摺動式トリポード型等速ジョイント
【課題】非負荷側の軌道溝とローラとの接触荷重の大きさを低減することにより、結果として誘起スラスト力を低減することができる摺動式トリポード型等速ジョイントを提供する。
【解決手段】軌道溝１１の溝側面には、ローラ３０の外周面との間でトルク伝達を行う負荷伝達点Ｐｆ２が設定される。軌道溝１１の溝側面のうち負荷伝達点Ｐｆ２より溝開口端Ｅ側に位置する溝開口部は、溝開口端Ｅに向かって、対向するローラ３０の外周面に対して相対的に凹所１１ａから凸所１１ｂに変化するように形成される。軌道溝１１が非負荷側となる場合に、ローラ３０の外周面は、凹所１１ａに接触せずに凸所１１ｂに接触するように、凹所１１ａおよび凸所１１ｂが設定される。
【解決手段】軌道溝１１の溝側面には、ローラ３０の外周面との間でトルク伝達を行う負荷伝達点Ｐｆ２が設定される。軌道溝１１の溝側面のうち負荷伝達点Ｐｆ２より溝開口端Ｅ側に位置する溝開口部は、溝開口端Ｅに向かって、対向するローラ３０の外周面に対して相対的に凹所１１ａから凸所１１ｂに変化するように形成される。軌道溝１１が非負荷側となる場合に、ローラ３０の外周面は、凹所１１ａに接触せずに凸所１１ｂに接触するように、凹所１１ａおよび凸所１１ｂが設定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動式トリポード型等速ジョイントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
摺動式トリポード型等速ジョイントとして、例えば、特開平１０−２４６２４１号公報（特許文献１）、特開２００４−１２５１７５号公報（特許文献２）、特開２００６−１６２０５６号公報（特許文献３）およびなどに記載されたものがある。特許文献１〜３に記載の摺動式トリポード型等速ジョイントは、トリポード軸部がローラに対して首振り揺動可能となるように構成されている。これにより、ローラが軌道溝を転動しようとする方向と軌道溝の延びる方向とが一致するため、ローラと軌道溝との間に滑りが発生しないようにできる。その結果、誘起スラスト力の発生を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２４６２４１号公報
【特許文献２】特開２００４−１２５１７５号公報
【特許文献３】特開２００６−１６２０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、特許文献１〜３に記載の摺動式トリポード型等速ジョイントにおいては、ジョイント角をとったときには、トリポード軸部がローラに対して、トリポード軸部の軸方向に摺動する。そのため、ローラがトリポード軸部から力を受ける位置がローラの軸方向に変化する。これにより、特許文献３に記載されているように、外輪の軌道溝の延びる方向からローラを見た場合に、ローラが首振り揺動する。そのため、ローラのうち外輪の軌道溝とトルク伝達を行っている負荷側の反対側である非負荷側（背面側）が、軌道溝に接触し、ローラと軌道溝との間にて摩擦力が発生するおそれがある。このことが、誘起スラスト力の発生に影響を及ぼすおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、非負荷側の軌道溝とローラとの接触荷重の大きさを低減することにより、結果として誘起スラスト力を低減することができる摺動式トリポード型等速ジョイントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（請求項１）摺動式トリポード型等速ジョイントに係る本発明は、筒状に形成され、内周面に外輪回転軸方向に延びる３本の軌道溝が形成された外輪と、シャフトに連結されるボス部、および、前記ボス部の外周面からそれぞれ前記ボス部の径方向外方に延びるように立設されそれぞれの前記軌道溝に挿入される３本のトリポード軸部を備えるトリポードと、凸弧状の外周面を有する環状に形成され、それぞれの前記トリポード軸部の外周側に回転可能且つ首振り揺動可能に軸支され、且つ、前記軌道溝に転動可能に配置されるローラと、を備えるトリポード型等速ジョイントであって、前記軌道溝の溝側面には、前記ローラの外周面との間でトルク伝達を行う負荷伝達点が設定され、前記軌道溝の溝側面のうち前記負荷伝達点より溝開口端側に位置する溝開口部は、前記溝開口端に向かって、対向する前記ローラの外周面に対して相対的に凹所から凸所に変化するように形成され、前記軌道溝が非負荷側となる場合に、前記ローラの外周面は、前記凹所に接触せずに前記凸所に接触するように、前記凹所および前記凸所が設定される。
【０００７】
（請求項２）本発明において、前記凹所には、前記軌道溝の延びる方向に形成される非接触溝であり、前記凸所は、前記非接触溝のうち前記溝開口端側の肩部を形成する部位としてもよい。
（請求項３）本発明において、前記凸所の曲率および曲率中心は、前記負荷伝達点の曲率および曲率中心に一致するように設定されているようにしてもよい。
（請求項４）本発明において、前記凹所は、前記負荷伝達点の曲率に連続して曲面状に形成され、前記凸所は、前記凹所の曲面に対して前記軌道溝の溝内部に向かって突出して形成されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
（請求項１）本発明によれば、ローラがトリポード軸部から力を受ける位置がローラの軸方向に摺動して、ローラが非負荷側の軌道溝の開口部に接触するようなモーメントがローラに発生した場合には、非負荷側の軌道溝の溝開口部において、ローラの外周面は凸所に接触する。本発明においては、軌道溝の溝側面の溝開口部は、溝開口端に向かって、対向するローラの外周面に対して相対的に凹所から凸所に変化するように形成されている。つまり、凹所よりも凸所が、溝開口端側に位置している。また、ローラのうち凸所が対向する位置は、ローラのうち凹所に対向する位置に比べて、ローラの外周面のうち軸方向端面側に位置している。
