JP2008240825A - 加工方法、トラニオン及びトリポード型等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な装置により、環境への悪影響が少なく、また、高い生産性でトラニオンジャーナルを高精度に加工できる加工方法と、その加工方法によって形成されたトラニオンと、そのトラニオンを用いたトリポード型等速自在継手を提供すること。
【解決手段】外側継手部材１は、内周面に軸方向に延びる３つのトラック溝１１を有し、トラニオン２は、ボス軸２１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２２を有する。トラニオンジャーナル２２を、縦断面においてはストレート形状とし、横断面においては、継手円周方向に長軸を有する楕円形状とする。このトラニオンジャーナル２２は、焼入鋼のドライ切削によって形成する。トラニオンジャーナル２２の回りに回転自在に嵌合するローラカセット３は、ローラ３１と、インナーリング３２と、ローラ３１とインナーリング３２との間に挟持された複数の針状ころ３３を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドライ切削を使用したワークの加工方法と、その加工方法によって加工されたトラニオンと、そのトラニオンを用いたトリポード型等速自在継手に関する。

例えば自動車や産業機械の動力伝達装置には、駆動軸と従動軸を接続するためにトリポード型等速自在継手が用いられている。トリポード型等速自在継手は、駆動軸と従動軸が作動角をとった状態でも等速で回転トルクを伝達し、しかも、軸方向の相対変位をも許容することができる構造を備えている。

トリポード型等速自在継手は、図１に示すように、駆動軸及び従動軸の一方の端部に固定される外側継手部材１と、駆動軸及び従動軸の他方の端部に固定されるトラニオン２とを備える。外側継手部材１の内周面には、円周方向三等分位置に、外側継手部材の軸方向に延びるトラック溝１１が形成されている。一方、トラニオン２は、駆動軸及び従動軸の他方の端部が固定されるボス軸２１と、ボス軸２１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２２とを有する。トラニオンジャーナル２２は、縦断面においてはストレート形状とされ、かつ、横断面においては、継手円周方向に長軸を有する楕円形状とされている。このトラニオンジャーナル２２の外周面に、ダブルローラタイプのローラカセット３が嵌合されている。ローラカセット３は、ローラ３１と、インナーリング３２と、ローラ３１とインナーリング３２との間に挟持された複数の針状ころ３３を有する。ローラカセット３は、トラニオンジャーナル２２に回転自在に取り付けられ、かつ、外側継手部材１のトラック溝１の対向する案内面１１ａ間に、ローラカセット３のローラ３１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は、例えば駆動軸が外側継手部材１に固定される場合、駆動軸から外側継手部材１に与えられた回転力が、トラック溝１１、ローラカセット３及びトラニオンジャーナル２２を介してトラニオン２のボス軸２１に伝わり、従動軸を回転させる。トリポード型等速自在継手が作動角をとった場合には、両回転軸の回転に伴って、各トラニオンジャーナル２２がローラカセット３のインナーリング３２内で継手軸線方向に傾斜変位する。これと共に、各トラニオンジャーナル２２に支承されたローラカセット３のローラ３１が、トラック溝１１の案内面１１ａ上を転動するとともに、ローラカセット３全体がトラニオンジャーナル２２の軸方向に相対変位する。こうして、ローラカセット３がトラニオンジャーナル２２に対して首振り摺動動作を行うことにより、ローラ３１の姿勢を案内面１１ａに対して平行に保持し、ローラ３１と案内面１１ａとの間の滑りやスライド抵抗が低減される。これにより、トリポード型等速自在継手の軸線方向の誘起スラストの発生を抑え、自動車のＮＶＨ（騒音、振動、乗り心地）特性の向上を図るようにしている。

ローラカセット３の首振り摺動動作は、トラニオンジャーナル２２の縦断面をストレート形状、かつ、横断面を楕円形状に形成することで可能となっており、自動車のＮＶＨ特性の確保のためには、トラニオンジャーナル２２の形状を高精度に形成することが必要となる。

従来、トラニオンの製造においては、一般的に、鍛造、旋削、熱処理、研削及び組み立ての工程を順次行っており、断面楕円形状のトラニオンジャーナルを研削加工によって形成している。トラニオンジャーナルを形成する研削装置としては、トラニオン材料をストッパで主軸に装着すると共に心押軸で心押し、トラニオン材料を回転駆動した状態で、カムフォロア機構で主軸及び心押軸を砥石に対して揺動させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開昭５８−１８１５５８号公報

