JP2760626B2 - 等速自在継手 - Google Patents

等速自在継手

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JP2760626B2 JP2048680A JP4868090A JP2760626B2 JP 2760626 B2 JP2760626 B2 JP 2760626B2 JP 2048680 A JP2048680 A JP 2048680A JP 4868090 A JP4868090 A JP 4868090A JP 2760626 B2 JP2760626 B2 JP 2760626B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、等速自在継手、更に詳しくは、外輪に設
けたトラック溝の耐摩耗性を向上させたトリポード形等
速自在継手に関するものである。
〔従来の技術〕
従来のトリポード形等速自在継手として第1図と第2
図に示すように、外輪1の内面に軸方向の3本の円筒形
トラック溝2を形成し、外輪1の内側に組込んだトリポ
ード部材3に、各トラック溝2内へ挿入される半径方向
の3本の脚軸4を設け、各脚軸4の外側にトラック溝2
内へ嵌合する案内ローラ5を針状ころ6を介して回動自
在に取付け、案内ローラ5の球形外面5aとトラック溝2
の両側円筒形案内面2aの係合で外輪1とトリポード部材
3の相互間においてトルクを伝達するようにしたものが
知られている。
ところで、上記等速自在継手において、案内ローラ5
に外輪1のトラック溝2を転がる負荷がかかると、これ
を針状ころ6で支持することになるが、針状ころ6と脚
軸4及び案内ローラ5間の潤滑性が悪いと案内ローラ5
を円滑に転がり運動させることができず、このため、案
内ローラ5にはトラック溝2の案内面2aに対して滑りの
状態が発生する。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のように、案内ローラとトラック溝の案内面間に
滑りが生じると、トラック溝の案内面に摩耗が発生する
と共に、この滑りによって発熱も発生するという問題が
ある。
また、針状ころ軸受における転動体の転動寿命は、転
動面の表面粗さが重要な因子であることは良く知られて
おり、従来、転動面の仕上げをできるだけ滑らかな面に
するのがよいと考えられていたが、軸受の転動疲労寿命
を向上させるための試行錯誤を繰り返すなかで、転動面
の仕上がりを良くしなくても長寿命に効果のあることを
見い出した。
上記のような針状ころは、転動面をRmax0.3〜0.8μm
のランダムなすり傷の粗面に形成した構造であり、長寿
命の効果を発揮することができるが、仕上げ面の良い相
手に対しては、油膜形成が不十分となり、円滑な回転性
を持続することができないという点で改善の必要性が見
い出された。
そこでこの発明の課題は、上記のような問題点を解決
するため、針状ころにおける転動面の面粗さの評価を軸
方向だけでなく転がり方向にも着目し、軸方向と円周方
向の表面粗さを一定範囲に抑えることで油膜形成が有利
に行なえ、案内ローラの円滑な回転を持続することがで
きる等速自在継手を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記のような課題を解決するため、この発明は、外輪
の内面に軸方向の3本の円筒形トラック溝を形成し、外
輪の内側に組込んだトリポード部材に上記各トラック溝
内へ挿入される半径方向の3本の脚軸を設け、各脚軸の
外側にトラック溝内に嵌合する案内ローラを針状ころを
介して回動自在に取付けた等速自在継手において、針状
ころの表面に独立した微小な凹形状のくぼみを無数にラ
ンダムに形成し、針状ころ表面の面粗さを、軸方向と円
周方向のそれぞれを求めてパラメータRMSで表示したと
き、軸方向面粗さRMS(L)と円周方向面粗さRMS(C)
との比RMS(L)/RMS(C)が1.0以下となり、合わせて
表面粗さのパラメータSK値が軸方向及び円周方向の何れ
も−1.6以下となるようにした構成を採用したものであ
る。
〔作用〕
針状ころの表面をランダムな微小粗面に形成し、この
微小粗面の仕上げ面粗さパラメータRMSを軸方向
(L)、円周方向(C)で求め、その比RMS(L)/RMS
(C)を1.0以下とし、合わせてパラメータSK値を軸方
向、円周方向とも−1.6以下としたので、転動面の油膜
形成率が向上し、案内ローラの回転性を良くし、外輪の
案内溝に対する案内ローラの滑り発生をなくし、外輪の
トラック溝案内面の耐摩耗性を向上させる。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
等速自在継手の構造は第1図と第2図に示した通りで
あり、先に述べた従来例と同一の部分に同一符号を使用
することにより説明に代える。
上記等速自在継手における針状ころ6は、表面がラン
ダムな方向の微小粗面6aに形成され、この微小粗面6a
は、面粗さを針状ころ6の軸方向と円周方向のそれぞれ
を求めてパラメータRMSで表示したとき、軸方向面粗さR
MS(L)と円周方向面粗さRMS(C)の比RMS(L)/RMS
(C)を1.0以下、例えば、0.7〜1.0にすると共に、表
面粗さのパラメータSK値が軸方向、円周方向とも−1.6
以下になっている。
上記のような転動面の粗面条件を得るための表面加工
処理は、特殊なバレル研磨によって、所望する仕上面を
得ることができる。第3図は上記微小粗面6aの断面粗さ
形状を示しており、同図のごとく、平面に凹部を形成
し、平面から飛び出す凸部が生じないような特殊表面で
ある。
