JP2008064158A - Tripod type constant velocity universal joint - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はトリポードの脚軸に高周波焼入れにより硬化層を形成したトリポード型等速自在継手に関する。 The present invention relates to a tripod type constant velocity universal joint in which a hardened layer is formed by induction hardening on a leg shaft of the tripod.
トリポード型等速自在継手は、外側継手部材としての中空円筒状のハウジングと、内側継手部材としてのトリポードと、トルク伝達部材としてのローラを主要な構成要素とする。 The tripod type constant velocity universal joint includes a hollow cylindrical housing as an outer joint member, a tripod as an inner joint member, and a roller as a torque transmission member as main components.
ハウジングは一体に形成されたマウス部とステム部とからなる。マウス部は一端にて開口したカップ状で、内周の円周方向三等分位置に軸方向に延びるトラック溝が形成してある。マウス部は横断面で見ると大径部と小径部が交互に現れる非円筒形状である。すなわち、マウス部は、大径部と小径部とを形成することによって、その内周面に、軸方向に延びる3本の前記トラック溝が形成される。各トラック溝の円周方向で向き合った側壁にローラ案内面が形成される。またステム部は第一の回転軸に連結される。 The housing is composed of an integrally formed mouse portion and stem portion. The mouse portion has a cup shape opened at one end, and a track groove extending in the axial direction is formed at a position of the inner circumference in the circumferential direction. The mouse part has a non-cylindrical shape in which a large-diameter part and a small-diameter part appear alternately when viewed in cross section. That is, the mouth portion is formed with a large diameter portion and a small diameter portion, so that the three track grooves extending in the axial direction are formed on the inner peripheral surface thereof. Roller guide surfaces are formed on the side walls facing each other in the circumferential direction of each track groove. The stem portion is coupled to the first rotating shaft.
トリポードはボスと脚軸とを備える。ボスには第二の回転軸とトルク伝達可能に結合するスプラインまたはセレーション孔が形成してある。脚軸はボスの円周方向三等分位置から半径方向に突出している。トリポードの各脚軸はローラを回転可能に支持する。なお、ローラは内側ローラと外側ローラとを有するダブルローラタイプと、1個のみのシングルローラタイプがある。 The tripod includes a boss and a leg shaft. The boss is formed with a spline or serration hole that is coupled to the second rotating shaft so as to transmit torque. The leg shaft protrudes in the radial direction from the circumferentially divided position of the boss. Each leg shaft of the tripod supports the roller rotatably. The roller includes a double roller type having an inner roller and an outer roller and only a single roller type.
シングルローラタイプの摺動式等速自在継手として、特許文献1(特開昭62−233522号公報)に記載のものや、特許文献2(特開2004−257569号公報)等に記載のものが知られている。また、ダブルローラタイプの摺動式等速自在継手として、特許文献3(特開2000−320563号公報)等に記載のものが知られている。 As single roller type sliding type constant velocity universal joints, there are those described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 62-233522) and those described in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-2575769). Are known. As a double roller type sliding type constant velocity universal joint, one described in Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-320563) is known.
これらの摺動式等速自在継手に使用されるトリポードは、脚軸の外周接触部分の摩耗や疲労損傷防止、更には捩り強度の確保を目的として、トリポード表層に熱処理が施される。この熱処理方法は、浸炭熱処理法によるものが一般的である。
浸炭熱処理法を採用している理由は、第一に、表層を硬くすることで耐磨耗性や転動疲労寿命が向上し、更に内部硬さを表層より低くすることで靭性を大きくすることができるためである。第二に、トリポードのように初期製造工程にて鍛造成形する場合、トリポードは素材からの変形量が比較的大きいことから鍛造性を考慮して加工性の良い低炭素鋼(浸炭用鋼)を使用した方が好ましいとされているからである。なお、浸炭用鋼の炭素含有量は0.15〜0.40wt%の範囲が望ましい。 The reason for adopting the carburizing heat treatment method is to increase the toughness by first increasing the wear resistance and rolling fatigue life by hardening the surface layer and further lowering the internal hardness from the surface layer. It is because it can do. Secondly, when forging is formed in the initial manufacturing process like tripod, the tripod is made of low carbon steel (carburizing steel) with good workability in consideration of forgeability because the deformation from the material is relatively large. This is because it is preferable to use it. The carbon content of the carburizing steel is preferably in the range of 0.15 to 0.40 wt%.
