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WO2017051656A1 - トリポード型等速自在継手 - Google Patents

トリポード型等速自在継手 Download PDF

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Publication number
WO2017051656A1
WO2017051656A1 PCT/JP2016/074851 JP2016074851W WO2017051656A1 WO 2017051656 A1 WO2017051656 A1 WO 2017051656A1 JP 2016074851 W JP2016074851 W JP 2016074851W WO 2017051656 A1 WO2017051656 A1 WO 2017051656A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
trunnion
constant velocity
velocity universal
universal joint
hollow hole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2016/074851
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
達朗 杉山
立己 ▲崎▼原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
Priority to DE112016004307.4T priority Critical patent/DE112016004307T5/de
Priority to US15/761,208 priority patent/US20180266491A1/en
Publication of WO2017051656A1 publication Critical patent/WO2017051656A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
    • F16D3/202—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints
    • F16D3/205—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints the pins extending radially outwardly from the coupling part
    • F16D3/2055—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints the pins extending radially outwardly from the coupling part having three pins, i.e. true tripod joints
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D3/202—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints
    • F16D2003/2023—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints with linear rolling bearings between raceway and trunnion mounted shoes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D2003/2026—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints with trunnion rings, i.e. with tripod joints having rollers supported by a ring on the trunnion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2300/00—Special features for couplings or clutches
    • F16D2300/10—Surface characteristics; Details related to material surfaces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S464/00—Rotary shafts, gudgeons, housings, and flexible couplings for rotary shafts
    • Y10S464/904—Homokinetic coupling
    • Y10S464/905—Torque transmitted via radially extending pin

Definitions

  • the present invention relates to a sliding tripod type constant velocity universal joint used for power transmission in automobiles, industrial machines and the like.
  • the tripod type constant velocity universal joint 51 has three track grooves 53 extending in the axial direction at three equally spaced positions in the circumferential direction, and opposing side walls of each track groove 53.
  • An outer joint member 52 having a roller guide surface 54 formed thereon, a tripod member 60 having a trunnion journal 62 projecting radially from a circumferential trisection position of the trunnion body 61, and around each trunnion journal 62
  • a spherical roller 70 rotatably mounted via a plurality of needle rollers 72, and this spherical roller 70 is accommodated in the track groove 53 of the outer joint member 52, and the outer spherical surface of the spherical roller 70 is the track groove 53. It is guided by roller guide surfaces 54 formed on both side walls (see Patent Document 1).
  • the tripod type constant velocity universal joint 51 described in Patent Document 1 is light and compact by reducing the outer diameter of the outer joint member in consideration of strength and durability. With this tripod type constant velocity universal joint 51, focusing on the balance between strength and durability, the balance of strength and durability is balanced with the aim of balancing strength and durability. The dimension ratio has been revised.
  • the contact portion between the constituent members of the tripod type constant velocity universal joint 51 is subjected to heat treatment to ensure the rolling life and strength.
  • the tripod member 60 since the tripod member 60 requires a hardened hardened layer on the outer peripheral surface 80 of the trunnion journal 62 and the spline 61a which are the inner raceways of the needle rollers 72 (see FIGS. 15a and 15b), Usually, carburizing, quenching and tempering are performed, and a substantially uniform hardened layer h is formed on the entire surface.
  • the effective hardened layer depth of the hardened hardened layer on the entire surface of the tripod member 60 is the effective hardened layer depth necessary for ensuring the rolling life of the outer peripheral surface 80 of the trunnion journal 62 that becomes the inner raceway surface of the needle roller 72. (For example, about 1 mm).
  • the effective hardened layer depth is shallower than the diameter (jar diameter) of the outer peripheral surface 80 of the trunnion journal 62. When the journal diameter increases, the tripod member 60 becomes heavier.
  • the effective hardened layer depth refers to the maximum shear stress generation depth ZST calculated from the contact portion load and contact ellipse of the outer peripheral surface 80 of the trunnion journal 62 at the time of high torque load applied to the constant velocity universal joint.
  • the depth range that minimizes the factor multiplied by the safety factor (1.5 to 3 times) is defined.
  • the effective hardened layer depth generally indicates a range of Hv513 (HRC50) or higher, and the total hardened layer depth indicates a range hardened by heat treatment more than the material hardness before heat treatment.
  • the material hardness is about Hv 300 to 390 (HRC 30 to 40).
  • FIG. 17 shows the hardness distribution from the surface S of the outer peripheral surface 80 of the trunnion journal 62 of FIG. 16 toward the inside. De shown in FIG. 17 is the effective hardened layer depth, and Dt is the total hardened layer depth.
  • an object of the present invention is to provide a tripod type constant velocity universal joint that is reduced in weight while maintaining strength and life.
  • the present inventors have come up with a new idea of providing a hollow hole in the trunnion journal and forming a hardened hardened layer on the surface of the hollow hole.
  • the present invention is spline-fitted to a shaft and an outer joint member in which a track groove extending in the axial direction is formed at a three-fold position in the circumferential direction so that torque can be transmitted.
  • a tripod member composed of a trunnion body and a trunnion journal projecting radially from a circumferential trisection position of the trunnion body, and rotatable around each trunnion journal via a plurality of needle rollers
  • a tripod type in which the spherical roller is accommodated in the track groove, and the outer spherical surface of the spherical roller is guided by roller guide surfaces formed on both side walls of the track groove.
  • a hollow hole is formed in the trunnion journal, and an outer peripheral surface of the trunnion journal and a surface of the hollow hole Wherein the quench hardened layer is formed as needed on the rolling life.
  • the hollow hole has a cylindrical shape with a bottom, and a hardened and hardened layer is also formed on the surface of the bottom.
  • a hardened and hardened layer is also formed on the surface of the bottom.
  • the hardened hardening layer in the claims and the specification is defined as follows.
  • the effective hardened layer depth is the maximum shear stress generation depth ZST calculated from the contact portion load and the contact ellipse of the outer peripheral surface 80 of the trunnion journal 62 at the time of high torque load applied to the constant velocity universal joint.
  • the value obtained by multiplying the value by the safety factor (1.5 to 3 times) is defined as the minimum depth range, and the effective hardened layer depth is generally defined as a range of Hv513 (HRC50) or more.
  • the hardening hardening layer in a claim and a specification is defined as a hardening layer which has the effective hardening layer depth prescribed
  • the total hardened layer depth is defined as a range hardened by heat treatment to be equal to or higher than the material hardness before heat treatment.
  • the material hardness is about Hv 300 to 390 (HRC 30 to 40).
  • the hollow hole has an elliptic cylinder shape having a bottom, the long axis of the ellipse is arranged in a direction perpendicular to the axis of the joint, and a hardened hardened layer is also formed on the surface of the bottom.
  • a continuous hardened hardened layer is formed on the entire surface of the hollow hole including the bottom, thereby further enhancing the strength and rigidity.
  • a hardened hardened layer can be formed on the outer peripheral surface of the trunnion journal and the surface of the hollow hole with high productivity.
  • the trunnion journal having a core hardness higher than that of the trunnion trunk can increase the strength and rigidity of the trunnion journal.
  • the hollow hole of the above trunnion journal is formed on the forged surface, so that no additional processing is required and the manufacturing cost can be suppressed.
