(57)【要約】【課題】等速自在継手における外側継手部材のローラ案内面の磨耗を低減すること。【解決手段】ローラ案内面１４に対してサーキュラーコンタクト又はアンギュラコンタクトするローラ３４の外周面の表面性状をバレル加工により、面粗度Ｒｋを０．２０〜０．４５μｍの範囲内に改善することにより、ローラ案内面１４の磨耗を低減する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向に向き合ったローラ案内面を有する３つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３つの脚軸を備えたトリポード部材と、前記脚軸に回転自在に外嵌すると共に前記トラック溝に挿入されたローラを備え、前記ローラが前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能なトリポード型等速自在継手において、前記ローラの表面をバレル加工したことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
【請求項２】
前記ローラの表面の面粗度Ｒｋを０．２０〜０．４５μｍにしたことを特徴とする請求項１のトリポード型等速自在継手。
【請求項３】
前記ローラ案内面に対して前記ローラの外周面がサーキュラコンタクトする請求項１又は２記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項４】
前記ローラ案内面に対して前記ローラの外周面が２点でアンギュラコンタクトする請求項１又は２記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項５】
円周方向に向き合ったローラ案内面を有する３つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３つの脚軸を備えたトリポード部材と、前記脚軸に回転自在に外嵌すると共に前記トラック溝に挿入されたローラを備え、前記ローラが前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能なトリポード型等速自在継手であって、前記ローラが、前記脚軸に外嵌した内側ローラと、前記内側ローラの外周に転動体を介して嵌合すると共に前記トラック溝に挿入された外側ローラを有するダブルローラタイプのローラカセットであり、前記内側ローラの内周面を円弧状凸断面に形成すると共に、前記脚軸の外周面を、縦断面においてはストレート形状とし、かつ、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の内周面と接触するととも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し、前記ローラ案内面に対して前記外側ローラの球状外周面が２点でアンギュラコンタクトするトリポード型等速自在継手において、前記外側ローラ及び内側ローラの表面にバレル加工を施し、且つ、その表面の面粗度Ｒｋを０．２０〜０．４５μｍにしたことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
【請求項６】
円周方向に向き合ったローラ案内面を有する３つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３つの脚軸を備えたトリポード部材と、前記脚軸に回転自在に外嵌すると共に前記トラック溝に挿入されたローラを備え、前記ローラが前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能なトリポード型等速自在継手において、前記ローラの表面を、研削加工後にバレル加工することにより、その面粗度Ｒｋを、０．２０〜０．４５μｍとしたことを特徴とするトリポード型等速自在継手のローラの表面加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は自動車等に使用される等速自在継手に関し、特に摺動式トリポード型等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、等速自在継手は駆動側と従動側の２軸を連結して２軸間に角度があっても等速で回転力を伝達することのできるユニバーサルジョイントの一種であって、摺動式のものは、継手のプランジングによって２軸間の相対的軸方向変位を可能にしたものであり、トリポード型は、半径方向に突出した３本の脚軸を備えたトリポード部材を一方の軸に結合し、軸方向に延びる３つのトラック溝を備えた中空円筒状の外側継手部材を他方の軸に結合し、外側継手部材のトラック溝内にトリポード部材の脚軸を収容してトルクの伝達を行うようにしたものである。
【０００３】
