JP2002286046A

JP2002286046A - 等速自在継手

Info

Publication number: JP2002286046A
Application number: JP2001090813A
Authority: JP
Inventors: Fumihiro Isobe; 史浩磯部; Tetsuo Kadota; 哲郎門田; Tatsuro Sugiyama; 達朗杉山
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2002-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】耐久性の向上及び誘起スラストの低減を図る
と共に、脚軸やリングの強度向上および加工コストの低
減を図ることにある。【解決手段】内周部に軸方向の三本のトラック溝４が
形成され、各トラック溝４の両側にそれぞれ軸方向のロ
ーラ案内面５を有する外側継手部材１と、半径方向に突
出した三本の脚軸６を有するトリポード部材２と、前記
外側継手部材１のトラック溝４に収容されたローラ９
と、前記脚軸６に外嵌して前記ローラ９を回転自在に支
持するリング７とを備え、前記ローラ９がローラ案内面
５に沿って外側継手部材１の軸方向に移動可能な等速自
在継手において、前記脚軸６の外周面が凸球面状であっ
て前記リング７の内周面を円筒面状とし、かつ、その内
周面にリング７と脚軸６との間の相対的な軸方向変位を
制限する突起１１を設ける。

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、航空機、
船舶や各種産業機械などの動力伝達部に用いられる等速
自在継手、特に、トリポード型等速自在継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車のエンジンから車輪に回
転力を等速で伝達する手段として使用される等速自在継
手の一種にトリポード型等速自在継手がある。このトリ
ポード型等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸を連結
してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝
達し、しかも、軸方向の相対変位をも許容することがで
きる構造を備えている。

【０００３】一般的に、前記トリポード型等速自在継手
は、内周部に軸方向の三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三本の脚軸を
有するトリポード部材と、そのトリポード部材の脚軸と
前記外側継手部材のローラ案内面との間に回転自在に収
容されたローラとを主要な部材として構成される。前記
二軸の一方が外側継手部材に連結され、他方がトリポー
ド部材に連結される。

【０００４】このように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二軸の回転方
向に係合することにより、駆動側から従動側へ回転トル
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。

【０００５】このトリポード型等速自在継手には、前記
ローラを複数の針状ころを介して脚軸の外周面に装着し
た構造のものがあるが、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
た状態となるので、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。

【０００６】なお、誘起スラストとは、等速自在継手が
回転中にある角度でトルクが負荷されたときに、その継
手内部の摩擦により発生するスラスト力をいい、トリポ
ード型の場合は、主として三次成分として強く現出す
る。また、スライド抵抗とは、トリポード型等速自在継
手のように摺動式継手で、外側継手部材とトリポード部
材が互いに摺動する時に発生する軸方向摩擦力の大きさ
のことをいう。

【０００７】前記ローラとローラ案内面とが斜交状態と
なる問題を解消して、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
変位を自在とする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面状に形成す
ると共に、ローラを複数の針状ころを介してリングに回
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、リングの円筒状の内周面を脚軸の凸球面状の
外周面に外嵌した構成が知られている（特公平７−１１
７１０８号公報）。この構成によれば、リングの円筒状
の内周面と脚軸の凸球面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変位が
自在となることから、ローラとローラ案内面とが斜交状
態となることを回避することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、特公平７−
１１７１０８号公報に開示されたトリポード型等速自在
継手では、脚軸に対するローラ機構の傾動および軸方向
変位を、リングの円筒状の内周面と脚軸の凸球面状の外
周面との間の滑りによって実現している。そのため、両
者の内外周面での摩耗がはげしく耐久性の低下を招来す
る。また、外側継手部材とトリポード部材が互いに摺動
する時に発生する軸方向摩擦力によりローラ機構が傾動
する作用で誘起スラストが大きくなる虞がある。

【０００９】この問題を解消するため、トリポード部材
の脚軸の外周面が凸球面状であるのに対して、リングの
内周面を凹球面状として脚軸の外周面と面接触させるよ
うにした構成のトリポード型等速自在継手が知られてい
る（特開２０００−１７０７８４）。このような構成と
したことにより、リングの内周面と脚軸の外周面との間
での軸方向変位を拘束し、リングの外周面と針状ころと
の間で軸方向変位させるようにしている。つまり、脚軸
に対するローラ機構の傾動を、リングの内周面と脚軸の
外周面との間の滑りによって実現し、脚軸に対するロー
ラ機構の軸方向変位を、リングの外周面と針状ころとの
間の滑りによって実現することにより、耐久性の向上お
よび誘起スラストの低減を図っている。

