JPH0942303A

JPH0942303A - 等速自在継手

Info

Publication number: JPH0942303A
Application number: JP19650195A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiro Gotou; 竜宏後藤
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1995-08-01
Filing date: 1995-08-01
Publication date: 1997-02-10

Abstract

(57)【要約】【課題】等速自在継手の強度、主として静的強度を向
上させる。【解決手段】軸部（５）に、セレーション部（5a）の
端面チャンファ（5c）に隣接して、セレーション部（5
a）の小径（d₁）以下の外径（d₀）を有する平滑部
（７）を設け、この平滑部（７）を端面チャンファ（5
c）に滑らかな曲面（R₁）を介して連続させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車や各種産業
機械等に装備され、二軸間で動力伝達を行なう等速自在
継手に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】等速自在継手は、外方部材と内方部材と
の間に配したトルク伝達部材を介して内・外方部材間の
トルク伝達を行なうものであるが、一般には、２つの継
手を一対として、駆動側あるいは従動側装置に連結して
いる場合が多い。

【０００３】図５は、トルク伝達部材としてボールを用
いるタイプの等速自在継手を例示している。同図におい
て、左側の等速自在継手は、角度変位のみを許容する固
定型のもので、球面状の案内溝を有する外方部材（１）
と、同じく球面状の案内溝を有する内方部材（２）と、
外方部材（１）の案内溝と内方部材（２）の案内溝とが
協働して形成するボールトラックに配されたボール
（３）と、ボール（３）を保持する保持器（４）とで構
成される。右側の等速自在継手は、角度変位及び軸方向
変位を許容するプランジング型のもので、直線状の案内
溝を有する外方部材（11）と、同じく直線状の案内溝を
有する内方部材（12）と、外方部材（11）の案内溝と内
方部材の案内溝とが協働して形成するボールトラックに
配されたボール（13）と、ボール（13）を保持する保持
器（14）とで構成される。

【０００４】両継手の外方部材（１）（11）は、セレー
ション部（5a）（15ａ）を外周面に形成した軸部（５）
（15）を有し、これらの軸部（５）（15）は駆動側ある
いは従動側装置にそれぞれセレーション連結され、また
両継手は外周面にセレーション部（6a）を形成した軸部
（６）により相互にセレーション連結される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近時、車両のエンジン
は高出力化する傾向にあり、等速自在継手にも強度アッ
プが望まれている。この要求に対応するためには、等速
自在継手の内・外方部材等の強度アップもさることなが
ら、等速自在継手と相手装置との間の動力伝達をを行な
う軸部（５）（６）（15）の強度アップが重要である。
そのための手段として、まず軸部（５）（６）（15）の
大径化あるいは高合金鋼等への材質変更が考えられる。

【０００６】しかし、前者では車両の重量増加につなが
り、後者ではコスト増大につながるという問題がある。
また、自動車業界では、自動車の低燃費化等を目的とし
た車体重量の軽減に取り組んでおり、これに伴い、自動
車部品に対する小型・軽量化、さらには低コスト化の要
求もますます強くなってきている。

【０００７】従って、等速自在継手の強度アップも、高
出力化、小型・軽量化、低コスト化といった種々の要求
を考慮しつつ行うことが必要となる。

【０００８】以上の要求に応えるべく、実開平 5-71454
号公報には、図６に拡大して示す軸部（５）に、高硬シ
ョット粒によるショットピーニング処理を施した考案が
提案されているが、この考案では、疲労強度の向上には
効果があるものの静的強度に関しては十分な向上効果が
得られない。

【０００９】そこで、本発明は、等速自在継手の強度、
主として静的強度を向上させることを目的とする。

【００１０】また、静的強度と併せて疲労強度を向上さ
せることも目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的の達成のため、
本発明では、外周面にセレーション部またはスプライン
部が形成された軸部を持つ等速自在継手において、セレ
ーション部又はスプライン部の端面チャンファに隣接し
て、セレーション部又はスプライン部の小径以下の外径
を有する平滑部を設け、この平滑部を端面チャンファと
連続させることとした。

