(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側継手部材に案内される外径面と、内側継手部材に案内される内径面と、前記外側継手部材と前記内側継手部材との間に配設される複数のボールを収容するポケットを備えた等速自在継手用ケージにおいて、
前記内径面の軸方向中央から外側継手部材の開口側に対応する端部側の球面面粗度を、前記内径面の軸方向中央から外側継手部材の奥側に対応する端部側の球面面粗度よりも粗くしたことを特徴とする等速自在継手用ケージ。
【請求項２】
前記内径面の軸方向中央から外側継手部材の開口側に対応する端部側の球面面粗度をＲ１とし、前記内径面の軸方向中央から外側継手部材の奥側に対応する端部側の球面面粗度をＲ２としたときに、Ｒ２＜Ｒ１＜２×Ｒ２となるようにした請求項１に記載の等速自在継手用ケージ。
【請求項３】
前記内径面の軸方向中央から外側継手部材の奥側に対応する端部側の球面面粗度がＲａ０．８以下である請求項２に記載の等速自在継手用ケージ。
【請求項４】
外側継手部材に案内される外径面と、内側継手部材に案内される内径面と、前記外側継手部材と前記内側継手部材との間に配設される複数のボールを収容するポケットを備えた等速自在継手用ケージにおいて、
前記外径面の軸方向中央から外側継手部材の奥側に対応する端部側の球面面粗度を、前記外径面の軸方向中央から外側継手部材の開口側に対応する端部側の球面面粗度よりも粗くしたことを特徴とする等速自在継手用ケージ。
【請求項５】
前記外径面の軸方向中央から外側継手部材の奥側に対応する端部側の球面面粗度をＲ３とし、前記外径面の軸方向中央から外側継手部材の開口側に対応する端部側の球面面粗度をＲ４としたときに、Ｒ４＜Ｒ３＜２×Ｒ４となるようにした請求項４に記載の等速自在継手用ケージ。
【請求項６】
前記外径面の軸方向中央から外側継手部材の開口側に対応する端部側の球面面粗度がＲａ０．８以下である請求項５に記載の等速自在継手用ケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は等速自在継手用のケージに関し、自動車や各種産業機械の動力伝達系において使用されるもので、転動体としてボールを使用する固定型の等速自在継手のケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
等速自在継手は、一般的には、内径側にトラック溝が形成された外側継手部材と、外径側にトラック溝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ボールと、外側継手部材の内径面と内側継手部材の外径面との間に介在してボールを保持するケージとを備えている。
【０００３】
このような等速自在継手においては、ケージの外径面及び内径面は、外側継手部材としての外輪及び内側継手部材としての内輪に接触するため、ケージの外径面及び内径面を熱硬化処理（焼入れ）後に切削すること（焼入鋼切削すること）で、寸法精度及び面粗さを確保している（特許文献１）。前記特許文献１に記載のように、ケージを焼入れ後に切削する場合、その外径面及び内径面の面粗度（表面粗さ）を、それぞれの一端側から他端側までの全域で同一に仕上げている。
【特許文献１】特開２００２−１８８６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ケージの外径面を焼入鋼切削により加工する場合、一般的に外輪の入口側に対応する端部側から外輪の奥側に対応する端部側へ切削するので、工具の摩耗に伴いケージの外径面の中央から外輪の奥側に対応する端部側で面粗度が低下していく。一方、ケージの内径面を焼入鋼切削により加工する場合は、反対に、外輪の奥側に対応する端部側から外輪の入口側に対応する端部側へ切削するので、工具の摩耗に伴ってケージの内径面の中央から外輪の入口側に対応する端部側で面粗度が低下する。そして、ケージの外径面及び内径面の上記面粗度が低下する箇所において、規定値を満足できなくなった場合は、その時点で工具は寿命に達することになる。特に、工具が高価であれば、工具寿命が生産コストに与える影響が大きいため、工具寿命を長くすることが求められている。
