JP2002242949A

JP2002242949A - 等速自在継手

Info

Publication number: JP2002242949A
Application number: JP2001042361A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiro Gotou; 竜宏後藤; Tadashi Kanehara; 直史金原; Hiroshi Tone; 宏登根; Taku Itagaki; 卓板垣
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2001-02-19
Filing date: 2001-02-19
Publication date: 2002-08-28
Anticipated expiration: 2021-02-19
Also published as: JP3875030B2

Abstract

(57)【要約】【課題】等速自在継手における転動体の転動性を向上
する。【解決手段】外側継手部材と、トリポード部材と、こ
のトリポード部材の軸脚にそれぞれ装着されたローラ機
構とを備える等速自在継手であって、支持ローラ３２
と、ローラ３４と、前記ローラ３４と支持ローラ３２と
の間に介装されたニードルローラ３６と、前記ローラ３
４に装着されたスリットを有する有端型の係止リング３
３，３５とで構成されたローラ機構Ａにおいて、係止リ
ング３３，３５とニードルローラ３６との間に無端リン
グ状のワッシャ３７，３８を介在させた。

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
機械等の動力伝達装置に使用される等速自在継手に関
し、特にトリポード型等速自在継手に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車のエンジンから車輪に回
転動力を伝達する動力伝達装置の一要素として（ドライ
ブシャフトやプロペラシャフトの連結用継手として）、
トリポード型等速自在継手が用いられている。

【０００３】トリポード型等速自在継手は、一般に、内
周部に軸方向の３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３本の脚軸を有し、
各脚軸にそれぞれローラを回転可能に配設したトリポー
ド部材とを主体として構成される。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回
転方向に係合することにより、駆動側から従動側に回転
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と同時に、外側継手部
材とトリポード部材とが作動角を取りつつ回転トルクを
伝達する際の、回転方向位相の変化に伴う、各脚軸のロ
ーラ案内面に対する軸方向変位が吸収される。

【０００４】トリポード型等速自在継手としては、上記
ローラを複数のニードルローラを介して脚軸の円柱状外
周面に装着したものもあるが、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
斜交した関係になるので、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。

【０００５】そこで、ローラとローラ案内面との斜交状
態を解消して、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移動を
自在とする機構（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、実用化されている。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
球状に形成すると共に、ローラを複数のニードルローラ
を介して支持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、支持リングの円筒状
の内周面を脚軸の凸球状の外周面に外嵌した構成が知ら
れている（特公平７−１１７１０８号、特許第２６２３
２１６号等）。この構成によれば、支持リングの円筒状
の内周面と脚軸の凸球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移動が
自在となる。

【０００６】さらに、本出願人は、この種のトリポード
型等速自在継手における誘起スラストやスライド抵抗を
一層効果的に低減するため、支持リングの内周面が円弧
状凸断面であり、脚軸の外周面は縦断面においてはスト
レート形状で、横断面においては継手の軸線と直交する
方向で支持リングの内周面と接触し、かつ、継手の軸線
方向で支持リングの内周面との間に隙間を形成するよう
になっている構成について既に出願している（特願平１
１−０５９０４０号）。この構成によれば、支持リング
の円弧状凸断面の内周面と脚軸のストレート形状の外周
面との間の滑りによって、脚軸に対するローラ機構の傾
動および軸方向移動が自在となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この種の等速自在継手
では、ローラと支持リングとニードルローラとがそれら
の軸線方向に相対移動するのを係止手段で両側から規制
することによって、ローラ機構のアッセンブリ体として
の一体性を確保している。一方、この種の等速自在継手
が作動角を取りつつ回転トルクを伝達する際、脚軸に対
するローラ機構の傾動および軸方向移動によって、支持
リングの内周面と脚軸の外周面との間に滑りが生じ、そ
の滑り摩擦力に起因して、係止手段に、ローラ，支持リ
ングおよびニードルローラの軸線方向に向いた軸方向繰
り返し荷重（以下、単に「軸方向荷重」という。）が加
わる。したがって、係止手段はこの軸方向荷重に耐える
ことができる強度（曲げ疲労や割れ疲労等に対する強
度）を有することが必要とされる。また、係止手段は、
ローラまたは支持リングの端面、さらにローラを支持リ
ングに対してニードルローラで回転可能に支持するニー
ドルローラの端面とも滑り接触するので、その接触面の
疲労寿命も問題となる。

【０００８】さらにまた、係止手段は一部にスリットを
形成した有端リング状に形成されており、その弾性力に
抗して拡径または縮径させて、支持リングまたはローラ
に設けた係止溝位置まで押し込んだ後、拡径力または縮
径力を解除して、その弾性復元力によって元の外径形状
に復帰させることによって、支持リングまたはローラの
係止溝に装着している。この係止手段のスリットはその
組み付け性のために、一定以上の幅が必要である。した
がって、係止手段がその弾性力によって元の外径形状に
復帰しても、スリットの端部間には隙間が形成されてお
り、ニードルローラの端部は係止リング面上で軸方向に
押されながら、スリット部の隙間による段差を乗り越え
て転動していかなければならない。このため、ニードル
ローラの端部が係止手段の面上で軸方向に押されながら
転動して行く従来構成では、ニードルローラがスムーズ
に転動せず、継手の動力伝達特性や振動特性に悪影響を
及ぼすことが心配される。

