JP2000291676A

JP2000291676A - トリポード型等速自在継手

Info

Publication number: JP2000291676A
Application number: JP11100560A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Kadota; 哲郎門田; Kenta Yamazaki; 健太山崎
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1999-04-07
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】トリポード型等速自在継手における誘起スラ
ストを一層軽減し、より振動の少ないものにする。【解決手段】脚軸22に取り付ける球面状ローラを、内
側ローラ42と、外側ローラ46と、両ローラ間に介在する
中間ローラ44とで構成し、内側ローラ42と中間ローラ44
および中間ローラ44と外側ローラ46をそれぞれ面接触さ
せる。これにより面圧が低下し、特に継手が作動角をと
った状態でトルクを伝達する際のスライド抵抗が減少
し、誘起スラストが低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車や各種産業
機械において動力伝達用に用いられる等速自在継手、よ
り詳しくは、トリポード型の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
（Ａ）に示すように、駆動側と従動側の二軸のうちの一
方の軸と結合される外輪（１）と、他方の軸と結合され
るトリポード部材（３）とで構成される。外輪（１）は
内周の三等分位置に軸方向のトラック溝（２）を備え、
トリポード部材（３）は円周方向の三等分位置に半径方
向に突出した脚軸（４）を備えている。そして、トリポ
ード部材（３）の脚軸（４）に針状ころ（７）を介して
球面ローラ（５）を回転自在に取り付けるとともに、こ
のローラ（５）を外輪（１）のトラック溝（２）内に収
容させることにより、外輪（１）とトリポード部材
（３）との間でトルクの伝達を行なうようにしたもの
で、駆動軸と従動軸とが角度をなしていても両者の等速
性を維持し、かつ、軸方向の相対変位（プランジング）
を許容することができる。

【０００３】図７に示すように、トリポード部材（３）
の脚軸（４）に取り付ける球面ローラを、内側ローラ
（８）と外側ローラ（９）との組合せで構成したトリポ
ード型等速自在継手も知られている（特公平３−１５２
９号公報、特開平９−１４２８０号公報）。内側ローラ
（８）は球面状の外周面を有し、その外周に配置された
外側ローラ（９）は、円筒形の内周面にて内側ローラ
（８）の球面状外周面と線接触している。外側ローラ
（９）の外周面は球面状で、外輪（１）のトラック溝
（２）の円周方向で向かい合った側壁に形成されたロー
ラ案内面（６）に案内される。そして、内側ローラ
（８）の球面状外周面と外側ローラ（９）の円筒形内周
面とが線接触しているため、内側ローラ（８）と外側ロ
ーラ（９）とは、相対回転、軸方向の相対移動、およ
び、首振り運動が可能な関係にある。したがって、継手
が作動角をとった状態でトルクを伝達するときでも、外
側ローラ（９）の姿勢が外輪（１）の軸線と平行に保た
れ、外側ローラ（９）が円滑に転動することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図６（Ａ）の従来構造
では、外輪（１）とトリポード部材（２）とが作動角を
とった状態でトルクを伝達する場合を考えると、図６
（Ｂ）に示すように、各球面ローラ（５）と円筒形トラ
ック溝（２）のローラ案内面（６）とが互いに斜交する
関係となり、球面ローラ（５）に正しい転がり運動をさ
せることはできない。すなわち、球面ローラ（５）は図
６（Ａ）の矢印（イ）で示す方向に転がり移動しようと
するのに対し、トラック溝（２）は円筒形であって、外
輪（１）の軸線に平行であるため、球面ローラ（５）は
ローラ案内面（６）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（６）と球面ローラ（５）
相互間において、滑りが生じて発熱し、さらにこの滑り
が軸方向の力（スラスト）を誘起し、振動発生の原因と
なる。

【０００５】誘起スラスト発生のメカニズムを図６
（Ｃ）〜（Ｅ）によって説明すると次のとおりである。
ここで、図６（Ｃ）は外輪（１）とトリポード部材
（３）が作動角をとった状態でトルクを伝達する場合の
各部材の位置関係を図解したものであり、図６（Ｄ）は
それをさらに模式化して表わしたものである。また、図
６（Ｅ）は、横軸に継手の位相角をとり、縦軸に誘起ス
ラストをとったグラフであり、各脚軸（４）における誘
起スラストを合成した誘起スラストを示している。

