JP2007010028A - トリポード型等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】トラニオン用の新規な鍛造金型の採用によりパーティングラインの位置をまったく異なる位置に変更し、ジャーナル付根部の強度に悪影響を及ぼさないようにすること。
【解決手段】トリポード５を、前記トラニオンジャーナルを１つ含むボスの円周方向三等分の一を成形単位とする３つの鍛造金型で成形することにより、トリポードの鍛造パーティングラインＰを、互いに隣接するトラニオンジャーナル相互間のボスの外周面における継手軸方向位置に形成する。あるいは、トリポード５を、互い隣接する２つのトラニオンジャーナルの円周方向二等分の一ずつを含むボスの円周方向三等分の一を成形単位とする３つの鍛造金型で成形することにより、鍛造パーティングラインＰ’を、トラニオンジャーナルの外周面における円周方向二等分位置に形成する。
【選択図】図３

Description

この発明は、自動車や各種産業機械等の動力伝達装置に使用されるトリポード型等速自在継手に関し、特に鍛造で成形するトリポードのパーティングラインの位置を改善したものである。

自動車の駆動系には、図９のようなトリポード型等速自在継手１が広く使用されている（例えば特許文献１参照）。このトリポード型等速自在継手１は、駆動軸等の第一の回転軸２の端部に固定される中空筒状のハウジング３と、車輪側の回転軸等の第二の回転軸４の端部に固定されるトリポード５とから構成される。

ハウジング３の内周面には、円周方向三等分位置に、ハウジング３の軸方向に延びる凹溝６が形成されている。一方、トリポード５は、第二の回転軸４の端部に固定するためのボス７と、ボス７の円周方向三等分位置から半径方向に突出した柱状のトラニオンジャーナル８とから構成されている。各トラニオンジャーナル８の横断面は、継手の円周方向に長軸を有する楕円とされている。また、トラニオンジャーナル８の外周面は図１０のように側面視ではジャーナルの軸線方向と平行な直線状とされている。このトラニオンジャーナル８の外周面にダブルローラタイプのローラカセットが嵌合されている。ローラカセット９は、内側ローラ９ａと、外側ローラ９ｂと、内外ローラ間に挟持された複数の針状ころ９ｃで構成されている。外側ローラ９ｂの内周部の内外両端位置に止め輪９ｄが嵌合され、この止め輪９ｄで内側ローラ９ａと針状ころ９ｃの抜止めがなされている。ローラカセット９は、トラニオンジャーナル８の回りで回転自在であって、ハウジング３の凹溝６を構成する一対の円弧状ガイド面６ａ間に、ローラカセット９の外側ローラ９ｂが嵌合されている。

上述のように構成されたトリポード型等速自在継手１の使用時、たとえば第一の回転軸２が回転すると、この回転力は、ハウジング３からローラカセット９の外側ローラ９ｂ、針状ころ９ｃ、内側ローラ９ａ、トラニオンジャーナル８を介してトリポード５のボス７に伝わり、第二の回転軸４を回転させる。また、第一の回転軸２の中心軸と第二の回転軸４の中心軸とが不一致の場合、つまりトリポード型等速自在継手１が作動角をとった場合には、両回転軸２，４の回転に伴って、各トラニオンジャーナル８がローラカセット９の内側ローラ内で継手軸線方向に傾斜変位する。この際、各トラニオンジャーナル８に支承されたローラカセット９の外側ローラ９ｂが、凹溝６のガイド面６ａ上を転動するとともに、ローラカセット９全体がトラニオンジャーナル８の軸方向に相対変位する。これらの動きにより、周知のように、第一、第二の回転軸２，４間で等速性が確保される。

特開昭６２−２３３５２２号公報

トリポードの製造法としては、通常、鍛造が採用される。鍛造されたトリポードは、焼入れによりさらに強度向上が図られる。この鍛造に使用する金型としては、通常、トラニオンジャーナル８の３軸を含む平面（以下、「トリポード中央平面」という）を境として継手軸方向に分割可能な一対の金型が使用される。このような金型は、金型インプレッションが分割面部分で不連続となるため、鍛造成形後のトリポードの表面に図１１（Ａ）〜（Ｃ）のようにパーティングラインｐが不可避的に残存する。このパーティングラインｐの位置は、トリポード５の表面と、トリポード中央平面とが交わる位置である。なお、図１１（Ｃ）で符号１０はトラニオンジャーナル８の外周面であって内側ローラ９ａの内周面と当接する部分を研削加工した研削面を示す。