【０００９】本発明は、上述したようなローラ機構を備
えたトリポード型等速自在継手において、係止手段、特
にローラまたは支持リングに装着される係止リングのス
リットに起因するニードルローラの転動円滑性阻害をな
くすとともに、係止手段の軸方向荷重に対する疲労強度
を高め、また接触面の疲労寿命を高めることにより、よ
り耐久性や強度に優れたトリポード型等速自在継手を提
供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明は、内周部に軸方向の３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３
本の脚軸を有するトリポード部材と、前記トリポード部
材の各脚軸にそれぞれ装着されたローラ機構とを備え、
前記ローラ機構は、前記ローラ案内面に沿って外側継手
部材の軸線と平行な方向に案内されるローラと、前記ロ
ーラを回転可能に支持する支持リングと、前記ローラと
支持リングとの間に転動自在に介装された複数の転動体
と、前記ローラと支持リングとがそれらの軸線方向に相
対移動するのを両側からそれぞれ規制する係止手段とを
含み、前記脚軸の軸線に対して傾動および軸方向移動自
在である等速自在継手において、少なくとも一方側の前
記係止手段が、前記ローラまたは支持リングに装着され
た係止リングからなり、この係止リングと前記転動体と
の間に無端リング状のワッシャを介在した構成を提供す
る。

【００１１】ここで、「少なくとも一方側の係止手段が
ローラまたは支持リングに装着された係止リングを有す
る」構成には、一方側の係止手段を係止リングとし、他
方側の係止手段をローラまたは支持リングに一体に設け
られた係止鍔とした構成、両側の係止手段を双方とも係
止リングとした構成が含まれる。さらに、少なくとも一
方側の係止手段を係止リングと他の係止要素とで構成し
たもの、例えば係止リングと係止鍔とで構成したものも
含まれる。

【００１２】係止手段が前記ローラまたは支持リングに
装着された係止リングからなり、この係止リングと前記
転動体との間に無端リング状のワッシャを介在した理由
は次にある。従来のように係止手段が係止リングのみで
構成されワッシャを有しない場合においては、係止リン
グはローラ（または支持リング）や転動体を介して軸方
向荷重を受けるが、この軸方向荷重に対する対応性を高
め、疲労強度を高めることが必要であり、また、この種
の等速自在継手では、前述のように、係止リングを縮径
または拡径させながらローラまたは支持リングの係止溝
に装着する場合が多く、組付け性の点からも、係止リン
グに適度の靭性をもたせることが望ましい。さらに、製
造工程の簡略化を図る観点から、係止リングの成形加工
性にも配慮することが望ましい。このような観点から、
係止リングの材質の選定および形状等の設計はかなり複
雑であり、全ての要求を満足することは難しい。

【００１３】しかしながら、上述のように、係止手段が
前記ローラまたは支持リングに装着された係止リングか
らなり、この係止リングと転動体との間に無端リング状
のワッシャを介在した構成にすることによって、転動体
は係止リングではなくワッシャの面上で軸方向に押され
ながら転動するようになる。ワッシャは無端リング状で
係止リングのようなスリットを有しないため、転動体は
ワッシャの面上をスムーズに転動するようになり、継手
の振動特性が著しく向上する。また、転動体の軸方向荷
重は、係止リングが直接受けないでワッシャが受けるよ
うになる。このため、転動体の軸方向荷重を受けるワッ
シャに硬質材料を選択使用することによって、ワッシャ
に十分な疲労強度が確保できる。一方、係止リングは、
成形加工性および組付け性の点から、その材質およびス
リット形状等を設計すればよくなり、設計自由度が向上
する。以上のように、係止リングと転動体との間に無端
リング状のワッシャを介在することによって、ワッシャ
に適度の表面硬さを付与して、軸方向荷重に対する疲労
強度を向上させ、同時に係止リングのローラまたは支持
リングに対する組付け性を高めることができ、また、係
止リングの成形加工性も良好になる。

【００１４】前記係止リングは、一部にスリットを有す
る有端リングであり、この有端リングのローラまたは支
持リングへの装着後のスリット端面間の隙間は、１ｍｍ
以上形成されている。このような大きな隙間を形成すれ
ば、ローラまたは支持リングへの装着性が高くなり、組
み付け性が向上する。また、このような大きな隙間が形
成されていても、係止リングと転動体との間に無端リン
グ状のワッシャが介在されているので、隙間の存在は転
動体の転動動作に何ら悪影響を及ぼすものではなく、転
動体のスムーズな転動動作が確保される。

【００１５】前記ワッシャの表面は、軸方向荷重に対す
る疲労強度を高め、また接触面の疲労寿命を高める観点
から、適度の硬さを与えて、良好な耐摩耗性を確保す
る。このため、ワッシャの表面硬さを少なくともＨＲＣ
５３とする。ここで、「ＨＲＣ」はロックウェル硬さの
Ｃスケールを表している。表面硬さがＨＲＣ５３未満で
あると、接触面の疲労寿命を十分に確保することができ
ない。

【００１６】以上の構成において、ワッシャの少なくと
も表層部がマルテンサイトの基地中に球状炭化物を含む
組織を有する構成とすることができる。ここで、「少な
くとも表層部がマルテンサイトの基地中に球状炭化物を
含む組織を有する」には、表層部のみが上記組織を有す
るもの、表面から内部にわたって上記組織を有するもの
が含まれる。

