(57)【要約】【課題】鍔なしタイプの外側継手部材において、トラック溝に形成された大内径部での摩耗量の抑制を図る。【解決手段】外側継手部材１０を鍔なしタイプとし、ローラ３４を含むローラアセンブリを脚軸２２に首振り自在に装着したトリポード型等速自在継手において、外側継手部材１０の大内径部１５のうち、傾斜したローラアセンブリ３７との接触部分に硬化層４１ｂを形成する。この場合、外側継手部材１０のトラック溝１２の中心Ｌから両硬化層４１ｂのトラック溝中心側の端部までの距離をＦ、ローラアセンブリ３７の外周直径をＤとして、Ｆ／Ｄを０．４５以下に設定する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向に向き合って配置されたローラ案内面、および両ローラ案内面間に設けられた大内径部をそれぞれ有するトラック溝が内周の三箇所に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、トリポード部材の各脚軸にそれぞれ装着されたローラアセンブリとを備え、ローラアセンブリは、脚軸に対して首振り自在で、ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に案内されるローラを有する等速自在継手において、
大内径部のうち、少なくとも傾斜したローラアセンブリとの接触部分に硬化層を形成したことを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
トラック溝の中心から硬化層のトラック溝中心側の端部までの距離をＦ、ローラアセンブリの外周直径をＤとして、Ｆ／Ｄを０．４５以下にした請求項１記載の等速自在継手。
【請求項３】
Ｆ／Ｄを０．１５以上にした請求項２記載の等速自在継手。
【請求項４】
前記ローラアセンブリは、前記ローラと、前記脚軸に外嵌して前記ローラを回転自在に支持するリングとを備えている請求項１〜３何れか記載の等速自在継手。
【請求項５】
前記脚軸の外周面は、縦断面においてはストレート形状で、横断面においては、継手の軸線と直交する方向で前記リングの内周面と接触するとともに、継手の軸線方向で前記リングの内周面との間にすきまを形成する請求項４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】
この発明は等速自在継手、特に摺動式トリポード型等速自在継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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る。その中で摺動式のものは、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、その一種としてトリポード型等速自在継手が広く知られている。このトリポード型等速自在継手は、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】
既存のトリポード型等速自在継手では、トリポード部材の半径方向に突設した３本の脚軸の円筒状外周面に複数の針状ころを介してローラを回転可能に外嵌しており、このローラがトラック溝のローラ案内面を転動する。脚軸に対するローラの姿勢は固定状態（同軸状態）にある。そのため、この継手が作動角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が斜交する関係となり、その結果、ローラ案内面とローラ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、特開２０００−３２０５６３号公報に開示されたものがある（特許文献１）。この継手は、外側継手部材のトラック溝に挿入したローラと、トリポード部材の脚軸に外嵌してローラを回転自在に支持するリングとを備え、リングの内周面を円弧状凸断面に形成すると共に、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リングの内周面と接触すると共に、継手の軸線方向でリングの内周面との間にすきまを形成するようにしたものである。
【０００５】
この発明では、リングとローラを含むローラアセンブリは、脚軸に対して首振り揺動可能な関係にある。従って、継手が作動角をとったとき、ローラアセンブリの姿勢を変えることなく、脚軸が外側継手部材に対して傾くことができる。そのため、ローラアセンブリの姿勢が常に安定し、ローラがローラ案内面と平行に保持されるため円滑に転動することができる。これにより、スライド抵抗の低減ひいては誘起スラストの低減に寄与することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００‐３２０５６３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報記載の等速自在継手では、図５に示すようにローラ３４の外周面は、その機能上、脚軸２２の軸心上に、または当該軸心からその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した凸曲面状に形成される。
