JP2002081459A

JP2002081459A - 等速自在継手

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Publication number: JP2002081459A
Application number: JP2000270369A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tone; 宏登根; Tatsuhiro Gotou; 竜宏後藤; Hideki Kondo; 英樹近藤; Hisaaki Kura; 久昭藏
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2000-09-06
Filing date: 2000-09-06
Publication date: 2002-03-22
Anticipated expiration: 2020-09-06
Also published as: US20020055388A1; FR2813645B1; JP3817415B2; FR2813645A1; US6602142B2

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３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３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で
あって、脚軸22の外周面が、縦断面においてはストレー
ト形状であり、横断面においては、継手の軸線と直交す
る方向でリング32の内周面と接触するとともに継手の軸
線方向でリング32の内周面との間にすきまを形成する形
状であり、リング32の内周面が、リング32の軸方向中央
部から端面側に至るにつれて大径となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は摺動式トリポード
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２軸を連結して２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、摺動式のものは、継手のプランジ
ングによって２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３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３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】摺動式トリポード型等速自在継手の一例
を図１０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３本の円筒形トラック溝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３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は軸方向に平行
な凹曲面であり、３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に沿って移動
可能である。

【０００３】図１０（Ｂ）に示すように、継手が作動角
θをとった状態で回転力を伝達するとき、ローラ７とロ
ーラ案内面３とは図１０（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１０（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、トラック溝２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７はトラック溝２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】かかるスライド抵抗と誘起スラストの低減
を企図した摺動式トリポード型等速自在継手として、た
とえば図１１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とは転動体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）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回転力伝達を行うと
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、作動角運転時における滑り抵抗が低
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
車輪に回転力を等速で伝達するために摺動式トリポード
型等速自在継手を使用することが知られている。摺動式
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】そこで、本発明の目的は、これら誘起スラ
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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の等速自在継手は、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３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３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、前記脚軸の外周面が、縦断面においてはストレ
ート形状であり、横断面においては、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
する形状であり、前記リングの内周面が、前記リングの
軸方向中央部から端面側に至るにつれて大径となること
を特徴とする。

【００１０】従来円形であった脚軸の外周面を上記の形
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１（Ｃ）お
よび図１１（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。

【００１１】リングの内周面が軸方向中央部から端面側
に至るにつれて大径となっているため、継手軸線に垂直
な平面内においても脚軸とリングとの間で比較的大きな
相対的な傾きが許容される。その結果、外側継手部材に
対してローラアセンブリが僅かながら傾かざるを得ない
ようなときでも、脚軸とリングとが互いに干渉すること
なくローラアセンブリの円滑な回転が維持される。リン
グの内周面に関し、軸方向中央部から端面側に至るにつ
れて大径となるような形状の具体例としては、リングの
内周面の母線を、長軸がリングの軸線と直交する方向に
延びる楕円の一部で構成したもの（請求項２）、あるい
は、リングの内周面の母線を、中央部の曲率半径の小さ
な円弧とその両端からリングの端面に至る接線とで構成
したもの（請求項３）などが挙げられる。いずれにして
も、リングの幅寸法が限られていることから、母線の中
央部の曲率半径を小さくするほど脚軸との許容相対傾き
角を大きく確保できる。もっとも、曲率半径が小さくな
ると接触面圧が増大するため、強度および耐久性の面か
ら接触面圧の範囲が定められる（請求項４）。言い換え
るならば、当該曲率半径は、接触面圧が許容される上限
を超えない範囲で可及的に小さくするのが望ましい（請
求項５）。

【００１２】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。

【００１３】なお、リングとローラは相対回転自在のロ
ーラアセンブリを構成するが、両者を滑り接触させるほ
か、両者間に複数の転動体を配置することもできる。転
動体としては、たとえば針状ころなどの円筒形ローラの
ほか、ボールを使用することも可能である。

【００１４】本発明の請求項２に記載の等速自在継手
は、請求項１に記載の等速自在継手において、前記リン
グの内周面の母線が、長軸が前記リングの軸線と直交す
る方向に延びる楕円の一部であることを特徴とする。

【００１５】本発明の請求項３に記載の等速自在継手
は、請求項１に記載の等速自在継手において、前記リン
グの内周面の母線が、中央部の凸円弧と、前記凸円弧の
端部から前記リングの端面に至る接線とで構成されてい
ることを特徴とする。

【００１６】本発明の請求項４に記載の等速自在継手
は、請求項１ないし３のいずれかに記載の等速自在継手
において、継手の基本トルク負荷時における前記脚軸と
前記リングとの接触面圧を270〜440ｋｇｆ／ｍｍ²の範
囲に設定したことを特徴とする。

