度をアップさせることもできる。
【００３８】
表１中、見直しによる効果の欄のａ〜ｄは次の事項を表している。
ａ：軽量・コンパクト
ｂ：強度・耐久バランス
ｃ：加工性
ｄ：作動領域の確保
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、従来のトリポード型等速自在継手が強度面、特に軸の強度面を主体に設計されており、また、耐久性の面は、通常の使用においては余裕があることに着目し、強度および耐久性のバランスを考慮して、外側継手部材の外郭を可能な限り縮小し、トリポード型等速自在継手の軽量・コンパクト化を図ったものである。強度において、軸とトリポード部材との強度を概ね同一に設定することにより、さらには、耐久性において、針状ころとトラニオン・ジャーナルとの接触面圧に着目し、この面圧を所定値まで許容させることにより、大幅な外側継手部材のコンパクト設計が達成できたものである。
【００４０】
耐久性において、トラニオン・ジャーナルの接触面圧に着目し、従来のトリポード型等速自在継手に比較して、トラニオン・ジャーナルの接触面圧を１．１５倍程度まで許容した（表２参照）。従来のトリポード型等速自在継手はＤＯＪ（ダブルオフセット型等速自在継手）に比較して２倍以上の耐久性を有していることから、本発明によるトリポード型等速自在継手はＤＯＪと同等以上の耐久性を具備するものである。
【００４１】
【表２】
0003947342.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はトリポード型等速自在継手の横断面図、
（Ｂ）はトリポード型等速自在継手の縦断面図である。
【図２】（Ａ）は図１のトリポード型等速自在継手の部分拡大断面図、
（Ｂ）はトラニオン・ジャーナルの付け根部の拡大断面図、
（Ｃ）は従来のトリポード型等速自在継手における、図２（Ｂ）に対応する部分の拡大断面図である。
【図３】トリポード型等速自在継手の各部の寸法を示す断面図であって、
（Ａ）は横断面図、
（Ｂ）はトリポード・ユニットの縦断面図である。
【図４】ローラとローラ案内面との接触部の拡大断面図であって、
（Ａ）はアンギュラ・コンタクトの場合、
（Ｂ）はサーキュラ・コンタクトの場合を示す。
【図５】本発明の実施例と従来例を左右に対比して示したトリポード型等速自在継手の横断面図である。
【符号の説明】
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
２１  トラニオン胴部
２２  トラニオン・ジャーナル
２４  円筒形外周面
２６  輪溝
３０  ローラ
３２  針状ころ
３４  アウタ・ワッシャ
３６  サークリップ
３８  インナ・ワッシャ
【図１】
0003947342.tif 000004
【図２】
0003947342.tif 000005
【図３】
0003947342.tif 000006
【図４】
0003947342.tif 000007
【図５】
0003947342.tif 000008