特開 2025-139919 トリポード型等速自在継手

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025139919

(43)【公開日】2025-09-29

(54)【発明の名称】トリポード型等速自在継手

(51)【国際特許分類】

   F16D 3/205 20060101AFI20250919BHJP

【ＦＩ】

F16D3/205 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024039009

(22)【出願日】2024-03-13

(71)【出願人】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(72)【発明者】

【氏名】梁 正武

(72)【発明者】

【氏名】板垣 卓

(72)【発明者】

【氏名】杉山 達朗

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手において、脚軸とインナリングとの接触面圧の低減、およびローラユニットの傾きの抑制を通じて、耐久性およびＮＶＨ特性を改善する。
【解決手段】脚軸３２の外周面３３は、縦断面及び横断面においてトルク伝達方向の両側に膨出した凸曲線を有する。脚軸３２の外周面の縦断面における凸曲線の曲率半径が、脚軸３２の外周面の最大径部を通る横断面における凸曲線（円弧３３ｂ）の曲率半径Ｒよりも大きい。脚軸３２の外周面３３の継手軸方向の両側に一組の逃げ部３３ｃを設ける。一組の逃げ部３３ｃ間の継手軸方向の距離をＦとし、トルク伝達時に脚軸３２の外周面３３とインナリングの内周面との間に形成される接触楕円の二つの頂点間の継手軸方向の距離の最大値をＬｍａｘとして、Ｌｍａｘ＜Ｆにする。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

継手軸方向に延びる三本のトラック溝が内周面に形成され、各トラック溝に、継手円周方向に対向する一対のローラ案内面が設けられた外側継手部材と、前記外側継手部材の内周に配され、前記トラック溝に向けて継手半径方向に突出した三つの脚軸を有するトリポード部材と、前記脚軸の外周に配されたローラ、及び、前記ローラと前記脚軸との間に配されたインナリングを有し、前記脚軸に回転可能且つ揺動可能な状態で支持されると共に前記トラック溝に収容される三つのローラユニットとを備えたトリポード型等速自在継手において、
前記ローラが円筒面状外周面を有し、
各トラック溝の前記一対のローラ案内面を、互いに平行な平坦面とし、
前記ローラ案内面の幅方向両側に、前記ローラにその軸心方向両側から当接可能な一対のガイド面を設け、
前記インナリングが円筒面状内周面を有し、
前記脚軸の外周面が、前記脚軸の軸線を含む縦断面及び前記脚軸の軸線と直交する横断面において、トルク伝達方向両側に膨出した凸曲線を有し、
前記脚軸の外周面の前記横断面における凸曲線が、トルク伝達方向端部から継手軸方向両側に行くほど前記インナリングの円筒面状内周面から離反し、
前記脚軸の外周面の前記縦断面における凸曲線のうち、トルク伝達方向両端における曲率半径（ｒ）が、前記脚軸の外周面の最大径部を通る前記横断面における凸曲線のうち、トルク伝達方向両端における曲率半径（Ｒ）よりも大きく、
前記脚軸の外周面の継手軸方向の両側に、前記インナリングの円筒面状内周面との間に継手軸方向の隙間を形成する一組の逃げ部を設け、
前記一組の逃げ部間の継手軸方向の距離をＦとし、トルク伝達時に前記脚軸の外周面と前記インナリングの内周面との間に形成される接触楕円の二つの頂点間の継手軸方向の距離の最大値をＬｍａｘとして、Ｌｍａｘ＜Ｆとし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】

前記脚軸の外周面の前記横断面における前記逃げ部を、直線、単一円弧、もしくは複合円弧の何れかの形状とした請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。

【請求項3】

Ｌｍａｘ＝２Ｒ×０．３０～０．７５とした請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。

【請求項4】

前記逃げ部が、トルク伝達方向の両端に、フィレットもしくは面取りを有する請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トリポード型等速自在継手に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車の動力伝達系で使用されるドライブシャフトにおいては、インボード側（車幅方向の中央側）に摺動式等速自在継手を設け、アウトボード側（車幅方向の外側）に固定式等速自在継手を設ける場合が多い。ここでいう摺動式等速自在継手は、二軸間の角度変位および軸方向相対移動の双方を許容するものであり、固定式等速自在継手は、二軸間での角度変位を許容するが、二軸間の軸方向相対移動は許容しないものである。

【0003】

摺動式等速自在継手としてトリポード型等速自在継手が公知である。このトリポード型等速自在継手としては、シングルローラタイプとダブルローラタイプとが存在する。シングルローラタイプのトリポード型等速自在継手は、外側継手部材のトラック溝に挿入されるローラを、トリポード部材の脚軸に複数の針状ころを介して回転可能に取り付けたものである。ダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手は、図１３及び１４に示すように、外側継手部材１０２のトラック溝１０５内に配されるローラ１１１と、トリポード部材１０３の脚軸１３２に外嵌してローラ１１１を回転自在に支持するインナリング１１２とを備えるものである（例えば、下記の特許文献参照）。

【0004】

ダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手では、図１５に示すように、脚軸１３２の横断面（脚軸の軸線と直交する断面）を楕円形状とすると共に、図１３に示すように、インナリング１１２の内周面を断面凸円弧形状としている。これにより、図１６に示すように、ローラ１１１を脚軸１３２に対して揺動させることが可能となるため、シングルローラタイプに比べ、誘起スラスト（継手内部での部品間の摩擦により誘起される軸力）とスライド抵抗を低減できるという利点を有する。