【００１７】この構成によれば、ワッシャの少なくとも
表層部の組織をマルテンサイトの基地（マトリックス）
中に球状炭化物を含むものとしたので、一般構構造用鋼
に比べて高い耐摩耗性が得られ、接触面の疲労寿命が向
上する。

【００１８】上記の球状炭化物は、例えば、Ｆｅ₃Ｃを
主体とする炭化物であり、このような球状炭化物をマル
テンサイト基地中に含む組織は、少なくとも表層部に共
析点以上（０．８ｗｔ％以上）の炭素Ｃを含有させ、焼
入れ焼戻しを行うことにより形成することができる。

【００１９】より具体的には、ワッシャを炭素工具鋼で
形成し、かつ、マルテンサイトの基地中の球状炭化物量
を０．３〜０．６ｗｔ％にすることができる。この構成
によれば、マルテンサイトの基地中に細かく球状化され
た適正量の炭化物が含まれるため、高い耐摩耗性が得ら
れると同時に、基地は著しく硬くならず適度の靭性をも
った組織となる。そのため、ワッシャの接触面の疲労寿
命が向上すると共に、軸方向荷重に対する疲労強度も向
上する。ここで、マルテンサイトの基地中の球状炭化物
量は０．３〜０．６ｗｔ％の範囲内に規制するのが好ま
しい。球状炭化物量が０．３ｗｔ％未満であると耐摩耗
性向上効果が十分得られず、逆に球状炭化物量が０．６
ｗｔ％を越えると基地の靭性が低くなり過ぎ、軸方向繰
り返し荷重に対する疲労強度が不十分になる可能性があ
る。工具炭素鋼としては、ＳＫ３、ＳＫ４、ＳＫ５、Ｓ
Ｋ６等を用いることができる。

【００２０】一方、係止リングをばね鋼で形成すること
ができる。この構成によれば、高い弾性限が得られるの
で、係止リングの組付け性が一層向上し、組付け作業の
自動化、それによる製造コストの低減にも有効である。
ばね鋼の種類は特に問わず、熱間成形ばね鋼、冷間成形
ばね鋼の中から使用条件や継手サイズ等に応じて最適な
ものを選択して用いることができ、例えば熱間成形ばね
鋼ＳＵＰ４等を用いることができる。

【００２１】また、係止リングを高硬線材で形成するこ
とができる。以上の構成に比べて耐摩耗性は若干劣るも
のの、高い弾性限が得られることにより、係止リングに
加わる軸方向荷重が分散され、その結果、軸方向荷重に
対する高い疲労強度が得られる。また、高硬線材は比較
的安価であると共に、組付け性の改善にも有効である。
高硬線材として、例えばＳＷＲＨ等を用いることができ
る。

【００２２】以上の構成において、他方側の係止手段
が、前記ローラまたは支持リングに一体に形成された係
止鍔であってもよい。この構成によれば、他方側の係止
手段がローラまたは支持リングに一体に形成されたこと
により、係止リングおよびワッシャの組み付けが一方側
のみでよくなり、組み付け性が向上する。

【００２３】さらに、上記のように、他方側の係止手段
をローラまたは支持リングに一体に設けられた係止鍔と
することにより、この部位に係止リングを装着する場合
の組付け公差を排除できるので、両側の係止手段とロー
ラまたは支持リングとの間の軸方向クリアランスを半減
することができる。

【００２４】以上の構成において、支持リングの内周面
は円弧状凸断面であり、前記脚軸の外周面は縦断面にお
いてストレート状で、横断面においては継手の軸線方向
で前記支持リングとの内周面との間に隙間を形成するよ
うな構成を採用することができる。

【００２５】このように構成することによって、駆動軸
と従動軸とが斜交状態になる場合において、ローラ機構
（ローラアッセンブリ）への誘起スラストを防止ないし
軽減し、ローラ機構がスライド溝内で傾斜状態になるこ
とが防止されると共に、ローラ機構のスライド溝内での
移動動作を円滑にでき、振動や騒音を防止できる。

【００２６】本発明の等速自在継手のローラ機構とし
て、脚軸の横断面が、継手の軸線と直交する長軸を有す
るほぼ楕円形状である構成を採用することができる。

【００２７】脚軸の横断面形状について、継手の軸線と
直交する長軸を有するほぼ楕円形状とは、言い換えれ
ば、トリポード部材の軸方向で互いに向かい合った面部
分が相互方向に、つまり、仮想円筒面よりも小径側に退
避している形状を意味する。その一つの具体例としてほ
ぼ楕円形状が挙げられる。「ほぼ楕円形状」には、字義
どおりの楕円形の他、一般に卵形、小判形、長円等と称
される形状も含まれる。

【００２８】従来円形であった脚軸の断面形状を上記の
形状としたことにより、継手が作動角をとったとき、ロ
ーラ機構（ローラアッセンブリ）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、脚軸の外周面と支持リングとの接触楕円が従来の
横長から点に近づくため[図１（Ｃ）参照]、ローラ機構
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、ローラ機構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。

【００２９】なお、ローラ機構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支持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
いて両者間に隙間があってもトルク伝達に支障を来すこ
とはない。

