(57)【要約】【課題】トラック溝の開口部側の応力集中を緩和することができて、捩り強度の向上を図ることが可能な等速自在継手を提供する。【解決手段】内径面２１に複数のトラック溝２２が形成された外側継手部材と、外径面２４に複数のトラック溝２５が形成された内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝２２と内側継手部材のトラック溝２５との間に介在してトルクを伝達する複数のトルク伝達部材と、トルク伝達部材を保持するケージ２８とを備えた等速自在継手である。外側継手部材の開口端面２３ａの内径側にカット部３０を形成する。外側継手部材のトラック溝２２の開口端とカット部３０とのコーナ部に、外側継手部材のトラック溝２２の仕上げ加工時に形成される面取り部３１を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外径面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のトルク伝達部材と、トルク伝達部材を保持するケージとを備えた等速自在継手であって、
外側継手部材の開口端面の内径側にカット部を形成するとともに、外側継手部材のトラック溝の開口端と前記カット部とのコーナ部に、外側継手部材のトラック溝の仕上げ加工時に形成される面取り部を設けたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
前記面取り部が凸アール形状とされた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】
前記面取り部が軸線方向と略平行状となる平坦面形状とされた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４】
外側継手部材のトラック溝底面及び内側継手部材のトラック溝底面が単一の曲線部にて構成されるバーフィールドタイプであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の等速自在継手。
【請求項５】
外側継手部材のトラック溝底面及び内側継手部材のトラック溝底面に曲線部とストレート部を有するアンダーカットフリータイプであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の等速自在継手。
【請求項６】
トルク伝達部材としてのボールが、５個から８個であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
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固定式等速自在継手がある。この固定式等速自在継手は、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得る構造を備えている。一般的に、前述した固定式等速自在継手としては、バーフィールド型（ＢＪ）やアンダーカットフリー型（ＵＪ）が広く知られている。
【０００３】
バーフィールド型（ＢＪ）の固定式等速自在継手は、図４に示すように、内径面１に複数のトラック溝２が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外側継手部材としての外輪３と、外径面４に外輪３のトラック溝２と対をなす複数のトラック溝５が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内側継手部材としての内輪６と、外輪３のトラック溝２と内輪６のトラック溝５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール７と、外輪３の内径面１と内輪６の外径面４との間に介在してボール７を保持するケージ８とを備えている。ケージ８には、ボール７が収容される窓部９が周方向に沿って複数配設されている。
【０００４】
すなわち、バーフィールド型（ＢＪ）の固定式等速自在継手は、外輪３のトラック溝底面および内輪６のトラック溝５のトラック溝底面が単一の円弧部のみでもって構成されたものである。これに対して、アンダーカットフリー型（ＵＪ）の固定式等速自在継手は、外輪のトラック溝底面及び内輪のトラック溝底面に曲線部とストレート部を有するものである。
【０００５】
近年では、軽量、コンパクト化のため、この種の固定式等速自在継手として、トルク伝達部材としてのボールを８個としたものがある。しかしながら、固定式等速自在継手において、コンパクト化を図る上では、各部品の強度を確保する必要があり、この強度確保が難しい課題となっている。
【０００６】
そこで、従来では、外輪の強度の確保において、外輪の端面を後退させることなく、ボールの組み込みを可能としたものがある（特許文献１）。すなわち、図４に示すように、外輪３の開口端面に、ボール組み込み用の切欠部（カット部）１０を設け、外輪３の開口端面の位置を後退させることなく、ボール７の組み込みを可能としたものである。
【０００７】
これによって、ケージの柱部の断面積を大幅に増加でき、ケージの高強度化が可能となり、従来のケージの肉厚よりも大幅に径方向に減少可能となり、固定式等速自在継手の軽量・コンパクト化が可能となり、さらに、コンパクト化に伴って材料、加工費も低減することになる。