【0005】

また、ダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手の他例として特許文献２に記載されたものが知られている。このトリポード型等速自在継手は、図１９及び図２０に示すように、トリポード部材２３０の脚軸２２６の外周面が球状とされ、この球状外周面にホルダ２３６の円筒面状内周面が嵌合している。また、ローラ案内面２２４が平坦面とされ、これと摺接するローラ２２２の外周面が円筒面とされる。

【0006】

このトリポード型等速自在継手では、以下の作用によりローラの傾きを規制している。
・ホルダ２３４の継手外径側の端面２３６がトラック溝の平面部２２０に当接して、ローラ２２２の傾きを規制する第１の作用
・ローラ２２２がローラ案内面２２４に沿って、脚軸２２６の軸線方向（図１３のＥ方向）に摺動変位することにより、ローラ２２２の傾きを規制する第２の作用
・ローラ案内面２２４の継手内径側の端部に形成された膨出部２２８にローラ２２２が接触しながら転動することにより、ローラ２２２の傾きを規制する第３の作用

【0007】

特許文献２に記載されたトリポード型等速自在継手の改良型として、特許文献３に記載されたものも知られている。このトリポード型等速自在継手は、図１９及び図２０に示すトリポード部材２３０の小型軽量化を図るため、脚軸２２６の外周面に、継手軸方向と直交する一組の平面部２３３（図２０の二点鎖線で示す部分）を設けたものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０００－３２０５６３号公報

【特許文献2】特許第２９５７１２１号公報

【特許文献3】特開２０１１－１２７６２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

特許文献１に記載のトリポード型等速自在継手では、図１４に示すように、ローラ１１１の外周面１１５が円弧状の母線を有する凸曲面であり、これと接触するローラ案内面１０６は、ローラ１１１の外周面１１５の形状に倣った断面凹形状（ゴシックアーチ形状）を有し、これらがアンギュラコンタクトをなしている。そのため、構造上、等速自在継手が作動角を取った状態で回転する際に、図１７に示すような継手軸方向と直交する断面で、ローラ１１１及びインナリング１１２を含むローラユニット１０４が矢印Ｂ方向に傾く現象（以下、「左右傾き」と言う。）や、図１８に示すような継手軸方向と平行な断面で、ローラユニット１０４が矢印Ｃ方向に傾く現象（以下、「前後傾き」と言う。）が発生する。ローラユニット１０４に左右傾きや前後傾きが発生すると、ローラ１１１とローラ案内面１０６との接触部における転がり摺動抵抗や、ローラユニット１０４の脚軸３２に対する回転抵抗が大きくなる。さらに、ローラユニット１０４内の針状ころ１１７がローラ案内面１０６に対し、外側継手部材１０２の軸線方向に転がることができなくなるため、摺動抵抗が増加する。これらの要因が著しい場合、誘起スラストやスライド抵抗が大きくなり、等速自在継手のＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ，Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）特性が悪化するという問題がある。

【0010】

また、上記のトリポード型等速自在継手では、脚軸１３２の横断面が楕円形状であり、且つ、インナリング１１２の内周面が断面凸円弧形状であるため、インナリング１１２と脚軸１３２との接触が略点接触となり、脚軸１３２の動きに伴ってローラユニット１０４を傾かせるように作用する摩擦モーメントを抑制できる。また、継手が作動角を取ったときでも、脚軸１３２が、インナリング１１２の幅方向（脚軸１３２の軸線方向）中央部と接触するため、左右傾きを抑制する構造になっている。しかし、継手が大きな角度を取ったとき、脚軸１３２の横断面が楕円形であることで、ローラユニット１０４に前後傾き（図１８参照）を発生させる力が生じる。また、脚軸１３２とインナリング１１２との接触面積が小さいため、極めて厳しい車両使用条件などによる高トルク負荷時などにおいて両者の接触面の面圧が大きくなり、脚軸１３２の耐久性への影響が懸念される。

【0011】

また、特許文献２、３に示されたトリポード型等速自在継手では、図１９に示すように、ホルダ２３４の内周面が円筒面であり、脚軸２２６の外周面が球状を成しているため、トルク負荷時には、ホルダ２３４の内周面と脚軸２２６との接触部Ｐ’（接触楕円：図２０中の散点領域）が、長軸方向に長大な細長楕円形状を呈する。そのため、継手が作動角を取ったとき、上記の接触部Ｐ’に、脚軸２２６の動きに伴ってローラ２２２を傾かせるように作用する摩擦モーメントが発生しやすい。このため、上記の第１～３の作用を奏するような構造を有していても、ローラ２２２の前後傾きは生じ易く、ローラ２２２と膨出部２２８やトラック溝平坦部２２０との接触により生じる摺動抵抗が増大する。

【0012】

特に特許文献３のように、脚軸２２６の外周面に、継手軸方向と直交する一組の平面部２３３を設けた場合、接触部Ｐ’が長軸方向に長大な細長楕円形状を呈することもあり、接触部Ｐ’が、楕円の両頂点付近が欠落した形態の非楕円形状となる。そのため、エッジロードの発生による接触面圧の増大を招き、トリポード型等速自在継手の耐久性とＮＶＨ特性が低下する。

