(57)【要約】【課題】トリポード部材の円筒部位における耐久性の向上を図ることにある。【解決手段】内周面に複数のトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成し、第一の回転軸の端部に固定される外側継手部材と、外周面に外側継手部材のトラック溝と対をなすように径方向厚肉部Ｙと径方向薄肉部Ｘを円周方向等間隔に交互に形成し、第二の回転軸の端部にセレーション嵌合により固定される熱処理済みのトリポード部材１２と、外側継手部材とトリポード部材１２の間に介在して第一の回転軸と第二の回転軸間でトルクを伝達する複数のローラとを備えた等速自在継手において、トリポード部材１２は、第二の回転軸の端部がセレーション嵌合する軸孔２１を有し、その軸孔２１の熱処理前形状を、前記径方向薄肉部Ｙの内径寸法が径方向厚肉部Ｘの内径寸法よりも大きくなるようなおむすび形にする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に複数のトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成し、第一の回転軸の端部に固定される外側継手部材と、外周面に前記外側継手部材のトラック溝と対をなすように径方向厚肉部と径方向薄肉部を円周方向等間隔に交互に形成し、第二の回転軸の端部にセレーション嵌合により固定される熱処理済みの内側継手部材と、前記外側継手部材と内側継手部材の間に介在して第一の回転軸と第二の回転軸間でトルクを伝達する複数の転動体とを備えた等速自在継手において、
前記内側継手部材は、第二の回転軸の端部がセレーション嵌合する軸孔を有し、その軸孔の熱処理前形状を、前記径方向薄肉部の内径寸法が径方向厚肉部の内径寸法よりも大きくなるようにしたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
前記径方向薄肉部の内径寸法と径方向厚肉部の内径寸法との差が最大で１０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
【請求項３】
前記内側継手部材の軸孔の熱処理前形状およびセレーションをブローチ加工により同時形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の等速自在継手。
【請求項４】
内周面に複数のトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成し、第一の回転軸の端部に固定される外側継手部材と、外周面に前記外側継手部材のトラック溝と対をなすように径方向厚肉部と径方向薄肉部を円周方向等間隔に交互に形成し、第二の回転軸の端部にセレーション嵌合により固定される熱処理済みの内側継手部材と、前記外側継手部材と内側継手部材の間に介在して第一の回転軸と第二の回転軸間でトルクを伝達する複数の転動体とを備えた等速自在継手において、
前記内側継手部材は、第二の回転軸の端部がセレーション嵌合する軸孔を有し、その軸孔は、熱処理後にセレーションが形成されていることを特徴とする等速自在継手。
【請求項５】
前記内側継手部材は、第二の回転軸の端部に固定されるボス部の外周面に径方向に突出した三本の脚軸を円周方向等間隔に形成したトリポード部材であり、その脚軸形成部位を径方向厚肉部としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の等速自在継手。
【請求項６】
前記内側継手部材は、外周面に外側継手部材のトラック溝と対をなすトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した内輪であり、そのトラック溝形成部位を前記径方向薄肉部としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は等速自在継手に関し、特に、自動車、航空機、船舶や各種産業機械などの動力伝達部への使用に好適なトリポード型等速自在継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達する手段として使用される等速自在継手の一種にトリポード型等速自在継手がある。このトリポード型等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し、しかも、軸方向の相対変位をも許容することができる構造を備えている。
【０００３】