【０００５】
本発明は、斯かる実情に鑑みて、切削用工具の寿命を延長できて生産コストの低減を図ることが可能な等速自在継手用ケージを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の等速自在継手用ケージは、外側継手部材に案内される外径面と、内側継手部材に案内される内径面と、前記外側継手部材と前記内側継手部材との間に配設される複数のボールを収容するポケットを備えた等速自在継手用ケージにおいて、前記内径面の軸方向中央から外側継手部材の開口側に対応する端部側の球面面粗度と、前記内径面の軸方向中央から外側継手部材の奥側に対応する端部側の球面面粗度を相違させたものである。
【０００７】
本発明の等速自在継手用内ケージによれば、前記内径面の軸方向中央から外側継手部材の開口側に対応する端部側と奥側に対応する端部側との球面面粗度を相違させることによって、どちらかを粗く仕上げることができる。これによって、粗い範囲においては、切削用工具による仕上げ加工を粗く仕上げることができる。すなわち、この粗い範囲において工具寿命判断基準を緩和することができる。
【０００８】
前記内径面の軸方向中央から外側継手部材の開口側に対応する端部側の球面面粗度を、前記内径面の軸方向中央から外側継手部材の奥側に対応する端部側の球面面粗度よりも粗くするのが好ましい。これは、外側継手部材のトラック溝が入口側（開口側）に開口しているので、ケージの内径面において、軸方向中央から外側継手部材の開口側に対応する端部側の球面面粗度が粗くても、等速自在継手の機能上に与える影響は少ないからである。
【０００９】
前記内径面の軸方向中央から外側継手部材の開口側に対応する端部側の球面面粗度をＲ１とし、前記内径面の軸方向中央から外側継手部材の奥側に対応する端部側の球面面粗度Ｒ２としたときに、Ｒ２＜Ｒ１＜２×Ｒ２となるようにしたり、前記内径面の軸方向中央から外側継手部材の奥側に対応する端部側の球面面粗度をＲａ０．８以下にしたりすることができる。
【００１０】
また、本発明の等速自在継手用ケージは、外側継手部材に案内される外径面と、内側継手部材に案内される内径面と、前記外側継手部材と前記内側継手部材との間に配設される複数のボールを収容するポケットを備えた等速自在継手用ケージにおいて、前記外径面の軸方向中央から外側継手部材の奥側に対応する端部側の球面面粗度と、前記外径面の軸方向中央から外側継手部材の開口側に対応する端部側の球面面粗度を相違させたものである。
【００１１】
本発明の等速自在継手用内ケージによれば、前記外径面の軸方向中央から外側継手部材の奥側に対応する端部側と開口側に対応する端部側との球面面粗度を相違させることによって、どちらかを粗く仕上げることができる。これによって、粗い範囲においては、切削用工具による仕上げ加工を粗く仕上げることができる。すなわち、この粗い範囲において工具寿命判断基準を緩和することができる。
【００１２】
前記外径面の軸方向中央から外側継手部材の奥側に対応する端部側の球面面粗度を、前記外径面の軸方向中央から外側継手部材の開口側に対応する端部側の球面面粗度よりも粗くするのが好ましい。これは、外側継手部材のトラック溝が入口側（開口側）に開口しているので、ケージの外径面において、軸方向中央から外側継手部材の奥側に対応する端部側の球面面粗度が粗くても、等速自在継手の機能上に与える影響は少ないからである。
【００１３】
前記外径面の軸方向中央から外側継手部材の奥側に対応する端部側の球面面粗度をＲ３とし、前記外径面の軸方向中央から外側継手部材の開口側に対応する端部側の球面面粗度Ｒ４としたときに、Ｒ４＜Ｒ３＜２×Ｒ４となるようにしたり、前記外径面の軸方向中央から外側継手部材の開口側に対応する端部側の球面面粗度をＲａ０．８以下にしたりすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の等速自在継手用ケージでは、粗い範囲においては切削用工具による仕上げ加工を粗く仕上げることができる。このため、粗い範囲では、工具寿命判断基準が緩和され、切削用工具の寿命を延ばすことができ、生産コストの低減を図ることができる。
