JP3708611B2 - 等速ジョイントおよびその外輪の成形方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、等速ジョイントおよびその外輪の成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
等速ジョイントとして図１５に示したものが従来から知られている。この等速ジョイントは、外輪７０の球形内面７１に軸方向に曲線状の複数のトラック溝７２を設け、内輪７３の球形外面７４に軸方向に円弧状の複数のトラック溝７５を形成し、その両トラック溝７２、７５間に組込まれたトルク伝達ボール７６をケージ７７で保持し、上記トルク伝達ボール７６を介して外輪７０と内輪７３の相互間でトルクを伝達している。
【０００３】
ここで、外輪トラック溝７２のトラック中心Ａと内輪トラック溝７５のトラック中心Ｂはジョイントの角度中心Ｏに対して左右に等距離オフセットされ、外輪７０の軸と内輪７３の軸とが作動角をとったとき、その角度の２等分位置にトルク伝達ボール７６が保持されるようにしている。
【０００４】
ところで、上記のような外輪７０の製造に際し、切削による加工法を採用すると、製造に時間がかかり、歩溜りも低下する。
【０００５】
上記の不都合を解消するため、特公昭６１−５８１４号公報においては、割型パンチと絞り込みダイスとを用いて外輪を冷間鍛造により成形する製造方法を提案している。
【０００６】
図１６は上記製造方法に使用される割型パンチを示す。この割型パンチ８０は図１５に示す外輪７０のトラック溝７２を成形するトラック成形部８１と、外輪７０の球形内面７１を成形する球面成形部８２とを有し、トラック成形部８１の曲率中心Ｏ8 と球面成形部８２の球面中心Ｏ9 は軸方向にオフセットされている。
【０００７】
ところで、上記割型パンチ８０のトラック成形部８１を図１７に示す溝付き砥石９０で研削仕上げにすると、同図の一点鎖線で示すように、その溝付き砥石９０によって球面成形部８２がほぼ全域にわたって削除され、トラック成形部８１のみを研削仕上げすることはできない。
【０００８】
このため、従来の割型パンチ８０においては、トラック成形部８１および球面成形部８２のそれぞれを放電加工により形成している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、放電加工に形成された割型パンチ８０においては、トラック成形部８１および球面成形部８２の面精度が低いため、外輪７０のトラック溝７２および球形内面７１を高精度に仕上げることはできず、高い寸法精度が要求される外輪７０においては、冷間鍛造後の研削加工により、トラック溝７２の内面および球形内面７１の面精度を確保しており、外輪７０の製造に時間を要し、製造コストも高くつくという問題が生じる。
【００１０】
この発明の課題は、加工コストの低減を図ることができる等速ジョイントおよびそのジョイントの外輪の成形方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明に係る等速ジョイントにおいては、球形内面に曲線状のトラック溝が形成された外輪と、球形外面に外輪のトラック溝と同数のトラック溝が設けられた内輪と、内外輪のトラック溝間に組込まれたトルク伝達ボールと、外輪の球形内面および内輪の球形外面に案内され前記トルク伝達ボールを保持するケージとから成り、前記外輪トラック溝の中心と前記内輪トラック溝の中心とをジョイントの角度中心より左右に等距離オフセットさせた等速ジョイントにおいて、前記外輪のトラック溝における表面および外輪の球形内面を塑性加工成形による仕上げ面とし、その外輪のラック溝における有効溝深さを、外輪の開口端から球形内面の球面中心を越える位置にわたって均一深さとした構成としている。
【００１２】
また、この発明に係る等速ジョイントの外輪の成形方法においては、前後両端から中央部に至るに従って幅寸法が次第に大きくなる球面成形部と、その球面成形部の両端方向に長く延びて球面成形部上に盛り上がり、球面成形部の球面中心に対して球面成形部の後端方向に片寄った位置に曲率中心をもつ曲線状のトラック成形部と、そのトラック成形部の両側後端部に形成されてトラック成形部の曲率中心上に曲率中心をもつ円弧状の膨出部とを有し、その膨出部の表面を除くトラック成形部の表面全体と球面成形部の表面全体が研削面とされた複数のポンチを円形に配置し、その複数のポンチを開口端に向けて拡がりをもつ外輪素材の内側に挿入し、その外輪素材の内周面に形成された複数のトラック溝に各ポンチのトラック成形部を挿入させた状態で絞り込みダイスにより外輪素材の外径面を絞り込んで外輪素材の内面をポンチの球面成形部およびトラック成形部に押し付ける構成としている。ここで、外輪素材の絞り込みは、冷間、温間、熱間のいずれでもよい。
【００１３】
上記のような外輪の成形方法においては、塑性加工成形するに先だって、外輪素材の球形内面とトラック溝の奥側半分を前成形ポンチで前成形すると共に、球形内面とトラック溝の表面とが交差するエッジ部の奥側端部に盗み部を前成形しておくのがよい。
【００１４】
その前成形を行なう前成形ポンチとして、半球状の球面成形部を先端に有し、その球面成形部の外周に複数の曲線状のトラック成形部が形成され、そのトラック成形部の表面と球面成形部の表面とが交差する部分に先端に向けて幅寸法が次第に大きくなる円弧状の膨出部が形成されたものを用いる。
【００１５】
前成形ポンチを用いる成形は、冷間、温間、熱間のいずれでもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１乃至図１４に基づいて説明する。
【００１７】
図１は等速ジョイントを示す。この等速ジョイントは、外輪１の球形内面２に複数の曲線状トラック溝３を形成し、内輪４の球形外面５に上記トラック溝３と同数のトラック溝６を設け、その外・内輪１、４のトラック溝３、６間に組込んだトルク伝達ボール７を両輪１、４間に組込んだケージ８で保持している。