【０００９】
ここで、本発明において、ローラの外周面は、凸弧状に形成されている。従って、ローラの凸弧状のうちローラの軸方向端面側ほど、ローラの外周面の法線とローラの軸方向とのなす鋭角は、小さくなっていく。つまり、ローラのうち凸所が対向する位置の法線とローラの軸方向とのなす鋭角は、凹所が対向する位置の法線とローラの軸方向とのなす鋭角より小さい。
【００１０】
つまり、凹所と凸所を上述したように設けることで、凹凸を有しない従来の構成と比較すると、非負荷側の軌道溝においてローラに接触する点の法線とローラの軸方向に対するなす鋭角が小さくなる。当該なす鋭角が小さくなることにより、ローラと軌道溝との接触荷重のうちローラの軸方向成分が大きくなり、かつ、当該接触荷重のうちローラの軸直交方向成分が小さくなる。その結果、ローラと軌道溝との接触荷重の大きさが小さくなる。従って、誘起スラスト力が低減する。
【００１１】
（請求項２）本発明によれば、非接触溝の溝幅を設定することで、凸所の位置、すなわちローラに接触する位置を決定することができる。従って、本発明によれば、容易に凹所および凸所を形成することができ、誘起スラスト力の低減を確実に実現できる。
（請求項３）本発明によれば、凸所と負荷伝達点の成形は同時に行い、その後に凹所としての非接触溝を加工することで実現できる。このように、凸所の成形が非常に容易となる。
（請求項４）本発明によれば、凹所が非接触溝のように両肩部を有する形状ではなく、負荷伝達点に連続した形状の場合であっても、凸所を凹所に対して突出させることで、確実に凸所にローラが接触するようにできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第一実施形態：摺動式トリポード型等速ジョイントの径方向部分断面図であって、３本の軌道溝のうち１本の軌道溝の部分を示す。
【図２】第一実施形態：図１のＡ部分の外輪の拡大図、すなわち、外輪の非負荷側の軌道溝における外ローラとの接触位置付近を示す拡大断面図である。
【図３】第二実施形態：図１のＡ部分に相当する外輪の拡大図、すなわち、外輪の非負荷側の軌道溝における外ローラとの接触位置付近を示す拡大断面図である。
【図４】比較例：図１のＡ部分に相当する外輪の拡大図、すなわち、外輪の非負荷側の軌道溝における外ローラとの接触位置付近を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の摺動式トリポード型等速ジョイントを具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
＜第一実施形態＞
第一実施形態の摺動式トリポード型等速ジョイントについて、図１および図２を参照して説明する。ここで、本実施形態の摺動式トリポード型等速ジョイントは、車両の動力伝達シャフトの連結に用いる場合を例に挙げて説明する。例えば、自動車のドライブシャフトのインボードジョイントとして好適に使用されるものである。すなわち、この場合には、当該等速ジョイントは、ディファレンシャルギヤに連結された軸部とドライブシャフトシャフトの中間シャフトとの連結部位に用いる場合である。
【００１５】
（摺動式トリポード型等速ジョイントの全体構成）
この摺動式トリポード型等速ジョイントは、ディファレンシャルギヤ側の軸部（図示せず）に連結される外輪１０と、他方側の中間シャフト（図示せず）に連結されるトリポード２０と、外輪１０とトリポード２０との間に介在するローラユニット３０とを備えて構成される。
【００１６】
外輪１０は、筒状（例えば、有底筒状）に形成されており、一端側がディファレンシャルギヤに連結されている。そして、外輪１０の筒状部分の内周面には、外輪軸方向（図１の前後方向）に延びる軌道溝１１が、外輪軸の周方向に等間隔に３本形成されている。この軌道溝１１断面形状は、ゴシックアーチ形状に形成されている。この外輪１０の軌道溝１１の詳細については後述する。
【００１７】
トリポード２０は、外輪１０の筒状部分の内側に配置されている。このトリポード２０は、ボス部２１と、３本のトリポード軸部２２とを備える。ボス部２１は、円環状に形成されており、ボス部２１の内周側には内歯スプライン２１ａが形成されている。この内歯スプライン２１ａは、中間シャフトの端部の外歯スプライン（図示せず）に連結される。それぞれのトリポード軸部２２は、ボス部２１の外周面からそれぞれのボス部２１の径方向外方に向かって延びるように立設されている。これらのトリポード軸部２２は、ボス部２１の周方向に等間隔（１２０°間隔）に形成されている。そして、それぞれのトリポード軸部２２の少なくとも先端部は、外輪１０のそれぞれの軌道溝１１内に挿入されている。それぞれのトリポード軸部２２は、全体としては円柱状に近似した形状に形成されている。詳細には、トリポード軸部２２の外周面は、部分球面状をなしている。
【００１８】
ローラユニット３０は、全体としては、円環状となるように構成されている。ローラユニット３０は、トリポード軸部２２の外周側に、トリポード軸回りに回転可能に、且つ、トリポード軸方向に摺動可能に軸支されている。さらに、ローラユニット３０は、トリポード軸部２２に対して首振り揺動可能である。さらに、ローラユニット３０は、軌道溝１１の溝側面に沿って転動可能に配置されている。このローラユニット３０は、外ローラ３１と、内ローラ３２と、ニードルローラ３３と、止め輪３４，３５とから構成される。
【００１９】
