JP2008064158A - トリポード型等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】トリポードの硬化層を所望深さでバラツキなく均一にしかも短時間で異常層（粒界酸化層）を発生させずに形成すること。
【解決手段】トリポード４の脚軸外周表層部やその付根部に高周波焼入れにより硬化層Ｈを形成する。脚軸外周表層部のうち相手部品と接触する部位が限られている型式の継手においては、当該接触部位とその周辺に限定して前記硬化層Ｈを設けることができる。
【選択図】図２

Description

本発明はトリポードの脚軸に高周波焼入れにより硬化層を形成したトリポード型等速自在継手に関する。

トリポード型等速自在継手は、外側継手部材としての中空円筒状のハウジングと、内側継手部材としてのトリポードと、トルク伝達部材としてのローラを主要な構成要素とする。

ハウジングは一体に形成されたマウス部とステム部とからなる。マウス部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が形成してある。マウス部は横断面で見ると大径部と小径部が交互に現れる非円筒形状である。すなわち、マウス部は、大径部と小径部とを形成することによって、その内周面に、軸方向に延びる３本の前記トラック溝が形成される。各トラック溝の円周方向で向き合った側壁にローラ案内面が形成される。またステム部は第一の回転軸に連結される。

トリポードはボスと脚軸とを備える。ボスには第二の回転軸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が形成してある。脚軸はボスの円周方向三等分位置から半径方向に突出している。トリポードの各脚軸はローラを回転可能に支持する。なお、ローラは内側ローラと外側ローラとを有するダブルローラタイプと、１個のみのシングルローラタイプがある。

シングルローラタイプの摺動式等速自在継手として、特許文献１（特開昭６２−２３３５２２号公報）に記載のものや、特許文献２（特開２００４−２５７５６９号公報）等に記載のものが知られている。また、ダブルローラタイプの摺動式等速自在継手として、特許文献３（特開２０００−３２０５６３号公報）等に記載のものが知られている。

これらの摺動式等速自在継手に使用されるトリポードは、脚軸の外周接触部分の摩耗や疲労損傷防止、更には捩り強度の確保を目的として、トリポード表層に熱処理が施される。この熱処理方法は、浸炭熱処理法によるものが一般的である。
特開昭６２−２３３５２２号公報 特開２００４−２５７５６９号公報 特開２０００−３２０５６３号公報

浸炭熱処理法を採用している理由は、第一に、表層を硬くすることで耐磨耗性や転動疲労寿命が向上し、更に内部硬さを表層より低くすることで靭性を大きくすることができるためである。第二に、トリポードのように初期製造工程にて鍛造成形する場合、トリポードは素材からの変形量が比較的大きいことから鍛造性を考慮して加工性の良い低炭素鋼（浸炭用鋼）を使用した方が好ましいとされているからである。なお、浸炭用鋼の炭素含有量は０．１５〜０．４０ｗｔ％の範囲が望ましい。

しかしながら、一方で、浸炭熱処理には以下の様なデメリットも挙げられる。
１）浸炭処理（拡散を含む）に要する時間が長い。
２）硬化層深さにある程度の制限がある。
３）最表面に異常層（粒界酸化層）が発生する可能性がある。
４）浸炭ロット毎、及び同ロット内での硬化層深さに少なからずバラツキがある。

１）と２）は、製造のサイクルタイム、ひいてはコストに反映される。浸炭熱処理は高周波焼入れなどに比べ所要時間が長い。また、比較的内部に深い応力がかかる場合にそれに見合って浸炭層深さを大きく設定しようにも、サイクルタイムが大幅に増えてしまうために限界がある。

また、３）のように異常層が発生した場合、トリポードの捩り強度低下の要因になる可能性がある。

４）は浸炭炉の雰囲気（温度・ガス濃度・製品位置など）により、各ロット毎だけでなく同一ロット内においても浸炭層深さにある程度のバラツキが生じる可能性がある。

本発明は、斯かる実情に鑑み、浸炭熱処理法に代えて高周波焼入れによりトリポードの脚軸外周表層部やその付根部に硬化層を設けた等速自在継手を提供しようとするものである。