【特許文献１】特開平１１−１０１２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記特許文献１に記載の等速自在継手では、図５に示すように、カット部１０の径方向端面１０ａと、トラック溝底の開口部とが成す角度αは鋭角となる。このように鋭角となれば、高作動角による捩り強度が加わった場合、カット部１０の奥側（反開口部側）において応力が集中する。この応力集中によって、ぜい性破壊を招くことになる。
【０００９】
なお、応力集中を避けるために、図６に示すように、トラック溝２の開口端に面取り部１１を設けることも可能である。しかしながら、面取り部１１を設ける場合、通常、旋削工程における追加加工となる。このため、加工性に劣るとともに、コスト高となっていた。
【００１０】
本発明は、前記課題に鑑みて、トラック溝の開口部側の応力集中を緩和することができて、捩り強度の向上を図ることが可能な等速自在継手を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の等速自在継手は、内径面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外径面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のトルク伝達部材と、トルク伝達部材を保持するケージとを備えた等速自在継手であって、外側継手部材の開口端面の内径側にカット部を形成するとともに、外側継手部材のトラック溝の開口端と前記カット部とのコーナ部に、外側継手部材のトラック溝の仕上げ加工時に形成される面取り部を設けたものである。
【００１２】
本発明の等速自在継手によれば、外側継手部材のトラック溝の開口端と前記カット部とのコーナ部に面取り部を設けたので、この部位における応力集中を緩和することができる。しかも、この面取り部はトラック溝の仕上げ加工時に形成されるので、旋削工程における追加加工を必要としない。仕上げ加工としては、例えば、焼入れ後に切削を行う焼入鋼切削にて行うことができる。ここで、焼入鋼切削は、単に切削のことであり、切削は通常生材の状態で行うので、熱処理後（焼入れ後）の切削であることを明確にするために焼入鋼切削と称した。
【００１３】
前記面取り部が凸アール形状とされていたり、軸線方向と略平行状となる平坦面形状とされていたりする。
【００１４】
外側継手部材のトラック溝底面及び内側継手部材のトラック溝底面が単一の曲線部にて構成されるバーフィールドタイプであっても、外側継手部材のトラック溝底面及び内側継手部材のトラック溝底面に曲線部とストレート部を有するアンダーカットフリータイプであってもよい。
【００１５】
トルク伝達部材としてのボールが、５個から８個である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、トラック溝の開口端部における応力集中を緩和することができ、捩り強度の向上を図って、安定した高い強度特性を得ることができる。しかも、旋削工程における追加加工を必要としないので、加工性に優れるとともに、コスト低減を図ることが可能となる。仕上げ加工に、焼入鋼切削を行えば、これらの部位の仕上げに研削加工を行う必要がなくなる。このため、環境上好ましくない研削クーラントの使用を控えることができ、環境にやさしい加工が可能であって、しかも低コスト化を図ることができる。また、硬化層が形成された部位が耐摩耗性、耐寿命性等に優れ、高品質の等速自在継手となる。
【００１７】
前記面取り部が凸アール形状とされていれば、応力集中を安定して緩和することができ、また、軸線方向と略平行状となる平坦面形状とされていれば、この面取り部が成す角度が鋭角とならず、このような場合であっても、応力集中を安定して緩和することができる。
【００１８】
等速自在継手としては、バーフィールドタイプであっても、アンダーカットフリータイプであっても、また、ボール数としても、５個であっても、６個であっても、７個であっても、８個であってもよい。このように、種々の等速自在継手に対応することができ、汎用性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。
【００２０】
本発明に係る固定式等速自在継手は、図１に示すように内径面２１に複数のトラック溝２２が軸方向に沿って形成された外側継手部材としての外輪２３と、外径面２４に複数のトラック溝２５が軸方向に沿って形成された内側継手部材としての内輪２６とを備える。そして、外輪２３のトラック溝２２と内輪２６のトラック溝２５とが対をなし、トルクを伝達するトルク伝達部材としてのボール２７が外輪２３のトラック溝２２と内輪２６のトラック溝２５との間に介在する。外輪２３の内径面２１と内輪２６の外径面２４との間にケージ２８が介在され、このケージ２８の周方向に沿って所定ピッチで配設された複数の窓部（ポケット）２９にボール２７が保持される。
【００２１】
外輪２３の内径面２１乃至トラック溝底面に硬化層Ｓが形成される。この硬化層Ｓを形成する際の熱硬化処理としては、高周波焼入れや浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用することができる。ここで、高周波焼入れとは、高周波電流の流れているコイル中に焼入れに必要な部分を入れ、電磁誘導作用により、ジュール熱を発生させて、伝導性物体を加熱する原理を応用した焼入れ方法である。また、浸炭焼入れとは、低炭素材料の表面から炭素を浸入／拡散させ、その後に焼入れを行う方法である。なお、図示省略しているが、内輪２６の外径面２４乃至トラック溝底面に、高周波焼入れや浸炭焼入れ等の熱処理にて形成される硬化層を設けるようにしてもよい。
