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発明の名称 トリポード型等速自在継手
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−10028(P2007−10028A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−191157(P2005−191157)
出願日 平成17年6月30日(2005.6.30)
代理人 【識別番号】100064584
【弁理士】
【氏名又は名称】江原 省吾
発明者 杉山 達朗
要約 課題
トラニオン用の新規な鍛造金型の採用によりパーティングラインの位置をまったく異なる位置に変更し、ジャーナル付根部の強度に悪影響を及ぼさないようにすること。

解決手段
トリポード5を、前記トラニオンジャーナルを1つ含むボスの円周方向三等分の一を成形単位とする3つの鍛造金型で成形することにより、トリポードの鍛造パーティングラインPを、互いに隣接するトラニオンジャーナル相互間のボスの外周面における継手軸方向位置に形成する。あるいは、トリポード5を、互い隣接する2つのトラニオンジャーナルの円周方向二等分の一ずつを含むボスの円周方向三等分の一を成形単位とする3つの鍛造金型で成形することにより、鍛造パーティングラインP’を、トラニオンジャーナルの外周面における円周方向二等分位置に形成する。
特許請求の範囲
【請求項1】
軸方向一端側にて開口し内周面の円周方向三等分位置に軸方向に延びる凹溝を形成した、第一の回転軸の端部に固定される中空円筒状のハウジングと、
第二の回転軸の端部に固定されるボスと、ボスの円周方向三等分位置から半径方向に突出したトラニオンジャーナルとからなり、鍛造にて一体形成されるトリポードと、
トラニオンジャーナルの外周面にはめ込まれ、ハウジングの凹溝に収容させてハウジング軸方向に転動自在なローラとを有するトリポード型等速自在継手において、
前記トリポードを、前記トラニオンジャーナルを1つ含むボスの円周方向三等分の一を成形単位とする3つの鍛造金型で成形することにより、その鍛造パーティングラインを、互いに隣接するトラニオンジャーナル相互間のボスの外周面における継手軸方向位置に形成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】
軸方向一端側にて開口し内周面の円周方向三等分位置に軸方向に延びる凹溝を形成した、第一の回転軸の端部に固定される中空円筒状のハウジングと、
第二の回転軸の端部に固定されるボスと、ボスの円周方向三等分位置から半径方向に突出したトラニオンジャーナルとからなり、鍛造にて一体形成されるトリポードと、
トラニオンジャーナルの外周面にはめ込まれ、ハウジングの凹溝に収容させてハウジング軸方向に転動自在なローラとを有するトリポード型等速自在継手において、
前記トリポードを、互い隣接する2つのトラニオンジャーナルの円周方向二等分の一ずつを含むボスの円周方向三等分の一を成形単位とする3つの鍛造金型で成形することにより、その鍛造パーティングラインを、トラニオンジャーナルの外周面における円周方向二等分位置に形成したことを特徴とする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、自動車や各種産業機械等の動力伝達装置に使用されるトリポード型等速自在継手に関し、特に鍛造で成形するトリポードのパーティングラインの位置を改善したものである。
【背景技術】
【0002】
自動車の駆動系には、図9のようなトリポード型等速自在継手1が広く使用されている(例えば特許文献1参照)。このトリポード型等速自在継手1は、駆動軸等の第一の回転軸2の端部に固定される中空筒状のハウジング3と、車輪側の回転軸等の第二の回転軸4の端部に固定されるトリポード5とから構成される。
【0003】