【００１５】
また、外側継手部材のトラック溝は入口側（開口側）に開口しているので、ケージの内径面の軸方向中央から入口側（開口側）に対応する端部側の球面面粗度が粗くても、又はケージの外径面の軸方向中央から奥側に対応する端部側の球面面粗度が粗くても、等速自在継手の機能上に与える影響は少ない。このため、ケージの内径面において、軸方向中央から外側継手部材の開口側に対応する端部側の球面面粗度を粗くするのが好ましい。また、ケージの外径面において、軸方向中央から外側継手部材の奥側に対応する端部側の球面面粗度を粗くすることが好ましい。
【００１６】
特に、ケージの内径面の軸方向中央から外側継手部材の開口側に対応する端部側の球面面粗度をＲ１とし、内径面の軸方向中央から外側継手部材の奥側に対応する端部側の球面面粗度Ｒ２としたときに、Ｒ２＜Ｒ１＜２×Ｒ２となるようにすることによって、工具寿命を大きく延ばすことができる。同様に、ケージの外径面の軸方向中央から外側継手部材の奥側に対応する端部側の球面面粗度をＲ３とし、前記外径面の軸方向中央から外側継手部材の開口側に対応する端部側の球面面粗度をＲ４としたときに、Ｒ４＜Ｒ３＜２×Ｒ４となるようにすることによって、工具寿命を大きく延ばすことができる。
【００１７】
また、ケージの内径面の軸方向中央から外側継手部材の奥側に対応する端部側の球面面粗度、又はケージの外径面の軸方向中央から外側継手部材の開口側に対応する端部側の球面面粗度を、Ｒａ０．８以下とすることによって、等速自在継手の機能上に与える影響を極めて少なくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る等速自在継手用ケージの実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
【００１９】
図３に本発明に係る等速自在継手用ケージを使用した等速自在継手を示す。この等速自在継手は、内径面１にボールトラック溝２（以下、単にトラック溝２と呼ぶ場合がある）が形成された外側継手部材としての外輪３と、外径面４にボールトラック溝５（以下、単にトラック溝５と呼ぶ場合がある）が形成された内側継手部材としての内輪６と、前記外輪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とを備える。なお、外輪３は、トラック溝２を有する碗型のマウス部３ａと、このマウス部３ａの底部から突設されるステム部３ｂとからなる。
【００２０】
内輪６の中心孔（内径孔）１２にシャフト１１を挿入してスプライン嵌合させ、そのスプライン嵌合により両者間でトルク伝達可能としている。シャフト１１は止め輪１３により内輪６に対して抜け止めされている。
【００２１】
前記外輪３のトラック溝２は、その曲率中心Ｏ１を継手中心Ｏから軸方向に外輪３の開口側にずらし、内輪６のトラック溝５は、その曲率中心Ｏ２を継手中心Ｏから軸方向に外輪３のトラック溝２の曲率中心Ｏ１と反対側の奥側に等距離ｆだけ離して設けている。
【００２２】
前記ケージ８は、外輪３の内径面１に接触して案内される外径面１４と、内輪６の外径面４に接触して案内される内径面１５と、ボール７を収容するポケット１６を有している。
【００２３】
ケージ８の外径面１４及び内径面１５は焼入れ後の切削面とされる。すなわち、ケージ８が中炭素鋼等の鋼材からなる場合、外径面１４及び内径面１５は、熱硬化処理（例えば、高周波焼入れ）後、切削されることになる。ここで、高周波焼入れは、被硬化処理部材を、高周波電流の通じているコイルの間に入れ、この被硬化処理部材の表面に渦電流に伴うジュール熱によって、その表面を加熱する焼入れである。
【００２４】
