JP5085465B2

JP5085465B2 - トリポード型等速自在継手

Info

Publication number: JP5085465B2
Application number: JP2008211040A
Authority: JP
Inventors: 卓板垣; 達朗杉山
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2008-08-19
Filing date: 2008-08-19
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2028-08-19
Also published as: JP2010048283A

Description

本発明は、自動車や各種産業機械等の動力伝達装置に使用される等速自在継手に関し、特に摺動式のトリポード型等速自在継手に関する。

図６に示すように、トリポード型等速自在継手（特許文献１参照）は、外側継手部材としての外輪５１と、内側継手部材としてのトリポード部材５２と、トルク伝達部材としてのローラ５３を主要な構成要素としている。

外側継手部材５１はマウス部５４を備える。マウス部５４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５６が形成してある。各トラック溝５６の円周方向で向き合った内側壁にローラ案内面５７、５７が形成される。

トリポード部材５２はボス５８と脚軸５９とを備える。ボス５８にはシャフト（図示省略）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６１が形成してある。脚軸５９はボス５８の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。トリポード部材５２の各脚軸５９はローラ５３を担持している。すなわち、この等速自在継手のトルク伝達部材として、ローラ５３と、脚軸５９とローラ５３との間に介在される針状ころ６０とで構成される。

また、脚軸５９の先端側にはアウタワッシャ６２が配設され、さらに、脚軸５９の先端側（アウタワッシャ６２よりも先端側）には周方向溝６３が形成され、この周方向溝６３にサークリップ（止め輪）６４が装着されている。アウタワッシャ６２はサークリップ６４によって軸方向移動が規制され、その結果、針状ころ６０の軸方向の外方への移動（抜け）が規制される。また、アウタワッシャ６２と反対側にはインナワッシャ６５が配設される。
特許第３６１５９８７号公報

前記したトリポード型等速自在継手は、外側継手部材を除く部品が、ローラ５３、針状ころ６０、アウタワッシャ６２、止め輪６４、インナワッシャ６５、トラニオン（トリポード部材５２）等と部品点数が多くなっている。このため、組立性に劣ると共に、コスト高となっていた。

本発明は、上記課題に鑑みて、部品点数を削減させて、組立性の向上及びコスト低減を図ることができ、また、作動角をとって、外側継手部材の中心線に対してトラニオン中心が偏心した状態であっても、この偏心を吸収できて案内面における面圧を緩和することが可能なトリポード型等速自在継手を提供する。

本発明のトリポード型等速自在継手は、内周に軸線方向に延びる三本のトラック溝を設けると共に各トラック溝の内側壁に互いに対向するトラニオン脚軸案内面を設けた外側継手部材と、前記トラック溝に挿入されてトルク伝達部となる三本の脚軸を有するトラニオンとでもって構成し、前記脚軸のトルク伝達部の外径面を凸曲面とするとともに、前記外側継手部材の互いに対向するトラニオン脚軸案内面を平行な平坦面とし、かつ、脚軸ピッチ円と脚軸中心軸の交点を含みかつ脚軸中心軸に垂直な面上の脚軸外径面の曲率半径をＲ１とし、脚軸中心軸を含みかつ継手中心線と垂直な面上の脚軸外径面の曲率半径をＲ２としたときに、Ｒ１＜Ｒ２としたものである。

本発明のトリポード型等速自在継手によれば、トラニオンの脚軸がトルク伝達部となるので、従来において必要としていたトルク伝達部材（ローラ、針状ころ、アウタワッシャ、止め輪、インナワッシャ等）を必要としない。このため、全体の部品点数の減少を図ることができる。

Ｒ１＜Ｒ２とすることよって、トラニオン脚軸案内面に対する面圧を緩和することができる。

前記外側継手部材の互いに対向するトラニオン脚軸案内面を平行な平坦面とすることによって、作動角をとって、外側継手部材の中心とトラニオン中心とが偏心した状態であっても、この偏心を吸収できる。特に、平坦面としては、作動角をとって外側継手部材の中心とトラニオン中心とが偏心した状態での脚軸断面幅増加量を見込んだ案内面幅を有するのが好ましい。

トラニオンの脚軸の外径面が、研削又は焼入鋼切削で仕上げられている。

ここで、焼入鋼切削とは、熱硬化処理（焼入れ）後に切削することである。すなわち、焼入鋼切削は、単に切削のことであり、切削は通常生材の状態で行うので、熱処理後（焼入れ後）の切削であることを明確にするために焼入鋼切削と称した。焼き入れ後に切削を行うため、素材の熱処理変形をこの切削過程で除去することができる。また、焼入鋼切削により研削で通常必要とされる研削油剤を必要とせず、ドライでの加工が可能となり、環境に与える負荷を小さくすることができる。

トラニオンに対して熱処理が施され、この熱処理が浸炭焼入焼戻しまたは浸炭窒化焼入焼戻しで行われている。また、少なくとも、脚軸付根および外側継手部材の案内面と接触する部位に硬化層を有し、この硬化層が、高周波焼入れ焼戻しにて形成されている。さらに、少なくとも、脚軸付根および外側継手部材の案内面と接触する部位を省く部分が鍛造肌である。