一般的に、前記トリポード型等速自在継手は、図８に示すように内周部に軸方向の三本のトラック溝１が形成され、各トラック溝１の両側にそれぞれ軸方向のローラ案内面２を有する外側継手部材３と、半径方向に突出した三本の脚軸４を有するトリポード部材５と、そのトリポード部材５の脚軸４と前記外側継手部材３のローラ案内面２との間に回転自在に収容されたローラ６とを主要な部材として構成される。前記二軸の一方が外側継手部材３に連結され、他方がトリポード部材５に連結される。
【０００４】
このようにトリポード部材５の脚軸４と外側継手部材３のローラ案内面２とがローラ６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６が脚軸４に対して回転しながらローラ案内面２上を転動することにより、外側継手部材３とトリポード部材５との間の相対的な軸方向変位や角度変位が吸収される。
【０００５】
このトリポード型等速自在継手を構成するトリポード部材５は、図９および図１０に示すように三本の脚軸４を有するボス部７の内径面にトルク伝達用のセレーション８を形成した構成を有し、そのセレーション８は、図８に示すようにトリポード部材５の内側に圧入される回転軸９の外周面に形成されたセレーション１０と係合され、両セレーション８，１０の係合部においてトルク伝達が行われる。このトリポード部材５は、強度が要求されることから、通常、焼入れなどの熱処理を施して硬度を高めるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
実開平５−１０２８号公報（段落番号［０００２］〜［０００４］、図３〜図５）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したトリポード型等速自在継手におけるトリポード部材５は、脚軸４の形成部位ｍにおける径方向の肉厚が厚く、脚軸１０間の円筒部位ｎにおける径方向の肉厚が薄い。そのため、トリポード部材５の熱処理において、焼入れ後の冷却過程で素材の収縮量がボス部７の周方向で均一にならず、収縮量の大きい円筒部位ｎの内径面が脚軸４の形成部位ｍの内径面より数十μｍ程度大きく内方に変形し、図９の鎖線ｐで示すようにボス部７の内径面がおむすび形に変形する。
【０００８】
このため、トリポード部材５に回転軸９を圧入して両者を互いに結合した場合、締りばめの嵌め合いであると、円筒部位ｎの内径面におけるセレーション８の締め代が脚軸４の形成部位ｍにおけるセレーション８の締め代よりも大きく、また、隙間ばめの嵌め合いであると、円筒部位ｎにおけるセレーション８の隙間が脚軸４の形成部位ｍにおけるセレーション８の隙間よりも小さくなる。その結果、トルク伝達時に円筒部位ｎの内径面のセレーション８に大きな負荷がかかり、肉厚の薄い円筒部位ｎが強度的に弱いという問題があった。さらに、トリポード部材５に圧入された回転軸側でも、トリポード部材５のセレーション８に嵌合するセレーションに大きな負荷がかかることになり、回転軸９の強度も弱くなるという問題もあった。
【０００９】
そこで、本発明は前記問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、簡便な手段により、トリポード部材の円筒部位における耐久性の向上を図り得る等速自在継手を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、内周面に複数のトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成し、第一の回転軸の端部に固定される外側継手部材と、外周面に前記外側継手部材のトラック溝と対をなすように径方向厚肉部と径方向薄肉部を円周方向等間隔に交互に形成し、第二の回転軸の端部にセレーション嵌合により固定される熱処理済みの内側継手部材と、前記外側継手部材と内側継手部材の間に介在して第一の回転軸と第二の回転軸間でトルクを伝達する複数の転動体とを備えた等速自在継手において、前記内側継手部材は、第二の回転軸の端部がセレーション嵌合する軸孔を有し、その軸孔の熱処理前形状を、前記径方向薄肉部の内径寸法が径方向厚肉部の内径寸法よりも大きくなるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
なお、前記径方向薄肉部の内径寸法と径方向厚肉部の内径寸法との差を最大で１０μｍとすることが望ましい。また、前記内側継手部材の軸孔の熱処理前形状およびセレーションをブローチ加工により同時形成することが可能である。
【００１２】
この発明では、内側継手部材の軸孔の熱処理前形状を、径方向薄肉部の内径寸法が径方向厚肉部の内径寸法よりも大きくなるようにしたことで、内側継手部材の硬度を高めるために熱処理を施したときに変形が生じても、軸孔に圧入される第二の回転軸の外径形状に合致した真円形となる。
