(57)【要約】【課題】トリポード型等速自在継手のローラが接触する部分での磨耗を低減すること。【解決手段】トリポード型等速自在継手において、トリポード部材の脚軸に回転自在に支持されたローラの表面に、微小凹形状のくぼみをランダムに無数に設け、前記くぼみを設けた面の面粗さパラメータＲｙniを０．４μｍ≦Ｒｙni≦１．０μｍの範囲内とし、かつ、Ｓｋ値を−１．６以下とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向に向き合う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、前記トリポード部材の脚軸に回転自在に支持され前記トラック溝に挿入されたローラとを備え、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、前記ローラの表面に、微小凹形状のくぼみをランダムに無数に設け、前記くぼみを設けた面の面粗さパラメータＲｙniを０．４μｍ≦Ｒｙni≦１．０μｍの範囲内とし、かつ、Ｓｋ値を−１．６以下と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】
前記ローラが、外側ローラ、内側ローラおよび前記両ローラ間に介設された転動体を有するダブルローラタイプであって、前記外側ローラ及び／又は内側ローラの表面に、微小凹形状のくぼみをランダムに無数に設け、前記くぼみを設けた面の面粗さパラメータＲｙniを０．４μｍ≦Ｒｙni≦１．０μｍの範囲内とし、かつ、Ｓｋ値を−１．６以下と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】
前記くぼみを設けた面の面粗さパラメータＲｙｍａｘが０．４〜１．０の範囲内であることを特徴とする請求項１又は２のトリポード型等速自在継手。
【請求項４】
前記くぼみを設けた面の面粗さをパラメータＲｑniで表示したとき、軸方向面粗さＲｑni（Ｌ）と円周方向面粗さＲｑni（Ｃ）との比の値Ｒｑni（Ｌ）／Ｒｑni（Ｃ）を１．０以下としたことを特徴とする請求項１又は２のトリポード型等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、摺動式トリポード型等速自在継手に関する。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。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達するために摺動式トリポード型等速自在継手を使用することが知られている（例えば特許文献１の図１０参照）。この摺動式トリポード型等速自在継手の一例を本発明の図１を援用して説明すると、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。
【０００３】
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り、自動車のＮＶＨ性能に影響を与え、車両の足回りの設計自由度を低くするため、できるだけ低減させることが望まれる。
【０００４】
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、たとえばダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手が知られている（例えば特許文献１の図１１参照）。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、トリポード部材の脚軸に回転自在に嵌合したローラをローラカセットで構成したものである。ローラカセットは内側ローラと外側ローラを有し、両ローラ間に針状ころを介設したもので、脚軸に対して内側ローラが首振り揺動自在に嵌合され、外側ローラが外側継手部材１のトラック溝内に収容され、トラック溝のローラ案内面上を転動しながら外側継手部材１の軸方向に移動する。
【０００５】
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、ローラカセットが首振り揺動自在であるため、外側継手部材とトリポード部材が作動角をとった状態で回転力伝達を行うとき、外側ローラは外側継手部材の軸線と平行な姿勢を保つように外側継手部材のローラ案内面によって案内され、そのままの姿勢でローラ案内面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。
【特許文献１】特開２０００−３２０５６３（図１０、図１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１（Ｂ）のように、継手が作動角θをとった状態で回転力を伝達するとき、ローラとローラ案内面とは互いに斜交する関係となって、ローラ案内面とローラの相互間に滑りが発生する。その滑りによって、外側継手部材の案内面に磨耗が発生し、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。また、ダブルローラタイプの継手においても、内側ローラと脚軸間に滑りが生じるため、特に脚軸の接触部分に磨耗が発生する。この磨耗が過大に進行すると同様に車体の振動や騒音の発生原因となる。
【０００７】
本発明の目的は、トリポード型等速自在継手のローラが接触する部分で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】
【０００８】
請求項１の発明は、円周方向に向き合う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、前記トリポード部材の脚軸に回転自在に支持され前記トラック溝に挿入されたローラとを備え、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、前記ローラの表面に、微小凹形状のくぼみをランダムに無数に設け、前記くぼみを設けた面の面粗さパラメータＲｙniを０．４μｍ≦Ｒｙni≦１．０μｍの範囲内とし、かつ、Ｓｋ値を−１．６以下としたことを特徴とする。
【０００９】