【００１８】
ケージ８は、外輪１の球形内面２と内輪４の球形外面５で接触案内される球面９を内外に有する。
【００１９】
外輪１のトラック溝３の中心Ｏ1 と内輪４のトラック溝６の中心Ｏ2 は、ジョイントの角度中心Ｏ0 に対して左右に等距離オフセットされている。
【００２０】
ここで、ジョイントの角度中心Ｏ0 は、外輪１の球形内面２および内輪４の球形外面５の球面中心と一致する。
【００２１】
図２（Ｉ）、（II）は上記外輪１の一部分を拡大して示す。トラック溝３の表面両側には逃げ部１０が設けられており、トラック溝３の有効溝深さＨ1 は外輪１の軸心と直交して球形内面２の球面中心を含む直線より角度αｓだけ外輪奥側に片寄った位置イから外輪開口端に至る範囲にわたって均一深さとされている。
【００２２】
ここで、角度αｓは、実車での常用角付近におけるジョイントの許容負荷トルクのかね合いから決定され、５°以上とされる。
【００２３】
また、前記球形内面２には、ジョイントの角度中心Ｏ0 から角度αｓだけ外輪奥側に片寄った位置を先端として、それより奥側の部分が旋削されて盗み部１１が設けられている。
上記盗み部１１は、鍛造成形された後述の外輪素材の形状において設ける場合と設けない場合とがある。
【００２４】
前記外輪１の球形内面２およびトラック溝３の表面は塑性加工成形による仕上げ面とされている。
【００２５】
図３は上記等速ジョイントの外輪成形用ポンチを示す。ポンチ２０は球面成形部２１と、その球面成形部２１上に設けられた曲線状のトラック成形部２２とを有する。
【００２６】
球面成形部２１は、前後両端から中央に向けて幅寸法が次第に大きくなっている。トラック成形部２２は球面成形部２１の先端から後端に向けて円弧状に延びている。
【００２７】
図５（Ｉ）に示すように、上記トラック成形部２２の曲率中心Ｏ3 は、球面成形部２１の球面中心Ｏ4 に対して、球面成形部２１の後端方向に距離Ｌ1 だけオフセットされている。このオフセット量Ｌ1 は、図１に示す外輪１の球面中心Ｏ0 とトラック溝３の中心Ｏ1 のオフセット量と一致している。
【００２８】
トラック成形部２２の両側には後端から長さ方向中央部に至る円弧状の膨出部２３が設けられている。膨出部２３の先端はトラック成形部２２の長さ方向中央より後端方向に至り、その先端ロと球面中心Ｏ4 結ぶ直線と球面中心Ｏ4 を通る垂線とでなす球面角度αｓは、図２に示す角度αｓと一致している。
【００２９】
前記球面成形部２１にはトラック成形部２２の先端部両側に沿って切り込み溝２４が形成され、その切り込み溝２４の底面は前記膨出部２３の上面に滑らかに連続している。
【００３０】
球面成形部２１は研削仕上げされ、一方、トラック成形部２２も膨出部２３を除く表面全体が研削仕上げされており、そのトラック形成部２２の上記膨出部２３を有する部分は全長に亘ってトラック有効成形高さＨ1 が一定とされている。
【００３１】
上記の構成から成る外輪成形用ポンチ２０は図４に示すポンチ素材２０ａからの研削によって形成される。
【００３２】
ポンチ素材２０ａは、図３に示すポンチ２０と同形状であって、球面成形部２１ａおよびトラック成形部２２ａのそれぞれに膨出部２３の厚みに相当する研削代を与えた大きさとされ、そのポンチ素材２０ａの球面成形部２１ａおよびトラック成形部２２ａは放電加工により形成されている。
【００３３】
トラック成形部２２ａは、図５（Ｉ）に示すように、曲率中心Ｏ3 回りに移動される円形砥石２５によって研削代分だけ研削される。
【００３４】
ここで、円形砥石２５は、図５（II）で示すように、円弧状の溝２５ａを外周に有し、その溝２５ａの両側縁から内径方向に向けてテーパ面２５ｂが形成されている。
【００３５】
上記砥石２５をトラック成形部２２ａの曲率中心Ｏ3 回りに移動させることにより、トラック成形部２２ａの表面が研削され、トラック成形部２２ａの後端部に未研削の部分が残る。この未研削の部分が膨出部２３とされる。
【００３６】
また、上記砥石２５の移動によって球面成形部２１ａの先端部にトラック成形部２２に沿う切り込み溝２４が形成される。
【００３７】
一方、球面成形部２１ａは、図６（Ｉ）に示すように、球面中心Ｏ4 回りに移動される砥石２６によって表面が研削される。砥石２６は図６（II）に示すように、溝２７を外周に有し、その溝２７の両側に球面２８が形成されている。溝２７の深さはトラック成形部２２の最大高さより深く、球面中心Ｏ4 回りに移動した際に、トラック成形部２２を研削しない深さとされている。
【００３８】
上記砥石２６を球面中心Ｏ4 の回り移動させることにより、球面成形部２１ａが研削仕上げされる。
【００３９】
図７は上記の構成から成るポンチ２０を用いた外輪成形装置を示す。この外輪成形装置は、絞り込みダイス３０と組合わせポンチ４０とから成る。
【００４０】
組合わせポンチ４０は、プレススライド４１にテーパベース４２と、その外側に設けられたテーパ状の保持筒４３とを固定し、テーパベース４２と保持筒４３との間にポンチホルダ４４に取付けられた図３に示すポンチ２０の複数を、側面間に所要の間隔をおいて組込んでいる。
【００４１】
また、テーパベース４２の軸心上に形成された貫通孔４５に先端ポンチ４６に設けられた軸部４７をスライド自在に挿通し、その軸部４７の外側に設けられたスプリング４８によって先端ポンチ４６を上方に引き上げている。
【００４２】
上記成形装置によって成形される外輪素材５０は開口端に向けて拡がりをもち、内周にはポンチ２０と同数のトラック溝５１が形成されている。
【００４３】
上記外輪素材５０を絞り込みダイス３０の内側に挿入したのち、プレススライド４１を下降させると、先端ポンチ４６が外輪素材５０球面底部に当接し、成形ポンチ２０がトラック溝５１に嵌合する。その状態でプレススライド４１をさらに下降させることにより、外輪素材５０は絞り込みダイス３０により絞り込み作用を受けて縮径する（図８、図９参照）。その絞り込み時、トラック溝５１の表面は成形ポンチ２０のトラック成形部２２により拘束され、一方、外輪素材５０の球形内面５２は球面成形部２１により拘束され、トラック溝５１および球形内面５２のそれぞれが、トラック成形部２２および球面成形部２１によって塑性成形され、所定の形状、寸法に仕上げられる。ここで、外輪素材５０の絞り込みは、冷間、温間、熱間のいずれでもよい。