  • tripod type constant velocity universal joint of the present invention it is possible to realize a tripod type constant velocity universal joint which is reduced in weight while maintaining strength and life.
  • FIG. 1b is a cross-sectional view showing details of the tripod member of FIG. 1a. It is a cross-sectional view showing the hollow hole of the trunnion journal of the tripod member of FIG.
  • FIG. 8b is a cross-sectional view showing details of the tripod member of FIG. 8a. It is a cross-sectional view showing the hollow hole of the trunnion journal of the tripod member of FIG.
  • FIG. 12B is a cross-sectional view taken along line X 2 -X 2 of FIG.
  • FIG. 13B is a cross-sectional view taken along line X 2 -X 2 in FIG. 13A. It is sectional drawing which shows the modification of the hollow hole of a trunnion journal. It is a cross-sectional view showing a conventional tripod type constant velocity universal joint. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the conventional tripod type constant velocity universal joint.
  • FIG. 15b is a cross-sectional view showing a quenched and hardened layer of the tripod member of FIG. 15a. It is a graph which shows hardness distribution toward the inside from the surface S of the outer peripheral surface of the trunnion journal of FIG.
  • FIG. 1a is a transverse sectional view of a tripod type constant velocity universal joint according to the present embodiment
  • FIG. 1b is a longitudinal sectional view.
  • the tripod type constant velocity universal joint 1 mainly includes an outer joint member 2, a tripod member 3 as an inner joint member, a spherical roller 4, and a needle roller 5 as a rolling element.
  • the outer joint member 2 is in the shape of a hollow cup having three track grooves 6 extending in the axial direction at circumferentially equally divided positions on the inner periphery thereof.
  • Roller guide surfaces 7 are formed on opposite side walls of each track groove 6.
  • the roller guide surface 7 is formed of a part of a cylindrical surface, that is, a partial cylindrical surface.
  • the tripod member 3 includes a trunnion body 8 and a trunnion journal 9, and three trunnion journals 9 are formed so as to protrude in the radial direction from the circumferentially divided position of the trunnion body 8.
  • the trunnion body 8 is spline-fitted to the shaft 20 so that torque can be transmitted.
  • Each trunnion journal 9 includes a cylindrical outer peripheral surface 10 and an annular retaining ring groove 11 formed near the shaft end.
  • a spherical roller 4 is rotatably mounted around a cylindrical outer peripheral surface 10 of the trunnion journal 9 via a plurality of needle rollers 5.
  • the cylindrical outer peripheral surface 10 of the trunnion journal 9 forms the inner raceway surface of the needle roller 5.
  • the inner peripheral surface 4 a of the spherical roller 4 is cylindrical and forms the outer raceway surface of the needle roller 5.
  • a cylindrical hollow hole 9a is formed at the center of the trunnion journal 9, and the hollow hole 9a has a bottom 9b.
  • a retaining ring 13 is attached to a retaining ring groove 11 formed near the shaft end of the trunnion journal 9 via an outer washer 12.
  • the outer washer 12 includes a disk portion 12 a extending in the radial direction of the trunnion journal 9 and a cylindrical portion 12 b extending in the axial direction of the trunnion journal 9.
  • the cylindrical portion 12 b of the outer washer 12 has an outer diameter smaller than the inner peripheral surface 4 a of the spherical roller 4, and the outer end 12 c of the cylindrical portion 12 b viewed in the radial direction of the tripod member 3 is the inner periphery of the spherical roller 4. It has a larger diameter than the surface 4a. Therefore, the spherical roller 4 can move in the axial direction of the trunnion journal 9 and is prevented from falling off by the end 12c.
  • the spherical roller 4 rotatably mounted on the trunnion journal 9 of the tripod member 3 is guided rotatably on the roller guide surface 7 of the track groove 6 of the outer joint member 2.
  • FIG. 2a and 2b show dimensions of each part of the tripod type constant velocity universal joint 1 of the present embodiment.
  • 2a is a transverse sectional view
  • FIG. 2b is a longitudinal sectional view of the tripod member 3 to which the spherical roller 4 is mounted.
  • the dimensions of each part are as follows.
  • d shaft diameter (spline large diameter)
  • PCD roller guide surface pitch circle diameter
  • dr trunnion trunk diameter
  • SDj trunnion outer diameter
  • D2 small inner diameter of outer joint member
  • D1 large inner diameter of outer joint member
  • Ls Roller width
  • Ds roller outer diameter
  • Dj trunnion journal diameter
  • Ln needle roller length
  • the tripod type constant velocity universal joint 1 has the following seven items as basic dimensional ratios. (1) Shaft diameter d / Roller guide surface pitch circle diameter PCD (d / PCD) (2) trunnion trunk diameter dr / trunnion outer diameter SDj (dr / SDj) (3) Small inner diameter D2 / large inner diameter D1 (D2 / D1) of the outer joint member (4) Roller width Ls / roller outer diameter Ds (Ls / Ds) (5) Trunnion journal diameter Dj / roller outer diameter Ds (Dj / Ds) (6) Trunnion journal diameter Dj / shaft diameter d (Dj / d) (7) Needle roller length Ln / trunnion journal diameter Dj (Ln / Dj)
  • the tripod type constant velocity universal joint 1 of this embodiment is set to the dimension ratio shown in Table 1.
  • the tripod type constant velocity universal joint 1 of the present embodiment is designed to be lightweight and compact by reducing the outer diameter of the outer joint member in consideration of strength and durability according to the dimensional ratio shown in Table 1. .
  • the tripod type constant velocity universal joint 1 is provided with a hollow hole in the trunnion journal and a hardened hardened layer on the surface of the hollow hole in order to reduce the weight while maintaining the strength and life together with the dimensional ratios shown in Table 1. It has the feature of forming. This feature will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 3 is a diagram showing details of the tripod member 3 in the cross section of one third of FIG. 1a. The same applies to the two-thirds of which the illustration is omitted (the same applies to the following drawings).
  • a cylindrical hollow hole 9a is formed at the center of the trunnion journal 9 of the tripod member 3, and the hollow hole 9a has a bottom portion 9b.
  • a spline 8 a is formed on the inner periphery of the trunnion body 8.
  • a substantially uniform hardening layer H is formed on the entire surface of the tripod member 3 by carburizing, quenching and tempering. The hardened and hardened layer H is cross-hatched in the range of the effective hardened layer depth. The same applies to the subsequent drawings.
  • FIG. 4 a shows a cross section of one third of the tripod member 3.
  • the tripod member 3 is made of chromium steel (for example, SCr420) or chromium / molybdenum steel (for example, SCM420).
  • the hollow hole 9 a of the trunnion journal 9 is formed by a forged surface formed by forging the tripod member 3.
  • the bottom 9 b of the hollow hole 9 a is formed at a position deeper than the lower end position (see FIG. 3) of the needle roller 5 that contacts the cylindrical outer peripheral surface 10 of the trunnion journal 9.
  • the trunnion body 8 and the spline 8a other than the trunnion journal 9 are the same as the conventional one.
  • the size of the hollow hole 9a will be described with reference to FIGS. 4b and 4c.
  • 4b and 4c are cross-sectional views taken along line XX in FIG. 4a, respectively.