本発明は、トリポードの脚軸外周表層部及び／又はその付根部に、高周波焼入れにより硬化層を設けたものである。この高周波焼入れによれば、
１）硬化層を短時間で形成することができる。
２）大きな硬化層深さでも短時間で形成することができる。
３）脚軸の最表面に異常層（粒界酸化層）が発生するおそれがない。
４）高周波焼入れの条件を固定することで硬化層深さを容易に均一化することができる。

本発明のトリポード型等速自在継手は、高周波焼入れにより脚軸外周表層部及び／又は脚軸付根部に硬化層を設けたので、浸炭熱処理に比べ硬化層深さを大きく設定することが可能となり、設計の自由度が大きくなる。また、高周波焼入れでは浸炭熱処理で発生しがちな異常層（粒界酸化層）の発生の心配がない。更に、必要に応じてトリポードのボス部のセレーション部にも高周波焼入れを施すことでセレーション部の耐摩耗性向上と強度確保を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図１および図２が第一実施形態、図３および図４が第二実施形態、図５が第三実施形態をそれぞれ示す。

図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、トリポード型等速自在継手はハウジング１、トリポード４およびローラ７を有する。すなわち、ハウジング１の内周面の軸方向に、三本の円筒形の凹溝ないしトラック溝２が形成される。このハウジング１内にトリポード４が挿入される。トリポード４の半径方向に突設した三本の脚軸５の円筒状の外周面に、複数の針状ころ６を介して、ローラ７が回転可能に外嵌され、これらローラ７がトラック溝２に挿入される。各トラック溝２の円周方向で対向する一対のローラ案内面３は軸方向に平行な凹曲面とされ、各ローラ７の外周面はローラ案内面３に適合する凸曲面とされる。各ローラ７は、対応するトラック溝２のローラ案内面３に係合して脚軸５を中心に回転しながらトラック溝２に沿って移動可能である。このトリポード型等速自在継手においては、駆動軸（第一の回転軸）がハウジング１に連結され、従動軸（第二の回転軸）がトリポード４に連結される。

トリポード４の脚軸５とハウジング１のローラ案内面３とがローラ７を介して二軸の回転方向に係合することにより、駆動側から従動側へ回転トルクが等速で伝達される。また、各ローラ７が脚軸５に対して回転しながらローラ案内面３上を転動することにより、ハウジング１とトリポード４との間の相対的な軸方向変位や角度変位が吸収される。

本発明のトリポード型等速自在継手は、トリポード４の脚軸５に高周波焼入れにより硬化層を所定深さで形成する。図２（Ａ）はトリポード４の断面図（継手軸線に垂直で脚軸中心線を含む面）であるが、ハッチングで示す部分が高周波焼入れによる硬化層Ｈである。脚軸５の外周部は相手部品としての針状ころ６が転動する部位であり、図２（Ａ）（Ｂ）のように脚軸５の全周に硬化層Ｈを設ける。また、脚軸５の付根部は継手にトルクが負荷された際に引張応力が集中する部位であるので、図２（Ｃ）のように、ここにも適切な深さの硬化層Ｈを形成する。付根部の硬化層Ｈは図２（Ｃ’）のようにトルク負荷時の引張応力集中部とその周辺に限定しても良い。引張応力集中部は、脚軸５の付根部のうち、継手の周方向両側である。

次に、本発明の第二の実施形態を図３（Ａ）（Ｂ）および図４（Ａ）〜（Ｃ’）により説明する。この第二実施形態はダブルローラタイプ（ＰＴＪ）のトリポード型等速自在継手に係るものである。図３の（Ａ）は継手の横断面を示し、（Ｂ）は脚軸に垂直な断面を示す。

このダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手は、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、トリポード２０の脚軸２２に、ローラカセットＣが首振り揺動自在に嵌合される。ローラカセットＣは、内側ローラ３２、外側ローラ３４および両ローラ間に介設された針状ころ３６からなるアッセンブリ体で構成される。

ハウジング１０は内周面に軸方向に延びる三本のトラック溝１２を有する。各トラック溝１２の円周方向で向かい合った側壁にローラ案内面１４が形成される。トリポード２０は半径方向に突設した三本の脚軸２２を有し、各脚軸２２にローラカセットＣが取り付けてある。ローラカセットＣの外側ローラ３４が、ハウジング１０のトラック溝１２内に収容される。外側ローラ３４の外周面は、ローラ案内面１４に適合する凸曲面である。

脚軸２２の外周面に内側ローラ３２が外嵌している。この内側ローラ３２と外側ローラ３４とは複数の針状ころ３６を介してユニット化され、相対回転可能なローラカセットＣを構成している。すなわち、内側ローラ３２の円筒形外周面を内側軌道面とし、外側ローラ３４の円筒形内周面を外側軌道面として、これらの内外軌道面間に針状ころ３６が転動自在に介在する。

図３（Ｂ）に示されるように、針状ころ３６は、できるだけ多くのころを入れた、保持器のない、いわゆる総ころ状態で組み込まれる。符号３３，３５で指してあるのは、針状ころ３６の抜け落ち止めのために外側ローラ３４の内周面に形成した環状溝に装着した一対のワッシャである。これらのワッシャ３３，３５は円周方向の一個所に切れ目を有し、弾性的に縮径させた状態で外側ローラ３４の内周面の環状溝に装着される。

脚軸２２の外周面は、縦断面で見ると図３（Ａ）のように脚軸２２の軸線と平行なストレート形状であり、横断面で見ると図３（Ｂ）のように長軸が継手の軸線に直交する楕円形状である。脚軸２２の断面形状は、トリポード２０の軸方向で見た肉厚を減少させて略楕円状としてある。換言すると、脚軸２２の断面形状は、トリポード２０の軸方向で互いに向き合った面が相互方向に、つまり、仮想円筒面よりも小径側に退避している。

内側ローラ３２の内周面は、図３（Ａ）のように円弧状凸断面を有する。すなわち、内周面の母線が半径ｒの凸円弧である。このことと、脚軸２２の横断面形状が上述のように略楕円形状であり、脚軸２２と内側ローラ３２との間には所定のすきまが設けてあることから、内側ローラ３２は脚軸２２の軸方向での移動が可能であるばかりでなく、脚軸２２に対して首振り揺動自在でもある。

また、前述したように内側ローラ３２と外側ローラ３４は針状ころ３６を介して相対回転自在にユニット化されているため、脚軸２２に対し、内側ローラ３２と外側ローラ３４がユニットとして首振り揺動可能な関係にある。ここで、首振りとは、脚軸２２の軸線を含む平面内で、脚軸２２の軸線に対して内側ローラ３２および外側ローラ３４の軸線が傾くことをいう。

このダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手では、ローラカセットＣが首振り揺動自在（ローラカセットＣが脚軸２２に対して傾動および軸方向変位自在である）であるため、ハウジング１０とトリポード２０が作動角をとった状態で回転力伝達を行うとき、外側ローラ３４とローラ案内面１４とが斜交状態となることを回避することができ、外側ローラ３４はハウジング１０の軸線と平行な姿勢を保つようにハウジング１０のローラ案内面１４によって案内され、そのままの姿勢でローラ案内面１４上を正しく転動する。したがって、作動角運転時における滑り抵抗が低減し、スライド抵抗と誘起スラストの発生が抑制される。

