JP2007100835A - トリポード型等速自在継手のトラニオン及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性の高いトリポード型等速自在継手を提供する。
【解決手段】トラニオン２０に噴射加工を施すことにより、従来別処理で行われていたボス部２２及び脚軸２６付け根部の強度向上を、同一処理によって向上させることができるため、製造が簡易化され、コストの低減が図られる。また、噴射加工を熱処理や形状の特徴などによる強度向上策と併せて施した場合にも、これらの効果は全て上乗せされる。
【選択図】図３

Description

本発明は、各種産業機械において動力伝達用として使用されるトリポード型等速自在継手のトラニオン及びその製造方法に関する。

例えば、自動車のドライブシャフト等は、ユーザからの低コスト化の要望に応えるべく、小型化、高強度化が図られている。これに伴い、ドライブシャフト等に使用されるトリポード型等速自在継手も、小型化、高強度化が望まれている。

例えば、特許文献１に示されているトリポード型等速自在継手のトラニオンは、シャフトが挿入されるセレーション孔の歯数を増加させて、トルク伝達時に一歯あたりのセレーションが受ける応力を小さくしたり、あるいはボス部に熱処理を施すことにより、ボス部の強度向上が図られている。また、ボス部と脚軸の境界を形成する脚軸の付け根を、所定の曲率半径による一つの連続したＲ面とすることで、付け根部の強度向上も図られている。

特開平１０−９６４３０号公報

上記の特許文献１に開示されているトリポード型等速自在継手のトラニオンは、ボス部や脚軸の付け根部の強度の向上を、それぞれ別方法で行っているため、製造工程の増加による製造時間の延長や製造コスト高は避けられない。また、トラニオンを機械加工で形成する際に生じるバリを除去するために、さらに別工程が必要となるため、さらなるコスト高を招いていた。

本発明の目的は、耐久性の高いトリポード型等速自在継手のトラニオンを低コストに提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明のトリポード型等速自在継手のトラニオンは、ボス部と、ボス部の円周方向等分位置から半径方向に突出した三本の脚軸を有し、前記ボス部及び前記脚軸に噴射加工を施したことを特徴とする。

このように、本発明では、トラニオンのボス部及び脚軸に噴射加工を施すことにより、トラニオンの表面粗さ、表面硬度が向上し、圧縮残留応力が増大される。これにより、従来別処理で行われていたトラニオンのボス部及び脚軸の付け根の強度の向上を同一処理で行うことができるため、製造が簡易化され、コストの低減が図られる。また、上記の噴射加工は、従来行われていた形状の特徴や熱処理による強度向上策に影響を与えるものではない。よって、これらを併せて実施した場合には、その強度向上効果は全て上乗せして発揮され、耐久性が高められる。

また、噴射加工により、機械加工でトラニオンを形成する際に生じたバリの除去を、上記の強度向上と同時に達成することが可能となる。さらに、噴射加工が施されたトラニオンの表面には微小な凹部が無数に形成され、この凹部が油溜まりとなって脚軸と脚軸の外周面を転動するローラとの潤滑性が向上し、継手の耐久性がさらに高められる。

噴射加工としては、例えば、ショット材と呼ばれる硬質な小球を噴射し、被加工部品（ボス部及び脚軸）に高速で衝突させる、いわゆるショットブラストあるいはショットピーニングが考えられる。

このようなトラニオンと、内周面に軸方向の三本のトラック溝を有し、各トラック溝の向かい合った側壁にローラ案内面を形成した外輪と、前記脚軸の回りに複数の転動体を介して回転自在で、外輪のトラック溝内に収容されたローラとを備えたトリポード型等速自在継手は、低コストに製造され、高い耐久性を有する。

ボス部及び脚軸に同時に噴射加工を施すことを特徴とするトリポード型等速自在継手のトラニオンの製造方法によると、耐久性の高いトラニオンを低コストに製造することができる。

以上のように、本発明によれば、耐久性の高いトリポード型等速自在継手のトラニオンを低コストに得ることができる。

本発明の実施形態を以下に示す。図１に示すように、本発明に係るトリポード型等速自在継手は、連結すべき二軸のうちの一方の回転軸（図示省略）と接続するカップ状の外輪１０と、他方の回転軸（シャフト２）と接続するトラニオン２０と、両者間に介在してトルク伝達要素としてのローラ（ローラ・アセンブリ）３０とを主要な構成要素としている。

図２（Ａ）に示すように、外輪１０には、内周面の円周方向等分位置に３本のトラック溝１４が形成してある。各トラック溝１４は外輪１０の軸方向に延び、向かい合った側壁にローラ案内面１５が形成してある。外輪１０の横断面は、円周方向に交互に現れる小内径部１６と大内径部１８とをローラ案内面１５で接続した花冠状を呈している。ローラ案内面１５は外輪１０の軸線と平行に延びており、その断面形状はゴシックアーチ形状（４点接触構造）である。外輪１０の外周面には、トラック溝１４相互間に対応する部位に軽量化のための凹Ｒ部１０ａが形成される。

図２、図３に示すように、トラニオン２０は、スプライン（またはセレーション。以下同じ。）孔２４をもったボス部２２と、ボス部２２の円周方向等分位置から半径方向に突出した３本の脚軸２６とを有する。脚軸２６の付け根部２６ａは滑らかなＲ構造となっており、応力が集中する脚軸付け根部２６ａの強度の向上が図られている。スプライン孔２４にはシャフト２のスプライン軸部が挿入され、止め輪２８で抜け止めをしてある（図１参照）。スプライン孔２４のスプラインの数が多いほど、トルク伝達時に一歯あたりのスプラインにかかる応力が小さくなり、シャフト２とボス部２２との結合力の向上が図られる。また、本実施形態では、図２（Ｂ）に示すように、各脚軸２６の横断面は長軸が継手の軸線方向に対して直行する略楕円形状である場合を例示しているが、脚軸２６の横断面形状はこれに限定されず、例えば真円形状とすることもできる。尚、脚軸２６の付け根部２６ａは必ずしもＲ構造にする必要は無く、付け根部２６ａの強度が十分であればＲ構造を設ける必要はない。