ハウジング3の内周面には、円周方向三等分位置に、ハウジング3の軸方向に延びる凹溝6が形成されている。一方、トリポード5は、第二の回転軸4の端部に固定するためのボス7と、ボス7の円周方向三等分位置から半径方向に突出した柱状のトラニオンジャーナル8とから構成されている。各トラニオンジャーナル8の横断面は、継手の円周方向に長軸を有する楕円とされている。また、トラニオンジャーナル8の外周面は図10のように側面視ではジャーナルの軸線方向と平行な直線状とされている。このトラニオンジャーナル8の外周面にダブルローラタイプのローラカセットが嵌合されている。ローラカセット9は、内側ローラ9aと、外側ローラ9bと、内外ローラ間に挟持された複数の針状ころ9cで構成されている。外側ローラ9bの内周部の内外両端位置に止め輪9dが嵌合され、この止め輪9dで内側ローラ9aと針状ころ9cの抜止めがなされている。ローラカセット9は、トラニオンジャーナル8の回りで回転自在であって、ハウジング3の凹溝6を構成する一対の円弧状ガイド面6a間に、ローラカセット9の外側ローラ9bが嵌合されている。
【0004】
上述のように構成されたトリポード型等速自在継手1の使用時、たとえば第一の回転軸2が回転すると、この回転力は、ハウジング3からローラカセット9の外側ローラ9b、針状ころ9c、内側ローラ9a、トラニオンジャーナル8を介してトリポード5のボス7に伝わり、第二の回転軸4を回転させる。また、第一の回転軸2の中心軸と第二の回転軸4の中心軸とが不一致の場合、つまりトリポード型等速自在継手1が作動角をとった場合には、両回転軸2,4の回転に伴って、各トラニオンジャーナル8がローラカセット9の内側ローラ内で継手軸線方向に傾斜変位する。この際、各トラニオンジャーナル8に支承されたローラカセット9の外側ローラ9bが、凹溝6のガイド面6a上を転動するとともに、ローラカセット9全体がトラニオンジャーナル8の軸方向に相対変位する。これらの動きにより、周知のように、第一、第二の回転軸2,4間で等速性が確保される。
【0005】
【特許文献1】特開昭62−233522号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
トリポードの製造法としては、通常、鍛造が採用される。鍛造されたトリポードは、焼入れによりさらに強度向上が図られる。この鍛造に使用する金型としては、通常、トラニオンジャーナル8の3軸を含む平面(以下、「トリポード中央平面」という)を境として継手軸方向に分割可能な一対の金型が使用される。このような金型は、金型インプレッションが分割面部分で不連続となるため、鍛造成形後のトリポードの表面に図11(A)〜(C)のようにパーティングラインpが不可避的に残存する。このパーティングラインpの位置は、トリポード5の表面と、トリポード中央平面とが交わる位置である。なお、図11(C)で符号10はトラニオンジャーナル8の外周面であって内側ローラ9aの内周面と当接する部分を研削加工した研削面を示す。
【0007】
ところで、ハウジング3からローラカセット9を経てトリポード5にトルクが伝達する際、トリポード5において、図11(C)のトリポード中央平面Dにおけるジャーナル8の付根部(6箇所)に応力が集中する。そのため、この応力集中するジャーナル付根部の表層には、切欠き係数が高くなるような微小な凹凸や傷はできるだけ少なくする必要がある。
【0008】
しかし、前述のようにトリポード5を鍛造成形する際、トリポード中央平面Dにより二等分するような金型を用いると、一般的にトリポード中央平面Dの表層部に鍛造パーティングラインpが形成される。この鍛造パーティングラインpはトリポード中央平面Dの表層に隆起しており、また鍛造パーティングラインpの表層は不規則に凸凹状をなすため、トリポード中央平面Dにおけるジャーナル付根部の切欠き係数を非常に高めてしまう。さらに、鍛造パーティングラインpおよびその周辺には熱処理後に不完全焼入れ層が生成されやすい。ジャーナル付根部の鍛造パーティングラインpに不完全焼入れ層が多いと、トリポード5に過大トルクが入力される際、不完全焼入れ層を起点として亀裂が発生しやすい。
【0009】
このように、鍛造パーティングラインpがトリポード中央平面におけるジャーナル付根部に存在すると、トリポード5に過大トルクが入力される際、静的破壊および疲労破壊により、トリポード中央平面におけるジャーナル付根部を起点とする亀裂が進展してトリポード5が破損し易くなるという問題がある。このため、鍛造パーティングラインpは、鍛造後で熱処理前に、切削、ショットブラスト、バレル処理などで必要に応じて除去している。
【0010】
