JP2007303502A - トリポード部材及びトリポード型等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】ジャーナル付根部の非硬化層を確保して靭性を確保するとともに、ジャーナル部の焼入れ深さを深くして耐久性の向上を図ることのできるトリポード部材及びこのようなトリポード部材を用いたトリポード型等速自在継手を提供する。
【解決手段】トリポード部材２は、ボス部８と、ボス部８から径方向に突設したジャーナル部９とを有し、少なくともジャーナル部９の外径面、及びボス部８の内径面に硬化層１５が形成される。ジャーナル付根部１２における肉厚に対する硬化層１５の厚さＴ３を、付根部１２を省いたジャーナル部９における肉厚に対する硬化層１５の厚さ（Ｔ２＋Ｔ２）よりも小さくした。
【選択図】図１

Description

本発明は、トリポード部材及びトリポード型等速自在継手に関するものである。

一般に、等速自在継手（トリポード型等速自在継手）は、図４に示すように、外側継手部材５１と、内側継手部材としてのトリポード部材５２と、トルク伝達部材としてのローラ５３を主要な構成要素としている。

外側継手部材５１は一体に形成されたマウス部５４を備える。マウス部５４は一端にて開口したカップ状で、内周の円周方向三等分位置に軸方向に延びるトラック溝５６が形成してある。マウス部５４は、横断面（図４参照）で見ると、大径部５４ａと小径部５４ｂが交互に現れる非円筒形状である。すなわち、マウス部５４は、大径部５４ａと小径部５４ｂとを形成することによって、その内周面に、軸方向に延びる３本の前記トラック溝５６が形成される。各トラック溝５６の円周方向で向き合った側壁にローラ案内面５７、５７が形成される。

トリポード部材５２はボス５８と脚軸（ジャーナル部）５９とを備える。ボス５８にはシャフトとトルク伝達可能に結合するスプラインまたはセレーション孔６１が形成してある。脚軸５９はボス５８の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。トリポード部材５２の各脚軸５９はローラ５３を担持している。

トリポード型等速自在継手に使用されるトラニオン部材（トリポード部材）の表面部には、図５に示すように、一般的に浸炭焼入れにて硬化層６０が形成されている（特許文献１）。すなわち、トリポード部材５２は、一般的に、低〜中炭素鋼を打鍛し、旋削を行なった後、浸炭焼入れ・焼戻しを行い、さらに研磨工程を経て製作される。このように浸炭焼入れを行なうと、図５に示すように、焼入れ深さは全体でほぼ均一になる。
特開平１０−９６４３０号公報

ところで、トリポード型等速自在継手は、自動車用に使用される例が多く、使用時に衝撃荷重も加わるため、トリポード部材５２の靭性の向上を図る必要がある。しかしながら、ジャーナル付根部５５では、その曲率半径が小さいために応力集中が生じやすく、また、一般的に、鋼は炭素の割合が大きくなるほど硬く、強くなり焼入れもし易くなるが、同時に衝撃等に対する強度（靭性）が低下する（脆くなる）。特に、ジャーナル付根部５５は、ジャーナル部５９よりも肉厚が薄いため、ジャーナル部５９とジャーナル付根部５５とで焼入れ深さが均一であると、ジャーナル付根部５５における硬化層６０の厚さ（ｔ２＋ｔ３）が大となる。ここで、ジャーナル付根部５５とは、ジャーナル部５９の外径面とボス部５８の外径面との境界部をいう。このように、硬化層厚さが大きいと靭性がいっそう低下する。

また、高出力での使用が想定されることもあるため、トラニオン部材の耐久性の向上を図る必要がある。しかしながら、ジャーナル部５９は、ジャーナル付根部５５よりも肉厚が厚いため、ジャーナル部５９とジャーナル付根部５５との焼入れ深さが均一であると、ジャーナル部５９における硬化層６０の厚さ（ｔ２＋ｔ２）が小となる。このため、ジャーナル部５９の焼入れ深さを深くして、ジャーナル部５９の耐久性の向上を図ることが望めない。

本発明は、上記課題に鑑みて、ジャーナル付根部の非硬化層を確保して靭性を確保するとともに、ジャーナル部の焼入れ深さを深くして耐久性の向上を図ることのできるトリポード部材及びトリポード型等速自在継手を提供する。

本発明のトリポード部材は、ボス部と、このボス部から径方向に突設したジャーナル部とを有し、少なくともジャーナル部の外径面及び前記ボス部の内径面に硬化層が形成されたトリポード部材において、前記ジャーナル部の外径面とボス部の外径面との境界部であるジャーナル付根部における肉厚に対する硬化層厚さを、この付根部を省いたジャーナル部における肉厚に対する硬化層厚さよりも小さくしたものである。

本発明のトリポード部材では、ジャーナル付根部における肉厚に対する硬化層厚さを、この付根部を省いたジャーナル部における肉厚に対する硬化層厚さよりも小さくしているので、ジャーナル付根部では非硬化層を確保でき、また、ジャーナル部では焼入れ深さを深くできる。