摺動式トリポード型等速自在継手の一例を図１を参照して説明すると、外側継手部材１の内周面の軸方向に３本の円筒形トラック溝２を形成し、外側継手部材１内に挿入したトリポード部材４の半径方向に突設した３本の脚軸５の円筒状の外周面に複数の針状ころ６を介して回転可能に外嵌した円環状のローラ７をトラック溝２に挿入して構成される。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は軸方向に平行な円弧状凹曲面であり、３本の脚軸５の各ローラ７の外周面はローラ案内面３に適合する円弧状凸曲面である。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（サーキュラコンタクト）、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。このような摺動式トリポード型等速自在継手は、トラック溝２の側面とローラ７との係合によって外側継手部材１とトリポード部材４の相互間において回転トルクを伝達する。
【０００４】
ところで、図１（Ｂ）に示すように、継手が作動角θをとった状態で回転力を伝達するとき、ローラ７とローラ案内面３とは図１（Ｃ）に示すように互いに斜交する関係となる。この場合、ローラ７は図１（Ｂ）に矢印ｔで示す方向に転がり移動しようとするのに対して、トラック溝２は外側継手部材の軸線と平行な円筒面の一部であるため、ローラ７はトラック溝２に拘束されながら移動することになる。その結果、ローラ案内面３とローラ７との相互間に滑りが発生してスライド抵抗が発生し、さらに、この滑りが軸方向に誘起スラストを発生させる。このようなスライド抵抗と誘起スラストは、車体の振動や騒音の発生原因となる。
【０００５】
かかるスライド抵抗と誘起スラストの低減を企図した摺動式トリポード型等速自在継手として、たとえば図２に示すダブルローラタイプの等速自在継手が知られている。この等速自在継手は図１の継手のローラ７を内外二重のダブルローラでできたローラカセットとしたもので、ローラカセットが脚軸２２に対して傾動可能なことが特徴である。
詳しくは、この等速自在継手は外側継手部材１０とトリポード部材２０とからなり、外側継手部材１０は内周面に軸方向に延びる３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が形成されている。トリポード部材２０は半径方向に突設した３本の脚軸２２を有し、各脚軸２２には外側ローラ３４が取り付けてあり、この外側ローラ３４が外側継手部材１０のトラック溝１２内に収容される。
【０００６】
外側ローラ３４の外周面は脚軸２２の軸線から半径方向に離れた位置に曲率中心を有する円弧を母線とする円弧状凸断面である。これに対してローラ案内面１４の断面形状はゴシックアーチ形状である。これにより、外側ローラ３４の外周面とローラ案内面１４とが２点でアンギュラコンタクトをなす（図４（Ａ）参照）。図１（Ａ）に、２つの当たり位置の作用線を一点鎖線で示してある。球面状のローラ外周面に対してローラ案内面１４の断面形状をテーパ形状としても両者のアンギュラコンタクトが実現する。このように外側ローラ３４とローラ案内面１４とがアンギュラコンタクトをなす構成を採用することによって、ローラが振れにくくなるため姿勢が安定する。なお、アンギュラコンタクトはサーキュラコンタクトに比べて潤滑介入性が良好であり、かつ、一点当りのサーキュラコンタクト（図４（Ｂ）参照）に比べて２点当りとなるため面圧上有利である。
【０００７】
アンギュラコンタクトを採用せず、たとえば、ローラ案内面１４を軸線が外側継手部材１０の軸線と平行な円筒面の一部で構成し、その断面形状を外側ローラ３４の外周面の母線に対応する円弧としたタイプもある（ダブルローラかつサーキュラコンタクト）。
【０００８】
脚軸２２の外周面には内側ローラ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を構成している。図１（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ている。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。
【０００９】
脚軸２２の外周面は、縦断面（図２（Ａ））で見ると脚軸２２の軸線と平行なストレート形状であり、横断面（図２（Ｂ））で見ると、長軸が継手の軸線に直交する楕円形状である。脚軸の断面形状は、トリポード部材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。言い換えれば、脚軸の断面形状は、トリポード部材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。
【００１０】
内側ローラ３２の内周面は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（図２（Ｃ））。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ある。また、上述のとおり内側ローラ３２とローラ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およびローラ３４の軸線が傾くことをいう。
