(57)【要約】【課題】トリポード部材に形成すべき硬化層の厚みを部位ごとに最適化し、トリポード型等速自在継手の長寿命化を図る。【解決手段】トリポード型等速自在継手は、内周面の円周方向三等分位置に軸線方向に延在するトラック溝２を有し、各トラック溝２に円周方向で対向する一対のローラ案内面３，３が形成された外側継手部材１と、半径方向に突設された三本のジャーナル部５を有するトリポード部材４と、各ジャーナル部５に回転自在に装着されたローラ機構６とを備える。トリポード部材４のうち、少なくともジャーナル部５およびその基端部１５の表層部には、高周波誘導加熱により硬化層５ａ，１５ａが形成され、かつジャーナル部５の表層部に形成した硬化層５ａの厚みＡ１は、基端部１５の表層部に形成した硬化層１５ａの厚みＢ１よりも大きく設定されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面の円周方向三等分位置に軸線方向に延在するトラック溝を有し、前記各トラック溝に円周方向で対向する一対のローラ案内面が形成された外側継手部材と、半径方向に突設された三本のジャーナル部を有するトリポード部材と、前記各ジャーナル部に回転自在に装着されて前記ローラ案内面にガイドされるローラとを備えたトリポード型等速自在継手において、
少なくとも前記ジャーナル部およびその基端部の表層部に硬化層が高周波誘導加熱により形成され、かつ、前記ジャーナル部の表層部に形成した硬化層の厚みが、前記基端部の表層部に形成した硬化層の厚みよりも大きく設定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。
【請求項２】
前記基端部の非硬化層の厚みが、前記基端部の肉厚の１／３以上に設定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。
【請求項３】
前記ローラが、前記ジャーナル部に対して首振り揺動自在に装着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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トリポード型等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
等速自在継手は、例えば自動車や各種産業機械の動力伝達機構に組み込んで用いられるもので、互いの交差角度が変化可能に設けられた駆動側および従動側の二軸を備え、一方の軸からの回転トルクを他方の軸へ等速で伝達できるように連結するものである。この等速自在継手は、角度変位のみを許容する固定式等速自在継手と、角度変位に加えて軸方向変位も許容する摺動式等速自在継手とに大別される。
【０００３】
例えば、自動車には、エンジンから車輪に回転力を等速で伝達するために、摺動式等速自在継手の一種であるトリポード型等速自在継手が組み込まれる場合がある。トリポード型等速自在継手は、内周面の円周方向三等分位置に軸線方向に延在するトラック溝を有し、各トラック溝に円周方向で対向する一対のローラ案内面が形成された外側継手部材と、半径方向に三本のジャーナル部（「脚軸」ともいう）が突設されたトリポード部材と、トリポード部材の各ジャーナル部に回転自在に装着されてローラ案内面にガイドされるローラ（ローラ機構）とを主要な構成部材として備える（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
ところで、近年、環境に対する配慮等から高燃費の自動車が好まれる傾向にあり、自動車の構成部品の一つである等速自在継手に対する軽量化（コンパクト化）の要請が厳しさを増している。一方、この種のトリポード型等速自在継手では、ローラ機構の転動によって二軸間で回転トルクが伝達されるため、安定した継手の動作性能を長期に亘って確保するには、継手の各構成部材の転動疲労等に対する耐久性を高めることが必要になる。そこで、例えばトリポード部材に浸炭処理を施すことにより、その表層部に硬化層を形成する場合がある。かかる構成とすれば、トリポード部材を厚肉化（重量化）することなく転動疲労等に対する耐久性を高めることができ、上記二つの要請を同時に満足することが可能となる（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開２０００−３２０５６３号公報
【特許文献２】特開２００１−２０８０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
