(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周部に軸方向の３本のトラック溝が形成され、各トラック溝の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面を有する外側継手部材と、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、前記トリポード部材の各脚軸にそれぞれ装着されたローラ機構とを備え、前記ローラ機構は、前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸線と平行な方向に案内されるローラと、前記ローラを回転可能に支持する支持リングと、前記ローラと支持リングとの間に転動自在に介装された複数の転動体と、前記ローラと支持リングと転動体とがそれらの軸線方向に相対移動するのを両側からそれぞれ規制する係止手段とを含み、前記脚軸の軸線に対して傾動および軸方向移動自在である等速自在継手において、
前記支持リングの内周面は円弧状凸断面であり、前記脚軸の外周面は縦断面においてストレート形状で、横断面においては継手の軸線方向で前記支持リングの内周面との間に隙間を形成するようになっており、
少なくとも一方側の前記係止手段が、前記ローラまたは支持リングに装着された係止リングからなり、この係止リングと前記転動体との間に無端リング状のワッシャを介在させたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
前記係止リングがスリットを有する有端リングで、この有端リングの装着後のスリット端面間の隙間が１ｍｍ以上である請求項１に記載の等速自在継手。
【請求項３】
前記ワッシャの表面硬さが少なくともＨＲＣ５３である請求項１または２に記載の等速自在継手。
【請求項４】
前記ワッシャが炭素工具鋼で形成され、マルテンサイトの基地中に球状炭化物を含む請求項１ないし３のいずれかに記載の等速自在継手。
【請求項５】
前記係止リングがばね鋼で形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の等速自在継手。
【請求項６】
他方側の前記係止手段が、前記ローラまたは支持リングに一体に形成された係止鍔である請求項１ないし５のいずれかに記載の等速自在継手。
【請求項７】
前記脚軸の横断面が、継手の軸線と直交する長軸を有するほぼ楕円形状である請求項１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、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、特にトリポード型等速自在継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車のエンジンから車輪に回転動力を伝達する動力伝達装置の一要素として（ドライブシャフトやプロペラシャフトの連結用継手として）、トリポード型等速自在継手が用いられている。
【０００３】
トリポード型等速自在継手は、一般に、内周部に軸方向の３本のトラック溝が形成され、各トラック溝の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面を有する外側継手部材と、半径方向に突出した３本の脚軸を有し、各脚軸にそれぞれローラを回転可能に配設したトリポード部材とを主体として構成される。トリポード部材の脚軸と外側継手部材のローラ案内面とがローラを介して回転方向に係合することにより、駆動側から従動側に回転トルクが等速で伝達される。また、各ローラが脚軸に対して回転しながらローラ案内面上を転動することにより、外側継手部材とトリポード部材との間の相対的な軸方向変位や角度変位が吸収されると同時に、外側継手部材とトリポード部材とが作動角を取りつつ回転トルクを伝達する際の、回転方向位相の変化に伴う、各脚軸のローラ案内面に対する軸方向変位が吸収される。
【０００４】
トリポード型等速自在継手としては、上記ローラを複数のニードルローラを介して脚軸の円柱状外周面に装着したものもあるが、外側継手部材とトリポード部材とが作動角をとりつつ回転トルクを伝達する際、脚軸の傾きに伴って各ローラとローラ案内面とが互いに斜交した関係になるので、両者の間に滑りが生じ、その際の摺動抵抗によって各ローラの円滑な転動が妨げられて誘起スラストが大きくなるという問題がある。また、各ローラとローラ案内面との間の摺動抵抗によって、外側継手部材とトリポード部材とが軸方向に相対変位する際のスライド抵抗が大きくなるという問題がある。
【０００５】
そこで、ローラとローラ案内面との斜交状態を解消して、誘起スラストやスライド抵抗の低減を図るため、脚軸に対するローラの傾動および軸方向移動を自在とする機構（ローラ機構）を備えたトリポード型等速自在継手が種々提案され、実用化されている。この種のトリポード型等速自在継手として、脚軸の外周面を凸球状に形成すると共に、ローラを複数のニードルローラを介して支持リングに回転可能に組み付けてローラ機構（ローラアッセンブリ）を構成し、支持リングの円筒状の内周面を脚軸の凸球状の外周面に外嵌した構成が知られている（特公平７−１１７１０８号、特許第２６２３２１６号等）。この構成によれば、支持リングの円筒状の内周面と脚軸の凸球状の外周面との間の滑りによって、脚軸に対するローラ機構の傾動および軸方向移動が自在となる。
【０００６】