【００１３】
つまり、内側継手部材の熱処理における焼入れ後の冷却過程では、内側継手部材の径方向薄肉部の方が径方向厚肉部よりも収縮量が大きいため、その径方向薄肉部の内径面が径方向厚肉部の内径面よりも内方へ変形する。ここで、前述したように径方向薄肉部の内径寸法を径方向厚肉部の内径寸法よりも予め大きくしているので、熱処理時の収縮による変形後、軸孔の熱処理後形状は、第二の回転軸の外径形状に合致した真円形となる。その結果、トルク伝達時に軸孔の内径面のセレーションにかかる負荷が均一になり、内側継手部材の強度を確保することができる。
【００１４】
また、本発明は、内周面に複数のトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成し、第一の回転軸の端部に固定される外側継手部材と、外周面に前記外側継手部材のトラック溝と対をなすように径方向厚肉部と径方向薄肉部を円周方向等間隔に交互に形成し、第二の回転軸の端部にセレーション嵌合により固定される熱処理済みの内側継手部材と、前記外側継手部材と内側継手部材の間に介在して第一の回転軸と第二の回転軸間でトルクを伝達する複数の転動体とを備えた等速自在継手において、前記内側継手部材は、第二の回転軸の端部がセレーション嵌合する軸孔を有し、その軸孔は、熱処理後にセレーションが形成されていることを特徴とする。
【００１５】
この発明では、内側継手部材の熱処理後に軸孔の内径にセレーションを形成したことにより、前述したように内側継手部材の硬度を高めるために熱処理を施したときに変形が生じても、その熱処理時の収縮による変形部分をセレーションの形成によって削除することができるので、軸孔に圧入される第二の回転軸の外径形状に合致した真円形とすることができる。
【００１６】
その結果、トルク伝達時に軸孔の内径面のセレーションにかかる負荷が均一になり、内側継手部材の強度を確保することができ、さらに、熱処理により内径面に生じた異常層も削除することができるので、セレーション強度をより一層向上させることができる。
【００１７】
なお、前述した本発明は、第二の回転軸の端部に固定されるボス部の外周面に径方向に突出した三本の脚軸を円周方向等間隔に形成したトリポード部材を内側継手部材としたトリポード型等速自在継手に適用可能である。この場合、脚軸形成部位が径方向厚肉部となる。
【００１８】
また、本発明は、外周面に外側継手部材のトラック溝と対をなすトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した内輪を内側継手部材とした他の等速自在継手にも適用可能である。この場合、トラック溝形成部位が径方向薄肉部となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明をトリポード型等速自在継手に適用した実施形態を以下に詳述する。
【００２０】
図２および図３に示す実施形態のトリポード型等速自在継手は、外側継手部材１１と、内側継手部材であるトリポード部材１２と、転動体であるローラ１３とで主要部が構成され、駆動側と従動側で連結すべき二軸の一方である第一の回転軸が外側継手部材１１に連結され、他方である第二の回転軸１４がトリポード部材１２に連結されて作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し、しかも、軸方向の相対変位をも許容することができる構成を備えている。
【００２１】
外側継手部材１１は、一端が開口し、他端が閉塞した略円筒カップ状をなし、その他端に第一の回転軸（図示せず）が一体的に設けられ、内周部に軸方向の三本のトラック溝１５が中心軸の周りに１２０°間隔で形成されている。各トラック溝１５は、その円周方向で向かい合った側壁にそれぞれ凹曲面状のローラ案内面１６が軸方向に形成されている。トリポード部材１２は、半径方向に突出した三本の脚軸１７を有し、第二の回転軸１４にセレーション嵌合により保持されている。ローラ１３は、複数の針状ころ１８を介して脚軸１７に回転自在に装着され、トリポート部材１２の脚軸１７と外側継手部材１１のローラ案内面１６との間に収容されている。
【００２２】
なお、脚軸１７の外周面は針状ころ１８の内側軌道面とされ、ローラ１３の内周面は針状ころ１８の外側軌道面とされている。ローラ１３の外周面は、ローラ案内面１６に適合する凸球面とされている。針状ころ１８は、総ころ状態で組み込まれ、脚軸１７の先端付近に装着されたサークリップ１９により抜け止めされている。
【００２３】