【００４４】
外輪素材５０の成形後、プレススライド４１を上昇させると、そのプレススライド４１と共にテーパベース４２および保持筒４４が上昇し、その上昇によって複数の成形ポンチ４２が縮径して、トラック溝５１からトラック成形部２２が外れ、成形ポンチ２０および先端ポンチ４６が成形後の外輪１から引き抜かれる。
【００４５】
上記のような外輪１の塑性加工成形において、外輪成形用ポンチ２０に形成された球面成形部２１およびトラック成形部２２の表面それぞれは研削加工されたものであるため、各部の面精度は高く、その面精度の高い球面成形部２１とトラック成形部２２とでもってトラック溝５１および球形内面５２が形成されるため、トラック溝５１および球形内面５２の面精度も高く、後加工を不要とすることができる。したがって、外輪１の製造コストを大巾にコストダウンさせることができる。
【００４６】
ここで、図３で示した成形用ポンチ２０のトラック成形部２２はその後端部両側に膨出部２３を有するため、図１０（Ｉ）、（II）に示すように、成形された外輪１のトラック溝３の両側部には逃げ部１０が形成される。この逃げ部１０は等速ジョイントの組立て時にグリース溜まりとなり、逃げ部１０内に保持されるグリースによってボール転動面を良好に潤滑することができる。
【００４７】
また、トラック成形部２２は後端から球面中心Ｏ4 を越える位置までのトラック有効成形高さが一定であるため、成形されたトラック溝３の有効溝深さは外輪１の開口端から球面中心Ｏ0 を越える位置までは均一深さであり、それより外輪１の閉塞端に向けて有効溝深さが次第に小さくなる。
【００４８】
このため、上記成形用ポンチ２０によって成形されたトラック溝３の入口側の有効溝深さが図１５に示す外輪７０のトラック溝７２における入口側の有効溝深さより浅くなり、外輪１の許容負荷トルクが小さくなる。しかし、トラック溝３の入口側は、もともと大きな許容負荷トルクをもつ領域であるため、等速ジョイントの機能上問題とはならない。
【００４９】
さらに、成形ポンチ２０は、球面成形部２１の先端部にトラック成形部２２に沿う切り込み溝２４を有するため、外輪１の成形時、余肉が切り込み溝２４に侵入して盛り上がるおそれがある。
【００５０】
図１０（Ｉ）は、盛り上がりが形成された外輪１を示す。５４は盛り上がり部を示す。上記外輪１においては、旋削によって盛り上がり部５４を除去する。
【００５１】
このとき、盛り上がり部５４のみを旋削することは技術的に困難であるため、球形内面５２を図１０（Ｉ）に示す破線位置から旋削する。図１に示す外輪１は図１０（Ｉ）の球形内面２を旋削したものを示す。
【００５２】
図１に示す等速ジョイントにおいては、外輪１と内輪４の相互間でトルクを伝達するトルク伝達ボール７は外輪１のトラック溝３と内輪４のトラック溝６に沿って転動自在であり、両輪１、４のトラック溝３、６は開口端に向けて拡がりをもつため、ボール７は常に外側に向けて押圧され、外側に飛び出そうとしている。
【００５３】
このため、ケージ８は、球形内面２の奥側と接触せず、その球形内面２の奥側に盗み部１１を設けても問題となることは少ない。仮に、等速ジョイントが角度をとってトルクを伝達するとき、ケージ８に押し込み方向の負荷が作用しても、上記盗み部１１は球形内面の球面中心Ｏ0 を越えた位置であるため、上記球形内面２によってケージ８に作用する軸方向の負荷を受けることができ、実用上何も問題はない。
【００５４】
図１１に示すように、外輪素材５０における球形内面５２に軸方向の逃げ溝５５を設けておくと、外輪素材５０の塑性加工成形時における余肉は上記逃げ溝５５に侵入するため、外輪１の球面状内面５２の中央部軸方向に盛り上がり部が形成されるのを防止することができる。
【００５５】
図１２（Ｉ）、（II）、（III)は、鍛造成形された外輪素材５０′の他の例を示す。外輪素材５０′の球形内面５２とトラック溝５１の表面とが交差するエッジ部には、外輪素材５０′の奥側端部に盗み部５６が設けられている。この盗み部５６は外輪素材５０′の奥から開口端に向けて次第に小さくなり、その先端ハと球形内面５２の球面中心Ｏ0 を結ぶ直線と上記球面中心Ｏ0 を通って外輪素材５０′の軸心と直交する直線とでなす球面角度βは、図２に示す球面角度αｓと略等しくなっている。
【００５６】
上記外輪素材５０′を用いて図７および図８に示す成形装置でもって塑性加工成形すると、トラック溝５１の内面および球形内面５２の余肉は上記盗み部５６に逃げる。
【００５７】
このため、図１０に示す盛り上がり部５４が形成されるという不都合の発生を防止することができ、塑性加工成形後の球形内面５２の旋削加工を不要とし、製造コストの低減を図ることができる。
【００５８】
図１２に示す外輪素材５０′は、図１３に示す前成形装置によって成形される。この前成形装置は、ダイス６０と前成形ポンチ６１とから成る。絞り込みダイス６０内面形状は、図７に示す外輪素材５０の外径形状と同一とされている。
【００５９】
前成形ポンチ６１は、プレススライド４１の下面に取付けられたポンチホルダ６５で支持され、上記プレススライド４１の上下動により上記ダイス６０に対して移動される。
【００６０】
図１４に示すように、前成形ポンチ６１は、半球状の球面成形部６２を先端に有し、その球面成形部６２の外周に複数のトラック成形部６３が形成されている。トラック成形部６３は曲線状をなし、その曲率中心Ｏ5 は、球面成形部６２の球面中心Ｏ6 に対してポンチ６１の後端側に距離Ｌ1 だけオフセットされている。そのオフセット量は、図５に示すトラック成形部２２の中心Ｏ3 と球面成形部２１の中心Ｏ4 のオフセット量Ｌ1 に等しくされている。