【００３０】また、本発明の等速自在継手のローラ機構
として、脚軸の外周面は凸球状であり、前記支持リング
の内周面は円筒形または円錐状である構成を採用するこ
とができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態の等速自
在継手について、図面を参照して説明する。

【００３２】図１および図２は、本発明の第一の実施形
態を示している。図１（Ａ）は継手の横断面を示し、図
１（Ｂ）は脚軸の軸線に垂直な横断面を示し、図１
（Ｃ）は支持リングの断面を示し、図２（Ａ）は作動角
（θ）をとった状態の継手の縦断面、図２（Ｂ）はトリ
ポード部材の模式的側面図を示している。

【００３３】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とを主体として構成
され、連結すべき２軸の一方が外側継手部材１０と連結
され、他方がトリポード部材２０と連結される。

【００３４】外側継手部材１０は、内周部に軸方向に延
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それぞれ凹曲面状のロ
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２
２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３４ａは前記ローラ案内面１４に適合
する凸曲面である。

【００３５】ここでは、ローラ３４の外周面３４ａ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の外周面３４ａ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
たり位置を一点鎖線で示してある。球状のローラ外周面
に対してローラ案内面１４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の外周面３４ａ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３４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３４ａの母線に対応する円弧とするこ
ともできる。

【００３６】脚軸２２の外周面２２ａに支持リング３２
が外嵌している。この支持リング３２とローラ３４とは
転動体である複数のニードルローラ３６を介してアッセ
ンブリ（ユニット化）され、相対回転可能なローラ機構
（ローラアセンブリ）Ａを構成している。すなわち、図
５に拡大して示すように、支持リング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複数のニードル
ローラ３６が転動自在に介装されている。そして、支持
リング３２、ローラ３４、およびニードルローラ３６
が、それらの軸線方向に相対移動するのを規制するため
に、ローラ機構Ａの軸方向両側にそれぞれ係止手段３
３，３５が設けられている。また、係止手段３３，３５
とニードルローラ３６との間にワッシャ３７，３８が介
在されている。

【００３７】この実施形態において、両側の係止手段は
係止リング３３，３５で構成され、この係止リング３
３，３５とニードルローラ３６との間にワッシャ３７，
３８が介在されている。この組み付けにおいては、ニー
ドルローラ３６の両端に接してワッシャ３７，３８を挿
入した後、係止リング３３，３５がローラ３４の端部内
周に設けられた係止溝３４ｃ、３４ｄに嵌合される。ワ
ッシャ３７，３８の厚さｔ１は、例えば０．２ｍｍ≦ｔ
１≦１．２ｍｍの範囲内に設定され、また表面硬さは少
なくともＨＲＣ５３に規定されている。なお、係止リン
グ３３，３５は半径方向に平行または半径方向に対して
傾斜するスリットを有する有端状のものであり、ワッシ
ャ３７，３８は、スリットのない無端リング状のもので
ある。これにより、係止リング３３，３５がスリットを
有する有端リング状のものであるにもかかわらず、介在
されたワッシャ３７，３８とニードルローラ３６との接
触に伴う転動動作をスムーズにするとともに、接触面の
軸方向荷重に対する疲労強度を高め、疲労寿命を向上さ
せることができる。

【００３８】一方、係止リング３３，３５は、一部をス
リットによって分割した有端リングであり、その厚さｔ
２は例えば０．５ｍｍ≦ｔ２≦１．２ｍｍの範囲内に設
定され、また表面硬さはＨＲＣ４７〜ＨＲＣ５３の範囲
内に規定されている。これにより、支持リング３２から
の軸方向荷重に対する疲労強度を高め、また支持リング
３２との接触に伴う接触面の疲労寿命を向上させること
ができる。

【００３９】係止リング３３，３５をローラ３４の係止
溝３４ｃ，３４ｄに嵌合するに際しては、係止リング３
３，３５をそのスリットを利用して弾性力に抗して縮径
させ、ローラ３４の端部内周に組み入れて、係止溝３４
ｃ，３４ｄの形成位置まで押し進める。そうすると、係
止リング３３，３５は係止溝３４ｃ，３４ｄの形成位置
に達した時点で弾性的に拡径復元して、係止溝３４ｃ，
３４ｄに嵌まり込む。このようにして、ローラ３４に装
着された係止リング３３，３５は、支持リング３２の端
面と接触することによって、ニードルローラ３６および
ワッシャ３７，３８の飛び出しを防止するとともに、支
持リング３２がローラ３４に対して軸方向に相対移動す
るのを規制する。なお、図１（Ｂ）に示すように、ニー
ドルローラ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。

【００４０】脚軸２２の外周面２２ａは、縦断面｛図１
（Ａ）参照｝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２２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
させてほぼ楕円状としてある。言い換えれば、脚軸の断
面形状は、トリポード部材２０の軸方向で互いに向かい
合った面が相互方向に、つまり、仮想円柱面よりも小径
側に退避している。

【００４１】支持リング３２の内周面３２ｃは円弧状凸
断面を有する。すなわち、内周面３２ｃ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
の断面形状が上述のようにほぼ楕円形状であり、脚軸２
２と支持リング３２との間には所定の隙間が設けてある
ことから、支持リング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に対して傾動自在
である。また、上述のとおり支持リング３２とローラ３
４はニードルローラ３６を介して相対回転自在にアッセ
ンブリ（ユニット化）されているため、脚軸２２に対
し、支持リング３２とローラ３４がユニットとして傾動
可能な関係にある。ここで、「傾動」とは、脚軸２２の
軸線を含む平面内で、脚軸２２の軸線に対して支持リン
グ３２およびローラ３４の軸線が傾くことをいう（図２
参照）。