外ローラ３１は、円環状に形成されている。外ローラ３１の外周面の軸方向断面形状は、大凡、軌道溝１１の溝側面に対応する形状、すなわち軌道溝１１の溝側面を反転した形状に形成されている。詳細には、外ローラ３１の外周面の軸方向断面形状は、単一の曲率半径により表される凸円弧形状に形成されている。そして、外ローラ３１は、その中心軸が外輪回転軸に直交する姿勢で、軌道溝１１に転動可能に嵌挿されている。また、外ローラ３１の内周面は、円筒内周面形状、すなわち、外ローラ３１の軸方向に亘ってほぼ同径に形成されている。ただし、外ローラ３１の内周面のうち両開口側には、全周に亘って止め輪溝３１ａ，３１ｂが形成されている。
【００２０】
内ローラ３２は、円筒状に形成されている。内ローラ３２の軸方向長さは、外ローラ３１に形成された両側の止め輪溝３１ａ，３１ｂ間の離間距離に相当する。この内ローラ３２の外径は、外ローラ３１の内径より小さく形成されている。そして、内ローラ３２は、外ローラ３１の径方向内方に離隔して配置されている。この内ローラ３２と外ローラ３１との径方向隙間には、全周に亘って、複数のニードルローラ３３が配置されている。そして、このニードルローラ３３を介することで、内ローラ３２は、外ローラ３１に対して相対回転可能とされている。さらに、内ローラ３２は、外ローラ３１に対して、径方向内方に同軸上に配置されている。この内ローラ３２は、トリポード軸部２２に対して回転且つ首振り揺動可能に、且つ、トリポード軸部２２のトリポード軸方向に摺動可能となるように、トリポード軸部２２に軸支されている。
【００２１】
止め輪３４，３５は、縮径可能となるように、切り込み部分を有するＣ字型形状に形成されている。これらの止め輪３４，３５は、外ローラ３１の止め輪溝３１ａ，３１ｂにそれぞれ嵌め込まれる。そして、止め輪３４，３５は、内ローラ３２およびニードルローラ３３に対して、ローラユニット３０の軸方向に引っ掛かるようにされている。つまり、止め輪３４，３５は、内ローラ３２およびニードルローラ３３が、外ローラ３１に対して、軸方向に相対的に移動することを規制している。
【００２２】
（外輪１０の軌道溝１１の詳細構成）
次に、上述した外輪１０の軌道溝１１のうち特に溝側面の詳細形状について、図１および図２を参照して説明する。ここで、図１において、トリポード２０が図１の右回りに回転した場合に、外輪１０の軌道溝１１のうち図１の右側の溝側面がトルクの負荷側となり、軌道溝１１のうち図１の左側の溝側面がトルクの非負荷側となる。
【００２３】
上述したように、軌道溝１１をゴシックアーチ形状に形成し、外ローラ３１の外周面を単一の曲率半径からなる凸円弧形状に形成している。従って、図１に示すように、軌道溝１１の溝側面には、ローラユニット３０の外ローラ３１の外周面との間でトルク伝達を行う負荷伝達点Ｐｆ１，Ｐｆ２が設定されている。このように、本実施形態においては、軌道溝１１と外ローラ３１との接触箇所が２箇所となるアンギュラコンタクトを採用している。
【００２４】
また、図１および図２に示すように、軌道溝１１の溝側面のうち負荷伝達点Ｐｆ２より溝開口端Ｅ側（図１の下側）に位置する溝開口部は、溝開口端Ｅに向かって、対向する外ローラ３１の外周面に対して相対的に凹所１１ａから凸所１１ｂに変化するように形成されている。ここでは、凹所１１ａには、外輪１０の軌道溝１１の延びる方向に形成される非接触溝である。一方、凸所１１ｂは、非接触溝としての凹所１１ａのうち溝開口端Ｅ側の肩部を形成する部位である。この凸所１１ｂの曲率および曲率中心は、負荷伝達点Ｐｆ２の曲率および曲率中心に一致するように設定されている。
【００２５】
（トルク伝達時に非負荷側の軌道溝１１に発生する荷重）
次に、トルク伝達時に非負荷側の軌道溝１１に発生する荷重について図１、図２および図４を参照して説明する。なお、図２において、負荷伝達点Ｐｆ２を図示しているが、これは図示している軌道溝１１が負荷側となる場合における負荷伝達点Ｐｆ２となる位置を示している。また、図２において、点Ｐｂ２を図示しているが、これは図４に示す比較例における点Ｐｂ２に対応する位置を示している。
【００２６】
トリポード２０が図１の右回りに回転して、外輪１０の軌道溝１１のうち図１の右側の溝側面がトルクの負荷側となる場合として説明する。また、トリポード軸部２２は、内ローラ３２に対してローラ軸方向に摺動することは上述したとおりである。つまり、トリポード軸部２２の外周面が内ローラ３２の内周面に対して与える荷重点Ｐｔは、内ローラ３２の軸方向に移動する。ここでは、非負荷側の軌道溝１１に発生する荷重が最大となる状態、すなわち、荷重点Ｐｔがアンギュラコンタクトにおける旋回中心Ｏａから外輪１０の回転中心側（図１の下側）へ最も遠くなる位置にある場合を考える。
【００２７】
この場合、ローラユニット３０は、トリポード軸部２２から受ける荷重Ｆによって旋回中心Ｏａを中心とした図１の左回りのモーメントが発生する。そうすると、ローラユニット３０は、軌道溝１１のトルクの非負荷側において、溝開口部付近において接触する。軌道溝１１の溝側面の溝開口部は、上述したように、溝開口端Ｅに向かって、対向する外ローラ３１の外周面に対して相対的に凹所１１ａから凸所１１ｂに変化するように形成されている。従って、非負荷側の軌道溝１１において、ローラユニット３０の外周面は、軌道溝１１の凹所１１ａに接触せずに凸所１１ｂの点Ｐｂに接触する。
【００２８】
このとき、本実施形態における非負荷側の軌道溝１１の凸所１１ｂの点Ｐｂに発生する荷重Ｎの大きさについて検討する。図２に示すように、点Ｐｂにおける荷重Ｎの法線方向は、点Ｐｂの法線方向、および、凸所１１ｂの点Ｐｂに接触する外ローラ３１の外周面の法線方向に一致する。この法線方向と図１および図２の水平方向とのなす鋭角をαとする。なお、図１および図２の水平方向とは、外輪１０の回転軸に直交すると共に外輪１０の径方向に直交する方向である。
【００２９】
