JP5020750B2 - トリポード型等速自在継手 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車の駆動系に組み込んで非直線上に存在する回転軸同士の間で等速に回転力を伝達するトリポード型等速自在継手に関する。

二軸間で相対的に角度変位し軸方向変位を伴いつつ等速で回転トルクを伝達する手段の一つとして、トリポード型等速自在継手が知られている。トリポード型等速自在継手には、図５に示すように、二軸の一方に連結されると共に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２を形成した外側継手部材１と、他方の軸に連結されるボス部３とそのボス部３の円周方向三等分位置から半径方向に突出した脚軸４とから成る内側継手部材５と、脚軸４に複数の針状ころ６を介して回転可能に支持されると共に外側継手部材１のトラック溝２に収容されたローラ７とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。また、図５に示す実施形態では、針状ころ６の付け根部８への乗り上げを防止するために、ボス部３と脚軸４とを繋ぐ付け根部８に、環状溝９が形成されている。

図６（ａ）は上記内側継手部材５の正面図、図６（ｂ）はその側面断面図である。このトリポード型等速自在継手においてトルクを伝達する際、付け根部８の継手円周方向部位Ａ（図６（ａ）参照）に、大きな負荷が作用する。付け根部８の環状溝９の形成部を除く外周面は、凹円弧状に形成されている。この付け根部８の継手円周方向部位Ａは、トルク伝達時の応力集中を緩和するために、できる限り大きい曲率半径Ｒ_Aに形成することが望ましい。

一方、付け根部８の継手軸線方向部位Ｂ（図６（ｂ）参照）は、トルク伝達時にほとんど負荷の作用しない箇所である。一般に、付け根部の凹円弧状の部分は、鍛造にて成形されており、鍛造工程及び管理の都合上、付け根部８は、その全周に渡って同一の曲率半径に形成することが好ましい。従って、継手軸線方向部位Ｂの曲率半径Ｒ_Bは、上記継手円周方向部位Ａと同じ曲率半径Ｒ_Aに形成される。
特開２００２−２１３４７７号公報

図７は、図５又は図６に示す環状溝９を形成前の付け根部８の拡大図である。同図に示す二点鎖線は、実線で示した付け根部８の曲率半径Ｒ_Bよりも小さい曲率半径の場合を示している。継手の更なる小型軽量化を図るには、付け根部８の曲率半径を小さくする方が好ましい。しかし、従来の構造のまま、付け根部の曲率半径を小さくすると、付け根部８の継手円周方向部位Ａの曲率半径も小さくなり、負荷に耐え得る強度を得られないといった問題がある。

本発明は、斯かる実情に鑑み、付け根部の強度を維持しつつ、小型軽量化を図り得るトリポード型等速自在継手を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、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を形成すると共に第一回転軸に連結可能な外側継手部材と、第二回転軸に連結可能なボス部と前記ボス部の円周方向三等分位置から半径方向に突出した脚軸から成る内側継手部材と、各脚軸に複数の針状ころを介して回転可能に装着すると共に前記トラック溝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において、前記ボス部と前記脚軸とを凹円弧状に繋ぐ付け根部の曲率半径を、前記付け根部の継手軸線方向部位から継手円周方向部位側へ所定範囲に渡って、前記継手軸線方向部位の曲率半径と同じに設定すると共に、前記継手円周方向部位から継手軸線方向部位と同じ曲率半径の前記所定範囲まで漸減させたものである。

トルク伝達時に大きな負荷が作用する付け根部の継手円周方向部位の曲率半径を大きくすることによって、継手円周方向部位への応力集中を緩和することができる。これにより、付け根部は負荷に耐え得る強度を維持することが可能である。一方、負荷がほとんど作用しない付け根部の軸線方向部位及びその周辺部位の曲率半径を小さくすることによって、継手の小型軽量化を図ることが可能である。

