(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・ジャーナルに複数の針状ころを介して回転可能に取り付けられ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、円周方向すきまによって生じ得る針状ころのスキュー角（θ１）を、前記ローラと前記トラニオン・ジャーナルとの間の環状空間内における径方向すきまによって生じ得る針状ころのスキュー角（θ２）よりも大きくし、前記針状ころのスキュー角のうち、前記ローラと前記トラニオン・ジャーナルとの間の環状空間内における前記針状ころの径方向すきまによって生ずる針状ころのスキュー角（θ２）が４．０°〜４．５°の範囲内であることを特徴とするトリポード型等速自在継手。
【請求項２】
前記ローラと前記ローラ案内面との接触率を１．０２〜１．２とし、所定のトルク負荷時に、前記ローラに生ずる接触楕円がローラの端面から外れない程度に前記ローラの幅寸法を小さく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】
前記ローラの幅（Ｌｓ）と外径（ｄｏ）との比（Ｌｓ／ｄｏ）を０．２４〜０．２７の範囲としたことを特徴とする請求項２に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項４】
前記ローラと前記ローラ案内面との間に生ずる接触面圧と、前記トラニオン・ジャーナルと前記針状ころとの間に生ずる接触面圧が等しくなるように、前記ローラの幅寸法と前記針状ころの長さを設定したことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載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６の左半分に示すように、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１２’を形成した外側継手部材１０’と、軸とトルク伝達可能に嵌合するトラニオン胴部２１とトラニオン胴部２１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２２’とからなるトリポード部材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’を介して回転可能でトラック溝１２’に収容されたローラ３０’とを備え、ローラ３０’がその外周面にてトラック溝１２’の両側壁に形成されたローラ案内面１４’によって案内されるようになっている。
【０００３】
従来のトリポード型等速自在継手においては、トラニオン・ジャーナル２２’、針状ころ３２’、ローラ３０間のすきま（ラジアルすきま、円周方向すきま）はスキュー角を考慮して設定されていなかった。ここで、ころのスキューとは、図３に示すように、ころの軸が進行方向に正しい直角をなさずにある小さな角度（θ）傾くことをいう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
針状ころが実際にスキューし得る角度いかんによってトリポード型等速自在継手のＮＶＨ特性が変わることが判った。スキュー角はラジアルすきま、円周方向すきまから決定されるところ、従来、このことが考慮に入れられていなかった。そのため、トリポード型等速自在継手のプロポーション違いやサイズ等によりＮＶＨ特性が違い、最適化が図られていないのが現状である。
【０００５】
本発明の目的は、針状ころのスキューを抑制してトリポード型等速自在継手の低振動化を図ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
針状ころが実際にスキューし得る角度すなわちスキュー角の自由度は、直径すきま（ラジアルすきま）による制約と、ピッチ円におけるころ間のすきま（円周方向すきま）による制約を受け、両者のすきまのうち小さいほうが支配的となる。円周方向すきまによるスキューの場合、ころ同士が接するまでスキューし得るため、このときのスキュー角θ１は数１で表わされる。
【０００７】
【数１】
0003984776.tif 000002
【０００８】
ここに、Ｄはローラの内径、ｄはころ径、Ｚはころ数である。
【０００９】
また、ラジアルすきまによるスキューの場合は、ころ両端部がローラ内径に接するまでスキューし得るから、このときのスキュー角θ２は数２で表わされる。
【００１０】
【数２】
0003984776.tif 000003
【００１１】
ここに、ｇｒはラジアルすきま、ｌはころの有効長さである。
【００１２】
これらのスキュー角θ１、θ２をそれぞれ求め、小さい方が実際に起こり得るスキュー角である（参照：曽田範宗著『軸受』岩波書店発行）。
【００１３】
そして、両スキュー角θ１、θ２の関係がθ１＞θ２で、かつ、スキュー角θ２が４．０°〜４．５°となるようにラジアルすきまを設定したとき、トリポード型等速自在継手の起振力は最小値を示すことが判明した。このことを考慮することにより、トリポード型等速自在継手の低振動化に関し最適化を図ることができる。