図４（Ａ）はトリポード２０の断面図である、この場合も、図４（Ｂ）（Ｃ）に示すように前述した第一実施形態と同様に脚軸２２外周面と脚軸付根部に高周波焼入れにより硬化層Ｈを設ける。図４において、相手部品（内側ローラ３２）との接触部位は脚軸２２の一部に限定されるため、図４（Ｂ’）のように脚軸外周のうち楕円断面の長軸と交差する接触部及びその周辺に選択的に高周波焼入れにより硬化層Ｈを設けても良い。また、図４（Ｃ’）のように脚軸付根部分の硬化層Ｈをトルク負荷時の引張応力集中部とその周辺に限定しても良い。引張応力集中部は、脚軸２２の付根部のうち、継手の周方向両側である。

次に、本発明の第三実施形態を図５により説明する。この実施形態は脚軸５、２２及び脚軸付根部だけでなく、第二の回転軸との連結用としてトリポード４、２０のボスＢの内径に形成されるセレーション部Ｓ表層についても、高周波焼入れにより硬化層Ｈを所定深さで設けたものである。これにより、セレーション歯の摩耗と歯底強度の向上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、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

第一実施形態を示すもので、（Ａ）はトリポード型等速自在継手の横断面図、（Ｂ）は作動角θを付けた状態の縦断面図。 （Ａ）はトリポード脚軸の縦断面図、（Ｂ）は脚軸の横断面図、（Ｃ）と（Ｃ’）は脚軸付根部の横断面図。 第二実施形態を示すもので、（Ａ）はトリポード型等速自在継手の横断面図、（Ｂ）は脚軸を含むローラカセットの横断面図。 （Ａ）はトリポード脚軸の縦断面図、（Ｂ）と（Ｂ’）は脚軸の横断面図、（Ｃ）と（Ｃ’）は脚軸付根部の横断面図。 第三実施形態を示すもので、トリポード脚軸の縦断面図。

符号の説明

１ ハウジング
２ トラック溝
３ ローラ案内面
４ トリポード
５ 脚軸
７ ローラ
１０ ハウジング
１２ トラック溝
１４ ローラ案内面
２０ トリポード
２２ 脚軸
３２ 内側ローラ
３３，３５ ワッシャ
３４ 外側ローラ
Ｂ ボス
Ｃ ローラカセットＨ 硬化層
Ｓ セレーション部

Claims (5)

1. 軸方向一端側にて開口し内周面の円周方向三等分位置に軸方向に延びる凹溝を形成した、第一の回転軸の端部に固定される中空円筒状のハウジングと、
   第二の回転軸の端部に固定されるボスと、ボスの円周方向三等分位置から半径方向に突出した脚軸とを有したトリポードと、
   脚軸の外周面にはめ込まれ、ハウジングの凹溝に収容させてハウジング軸方向に転動自在なローラとを備えるトリポード型等速自在継手において、
   前記トリポードの脚軸外周表層部及びその付根部に、高周波焼入れにより硬化層を設けたことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
2. 内周部に軸方向の３本のトラック溝が形成され、各トラック溝の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面を有するハウジングと、半径方向に突出した３本の脚軸を有するトリポードと、前記トリポードの各脚軸にそれぞれ装着されたローラアセンブリとを備え、前記ローラアセンブリは、前記脚軸に対して首振り揺動自在で、前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸線と平行な方向に案内される外側ローラを有し、且つ、前記ローラアセンブリは、前記脚軸に外挿して前記外側ローラを回転自在に支持する内側ローラを備える等速自在継手において、
   前記トリポードの脚軸及びその付根部に、高周波焼入れにより硬化層を設けたことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
3. 前記脚軸の外周面は、縦断面においてはストレート形状で、横断面においては、継手の軸線と直交する方向で前記内側ローラと接触すると共に継手の軸線方向で前記内側ローラの内周面との間にすきまを形成する請求項２に記載のトリポード型等速自在継手。
4. 脚軸の付根部のうち、継手の周方向両側に限定して高周波焼入れにより硬化層を設けたことを特徴とする請求項請求項１から３のいずれかのトリポード型等速自在継手。
5. 前記第二の回転軸を固定するため前記ボスの内径に形成されたセレーション部に、高周波焼入れにより硬化層を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれかのトリポード型等速自在継手。

Images