(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪の球形内面に接触案内される球形外面および内輪の球形外面に接触案内される球形内面を有する筒体部の周方向に前記外輪と内輪の相互間で回転トルクを伝達するトルク伝達ボールが収容される複数のポケットを等間隔に形成した固定式等速自在継手のケージにおいて、前記ポケットのケージ軸方向で対向する一対の側面のうち、外輪開口側の一方の側面をケージの熱処理前にシェービングされた面とし、かつ外輪奥側の他方の側面をケージの熱処理後切削された面として、その表面硬さを外輪開口側の側面の表面硬さより低くしたことを特徴とする固定式等速自在継手のケージ。
【請求項２】
前記筒体部の球形外面の中心と球形内面の中心が筒体部の軸方向に間隔をおいた配置とされていることを特徴とする請求項１に記載の固定式等速自在継手のケージ。
【請求項３】
前記筒体部が浸炭焼入れされた肌焼き鋼から成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の固定式等速自在継手のケージ。
【請求項４】
前記筒体部に形成されたポケットの数が８個であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の固定式等速自在継手のケージ。
【請求項５】
筒状のケージ素形材の外面および内面を旋削して球形外面および球形内面を形成する旋削工程と、前記ケージ素形材を打抜きプレスして複数のポケットを形成する打抜きプレス工程と、前記ポケットのケージ素形材の軸方向で対向する一対の側面のうち少なくとも一方をシェービングして、その一方の側面とポケット中心までの寸法を規定の寸法に仕上げる工程と、ケージ素形材を浸炭焼入れする熱処理工程と、熱処理後のケージ素形材の球形外面および球形内面を研削する研削工程と、前記ポケットの他方の側面を切削して、その他方の側面の表面硬さを一方の側面の表面硬さより低くすると共に、その他方の側面とポケット中心までの寸法を規定の寸法に仕上げる切削工程とから成る固定式等速自在継手におけるケージの製造方法。
【請求項６】
外輪の球形内面と内輪の球形外面に複数の曲線状トラック溝を形成し、外輪のトラック溝の曲率中心と内輪のトラック溝の曲率中心を継手の角度中心より左右に等距離オフセットし、継手径方向で対向するトラック溝間にトルク伝達ボールを組込み、各トルク伝達ボールを外輪の球形内面に接触案内される球形外面および内輪の球形外面で案内される球形内面を有するケージのポケット内に収容し、前記各ポケットのケージ軸方向で対向する一対の側面のうち、外輪開口側の一方の側面をケージの熱処理前にシェービングされた面とし、かつ外輪奥側の他方の側面をケージの熱処理後切削された面として、その表面硬さを外輪開口側の側面の表面硬さより低くした固定式等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、外輪と内輪の相互間で回転トルクを伝達する固定式等速自在継手のケージおよびその製造方法並びに固定式等速自在継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
固定式等速自在継手として図５に示したものが従来から知られている。この等速自在継手は、外輪５０の球形内面５１と内輪５２の球形外面５３に複数の曲線状トラック溝５４、５５を形成し、継手径方向で対向するトラック溝５４、５５間にトルク伝達ボール５６を組込んでいる。
【０００３】
また、外輪５０の球形内面５１および内輪５２の球形外面５３に接触案内される球形外面５８および球形内面５９を有するケージ５７に前記トルク伝達ボール５６が収容される複数のポケット６０を設けている。
【０００４】
ここで、外輪５０に形成されたトラック溝５４の曲率中心Ａ1 と、内輪５２に設けられたトラック溝５５の曲率中心Ａ2 は継手の角度中心Ｏ0 に対して左右に等距離オフセットされ、外輪５０と内輪５２とが作動角をとってトルクを伝達するトルク伝達時に、その作動角の２等分位置を通る直線と直交する平面上にトルク伝達ボール５６を位置させて等速性を確保するようにしている。
【０００５】
上記等速自在継手においては、外輪５０と内輪５２とが作動角をとって回転トルクを伝達するとき、ケージ５７の球形外面５８は外輪５０の球形内面５１に接触案内されると共に、球形内面５９は内輪５２の球形外面５３に接触案内され、さらに、トルク伝達ボール５６はポケット６０のケージ軸方向で対向する一対の側面６１を擦りながら移動するため、ケージ５７には耐摩耗性が要求される。
