(57)【要約】【課題】ローラを備えたトリポード型等速自在継手において、部品点数を削減して低コスト化を図りつつ、ローラによる振動や騒音の発生を確実に抑制する。【解決手段】内周面に軸方向に延びる３本のトラック溝５が形成され、各トラック溝５の両側でそれぞれ軸方向に延びるローラ案内面６を有する外側継手部材１と、半径方向に突出した３本の脚軸８を有するトリポード部材２と、ローラ案内面６に沿って案内されるローラ３と、脚軸８とローラ３の内周面との間に転動可能に収容されたボール４とを備えたトリポード型等速自在継手であって、各々の脚軸８の外周面につき、トリポード部材２の円周方向に対向する両側面部にその軸方向に延びるボール転走溝９を１本ずつ形成し、各々のボール転走溝９とローラ３の内周面との間に、ボール４を１個ずつ転動可能に収容した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に軸方向に延びる３本のトラック溝が形成され、各トラック溝の両側でそれぞれ軸方向に延びる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、前記ローラ案内面に沿って案内されるローラと、前記脚軸と前記ローラの内周面との間に転動可能に収容されたボールとを備えたトリポード型等速自在継手において、
各々の前記脚軸につき、前記トリポード部材の円周方向に対向する両側面部にその軸方向に延びるボール転走溝を１本ずつ形成し、各々の前記ボール転走溝と前記ローラの内周面との間に、前記ボールを１個ずつ転動可能に収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】
前記ボールが、前記ボール転走溝または前記ローラの内周面の少なくとも一方に、点接触支持されている請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項３】
前記ローラの内周面を、前記脚軸の軸線上に曲率中心を置いた部分球面とした請求項１又は２に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項４】
前記脚軸の横断面において、前記脚軸が、継手の軸線と直交する方向で前記ボールと接触すると共に継手の軸線方向で前記ローラの内周面との間に隙間を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項５】
前記脚軸のうち、少なくとも前記ボール転走溝の表層部に、高周波熱処理、または、浸炭熱処理による硬化層を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項６】
前記ボール転走溝が、研削により仕上げ加工された研削面、または、焼入れ鋼切削により仕上げ加工された切削面により形成されている請求項１〜５のいずれか一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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車や各種産業機械における動力伝達に用いられるトリポード型等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
トリポード型等速自在継手としては、図４に示すように、外側継手部材１１の内周面の軸方向に３本のトラック溝１２を形成し、外側継手部材１１内に挿入したトリポード部材１３の半径方向に突出した３本の脚軸１４の円筒状の外周面に複数の針状ころ１５を介して転動可能に外嵌した円環状のローラ１６をトラック溝１２に挿入して構成されるものが公知となっている。そして、各ローラ１６は、トラック溝１２の円周方向で対向する一対のローラ案内面１７に係合して脚軸１４を中心に回転しながら、トラック溝１２に沿って移動可能となっている。
【０００３】
しかし、かかる構成のトリポード型等速自在継手においては、継手が作動角をとった状態で回転力を伝達する場合に、ローラ１６とローラ案内面１７とは図５に示すように互いに斜行する関係となる。この場合、ローラ１６は図４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、トラック案内面１７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１６はトラック案内面１７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１７とローラ１６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。
【０００４】