そして、ローラユニット３０の旋回中心Ｏａ回りのモーメントの釣り合いを考える。つまり、ローラユニット３０がトリポード軸部２２から受ける荷重Ｆにより発生するモーメントと、非負荷側の軌道溝１１の凸所１１ｂから受ける荷重Ｎにより発生するモーメントとは釣り合う。このことは、式（１）により表される。この式（１）を荷重Ｎについて変換すると、式（２）のように表される。この式（２）から明らかなように、角度αが大きくなるほど、式（２）の分母が大きくなるために、荷重Ｎの大きさは小さくなる。
【００３０】
【数１】
【００３１】
ここで、本実施形態と比較するため、図４に示すように、本実施形態の凹所１１ａが形成されていない軌道溝２１１の場合を例に挙げる。つまり、図４に示す軌道溝２１１の溝側面は、図２の破線にて示す凹所１１ａが形成されていない形状、すなわち、図２の負荷伝達点Ｐｆ２と凸所１１ｂとを同一の曲率および曲率中心の曲線にて繋いだ形状に形成されているものとする。
【００３２】
このとき、比較例における非負荷側の軌道溝２１１の点Ｐｂ２に発生する荷重Ｎ２の大きさについて検討する。図４に示すように、点Ｐｂ２における荷重Ｎ２の法線方向は、点Ｐｂ２の法線方向、および、点Ｐｂ２に接触する外ローラ３１の外周面の法線方向に一致する。この法線方向と図４の水平方向とのなす鋭角をβとする。また、図１に示す距離ＬｘおよびＬｙは、両者において異なるが、非常に僅かな差であるため、同一と考えることができる。従って、比較例における荷重Ｎ２は、式（２）における角度αを角度βに置換した式（３）により表される。
【００３３】
【数２】
【００３４】
図２と図３とを比較することより明らかなように、この比較例における角度βは、本実施形態における角度αよりも小さくなる。そうすると、式（２）により導き出される荷重Ｎと式（３）により導き出される荷重Ｎ２とを比較すると、相対的に大きな角度αにより表される荷重Ｎが、相対的に小さな角度βにより表される荷重Ｎ２より小さくなる。このように、本実施形態によれば、凹所１１ａを形成し、凹所１１ａよりも溝開口端Ｅ側における凸所１１ｂにて外ローラ３１に接触させることで、非負荷側の軌道溝１１の溝側面において発生する荷重Ｎを小さくすることができる。従って、誘起スラスト力が低減する。
【００３５】
＜第二実施形態＞
第二実施形態における外輪１０の軌道溝１１の溝開口部について図３を参照して説明する。なお、図３において、負荷伝達点Ｐｆ２を図示しているが、これは図示している軌道溝１１が負荷側となる場合における負荷伝達点Ｐｆ２となる位置を示している。また、図３において、点Ｐｂ２を図示しているが、これは図４に示す比較例における点Ｐｂ２に対応する位置を示している。
【００３６】
第一実施形態においては、凸所１１ｂの曲率および曲率半径を負荷伝達点Ｐｆ２の曲率および曲率半径と一致するようにして、凹所１１ａとしての非負荷溝を形成した。この他に、図３に示すように、本実施形態において、軌道溝１１１の溝開口部は、次のように形成される。すなわち、軌道溝１１１の凹所１１１ａは、負荷伝達点Ｐｆ２の曲率に連続して曲面状に形成される。例えば、当該凹所１１１ａの曲率および曲率半径は、負荷伝達点Ｐｆ２の曲率および曲率半径に一致するようにする。また、軌道溝１１１の凸所１１１ｂは、凹所１１１ａの曲面に対して軌道溝１１１の溝内部に向かって突出して形成される。つまり、凸所１１１ｂは、凹所１１１ａの曲面の延長線Ｈよりも、溝内部に向かって突出している。そして、凸所１１１ｂの点Ｐｂにて、外ローラ３１の外周面と接触する。この場合にも、第一実施形態と同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００３７】
１０：外輪、 １１，１１１，２１１：軌道溝
１１ａ，１１１ａ：凹所、 １１ｂ，１１１ｂ：凸所
２０：トリポード、 ２１：ボス部、 ２１ａ：内歯スプライン
２２：トリポード軸部
３０：ローラユニット、 ３１：外ローラ、 ３１ａ，３１ｂ：輪溝
３２：内ローラ、 ３３：ニードルローラ、 ３４，３５：止め輪
２１１：軌道溝
Ｅ：溝開口端、 Ｎ，Ｎ２：非負荷側の荷重、 Ｏａ：モーメント旋回中心
Ｐｂ，Ｐｂ２：非負荷側の接触点、 Ｐｆ１，Ｐｆ２：負荷伝達点
α，β：接触角度、 Ｈ：凹所の曲面の延長線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動式トリポード型等速ジョイントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
摺動式トリポード型等速ジョイントとして、例えば、特開平１０−２４６２４１号公報（特許文献１）、特開２００４−１２５１７５号公報（特許文献２）、特開２００６−１６２０５６号公報（特許文献３）およびなどに記載されたものがある。特許文献１〜３に記載の摺動式トリポード型等速ジョイントは、トリポード軸部がローラに対して首振り揺動可能となるように構成されている。これにより、ローラが軌道溝を転動しようとする方向と軌道溝の延びる方向とが一致するため、ローラと軌道溝との間に滑りが発生しないようにできる。その結果、誘起スラスト力の発生を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２４６２４１号公報
【特許文献２】特開２００４−１２５１７５号公報