【００１７】本発明の請求項５に記載の等速自在継手
は、請求項１ないし３のいずれかに記載の等速自在継手
において、継手の基本トルク負荷時における前記脚軸と
前記リングとの最大接触面圧を440ｋｇｆ／ｍｍ²に設定
し、前記リングの内周面の曲率半径を可及的に小さくし
たことを特徴とする。

【００１８】本発明の請求項６に記載の等速自在継手
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、前記脚軸と前記リングとの負荷方向の許容相
対傾き角を２〜５°の範囲に設定したことを特徴とす
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】まず、図１および図２に示す実施
の形態を説明する。ここで、図１（Ａ）は継手の横断面
を示し、図１（Ｂ）は脚軸に垂直な断面を示し、図２は
作動角θをとった状態の継手の縦断面を示す。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とからなり、連結すべき２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。

【００２０】外側継手部材１０は内周面に軸方向に延び
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の外周面はロ
ーラ案内面１４に適合する凸曲面である。

【００２１】ローラ３４の外周面は脚軸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つの当たり位置の作用線を一点鎖線で示し
てある。球面状のローラ外周面に対してローラ案内面１
４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。

【００２２】脚軸２２の外周面にリング３２が外嵌して
いる。このリング３２とローラ３４とは複数の針状ころ
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針状ころ
３６が転動自在に介在する。図１（Ｂ）に示されるよう
に、針状ころ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。符号３３，３５で指してあるのは、針状ころ３６の
抜け落ち止めのためにローラ３４の内周面に形成した環
状溝に装着した一対のワッシャである。これらのワッシ
ャ３３，３５は円周方向の一個所に切れ目を有し（図６
（Ｂ）参照）、弾性的に縮径させた状態でローラ３４の
内周面の環状溝に装着するようになっている。

【００２３】脚軸２２の外周面は、縦断面（図２
（Ａ））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略
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。

【００２４】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
（図１（Ｃ））。このことと、脚軸２２の横断面形状が
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は針状ころ３６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）。

【００２５】図１１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１１（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の横断面が略楕円状で、リン
グ３２の内周面の横断面が円筒形であることから、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
ーラアセンブリ（３２，３４）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。また、図１１の従来の継手の
場合、作動角０の状態では図１１（Ａ）に示されるよう
に脚軸５とリング８との当たり部がリング８の幅方向中
央部にあるが、継手が作動角をとった状態でトルクを伝
達するときは脚軸４が図１１（Ａ）の紙面の手前側およ
び紙背側に揺動するため、脚軸５とリング８との当たり
部がリング８の幅方向中央部よりも下方にずれることと
なる。その結果、針状ころ６の挙動が不安定となり安定
した転動が行なわれない場合がある。これに対して図１
の実施の形態では、脚軸２２とリング３２の内周面との
当たり部が常にリング３２の幅方向中央にあるので、針
状ころ３６が安定して転動する。

【００２６】次に、図３および図４に示す実施の形態に
ついて説明する。なお、図３（Ａ）では一部の部品すな
わち、リング３２、ローラ３４、ワッシャ３３，３５を
断面にしたものであるが、引出し線や中心線との輻輳を
避けるため、断面を表わすハッチングを省略してある。
この実施の形態は、リング３２の内周面の母線が、上述
の実施の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のみ相違する。逃げ部３２
ｂ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、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。

【００２７】上述の実施の形態における脚軸２２とリン
グ３２との接触の態様を図１２に示す。すなわち、脚軸
２２の横断面が、長軸が継手の軸線に直交する楕円形状
であって、リング３２の内周面の母線は、脚軸２２の外
周面に適当なすきまをもって接する、大きな曲率半径ｒ
の凸円弧３２ａである。継手軸線に垂直な平面（図１
２）内においては、外輪１０に対するローラアセンブリ
（３２，３４）の姿勢を制御するために僅かなすきま分
しか傾かないように設計してある。脚軸２２とリング３
２との間で許容される相対傾き角を図１２（Ｂ）に符号
γ１で示す。しかしながら、継手各部分のすきま設定に
より、外輪１０に対して継手軸線に垂直な平面内でロー
ラアセンブリ（３２，３４）は多少傾かざるを得ず、そ
の分脚軸２２とリング３２との間でも相対的な傾きが生
じてしまうため、両者間で不要な干渉を招き、継手とし
てのＮＶＨ性能に悪影響を及ぼす場合がある。

