JP2007239953A - 自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】騒音を低減できて且つ回転抵抗トルクが小さくて、さらに車両用操舵装置に適用されたときにスムーズな操舵感を得ることができる自在継手を提供する。
【解決手段】本自在継手４は、複数の針状ころ２７を介して十字軸２２のトラニオン２４を回転自在に支持する有底円筒状の外輪カップ２８と、トラニオン２４の端面２４ａに設けられた凸部としてのボール３０と、外輪カップ２８の内底面２８ａに設けられた凹部としてのボール受け部３１とを有する。ボール３０とボール受け部３１とは、トラニオン２４の中心軸線２４ｃを中心とする環状の接触部３０ａ，３１ａで互いに押圧状態で接触している。接触部３０ａ，３１ａに働く押圧力の方向Ｆ１と、トラニオン２４の中心軸線２４ｃとのなす角度である接触角Ｄは、０度を越え４０度未満の範囲にある。がたつきの発生を防止しつつ、回転抵抗トルクを低減できる。
【選択図】図４

Description

この発明は、例えば自動車に用いられる自在継手に関する。

自在継手は、例えば十字軸の各トラニオンを、ヨークの対応する嵌合孔に嵌合された有底円筒状の外輪カップによって針状ころを介して支持している。これら針状ころおよび外輪カップが軸受をなしている。
従来、外輪カップの内底部に球面状の凸部を形成し、トラニオンの端面に円錐状の凹部を形成し、凸部と凹部とを摺接させた自在継手がある（例えば、特許文献１の図１参照。）。

また、従来、外輪カップの内底部に凹部が形成され、トラニオンの端面に円錐台形状の凸部が形成された自在継手がある（例えば、特許文献１の図２参照。）。
特開２０００−１７０７８６号公報

通例、回転抵抗トルクの上昇を抑えるために、トラニオンと外輪カップの内底面との間に隙間が設けられ、トラニオンの外周面と外輪カップとの間の径方向隙間が針状ころの直径よりも大きくされている。このため、トラニオンが軸方向や径方向にがたつき、騒音を発生する虞がある。
逆に、各部品の寸法のばらつきにより、トラニオンと外輪カップとの間に軸方向や径方向に締め代を生ずる場合には、トラニオンと外輪カップとが相対回転するときの回転抵抗トルクが大きくなるという問題がある。

また、特許文献１では、トラニオンの端面と外輪カップの内底面とを接触させるので、その間の環状の接触部に摩擦が生じる結果、上述の回転抵抗トルクがより一層大きくなる。
また、車両用操舵装置においては、スムーズな操舵感を得ることが要請されている。このためにも、回転抵抗トルクを小さくすることが求められている。

そこで、この発明の目的は、騒音を低減できて且つ回転抵抗トルクが小さくて、さらに車両用操舵装置に適用されたときにスムーズな操舵感を得ることができる自在継手を提供することである。

本願発明者は、各部品の寸法のばらつきの悪影響を抑制しつつ、がたつきの発生を抑制し、さらに回転抵抗トルクを低減するために、トラニオンの端面と外輪カップの内底面との上述の環状の接触部を備える構造において、環状の接触部での摩擦トルクと接触角との関係に着目した。すなわち、摩擦トルクは、接触部に生じる摩擦力と、環状の接触部の環の半径との積として求められる。上述の摩擦力は、環状の接触部において、これの周方向の所定位置に作用する押圧力の方向とトラニオンの中心軸線とのなす角度である接触角に反比例する傾向にある。その一方で、上述の環の半径は接触角に比例する傾向にあり、結局は、摩擦トルクは上述の接触角に比例する傾向にある。