【0013】

そこで、本発明は、ダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手において、脚軸とインナリングとの接触面圧の低減、およびローラユニットの傾きの抑制を通じて、耐久性およびＮＶＨ特性を改善することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

前記課題を解決するために、本発明は、継手軸方向に延びる三本のトラック溝が内周面に形成され、各トラック溝に、継手円周方向に対向する一対のローラ案内面が設けられた外側継手部材と、前記外側継手部材の内周に配され、前記トラック溝に向けて継手半径方向に突出した三つの脚軸を有するトリポード部材と、前記脚軸の外周に配されたローラ、及び、前記ローラと前記脚軸との間に配されたインナリングを有し、前記脚軸に回転可能且つ揺動可能な状態で支持されると共に前記トラック溝に収容される三つのローラユニットとを備えたトリポード型等速自在継手において、前記ローラが円筒面状外周面を有し、各トラック溝の前記一対のローラ案内面を、互いに平行な平坦面とし、前記ローラ案内面の幅方向両側に、前記ローラにその軸心方向両側から当接可能な一対のガイド面を設け、前記インナリングが円筒面状内周面を有し、前記脚軸の外周面が、前記脚軸の軸線を含む縦断面及び前記脚軸の軸線と直交する横断面において、トルク伝達方向両側に膨出した凸曲線を有し、前記脚軸の外周面の前記横断面における凸曲線が、トルク伝達方向端部から継手軸方向両側に行くほど前記インナリングの円筒面状内周面から離反し、前記脚軸の外周面の前記縦断面における凸曲線のうち、トルク伝達方向両端における曲率半径（ｒ）が、前記脚軸の外周面の最大径部を通る前記横断面における凸曲線のうち、トルク伝達方向両端における曲率半径（Ｒ）よりも大きく、前記脚軸の外周面の継手軸方向の両側に、前記インナリングの円筒面状内周面との間に継手軸方向の隙間を形成する一組の逃げ部を設け、前記一組の逃げ部間の継手軸方向の距離をＦとし、トルク伝達時に前記脚軸の外周面と前記インナリングの内周面との間に形成される接触楕円の二つの頂点間の継手軸方向の距離の最大値をＬｍａｘとして、Ｌｍａｘ＜Ｆとしたことを特徴とする。

【0015】

本発明では、上記のように、ローラが円筒面状外周面を有すると共に、ローラ案内面を平坦面としている。この場合、トルク負荷時に、平坦なローラ案内面とローラの円筒面状外周面とが、直線状の接触部を介して互いに押し付け合うため、ローラの左右傾き（図１７参照）を抑制できる。さらに、ローラ案内面の幅方向両側に、ローラにその軸心方向両側から当接可能な一対のガイド面を設けることで、ローラの左右傾きをより確実に防止できる。

【0016】

また、本発明では、インナリングが円筒面状内周面を有すると共に、脚軸の外周面に、縦断面及び横断面において、インナリングの内周面に向けて膨出した凸曲線を設ける。そして、脚軸の外周面の横断面における凸曲線が、トルク伝達方向端部から継手軸方向両側に行くほどインナリングの円筒面状内周面から離反する形状を有する。これにより、横断面における脚軸の外周面とインナリングの内周面との接触部の脚軸円周方向長さ（すなわち、接触楕円の長径）が短くなるため、ローラを傾かせようとする力（モーメント）が低減される。しかし、この場合、脚軸とインナリングとの接触面積が小さくなるため、これらの接触部における面圧の上昇が懸念される。そこで、本発明では、上記のように、脚軸の外周面の縦断面における凸曲線の曲率半径（ｒ）を、脚軸の外周面の最大径部を通る横断面における凸曲線の曲率半径（Ｒ）よりも大きくした。これにより、脚軸の外周面とインナリングの内周面との接触部の脚軸軸線方向長さ（すなわち、接触楕円の短径）が長くなるため、これらの接触部における面圧の上昇を抑えることができる。

【0017】

さらに、接触楕円の二つの頂点間の継手軸方向の距離の最大値Ｌｍａｘを求め、このＬｍａｘを逃げ部間の継手軸方向の距離Ｆよりも小さくしている（Ｌｍａｘ＜Ｆ）ので、接触楕円の欠落を確実に防止することが可能となる。

【0018】

前記脚軸の外周面の前記横断面における前記逃げ部は、直線、単一円弧、もしくは複合円弧の何れかの形状とすることができる。

【0019】

Ｌｍａｘ＝２Ｒ×０．３０～０．７５とするのが好ましい。Ｌｍａｘが過少な場合は面圧が過大になり、Ｌｍａｘが大きすぎると、十分な軽量化等の効果が得られない。

【0020】

前記逃げ部は、トルク伝達方向の両端に、フィレットもしくは面取りを有する。この構成であれば、エッジロードの発生を抑制して接触面圧の低減を図ることができる。

【発明の効果】

【0021】

以上のように、本発明のダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手によると、脚軸とインナリングとの接触面圧の低減、およびローラユニットの傾きの抑制を通じて、耐久性およびＮＶＨ特性を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】ダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手を示す継手軸方向の断面図である。