本発明のトリポード型等速自在継手によれば、従来において必要としていたトルク伝達部材を必要としないため、全体の部品点数の減少を図ることができる。これによって、組立性の向上を図ることができるとともに、コスト低減を図ることができる。

Ｒ１＜Ｒ２とすることによって、トラニオン脚軸案内面に対する面圧を緩和することができ、耐久性・ＮＶＨ特性の改善を図ることができる。

浸炭焼入焼戻しまたは浸炭窒化焼入焼戻し等にてトラニオンを熱処理することによって、トラニオンの耐摩耗性等が向上して、耐久性に優れたトリポード型等速自在継手となる。また、高周波焼入れにて熱処理することができ、この場合、少なくとも、脚軸付根および外側継手部材の案内面と接触する部位でよく、低コスト化を図ることができる。

トラニオンの脚軸の外径面を研削又は焼入鋼切削で仕上げることによって、トラニオン脚軸案内面に対して滑らかに摺接して、安定したトルク伝達機能を発揮することができる。特に、焼入鋼切削によれば、研削に必要とする研削油剤を必要とせず、環境面で優れる。

また、脚軸の脚軸案内面と接触する部位以外は鍛造肌のままとしてもよいので、これらの部位の旋削加工を削減することができ、加工コストの低減を図ることができる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。

このトリポード型等速自在継手は、外側継手部材としての外輪１と、内側継手部材としてのトラニオン２とを備える。

外輪１は一体に形成されたマウス部１ａとステム軸１ｂとからなる。マウス部１ａは一端にて開口したカップ状で、その内周面に、軸方向に延びる３本のトラック溝５が形成される。各トラック溝５の円周方向で向き合った内側壁にトラニオン脚軸案内面６Ａ、６Ｂが形成される。互いに対向するトラニオン脚軸案内面６Ａ、６Ｂを平行な平坦面とされる。

トラニオン２は、ボス７と脚軸８とを備える。脚軸８はボス７の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。ボス７の内径面には雌スプライン９が形成してある。脚軸８の外径面は凸曲面とされ、トラック溝５に挿入されてトルク伝達部となる。

この場合、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すように、脚軸ピッチ円Ｐと脚軸中心軸Ａの交点Ｏ１を含みかつ脚軸中心軸Ａに垂直な面Ｓ上の脚軸外径面の曲率半径をＲ１とし、脚軸中心軸Ａを含みかつ継手中心線Ｌと垂直な面Ｓ１上の脚軸外径面の曲率半径をＲ２としたときに、Ｒ１＜Ｒ２とした。

作動角θをとった場合、外側継手部材（外輪１）の中心線Ｌ（継手中心線）に対してトラニオン中心Ｏが、偏心量ｅで偏心した状態となる。そこで、偏心した状態での脚軸断面幅増加量を見込んでトラニオン脚軸案内面６Ａ、６Ｂの案内面長さＷ１、及び案内面幅Ｗ２（図４参照）を設定する。

トラニオン２に対して熱処理が施され、この熱処理が浸炭焼入焼戻しまたは浸炭窒化焼入焼戻しで行われている。浸炭焼入れとは、低炭素材料の表面から炭素を浸入／拡散させ、その後に焼入れを行う方法である。浸炭窒化焼き入れは、浸炭焼入れが炭素だけ拡散させ硬化させるのに対して、炭素と窒素を拡散させる方法で、特に、快削鋼(SUM系)、低炭素鋼、SPCC材等の表面硬化、疲労強度の改善に適用される。浸炭焼入れと比較して、処理温度も低く、寸法変化、歪が一般的に少なく、精密部品に多く採用することができる。

また、トラニオン２の脚軸８の外径面は研削または焼入鋼切削で仕上げられる。研削とは、砥石の粒子（砥粒）で工作物の表面を削り取り、その面を平滑にし、精密仕上げを行うことである。また、焼入鋼切削は、単に切削のことであり、切削は通常生材の状態で行うので、熱処理後（焼入れ後）の切削であることを明確にするために焼入鋼切削と称した。焼き入れ後に切削を行うため、素材の熱処理変形をこの切削過程で除去することができる。また、焼入鋼切削により研削で通常必要とされる研削油剤を必要とせず、ドライでの加工が可能となり、環境に与える負荷を小さくすることができる。

熱処理としては、高周波焼入れであってもよい。高周波焼入れとは、高周波電流の流れているコイル中に焼入れに必要な部分を入れ、電磁誘導作用により、ジュール熱を発生させて、伝導性物体を加熱する原理を応用した焼入れ方法である。高周波焼入れは、部分焼入れが出来る、疲労強度を上げることが出来る、耐摩耗性の向上、材質が安価な炭素鋼でよい、および、焼入れ条件の調整が容易で、有効深さ等調整できる等の長所がある。

高周波焼入れ焼戻にて硬化処理する場合、少なくとも、脚軸付根１０および外輪１の案内面６Ａ、６Ｂと接触する部位（脚軸８の外径面）に硬化層を形成することになる。このため、脚軸付根１０および外輪１の案内面６Ａ、６Ｂと接触する部位を省く部分が鍛造肌である。