トリポード部材のうち、ローラ機構が装着され、垂直荷重と共に転動や滑りの影響を受けるジャーナル部は過酷な条件下ではピーリング等の不具合が発生し易い部位であることから、その表層部には想定される応力以上の値に耐え得る厚みの硬化層を形成する必要がある。その一方で自動車用途のトリポード型等速自在継手には、突発的に過大な衝撃荷重が負荷される場合があり、かかる衝撃荷重に起因した亀裂や破断等の発生を防止するため、特にトリポード部材を構成するジャーナル部の基端部には靭性も要求される。
【０００６】
しかしながら、特許文献２に開示された浸炭処理では硬化層の厚みを部分的にコントロールすることが困難であるため、浸炭処理を施した場合には、例えば図３に示すように、トリポード部材１００の表層部全体に略均一厚みの硬化層１１０が形成されてしまう。同図からも明らかなように、一般に、ジャーナル部１０１はその基端部（付け根部）１０２よりも厚肉に形成されるため、浸炭処理でジャーナル部１０１に要求される厚みの硬化層１１０を形成した場合には、基端部１０２の肉厚に占める硬化層１１０の厚み比率が必然的に大きくなり、要求される靭性を満足することができない。これとは逆に、浸炭処理で基端部１０２に要求される厚みの硬化層１１０を形成した場合には、ジャーナル部１０１に求められる硬化層厚みを確保することができず、ピーリング等の不具合が発生し易くなる。
【０００７】
本発明の課題は、トリポード部材に形成すべき硬化層の厚みを部位ごとに最適化し、これによりトリポード型等速自在継手の長寿命化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明では、内周面の円周方向三等分位置に軸線方向に延在するトラック溝を有し、各トラック溝に円周方向で対向する一対のローラ案内面が形成された外側継手部材と、半径方向に突設された三本のジャーナル部を有するトリポード部材と、各ジャーナル部に回転自在に装着されたローラとを備えるトリポード型等速自在継手において、少なくともジャーナル部およびその基端部の表層部に硬化層が高周波誘導加熱により形成され、かつジャーナル部の表層部に形成した硬化層の厚みが、基端部の表層部に形成した硬化層の厚みよりも大きく設定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を提供する。
【０００９】
硬化層を高周波誘導加熱により形成すれば、コイル形状やその設置態様、ワークとコイルの離間距離、および付与すべき周波数等を調整することにより、トリポード部材に形成すべき硬化層の厚みを部位ごとに任意にコントロールすることができる。そのため、ジャーナル部およびその基端部の表層部に形成すべき硬化層の厚みを任意にコントロールすることができ、ジャーナル部の表層部に形成すべき硬化層の厚みを基端部の表層部に形成すべき硬化層の厚みよりも大きく設定することが、すなわちトリポード部材に形成すべき硬化層の厚みを最適化することが簡易にかつ精度良く行い得る。これにより、トリポード部材のジャーナル部およびその基端部に対する要求特性を同時に満足することができ、トリポード部材、ひいてはトリポード型等速自在継手の長寿命化を図ることができる。
【００１０】
上記構成において、基端部に占める非硬化層の厚みは、基端部の肉厚の１／３以上に設定するのが望ましいことが本願発明者らの鋭意研究によって見出された。
【００１１】
この種のトリポード型等速自在継手では、外型継手部材とトリポード部材とが作動角をとりつつ回転トルクを伝達する場合があり、このとき、外側継手部材のローラ案内面とトリポード部材に装着されたローラ機構とが斜交する関係になる場合がある。かかる構成では、ローラ案内面とローラ機構との間に滑りが生じ、その際の摺動抵抗によってローラ機構の円滑な転動が妨げられ、誘起スラストが大きくなるという問題がある。また、ローラ案内面とローラ機構との間の摺動抵抗によって、外側継手部材とトリポード部材とが軸方向に相対変位する際のスライド抵抗が大きくなるという問題がある。これら誘起スラストやスライド抵抗の低減を図るべく、ローラ機構を、トリポード部材の各ジャーナル部に対して首振り揺動自在に装着した構成が種々提案されており、本発明は、かかる構成を有するトリポード型等速自在継手に適用可能である。なお、このようなトリポード型等速自在継手は、例えば、ローラ機構を、ローラ案内面に案内される外側ローラと、ジャーナル部の外周に回転自在に支持される内側ローラとを備えるものとすることで実現可能である。