(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向に向き合って配置され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つの脚軸を備えたトリポード部材と、前記トラック溝に挿入されたローラと、前記脚軸に外嵌して前記ローラを回転自在に支持するリングとを備え、前記ローラが前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能な等速自在継手において、
前記リングの横断面を円形とすると共に円弧状凸断面とし、前記脚軸の横断面を継手の軸線と直交する方向で前記リングの内周面と接触するとともに継手の軸線方向で前記リングの内周面との間にすきまを形成する形状とし、外周面は縦方向においてストレート形状とし、
前記トラック溝のピッチ円直径ＴPCDと、前記トリポード部材に形成したスプライン孔のピッチ円直径ＳPCDとの比の値ＴPCD／ＳPCDを１．７２〜２．１０の範囲とし、
継手の軸線と直交する方向における前記脚軸の寸法ＤJLと前記スプライン孔のピッチ円直径ＳPCDとの比の値ＤJL／ＳPCDを０．６３〜０．９４の範囲とし、
前記ローラの外径ＤRと前記スプライン孔のピッチ円直径ＳPCDとの比の値ＤR／ＳPCDを１．４７〜２．２１の範囲としたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
前記外側継手部材の外径ＤOと前記スプライン孔のピッチ円直径ＳPCDとの比の値ＤO／ＳPCDを２．７８〜３．７７の範囲としたことを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
【請求項３】
前記トリポード部材の胴幅ＨTと前記スプライン孔のピッチ円直径ＳPCDとの比の値ＨT／ＳPCDを０．８１〜１．２２の範囲としたことを特徴とする請求項１または２に記載の等速自在継手。
【請求項４】
前記ローラの幅ＨRと前記スプライン孔のピッチ円直径ＳPCDとの比の値ＨR／ＳPCDを０．３８〜０．６７の範囲としたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の等速自在継手。
【請求項５】
前記ローラ外周面の曲率半径ＲRと前記スプライン孔のピッチ円直径ＳPCDとの比の値ＲR／ＳPCDを０．１９〜１．１１の範囲としたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は等速自在継手に関し、より詳しくはスライド式トリポード型等速自在継手に関する。
【０００２】
一般に、等速自在継手は駆動側と従動側の２軸を連結して２軸間に角度があっても等速で回転力を伝達することのできるユニバーサル・ジョイントの一種であって、スライド式のものは、継手のプランジングによって２軸間の相対的軸方向変位を可能にしたものであり、トリポード型は、半径方向に突出した３本の脚軸を備えたトリポード部材を一方の軸に結合し、軸方向に延びる３つのトラック溝を備えた中空円筒状の外側継手部材を他方の軸に結合し、外側継手部材のトラック溝内にトリポード部材の脚軸を収容してトルクの伝達を行うようにしたものである。
【０００３】
【従来の技術】
スライド式トリポード型等速自在継手の一例を図７を参照して説明すると、外側継手部材１の内周面の軸方向に３本の円筒形トラック溝２を形成し、外側継手部材１内に挿入したトリポード部材４の半径方向に突設した３本の脚軸５の円筒状の外周面に複数の針状ころ６を介して回転可能に外嵌した円環状のローラ７をトラック溝２に挿入して構成される。各トラック溝２の円周方向で対向する一対のローラ案内面３は軸方向に平行な凹曲面であり、３本の脚軸５の各ローラ７の外周面はローラ案内面３に適合する凸曲面である。各ローラ７は、対応するトラック溝２のローラ案内面３に係合して脚軸５を中心に回転しながらトラック溝２に沿って移動可能である。
【０００４】
図７（Ｂ）に示すように、継手が作動角θをとった状態で回転力を伝達するとき、ローラ７とローラ案内面３とは図７（Ｃ）に示すように互いに斜交する関係となる。この場合、ローラ７は図７（Ｂ）に矢印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２は外側継手部材の軸線と平行な円筒面の一部であるため、ローラ７はトラック溝２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３とローラ７との相互間に滑りが発生し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。