【００６１】
球面成形部６２とトラック成形部６３とが交差する部分には曲線状の膨出部６４が形成されている。膨出部６４の曲率は球面成形部６２の曲率と等しく、その曲率中心Ｏ7 は球面成形部６２の球面中心Ｏ6 に対して、前成形ポンチ６１の先端側に距離Ｌ2 だけオフセットされ、その膨出部６４の後端は球面成形部６２の表面に滑らかに連続している。
【００６２】
また、膨出部６４は、前成形ポンチ６１の先端から後端に至るに従って幅寸法が次第に小さくなっている。
【００６３】
上記の構成から成る前成形ポンチ６１をプレススライド４１の下端に取付けられたポンチホルダ６５で支持し、一方、図７に示す外輪素材５０をダイス６０の内側に挿入してプレススライド４１を下降させることにより、前成形ポンチ６１の先端部が外輪素材５０の内面奥側に押し付けられ、トラック溝５１および球形内面５２の奥側が成形されると共に、トラック溝５１の表面と球形内面５２とが交差する先端部分に図１２で示す盗み部５６が形成される。
【００６４】
上記のように、鍛造成形された外輪素材５０を図７および図８に示す成形装置でもって塑性加工成形する前に、図１３に示す前成形装置でもって前成形することにより、前述のように、塑性加工成形後の球形内面２の奥側部分の旋削が不要であるため、製造コストをさらに低減させることができると共に、盗み部１１がグリース溜りとなり、潤滑性の向上を図ることができる。
【００６５】
また、等速ジョイントが角度をとってトルクを伝達するとき、ケージ８に軸方向の押し込み力が作用し、その押し込み力は上記角度が大きくなるに従って次第に大きくなる。このとき、図１２で示す盗み部５６を有する外輪１においては球形内面５２の全体が図７に示すポンチ２０で塑性加工成形されているため、ケージ８に作用する上記軸方向の負荷を球形内面５２の奥側でも受けることができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように、この発明においては、球面成形部およびトラック成形部の表面を研削面とした成形用ポンチを用いて外輪の球形内面およびトラック溝の表面を塑性加工成形したことによって成形後の研削加工を不要とすることができるため、製造コストの低減を図ることができる。
【００６７】
また、外輪素材の塑性加工成形前に前成形ポンチにより球形内面およびトラック溝の表面を前成形すると同時に、球形内面とトラック溝の表面とが交差する部分の奥側に盗み部を設けたことにより、塑性加工成形時の余肉は盗み部に逃げることになり、塑性加工成形後の球形内面の奥側の旋削を不要とし、製造コストをさらに低減させることができる。
【００６８】
さらに、盗み部はグリース溜りとして使用することができるため、潤滑性に優れた外輪を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る等速ジョイントの実施の形態を示す断面図
【図２】（Ｉ）は図１の外輪のトラック部を拡大して示す断面図、（II）は側面図
【図３】（Ｉ）はこの発明に係るポンチの一実施例を示す斜視図、（II）は（Ｉ）のII−II線に沿った断面図、（III)は（Ｉ）のIII −III 線に沿った断面図、（IV）は底面図
【図４】同上のポンチを形成するポンチ素材の斜視図
【図５】（Ｉ）は同上のポンチのトラック成形部の研削状態を示す正面図、（II）は側面図
【図６】（Ｉ）は同上ポンチの球状表面の研削状態を示す正面図、（II）は側面図
【図７】外輪成形装置の縦断正面図
【図８】同上成形装置の作動状態を示す縦断正面図
【図９】図８のIX−IX線に沿った断面図
【図１０】（Ｉ）は同上の成形装置によって成形された外輪の断面図、（II）は平面図
【図１１】同上の外輪素材の他の例を示す断面図
【図１２】（Ｉ）は同上の外輪素材のさらに他の例を示す断面図、（II）は球面部を示す正面図、（III)は（II）のXII − XII線に沿った断面図
【図１３】（Ｉ）は図１２の外輪素材を形成する前成形装置の断面図、（II）は成形状態を示す断面図
【図１４】（Ｉ）は同上の前成形ポンチの正面図、（II）はポンチ先端部の断面図、（III ）は（II）のXIV −XIV 線に沿った断面図
【図１５】従来の等速ジョイントを示す断面図
【図１６】従来の外輪成形用ポンチを示す斜視図
【図１７】上記ポンチの研削状態を示す概略図
【符号の説明】
１ 外輪
２ 球形内面
３ トラック溝
４ 内輪
５ 球形外面
６ トラック溝
７ トルク伝達ボール
８ ケージ
１１ 盗み部
２０ ポンチ
２１ 球面成形部
２２ トラック成形部
２３ 膨出部
３０ 絞り込みダイス
５０ 外輪素材
６０ ダイス
６１ 前成形ポンチ
６２ 球面成形部
６３ トラック成形部
【発明の属する技術分野】
この発明は、等速ジョイントおよびその外輪の成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
等速ジョイントとして図１５に示したものが従来から知られている。この等速ジョイントは、外輪７０の球形内面７１に軸方向に曲線状の複数のトラック溝７２を設け、内輪７３の球形外面７４に軸方向に円弧状の複数のトラック溝７５を形成し、その両トラック溝７２、７５間に組込まれたトルク伝達ボール７６をケージ７７で保持し、上記トルク伝達ボール７６を介して外輪７０と内輪７３の相互間でトルクを伝達している。
【０００３】
ここで、外輪トラック溝７２のトラック中心Ａと内輪トラック溝７５のトラック中心Ｂはジョイントの角度中心Ｏに対して左右に等距離オフセットされ、外輪７０の軸と内輪７３の軸とが作動角をとったとき、その角度の２等分位置にトルク伝達ボール７６が保持されるようにしている。
【０００４】
ところで、上記のような外輪７０の製造に際し、切削による加工法を採用すると、製造に時間がかかり、歩溜りも低下する。
【０００５】
上記の不都合を解消するため、特公昭６１−５８１４号公報においては、割型パンチと絞り込みダイスとを用いて外輪を冷間鍛造により成形する製造方法を提案している。