本発明のトリポード型等速自在継手では、トラニオン２の脚軸８がトルク伝達部となるので、従来において必要としていたトルク伝達部材（ローラ、針状ころ、アウタワッシャ、止め輪、インナワッシャ等）を必要としない。このため、全体の部品点数の減少を図ることができ、組立性の向上を図ることができるとともに、コスト低減を図ることができる。

Ｒ１＜Ｒ２とすることによって、トラニオン脚軸案内面６Ａ、６Ｂに対する面圧を緩和することができ、耐久性・ＮＶＨ特性の改善を図ることができる。

前記外輪１の互いに対向するトラニオン脚軸案内面６Ａ、６Ｂを平行な平坦面とすることによって、作動角をとって、外輪１の中心線Ｌに対してトラニオン中心Ｏとが偏心した状態であっても、この偏心を吸収できる。特に、平坦面としては、作動角をとって外輪１の中心線Ｌ（継手中心線）とトラニオン中心Ｏとが偏心した状態での脚軸断面幅増加量を見込んだ案内面長さ及び幅を有するのが好ましい。

すなわち、案内面６Ａ、６Ｂが従来の図６で示すような曲面であれば、作動角θをとった場合において、外輪１の中心Ｌとトラニオン中心Ｏとが偏心した状態では、この偏心を吸収することができない。しかしながら、案内面６Ａ、６Ｂを平坦面とすることによって、この偏心を吸収することができる。また、案内面６Ａ、６Ｂの幅寸法（案内面幅）としては、前記したように、脚軸断面幅増加量を見込んだものとすることによって、安定して偏心を吸収することができる。

浸炭焼入焼戻しまたは浸炭窒化焼入焼戻し等にてトラニオン２を熱処理することによって、トラニオン２の耐摩耗性等が向上して、耐久性に優れたトリポード型等速自在継手となる。また、高周波焼入れにて熱処理することができ、この場合、少なくとも、脚軸付根１０および外輪１の案内面６Ａ、６Ｂと接触する部位でよく、低コスト化を図ることができる。

トラニオン２の脚軸８の外径面を研削又は焼入鋼切削で仕上げることによって、トラニオン脚軸案内面６Ａ、６Ｂに対して滑らかに摺接して、安定したトルク伝達機能を発揮することができる。特に、焼入鋼切削によれば、研削に必要とする研削油剤を必要とせず、環境面で優れる。

また、脚軸８の脚軸案内面６Ａ、６Ｂと接触する部位以外は鍛造肌のままとしてもよいので、これらの部位の旋削加工を削減することができ、加工コストの低減を図ることができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記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、Ｒ１およびＲ２は、Ｒ１≦Ｒ２を満たす範囲で任意に変更することができるが、比率Ｒ１／Ｒ２としては、０．０５〜１．００程度に設定するのが、案内面６Ａ、６Ｂに負荷される面圧を小さくする上で好ましい。

本発明のトリポード型等速自在継手の横断面図である。前記トリポード型等速自在継手の縦断面図である。前記トリポード型等速自在継手が作動角をとった状態の縦断面図である。前記トリポード型等速自在継手の外輪の横断面図である。前記トリポード型等速自在継手のトラニオンを示し、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は横断面図であり、（ｃ）は脚軸の平面図である。従来のトリポード型等速自在継手の横断面図である。

符号の説明

２トラニオン
５トラック溝
６Ａトラニオン脚軸案内面
６Ｂトラニオン脚軸案内面
８脚軸
１０脚軸付根

Claims

内周に軸線方向に延びる三本のトラック溝を設けると共に各トラック溝の内側壁に互いに対向するトラニオン脚軸案内面を設けた外側継手部材と、前記トラック溝に挿入されてトルク伝達部となる三本の脚軸を有するトラニオンとでもって構成し、前記脚軸のトルク伝達部の外径面を凸曲面とするとともに、前記外側継手部材の互いに対向するトラニオン脚軸案内面を平行な平坦面とし、かつ、脚軸ピッチ円と脚軸中心軸の交点を含みかつ脚軸中心軸に垂直な面上の脚軸外径面の曲率半径をＲ１とし、脚軸中心軸を含みかつ継手中心線と垂直な面上の脚軸外径面の曲率半径をＲ２としたときに、Ｒ１＜Ｒ２としたことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
前記トラニオン脚軸案内面は、作動角をとって外側継手部材の中心線に対してトラニオン中心が偏心した状態での脚軸断面幅増加量を見込んだ案内面長さ及び幅を有する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。
トラニオンの脚軸の外径面が、研削又は焼入鋼切削で仕上げられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトリポード型等速自在継手。
トラニオンに対して熱処理が施され、この熱処理が浸炭焼入焼戻しまたは浸炭窒化焼入焼戻しで行われていること特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手。
少なくとも、脚軸付根および外側継手部材の案内面と接触する部位に硬化層を有し、この硬化層が、高周波焼入れ焼戻しにて形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手。
少なくとも、脚軸付根および外側継手部材の案内面と接触する部位を省く部分が鍛造肌であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手。