ここで、「首振り」とは、ジャーナル部の軸線を含む平面内で、ジャーナル部の軸線に対してローラ機構の軸線が傾くことをいう。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、トリポード部材に形成すべき硬化層の厚みを最適化することができ、ジャーナル基端部の靭性を高めることと、ジャーナル部の耐久性を高めることが同時処理で実現可能となる。これによりトリポード型等速自在継手の長寿命化を図ることができる他、継手のコンパクト化等を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係るトリポード型等速自在継手を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係るトリポード型等速自在継手の一実施形態を示すものである。なお、図１（Ａ）は継手の横断面、図１（Ｂ）は作動角θをとった場合の継手の縦断面、図１（Ｃ）はジャーナル部に垂直な断面、図１（Ｄ）は内側ローラの断面をそれぞれ示すものである。本実施形態に係るトリポード型等速自在継手は、一般に「ダブルローラタイプ」と称されるものであり、外側継手部材１と、外側継手部材１に対して相対的に角度変位および軸方向変位可能に設けられた継手内部部材としてのトリポード部材４とを主要な構成部材として備える。図示は省略しているが、連結すべき二軸のうち、何れか一方が外側継手部材１に連結され、他方がトリポード部材４に連結される。
【００１５】
外側継手部材１の内周面の円周方向三等分位置には、軸線方向に延在するトラック溝２が形成されている。各トラック溝２には、凹曲面状をなし、円周方向で対向する一対のローラ案内面３，３が形成されている。なお、本実施形態では、外側継手部材１の外周面を真円形状とした場合を例示しているが、外側継手部材１の外周面形状は、隣接するトラック溝２間の厚肉部分を周方向の所定領域で切り欠いた非真円形状（花型形状）ともされる。
【００１６】
トリポード部材４は半径方向に突設された三本のジャーナル部５を有し、各ジャーナル部５には、ローラ機構としてのローラカセット６が回転自在に装着されている。ローラカセット６は、内側ローラ（「リング」ともいう）７、外側ローラ（ローラ）９、および両ローラ間に複数配設された針状ころ８からなるアセンブリ体で構成される。本実施形態において、外側ローラ９の外周面は、ジャーナル部５の軸線上に曲率中心を有する部分球面に形成されている。
【００１７】
図１（Ｃ）に示すように、針状ころ８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。外側ローラ９の内周面には環状溝が形成され、該環状溝には、針状ころ８の脱落防止のための一対のワッシャ１０，１０が装着されている。ワッシャ１０は、例えば円周方向の一箇所に切れ目を有するものであり、弾性的に縮径させた状態で外側ローラ９の内周面の環状溝に装着される。
【００１８】
トリポード部材４のジャーナル部５の外周面は、縦断面（図１（Ａ）あるいは図１（Ｂ））においてはジャーナル部５の軸線と平行なストレート形状に形成され、横断面（図１（Ｃ））においては継手の軸線に直交する方向に長軸を有する略楕円形状に形成されている。
【００１９】
図１（Ｄ）に示すように、内側ローラ７の内周面は、その母線が半径ｒの凸円弧状を呈する円弧状凸断面に形成されている。このことと、ジャーナル部５の横断面形状が上記態様に形成されていることとで、ジャーナル部５の外周面と内側ローラ７の内周面とは、継手の軸線と直交する方向で接触し、継手の軸線方向で非接触とされる。これにより、内側ローラ７は軸方向での移動が可能であるばかりでなく、ジャーナル部５に対して首振り揺動自在とされる。また、内側ローラ７と外側ローラ９とは針状ころ８を介して相対回転自在にユニット化されているため、外側ローラ９は、ジャーナル部５に対して首振り揺動自在とされる。従って、ローラ機構としてのローラカセット６は、トリポード部材４のジャーナル部５に対して首振り揺動自在である。ここで、「首振り」とは、図１（Ｂ）に示すように、ジャーナル部５の軸線を含む平面内で、ジャーナル部５の軸線に対して内側ローラ７および外側ローラ９（ローラカセット６）の軸線が傾くことをいう。
【００２０】