【０００６】図６（Ｃ）の状態から継手が回転すると、
トリポード部材（３）の脚軸（４）に取り付けられた球
面ローラ（５）が外輪（１）のローラ案内面（６）に拘
束されながら外輪軸方向に往復運動を繰り返す。このと
き、３個の球面ローラ（５）はそれぞれ、図６（Ｄ）に
示すように、点Ｐから点Ｐ’、点Ｑから点Ｑ’、点Ｒか
ら点Ｒ’へと摺動し、次いでその反対方向へと方向を変
え、継手の１回転でローラ案内面（６）上を１往復す
る。このような運動をする球面ローラ（５）とローラ案
内面（６）間で、動力伝達継手として当然のことながら
作用している接触力により、軸方向にスラストを誘起す
る。

【０００７】継手回転時にそれぞれの球面ローラ（５）
によって発生するスラストの方向および大きさは回転位
相によって変動し、図６（Ｃ）に示すように、２個の球
面ローラ（５）は外輪（１）の左方向に、他の１個の球
面ローラ（５）は右方向にそれぞれ引張り、圧縮のスラ
ストを誘起させる。このように３個の球面ローラ（５）
によって発生するスラストの総和は図６（Ｅ）に示すよ
うに継手１回転の間に３回の周期をもって正逆変動し、
その変動の振幅が大きいことにより、自動車の種々の振
動問題を発生させている。

【０００８】図７に示される従来構造は、脚軸（４）に
取り付ける球面ローラを内側ローラ（８）と外側ローラ
（９）の組合せで構成したことにより、単一の球面ロー
ラ（５）を用いたものと比較して、外輪（１）とトリポ
ード部材（３）とが作動角をとった状態でトルクを伝達
する際の誘起スラストが低減するという利点がある。本
発明は、かかる誘起スラストを一層低減させ、より振動
の少ないトリポード型の等速自在継手を提供することを
目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】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
成した外輪と、円周方向三等分位置に半径方向に突出し
た脚軸を有するトリポード部材と、各脚軸に回転可能に
取り付けられ外輪のトラック溝内に収容されたローラと
を備え、上記ローラを内側ローラと外側ローラとで構成
し、内側ローラの外周面を球面状に形成し、外側ローラ
の内周面を円筒面に形成し、かつ、外側ローラがその外
周面にて外輪の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、上記両ローラ
間に、内側ローラの外周面に対応する凹球面状の内周面
と円筒形の外周面を有する中間ローラを介在させたこと
を特徴とするトリポード型等速自在継手である。

【００１０】従来の二段ローラタイプの継手（図７）で
は、内・外側ローラが線接触しているため、面圧が高
く、特に広角度時にはこれが顕著に現われるのに対し、
上記形状の中間ローラを介在させて三段ローラ構造とす
ることにより、内側ローラと中間ローラ間、および、中
間ローラと外側ローラ間の接触部の面圧が低下するた
め、各ローラの滑らかな挙動が保証される。したがっ
て、滑り抵抗が減少し、誘起スラストのさらなる低減が
可能となる。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１のトリポード
型等速自在継手において、内側ローラが脚軸の軸線上に
曲率中心をもつ球体であることを特徴とする。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１のトリポード
型等速自在継手において、内側ローラが脚軸の軸線上か
ら半径方向に離れた位置に曲率中心をもつ偏平化した回
転楕円体形状であることを特徴とする。

【００１３】請求項４の発明は、請求項１乃至３のいず
れかのトリポード型等速自在継手において、外側ローラ
の外周面と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。

【００１４】請求項５の発明は、請求項１乃至４のいず
れかのトリポード型等速自在継手において、外側ローラ
の脚軸先端側の端面と外輪とが非接触であることを特徴
とする。

【００１５】請求項６の発明は、請求項１乃至５のいず
れかのトリポード型等速自在継手にいて、内側ローラが
脚軸の軸線方向の移動を拘束されていることを特徴とす
る。

【００１６】請求項７の発明は、請求項６のトリポード
型等速自在継手において、脚軸の外周に装着したワッシ
ャによって内側ローラの脚軸軸線方向の移動を拘束した
ことを特徴とする。

【００１７】請求項８の発明は、請求項１乃至７のいず
れかのトリポード型等速自在継手において、中間ローラ
の外周面および外側ローラの内周面の少なくとも一方に
油溝を設けたことを特徴とする。

【００１８】請求項９の発明は、請求項１乃至７のいず
れかのトリポード型等速自在継手において、中間ローラ
の外周面および外側ローラの内周面の少なくとも一方に
潤滑被膜を設けたことを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って説明する。なお、トリポード型等速自在継手と
しての基本的構成に関する限り、本発明も図７の従来の
ものも変わるところはない。