この場合、図１に示すように、ケージ８の内径面１５を、軸方向中央１７から外輪３の開口側に対応する端部Ａ（以下、単に開口側に対応する端部Ａと呼ぶ場合がある）の範囲Ｈ１と、軸方向中央１７から外輪３の奥側に対応する端部Ｂ（以下、単に奥側に対応した端部Ｂと呼ぶことがある）の範囲Ｈ２とにおいて、球面面粗度（表面粗さ）を相違させている。この実施形態においては、範囲Ｈ１の球面面粗度を範囲Ｈ２の球面面粗度よりも粗くしている。詳しくは、範囲Ｈ１の面粗度をＲ１とし、範囲Ｈ２の面粗度をＲ２とした際に、Ｒ２＜Ｒ１＜２×Ｒ２となるようにしている。また、範囲Ｈ２の面粗度Ｒ２は、Ｒａ０．８以下とする。
【００２５】
一方、図２に示すように、ケージ８の外径面１４を、軸方向中央１８から外輪３の奥側に対応する端部Ｃ（以下、単に奥側に対応する端部Ｃと呼ぶ場合がある）の範囲Ｈ３と、軸方向中央１８から外輪３の開口側に対応する端部Ｄ（以下、単に開口側に対応した端部Ｄと呼ぶことがある）の範囲Ｈ４とにおいて、球面面粗度（表面粗さ）を相違させている。この実施形態においては、範囲Ｈ３の球面面粗度を範囲Ｈ４の球面面粗度よりも粗くしている。詳しくは、範囲Ｈ３の面粗度をＲ３とし、範囲Ｈ４の面粗度をＲ４とした際に、Ｒ４＜Ｒ３＜２×Ｒ４となるようにしている。また、範囲Ｈ４の面粗度Ｒ４を、Ｒａ０．８以下とする。
【００２６】
ここで、上記面粗度（表面粗さ）とは、中心線平均粗さであって、粗さ曲線を中心線から折り返し、その粗さ曲線と中心線によって得られた面積を測定長さで割った値をマイクロメートル（μｍ）で表したものである。
【００２７】
ところで、ケージ８の内径面１５の切削（研削）加工は、図１に示すように、工具１９の刃を、矢印のように内径面１５の奥側に対応する端部Ｂ側から開口側に対応する端部Ａ側に移動させる。この際、軸方向中央１７から端部Ａ側の範囲Ｈ１の面粗度は、軸方向中央１７から端部Ｂ側の範囲Ｈ２の面粗度よりも粗くて良いので、範囲Ｈ１における切削用工具による仕上げ加工を粗く仕上げることができる。
【００２８】
また、ケージ８の外径面１４の切削（研削）加工は、図２に示すように、工具２０の刃を、矢印のように外径面１４の開口側に対応する端部Ｄ側から奥側に対応する端部Ｃ側に移動させる。ケージ８の外径面１４において、軸方向中央１８から端部Ｃ側の範囲Ｈ３の面粗度は、軸方向中央１８から端部Ｄ側の範囲Ｈ４の面粗度よりも粗くて良いので、範囲Ｈ３における切削用工具による仕上げ加工を粗く仕上げることができる。
【００２９】
本発明では、ケージ８の内径面１５の軸方向中央１７から開口側に対応した端部Ａ側の範囲Ｈ１、及び外径面１４の軸方向中央１８から奥側に対応した端部Ｃ側の範囲Ｈ３において、切削用工具による仕上げ加工を粗く仕上げることができるので、切削用工具の摩耗を少なくすることができる。これにより、切削用工具の寿命を延ばすことができ、生産コストの低減を図り得る。
【００３０】
なお、前記実施形態とは逆に、内径面１５の軸方向中央１７から奥側に対応した端部Ｂ側の範囲Ｈ２における球面面粗度を、軸方向中央１７から開口側に対応した端部Ａ側の範囲Ｈ１における球面面粗度より粗くしてもよい。しかしながら、外輪３のトラック溝２が入口側（開口側）に開口しているので、軸方向中央１７から開口側に対応した端部Ａ側の範囲Ｈ１の球面面粗度を、軸方向中央１７から奥側に対応した端部Ｂ側の範囲Ｈ２の球面面粗度よりも粗くした方が、等速自在継手の機能上に与える影響は少ない。このため、図１で説明した実施形態のように、軸方向中央１７から端部Ａ側の範囲Ｈ１における球面面粗度を（範囲Ｈ２の球面面粗度よりも）粗くすることが好ましい。
【００３１】
また、ケージ８の外径面１４においても、軸方向中央１８から開口側に対応した端部Ｄ側の範囲Ｈ４における球面面粗度を、軸方向中央１８から奥側に対応した端部Ｃ側の範囲Ｈ３における球面面粗度より粗くしてもよい。しかし、上記と同様に、等速自在継手の機能上に与える影響が少なくなるという理由から、外径面１４の軸方向中央１８から奥側に対応した端部Ｃ側の範囲Ｈ３の球面面粗度を、軸方向中央１８から開口側に対応した端部Ｄ側の範囲Ｈ４の球面面粗度よりも粗くした方が好ましい。
【００３２】