請求項２の発明は、請求項１に記載のトリポード型等速自在継手において、前記脚軸と前記針状ころとの間に、固体潤滑剤又は半固体潤滑剤を介在させたものである。

請求項３の発明は、請求項２に記載のトリポード型等速自在継手において、前記固体潤滑剤又は前記半固体潤滑剤の稠度が、ＪＩＳＫ２２２０．５．３に規定された稠度で、０号、１号、又は２号のいずれかである。

請求項４の発明は、請求項２又は３に記載のトリポード型等速自在継手において、前記固体潤滑剤又は半固体潤滑剤は、グリース、発泡樹脂、プラスチックグリースの中から選択される少なくとも一種類から成るものである。

上記請求項２から４のようにすることで、針状ころを脚軸の外周面に対して安定的に転動可能に保持することができる。

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手において、前記脚軸の前記針状ころとの接触面を除く内側継手部材の少なくとも前記付け根部の表面を、鍛造肌に成形したものである。

これにより、少なくとも付け根部の成形が容易となる。

請求項６の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手において、前記内側継手部材を浸炭焼入れ焼戻し加工したものである。

請求項７の発明は、請求項１から５の前記内側継手部材を浸炭窒化焼入れ焼戻し加工したものである。

請求項８の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手において、前記内側継手部材の少なくとも前記脚軸の外周面及び付け根部を高周波焼入れ加工したものである。

請求項６から８のように内側継手部材を熱処理加工することで、内側継手部材の捩り強度及び耐久性を向上させることができる。

請求項９の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手において、前記内側継手部材の前記脚軸の外周面の仕上げ加工を、研削加工又は焼入れ鋼切削加工によって行ったものである。

これにより、脚軸を所定の形状に成形することができる。

本発明によれば、内側継手部材のボス部と脚軸を繋ぐ付け根部の強度を維持しつつ、小型軽量化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態及び参考例を添付図面を参照して説明する。
図５は、従来のトリポード型等速自在継手の正面断面図であるが、本発明及び参考例のトリポード型等速自在継手の基本構造を説明するために図５を便宜的に援用する。図５に示すように、本発明及び参考例のトリポード型等速自在継手は、外側継手部材１と、内側継手部材５から成り、連結すべき二軸の一方（第一回転軸）が外側継手部材１と連結され、他方（第二回転軸）が内側継手部材５と連結される。

外側継手部材１は、その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２を有する。各トラック溝２は、外側継手部材１の内周面から半径方向の外方に向けて凹入して形成され、トラック溝２の円周方向に互いに対向する側壁に、ローラ案内面２ａ，２ａが形成されている。

内側継手部材５は、中央に上記二軸の他方を挿入するための挿入孔３ａを設けたボス部３と、そのボス部３の円周方向三等分位置から半径方向に突出した脚軸４とから構成される。各脚軸４には、複数の針状ころ６を介してローラ７が回転可能に装着されている。脚軸４の外周面は針状ころ６の内側軌道面とされ、ローラ７の内周面は針状ころ６の外側軌道面とされている。そして、ローラ７は外側継手部材１のトラック溝２内に収容され、ローラ案内面２ａに沿って転動可能に構成されている。針状ころ６の抜け出しを防止するために、脚軸４の先端に環状の鍔部４ａが設けてある。また、ボス部３と脚軸４とを繋ぐ付け根部８と、脚軸４の先端側の、それぞれの外周に、針状ころ６が脚軸４の付け根部８又は先端部へ乗り上げないように、環状溝９，１０が形成されている。

脚軸４と針状ころ６との間には、固体潤滑剤又は半固体潤滑剤を介在させている。これら潤滑剤の稠度をＪＩＳＫ２２２０．５．３に規定された稠度で、０号、１号、又は２号のいずれかに調整することで、針状ころ６を脚軸４の外周面に対して安定的に転動可能に保持することができる。

固体潤滑剤又は半固体潤滑剤は、例えば、グリース、発泡樹脂、プラスチックグリースなどである。グリースは、潤滑油中に増稠剤を分散させて固体又は半固体状にしたものである。発泡樹脂は、発泡したＰＥＴ潤滑剤などであり、例えば１重量部のＰＥＴ発泡潤滑剤を９９重量部の蒸留水と攪拌し泡立てて剛性気泡にしたものである。また、プラスチックグリースは、例えばポリエチレン１〜９５重量％、好ましくは３０重量％以上と、石鹸又は非石鹸増稠の潤滑グリース９９〜５重量％との混合物を加熱して固形化したものである。