【特許文献３】特開２００６−１６２０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、特許文献１〜３に記載の摺動式トリポード型等速ジョイントにおいては、ジョイント角をとったときには、トリポード軸部がローラに対して、トリポード軸部の軸方向に摺動する。そのため、ローラがトリポード軸部から力を受ける位置がローラの軸方向に変化する。これにより、特許文献３に記載されているように、外輪の軌道溝の延びる方向からローラを見た場合に、ローラが首振り揺動する。そのため、ローラのうち外輪の軌道溝とトルク伝達を行っている負荷側の反対側である非負荷側（背面側）が、軌道溝に接触し、ローラと軌道溝との間にて摩擦力が発生するおそれがある。このことが、誘起スラスト力の発生に影響を及ぼすおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、非負荷側の軌道溝とローラとの接触荷重の大きさを低減することにより、結果として誘起スラスト力を低減することができる摺動式トリポード型等速ジョイントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（請求項１）摺動式トリポード型等速ジョイントに係る本発明は、筒状に形成され、内周面に外輪回転軸方向に延びる３本の軌道溝が形成された外輪と、シャフトに連結されるボス部、および、前記ボス部の外周面からそれぞれ前記ボス部の径方向外方に延びるように立設されそれぞれの前記軌道溝に挿入される３本のトリポード軸部を備えるトリポードと、凸弧状の外周面を有する環状に形成され、それぞれの前記トリポード軸部の外周側に回転可能且つ首振り揺動可能に軸支され、且つ、前記軌道溝に転動可能に配置されるローラと、を備えるトリポード型等速ジョイントであって、前記軌道溝の溝側面には、前記ローラの外周面との間でトルク伝達を行う負荷伝達点が設定され、前記軌道溝の溝側面のうち前記負荷伝達点より溝開口端側に位置する溝開口部は、前記溝開口端に向かって、対向する前記ローラの外周面に対して相対的に凹所から凸所に変化するように形成され、前記軌道溝が非負荷側となる場合に、前記ローラの外周面は、前記凹所に接触せずに前記凸所に接触するように、前記凹所および前記凸所が設定される。
【０００７】
（請求項２）本発明において、前記凹所には、前記軌道溝の延びる方向に形成される非接触溝であり、前記凸所は、前記非接触溝のうち前記溝開口端側の肩部を形成する部位としてもよい。
（請求項３）本発明において、前記凸所の曲率および曲率中心は、前記負荷伝達点の曲率および曲率中心に一致するように設定されているようにしてもよい。
（請求項４）本発明において、前記凹所は、前記負荷伝達点の曲率に連続して曲面状に形成され、前記凸所は、前記凹所の曲面に対して前記軌道溝の溝内部に向かって突出して形成されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
（請求項１）本発明によれば、ローラがトリポード軸部から力を受ける位置がローラの軸方向に摺動して、ローラが非負荷側の軌道溝の開口部に接触するようなモーメントがローラに発生した場合には、非負荷側の軌道溝の溝開口部において、ローラの外周面は凸所に接触する。本発明においては、軌道溝の溝側面の溝開口部は、溝開口端に向かって、対向するローラの外周面に対して相対的に凹所から凸所に変化するように形成されている。つまり、凹所よりも凸所が、溝開口端側に位置している。また、ローラのうち凸所が対向する位置は、ローラのうち凹所に対向する位置に比べて、ローラの外周面のうち軸方向端面側に位置している。
【０００９】
ここで、本発明において、ローラの外周面は、凸弧状に形成されている。従って、ローラの凸弧状のうちローラの軸方向端面側ほど、ローラの外周面の法線とローラの軸方向とのなす鋭角は、小さくなっていく。つまり、ローラのうち凸所が対向する位置の法線とローラの軸方向とのなす鋭角は、凹所が対向する位置の法線とローラの軸方向とのなす鋭角より小さい。
【００１０】
つまり、凹所と凸所を上述したように設けることで、凹凸を有しない従来の構成と比較すると、非負荷側の軌道溝においてローラに接触する点の法線とローラの軸方向に対するなす鋭角が小さくなる。当該なす鋭角が小さくなることにより、ローラと軌道溝との接触荷重のうちローラの軸方向成分が大きくなり、かつ、当該接触荷重のうちローラの軸直交方向成分が小さくなる。その結果、ローラと軌道溝との接触荷重の大きさが小さくなる。従って、誘起スラスト力が低減する。
【００１１】
（請求項２）本発明によれば、非接触溝の溝幅を設定することで、凸所の位置、すなわちローラに接触する位置を決定することができる。従って、本発明によれば、容易に凹所および凸所を形成することができ、誘起スラスト力の低減を確実に実現できる。
（請求項３）本発明によれば、凸所と負荷伝達点の成形は同時に行い、その後に凹所としての非接触溝を加工することで実現できる。このように、凸所の成形が非常に容易となる。
（請求項４）本発明によれば、凹所が非接触溝のように両肩部を有する形状ではなく、負荷伝達点に連続した形状の場合であっても、凸所を凹所に対して突出させることで、確実に凸所にローラが接触するようにできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第一実施形態：摺動式トリポード型等速ジョイントの径方向部分断面図であって、３本の軌道溝のうち１本の軌道溝の部分を示す。
【図２】第一実施形態：図１のＡ部分の外輪の拡大図、すなわち、外輪の非負荷側の軌道溝における外ローラとの接触位置付近を示す拡大断面図である。
【図３】第二実施形態：図１のＡ部分に相当する外輪の拡大図、すなわち、外輪の非負荷側の軌道溝における外ローラとの接触位置付近を示す拡大断面図である。
【図４】比較例：図１のＡ部分に相当する外輪の拡大図、すなわち、外輪の非負荷側の軌道溝における外ローラとの接触位置付近を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の摺動式トリポード型等速ジョイントを具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