そこで、接触角を所定範囲内に限定することにより、環状の接触部の半径を小さく抑制し、ひいては、回転抵抗トルクを、スムーズな操舵感を得ることができるような範囲内に小さく抑制している。
本発明の自在継手は、十字軸に設けられたトラニオンと、このトラニオンの外周面の周囲を取り囲んで環状に配置された複数の針状ころと、ヨークの嵌合孔に保持され、上記針状ころを介して上記トラニオンを回転自在に支持する有底円筒状の外輪カップと、上記トラニオンの端面および外輪カップの内底面の何れか一方に設けられた凸部、および他方に設けられ上記凸部を受ける凹部とを備え、上記凸部および凹部は、トラニオンの中心軸線を中心とする環状の接触部で互いに押圧状態で接触しており、上記接触部で凸部および凹部間に働く押圧力の方向と、トラニオンの中心軸線とのなす角度である接触角は、０度を越え４０度未満の範囲にあることを特徴とする。

本発明によれば、外輪カップが、環状の接触部を介して、トラニオンの軸方向および径方向に弾性的にトラニオンを付勢できるので、トラニオンの軸方向および径方向のがたをなくすことができ、ひいては、騒音を低減することができる。しかも、環状の接触部は、ベタ当たりしないことから、接触部に生じる摩擦トルクを小さくでき、ひいては回転抵抗トルクを小さく抑制することができる。また、がたつきの発生を防止できるので、トラニオンの外周面と外輪カップとの間の径方向隙間を針状ころの直径よりも大きくすることも可能であり、この点でも回転抵抗トルクを小さく抑制することができる。特に、上述の接触角が０度を越え４０度未満の範囲内にあることにより、接触部の環の半径を小さくできるので、回転抵抗トルクを、本自在継手が車両用操舵装置に適用された場合にスムーズな操舵感を得るための所定値以下に小さく抑制でき、しかも、がたつきの発生を防止することができる。

なお、接触角が４０度を越えて大きくなると、接触部の環の半径が大きくなる結果、接触部間の摩擦トルク、ひいては回転抵抗トルクが大きくなる。また、接触角が０度の場合には、接触部が１点で点接触するので、がたつきが発生する。
また、本発明において、上記凸部は、凸湾曲面を含み、上記凹部は、上記凸湾曲面の曲率半径よりも大きい曲率半径を有する凹湾曲面と、この凹湾曲面の底部に設けられ凸湾曲面の先端から逃げるように窪んだ逃げ部とを含み、上記接触部は、逃げ部の周縁を含む場合がある。この場合、環状の接触部を簡素な構造で実現できる。

また、本発明において、上記凸湾曲面および凹湾曲面は、それぞれ球面を含む場合がある。この場合、凸湾曲面および凹湾曲面を安価に形成できる。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態では、自在継手が車両用操舵装置に適用される場合に則して説明するが、本発明はこれに限らず、例えば、自在継手を、車両用操舵装置以外の各種の機械装置に適用することもできる。
図１は、本発明の一実施形態の自在継手を含む車両用操舵装置の模式図である。図１を参照して、車両用操舵装置１は、一端３ａがステアリングホイール等の操舵部材２に連結されたステアリングシャフト３と、一端５ａがステアリングシャフト３の他端３ｂに本実施の形態の自在継手４を介して連結された中間軸５と、中間軸５の他端５ｂに本実施の形態の自在継手６を介して連結されたピニオンシャフト７と、ピニオンシャフト７の端部近傍に設けられたピニオン７ａに噛み合うラック歯８ａを有して車幅方向（左右方向）に延びる操舵軸としてのラックバー８とを有している。

ピニオンシャフト７およびラックバー８により操舵機構としてのラックアンドピニオン機構Ａが構成されている。ラックバー８は、車体に固定されるハウジング９内に複数の軸受（図示せず）を介して直線往復動自在に支持されている。ラックバー８の両端部は、ハウジング９の両側へ突出し、各端部には、それぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する操向輪１１に連結されている。

操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン７ａおよびラック歯８ａによって、自動車の左右方向に沿ってのラックバー８の直線運動に変換される。これにより、操向輪１１が操舵される。
図２は、図１に示す車両用操舵装置の要部の側面図である。図２を参照して、自在継手４は、ステアリングシャフト３の他端３ｂに設けられたヨーク２０と、中間軸５の一端５ａに設けられたヨーク２１と、両ヨーク間を連結する十字軸２２とを備える。