  • the ratio B / A of the cross-sectional area B of the hollow hole 9a to the cross-sectional area A (including the hollow hole 9a) of the trunnion journal 9 is 0.35 to 0.80 in terms of material sufficiency in the forging process. Is preferred.
  • the thickness M of the trunnion journal 9 shown in FIG. 4a varies depending on the joint size, but is about 3 mm to 8 mm in the case of an automobile drive shaft.
  • FIG. 5b is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 5a.
  • the hardened hardened layer H is formed on the entire surface of the tripod member 3 and is continuous from the surface of the trunnion body 8 to the root 9c of the trunnion journal 9, the cylindrical outer peripheral surface 10, the tip 9d, the hollow hole 9a, and the bottom 9b.
  • a hardened hardening layer H is formed.
  • the surface hardness of the hardened hardened layer H is about HRC 58 to 61.
  • the core hardness of the trunnion journal 9 is higher than the core hardness of the trunnion body 8, and the strength and rigidity of the trunnion journal 9 can be improved.
  • the bottom 9b of the hollow hole 9a is formed at a position deeper than the lower end position (see FIG. 3) of the needle roller 5 that contacts the cylindrical outer peripheral surface 10 of the trunnion journal 9.
  • the rigidity of the entire area of the cylindrical outer peripheral surface 10 that becomes the inner raceway surface of the roller 5 is expected.
  • the hardened and hardened layer H of the spline 8a is the same as the conventional one.
  • FIG. 6 shows the hardness distribution from the surface S1 of the cylindrical outer peripheral surface 10 of the trunnion journal 9 of FIG. 5a to the surface S2 of the hollow hole 9a.
  • a hardened hardening layer H having an effective hardened layer depth De is formed on both the outer diameter side and the inner diameter side.
  • the total hardened layer depth of the quenched hardened layer H is Dt.
  • the trunnion journal 9 is provided with the hollow hole 9a as described above. Therefore, even in the case of the tripod member 3 having a large journal diameter Dj (see FIG. 2b), the weight can be significantly reduced. And since the hardening hardening layer H was formed in the hollow hole 9a (including the bottom part 9b), the rolling life, strength, and rigidity of the tripod member 3 can be secured.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view similar to FIG. 5b, omitting the cross-sectional view of the tripod member.
  • the bore 9a 1 of the present modification is the elliptic cylinder shape, the major axis of the ellipse is arranged in a direction perpendicular to the axis of the joint.
  • the cross-sectional area of the hollow hole 9a 1 were the same as the cross-sectional area B1 of the hollow hole 9a of the first embodiment, having a hollow bore 9a 1 of the elliptic cylindrical shape rigidity of the trunnion journal 9 1 Can be raised.
  • FIG. 8a is a cross-sectional view of a tripod type constant velocity universal joint according to the present embodiment
  • FIG. 8b is a vertical cross-sectional view.
  • the basic structure of the tripod type constant velocity universal joint 1 2 according to the present embodiment is the same as the tripod type constant velocity joint 1 of the first embodiment, parts having the same functions same reference numerals (Excluding subscripts).
  • the contents described with reference to FIGS. 1 a and 1 b of the first embodiment are applied mutatis mutandis, and redundant description is omitted.
  • Figure 9 is a cross-sectional view of a tripod type constant velocity universal joint 1 2 of the present embodiment shows the dimensions of each part.
  • the dimensions of each part are as follows.
  • d 2 shaft diameter (spline large diameter)
  • PCD 2 roller guide surface pitch circle diameter
  • dr 2 trunnion body diameter
  • SDj 2 trunnion outer diameter
  • D2 2 small inner diameter of outer joint member
  • D1 2 outer joint Large inner diameter of member
  • Ls 2 roller width
  • Ds 2 roller outer diameter
  • Dj 2 trunnion journal diameter
  • Ln 2 needle roller length
  • Tripod type constant velocity universal joint 1 2 while maintaining the strength and life, in order to achieve the ultimate compactness of the joint outer diameter, the prior art has a significantly different sized.
  • tripod type constant velocity universal joint 1 2 is a basic that the above shaft strength, since the necessary members to secure strength in the following is the tripod member 3 2 and the spherical roller 4 2, this embodiment tripod type constant velocity universal joint 1 2 according to the embodiment is dimensioned set on the premise of ensuring the strength of the tripod member 3 2 and the spherical roller 4 2.
  • the basic guideline the constant shaft diameter d 2 which is determined for each joint size, while ensuring the minimum thickness t of the trunnion body portion 82 of the base portion 9c 2 of the torque load direction of the trunnion journal 9 2, the roller guides pitch circle diameter PCD 2 of the surface 7 2 has been greatly reduced.
  • the trunnion body portion of the base portion 9c 2 of the torque load direction of the trunnion journal 9 2 8 It is necessary to ensure a minimum wall thickness t of 2 . For this, it has a dimensioning of the enlarged outer diameter Dj 2 of the trunnion journal 9 2. Then, the larger outer diameter Ds 2 of the spherical roller 4 2 be fit to the outer diameter Dj 2 of the trunnion journal 9 2.
  • Angular contact has a contact angle and contacts at two points.
  • the circular contact contacts at one point as shown in FIG.
  • the radius of curvature of the roller guide surface 7 2 Rt when the curvature radius of the spherical roller 4 2 and Rr, the contact ratio Rt / Rr is set to about 1.02 to 1.15.
  • the spherical roller 4 second width Ls 2 the conventional tripod type constant velocity universal joint (see FIG. 9) is greatly reduced, circular contact is desirable.
  • Tripod type constant velocity universal joint 1 2 of the present embodiment the prior art by foreign dimensional ratios, while maintaining the strength and life, thereby achieving the ultimate compact joint outer diameter.
  • Tripod type constant velocity universal joint 1 2 together with the dimensional ratios shown in Table 2, in order to reduce the weight while maintaining the further strength and lifetime, the hollow hole provided in the trunnion journal, quench hardened layer on the surface of the hollow hole It has the feature of forming. This feature will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 11 is a diagram showing details of the tripod member in the one-third cross section of FIG. 8a. Cylindrical hollow hole 9a 2 is formed in the center of the tripod member 3 2 of the trunnion journal 9 2, the hollow hole 9a 2 has a bottom 9b 2.
  • the inner periphery of the trunnion body portion 82 is spline 8a 2 is formed. As shown in FIG. 8b, the trunnion body portion 82 is splined to enable transmission shaft 20 2 and the torque.
  • the tripod member 3 second surface, quench hardened layer H 2 by carburizing quenching and tempering is formed.
  • Trunnion hollow hole 9a 2 journal 9 2 is formed by forging surface by forging of the tripod member 3 2.
  • Bottom 9b of the hollow hole 9a 2 2 is formed in a position deeper than the needle roller 5 2 of the lower end position in contact with the outer peripheral surface 10 2 of the cylindrical trunnion journal 9 2 (see FIG. 11).
  • the spline 8a 2 is the same as the conventional one.
  • the size of the hollow hole 9a 2 will be described with reference to FIGS. 12b and 12c.
  • 12b and 12c are cross-sectional views taken along line X 2 -X 2 in FIG. 12a, respectively.