そこで、かかる問題に対処するために、例えば、下記の特許文献１や特許文献２に開示されているように、内周面が凸曲面をなすリングを脚軸に外嵌するとともに、かかるリングの外周面に、上記と同様に複数の針状ころを介して転動可能にローラを外嵌したトリポード型等速自在継手が提案されるに至っている。このようにすれば、リングの内周面が凸曲面であるので、リングに対してトリポード部材が首振り可能となる。すなわち、継手が作動角をとった状態でも、ローラに対して脚軸がリング部材を介して首振りする。これにより、ローラを不当に傾斜させることなく、そのままの姿勢でローラ案内面に沿って転動させ、振動や騒音の発生を防止するようにしている。
【０００５】
また、下記の特許文献３には、ローラの内周面に球状案内面を形成すると共に、脚軸の外周に複列の転動溝を形成し、各転動溝と球状案内面との間に複数のボールをその転動溝に沿って転動可能に収容したトリポード型等速自在継手が開示されている。これにより、継手が作動角をとった状態でも、ローラに対して脚軸はボールを介して首振り可能として、上記と同様にローラによる振動や、騒音の発生を防止するようにしている。
【特許文献１】特開２０００−３２０５６３号公報
【特許文献２】特開２００１−１３２７６６号公報
【特許文献３】実開昭６３−１２５２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年では、トリポード型等速自在継手は、他種の等速自在継手と同様に、さらなる低コスト化が要請されているのが実情である。
【０００７】
しかしながら、上記の特許文献１及び２に開示のトリポード型等速自在継手では、ローラに対して脚軸を首振り可能とするために、脚軸に別途リングを外嵌させる必要があり、部品点数の増加が余儀なくされる。しかも、ローラとリングの間には、針状ころを総ころ状態で配置していることからも、部品点数の増加はより一層顕著な問題となって現れる。そして、このように部品点数が増加すれば、各種部品の組立工程がそれだけ煩雑になることから、トリポード型等速自在継手の製造コストの高騰を招くことになる。
【０００８】
一方、上記の特許文献３に開示のトリポード型等速自在継手では、別途リングを設ける必要がないため、上記の特許文献１，２に開示のトリポード型等速自在継手に比べて、部品点数が削減されているようにも考えられる。しかしながら、上記の特許文献３の図１，図２を参照すると、一つの脚軸に対して８個のボールが配置されていることから、３本の脚軸全てで見た場合には、２４個のボールを配置する必要があるため、依然として部品点数が少ないとは言い難い。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑み、ローラを備えたトリポード型等速自在継手において、部品点数を削減して低コスト化を図りつつ、ローラによる振動や騒音の発生を確実に抑制することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために創案された本発明は、内周面に軸方向に延びる３本のトラック溝が形成され、各トラック溝の両側でそれぞれ軸方向に延びる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、前記ローラ案内面に沿って案内されるローラと、前記脚軸と前記ローラの内周面との間に転動可能に収容されたボールとを備えたトリポード型等速自在継手において、各々の前記脚軸につき、前記トリポード部材の円周方向に対向する両側面部にその軸方向に延びるボール転走溝を１本ずつ形成し、各々の前記ボール転走溝と前記ローラの内周面との間に、前記ボールを１個ずつ転動可能に収容したことに特徴づけられる。
【００１１】
このような構成によれば、１本の脚軸につき、２本のボール転走溝が形成され、その各ボール転走溝とローラの内周面との間に１個ずつボールが転動可能に収容される。すなわち、３本全ての脚軸で見た場合には、ボールの配置個数が６個に抑えられている。したがって、リングと針状ころを用いた従来の構成に比べては勿論のこと、リングと針状ころの代わりにボールを用いた従来の構成に比べても、部品点数を大幅に削減することが可能となる。
【００１２】
そして、各ボールは、ボール転走溝とローラの内周面との間に転動可能に収容されていることから、ローラに対して脚軸はボールを介して首振り可能である。したがって、継手が作動角をとった場合でも、ローラは滑りを生じることなく、そのままの姿勢でローラ転走面に沿って転動することができ、振動や騒音の発生を確実に抑制することができる。
【００１３】
なお、このような構成を採用した場合でも、トリポード等速自在継手に要求される基本的な機能は満足することができる。これは次のような理由による。
【００１４】