このトリポード型等速自在継手では、トリポード部材１２の脚軸１７と外側継手部材１１のローラ案内面１６とがローラ１３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１３が脚軸１７に対して回転しながらローラ案内面１６上を転動することにより、外側継手部材１１とトリポード部材１２との間の相対的な軸方向変位や角度変位が吸収される。
【００２４】
トリポード型等速自在継手の一部を構成するトリポード部材１２は、円筒状のボス部２０と、そのボス部２０の中心軸の周りに１２０°間隔で一体的に突設された前述の脚軸１７とからなり、前記ボス部２０の軸心に貫設され、第二の回転軸１４が圧入される軸孔２１を有する。このトリポード部材１２の軸孔２１の内径面にセレーション２２が形成されていると共に、第二の回転軸１４の端部の外径面にセレーション２３が形成され、その軸孔２１への第二の回転軸１４の圧入により両者のセレーション２２，２３を係合させることによりトルク伝達が可能となる。このトリポード部材１２は、強度が要求されることから、通常、焼入れなどの熱処理を施して硬度を高めるようにしている。
【００２５】
この第一の実施形態では、図１に示すように軸孔２１の熱処理前形状を、脚軸１７間に位置するボス部２０の円筒部位Ｘ（径方向薄肉部）の内径寸法がボス部２０の脚軸形成部位Ｙ（径方向厚肉部）よりも大きくなるようなおむすび形としている。なお、ボス部２０の円筒部位Ｘの内径寸法と脚軸形成部位Ｙの内径寸法との差は最大で１０μｍが望ましい。このトリポード部材１２の軸孔２１のセレーション２２は、ブローチ加工により形成されるのが一般的であるが、前述のおむすび形の熱処理前形状をセレーション形成と同時にブローチ加工により得ることができる。
【００２６】
このようにトリポード部材１２の軸孔２１の熱処理前形状を、ボス部２０の円筒部位Ｘの内径寸法が脚軸形成部位Ｙの内径寸法よりも大きくなるようなおむすび形としたことにより、トリポード部材１２の硬度を高めるために熱処理を施したときに変形が生じても、軸孔２１の熱処理後形状は、第二の回転軸１４の外径形状に合致した真円形となる（図１のａ参照）。
【００２７】
すなわち、トリポード部材１２の熱処理における焼入れ後の冷却過程では、ボス部２０の円筒部位Ｘの方が脚軸形成部位Ｙよりも収縮量が大きいため、その円筒部位Ｘの内径面が脚軸形成部位Ｙの内径面よりも内方へ変形する。ここで、前述したように円筒部位Ｘの内径寸法を脚軸形成部位Ｙの内径寸法よりも予め大きくしているので、熱処理時の収縮による変形後、軸孔２１の熱処理後形状は、第二の回転軸１４の外径形状に合致した真円形となる。
【００２８】
その結果、トルク伝達時に軸孔２１の内径面のセレーション２２にかかる負荷が均一になり、トリポード部材１２の強度を確保することができる。このようにトリポード部材１２のセレーション２２にかかる負荷が均一になれば、トリポード部材１２に圧入された回転軸側でも、トリポード部材１２のセレーション２２に嵌合するセレーション２３にかかる負荷が均一になるので、回転軸１４の強度も確保することができる。
【００２９】
以上で説明した第一の実施形態では、トリポード部材１２の軸孔２１の熱処理前形状を、その熱処理による変形量を予め考慮しておむすび形にすることにより、熱処理後の軸孔形状を真円形にする手段であるが、本発明はこれに限定されることなく、その他、第二の実施形態として、図４に示すように熱処理後にトリポード部材１２の軸孔２１の内径にセレーション２２を形成するようにしてもよい。
【００３０】
つまり、前述したようにトリポード部材１２の硬度を高めるために熱処理を施したとき、図４の破線ｂで示すように軸孔２１がおぬすび形に変形しても、その熱処理時の収縮による変形部分をその後のセレーション２２の形成によって削除することができるので、軸孔２１の形状を第二の回転軸１４の外径形状に合致した真円形とすることができる。
【００３１】
その結果、トルク伝達時に軸孔２１の内径面のセレーション２２にかかる負荷が均一になり、トリポード部材１２の強度を確保することができ、さらに、熱処理により軸孔２１の内径面に生じた異常層も削除することができるので、セレーション強度をより一層向上させることができる。
【００３２】
なお、前述した実施形態では、第二の回転軸１４の端部に固定されるボス部２０の外周面に径方向に突出した三本の脚軸１７を円周方向等間隔に形成したトリポード部材１２を内側継手部材としたトリポード型等速自在継手に適用した場合について説明したが、他の実施形態として、図５に示すように外周面に外側継手部材１１のトラック溝１５と対をなすトラック溝２４を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した内輪１２’を内側継手部材とした等速自在継手にも適用可能である。この場合、トラック溝形成部位Ｘが径方向薄肉部となる。