特に、内径面１５の軸方向中央１７から開口側に対応した端部Ａ側の球面面粗度をＲ１とし、内径面１５の軸方向中央１７から奥側に対応した端部Ｂ側の球面面粗度をＲ２としたときに、Ｒ２＜Ｒ１＜２×Ｒ２となるようにすることによって、工具寿命を大きく延ばすことができる。
【００３３】
同様に、ケージ８の外径面１４の軸方向中央１８から奥側に対応する端部Ｃ側の球面面粗度をＲ３とし、外径面１４の軸方向中央１７から開口側に対応する端部Ｄ側の球面面粗度をＲ４としたときに、Ｒ４＜Ｒ３＜２×Ｒ４となるようにすることによって、工具寿命を大きく延ばすことができる。
【００３４】
また、内径面１５の軸方向中央１７から奥側に対応した端部Ｂ側の球面面粗度、又は外径面１４の軸方向中央１８から開口側に対応する端部Ｄ側の球面面粗度を、Ｒａ０．８以下にすることによって、等速自在継手の機能上に与える影響を極めて少なくすることができる。なお、内径面１５の軸方向中央１７から奥側に対応した端部Ｂ側の球面面粗度、又は外径面１４の軸方向中央１８から開口側に対応する端部Ｄ側の球面面がＲａ０．８を超えると、粗くなりすぎて、この内輪６を使用して等速自在継手を構成した場合に、作動角を滑らかにとることができなくなる虞がある。
【００３５】
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において、等速自在継手としてバーフィールド型（ＢＪ）を示しているが、アンダーカットフリー型（ＵＪ）等の他の固定型等速自在継手であってもよい。また、ボール７の数も任意に設定可能である。特に、ボール７は３個〜８個の範囲で設定できるが、これに限るものではない。また、硬化処理としては、高周波焼入れ以外の浸炭焼入れ、窒化等の処理であってもよい。
【００３６】
また、ケージ８の内径面１５と外径面１４のうち、一方のみを、その軸方向中央を境界として開口側に対応する端部側と奥側に対応する端部側で、それぞれにおける球面面粗度を相違させてもよい。
【００３７】
図４に、１本の切削用工具によって加工できるケージ内径面の加工数とその面粗度との関係を示す。図４において、●は内径面１５の軸方向中央１７における面粗度を示し、■は内径面１５の奥側に対応した端部Ｂ側のおける面粗度を示し、▲は内径面１５の入口側（開口側）に対応した端部Ａ側における面粗度を示している。
【００３８】
ケージ８の内径面１５の全域を同じ面粗度とする場合、加工数が約５００を超えると、内径面１５の開口側に対応した端部Ａ側（図１参照）の面粗度が粗くなる。このように、開口側に対応した端部Ａ側の面粗度を、奥側に対応した端部Ｂ側や軸方向中央と同様の面粗度に確保できなくなった時点で、工具寿命に達する。しかし、本発明のように、開口側に対応した端部Ａ側の面粗度が、奥側に対応した端部Ｂ側の面粗度よりも粗くて良い場合は、工具寿命を、例えば、加工数が約１０００まで延ばすことができる。また、ケージ８の外径面１４における加工数と面粗度との関係のグラフは省略するが、本発明の構成を適用することによって、ケージ８の外径面１４も上記内径面１５と同様に、工具寿命を延ばすことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態を示す等速自在継手用ケージの断面図である。
【図２】前記ケージの断面図である。
【図３】前記ケージを使用した等速自在継手の断面図である。
【図４】面粗度と切削工具の寿命との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００４０】
３    外輪
６    内輪
７    ボール
８    ケージ
１４  外径面
１５  内径面
１６  ポケット
１７  軸方向中央
１８  軸方向中央
Ａ    外輪の開口側に対応する端部
Ｂ    外輪の奥側に対応する端部
Ｃ    外輪の奥側に対応する端部
Ｄ    外輪の開口側に対応する端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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