さらに、本出願人は、この種のトリポード型等速自在継手における誘起スラストやスライド抵抗を一層効果的に低減するため、支持リングの内周面が円弧状凸断面であり、脚軸の外周面は縦断面においてはストレート形状で、横断面においては継手の軸線と直交する方向で支持リングの内周面と接触し、かつ、継手の軸線方向で支持リングの内周面との間に隙間を形成するようになっている構成について既に出願している（特願平１１−０５９０４０号）。この構成によれば、支持リングの円弧状凸断面の内周面と脚軸のストレート形状の外周面との間の滑りによって、脚軸に対するローラ機構の傾動および軸方向移動が自在となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この種の等速自在継手では、ローラと支持リングとニードルローラとがそれらの軸線方向に相対移動するのを係止手段で両側から規制することによって、ローラ機構のアッセンブリ体としての一体性を確保している。一方、この種の等速自在継手が作動角を取りつつ回転トルクを伝達する際、脚軸に対するローラ機構の傾動および軸方向移動によって、支持リングの内周面と脚軸の外周面との間に滑りが生じ、その滑り摩擦力に起因して、係止手段に、ローラ，支持リングおよびニードルローラの軸線方向に向いた軸方向繰り返し荷重（以下、単に「軸方向荷重」という。）が加わる。したがって、係止手段はこの軸方向荷重に耐えることができる強度（曲げ疲労や割れ疲労等に対する強度）を有することが必要とされる。また、係止手段は、ローラまたは支持リングの端面、さらにローラを支持リングに対してニードルローラで回転可能に支持するニードルローラの端面とも滑り接触するので、その接触面の疲労寿命も問題となる。
【０００８】
さらにまた、係止手段は一部にスリットを形成した有端リング状に形成されており、その弾性力に抗して拡径または縮径させて、支持リングまたはローラに設けた係止溝位置まで押し込んだ後、拡径力または縮径力を解除して、その弾性復元力によって元の外径形状に復帰させることによって、支持リングまたはローラの係止溝に装着している。この係止手段のスリットはその組み付け性のために、一定以上の幅が必要である。したがって、係止手段がその弾性力によって元の外径形状に復帰しても、スリットの端部間には隙間が形成されており、ニードルローラの端部は係止リング面上で軸方向に押されながら、スリット部の隙間による段差を乗り越えて転動していかなければならない。このため、ニードルローラの端部が係止手段の面上で軸方向に押されながら転動して行く従来構成では、ニードルローラがスムーズに転動せず、継手の動力伝達特性や振動特性に悪影響を及ぼすことが心配される。
【０００９】
本発明は、上述したようなローラ機構を備えたトリポード型等速自在継手において、係止手段、特にローラまたは支持リングに装着される係止リングのスリットに起因するニードルローラの転動円滑性阻害をなくすとともに、係止手段の軸方向荷重に対する疲労強度を高め、また接触面の疲労寿命を高めることにより、より耐久性や強度に優れたトリポード型等速自在継手を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明は、内周部に軸方向の３本のトラック溝が形成され、各トラック溝の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面を有する外側継手部材と、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、前記トリポード部材の各脚軸にそれぞれ装着されたローラ機構とを備え、前記ローラ機構は、前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸線と平行な方向に案内されるローラと、前記ローラを回転可能に支持する支持リングと、前記ローラと支持リングとの間に転動自在に介装された複数の転動体と、前記ローラと支持リングとがそれらの軸線方向に相対移動するのを両側からそれぞれ規制する係止手段とを含み、前記脚軸の軸線に対して傾動および軸方向移動自在である等速自在継手において、前記支持リングの内周面は円弧状凸断面であり、前記脚軸の外周面は縦断面においてストレート形状で、横断面においては継手の軸線方向で前記支持リングの内周面との間に隙間を形成するようになっており、少なくとも一方側の前記係止手段が、前記ローラまたは支持リングに装着された係止リングからなり、この係止リングと前記転動体との間に無端リング状のワッシャを介在した構成を提供する。
【００１１】
ここで、「少なくとも一方側の係止手段がローラまたは支持リングに装着された係止リングを有する」構成には、一方側の係止手段を係止リングとし、他方側の係止手段をローラまたは支持リングに一体に設けられた係止鍔とした構成、両側の係止手段を双方とも係止リングとした構成が含まれる。さらに、少なくとも一方側の係止手段を係止リングと他の係止要素とで構成したもの、例えば係止リングと係止鍔とで構成したものも含まれる。
【００１２】
係止手段が前記ローラまたは支持リングに装着された係止リングからなり、この係止リングと前記転動体との間に無端リング状のワッシャを介在した理由は次にある。従来のように係止手段が係止リングのみで構成されワッシャを有しない場合においては、係止リングはローラ（または支持リング）や転動体を介して軸方向荷重を受けるが、この軸方向荷重に対する対応性を高め、疲労強度を高めることが必要であり、また、この種の等速自在継手では、前述のように、係止リングを縮径または拡径させながらローラまたは支持リングの係止溝に装着する場合が多く、組付け性の点からも、係止リングに適度の靭性をもたせることが望ましい。さらに、製造工程の簡略化を図る観点から、係止リングの成形加工性にも配慮することが望ましい。このような観点から、係止リングの材質の選定および形状等の設計はかなり複雑であり、全ての要求を満足することは難しい。