ここに、パラメータＲｙniは基準長毎最大高さの平均値すなわち、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の山頂線と谷底線との間隔を粗さ曲線の縦倍率の方向に測定した値である（ISO 4287:1997）。ローラの表面に、微小凹形状のくぼみをランダムに無数に設けることによって、油膜形成能力が向上し、長寿命となる。特に、前記くぼみを設けた面の面粗さパラメータＲｙniを０．４μｍ≦Ｒｙni≦１．０μｍの範囲内に設定することにより油膜切れを防ぐことが可能で、従来品に比べ長寿命を得ることができる。なお、面粗さパラメータＲｙniが０．４μｍ以下または１．０μｍ以上、あるいはＳｋ値が−１．６より大きくなると、寿命増大効果は殆ど得られなかった。
【００１０】
パラメータＳｋは粗さ曲線の歪み度（スキューネス）を指し（ISO 4287:1997）、凹凸分布の非対称性を知る目安の統計量であり、ガウス分布のような対称な分布ではＳｋ値は０に近くなり、凹凸の凸部を削除した場合は負、逆の場合は正の値をとることになる。Ｓｋ値のコントロールは、バレル研摩機の回転速度、加工時間、ワーク投入量、チップの種類と大きさ等を選ぶことにより行える。Ｓｋ値を幅方向、円周方向とも−１．６以下とすることにより、微小凹形状のくぼみが油溜りとなり、圧縮されても滑り方向、直角方向への油のリークは少なく、油膜形成に優れ、油膜形成状況は良好で、表面損傷を極力抑える効果がある。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ローラが、外側ローラ、内側ローラおよび前記両ローラ間に介設された転動体を有するダブルローラタイプであって、前記外側ローラ及び／又は内側ローラの表面に、微小凹形状のくぼみをランダムに無数に設け、前記くぼみを設けた面の面粗さパラメータＲｙniを０．４μｍ≦Ｒｙni≦１．０μｍの範囲内とし、かつ、Ｓｋ値を−１．６以下としたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記くぼみを設けた面の面粗さパラメータＲｙｍａｘが０．４〜１．０の範囲内であることを特徴とする。
【００１３】
パラメータＲｙmaxは基準長毎最大高さの最大値である（ISO 4287:1997）。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１又は２の発明において、前記くぼみを設けた面の面粗さをパラメータＲｑniで表示したとき、軸方向面粗さＲｑni（Ｌ）と円周方向面粗さＲｑni（Ｃ）との比の値Ｒｑni（Ｌ）／Ｒｑni（Ｃ）を１．０以下としたことを特徴とする。
【００１５】
パラメータＲｑniとは、粗さ中心線から粗さ曲線までの高さの偏差の自乗を測定長さの区間で積分し、その区間で平均した値の平方根であり、別名自乗平均平方根粗さともいう。Ｒｑniは拡大記録した断面曲線、粗さ曲線から数値計算で求められ、粗さ計の触針を幅方向および円周方向に移動させて測定する。
【発明の効果】
【００１６】
トリポード型等速自在継手のローラの表面に、微小凹形状のくぼみをランダムに無数に設けることにより、ローラと各接触面間の油分がくぼみ内に安定的に保持され、油膜切れを防ぐことができる。これにより、ローラの各接触面での磨耗低減効果が得られ、磨耗増大が要因となる車体振動や騒音といった現象を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明に係るトリポード型等速自在継手の第１実施形態を図１（Ａ）〜（Ｃ）に基づき説明する。図１（Ａ）〜（Ｃ）のトリポード型等速自在継手は、構造的には従来のものと同様である。すなわち、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が形成される。この外側継手部材１内にトリポード部材４が挿入される。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、円環状のローラ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。
【００１８】
本発明に係るトリポード型等速自在継手が従来と異なる点は、ローラ７の表面、少なくともローラ７の外周面に、微小凹形状のくぼみ８をランダムに無数に設けたことである。このくぼみ８を設けた面の面粗さパラメータＲｙniは、０．４μｍ≦Ｒｙni≦１．０μｍの範囲内とするのがよい。また、Ｓｋ値は−１．６以下、好ましくは−４．９〜−１．６の範囲とするのがよい。
【００１９】
くぼみ８を設けた面の面粗さパラメータＲｙｍａｘは、０．４〜１．０の範囲内が望ましい。
また、くぼみ８を設けた面の面粗さをパラメータＲｑniで表示したとき、軸方向面粗さＲｑni（Ｌ）と円周方向面粗さＲｑni（Ｃ）との比の値Ｒｑni（Ｌ）／Ｒｑni（Ｃ）を１．０以下とするのが望ましい。
【００２０】
このような微小粗面を得るための表面加工処理としては、特殊なバレル研摩によって、所望の仕上げ面を得ることができるが、ショット等を用いてもよい。
【００２１】
パラメータＲｙni、Ｒｙmax、Ｓｋ、Ｒｑniの測定方法、条件を例示するならば次のとおりである。なお、これらのパラメータで表される表面性状を、トリポード型等速自在継手のローラについて測定する場合、一ヶ所の測定値でも代表値として信頼できるが、たとえばローラの直径方向に対向する二ヶ所を測定するとよい。
【００２２】
パラメータ算出規格：JIS B 0601:1994（サーフコム  JIS 1994）
カットオフ種別：ガウシアン
測定長さ：５λ
カットオフ波長：０．２５ｍｍ
測定倍率：×１００００
測定速度：０．３０ｍｍ／ｓ
測定箇所：ローラ中央部
測定数：２
測定装置：面粗さ測定器サーフコム１４００Ａ（東京精密株式会社）
【００２３】
図１型式のトリポード型等速自在継手について、ローラ７の外周面を滑らかな面に仕上げた継手Ａ，Ｂ（比較例）と、ローラ７の外周面に微小凹形状のくぼみをランダムに無数に形成した継手Ｃ〜Ｅ（比較例）ならびにＦ，Ｇ（実施例）について行った寿命試験について説明する（表１参照）。使用した継手Ａ〜Ｇはいずれも、ローラ７の外径が３５ｍｍである。なお、比較例の継手Ａ，Ｂにおけるローラ７の外周面は、研削後にスーパーフィニッシュ（超仕上げ）を施して加工され、くぼみ加工を施してない。比較例の継手Ｃ〜Ｅならびに実施例の継手Ｆ，Ｇのローラ７の外周面は、バレル研磨特殊加工によって微小凹形状のくぼみがランダムに無数に形成してある。なお、Ｒｑni（Ｌ／Ｃ）については、継手Ｃ〜Ｇは１．０以下であり、継手Ａ，Ｂは１．０前後である。