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６が首振り揺動自在（ローラカセット６がジャーナル部５に対して傾動および軸方向変位自在）であるため、外側継手部材１とトリポード部材４とが作動角θをとった状態で回転力伝達を行うとき、外側ローラ９とローラ案内面３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９は、外側継手部材１の軸線と平行な姿勢を保つようにしてローラ案内面３によって案内され、そのままの姿勢でローラ案内面３上を正しく転動する。従って、作動角運転時における滑り抵抗が低減し、スライド抵抗および誘起スラストの発生が効果的に抑制される。
【００２１】
また、ジャーナル部５の横断面形状を上記のように略楕円形状に形成していることから、継手が作動角をとったとき、ローラカセット６の姿勢を変えることなく、ジャーナル部５が外側継手部材１に対して傾くことができる。しかも、ジャーナル部５の外周面と内側ローラ７との接触楕円が横長から点に近づくため、ローラカセット６を傾けようとする摩擦モーメントが低減する。従って、ローラカセット６の姿勢が常に安定し、外側ローラ９がローラ案内面３と平行に保持されるため、円滑に転動することができる。
【００２２】
上記構成のトリポード型等速自在継手において、トリポード部材４は、例えば炭素含有量０．１５〜０．６０％の鋼材料から、主に、鍛造加工工程→機械加工工程→高周波誘導加熱工程→ジャーナル部５の外周面の研削加工（仕上げ加工）工程を経て製作される。
【００２３】
上記の高周波誘導加熱工程を経ると、トリポード部材４のうち、ジャーナル部５およびその基端部１５の表層部には、図２に示すように、硬化層５ａ，１５ａ（図中散点ハッチングで示す）が形成される。ジャーナル部５の表層部に形成された硬化層５ａの厚みＡ１は、基端部１５の表層部に形成された硬化層１５ａの厚みＢ１よりも大きく設定されている（Ａ１＞Ｂ１）。かかる構成は、例えば、高周波誘導加熱装置のコイル内にジャーナル部５を配置した際の周波数とジャーナル部５の基端部１５を配置した際の周波数とを異ならせることで得ることができる。より具体的には、ジャーナル部５に硬化層５ａを形成する際の周波数よりも、基端部１５に硬化層１５ａを形成する際の周波数を高めることにより、上記構成を得ることができる。
【００２４】
上記構成は、上記の手法で得ることができる他、例えば、コイルとの離間距離をジャーナル部５と基端部１５とで異ならせることで、またあるいは、付与すべき周波数をジャーナル部５と基端部１５とで同値とし、電流印加時間をジャーナル部５と基端部１５とで異ならせることにより得ることができる。なお、上記の態様で硬化層を形成した場合、ジャーナル部５およびその基端部１５の表層部に形成した硬化層５ａ，１５ａの硬度はビッカース硬さで６３０〜８００Ｈｖ程度であり、非硬化層５ｂ，１５ｂの硬度は５２０Ｈｖ以下程度である。
【００２５】
このように、高周波誘導加熱法であれば、付与すべき周波数等を調整することにより、トリポード部材４の各部に形成すべき硬化層の厚みを任意にコントロールすることができる。そのため、ジャーナル部５およびその基端部１５の表層部に形成すべき硬化層５ａ，１５ａの厚みを任意にコントロールすることができ、ジャーナル部５の硬化層５ａの厚みＡ１を基端部１５の硬化層１５ａの厚みＢ１よりも大きく設定することが、すなわちトリポード部材４の各部に形成すべき硬化層の厚みを最適化することが簡易にかつ精度良く行い得る。これにより、トリポード部材４のジャーナル部５およびその基端部１５にそれぞれ要求される耐ピーリング性や靭性等を同時に満足することができ、トリポード部材４、ひいてはトリポード型等速自在継手の長寿命化を図ることができる。また、トリポード部材４のコンパクト化を図ることができ、トリポード型等速自在継手、ひいては車両の足回り等の設計自由度を高めることも可能となる。
【００２６】
本実施形態では、さらにトリポード部材４の内径部（スプライン部あるいはセレーション部）にも硬化層が形成されている。これにより、トリポード部材４の内径部の衝撃荷重等に対する耐久性を高めることも可能となる。もちろん、このトリポード部材４の内径部に硬化層を高周波誘導加熱により形成する場合、その硬化層の厚みも任意にコントロールすることができるから、要求特性に対する最適厚みを確保することができる。なお、トリポード部材４の内径部には、必ずしも硬化層を形成する必要はなく、用途、要求特性等によってはかかる硬化層を形成せずとも足りる。
【００２７】