ところで、ハウジング３からローラカセット９を経てトリポード５にトルクが伝達する際、トリポード５において、図１１（Ｃ）のトリポード中央平面Ｄにおけるジャーナル８の付根部（６箇所）に応力が集中する。そのため、この応力集中するジャーナル付根部の表層には、切欠き係数が高くなるような微小な凹凸や傷はできるだけ少なくする必要がある。

しかし、前述のようにトリポード５を鍛造成形する際、トリポード中央平面Ｄにより二等分するような金型を用いると、一般的にトリポード中央平面Ｄの表層部に鍛造パーティングラインｐが形成される。この鍛造パーティングラインｐはトリポード中央平面Ｄの表層に隆起しており、また鍛造パーティングラインｐの表層は不規則に凸凹状をなすため、トリポード中央平面Ｄにおけるジャーナル付根部の切欠き係数を非常に高めてしまう。さらに、鍛造パーティングラインｐおよびその周辺には熱処理後に不完全焼入れ層が生成されやすい。ジャーナル付根部の鍛造パーティングラインｐに不完全焼入れ層が多いと、トリポード５に過大トルクが入力される際、不完全焼入れ層を起点として亀裂が発生しやすい。

このように、鍛造パーティングラインｐがトリポード中央平面におけるジャーナル付根部に存在すると、トリポード５に過大トルクが入力される際、静的破壊および疲労破壊により、トリポード中央平面におけるジャーナル付根部を起点とする亀裂が進展してトリポード５が破損し易くなるという問題がある。このため、鍛造パーティングラインｐは、鍛造後で熱処理前に、切削、ショットブラスト、バレル処理などで必要に応じて除去している。

本発明の目的は、鍛造パーティングラインを切削、ショットブラスト、バレル処理などコストをかけて除去することを止め、その代わりに、新たな鍛造金型の採用によってパーティングラインの位置をまったく異なる位置に変更し、ジャーナル付根部の強度に悪影響を及ぼさないようにすることにある。

前記目的を達成するため、請求項１の発明は、軸方向一端側にて開口し内周面の円周方向三等分位置に軸方向に延びる凹溝を形成した、第一の回転軸の端部に固定される中空円筒状のハウジングと、第二の回転軸の端部に固定されるボスと、ボスの円周方向三等分位置から半径方向に突出したトラニオンジャーナルとからなり、鍛造にて一体形成されるトリポードと、トラニオンジャーナルの外周面にはめ込まれ、ハウジングの凹溝に収容させてハウジング軸方向に転動自在なローラとを有するトリポード型等速自在継手において、前記トリポードを、前記トラニオンジャーナルを１つ含むボスの円周方向三等分の一を成形単位とする３つの鍛造金型で成形することにより、その鍛造パーティングラインを、互いに隣接するトラニオンジャーナル相互間のボスの外周面における継手軸方向位置に形成したことを特徴とする。

また、請求項２の発明は、前記トリポード型等速自在継手において、前記トリポードを、互いに隣接する２つのトラニオンジャーナルの円周方向二等分の一ずつを含むボスの円周方向三等分の一を成形単位とする３つの鍛造金型で成形することにより、その鍛造パーティングラインを、トラニオンジャーナルの外周面における円周方向二等分位置に形成したことを特徴とする。

このように、鍛造パーティングラインを、トラニオンジャーナル相互間のボスの外周面における継手軸方向位置や、トラニオンジャーナルの外周面における円周方向二等分位置に形成することで、ジャーナル付根部にはまったく鍛造パーティングラインが存在しない構成にすることができる。これにより、トリポード中央平面の鍛造パーティングラインによるジャーナル付根部表層の切欠き係数増大や、トリポード中央平面におけるジャーナル付根部での不完全焼入れ層の増加を防ぐことができ、過大トルクが入力される際、トリポード中央平面でのジャーナル付根部が破損起点となるトリポードの強度不足を解消することができる。