【０００６】
図１６は上記製造方法に使用される割型パンチを示す。この割型パンチ８０は図１５に示す外輪７０のトラック溝７２を成形するトラック成形部８１と、外輪７０の球形内面７１を成形する球面成形部８２とを有し、トラック成形部８１の曲率中心Ｏ8 と球面成形部８２の球面中心Ｏ9 は軸方向にオフセットされている。
【０００７】
ところで、上記割型パンチ８０のトラック成形部８１を図１７に示す溝付き砥石９０で研削仕上げにすると、同図の一点鎖線で示すように、その溝付き砥石９０によって球面成形部８２がほぼ全域にわたって削除され、トラック成形部８１のみを研削仕上げすることはできない。
【０００８】
このため、従来の割型パンチ８０においては、トラック成形部８１および球面成形部８２のそれぞれを放電加工により形成している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、放電加工に形成された割型パンチ８０においては、トラック成形部８１および球面成形部８２の面精度が低いため、外輪７０のトラック溝７２および球形内面７１を高精度に仕上げることはできず、高い寸法精度が要求される外輪７０においては、冷間鍛造後の研削加工により、トラック溝７２の内面および球形内面７１の面精度を確保しており、外輪７０の製造に時間を要し、製造コストも高くつくという問題が生じる。
【００１０】
この発明の課題は、加工コストの低減を図ることができる等速ジョイントおよびそのジョイントの外輪の成形方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明に係る等速ジョイントにおいては、球形内面に曲線状のトラック溝が形成された外輪と、球形外面に外輪のトラック溝と同数のトラック溝が設けられた内輪と、内外輪のトラック溝間に組込まれたトルク伝達ボールと、外輪の球形内面および内輪の球形外面に案内され前記トルク伝達ボールを保持するケージとから成り、前記外輪トラック溝の中心と前記内輪トラック溝の中心とをジョイントの角度中心より左右に等距離オフセットさせた等速ジョイントにおいて、前記外輪のトラック溝における表面および外輪の球形内面を塑性加工成形による仕上げ面とし、その外輪のラック溝における有効溝深さを、外輪の開口端から球形内面の球面中心を越える位置にわたって均一深さとした構成としている。
【００１２】
また、この発明に係る等速ジョイントの外輪の成形方法においては、前後両端から中央部に至るに従って幅寸法が次第に大きくなる球面成形部と、その球面成形部の両端方向に長く延びて球面成形部上に盛り上がり、球面成形部の球面中心に対して球面成形部の後端方向に片寄った位置に曲率中心をもつ曲線状のトラック成形部と、そのトラック成形部の両側後端部に形成されてトラック成形部の曲率中心上に曲率中心をもつ円弧状の膨出部とを有し、その膨出部の表面を除くトラック成形部の表面全体と球面成形部の表面全体が研削面とされた複数のポンチを円形に配置し、その複数のポンチを開口端に向けて拡がりをもつ外輪素材の内側に挿入し、その外輪素材の内周面に形成された複数のトラック溝に各ポンチのトラック成形部を挿入させた状態で絞り込みダイスにより外輪素材の外径面を絞り込んで外輪素材の内面をポンチの球面成形部およびトラック成形部に押し付ける構成としている。ここで、外輪素材の絞り込みは、冷間、温間、熱間のいずれでもよい。
【００１３】
上記のような外輪の成形方法においては、塑性加工成形するに先だって、外輪素材の球形内面とトラック溝の奥側半分を前成形ポンチで前成形すると共に、球形内面とトラック溝の表面とが交差するエッジ部の奥側端部に盗み部を前成形しておくのがよい。
【００１４】
その前成形を行なう前成形ポンチとして、半球状の球面成形部を先端に有し、その球面成形部の外周に複数の曲線状のトラック成形部が形成され、そのトラック成形部の表面と球面成形部の表面とが交差する部分に先端に向けて幅寸法が次第に大きくなる円弧状の膨出部が形成されたものを用いる。
【００１５】
前成形ポンチを用いる成形は、冷間、温間、熱間のいずれでもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１乃至図１４に基づいて説明する。
【００１７】
図１は等速ジョイントを示す。この等速ジョイントは、外輪１の球形内面２に複数の曲線状トラック溝３を形成し、内輪４の球形外面５に上記トラック溝３と同数のトラック溝６を設け、その外・内輪１、４のトラック溝３、６間に組込んだトルク伝達ボール７を両輪１、４間に組込んだケージ８で保持している。
【００１８】
ケージ８は、外輪１の球形内面２と内輪４の球形外面５で接触案内される球面９を内外に有する。
【００１９】
外輪１のトラック溝３の中心Ｏ1 と内輪４のトラック溝６の中心Ｏ2 は、ジョイントの角度中心Ｏ0 に対して左右に等距離オフセットされている。
【００２０】
ここで、ジョイントの角度中心Ｏ0 は、外輪１の球形内面２および内輪４の球形外面５の球面中心と一致する。
【００２１】
図２（Ｉ）、（II）は上記外輪１の一部分を拡大して示す。トラック溝３の表面両側には逃げ部１０が設けられており、トラック溝３の有効溝深さＨ1 は外輪１の軸心と直交して球形内面２の球面中心を含む直線より角度αｓだけ外輪奥側に片寄った位置イから外輪開口端に至る範囲にわたって均一深さとされている。
【００２２】
ここで、角度αｓは、実車での常用角付近におけるジョイントの許容負荷トルクのかね合いから決定され、５°以上とされる。
【００２３】
また、前記球形内面２には、ジョイントの角度中心Ｏ0 から角度αｓだけ外輪奥側に片寄った位置を先端として、それより奥側の部分が旋削されて盗み部１１が設けられている。
上記盗み部１１は、鍛造成形された後述の外輪素材の形状において設ける場合と設けない場合とがある。
【００２４】
前記外輪１の球形内面２およびトラック溝３の表面は塑性加工成形による仕上げ面とされている。