【０００８】
ところで、上記公報記載のトリポード型等速自在継手における外側継手部材１０は、図６に示すように、トラック溝１２のローラ案内面１４よりも外径側に鍔部１７を設けたタイプ（Ａ図）と、鍔部を省略して円筒状の大内径部１５を形成したタイプ（Ｂ図）とに大別される。このうち、特に鍔部を省略した鍔なしタイプ（Ｂ図）では、自動車が慣性力だけで進行する等の無負荷状態で継手が回転する際、上記ローラの外周形状との関係で、図５に示すようにローラ３４が正規の姿勢（ローラがローラ案内面と平行に保持されている状態）からずれて傾斜し易くなる（ここでいう傾斜は、ローラの軸心が継手軸心を含む平面上で傾斜することを意味する。以下同じ）。
【０００９】
この傾斜が生じた場合、ローラアセンブリの一部、例えばローラ３４の外径側端面３４ｂがローラ案内面１４間の大内径部１５と接触する場合があり、この状態で継手が回転すれば、干渉部で摺動摩擦が生じ、大内径部１５の摩耗量が増大する場合がある。
【００１０】
そこで、本発明では、鍔なしタイプの外側継手部材において、トラック溝に形成された大内径部での摩耗量の抑制を図ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、円周方向に向き合って配置されたローラ案内面、および両ローラ案内面間に設けられた大内径部をそれぞれ有するトラック溝が内周の三箇所に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、トリポード部材の各脚軸にそれぞれ装着されたローラアセンブリとを備え、ローラアセンブリは、脚軸に対して首振り自在で、ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に案内されるローラを有する等速自在継手において、大内径部のうち、少なくとも傾斜したローラアセンブリとの接触部分に硬化層を形成した。
【００１２】
このように大内径部のうちで傾斜したローラアセンブリとの接触部分に硬化層を形成したことから、ローラアセンブリが傾斜した場合でもこれとの摺動による大内径部の摩耗を減じることができ、等速自在継手の長寿命化に寄与することができる。この硬化層は、通常、大内径部の円周方向両端に形成される。この他にもローラ案内面に硬化層を形成することもでき、これによりローラの転動によるローラ案内面の摩耗も抑制可能となる。
【００１３】
大内径部の硬化層は、トラック溝の中心から硬化層のトラック溝中心側の端部までの距離をＦ、ローラアセンブリの外周直径をＤとして、Ｆ／Ｄが０．４５以下となる位置に形成するのが望ましい。
【００１４】
ここでのＦ／Ｄは大内径部に形成する硬化層のトラック溝中心側の境界を示し、これが小さくなるほど当該境界はトラック溝の中心側へ移行する。Ｆ／Ｄ≦０．４５であれば、大内径部のうち傾斜したローラアセンブリとの接触部分に確実に硬化層を形成することができる。
【００１５】
Ｆ／Ｄの最小値は、大内径部の摩耗抑制の観点からは特に制限がなく、例えばＦ／Ｄ＝０とし、大内径部に形成した二つの硬化層を円周方向で連続させることもできる。しかしながら、大内径部のトラック溝中心付近はローラアセンブリと接触することはなく、この部分にも硬化層を形成することは熱処理コストの高騰を招く。従って、経済性を考慮すると、Ｆ／Ｄは０．１５以上（Ｆ／Ｄ≧０．１５）とするのが望ましい。
【００１６】
ローラアセンブリは、ローラと、脚軸に外嵌してローラを回転自在に支持するリングとを備えるものとする。リングとローラは相対回転可能であればよく、円筒面同士ですべり接触可能に嵌合していてもよいし、両者間に針状ころのような転動体を介在させてもよい。何れにしても、リングとローラはワッシャなどを用いて非分離にユニット化されている。
【００１７】
脚軸の外周面は、縦断面においてはストレート形状で、横断面においては、継手の軸線と直交する方向で前記リングの内周面と接触するとともに、継手の軸線方向で前記リングの内周面との間にすきまを形成するものとする。かかる構成によって、ローラアセンブリが脚軸に対して首振り自在となると共に、脚軸の外周面とリングとの接触楕円が横長から点に近づくためローラアセンブリを傾けようとする摩擦モーメントが低減する。従って、ローラアセンブリの姿勢が常に安定し、ローラがローラ案内面と平行に保持されるため円滑に転動することができる。
【００１８】
脚軸の横断面形状について、継手の軸線と直交する方向でリングの内周面と接触すると共に、継手の軸線方向でリングの内周面との間にすきまを形成するような形状とは、言い換えれば、トリポード部材の軸方向で互いに向き合った面部分が相互方向に、つまり、仮想円筒面よりも小径側に退避している形状を意味する。その一つの具体例として楕円形が挙げられる。字義どおりの楕円に限らず、一般に卵形、小判形等と称される形状を含むものとする。
【００１９】