【００１１】
図２のダブルローラタイプの等速自在継手では、脚軸２２の横断面が略楕円状で、内側ローラ３２の内周面の横断面が円筒形であることから、図１（Ｃ）に破線で示すように、両者の接触楕円は点に近いものとなり、同時に面積も小さくなる。したがって、ローラカセットを傾かせようとする力が従来のものに比べると非常に低減し、外側ローラ３４の姿勢の安定性が一層向上する。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。
【特許文献１】特開２０００−３２０５６３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図１（Ｂ）に示すように、等速自在継手が作動角θをとった状態で回転力を伝達するとき、ローラ７とローラ案内面３とは図１（Ｃ）に示すように、互いに斜交する関係となる。トラック溝２は外側継手部材の軸線と平行な円筒面の一部であるため、ローラ７はトラック溝２に拘束されながら移動することになる。その結果、ローラ案内面３と口ーラ７の相互間に滑りが発生する。その滑りによってローラ案内面３に磨耗が発生し、この磨耗が過大に進行すると車体の振動や騒音の発生原因となる。
【００１３】
一方、図２のダブルローラタイプにおいては、ローラカセットが全体として脚軸２２に対し傾動可能なため図１（Ｂ）の斜交関係は生じず、ローラ案内面３の磨耗は比較的少ない。その代わり、内側ローラ３２の内周面と脚軸２２の継手円周方向外周面との接触部分で滑りが生じてこの接触部分に同様に磨粍が発生する。この磨耗も過大に進行すると車体振動や騒音の要因となる。
【００１４】
本発明の目的は、トリポード型等速自在継手のローラ案内面に対してサーキュラーコンタクト又はアンギュラコンタクトするローラの外周面の表面性状を改善することによりローラ案内面の磨耗を低減することにある。また、本発明はダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手において、内側ローラの内周面の表面性状を改善することにより、内側ローラと脚軸との接触部分の磨耗を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するため、請求項１の発明は、円周方向に向き合ったローラ案内面を有する３つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３つの脚軸を備えたトリポード部材と、前記脚軸に回転自在に外嵌すると共に前記トラック溝に挿入されたローラを備え、前記ローラが前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能な等速自在継手において、前記ローラの表面をバレル加工したことを特徴とする。
【００１６】
摺動式トリポード型等速自在継手に用いられるローラの研削後の外周面に、バレル加工を施すことで、全ての表面粗さパラメーターが低減される。そしてローラ外周面の面性状の改善は、相手部材である外輪トラック部の磨耗を抑える役割を果たす。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ローラの表面の面粗度Ｒｋを０．２０〜０．４５μｍにしたことを特徴とする。ここで、「Ｒｋ」は粗さ曲線のコア部のレベル差であって、粗さ曲線のコア部の上限レベル（Ｒｐｋ：突出山部の平均高さ）と下限レベル（Ｒｖｋ：突出谷部の平均深さ）との差である。この「Ｒｋ」は外側継手部材のローラ案内面の磨耗に影響を及ぼす長期稼動表面である。「Ｒｐｋ」は突出山部高さであって、粗さ曲線のコア部の上にある突出山部の平均高さである。この「Ｒｐｋ」は初期磨耗に影響する。「Ｒｖｋ」は突出谷部深さであって、粗さ曲線のコア部の下にある突出谷部の平均深さである。この「Ｒｖｋ」は油保持能力を左右する。
【００１８】
０．４５μｍ＜Ｒｋでは粗さ曲線の突出山部（Ｒｐｋ）が高いためローラ案内面に対する攻撃作用が残存し、ローラ案内面の磨耗低減が不十分である。Ｒｋ＜０．２０μｍでは粗さ曲線の突出谷部（Ｒｖｋ）が浅いため油溜まりとしての作用すなわち潤滑作用が不十分になり、同様にローラ案内面の磨耗低減が不十分となる。
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記ローラ案内面に対して前記ローラの外周面がサーキュラコンタクトするものである。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１又は２の発明において、前記ローラ案内面に対して前記ローラの外周面が２点でアンギュラコンタクトするものである。
【００２０】
