JP2001295855A - 等速自在継手 - Google Patents

等速自在継手

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JP2001295855A
JP2001295855A JP2000112380A JP2000112380A JP2001295855A JP 2001295855 A JP2001295855 A JP 2001295855A JP 2000112380 A JP2000112380 A JP 2000112380A JP 2000112380 A JP2000112380 A JP 2000112380A JP 2001295855 A JP2001295855 A JP 2001295855A
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ring
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Tatsuro Sugiyama
達朗 杉山
Hisaaki Kura
久昭 藏
Masayuki Kuroda
正幸 黒田
Haruo Hase
陽夫 長谷
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NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 等速自在継手の誘起スラストやスライド抵抗
をより一層低減させる。 【解決手段】 円周方向に向き合って配置されたローラ
案内面14を有する三つのトラック溝12が形成された外側
継手部材10と、半径方向に突出した三つの脚軸22を備え
たトリポード部材20と、トラック溝12に挿入されたロー
ラ34と、脚軸22に外嵌してローラ34を回転自在に支持す
るリング32とを備え、ローラ34がローラ案内面14に沿っ
て外側継手部材10の軸方向に移動可能な等速自在継手に
おいて、ローラ34が一組の環状ローラ部分34a, 34bから
なり、かつ、各環状ローラ部分34の内周に一列ずつ形成
した外側軌道面とリング32の外周に形成した二列の内側
軌道面との間に複数のボール36を介在させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はスライド式トリポ
ード型等速自在継手に関する。一般に、等速自在継手は
駆動側と従動側の二軸を連結して当該二軸間に角度があ
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二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
出した三本の脚軸を備えたトリポード部材を一方の軸に
結合し、軸方向に延びる三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。
【０００２】
【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１３を参照して説明すると、外側継手部材１の
内周面の軸方向に三本のトラック溝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
設した三本の脚軸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は外側継手部材１
の軸線と平行な凹曲面（部分円筒面）であり、三本の脚
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（部分球面）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に沿って外側継手部材１の軸
線方向に移動可能である。
【０００３】図１３（Ｂ）に示すように、継手が作動角
θをとった状態でトルクを伝達するとき、ローラ７とロ
ーラ案内面３とは図１３（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１３（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、ローラ案内面３は外側継手部材１の軸線と平行な部
分円筒面であるため、ローラ７はローラ案内面３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との相互間に滑り摩擦が発生してスライ
ド抵抗が発生し、さらに、この滑り摩擦が軸方向に誘起
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】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１４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。
【０００５】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（７，８，９）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トルク伝達を