【００２０】まず、図１に示す実施の形態を説明する
と、トリポード型等速自在継手は、連結すべき駆動側お
よび従動側の二軸のうちの一方の軸と結合する外輪（1
0）と、他方の軸と結合するトリポード部材（20）とを
主要な構成要素としている。

【００２１】外輪（10）は一端が開口し他端が閉塞した
略円筒カップ状を呈しており、内周の三等分位置に軸方
向に延びるトラック溝（12）を備えている。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。

【００２２】トリポード部材（20）は、連結すべき二軸
のうちの他方の軸と結合するためのセレーション孔また
はスプライン孔（28）を有し、円周方向の三等分位置に
半径方向に突出した脚軸（22）を備えている。各脚軸
（22）はローラアセンブリ（40）を担持しており、この
ローラアセンブリ（40）が外輪（10）のトラック溝（1
2）内に収容される。

【００２３】ローラアセンブリ（40）まわりの構成につ
いて詳細に説明すると、トリポード部材（20）の脚軸
（22）の円筒形外周面（24）に複数の針状ころ（32）を
配列し、その針状ころ列の外周に、内側ローラ（42）と
中間ローラ（44）と外側ローラ（46）とからなるローラ
アセンブリ（40）を外嵌してある。針状ころ（32）およ
び内側ローラ（42）の抜け出しと軸方向移動を防止する
ため、針状ころ（32）および内側ローラ（42）の両端側
にワッシャ（34，36）を配置し、脚軸（22）の先端部に
形成した環状溝（26）に止め輪（38）を装着してある。

【００２４】内側ローラ（42）の内周面は円筒形であっ
て針状ころ（32）の外側軌道面となる。脚軸（22）の円
筒形外周面（24）が針状ころ（32）の内側軌道面とな
る。つまり、針状ころ（32）は脚軸（22）の円筒形外周
面（24）と内側ローラ（42）の円筒形内周面との間に転
動可能に介在している。内側ローラ（42）の外周面は、
ここでは、内側ローラ（42）の外周面の母線が脚軸（2
2）の軸線上に曲率中心（O₁）をもった半径R₁の凸円弧
である場合を例示してある（図２（Ｂ）参照）。この場
合には内側ローラ（42）は球体（厳密には脚軸方向の両
端部をカットした部分球体）であるが、この他、脚軸
（22）の軸線上から半径方向に離れた位置に曲率中心を
もつ偏平化した回転楕円体形状とすることもできる。

【００２５】中間ローラ（44）は、内側ローラ（42）の
球面状外周面に対応した形状の凹球面状内周面を有し、
内側ローラ（42）と球面接触あるいは線接触している。
図２（Ｂ）に示すように、中間ローラ（42）にアンダー
カット（43）を設けることによって、角度をとった際の
ワッシャ（34）とトリポード部材（20）のボス部との干
渉を回避し、また、球面接触する内側ローラ（42）と中
間ローラ（44）との組込みを可能にすることができる。
アンダーカット（43）は中間ローラ（44）の内周面に全
周にわたって形成し、アンダーカット部の最小内径を内
側ローラ（42）の最大径より僅かに小さくする。なお、
図２（Ｂ）では内側ローラ（42）の外周面と中間ローラ
（44）の内周面とを同じ曲率半径（R₁）であるように表
示してあるが、実際には両者の滑らかな滑動を可能にす
る目的で公差が定められる。中間ローラ（44）の外周面
は円筒形である。

【００２６】外側ローラ（46）の内周面は円筒形で、中
間ローラ（44）の円筒形外周面と嵌合している。中間ロ
ーラ（44）と外側ローラ（46）とは、相対回転自在で、
かつ、軸方向変位が可能である。外側ローラ（46）はそ
の外周面にて外輪（10）のローラ案内面（14）と接して
いる。外側ローラ（46）の外周面は球面状の凸曲面であ
って、ここでは、その母線が脚軸（22）の軸線から半径
方向に離れた位置に曲率中心（O₂）をもった半径R₂の凸
円弧である場合を例示してある（図２（Ｂ）参照）。