【００１０】しかしながら、特開２０００−１７０７８
４で開示されたトリポード型等速自在継手では、リング
の内周面を凹球面状に形成して脚軸の外周面と面接触さ
せている。そのため、トリポード部材が作動角をとる
と、針状ころとの間の滑りでもってリングがローラに対
して脚軸と共に軸方向に移動して脚軸とリングとが近接
した位置関係にあり、脚軸の首部とリングの内周面との
間で干渉が生じやすくなっている。この干渉を防止する
ためには、脚軸の首部の外径を小さくしなければなら
ず、脚軸首部の外径が制約を受け、脚軸の強度低下を招
来するという問題がある。また、等速自在継手の組立
上、トリポード部材の脚軸をリングに嵌め合わせるため
に、そのリングに入れ溝を加工するなどしなければなら
ず、リングの強度低下や加工コストの上昇を招来すると
いう問題がある。

【００１１】そこで、本発明は前記問題点に鑑みて提案
されたもので、その目的とするところは、耐久性の向上
および誘起スラストの低減を図ると共に、脚軸やリング
の強度向上および加工コストの低減を図り得る等速自在
継手を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の技術的手段として、本発明は、内周部に軸方向の三本
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
方向に突出した三本の脚軸を有するトリポード部材と、
前記外側継手部材のトラック溝に収容されたローラと、
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凸球面状であって前記リングの内周
面を円筒面状とし、かつ、その内周面にリングと脚軸と
の間の相対的な軸方向変位を制限する突起を設けたこと
を特徴とする。

【００１３】脚軸の外周面を凸球面状とするのに対して
リングの内周面を円筒面状とし、かつ、その内周面にリ
ングと脚軸との間の相対的な軸方向変位を制限する突起
を設けたことにより、この突起がリングと脚軸との間の
相対的な軸方向変位を拘束する。外側継手部材に対して
トリポード部材が作動角をとったとき、リングの外周面
とローラとの間で軸方向変位させるようにしている。つ
まり、脚軸に対するローラの傾動を、リングの内周面と
脚軸の外周面との間の滑りによって実現し、脚軸に対す
るローラの軸方向変位を、リングの外周面とローラとの
間の滑りによって実現することにより、耐久性の向上お
よび誘起スラストの低減を図る。また、従来のようにリ
ングの内周面を凹球面状とすることなく、円筒面状とし
ていることで、脚軸とリングとの干渉を抑制することが
でき、脚軸首部の外径の制約が緩和されることから、脚
軸やリングの強度向上および加工コストの低減を図り得
る。なお、「脚軸首部」とは、脚軸の根元部位で外径が
小さい縊れた部分を意味する。

【００１４】前記ローラを回転自在にリングに支持する
には、そのローラとリングとの間に複数の転動体を配置
すればよい。この場合、前記ローラ、転動体およびリン
グをユニット化したローラ機構（ローラアッセンブリ）
を構成することが可能である。前記転動体としては、針
状ころを使用することが望ましい。

【００１５】前記転動体は前記ローラ又はリングのいず
れか一方に保持された構成とすればよい。転動体をロー
ラに保持した構成とすれば、脚軸に対するローラの軸方
向変位を、リングと転動体との間の滑りによって実現す
ることになる。また、転動体をリングに保持した構成と
すれば、脚軸に対するローラの軸方向変位を、ローラと
転動体との間の滑りによって実現することになる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明に係るトリポード型等速自
在継手の実施形態を以下に詳述する。

【００１７】図１ないし図５に示す実施形態のトリポー
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とローラ機構３（ローラアッセンブリ）とで主要部が
構成され、駆動側と従動側で連結すべき二軸の一方が外
側継手部材１に連結され、他方がトリポード部材２に連
結されて作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し、
しかも、軸方向の相対変位をも許容することができる構
成を備えている。