【００１３】
しかしながら、上述のように、係止手段が前記ローラまたは支持リングに装着された係止リングからなり、この係止リングと転動体との間に無端リング状のワッシャを介在した構成にすることによって、転動体は係止リングではなくワッシャの面上で軸方向に押されながら転動するようになる。ワッシャは無端リング状で係止リングのようなスリットを有しないため、転動体はワッシャの面上をスムーズに転動するようになり、継手の振動特性が著しく向上する。また、転動体の軸方向荷重は、係止リングが直接受けないでワッシャが受けるようになる。このため、転動体の軸方向荷重を受けるワッシャに硬質材料を選択使用することによって、ワッシャに十分な疲労強度が確保できる。一方、係止リングは、成形加工性および組付け性の点から、その材質およびスリット形状等を設計すればよくなり、設計自由度が向上する。以上のように、係止リングと転動体との間に無端リング状のワッシャを介在することによって、ワッシャに適度の表面硬さを付与して、軸方向荷重に対する疲労強度を向上させ、同時に係止リングのローラまたは支持リングに対する組付け性を高めることができ、また、係止リングの成形加工性も良好になる。
【００１４】
前記係止リングは、一部にスリットを有する有端リングであり、この有端リングのローラまたは支持リングへの装着後のスリット端面間の隙間は、１ｍｍ以上形成されている。このような大きな隙間を形成すれば、ローラまたは支持リングへの装着性が高くなり、組み付け性が向上する。また、このような大きな隙間が形成されていても、係止リングと転動体との間に無端リング状のワッシャが介在されているので、隙間の存在は転動体の転動動作に何ら悪影響を及ぼすものではなく、転動体のスムーズな転動動作が確保される。
【００１５】
前記ワッシャの表面は、軸方向荷重に対する疲労強度を高め、また接触面の疲労寿命を高める観点から、適度の硬さを与えて、良好な耐摩耗性を確保する。このため、ワッシャの表面硬さを少なくともＨＲＣ５３とする。ここで、「ＨＲＣ」はロックウェル硬さのＣスケールを表している。表面硬さがＨＲＣ５３未満であると、接触面の疲労寿命を十分に確保することができない。
【００１６】
以上の構成において、ワッシャの少なくとも表層部がマルテンサイトの基地中に球状炭化物を含む組織を有する構成とすることができる。ここで、「少なくとも表層部がマルテンサイトの基地中に球状炭化物を含む組織を有する」には、表層部のみが上記組織を有するもの、表面から内部にわたって上記組織を有するものが含まれる。
【００１７】
この構成によれば、ワッシャの少なくとも表層部の組織をマルテンサイトの基地（マトリックス）中に球状炭化物を含むものとしたので、一般構構造用鋼に比べて高い耐摩耗性が得られ、接触面の疲労寿命が向上する。
【００１８】
上記の球状炭化物は、例えば、Ｆｅ3Ｃを主体とする炭化物であり、このような球状炭化物をマルテンサイト基地中に含む組織は、少なくとも表層部に共析点以上（０．８ｗｔ％以上）の炭素Ｃを含有させ、焼入れ焼戻しを行うことにより形成することができる。
【００１９】
より具体的には、ワッシャを炭素工具鋼で形成し、かつ、マルテンサイトの基地中の球状炭化物量を０．３〜０．６ｗｔ％にすることができる。この構成によれば、マルテンサイトの基地中に細かく球状化された適正量の炭化物が含まれるため、高い耐摩耗性が得られると同時に、基地は著しく硬くならず適度の靭性をもった組織となる。そのため、ワッシャの接触面の疲労寿命が向上すると共に、軸方向荷重に対する疲労強度も向上する。ここで、マルテンサイトの基地中の球状炭化物量は０．３〜０．６ｗｔ％の範囲内に規制するのが好ましい。球状炭化物量が０．３ｗｔ％未満であると耐摩耗性向上効果が十分得られず、逆に球状炭化物量が０．６ｗｔ％を越えると基地の靭性が低くなり過ぎ、軸方向繰り返し荷重に対する疲労強度が不十分になる可能性がある。工具炭素鋼としては、ＳＫ３、ＳＫ４、ＳＫ５、ＳＫ６等を用いることができる。
【００２０】
一方、係止リングをばね鋼で形成することができる。この構成によれば、高い弾性限が得られるので、係止リングの組付け性が一層向上し、組付け作業の自動化、それによる製造コストの低減にも有効である。ばね鋼の種類は特に問わず、熱間成形ばね鋼、冷間成形ばね鋼の中から使用条件や継手サイズ等に応じて最適なものを選択して用いることができ、例えば熱間成形ばね鋼ＳＵＰ４等を用いることができる。
【００２１】
また、係止リングを高硬線材で形成することができる。以上の構成に比べて耐摩耗性は若干劣るものの、高い弾性限が得られることにより、係止リングに加わる軸方向荷重が分散され、その結果、軸方向荷重に対する高い疲労強度が得られる。また、高硬線材は比較的安価であると共に、組付け性の改善にも有効である。高硬線材として、例えばＳＷＲＨ等を用いることができる。
【００２２】
以上の構成において、他方側の係止手段が、前記ローラまたは支持リングに一体に形成された係止鍔であってもよい。この構成によれば、他方側の係止手段がローラまたは支持リングに一体に形成されたことにより、係止リングおよびワッシャの組み付けが一方側のみでよくなり、組み付け性が向上する。
【００２３】
さらに、上記のように、他方側の係止手段をローラまたは支持リングに一体に設けられた係止鍔とすることにより、この部位に係止リングを装着する場合の組付け公差を排除できるので、両側の係止手段とローラまたは支持リングとの間の軸方向クリアランスを半減することができる。
【００２４】