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摩擦が低減し、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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】自動車のエンジンから
車輪にトルク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を使用することが知られている。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。
【０００７】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。
【０００８】しかし、従来のスライド式トリポード型等
速自在継手では転動体が総ころタイプの針状ころである
ため、回転中のころのスキュー等により、転動体面にエ
ッジロードなど偏荷重が作用しやすい。さらには内部の
すきまや精度の関係によって接触状態が安定せず、球面
ローラが傾いたりしてもエッジロードが作用する。ま
た、構造上球面ローラの端部と脚軸やワッシャとの間で
相対滑りも発生する。このようなスキュー、エッジロー
ド、相対滑りといった現象が、継手内部の摩擦力の大き
さを支配していると考えられる。
【０００９】そこで、本発明の目的は、これら摩擦力を
できるだけなくして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三つ
のトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に
突出した三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であって、前記ローラが一組
の環状ローラ部分からなり、かつ、前記各環状ローラ部
分の内周に一列ずつ形成した外側軌道面と前記リングの
外周に形成した二列の内側軌道面との間に複数のボール
を介在させた等速自在継手である。
【００１１】ここで、一組のローラ部分からなるローラ
には、二つのローラ部分で構成されるもののみならず、
三以上のローラ部分で構成されるもの、さらには隣接す
るローラ部分間に中間体を介在させたものも含まれる。
したがって、二つのローラ部分で構成されるローラの場
合、各ローラ部分が外側軌道面を有する。三つのローラ
部分で構成されるローラの場合、たとえば両側に位置す
るローラ部分に外側軌道面を設ける。
【００１２】ローラが一組のローラ部分からなる分割構
造であるため、ローラ部分同士の相対回転が可能とな
り、すべり抵抗、転がり抵抗が減少する。すなわち、外
側継手部材とトリポード部材とが作動角をとった状態で
トルクを伝達するとき、ローラはローラ案内面に対して
弧を描いて揺動するものもある。その際、各ローラ部分
とローラ案内面との接触位置が脚軸の軸方向で離間して
いることから、各ローラ部分とローラ案内面との接触位
置からトリポード部材の軸心までの距離が相違し、両ロ
ーラ部分の周速度が互いに異なる。周速度が相違する結
果、ローラ部分の角度位置のずれが生じ得るところ、ロ
ーラ部分同士の相対回転が可能であるため、上記角度位
置のずれがローラ部分の相対回転によって吸収される。
したがって、ローラがローラ案内面上を弧状に揺動する
際のすべり抵抗、転がり抵抗が減少する。また、ローラ
を分割構造としたことによって、ボールの組込みが容易
となり、入れ溝を設ける必要もない。
【００１３】トリポード部材と外側継手部材との間に介
在するローラを、スキュー等の問題がなく常に円滑に低
摩擦回転をするボールで支持するようにしたので、外側
継手部材のトラック溝内をローラがローラ案内面に沿っ
て転動するとき、低摩擦、低抵抗の転動が実現する。し
たがって、ローラがトラック溝内を外側継手部材の軸方
向にスライドする際のスライド抵抗、延いては外側継手
部材とトリポード部材が作動角をとった状態でトルクを
伝達するときに発生していた誘起スラストが一層低減
し、振動や騒音の少ない高性能なスライド式トリポード
型等速自在継手が提供できる。
【００１４】さらに、ローラを複列のボールで支持させ
ることにより、単列の場合に比べてモーメント荷重に対
する負荷容量が増し、耐久性も向上する。ボール列間の
間隔は任意に設定できるが、たとえばボールの直径を基
準とするならば、ボール直径よりも大きく、あるいは小
さく設定することができる。後者の場合、一方の列のボ
ールと他方の列のボールが、たとえば一個ずつ、円周方
向に交互に並ぶこととなるため、全体としてボールの所
要数が減少し、軽量化に役立つ。また、ボール列の間隔
を小さくすることによってボールとローラとの接触位置
の軸方向距離が短くなり、ローラ部分が同期回転しやす
くなると考えられる。
【００１５】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、前記リングの内周面が凸円弧状断面