【００２２】
外輪２３の開口端面２３ａの内径側にカット部３０を形成するとともに、外輪２３のトラック溝２２の開口端とカット部３０とのコーナ部に、図２に示すような面取り部３１を形成している。この面取り部３１は凸アール状とされている。この面取り部３１の曲率半径Ｒとしては、例えば、０．２ｍｍ〜３ｍｍ程度とされる。
【００２３】
面取り部３１は、外輪２３のトラック溝２２の仕上げ加工時に形成される。仕上げ加工は、この場合、硬化層Ｓを形成する焼入れ後に切削を行う焼入鋼切削である。焼入鋼切削は、単に切削のことであり、切削は通常生材の状態で行うので、熱処理後（焼入れ後）の切削であることを明確にするために焼入鋼切削と称した。焼き入れ後に切削を行うため、素材の熱処理変形をこの切削過程で除去することができる。焼入れを行うと、引張残留応力が残り易く、そのままでは疲労強度が低下する。このため、表面を切削すれば、最表面部に圧縮残留応力を付与させることができ、これにより疲労強度が向上する。
【００２４】
切削工具として、このような切削が可能なバイトを使用する。焼入鋼切削の可能なバイトとして、例えばＣＢＮ（立方晶窒化硼素）に特殊セラミックス結合材を加えた焼結体工具等を使用することができる。
【００２５】
本発明の等速自在継手では、外輪２３のトラック溝２２の開口端とカット部３０とのコーナ部に面取り部３１を設けたので、この部位における応力集中を緩和することができる。これによって、安定した高い強度特性を得ることができる。しかも、この面取り部３１はトラック溝２２の仕上げ加工時に形成されるので、旋削工程における追加加工を必要としない。これによって、加工性に優れるとともに、コスト低減を図ることが可能となる。
【００２６】
仕上げ加工に、焼入鋼切削を行えば、これらの部位の仕上げに研削加工を行う必要がな
くなる。このため、環境上好ましくない研削クーラントの使用を控えることができ、環境にやさしい加工が可能であって、しかも低コスト化を図ることができる。また、硬化層が形成された部位が耐摩耗性、耐寿命性等に優れ、高品質の等速自在継手となる。
【００２７】
図３は面取り部３１の変形例を示し、この場合の面取り部３１が軸線方向と略平行状となる平坦面形状とされている。カット部３０の奥側端面とこの面取り部３１とが成す角度βを約９０°としている。すなわち、角度βを鋭角とならないように設定している。
【００２８】
このため、図３に示すような面取り部３１であっても、カット部３０の奥側端面とこの面取り部３１とが成す角度βが図５に示すように鋭角とならないので、この部位（トラック溝の開口端部）における応力集中を緩和することができる。したがって、安定した高い強度特性を得ることができる。しかも、旋削工程における追加加工を必要としないので、加工性に優れるとともに、コスト低減を図ることが可能となる。
【００２９】
前記実施形態では、外輪２３のトラック溝底面及び内輪２６のトラック溝底面が単一の曲線部にて構成されるバーフィールドタイプであったが、等速自在継手として、外輪２３のトラック溝底面及び内輪のトラック溝底面に曲線部とストレート部を有するアンダーカットフリータイプであってもよい。また、トルク伝達部材としてのボール２７は、例えば、５個〜８個の範囲で任意に設定できる。
【００３０】
このように、本発明は、種々の等速自在継手に対応することができ、汎用性に優れる。
【００３１】
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、面取り部３１が図２に示すように、凸アール状である場合、その曲率半径としては、応力集中を緩和することができる範囲で種々変更することができる。すなわち、前記したように、面取り部３１の曲率半径Ｒを、０．２ｍｍ〜３ｍｍ程度とすることによって、応力集中を効果的に緩和できる。曲率半径Ｒが０．２ｍｍ未満であれば、曲率半径Ｒが小さすぎて応力集中の緩和作用が低下し、逆に曲率半径Ｒが３ｍｍを越えれば、曲率半径Ｒが大きすぎて応力集中の緩和作用が低下する。また、図３に示すように、面取り部３１が軸線方向と平行状となる平坦面形状である場合、カット部３０の奥側端面とこの面取り部３１とが成す角度βが鋭角にならない範囲で種々変更することができる。仕上げ加工としては焼入鋼切削に限るものではなく、冷間鍛造仕上げや研削仕上げ等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態を示す等速自在継手の断面図である。
【図２】前記等速自在継手の要部拡大断面図である。
【図３】前記等速自在継手の面取り部の変形例を示す断面図である。
【図４】従来の等速自在継手の断面図である。
【図５】前記従来の等速自在継手の要部拡大断面図である。
【図６】従来の等速自在継手の外輪の開口端面図である。
【符号の説明】
【００３３】
２１   内径面
２２   トラック溝
２３ａ 開口端面
２４   外径面
２５   トラック溝
２７   ボール
２８   ケージ
３０   カット部
３１   面取り部
【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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