本発明の等速自在継手の構成において、支持リングの内周面は円弧状凸断面であり、前記脚軸の外周面は縦断面においてストレート状で、横断面においては継手の軸線方向で前記支持リングの内周面との間に隙間を形成するようになっている。
【００２５】
このように構成することによって、駆動軸と従動軸とが斜交状態になる場合において、ローラ機構（ローラアッセンブリ）への誘起スラストを防止ないし軽減し、ローラ機構がスライド溝内で傾斜状態になることが防止されると共に、ローラ機構のスライド溝内での移動動作を円滑にでき、振動や騒音を防止できる。
【００２６】
本発明の等速自在継手のローラ機構として、脚軸の横断面が、継手の軸線と直交する長軸を有するほぼ楕円形状である構成を採用することができる。
【００２７】
脚軸の横断面形状について、継手の軸線と直交する長軸を有するほぼ楕円形状とは、言い換えれば、トリポード部材の軸方向で互いに向かい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する。その一つの具体例としてほぼ楕円形状が挙げられる。「ほぼ楕円形状」には、字義どおりの楕円形の他、一般に卵形、小判形、長円等と称される形状も含まれる。
【００２８】
従来円形であった脚軸の断面形状を上記の形状としたことにより、継手が作動角をとったとき、ローラ機構（ローラアッセンブリ）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、脚軸の外周面と支持リングとの接触楕円が従来の横長から点に近づくため[図１（Ｃ）参照]、ローラ機構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、ローラ機構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。
【００２９】
なお、ローラ機構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支持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隙間があってもトルク伝達に支障を来すことはない。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の等速自在継手について、図面を参照して説明する。
【００３２】
図１および図２は、本発明の第一の実施形態を示している。図１（Ａ）は継手の横断面を示し、図１（Ｂ）は脚軸の軸線に垂直な横断面を示し、図１（Ｃ）は支持リングの断面を示し、図２（Ａ）は作動角（θ）をとった状態の継手の縦断面、図２（Ｂ）はトリポード部材の模式的側面図を示している。
【００３３】
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とを主体として構成され、連結すべき２軸の一方が外側継手部材１０と連結され、他方がトリポード部材２０と連結される。
【００３４】
外側継手部材１０は、内周部に軸方向に延びる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それぞれ凹曲面状のローラ案内面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３４ａは前記ローラ案内面１４に適合する凸曲面である。
【００３５】
ここでは、ローラ３４の外周面３４ａ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の外周面３４ａとローラ案内面１４とがアンギュラコンタクトをなす。図１（Ａ）に、２つの当たり位置を一点鎖線で示してある。球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の外周面３４ａ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３４ａの母線に対応する円弧とすることもできる。
【００３６】
脚軸２２の外周面２２ａに支持リング３２が外嵌している。この支持リング３２とローラ３４とは転動体である複数のニードルローラ３６を介してアッセンブリ（ユニット化）され、相対回転可能なローラ機構（ローラアセンブリ）Ａを構成している。すなわち、図５に拡大して示すように、支持リング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複数のニードルローラ３６が転動自在に介装されている。そして、支持リング３２、ローラ３４、およびニードルローラ３６が、それらの軸線方向に相対移動するのを規制するために、ローラ機構Ａの軸方向両側にそれぞれ係止手段３３，３５が設けられている。また、係止手段３３，３５とニードルローラ３６との間にワッシャ３７，３８が介在されている。
【００３７】
この実施形態において、両側の係止手段は係止リング３３，３５で構成され、この係止リング３３，３５とニードルローラ３６との間にワッシャ３７，３８が介在されている。この組み付けにおいては、ニードルローラ３６の両端に接してワッシャ３７，３８を挿入した後、係止リング３３，３５がローラ３４の端部内周に設けられた係止溝３４ｃ、３４ｄに嵌合される。ワッシャ３７，３８の厚さｔ１は、例えば０．２ｍｍ≦ｔ１≦１．２ｍｍの範囲内に設定され、また表面硬さは少なくともＨＲＣ５３に規定されている。なお、係止リング３３，３５は半径方向に平行または半径方向に対して傾斜するスリットを有する有端状のものであり、ワッシャ３７，３８は、スリットのない無端リング状のものである。これにより、係止リング３３，３５がスリットを有する有端リング状のものであるにもかかわらず、介在されたワッシャ３７，３８とニードルローラ３６との接触に伴う転動動作をスムーズにするとともに、接触面の軸方向荷重に対する疲労強度を高め、疲労寿命を向上させることができる。