請求項５の発明は、請求項１の等速自在継手であって、前記ローラが、前記脚軸に外嵌した内側ローラと、前記内側ローラの外周に転動体を介して嵌合すると共に前記トラック溝に挿入された外側ローラを有するダブルローラタイプのローラカセットであり、前記内側ローラの内周面を円弧状凸断面に形成すると共に、前記脚軸の外周面を、縦断面においてはストレート形状とし、かつ、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の内周面と接触するととも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し、前記ローラ案内面に対して前記外側ローラの球状外周面が２点でアンギュラコンタクトする等速自在継手において、前記外側ローラ及び内側ローラの表面にバレル加工を施し、且つ、その表面の面粗度Ｒｋを０．２０〜０．４５μｍにしたことを特徴とする。
【００２１】
このように、研削後のローラの外周面にバレル加工を施すことで、ローラ転走面の表面粗さパラメータが改善し、相手部材であるローラ案内面を攻撃するＲｐｋやＲｋが効果的に低減する反面、油溜まりとして作用する谷部Ｒｖｋについては、バレルによって低減する割合が小さいため、潤滑作用を維持確保することができる。
【００２２】
請求項６の発明は、円周方向に向き合ったローラ案内面を有する３つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３つの脚軸を備えたトリポード部材と、前記脚軸に回転自在に外嵌すると共に前記トラック溝に挿入されたローラを備え、前記ローラが前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能な等速自在継手において、前記ローラの表面を、研削加工後にバレル加工することにより、その面粗度Ｒｋを、０．２０〜０．４５μｍとしたことを特徴とする。
【００２３】
このように、研削加工後にバレル加工を施すことにより、研削加工によりローラ表面に形成された微細な溝状の凹部を高分布密度で確実に残すことができ、その結果、微細溝状の凹部が油溜まりとして効果的に機能して潤滑作用を安定的に維持確保することが可能になる。
【発明の効果】
【００２４】
摺動式トリポード型等速自在継手に用いられるローラの表面にバレル加工を施すことでローラの粗さパラメータが改善され、相手部品である外側継手部材のローラ案内面の磨耗低減を図ることができ、自動車のドライブシャフトやプロペラシャフトに適用することにより磨耗増大を要因とする車体振動や騒音といった現象を抑制することができる。また、バレル加工によりローラ表面の面粗度Ｒｋを０．２０〜０．４５μｍとすることにより、相手部品である外側継手部材のローラ案内面の磨耗低減を図ることができる。
【００２５】
ローラと、相手部品である外側継手部材のローラ案内面との接触状態は、アンギュラコンタクトとサーキュラコンタクトに大別されるが、本発明は潤滑条件がより厳しいサーキュラコンタクトタイプで比較的大きな効果が得られる。
【００２６】
しかし、アンギュラコンタクトタイプにおいても、軽量コンパクト化を進める上で接触面圧の増大は避けられないから、潤滑条件が厳しくなることは同様である。従って、アンギュラコンタクトタイプでも本発明によって外側継手部材のローラ案内面の磨耗を効果的に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施形態を図面に従って説明する。本発明の等速自在継手は、ローラの表面性状改善以外は、図１及び図２に例示する従来の等速自在継手と同じである。従って、等速自在継手の構造については図１及び図２の説明をそのまま援用する。
【００２８】
本発明は、ローラの表面をバレル加工する。バレル加工は、回転バレル加工、振動バレル加工、遠心バレル加工、ジャイロ加工（スピンドル加工）など複数の種類がある。本発明では回転バレル加工を採用するが、他の種類のバレル加工を採用することも可能である。
【００２９】
ローラの表面の面粗度（Ｒｋ）は、０．２０〜０．４５μｍの範囲にするのが望ましい。０．４５μｍ＜Ｒｋでは粗さ曲線の突出山部（Ｒｐｋ）が高いためローラ案内面に対する攻撃作用が残存し、ローラ案内面の磨耗低減が不十分である。Ｒｋ＜０．２０μｍでは粗さ曲線の突出谷部（Ｒｖｋ）が浅いため油溜まりとしての作用すなわち潤滑作用が不十分になり、同様にローラ案内面の磨耗低減が不十分となる。
【００３０】
ここで、面粗度について図３を参照して説明する。図３で左側は対象面の特殊粗さ曲線、右側は負荷長さ率（Ｍｒ％）を示す。本発明のにおいて、ＤＩＮ４７７６の特殊負荷曲線パラメータは、図３に示す負荷曲線を初期磨耗部分と実質接触部と油溜り部分に分けて潤滑性を評価するものであって、負荷長さ率１（初期磨耗負荷率）をＭｒ１、負荷長さ率２（油溜り負荷率）をＭｒ２、初期磨耗高さをＲｐｋ、油溜り深さをＲｖｋ、有効負荷粗さをＲｋと称し、それぞれ以下のように定義される。
【００３１】
Ｍｒ１：負荷長さ率１（初期磨耗負荷率）
