JP2001330050A - トリポード型等速自在継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トラニオン・ジャーナル２２とローラ３０と
の間に組み込まれた針状ころ３２のスキューを規制して
トリポード型等速自在継手の振動を少なくする。 【解決手段】 針状ころ３２のスキュー角を所定の規格
値内に規制する。好ましくは、円周方向すきまによって
生じ得る針状ころ３２のスキュー角θ１を、ローラとト
ラニオン・ジャーナル２２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３２のスキュー
角θ２よりも大きくし、かつ、後者のスキュー角θ２を
４．０°〜４．５°の範囲内に設定する。

Description

【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１
０’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】

【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】

【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、前記針状ころのスキュー角を所定の規格値内
に規制したことを特徴とするトリポード型等速自在継手
である。

【００１５】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）を所定の規格値内に規制したことを特徴と
する。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
の各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、請求項３の発明のように、４．０°〜４．５
°の範囲である。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】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）が、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）よりも大きいこ
とを特徴とする。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５の発明は、請求項１ないし４のい
ずれか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６の発明のように、ローラの幅（Ｌｓ）と外径（ｄ
ｏ）との比（Ｌｓ／ｄｏ）の値を０．２４〜０．２７と
するのが好ましい。この比（Ｌｓ／ｄｏ）の値が小さい
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７の発明は、請求項１ないし５のい
ずれか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間に生
ずる接触面圧が略等しくなるように、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２
２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２
４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、前記針状ころのスキュー角を所定の規格
値内に規制することによって、トリポード型等速自在継
手の低振動化が可能となる。

【００３１】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、請求項４の発明のように、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）、請求項２の発明のよう
に、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

フロントページの続き (72)発明者 寺田 健二 静岡県磐田市東貝塚1578番地 エヌティエ ヌ株式会社内 (72)発明者 藏 久昭 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 AA14 AA24 AA31 AA42 AA52 AA62 AA72 BA54 BA55 BA56 BA77 FA02 FA31 FA53 GA14

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【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、前記針
   状ころのスキュー角を所定の規格値内に規制したことを
   特徴とするトリポード型等速自在継手。
2. 【請求項２】 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を所定の規格
   値内に規制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。
3. 【請求項３】 前記スキュー角（θ２）が４．０°〜
   ４．５°の範囲内であることを特徴とする請求項１また
   は２のいずれかに記載のトリポード型等速自在継手。
4. 【請求項４】 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）が、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
   も大きいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
   に記載のトリポード型等速自在継手。
5. 【請求項５】 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ないし４のいずれかに記載のトリポード型等
   速自在継手。
6. 【請求項６】 前記ローラの幅（Ｌｓ）と外径（ｄｏ）
   との比（Ｌｓ／ｄｏ）の値を０．２４〜０．２７の範囲
   としたことを特徴とする請求項５に記載のトリポード型
   等速自在継手。
7. 【請求項７】 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
   針状ころ間に生ずる接触面圧が略等しくなるように、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ないし６のいずれかに記載のトリ
   ポード型等速自在継手。