【００４２】この種の従来継手の場合、脚軸の外周面が
全周にわたって支持リングの内周面と接するため、接触
楕円が円周方向に延びた横長形状を呈する。そのため、
外側継手部材に対して脚軸が傾くとき、脚軸の動きに伴
って支持リングを、延いてはローラ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の横断面がほぼ楕円状
で、支持リング３２の内周面３２ｃの横断面が円弧状凸
断面であることから、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、ローラ機構（３２，３３，３
４，３５，３６，３７，３８）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。

【００４３】上記構成において、係止リング３３，３５
およびワッシャ３７，３８に、前述した種々の材質改善
や表面改質を行うことにより、支持リング３２やニード
ルローラ３６からの軸方向荷重に対する疲労強度を一層
高め、また支持リング３２やニードルローラ３６との接
触に伴う接触面の疲労寿命を一層向上させることができ
る。さらに、係止リング３３，３５をローラ３４の係止
溝３４ｃ，３４ｄにガタ付きなく装着することにより、
この効果をより一層高めることができる。この実施形態
では、係止リング３３，３５の外周を係止溝３４ｃ，３
４ｄの溝底に締め代をもって嵌合することにより、係止
リング３３，３５とローラ３４との間の径方向ガタをな
くしている。

【００４４】図６〜図１１は、ローラ機構Ａの他の実施
形態の構成例を示している。

【００４５】図６に示す実施形態は、ローラ機構Ａの一
方側の係止手段を係止リング３３で構成し、他方側の係
止手段を係止鍔３４ｅで構成したものである。係止リン
グ３３は、ローラ３４の一方側の端部内周に設けられた
係止溝３４ｃに嵌着され、この係止リング３３とニード
ルローラ３６との間にワッシャ３７が介在されている。
また、係止鍔３４ｅはローラ３４の他方側の端部に一体
に設けられる。係止リング３３は、例えば係止溝３４ｃ
の溝底に締め代をもって嵌合することで、ローラ３４と
の間の径方向ガタをなくすことができる。係止鍔３４ｅ
はローラ３４と一体に設けられているので、ローラ３４
との間に軸方向ガタおよび径方向ガタは存在しない。図
５に示す実施形態に比べ、他方側の係止手段を係止リン
グで構成することによる組付け公差を排除して、支持リ
ング３２，ニードルローラ３６およびワッシャ３７との
間の軸方向クリアランスを半減できるという利点があ
る。なお、係止鍔３４ｅの形成部位は、ローラ３４の脚
軸基端側に向いた端部、脚軸先端側に向いた端部のいず
れでもよいが、この実施形態では、ローラ３４の脚軸基
端側に向いた端部に係止鍔３４ｅを設けている。ワッシ
ャ３７および係止リング３３の厚さｔ１，ｔ２や表面硬
さ等、その他の事項は、図５に示す実施形態に準じる。

【００４６】図７に示す実施形態は、図５に示す実施形
態と同様に、ローラ機構Ａの軸方向両側の係止手段を係
止リング３３，３５で構成するとともに、係止リング３
３，３５とニードルローラ３６との間にワッシャ３７，
３８を介在したものであるが、この実施形態では、係止
リング３３、３５に、外向きに拡径する方向のテーパ
（テーパ角β）をもった段部３３ａ，３５ａを設け、段
部３３ａ，３５ａをローラ３４の端部内周に締め代をも
って嵌合している。これにより、係止リング３３，３５
とローラ３４との間の径方向ガタをなくすことができ
る。さらに、支持リング３２やニードルローラ３６から
の軸方向荷重を、段部３３ａ，３５ａとローラ３４の端
部内周との接触部Ｓ’｛図７（Ｂ）｝で受けることがで
きるので、係止リング３３，３５の曲げ疲労防止にも有
効である。なお、係止リング３３，３５の外周と係止溝
３４ｃ，３４ｄの溝底との間には僅かな半径方向隙間が
ある。また、係止リング３３，３５は、一部をスリット
によって分割した有端リングである。ワッシャ３７，３
８および係止リング３３，３５の厚さｔ１，ｔ２や表面
硬さ等、その他の事項は、図５に示す実施形態に準じ
る。

【００４７】図８に示す実施形態は、係止リング３３，
３５の外周と係止溝３４ｃ，３４ｄの側壁に、相互にテ
ーパ嵌合するテーパ面３３ｂ，３５ｂ，３４ｃ１，３４
ｄ１を設けるとともに、係止リング３３，３５とニード
ルローラ３６との間にワッシャ３７，３８を介在したも
のである。このように係止リング３３，３５のテーパ面
３３ｂ，３５ｂを、係止溝３４ｃ，３４ｄのテーパ面３
４ｃ１，３４ｄ１に締め代をもってテーパ嵌合すること
により、係止リング３３，３５とローラ３４との間の径
方向ガタおよび軸方向ガタをなくすことができる。