【００１８】図５に示す外側継手部材１は、一端が開口
し、他端が閉塞した略円筒カップ状をなし、その他端に
一方の軸（図示せず）が一体的に設けられ、内周部に軸
方向の三本のトラック溝４が中心軸の周りに１２０°間
隔で形成されている。各トラック溝４は、その円周方向
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
５が軸方向に形成されている。図1に示すトリポード部
材２は、半径方向に突出した三本の脚軸６を有し、他方
の軸（図示せず）にセレーション（スプライン）嵌合に
より保持されている。図１ないし図３に示すローラ機構
３は、前記脚軸６の外周面に外嵌されたリング７と、転
動体である複数の針状ころ８と、外周面がローラ案内面
５に適合した凸曲面状のローラ９とがアッセンブリ（ユ
ニット化）され、前記トリポード部材２の脚軸６と外側
継手部材１のローラ案内面５との間に回転自在に収容さ
れている。

【００１９】ローラ９の外周面は脚軸６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５の断面形状は二つの曲率
半径からなるゴシックアーチ状をなし、これにより、ロ
ーラ９の外周面とローラ案内面５とをアンギュラ接触さ
せている（図２参照）。このローラ９の外周面とローラ
案内面５とのアンギュラ接触によりローラ９が振れにく
くなるために姿勢の安定化が図れる。

【００２０】前記ローラ９を回転自在にリング７に支持
するため、そのローラ９とリング７との間に複数の転動
体である針状ころ８を配置している。これら針状ころ８
は、ローラ９の内周面に形成された環状凹溝１０に収納
することにより保持されている。但し、針状ころ８は、
ローラ９またはリング７のいずれか一方に保持されてい
ればよく、それによって、リング７、ローラ９および針
状ころ８が軸方向に相対移動することを規制している。
なお、針状ころ８の保持手段としては、ワッシャや止め
輪などを利用することも可能である。針状ころ８をロー
ラ９に保持した構成とすれば、脚軸６に対するローラ９
の軸方向変位を、リング７と針状ころ８との間の滑りに
よって実現することになり、また、針状ころ８をリング
７に保持した構成とすれば、脚軸６に対するローラ９の
軸方向変位を、ローラ９と針状ころ８との間の滑りによ
って実現することになる。

【００２１】前記トリポード部材２の脚軸６の外周面は
凸球面状に形成されているのに対して、その脚軸６の外
周面に外嵌されるリング７の内周面を円筒面状とし、か
つ、リング７と脚軸６との間の相対的な軸方向変位を制
限する突起１１を形成する（図４参照）。前記脚軸６の
外周面はその軸線上に曲率中心を配置した凸球面状と
し、また、脚軸６の軸線に垂直な面に沿う断面形状は真
円形状とする。

【００２２】リング７の内周面の突起１１は、例えば５
０μｍ程度の高さを有するものとし、リング７が脚軸６
の軸方向変位を拘束し得る形状であればよく、その形状
は任意である。例えば、図６（ａ）に示す突起１１ａ
は、リング７の内周面の軸方向端縁から内側に入り込ん
だ位置に形成された凸状のもので、同図（ｂ）に示す突
起１１ｂは、内側がほぼ垂直に起立し、外側がテーパ状
に傾斜した形状のもので、同図（ｃ）に示す突起１１ｃ
は、リング７の内周面の軸方向端縁まで凸状に形成した
ものである。また、突起１１は、リング７の内周面の全
周に亘って環状に形成する以外に、部分的に形成するこ
とも可能である。リング７は脚軸６に圧入され、突起１
１は常に脚軸６に接している。

【００２３】この実施形態のトリポード型等速自在継手
では、脚軸６の外周面を凸球面状とするのに対してリン
グ７の内周面を円筒面状とし、リング７と脚軸６との間
の相対的な軸方向変位を制限する突起１１を形成したこ
とにより、リング７は脚軸６に対して傾動のみすること
ができる。外側継手部材１に対してトリポード部材２が
作動角をとったとき、リング７の外周面とローラ９との
間で軸方向変位させるようにしている。つまり、脚軸６
に対するローラ９の傾動を、リング７の内周面と脚軸６
の外周面との間の滑りによって実現し、脚軸６に対する
ローラ９の軸方向変位を、リング７の外周面と針状ころ
８との間の滑りによって実現し、耐久性の向上および誘
起スラストの低減を図る。

【００２４】また、従来のようにリング７の内周面を凹
球面状とすることなく、円筒面状とすることで、脚軸６
とリング７との干渉を抑制することができ、脚軸首部１
２の外径の制約が緩和されることから、脚軸６やリング
７の強度向上および加工コストの低減を図り得る。ここ
で、前記脚軸６とリング７との干渉および脚軸首部１２
の外径の制約緩和について、図７および図８に示す二つ
のタイプの等速自在継手に基づいて説明する。脚軸６の
外周面を凸球面状としているのに対して、図７ではリン
グ７’の内周面を凹球面状とし、図８ではリング７の内
周面を円筒面状としている。