  • the ratio B 2 / A 2 of sectional area B 2 of the hollow hole 9a 2 for cross-sectional area A 2 of the trunnion journal 9 2 also in this embodiment (including 2 minutes hollow hole 9a), the surface of the material sufficiency in forging Therefore, it is preferably 0.35 to 0.80. Furthermore, when the processing load and the tool life are added, it is more preferable to set to 0.45 to 0.75.
  • hollow hole 9a 2 of the trunnion journal 9 2 is formed by forging surface, it requires no additional processing, it is possible to suppress the manufacturing cost.
  • the thickness M 2 of the trunnion journal 9 2 shown in Figure 12a varies depending on joint size, in the case of automotive drive shafts, it is generally about 3 mm ⁇ 8 mm.
  • a hollow bore 9a 2 which is formed by forging, not limited thereto, it may be formed by machining such as cutting.
  • FIG. 13b is a cross-sectional view taken along line X 2 -X 2 of FIG. 13a.
  • Quench hardened layer H 2 is formed on the entire surface of the tripod member 3 2, the base portion 9c 2 of the trunnion journal 9 2 from the trunnion body portion 82 of the surface, the cylindrical outer peripheral surface 10 2 of the tip portion 9d 2, hollow continuously toward the hole 9a 2 and bottom 9b 2 quench hardened layer H 2 is formed.
  • quench hardened layer H 2 continuing in the entire surface of the hollow hole 9a 2 which includes a bottom 9b 2 is formed, it is possible to increase the strength and rigidity of the trunnion journal 9 2.
  • the core hardness of the trunnion journal 9 2 is higher than the core hardness of the trunnion body portion 82, the strength of the trunnion journal 9 2, rigid Can be improved.
  • the bottom 9b 2 of the hollow hole 9a 2 is formed at a position deeper than the needle roller 5 2 of the lower end position in contact with the outer peripheral surface 10 2 of the cylindrical trunnion journal 9 2 (see FIG.
  • the journal diameter Dj 2 has a hollow bore 9a 2 provided in very large trunnion journal 9 2, it is possible to achieve an extremely large weight of the tripod member 3 2, and since the formation of the quench hardened layer H 2 into the hollow bore 9a 2 (including the bottom 9b 2), the tripod member 3 second rolling life, strength, rigidity can be secured.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view similar to FIG. 13b, omitting the cross-sectional view of the tripod member.
  • the hollow bore 9a 3 of the present modification is the elliptic cylinder shape, the major axis of the ellipse is arranged in a direction perpendicular to the axis of the joint.
  • the cross-sectional area B 2 of the hollow hole 9a 2 in cross-sectional area of the hollow hole 9a 3 of the second embodiment it provided a hollow bore 9a 3 elliptic cylinder shape of the trunnion journal 9 3 Stiffness can be increased.
  • the tripod member 3 2 of the trunnion journal 9 2 of the base portion 9c 2 directly needle rollers 5 second guide collar, not limited to this, a shoulder provided on the base portion, the shoulder portion A separate inner washer may be interposed between the needle roller and the end of the needle roller.
  • a single roller type tripod mounted spherical roller 4,4 2 rotatably through 5 needle roller trunnion journal 9,9 second cylindrical outer peripheral surface 10, 10 2
  • the present invention is not limited to this, but a double roller type tripod type constant velocity universal in which a roller unit composed of a spherical roller (outer roller), a needle roller, and an inner ring is externally fitted to a trunnion journal. You may apply to a joint.