しかしながら、一方で、浸炭熱処理には以下の様なデメリットも挙げられる。
1)浸炭処理(拡散を含む)に要する時間が長い。
2)硬化層深さにある程度の制限がある。
3)最表面に異常層(粒界酸化層)が発生する可能性がある。
4)浸炭ロット毎、及び同ロット内での硬化層深さに少なからずバラツキがある。
However, on the other hand, carburizing heat treatment also has the following disadvantages.
1) The time required for carburizing treatment (including diffusion) is long.
2) There is a certain restriction on the depth of the hardened layer.
3) An abnormal layer (grain boundary oxide layer) may occur on the outermost surface.
4) There is a considerable variation in the depth of the hardened layer in each carburizing lot and within the same lot.
1)と2)は、製造のサイクルタイム、ひいてはコストに反映される。浸炭熱処理は高周波焼入れなどに比べ所要時間が長い。また、比較的内部に深い応力がかかる場合にそれに見合って浸炭層深さを大きく設定しようにも、サイクルタイムが大幅に増えてしまうために限界がある。 1) and 2) are reflected in the manufacturing cycle time and hence the cost. Carburizing heat treatment takes longer time than induction hardening. In addition, when a relatively deep stress is applied to the inside, there is a limit to the fact that the cycle time is greatly increased even if the carburized layer depth is set to be large correspondingly.
また、3)のように異常層が発生した場合、トリポードの捩り強度低下の要因になる可能性がある。 In addition, when an abnormal layer occurs as in 3), it may cause a reduction in the torsional strength of the tripod.
4)は浸炭炉の雰囲気(温度・ガス濃度・製品位置など)により、各ロット毎だけでなく同一ロット内においても浸炭層深さにある程度のバラツキが生じる可能性がある。 4), depending on the carburizing furnace atmosphere (temperature, gas concentration, product position, etc.), there may be some variation in the carburized layer depth not only in each lot but also in the same lot.
本発明は、斯かる実情に鑑み、浸炭熱処理法に代えて高周波焼入れによりトリポードの脚軸外周表層部やその付根部に硬化層を設けた等速自在継手を提供しようとするものである。 In view of such circumstances, the present invention intends to provide a constant velocity universal joint in which a hardened layer is provided at the outer peripheral surface portion of the leg shaft of the tripod and its root portion by induction hardening instead of the carburizing heat treatment method.
本発明は、トリポードの脚軸外周表層部及び/又はその付根部に、高周波焼入れにより硬化層を設けたものである。この高周波焼入れによれば、
1)硬化層を短時間で形成することができる。
2)大きな硬化層深さでも短時間で形成することができる。
3)脚軸の最表面に異常層(粒界酸化層)が発生するおそれがない。
4)高周波焼入れの条件を固定することで硬化層深さを容易に均一化することができる。
In the present invention, a hardened layer is provided by induction quenching on the outer peripheral surface portion of the leg shaft of the tripod and / or its root portion. According to this induction hardening,
1) A hardened layer can be formed in a short time.
2) Even a large hardened layer depth can be formed in a short time.
3) There is no possibility that an abnormal layer (grain boundary oxide layer) is generated on the outermost surface of the leg shaft.
4) The hardened layer depth can be easily made uniform by fixing the induction hardening conditions.