【０００６】
そこで、従来は、図６に示す製造方法を採用してケージ５７を製造するようにしている。この製造方法は、下記の７工程から成る。
第１工程；パイプを切断して図６（Ｉ）に示す筒状体Ｐ1 を形成する。
第２工程；筒状体Ｐ1 を軸方向両端からプレスして、図６（II）に示すように、外周面および内周面が円弧状にわん曲するケージ素形材Ｐ2 を形成する。
第３工程；ケージ素形材Ｐ2 の外周面および内周面を旋削して、図６（III ）に示すように球形外面５８および球形内面５９を形成する。
第４工程；ケージ素形材Ｐ2 を打抜きプレスして、図６（IV）に示すように複数のポケット６０を形成する。
第５工程；各ポケット６０の内周をシェービングして、ポケット６０のケージ軸方向で対向する一対の側面６１を削り、その一対の側面６１間の寸法をトルク伝達ボール５６の外径にほぼ一致させる（図６（Ｖ）参照）。
第６工程；ポケット形成後のケージ素形材Ｐ2 を熱処理して表面硬さを高める。この場合、熱処理として浸炭焼入れが採用される。
第７工程；熱処理後のケージ素形材Ｐ2 の外周および内周を研削して、図６（VI）に示すように、球形外面５８および球形内面５９を仕上げ、ケージ５７を形成する。
【０００７】
上記の製造方法においては、ポケット６０の打抜き後に浸炭焼入れしているため、ケージ５７の表層部では、図７（Ｉ）、（II）に示すように、硬化層６２の浸炭深さは全体にわたって一定の深さに仕上がり、その表面硬さはＨＲＣ５８〜６３ときわめて硬く、耐摩耗性に優れたケージ５７を得ることができるという特徴を有する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述従来のケージ５７においては、ケージ素形材Ｐ2 に形成されたポケット６０の一対の側面６１をシェービングにより仕上げたのち、浸炭焼入れを施すようにしているため、ポケット６０の窓幅寸法（一対の側面６１間の寸法）のバラツキが大きい。
【０００９】
このため、等速自在継手の組立てに際して、ポケット６０の窓幅寸法に応じてケージ５７をランク分けすると共に、トルク伝達ボール５６もポケット６０の窓幅毎にランクを設けて、ポケット６０とトルク伝達ボール５６のマッチングを行う必要があり、適当なすきまが得られない場合は、ポケット６０の側面６１を研削する必要が生じる。このため、組立てに非常に手間がかかり、その組立て性を向上させるうえにおいても改善すべき点が残されている。
【００１０】
一般に、固定式等速自在継手においては、外輪と内輪とが作動角をとって回転トルクを伝達するとき、トルク伝達ボールには外輪の開口側に押し出されるような負荷を受ける。このため、トルク伝達ボールからケージのポケットに負荷される荷重は、ポケットの外輪開口側の側面で大きく、外輪奥側の側面では小さい。
【００１１】
このため、ポケットのケージ軸方向で対向する側面のうち、外輪開口側の側面には大きな表面硬さが要求されるものの、外輪奥側の側面にはそれほど大きな表面硬さは要求されない。
【００１２】
本件の発明者は、そのような知見に基づき、ケージの熱処理後にポケットの外輪奥側の側面のみを切削して、その側面とポケット中心までの寸法を規定の寸法に仕上げることにより、ポケットの外輪開口側の側面に所定の表面硬さを確保する状態でポケットの寸法精度を向上させることを見出したのである。
【００１３】
この発明の課題は、ポケットの寸法精度を高め、ポケットとトルク伝達ボールのマッチングを行なうことなくトルク伝達ボールを組込むことができるようにしたケージおよびその製造方法並びに固定式等速自在継手を提供することである。
【００１４】
【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、この発明に係るケージにおいては、外輪の球形内面に接触案内される球形外面および内輪の球形外面に接触案内される球形内面を有する筒体部の周方向に前記外輪と内輪の相互間で回転トルクを伝達するトルク伝達ボールが収容される複数のポケットを等間隔に形成した固定式等速自在継手のケージにおいて、前記ポケットのケージ軸方向で対向する一対の側面のうち、外輪開口側の一方の側面をケージの熱処理前にシェービングされた面とし、かつ外輪奥側の他方の側面をケージの熱処理後切削された面として、その表面硬さを外輪開口側の側面の表面硬さより低くした構成を採用したのである。