研削加工では、粉状の研削屑が生じ、研削屑は研削油と共に研削スラッジとして排出される。研削スラッジは、研削屑を濾過したうえで一部が研削油に再利用される一方、濾過により得られた高濃度スラッジは廃棄処分される。このように、研削加工は、研削油に関する供給装置や濾過装置が必要となるので装置構成が複雑になる。また、廃棄されたスラッジが環境に悪影響を与えるおそれがある。また、加工作業において研削油の供給のための前準備が必要であり、作業に手間がかかって生産性が低いという問題がある。

そこで、本発明の課題は、簡易な装置により、環境への悪影響が少なく、また、高い生産性でトラニオンジャーナルを高精度に加工できる加工方法と、その加工方法によって形成されたトラニオンと、そのトラニオンを用いたトリポード型等速自在継手を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の加工方法は、焼入鋼のドライ切削によってワークを非円形状に加工することを特徴としている。切削工具としてはＣＢＮ切削工具などを使用することができる。

上記構成によれば、鋼材料に例えば鍛造工程と熱処理工程を施してなるワークを、切削によって非円形状に加工する。焼入鋼のドライ切削は、切削油等の加工流体を用いない加工であるので、従来の研削加工における研削油の供給及び濾過のための装置が不要であるから、加工装置を簡易にできる。また、加工流体を用いないので、スラッジの処理に伴う環境への悪影響も無い。さらに、加工流体の供給のための前準備が不要であり、作業の手間が少なくて、高い生産性を確保することができる。

請求項２に記載の加工方法は、請求項１に記載の加工方法において、上記非円形状は楕円形状であることを特徴としている。

上記実施形態によれば、ワークを楕円形状に加工することができる。

請求項３に記載のトラニオンは、請求項１又は２に記載の加工方法によって加工されたトラニオンジャーナルを有する。

上記構成によれば、簡易な加工装置により、環境への悪影響が無く、さらに、高い生産性により、非円形状のトラニオンジャーナルを有するトラニオンが得られる。

請求項４に記載のトリポード型等速自在継手は、請求項３に記載のトラニオンと、軸方向に延びる３つのトラック溝が内周部に形成され、各トラック溝の両側にそれぞれ軸方向に延びるローラ案内面を有する外側継手部材と、上記トラック溝に挿入され、上記ローラ案内面に沿って継手軸方向に転動可能なローラとを備え、上記トラニオンは、上記トラニオンジャーナルが半径方向に突出して３つ形成されており、上記各トラニオンジャーナルに上記ローラが回転自在に取り付けられていることを特徴としている。

上記構成によれば、外側継手部材とトラニオンとが作動角をとった状態でも等速で回転トルクを伝達でき、かつ、軸方向の相対変位が可能なトリポード型等速自在継手が、簡易な加工装置により、環境への悪影響が無く、さらに、高い生産性により得られる。

請求項５に記載のトリポード型等速自在継手は、請求項４に記載のトリポード型等速自在継手において、上記トラニオンジャーナルに外嵌して上記ローラを回転自在に支持するインナーリングを備え、上記インナーリングの内周面を円弧状凸断面に形成すると共に、上記トラニオンジャーナルの外周面を、縦断面においてはストレート形状とし、かつ、横断面においては、継手円周方向の径が継手軸方向の径より大きい非円形状としたことを特徴としている。

上記実施形態によれば、外側継手部材とトラニオンとが作動角をとって動作する際、ローラ及びインナーリングがトラニオンジャーナルに対して首振り摺動動作する。ここで、トラニオンジャーナルの外周面を、縦断面においてはストレート形状とし、かつ、横断面においては、継手円周方向の径が継手軸方向の径より大きい非円形状としたことにより、インナーリングとの接触が点接触に近づくので、トラック溝内におけるローラ及びインナーリングの姿勢が安定する。これにより、ローラとローラ案内面との間の滑りやスライド抵抗が低減され、軸線方向の誘起スラストが効果的に低減されて、低振動のトリポード型等速自在継手が得られる。

請求項６に記載のトリポード型等速自在継手は、請求項４に記載のトリポード型等速自在継手において、上記トラニオンジャーナルに外嵌して上記ローラを回転自在に支持するインナーリングを備え、上記トラニオンジャーナルの外周面の少なくとも一部を凸球面としたことを特徴としている。

上記実施形態によれば、外側継手部材とトラニオンとが作動角をとって動作する際、ローラ及びインナーリングがトラニオンジャーナルに対して首振り摺動動作をすることにより、トラック溝内におけるローラ及びインナーリングの姿勢が安定して、ローラとローラ案内面との間の滑りやスライド抵抗が低減する。ここで、トラニオンジャーナルの外周面の少なくとも一部を凸球面としたことにより、インナーリングとの接触面圧が低減されるので、トラニオンの耐久性が向上する。したがって、低振動であり、かつ、高い耐久性を有するトリポード型等速自在継手が得られる。