本発明のトリポード型等速自在継手は、高周波焼入れにより脚軸外周表層部及び/又は脚軸付根部に硬化層を設けたので、浸炭熱処理に比べ硬化層深さを大きく設定することが可能となり、設計の自由度が大きくなる。また、高周波焼入れでは浸炭熱処理で発生しがちな異常層(粒界酸化層)の発生の心配がない。更に、必要に応じてトリポードのボス部のセレーション部にも高周波焼入れを施すことでセレーション部の耐摩耗性向上と強度確保を図ることができる。 In the tripod type constant velocity universal joint of the present invention, the hardened layer depth can be set larger than that of the carburizing heat treatment because the hardened layer is provided on the outer peripheral surface of the leg shaft and / or the base of the leg shaft by induction hardening. , The degree of design freedom increases. In addition, there is no fear of the occurrence of an abnormal layer (grain boundary oxide layer) that tends to occur during carburizing heat treatment in induction hardening. Furthermore, by subjecting the serration portion of the boss portion of the tripod to induction hardening as required, it is possible to improve wear resistance and secure strength of the serration portion.
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図1および図2が第一実施形態、図3および図4が第二実施形態、図5が第三実施形態をそれぞれ示す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 and 2 show the first embodiment, FIGS. 3 and 4 show the second embodiment, and FIG. 5 shows the third embodiment.
図1(A)(B)に示すように、トリポード型等速自在継手はハウジング1、トリポード4およびローラ7を有する。すなわち、ハウジング1の内周面の軸方向に、三本の円筒形の凹溝ないしトラック溝2が形成される。このハウジング1内にトリポード4が挿入される。トリポード4の半径方向に突設した三本の脚軸5の円筒状の外周面に、複数の針状ころ6を介して、ローラ7が回転可能に外嵌され、これらローラ7がトラック溝2に挿入される。各トラック溝2の円周方向で対向する一対のローラ案内面3は軸方向に平行な凹曲面とされ、各ローラ7の外周面はローラ案内面3に適合する凸曲面とされる。各ローラ7は、対応するトラック溝2のローラ案内面3に係合して脚軸5を中心に回転しながらトラック溝2に沿って移動可能である。このトリポード型等速自在継手においては、駆動軸(第一の回転軸)がハウジング1に連結され、従動軸(第二の回転軸)がトリポード4に連結される。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the tripod type constant velocity universal joint includes a
トリポード4の脚軸5とハウジング1のローラ案内面3とがローラ7を介して二軸の回転方向に係合することにより、駆動側から従動側へ回転トルクが等速で伝達される。また、各ローラ7が脚軸5に対して回転しながらローラ案内面3上を転動することにより、ハウジング1とトリポード4との間の相対的な軸方向変位や角度変位が吸収される。
When the
本発明のトリポード型等速自在継手は、トリポード4の脚軸5に高周波焼入れにより硬化層を所定深さで形成する。図2(A)はトリポード4の断面図(継手軸線に垂直で脚軸中心線を含む面)であるが、ハッチングで示す部分が高周波焼入れによる硬化層Hである。脚軸5の外周部は相手部品としての針状ころ6が転動する部位であり、図2(A)(B)のように脚軸5の全周に硬化層Hを設ける。また、脚軸5の付根部は継手にトルクが負荷された際に引張応力が集中する部位であるので、図2(C)のように、ここにも適切な深さの硬化層Hを形成する。付根部の硬化層Hは図2(C’)のようにトルク負荷時の引張応力集中部とその周辺に限定しても良い。引張応力集中部は、脚軸5の付根部のうち、継手の周方向両側である。
In the tripod type constant velocity universal joint of the present invention, a hardened layer is formed at a predetermined depth on the
次に、本発明の第二の実施形態を図3(A)(B)および図4(A)〜(C’)により説明する。この第二実施形態はダブルローラタイプ(PTJ)のトリポード型等速自在継手に係るものである。図3の(A)は継手の横断面を示し、(B)は脚軸に垂直な断面を示す。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 (A) and 3 (B) and FIGS. 4 (A) to (C '). This second embodiment relates to a tripod type constant velocity universal joint of double roller type (PTJ). 3A shows a cross section of the joint, and FIG. 3B shows a cross section perpendicular to the leg axis.
このダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手は、図3(A)(B)に示すように、トリポード20の脚軸22に、ローラカセットCが首振り揺動自在に嵌合される。ローラカセットCは、内側ローラ32、外側ローラ34および両ローラ間に介設された針状ころ36からなるアッセンブリ体で構成される。
In this double roller type tripod type constant velocity universal joint, as shown in FIGS. 3A and 3B, a roller cassette C is fitted to a
ハウジング10は内周面に軸方向に延びる三本のトラック溝12を有する。各トラック溝12の円周方向で向かい合った側壁にローラ案内面14が形成される。トリポード20は半径方向に突設した三本の脚軸22を有し、各脚軸22にローラカセットCが取り付けてある。ローラカセットCの外側ローラ34が、ハウジング10のトラック溝12内に収容される。外側ローラ34の外周面は、ローラ案内面14に適合する凸曲面である。
The
脚軸22の外周面に内側ローラ32が外嵌している。この内側ローラ32と外側ローラ34とは複数の針状ころ36を介してユニット化され、相対回転可能なローラカセットCを構成している。すなわち、内側ローラ32の円筒形外周面を内側軌道面とし、外側ローラ34の円筒形内周面を外側軌道面として、これらの内外軌道面間に針状ころ36が転動自在に介在する。
An
図3(B)に示されるように、針状ころ36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る。符号33,35で指してあるのは、針状ころ36の抜け落ち止めのために外側ローラ34の内周面に形成した環状溝に装着した一対のワッシャである。これらのワッシャ33,35は円周方向の一個所に切れ目を有し、弾性的に縮径させた状態で外側ローラ34の内周面の環状溝に装着される。
As shown in FIG. 3 (B), the
脚軸22の外周面は、縦断面で見ると図3(A)のように脚軸22の軸線と平行なストレート形状であり、横断面で見ると図3(B)のように長軸が継手の軸線に直交する楕円形状である。脚軸22の断面形状は、トリポード20の軸方向で見た肉厚を減少させて略楕円状としてある。換言すると、脚軸22の断面形状は、トリポード20の軸方向で互いに向き合った面が相互方向に、つまり、仮想円筒面よりも小径側に退避している。
The outer circumferential surface of the
内側ローラ32の内周面は、図3(A)のように円弧状凸断面を有する。すなわち、内周面の母線が半径rの凸円弧である。このことと、脚軸22の横断面形状が上述のように略楕円形状であり、脚軸22と内側ローラ32との間には所定のすきまが設けてあることから、内側ローラ32は脚軸22の軸方向での移動が可能であるばかりでなく、脚軸22に対して首振り揺動自在でもある。
The inner peripheral surface of the
また、前述したように内側ローラ32と外側ローラ34は針状ころ36を介して相対回転自在にユニット化されているため、脚軸22に対し、内側ローラ32と外側ローラ34がユニットとして首振り揺動可能な関係にある。ここで、首振りとは、脚軸22の軸線を含む平面内で、脚軸22の軸線に対して内側ローラ32および外側ローラ34の軸線が傾くことをいう。
Further, as described above, the
このダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手では、ローラカセットCが首振り揺動自在(ローラカセットCが脚軸22に対して傾動および軸方向変位自在である)であるため、ハウジング10とトリポード20が作動角をとった状態で回転力伝達を行うとき、外側ローラ34とローラ案内面14とが斜交状態となることを回避することができ、外側ローラ34はハウジング10の軸線と平行な姿勢を保つようにハウジング10のローラ案内面14によって案内され、そのままの姿勢でローラ案内面14上を正しく転動する。したがって、作動角運転時における滑り抵抗が低減し、スライド抵抗と誘起スラストの発生が抑制される。
In this double roller type tripod type constant velocity universal joint, the roller cassette C is swingable and swingable (the roller cassette C is tiltable and axially displaceable with respect to the leg shaft 22). When the rotational force is transmitted with the operating
図4(A)はトリポード20の断面図である、この場合も、図4(B)(C)に示すように前述した第一実施形態と同様に脚軸22外周面と脚軸付根部に高周波焼入れにより硬化層Hを設ける。図4において、相手部品(内側ローラ32)との接触部位は脚軸22の一部に限定されるため、図4(B’)のように脚軸外周のうち楕円断面の長軸と交差する接触部及びその周辺に選択的に高周波焼入れにより硬化層Hを設けても良い。また、図4(C’)のように脚軸付根部分の硬化層Hをトルク負荷時の引張応力集中部とその周辺に限定しても良い。引張応力集中部は、脚軸22の付根部のうち、継手の周方向両側である。
4A is a cross-sectional view of the
次に、本発明の第三実施形態を図5により説明する。この実施形態は脚軸5、22及び脚軸付根部だけでなく、第二の回転軸との連結用としてトリポード4、20のボスBの内径に形成されるセレーション部S表層についても、高周波焼入れにより硬化層Hを所定深さで設けたものである。これにより、セレーション歯の摩耗と歯底強度の向上を図ることができる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, not only the