【０００５】
かかるスライド抵抗と誘起スラストの低減を企図したスライド式トリポード型等速自在継手として、たとえば図８に示す構造のものが知られている。すなわち、図示するように、トリポード部材４の脚軸５の外周面を真球面にして、この真球面に円筒状のリング８の円筒形内周面が摺動可能に外嵌している。リング８とローラ７とは針状ころ６を介して相対回転自在のローラ・アセンブリを構成する。針状ころ６は、リング８の円筒形外周面とローラ７の円筒形内周面との間にいわゆる総ころ状態で配置され、円環状のワッシャ９で抜け止めがなされる。ローラ７は外側継手部材１のトラック溝２内に収容され、トラック溝２のローラ案内面３上を転動しながら外側継手部材１の軸方向に移動可能である。
【０００６】
脚軸５の外周面は脚軸５の軸線上に曲率中心を持つ真球面で、この曲率中心の回りをローラ・アセンブリ（６，７，８）が首振り揺動する。ローラ・アセンブリが首振り揺動自在であるため、外側継手部材１とトリポード部材４が作動角をとった状態で回転力伝達を行うとき、ローラ７は外側継手部材１の軸線と平行な姿勢を保つように外側継手部材１のローラ案内面３によって案内され、そのままの姿勢でローラ案内面３上を正しく転動する。したがって、作動角をとった状態でトルクを伝達する際の滑り抵抗が低減し、スライド抵抗と誘起スラストの発生が抑制される、というものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達するためにスライド式トリポード型等速自在継手はトリポード部材の脚軸に球面ローラを取り付けてあり、脚軸外周面と球面ローラ内周面間に転動体として針状ころが保持器なしの総ころタイプで用いられる。そして、角度をとった状態でトルクを伝達するとき、内部部品間の相互摩擦によって、回転中には誘起スラストが、また、停止状態でも強制的に軸方向に伸縮させるとスライド抵抗がそれぞれ発生する。これら誘起スラストやスライド抵抗が関与する自動車の代表的なＮＶＨ現象として、前者との関連では走行中の車体の横振れ、後者との関連ではＡＴ車における停止時Ｄレンジのアイドリング振動現象がある。
【０００８】
自動車のＮＶＨ問題は、継手の誘起スラストやスライド抵抗の大きさを小さくすることが解決のポイントである。一般に、継手の誘起スラストやスライド抵抗は作動角の大きさに依存する傾向がある。このため、自動車のドライブ・シャフトに適用する場合、作動角を大きくできないという設計上の制約につながる。したがって、自動車の足回り設計の自由度を高めるには、誘起スラストやスライド抵抗の低位安定化が課題であった。
【０００９】
本発明の目的は、これら誘起スラストやスライド抵抗の一層の低減および安定化を図り、さらには耐久性、生産性、強度向上およびコンパクト化を図った低振動のスライド式トリポード型等速自在継手を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、円周方向に向き合って配置され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つの脚軸を備えたトリポード部材と、前記トラック溝に挿入されたローラと、前記脚軸に外嵌して前記ローラを回転自在に支持するリングとを備え、前記ローラが前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能な等速自在継手において、
前記リングの横断面を円形とすると共に内周面は円弧状凸断面とし、前記脚軸の横断面を継手の軸線と直交する方向で前記リングの内周面と接触するとともに継手の軸線方向で前記リングの内周面との間にすきまを形成する形状とし、外周面は縦方向においてストレート形状とし、
前記トラック溝のピッチ円直径ＴPCDと、前記トリポード部材に形成したスプライン孔のピッチ円直径ＳPCDとの比の値ＴPCD／ＳPCDを１．７２〜２．１０の範囲とし、
継手の軸線と直交する方向における前記脚軸の寸法ＤJLと前記スプライン孔のピッチ円直径ＳPCDとの比の値ＤJL／ＳPCDを０．６３〜０．９４の範囲とし、
前記ローラの外径ＤRと前記スプライン孔のピッチ円直径ＳPCDとの比の値ＤR／ＳPCDを１．４７〜２．２１の範囲としたことを特徴とする。
【００１１】