【００３８】
一方、係止リング３３，３５は、一部をスリットによって分割した有端リングであり、その厚さｔ２は例えば０．５ｍｍ≦ｔ２≦１．２ｍｍの範囲内に設定され、また表面硬さはＨＲＣ４７〜ＨＲＣ５３の範囲内に規定されている。これにより、支持リング３２からの軸方向荷重に対する疲労強度を高め、また支持リング３２との接触に伴う接触面の疲労寿命を向上させることができる。
【００３９】
係止リング３３，３５をローラ３４の係止溝３４ｃ，３４ｄに嵌合するに際しては、係止リング３３，３５をそのスリットを利用して弾性力に抗して縮径させ、ローラ３４の端部内周に組み入れて、係止溝３４ｃ，３４ｄの形成位置まで押し進める。そうすると、係止リング３３，３５は係止溝３４ｃ，３４ｄの形成位置に達した時点で弾性的に拡径復元して、係止溝３４ｃ，３４ｄに嵌まり込む。このようにして、ローラ３４に装着された係止リング３３，３５は、支持リング３２の端面と接触することによって、ニードルローラ３６およびワッシャ３７，３８の飛び出しを防止するとともに、支持リング３２がローラ３４に対して軸方向に相対移動するのを規制する。なお、図１（Ｂ）に示すように、ニードルローラ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。
【００４０】
脚軸２２の外周面２２ａは、縦断面｛図１（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、横断面｛図１（Ｂ）｝で見ると、長軸が継手の軸線に直交する楕円形状である。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ほぼ楕円状としてある。言い換えれば、脚軸の断面形状は、トリポード部材２０の軸方向で互いに向かい合った面が相互方向に、つまり、仮想円柱面よりも小径側に退避している。
【００４１】
支持リング３２の内周面３２ｃは円弧状凸断面を有する。すなわち、内周面３２ｃの母線が半径ｒの凸円弧である｛図１（Ｃ）｝。このことと、脚軸２２の断面形状が上述のようにほぼ楕円形状であり、脚軸２２と支持リング３２との間には所定の隙間が設けてあることから、支持リング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に対して傾動自在である。また、上述のとおり支持リング３２とローラ３４はニードルローラ３６を介して相対回転自在にアッセンブリ（ユニット化）されているため、脚軸２２に対し、支持リング３２とローラ３４がユニットとして傾動可能な関係にある。ここで、「傾動」とは、脚軸２２の軸線を含む平面内で、脚軸２２の軸線に対して支持リング３２およびローラ３４の軸線が傾くことをいう（図２参照）。
【００４２】
この種の従来継手の場合、脚軸の外周面が全周にわたって支持リングの内周面と接するため、接触楕円が円周方向に延びた横長形状を呈する。そのため、外側継手部材に対して脚軸が傾くとき、脚軸の動きに伴って支持リングを、延いてはローラ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の横断面がほぼ楕円状で、支持リング３２の内周面３２ｃの横断面が円弧状凸断面であることから、図１（Ｃ）に破線で示すように、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、ローラ機構（３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８）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。
【００４３】
上記構成において、係止リング３３，３５およびワッシャ３７，３８に、前述した種々の材質改善や表面改質を行うことにより、支持リング３２やニードルローラ３６からの軸方向荷重に対する疲労強度を一層高め、また支持リング３２やニードルローラ３６との接触に伴う接触面の疲労寿命を一層向上させることができる。さらに、係止リング３３，３５をローラ３４の係止溝３４ｃ，３４ｄにガタ付きなく装着することにより、この効果をより一層高めることができる。この実施形態では、係止リング３３，３５の外周を係止溝３４ｃ，３４ｄの溝底に締め代をもって嵌合することにより、係止リング３３，３５とローラ３４との間の径方向ガタをなくしている。
【００４４】
図６〜図１１は、ローラ機構Ａの他の実施形態の構成例を示している。
【００４５】
図６に示す実施形態は、ローラ機構Ａの一方側の係止手段を係止リング３３で構成し、他方側の係止手段を係止鍔３４ｅで構成したものである。係止リング３３は、ローラ３４の一方側の端部内周に設けられた係止溝３４ｃに嵌着され、この係止リング３３とニードルローラ３６との間にワッシャ３７が介在されている。また、係止鍔３４ｅはローラ３４の他方側の端部に一体に設けられる。係止リング３３は、例えば係止溝３４ｃの溝底に締め代をもって嵌合することで、ローラ３４との間の径方向ガタをなくすことができる。係止鍔３４ｅはローラ３４と一体に設けられているので、ローラ３４との間に軸方向ガタおよび径方向ガタは存在しない。図５に示す実施形態に比べ、他方側の係止手段を係止リングで構成することによる組付け公差を排除して、支持リング３２，ニードルローラ３６およびワッシャ３７との間の軸方向クリアランスを半減できるという利点がある。なお、係止鍔３４ｅの形成部位は、ローラ３４の脚軸基端側に向いた端部、脚軸先端側に向いた端部のいずれでもよいが、この実施形態では、ローラ３４の脚軸基端側に向いた端部に係止鍔３４ｅを設けている。ワッシャ３７および係止リング３３の厚さｔ１，ｔ２や表面硬さ等、その他の事項は、図５に示す実施形態に準じる。