【図2】図１のＫ－Ｋ線における断面図である。

【図3】図２の拡大図である。

【図4】図１のＬ－Ｌ線における断面図である。

【図5】図１のトリポード部材を拡大して示す側面図である。

【図6】図１のトリポード型等速自在継手（図１）が作動角を取った状態を表す断面図である。

【図7】逃げ部を省略したトリポード型等速自在継手を表す断面図である。

【図8】脚軸の最大径部を通る横断面図とトリポード部材の側面図（一部断面図）を併記した図である。

【図9】接触楕円の長軸径および短軸径の算出式を表す図である。

【図10】脚軸の最大径部を通る横断面図である。

【図11】脚軸の最大径部を通る横断面図である。

【図12】脚軸の最大径部を通る横断面図である。

【図13】従来のトリポード型等速自在継手の継手軸方向の断面図である。

【図14】図１３のＫ－Ｋ線における断面図である。

【図15】図１３のＬ－Ｌ線における断面図である。

【図16】図１３のトリポード型等速自在継手が作動角をとった状態を表す断面図である。

【図17】図１３のトリポード型等速自在継手の継手軸方向と直交する断面図であり、ローラユニットの左右傾きが生じている状態を示す。

【図18】図１３のトリポード型等速自在継手の継手軸方向の断面図であり、ローラユニットの前後傾きが生じている状態を示す。

【図19】従来の他のトリポード型等速自在継手の継手軸方向と直交する方向の断面図である。

【図20】図１９のトリポード型等速自在継手のトリポード部材の側面図（一部断面図）である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明のトリポード型等速自在継手の一実施形態を、図１～９に基づいて説明する。

【0024】

図１～図４に示す本実施形態のトリポード型等速自在継手１はダブルローラタイプである。なお、以下の説明において、作動角を０°の状態とした時のトリポード型等速自在継手の軸線方向を「継手軸方向」と言い、このときの軸線を中心とした円周方向及び半径方向をそれぞれ「継手円周方向」及び「継手半径方向」と言う。

【0025】

図１及び図２に示すように、このトリポード型等速自在継手１は、外側継手部材２と、内側継手部材としてのトリポード部材３と、トルク伝達部材としてのローラユニット４とを備える。

【0026】

外側継手部材２は、継手軸方向一端が開口し他端が閉塞されたカップ状をなしている（図１参照）。外側継手部材２の内周面には、継手軸方向に延びる３本の直線状トラック溝５が継手円周方向で等間隔に形成される（図２参照）。各トラック溝５には、継手円周方向に対向して配置された一対のローラ案内面６が形成されている。各ローラ案内面６は、継手軸方向に延びている。外側継手部材２の内部には、トリポード部材３とローラユニット４が収容されている。

【0027】

トリポード部材３は、中心孔３０を有する胴部３１（トラニオン胴部）と、胴部３１の外周面の継手円周方向の三等分位置から継手半径方向に突出する３本の脚軸３２（トラニオンジャーナル）とを一体に有する。胴部３１の中心孔３０に形成された雌スプラインに、シャフト８に形成された雄スプラインを嵌合させ、止め輪等によりこれらを継手軸方向に固定することで、トリポード部材３とシャフト８とがトルク伝達可能に結合される。

【0028】

ローラユニット４は、トリポード部材３の各脚軸３２の外周に設けられ、それぞれ外側継手部材２のトラック溝５に収容されている。ローラユニット４は、脚軸３２の軸線を中心とした円環状のローラであるアウタリング１１と、アウタリング１１の内周に配置されて脚軸３２に外嵌された円環状のインナリング１２と、アウタリング１１とインナリング１２との間に介在された転動体１３とを備える。本実施形態では、転動体１３の一例として、保持器のない総ころ状態の多数の針状ころが使用されている。針状ころ１３は、アウタリング１１の円筒状内周面を外側軌道面とし、インナリング１２の円筒状外周面を内側軌道面として、これらの外側軌道面と内側軌道面の間に転動自在に配置される。アウタリング１１、インナリング１２、および針状ころ１３からなるローラユニット４は、一対のスナップリング１４により、自然には分解しない構造となっている。

【0029】

以下、ローラ案内面６とアウタリング１１の外周面１５の形状について、図３及び図４を用いて詳しく説明する。尚、図３及び図４では、継手軸方向をＺ方向、脚軸３２の軸線方向をＹ方向、継手軸方向Ｚ及び脚軸軸線方向Ｙの双方と直交するトルク伝達方向をＸ方向として示している。

【0030】

アウタリング１１の外周面１５は、脚軸３２の軸線を中心とした円筒面とされる。アウタリング１１の、自身の軸心方向両側の端面１６は、自身の軸心と直交する平坦面とされる（図３参照）。アウタリング１１の外周面１５と両端面１６とは、面取り１７を介して連続される。面取り１７は、例えば、断面直線状のテーパ面と、テーパ面と外周面１５及び両端面１６とを滑らかに連続する断面曲線状（例えば、円弧状）の凸曲面とからなる。