【００２５】
図３は上記等速ジョイントの外輪成形用ポンチを示す。ポンチ２０は球面成形部２１と、その球面成形部２１上に設けられた曲線状のトラック成形部２２とを有する。
【００２６】
球面成形部２１は、前後両端から中央に向けて幅寸法が次第に大きくなっている。トラック成形部２２は球面成形部２１の先端から後端に向けて円弧状に延びている。
【００２７】
図５（Ｉ）に示すように、上記トラック成形部２２の曲率中心Ｏ3 は、球面成形部２１の球面中心Ｏ4 に対して、球面成形部２１の後端方向に距離Ｌ1 だけオフセットされている。このオフセット量Ｌ1 は、図１に示す外輪１の球面中心Ｏ0 とトラック溝３の中心Ｏ1 のオフセット量と一致している。
【００２８】
トラック成形部２２の両側には後端から長さ方向中央部に至る円弧状の膨出部２３が設けられている。膨出部２３の先端はトラック成形部２２の長さ方向中央より後端方向に至り、その先端ロと球面中心Ｏ4 結ぶ直線と球面中心Ｏ4 を通る垂線とでなす球面角度αｓは、図２に示す角度αｓと一致している。
【００２９】
前記球面成形部２１にはトラック成形部２２の先端部両側に沿って切り込み溝２４が形成され、その切り込み溝２４の底面は前記膨出部２３の上面に滑らかに連続している。
【００３０】
球面成形部２１は研削仕上げされ、一方、トラック成形部２２も膨出部２３を除く表面全体が研削仕上げされており、そのトラック形成部２２の上記膨出部２３を有する部分は全長に亘ってトラック有効成形高さＨ1 が一定とされている。
【００３１】
上記の構成から成る外輪成形用ポンチ２０は図４に示すポンチ素材２０ａからの研削によって形成される。
【００３２】
ポンチ素材２０ａは、図３に示すポンチ２０と同形状であって、球面成形部２１ａおよびトラック成形部２２ａのそれぞれに膨出部２３の厚みに相当する研削代を与えた大きさとされ、そのポンチ素材２０ａの球面成形部２１ａおよびトラック成形部２２ａは放電加工により形成されている。
【００３３】
トラック成形部２２ａは、図５（Ｉ）に示すように、曲率中心Ｏ3 回りに移動される円形砥石２５によって研削代分だけ研削される。
【００３４】
ここで、円形砥石２５は、図５（II）で示すように、円弧状の溝２５ａを外周に有し、その溝２５ａの両側縁から内径方向に向けてテーパ面２５ｂが形成されている。
【００３５】
上記砥石２５をトラック成形部２２ａの曲率中心Ｏ3 回りに移動させることにより、トラック成形部２２ａの表面が研削され、トラック成形部２２ａの後端部に未研削の部分が残る。この未研削の部分が膨出部２３とされる。
【００３６】
また、上記砥石２５の移動によって球面成形部２１ａの先端部にトラック成形部２２に沿う切り込み溝２４が形成される。
【００３７】
一方、球面成形部２１ａは、図６（Ｉ）に示すように、球面中心Ｏ4 回りに移動される砥石２６によって表面が研削される。砥石２６は図６（II）に示すように、溝２７を外周に有し、その溝２７の両側に球面２８が形成されている。溝２７の深さはトラック成形部２２の最大高さより深く、球面中心Ｏ4 回りに移動した際に、トラック成形部２２を研削しない深さとされている。
【００３８】
上記砥石２６を球面中心Ｏ4 の回り移動させることにより、球面成形部２１ａが研削仕上げされる。
【００３９】
図７は上記の構成から成るポンチ２０を用いた外輪成形装置を示す。この外輪成形装置は、絞り込みダイス３０と組合わせポンチ４０とから成る。
【００４０】
組合わせポンチ４０は、プレススライド４１にテーパベース４２と、その外側に設けられたテーパ状の保持筒４３とを固定し、テーパベース４２と保持筒４３との間にポンチホルダ４４に取付けられた図３に示すポンチ２０の複数を、側面間に所要の間隔をおいて組込んでいる。
【００４１】
また、テーパベース４２の軸心上に形成された貫通孔４５に先端ポンチ４６に設けられた軸部４７をスライド自在に挿通し、その軸部４７の外側に設けられたスプリング４８によって先端ポンチ４６を上方に引き上げている。
【００４２】
上記成形装置によって成形される外輪素材５０は開口端に向けて拡がりをもち、内周にはポンチ２０と同数のトラック溝５１が形成されている。
【００４３】
上記外輪素材５０を絞り込みダイス３０の内側に挿入したのち、プレススライド４１を下降させると、先端ポンチ４６が外輪素材５０球面底部に当接し、成形ポンチ２０がトラック溝５１に嵌合する。その状態でプレススライド４１をさらに下降させることにより、外輪素材５０は絞り込みダイス３０により絞り込み作用を受けて縮径する（図８、図９参照）。その絞り込み時、トラック溝５１の表面は成形ポンチ２０のトラック成形部２２により拘束され、一方、外輪素材５０の球形内面５２は球面成形部２１により拘束され、トラック溝５１および球形内面５２のそれぞれが、トラック成形部２２および球面成形部２１によって塑性成形され、所定の形状、寸法に仕上げられる。ここで、外輪素材５０の絞り込みは、冷間、温間、熱間のいずれでもよい。
【００４４】
外輪素材５０の成形後、プレススライド４１を上昇させると、そのプレススライド４１と共にテーパベース４２および保持筒４４が上昇し、その上昇によって複数の成形ポンチ４２が縮径して、トラック溝５１からトラック成形部２２が外れ、成形ポンチ２０および先端ポンチ４６が成形後の外輪１から引き抜かれる。
【００４５】
上記のような外輪１の塑性加工成形において、外輪成形用ポンチ２０に形成された球面成形部２１およびトラック成形部２２の表面それぞれは研削加工されたものであるため、各部の面精度は高く、その面精度の高い球面成形部２１とトラック成形部２２とでもってトラック溝５１および球形内面５２が形成されるため、トラック溝５１および球形内面５２の面精度も高く、後加工を不要とすることができる。したがって、外輪１の製造コストを大巾にコストダウンさせることができる。
【００４６】