を有し、前記脚軸の外周面が、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断
面形状を有することを特徴とする。脚軸の横断面形状に
ついて、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ような形状とは、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する。その一つの具体例と
して楕円形が挙げられる（請求項３）。ここで、楕円形
とは、字義どおりの楕円に限らず、一般に卵形、小判形
等と称される形状を含むものとする。
【００１６】脚軸の横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・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１４（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。なお、リングの内周面は全長に
わたって円筒形である必要はなく、脚軸と接触する中央
部分のみ円筒形とし、両端部は脚軸が傾いたとき干渉を
避けるための逃げ部を形成してもよい。
【００１７】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】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を原因
とするスライド抵抗が皆無となる結果、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。
【００１９】本発明は、上述のように脚軸の横断面を略
楕円形状としたものに限らず、たとえば次のような構成
のものにも適用可能である。すなわち、請求項４の発明
は、請求項１に記載の等速自在継手において、前記リン
グの内周面が円筒状で、前記脚軸の外周面が球状である
ことを特徴とする。請求項５の発明は、請求項１に記載
の等速自在継手において、前記リングの凹球状内周面
と、前記脚軸の円筒状外周面との間に、外周面が凸球面
状で内周面が円筒状のブッシュが介在していることを特
徴とする。請求項６の発明は、請求項１ないし５のいず
れかに記載の等速自在継手において、前記ローラの外周
面の縦断面が凸円弧形状で、前記ローラ案内面の横断面
が凹円弧形状であることを特徴とする。
【００２０】請求項７の発明は、請求項１ないし５のい
ずれかに記載の等速自在継手において、前記ボールと前
記軌道面とが接触角をもって接触することを特徴とす
る。剛性が高まるため負荷容量のアップ、耐久性の向上
に役立つ。
【００２１】請求項８の発明は、請求項１ないし５のい
ずれかに記載の等速自在継手において、前記ローラと前
記ローラ案内面とがアンギュラ・コンタクトすることを
特徴とする。ローラとローラ案内面とがアンギュラ・コ
ンタクトをなすことにより、ローラが振れにくくなって
その姿勢が一層安定するため、ローラが外側継手部材の
軸方向に移動する際にローラ案内面上をより少ない抵抗
で円滑に転動する。かかるアンギュラ・コンタクトを実
現するための具体的な構成を例示するならば、ローラの
外周面の母線を凸円弧とし、かつ、ローラ案内面の断面
形状をテーパ形状またはゴシック・アーチ形状とするこ
とが挙げられる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、図面に例示した本発明の実
施の形態を説明する。ここで、図１（Ａ）は一部を断面
にした継手の端面図であり、図１（Ｂ）はローラ部分の
合わせ面を含む脚軸に垂直な断面を示す。図２は作動角
θをとった状態の継手の縦断面を示す。図示するよう
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、連結すべき二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。
【００２３】外側継手部材１０は有底筒状で、図１およ
び図２に示されるように、内周に軸方向に延びる三本の
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は半径方向に突出した三本の脚
軸２２を有し、各脚軸２２にローラ・アセンブリ（３
２，３４，３６）が担持されている。このローラ・アセ
ンブリが外側継手部材１０のトラック溝１２内に収容さ
れる。
【００２４】この実施の形態では、脚軸２２の外周面
は、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り、縦断面（図２（Ａ））で見る
と脚軸の軸線と平行なストレート形状である。言い換え
れば、横断面は軸方向のあらゆる位置で合同になってい
る。脚軸２２の楕円形状は、トリポード部材２０の軸方
向で見た肉厚を減少させて略円弧状としてある。言い換
えれば、脚軸２２の横断面形状は、トリポード部材２０
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。
【００２５】ローラ・アセンブリはリング３２とローラ
３４とボール３６を含んでいる。脚軸２２に外嵌したリ
