JP2007107695A - トリポード型等速自在継手の外方部材 - Google Patents

Abstract

【課題】強度の高いトリポード型等速自在継手の外方部材を提供する。
【解決手段】外方部材全体が高い硬度を有すると靱性が劣るため、外方部材に高周波誘導加熱による焼戻し処理を施すことにより、ローラ案内面をその他の部分より高硬度化した。これにより、ローラから高面圧を受けるローラ案内面の強度が向上すると共に、他の部分の硬度がローラ案内面よりも低いことで外方部材全体の靭性が向上し、外方部材の強度が高められる。
【選択図】図１

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外方部材に関する。

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に開示されているトリポード型等速自在継手の外方部材は、高周波誘導加熱による焼入れ処理を行った後、低周波誘導加熱による焼戻し処理を施すことにより、強度を均一に高めている。

特開平４−２４６１２１号公報

しかしながら、外方部材全体が高い硬度を有すると靭性が劣るため、十分な高強度が得られないおそれがある。

本発明の目的は、従来より強度の高いトリポード型等速自在継手の外方部材を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外方部材は、内周面に軸方向の三本のトラック溝を有し、各トラック溝にローラ案内面が形成され、前記ローラ案内面の硬度をその他の部分の硬度よりも高くしたことを特徴とする。

このように、本発明では、ローラ案内面の硬度を他の部分よりも高く設定した。これにより、トルク伝達時にローラから高面圧を受けるローラ案内面の強度が向上する。また、その他の部分の硬度がローラ案内面より低いことにより外方部材全体の靭性が向上し、外方部材の強度の向上が図られる。

ローラ案内面とその他の部分との硬度差は、ロックウェル硬度で２ポイント以上であることが好ましい。硬度差が２ポイント未満だと、硬度差を設けることによる外方部材の靭性の向上効果が十分に得られないためである。

高周波誘導加熱は、低周波誘導加熱と比べ、局部的な加熱が可能である。この性質を利用して、外方部材に高周波誘導加熱による焼戻し処理を施すと、ローラ案内面とそれ以外の部分との間に温度差が生じる。この処理温度差により硬度差を設けることができ、上記のような靭性の向上による部材の強度向上が図られる。また、高周波誘導加熱は、低周波誘導加熱よりも短時間で高温にすることができるため、製造時間が短縮でき、生産効率が向上するという利点もある。

以上のような外方部材と、ボス部及び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するトラニオンと、前記脚軸の回りに複数の転動体を介して回転自在で、外方部材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、高い強度及び靭性を有するため、耐久性に優れている。

以上のように、本発明によれば、従来より強度の高いトリポード型等速自在継手の外方部材を得ることができる。よって、従来の外方部材と同強度を確保しつつ、部材の小型化を図ることも可能となる。

以下に、本発明の実施形態を示す。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）と接続する外方部材としての外輪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・アセンブリ３０とを主要な構成要素としている。

外輪１０はカップ状で、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（図２）は、円周方向に交互に現れる半径ｒ１の小内径部１６と半径ｒ２の大内径部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部が形成される。

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２２と、ボス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。この実施の形態では、各脚軸２６の横断面は長軸が継手の軸線方向に対して直交する略楕円形状である（図示省略）。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。スプライン孔２４にシャフト２のスプライン軸部を挿入して止め輪２８で抜け止めをしてある。

各脚軸２６の外周にローラ・アセンブリ３０が配置してある。ローラ・アセンブリ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。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・アセンブリ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・アセンブリ３０の姿勢が一層安定し、ローラ・アセンブリ３０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。

外輪１０には、焼入れ、及び焼戻し処理が施される。詳細には、外輪１０に高周波誘導加熱、あるいは浸炭下での加熱等により焼入れが行われた後、外輪１０の表面に付着した油脂等を落とし、さらに焼戻し処理が施される。焼戻し処理を高周波誘導加熱により行うと、定温度領域が狭くなることから、外輪１０の一部を高温にすることが可能となり、この温度差によって熱処理後の外輪１０に硬度差を設けることができる。具体的には、ローラ案内面１５の硬度を高く設定し、他の部分の硬度をローラ案内面１５よりも低く設定することにより、トルク伝達時にローラから高面圧を受けるローラ案内面１５の強度が高められると共に、他の部分の硬度が低いことで、外輪１０全体の靭性を向上させることができる。

ところで、焼入れ及び焼戻し処理を別方法、例えば焼入れを高周波誘導加熱で行い、焼戻しを低周波誘導加熱で行うと、高周波誘導加熱及び低周波誘導加熱の二つの工程が必要であるため、それぞれの工程用の装置を用意するか、あるいは周波数の切り替え可能な複雑な装置が必要となる。何れにしても、製造時間の延長やコスト高は避けられない。そこで、焼入れ及び焼戻し処理の双方を高周波誘導加熱で行うと、装置及び工程が簡易化できるため、外輪１０の製造時間の短縮とコストの低減が図られる。

以上のように、本発明に係るトリポード型等速自在継手の外輪１０は、ローラ案内面１５の硬度を他の部分よりも高く設定した。これにより、トルク伝達の際にアウタ・ローラ３２から高面圧を受けるローラ案内面１５の強度が向上する。とともに、ローラ案内面１５以外の部分、例えば、小内径部１６や大内径部１８の硬度がローラ案内面より低いことにより、外輪１０の靭性が向上し、外輪１０の強度の向上が図られる。このように外輪１０の強度が高められることにより、同強度を確保しながら部材を小型化することも可能となる。

本発明の効果を、以下の方法で検証した。トリポード型等速自在継手の外方部材のローラ案内面に高周波誘導加熱による焼戻し処理を施し、ローラ案内面の硬度をそれ以外の部分（本実施例では大内径部）より高くしたサンプルＡと、外方部材全体に炉焼戻し処理を施し、均一に高硬度化したサンプルＢとを用意した。それぞれのサンプルのローラ案内面および大内径部の硬度（ロックウェル硬度）を表１に示す。

これらのサンプルの強度を、所定のトルクを繰り返し負荷する片振り捩り疲労試験にて確認したところ、破損までの負荷回数は、サンプルＡ：６４０００回、サンプルＢ：３７０００回となった。この試験結果より、ボール案内面と大内径部との硬度差をロックウェル硬度で２ポイント以上設けたサンプルＡの方が高強度であることが明らかとなった。

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。 図１における外輪１０の端面図である。

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
２６ 脚軸
２８ 止め輪
３０ ローラ・アセンブリ
３２ アウタ・ローラ
３４ 転動体
３６ インナ・ローラ

Claims (4)

1. 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が形成され、前記ローラ案内面の硬度をその他の部分の硬度よりも高くしたことを特徴とするトリポード型等速自在継手の外方部材。
2. 前記ローラ案内面と、その他の部分との硬度差が、ロックウェル硬度で２ポイント以上である請求項１記載のトリポード型等速自在継手の外方部材。
3. 高周波誘導加熱による焼戻しで、前記ローラ案内面の硬度をその他の部分の硬度よりも高くした請求項１記載のトリポード型等速自在継手の外方部材。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の外方部材と、ボス部及び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するトラニオンと、前記脚軸の回りに複数の転動体を介して回転自在で、外方部材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。