＜第一実施形態＞
第一実施形態の摺動式トリポード型等速ジョイントについて、図１および図２を参照して説明する。ここで、本実施形態の摺動式トリポード型等速ジョイントは、車両の動力伝達シャフトの連結に用いる場合を例に挙げて説明する。例えば、自動車のドライブシャフトのインボードジョイントとして好適に使用されるものである。すなわち、この場合には、当該等速ジョイントは、ディファレンシャルギヤに連結された軸部とドライブシャフトシャフトの中間シャフトとの連結部位に用いる場合である。
【００１５】
（摺動式トリポード型等速ジョイントの全体構成）
この摺動式トリポード型等速ジョイントは、ディファレンシャルギヤ側の軸部（図示せず）に連結される外輪１０と、他方側の中間シャフト（図示せず）に連結されるトリポード２０と、外輪１０とトリポード２０との間に介在するローラユニット３０とを備えて構成される。
【００１６】
外輪１０は、筒状（例えば、有底筒状）に形成されており、一端側がディファレンシャルギヤに連結されている。そして、外輪１０の筒状部分の内周面には、外輪軸方向（図１の前後方向）に延びる軌道溝１１が、外輪軸の周方向に等間隔に３本形成されている。この軌道溝１１断面形状は、ゴシックアーチ形状に形成されている。この外輪１０の軌道溝１１の詳細については後述する。
【００１７】
トリポード２０は、外輪１０の筒状部分の内側に配置されている。このトリポード２０は、ボス部２１と、３本のトリポード軸部２２とを備える。ボス部２１は、円環状に形成されており、ボス部２１の内周側には内歯スプライン２１ａが形成されている。この内歯スプライン２１ａは、中間シャフトの端部の外歯スプライン（図示せず）に連結される。それぞれのトリポード軸部２２は、ボス部２１の外周面からそれぞれのボス部２１の径方向外方に向かって延びるように立設されている。これらのトリポード軸部２２は、ボス部２１の周方向に等間隔（１２０°間隔）に形成されている。そして、それぞれのトリポード軸部２２の少なくとも先端部は、外輪１０のそれぞれの軌道溝１１内に挿入されている。それぞれのトリポード軸部２２は、全体としては円柱状に近似した形状に形成されている。詳細には、トリポード軸部２２の外周面は、部分球面状をなしている。
【００１８】
ローラユニット３０は、全体としては、円環状となるように構成されている。ローラユニット３０は、トリポード軸部２２の外周側に、トリポード軸回りに回転可能に、且つ、トリポード軸方向に摺動可能に軸支されている。さらに、ローラユニット３０は、トリポード軸部２２に対して首振り揺動可能である。さらに、ローラユニット３０は、軌道溝１１の溝側面に沿って転動可能に配置されている。このローラユニット３０は、外ローラ３１と、内ローラ３２と、ニードルローラ３３と、止め輪３４，３５とから構成される。
【００１９】
外ローラ３１は、円環状に形成されている。外ローラ３１の外周面の軸方向断面形状は、大凡、軌道溝１１の溝側面に対応する形状、すなわち軌道溝１１の溝側面を反転した形状に形成されている。詳細には、外ローラ３１の外周面の軸方向断面形状は、単一の曲率半径により表される凸円弧形状に形成されている。そして、外ローラ３１は、その中心軸が外輪回転軸に直交する姿勢で、軌道溝１１に転動可能に嵌挿されている。また、外ローラ３１の内周面は、円筒内周面形状、すなわち、外ローラ３１の軸方向に亘ってほぼ同径に形成されている。ただし、外ローラ３１の内周面のうち両開口側には、全周に亘って止め輪溝３１ａ，３１ｂが形成されている。
【００２０】
内ローラ３２は、円筒状に形成されている。内ローラ３２の軸方向長さは、外ローラ３１に形成された両側の止め輪溝３１ａ，３１ｂ間の離間距離に相当する。この内ローラ３２の外径は、外ローラ３１の内径より小さく形成されている。そして、内ローラ３２は、外ローラ３１の径方向内方に離隔して配置されている。この内ローラ３２と外ローラ３１との径方向隙間には、全周に亘って、複数のニードルローラ３３が配置されている。そして、このニードルローラ３３を介することで、内ローラ３２は、外ローラ３１に対して相対回転可能とされている。さらに、内ローラ３２は、外ローラ３１に対して、径方向内方に同軸上に配置されている。この内ローラ３２は、トリポード軸部２２に対して回転且つ首振り揺動可能に、且つ、トリポード軸部２２のトリポード軸方向に摺動可能となるように、トリポード軸部２２に軸支されている。
【００２１】
止め輪３４，３５は、縮径可能となるように、切り込み部分を有するＣ字型形状に形成されている。これらの止め輪３４，３５は、外ローラ３１の止め輪溝３１ａ，３１ｂにそれぞれ嵌め込まれる。そして、止め輪３４，３５は、内ローラ３２およびニードルローラ３３に対して、ローラユニット３０の軸方向に引っ掛かるようにされている。つまり、止め輪３４，３５は、内ローラ３２およびニードルローラ３３が、外ローラ３１に対して、軸方向に相対的に移動することを規制している。
【００２２】
（外輪１０の軌道溝１１の詳細構成）
次に、上述した外輪１０の軌道溝１１のうち特に溝側面の詳細形状について、図１および図２を参照して説明する。ここで、図１において、トリポード２０が図１の右回りに回転した場合に、外輪１０の軌道溝１１のうち図１の右側の溝側面がトルクの負荷側となり、軌道溝１１のうち図１の左側の溝側面がトルクの非負荷側となる。
【００２３】
上述したように、軌道溝１１をゴシックアーチ形状に形成し、外ローラ３１の外周面を単一の曲率半径からなる凸円弧形状に形成している。従って、図１に示すように、軌道溝１１の溝側面には、ローラユニット３０の外ローラ３１の外周面との間でトルク伝達を行う負荷伝達点Ｐｆ１，Ｐｆ２が設定されている。このように、本実施形態においては、軌道溝１１と外ローラ３１との接触箇所が２箇所となるアンギュラコンタクトを採用している。