本発明によれば、切削油等の加工流体を用いないドライ加工の焼入鋼切削により、従来の研削油の供給及び濾過のための装置を用いることなく簡易な装置を用いて、スラッジの廃棄に伴う環境悪化を招くことなく、手間が少なくて高い生産性で、ワークを非円形状に加工することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。第１実施形態のトリポード型等速自在継手は、トラニオンの加工方法以外は図１のトリポード型等速自在継手と同一であるので、図１を用いて本実施形態を説明する。

第１実施形態のトリポード型等速自在継手は、図１と同様に、駆動軸及び従動軸の一方の端部に固定される外側継手部材１と、駆動軸及び従動軸の他方の端部に固定されるトラニオン２とを備える。外側継手部材１は、一端が開口した中空の円筒形状を有し、内周面の円周方向三等分位置に、軸方向に延びるトラック溝１１が形成されている。

図２（ａ）は、トラニオン２を軸線方向から見た様子を示す図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＸ−Ｘ線に沿う切断面における断面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）のＹ−Ｙ線に沿う切断面における断面図である。図２に示すように、トラニオン２は、駆動軸及び従動軸の他方の端部が固定されるボス軸２１と、ボス軸２１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２２とを有する。ボス軸２１の中央には、ボス軸２１の軸線と同軸のボス孔２３が形成され、ボス孔２３の表面には駆動軸及び従動軸の他方の端部と噛み合うスプラインが設けられている。トラニオンジャーナル２２は、トラニオンジャーナル２２の軸線を含む縦断面においてはストレート形状に形成されている。また、トラニオンジャーナル２２は、トラニオンジャーナル２２の軸線と直角の横断面においては、継手円周方向に長軸を有する楕円形状に形成されている。

上記トラニオン２は、トラニオンジャーナル２２が焼入鋼のドライ切削によって断面楕円形状に形成されている。すなわち、トラニオンジャーナル２２の製造において、鋼材料に鍛造工程と熱処理工程を施してなるワークを、切削によって断面楕円形状に加工している。切削加工では、焼入鋼を切削することから、例えば立方晶窒化硼素（ＣＢＮ）に特殊セラミックス結合剤を加えた焼結体からなるバイトが用いられる。焼入鋼のドライ切削は、切削油等の加工流体を用いない加工であるので、従来の研削加工における研削油の供給及び濾過のための装置が不要であるから、簡易な装置で加工を行うことができる。また、焼入鋼のドライ切削は加工流体を用いないので、スラッジの処理に伴う環境への悪影響を防止できる。さらに、加工流体の供給のための前準備が不要であるので、作業の手間が少なくて、高い生産性でトラニオンジャーナル２２を形成できる。

このトラニオンジャーナル２２の外周面に、ダブルローラタイプのローラカセット３が嵌合されている。ローラカセット３は、環状のローラ３１と、このローラ３１の内周面側に配置された環状のインナーリング３２を備える。ローラ３１の内周面とインナーリング３２の外周面との間に、複数の針状ころ３３が総ころ状態で配列されている。ローラ３１の内周面の軸方向両端近傍には、周方向の環状溝が設けられており、この環状溝に嵌合された止め輪３４ａ，３４ｂによって、インナーリング３２と針状ころ３３の抜止めをしている。ローラカセット３は、インナーリング３２の内周面がトラニオンジャーナル８の外周面に接する状態で、トラニオンジャーナル８の回りに回転自在に外嵌している。このローラカセットのローラ３１の外周面が、外側継手部材１のトラック溝１の対向する円弧状の案内面１１ａの間に嵌合している。

上述のように構成されたトリポード型等速自在継手は、例えば駆動軸が外側継手部材１に固定される場合、駆動軸から外側継手部材１に与えられた回転力が、トラック溝１１、ローラカセット３及びトラニオンジャーナル２２を介してトラニオン２のボス軸２１に伝わり、従動軸を回転させる。トリポード型等速自在継手が作動角をとった場合には、両回転軸の回転に伴って、各トラニオンジャーナル２２がローラカセット３のインナーリング３２内で継手軸線方向に傾斜変位する。これと共に、各トラニオンジャーナル２２に支承されたローラカセット３のローラ３１が、トラック溝１１の案内面１１ａ上を転動するとともに、ローラカセット３全体がトラニオンジャーナル２２の軸方向に相対変位する。

ローラカセット３のトラニオンジャーナル２２に対する首振り摺動動作において、トラニオンジャーナル２２は、切削加工によって高精度に形成されているので、ローラ３１の姿勢が案内面１１ａに対して安定して平行に保持される。したがって、ローラ３１と案内面１１ａとの間の滑りやスライド抵抗が低減されて、トリポード型等速自在継手の軸線方向の誘起スラストの発生が抑制される。その結果、このトリポード型等速自在継手が用いられた自動車のＮＶＨ特性を、効果的に向上することができる。