【0031】

外側継手部材２の各トラック溝５の一対のローラ案内面６は、互いに平行な平坦面とされる。各ローラ案内面６の幅方向（Ｙ方向）の両側には、一対のガイド面７が設けられる。ガイド面７は、ローラ案内面６の幅方向両端から、脚軸３２の軸線Ｙに接近する方向に立ち上がっている。ローラ案内面６及びガイド面７の形状は、アウタリング１１の外周面１５及び面取り１７の形状に倣っている。具体的に、図３に示す断面において、ローラ案内面６とアウタリング１１の外周面１５とが平行であり、対向する一対のローラ案内面６の間隔Ｗがアウタリング１１の外周面１５の直径よりも僅かに大きい。これにより、ローラ案内面６とアウタリング１１の外周面１５との間にＸ方向の僅かな隙間が形成される。また、ガイド面７は、図３に示す断面においてアウタリング１１の面取り１７と略平行であり、例えば、断面直線状の傾斜面と、傾斜面とローラ案内面６とを滑らかに連続する断面曲線状（例えば、円弧状）の凹曲面とからなる。ローラ案内面６の幅方向両側に設けられた一対のガイド面７のＹ方向の間隔は、アウタリング１１の外周面１５の幅方向両側に設けられた一対の面取り１７のＹ方向の間隔よりも僅かに大きい。これにより、ガイド面７とアウタリング１１の面取り１７との間にＹ方向の僅かな隙間が形成される。

【0032】

外側継手部材２に図３の矢印Ｔ方向のトルクが加わると、図中左側のローラ案内面６にアウタリング１１の外周面１５が押し付けられる。本実施形態では、上記のように、ローラ案内面６が平坦面であり、アウタリング１１の外周面１５が円筒面であるため、これらが直線状の接触部を介して互いに押し付け合う。これにより、図３に示す断面において、アウタリング１１の外周面１５がローラ案内面６と平行になるように、アウタリング１１の姿勢が矯正されるため、アウタリング１１の左右傾き（図１７参照）を抑制できる。また、アウタリング１１の面取り１７にガイド面７がＹ方向から当接することで、アウタリング１１の前後傾き（図１８参照）が規制されると共に、アウタリング１１の左右傾きがより一層抑制される。

【0033】

上記のように外側継手部材２に図３の矢印Ｔ方向のトルクが加わると、図中左側のローラ案内面６（以下、「トルク負荷側のローラ案内面６」と言う。）にアウタリング１１の外周面１５が押し付けられる一方で、図中右側のローラ案内面６（以下、「トルク非負荷側のローラ案内面６」と言う。）及びその幅方向両側のガイド面７と、アウタリング１１の外周面１５及び面取り１７との間に隙間が形成される。このとき、ローラユニット４が傾いて、トルク非負荷側のローラ案内面６やガイド面７にアウタリング１１の外周面１５や面取り１７が接触すると、アウタリング１１の回転抵抗が増大する。

【0034】

そこで、本実施形態では、トリポード部材３にトルクが加わったときに、アウタリング１１が、トルク負荷側のローラ案内面６と接触する一方で、トルク非負荷側のローラ案内面６及びその幅方向両側のガイド面７と接触しないように、アウタリング１１とローラ案内面６との間の初期隙間（対向する一対のローラ案内面６の間隔Ｗとアウタリング１１の外径との差）や、ガイド面７の形状等が設計される。

【0035】

次に、インナリング１２の内周面１８及び脚軸３２の外周面３３の形状について、図３及び図４を用いて詳しく説明する。

【0036】

インナリング１２の内周面１８は、脚軸軸線方向Ｙと平行な円筒面とされ、この円筒面状の内周面１８が、脚軸３２の外周面３３と嵌合している。

【0037】

図３に示すように、脚軸３２を継手軸方向（図３の紙面と直交する方向）から平面視した図、すなわち、脚軸３２の自身の軸線を含む縦断面図において、脚軸３２の外周面３３は、トルク伝達方向Ｘの両側に膨出した凸曲線を有する。図示例では、脚軸３２の外周面の縦断面における凸曲線が、曲率半径ｒの円弧３３ａで構成される。これにより、脚軸３２の外周面の円弧３３ａの頂部（Ｘ方向端部）がインナリング１２の円筒面状内周面１８と接触し、円弧３３ａの頂部からＹ方向両側に行くにつれて、脚軸３２の外周面３３とインナリング１２の内周面１８との間の隙間が徐々に大きくなっている。円弧３３ａの頂部（脚軸３２の外周面３３の最大径部）は、脚軸３２の外周面３３の脚軸軸線方向Ｙにおける中間部にある。

【0038】

図４に示す脚軸３２の外周面の最大径部を通る横断面（脚軸３２の軸線と直交する方向の横断面）において、脚軸３２の外周面は、トルク伝達方向Ｘの両側に膨出した凸曲線を有する。図示例では、脚軸３２の外周面の横断面における凸曲線が、曲率半径Ｒの円弧３３ｂで構成される。円弧３３ｂの曲率半径Ｒは、脚軸３２のトルク伝達方向Ｘの最大径寸法をＡとしたとき、その半分Ａ／２（≒インナリング１２の円筒面状内周面１８の半径）よりも小さい。従って、脚軸３２の外周面の円弧３３ｂが、その頂部（Ｘ方向端部）でインナリング１２の円筒面状内周面１８と接触し、頂部からＺ方向両側に行くほど、インナリング１２の内周面１８から離反している。これにより、脚軸３２の外周面３３とインナリング１２の内周面１８とは、Ｘ方向で接触し、且つ、Ｚ方向ではこれらの間に隙間が設けられる。

【0039】

脚軸３２の外周面３３のうち、継手軸方向Ｚの両端には、輪郭を脚軸３２の軸線方向に後退させた一組の逃げ部３３ｃが設けられる。本実施形態では、逃げ部３３ｃとして、Ｚ方向と直交する平坦面３３ｃを設けた場合を例示している。この場合、一組の逃げ部３３ｃ間の継手軸方向の距離をＦとすると、Ｆ＜２Ｒとなる。