【００４８】係止リング３３，３５は有端リングとして
もよいが、図９に示すような無端リングで構成すること
もできる。すなわち、係止リング３３（３５）の環状部
３３ｃ（３５ｃ）を自然状態において傾斜状に形成して
おき、ローラ３４の係止溝３４ｃ（３４ｄ）の形成位置
まで挿入した後、軸方向力Ｐを加えて環状部３３ｃ（３
５ｃ）を弾性的に起立変形させる。そうすると、環状部
３３ｃ（３５ｃ）の外周が拡径して係止溝３４ｃ（３４
ｄ）に嵌まり込み、これにより係止リング３３，３５が
ローラ３４の係止溝３４ｃ（３４ｄ）に嵌合固定され
る。ワッシャ３７，３８および係止リング３３，３５の
厚さｔ１，ｔ２や硬さ等、その他の事項は、図５に示す
実施形態に準じる。

【００４９】図１０に示す実施形態は、ローラ機構Ａの
両側の係止手段を係止リング３３’，３５’で構成する
と共に、係止リング３３’，３５’を、支持リング３２
の端部外周に設けた係止溝３２ｄ，３２ｅにそれぞれ嵌
合し、係止リング３３’，３５’とニードルローラ３６
との間に無端リング状のワッシャ３７，３８を介在した
ものである。係止リング３３’，３５’を係止溝３２
ｄ，３２ｅに嵌合するに際しては、係止リング３３’，
３５’をその弾性力に抗して拡径させて、支持リング３
２の端部外周に組み入れ、係止溝３２ｄ，３２ｅの形成
位置まで押し進める。そうすると、係止リング３３’，
３５’が係止溝３２ｄ，３２ｅの形成位置に達した時点
で弾性的に縮径復元して、係止溝３２ｄ，３２ｅに嵌ま
り込む。このようにして、支持リング３２に装着された
係止リング３３’，３５’は、ローラ３４の端面と接触
することにより、ローラ３４，ニードルローラ３６およ
びワッシャ３７，３８が支持リング３２に対して軸方向
に相対移動するのを規制する。この実施形態では、係止
リング３３’，３５’の内周を係止溝３２ｄ、３２ｅの
溝底に締め代をもって嵌合することで、係止リング３
３’，３５’と支持リング３２との間の径方向ガタをな
くしている。なお、係止リング３３’，３５’は、一部
をスリットによって分割した有端リングである。ワッシ
ャ３７，３８および係止リング３３’，３５’の厚さｔ
１，ｔ２や表面硬さ等、その他の事項は、図５に示す実
施形態に準じる。

【００５０】図１１に示す実施形態は、ローラ機構Ａの
一方側の係止手段を係止リング３３’で構成し、係止リ
ング３３’とニードルローラ３６との間に無端リング状
のワッシャ３７を介在し、他方側の係止手段を係止鍔３
２ｆで構成したものである。係止リング３３’は、支持
リング３２の一方側の端部外周に設けられた係止溝３２
ｄに嵌合される。また、係止鍔３２ｆは支持リング３２
の他方側の端部に一体に設けられる。係止リング３３’
は、例えば係止溝３２ｄの溝底に締め代をもって嵌合す
ることで、支持リング３２との間の径方向ガタをなくす
ことができる。係止鍔３２ｆは支持リング３２と一体に
設けられているので、支持リング３２との間に軸方向ガ
タおよび径方向ガタは存在しない。図１０に示す実施形
態に比べ、他方側の係止手段を係止リング３５’で構成
することによる組付け公差を排除して、ローラ３４，ニ
ードルローラ３６およびワッシャ３７との間の軸方向ク
リアランスを半減できるという利点がある。なお、係止
鍔３２ｆの形成部位は、支持リング３２の脚軸基端側に
向いた端部、脚軸先端側に向いた端部のいずれでもよい
が、この実施形態では、支持リング３２の脚軸基端側に
向いた端部に係止鍔３２ｆを設けている。ワッシャ３７
および係止リング３３’の厚さｔ１，ｔ２や表面硬さ
等、その他の事項は、図５に示す実施形態に準じる。

【００５１】以上の実施形態において、ニードルローラ
３６の端面形状として、図１２に示す種々の形状を採用
することができる。同図（Ａ）はニードルローラ３６の
端面を曲率半径Ｒ’１の半球面としたもの、同図（Ｂ）
はニードルローラ３６の端面を曲率半径Ｒ’２の一部球
面としたもの、同図（Ｃ）はニードルローラ３６の端面
を平坦面とし、角部にチャンファｃｆを施したもの、同
図（Ｄ）はニードルローラ３６の端面を曲率半径Ｒ’３
とｒ’（Ｒ’３＞ｒ’）の複合球面としたものである。

【００５２】図３および図４は、本発明の他の実施形態
を示している。この実施形態は、支持リング３２の内周
面３２ｃの母線が、上述の実施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相違
する。逃げ部３２ｂ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の端から支持リング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、
支持リング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。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）参照｝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１２０°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。この傾きが支
持リング３２の内周面３２ｃ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と支持リング３
２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。な
お、図３の実施形態の等速自在継手における外側継手部
材１０は、トラック溝１２が凹曲面に形成されている
が、図１の実施形態と同様に形成してもよい。ローラ機
構Ａの係止手段およびワッシャに関する構成および効果
は、図１、図２および図５に示す実施形態と同様であ
る。また、ローラ機構Ａの係止手段として図６〜図１１
に示す種々の構成を採用することができ、さらにニード
ルローラ３６の端面形状として図１２に示す種々の形状
を採用することができる。