各脚軸２６の外周にローラ３０が配置してある。ローラ３０は、複数の転動体３４を介して相対回転自在のアウタ・ローラ３２とインナ・ローラ３６とで構成されている。転動体３４はここでは針状ころで、アウタ・ローラの円筒形内周面およびインナ・ローラ３６の円筒形外周面が、針状ころが転動する軌道面となっている。図２（Ｂ）に示すように、針状ころ３４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。アウタ・ローラ３２の内周面に形成した輪溝に装着したワッシャ３８でインナ・ローラ３６および転動体３４の抜け止めをしてある。

インナ・ローラ３６の内周面の母線形状は軸方向の中央部が凸となった曲線である。このため、インナ・ローラ３６ひいてはローラ３０は、脚軸２６に対し、回転、首振り、軸方向移動が可能である。

アウタ・ローラ３２の外周面は球面の一部すなわち部分球面状であり、ローラ案内面１５とアンギュラコンタクトする。アウタ・ローラ３２とローラ案内面１５とがアンギュラコンタクトをなすことによって、ローラ３０の姿勢が一層安定し、アウタ・ローラ３２がローラ案内面１５上をより少ない抵抗で転動することができる。なお、別の実施の形態として、アウタ・ローラ３２とローラ案内面１５とがサーキュラコンタクトをなすようにしてもよい。

トラニオン２０は、例えば鍛造や旋削などの機械加工によりボス部２２と脚軸２６とからなる形状に形成される。トラニオン２０は一体に形成される他、例えば別体に形成されたボス部２２と脚軸２６とを適宜の方法で結合させて形成することもできる。

その後、トラニオン２０のうち、少なくともインナ・ローラ３６と接触する脚軸２６の外周面に研削等による研磨が施される。また、必要に応じて、トラニオン２０の強度を増すために、熱処理を施しても良い。熱処理を施す時期は特に限定されず、例えば、機械加工を終えた後に施すことができる。

そして、ボス部２２及び脚軸２６に噴射加工を施すことで、トラニオン２０が完成する。代表的な噴射加工として、ショットブラストやショットピーニングが挙げられる。これらは、ショット材と呼ばれる粒径４０μｍ〜１．３ｍｍ程度の硬質な小球を、投射装置により加速して噴射させ、被加工部品（ボス部２２及び脚軸２６）に高速で衝突させる冷間加工法である。噴射加工をボス部２２及び脚軸２６に施すことにより、ボス部２２及び脚軸２６の表面粗さ及び表面硬度が向上するとともに、圧縮残留応力が増大されるため、トラニオン２０全体の強度を同時に向上させることができる。これにより、従来は別処理により強度向上が図られていたボス部２２及び脚軸２６の付け根部２６ａ等の強度を同時に向上させることができるため、製造が簡易化され、コストの低減が図られる。

噴射加工による強度向上効果は、上述の脚軸付け根部２６ａのＲ構造、又はスプライン孔２４のスプライン数の増加など形状の特徴によるトラニオン２０の強度向上効果や、熱処理による強度向上効果に影響を及ぼすものではないため、これらの強度向上効果は全て上乗せして発揮される。

また、噴射加工が施されたボス部２２及び脚軸２６の表面には、微小な凹部が多数形成される。この凹部に潤滑油が保持されるため、脚軸２６とインナ・ローラ３６との潤滑性が向上し、継手の耐久性が高められる。

本発明の効果を検証すべく、噴射加工を施した本発明品と、施さない比較品とに、所定トルクを繰り返し負荷する片振り捩り疲労強度を行った。これによると、比較品の破損までの繰り返し数は５０〜６０万回であったが、本発明品は１５０〜１７０万回となり、明らかな強度向上効果が見られた。

本発明が適用されるトリポード型等速自在継手の縦断面図である。 （Ａ）本発明が適用されるトリポード型等速自在継手の横断面図である。（Ｂ）脚軸２６及びローラ３０の横断面図である。 トラニオン２０の正面図である。

符号の説明

２ シャフト
１０ 外輪
１４ トラック溝
１５ ローラ案内面
１６ 小内径部
１８ 大内径部
２０ トラニオン
２２ ボス部
２６ 脚軸
２８ 止め輪
３０ ローラ
３２ アウタ・ローラ
３４ 転動体
３６ インナ・ローラ

Claims (4)

1. ボス部と、ボス部の円周方向等分位置から半径方向に突出した三本の脚軸とを有し、
   前記ボス部及び前記脚軸に噴射加工を施したことを特徴とするトリポード型等速自在継手のトラニオン。
2. 前記噴射加工は、硬質な小球を噴射して前記ボス部及び前記脚軸の表面に高速で衝突させるものである請求項１記載のトリポード型等速自在継手のトラニオン。
3. 請求項１記載のトラニオンと、内周面に軸方向の三本のトラック溝を有し、各トラック溝の向かい合った側壁にローラ案内面を形成した外輪と、前記脚軸の回りに複数の転動体を介して回転自在で、外輪のトラック溝内に収容されたローラとを備えたトリポード型等速自在継手。
4. ボス部と、ボス部の円周方向等分位置から半径方向に突出した三本の脚軸とを有するトリポード型等速自在継手のトラニオンを製造する方法であって、
   前記ボス部及び前記脚軸に同時に噴射加工を施すことを特徴とするトリポード型等速自在継手のトラニオンの製造方法。

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