前記ジャーナル付根部の外表面に防炭処理が施されて前記硬化層が浸炭焼入れにて構成されている。

鋼の表面に炭素を浸み込ませるプロセスを浸炭といい、その後で焼入れして表面を硬化させる処理が浸炭焼入れである。この場合、ジャーナル付根部では、防炭処理を施した後に浸炭焼入れが行われる。このため、焼入れ前において、ジャーナル部では防炭処理されておらず、その表面では炭素濃度が高く、ジャーナル付根部の表面では炭素濃度の低いものとなっている。この状態で焼入れを行えば、ジャーナル部の表面付近では、圧縮応力が残留して硬い硬化層を形成することができ、またジャーナル付根部の表面付近では、靭性の高い低炭素マルテンサイトが形成される。

ジャーナル付根部における非硬化層の肉厚を付根部の肉厚の少なくとも１／３を有するものである。これにより、ジャーナル付根部において靭性を確実に確保することができる。

外側継手部材と、内側継手部材と、トルク伝達部材としてのローラとを備えたトリポード型等速自在継手に、前記請求項１〜請求項３のトリポード部材のいずれかを用いることができる。

本発明のトリポード部材では、ジャーナル付根部の非硬化層を確保して靭性を確保するとともに、ジャーナル部の焼入れ深さを深くして耐久性の向上を図ることができる。特に、ジャーナル部の焼入れ深さを深くすることができ、これにより、ジャーナル部の耐久性がさらに高くなって、高出力でも使用が可能となる。

ジャーナル付根部では、防炭処理を行った後に浸炭焼入れを行うので、ジャーナル部の表面付近では、圧縮応力が残留して硬い硬化層を形成することができ、またジャーナル付根部の表面付近では、靭性の高い低炭素マルテンサイトが形成される。このため、ジャーナル付根部の外表面では浸炭焼入れ層が形成されず、ジャーナル付根部においては非硬化層を確実に確保でき靭性を有し、また、ジャーナル部では耐久性を確保でき、トリポード部材として、強靭で耐摩耗の高い特性を有することになる。

前記トリポード部材を用いることにより、耐久性に優れたトリポード型等速自在継手を構成することができる。

本発明に係るトリポード部材及びトリポード型等速自在継手の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。

一般に、等速自在継手（トリポード型等速自在継手）は、図２や図３に示すように、外側継手部材１と、内側継手部材としてのトリポード部材（トラニオン部材）２と、トルク伝達部材としてのローラ３を主要な構成要素としている。

外側継手部材１は一体に形成されたマウス部４とステム部５とからなる。マウス部４は一端にて開口したカップ状で、内周の円周方向三等分位置に軸方向に延びるトラック溝６が形成してある。マウス部４は、横断面で見ると、大径部４ａと小径部４ｂが交互に現れる非円筒形状である。すなわち、マウス部４は、大径部４ａと小径部４ｂとを形成することによって、その内周面に、軸方向に延びる３本の前記トラック溝６が形成される。各トラック溝６の円周方向で向き合った側壁にローラ案内面７、７が形成される。

トリポード部材２は、図２に示すように、ボス部８と脚軸（ジャーナル部）９とを備える。ボス部８にはシャフト１０とトルク伝達可能に結合するスプラインまたはセレーション孔１１が形成してある。ジャーナル部９はボス部８の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。トリポード部材２の各ジャーナル部９はローラ３を担持している。

そして、前記ジャーナル部９の外径面１４、外端面１７及びボス部８の内径面１８には、図１の斜線（ハッチング）で示すように、硬化層１５が形成されている。なお、図１においてハッチングで示していない部位が非硬化部１６である。硬化層１５の硬度は、例えばＨＶ６３０〜ＨＶ８００であり、この非硬化部１６の硬度は、Ｈｖ５１３未満である。

すなわち、このトリポード部材２は、低〜中炭素鋼を打鍛し、旋削を行なった後、浸炭焼入れ・焼戻しを行い、さらに研磨工程を経て製作される。

この際、前記ジャーナル付根部１２の外表面は、防炭処理を行った後、浸炭焼入れにて形成することになる。防炭処理とは、浸炭焼入れを行なう前に、ジャーナル付根部１２の表面を、予めめっきなどにより浸炭しないようにする処理をいう。すなわち、図１のＷで示す範囲に防炭処理を施した後、低炭素材料の表面から炭素を拡散させ、その後に焼入れ行なうことになる。鋼の場合、炭素濃度の高い表面付近は硬くて圧縮の残留応力をもち、また炭素濃度の低い内部は、靭性の高い低炭素マルテンサイトとなる。これにより、強靭で耐摩耗の高い特性を与えることができる。ここで、ジャーナル付根部１２とは、ジャーナル部９の外径面１４と、ボス部８の外径面１３（この場合、外径面１４と直交するボス部８の平坦面１３ａ）との境界部であり、図１において前記Ｗで示す範囲である。