ここで、図３で示した成形用ポンチ２０のトラック成形部２２はその後端部両側に膨出部２３を有するため、図１０（Ｉ）、（II）に示すように、成形された外輪１のトラック溝３の両側部には逃げ部１０が形成される。この逃げ部１０は等速ジョイントの組立て時にグリース溜まりとなり、逃げ部１０内に保持されるグリースによってボール転動面を良好に潤滑することができる。
【００４７】
また、トラック成形部２２は後端から球面中心Ｏ4 を越える位置までのトラック有効成形高さが一定であるため、成形されたトラック溝３の有効溝深さは外輪１の開口端から球面中心Ｏ0 を越える位置までは均一深さであり、それより外輪１の閉塞端に向けて有効溝深さが次第に小さくなる。
【００４８】
このため、上記成形用ポンチ２０によって成形されたトラック溝３の入口側の有効溝深さが図１５に示す外輪７０のトラック溝７２における入口側の有効溝深さより浅くなり、外輪１の許容負荷トルクが小さくなる。しかし、トラック溝３の入口側は、もともと大きな許容負荷トルクをもつ領域であるため、等速ジョイントの機能上問題とはならない。
【００４９】
さらに、成形ポンチ２０は、球面成形部２１の先端部にトラック成形部２２に沿う切り込み溝２４を有するため、外輪１の成形時、余肉が切り込み溝２４に侵入して盛り上がるおそれがある。
【００５０】
図１０（Ｉ）は、盛り上がりが形成された外輪１を示す。５４は盛り上がり部を示す。上記外輪１においては、旋削によって盛り上がり部５４を除去する。
【００５１】
このとき、盛り上がり部５４のみを旋削することは技術的に困難であるため、球形内面５２を図１０（Ｉ）に示す破線位置から旋削する。図１に示す外輪１は図１０（Ｉ）の球形内面２を旋削したものを示す。
【００５２】
図１に示す等速ジョイントにおいては、外輪１と内輪４の相互間でトルクを伝達するトルク伝達ボール７は外輪１のトラック溝３と内輪４のトラック溝６に沿って転動自在であり、両輪１、４のトラック溝３、６は開口端に向けて拡がりをもつため、ボール７は常に外側に向けて押圧され、外側に飛び出そうとしている。
【００５３】
このため、ケージ８は、球形内面２の奥側と接触せず、その球形内面２の奥側に盗み部１１を設けても問題となることは少ない。仮に、等速ジョイントが角度をとってトルクを伝達するとき、ケージ８に押し込み方向の負荷が作用しても、上記盗み部１１は球形内面の球面中心Ｏ0 を越えた位置であるため、上記球形内面２によってケージ８に作用する軸方向の負荷を受けることができ、実用上何も問題はない。
【００５４】
図１１に示すように、外輪素材５０における球形内面５２に軸方向の逃げ溝５５を設けておくと、外輪素材５０の塑性加工成形時における余肉は上記逃げ溝５５に侵入するため、外輪１の球面状内面５２の中央部軸方向に盛り上がり部が形成されるのを防止することができる。
【００５５】
図１２（Ｉ）、（II）、（III)は、鍛造成形された外輪素材５０′の他の例を示す。外輪素材５０′の球形内面５２とトラック溝５１の表面とが交差するエッジ部には、外輪素材５０′の奥側端部に盗み部５６が設けられている。この盗み部５６は外輪素材５０′の奥から開口端に向けて次第に小さくなり、その先端ハと球形内面５２の球面中心Ｏ0 を結ぶ直線と上記球面中心Ｏ0 を通って外輪素材５０′の軸心と直交する直線とでなす球面角度βは、図２に示す球面角度αｓと略等しくなっている。
【００５６】
上記外輪素材５０′を用いて図７および図８に示す成形装置でもって塑性加工成形すると、トラック溝５１の内面および球形内面５２の余肉は上記盗み部５６に逃げる。
【００５７】
このため、図１０に示す盛り上がり部５４が形成されるという不都合の発生を防止することができ、塑性加工成形後の球形内面５２の旋削加工を不要とし、製造コストの低減を図ることができる。
【００５８】
図１２に示す外輪素材５０′は、図１３に示す前成形装置によって成形される。この前成形装置は、ダイス６０と前成形ポンチ６１とから成る。絞り込みダイス６０内面形状は、図７に示す外輪素材５０の外径形状と同一とされている。
【００５９】
前成形ポンチ６１は、プレススライド４１の下面に取付けられたポンチホルダ６５で支持され、上記プレススライド４１の上下動により上記ダイス６０に対して移動される。
【００６０】
図１４に示すように、前成形ポンチ６１は、半球状の球面成形部６２を先端に有し、その球面成形部６２の外周に複数のトラック成形部６３が形成されている。トラック成形部６３は曲線状をなし、その曲率中心Ｏ5 は、球面成形部６２の球面中心Ｏ6 に対してポンチ６１の後端側に距離Ｌ1 だけオフセットされている。そのオフセット量は、図５に示すトラック成形部２２の中心Ｏ3 と球面成形部２１の中心Ｏ4 のオフセット量Ｌ1 に等しくされている。
【００６１】
球面成形部６２とトラック成形部６３とが交差する部分には曲線状の膨出部６４が形成されている。膨出部６４の曲率は球面成形部６２の曲率と等しく、その曲率中心Ｏ7 は球面成形部６２の球面中心Ｏ6 に対して、前成形ポンチ６１の先端側に距離Ｌ2 だけオフセットされ、その膨出部６４の後端は球面成形部６２の表面に滑らかに連続している。
【００６２】
また、膨出部６４は、前成形ポンチ６１の先端から後端に至るに従って幅寸法が次第に小さくなっている。
【００６３】
上記の構成から成る前成形ポンチ６１をプレススライド４１の下端に取付けられたポンチホルダ６５で支持し、一方、図７に示す外輪素材５０をダイス６０の内側に挿入してプレススライド４１を下降させることにより、前成形ポンチ６１の先端部が外輪素材５０の内面奥側に押し付けられ、トラック溝５１および球形内面５２の奥側が成形されると共に、トラック溝５１の表面と球形内面５２とが交差する先端部分に図１２で示す盗み部５６が形成される。
【００６４】
上記のように、鍛造成形された外輪素材５０を図７および図８に示す成形装置でもって塑性加工成形する前に、図１３に示す前成形装置でもって前成形することにより、前述のように、塑性加工成形後の球形内面２の奥側部分の旋削が不要であるため、製造コストをさらに低減させることができると共に、盗み部１１がグリース溜りとなり、潤滑性の向上を図ることができる。