同様に、自在継手６は、ピニオンシャフト７の端部に設けられたヨーク２０と、中間軸５の他端５ｂに設けられたヨーク２１と、両ヨーク２０，２１間を連結する十字軸２２とを備える。
各ヨーク２０，２１はＵ字状をなし、それぞれ一対のタブ２３を有している。一対のタブ２３は互いに平行である。なお、図２には、自在継手４のヨーク２０のタブ２３はひとつのみ図示され、自在継手６のヨーク２１のタブ２３もひとつのみが図示されている。

自在継手４，６は、全く同様の構成であるので、自在継手４に則して説明する。
図３は、自在継手４の一部断面図である。図３を参照して、十字軸２２は、十字形形状の中央部に配置される胴部２２ａと、この胴部２２ａから十字形形状をなして突出する４つの軸部としてのトラニオン２４とを有している。各トラニオン２４には、それぞれ軸受２６が取り付けられている。

各タブ２３には、十字軸２２の対応するトラニオン２４のための嵌合孔２５が形成されている。（図３では、簡略化のため、１つのタブ２３のみを示す。）この嵌合孔２５に嵌合され保持された軸受２６を介して十字軸２２の対応するトラニオン２４が回転自在に支持されている。
軸受２６は、トラニオン２４の周囲に環状に並べて配置された複数の針状ころ２７と、これらの針状ころ２７を保持するとともに嵌合孔２５に嵌合され固定された有底円筒形状の外輪カップ２８とを含んでいる。外輪カップ２８は、例えば金属の薄板をプレス加工されてなる一端密閉型のシェル形外輪である。

図４は、図３に示す自在継手の要部の断面図である。図３と図４を参照して、トラニオン２４の端面２４ａには、ボール保持孔２９が形成されている。このボール保持孔２９は、トラニオン２４と同心の円孔からなり、ボール３０を圧入状態で保持している。
ボール３０は、トラニオン２４の径方向についての締め代を有してボール保持孔２９に保持され、トラニオン２４に対してトラニオン２４の軸方向Ａ１および径方向Ｒ１への移動が規制されている。また、トラニオン２４の軸方向Ａ１について、ボール３０の一部は、ボール保持孔２９から外輪カップ２８の内底面２８ａのある側へ突出し、トラニオン２４の端面２４ａに設けられた凸部として機能する。ボール３０の突出した上記一部の表面３０ｂは、曲率半径Ｒａの凸湾曲面としての球面に形成されている。また、ボール保持孔２９の奥部には、当該ボール保持孔２９としての円孔を加工するときに設けられたセンタ孔が連なっている。

また、ボール保持孔２９に保持されたボール３０を弾性的に受けるためのボール受け部３１が、外輪カップ２８の内底面２８ａに形成されている。外輪カップ２８の中心軸線Ｃ１（トラニオン２４の中心軸線２４ｃと一致する。）の延びる方向について、外輪カップ２８は、ボール３０を弾力的に付勢するように軸方向の締め代を付与された状態で、嵌合孔２５に圧入されて保持されている。これにより、外輪カップ２８は、ボール３０を介して、トラニオン２４を軸方向および径方向に弾力的に押圧している。

本実施形態では、ボール保持孔２９に保持されたボール３０が、ボール受け部３１により弾性的に受けとめられた状態において、トラニオン２４と外輪カップ２８とは同心に配置されている。このときのトラニオン２４の外周面２４ｂと外輪カップ２８の内周面との間の径方向隙間は、針状ころ２７の直径よりも大きくされている。
ボール受け部３１は、外輪カップ２８の内底面２８ａに設けられた凹部であって、上記凸部としてのボール３０を受ける凹部として機能する。ボール受け部３１は、外輪カップ２８の中心軸線Ｃ１を中心とする球面状の凹湾曲面３２と、この凹湾曲面３２の底部に設けられた逃げ部３３とを含んでいる。

