JP2006046613A

JP2006046613A - トリポード型等速自在継手

Info

Publication number: JP2006046613A
Application number: JP2004232034A
Authority: JP
Inventors: Takemi Konomoto; 武美此本; Shigeyoshi Ishiguro; 重好石黒
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2004-08-09
Filing date: 2004-08-09
Publication date: 2006-02-16

Abstract

【課題】トリポード型等速自在継手内に組込まれたボールの剥離を抑制して耐久性の向上を図ることである。
【解決手段】トリポード部材４の脚軸５に支持されたガイドブロック６の両側と外輪トラック溝２の側面に軌道溝３、８を設け、その軌道溝３、８間に組込まれた複数のボール９を保持器１０で保持する。ボール９を浸炭窒化処理して残留オーステナイトの安定化を図り、軌道溝３、８のボール転走面３ａ、８ａとの接触によってボール９が剥離するのを抑制し、耐久性の向上を図る。
【選択図】図２

Description

この発明は、３本のトラック溝を内周に有する外輪とその内側に組込まれて軸方向に移動可能なトリポード部材の相互間でトルクを伝達するトリポード型等速自在継手に関するものである。

この種のトリポード型等速自在継手として、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。このトリポード型等速自在継手においては、外輪の内周に３本のトラック溝を形成し、各トラック溝の外輪周方向で対向する一対の側面に外輪軸方向に延びる軌道溝を設け、外輪の内側に組込まれたトリポード部材には３本の脚軸を形成し、各脚軸によって相対的に揺動自在に支持されたガイドブロックを前記トラック溝内に収容し、そのガイドブロックの両側に設けられた軌道溝と外輪側軌道溝間にボールを組込み、そのボールを介して外輪とトリポード部材の相互間でトルクを伝えるようにしている。

上記トリポード型等速自在継手においては、外輪の軌道溝とガイドブロックの軌道溝間にボールが組込まれているため、外輪とトリポード部材とが作動角をとってトルク伝達するとき、ガイドブロックは常に一定の姿勢を維持する状態で外輪軸方向に往復動することになる。このとき、ボールは軌道溝との接触によって転動するため、振動、騒音の発生がきわめて少なく、良好なＮＶＨ特性を有するという特徴を有する。
特公昭６４−５１６４号公報

ところで、上記従来のトリポード型等速自在継手においては、ボールをＳＵＪ２から成る軸受鋼で形成して、その残留オーステナイトを１５％以下としており、また、ボールの表面粗さＲａを０．０３２μｍ以下としている。

また、外輪は機械構造用炭素鋼からの鍛造、あるいは高炭素クロム軸受鋼からのワイヤカット加工により形成し、一方、ガイドブロックはクロムモリブデン鋼からの引抜き加工、あるいは高炭素クロム軸受鋼からのワイヤカット加工により形成し、表面粗さＲａを２〜３μｍとしている。

このため、外輪とトリポード部材が作動角をとってトルクを伝達するとき、ボールは表面粗さの粗い外輪軌道溝の軌道面やガイドブロックの軌道溝の軌道面に沿って転動することになるため、表面粗さの粗い各軌道溝の軌道面がボールの表面を攻撃して、ボールに剥離が生じ易く、耐久性の向上を図るうえにおいて改善すべき点が残されている。

この発明の課題は、上記のようなトリポード型等速自在継手において、ボールの剥離を抑制して耐久性の向上を図ることである。

上記の課題を解決するために、第１の発明においては、外輪の内周に軸方向に延びる３本のトラック溝を形成し、各トラック溝の外輪周方向で対向する側面に外輪軸方向に延びる直線状の軌道溝を設け、外輪の内側に組込まれたトリポード部材には前記トラック溝と対応する位置に３本の脚軸を設け、各脚軸によって相対的に揺動自在に支持されたガイドブロックを前記トラック溝内に収容し、そのガイドブロックの両側に前記外輪軌道溝と対向する軌道溝を設け、この対向する軌道溝間に複数のボールを組込み、そのボールを保持器で保持したトリポード型等速自在継手において、前記ボールを浸炭窒化処理した構成を採用したのである。