【００１２】また、外周面にセレーション部またはスプ
ライン部が形成された軸部を持つ等速自在継手におい
て、セレーション部又はスプライン部の端面チャンファ
に隣接して、セレーション部又はスプライン部の小径以
下の外径を有する平滑部を設けると共に、この平滑部を
端面チャンファと連続させ、且つ、軸部の少なくとも端
面チャンファを含む部分にショットピーニング処理を施
すこととした。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００１４】図１は、図５に示す等速自在継手の外方部
材（１）の軸部（５）を示す。軸部（５）の一端の外周
面にはセレーション部（5a）が形成されている。セレー
ション部（5a）は転造加工等の後、高周波焼入れ等の表
面処理を施して形成されたもので、駆動側あるいは従動
側装置に設けたセレーション部（図示省略）に連結され
る。なお、軸部（５）には、セレーション部（5a）に変
えてスプライン部を形成するようにしてもよい。

【００１５】図２に示すように、軸部（５）には、セレ
ーション部（5a）の軸基部（5b）側の端面チャンファ
（5c）に隣接して平滑部（７）が形成される。この平滑
部（７）は、その外径（d₀）がセレーション部（5a）の
小径（谷部の外径をいう：d₁）以下（d₀≦d₁）となるよ
う形成され、平滑部（７）の両端部は滑らかな曲面
（R₁）（R₂）を介して端面チャンファ（5c）及び軸基部
（5b）と連続している。平滑部（７）の軸方向長さは、
２mm以上とするのが望ましく、また、セレーション部
（5a）の小径（d₁）と平滑部の外径（d₀）の差（d₁−
d₀）は0.4mm 程度に設定するのが望ましい。但し、平滑
部の外径（d₀）を過度に小さくすると、逆に強度低下を
招くために好ましくない。

【００１６】一般に軸部（５）のセレーション部（5a）
は、転造により加工されるが、従来品では、図６及び図
７（ａ）に示すように、端面チャンファ（5c）と軸部表
面（5d）との間に段部（5e）が形成されているため、こ
の部分に応力集中が生じて破壊が進行しやすい。従っ
て、端面チャンファ（5c）の近傍部（図６中の領域Ｐ）
での強度が、事実上、軸部（５）の強度を決定付けると
いっても過言ではない。この点に鑑み、本発明では、セ
レーション部（5a）に隣接してその小径（d₁）以下の外
径（d₀）を有する平滑部（７）を設けているので、図２
及び図７（ｂ）に示すように、端面チャンファ（5c）と
軸部表面（5d）、すなわち平滑部（７）の外径面とを滑
らかな曲面（R₁）を介して連続させることができる。こ
れにより、応力集中の生じる段部（5e）が除去されるの
で、セレーション端部での応力集中が緩和され、その結
果、軸部（５）の静的強度、特に捻り強度を向上させる
ことが可能となる。

【００１７】以上の説明は、静的強度の向上に関するも
のであるが、さらに先の出願（実開平 5-71454号）で提
案したショットピーニング処理を施すことにより、疲労
強度も向上させることができる。すなわち、軸部（５）
に平滑部（７）を形成した上で端面チャンファ（5c）の
近傍部（Ｐ）に高硬ショット粒によるショットピーニン
グ処理を施すのである。もちろん、端面チャンファ（5
c）を含むセレーション部（5a）の全体にショットピー
ニング処理を施してもよい。

【００１８】なお、ショットピーニング処理にあたって
は、ショット粒として、ＨＶ６００以上の硬度を有する
ものを用いるのが望ましい。これはショット粒の硬度が
被処理部分の硬度よりも低いと、圧縮残留応力を十分に
付与できなくなるからである。また、ショット粒の大き
さは、０．１〜０．６ｍｍ程度の小径のものを選択する
のが望ましい。これは、ショット粒の大きさが０．１ｍ
ｍ以下であると圧縮残留応力の深度が浅くなり、逆に
０．６ｍｍ以上であると面あらさが粗くなるからであ
る。

【００１９】図３は、端面チャンファ（5c）の近傍部
（Ｐ）を図２に示す応力集中緩和形状とすると共に、近
傍部（Ｐ）にショットピーニング処理を施した軸部
（Ａ）と、近傍部（Ｐ）が図６に示す従来形状であって
且つショットピーニング処理を施していない軸部（Ｂ）
との疲労強度を比較測定した結果を示す。縦軸には負荷
の大きさ［ｋＮ−ｍ］をとり、横軸には疲労回数（軸部
が疲労に至るまでの負荷の繰り返し数）をとっている。
なお、試験片の寸法は、d₀＝φ23.6、d₁＝24、d₂＝26
（モジュール１）、Ｌ＝８、R₁＝１、R₂＝３［mm］とし
ている（図２及び図６参照）。