【0040】

このように脚軸３２の外周面３３に逃げ部３３ｃを設けると、逃げ部３３ｃとインナリング１２の内周面１８との間の継手軸方向Ｚの隙間Ｇの容積が、逃げ部３３ｃを設けない場合（図７参照）に比べて大きくなる。このように脚軸３２の外周面３３に逃げ部３３ｃを設けることで、トリポード部材３の軽量化を達成できる。また、隙間Ｇに潤沢なグリースを保持することが可能となるため、脚軸３２の外周面３３とインナリング１２の内周面１８の間の潤滑性の向上を図ることができる。

【0041】

以上に述べたトリポード部材３は、鍛造、胴部３１の端面の旋削、熱処理、および脚軸３２の外周面３３の研削、の各工程を順次経ることで製作される。外周面３３の研削工程では、逃げ部３３ｃは研削されない。そのため、逃げ部３３ｃは鍛造されたままの面として製品に残る。

【0042】

以上のように、脚軸３２の外周面３３は、縦断面における凸曲線（円弧３３ａ）の曲率半径ｒと、横断面における凸曲線（円弧３３ｂ）の曲率半径Ｒとが異なる非球面形状を成している。

【0043】

インナリング１２の内周面１８が円筒面であり、且つ、脚軸３２の外周面の縦断面及び横断面が凸曲線を有することにより、インナリング１２は、脚軸３２に対して揺動可能となる。上述のとおりインナリング１２とアウタリング１１が針状ころ１３を介して相対回転自在なアセンブリとされているため、アウタリング１１はインナリング１２と一体となって脚軸３２に対して揺動可能である。つまり、脚軸３２の軸線を含む平面内で、脚軸３２の軸線に対してアウタリング１１およびインナリング１２の軸線は傾くことができる（図６参照）。

【0044】

図６に示すように、トリポード型等速自在継手１が作動角をとって回転すると、外側継手部材２の軸線に対してトリポード部材３の軸線は傾斜するが、ローラユニット４が揺動可能であるため、アウタリング１１とローラ案内面６とが斜交した状態になることを回避することができる。これにより、アウタリング１１がローラ案内面６に対して水平に転動するので、誘起スラストやスライド抵抗の低減を図ることができ、トリポード型等速自在継手１の低振動化を実現することができる。

【0045】

本実施形態では、特許文献３に記載の発明で問題となる、脚軸３２の外周面３３とインナリング１２の内周面１８との間に形成される接触楕円の頂点付近での欠落を回避するため、以下に述べる対策を講じている。

【0046】

トリポード部材３０にトルクが負荷された際には、脚軸３２の外周面３３がインナリング１２の内周面１８に押し付けられ、図５に示すような接触部Ｐが形成される。接触部Ｐは楕円状の形態（接触楕円と呼ばれる）を有する。本実施形態では、上記のように、脚軸３２の外周面３３の最大径部を通る横断面における円弧３３ｂの曲率半径Ｒ（図４参照）が、脚軸３２のトルク伝達方向Ｘの最大径寸法Ａの半分（Ａ／２）よりも小さいため、これらが等しい場合と比べて、図５に示す接触部ＰのＺ方向長さ（すなわち、接触楕円の長径ａ）を短くすることができる。これにより、インナリング１２を含むローラユニット４を継手軸線に対して傾かせようとする力（モーメント）が低減される。

【0047】

このように、脚軸３２の外周面３３とインナリング１２の内周面１８との接触部Ｐの長径ａが短くなると、接触部Ｐの面積が小さくなるため、接触部Ｐにおける面圧の上昇が懸念される。本実施形態では、脚軸３２の外周面３３の縦断面における円弧３３ａの曲率半径ｒ（図３参照）が、脚軸３２の外周面３３の最大径部を通る横断面における円弧３３ａの曲率半径Ｒ（図４参照）よりも大きい。これにより、図５に示す脚軸３２の外周面３３とインナリング１２の内周面１８との接触部ＰのＹ方向長さ（すなわち、接触楕円の短径ｂ）が長くなるため、面圧の上昇を抑えることができる。

【0048】

この場合、脚軸３２の外周面３３の縦断面における円弧３３ａの曲率半径ｒを大きし、脚軸３２の外周面３３の横断面における円弧３３ａの曲率半径Ｒを小さくするほど、接触楕円Ｐの長径短径比ａ／ｂが小さくなり、接触楕円Ｐを円に近づけることができる。

【0049】

トリポード型等速自在継手が作動角をとると、図８に示すように接触楕円Ｐの長軸が作動角と同じ角度で傾き、かつ長軸が長くなる（作動角をとった時の接触楕円をＰ１、Ｐ２で表す）。この点を考慮し、トリポード型等速自在継手が最終製品に組み込まれた状態（例えば自動車のドライブシャフトに組み込まれた状態）で生じる、接触楕円Ｐ１、Ｐ２の二つの頂点間の継手軸方向の距離の最大値Ｌｍａｘを求め、このＬｍａｘが一組の逃げ部３３ｃ間の継手軸方向Ｚの距離（最小距離）Ｆよりも小さくなる（Ｌｍａｘ＜Ｆ）ように距離Ｆを定めることで、接触楕円Ｐ１、Ｐ２の欠落を確実に防止することが可能となる。