【００１５】
ここで、筒体部に形成された球形外面の中心と球形内面の中心は同一位置に配置されたものであってもよく、あるいは、筒体部の軸方向に間隔をおいて配置されたものであってもよい。
【００１６】
また、切削は、切りくずの発生する加工をいい、ミーリングによる加工であってもよく、あるいは砥石による研削であってもよい。
【００１７】
上記のように、ポケットの外輪奥側の側面を熱処理後、切削された面とすることにより、窓幅公差の小さい寸法精度の高いポケットを得ることができる。
【００１８】
このため、ケージのポケットに対するトルク伝達ボールの組込みに際して、ポケットとトルク伝達ボールのマッチング作業を不要とすることができ、トルク伝達ボールの組込み作業性の向上を図ることができる。
【００１９】
ここで、ポケットのケージ軸方向で対向する一対の側面のそれぞれを、熱処理後、切削された面とすることによってポケットの寸法精度をより向上させることができるが、この場合、ポケットの外輪開口側の側面に必要な表面硬さを得るために、切削による取代分を考慮して、予め熱処理深さを深く入れておく必要が生じる。
【００２０】
このとき、隣接するポケット間に形成された柱部にも熱処理深さが深く入るため、柱部のコア部が減り、柱部の靱性が低下することになるので、ケージの強度を確保することができなくなる。
【００２１】
この発明に係るケージにおいては、ポケットの外輪奥側の側面のみを熱処理後、切削された面とするため、柱部における熱処理深さは従来と同様であり、従来品とほぼ同等の強度を有するケージを提供することができる。
【００２２】
この発明に係るケージの製造方法においては、筒状のケージ素形材の外面および内面を旋削して球形外面および球形内面を形成する旋削工程と、前記ケージ素形材を打抜きプレスして複数のポケットを形成する打抜きプレス工程と、前記ポケットのケージ素形材の軸方向で対向する一対の側面のうち少なくとも一方をシェービングして、その一方の側面とポケット中心までの寸法を規定の寸法に仕上げる工程と、ケージ素形材を浸炭焼入れする熱処理工程と、熱処理後のケージ素形材の球形外面および球形内面を研削する研削工程と、前記ポケットの他方の側面を切削して、その他方の側面の表面硬さを一方の側面の表面硬さより低くすると共に、その他方の側面とポケット中心までの寸法を規定の寸法に仕上げる切削工程とから成る構成を採用したのである。
【００２３】
上記のような製造方法を採用することにより、ポケットの寸法精度が高いケージを形成することができる。
【００２４】
さらに、この発明に係る固定式等速自在継手においては、外輪の球形内面と内輪の球形外面に複数の曲線状トラック溝を形成し、外輪のトラック溝の曲率中心と内輪のトラック溝の曲率中心を継手の角度中心より左右に等距離オフセットし、継手径方向で対向するトラック溝間にトルク伝達ボールを組込み、各トルク伝達ボールを外輪の球形内面に接触案内される球形外面および内輪の球形外面で案内される球形内面を有するケージのポケット内に収容し、前記各ポケットのケージ軸方向で対向する一対の側面のうち、外輪開口側の一方の側面をケージの熱処理前にシェービングされた面とし、かつ外輪奥側の他方の側面をケージの熱処理後切削された面として、その表面硬さを外輪開口側の側面の表面硬さより低くした構成を採用したのである。
【００２５】
上記のように構成された固定式等速自在継手においては、ケージに形成されたポケットの寸法精度が高く、ケージおよびトルク伝達ボールをランク分けしてからマッチングするという作業を不要とすることができるので、固定式等速自在継手の組立て性を向上させることができる。
【００２６】
【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４に基づいて説明する。図１に示すように、等速自在継手は、外輪１、内輪１１、トルク伝達ボール２１およびケージ３１とから成る。
【００２７】
外輪１は球形内面２を有し、その球形内面２に８つの曲線状のボール溝３が周方向に等間隔に形成されている。
【００２８】
内輪１１は球形外面１２を有し、その球形外面１２に外輪１に形成されたボール溝３と同数の曲線状ボール溝１３が周方向に等間隔に形成されている。
【００２９】
外輪１に形成されたボール溝３の曲率中心Ａ1 と内輪１１に設けられたボール溝１３の曲率中心Ａ2 は継手の角度中心Ｏ0 に対して左右に等距離オフセットされている。