ング３２は、内周面の縦断面が凸円弧形状となった円環
状で、外周に内側軌道面３３ａ，３３ｂを備えている。
ローラ３４はここでは二分割構造で、軸線に垂直な面で
接した一対のローラ部分３４ａ，３４ｂで構成されてい
る。各ローラ部分３４ａ，３４ｂの外周面は、軸線から
半径方向に離れた位置にある点を曲率中心とする球面の
一部すなわち部分球面である。各ローラ部分３４ａ，３
４ｂは内周に外側軌道面３５ａ，３５ｂを備えている。
リング３２とローラ３４とは複数のボール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の外周の内側軌道
面３３ａ，３３ｂと、ローラ３４の内周の外側軌道面３
５ａ，３５ｂとの間に複列のボール３６ａ，３６ｂが転
動自在に介在する。図１（Ｂ）に示されるように、ボー
ル３６は、できるだけ多くのボールを入れた、保持器の
ない、いわゆる総玉状態で組み込まれている。二分割構
造であるため、入れ溝その他の特別な工夫を要すること
なく、容易にボールを組み込むことができる。
【００２６】ローラ・アセンブリ（３２，３４，３６）
を脚軸２２に担持させた状態で外側継手部材１０のトラ
ック溝１２に収容させる。一旦トラック溝１２に収容さ
れると、ローラ・アセンブリはばらけることなくユニッ
トを保持する。しかしながら、トラック溝１２に収容さ
せるまでの間、あるいは、保守・点検等に際し継手を分
解してローラ・アセンブリをトラック溝１２から取り出
しとき、ローラ・アセンブリがばらけないようにするの
が好ましい。その目的で、リング３２の端部外周面に環
状溝３２’を形成して止め輪３８を装着し、ローラ部分
３４ａ，３４ｂを幅方向に固定するようにした態様を図
４（Ａ）に示してある。このようにすることでローラ・
アセンブリのユニット・ハンドリングが可能となり、取
扱いが容易となる。
【００２７】ローラ３４の外周面と接する外側継手部材
１０のローラ案内面１４は、ローラ３４の外周面と適合
する断面形状を有している。ここでは、ローラ案内面１
４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（図４、図５参照）。図示は省略した
が、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。
【００２８】図４（Ａ）は、複列のボール３６ａ，３６
ｂの軸線方向におけるボール列間の間隔をボール３６の
直径よりも大きく設定した場合を示すが、図４（Ｂ）に
示すように、ボール列間の間隔をボール３６の直径より
小さくすることもできる。後者の場合、一方の列のボー
ル３６ａと他方の列のボール３６ｂが、たとえば一個ず
つ、円周方向に交互に並ぶこととなる。これらの図から
分かるように、ボール列の間隔を小さくすることによっ
てボール３６とローラ３４との接触位置の軸方向距離が
短くなり、ローラ部分３４ａ，３４ｂが同期回転しやす
くなると考えられる。
【００２９】また、図４の態様では、ボール３６と軌道
面３３ａ，３３ｂ；３５ａ，３５ｂとの接触角を表す作
用線の交点とローラ３４の外周面の曲率中心とが一致し
ているが、必ずしも両者を一致させる必要はない。たと
えば図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、ローラ
３４の外周面の曲率半径を小さくして、ローラ３４の外
周面の曲率中心をボール３６と軌道面３３ａ，３３ｂ；
３５ａ，３５ｂとの接触角を表す作用線の交点よりもロ
ーラ３４の軸線に垂直な平面で見て半径方向外側に配置
してもよい。なお、図５（Ａ）と図５（Ｂ）のボール列
間の間隔の関係は図４（Ａ）と図４（Ｂ）の関係と同じ
である。すなわち、図５（Ａ）の実施の形態では複列の
ボール３６ａ，３６ｂの軸線方向におけるボール列間の
間隔をボール３６の直径よりも大きく設定してあるのに
対して、図５（Ｂ）ではボール列間の間隔をボール３６
の直径より小さく設定してある。
【００３０】図４の態様の場合、ボール３６ａ，３６ｂ
とローラ部分３４ａ，３４ｂとの当たり点の離間距離
が、ローラ部分３４ａ，３４ｂとローラ案内面１４との
当たり点の離間距離よりも長い。そのため、外側継手部
材１０と脚軸２２との間でトルクを伝達するとき、図４
で下に現われているローラ部分３４ａは反時計方向の、
上に現われているローラ部分３４ｂは時計方向の、モー
メント荷重の作用を受けて相互に突っ張り合うこととな
る。一方、図５の態様の場合は、ボール３６ａ，３６ｂ
とローラ部分３４ａ，３４ｂとの当たり点の離間距離
が、ローラ部分３４ａ，３４ｂとローラ案内面１４との
当たり点の離間距離よりも短い。そのため、外側継手部
材１０と脚軸２２との間でトルクを伝達するとき、図５
で下に現われているローラ部分３４ａは時計方向の、上
に現われているローラ部分３４ｂは反時計方向の、モー
メント荷重の作用を受けて相互に突っ張り合うこととな
る。いずれにしても、ローラ部分３４ａ，３４ｂどうし
が突っ張り合うことでローラアセンブリの一体性を維持
する上で有利に働く。
【００３１】図３に示されるように、リング３２の内周
面は円弧状凸断面を有する。すなわち、内周面の母線が