【００２４】
また、図１および図２に示すように、軌道溝１１の溝側面のうち負荷伝達点Ｐｆ２より溝開口端Ｅ側（図１の下側）に位置する溝開口部は、溝開口端Ｅに向かって、対向する外ローラ３１の外周面に対して相対的に凹所１１ａから凸所１１ｂに変化するように形成されている。ここでは、凹所１１ａには、外輪１０の軌道溝１１の延びる方向に形成される非接触溝である。一方、凸所１１ｂは、非接触溝としての凹所１１ａのうち溝開口端Ｅ側の肩部を形成する部位である。この凸所１１ｂの曲率および曲率中心は、負荷伝達点Ｐｆ２の曲率および曲率中心に一致するように設定されている。
【００２５】
（トルク伝達時に非負荷側の軌道溝１１に発生する荷重）
次に、トルク伝達時に非負荷側の軌道溝１１に発生する荷重について図１、図２および図４を参照して説明する。なお、図２において、負荷伝達点Ｐｆ２を図示しているが、これは図示している軌道溝１１が負荷側となる場合における負荷伝達点Ｐｆ２となる位置を示している。また、図２において、点Ｐｂ２を図示しているが、これは図４に示す比較例における点Ｐｂ２に対応する位置を示している。
【００２６】
トリポード２０が図１の右回りに回転して、外輪１０の軌道溝１１のうち図１の右側の溝側面がトルクの負荷側となる場合として説明する。また、トリポード軸部２２は、内ローラ３２に対してローラ軸方向に摺動することは上述したとおりである。つまり、トリポード軸部２２の外周面が内ローラ３２の内周面に対して与える荷重点Ｐｔは、内ローラ３２の軸方向に移動する。ここでは、非負荷側の軌道溝１１に発生する荷重が最大となる状態、すなわち、荷重点Ｐｔがアンギュラコンタクトにおける旋回中心Ｏａから外輪１０の回転中心側（図１の下側）へ最も遠くなる位置にある場合を考える。
【００２７】
この場合、ローラユニット３０は、トリポード軸部２２から受ける荷重Ｆによって旋回中心Ｏａを中心とした図１の左回りのモーメントが発生する。そうすると、ローラユニット３０は、軌道溝１１のトルクの非負荷側において、溝開口部付近において接触する。軌道溝１１の溝側面の溝開口部は、上述したように、溝開口端Ｅに向かって、対向する外ローラ３１の外周面に対して相対的に凹所１１ａから凸所１１ｂに変化するように形成されている。従って、非負荷側の軌道溝１１において、ローラユニット３０の外周面は、軌道溝１１の凹所１１ａに接触せずに凸所１１ｂの点Ｐｂに接触する。
【００２８】
このとき、本実施形態における非負荷側の軌道溝１１の凸所１１ｂの点Ｐｂに発生する荷重Ｎの大きさについて検討する。図２に示すように、点Ｐｂにおける荷重Ｎの法線方向は、点Ｐｂの法線方向、および、凸所１１ｂの点Ｐｂに接触する外ローラ３１の外周面の法線方向に一致する。この法線方向と図１および図２の水平方向とのなす鋭角をαとする。なお、図１および図２の水平方向とは、外輪１０の回転軸に直交すると共に外輪１０の径方向に直交する方向である。
【００２９】
そして、ローラユニット３０の旋回中心Ｏａ回りのモーメントの釣り合いを考える。つまり、ローラユニット３０がトリポード軸部２２から受ける荷重Ｆにより発生するモーメントと、非負荷側の軌道溝１１の凸所１１ｂから受ける荷重Ｎにより発生するモーメントとは釣り合う。このことは、式（１）により表される。この式（１）を荷重Ｎについて変換すると、式（２）のように表される。この式（２）から明らかなように、角度αが大きくなるほど、式（２）の分母が大きくなるために、荷重Ｎの大きさは小さくなる。
【００３０】
【数１】
【００３１】
ここで、本実施形態と比較するため、図４に示すように、本実施形態の凹所１１ａが形成されていない軌道溝２１１の場合を例に挙げる。つまり、図４に示す軌道溝２１１の溝側面は、図２の破線にて示す凹所１１ａが形成されていない形状、すなわち、図２の負荷伝達点Ｐｆ２と凸所１１ｂとを同一の曲率および曲率中心の曲線にて繋いだ形状に形成されているものとする。
【００３２】
このとき、比較例における非負荷側の軌道溝２１１の点Ｐｂ２に発生する荷重Ｎ２の大きさについて検討する。図４に示すように、点Ｐｂ２における荷重Ｎ２の法線方向は、点Ｐｂ２の法線方向、および、点Ｐｂ２に接触する外ローラ３１の外周面の法線方向に一致する。この法線方向と図４の水平方向とのなす鋭角をβとする。また、図１に示す距離ＬｘおよびＬｙは、両者において異なるが、非常に僅かな差であるため、同一と考えることができる。従って、比較例における荷重Ｎ２は、式（２）における角度αを角度βに置換した式（３）により表される。
【００３３】
【数２】
【００３４】
図２と図３とを比較することより明らかなように、この比較例における角度βは、本実施形態における角度αよりも小さくなる。そうすると、式（２）により導き出される荷重Ｎと式（３）により導き出される荷重Ｎ２とを比較すると、相対的に大きな角度αにより表される荷重Ｎが、相対的に小さな角度βにより表される荷重Ｎ２より小さくなる。このように、本実施形態によれば、凹所１１ａを形成し、凹所１１ａよりも溝開口端Ｅ側における凸所１１ｂにて外ローラ３１に接触させることで、非負荷側の軌道溝１１の溝側面において発生する荷重Ｎを小さくすることができる。従って、誘起スラスト力が低減する。
【００３５】
＜第二実施形態＞
第二実施形態における外輪１０の軌道溝１１の溝開口部について図３を参照して説明する。なお、図３において、負荷伝達点Ｐｆ２を図示しているが、これは図示している軌道溝１１が負荷側となる場合における負荷伝達点Ｐｆ２となる位置を示している。また、図３において、点Ｐｂ２を図示しているが、これは図４に示す比較例における点Ｐｂ２に対応する位置を示している。
【００３６】