本発明の目的は、鍛造パーティングラインを切削、ショットブラスト、バレル処理などコストをかけて除去することを止め、その代わりに、新たな鍛造金型の採用によってパーティングラインの位置をまったく異なる位置に変更し、ジャーナル付根部の強度に悪影響を及ぼさないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
前記目的を達成するため、請求項1の発明は、軸方向一端側にて開口し内周面の円周方向三等分位置に軸方向に延びる凹溝を形成した、第一の回転軸の端部に固定される中空円筒状のハウジングと、第二の回転軸の端部に固定されるボスと、ボスの円周方向三等分位置から半径方向に突出したトラニオンジャーナルとからなり、鍛造にて一体形成されるトリポードと、トラニオンジャーナルの外周面にはめ込まれ、ハウジングの凹溝に収容させてハウジング軸方向に転動自在なローラとを有するトリポード型等速自在継手において、前記トリポードを、前記トラニオンジャーナルを1つ含むボスの円周方向三等分の一を成形単位とする3つの鍛造金型で成形することにより、その鍛造パーティングラインを、互いに隣接するトラニオンジャーナル相互間のボスの外周面における継手軸方向位置に形成したことを特徴とする。
【0012】
また、請求項2の発明は、前記トリポード型等速自在継手において、前記トリポードを、互いに隣接する2つのトラニオンジャーナルの円周方向二等分の一ずつを含むボスの円周方向三等分の一を成形単位とする3つの鍛造金型で成形することにより、その鍛造パーティングラインを、トラニオンジャーナルの外周面における円周方向二等分位置に形成したことを特徴とする。
【0013】
このように、鍛造パーティングラインを、トラニオンジャーナル相互間のボスの外周面における継手軸方向位置や、トラニオンジャーナルの外周面における円周方向二等分位置に形成することで、ジャーナル付根部にはまったく鍛造パーティングラインが存在しない構成にすることができる。これにより、トリポード中央平面の鍛造パーティングラインによるジャーナル付根部表層の切欠き係数増大や、トリポード中央平面におけるジャーナル付根部での不完全焼入れ層の増加を防ぐことができ、過大トルクが入力される際、トリポード中央平面でのジャーナル付根部が破損起点となるトリポードの強度不足を解消することができる。
【発明の効果】
【0014】
従来、鍛造パーティングラインが存在することによるトリポードの強度低下を防ぐために、ジャーナル付根部の肉厚を確保したり、鍛造パーティングラインを除去する後加工を施す必要があったが、本発明により、鍛造パーティングラインないし不完全焼入れ層を起点とする亀裂進展の問題が解消されるから、ジャーナル付根部の肉厚を減らすことができ、トリポードの軽量、コンパクト化を図れるという効果がある。また、鍛造パーティングラインの除去加工が不要となり、トリポードを冷間成形面のまま使用可能であるから、パーティングライン除去加工にかかるコストを省くことができるという効果もある。
【0015】
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、図1〜図8に基づいて本発明の実施形態を説明する。図1〜図3は本発明の第1実施形態に係るトリポード型等速自在継手を示したものある。このトリポード型等速自在継手は構造的には図9および図10の従来のトリポード型等速自在継手の構造とほぼ同じである。異なる部分は、鍛造パーティングラインPの位置のみである。図1〜図3においては、図9および図10と同一部分には同一符合を付する。
【0017】
トリポード型等速自在継手は、図1に示すように、駆動軸等の第一の回転軸2の端部に一体固定される中空筒状のハウジング3と、車輪側の回転軸等の第二の回転軸4の端部に固定されるトリポード5とから構成される。ハウジング3の内周面には、円周方向三等分位置に、ハウジング3の軸方向に延びる直線状の凹溝6が形成される。一方、トリポード5は、第二の回転軸4の端部に固定するためのボス7と、ボス7の円周方向三等分位置から半径方向に突出した柱状のトラニオンジャーナル8とから構成される。各トラニオンジャーナル8の横断面は、継手の円周方向に長軸を有する楕円とされる。また、トラニオンジャーナル8の外周面は図2のように側面視でジャーナルの軸線方向と平行な直線状とされる。このトラニオンジャーナル8の外周面にダブルローラタイプのローラカセット9が嵌合される。ローラカセット9は、内側ローラ9aと、外側ローラ9bと、内外ローラ間に介設された複数の針状ころ9cで構成される。外側ローラ9bの内周部の内外両端位置に止め輪9dが嵌合され、この止め輪9dで内側ローラ9aおよび針状ころ9cの抜止めがなされる。ローラカセット9は、トラニオンジャーナル8の回りで回転自在であって、ハウジング3の凹溝6を構成する一対の円弧状ガイド面6a間にローラカセット9の外側ローラ9bが嵌合される。