図１（ａ）は、本発明及び参考例のトリポード型等速自在継手の内側継手部材の正面図、図１（ｂ）はその側面断面図を示す。ボス部３と脚軸４とを繋ぐ付け根部８の環状溝９の形成部を除く外周面は、凹円弧状に形成されている。また、図２は、第１参考例の付け根部８の横断面図を示す。図２に示すように、付け根部８の横断面は、継手円周方向の径Ｄ_Aが継手軸線方向の径Ｄ_Bより大きい非円形断面、例えば楕円形とされており、これにより付け根部８の強度を維持しつつ、小型軽量化を図っている。

また、付け根部８の継手円周方向部位Ａにおける凹円弧状の曲率半径をＲ_Aとすると共に、継手軸線方向部位Ｂにおける凹円弧状の曲率半径をＲ_Bとすると、Ｒ_A＞Ｒ_Bとなるように設定されている。そして、継手円周方向部位Ａから継手軸線方向部位Ｂまでの凹円弧状の曲率半径を漸減させている（図２参照）。

図３は、本発明の実施形態に係る付け根部８の横断面図である。図３の実施形態では、継手軸線方向部位Ｂから継手円周方向部位Ａ側へ所定範囲に渡って、付け根部８の曲率半径をＲ_Bとしている。そして、継手円周方向部位Ａから曲率半径をＲ_Bとした所定範囲まで、付け根部８の曲率半径を漸減させている。この実施形態では、曲率半径がＲ_Bの範囲は、図３において左右の継手円周方向部位Ａ，Ａ側へ、同じ開き角度βをもって配設されている。

また、図示省略するが、第２参考例として、継手円周方向部位Ａから継手軸線方向部位Ｂ側へ所定範囲に渡って、付け根部８の曲率半径をＲ_Aとし、その曲率半径をＲ_Aとした所定範囲から継手軸線方向部位Ｂまでの曲率半径を漸減させたものも挙げることができる。

図４は、第３参考例に係る付け根部８の横断面図である。図４に示すように、この参考例は、継手軸線方向部位Ｂから継手円周方向部位Ａ側へ所定範囲に渡って、曲率半径をＲ_Bとすると共に、継手円周方向部位Ａから継手軸線方向部位Ｂ側へ所定範囲に渡って、曲率半径をＲ_Aとしている。すなわち、付け根部８の曲率半径がＲ_Bの範囲と、Ｒ_Aの範囲とが、設けられている。そして、Ｒ_Aの範囲からＲ_Bの範囲まで曲率半径を漸減させている。この曲率半径がＲ_Bの範囲は、図４において左右の継手円周方向部位Ａ，Ａ側へ、同じ開き角度βをもって配設されている。また、曲率半径がＲ_Aの範囲も同様に、同図において上下の継手軸線方向部位Ｂ，Ｂ側へ、同じ開き角度αをもって配設されている。

このように、本発明では、トルク伝達時に大きな負荷が作用する付け根部８の継手円周方向部位Ａ（及びその周辺部）の曲率半径を大きくすることによって、継手円周方向部位Ａ（及びその周辺部）への応力集中を緩和することができる。これにより、付け根部８は負荷に耐え得る強度を維持することが可能である。一方、負荷がほとんど作用しない付け根部８（及びその周辺部）の軸線方向部位Ｂの曲率半径を小さくすることによって、継手の小型軽量化を図ることが可能である。

また、図１に示すように、付け根部８に環状溝９を旋削加工して成形する場合は、従来のように付け根部８の全周に渡って曲率半径が大きいよりも、本発明のように軸線方向部位Ｂ（及びその周辺部）においてその曲率半径を小さくした方が、旋削加工の取り代を少なくすることができ、コストの低減に繋がる。