凹湾曲面３２は、ボール３０の曲率半径Ｒａよりも大きい曲率半径Ｒｂを有する凹湾曲面、例えば球面からなる。この球面の中心は、外輪カップ２８の中心軸線Ｃ１上に配置されている。
逃げ部３３は、窪み状の丸孔であり、外輪カップ２８の軸方向からみたときに外輪カップ２８の中心軸線Ｃ１を中心とした円形をなしている。逃げ部３３は、ボール３０の突出した先端３０ｃから逃げるように窪んでいて、ボール３０の表面３０ｂとの接触を回避されている。

凸部としてのボール３０および凹部としてのボール受け部３１は、トラニオン２４の中心軸線２４ｃを中心とする環状の接触部３０ａ，３１ａで互いに押圧状態で接触している。ボール３０の接触部３０ａは、トラニオン２４の中心軸線２４ｃを中心とした環状をなしている。ボール受け部３１の接触部３１ａは、外輪カップ２８の中心軸線Ｃ１を中心とした環状をなしている。接触部３１ａは、凹湾曲面３２の内周縁部であり且つ逃げ部３３の周縁を有し、ボール３０の接触部３０ａに線接触している。

上記接触部３０ａ，３１ａで凸部としてのボール３０および凹部としてのボール受け部３１間に働く押圧力の方向Ｆ１と、トラニオン２４の中心軸線２４ｃとのなす角度である接触角Ｄは、０度を越え４０度未満の範囲にある。
本実施形態の自在継手４において、例えばトラニオン２４から外輪カップ２８へ伝達トルクが伝わる場合を考える。この場合、伝達トルクが小さいときには、トラニオン２４からボール３０およびボール受け部３１を介して外輪カップ２８にトルクが伝達される一方、伝達トルクが大きいときは、トラニオン２４から針状ころ２７を介しても外輪カップ２８にトルクが伝達される。

本実施形態の自在継手４は、十字軸２２に設けられたトラニオン２４と、このトラニオン２４の外周面の周囲を取り囲んで環状に配置された複数の針状ころ２７と、ヨーク２０，２１の嵌合孔２５に保持され、上記針状ころ２７を介して上記トラニオン２４を回転自在に支持する有底円筒状の外輪カップ２８と、上記トラニオン２４の端面２４ａおよび外輪カップ２８の内底面２８ａの何れか一方としてのトラニオン２４の端面２４ａに設けられた凸部としてのボール３０と、および他方としての外輪カップ２８の内底面２８ａに設けられ上記凸部を受ける凹部としてのボール受け部３１とを備えている。上記凸部および凹部は、トラニオン２４の中心軸線２４ｃを中心とする環状の接触部３０ａ，３１ａで互いに押圧状態で接触している。上記接触部３０ａ，３１ａで凸部および凹部間に働く押圧力の方向Ｆ１と、トラニオン２４の中心軸線２４ｃとのなす角度である接触角Ｄは、０度を越え４０度未満の範囲にあることを特徴としている。

これにより、外輪カップ２８が、環状の接触部３０ａ，３１ａを介して、トラニオン２４の軸方向および径方向に弾性的にトラニオン２４を付勢できるので、トラニオン２４の軸方向および径方向のがたをなくすことができ、ひいては、騒音を低減することができる。しかも、環状の接触部３０ａ，３１ａは、ベタ当たりしないことから、接触部３０ａ，３１ａに生じる摩擦トルクを小さくでき、ひいては回転抵抗トルクを小さく抑制することができる。また、がたつきの発生を防止できるため、トラニオン２４の外周面２４ｂと外輪カップ２８の内周面との間の径方向隙間を針状ころ２７の直径よりも大きくすることも可能であり、この点でも回転抵抗トルクを小さく抑制することができる。

なお、本実施形態では、トラニオン２４の外周面２４ｂと外輪カップ２８の内周面との間の径方向隙間が針状ころ２７の直径よりも大きくされていたが、そのように構成されていない場合も考えられる。
また、接触部３０ａ，３１ａが、互いに環状に線接触する場合には、回転抵抗トルクの上昇を抑制するのに好ましい。