ここで、ボールの耐摩耗性をさらに向上させるために、そのボールの表面粗さＲａを０．０７〜０．５μｍの範囲とするのが好ましい。

上記の課題を解決するため、第２の発明においては、外輪の内周に軸方向に延びる３本のトラック溝を形成し、各トラック溝の外輪周方向で対向する側面に外輪軸方向に延びる直線状の軌道溝を設け、外輪の内側に組込まれたトリポード部材には前記トラック溝と対応する位置に３本の脚軸を設け、各脚軸によって相対的に揺動自在に支持されたガイドブロックを前記トラック溝内に収容し、そのガイドブロックの両側に前記外輪軌道溝と対向する軌道溝を設け、この対向する軌道溝間に複数のボールを組込み、そのボールを保持器で保持したトリポード型等速自在継手において、前記ボールの表面粗さＲａを０．０７〜０．５μｍの範囲とした構成を採用したのである。

上記の第１の発明のように、ボールを浸炭窒化処理することによって、表層の残留オーステナイトを安定化させることができるため、ボールの剥離を抑制することができ、耐久性の向上を図ることができる。

また、第２の発明のように、ボールの表面粗さＲａを０．０７〜０．５μｍの範囲とすることによって、ボールが外輪軌道溝およびガイドブロックの軌道溝に沿って転動する際に、各軌道溝の表面粗さの粗い軌道面とボール表面部の突起同士の接触により、互いの突起部が擦れ合いによる摩耗によって表面が滑らかとなり、これにより、ボールの剥離を抑制し、耐久性の向上を図ることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１および図２に示すように、外輪１の内周には軸方向に延びる３本のトラック溝２が１２０°の間隔をおいて形成され、各トラック溝２の外輪周方向で対向する一対の側面に軸方向に延びる直線状の軌道溝３が設けられている。

外輪１の内側に組込まれたトリポード部材４には前記トラック溝２と対応する位置に３本の脚軸５が設けられ、各脚軸５によってガイドブロック６が支持されている。ガイドブロック６の支持に際し、ここでは、脚軸５に球形表面５ａを形成し、その脚軸５をガイドブロック６に設けられた円筒孔７に挿入して、前記脚軸５とガイドブロック６とを相対的に揺動自在としている。

ガイドブロック６の両側面には外輪トラック溝２の両側の軌道溝３に対向する一対の直線状の軌道溝８が形成され、その対向する軌道溝３、８のボール転走面３ａ、８ａ間に複数のボール９が組込まれている。

ガイドブロック６の両側において、外輪１の軸方向に並ぶ複数のボール９は保持器１０によって保持されている。保持器１０は、トラック溝２の外壁内面１１とガイドブロック６の外面１２間に配置される板体部１０ａの両側にガイドブロック６の側面と前記トラック溝２の側面間に配置される一対の保持板部１０ｂを設け、各保持板部１０ｂにボール９を収容するポケット１０ｃを形成した構成とされている。

上記のように、トラック溝２の両側面に形成された軌道溝３とガイドブロック６の両側面に設けられた軌道溝８間に複数のボール９を組込むことにより、ガイドブロック６の姿勢を常に一定に保持することができる。

図２および図３に示すように、外輪１の開口端部には、保持器１０が外輪１の開口端から抜け出るのを防止するストッパリング２０が取付けられている。

図３および図４に示すように、ストッパリング２０は外輪１の開口端に衝合される環状板部２１を有している。環状板部２１の外周には円筒部２２が設けられ、その円筒部２２が外輪１の開口端部の外周に圧入されている。円筒部２２の開口端部は内向きに加締められ、その加締めによって形成された環状の折曲部２２ａが外輪１の開口端部の外周に設けられた係合溝２３に係合し、その係合によってストッパリング２０は軸方向に移動するのが防止されている。

環状板部２１には外輪１のトラック溝２の開口端と対向する位置に切欠部２４が形成され、各切欠部２４の両側に設けられた突片２５がトラック溝２の側面に形成された軌道溝３内に挿入されている。

上記の構成から成るストッパリング２０を外輪１の開口端部に取付けることにより、トリポード部材４が外輪１の開口端に向けて移動すると、ストッパリング２０に設けられた突片２５にボール９が当接し、その当接によって保持器１０が抜け止めされる。