なお、ローラアセンブリは脚軸と外側継手部材との間に介在してトルクを伝達する役割を果たすものであるが、この種の等速自在継手におけるトルクの伝達方向は常に継手の軸線に直交する方向であるため、当該トルクの伝達方向において脚軸とリングとが接していることでトルクの伝達は可能であり、継手の軸線方向において両者間にすきまがあってもトルク伝達に支障を来すことはない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる等速自在継手の実施形態を説明する。ここで、図１（Ａ）は継手の横断面を示し、図１（Ｂ）は脚軸に垂直な断面を示す。図１に示すように、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、連結すべき２軸の一方が外側継手部材１０と接続され、他方がトリポード部材２０と接続される。
【００２１】
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にはローラ３４が取り付けてあり、このローラ３４が外側継手部材１０のトラック溝１２内に収容される。
【００２２】
本発明における外側継手部材１０は、ローラ３４の外径側端面と対向する鍔部をもたない、いわゆる鍔なしタイプである（図６（Ｂ）参照）。すなわち、外側継手部材１０の各トラック溝１２の外径側には、継手中心に中心を持つ円筒面状をなし、その円周方向両端をローラ案内面１４に滑らかにつなげた大内径部１５が形成されている。
【００２３】
この実施形態において、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る。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、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。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。また、ローラ３４の外周面を脚軸２２の軸線上に曲率中心を有する真球面とすることもできる。
【００２４】
脚軸２２の外周面にリング３２が外嵌している。このリング３２とローラ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アセンブリ３７を構成している。すなわち、リング３２の円筒形外周面を内側軌道面とし、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。
【００２５】
脚軸２２の外周面は、図１（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、図１（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。
【００２６】
リング３２の内周面は円弧状凸断面を有する。すなわち、内周面の母線が一定半径を有する凸円弧である。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、脚軸２２とリング３２との間には所定のすきまが設けてあることから、リング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に対して首振り自在である。また、上述のとおりリング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、リング３２とローラ３４がローラアセンブリ３７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の軸線に対してリング３２およびローラ３４の軸線が傾くことをいう。
【００２７】
上述の各構成要素のうち、外側継手部材１０は、冷間鍛造等の成形工程を経た後、熱処理工程に移送されて熱処理が施される。この際、熱処理による硬化層は、図２にハッチングで示すように、トラック溝１２のローラ案内面１４と、大内径部１５の円周方向両端、すなわち傾斜したローラ３４の外径側端面との接触部分に形成される（前者を符号４１ａで、後者を符号４１ｂで示す）。熱処理としては、局部加熱ができ、硬化層深さの選定が自由であり、かつ硬化層以外への熱影響が少なく母材の性能を保持できる高周波焼入れが適当である。
【００２８】
以上の構成において、継手が作動角をとった状態でトルクを伝達するとき、脚軸２２はリング４３に対して作動角の範囲内で往復揺動する。この際、脚軸２２の姿勢を問わず、正規状態ではローラアセンブリ３７の軸心は継手中心と直交する方向（半径方向）にあるが、無負荷回転等においては、ローラアセンブリ３７の軸心が本来あるべき方向からずれて前後（継手の軸心方向）に傾斜する場合がある。この場合、傾斜したローラアセンブリ３７のうち、例えばローラ３４の外径側端面がトラック溝１２の大内径部１５の一部と接触するが、上記のとおりこの接触部分に硬化層４１ｂを形成していることから、接触部における外側継手部材１０の摩耗量を低減させることができ、これによって継手寿命を向上させることが可能となる。