特に、上述の接触角Ｄが０度を越えて４０度未満の範囲内にあることにより、接触部３０ａ，３１ａの環の直径（２・Ｒ）を小さくできるので、回転抵抗トルクを、本自在継手４が車両用操舵装置１に適用された場合にスムーズな操舵感を得るための所定値以下に小さく抑制でき、しかも、がたつきの発生を防止することができる。
また、上述の接触角Ｄが１０度〜３０度の範囲内にある場合には、接触部３０ａ，３１ａの環の直径（２・Ｒ）をより小さくできるので、回転抵抗トルクを、本自在継手４が車両用操舵装置１に適用された場合にスムーズな操舵感を得るための所定値以下に確実に小さく抑制でき、しかも、環状の接触部３０ａ，３１ａを、ひいては逃げ部３３を過度に小さくせずに済むので、実用的に実現することができる。

また、より好ましくは接触角Ｄが１０〜２０度の範囲内にあることにより、さらにより好ましくは１０〜１２度の範囲内にあることにより、回転抵抗トルクを確実に小さくすることができる。
なお、接触角Ｄが４０度以上に大きくなると、接触部３０ａ，３１ａの環の半径が大きくなる結果、接触部３０ａ，３１ａ間の摩擦トルク、ひいては回転抵抗トルクが大きくなる。その結果、自在継手４が車両用操舵装置１に適用されたときに、操舵感の劣化、すなわち、スムーズな操舵感を実現できない虞がある。また、接触角Ｄが０度の場合には、接触部３０ａ，３１ａが１箇所で点接触するので、がたつきが発生する。また、接触角Ｄが１０度未満になると、環状の接触部３０ａ，３１ａの半径が小さくなり過ぎるので、自在継手４を安価に製造できない。

また、本実施形態では、凸部としてのボール３０は、凸湾曲面を含む。また、上記凹部としてのボール受け部３１は、凸湾曲面の曲率半径Ｒａよりも大きい曲率半径Ｒｂを有する凹湾曲面３２と、この凹湾曲面３２の底部に設けられた逃げ部３３とを含む。接触部３１ａは、逃げ部３２の周縁を含むようにしている。この場合、環状の接触部３１ａを簡素な構造で実現できる。

また、本実施形態では、凸湾曲面としてのボール３０および凹湾曲面３２は、それぞれ球面を含むようにしている。この場合、上述の凸湾曲面および凹湾曲面を安価に形成できる。
図５は、接触角Ｄと自在継手４の回転抵抗トルクＴとの関係を示すグラフであり、横軸に接触角Ｄ［度］を、縦軸に回転抵抗トルクＴ［Ｎ・ｍ］を示す。図５のグラフは、後述する式１，式２，式３を用いて、接触角Ｄ［度］の任意の値に対する回転抵抗トルクＴの値を求め、接触角Ｄ［度］の値を変化させたときの回転抵抗トルクＴの値の変化をプロットしたものである。また、図５には、回転抵抗トルクＴの許容最大値Ｔｍａｘを仮に０．１１７［Ｎ・ｍ］とし破線で示した。回転抵抗トルクＴが、許容最大値Ｔｍａｘを越えて大きくなると、スムーズな操舵感を得ることができないおそれがある。

以下の式１，式２，式３を用いて、接触角Ｄが４０度であるときの回転抵抗トルクＴを求める場合について、具体的に説明する。
式１：Ｆ＝μ・Ｆａ・ｃｏｓ（Ｄ）；
式２：Ｒ＝Ｒｂ・ｓｉｎ（Ｄ）；
式３：Ｔ＝２・Ｆ・Ｒ／１０００；
ここで、式１において、符号Ｆは、接触部３０ａ，３１ａに作用する摩擦荷重［Ｎ］である。符号μは、接触部３０ａ，３１ａ間の摩擦係数である。符号Ｆａは、外輪カップ２８がボール３０をトラニオン２４の軸方向に付勢する付勢力Ｆａ［Ｎ］である。符号Ｄは、接触角［度］である。具体的には、摩擦係数μは、外輪カップ２８とボール３０との金属接触であるので、０．１５である。付勢力Ｆａは、自在継手４の製造時に所定範囲内に設定され、ここでは、その最大値は５００［Ｎ］とした。