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Abstract

円周方向の三等分位置に軸方向に延びるトラック溝６、６２を形成した外側継手部材２、２２と、シャフト２０、２０２とトルク伝達可能にスプライン嵌合するトラニオン胴部８、８２とこのトラニオン胴部８、８２の円周方向の三等分位置から半径方向に突出したトラニオンジャーナル９、９２とからなるトリポード部材３、３２と、各トラニオンジャーナル９、９２の回りに複数の針状ころ５を介して回転可能に装着された球状ローラ４、４２とを備え、この球状ローラ４、４２がトラック溝６、６２に収容され、球状ローラ４、４２の外球面がトラック溝６、６２の両側壁に形成されたローラ案内面７、７２によって案内されるようにしたトリポード型等速自在継手１、１２において、トラニオンジャーナル９、９２に中空孔９ａ、９ａ２が形成され、トラニオンジャーナル９、９２の外周面１０、１０２および中空孔９ａ、９ａ２の表面に焼入れ硬化層Ｈ、Ｈ２が形成されていることを特徴とする。

Description

トリポード型等速自在継手
　本発明は、自動車や産業機械等における動力伝達に使用される摺動式のトリポード型等速自在継手に関する。
　図１５ａ、図１５ｂに示すように、トリポード型等速自在継手５１は、円周方向の三等分位置に軸方向に延びる３本のトラック溝５３を有し、各トラック溝５３の対向する側壁にローラ案内面５４を形成した外側継手部材５２と、トラニオン胴部６１の円周方向の三等分位置から半径方向に突出したトラニオンジャーナル６２を有するトリポード部材６０と、各トラニオンジャーナル６２の回りに複数の針状ころ７２を介して回転自在に装着された球状ローラ７０とを備え、この球状ローラ７０が外側継手部材５２のトラック溝５３に収容され、球状ローラ７０の外球面がトラック溝５３の両側壁に形成されたローラ案内面５４によって案内されるようになっている（特許文献１参照）。
特許第３９４７３４２号公報
　特許文献１に記載のトリポード型等速自在継手５１は、強度および耐久性を考慮して、外側継手部材の外径を縮小して軽量・コンパクト化を図ったものである。この軽量・コンパクト化に当たって、このトリポード型等速自在継手５１では、強度、耐久性のバランスが耐久性に余裕が偏っていることに着目して、強度、耐久性のバランスをとることを目的として寸法比率を見直したものである。
　トリポード型等速自在継手５１の構成部材間の接触部には、転がり寿命や強度を確保するために熱処理が施されている。図１６に示すように、トリポード部材６０は、針状ころ７２（図１５ａ、図１５ｂ参照）の内側軌道面となるトラニオンジャーナル６２の外周面８０とスプライン６１ａに焼入れ硬化層が必要なことから、通常、浸炭焼入れ焼戻しが行われ、全面にほぼ均一な硬化層ｈが形成されている。
　トリポード部材６０の全面の焼入れ硬化層の有効硬化層深さは、針状ころ７２の内側軌道面となるトラニオンジャーナル６２の外周面８０の転動寿命を確保するために必要な有効硬化層深さ（例えば、１ｍｍ程度）に合わせている。この有効硬化層深さは、トラニオンジャーナル６２の外周面８０の直径（ジャール径）からすると浅いものであり、ジャーナル径が太くなれば、その分、重いトリポード部材６０となる。
　ここで、有効硬化層深さとは、等速自在継手に掛る高トルク負荷時のトラニオンジャーナル６２の外周面８０の接触部荷重および接触楕円から計算される最大せん断応力発生深さＺＳＴの値に対し、安全率（１．５倍～３倍）を掛けたものを最少とする深さ範囲と定義する。また、有効硬化層深さは、一般にＨｖ５１３（ＨＲＣ５０）以上の範囲を示し、全硬化層深さとしては熱処理前素材硬度以上に熱処理により硬化した範囲を示す。素材硬度としては、Ｈｖ３００～３９０（ＨＲＣ３０～４０）程度となる。
　図１７に、図１６のトラニオンジャーナル６２の外周面８０の表面Ｓから内部に向けての硬度分布を示す。図１７に示すＤｅが有効硬化層深さで、Ｄｔが全硬化層深さである。
　しかしながら、近年、自動車の燃費向上に対する要求がますます強くなり、自動車部品の１つである等速自在継手のさらなる軽量化が強く望まれている。この要求に対して、特許文献１のトリポード型等速自在継手５１の延長線上の手段では到達できないことが判明した。
　本発明は、上記の問題に鑑み、強度および寿命を維持しながら、軽量化を図ったトリポード型等速自在継手を提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記の目的を達成するために種々検討した結果、トラニオンジャーナルに中空孔を設け、この中空孔の表面に焼入れ硬化層を形成するという新たな着想に至った。
　前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、円周方向の三等分位置に軸方向に延びるトラック溝を形成した外側継手部材と、シャフトとトルク伝達可能にスプライン嵌合するトラニオン胴部とこのトラニオン胴部の円周方向の三等分位置から半径方向に突出したトラニオンジャーナルとからなるトリポード部材と、前記各トラニオンジャーナルの回りに複数の針状ころを介して回転可能に装着された球状ローラとを備え、この球状ローラが前記トラック溝に収容され、前記球状ローラの外球面が前記トラック溝の両側壁に形成されたローラ案内面によって案内されるようにしたトリポード型等速自在継手において、前記トラニオンジャーナルに中空孔が形成され、前記トラニオンジャーナルの外周面および前記中空孔の表面に転動寿命に必要な焼入れ硬化層が形成されていることを特徴とする。この構成により、強度および寿命を維持しながら、軽量化を図ったトリポード型等速自在継手を実現することができる。
　上記の中空孔が底部を有する円筒状であり、この底部の表面にも焼入れ硬化層が形成されていることが望ましい。底部を含む中空孔の全表面に連続した焼入れ硬化層が形成されることにより、トラニオンジャーナルの強度および剛性を高めることができる。
　ここで、本請求の範囲および明細書における焼入れ硬化層について次のように定義する。前述したように、まず有効硬化層深さとは、等速自在継手に掛る高トルク負荷時のトラニオンジャーナル６２の外周面８０の接触部荷重および接触楕円から計算される最大せん断応力発生深さＺＳＴの値に対し、安全率（１．５倍～３倍）を掛けたものを最少とする深さ範囲と規定し、有効硬化層深さは、一般にＨｖ５１３（ＨＲＣ５０）以上の範囲と規定する。そして、本請求の範囲および明細書における焼入れ硬化層とは、上記に規定された有効硬化層深さを有する硬化層と定義する。なお、全硬化層深さは、熱処理前素材硬度以上に熱処理により硬化した範囲と規定する。素材硬度としては、Ｈｖ３００～３９０（ＨＲＣ３０～４０）程度となる。
　上記の中空孔が底部を有する楕円筒状であり、この楕円の長軸が継手の軸線に直交する方向に配置され、前記底部の表面にも焼入れ硬化層が形成されていることが望ましい。楕円筒状の中空孔によるトラニオンジャーナルの剛性をアップと相俟って、底部を含む中空孔の全表面に連続した焼入れ硬化層が形成されることにより、強度および剛性を一層高めることができる。
　上記の熱処理が浸炭焼入れ焼戻しであることにより、トラニオンジャーナルの外周面および中空孔の表面に焼入れ硬化層を生産性良く形成することができる。
　上記のトラニオンジャーナルのコア硬度がトラニオン胴部のコア硬度よりも高いことにより、トラニオンジャーナルの強度および剛性を高めることができる。
　上記のトラニオンジャーナルの中空孔が鍛造成形面で形成されていることにより、追加加工が不要で、製造コストを抑制することができる。