【００２５】図７および図８において、Ｒは脚軸６’，
６の外周面に形成された凸球面の曲率半径、ｒはリング
７’，７の内周面における開口半径、ｈはリング７’，
７の軸方向幅寸法、ｄは脚軸６’，６の首部１２’，１
２の半径、δはリング７’，７の内周面と脚軸６’，６
とのクリアランス、αは脚軸６’，６とリング７’，７
との組み付け角度で、等速自在継手の作動角度よりも大
きく設定されている。図７の等速自在継手において、リ
ング７’の内周面と脚軸６’とが干渉しないための条件
（δ＞０）は、ｄ＜ｒcosα−（ｈ／２）sinαで表され
る。

【００２６】これに対して、図８に示す実施形態の等速
自在継手において、リング７の内周面と脚軸６とが干渉
しないための条件（δ＞０）は、ｄ＜Ｒcosα−（ｈ／
２）sinαで表される。ここで、Ｒは、Ｒ＝｛ｒ²＋（ｈ
／２）²｝^1/2によって与えられる。

【００２７】上式に基づいて、ｈ＝６、Ｒ＝１０、α＝
２５°で計算した結果、図７の等速自在継手では、脚軸
６’の首部１２’の外径が１４．７６ｍｍであったのに
対して、図８の実施形態の等速自在継手では、脚軸６の
首部１２の外径が１５．５９ｍｍとなり、脚軸６とリン
グ７との干渉を抑制することができ、脚軸首部１２の外
径の制約が緩和できることが確認されている。また、脚
軸中心の振れまわりについて考慮すれば、脚軸首部の外
径の制約はさらに緩和される。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、脚軸の外周面を凸球面
状とするのに対してリングの内周面を円筒面状とし、そ
の内周面にリングと脚軸との間の相対的な軸方向変位を
制限する突起を形成したことにより、この突起がリング
に対する脚軸の軸方向変位を拘束する。外側継手部材に
対してトリポード部材が作動角をとったとき、脚軸に対
するローラの傾動を、リングの内周面と脚軸の外周面と
の間の滑りによって実現し、脚軸に対するローラの軸方
向変位を、リングの外周面とローラとの間の滑りによっ
て実現することにより、耐久性の向上および誘起スラス
トの低減を図る。また、従来のようにリングの内周面を
凹球面状とすることなく、円筒面状とすることで、脚軸
とリングとの干渉を抑制することができ、脚軸首部の外
径の制約が緩和されることから、脚軸やリングの強度向
上および加工コストの低減を図り得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態で、トリポード型等速自在継
手の一部断面部分を含む横断面図である。

【図２】図１の要部拡大断面図である。

【図３】図１における脚軸およびローラ機構の軸線に垂
直な横断面図である。

【図４】図１におけるリングを示す斜視図である。

【図５】図１の等速自在継手の作動角をとった状態を示
す縦断面図である。

【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）はリングの内周面に形成し
た突起についての三例を示す部分断面図である。

【図７】内周面を凹球面状としたリングを脚軸に組み付
ける場合の設定条件を説明するための模式図である。

【図８】内周面を円筒面状としたリングを脚軸に組み付
ける場合の設定条件を説明するための模式図である。

【符号の説明】

１外側継手部材２トリポード部材４トラック溝５ローラ案内面６脚軸７リング８転動体（針状ころ）９ローラ１１突起

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉山達朗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】内周部に軸方向の三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三
本の脚軸を有するトリポード部材と、前記外側継手部材
のトラック溝に収容されたローラと、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凸球面状であって前記リングの内周
面を円筒面状とし、かつ、その内周面にリングと脚軸と
の間の相対的な軸方向変位を制限する突起を設けたこと
を特徴とする等速自在継手。
【請求項２】前記ローラとリングとの間に複数の転動
体が配置され、前記ローラが転動体を介して前記リング
に回転自在に支持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３】前記転動体が前記ローラ又はリングのい
ずれか一方に保持されていることを特徴とする請求項２
に記載の等速自在継手。
【請求項４】前記転動体が針状ころであることを特徴
とする請求項２又は３に記載の等速自在継手。