また、式２において、符号Ｒは、接触部３０ａの半径［ｍｍ］である。符号Ｒｂは、ボール３０の半径［ｍｍ］であり、具体的な値は、１．５８７５［ｍｍ］である。この値は、車両用操舵装置の中間軸用の自在継手４に実用的に利用可能なボール３０の最小の半径である。
また、式３において、符号Ｔは、回転抵抗トルク［Ｎ・ｍ］である。符号Ｆは、上述の式１で求めた摩擦荷重［Ｎ］であり、符号Ｒは、式２で求めた接触部３０ａの半径Ｒ［ｍｍ］である。

式１に、上述のμ＝０．１５、Ｆａ＝５００［Ｎ］、Ｄ＝４０度の各値を代入すると、摩擦荷重Ｆ＝５７．５［Ｎ］が得られる。
式２に、上述のＲｂ＝１．５８７５［ｍｍ］、Ｄ＝４０度の各値を代入すると、半径Ｒ＝１．０２０［ｍｍ］が得られる。
式３に、式１で求めた摩擦荷重Ｆ＝５７．５［Ｎ］、式２で求めた半径Ｒ＝１．０２０［ｍｍ］の値を代入すると、回転抵抗トルクＴ＝０．１１７［Ｎ・ｍ］が得られる。

同様に、接触角Ｄ＝３９［度］に対する回転抵抗トルクＴ［Ｎ・ｍ］を求めると、回転抵抗トルクＴ＝０．１１６［Ｎ・ｍ］が得られる。
このように、実用的な構成においてスムーズな操舵感を得ることができる回転抵抗トルクＴの仮許容最大値Ｔｍａｘ＝０．１１７［Ｎ・ｍ］を、加工時の寸法公差を考慮したときでも確実に越えないようにするには、接触角Ｄ［度］を４０度未満の範囲にする必要があることがわかる。換言すれば、接触角Ｄが４０度未満の範囲内である場合には、回転抵抗トルクＴがその仮許容最大値である０．１１７［Ｎ・ｍ］を越えることはなくて、スムーズな操舵感を得ることができることがわかる。

図６は、接触角Ｄ［度］と、接触部３０ａ，３１ａの半径Ｒ［ｍｍ］との関係を示すグラフであり、横軸に接触角Ｄ［度］を、縦軸に上述の半径Ｒ［ｍｍ］を示す。図６のグラフは、式２に接触角Ｄの任意の値を代入することにより、この値に対応する半径Ｒの値を求め、得られた半径Ｒの値と接触角Ｄの値とをプロットしたものである。図６のグラフから、接触角Ｄが大きくなると、半径Ｒも大きくなることがわかる。

具体的には、上述の式２に、Ｒｂ＝１．５８７５［ｍｍ］と、実用的に形成可能な逃げ部３３の最小半径であるＲ＝０．２５［ｍｍ］とを代入し、接触角Ｄの値を逆算すると、接触角Ｄ＝９．１［度］が得られる。このＤ＝９．１［度］の値に寸法公差を考慮すると、接触角Ｄが１０度以上であれば、逃げ部３３を容易に製造することができる。
また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。

例えば、図７は、本発明の変形例としての自在継手４の要部の模式図である。図７を参照して、外輪カップ２８の内底面２８ａに凸部３５を設け、トラニオン２４の端面２４ａに凹部３６を設けてもよい。凸部３５と凹部３６との接触角Ｄは、０度を越え４０度未満の範囲内の値である。この構成でも、図３および図４に示された実施形態で説明した効果を得ることができる。