図３は、本発明の第２実施形態のトリポード型等速自在継手を示す断面図である。第２実施形態のトリポード型等速自在継手は、トラニオンジャーナルとローラカセットの構造が第１実施形態と異なる。図３において、図１と同様の機能を有する部分には同一の参照番号を付している。

第２実施形態のトリポード型等速自在継手は、第１実施形態と同様にローラ３１及びインナーリング３２を有するローラカセット３を備えたダブルローラタイプであるが、このローラカセット３に外嵌されるトラニオンジャーナル２２の形状が、楕円柱形状ではなく、一部が球面状に形成されている。すなわち、トラニオンジャーナル２２の軸方向中間部が最も径が大きく、トラニオンジャーナル２２の根本部と先端部の径が小さくなっていて、トラニオンジャーナル２２の大径部２２ａの外周面形状を凸球面としている。このトラニオンジャーナルの大径部２２ａに接するインナーリング３２の内周面を、凹球面としている。ローラ２１の外周面は凸球面に形成し、これに対する外側継手部材１のトラック溝１１の案内面１１ａは円筒面に形成している。トラック溝１１の案内面１１ａに隣接する部分には平面部１１ｂを形成し、この平面部１１ｂによってローラ３１の側面をガイドしてローラカセット３の傾斜を防止するようにしている。

本実施形態のトラニオン２の製造工程において、凸球面の大径部２２ａを含むトラニオンジャーナル２２が焼入鋼のドライ切削によって形成されている。したがって、従来の研削加工における研削油の供給及び濾過のための装置が不要であるから、簡易な装置で加工を行うことができる。また、焼入鋼のドライ切削は加工流体を用いないので、スラッジの処理に伴う環境への悪影響を防止できる。さらに、加工流体の供給のための前準備が不要であるので、作業の手間が少なくて、高い生産性でトラニオンジャーナル２２を形成できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記各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。例えば第２実施形態において、トラニオンジャーナル２２の外周面全体を比較的大きな曲率半径の凸球面とし、これに接するインナーリング３２の内周面を円筒面で構成してもよい。この場合においても、トラニオンジャーナル２２を焼入鋼のドライ切削で形成することにより、従来よりも簡易な装置で、環境への悪影響を防止しつつ、高い生産性でトラニオンを作製できる。

トリポード型等速自在継手を示す断面図である。 図２（ａ）は、第１実施形態のトリポード型等速自在継手のトラニオンを軸線方向から見た様子を示す図であり、図２（ｂ）はＸ−Ｘ線における断面図であり、図２（ｃ）はＹ−Ｙ線における断面図である。 第２実施形態のトリポード型等速自在継手を示す断面図である。

符号の説明

１ 外側継手部材
２ トラニオン
３ ローラカセット
１１ トラック溝
１１ａ トラック溝の案内面
２１ ボス軸
２２ トラニオンジャーナル
２３ ボス孔
３１ ローラ
３２ インナーリング
３３ 針状ころ
３４ａ，３４ｂ 止め輪

Claims (6)

1. 焼入鋼のドライ切削によってワークを非円形状に加工することを特徴とする加工方法。
2. 請求項１に記載の加工方法において、
   上記非円形状は楕円形状であることを特徴とする加工方法。
3. 請求項１又は２に記載の加工方法によって加工されたトラニオンジャーナルを有するトラニオン。
4. 請求項３に記載のトラニオンと、
   軸方向に延びる３つのトラック溝が内周部に形成され、各トラック溝の両側にそれぞれ軸方向に延びるローラ案内面を有する外側継手部材と、
   上記トラック溝に挿入され、上記ローラ案内面に沿って継手軸方向に転動可能なローラとを備え、
   上記トラニオンは、上記トラニオンジャーナルが半径方向に突出して３つ形成されており、上記各トラニオンジャーナルに上記ローラが回転自在に取り付けられていることを特徴とするトリポード型等速自在継手。
5. 請求項４に記載のトリポード型等速自在継手において、
   上記トラニオンジャーナルに外嵌して上記ローラを回転自在に支持するインナーリングを備え、
   上記インナーリングの内周面を円弧状凸断面に形成すると共に、上記トラニオンジャーナルの外周面を、縦断面においてはストレート形状とし、かつ、横断面においては、継手円周方向の径が継手軸方向の径より大きい非円形状としたことを特徴とする等速自在継手。
6. 請求項４に記載のトリポード型等速自在継手において、
   上記トラニオンジャーナルに外嵌して上記ローラを回転自在に支持するインナーリングを備え、
   上記トラニオンジャーナルの外周面の少なくとも一部を凸球面としたことを特徴とする等速自在継手。

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