【００２８】図１３は、このような場合に脚軸２２とリ
ング３２との間で不要な干渉を避け得る構成を例示した
ものである。すなわち、図１３（Ａ）に示す実施の形態
では、リング３２の内周面の母線を、長軸ａがリング３
２の軸線と直交する方向に延びる楕円Ｅの一部からなる
凸円弧３２ａ′で構成してある。これにより、リング３
２の外周面は、リング３２の幅方向中央から端面に近づ
くほど脚軸２２から遠ざかるため、継手軸線に垂直な平
面（図１３）内において、脚軸２２とリング３２との間
で所要の相対的な傾きが許容される。この場合に許容さ
れる脚軸２２とリング３２との相対傾き角を図１３
（Ａ）に符号γ２で示してある。

【００２９】図１３（Ｂ）（Ｃ）に示す実施の形態は、
リング３２の内周面の母線を、中央部の、接触面圧上可
能な限り小さな単一曲率半径ｒ′の凸円弧３２ａ″と、
凸円弧３２ａ″の端と滑らかに連なりリング３２の端面
に至る接線３２ｂ′とで構成してある。これにより、リ
ング３２の内周面は、リング３２の幅方向中央から端面
側にゆくほど脚軸２２から遠ざかるため、継手軸線に垂
直な平面内において、脚軸２２とリング３２との間で所
要の相対的な傾きが許容される。この場合に許容される
脚軸２２とリング３２との相対傾き角を図１３（Ｂ）に
符号γ３で示してある。図１２（Ｂ）、図１３（Ａ）、
図１３（Ｂ）における相対傾き角γ１、γ２、γ３の関
係はγ１＜γ２＜γ３となる。

【００３０】表１に、各実施の形態について、許容相対
傾き角γと、継手の基本トルク負荷時における接触面圧
と、図１２（Ｂ）の構成における接触面圧を１とした場
合の面圧増加率を示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１より、図１２（Ｂ）の構成は、脚軸２
２とリング３２との接触面圧は低いものの、許容相対傾
き角が２°程度にとどまる。これに対し、図１３（Ａ）
の構成、さらには図１３（Ｂ）の構成になるほど許容相
対傾き角が増加する。許容相対傾き角を５°に設定した
場合、接触面圧は図１２（Ｂ）の構成に比べて1.70に増
加したことから、強度および耐久性の面を考慮すると、
許容相対傾き角の上限を５°程度に設定する、言い換え
るならば、継手の基本トルク負荷時における脚軸とリン
グとの最大接触面圧を440ｋｇｆ／ｍｍ²に設定するのが
望ましい。

【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））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、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。この傾きがリング３２の内周面
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。さらに、かかるトリポード型等
速自在継手特有のトラニオン中心の振れ回りに起因する
脚軸２２の傾きを吸収し得るすきまを脚軸２２の長軸径
２ａとリング３２の内径との間に設ける。このすきまの
具体的数値については実施例の項で詳述する。

【００３４】上述の実施の形態では、図１（Ａ）および
図３（Ａ）に示されているように、ローラ３４の傾きを
規制する目的で、トラック溝１２の奥側つまり外側継手
部材１０の横断面で見て大径側に、ローラ３４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、さらには以下に述べる実施例にあっては、ロー
ラ３４を傾かせる要因が除去されているため、必ずしも
トラック溝１２に鍔を設ける必要はなく、図５に示すよ
うに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。

【００３５】

【実施例】本発明の実施をするにあたっては、図６に示
すように、横断面が略楕円形状の脚軸２２と円形のリン
グ３２とが接触してトルクを伝達することから、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６（Ｂ）において、紙面
の上下方向が負荷側であり、紙面の左右方向が非負荷側
となる。

【００３６】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６に破線で示すように、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６（Ｂ）に破線
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２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）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。

【００３７】具体的には、最大作動角θｍａｘを２５°
としたとき、図７に示すように、脚軸２２の横断面の略
楕円形状の長軸半径ａと短軸半径ｂならびにリング内周
面の曲率半径ｒ（図１（ｃ）および図４参照）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３
２が傾かないようにするとともに、脚軸２２とリング３
２との間の面圧を最小にすることができる。ｒ＝１．３６９ａｂ／ａ＝０．７５９リング内周面の曲率半径ｒの推奨範囲を０．５ｒ〜１．
５ｒすなわち０．６８４ａ〜２．０５３ａとするなら
ば、そのときの楕円度ｂ／ａは０．８３６〜０．６４７
となる。

【００３８】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用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）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
楕円度ｂ／ａの最適値および推奨範囲は表２に示すとお
りとなる。

【００３９】

【表２】

【００４０】既述のとおり、脚軸２２の略楕円形状横断
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）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８
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θｍ
ａｘを１５°とし、リング３２の内周面の曲率半径ｒを
２．８９８ａとした場合、接触領域の楕円度ｂ１／ａ１
を０．８５９とし、非接触領域の楕円度ｂ２／ａ２を
０．６３５とする。なお、図８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。