すなわち、脚軸の両側面部にボール転走溝が形成されていることから、このボール転走溝に収容されたボールは、ローラを介して外側継手部材のローラ案内面に対向する箇所に位置することになる。したがって、外側継手部材とトリポード部材との間で動力を伝達する際には、外側継手部材、ローラ、ボール、及びトリポード部材の順、或いはトリポード部材、ボール、ローラ、および外側継手部材の順に、効率よく回転力を伝達することができる。
【００１５】
また、トリポード型等速自在継手は、その構造上、作動角をとった状態で動力を伝達する際に、トリポード部材が外側継手部材の中心に対して偏心し、脚軸の位置がその軸方向に変位する。そのため、この脚軸の変位を吸収する必要が生じるが、ボール転走溝が脚軸の軸方向に延びているので、脚軸はボールに支持された状態でボール転走溝の方向、すなわち軸方向に変位することが可能であり、上述の変位を吸収することができる。
【００１６】
上記構成において、前記ボールが、前記ボール転走溝または前記ローラの内周面の少なくとも一方に、点接触支持されていることが好ましい。
【００１７】
このようにすれば、ローラに対する脚軸の首振り動作を円滑に行うことが可能となる。
【００１８】
上記構成において、前記ローラの内周面を、前記脚軸の軸線上に曲率中心を置いた部分球面としてもよい。
【００１９】
このようにすれば、継手が角度をとって回転する際に機構上生じるトリポード部材中心の外側継手部材中心に対する振れ回りを、脚軸とボール間及びボールとローラ内周面間で吸収することができる。なお、この場合には、部分球面をなすローラの内周面によって、ボール転走溝に沿う方向のボールの移動が規制されるので、ボールを保持する保持手段を別途設ける必要がなくなる。
【００２０】
上記構成において、前記脚軸の横断面において、前記脚軸が、継手の軸線と直交する方向で前記ボールと接触すると共に継手の軸線方向で前記ローラの内周面との間に隙間を有するようにしてもよい。その一つの具体例としては、前記ボール転走溝を除く前記脚軸の外周面形状を、横断面において、前記両側面部を長軸とする楕円形状とすることが挙げられる。なお、ここでいう「楕円形状」とは、文字通りの幾何学的な楕円に限らず、卵形や小判形など、幾何学的な楕円に準ずる形状をも含む。
【００２１】
このようにすれば、継手が作動角をとったときに、脚軸とローラが不当に接触するという事態を防止できる。
【００２２】
上記構成において、前記脚軸のうち、少なくとも前記ボール転走溝の表層部に、高周波熱処理、または、浸炭熱処理による硬化層を有することが好ましい。なお、「高周波熱処理」としては、高周波焼入れ焼戻しまたは高周波焼入れを代表例として挙げることができ、また「浸炭熱処理」としては、浸炭焼入れ焼戻し、浸炭焼入れ、浸炭窒化焼入れ焼戻しまたは浸炭窒化焼入れを代表例として挙げることができる。
【００２３】
このようにすれば、トリポード部材の耐久性の向上を図ることが可能となるため、信頼性の高いトリポード型等速自在継手を提供することが可能となる。なお、さらなる耐久性向上の観点からは、脚軸の付根部の表層部にも、同様にして硬化層が形成されていることが好ましい。
【００２４】
上記構成において、前記ボール転走溝が、研削により仕上げ加工された研削面、または、焼入れ鋼切削により仕上げ加工された切削面により形成されていてもよい。なお、ここでいう「焼入れ鋼切削」とは、切削油を使用することなく、セラミック、サーメット、ＣＢＮなどの専用チップを用いて、焼入れ後の高硬度鋼を旋削等で仕上げる加工のことを意味する。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように本発明によれば、部品点数を大幅に削減して低コスト化を図りつつ、ローラによる振動や騒音の発生を確実に抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態に係るトリポード型等速自在継手を示す横断面図である。同図に示すように、このトリポード型等速自在継手は、外側継手部材１と、トリポード部材２と、ローラ３と、ボール４とを主たる構成として備えている。
【００２８】
外側継手部材１は、一端が開口した有底筒状でその底部中央から回転軸（例えば駆動軸）が一体的に延びている。外側継手部材１の内周面には、軸方向に延びる３本のトラック溝５が円周方向等間隔に形成されている。各トラック溝５は、その両側に互いに対向する一対のローラ案内面６を有する。
【００２９】
トリポード部材２は、円筒状をなすボス部７の外周面に、半径方向外方に突出した３本の脚軸８が円周方向等間隔（１２０°間隔）で一体形成されたものである。なお、ボス部７の軸孔には、回転軸（例えば従動軸）の軸端が連結される。
【００３０】
外側継手部材１のトラック溝５のローラ案内面６と脚軸８の外周面との間には、ボール４を介してローラ３が転動自在に配設されている。
【００３１】