【００５３】図１３および図１４は、本発明の他の実施
形態を示している。なお、図１４は、継手の作動角が０
°で、かつ、継手に回転トルクが負荷されていない時の
状態を示している。

【００５４】この実施形態のトリポード型等速自在継手
は、連結すべき二軸の一方に結合される外側継手部材１
０と、他方に結合されるトリポード部材２０とを備えて
いる。

【００５５】外側継手部材１０は概ねカップ状の外観を
なし、軸方向に延びる３本のトラック溝１２が内周部の
円周等配位置に形成されている。各トラック溝１２の両
側には、それぞれローラ案内面１４が設けられている。

【００５６】トリポード部材２０は半径方向に突出した
３本の脚軸２２を円周等配位置に有する。各脚軸２２の
外周面２２ａ1は凸球状に形成され、その外周面２２ａ1
に、支持リング３２，ローラ３４，複数のニードルロー
ラ３６，係止リング３３，３５およびワッシャ３７，３
８をアッセンブリしたローラ機構Ａ’が装着されてい
る。

【００５７】図１３（Ｂ）に拡大して示すように、ロー
ラ機構Ａ’は、支持リング３２の円筒状の外周面３２ｇ
とローラ３４の円筒状の内周面３４ｂとの間に複数のニ
ードルローラ３６を転動自在に介装し、ローラ３４の内
周面３４ｂに嵌着した一対の係止リング３３，３５によ
って、支持リング３２の両端を係止して、ローラ３４に
対する支持リング３２，ニードルローラ３６およびワッ
シャ３７，３８の軸方向移動（それらの軸線方向への移
動）を規制したものである。なお、ローラ機構Ａ’の係
止手段に関する構成および効果は、図１、図２および図
５に示す実施形態と同様である。また、ローラ機構Ａ’
の係止手段として図６〜図１１に示す種々の構成を採用
することができ、さらにニードルローラ３６の端面形状
として図１２に示す種々の形状を採用することができ
る。

【００５８】支持リング３２の内周面３２ｈは、脚軸２
２の球状の外周面２２ａ1に嵌合される。この実施形態
において、支持リング３２の内周面３２ｈは脚軸２２の
先端側に向かって漸次縮径した円錐状で、脚軸２２の外
周面２２ａ1と線接触する。これにより、ローラ機構
Ａ’の脚軸２２に対する首振り揺動が許容される。支持
リング３２の内周面３２ｈの傾斜角αは、例えば０．１
°〜３°、好ましくは０．１°〜１°と僅かなものであ
り、この実施形態ではα＝０．５°に設定している。図
面では、内周面３２ｂの傾斜の度合をかなり誇張して示
している。

【００５９】ローラ３４の外周面３４ａの母線は、脚軸
２２の中心から外側にオフセットされた点を中心とする
円弧である。

【００６０】この実施形態において、外側継手部材１０
のローラ案内面１４ａの断面形状は、２円弧状（ゴシッ
クアーチ状）になっている。そのため、ローラ案内面１
４ａとローラ３４の外周面３４ａとは２点ｐ，ｑでアン
ギュラコンタクトする。アンギュラコンタクト点ｐ，ｑ
は、ローラ３４の外周面３４ａの中心を含み、脚軸２２
の軸線Ｚと直交する中心線に対して、軸線Ｚ方向に等距
離だけ反対側に離れた位置にある。なお、ローラ案内面
１４ａの断面形状は、Ｖ字状または放物線状等でもよ
い。また、この実施形態において、トラック溝１２に、
ローラ案内面１４ａと近接して肩面１２ａが設けられ、
この肩面１２ａによってローラ３４の脚軸先端側の端面
３４ｆが案内される。

【００６１】支持リング３２の内周面３２ｈが脚軸先端
側に向かって漸次縮径した円錐状になっているため、こ
の継手に回転トルクが負荷されると、図１４に示すよう
に（内周面３２ｈの傾斜の度合を図１３よりもさらに誇
張して示している。）、支持リング３２の内周面３２ｈ
と脚軸２２の外周面２２ａ１との接触位置Ｓに脚軸先端
側に向いた負荷分力Ｆが発生する。この負荷分力Ｆは、
支持リング３２，ニードルローラ３６およびワッシャ３
７，３８を脚軸先端側に押し上げるように作用して、支
持リング３２，ニードルローラ３６およびワッシャ３
７，３８を、脚軸先端側の係止リング３３，３５に押し
付けた状態にする。そのため、支持リング３２の内周面
３２ｈと脚軸２２の外周面２２ａ１との接触位置Ｓが安
定する。また、この負荷分力Ｆは、支持リング３２，ニ
ードルローラ３６およびワッシャ３７，３８を介して、
ローラ３４を脚軸先端側に押し上げるように作用して、
ローラ案内面１４ａに対するローラ３４の姿勢を安定さ
せる。このような接触位置Ｓの安定化とローラ３４の姿
勢安定化とが相俟って、誘起スラストが効果的に低減さ
れ、また安定化される。なお、支持リング３２の内周面
３２ｇは円筒状にしてもよい。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、係止手段と転動体との
間に無端リング状のワッシャを介在したことにより、転
動体の端部がワッシャの面上で転動するため、係止リン
グがスリットを有する有端リング状のものであっても、
転動体の端部が係止リングのスリット間の隙間に嵌り込
んだり、その段差で接触転動が阻害されることがなくな
り、特にワッシャの表面硬さを大きくすることにより、
転動体との接触転動による軸方向繰り返し荷重に対する
疲労強度や接触面の疲労寿命が向上することができ、ま
た、係止リングの加工性や組み付け性に優れたトリポー
ド型等速自在継手を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の実施形態の等速自在継手の一
部を断面にした横断面図、（Ｂ）は（Ａ）における脚軸
の軸線に垂直な横断面図、（Ｃ）は接触楕円を説明する
ための支持リングの断面図である。