【0050】

接触楕円Ｐ１、Ｐ２の二つの頂点間の継手軸方向の距離の最大値Ｌｍａｘは、トリポード型等速自在継手１が最終製品に組み込まれた状態で、トリポード型等速自在継手１に自身が取り得る最大作動角を与え、かつ自身に付与され得る最大トルクを付与した時に生じる接触楕円Ｐ１、Ｐ２の大きさから求めることができる。

【0051】

この計算を簡略化するため、トリポード型等速自在継手１の最大作動角は、自身のサイズとは無関係に一定値、例えば１８°に定めてもよい（自動車のドライブシャフトに組み込まれるトリポード型等速自在継手１では、最大作動角は１８°と考えて実用上差し支えない）。この場合、作動角を１８°とし、かつトリポード型等速自在継手１に付与され得る最大トルクを与えた状態で接触楕円Ｐ１、Ｐ２の形状を算出し、その算出結果からＬｍａｘの値を求める。また、最大作動角のみならず、最大トルクをトリポード型等速自在継手１のサイズとは無関係に一定値、例えば１１９０Ｎｍに定めてもよい（自動車のドライブシャフトに組み込まれるトリポード型等速自在継手１では、最大トルクが１１９０Ｎｍを超えることは稀である）。この場合、作動角を１８°、トルクを１１９０Ｎｍとして接触楕円Ｐ１、Ｐ２を算出し、その算出結果からＬｍａｘの値を求める。

【0052】

最大トルクは、トリポード部材３に連結されるシャフト８が捩り破断を起こす最小の静的捩りトルクの０．３倍と定めてもよい（自動車のドライブシャフトに組み込まれるトリポード型等速自在継手１では、最大トルクが、シャフト８が捩り破断を起こす最小の静的捩りトルクの０．３倍を超えることは稀である）。例えば、トリポード部材３に連結されるシャフト８が捩り破断を起こす最小の静的捩りトルクが４０００Ｎｍのとき、作動角を１８°、トルクを１２００Ｎｍとして接触楕円Ｐ１，Ｐ２を算出し、その算出結果からＬｍａｘの値を求める。

【0053】

接触楕円Ｐ、Ｐ１、Ｐ２の輪郭は、ヘルツの接触理論により、接触する二物体の形状（曲率半径）、荷重、および二物体の物性値から一義的に算出することができる。具体的には、図９に示す各式から接触楕円の長径ａおよび短径ｂを求めることができる。図９の各式において、Ｑは荷重、Ｅ_１、Ｅ_２は接触物体の縦弾性係数（ＭＰａ）、１／ｍ_１、１／ｍ_２は接触物体のポアソン比、ρは接触物体の主曲率、μおよびνは二物体の接触状態（曲率半径）から定まる定数である。

【0054】

以上の説明のように、脚軸３２の外周面３３の最大径部を通る横断面における円弧３３ｂの曲率半径Ｒと、脚軸３２の外周面３３の縦断面における円弧３３ａの曲率半径ｒとを調整し、さらに平坦面間３３ｃの継手軸方向の距離Ｆを調整してＬｍａｘ＜Ｆとすることで、隙間Ｇの容積を十分に確保しつつ、最大作動角を取った状態でも接触楕円Ｐ１、Ｐ２の全体を、脚軸３２の外周面３３の曲率半径Ｒの円弧３３ｂで形成された領域に配置することができる。つまり接触楕円Ｐ１、Ｐ２の欠損を防止することができる。これにより、エッジロードの発生等による面圧の増大を回避してトリポード型等速自在継手の耐久性を向上させることができる。

【0055】

特に本実施形態のように、脚軸３２の外周面３３の縦断面における円弧３３ａの曲率半径ｒを、脚軸３２の外周面３３の最大径部の横断面における円弧３３ａの曲率半径Ｒよりも大きくする（ｒ＞Ｒ）ことで、接触楕円Ｐ、Ｐ１、Ｐ２の長径短径比が小さくなるため、Ｌｍａｘを小さくすることができる。そのため、隙間Ｇの容積を十分に確保しつつＬｍａｘ＜Ｆを実現することが容易となる。Ｌｍａｘが過少な場合は面圧が過大になり、Ｌｍａｘが大きすぎると、十分な軽量化等の効果が得られないため、Ｌｍａｘ＝２Ｒ×０．３０～０．７５、より好ましくは、Ｌｍａｘ＝２Ｒ×０．４０～０．５５となるよう曲率半径ｒ、Ｒを設定する。

【0056】

この他、曲率半径ｒ、Ｒは、インナリング１２と脚軸３２との接触部Ｐの面圧を許容範囲内に抑制しつつ、アウタリング１１の傾きを許容範囲内に抑制できるよう設定すべきである。この観点から、接触楕円Ｐ（接触角０°の時の接触楕円）の長径ａと短径ｂとの比ａ／ｂが２～１０の範囲内、好ましくは３～６の範囲内となるように、上記の曲率半径ｒ、Ｒを設定するのが好ましい。

【0057】

本発明は、上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と共通する内容については重複説明を省略する。