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 ハウジング
2 トラック溝
3 ローラ案内面
4 トリポード
5 脚軸
7 ローラ
10 ハウジング
12 トラック溝
14 ローラ案内面
20 トリポード
22 脚軸
32 内側ローラ
33,35 ワッシャ
34 外側ローラ
B ボス
C ローラカセットH 硬化層
S セレーション部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
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脚軸とを有したトリポードと、
脚軸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備えるトリポード型等速自在継手において、
前記トリポードの脚軸外周表層部及びその付根部に、高周波焼入れにより硬化層を設けたことを特徴とするトリポード型等速自在継手。 A hollow cylindrical housing that is fixed at the end of the first rotating shaft and that is formed at one end side in the axial direction and has a concave groove extending in the axial direction at a circumferentially equally divided position on the inner peripheral surface;
A tripod having a boss fixed to the end of the second rotation shaft and a leg shaft protruding in a radial direction from a circumferentially divided position of the boss;
In a tripod type constant velocity universal joint that is fitted to the outer peripheral surface of the leg shaft and is accommodated in a concave groove of the housing and is capable of rolling in the housing axial direction,
A tripod type constant velocity universal joint characterized in that a hardened layer is provided by induction hardening on a leg shaft outer peripheral surface portion of the tripod and its root portion.
前記トリポードの脚軸及びその付根部に、高周波焼入れにより硬化層を設けたことを特徴とするトリポード型等速自在継手。 Three track grooves in the axial direction are formed in the inner peripheral portion, a housing having an axial roller guide surface on each side of each track groove, a tripod having three leg shafts protruding in the radial direction, A roller assembly mounted on each leg shaft of the tripod, the roller assembly swingably swingable with respect to the leg shaft, and parallel to the axis of the outer joint member along the roller guide surface A constant velocity universal joint including an outer roller guided by the inner roller, and the roller assembly includes an inner roller that is extrapolated to the leg shaft and rotatably supports the outer roller;
A tripod type constant velocity universal joint, wherein a hardened layer is provided by induction hardening on a leg shaft of the tripod and a base portion thereof.
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JP2020133859A (en) * | 2019-02-25 | 2020-08-31 | Ntn株式会社 | Tripod-type constant velocity universal joint |
CN113195915A (en) * | 2018-12-27 | 2021-07-30 | Ntn株式会社 | Tripod type constant velocity universal joint |
US11746394B2 (en) | 2020-10-06 | 2023-09-05 | Hyundai Motor Company | Method for manufacturing a trunnion for a constant velocity joint, a trunnion manufactured thereby, and a heat treatment device of the trunnion |
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