従来、鍛造パーティングラインが存在することによるトリポードの強度低下を防ぐために、ジャーナル付根部の肉厚を確保したり、鍛造パーティングラインを除去する後加工を施す必要があったが、本発明により、鍛造パーティングラインないし不完全焼入れ層を起点とする亀裂進展の問題が解消されるから、ジャーナル付根部の肉厚を減らすことができ、トリポードの軽量、コンパクト化を図れるという効果がある。また、鍛造パーティングラインの除去加工が不要となり、トリポードを冷間成形面のまま使用可能であるから、パーティングライン除去加工にかかるコストを省くことができるという効果もある。

以下、図１〜図８に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１〜図３は本発明の第１実施形態に係るトリポード型等速自在継手を示したものある。このトリポード型等速自在継手は構造的には図９および図１０の従来のトリポード型等速自在継手の構造とほぼ同じである。異なる部分は、鍛造パーティングラインＰの位置のみである。図１〜図３においては、図９および図１０と同一部分には同一符合を付する。

トリポード型等速自在継手は、図１に示すように、駆動軸等の第一の回転軸２の端部に一体固定される中空筒状のハウジング３と、車輪側の回転軸等の第二の回転軸４の端部に固定されるトリポード５とから構成される。ハウジング３の内周面には、円周方向三等分位置に、ハウジング３の軸方向に延びる直線状の凹溝６が形成される。一方、トリポード５は、第二の回転軸４の端部に固定するためのボス７と、ボス７の円周方向三等分位置から半径方向に突出した柱状のトラニオンジャーナル８とから構成される。各トラニオンジャーナル８の横断面は、継手の円周方向に長軸を有する楕円とされる。また、トラニオンジャーナル８の外周面は図２のように側面視でジャーナルの軸線方向と平行な直線状とされる。このトラニオンジャーナル８の外周面にダブルローラタイプのローラカセット９が嵌合される。ローラカセット９は、内側ローラ９ａと、外側ローラ９ｂと、内外ローラ間に介設された複数の針状ころ９ｃで構成される。外側ローラ９ｂの内周部の内外両端位置に止め輪９ｄが嵌合され、この止め輪９ｄで内側ローラ９ａおよび針状ころ９ｃの抜止めがなされる。ローラカセット９は、トラニオンジャーナル８の回りで回転自在であって、ハウジング３の凹溝６を構成する一対の円弧状ガイド面６ａ間にローラカセット９の外側ローラ９ｂが嵌合される。

トリポード５は、従来のように、継手軸方向に開閉可能な一対の鍛造金型により成形するのではなく、トラニオンジャーナル８を１つ含むボス７の円周方向三等分の一を成形単位とする、３個一組の鍛造金型で成形する。そのパーティングラインＰは、鍛造後に切削、ショットブラスト、バレル処理などで除去されることなく、冷間成形面のままの状態で存置する。したがって、パーティングラインＰは、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、３本のトラニオンジャーナル８相互間中央のボス７の外周面における継手軸方向に沿って３本形成される。このようにすることで、ジャーナル８付根部のパーティングラインＰを起点とする亀裂進展が防止される。なお、この第１実施形態を適用できるのは、トリポード５の３個一組の鍛造金型をトラニオンジャーナル８の軸方向に脱型可能な種類のトリポード型等速自在継手に限られる。

次に、図４に基づき本発明の第２実施形態を説明する。この第２実施形態はパーティングラインＰ’をボス７ではなくトラニオンジャーナル８に形成したものである。すなわち、トリポードを、互いに隣接する２つのトラニオンジャーナル８の円周方向二等分の一ずつを含むボス７の円周方向三等分の一を成形単位とする、３個一組の鍛造金型で成形する。その鍛造パーティングラインＰ’は、鍛造後に切削、ショットブラスト、バレル処理などで除去されることなく、冷間成形面のままの状態で存置する。パーティングラインＰ’がトラニオンジャーナル８の継手軸方向両側、すなわち、トラニオンジャーナル８の外周面および先端面における円周方向二等分位置に形成される。トラニオンジャーナル８の外周面におけるパーティングラインＰの位置は、トラニオンジャーナル８の軸方向から見た場合、継手の最大トルクが作用する位置から９０°離間している。このため、パーティングラインＰに過大な応力が作用せず、従来のようなジャーナル付根部のパーティングラインＰを起点とする亀裂進展が防止される。なお、この第２実施形態を適用できるのは、鍛造金型を図４で矢印方向、すなわちトラニオンジャーナル８相互間の二等分角方向に脱型可能な種類のトリポード型等速自在継手に限られる。