自動車の動力伝達系に使用されるトリポード型等速自在継手にあっては、当該継手に要求される強度から、トリポード部材のスプライン孔のピッチ円直径ＳPCDが定まり、一方、車両の所定のスペースに搭載する必要上、外側継手部材の外径ＤＯが規制される。したがって、等速自在継手の各部寸法は、相互間の適切なプロポーションを保って設定する必要がある。しかして、比の値ＴPCD／ＳPCDはトラック溝のピッチ円直径ＴPCDを規定する。すなわち、比の値ＴPCD／ＳPCDが１．７２を下回るほどトラック溝のピッチ円直径ＴPCDを小さくすると、ローラと脚軸肩部との干渉が問題となるばかりでなく、ジャーナル〜リング間など各接触部位の面圧が上昇して耐久性低下を招く。一方、比の値ＴPCD／ＳPCDが２．１０を越えるほどトラック溝のピッチ円直径ＴPCDを大きくすると、外側継手部材の外径がアップして車両搭載性が悪化する。また、外側継手部材の外径を所与とするならば、ローラ・アセンブリのためのスペースがなくなってしまう。
【００１２】
比の値ＤJL／ＳPCDは脚軸の長径ＤJLを規定する。すなわち、比の値ＤJL／ＳPCDが０．６３を下回るほど脚軸の長径ＤJLを小さくすると等速自在継手としての機能を満足できず、一方、比の値ＤJL／ＳPCD の値が０．９４を越えるほど脚軸の長径を大きくすると、ローラ・アセンブリを配置するスペースがなくなり、外径制限上満足できないからである。
【００１３】
比の値ＤR／ＳPCDはローラの外径ＤRを規定する。すなわち、比の値ＤR／ＳPCDが１．４７を下回るほど脚軸の外径ＤRを小さくすると、ローラ／ローラ案内面間での免圧が上昇して耐久性が低下するばかりでなく、ローラの肉厚減による強度低下が問題となる。一方、比の値ＤR／ＳPCDが２．２１を越えるほどローラのＤRを大きくすると、外側継手部材の外径を所与とすると外側継手部材が薄肉になって鍛造性が悪化する。さらに、シャフトとの干渉が問題となるのみならず、外側継手部材のカップ底との干渉が早くなり、カップ深さ延長、重量増を招く。
【００１４】
ここで、脚軸の横断面形状について、脚軸の横断面を継手の軸線と直交する方向でリングの内周面と接触するとともに継手の軸線方向でリングの内周面との間にすきまを形成する形状とは、要するに、トリポード部材の軸方向で互いに向き合った面部分が相互方向に、つまり、仮想円筒面よりも小径側に退避している形状を意味し、その一つの具体例として楕円形が挙げられる。また、楕円形というときは、字義どおりの楕円形に限らず、一般に卵形、小判形等と称される形状を含むものとする。
【００１５】
前記リングの横断面を円形とすると共に内周面は円弧状凸断面とし、前記脚軸の横断面を継手の軸線と直交する方向で前記リングの内周面と接触するとともに継手の軸線方向で前記リングの内周面との間にすきまを形成する形状とし、外周面は縦方向においてストレート形状としたことにより、継手が作動角をとったとき、ローラアセンブリの姿勢を変えることなく、脚軸が外側継手部材に対して傾くことができる。しかも、図３と図８（Ｃ）を対比すれば明らかなように、脚軸の外周面とリングとの接触楕円が横長から点に近づくためローラ・アセンブリを傾けようとする摩擦モーメントが低減する。したがって、ローラ・アセンブリの姿勢が常に安定し、ローラがローラ案内面と平行に保持されるため円滑に転動することができる。これにより、スライド抵抗の低減ひいては誘起スラストの低減に寄与する。さらに、脚軸の根元部の断面係数が増加することによる脚軸の曲げ強度が向上するという利点もある。
【００１６】
より具体的には、上述のような脚軸の横断面形状を採用することにより、リングとの接触面圧が緩和され、脚軸の強度低下も避けられる。しかも、リングを傾かせることなく脚軸が傾くことができるため、ローラが傾くことなく円滑にローラ案内面を転動することができる。したがって、ローラの傾きを規制する目的で外側継手部材のトラック溝に設けることのある鍔を省略することができる。鍔を省略することにより、外側継手部材の軽量化、加工の簡素化が図れるばかりでなく、ローラと鍔との滑り接触が皆無となる結果、スライド抵抗の一層の減少と誘起スラストの低減が達成される。
【００１７】
なお、ローラ・アセンブリは脚軸と外側継手部材との間に介在してトルクを伝達する役割を果たすものであるが、この種の等速自在継手におけるトルクの伝達方向は常に継手の軸線に直交する方向であるため、当該トルクの伝達方向において脚軸とリングとが接していることでトルクの伝達は可能であり、継手の軸線方向において両者間にすきまがあってもトルク伝達に支障を来すことはない。