上記の構成から成るトリポード型等速自在継手において、外輪１とトリポード部材４とが作動角をとってトルクを伝達する場合、ガイドブロック６は姿勢を一定に保持する状態でトラック溝２に沿って外輪軸方向に移動し、一方、ボール９は軌道溝３、８のボール転走面３ａ、８ａとの接触により転がり移動する。

ここで、ガイドブロック６の移動時におけるボール９の移動量は、軌道溝３、８のボール転走面３ａ、８ａとの接触部の滑りを無視すると、ガイドブロック６の移動量の１／２であり、そのボール９と保持器１０の相互間における移動量に差が生じると、ボール９に滑りが生じ、振動を発生させることになる。

その振動の発生を防止するため、図２および図３に示す移動量規制機構３０により、保持器１０の移動量をガイドブロック６の移動量の１／２に規制している。

移動量規制機構３０は、保持器１０における板体部１０ａの外面側に平板状のレバー３１を設け、そのレバー３１の長さ方向中央部と板体部１０ａの両者を貫通するリベット等の頭部付き支点ピン３２の端部の加締めにより、レバー３１を揺動自在に支持して、保持器１０にレバー３１を連結し、前記ストッパリング２０のピン支持片２６に設けられたピン３３およびガイドブロック６に取付けられたピン３４をレバー３１の両端部に形成されたガイド溝３５に挿入し、各ピン３３、３４からレバー３１の回転中心までの距離ｌ₁、ｌ₂を等距離としている。このとき、保持器１０の板体部１０ａにガイドブロック６側のピン３４が挿入される切欠部３６を形成して、ガイドブロック６と保持器１０とが相対的に移動し得るようにしている。

上記の構成から成る移動量規制機構３０において、ガイドブロック６が移動すると、そのガイドブロック６に設けられたピン３４がガイド溝３５の一側縁を押圧するため、レバー３１がピン３４を中心に揺動し、保持器１０もガイドブロック６と同方向に移動する。このとき、ストッパリング２０に設けられたピン３３からレバー３１の回動中心までの距離と、上記ピン３３からガイドブロック側ピン３４までの距離の比が１：２であるため、保持器１０はガイドブロック６の移動量の１／２移動することになり、軌道溝３、８のボール転走面３ａ、８ａとの接触によって移動するボール９の移動量と同一とすることができる。

なお、図２では、ストッパリング２０のピン支持片２６にピン３３を設けるようにしたが、上記ピン３３を外輪１に固定してもよい。

上記の構成から成るトリポード型等速自在継手において、外輪１とトリポード部材４とが作動角をとってトルクを伝達する場合、ガイドブロック６は姿勢を一定に保持する状態でトラック溝２に沿って外輪軸方向に移動する。また、外輪１とトリポード部材４とが作動角をとる状態で相対的に移動した場合も、ガイドブロック６は姿勢を一定とする状態でトラック溝２に沿って外輪軸方向に移動する。

ガイドブロック６の移動時、ボール９は軌道溝３、８のボール転走面３ａ、８ａとの接触によって転動すると共に、ボール９はボール転走面３ａ、８ａとの滑りを無視すると、ガイドブロック６の移動量の１／２だけ移動する。

一方、ボール９を保持する保持器１０は移動量規制機構３０によってガイドブロック６の移動量の１／２に規制されているため、ボール９と保持器１０の移動量は等しく、ボール９に滑りが生じるのが防止される。

トリポード型等速自在継手においては、上記のように、外輪１とトリポード部材４とが作動角をとってトルクを伝達する場合に、ボール９は軌道溝３、８のボール転走面３ａ、８ａとの接触により転動するため、ボール９の残留オーステナイトが不安定な場合、あるいは表面粗さＲａが０．０３２μｍ以下であると、ボール９とボール転走面３ａ、８ａとの接触によってボール９に剥離が生じるおそれがある。

そこで、実施の形態におけるトリポード型等速自在継手においては、ＳＵＪ２の軸受鋼によって形成され、残留オーステナイトが１５％以下とされたボール９を浸炭窒化処理（ＡＳ処理：Austenite Strengthening ）するようにしている。また、ボール９の表面粗さＲａを０．０７〜０．５μｍの範囲としている。