【００３３】
この図５に示す実施形態では、熱処理を施したとき、図５の破線ｃで示すように軸孔２１が多角形に変形しても、その熱処理時の収縮による変形部分をその後のセレーション２２の形成によって削除することができるので、軸孔２１の形状を第二の回転軸１４の外径形状に合致した真円形とすることができる。
【００３４】
その結果、トルク伝達時に軸孔２１の内径面のセレーション２２にかかる負荷が均一になり、トリポード部材１２の強度を確保することができ、さらに、熱処理により軸孔２１の内径面に生じた異常層も削除することができるので、セレーション強度をより一層向上させることができる。
【００３５】
【実施例】
図６は、第一の実施形態において、トリポード部材１２の軸孔２１の熱処理前形状（おむすび形）の歪み量と片振り疲労強度試験による繰り返し回数との関係を示す。ここで、片振り疲労強度試験とは、ある片振りトルク０〜＋Ｔで捩じった時の破損までの繰り返し回数を求める試験であり、その試験結果である繰り返し回数が多いほど強度が高いことを意味する。なお、歪み量は、図７に示すように軸孔２１のセレーション内径面の形状測定により、おむすび形状の外接円半径Ａと内接円半径Ｂとの差とする。
【００３６】
図６に示す片振り疲労強度試験の結果において、第二の回転軸側が破損し、トリポード部材１２は未破損状態である。この試験結果から歪み量が多くなると、第二の回転軸１４が破損するまでの繰り返し回数が少なくなって強度が低くなっていることが明らかである。従って、歪み量が最大で１０μｍの場合、繰り返し回数が多くなって強度が高くなっている。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、内側継手部材の軸孔の熱処理前形状を、径方向薄肉部の内径寸法が径方向厚肉部の内径寸法よりも大きくなるようにしたことにより、内側継手部材の硬度を高めるために熱処理を施したときに変形が生じても、軸孔形状が第二の回転軸の外径形状に合致した真円形となるので、トルク伝達時に軸孔内径面のセレーションにかかる負荷が均一になり、内側継手部材の強度を確保することができ、信頼性の高い長寿命の等速自在継手を提供できる。
【００３８】
また、内側継手部材の熱処理後に軸孔の内径にセレーションを形成したことにより、前述したように内側継手部材の硬度を高めるために熱処理を施したときに変形が生じても、その熱処理時の収縮による変形部分をセレーションの形成によって削除することができるので、軸孔形状を第二の回転軸の外径形状に合致した真円形とすることができ、トルク伝達時に軸孔内径面のセレーションにかかる負荷が均一になり、内側継手部材の強度を確保することができ、さらに、熱処理により内径面に生じた異常層も削除することができるので、セレーション強度をより一層向上させることができ、信頼性の高い長寿命の等速自在継手を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態で、トリポード型等速自在継手のトリポード部材を示す正面図である。
【図２】本発明の実施形態で、トリポード型等速自在継手を示す正断面図である。
【図３】本発明の実施形態で、トリポード型等速自在継手を示す側断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態で、トリポード部材を示す正面図である。
【図５】本発明の他の実施形態で、内輪を示す正面図である。
【図６】トリポード部材の中心孔の熱処理前形状（おむすび形）の歪み量と片振り疲労強度試験による繰り返し回数との関係を示す特性図である。
【図７】おむすび形状の外接円半径と内接円半径との差を説明するための模式図である。
【図８】等速自在継手の従来例で、トリポード型等速自在継手を示す側断面図である。
【図９】等速自在継手の従来例で、トリポード部材を示す正面図である。
【図１０】等速自在継手の従来例で、トリポード部材の中心孔に形成されたセレーションを示す拡大部分正面図である。
【符号の説明】
１１  外側継手部材
１２  内側継手部材（トリポード部材）
１２’  内側継手部材（内輪）
１３  転動体（ローラ）
１４  第二の回転軸
１５  トラック溝
１７  脚軸
２０  ボス部
２１  中心孔
２２  セレーション
２４  トラック溝
Ｘ  径方向薄肉部
Ｙ  径方向厚肉部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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