【００１８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の等速自在継手において、前記外側継手部材の外径ＤOと前記スプライン孔のピッチ円直径ＳPCDとの比の値ＤO／ＳPCDを２．７８〜３．７の範囲としたことを特徴とする。比の値ＤO／ＳPCDは外側継手部材の外径ＤOを規定する。すなわち、比の値ＤO／ＳPCDが２．７８を下回るほど外側継手部材の外径ＤOを小さくすると、各接触部の面圧が上昇して耐久性が低下し、また、各部の応力が上昇して強度低下を招く。一方、比の値ＤO／ＳPCDが３．７７を越えるほど外側継手部材の外径ＤOを大きくすると、車両搭載性が悪化するのみならず重量増を招く。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の等速自在継手において、前記トリポード部材の胴幅ＨTと前記スプライン孔のピッチ円直径ＳPCDとの比の値ＨT／ＳPCDを０．８１〜１．２２の範囲としたことを特徴とする。すなわち、比の値ＨT／ＳPCDが０．８１を下回るほどトリポード部材の幅ＨTを小さくすると、スプライン嵌合長が短くなり、スプライン強度が低下する。一方、比の値ＨT／ＳPCDが１．２２を越えるほどトリポード部材の幅ＨＴを大きくすると、ローラと脚軸肩部との干渉が問題となる。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の等速自在継手において、前記ローラの幅ＨRと前記スプライン孔のピッチ円直径ＳPCDとの比の値ＨR／ＳPCDを０．３８〜０．６７の範囲としたことを特徴とする。比の値ＨR／ＳPCDはローラの幅ＨRを規定する。すなわち、比の値ＨR／ＳPCDが０．３８を下回るほどローラの幅を小さくするとローラ／ローラ案内面間での面圧が上昇して耐久性が低下し、また、ローラの剛性低下による強度不足を招く。一方、比の値ＨR／ＳPCDが０．６７を越えるほどローラの幅ＨRを大きくするとローラと脚軸肩部とが干渉し、また、外側継手部材の外径を所与とすると外側継手部材が薄肉になり鍛造性が悪化する。
【００２１】
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の等速自在継手において、前記ローラ外周面の曲率半径ＲRと前記スプライン孔のピッチ円直径ＳPCDとの比の値ＲR／ＳPCDを０．１９〜１．１１の範囲としたことを特徴とする。比の値ＲR／ＳPCDはローラの外周面の曲率半径を規定する。すなわち、比の値ＲR／ＳPCDが０．１９を下回るほどローラの外周面の曲率半径を小さくするとローラの剛性低下による強度不足を招く。一方、比の値ＲR／ＳPCDが１．１１を越えるほどローラの外周面の曲率半径を大きくすると、外側継手部材の外径を所与とするならば外側継手部材が薄肉になって鍛造性が悪化することとなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし図４に従って説明する。ここで、図１は一部を断面にした等速自在継手の端面図であり、図２（Ａ）は図１の等速自在継手におけるトリポード部材とローラ・アセンブリの縦断面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の平面図、図３はリングの拡大断面図、図４（Ａ）は作動角をとった状態の等速自在継手の縦断面図である。
【００２３】
図１に示すように、等速自在継手は外側継手部材１０とトリポード部材２０とからなり、連結すべき２軸の一方が外側継手部材１０と接続され、他方がトリポード部材２０と接続される。
【００２４】
外側継手部材１０は内周面に軸方向に延びる３本のトラック溝１２を有する。各トラック溝１２の円周方向で向かい合った側壁にローラ案内面１４が形成されている。トリポード部材２０は半径方向に突設した３本の脚軸２２を有し、各脚軸２２にはローラ３４が取り付けてあり、このローラ３４が外側継手部材１０のトラック溝１２内に収容される。ローラ３４の外周面はローラ案内面１４に適合する凸曲面である。トリポード部材２０はシャフト（図７（Ｂ）参照）のスプライン軸部を受け入れるためのスプライン孔２４を有する。
【００２５】
ローラ３４の外周面は脚軸２２の軸線から半径方向に離れた位置に曲率中心を有する円弧を母線とする凸曲面であり、ローラ案内面１４の断面形状はゴシック・アーチ形状であって、これにより、ローラ３４とローラ案内面１４とがアンギュラ・コンタクトをなす。球面状のローラ外周面に対してローラ案内面１４の断面形状をテーパ形状としても両者のアンギュラ・コンタクトが実現する。このようにローラ３４とローラ案内面１４とがアンギュラ・コンタクトをなす構成を採用することによって、ローラ３４が振れにくくなるため姿勢が安定する。なお、アンギュラ・コンタクトを採用しない場合には、たとえば、ローラ案内面１４を軸線が外側継手部材１０の軸線と平行な円筒面の一部で構成し、その断面形状をローラ３４の外周面の母線に対応する円弧とすることもできる。
【００２６】