前記パラメータSK値とは、表面粗さの分布曲線の歪み
度(SKEWNESS)を指し、ガウス分布のような対称形分布
はSK値が0となるが、パラメータSK値を円周方向、軸方
向とも−1.6以下とした設定値は、表面凹部の形状、分
布が加工条件により油膜形成に有利な範囲である。
また、等速自在継手における針状ころ6の軌道面、即
ち、案内ローラ5の内周面及び脚軸4の外周面は、研削
加工仕上面になっている。
次に、内輪の表面及び針状ころの表面を超仕上げ加工
した従来のニードル軸受と、内輪の表面は研削加工仕上
げで針状ころの表面はランダムな方向のくぼみを設け、
微小粗面に形成したこの発明のニードル軸受とを用いて
行った寿命試験の結果を説明する。
超仕上げ加工の内輪と針状ころの表面は0.4μm Rmax
以下、ランダムな方向の微小粗面は2μm Rmax、内輪の
研削加工仕上げ面は2〜4μm Rmaxである。
寿命試験に用いたニードル軸受は、第4図に示すよう
に、外径Dr=38mm、内径dr=28mm、転動体20の直径D=
5mm、長さL=13mmで、14本の転動体を用いた保持器付
の軸受である。
また、使用した試験装置は、第5図に概略図で示した
ようなラジアル荷重試験機21を使用し、回転軸22の両側
に試験軸受Aを取付け、回転と荷重を与えて試験を行な
うものである。
また、試験条件は以下の通りである。
ころ面圧 2.8GPa 回転数 3050rpm 潤滑剤 タービン油 上記の条件で各試験軸受に対して行なった針状ころ寿
命試験の結果を第6図に示す。
上記の試験結果から明らかなように、10%破損確率は
従来のニードル軸受が380時間であるのに対し、この発
明のニードル軸受は840時間と大幅に長寿命を示した。
一般に油膜パラメータと油膜形成率には第7図に示す
関係があり、寿命の観点からも油膜パラメータは大きい
方が良いと言われているが、寿命試験結果からも明らか
な通り、一概にΛだけでは説明できない。
針状ころ仕上面の油膜形成状況の確認及び耐ピーリン
グ性について、2円筒の試験機を用いて、自由転がり条
件下で、上記した本発明の試験軸受及び従来の試験軸受
を用いて加速ピーリング試験を行なった。油膜形成状況
の確認は、直流通電方式により行なった。
試験条件 最大接触面圧 227kgf/mm2 周速 4.2m/sec(2000rpm) 潤滑剤 タービン油 (試験条件で10cst) 繰り返し負荷回数 4.8×105(4hr) この試験による油膜の形成率は、第8図と第9図に示
す通りであり、本発明の試験軸受の仕上面の油膜形成率
は、従来の試験軸受に比較して運転開始時で20%程度油
膜形成率が向上した。
また、繰り返し負荷回数1.2×105でほぼ完全に油膜を
形成することが確認された。
更に、従来の試験軸受の仕上面では、長さ0.1mm程度
のピーリングの発生、進展が多数認められるのに対し、
本発明の試験軸受の仕上面では、損傷は認められなかっ
た。
次に、この発明の針状ころを用いた等速自在継手と従
来の等速自在継手とを用い、サイクル耐久試験を行なっ
て、外輪1のトラック溝2における案内面2aの平均摩耗
量とピーリング発生数を測定した結果を表1に示す。
上記の試験結果から明らかなように、この発明の等速
自在継手は、従来に比べ外輪1のトラック溝2の案内面
2a摩耗量が2分の1、ピーリング発生数が6分の1に減
少した。
〔効果〕
以上のように、この発明によると、等速自在継手にお
ける針状ころの表面をランダムな微小粗面に形成し、こ
の微小粗面の軸方向及び円周方向の粗さを一定範囲に抑
えるようにしたので、針状ころ表面の油膜形成に有利と
なって潤滑性が良くなり、案内ローラの回転性が向上
し、外輪のトラック溝案内面に対する滑りの発生が減少
し、トラック溝案内面の摩耗とピーリングの発生を極力
少なくすることができる。
また、滑りの発生を減少することにより、発熱の発生
も抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は等速自在継手の縦断正面図、第2図は同上要部
を拡大した縦断側面図、第3図は針状ころ表面の断面粗
さ形状を示す拡大断面図、第4図は寿命試験に用いたニ
ードル軸受の断面図、第5図は試験装置の概略図、第6
図は寿命試験の結果を示すグラフ、第7図は油膜パラメ
ータと油膜形成率を示す関係図、第8図と第9図はニー
ドル軸受における従来とこの発明の油膜形成率を示すグ
ラフである。 1……外輪、2……トラック溝、3……トリポード部
材、4……脚軸、5……案内ローラ、6……針状ころ、
20……転動体。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外輪の内面に軸方向の3本の円筒形トラッ
    ク溝を形成し、外輪の内側に組込んだトリポード部材に
    上記各トラック溝内へ挿入される半径方向の3本の脚軸
    を設け、各脚軸の外側にトラック溝内に嵌合する案内ロ
    ーラを針状ころを介して回動自在に取付けた等速自在継
    手において、針状ころの表面に独立した微小な凹形状の
    くぼみを無数にランダムに形成し、針状ころ表面の面粗
    さを、軸方向と円周方向のそれぞれを求めてパラメータ
    RMSで表示したとき、軸方向面粗さRMS(L)と円周方向
    面粗さRMS(C)との比RMS(L)/RMS(C)が1.0以下
    となり、合わせて表面粗さのパラメータSK値が軸方向及
    び円周方向の何れも−1.6以下となるようにしたことを
    特徴とする等速自在継手。
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