【００２０】この実験結果より、例えば疲労回数１００
００回に対応する軸部の負荷は、約１．８７［ｋＮ−
ｍ］であるのに対し、軸部Ｂのそれは約１．５５［ｋＮ
−ｍ］であることから、軸部Ａの疲労強度は軸部Ｂに比
べて約２０％アップしたことが理解できる。

【００２１】一方、図４は、同じく軸部Ａと軸部Ｂの静
的強度を比較測定した結果を示す。縦軸には破断時に作
用する最大剪断応力［ＧＰａ］をとり、横軸には高周波
焼入れ時における軸半径に対する有効硬化深さの比をと
ってある。例えば有効深さ／軸半径が０．４の時、軸部
Ａの最大剪断応力は約１．８［ＧＰａ］であるのに対
し、軸部Ｂのそれは約１．４７［ＧＰａ］であり、軸部
Ａの静的強度は軸部Ｂに比べて約２０％アップすること
が理解できる。

【００２２】なお、以上の説明では、応力集中緩和形状
とショットピーニング処理の何れも軸基部（5b）に一番
近い端面チャンファ（5c）に適用した場合を例示した
が、図１に示す他の端面チャンファ（5f）（5g）にも同
様の構成が適用可能である。また、軸部（５）だけでな
く、他の軸部（６）（15）にも同様の構成を採ることが
できる。

【００２３】本発明は、等速自在継手の型式は特に問わ
ず、図５に示すようなボールをトルク伝達部材として用
いるものの他に、例えばスフェリカルローラをトルク伝
達部材として用いるトリポード型の等速自在継手にも同
様に適用できる。また、等速自在継手に限らず、セレー
ションやスプラインを設けたトルク伝達軸の静的強度及
び疲労強度を改善する上でも有効である。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、端面チャンファ近傍で
の応力集中が緩和されるので、軸部の静的強度を増大さ
せることが可能となる。また、併せて端面チャンファの
近傍部にショットピーニングを施せば、軸部表面の圧縮
残留応力を増大させ、静的強度に加えて疲労強度の向上
をも図ることができる。

【００２５】以上の点から、本発明によれば、近時の高
出力化、小型・軽量化、低コスト化といった諸要求を満
足しつつ、等速自在継手の強度向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】等速自在継手の外方部材の軸部を示す側面図で
ある。

【図２】図１中の一番右側の端面チャンファ近傍の部分
拡大断面図である。

【図３】本発明品と従来品の疲労強度を比較実験した結
果を示す図である。

【図４】本発明品と従来品の静的強度を比較実験した結
果を示す図である。

【図５】一般的な等速自在継手の断面図である。

【図６】従来品における端面チャンファ近傍の部分拡大
断面図である。

【図７】（ａ）図は従来品における端面チャンファ近傍
の斜視図であり、（ｂ）図は本発明品における端面チャ
ンファ近傍の斜視図である。

【符号の説明】

５軸部 5a セレーション部 5c 端面チャンファ 5f 端面チャンファ 5g 端面チャンファ６軸部７平滑部 15 軸部 R₁ 曲面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外周面にセレーション部またはスプライ
ン部が形成された軸部を持つ等速自在継手において、セ
レーション部又はスプライン部の端面チャンファに隣接
して、セレーション部又はスプライン部の小径以下の外
径を有する平滑部を設け、この平滑部を端面チャンファ
と連続させたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】外周面にセレーション部またはスプライ
ン部が形成された軸部を持つ等速自在継手において、セ
レーション部又はスプライン部の端面チャンファに隣接
して、セレーション部又はスプライン部の小径以下の外
径を有する平滑部を設けると共に、この平滑部を端面チ
ャンファと連続させ、且つ、軸部の少なくとも端面チャ
ンファを含む部分にショットピーニング処理を施したこ
とを特徴とする等速自在継手。