【００６５】
また、等速ジョイントが角度をとってトルクを伝達するとき、ケージ８に軸方向の押し込み力が作用し、その押し込み力は上記角度が大きくなるに従って次第に大きくなる。このとき、図１２で示す盗み部５６を有する外輪１においては球形内面５２の全体が図７に示すポンチ２０で塑性加工成形されているため、ケージ８に作用する上記軸方向の負荷を球形内面５２の奥側でも受けることができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように、この発明においては、球面成形部およびトラック成形部の表面を研削面とした成形用ポンチを用いて外輪の球形内面およびトラック溝の表面を塑性加工成形したことによって成形後の研削加工を不要とすることができるため、製造コストの低減を図ることができる。
【００６７】
また、外輪素材の塑性加工成形前に前成形ポンチにより球形内面およびトラック溝の表面を前成形すると同時に、球形内面とトラック溝の表面とが交差する部分の奥側に盗み部を設けたことにより、塑性加工成形時の余肉は盗み部に逃げることになり、塑性加工成形後の球形内面の奥側の旋削を不要とし、製造コストをさらに低減させることができる。
【００６８】
さらに、盗み部はグリース溜りとして使用することができるため、潤滑性に優れた外輪を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る等速ジョイントの実施の形態を示す断面図
【図２】（Ｉ）は図１の外輪のトラック部を拡大して示す断面図、（II）は側面図
【図３】（Ｉ）はこの発明に係るポンチの一実施例を示す斜視図、（II）は（Ｉ）のII−II線に沿った断面図、（III)は（Ｉ）のIII −III 線に沿った断面図、（IV）は底面図
【図４】同上のポンチを形成するポンチ素材の斜視図
【図５】（Ｉ）は同上のポンチのトラック成形部の研削状態を示す正面図、（II）は側面図
【図６】（Ｉ）は同上ポンチの球状表面の研削状態を示す正面図、（II）は側面図
【図７】外輪成形装置の縦断正面図
【図８】同上成形装置の作動状態を示す縦断正面図
【図９】図８のIX−IX線に沿った断面図
【図１０】（Ｉ）は同上の成形装置によって成形された外輪の断面図、（II）は平面図
【図１１】同上の外輪素材の他の例を示す断面図
【図１２】（Ｉ）は同上の外輪素材のさらに他の例を示す断面図、（II）は球面部を示す正面図、（III)は（II）のXII − XII線に沿った断面図
【図１３】（Ｉ）は図１２の外輪素材を形成する前成形装置の断面図、（II）は成形状態を示す断面図
【図１４】（Ｉ）は同上の前成形ポンチの正面図、（II）はポンチ先端部の断面図、（III ）は（II）のXIV −XIV 線に沿った断面図
【図１５】従来の等速ジョイントを示す断面図
【図１６】従来の外輪成形用ポンチを示す斜視図
【図１７】上記ポンチの研削状態を示す概略図
【符号の説明】
１ 外輪
２ 球形内面
３ トラック溝
４ 内輪
５ 球形外面
６ トラック溝
７ トルク伝達ボール
８ ケージ
１１ 盗み部
２０ ポンチ
２１ 球面成形部
２２ トラック成形部
２３ 膨出部
３０ 絞り込みダイス
５０ 外輪素材
６０ ダイス
６１ 前成形ポンチ
６２ 球面成形部
６３ トラック成形部
Claims (5)
- 球形内面に曲線状のトラック溝が形成された外輪と、球形外面に外輪のトラック溝と同数のトラック溝が設けられた内輪と、内外輪のトラック溝間に組込まれたトルク伝達ボールと、外輪の球形内面および内輪の球形外面に案内され前記トルク伝達ボールを保持するケージとから成り、前記外輪トラック溝の中心と前記内輪トラック溝の中心とをジョイントの角度中心より左右に等距離オフセットさせた等速ジョイントにおいて、前記外輪のトラック溝における表面および外輪の球形内面を塑性加工成形による仕上げ面とし、その外輪のラック溝における有効溝深さを、外輪の開口端から球形内面の球面中心を越える位置にわたって均一深さとしたことを特徴とする等速ジョイント。
- 前記球形内面の球面中心を越えた奥側部分を旋削して盗み部を形成した請求項１に記載の等速ジョイント。
- 前記球形内面とトラック溝の表面とが交差するエッジ部の外輪奥側端部に盗み部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の等速ジョイント。
- 前後両端から中央部に至るに従って幅寸法が次第に大きくなる球面成形部と、その球面成形部の両端方向に長く延びて球面成形部上に盛り上がり、球面成形部の球面中心に対して球面成形部の後端方向に片寄った位置に曲率中心をもつ曲線状のトラック成形部と、そのトラック成形部の両側後端部に形成されてトラック成形部の曲率中心上に曲率中心をもつ円弧状の膨出部とを有し、その膨出部の表面を除くトラック成形部の表面全体と球面成形部の表面全体が研削面とされた複数のポンチを円形に配置し、その複数のポンチを開口端に向けて拡がりをもつ外輪素材の内側に挿入し、その外輪素材の内周面に形成された複数のトラック溝に各ポンチのトラック成形部を挿入させた状態で絞り込みダイスにより外輪素材の外径面を絞り込んで外輪素材の内面をポンチの球面成形部およびトラック成形部に押し付ける等速ジョイントの外輪の成形方法。
- 半球状の球面成形部を先端に有し、その球面成形部の外周に複数の曲線状のトラック成形部が形成され、そのトラック成形部の表面と球面成形部の表面とが交差する部分に先端に向けて幅寸法が次第に大きくなる円弧状の膨出部が形成された前成形ポンチをダイスで受けられた外輪素材の奥側内面に押し付けて球形内面およびトラック溝の奥側端部を塑性変形させると共に球形内面とトラック溝の表面とが交差するエッジ部の奥側端部に盗み部を前成形したのち、請求項４に記載の成形方法でもって塑性加工成形する等速ジョイントの外輪の成形方法。
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