【0018】
トリポード5は、従来のように、継手軸方向に開閉可能な一対の鍛造金型により成形するのではなく、トラニオンジャーナル8を1つ含むボス7の円周方向三等分の一を成形単位とする、3個一組の鍛造金型で成形する。そのパーティングラインPは、鍛造後に切削、ショットブラスト、バレル処理などで除去されることなく、冷間成形面のままの状態で存置する。したがって、パーティングラインPは、図3(A)(B)に示すように、3本のトラニオンジャーナル8相互間中央のボス7の外周面における継手軸方向に沿って3本形成される。このようにすることで、ジャーナル8付根部のパーティングラインPを起点とする亀裂進展が防止される。なお、この第1実施形態を適用できるのは、トリポード5の3個一組の鍛造金型をトラニオンジャーナル8の軸方向に脱型可能な種類のトリポード型等速自在継手に限られる。
【0019】
次に、図4に基づき本発明の第2実施形態を説明する。この第2実施形態はパーティングラインP’をボス7ではなくトラニオンジャーナル8に形成したものである。すなわち、トリポードを、互いに隣接する2つのトラニオンジャーナル8の円周方向二等分の一ずつを含むボス7の円周方向三等分の一を成形単位とする、3個一組の鍛造金型で成形する。その鍛造パーティングラインP’は、鍛造後に切削、ショットブラスト、バレル処理などで除去されることなく、冷間成形面のままの状態で存置する。パーティングラインP’がトラニオンジャーナル8の継手軸方向両側、すなわち、トラニオンジャーナル8の外周面および先端面における円周方向二等分位置に形成される。トラニオンジャーナル8の外周面におけるパーティングラインPの位置は、トラニオンジャーナル8の軸方向から見た場合、継手の最大トルクが作用する位置から90°離間している。このため、パーティングラインPに過大な応力が作用せず、従来のようなジャーナル付根部のパーティングラインPを起点とする亀裂進展が防止される。なお、この第2実施形態を適用できるのは、鍛造金型を図4で矢印方向、すなわちトラニオンジャーナル8相互間の二等分角方向に脱型可能な種類のトリポード型等速自在継手に限られる。
【0020】
次に、図5〜図8に基づき本発明の他の実施形態を説明する。図5と図6は第1実施形態(図1〜図3)の変形例に係るもので、いずれも鍛造パーティングラインPを隣接するトラニオンジャーナル8A、8B相互間中央のボス7A、7Bの外周面における継手軸方向位置に形成する点で第1実施形態と共通する。ただし、図5と図6は、図1〜図3のトリポード型等速自在継手と比べて、トラニオンジャーナルとローラの構造が異なる。図5は、図1および図2に示すような内外二重のローラ9a、9bを使ったダブルローラタイプではなく、トラニオンジャーナル8Aの筒状外周面に複数の針状ころ11を介して単一のローラ12を嵌合したものである。トラニオンジャーナル8Aの先端近くの外周面に後加工で形成した溝部13に止め輪14を嵌合し、この止め輪14の内側に嵌合した押えリング15によって針状ころ11の抜け止めを図る。一方、図6は止め輪14と押えリング15を使用せず、単一のローラ16の内径面に形成した環状溝部17に複数の針状ころ18を転動自在に収容する。
【0021】