図３に示すように、負荷曲線上でｔｐ値（負荷長さ率）の方向に４０％の幅をとり、この両端の高さの差が最小となる位置を探し、その２点を通る直線（最小傾斜線又は等価直線）とｔｐ＝０％の限界線との交点ａを求め、この交点ａからの水平線と負荷曲線との交点をｃとし、この交点ｃのｔｐ値をＭｒ１（％）とする。これは初期磨耗後の負荷長さ率を表している。
【００３２】
Ｍｒ２：負荷長さ率２（油溜り負荷率）
Ｍｒ１と同様に、負荷曲線上でｔｐ値の方向に４０％の幅をとり、この両端の高さの差が最小となる位置を探し、その２点を通る直線（最小傾斜線）とｔｐ＝１００％の限界線との交点ｂを求め、この交点ｂからの水平線と負荷曲線との交点をｄとし、この交点ｄのｔｐ値をＭｒ２（％）とする。これは長期磨耗後の負荷長さ率を表している。
【００３３】
Ｒｐｋ：初期磨耗高さ
辺ａｃを一方の辺とし、この一方の辺と垂直をなす他の一辺をｔｐ＝０％の限界線上に有する直角三角形の面積が、０％限界線と辺ａｃと負荷曲線によって囲まれる部分の面積に等しくなるような０％限界線上の高さをＲｐｋ（μｍ）とする。これは初期磨耗高さを表している。
【００３４】
Ｒｖｋ：油溜り深さ
辺ｂｄを一方の辺とし、この一方の辺と垂直をなす他の一辺をｔｐ＝１００％の限界線上に有する直角三角形の面積が、１００％限界線と辺ｂｄと負荷曲線によって囲まれる部分の面積に等しくなるような１００％限界線上の高さをＲｖｋ（μｍ）とする。これは油溜りの谷の深さを表している。
【００３５】
Ｒｋ：有効負荷粗さ
上記で求めた交点ｃ，ｄ間の高低差をＲｋ（μｍ）とする。これは面が長期間の磨耗で使用できなくなるまでに磨耗する高さを表している。
【００３６】
図５と図６に、本発明に係る等速自在継手の台上耐久試験における外側継手部材のローラ案内面の磨耗量に関する試験データを示す。このデータは、いわゆる台上耐久試験によるもので、バレル加工を施したローラは、ＲｐｋとＲｋがともに低くなり、バレル加工がローラ案内面の磨耗低減に効果があることが判る。
【００３７】
図７（Ａ）（Ｂ）はバレル加工の有無によるローラの表面性状の違いを倍率１０００倍で三次元的に示す。図７（Ａ）はローラの表面の面粗度Ｒｋを０．３０μｍとしたものである。バレル加工無しの図７（Ｂ）（面粗度Ｒｋ：０．６５μｍ）と比べ、バレル加工有りの図７（Ａ）は、表面筋状の研削加工の凹凸の凸部分が効果的に除去されるから視覚的にも滑らかな表面となり、表面性状が改善されることが分かる。また、研削加工による凹部分の深さレベルはバレル加工では影響を受けにくく、油溜まりとしての機能を果たす凹部分がしっかりと残存していることも分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】シングルローラタイプの摺動式トリポード型等速自在継手を示すもので、（Ａ）は継手の横断面図、（Ｂ）は作動角を成した状態の継手縦断面図、（Ｃ）は作動角を成した状態のローラの斜視図である。
【図２】ダブルローラタイプの摺動式トリポード型等速自在継手を示すもので、（Ａ）は継手の横断面図、（Ｂ）は脚軸の横断面図、（Ｃ）は内側ローラの縦断面図である。
【図３】ＤＩＮ４７７６に記載された特殊負荷曲線パラメータにおける油溜り深さＲｖｋや有効負荷粗さＲｋなどの定義を示す説明図である。
【図４】ローラ案内面に対するローラの当接状態を示す断面図であって、（Ａ）はアンギュラコンタクトの断面図、（Ｂ）はサーキュラコンタクトの断面図である。
【図５】ローラ外周面の面粗度（Ｒｐｋ）と、外側継手部材のローラ案内面の磨耗深さとの関係を示すグラフ図である。
【図６】ローラ外周面の面粗度（Ｒｋ）と、外側継手部材のローラ案内面の磨耗深さとの関係を示すグラフ図である。
【図７】ローラ外周面の表面性状を示す三次元状態図であって、（Ａ）は研削加工後にバレル加工した三次元状態図、（Ｂ）は研削加工だけをした三次元状態図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      外側継手部材
２      トラック溝
３      ローラ案内面
４      トリポード部材
５      脚軸
６      針状ころ
７      口ーラ
１０    外側継手部材
１２    トラック溝
１４    ローラ案内面
２０    トリポード部材
２２    脚軸
３２    内側ローラ
３３，３５      ワッシャ
３４    外側ローラ
３６    針状ころ
θ      作動角
【図１】
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【図２】
2006275099.tif 000004
【図３】
2006275099.tif 000005
【図４】
2006275099.tif 000006
【図５】
2006275099.tif 000007
【図６】
2006275099.tif 000008
【図７】
2006275099.tif 000009