要は、本実施形態の自在継手４は、上述のトラニオン２４と、上述の複数の針状ころ２７と、上述の外輪カップ２８と、上記トラニオン２４の端面２４ａおよび外輪カップ２８の内底面２８ａの何れか一方に設けられた凸部（例えば、図４ではボール３０、図７では凸部３５）、および他方に設けられ上記凸部を受ける凹部（例えば図４ではボール受け部３１、図７では凹部３６）とを備え、上記凸部および凹部は、トラニオン２４の中心軸線を中心とする環状の接触部３０ａ，３１ａで互いに押圧状態で接触しており、上記接触部３０ａ，３１ａで凸部および凹部間に働く押圧力の方向Ｆ１と、トラニオン２４の中心軸線とのなす角度である接触角Ｄは、０度を越え４０度未満の範囲にあればよい。

また、上述の実施形態では、凸部と凹部とは線接触するものとして説明したが、凸部と凹部との接触部が、径方向に所定幅を有する帯状の環状をなしていてもよい。この場合、環状の帯の幅の中心位置に作用する押圧力について、上述の接触角Ｄが、上述の範囲内にあればよい。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

本発明の一実施形態の自在継手を含む車両用操舵装置の模式図である。 図１に示す車両用操舵装置の要部の側面図である。 図２に示す自在継手の一部断面図である。 図３に示す自在継手の要部の断面図である。 図４に示す自在継手における接触角Ｄと、回転抵抗トルクＴとの関係を示すグラフであり、横軸に接触角Ｄ［度］を、縦軸に回転抵抗トルクＴ［Ｎ・ｍ］を示す。 図４に示す自在継手における接触角Ｄと、接触部の半径Ｒとの関係を示すグラフであり、横軸に接触角Ｄ［度］を、縦軸に半径Ｒ［ｍｍ］を示す。 本発明の変形例の自在継手の要部の模式図である。

符号の説明

４，６…自在継手、２０，２１…ヨーク、２２…十字軸、２４…トラニオン、２４ａ…（トラニオンの）端面、２４ｂ…（トラニオンの）外周面、２４ｃ…（トラニオンの）中心軸線、２５…嵌合孔、２７…針状ころ、２８…外輪カップ、２８ａ…（外輪カップの）内底面、３０…ボール（凸部）、３０ａ…接触部、３０ｂ…（ボールの）表面（凸湾曲面、球面）、３０ｃ…先端、３１…ボール受け部（凹部）、３１ａ…接触部（逃げ部の周縁）、３２…凹湾曲面（球面）、３３…逃げ部（凹湾曲面の底部）、Ｄ…接触角、Ｆ１…押圧力の方向、Ｒａ…凸湾曲面の曲率半径

Claims (3)

1. 十字軸に設けられたトラニオンと、
   このトラニオンの外周面の周囲を取り囲んで環状に配置された複数の針状ころと、
   ヨークの嵌合孔に保持され、上記針状ころを介して上記トラニオンを回転自在に支持する有底円筒状の外輪カップと、
   上記トラニオンの端面および外輪カップの内底面の何れか一方に設けられた凸部、および他方に設けられ上記凸部を受ける凹部とを備え、
   上記凸部および凹部は、トラニオンの中心軸線を中心とする環状の接触部で互いに押圧状態で接触しており、
   上記接触部で凸部および凹部間に働く押圧力の方向と、トラニオンの中心軸線とのなす角度である接触角は、０度を越え４０度未満の範囲にあることを特徴とする自在継手。
2. 請求項１に記載の自在継手において、
   上記凸部は、凸湾曲面を含み、
   上記凹部は、上記凸湾曲面の曲率半径よりも大きい曲率半径を有する凹湾曲面と、この凹湾曲面の底部に設けられ凸湾曲面の先端から逃げるように窪んだ逃げ部とを含み、上記接触部は、逃げ部の周縁を含むことを特徴とする自在継手。
3. 請求項２に記載の自在継手において、
   上記凸湾曲面および凹湾曲面は、それぞれ球面を含むことを特徴とする自在継手。
   

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