第一実施形態においては、凸所１１ｂの曲率および曲率半径を負荷伝達点Ｐｆ２の曲率および曲率半径と一致するようにして、凹所１１ａとしての非負荷溝を形成した。この他に、図３に示すように、本実施形態において、軌道溝１１１の溝開口部は、次のように形成される。すなわち、軌道溝１１１の凹所１１１ａは、負荷伝達点Ｐｆ２の曲率に連続して曲面状に形成される。例えば、当該凹所１１１ａの曲率および曲率半径は、負荷伝達点Ｐｆ２の曲率および曲率半径に一致するようにする。また、軌道溝１１１の凸所１１１ｂは、凹所１１１ａの曲面に対して軌道溝１１１の溝内部に向かって突出して形成される。つまり、凸所１１１ｂは、凹所１１１ａの曲面の延長線Ｈよりも、溝内部に向かって突出している。そして、凸所１１１ｂの点Ｐｂにて、外ローラ３１の外周面と接触する。この場合にも、第一実施形態と同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００３７】
１０：外輪、 １１，１１１，２１１：軌道溝
１１ａ，１１１ａ：凹所、 １１ｂ，１１１ｂ：凸所
２０：トリポード、 ２１：ボス部、 ２１ａ：内歯スプライン
２２：トリポード軸部
３０：ローラユニット、 ３１：外ローラ、 ３１ａ，３１ｂ：輪溝
３２：内ローラ、 ３３：ニードルローラ、 ３４，３５：止め輪
２１１：軌道溝
Ｅ：溝開口端、 Ｎ，Ｎ２：非負荷側の荷重、 Ｏａ：モーメント旋回中心
Ｐｂ，Ｐｂ２：非負荷側の接触点、 Ｐｆ１，Ｐｆ２：負荷伝達点
α，β：接触角度、 Ｈ：凹所の曲面の延長線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状に形成され、内周面に外輪回転軸方向に延びる３本の軌道溝が形成された外輪と、
シャフトに連結されるボス部、および、前記ボス部の外周面からそれぞれ前記ボス部の径方向外方に延びるように立設されそれぞれの前記軌道溝に挿入される３本のトリポード軸部を備えるトリポードと、
凸弧状の外周面を有する環状に形成され、それぞれの前記トリポード軸部の外周側に回転可能且つ首振り揺動可能に軸支され、且つ、前記軌道溝に転動可能に配置されるローラと、
を備えるトリポード型等速ジョイントであって、
前記軌道溝の溝側面には、前記ローラの外周面との間でトルク伝達を行う負荷伝達点が設定され、
前記軌道溝の溝側面のうち前記負荷伝達点より溝開口端側に位置する溝開口部は、前記溝開口端に向かって、対向する前記ローラの外周面に対して相対的に凹所から凸所に変化するように形成され、
前記軌道溝が非負荷側となる場合に、前記ローラの外周面は、前記凹所に接触せずに前記凸所に接触するように、前記凹所および前記凸所が設定される摺動式トリポード型等速ジョイント。
【請求項２】
請求項１において、
前記凹所には、前記軌道溝の延びる方向に形成される非接触溝であり、
前記凸所は、前記非接触溝のうち前記溝開口端側の肩部を形成する部位である摺動式トリポード型等速ジョイント。
【請求項３】
請求項２において、
前記凸所の曲率および曲率中心は、前記負荷伝達点の曲率および曲率中心に一致するように設定されている摺動式トリポード型等速ジョイント。
【請求項４】
請求項１において、
前記凹所は、前記負荷伝達点の曲率に連続して曲面状に形成され、
前記凸所は、前記凹所の曲面に対して前記軌道溝の溝内部に向かって突出して形成される摺動式トリポード型等速ジョイント。
【請求項１】
筒状に形成され、内周面に外輪回転軸方向に延びる３本の軌道溝が形成された外輪と、
シャフトに連結されるボス部、および、前記ボス部の外周面からそれぞれ前記ボス部の径方向外方に延びるように立設されそれぞれの前記軌道溝に挿入される３本のトリポード軸部を備えるトリポードと、
凸弧状の外周面を有する環状に形成され、それぞれの前記トリポード軸部の外周側に回転可能且つ首振り揺動可能に軸支され、且つ、前記軌道溝に転動可能に配置されるローラと、
を備えるトリポード型等速ジョイントであって、
前記軌道溝の溝側面には、前記ローラの外周面との間でトルク伝達を行う負荷伝達点が設定され、
前記軌道溝の溝側面のうち前記負荷伝達点より溝開口端側に位置する溝開口部は、前記溝開口端に向かって、対向する前記ローラの外周面に対して相対的に凹所から凸所に変化するように形成され、
前記軌道溝が非負荷側となる場合に、前記ローラの外周面は、前記凹所に接触せずに前記凸所に接触するように、前記凹所および前記凸所が設定される摺動式トリポード型等速ジョイント。
【請求項２】
請求項１において、
前記凹所には、前記軌道溝の延びる方向に形成される非接触溝であり、
前記凸所は、前記非接触溝のうち前記溝開口端側の肩部を形成する部位である摺動式トリポード型等速ジョイント。
【請求項３】
請求項２において、
前記凸所の曲率および曲率中心は、前記負荷伝達点の曲率および曲率中心に一致するように設定されている摺動式トリポード型等速ジョイント。
【請求項４】
請求項１において、
前記凹所は、前記負荷伝達点の曲率に連続して曲面状に形成され、
前記凸所は、前記凹所の曲面に対して前記軌道溝の溝内部に向かって突出して形成される摺動式トリポード型等速ジョイント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１３１９４（Ｐ２０１２−１３１９４Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５２５７１（Ｐ２０１０−１５２５７１）
【出願日】平成２２年７月５日（２０１０．７．５）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月５日（２０１０．７．５）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
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