詳述すると、トリポード部材２の円周方向に対向する脚軸８の両側面部には、脚軸８の軸方向に延びるボール転走溝９が形成されている。ローラ３の内周面は、脚軸８の軸線上に曲率中心Ｘを置いた部分球面で形成されている。そして、各ボール転走溝９と、部分球面をなすローラ３の内周面との間に、１個ずつボール４が転動可能に収容されている。すなわち、３本の脚軸８について見た場合、ボール４は計６個収容されている。これにより、ローラ３に対して、脚軸８がボール４を介して首振りするようにしている。ここで、首振りとは、脚軸８の軸線を含む平面内で、脚軸８の軸線に対してローラ３の軸線が傾くことをいう。なお、この実施形態では、当該首振り動作が小さな力で円滑に行えるように、各ボール４は、図１及び図２に示すように、ボール転走溝９とローラ３の内周面にそれぞれ点接触支持されている。
【００３２】
また、ボール転走溝９を除く脚軸８の外周面は、図２に示すように、横断面において、側面部を長軸とする楕円形状であり、継手が作動角をとった場合にローラ３に脚軸８が不当に接触するのを防止するようにしている。
【００３３】
以上のように構成されたトリポード型等速自在継手において、図３に示すように、作動角θをとった場合、各ボール４は、ボール転走溝９とローラ３の内周面との間に転動可能に収容されていることから、作動角θに応じて、ローラ３に対して脚軸８がボール４を介して首振りする。したがって、継手が作動角θをとった場合でも、ローラ３を、滑りを生じることなく、そのままの姿勢でローラ案内面６に沿って転動させることが可能となり、振動や騒音の発生を確実に防止することができる。
【００３４】
また、トリポード型等速自在継手は、機構上、作動角θをとった状態で、外側継手部材１が回転すると、トリポード部材２が外側継手部材１の中心に対して偏心し、脚軸８の位置がその軸方向に変位する。このとき符号ｅで表される偏心量は、作動角θに比例して増加する。そのため、この偏心量に起因したトリポード部材２の変位を吸収する必要が生じるが、ボール転走溝９が脚軸８の軸方向に延びているので、脚軸８はボール４に支持された状態で、ボール転走溝９の延在方向、すなわち脚軸８の軸方向に移動可能であり、上述の変位を吸収することができる。
【００３５】
なお、このとき、ローラ３の内周面は、上述のように脚軸８の軸線上に曲率中心Ｘを置いた部分球面をなすので、ボール４はローラ３に対して定位置に保持され、トリポード部材２の脚軸８がボール４に対して相対的に移動する。
【００３６】
以上のような本実施形態に係るトリポード型等速自在継手によれば、ローラ３による振動や騒音の発生を防止しつつ、全体でボール４の配置個数を６個に抑えることができるので、部品点数を従来に比べて大幅に削減することができるので、低コスト化を確実に図ることができる。
【００３７】
また、ボール４が脚軸８の両側面部に形成されたボール転走溝９とローラ３の内周面との間に収容されていることから、ボール４はローラ案内面６に向き合って位置することになる。したがって、外側継手部材１とトリポード部材２との間で動力を伝達する際には、外側継手部材１、ローラ３、ボール４、及びトリポード部材２の順、或いはトリポード部材２、ボール４、ローラ３、および外側継手部材１の順に、効率よく回転力を伝達することができる。
【００３８】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施することができる。例えば、トリポード部材２の耐久性向上の観点から、上述の脚軸８のボール転走溝９の表層部、及びボス部７と連結する脚軸８の付根部の表層部に、高周波熱処理、または、浸炭熱処理による硬化層を形成するようにしてもよい。
【００３９】
また、ボール転走溝９は、特に限定されるものではないが、研削により仕上げ加工された研削面、又は焼入れ鋼切削により仕上げ加工された切削面により形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係るトリポード型等速自在継手の横断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本実施形態に係るトリポード型等速自在継手が作動角をとった状態を示す縦断面図である。
【図４】従来のトリポード型等速自在継手の縦断面図である。
【図５】従来のトリポード型等速自在継手におけるローラとローラ案内面との相互関係を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１      外側継手部材
２      トリポード部材
３      ローラ
４      ボール
５      トラック溝
６      ローラ案内面
７      ボス部
８      脚軸
９      ボール転走溝
【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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