【００２４】
寿命試験は、回転トルク：８３４［Nm］、作動角θ：６°、回転数：２３０［rpm ］の条件で行い、表１より、実施例の継手Ｆ、Ｇが、比較例の継手Ａ〜Ｅに比べ、磨耗量が低減していることが確認された。
【表１】
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【００２５】
［寿命判定基準］
○；異常無し、△；磨耗小（継続運転可）、×；磨耗大
［試験条件］
Ｔ＝８３４Ｎｍ、θ＝６°、回転数Ｎ＝２３０ｒｐｍ
【００２６】
次に、本発明に係るトリポード型等速自在継手の第２実施形態を図２に基づき説明する。この実施形態は、ダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手に関するものであって、図２（Ａ）は継手の横断面を示し、図２（Ｂ）は作動角θをとった状態の継手の縦断面を示し、図２（Ｃ）は脚軸に垂直な断面を示し、図２（Ｄ）は内側ローラの断面を示す。なお、図２（Ｂ）で符号ｅは偏心量を表す。
【００２７】
図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、トリポード部材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で構成される。
【００２８】
詳しくは、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、外側継手部材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。
【００２９】
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凸曲面であり、ローラ案内面１４の断面形状はゴシックアーチ形状であって、これにより、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。図２（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。球面状の外側ローラ３４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、外側ローラ３４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を採用しない場合には、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することもできる。
【００３０】
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２（Ｃ）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するようになっている。
【００３１】
脚軸２２の外周面は、縦断面（図２（Ａ）または図２（Ｂ））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（Ｃ））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２２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２２の断面形状は、トリポード部材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。
【００３２】
内側ローラ３２の内周面は、図２（Ｄ）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ある。また、上述のとおり内側ローラ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（図２（Ｂ）参照）。
【００３３】
この図２の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も、少なくとも内側ローラ３２の内周面に前述した第１実施形態と同じように、微小凹形状のくぼみ３７をバレル研摩ないしショット等によってランダムに無数に設ける。これにより、内側ローラ３２と脚軸２２間の潤滑性が向上し、内側ローラ３２接触部分での磨耗を低減してトリポード型等速自在継手の寿命を向上させることができる。なお、内側ローラ３２の内周面以外の表面または外側ローラ３４の表面に、潤滑性向上と磨耗低減のために前述した第１実施形態と同じような微小凹形状のくぼみをランダムに無数に設けてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想に基づき種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態の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（Ａ）の継手の作動角をとった状態の縦断面図、（Ｃ）は（Ｂ）におけるローラとローラ案内面とローラとの相互関係を示す模式的斜視図である。
【図２】本発明の第２実施形態の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（Ａ）の継手の作動角をとった状態の縦断面図、（Ｃ）はローラカセットの脚軸に垂直な断面図、（Ｄ）は内側ローラの断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
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      ローラ
８      微小凹形状のくぼみ
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
３７    微小凹形状のくぼみ
Ｃ      ローラカセット
【図１】
2006275238.tif 000004
【図２】
2006275238.tif 000005