　本発明のトリポード型等速自在継手によれば、強度および寿命を維持しながら、軽量化を図ったトリポード型等速自在継手を実現することができる。
本発明の第１の実施形態に係るトリポード型等速自在継手を示す横断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るトリポード型等速自在継手を示す縦断面図である。 図１ａのトリポード型等速自在継手の各部の寸法を示す横断面図である。 図１ｂのトリポード型等速自在継手の球状ローラを装着したトリポード部材の寸法を示す縦断面図である。 図１ａのトリポード部材の詳細を示す横断面図である。 図３のトリポード部材のトラニオンジャーナルの中空孔を示す横断面図である。 図４ａのＸ－Ｘ線における断面図である。 図４ａの中空孔の大きさを説明する図である。 図１ａのトリポード部材の焼入れ硬化層を示す横断面図である。 図５ａのＸ－Ｘ線における断面図である。 図５ａのトラニオンジャーナルの円筒形外周面の表面Ｓ１から中空孔の表面Ｓ２までの硬度分布を示すグラフである。 トラニオンジャーナルの中空孔の変形例を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るトリポード型等速自在継手を示す横断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るトリポード型等速自在継手を示す縦断面図である。 図８ａのトリポード型等速自在継手の各部の寸法を示す横断面図である。 図８ａの球状ローラとローラ案内面の接触状態を示す横断面図である。 図８ａのトリポード部材の詳細を示す横断面図である。 図８ａのトリポード部材のトラニオンジャーナルの中空孔を示す横断面図である。 図１２ａのＸ２－Ｘ２線における断面図である。 図１２ａの中空孔の大きさを説明する図である。 図８ａのトリポード部材の焼入れ硬化層を示す横断面図である。 図１３ａのＸ２－Ｘ２線における断面図である。 トラニオンジャーナルの中空孔の変形例を示す断面図である。 従来のトリポード型等速自在継手を示す横断面図である。 従来のトリポード型等速自在継手を示す縦断面図である。 図１５ａのトリポード部材の焼入れ硬化層を示す横断面図である。 図１６のトラニオンジャーナルの外周面の表面Ｓから内部に向けての硬度分布を示すグラフである。
　本発明の第１の実施形態を図１～図６に基づいて説明する。
　図１ａは、本実施形態に係るトリポード型等速自在継手の横断面図であり、図１ｂは縦断面図である。図示のように、トリポード型等速自在継手１は、外側継手部材２、内側継手部材としてのトリポード部材３、球状ローラ４および転動体としての針状ころ５を主な構成とする。外側継手部材２は、その内周に円周方向の三等分位置に軸方向に延びる３本のトラック溝６を有する中空カップ状である。各トラック溝６の対向する側壁にローラ案内面７が形成されている。ローラ案内面７は、円筒面の一部、すなわち部分円筒面で形成されている。
　トリポード部材３は、トラニオン胴部８とトラニオンジャーナル９からなり、トラニオンジャーナル９はトラニオン胴部８の円周方向の三等分位置から半径方向に突出して３本形成されている。トラニオン胴部８はシャフト２０とトルク伝達可能にスプライン嵌合している。各トラニオンジャーナル９は、円筒形外周面１０と、軸端付近に形成された環状の止め輪溝１１を備えている。トラニオンジャーナル９の円筒形外周面１０の周りに複数の針状ころ５を介して回転自在に球状ローラ４が装着されている。トラニオンジャーナル９の円筒形外周面１０は針状ころ５の内側軌道面を形成する。球状ローラ４の内周面４ａは円筒形状で、針状ころ５の外側軌道面を形成する。トラニオンジャーナル９の中心に円筒状の中空孔９ａが形成され、中空孔９ａは底部９ｂを有する。
　トラニオンジャーナル９の軸端付近に形成された止め輪溝１１には、アウタワッシャ１２を介して止め輪１３が装着されている。針状ころ５は、インナワッシャ１４とアウタワッシャ１２により、トラニオンジャーナル９の軸線方向への移動が規制されている。アウタワッシャ１２は、トラニオンジャーナル９の半径方向に延びた円盤部１２ａと、トラニオンジャーナル９の軸線方向に延びた円筒部１２ｂとからなる。アウタワッシャ１２の円筒部１２ｂは球状ローラ４の内周面４ａより小さな外径を有し、トリポード部材３の半径方向で見た円筒部１２ｂの外側の端部１２ｃは、球状ローラ４の内周面４ａよりも大径に形成されている。したがって、球状ローラ４は、トラニオンジャーナル９の軸線方向に移動することができ、かつ、端部１２ｃにより脱落が防止されている。
　トリポード部材３のトラニオンジャーナル９に回転自在に装着された球状ローラ４は、外側継手部材２のトラック溝６のローラ案内面７に回転自在に案内される。このような構造により、外側継手部材２とトリポード部材３との間の相対的な軸方向変位や角度変位が吸収され、回転が等速で伝達される。
　図２ａ、図２ｂに本実施形態のトリポード型等速自在継手１の各部の寸法を示す。図２ａは横断面図で、図２ｂ球状ローラ４を装着したトリポード部材３の縦断面図である。各部の寸法は次のとおりである。
ｄ：軸径（スプライン大径）、ＰＣＤ：ローラ案内面ピッチ円直径、ｄｒ：トラニオン胴径、ＳＤｊ：トラニオン外径、Ｄ２：外側継手部材の小内径、Ｄ１：外側継手部材の大内径、Ｌｓ：ローラ幅、Ｄｓ：ローラ外径、Ｄｊ：トラニオンジャーナル径、Ｌｎ：針状ころ長さ
　そして、トリポード型等速自在継手１は、基本的な寸法比率として次の７項目を有する。
（１）軸径ｄ／ローラ案内面ピッチ円直径ＰＣＤ（ｄ／ＰＣＤ）
（２）トラニオン胴径ｄｒ／トラニオン外径ＳＤｊ（ｄｒ／ＳＤｊ）
（３）外側継手部材の小内径Ｄ２／大内径Ｄ１（Ｄ２／Ｄ１）
（４）ローラ幅Ｌｓ／ローラ外径Ｄｓ（Ｌｓ／Ｄｓ）
（５）トラニオンジャーナル径Ｄｊ／ローラ外径Ｄｓ（Ｄｊ／Ｄｓ）
（６）トラニオンジャーナル径Ｄｊ／軸径ｄ（Ｄｊ／ｄ）
（７）針状ころ長さＬｎ／トラニオンジャーナル径Ｄｊ（Ｌｎ／Ｄｊ）
　本実施形態のトリポード型等速自在継手１は、表１に示す寸法比率に設定されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　本実施形態のトリポード型等速自在継手１は、表１に示す寸法比率により、強度および耐久性を考慮して、外側継手部材の外径を縮小して軽量・コンパクト化を図ったものである。トリポード型等速自在継手１は、表１に示す寸法比率と共に、さらに強度および寿命を維持しながら軽量化を図るために、トラニオンジャーナルに中空孔を設け、この中空孔の表面に焼入れ硬化層を形成するという特徴を備えている。この特徴を図３～図６に基づいて説明する。図３は、図１ａの３分の１の横断面におけるトリポード部材３の詳細を示す図である。図示を省略した３分の２の部分も同じである（以降の図も同様とする）。トリポード部材３のトラニオンジャーナル９の中心に円筒状の中空孔９ａが形成され、中空孔９ａは底部９ｂを有する。トラニオン胴部８の内周にはスプライン８ａが形成されている。トリポード部材３の全表面には、浸炭焼入れ焼戻しによるほぼ均一な焼入れ硬化層Ｈが形成されている。焼入れ硬化層Ｈは、有効硬化層深さの範囲にクロスハッチングを付している。以降の図面においても同様とする。
　図４ａにトリポード部材３の３分の１の横断面を示す。トリポード部材３は、クロム鋼（例えば、ＳＣｒ４２０）やクロム・モリブデン鋼（例えば、ＳＣＭ４２０）からなる。トラニオンジャーナル９の中空孔９ａは、トリポード部材３の鍛造加工による鍛造成形面で形成されている。中空孔９ａの底部９ｂは、トラニオンジャーナル９の円筒形外周面１０に接触する針状ころ５の下端位置（図３参照）より深い位置に形成されている。トラニオンジャーナル９以外のトラニオン胴部８およびスプライン８ａは、従来と同様である。