【００４６】
図７に示す実施形態は、図５に示す実施形態と同様に、ローラ機構Ａの軸方向両側の係止手段を係止リング３３，３５で構成するとともに、係止リング３３，３５とニードルローラ３６との間にワッシャ３７，３８を介在したものであるが、この実施形態では、係止リング３３、３５に、外向きに拡径する方向のテーパ（テーパ角β）をもった段部３３ａ，３５ａを設け、段部３３ａ，３５ａをローラ３４の端部内周に締め代をもって嵌合している。これにより、係止リング３３，３５とローラ３４との間の径方向ガタをなくすことができる。さらに、支持リング３２やニードルローラ３６からの軸方向荷重を、段部３３ａ，３５ａとローラ３４の端部内周との接触部Ｓ’｛図７（Ｂ）｝で受けることができるので、係止リング３３，３５の曲げ疲労防止にも有効である。なお、係止リング３３，３５の外周と係止溝３４ｃ，３４ｄの溝底との間には僅かな半径方向隙間がある。また、係止リング３３，３５は、一部をスリットによって分割した有端リングである。ワッシャ３７，３８および係止リング３３，３５の厚さｔ１，ｔ２や表面硬さ等、その他の事項は、図５に示す実施形態に準じる。
【００４７】
図８に示す実施形態は、係止リング３３，３５の外周と係止溝３４ｃ，３４ｄの側壁に、相互にテーパ嵌合するテーパ面３３ｂ，３５ｂ，３４ｃ１，３４ｄ１を設けるとともに、係止リング３３，３５とニードルローラ３６との間にワッシャ３７，３８を介在したものである。このように係止リング３３，３５のテーパ面３３ｂ，３５ｂを、係止溝３４ｃ，３４ｄのテーパ面３４ｃ１，３４ｄ１に締め代をもってテーパ嵌合することにより、係止リング３３，３５とローラ３４との間の径方向ガタおよび軸方向ガタをなくすことができる。
【００４８】
係止リング３３，３５は有端リングとしてもよいが、図９に示すような無端リングで構成することもできる。すなわち、係止リング３３（３５）の環状部３３ｃ（３５ｃ）を自然状態において傾斜状に形成しておき、ローラ３４の係止溝３４ｃ（３４ｄ）の形成位置まで挿入した後、軸方向力Ｐを加えて環状部３３ｃ（３５ｃ）を弾性的に起立変形させる。そうすると、環状部３３ｃ（３５ｃ）の外周が拡径して係止溝３４ｃ（３４ｄ）に嵌まり込み、これにより係止リング３３，３５がローラ３４の係止溝３４ｃ（３４ｄ）に嵌合固定される。ワッシャ３７，３８および係止リング３３，３５の厚さｔ１，ｔ２や硬さ等、その他の事項は、図５に示す実施形態に準じる。
【００４９】
図１０に示す実施形態は、ローラ機構Ａの両側の係止手段を係止リング３３’，３５’で構成すると共に、係止リング３３’，３５’を、支持リング３２の端部外周に設けた係止溝３２ｄ，３２ｅにそれぞれ嵌合し、係止リング３３’，３５’とニードルローラ３６との間に無端リング状のワッシャ３７，３８を介在したものである。係止リング３３’，３５’を係止溝３２ｄ，３２ｅに嵌合するに際しては、係止リング３３’，３５’をその弾性力に抗して拡径させて、支持リング３２の端部外周に組み入れ、係止溝３２ｄ，３２ｅの形成位置まで押し進める。そうすると、係止リング３３’，３５’が係止溝３２ｄ，３２ｅの形成位置に達した時点で弾性的に縮径復元して、係止溝３２ｄ，３２ｅに嵌まり込む。このようにして、支持リング３２に装着された係止リング３３’，３５’は、ローラ３４の端面と接触することにより、ローラ３４，ニードルローラ３６およびワッシャ３７，３８が支持リング３２に対して軸方向に相対移動するのを規制する。この実施形態では、係止リング３３’，３５’の内周を係止溝３２ｄ、３２ｅの溝底に締め代をもって嵌合することで、係止リング３３’，３５’と支持リング３２との間の径方向ガタをなくしている。なお、係止リング３３’，３５’は、一部をスリットによって分割した有端リングである。ワッシャ３７，３８および係止リング３３’，３５’の厚さｔ１，ｔ２や表面硬さ等、その他の事項は、図５に示す実施形態に準じる。
【００５０】
図１１に示す実施形態は、ローラ機構Ａの一方側の係止手段を係止リング３３’で構成し、係止リング３３’とニードルローラ３６との間に無端リング状のワッシャ３７を介在し、他方側の係止手段を係止鍔３２ｆで構成したものである。係止リング３３’は、支持リング３２の一方側の端部外周に設けられた係止溝３２ｄに嵌合される。また、係止鍔３２ｆは支持リング３２の他方側の端部に一体に設けられる。係止リング３３’は、例えば係止溝３２ｄの溝底に締め代をもって嵌合することで、支持リング３２との間の径方向ガタをなくすことができる。係止鍔３２ｆは支持リング３２と一体に設けられているので、支持リング３２との間に軸方向ガタおよび径方向ガタは存在しない。図１０に示す実施形態に比べ、他方側の係止手段を係止リング３５’で構成することによる組付け公差を排除して、ローラ３４，ニードルローラ３６およびワッシャ３７との間の軸方向クリアランスを半減できるという利点がある。なお、係止鍔３２ｆの形成部位は、支持リング３２の脚軸基端側に向いた端部、脚軸先端側に向いた端部のいずれでもよいが、この実施形態では、支持リング３２の脚軸基端側に向いた端部に係止鍔３２ｆを設けている。ワッシャ３７および係止リング３３’の厚さｔ１，ｔ２や表面硬さ等、その他の事項は、図５に示す実施形態に準じる。
【００５１】
以上の実施形態において、ニードルローラ３６の端面形状として、図１２に示す種々の形状を採用することができる。同図（Ａ）はニードルローラ３６の端面を曲率半径Ｒ’１の半球面としたもの、同図（Ｂ）はニードルローラ３６の端面を曲率半径Ｒ’２の一部球面としたもの、同図（Ｃ）はニードルローラ３６の端面を平坦面とし、角部にチャンファｃｆを施したもの、同図（Ｄ）はニードルローラ３６の端面を曲率半径Ｒ’３とｒ’（Ｒ’３＞ｒ’）の複合球面としたものである。