また、脚軸の針状ころとの接触面を除く内側継手部材の少なくとも付け根部の表面を、鍛造肌に成形することが望ましい。すなわち、少なくとも付け根部を鍛造成形することによって、付け根部の成形が容易となる。

また、本発明の継手の強度及び耐久性を向上させるために、内側継手部材の脚軸に、浸炭焼入れ焼戻し加工、又は浸炭窒化焼入れ焼戻し加工等の熱処理をすることが望ましい。あるいは、少なくとも脚軸外周面及び脚軸付け根部に、高周波焼入れ焼戻し加工をしてもよい。特に、高周波焼入れに関しては、少なくとも脚軸外周部と脚軸付け根部に熱処理硬化層を形成すればよい。また、脚軸の少なくとも針状ころと接触する部位は、一般に熱処理後に研削加工により仕上げ加工するが、ドライ加工である焼入れ鋼切削加工で仕上げてもよい。ドライ加工は研削油剤が不要であるため環境に与える悪影響を少なくすることができる。

また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を加え得ることは勿論である。本発明の上述の実施形態では、脚軸の付け根部に環状溝を形成したものを例に挙げて説明したが、付け根部に環状溝がないものにも本発明の構成を適用可能である。

本発明及び参考例のトリポード型等速自在継手の内側継手部材を示す図であって、（ａ）は前記内側継手部材の正面図、（ｂ）は前記内側継手部材の側面断面図である。 第１参考例の内側継手部材の付け根部の横断面図である。 本発明の実施形態に係る付け根部の横断面図である。 第３参考例に係る付け根部の横断面図である。 従来のトリポード型等速自在継手の正面断面図である。 従来のトリポード型等速自在継手の内側継手部材を示す図であって、（ａ）は前記内側継手部材の正面図、（ｂ）は前記内側継手部材の側面断面図である。 前記内側継手部材の付け根部の拡大図である。

１ 外側継手部材
２ トラック溝
３ ボス部
４ 脚軸
５ 内側継手部材
６ 針状ころ
７ ローラ
８ 付け根部
Ａ 継手円周方向部位
Ｂ 継手軸線方向部位
Ｒ_A 曲率半径
Ｒ_B 曲率半径

Claims (9)

1. 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を形成すると共に第一回転軸に連結可能な外側継手部材と、
   第二回転軸に連結可能なボス部と前記ボス部の円周方向三等分位置から半径方向に突出した脚軸から成る内側継手部材と、
   各脚軸に複数の針状ころを介して回転可能に装着すると共に前記トラック溝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において、
   前記ボス部と前記脚軸とを凹円弧状に繋ぐ付け根部の曲率半径を、前記付け根部の継手軸線方向部位から継手円周方向部位側へ所定範囲に渡って、前記継手軸線方向部位の曲率半径と同じに設定すると共に、前記継手円周方向部位から継手軸線方向部位と同じ曲率半径の前記所定範囲まで漸減させたことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
2. 前記脚軸と前記針状ころとの間に、固体潤滑剤又は半固体潤滑剤を介在させたことを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
3. 前記固体潤滑剤又は前記半固体潤滑剤の稠度が、ＪＩＳＫ２２２０．５．３に規定された稠度で、０号、１号、又は２号のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載のトリポード型等速自在継手。
4. 前記固体潤滑剤又は半固体潤滑剤は、グリース、発泡樹脂、プラスチックグリースの中から選択される少なくとも一種類から成ることを特徴とする請求項２又は３に記載のトリポード型等速自在継手。
5. 前記脚軸の前記針状ころとの接触面を除く内側継手部材の少なくとも前記付け根部の表面を、鍛造肌に成形したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手。
6. 前記内側継手部材を浸炭焼入れ焼戻し加工したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手。
7. 前記内側継手部材を浸炭窒化焼入れ焼戻し加工したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手。
8. 前記内側継手部材の少なくとも前記脚軸の外周面及び付け根部を高周波焼入れ加工したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手。
9. 前記内側継手部材の前記脚軸の外周面の仕上げ加工を、研削加工又は焼入れ鋼切削加工によって行ったことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手。

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