【００４１】また、図９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θｍａｘを１５°とし、リング３２の内周
面の曲率半径ｒを２．８９８ａ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０．６３５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０．６３５まで徐々に下げた形状としてもよ
い。図９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。

【００４２】上述のように脚軸２２の横断面形状が略楕
円形状であるため、精度が要求される負荷側接触領域
（β）だけ研削を施す範囲とし、それ以外の非接触領域
については正規の楕円（図９に二点鎖線で示す）より内
径側に避退した形状に加工しておき、研削逃がしとする
こともできる。なお、この研削逃がし部分は必ずしも切
削その他の加工を積極的に施すことによって形成する必
要はなく、脚軸の鍛造の際に当該形状に形成して鍛造仕
上げのままとしてもよく、これにより加工時間短縮、コ
ストダウンにもなる。

【００４３】トリポード型等速自在継手特有のトラニオ
ン中心の振れ回りに起因する脚軸２２の傾きを吸収する
ため、脚軸２２の長軸径２ａとリング３２の内径との間
に設けるすきまの値を例示するならば表３のとおりであ
る。

【００４４】

【表３】

【００４５】

【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３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３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、前記脚軸の外周面が、縦断面においてはス
トレート形状であり、横断面においては、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
形成する形状であり、前記リングの内周面が、前記リン
グの軸方向中央部から端面側に至るにつれて大径となる
ものであるため、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。

【００４６】とくに、リングの内周面が軸方向中央部か
ら端面側に至るにつれて大径となっているため、継手軸
線に垂直な平面内においても脚軸とリングとの間で比較
的大きな相対的な傾きが許容され、外側継手部材に対し
てローラアセンブリが僅かながら傾かざるを得ないよう
なときでも、脚軸とリングとが互いに干渉することなく
ローラアセンブリの円滑な回転が維持される。

【００４７】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】（Ａ）は本発明の実施の形態を示す等速自在継
手の横断面図、（Ｂ）は脚軸とローラアセンブリの脚軸
に垂直な断面図、（Ｃ）はリングの断面図である。

【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（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）は一部を断面にした等速自在継手の端面
図であって本発明の別の実施の形態を示し、（Ｂ）は脚
軸とローラアセンブリの脚軸に垂直な断面図、（Ｃ）は
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
示す。

【図４】図３におけるリングの拡大断面図である。

【図５】一部を断面にした等速自在継手の端面図であっ
て外側継手部材の別の実施の形態を示す。

【図６】（Ａ）は等速自在継手の縦断面図、（Ｂ）は脚
軸とローラアセンブリの平面図である。

【図７】脚軸の横断面図である。

【図８】脚軸の横断面図である。

【図９】脚軸の横断面図である。

【図１０】（Ａ）は従来の等速自在継手の横断面図、
（Ｂ）は（Ａ）の等速自在継手の縦断面図、（Ｃ）は
（Ｂ）における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１１】（Ａ）は他の従来のトリポード型等速自在継
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。

【図１２】（Ａ）は等速自在継手の横断面図、（Ｂ）は
図１２（Ａ）のＢ部拡大図である。

【図１３】（Ａ）は図１２（Ｂ）と類似の断面図であっ
て別の実施の形態を示す、（Ｂ）は図１２（Ｂ）と類似
の断面図であってさらに別の実施の形態を示す、（Ｃ）
は図１３（Ｂ）のＣ部拡大図である。

【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３２リング３２ａ円弧部ｒ曲率半径３２ｂ逃げ部３４ローラ３６針状ころ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者近藤英樹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

Claims

【特許請求の範囲】

【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３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３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、前記脚軸の外周面が、縦断面においてはストレート形状
であり、横断面においては、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形状
であり、前記リングの内周面が、前記リングの軸方向中央部から
端面側に至るにつれて大径となることを特徴とする等速
自在継手。
【請求項２】前記リングの内周面の母線が、長軸が前
記リングの軸線と直交する方向に延びる楕円の一部であ
ることを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
【請求項３】前記リングの内周面の母線が、中央部の
凸円弧と、前記凸円弧の端部から前記リングの端面に至
る接線とで構成され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。
【請求項４】継手の基本トルク負荷時における前記脚
軸と前記リングとの接触面圧を270〜440ｋｇｆ／ｍｍ²
の範囲に設定したことを特徴とする請求項１ないし３の
いずれかに記載の等速自在継手。
【請求項５】継手の基本トルク負荷時における前記脚
軸と前記リングとの最大接触面圧を440ｋｇｆ／ｍｍ²に
設定し、前記リングの内周面の曲率半径を可及的に小さ
くしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに
記載の等速自在継手。
【請求項６】前記脚軸と前記リングとの負荷方向の許
容相対傾き角を２〜５°の範囲に設定したことを特徴と
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。