【００１４】
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・ジャーナルに複数の針状ころを介して回転可能に取り付けられ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、円周方向すきまによって生じ得る針状ころのスキュー角（θ１）を、前記ローラと前記トラニオン・ジャーナルとの間の環状空間内における径方向すきまによって生じ得る針状ころのスキュー角（θ２）よりも大きくし、前記針状ころのスキュー角のうち、前記ローラと前記トラニオン・ジャーナルとの間の環状空間内における前記針状ころの径方向すきまによって生ずる針状ころのスキュー角（θ２）が４．０°〜４．５°の範囲内であることを特徴とするトリポード型等速自在継手である。
【００１５】
スキュー角（θ２）は、上記数２に基づき、ローラ内径Ｄ、ラジアルすきまｇｒ、針状ころの有効長さｌの角値を適宜組み合わせることによって定めることができる。
【００１６】
具体的には、スキュー角（θ２）の好ましい範囲は４．０°〜４．５°である。これは、スキュー角（θ２）が４．０°〜４．５°の範囲においてスラスト力が最小となることが判明したことによる。スキュー角（θ２）が４．５°を越えるとスラスト力が上がって、あるレベルでサチュレートし、逆に、スキュー角（θ２）が４．０°より小さくなるとスラスト力が上がる傾向にある。
【００１７】
上述のとおり、円周方向すきまによって生じ得るスキュー角（θ１）と径方向すきまによって生じ得るスキュー角（θ２）のうちどちらか小さい方が実際に起こり得るスキュー角であることから、後者のスキュー角(θ２)を小さくしておくことによって、このスキュー角（θ２）のみを規制することで針状ころのスキュー対策を講じることができる。
【００１８】
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、前記ローラと前記ローラ案内面との接触率を１．０２〜１．２とし、所定のトルク負荷時に、前記ローラに生ずる接触楕円がローラの端面から外れない程度に前記ローラの幅寸法を小さくしたことを特徴とする。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の幅を越えてしまい短寿命となり、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、短寿命となるからである。
【００１９】
また、ローラの幅寸法を小さくすることによって外側継手部材の、ひいてはトリポード型等速自在継手全体のコンパクト化に寄与する。具体的には、請求項３の発明のように、ローラの幅（Ｌｓ）と外径（ｄｏ）との比（Ｌｓ／ｄｏ）を０．２４〜０．２７とするのが好ましい。この比（Ｌｓ／ｄｏ）が小さいほどローラの外径ｄｏの割に幅Ｌｓが小さくなるためコンパクト化に寄与する度合いは大きいが、過度に小さくすると面圧が高くなって強度、耐久性が低下することになるためその面から下限を定めたものである。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手において、前記ローラと前記ローラ案内面との間に生ずる接触面圧と、前記トラニオン・ジャーナルと前記針状ころとの間に生ずる接触面圧が等しくなるように、前記ローラの幅寸法と前記針状ころの長さを設定したことを特徴とする。接触面圧を均等にすることによって、どちらかが早期に摩耗してトリポード型等速自在継手全体の耐久性を劣化させることがないようにするためである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１ないし図４に従って本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
まず、トリポード型等速自在継手の基本構成を説明すると、図１および図２に示すように、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。
【００２３】
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の内周は円周方向に交互に現れる小内径部と大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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【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の外周面は、軸線上に曲率中心を置いた部分球面とするほか、軸線から半径方向に離れた位置に曲率中心を置いた円弧を母線とする凸曲面とすることもできる。また、ローラ案内面１４とローラ３０の接触形態は、図４（Ａ）に示すようなアンギュラ・コンタクト、あるいは、図４（Ｂ）に示すようなサーキュラ・コンタクトとすることもできる。