半径Ｒの凸円弧である。このことと、脚軸２２の縦断面
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はボール３
６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２（Ａ）参照）。
【００３２】リング３２の内周面をほぼ全長にわたって
凸円弧とすることも可能であるが、ここでは、リング３
２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３２
ｂは、図２（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。
【００３３】トリポード型等速自在継手では、機構上、
外側継手部材１０が一回転するときトリポード部材２０
は外側継手部材１０の中心に対して三回振れ回る。この
とき符号ｅ（図２（Ａ））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、三本の脚軸２２は１２
０°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、同図の上側に現われている垂直な
脚軸２２を基本として考えると、他の二本の脚軸２２
は、二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。この傾きがリング３２の
内周面の曲率によって無理なく許容されるため、脚軸２
２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２（Ｂ）は、図
２（Ａ）の左側面から見たトリポード部材２０の三本の
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。
【００３４】図１４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１４（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の横断面が楕円形で、リング
３２の内周面が円筒形であることから、両者の接触楕円
は図３に二点鎖線で示すように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、作動角をとった状
態でトルクを伝達する際、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。
【００３５】さらに、図１４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１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。しかしながら、上の各
実施の形態ならびに以下に述べる実施の形態、さらには
後述する実施例にあっては、ローラ３４を傾かせる要因
が低減されているため、必ずしもそのような鍔を設ける
必要はなく、鍔を省略することができる。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。
【００３６】図１の実施の形態の実施をするにあたって
は、図１（Ｂ）に示されるように、横断面が楕円形の脚
軸２２と円環状のリング３２とが接触してトルクを伝達
することから、両者間の接触部における面圧の緩和を図
る必要がある。以下、そのための具体的な実施例につい
て説明する。なお、図９（Ｂ）ないし図１２において
は、紙面の上下方向がトルク伝達方向すなわち負荷側で
あり、紙面の左右方向が非負荷側となる。
【００３７】継手が作動角θをとった状態でトルクを伝
達するとき、図２および図９（Ａ）に示すように、脚軸
２２はリング３２に対して作動角θの範囲内で往復揺動
する。このとき、非負荷側については、脚軸２２とリン
グ３２の間に比較的大きなすきまが存在するため、脚軸
２２がリング３２と干渉することなく揺動することがで
きる。しかしながら、負荷側については、作動角θが大
きくなって脚軸２２の傾きが大きくなるにつれて図９
（Ｂ）に二点鎖線で示されているように脚軸２２の見か
けの曲率が大きくなり、リング３２の内径よりも大きな
曲率になると脚軸２２とリング３２とが二点当たりとな
るに至る。すると、それ以後は脚軸２２のみが自由に傾
くことはできず、リング３２を、延いてはローラ・アセ
ンブリ（３２，３４，３６）を傾かせることとなる。し
たがって、所定の角度範囲内では、脚軸２２のみがリン
グ３２と干渉することなく傾くことができるように、脚
軸２２の横断面形状、とりわけ負荷側の形状を決定す
る。
【００３８】具体的には、最大作動角θｍａｘを２５°
としたとき、図１０に示すように、脚軸２２の楕円形横
断面の長軸半径ａと短軸半径ｂならびにリング３２の内
周面の曲率半径Ｒを次のように設定すると、継手が最大
作動角をとってもリング３２が傾かないようにするとと
もに、脚軸２２とリング３２との間の接触楕円を作動角
０°の時に円に近づける（最小楕円）ことができる。ｂ
／ａ＝０．８４１Ｒ＝２．３８０ａ曲率半径Ｒの推奨範
囲を０．５Ｒ〜１．５Ｒすなわち１．１９０ａ〜３．５