脚軸２２の外周面にリング３２が外嵌している。このリング３２とローラ３４とは複数の針状ころ３６を介してユニット化され、相対回転可能なローラ・アセンブリを構成している。すなわち、リング３２の円筒形外周面を内側軌道面とし、ローラ３４の円筒形内周面を外側軌道面として、これらの内外軌道面間に針状ころ３６が転動自在に介在する。針状ころ３６は、できるだけ多くのころを入れた、保持器のない、いわゆる総ころ状態で組み込まれている。この実施の形態では、ローラ３４の一端に針状ころ３６の端面を受けるための鍔３５を形成してある。また、符号３３で指してあるのは、針状ころ３６の抜け落ち止めのためにローラ３４の内周面に形成した環状溝に装着したワッシャである。このワッシャ３３は円周方向の一個所に切れ目を有し（図２（Ｂ）参照）、弾性的に縮径させた状態でローラ３４の内周面の環状溝に装着するようになっている。なお、鍔３５を廃止して針状ころ３４の両端を一対のワッシャ３３で保持するようにしてもよい。
【００２７】
脚軸２２の外周面は、この実施の形態では、縦断面（図２（Ａ）参照）で見ると脚軸２２の軸線と平行なストレート形状であり、平面（図２（Ｂ）参照）で見ると、長軸が等速自在継手の軸線に直交する楕円形である。図２（Ｂ）に、長軸半径および短軸半径をそれぞれ符号ａおよびｂで表してある。脚軸２２の断面形状は、トリポード部材２０の軸方向で見た肉厚を減少させて略楕円状としてある。言い換えれば、脚軸の断面形状は、トリポード部材の軸方向で互いに向き合った面が相互方向に、つまり、仮想円筒面よりも小径側に退避している。
【００２８】
図３に示すように、リング３２の内周面の母線は中央の円弧部３２ａとその両側の逃げ部３２ｂとの組合せで形成されている。逃げ部３２ｂは、図４（Ａ）のように作動角θをとったときの脚軸２２との干渉を避けるための部分であり、円弧部３２ａの端からリング３２の端部に向かって徐々に拡径した直線または曲線で構成する。ここでは、逃げ部３２ｂを円錐角α＝５０°の円錐面の一部とした場合を例示してある。円弧部３２ａは、リング３２に対する脚軸２２の２〜３°程度の傾きを許容するため、たとえば３０ｍｍ程度の大きな曲率半径ｒとする。なお、この実施の形態のように逃げ部３２ｂを設ける代わりに、リング３２の内周面を全長にわたる円弧状凸断面とすることも可能である。いずれにしても、脚軸２２の横断面形状が上述のように略楕円形状であり、脚軸２２とリング３２との間には所定のすきまが設けてあることから、リング３２は脚軸２２の軸方向での移動が可能であるばかりでなく、脚軸２２に対して首振り揺動自在である。また、上述のとおりリング３２とローラ３４は針状ころ３６を介して相対回転自在にユニット化されているため、脚軸２２に対し、リング３２とローラ３４がユニットとして首振り揺動可能な関係にある。ここで、首振りとは、脚軸２２の軸線を含む平面内で、脚軸２２の軸線に対してリング３２およびローラ３４の軸線が傾くことをいう（図４（Ａ）参照）。
【００２９】
既述の図８に示した従来の継手の場合、脚軸５の外周面が全周にわたってリング８の内周面と接するため、接触楕円が図８（Ｃ）に破線で示すように円周方向に延びた横長形状を呈する。そのため、外側継手部材１に対して脚軸５が傾くとき、脚軸５の動きに伴ってリング８を、延いてはローラ７を傾かせるように作用する摩擦モーメントが発生する。これに対し、図１に示した実施の形態では、脚軸２２の横断面が略楕円形状で、リング３２の内周面の横断面が円形であることから、図３に二点鎖線で示すように、両者の接触楕円は点に近いものとなり、同時に面積も小さくなる。したがって、ローラ・アセンブリ（３２，３４，３６）を傾かせようとする力が従来のものに比べると非常に低減し、ローラ３４の姿勢の安定性が一層向上する。また、図８の従来の継手の場合、作動角θ＝０の状態では図８（Ａ）に示されるように脚軸５とリング８との当たり部がリング８の幅方向中央部にあるものの、継手が作動角をとった状態でトルクを伝達するときは脚軸５が図８（Ａ）の紙面の手前側および紙背側に揺動するため、脚軸５とリング８との当たり部がリング８の幅方向中央部よりも下方にずれることとなる。その結果、針状ころ６の挙動が不安定となり安定した転動が行なわれない場合がある。これに対して図１の実施の形態では、脚軸２２とリング３２の内周面との当たり部が常にリング３２の幅方向中央にあるので、針状ころ３６が安定して転動する。
【００３０】