　中空孔９ａの大きさを図４ｂ、図４ｃに基づいて説明する。図４ｂ、図４ｃは、それぞれ、図４ａのＸ－Ｘ線における断面図である。トラニオンジャーナル９の横断面積Ａ（中空孔９ａ分を含む）に対する中空孔９ａの横断面積Ｂの比Ｂ／Ａは、鍛造加工における材料充足性の面から、０．３５～０．８０とすることが好ましい。さらに、加工荷重、工具寿命の面を加えると、０．４５～０．７５とすることがより好ましい。トラニオンジャーナル９の中空孔９ａが鍛造成形面で形成されていることにより、追加加工が不要で、製造コストを抑制することができる。図４ａに示すトラニオンジャーナル９の肉厚Ｍは、ジョイントサイズにより異なるが、自動車のドライブシャフト用の場合は、概ね３ｍｍ～８ｍｍ程度である。本実施形態では、中空孔９ａを鍛造加工により形成するものを例示したが、これに限られず、切削加工等の機械加工により形成してもよい。
　図５ａ、図５ｂに基づいて焼入れ硬化層Ｈの詳細を説明する。図５ｂは、図５ａのＸ－Ｘ線における断面図である。焼入れ硬化層Ｈは、トリポード部材３の全表面に形成され、トラニオン胴部８の表面からトラニオンジャーナル９の付根部９ｃ、円筒形外周面１０、先端部９ｄ、中空孔９ａおよび底部９ｂにかけて連続して焼入れ硬化層Ｈが形成されている。底部９ｂを含む中空孔９ａの全表面に連続した焼入れ硬化層Ｈが形成されることにより、トラニオンジャーナル９の強度および剛性を高めることができる。焼入れ硬化層Ｈの表面硬さはＨＲＣ５８～６１程度である。本実施形態では、トラニオンジャーナル９に中空孔９ａが設けられているので、トラニオンジャーナル９のコア硬度は、トラニオン胴部８のコア硬度よりも高く、トラニオンジャーナル９の強度、剛性の向上が図れる。また、前述したように、中空孔９ａの底部９ｂは、トラニオンジャーナル９の円筒形外周面１０に接触する針状ころ５の下端位置（図３参照）より深い位置に形成されているので、針状ころ５の内側軌道面となる円筒形外周面１０の全域の剛性アップが見込まれる。スプライン８ａの焼入れ硬化層Ｈは、従来と同様である。
　図６に、図５ａのトラニオンジャーナル９の円筒形外周面１０の表面Ｓ１から中空孔９ａの表面Ｓ２までの硬度分布を示す。トラニオンジャーナル９は、外径側と内径側の両側にそれぞれ有効硬化層深さＤｅを有する焼入れ硬化層Ｈが形成されている。この焼入れ硬化層Ｈの全硬化層深さはＤｔである。
　本実施形態では、トラニオンジャーナル９に上記のような中空孔９ａを設けたので、ジャーナル径Ｄｊ（図２ｂ参照）の大きなトリポード部材３の場合でも、大幅な軽量化を図ることができる。かつ、中空孔９ａ（底部９ｂを含む）に焼入れ硬化層Ｈを形成したので、トリポード部材３の転がり寿命、強度、剛性を確保できる。
　中空孔の変形例を図７に基づいて説明する。図７は、図５ｂと同様の断面図で、トリポード部材の横断面図は省略する。図７に示すように、本変形例の中空孔９ａ１は楕円筒状であり、この楕円の長軸が継手の軸線に直交する方向に配置されている。これにより、中空孔９ａ１の横断面積を第１の実施形態の中空孔９ａの横断面積Ｂ１と同じにした場合、楕円筒状の中空孔９ａ１を設けた方がトラニオンジャーナル９１の剛性を上げることができる。その他の構成、作用、加工方法等は、第１の実施形態と同様であるので、同じ機能を有する部位には同一の符号（下付文字を除く）を付して、第１の実施形態について説明した内容をすべて準用し、重複説明を省略する。
　次に、本発明の第２の実施形態に係るトリポード型等速自在継手を図８～図１３に基づいて説明する。図８ａは、本実施形態に係るトリポード型等速自在継手の横断面図であり、図８ｂは縦断面図である。本実施形態に係るトリポード型等速自在継手１２の基本的な構成は、第１の実施形態のトリポード型等速自在継手１と同様であるので、同様の機能を有する部位には同一の符号（下付文字を除く）を付す。第１の実施形態の図１ａ、図１ｂについて説明した内容を準用し、重複説明を省略する。
　本実施形態のトリポード型等速自在継手１２の横断面図である図９に各部の寸法を示す。各部の寸法は次のとおりである。
ｄ２：軸径（スプライン大径）、ＰＣＤ２：ローラ案内面ピッチ円直径、ｄｒ２：トラニオン胴径、ＳＤｊ２：トラニオン外径、Ｄ２２：外側継手部材の小内径、Ｄ１２：外側継手部材の大内径、Ｌｓ２：ローラ幅、Ｄｓ２：ローラ外径、Ｄｊ２：トラニオンジャーナル径、Ｌｎ２：針状ころ長さ
　本実施形態に係るトリポード型等速自在継手１２は、強度および寿命を維持しながら、継手外径の究極のコンパクト化を図るために、従来技術とは大幅に異なる寸法設定となっている。まず、本実施形態のトリポード型等速自在継手１２のベースになる寸法設定ついて説明する。
　トリポード型等速自在継手１２の強度はシャフト強度以上とすることを基本としているが、その次に強度の確保が必要な部材がトリポード部材３２と球状ローラ４２となることから、本実施形態に係るトリポード型等速自在継手１２はトリポード部材３２と球状ローラ４２の強度の確保を前提とした寸法設定になっている。
　基本指針としては、ジョイントサイズ毎に決められる軸径ｄ２を一定として、トルク負荷方向のトラニオンジャーナル９２の付根部９ｃ２におけるトラニオン胴部８２の最小肉厚ｔを確保しながら、ローラ案内面７２のピッチ円直径ＰＣＤ２が大幅に縮小されている。
　上記の基本指針を実現するためには、上記のようにローラ案内面７２のピッチ円直径ＰＣＤ２を縮小しても、トルク負荷方向のトラニオンジャーナル９２の付根部９ｃ２におけるトラニオン胴部８２の最小肉厚ｔを確保する必要がある。このために、トラニオンジャーナル９２の外径Ｄｊ２を拡大した寸法設定となっている。そして、トラニオンジャーナル９２の外径Ｄｊ２に合わせて球状ローラ４２の外径Ｄｓ２も大きくなっている。
　球状ローラ４２の外径Ｄｓ２を大きくすると、外側継手部材２２の外径も大きくなるので、球状ローラ４２の幅Ｌｓ２を縮小することにより外側継手部材２２の外径を縮小している。
　球状ローラ４２の幅Ｌｓ２を縮小すると、外側継手部材２２の外径が縮小され、小内径Ｄ２２／大内径Ｄ１２が大きくなり、小内径Ｄ２２と大内径Ｄ１２との凹凸が縮小される。小内径Ｄ２２と大内径Ｄ１２の凹凸が縮小されるので、軽量化と鍛造加工性に優位となる。
　寿命（耐久性）の観点からは、トラニオンジャーナル９２の外径Ｄｊ２が大きくなることにより、装填する針状ころ５２の本数が増加し面圧が減少するので、従来と同等の寿命を確保しつつ、ころ長さＬｎ２を短縮している。
　球状ローラ４２とローラ案内面７２の接触形態には、一般的にアンギュラコンタクトとサーキュラコンタクトの二通りがある。アンギュラコンタクトは接触角をもち、２点で接触する。サーキュラコンタクトは、図１０に示すように１点で接触する。本実施形態では、ローラ案内面７２の曲率半径をＲｔ、球状ローラ４２の曲率半径をＲｒとしたとき、接触率Ｒｔ／Ｒｒを１．０２～１．１５程度としている。本実施形態では、後述するように、従来のトリポード型等速自在継手に対して球状ローラ４２の幅Ｌｓ２（図９参照）を大幅に縮小しているので、サーキュラコンタクトが望ましい。
　本実施形態のトリポード型等速自在継手１２のベースになる寸法比率を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　本実施形態のトリポード型等速自在継手１２は、従来技術とは異質の寸法比率により、強度および寿命を維持しながら、継手外径の究極のコンパクト化を図っている。トリポード型等速自在継手１２は、表２に示す寸法比率と共に、さらに強度および寿命を維持しながら軽量化を図るために、トラニオンジャーナルに中空孔を設け、この中空孔の表面に焼入れ硬化層を形成するという特徴を備えている。この特徴を図１１～図１３に基づいて説明する。図１１は、図８ａの３分の１の横断面におけるトリポード部材の詳細を示す図である。トリポード部材３２のトラニオンジャーナル９２の中心に円筒状の中空孔９ａ２が形成され、中空孔９ａ２は底部９ｂ２を有する。トラニオン胴部８２の内周にはスプライン８ａ２が形成されている。図８ｂに示すように、トラニオン胴部８２はシャフト２０２とトルク伝達可能にスプライン嵌合している。トリポード部材３２の表面には、浸炭焼入れ焼戻しによる焼入れ硬化層Ｈ２が形成されている。