【００３０】
トルク伝達ボール２１は、外輪１のボール溝３と内輪１１のボール溝１３間に組込まれて外輪１と内輪１１の相互間で回転トルクを伝達する。
【００３１】
図２はケージ３１を示す。このケージ３１は筒体部３２の一方の端部には、内輪１１の外径とほぼ等しいインロー３３を形成している。また、筒体部３２に外輪１の球面内面２に接触案内される球形外面３４および内輪１１の球形外面１２に接触案内される球形内面３５を形成している。
【００３２】
球形外面３４の曲率中心Ｂ1 と球形内面３５の曲率中心Ｂ2 は軸方向に間隔をおいた配置とされ、前記ケージ３１を外輪１と内輪１１間に配置した組込み状態で、これらの曲率中心Ｂ1 およびＢ2 は継手の角度中心Ｏ0 に対して左右に等距離オフセットされる。
【００３３】
ここで、球形外面３４の曲率中心Ｂ1 および球形内面３５の曲率中心Ｂ2 は、外輪１に形成されたボール溝３の曲率中心Ａ1 および内輪１１に設けられたボール溝１３の曲率中心Ａ2 と同一位置に配置されるものであってもよく、これらの曲率中心Ａ1 、Ａ2 より外側に位置する配置であってもよい。
【００３４】
図３に示すように、前記ケージ３１にはトルク伝達ボール２１を収容するポケット３６が形成されている。ポケット３６のケージ軸方向で対向する一対の側面３７ａ、３７ｂは平行面とされ、その一対の側面３７ａ、３７ｂの間隔（ポケット幅）はトルク伝達ボール２１の球径とほぼ等しくなっている。
【００３５】
上記の構成から成る等速自在継手において、外輪１と内輪１１とが作動角をとってトルクを伝達するとき、トルク伝達ボール２１はケージ３１に形成されたポケット３６の側面３７ａ、３７ｂを転走面として接触移動する。このため、上記側面３７ａ、３７ｂには耐摩耗性が要求される。
【００３６】
側面３７ａ、３７ｂの耐摩耗性は浸炭焼入れ等の熱処理を施すことによって向上させることができるが、単に熱処理するだけであると、ポケット３６の寸法精度が悪くなり、トルク伝達ボール２１の組込みに際し、ポケット３６とトルク伝達ボール２１のマッチング作業を必要とし、等速自在継手の組立てに非常に手間がかかることになる。
【００３７】
そこで、熱処理後において、ポケット３６の一対の側面３７ａ、３７ｂを切削することによってポケット３６の寸法精度を高めることができるが、切削により一対の側面３７ａ、３７ｂの表面硬さが低下するため、切削による取代分を考慮して熱処理深さを深く入れておく必要が生じる。このとき、ポケット３６間に形成された柱部３８のコア部が減り、柱部３８の靱性が低下してケージ３１の強度が低下する問題が発生する。
【００３８】
ここで、等速自在継手が作動角をとってトルクを伝達するとき、トルク伝達ボール２１には、外輪１の開口側に向けて押圧力が付与されるため、ポケット３６のケージ軸方向で対向する一対の側面３７ａ、３７ｂとトルク伝達ボール２１との接触圧は外輪開口側の側面３７ａで高く、外輪奥側の側面３７ｂで小さい。
【００３９】
このため、外輪奥側の側面３７ｂの熱処理深さを外輪開口側の側面３７ａの熱処理深さより浅くしても問題とはならない。
【００４０】
そこで、この実施形態では、図３（Ｉ）、（II）に示すように、ＳＣｒ４１５あるいはＳＣＭ４１５等の低炭素の肌焼き鋼（硬度ＨＲＣ２５〜４５）を素材とするケージ３１にポケット３６を形成し、そのポケット３６の一対の側面３７ａ、３７ｂにシェービング（ブローチ加工）を施し、外輪開口側の側面３７ａとポケット中心Ｏ1 までの寸法ｄを規定の寸法に仕上げたのち、ケージ３１に浸炭焼入れによる熱処理を施して硬化層３９を形成し、外輪奥側の側面３７ｂを切削してポケット中心Ｏ1 までの寸法ｄを規定の寸法に仕上げるようにしている。
【００４１】
ここで、規定の寸法とはトルク伝達ボール２１の球径のほぼ１／２の寸法をいう。また、切削は、切りくずを発生する加工をいい、ミーリングによって切削したものであってもよく、砥石によって研削したものであってもよい。
【００４２】
上記のように、ケージ３１の熱処理後に、ポケット３６の外輪奥側の側面３７ｂを切削することにより、一対の側面のそれぞれをシェービング加工したのち熱処理を施すようにしたポケットに比較して窓幅寸法の精度が高く、トルク伝達ボール２１の組込みに際して、ポケット３６とトルク伝達ボール２１のマッチング作業を不要とし、組込みの作業性を向上させることができる。
【００４３】
図４は上記の構成から成るケージ３１の製造方法を示し、下記の工程から成る。