７０ａとするならば、そのときの楕円度ｂ／ａは０．９
８３〜０．６６９となる。
【００３９】上述の設定では、しかしながら、形状的に
は可能であるが自動車実使用になると脚軸２２／リング
３２間の面圧が高すぎる懸念がある。そのため、自動車
用途における常用作動角域で低振動を求められるのであ
れば、ローラ・アセンブリ（３２，３４，３６）が傾か
ない程度まで作動角を下げれば面圧も下がり、実使用可
能となる。たとえば、常用作動角θを１０°を超え２０
°未満の範囲とするならば、リング内周面の曲率半径Ｒ
および楕円とｂ／ａの最適値および推奨範囲は表１に示
すとおりとなる。
【００４０】
【表１】
【００４１】既述のとおり、脚軸２２の楕円形横断面の
楕円度ｂ／ａが小さいほど、より大きな作動角をとって
もローラ・アセンブリ（３２，３４，３６）を傾かせる
ことなく脚軸２２が傾くことができるが、その反面接触
部の面圧が上がり、脚軸２２の強度も下がる。そこで、
図１１に示す実施例は、脚軸２２の横断面形状を、リン
グ３２と接触する領域すなわち接触領域βについてだけ
楕円度ｂ1 ／ａ1 を大きくし、他の非接触領域について
は最大作動角で干渉しない程度の楕円度ｂ2 ／ａ2 とし
た複合楕円形状としたものである。たとえば、常用作動
角θを１５°とし、リング３２の内周面の曲率半径Ｒを
３．８８８ａとした場合、接触領域の楕円度ｂ1 ／ａ1
を０．８９４とし、非接触領域の楕円度ｂ2 ／ａ2 を
０．７０４とする。なお、図１０では図の下側にのみ接
触領域βの表示をしてあるが、脚軸２２の横断面は対称
形であるため図の上側にも接触領域が存在することは言
うまでもない。
【００４２】また、図１２に示す実施例は、上記接触領
域βを単一楕円で構成するのではなく、楕円度（ｂ／
ａ）を連続的に変化させたものである。たとえば、上記
と同様に常用作動角θを１５°とし、リング３２の内周
面の曲率半径Ｒを３．８８８ａとした場合、接触領域で
は、長軸と交わる位置の楕円度を１．０とし、その位置
から離れるにつれて楕円度を徐々に下げていき、非接触
領域では楕円度を０．７０４とする。あるいは、接触領
域、非接触領域に関係なく長軸側から短軸側に楕円度を
１．０から０．７０４まで徐々に下げた形状としてもよ
い。図１１は、接触領域の長軸と交わる位置では楕円度
を１．０とし、その位置から離れるに従って、たとえば
図示するように所定の角度ごとに、曲率半径を漸減させ
る場合を例示している。
【００４３】図６ないし図８は別の実施の形態を示す。
図６の等速自在継手は、ボール１３６ａ，１３６ｂを介
して相対回転自在のリング１３２とローラ１３４とでロ
ーラ・アセンブリ１３０が構成され、リング１３２の円
筒形内周面が脚軸１２２の球形外周面に外嵌している。
脚軸１２２の軸線に対して垂直な断面で見て、脚軸１２
２の外周面の曲率半径とリング１３２の内周面の曲率半
径を異ならせることにより、両者間にすきまが形成され
て摺動面間に潤滑剤が介入しやすくなる。その結果、潤
滑性能が向上して摩擦抵抗が減少し、摺動面の発熱、摩
耗、フレーキング、凝着などが抑制され、等速自在継手
の耐久性向上につながる。
【００４４】図７の等速自在継手は、ボール２３６ａ，
２３６ｂを介して相対回転自在のリング２３２とローラ
２３４とでローラ・アセンブリ２３０が構成され、リン
グ２３２の凹球状内周面と脚軸２２２の円筒状外周面と
の間に、外周面が凸球面状で内周面が円筒状のブッシュ
２００を介在させてある。
【００４５】図８の等速自在継手では、ボール３３６
ａ，３３６ｂを介して相対回転自在のリング３３２とロ
ーラ３３４とでローラ・アセンブリ３３０が構成され、
脚軸３２２の円筒形外周面に摺動可能にリング３３２が
外嵌している。この場合、他の実施の形態と異なり、ロ
ーラ・アセンブリ３３０は脚軸３２２の軸方向に移動で
きるのみで、いわゆる首振り運動は行わない。
【００４６】
【発明の効果】本発明は、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三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三つの脚軸を備
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、前記ローラが一組の環状ローラ部分からな
り、かつ、前記各環状ローラ部分の内周に一列ずつ形成
した外側軌道面と前記リングの外周に形成した二列の内
側軌道面との間に複数のボールを介在させたものである
ため、スキュー等の問題がなく常に円滑に低摩擦回転を
するボールでローラが支持され、外側継手部材のトラッ
ク溝内をローラがローラ案内面に沿って転動するとき、
低摩擦、低抵抗の転動が実現する。したがって、ローラ
がトラック溝内を外側継手部材の軸方向にスライドする
際のスライド抵抗、延いては外側継手部材とトリポード
部材が作動角をとった状態でトルクを伝達するときに発
生していた誘起スラストが一層低減し、振動や騒音の少
ない高性能なスライド式トリポード型等速自在継手が提
供できる。
【００４７】内周面が凸円弧状断面を有するリングを、