次に、図５〜図８に基づき本発明の他の実施形態を説明する。図５と図６は第１実施形態（図１〜図３）の変形例に係るもので、いずれも鍛造パーティングラインＰを隣接するトラニオンジャーナル８Ａ、８Ｂ相互間中央のボス７Ａ、７Ｂの外周面における継手軸方向位置に形成する点で第１実施形態と共通する。ただし、図５と図６は、図１〜図３のトリポード型等速自在継手と比べて、トラニオンジャーナルとローラの構造が異なる。図５は、図１および図２に示すような内外二重のローラ９ａ、９ｂを使ったダブルローラタイプではなく、トラニオンジャーナル８Ａの筒状外周面に複数の針状ころ１１を介して単一のローラ１２を嵌合したものである。トラニオンジャーナル８Ａの先端近くの外周面に後加工で形成した溝部１３に止め輪１４を嵌合し、この止め輪１４の内側に嵌合した押えリング１５によって針状ころ１１の抜け止めを図る。一方、図６は止め輪１４と押えリング１５を使用せず、単一のローラ１６の内径面に形成した環状溝部１７に複数の針状ころ１８を転動自在に収容する。

図７と図８は第２実施形態（図４）の変形例に係るもので、いずれも、第２実施形態と同様に鍛造パーティングラインＰ’をトラニオンジャーナル８Ｃ、８Ｄの外周面および先端面における円周方向二等分位置に形成する。図７と図８は、図１ないし図２のトリポード型等速自在継手と比べて、トラニオンジャーナルとローラの構造が異なる。すなわち、図７は、図１および図２と同様に内外二重のローラを使ったダブルローラタイプであるが、トラニオンジャーナル８Ｃの外周面形状が筒状ではなく、トラニオンジャーナル８Ｃの軸長方向中間位置が最も径が大きく、トラニオンジャーナル８Ｃの根本側と先端側が細くなっている。トラニオンジャーナル８Ｃの大径部の外周面形状は凸球面１９であって、これに対する内側ローラ９ａの内径面は凹球面２０とされる。凸球面１９には鍛造パーティングラインがないが、これは鍛造後で熱処理前に凸球面１９の鍛造パーティングラインを機械加工などで除去した結果である。内側ローラ９ａの外側に、複数の針状ころ９ｃを介して外側ローラ９ｂが嵌合される。外側ローラ９ｂの外周面は球面で構成され、これに対するハウジング３のガイド面６ａは円筒面で構成される。ハウジング３の凹溝６のガイド面６ａに隣接する部分に平面部２１が形成され、この平面部２１によって外側ローラ９ｂの側面がガイドされて外側ローラ９ｂの傾斜が防止される。

図８は、図７と同じダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手であるが、トラニオンジャーナル８Ｄの外周面形状とローラ９ａ、９ｂの形状が図７と異なる。図８ではトラニオンジャーナルの外周面全体が比較的大きな曲率半径の凸球面２２で構成され、これに対する内側ローラ９ａの内径面は円筒面で構成される。凸球面２２には鍛造パーティングラインがないが、これは図７と同様に鍛造後で熱処理前に、凸球面２２の鍛造パーティングラインを機械加工などで除去した結果である。外側ローラ９ｂの外周面は球面で構成され、これに対するハウジング３のガイド面６ａは円筒面とされる。外側ローラ９ｂの内径面に、内側ローラ９ａと針状ころ９ｃの抜止めのため上下一対で止め輪９ｄが装着される。ハウジング３側の平面部２１による外側ローラ９ｂの傾斜防止構造は図７と同様である。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば図３ではパーティングラインＰを互いに隣接するトラニオンジャーナル８、８相互間中央に形成したが、鍛造金型の脱型に支障がない範囲でパーティングラインＰをトラニオンジャーナル８、８相互間中央からいずれか一方側にやや変位した位置に形成してもよい。