第１工程；ＳＣｒ４１５あるいはＳＣＭ４１５から成るパイプ材を切断して図４（Ｉ）に示す筒状体Ｐ1 を形成する。
第２工程；筒状体Ｐ1 を軸方向両端からプレスして図４（II）に示すように、外周面および内周面が円弧状にわん曲するケージ素形材Ｐ2 を形成する。
第３工程；ケージ素形材Ｐ2 の外周面および内周面を旋削して、図４（III ）に示すように球形外面３４および球形内面３５を形成する。
第４工程；ケージ素形材Ｐ2 を打抜きプレスして、図４（IV）に示すように複数のポケット３６を形成する。
第５工程；ポケット３６の形成後、そのポケット３６の一対の側面３７ａ、３７ｂをシェービングし、図１に示す外輪１に対するケージ３１の組込み状態で外輪１開口側の側面３７ａとポケット３６の中心Ｏ1 までの寸法ｄを規定の寸法（トルク伝達ボール２１の球径の１／２の寸法）に仕上げる。
第６工程；ポケット３６を有するケージ素形材Ｐ2 を浸炭焼入れして、図４（Ｖ）の点線で示すように、浸炭深さ０．４５〜１．００ミリ、表面硬さＨＲＣ５８〜６３の硬化層３９を形成する。
第７工程；焼入れ後のケージ素形材Ｐ2 の球形外面３４および球形内面３５を研削して、表面仕上げする（図４（Ｖ）参照）。
第８工程；ポケット３６の外輪奥側の側面３７ｂを切削して、その側面３７ｂとポケット中心Ｏ1 までの寸法ｄを規定の寸法（トルク伝達ボール２１の球径の１／２の寸法）に仕上げる。図４（VII ）は形成されたケージ３１を示す。
【００４４】
上記のケージ製造方法によれば、ポケット３６の寸法精度の高いケージ３１を得ることができる。したがって、トルク伝達ボール２１の組込みに際し、ポケット３６とトルク伝達ボール２１のマッチング作業を不要とすることができる。
【００４５】
図１に示す実施の形態では８個のポケット３６を有し、球形外面３４の曲率中心Ｂ1 と球形４内面３５の曲率中心Ｂ2 が軸方向に間隔をおいて形成されたケージ３１およびそのケージ３１が組込まれた等速自在継手を示したが、ケージおよび等速自在継手はこれに限定されるものではない。
【００４６】
例えば、従来の技術で述べた図５に示すケージや等速自在継手であってもよい。図５に示す等速自在継手ではボール数を６個としている。また、ケージ５７に形成された球形外面５８の曲率中心と球形内面５９に設けられた曲率中心を継手の角度中心上に配置している。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ケージに形成されたポケットの外輪奥側の側面を熱処理後に切削して仕上げるようにしたので、寸法精度の高いポケットを得ることができ、トルク伝達ボールの組込みに際し、そのトルク伝達ボールとポケットのマッチング作業を不要とすることができ、等速自在継手の組立て性を大幅に向上させることができる。
【００４８】
また、ポケットの一対の側面を熱処理後において切削する場合には、その取代分を考慮して熱処理深さを深くする必要があり、その熱処理によって柱部の靱性が低下するが、ポケットの外輪奥側の側面のみを熱処理後に切削する構成であるため、柱部の靱性の低下がなく、強度、耐久性において良好なケージを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る等速自在継手の一部切欠正面図
【図２】図１に示す等速自在継手のケージを示す断面図
【図３】（Ｉ）は図２に示すケージの一部分を示す平面図、（II）は（Ｉ）のイ−イ線の断面図
【図４】ケージの製造工程を示す図
【図５】従来の等速自在継手を示す一部切欠正面図
【図６】従来の等速自在継手のケージの製造工程を示す図
【図７】（Ｉ）は図５に示すケージの一部分を示す平面図、（II）は（Ｉ）の断面図
【符号の説明】
１  外輪
２  球形内面
３  ボール溝
１１  内輪
１２  球形外面
１３  ボール溝
２１  トルク伝達ボール
３１  ケージ
３２  筒体部
３４  球形外面
３５  球形内面
３６  ポケット
３７ａ、３７ｂ  側面
【図１】
0004651233.tif 000002
【図２】
0004651233.tif 000003
【図３】
0004651233.tif 000004
【図４】
0004651233.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004651233.tif 000007
【図７】
0004651233.tif 000008