ここで、外輪１は、機械構造用炭素鋼からの鍛造あるいは高炭素クロム軸受鋼からのワイヤカット加工により形成されている。また、ガイドブロック６はクロムモリブデン鋼からの引抜き加工あるいは高炭素クロム軸受鋼からのワイヤカット加工により形成され、表面粗さは共にＲａ２〜３μｍとされている。

上記のように、ボール９を浸炭窒化処理することによって、表層の残留オーステナイトを安定化することができるため、ボール９の剥離を抑制することができ、耐久性の向上を図ることができる。

また、ボール９の表面粗さＲａを０．０７〜０．５μｍの範囲として、従来のトリポード型等速自在におけるボールの１０倍レベルに粗くしたことにより、ボール９の表面とボール転走面３ａ、８ａの表面部の突起同士の接触により、互いの突起部が擦れ合って表面が滑らかとなり、これにより、ボール９の剥離が抑制され、耐久性の向上を図ることができる。

実施の形態では、ボール９を浸炭窒化処理してその表面粗さＲａを０．０７〜０．５μｍの範囲としたが、ボール９を浸炭窒化処理することなくその表面粗さＲａを０．０７〜０．５μｍの範囲としても、ボール９の剥離を抑制し、耐久性の向上を図ることができる。

因みに、浸炭窒化処理したボール（ＡＳ処理ボール）、表面粗さＲａを０．１μｍとしたボール（粗面ボール）および表面粗さＲａを０．０３２μｍとしたボール（従来ボール）を複数用意し、これらの各ボールをトリポード型等速自在継手に組込んで耐久性を試験したところ、図５に示す結果を得た。

試験に際し、外輪１とトリポード部材４の作動角を５°、伝達トルクを３００Ｎｍ、回転数を１０００ｒｐｍとした。

ここで、外輪１に形成された軌道溝３のボール転走面３ａおよびガイドブロック６に形成された軌道溝８のボール転走面８ａのそれぞれの表面粗さＲａは３μｍであった。

図５に示す試験結果から明らかなように、ＡＳ処理ボールおよび粗面ボールは従来ボールより剥離までの時間が長く、耐久性に優れていることが理解することができる。

なお、ＡＳ処理ボールの１つは２５０時間の経過によっても剥離が見られなかったので試験を打切った。

この発明に係るトリポード型等速自在継手の実施形態を示す縦断正面図図１の一部切欠側面図図２のIII−III線に沿った断面図図２に示すストッパリングの斜視図各種ボールの耐久性の試験結果を示すグラフ

符号の説明

１外輪
２トラック溝
３軌道溝
３ａボール転走面
４トリポード部材
５脚軸
６ガイドブロック
８軌道溝
８ａボール転走面
９ボール
１０保持器

Claims

外輪の内周に軸方向に延びる３本のトラック溝を形成し、各トラック溝の外輪周方向で対向する側面に外輪軸方向に延びる直線状の軌道溝を設け、外輪の内側に組込まれたトリポード部材には前記トラック溝と対応する位置に３本の脚軸を設け、各脚軸によって相対的に揺動自在に支持されたガイドブロックを前記トラック溝内に収容し、そのガイドブロックの両側に前記外輪軌道溝と対向する軌道溝を設け、この対向する軌道溝間に複数のボールを組込み、そのボールを保持器で保持したトリポード型等速自在継手において、前記ボールを浸炭窒化処理したことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
前記ボールの表面粗さＲａを０．０７〜０．５μｍの範囲とした請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
外輪の内周に軸方向に延びる３本のトラック溝を形成し、各トラック溝の外輪周方向で対向する側面に外輪軸方向に延びる直線状の軌道溝を設け、外輪の内側に組込まれたトリポード部材には前記トラック溝と対応する位置に３本の脚軸を設け、各脚軸によって相対的に揺動自在に支持されたガイドブロックを前記トラック溝内に収容し、そのガイドブロックの両側に前記外輪軌道溝と対向する軌道溝を設け、この対向する軌道溝間に複数のボールを組込み、そのボールを保持器で保持したトリポード型等速自在継手において、前記ボールの表面粗さＲａを０．０７〜０．５μｍの範囲としたことを特徴とするトリポード型等速自在継手。