トリポード型等速自在継手では、機構上、外側継手部材１０が１回転するときトリポード部材２０は外側継手部材１０の中心に対して３回振れ回る。このとき符号ｅ（図４（Ａ））で表わされる外側継手部材１０の中心に対するトラニオン中心の偏心量は作動角θに比例して増加する。そして、３本の脚軸２２は１２０°ずつ離間しているが、作動角θをとると、図４（Ｂ）に示すように、図の上側に表われている垂直な脚軸２２を基本として考えると、他の２本の脚軸２２は、一点鎖線で示す作動角θ＝０のときのそれらの軸線からわずかに傾く。その傾きは作動角θがたとえば約２３°のとき２〜３°程度となる。この傾きがリング３２の内周面の円弧部３２ａの曲率によって無理なく許容されるため、脚軸２２とリング３２との接触部における面圧が過度に高くなるのを防止することができる。なお、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の左側面から見たトリポード部材２０の３本の脚軸２２を模式的に図示したもので、実線が脚軸を表わしている。さらに、かかるトリポード型等速自在継手特有のトラニオン中心の振れ回りに起因する脚軸２２の傾きを吸収し得るすきまを脚軸２２の長軸径２ａとリング３２の内径との間に設ける。
【００３１】
図８（Ａ）の従来の継手では、ローラ７の傾きを規制する目的で、トラック溝２の奥側つまり外側継手部材１０の横断面で見て大径側に、ローラ７の端面と対向した鍔を形成してある。本発明による等速自在継手でもそのような鍔を設けることは可能である。しかしながら、上述の実施の形態にあっては、ローラ３４を傾かせる要因が除去ないし極力抑制されるため、必ずしもトラック溝１２に鍔を設ける必要はなく、したがって鍔を廃止してある。その結果、ローラ３４が何らかの原因で一時的に振れたとしても鍔に接触して滑り摩擦を発生させるといった心配が皆無となる。
【００３２】
図１に示した実施の形態の等速自在継手の各部寸法のプロポーションを図５に従って説明する。同図において、符号はそれぞれ次の事項を表している。
ＳPCD ：トリポード部材２０のスプライン孔２４のピッチ円直径
ＨT ：トリポード部材２０の胴幅
ＤJL：脚軸２２の長径
ＤO ：外側継手部材１０の外径
ＴPCD ：トラック溝１２のピッチ円直径
ＤR ：ローラ３４の外径
ＨR ：ローラ３４の幅
ＲR ：ローラ３４の外周面の曲率半径
【００３３】
外側継手部材１０のトラック溝１２のピッチ円直径T PCD は、トリポード部材２０のスプライン孔２４のピッチ円直径S PCD との比の値ＴPCD／ＳPCDが１．７〜２．１の範囲、好ましくは１．７２〜２．１０の範囲内にあるように設定する。比の値ＴPCD／ＳPCDが１．７２を下回るほどトラック溝１２のピッチ円直径ＴPCD を小さくすると、ローラ３４と脚軸２２の肩部との干渉が問題となるばかりでなく、脚軸２２とリング３２間など各接触部位の面圧が上昇して耐久性低下を招くためである。一方、比の値ＴPCD／ＳPCDが２．１０を越えるほどトラック溝１２のピッチ円直径ＴPCD を大きくすると、外側継手部材１０の外径ＤOがアップして車両搭載性が悪化する。また、外側継手部材１０の外径ＤO を所与とするならば、ローラ・アセンブリ（３２，３４，３６）のためのスペースがなくなってしまうからである。
【００３４】
上記耐久性を検証するため、ＴPCD／ＳPCD を表１の上段に示す各値とした等速自在継手について行なった耐久性試験を行なった。その結果を表１の中段に示す。○印は目標時間を満足したことを表し、△印は目標時間を満足できなかったことを表す。試験条件は次のとおりである。
トルク ：６８６Ｎｍ
回転数 ：２５０ｒｐｍ
作動角 ：１０ｄｅｇ
運転時間：３００ｈｒｓ
【００３５】
【表１】
0003922619.tif 000002
【００３６】
表１の中段に示すとおり、ＴPCD／ＳPCD を１．６としたものは目標時間を満足できなかったのに対し、ＴPCD／ＳPCD を１．７以上としたものはいずれも目標時間を満足しており、十分な耐久性を備えていることが確認された。
【００３７】
また、ＴPCD／ＳPCD を上記各値とした場合に、外側継手部材１０の外径アップの必要があるかどうかも確認した。結果は表１の下段に示すとおりであり、ＴPCD／ＳPCD が２．１以下では外径アップの必要がないのに対して、ＴPCD／ＳPCD が２．２のものでは外径アップの必要があった。
【００３８】
脚軸２２の長径ＤJLは、スプライン孔２４のピッチ円直径S PCD との比の値ＤJL／ＳPCDが０．６〜１．０の範囲、好ましくは０．６３〜０．９４の範囲内にあるように設定する。比の値ＤJL／ＳPCD が０．６を下回るほど脚軸の長径ＤJLを小さくすると等速自在継手としての機能を満足できず、一方、比の値ＤJL／ＳPCDが１．０を越えるほど脚軸の長径を大きくすると、ローラ・アセンブリを配置するスペースがなくなり、外径制限上満足できないためである。ここで、図１の実施の形態に係る等速自在継手において、脚軸２２の長径ＤJLを変化させてスプライン孔２４のピッチ円直径との比の値ＤJL／ＳPCDを、それぞれ、「０．５」、「０．６」、「０．７」、「１」とした４種類の試験継手について、片振り捩り疲労試験を実施した。図６はその試験結果を示し、横軸は破損までの繰り返し回数（Ｎ）、縦軸は負荷トルク（Ｔ）を表わしている。一点鎖線で表された「０．６」のラインが目標Ｔ−Ｎ線図とほぼ一致する。したがって、「０．５」ではジョイントの機能を満足できない。一方、「１．０」を越えるとローラ・アセンブリを配置するスペースがなく、外径制限上満足できない。