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断面形状を有する脚軸の外周面に
外嵌させることにより、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、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。
【００４８】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し、（Ａ）は一部を断
面にした端面図、（Ｂ）は脚軸に垂直な断面図である。
【図２】（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）は図２（Ａ）にお
けるトリポード部材の模式的側面図である。
【図３】リングの拡大断面図である。
【図４】変形態様を示す要部断面図である。
【図５】変形態様を示す要部断面図である。
【図６】他の実施の形態を示す等速自在継手の要部断面
図である。
【図７】他の実施の形態を示す等速自在継手の要部断面
図である。
【図８】他の実施の形態を示す等速自在継手の要部断面
図である。
【図９】（Ａ）はローラ・アセンブリとトリポード部材
の断面図、（Ｂ）は図９（Ａ）におけるローラ・アセン
ブリの平面図である。
【図１０】実施例を説明するための脚軸の横断面図であ
る。
【図１１】実施例を説明するための脚軸の横断面図であ
る。
【図１２】実施例を説明するための脚軸の横断面図であ
る。
【図１３】（Ａ）は従来の等速自在継手の横断面図、
（Ｂ）は縦断面図、（Ｃ）はローラとローラ案内面との
相互関係を示す模式的斜視図である。
【図１４】（Ａ）は他の従来の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】 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 Ｒ 曲率半径 ３０ ローラ・アセンブリ ３２ リング ３２ａ 円筒部 ３２ｂ 逃げ部 ３２’ 環状溝 ３３ａ，３３ｂ 軌道面 ３４ ローラ ３４ａ，３４ｂ ローラ部分 ３５ａ，３５ｂ 軌道面 ３６ａ，３６ｂ ボール ３８ 止め輪
フロントページの続き (72)発明者 黒田 正幸 大阪府大阪市西区京町堀１丁目３番17号 エヌティエヌ株式会社内 (72)発明者 長谷 陽夫 静岡県磐田市東貝塚1578番地 エヌティエ ヌ株式会社内 Ｆターム(参考） 3J101 AA02 AA34 AA43 AA54 AA62 AA85 BA53 BA54 BA64 FA31 FA41 GA02 GA14

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 円周方向に向き合って配置されたローラ
    案内面を有する三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三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、 前記ローラが一組の環状ローラ部分からなり、かつ、前
    記各環状ローラ部分の内周に一列ずつ形成した外側軌道
    面と前記リングの外周に形成した二列の内側軌道面との
    間に複数のボールを介在させたことを特徴とする等速自
    在継手。
  2. 【請求項２】 前記リングの内周面が凸円弧状断面を有
    し、前記脚軸の外周面が、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断面形
    状を有することを特徴とする請求項１に記載の等速自在
    継手。
  3. 【請求項３】 前記脚軸の横断面が、継手の軸線と直交
    する方向を長軸とする楕円形状で、長軸半径をａ、短軸
    半径をｂとしたとき、ｂ／ａが０．５０〜０．９８であ
    ることを特徴とする請求項２に記載の等速自在継手。
  4. 【請求項４】 前記リングの内周面が円筒状で、前記脚
    軸の外周面が球状であることを特徴とする請求項１に記
    載の等速自在継手。
  5. 【請求項５】 前記リングの凹球状内周面と、前記脚軸
    の円筒状外周面との間に、外周面が凸球面状で内周面が
    円筒状のスリーブが介在していることを特徴とする請求
    項１に記載の等速自在継手。
  6. 【請求項６】 前記ローラの外周面の縦断面が凸円弧形
    状で、前記ローラ案内面の横断面が凹円弧形状であるこ
    とを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の等
    速自在継手。
  7. 【請求項７】 前記ボールと前記軌道面とが接触角をも
    って接触することを特徴とする請求項１ないし５のいず
    れかに記載の等速自在継手。
  8. 【請求項８】 前記ローラと前記ローラ案内面とがアン
    ギュラ・コンタクトすることを特徴とする請求項１ない
    し５のいずれかに記載の等速自在継手。
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