【００５２】
図３および図４は、本発明の他の実施形態を示している。この実施形態は、支持リング３２の内周面３２ｃの母線が、上述の実施形態では単一の円弧で形成されているのに対して、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点で相違する。逃げ部３２ｂは、図３（Ｃ）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の端から支持リング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、支持リング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。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２（Ａ）参照｝で表わされる偏心量は作動角（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２（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。この傾きが支持リング３２の内周面３２ｃ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と支持リング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２（Ｂ）は、図２（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。なお、図３の実施形態の等速自在継手における外側継手部材１０は、トラック溝１２が凹曲面に形成されているが、図１の実施形態と同様に形成してもよい。ローラ機構Ａの係止手段およびワッシャに関する構成および効果は、図１、図２および図５に示す実施形態と同様である。また、ローラ機構Ａの係止手段として図６〜図１１に示す種々の構成を採用することができ、さらにニードルローラ３６の端面形状として図１２に示す種々の形状を採用することができる。
【００５３】
図１３および図１４は、本発明の他の実施形態を示している。なお、図１４は、継手の作動角が０°で、かつ、継手に回転トルクが負荷されていない時の状態を示している。
【００５４】
この実施形態のトリポード型等速自在継手は、連結すべき二軸の一方に結合される外側継手部材１０と、他方に結合されるトリポード部材２０とを備えている。
【００５５】
外側継手部材１０は概ねカップ状の外観をなし、軸方向に延びる３本のトラック溝１２が内周部の円周等配位置に形成されている。各トラック溝１２の両側には、それぞれローラ案内面１４が設けられている。
【００５６】
トリポード部材２０は半径方向に突出した３本の脚軸２２を円周等配位置に有する。各脚軸２２の外周面２２ａ1は凸球状に形成され、その外周面２２ａ1に、支持リング３２，ローラ３４，複数のニードルローラ３６，係止リング３３，３５およびワッシャ３７，３８をアッセンブリしたローラ機構Ａ’が装着されている。
【００５７】
図１３（Ｂ）に拡大して示すように、ローラ機構Ａ’は、支持リング３２の円筒状の外周面３２ｇとローラ３４の円筒状の内周面３４ｂとの間に複数のニードルローラ３６を転動自在に介装し、ローラ３４の内周面３４ｂに嵌着した一対の係止リング３３，３５によって、支持リング３２の両端を係止して、ローラ３４に対する支持リング３２，ニードルローラ３６およびワッシャ３７，３８の軸方向移動（それらの軸線方向への移動）を規制したものである。なお、ローラ機構Ａ’の係止手段に関する構成および効果は、図１、図２および図５に示す実施形態と同様である。また、ローラ機構Ａ’の係止手段として図６〜図１１に示す種々の構成を採用することができ、さらにニードルローラ３６の端面形状として図１２に示す種々の形状を採用することができる。
【００５８】
支持リング３２の内周面３２ｈは、脚軸２２の球状の外周面２２ａ1に嵌合される。この実施形態において、支持リング３２の内周面３２ｈは脚軸２２の先端側に向かって漸次縮径した円錐状で、脚軸２２の外周面２２ａ1と線接触する。これにより、ローラ機構Ａ’の脚軸２２に対する首振り揺動が許容される。支持リング３２の内周面３２ｈの傾斜角αは、例えば０．１°〜３°、好ましくは０．１°〜１°と僅かなものであり、この実施形態ではα＝０．５°に設定している。図面では、内周面３２ｂの傾斜の度合をかなり誇張して示している。
【００５９】
ローラ３４の外周面３４ａの母線は、脚軸２２の中心から外側にオフセットされた点を中心とする円弧である。
【００６０】
この実施形態において、外側継手部材１０のローラ案内面１４ａの断面形状は、２円弧状（ゴシックアーチ状）になっている。そのため、ローラ案内面１４ａとローラ３４の外周面３４ａとは２点ｐ，ｑでアンギュラコンタクトする。アンギュラコンタクト点ｐ，ｑは、ローラ３４の外周面３４ａの中心を含み、脚軸２２の軸線Ｚと直交する中心線に対して、軸線Ｚ方向に等距離だけ反対側に離れた位置にある。なお、ローラ案内面１４ａの断面形状は、Ｖ字状または放物線状等でもよい。また、この実施形態において、トラック溝１２に、ローラ案内面１４ａと近接して肩面１２ａが設けられ、この肩面１２ａによってローラ３４の脚軸先端側の端面３４ｆが案内される。
【００６１】