【図２】（Ａ）は図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、（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）は本発明の他の実施形態の等速自在継手
の一部を断面にした横断面図、（Ｂ）は（Ａ）における
脚軸の軸線に垂直な横断面図、（Ｃ）は作動角をとった
状態を示す要部縦断面図である。

【図４】図３における支持リングの拡大断面図である。

【図５】図１および図２におけるローラ機構の部分拡大
断面図である。

【図６】他の実施形態のローラ機構の部分拡大断面図で
ある。

【図７】（Ａ）は他の実施形態のローラ機構の部分拡大
断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＸ部の拡大図である。

【図８】（Ａ）は他の実施形態のローラ機構の部分拡大
断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＹ部の拡大図である。

【図９】係止リングの他の実施形態を示す部分断面図で
ある。

【図１０】他の実施形態のローラ機構の部分拡大断面図
である。

【図１１】さらに他の実施形態のローラ機構の部分拡大
断面図である。

【図１２】ニードルローラの各種端面形状を示す部分側
面図である。

【図１３】（Ａ）は本発明のさらに他の実施形態の等速
自在継手における一部を断面にした横断面図、（Ｂ）は
（Ａ）の部分拡大断面図である。

【図１４】図１３における支持リングと脚軸との接触位
置に発生する負荷分力Ｆを説明するための図である。

【符号の説明】

１０外側継手部材１２トラック溝１４，１４ａローラ案内面２０トリポード部材２２脚軸２２ａ，２２ａ１外周面３２支持リング３２ａ円弧部３２ｂ逃げ部３２ｃ内周面３２ｄ，３２ｅ係止溝３２ｆ係止鍔３２ｇ外周面３２ｈ円錐状の内周面３３，３３’，３５，３５’ 係止手段（係止リング）３３ａ，３５ａ段部３３ｂ，３５ｂテーパ面３３ｃ，３５ｃ環状溝３４ローラ３４ａ，３４ｆ外周面３４ｃ，３４ｄ係止溝３４ｃ１，３４ｄ１テーパ面３４ｅ係止鍔３４ｆ端面３６転動体（ニードルローラ）３７，３８ワッシャｔ１ワッシャの厚さｔ２係止リングの厚さＦ負荷分力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者登根宏静岡県磐田市東貝塚1578番地エヌティエヌ株式会社内 (72)発明者板垣卓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３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３
本の脚軸を有するトリポード部材と、前記トリポード部
材の各脚軸にそれぞれ装着されたローラ機構とを備え、
前記ローラ機構は、前記ローラ案内面に沿って外側継手
部材の軸線と平行な方向に案内されるローラと、前記ロ
ーラを回転可能に支持する支持リングと、前記ローラと
支持リングとの間に転動自在に介装された複数の転動体
と、前記ローラと支持リングと転動体とがそれらの軸線
方向に相対移動するのを両側からそれぞれ規制する係止
手段とを含み、前記脚軸の軸線に対して傾動および軸方
向移動自在である等速自在継手において、少なくとも一方側の前記係止手段が、前記ローラまたは
支持リングに装着された係止リングからなり、この係止
リングと前記転動体との間に無端リング状のワッシャを
介在させたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】前記係止リングがスリットを有する有端
リングで、この有端リングの装着後のスリット端面間の
隙間が１ｍｍ以上である請求項１に記載の等速自在継
手。
【請求項３】前記ワッシャの表面硬さが少なくともＨ
ＲＣ５３である請求項１または２に記載の等速自在継
手。
【請求項４】前記ワッシャが炭素工具鋼で形成され、
マルテンサイトの基地中に球状炭化物を含む請求項１な
いし３のいずれかに記載の等速自在継手。
【請求項５】前記係止リングがばね鋼で形成されてい
る請求項１ないし４のいずれかに記載の等速自在継手。
【請求項６】他方側の前記係止手段が、前記ローラま
たは支持リングに一体に形成された係止鍔である請求項
１ないし５のいずれかに記載の等速自在継手。
【請求項７】前記支持リングの内周面は円弧状凸断面
であり、前記脚軸の外周面は縦断面においてストレート
形状で、横断面においては継手の軸線方向で前記係止リ
ングの内周面との間に隙間を形成するようになっている
請求項１ないし６のいずれかに記載の等速自在継手。
【請求項８】前記脚軸の横断面が、継手の軸線と直交
する長軸を有するほぼ楕円形状である請求項７に記載の
等速自在継手。
【請求項９】前記脚軸の外周面は凸球状であり、前記
支持リングの内周面は円筒状または円錐状である請求項
１ないし８のいずれかに記載の等速自在継手。