【００３９】
ローラ３４の外径ＤR は、スプライン孔２４のピッチ円直径ＳPCD との比の値ＤR／ＳPCDが１．４〜２．３の範囲、好ましくは１．４７〜２．２１の範囲内にあるように設定する。比の値ＤR ／ＳPCDが１．４７を下回るほどローラ３４の外径ＤR を小さくすると、ローラ３４／ローラ案内面１４間での面圧が上昇して耐久性が低下するばかりでなく、ローラ３４の肉厚減による強度低下が問題となる。一方、比の値ＤR ／ＳPCDが２．２１を越えるほどローラ３４の外径ＤR を大きくすると、外側継手部材１０の外径ＤO を所与とすると外側継手部材１０が薄肉になって鍛造性が悪化がする。さらに、シャフトとの干渉が問題となるのみならず、外側継手部材１０のカップ底との干渉が早くなり、カップ深さ延長、重量増を招く。
【００４０】
上記耐久性を検証するため、ＤR／ＳPCDを表２の上段に示す各値とした等速自在継手について耐久性試験を行なった。その結果を表２の中段に示す。試験条件は表１の場合と同じである。ここでも○印は目標時間を満足したことを表し、△印は目標時間を満足できなかったことを表す。ただし、この場合、評価部位はローラ／ローラ案内面である。
【００４１】
【表２】
0003922619.tif 000003
【００４２】
中段の試験結果が示すとおり、ＤR／ＳPCD を１．３としたものは目標時間を満足できなかったのに対し、ＤR ／ＳPCD を１．４８以上としたものはいずれも目標時間を満足しており、十分な耐久性を備えていることが確認された。
【００４３】
また、表２の下段に外側継手部材の鍛造性に関する評価を示す。すなわち、外側継手部材の薄肉部の割れの有無を確認したところ、ＤR／ＳPCD を２．３３としたものでは割れが発生したのに対し、ＤR／ＳPCD が２．２１以下のものでは割れがなく、鍛造性の面で不具合は認められなかった。
【００４４】
外側継手部材１０の外径ＤO は、スプライン孔２４のピッチ円直径ＳPCD との比の値ＤO／ＳPCDが２．７８〜３．７７の範囲内にあるように設定する。比の値ＤO／ＳPCDが２．７８を下回るほど外側継手部材１０の外径ＤO を小さくすると、各接触部の面圧が上昇して耐久性が低下し、また、各部の応力が上昇して強度低下を招く。一方、比の値ＤO／ＳPCDが３．７７を越えるほど外側継手部材１０の外径D O を大きくすると、車両搭載性が悪化するのみならず重量増を招く。
【００４５】
トリポード部材２０の胴幅ＨT は、スプライン孔２４のピッチ円直径ＳPCD との比の値ＨT／ＳPCDが０．８１〜１．２２の範囲内にあるように設定する。比の値ＨT／ＳPCD が０．８１を下回るほどトリポード部材２０の胴幅ＨTを小さくすると、スプライン嵌合長が短くなり、スプライン強度が低下する。一方、比の値ＨT／ＳPCDが１．２２を越えるほどトリポード部材２０の胴幅ＨTを大きくすると、ローラ３４と脚軸２２の肩部との干渉が問題となる。
【００４６】
ローラ３４の幅ＨRは、スプライン孔２４のピッチ円直径ＳPCDとの比の値ＨR／ＳPCDが０．３８〜０．６７の範囲内にあるように設定する。比の値ＨR／ＳPCDが０．３８を下回るほどローラ３４の幅ＨR を小さくするとローラ３４／ローラ案内面１４間での面圧が上昇して耐久性が低下し、また、ローラ３４の剛性低下による強度不足を招く。一方、比の値ＨR／ＳPCDが０．６７を越えるほどローラ３４の幅ＨRを大きくするとローラ３４と脚軸２２の肩部とが干渉し、また、外側継手部材１０の外径ＤO を所与とすると外側継手部材１０が薄肉になり鍛造性が悪化する。
【００４７】