支持リング３２の内周面３２ｈが脚軸先端側に向かって漸次縮径した円錐状になっているため、この継手に回転トルクが負荷されると、図１４に示すように（内周面３２ｈの傾斜の度合を図１３よりもさらに誇張して示している。）、支持リング３２の内周面３２ｈと脚軸２２の外周面２２ａ１との接触位置Ｓに脚軸先端側に向いた負荷分力Ｆが発生する。この負荷分力Ｆは、支持リング３２，ニードルローラ３６およびワッシャ３７，３８を脚軸先端側に押し上げるように作用して、支持リング３２，ニードルローラ３６およびワッシャ３７，３８を、脚軸先端側の係止リング３３，３５に押し付けた状態にする。そのため、支持リング３２の内周面３２ｈと脚軸２２の外周面２２ａ１との接触位置Ｓが安定する。また、この負荷分力Ｆは、支持リング３２，ニードルローラ３６およびワッシャ３７，３８を介して、ローラ３４を脚軸先端側に押し上げるように作用して、ローラ案内面１４ａに対するローラ３４の姿勢を安定させる。このような接触位置Ｓの安定化とローラ３４の姿勢安定化とが相俟って、誘起スラストが効果的に低減され、また安定化される。なお、支持リング３２の内周面３２ｇは円筒状にしてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、支持リングの内周面は円弧状凸断面であり、脚軸の外周面は縦断面においてストレート状で、横断面においては継手の軸線方向で支持リングの内周面との間に隙間を形成するようになっているので、ローラ機構（ローラアッセンブリ）への誘起スラストを防止ないし軽減し、ローラ機構がスライド溝内で傾斜状態になることが防止されると共に、ローラ機構のスライド溝内での移動動作を円滑にでき、振動や騒音を防止することできる。また、係止手段と転動体との間に無端リング状のワッシャを介在したことにより、転動体の端部がワッシャの面上で転動するため、係止リングがスリットを有する有端リング状のものであっても、転動体の端部が係止リングのスリット間の隙間に嵌り込んだり、その段差で接触転動が阻害されることがなくなり、特にワッシャの表面硬さを大きくすることにより、転動体との接触転動による軸方向繰り返し荷重に対する疲労強度や接触面の疲労寿命が向上することができ、また、係止リングの加工性や組み付け性に優れたトリポード型等速自在継手を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の実施形態の等速自在継手の一部を断面にした横断面図、
（Ｂ）は（Ａ）における脚軸の軸線に垂直な横断面図、
（Ｃ）は接触楕円を説明するための支持リングの断面図である。
【図２】（Ａ）は図１の等速自在継手の作動角をとった状態を示す縦断面図、
（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３】（Ａ）は本発明の他の実施形態の等速自在継手の一部を断面にした横断面図、
（Ｂ）は（Ａ）における脚軸の軸線に垂直な横断面図、
（Ｃ）は作動角をとった状態を示す要部縦断面図である。
【図４】図３における支持リングの拡大断面図である。
【図５】図１および図２におけるローラ機構の部分拡大断面図である。
【図６】他の実施形態のローラ機構の部分拡大断面図である。
【図７】（Ａ）は他の実施形態のローラ機構の部分拡大断面図、
（Ｂ）は（Ａ）におけるＸ部の拡大図である。
【図８】（Ａ）は他の実施形態のローラ機構の部分拡大断面図、
（Ｂ）は（Ａ）におけるＹ部の拡大図である。
【図９】係止リングの他の実施形態を示す部分断面図である。
【図１０】他の実施形態のローラ機構の部分拡大断面図である。
【図１１】さらに他の実施形態のローラ機構の部分拡大断面図である。
【図１２】ニードルローラの各種端面形状を示す部分側面図である。
【図１３】（Ａ）は本発明のさらに他の実施形態の等速自在継手における一部を断面にした横断面図、
（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大断面図である。
【図１４】図１３における支持リングと脚軸との接触位置に発生する負荷分力Ｆを説明するための図である。
【符号の説明】
１０  外側継手部材
１２  トラック溝
１４，１４ａ  ローラ案内面
２０  トリポード部材
２２  脚軸
２２ａ，２２ａ１  外周面
３２  支持リング
３２ａ  円弧部
３２ｂ  逃げ部
３２ｃ  内周面
３２ｄ，３２ｅ  係止溝
３２ｆ  係止鍔
３２ｇ  外周面
３２ｈ  円錐状の内周面
３３，３３’，３５，３５’  係止手段（係止リング）
３３ａ，３５ａ  段部
３３ｂ，３５ｂ  テーパ面
３３ｃ，３５ｃ  環状溝
３４  ローラ
３４ａ，３４ｆ  外周面
３４ｃ，３４ｄ  係止溝
３４ｃ１，３４ｄ１  テーパ面
３４ｅ  係止鍔
３４ｆ  端面
３６  転動体（ニードルローラ）
３７，３８  ワッシャ
ｔ１  ワッシャの厚さ
ｔ２  係止リングの厚さ
Ｆ  負荷分力
【図１】
0003875030.tif 000002
【図２】
0003875030.tif 000003
【図３】
0003875030.tif 000004
【図４】
0003875030.tif 000005
【図５】
0003875030.tif 000006
【図６】
0003875030.tif 000007
【図７】
0003875030.tif 000008
【図８】
0003875030.tif 000009
【図９】
0003875030.tif 000010
【図１０】
0003875030.tif 000011
【図１１】
0003875030.tif 000012
【図１２】
0003875030.tif 000013
【図１３】
0003875030.tif 000014
【図１４】
0003875030.tif 000015