　図１２ａにトリポード部材３２の３分の１の横断面を示す。第１の実施形態と同様に、本実施形態のトリポード部材３２も、クロム鋼（例えば、ＳＣｒ４２０）やクロム・モリブデン鋼（例えば、ＳＣＭ４２０）からなる。トラニオンジャーナル９２の中空孔９ａ２は、トリポード部材３２の鍛造加工による鍛造成形面で形成されている。中空孔９ａ２の底部９ｂ２は、トラニオンジャーナル９２の円筒形の外周面１０２に接触する針状ころ５２の下端位置（図１１参照）より深い位置に形成されている。スプライン８ａ２は、従来と同様である。
　中空孔９ａ２の大きさを図１２ｂ、図１２ｃに基づいて説明する。図１２ｂ、図１２ｃは、それぞれ、図１２ａのＸ２－Ｘ２線における断面図である。本実施形態においてもトラニオンジャーナル９２の横断面積Ａ２（中空孔９ａ２分を含む）に対する中空孔９ａ２の横断面積Ｂ２の比Ｂ２／Ａ２は、鍛造加工における材料充足性の面から、０．３５～０．８０とすることが好ましい。さらに、加工荷重、工具寿命の面を加えると、０．４５～０．７５とすることがより好ましい。トラニオンジャーナル９２の中空孔９ａ２が鍛造成形面で形成されていることにより、追加加工が不要で、製造コストを抑制することができる。本実施形態においても、図１２ａに示すトラニオンジャーナル９２の肉厚Ｍ２は、ジョイントサイズにより異なるが、自動車のドライブシャフト用の場合は、概ね３ｍｍ～８ｍｍ程度である。本実施形態においても、中空孔９ａ２を鍛造加工により形成するものを例示したが、これに限られず、切削加工等の機械加工により形成してもよい。
　図１３ａ、図１３ｂに基づいて焼入れ硬化層Ｈ２の詳細を説明する。図１３ｂは、図１３ａのＸ２－Ｘ２線における断面図である。焼入れ硬化層Ｈ２は、トリポード部材３２の全表面に形成され、トラニオン胴部８２の表面からトラニオンジャーナル９２の付根部９ｃ２、円筒形の外周面１０２、先端部９ｄ２、中空孔９ａ２および底部９ｂ２にかけて連続して焼入れ硬化層Ｈ２が形成されている。底部９ｂ２を含む中空孔９ａ２の全表面に連続した焼入れ硬化層Ｈ２が形成されることにより、トラニオンジャーナル９２の強度および剛性を高めることができる。焼入れ硬化層Ｈ２の表面硬さはＨＲＣ５８～６１程度である。本実施形態では、トラニオンジャーナル９２に中空孔９ａ２が設けられているので、トラニオンジャーナル９２のコア硬度は、トラニオン胴部８２のコア硬度よりも高く、トラニオンジャーナル９２の強度、剛性の向上が図れる。また、前述したように、中空孔９ａ２の底部９ｂ２は、トラニオンジャーナル９２の円筒形の外周面１０２に接触する針状ころ５２の下端位置（図１１参照）より深い位置に形成されているので、針状ころ５２の内側軌道面となる円筒形外周面１０２の全域の剛性アップが見込まれる。スプライン８ａ２の焼入れ硬化層Ｈ２は、従来と同様である。図示は省略するが、図１３ａのトラニオンジャーナル９２の円筒形外周面１０２の表面から中空孔９ａ２の表面までの硬度分布は、第１の実施形態と同様である。
　本実施形態では、表２に示したように、ジャーナル径Ｄｊ２が極めて大きいトラニオンジャーナル９２に中空孔９ａ２を設けたので、トリポード部材３２の極めて大きな軽量化を図ることができ、かつ、中空孔９ａ２（底部９ｂ２を含む）に焼入れ硬化層Ｈ２を形成したので、トリポード部材３２の転がり寿命、強度、剛性を確保できる。
　中空孔の変形例を図１４に基づいて説明する。図１４は、図１３ｂと同様の断面図で、トリポード部材の横断面図は省略する。図１４に示すように、本変形例の中空孔９ａ３は楕円筒状であり、この楕円の長軸が継手の軸線に直交する方向に配置されている。これにより、中空孔９ａ３の横断面積と第２の実施形態の中空孔９ａ２の横断面積Ｂ２と同じにした場合、楕円筒状の中空孔９ａ３を設けた方がトラニオンジャーナル９３の剛性を上げることができる。その他の構成、作用、加工方法等は、第２の実施形態と同様であるので、同じ機能を有する部位には同一の符号（下付文字を除く）を付して、第２の実施形態について説明した内容をすべて準用し、重複説明を省略する。
　本実施形態では、トリポード部材３２のトラニオンジャーナル９２の付根部９ｃ２を直接針状ころ５２の案内つばとしたが、これに限ることなく、付根部に肩部を設け、この肩部と針状ころの端部との間に別体のインナワッシャを介在させてもよい。
　以上の実施形態および変形例では、トラニオンジャーナル９、９２の円筒形外周面１０、１０２に針状ころ５を介して球状ローラ４、４２を回転自在に装着したシングルローラタイプのトリポード型等速自在継手１、１２を例示したが、これに限られず、球状ローラ（アウタローラ）、針状ころ、インナリングからなるローラユニットをトラニオンジャーナルに外嵌したダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手に適用してもよい。
　本発明は前述した実施形態に何ら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内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
１、１２　　　　　トリポード型等速自在継手
２、２２　　　　　外側継手部材
３、３２　　　　　トリポード部材
４、４２　　　　　球状ローラ
５、５２　　　　　針状ころ
６、６２　　　　　トラック溝
７、７２　　　　　ローラ案内面
８、８２　　　　　トラニオン胴部
９、９２　　　　　トラニオンジャーナル
９ａ、９ａ２　　　中空孔
９ｂ、９ｂ２　　　底部
１０、１０２　　　円筒形外周面
Ｈ、Ｈ２　　　　　焼入れ硬化層
Ｄｅ　　　　　　 有効硬化層深さ
 

Claims (6)

  1. 　円周方向の三等分位置に軸方向に延びるトラック溝を形成した外側継手部材と、シャフトとトルク伝達可能にスプライン嵌合するトラニオン胴部とこのトラニオン胴部の円周方向の三等分位置から半径方向に突出したトラニオンジャーナルとからなるトリポード部材と、前記各トラニオンジャーナルの回りに複数の針状ころを介して回転可能に装着された球状ローラとを備え、この球状ローラが前記トラック溝に収容され、前記球状ローラの外球面が前記トラック溝の両側壁に形成されたローラ案内面によって案内されるようにしたトリポード型等速自在継手において、
    　前記トラニオンジャーナルに中空孔が形成され、
    　前記トラニオンジャーナルの外周面および前記中空孔の表面に焼入れ硬化層が形成されていることを特徴とするトリポード型等速自在継手。
  2. 　前記中空孔が底部を有する円筒状であり、この底部の表面にも焼入れ硬化層が形成されてい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。
  3. 　前記中空孔が底部を有する楕円筒状であり、この楕円の長軸が継手の軸線に直交する方向に配置され、前記底部の表面にも焼入れ硬化層が形成されてい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。
  4. 　前記熱処理が浸炭焼入れ焼戻しであることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のトリポード型等速自在継手。
  5. 　前記トラニオンジャーナルのコア硬度が前記トラニオン胴部のコア硬度よりも高いことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のトリポード型等速自在継手。
  6. 　前記トラニオンジャーナルの中空孔が鍛造成形面で形成されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載のトリポード型等速自在継手。
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