これにより、ジャーナル付根部１２における硬化層１５の厚さＴ３を、この付根部１２を省いたジャーナル部９における硬化層１５の厚さ（Ｔ２＋Ｔ２）よりも小さくすることができる。

すなわち、ジャーナル部９は、耐久性確保のため硬化層を厚くする必要があり、ジャーナル付根部１２は、靭性確保のため硬化層を薄くする必要がある。

特に、ジャーナル付根部１２における非硬化層１６の肉厚（Ｔ１−Ｔ３）を、ジャーナル付根部１２の肉厚の少なくとも１／３を有する厚さにするのが好ましい。

図１のＷに示す範囲に防炭処理を行った後、浸炭焼入れ・焼戻しを行ったトリポード部材２は、この範囲において防炭処理を行わない従来のトリポード部材と比較して、高い靭性及び耐久性を得ることができる。すなわち、防炭処理を行ったＷの範囲では、その外表面において浸炭焼入れがなされず、厚さＴ３が小となる。

このように、本発明のトリポード部材２では、ジャーナル付根部１２における肉厚に対する硬化層１５の厚さＴ３を、この付根部１２を省いたジャーナル部９における肉厚に対する硬化層１５の厚さ（Ｔ２＋Ｔ２）よりも小さくしているので、ジャーナル付根部１２の非硬化層１６を確保することができる。このため、曲率半径が小さく応力集中が生じやすいジャーナル付根部１２の靭性を確保することができ、しかも、ジャーナル部９の焼入れ深さを深くして耐久性の向上を図ることができる。

すなわち、ジャーナル付根部１２では、防炭処理を行った後に浸炭焼入れを行うので、、ジャーナル部９の表面付近では、圧縮応力が残留して硬い硬化層を形成することができ、またジャーナル付根部１２の表面付近では、靭性の高い低炭素マルテンサイトが形成される。このため、ジャーナル付根部１２の外表面では浸炭焼入れ層が形成されず、ジャーナル付根部１２においては非硬化層１６を確実に確保でき靭性を有し、また、ジャーナル部１２では耐久性を確保でき、トリポード部材２として、強靭で耐摩耗の高い特性を有することになる。特に、ジャーナル付根部１２における非硬化層１６の肉厚を付根部１２の肉厚の少なくとも１／３を有するものであれば、ジャーナル付根部１２において靭性を確実に確保することができる。

また、前記トリポード部材２を用いたトリポード型等速自在継手では、前記トリポード部材２が有する作用効果を有効に発揮でき、耐久性に優れたトリポード型等速自在継手となる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、硬化層１５の形成方法としては、浸炭焼入れに限られるものではなく、高周波焼入れ等であってもよい。すなわち、ジャーナル付根部１２における肉厚に対する硬化層１５の厚さＴ３を、この付根部１２を省いたジャーナル部９における肉厚に対する硬化層１５の厚さ（Ｔ２＋Ｔ２）よりも小さくできるものであればよい。また、付根部１２の範囲としても、靭性を確保する必要がある範囲で任意に選定できる。硬化層１５としては、実施形態ではボス部８の外径面及びジャーナル部９の外径面１４に形成されているがこれらの部位の硬化層１５を省略してもよい。さらに、ボス部８としては、前記実施形態では平坦面１３ａを有していたが、このような平坦面１３ａを有さないものであってもよい。

本発明の実施形態を示すトリポード部材の横断面図である。 前記トリポード部材の正面図である。 本発明の実施形態を示すトリポード型等速自在継手の縦断面図である。 前記トリポード型等速自在継手の横断面図である。 従来のトリポード部材の横断面図である。

符号の説明

１ 外側継手部材
２ トリポード部材
３ ローラ
８ ボス部
９ ジャーナル部（脚軸）
１１ セレーション孔
１２ ジャーナル付根部
１５ 硬化層

Claims (4)

1. ボス部と、このボス部から径方向に突設したジャーナル部とを有し、少なくともジャーナル部の外径面及び前記ボス部の内径面に硬化層が形成されたトリポード部材において、ジャーナル付根部における肉厚に対する硬化層の厚さを、この付根部を省いたジャーナル部における肉厚に対する硬化層の厚さよりも小さくしたことを特徴とするトリポード部材。
2. 前記ジャーナル付根部の外表面に防炭処理が施されて前記硬化層が浸炭焼入れにて構成されていることを特徴とする請求項１のトリポード部材。
3. ジャーナル付根部における非硬化層の肉厚を付根部の肉厚の少なくとも１／３を有することを特徴とする請求項１又は請求項２のトリポード部材。
4. 外側継手部材と、内側継手部材と、トルク伝達部材としてのローラとを備え、前記内側継手部材に、前記請求項１〜請求項３のいずれかのトリポード部材を用いたことを特徴とするトリポード型等速自在継手。

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