【００２７】外側ローラ（46）は、外輪（10）の軸方向
に移動する際、その外周面にて外輪（10）のローラ案内
面（14）によって案内される。ローラ案内面（14）の断
面形状は、外側ローラ（46）の外周面に対応した凹円弧
とするほか、外側ローラ（46）の外周面とアンギュラ・
コンタクトさせることもできる。そのようなアンギュラ
・コンタクト構造を実現するためのローラ案内面（14）
の断面形状としては、たとえば図２（Ａ）に示すような
ゴシックアーチ形状またはＶ字形状などを採用すること
ができる。外側ローラ（46）の外周面の母線が図示する
ように脚軸（22）の軸線から半径方向に離れた位置に曲
率中心（O₂）をもった円弧である場合、ローラ案内面
（14）の断面形状が外側ローラ（46）の外周面に対応し
た凹円弧であっても、外側ローラ（46）はその姿勢を保
ったままで外輪（10）の軸方向に移動する。また、アン
ギュラ・コンタクト構造を採用した場合には、外側ロー
ラの姿勢が一層安定する。したがって、外側ローラ（4
6）の傾きや振れを規制して姿勢を安定させるためにロ
ーラ案内面（14）の上縁および／または下縁に沿って設
けていた鍔を省略することが可能であり、図１はそのよ
うな構成を示している。

【００２８】次に、図３に示す実施の形態は、球面接触
する内側ローラ（42）と中間ローラ（44）との組込みを
可能にするため、上述のアンダーカット（43）に加えて
入れ溝（45）を設けたものである。図３（Ａ）に示すよ
うに、入れ溝（45）は中間ローラ（44）の内周面の直径
方向で向かい合った位置に一対形成し、軸心を直交させ
た状態の内側ローラ（42）を受け入れられる幅寸法とす
る。そして、図３（Ｂ）に示すように、入れ溝（45）は
中間ローラ（44）の一端面から球面状内周面の最大内径
部まで延在させる。図３（Ａ）（Ｂ）は中間リング（4
4）の入れ溝（45）に内側リング（42）を挿入した状態
を示しており、この状態から図３（Ｃ）に示すように内
側リング（42）を回転させると、内側リング（42）と中
間リング（44）とが球面接触した状態に互いに組み付け
られる。

【００２９】上述の構成のトリポード型等速自在継手に
おいては、継手が作動角をとった状態でトルクを伝達す
るとき、脚軸（22）とローラ案内面（14）との角度変位
は互いに球面接触している内側ローラ（42）と中間ロー
ラ（44）との間の角度変位によって許容され、また、相
対位置の変化は中間ローラ（44）と外側ローラ（46）と
の間の軸方向変位によって許容される。そして、内側ロ
ーラ（42）と中間ローラ（44）、および、中間ローラ
（44）と外側ローラ（46）が、それぞれ面接触している
ため、内側ローラと外側ローラとが線接触していた従来
のものに比べて面圧が低下する。加えて、線接触の場合
に比べて接触面間にグリースが介入しやすくなり、しか
も、油膜が保持されやすいので、滑り抵抗が減少する。
その結果、継手が作動角をとった状態でトルクを伝達す
るとき、ローラアセンブリ（40）が外輪（10）の軸方向
に移動する際のスライド抵抗が減少し、延いてはこのス
ライド抵抗に起因する誘起スラストも低減する。

【００３０】中間ローラ（44）の外周面もしくは外側ロ
ーラ（46）の内周面または双方に油溝を設けてもよい。
油溝の具体的な形態は、たとえば、円周溝、螺旋溝、デ
ィンプルなどが挙げられる。油溝が両ローラの接触面間
にグリースを引き込み、かつ、グリースを保持して随時
補給する働きをし、良好な潤滑状態を保って滑り抵抗の
減少に寄与する。同様の目的で、中間ローラ（44）の外
周面もしくは外側ローラの内周面（46）または双方に潤
滑被膜を設けることもできる。被膜は潤滑材の塗布、コ
ーティングその他の表面処理といった種々の形態を取り
得る。

【００３１】また、図示した実施の形態では、外側ロー
ラ（46）の幅寸法はその球面中心に対し非対称である。
すなわち、図２（Ｂ）に示すように、球面中心（Ｈ）を
境にして、継手内径側の幅（L₁）よりも外径側の幅
（L₂）が長い。上述のように外輪（10）に鍔が存在しな
い場合には、外側ローラ（46）の脚軸先端部分を幅方向
に拡張しても、外輪（10）と外側ローラ（46）端面とが
接触することはない。外側ローラ（46）の脚軸先端側を
幅方向に拡張することにより、外側ローラ（46）がトラ
ック案内面（14）に沿って外輪（10）の軸方向にスライ
ド移動するとき、外側ローラ（46）が内側ローラ（42）
に追随して揺動変位しようとする際の外側ローラ（46）
の傾きが抑制されるので、誘起スラストの低減がより一
層効果的に達成される。