図7と図8は第2実施形態(図4)の変形例に係るもので、いずれも、第2実施形態と同様に鍛造パーティングラインP’をトラニオンジャーナル8C、8Dの外周面および先端面における円周方向二等分位置に形成する。図7と図8は、図1ないし図2のトリポード型等速自在継手と比べて、トラニオンジャーナルとローラの構造が異なる。すなわち、図7は、図1および図2と同様に内外二重のローラを使ったダブルローラタイプであるが、トラニオンジャーナル8Cの外周面形状が筒状ではなく、トラニオンジャーナル8Cの軸長方向中間位置が最も径が大きく、トラニオンジャーナル8Cの根本側と先端側が細くなっている。トラニオンジャーナル8Cの大径部の外周面形状は凸球面19であって、これに対する内側ローラ9aの内径面は凹球面20とされる。凸球面19には鍛造パーティングラインがないが、これは鍛造後で熱処理前に凸球面19の鍛造パーティングラインを機械加工などで除去した結果である。内側ローラ9aの外側に、複数の針状ころ9cを介して外側ローラ9bが嵌合される。外側ローラ9bの外周面は球面で構成され、これに対するハウジング3のガイド面6aは円筒面で構成される。ハウジング3の凹溝6のガイド面6aに隣接する部分に平面部21が形成され、この平面部21によって外側ローラ9bの側面がガイドされて外側ローラ9bの傾斜が防止される。
【0022】
図8は、図7と同じダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手であるが、トラニオンジャーナル8Dの外周面形状とローラ9a、9bの形状が図7と異なる。図8ではトラニオンジャーナルの外周面全体が比較的大きな曲率半径の凸球面22で構成され、これに対する内側ローラ9aの内径面は円筒面で構成される。凸球面22には鍛造パーティングラインがないが、これは図7と同様に鍛造後で熱処理前に、凸球面22の鍛造パーティングラインを機械加工などで除去した結果である。外側ローラ9bの外周面は球面で構成され、これに対するハウジング3のガイド面6aは円筒面とされる。外側ローラ9bの内径面に、内側ローラ9aと針状ころ9cの抜止めのため上下一対で止め輪9dが装着される。ハウジング3側の平面部21による外側ローラ9bの傾斜防止構造は図7と同様である。
【0023】
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る。例えば図3ではパーティングラインPを互いに隣接するトラニオンジャーナル8、8相互間中央に形成したが、鍛造金型の脱型に支障がない範囲でパーティングラインPをトラニオンジャーナル8、8相互間中央からいずれか一方側にやや変位した位置に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明を適用するトリポード型等速自在継手の縦断面図。
【図2】本発明を適用するトリポード型等速自在継手の横断面図。
【図3】本発明の第1実施形態に係るトリポード型等速自在継手のトラニオンを示すもので、(A)はトラニオンの正面図、(B)はトラニオンの一部切欠き側面図。
【図4】本発明の第2実施形態に係るトリポード型等速自在継手のトラニオンの正面図。
【図5】本発明の第1実施形態の変形例を示すもので、(A)はトリポード型等速自在継手の横断面図、(B)はトラニオンの正面図、(C)はトラニオンの一部切欠き側面図。
【図6】本発明の第1実施形態の他の変形例を示すもので、(A)はトリポード型等速自在継手の横断面図、(B)はトラニオンの正面図、(C)はトラニオンの一部切欠き側面図。
【図7】本発明の第2実施形態の変形例を示すもので、(A)はトリポード型等速自在継手の横断面図、(B)はトラニオンの正面図、(C)はトラニオンの一部切欠き側面図。
【図8】本発明の第2実施形態の他の変形例を示すもので、(A)はトリポード型等速自在継手の横断面図、(B)はトラニオンの正面図、(C)はトラニオンの一部切欠き側面図。
【図9】従来のトリポード型等速自在継手の斜視図。
【図10】従来のトリポード型等速自在継手の横断面図。
【図11】(A)は従来のトリポードの断面図であって(C)のA−A線矢視断面図、(B)は(A)のB−B線矢視拡大断面図、(C)はトリポードの一部切欠き側面図。
【符号の説明】
【0025】
1 トリポード型等速自在継手
2,4 回転軸
3 ハウジング
5 トリポード
6 凹溝
6a ガイド面
7 ボス
8 トラニオンジャーナル
9 ローラカセット
9a 内側ローラ
9b 外側ローラ
9c、11、18 針状ころ
9d 止め輪
P、P’ 鍛造パーティングライン




 

 


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