【0058】

既に述べた実施形態では、脚軸３２に外周面に設ける逃げ部３３ｃとして平坦面を形成した場合を例示しているが、逃げ部３３ｃの形態は平坦面に限られない。例えば図１０に示すように、脚軸３２の横断面において、逃げ部３３ｃを単一の曲率半径Ｒ’を有する円弧（単一円弧）で形成することもできる。この場合、逃げ部３３ｃの最大径寸法Ｆ’はＦ’＜２Ｒとなる。この他、図示は省略するが、脚軸３２の横断面において、逃げ部３３ｃを、異なる曲率半径の複数の円弧をつないだ複合円弧で形成することもできる。何れの場合も、逃げ部３３ｃを構成する円弧の曲率半径（Ｒ’）は、外周面３３の円弧３３ｂの曲率半径Ｒよりも大きくする（Ｒ’＞Ｒ）。ちなみに、逃げ部を平坦面３３ｃで形成した場合、脚軸３２の横断面では、逃げ部３３ｃが曲率半径無限大の直線となる。従って、横断面における逃げ部３３ｃの曲率半径は、逃げ部３３ｃの形状にかかわらず、円弧３３ｂの曲率半径Ｒよりも大きくなる。

【0059】

また、図１１に示すように、逃げ部３３ｃのトルク伝達方向の両端にフィレット３５を設け、あるいは図１２に示すように、逃げ部３３ｃのトルク伝達方向の両端に角度αのテーパ状の面取り３６を設けてもよい。フィレット３５および面取り３６は、何れもインナリング１２の内周面１８との間に継手軸方向Ｚの隙間Ｇを形成する逃げ部３３ｃに包含される。従って、図１１および図１２に示す実施形態では、一組の逃げ部３３ｃの継手軸方向の距離（最小距離）Ｆが、フィレット３５と曲率半径Ｒを有する円弧３３ｂとの境界部間の継手軸方向Ｚの距離となり、各面取り３６と曲率半径Ｒを有する円弧３３ｂとの境界部間の継手軸方向Ｚの距離となる。この場合もＬｍａｘ＜Ｆとなるように、曲率半径ｒ、Ｒ、および距離Ｆが設定される。

【0060】

また、上記の実施形態では、脚軸３２の外周面の縦断面及び横断面における凸曲線を何れも円弧で構成した場合を示したが、これに限られない。例えば、脚軸３２の外周面の縦断面における凸曲線を楕円等の非円弧曲線で構成してもよい。この場合、脚軸３２の外周面の縦断面における凸曲線（楕円）のうち、少なくともトルク伝達方向両端（すなわち、インナリング１２との接触部）における曲率半径（非円弧のため、トルク伝達方向両端における疑似円弧の曲率半径。以下同様。）は、脚軸３２の外周面の最大径部を通る横断面における凸曲線（円弧３３ｂ）の曲率半径Ｒよりも大きく、好ましくは、脚軸３２のトルク伝達方向Ｘの最大寸法Ａの半分（Ａ／２）よりも大きい。

【0061】

また、脚軸３２の外周面の横断面における凸曲線を楕円等の非円弧曲線で構成してもよい。この場合、脚軸３２の外周面の最大径部の横断面における凸曲線（楕円）のうち、少なくともトルク伝達方向両端（すなわち、インナリング１２との接触部）における曲率半径は、脚軸３２のトルク伝達方向Ｘの最大寸法Ａの半分（Ａ／２）よりも小さい。

【0062】

また、脚軸３２の外周面の縦断面及び横断面における凸曲線の双方を楕円等の非円弧曲線で構成してもよい。この場合、脚軸３２の外周面の縦断面における凸曲線（楕円）のうち、少なくともトルク伝達方向両端（すなわち、インナリング１２との接触部）における曲率半径は、脚軸３２の外周面の最大径部を通る横断面における凸曲線（楕円）のうち、少なくともトルク伝達方向両端（すなわち、インナリング１２との接触部）における曲率半径よりも大きい。好ましくは、脚軸３２の外周面の縦断面における凸曲線（楕円）のうち、少なくともトルク伝達方向両端における曲率半径は、脚軸３２のトルク伝達方向Ｘの最大寸法Ａの半分（Ａ／２）よりも大きく、脚軸３２の外周面の最大径部を通る横断面における凸曲線（楕円）のうち、少なくともトルク伝達方向両端における曲率半径は、脚軸３２のトルク伝達方向Ｘの最大寸法Ａの半分（Ａ／２）よりも小さい。

【0063】

以上に述べたトリポード型等速自在継手１は、自動車のドライブシャフトに限って適用されるものではなく、自動車や産業機器等の動力伝達経路に広く用いることができる。

【符号の説明】

【0064】

１ トリポード型等速自在継手
２ 外側継手部材
３ トリポード部材
４ ローラユニット
５ トラック溝
６ ローラ案内面
７ ガイド面
８ シャフト
１１ アウタリング（ローラ）
１２ インナリング
１３ 転動体
１４ スナップリング
３１ 胴部
３２ 脚軸
３３ 脚軸の外周面
３３ａ 円弧（凸曲線）
３３ｂ 円弧（凸曲線）
３３ｃ 逃げ部
３５ フィレット
３６ 面取り
Ｆ 一組の逃げ部間の継手軸方向の距離
Ｌｍａｘ 接触楕円の二つの頂点間の継手軸方向の距離の最大値
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２ 接触楕円（接触部）
Ｘ トルク伝達方向
Ｙ 脚軸軸線方向
Ｚ 継手軸方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】