【００３２】

【発明の効果】本発明の効果を検証するため、図７の従
来の継手と本発明の継手とについて、異なる作動角の下
での誘起スラスト三次成分を測定した。試験条件は、ト
ルクＴ＝２９４Ｎｍ、回転数Ｎ＝１５０ｒｐｍ、作動角
＝６°、８°、１０°、１２．５°であった。

【００３３】図４は、従来の継手について誘起スラスト
一次成分と三次成分の測定値をプロットしたものであ
る。同様に、図５は本発明の継手について誘起スラスト
一次成分と三次成分の測定値をプロットしたものであ
る。図４と図５を対比すれば明らかなように、従来の継
手は一次成分が三次成分と同程度の値を示すのに対し、
本発明の継手では一次成分が著しく低く、広角度１２．
５ｄｅｇ) 以下においては三次成分も減少している。こ
れは、誘起スラスト低減という本発明の効果を裏付ける
ものである。図７の従来の継手では、内・外側ローラの
接触が線接触であるため、面圧が高く、特に広角度時に
はこれが顕著に現われるのに対し、本発明によれば、中
間ローラを介在させたことによって各部の面圧が低下
し、これにより誘起スラストのさらなる低減が実現した
ものと考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すトリポード型等速自
在継手の部分横断面図である。

【図２】（Ａ）は外輪のローラ案内面の断面図、（Ｂ）
はローラアセンブリの分解断面図である。

【図３】本発明の別の実施の形態を示す、内側リングと
中間リングの組付け要領を図示した説明図であって、
（Ａ）は中間ローラの入れ溝に内側ローラを挿入した状
態の中間リングのみ断面にしたＢ−Ｂ断面図、（Ｂ）は
（Ａ）の下面図、（Ｃ）は組付け後のＣ−Ｃ断面図であ
る。

【図４】従来の継手における作動角に対する誘起スラス
ト一次成分および三次成分をプロットしたグラフであ
る。

【図５】本発明の継手における作動角に対する誘起スラ
スト一次成分および三次成分をプロットしたグラフであ
る。

【図６】従来のトリポード型等速自在継手を示し、
（Ａ）は作動角をとった状態の縦断面図、（Ｂ）はロー
ラとローラ案内面の模式的斜視図、（Ｃ）は概略斜視
図、（Ｄ）は模式的線図、（Ｅ）は継手の位相と誘起ス
ラストの関係を示すグラフである。

【図７】別の従来のトリポード型等速自在継手を示し、
（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は横断面図である。

【符号の説明】

10 外輪 12 トラック溝 14 ローラ案内面 20 トリポード部材 22 脚軸 24 外周面 26 環状溝 28 セレーション（スプライン）孔 32 針状ころ 34 ワッシャ 36 ワッシャ 38 止め輪 40 ローラアセンブリ 42 内側ローラ 43 アンダーカット 44 中間ローラ 45 入れ溝 46 外側ローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【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輪と、円周方向三等分位置
に半径方向に突出した脚軸を有するトリポード部材と、
各脚軸に回転可能に取り付けられ外輪のトラック溝内に
収容されたローラとを備え、上記ローラを内側ローラと
外側ローラとで構成し、内側ローラの外周面を球面状に
形成し、外側ローラの内周面を円筒面に形成し、かつ、
外側ローラがその外周面にて外輪の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、上記両ローラ間に、内側ローラの外周面に対応す
る凹球面状の内周面と円筒形の外周面を有する中間ロー
ラを介在させたことを特徴とするトリポード型等速自在
継手。
【請求項２】内側ローラが脚軸の軸線上に曲率中心を
もつ球体である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。
【請求項３】内側ローラが脚軸の軸線上から半径方向
に離れた位置に曲率中心をもつ偏平化した回転楕円体形
状である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。
【請求項４】外側ローラの外周面とローラ案内面とが
アンギュラコンタクトすることを特徴とする請求項１乃
至３のいずれかに記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項５】外側ローラの脚軸先端側の端面と外輪と
が非接触であることを特徴とする請求項１乃至４のいず
れかに記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項６】内側ローラが脚軸の軸線方向の移動を拘
束されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれ
かに記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項７】脚軸の外周に装着したワッシャによって
内側ローラの脚軸軸線方向の移動を拘束したことを特徴
とする請求項６に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項８】中間ローラの外周面および外側ローラの
内周面の少なくとも一方に油溝を設けたことを特徴とす
る請求項１乃至７のいずれかに記載のトリポード型等速
自在継手。
【請求項９】中間ローラの外周面および外側ローラの
内周面の少なくとも一方に潤滑被膜を設けたことを特徴
とする請求項１乃至７のいずれかに記載のトリポード型
等速自在継手。