アンギュラ・コンタクトはある接触角をもち、二点で接触するため、接触角方向の二点に接触楕円が発生する。サーキュラ・コンタクトは球面同士の接触であるため一点で接触する。いずれの場合も、所定トルクを負荷したとき、その接触楕円がローラ３０の端面から外れずローラ幅内におさまるようにローラ３０の幅Ｗを設定する必要がある。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Ｌｓ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２２／針状ころ３２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。また、ローラ３０の幅Ｌｓと外径ｄｏとの比Ｌｓ／ｄｏの値を０．２４〜０．２７とする。
【００２８】
さらに、ローラ３０とローラ案内面１４との間に生ずる接触面圧と、トラニオン・ジャーナル２２と針状ころ３６との間に生ずる接触面圧が略等しくなるように、ローラ３０の幅Ｌｓと針状ころ３２の有効長さｌを設定するのが好ましい。
【００２９】
上述の実施の形態において、径方向すきまによる針状ころ３２のスキュー角θ２のみを異ならせた複数のトリポード型等速自在継手について誘起スラストを測定したところ、図５に示すとおりの結果が得られた。試験条件は次のとおりである。
トルク：２９４Ｎ・ｍ
作動角：７ｄｅｇ
回転数：１５０ｒｐｍ
図５は縦軸をトリポード型等速自在継手の誘起スラスト力、横軸を計算上のスキュー角θ２（ｄｅｇ）とし、スラスト力測定データをプロットしたものである。同図より、スキュー角θ２が４．０°〜４．５°の範囲においてスラスト力が最小値を示していることが判る。スキュー角θ２が４．５°を越えるとスラスト力が上がってあるレベルでサチュレートする。また、スキュー角θ２が４．０より小さくなるとスラスト力が上がる傾向にある。したがって、針状ころ３２のスキューに関しては、スキュー角θ２を４．０°〜４．５°の範囲に設定することにより、トリポード型等速自在継手の誘起スラストが低減し、低振動化を達成することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、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・ジャーナルに複数の針状ころを介して回転可能に取り付けられ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、円周方向すきまによって生じ得る針状ころのスキュー角（θ１）を、前記ローラと前記トラニオン・ジャーナルとの間の環状空間内における径方向すきまによって生じ得る針状ころのスキュー角（θ２）よりも大きくしたことにより、前記針状ころのスキュー角のうち後者（θ２）のみを所定の規格値内に規制することで、トリポード型等速自在継手の低振動化が可能となる。
【００３１】
すなわち、円周方向すきまによって生じ得るスキュー角（θ１）と径方向すきまによって生じ得るスキュー角（θ２）のうちどちらか小さい方が実際に起こり得るスキュー角であることから、円周方向すきまによって生じ得る針状ころのスキュー角（θ１）を、前記ローラと前記トラニオン・ジャーナルとの間の環状空間内における径方向すきまによって生じ得る前記針状ころのスキュー角（θ２）よりも大きくすることにより（θ１＞θ２）、後者のスキュー角（θ２）のみを規制することで針状ころのスキュー対策を講じることができる。
【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）は外側継手部材の端面図、
（Ｂ）はトラニオン・ジャーナル周りの断面図、
（Ｃ）は（Ｂ）の部分拡大図である。
【図３】針状ころのスキューを説明するための説明図である。
【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】スキュー角（θ２）と誘起スラストとの関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態と従来例を左右に対比して示す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
１６  小内径部
Ｄ１  内径
１８  大内径部
Ｄ２  内径
２０  トリポード部材
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
ｄｏ  外径
Ｌｓ  幅
３２  針状ころ
ｄ  ころ径
ｌ  有効長さ
３４  アウタ・ワッシャ
３４ａ  円盤部
３４ｂ  円筒部
３４ｃ  拡径部
３６  サークリップ
３８  インナ・ワッシャ
【図１】
0003984776.tif 000004
【図２】
0003984776.tif 000005
【図３】
0003984776.tif 000006
【図４】
0003984776.tif 000007
【図５】
0003984776.tif 000008
【図６】
0003984776.tif 000009