ローラ３４の外周面の曲率半径ＲR は、スプライン孔２４のピッチ円直径ＳPCD との比の値ＲR／ＳPCDが０．１９〜１．１１の範囲内にあるように設定する。比の値ＲR／ＳPCDが０．１９を下回るほどローラ３４の外周面の曲率半径ＲR を小さくするとローラ３４の剛性低下による強度不足を招く。一方、比の値ＲR／ＳPCDが１．１１を越えるほどローラ３４の外周面の曲率半径ＲRを大きくすると、外側継手部材１０の外径ＤOを所与とするならば外側継手部材１０が薄肉になって鍛造性が悪化することとなる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、円周方向に向き合って配置され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つの脚軸を備えたトリポード部材と、前記トラック溝に挿入されたローラと、前記脚軸に外嵌して前記ローラを回転自在に支持するリングとを備え、前記ローラが前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能な等速自在継手において、前記リングの横断面を円形とすると共に円弧状凸断面とし、前記脚軸の横断面を継手の軸線と直交する方向で前記リングの内周面と接触するとともに継手の軸線方向で前記リングの内周面との間にすきまを形成する形状とし、外周面は縦方向においてストレート形状とし、前記トラック溝のピッチ円直径ＴPCDと、前記トリポード部材に形成したスプライン孔のピッチ円直径ＳPCDとの比の値ＴPCD／ＳPCDを１．７２〜２．１０の範囲とし、継手の軸線と直交する方向における前記脚軸の寸法ＤJLと前記スプライン孔のピッチ円直径ＳPCDとの比の値ＤJL／ＳPCDを０．６３〜０．９４の範囲とし、前記ローラの外径ＤRと前記スプライン孔のピッチ円直径ＳPCDとの比の値ＤR／ＳPCDを１．４７〜２．２１の範囲としたことにより、相互間の適切なプロポーションを保った等速自在継手の各部寸法が実現し、しかも、低振動特性にすぐれた等速自在継手の構成が得られる。
【００５０】
また、前記リングの横断面を円形とすると共に、前記脚軸の横断面を継手の軸線と直交する方向で前記リングの内周面と接触するとともに継手の軸線方向で前記リングの内周面との間にすきまを形成する形状とすれば、継手が作動角をとったとき、ローラ・アセンブリの姿勢を変えることなく、脚軸が外側継手部材に対して傾くことができる。しかも、脚軸の外周面とリングとの接触楕円が横長から点に近づくため、ローラ・アセンブリを傾けようとする摩擦モーメントが低減する。さらに、脚軸とリング内周面との当たり部が常にリングの幅方向中央にあるので、リングとローラの間に針状ころのような転動体を介在させた場合でもこの転動体が安定して転動する。したがって、ローラ・アセンブリの姿勢が常に安定し、ローラがローラ案内面と平行に保持されるため円滑に転動することができる。これにより、スライド抵抗の低減ひいては誘起スラストの低減に寄与する。さらに、脚軸の根元部の断面係数が増加することによる脚軸の曲げ強度が向上するという利点もある。
【００５１】
本発明の等速自在継手は、特に自動車のドライブ・シャフト用に適用すればスライド抵抗や誘起スラストの大きさが関与する自動車のＮＶＨ性能の改善に寄与し得、車両足回り設計の自由度も高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す等速自在継手の一部を断面にした端面図。
【図２】（Ａ）は図１の等速自在継手におけるトリポード部材とローラ・アセンブリの縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示すトリポード部材とローラ・アセンブリの平面図である。
【図３】図１の等速自在継手におけるリングの拡大断面図である。
【図４】（Ａ）は図１の等速自在継手の縦断面図であって作動角をとった状態を示し、（Ｂ）は（Ａ）におけるトリポード部材の模式的側面図である。
【図５】図１の等速自在継手の各部寸法を示し、（Ａ）は一部を断面にした端面図、（Ｂ）はトリポード部材とローラ・アセンブリの縦断面図である。
【図６】片振り捩り疲労強度試験の結果を示すグラフである。
【図７】（Ａ）は従来の等速自在継手の横断面図、  （Ｂ）は（Ａ）の等速自在継手の縦断面図、（Ｃ）は（Ｂ）におけるローラとローラ案内面とローラとの相互関係を示す模式的斜視図である。
【図８】（Ａ）は他の従来のトリポード型等速自在継手の横断面図、（Ｂ）は脚軸に垂直な断面図、（Ｃ）は接触楕円を説明するためのリングの断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
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
２２  脚軸
ａ  長軸半径
ｂ  短軸半径
２４ スプライン孔
３２  リング
３２ａ  円弧部
ｒ    曲率半径
３２ｂ  逃げ部
３３ ワッシャ
３４  ローラ
３５ 鍔部
３６  針状ころ
【図１】
0003922619.tif 000004
【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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