なお、ジャーナル部５の基端部１５に要求される靭性を確実に満足するためには、基端部１５の肉厚をＢとした場合、硬化層１５ａを除く非硬化層１５ｂの厚みＢ２を、基端部１５の肉厚Ｂの１／３以上（Ｂ２≧１／３・Ｂ）に設定するのが望ましい。図２からも明らかなように、本実施形態ではトリポード部材４の内径部にも硬化層が形成されているので、ここでいう非硬化層１５ｂの厚みＢ２は、基端部１５の肉厚Ｂから、表層部に形成した硬化層１５ａの厚みＢ１および内径部の硬化層の厚みを減じた値である。なお、非硬化層１５ｂの厚みＢ２が基端部１５の肉厚Ｂの１／３よりも小さいと、基端部１５に要求される靭性を確保することが困難となる。
【００２８】
以上、図１に例示するトリポード型等速自在継手に本発明を適用した場合を説明したが、本発明はこれに限らず、種々の形態のトリポード型等速自在継手に適用することが可能である。ジャーナル部５に対してローラ機構を首振り揺動自在とした構成として、例えば以下のものが知られており、本発明は以下示す何れの構成にも好ましく適用することができる。なお、以下示す構成は何れも図示を省略し、図１に示すものと異なる構成についてのみ説明する。
【００２９】
（１）内側ローラ７と外側ローラ９とでローラ機構を構成し、外側ローラ９の外周面を凸球状（曲率中心がジャーナル部の軸線上にある「真球面」、曲率中心がジャーナル部の軸線から外径側にオフセットされている、いわゆる「トーラス面」の双方を含む）、内周面を円筒状に形成すると共に、内側ローラ７の外周面を凸球状に形成する。外側ローラ９の内周面と内側ローラ７の外周面との間の滑りによって、外側ローラ９の首振り揺動を自在としたもの（例えば、特公平３−１５２９号公報等に開示された構成）。
【００３０】
（２）内側ローラ７と外側ローラ９とでローラ機構を構成し、外側ローラ９の外周面を凸球状（真球面、トーラス面の双方を含む）、内周面を内側ローラ７と線接触する形状に形成すると共に、内側ローラ７の外周面を凸球状に形成する。外側ローラ９の内周面と内側ローラ７の外周面との滑りによって、外側ローラ９の首振り揺動を自在とし、かつ、誘起スラストやスライド抵抗を一層低減するため、外側ローラ９の内周面を内側ローラ７との接触位置でジャーナル部５先端側に向いた負荷分力を発生させる形状としたもの（例えば、特開平９−１４２８０号公報に開示された構成）。
【００３１】
（３）外側継手部材１のローラ案内面３を平坦面、外側ローラ９の外周面を円筒状、内周面を凹球状、内側ローラ７の外周面を凸球状とし、外側ローラ９の凹球状内周面と内側ローラ７の凸球状外周面との間の滑りによって外側ローラ９の首振り揺動を自在としたもの（例えば、特開平９−３１７７８２号公報に開示された構成）。
【００３２】
（４）上記（３）の構成に加え、ローラ案内面３とジャーナル部５の軸線とを作動角が０°の状態で相互に非平行としたもの（例えば、特開平１１−１３７７９号公報に開示された構成）。
【００３３】
（５）ジャーナル部５の外周面を凸球状に形成すると共に、内側ローラ７の内周面を円筒状に形成し、ジャーナル部５の凸球状外周面にローラ機構６（内側ローラ７）の円筒状内周面を外嵌したもの（例えば、特許２６２３２１６号公報に開示された構成）。
【００３４】
なお、本発明は、上述したローラ機構６がジャーナル部５に対して首振り揺動自在のものに限定適用されるわけではなく、ローラ機構６がジャーナル部５に対して首振り揺動しないタイプのトリポード型等速自在継手にも好ましく適用することができる。この場合、トリポード部材４の各ジャーナル部５には、例えば、針状ころ８を介してローラ（外側ローラ９）が装着される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係るトリポード型等速自在継手の第１実施形態を示すもので、（Ａ）図は継手の横断面図、（Ｂ）図は（Ａ）図の継手の作動角をとった状態の縦断面図、（Ｃ）図はローラ機構のジャーナル部に垂直な断面図、（Ｄ）図は内側ローラの断面図である。
【図２】トリポード部材の断面図である。
【図３】従来構成のトリポード部材の断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
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    ジャーナル部
５ａ  硬化層
６    ローラカセット（ローラ機構）
７    内側ローラ
８    針状ころ
９    外側ローラ
１５  基端部
１５ａ  硬化層
Ａ１  ジャーナル部の硬化層厚み
Ｂ    基端部の厚み
Ｂ１  基端部の硬化層厚み
Ｂ２  基端部の非硬化層厚み
【図１】
2008190621.tif 000003
【図２】
2008190621.tif 000004
【図３】
2008190621.tif 000005