本発明を適用するトリポード型等速自在継手の縦断面図。 本発明を適用するトリポード型等速自在継手の横断面図。 本発明の第１実施形態に係るトリポード型等速自在継手のトラニオンを示すもので、（Ａ）はトラニオンの正面図、（Ｂ）はトラニオンの一部切欠き側面図。 本発明の第２実施形態に係るトリポード型等速自在継手のトラニオンの正面図。 本発明の第１実施形態の変形例を示すもので、（Ａ）はトリポード型等速自在継手の横断面図、（Ｂ）はトラニオンの正面図、（Ｃ）はトラニオンの一部切欠き側面図。 本発明の第１実施形態の他の変形例を示すもので、（Ａ）はトリポード型等速自在継手の横断面図、（Ｂ）はトラニオンの正面図、（Ｃ）はトラニオンの一部切欠き側面図。 本発明の第２実施形態の変形例を示すもので、（Ａ）はトリポード型等速自在継手の横断面図、（Ｂ）はトラニオンの正面図、（Ｃ）はトラニオンの一部切欠き側面図。 本発明の第２実施形態の他の変形例を示すもので、（Ａ）はトリポード型等速自在継手の横断面図、（Ｂ）はトラニオンの正面図、（Ｃ）はトラニオンの一部切欠き側面図。 従来のトリポード型等速自在継手の斜視図。 従来のトリポード型等速自在継手の横断面図。 （Ａ）は従来のトリポードの断面図であって（Ｃ）のＡ−Ａ線矢視断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視拡大断面図、（Ｃ）はトリポードの一部切欠き側面図。

符号の説明

１ トリポード型等速自在継手
２，４ 回転軸
３ ハウジング
５ トリポード
６ 凹溝
６ａ ガイド面
７ ボス
８ トラニオンジャーナル
９ ローラカセット
９ａ 内側ローラ
９ｂ 外側ローラ
９ｃ、１１、１８ 針状ころ
９ｄ 止め輪
Ｐ、Ｐ’ 鍛造パーティングライン

Claims (2)

1. 軸方向一端側にて開口し内周面の円周方向三等分位置に軸方向に延びる凹溝を形成した、第一の回転軸の端部に固定される中空円筒状のハウジングと、
   第二の回転軸の端部に固定されるボスと、ボスの円周方向三等分位置から半径方向に突出したトラニオンジャーナルとからなり、鍛造にて一体形成されるトリポードと、
   トラニオンジャーナルの外周面にはめ込まれ、ハウジングの凹溝に収容させてハウジング軸方向に転動自在なローラとを有するトリポード型等速自在継手において、
   前記トリポードを、前記トラニオンジャーナルを１つ含むボスの円周方向三等分の一を成形単位とする３つの鍛造金型で成形することにより、その鍛造パーティングラインを、互いに隣接するトラニオンジャーナル相互間のボスの外周面における継手軸方向位置に形成したことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
2. 軸方向一端側にて開口し内周面の円周方向三等分位置に軸方向に延びる凹溝を形成した、第一の回転軸の端部に固定される中空円筒状のハウジングと、
   第二の回転軸の端部に固定されるボスと、ボスの円周方向三等分位置から半径方向に突出したトラニオンジャーナルとからなり、鍛造にて一体形成されるトリポードと、
   トラニオンジャーナルの外周面にはめ込まれ、ハウジングの凹溝に収容させてハウジング軸方向に転動自在なローラとを有するトリポード型等速自在継手において、
   前記トリポードを、互い隣接する２つのトラニオンジャーナルの円周方向二等分の一ずつを含むボスの円周方向三等分の一を成形単位とする３つの鍛造金型で成形することにより、その鍛造パーティングラインを、トラニオンジャーナルの外周面における円周方向二等分位置に形成したことを特徴とするトリポード型等速自在継手。

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