【００２９】
大内径部１５のうち、傾斜したローラアセンブリ３７との全接触部に確実に硬化層４１ｂを存在させるため、図２に示すＦ／Ｄ値は０．４５以下に設定する（Ｆ／Ｄ≦０．４５）。ここでＦはトラック溝１２の中心Ｌから硬化層４１ｂ表面のトラック溝中心Ｌ側の端部までの距離を表し、Ｄはローラアセンブリ３７の外周直径（本実施形態でいえばローラ３４の最大外周直径）を表す。
【００３０】
この際、Ｆ／Ｄが小さすぎると、傾斜したローラアセンブリ３７と接触しない部分（大内径部１５のトラック溝中心側）にも硬化層４１ｂが形成され、熱処理コストの無駄となるので、Ｆ／Ｄ値は０．１５以上（Ｆ／Ｄ≧０．１５）とするのが望ましい。
【００３１】
ローラ案内面１４と大内径部１５とをつなぐＲ部は一般に高周波焼入れをし難い部分である。この観点から、図２に示す実施形態では、ローラ案内面１４の硬化層４１ａと大内径部１５の硬化層４１ｂとを分離形成し、上記Ｒ部を未焼入れとしているが、上記Ｒ部はローラアセンブリと干渉しない部分であるから、未焼入れでも特に問題はない。もちろん、このＲ部が焼入れ可能であるならば、図３に示すように二つの領域間で連続した硬化層４１を形成することもできる。
【００３２】
本発明は、上記実施形態で例示したトリポード型等速自在継手に限らず、ローラアセンブリを首振り揺動可能としたトリポード型等速自在継手に広く適用し得るものである。この種の継手の他例として図４に示すものも知られている。以下、この継手の概略構造を説明する。
【００３３】
この等速自在継手は、図１に示す実施形態と同様に、内周面に軸方向に延びる３本のトラック溝１２を有する外側継手部材１０と、半径方向に突設した３本の脚軸２２を有するトリポード部材２０とで構成される。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、トリポード部材２０の脚軸２２に取付けたローラ３４がトラック溝１２内に収容される。外側継手部材１０は、鍔部のない鍔なしタイプであり、ローラ案内面１４間には、円筒状の大内径部１５が形成されている。
【００３４】
トリポード部材２０の脚軸２２の外周面は真球面であり、この真球面に円筒状のリング３２の円筒形内周面が摺動可能に外嵌している。リング３２とローラ３４とは転動体を介して相対回転自在のローラアセンブリ３７を構成する。針状ころ３６は、リング３２の円筒形外周面とローラ３４の円筒形内周面との間にいわゆる総ころ状態で配置される。ローラ３４は外側継手部材１０のトラック溝１２内に収容され、トラック溝１２のローラ案内面３４上を転動しながら外側継手部材１０の軸方向に移動可能である。脚軸２２の外周面は脚軸２２の軸線上に曲率中心を持つ真球面で、この曲率中心の回りをローラアセンブリが首振り揺動する。
【００３５】
この等速自在継手においても、上記実施形態と同様に、傾斜したローラアセンブリ３７と接触するトラック溝１２の大内径部１５に部分的に硬化層（図２もしくは図３参照）を形成することにより、大内径部１５の摺動摩耗を防止することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ローラアセンブリが傾斜した際にも、トラック溝の大内径部のうちでローラアセンブリとの接触部分に硬化層を形成しているので、この接触によるトラック溝の局部的な摩耗を減じて継手寿命の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）図は、本発明にかかる等速自在継手の横断面を示す図、（Ｂ）図は脚軸とローラアセンブリの断面図で、脚軸と直交する方向の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す図で、外側継手部材の横断面を示す。
【図３】本発明の他の実施形態を示す図で、外側継手部材の横断面を示す。
【図４】等速自在継手の他例を示す横断面図である。
【図５】ローラアセンブリの傾斜状態を示す等速自在継手の横断面図である。
【図６】（Ａ）図は鍔ありタイプの外側継手部材の横断面図、（Ｂ）図は鍔なしタイプの外側継手部材の横断面図である。
【符号の説明】
１０      外側継手部材
１２      トラック溝
１４      ローラ案内面
１５      大内径部
１７      鍔部
２０      トリポード部材
２２      脚軸
３２      リング
３４      ローラ
３６      針状ころ
３７      ローラアセンブリ
Ｌ        トラック溝の中心
【図１】
2005009507.tif 000003
【図２】
2005009507.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005009507.tif 000006
【図５】
2005009507.tif 000007
【図６】
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