(57)【要約】【課題】  破損強度の向上を図ることができ、また摩耗の低減および耐久性の向上を図ることができる等速自在継手用ケージおよび破損強度等の向上を図ることができたケージを備えた等速自在継手を提供する。【解決手段】  外側継手部材のトラック溝７と内側継手部材のトラック溝９の協働で形成されたボールトラックに配置されるボール４を保持する等速自在継手用ケージである。等速自在継手用ケージにはボール４を保持するポケット１１が形成されている。少なくとも外球面１２およびポケット間に形成されるポケット柱部１５の外周に、研削加工後のショットピーニングによる仕上加工が施されている。【選択図】  図１
2007100801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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の協働で形成されたボールトラックに配置されるボールを保持するポケットが形成された等速自在継手用ケージにおいて、少なくとも外球面およびポケット間に形成されるポケット柱部の外周に、研削加工後のショットピーニングによる仕上加工が施されていることを特徴とする等速自在継手用ケージ。
【請求項２】
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の協働で形成されたボールトラックに配置されるボールを保持するポケットを有する等速自在継手用ケージにおいて、全表面に研削加工後のショットピーニングによる仕上加工が施されていることを特徴とする等速自在継手用ケージ。
【請求項３】
複数のボールが外側継手部材のトラック溝を摺動する摺動式の等速自在継手であって、前記請求項１又は請求項２の等速自在継手用ケージを、前記ボールを保持するケージに用いたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項４】
ケージの外球面の中心と内球面の中心とが、継手中心に対し、軸方向に逆方向にオフセットしているダブルオフセット型であることを特徴とする請求項３の等速自在継手。
【請求項５】
複数のボールが外側継手部材のトラック溝を転動する固定式の等速自在継手であって、
前記請求項１又は請求項２の等速自在継手用ケージを、前記ボールを保持するケージに用いたことを特徴とする等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車や各種産業機械の動力伝達機構において使用され、外輪と内輪の相互間で回転トルクを伝達する等速自在継手の構成部品の一つであるケージおよびそのケージを使用した等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
等速自在継手には、θ＝４５〜５０deg程度の大きな作動角を取ることのできるタイプ（例えばツェッパ型、バーフィールド型などのボールを用いた固定式等速自在継手）や、作動角はそれ程大きく取ることはできないが外側継手部材の軸線方向にスライドする機構を兼ね備えたタイプ（例えばダブルオフセット型、トリポード型、クロスグルーブ型などの摺動式等速自在継手）等がある。
【０００３】
例えば、ダブルオフセット型の摺動式等速自在継手は、図７に示すように、外輪５１、内輪５２、ボール５３およびケージ５４を主要な構成要素としている。
【０００４】
外輪５１のトラック溝５５と内輪５２のトラック溝５６とが対をなしてボールトラックを形成し、各ボールトラックに１個ずつボール５３が組み込んである。ボール５３は外輪５１と内輪５２との間に介在してトルクを伝達する役割を果たす。
【０００５】
なお、等速自在継手における外輪５１は、その外径端部に複数の車体取付フランジ５８が円周方向等間隔に一体的に突設され、各車体取付フランジ５８に貫設されたボルト孔を利用してボルト締めにより車体に取り付けられる。    
【０００６】
ケージ５４は、内輪５２の球状外面５９と球面接触する内球面６０と、外輪５１の内周面６１と球面接触する外球面６２とを有し、ケージ５４の外球面６２の中心と内球面６０の中心とが、継手中心に対し、軸方向に逆方向にオフセットしている。
【０００７】
このように、摺動式の等速自在継手は、ボール中心の軸方向に位置が、ケージ５４の外径部球面（外球面６２）中心と球面内径（内球面６０）中心の二等分面に配置されるように、ポケット５７が設けられている。
【０００８】
このようなタイプの等速自在継手では、角度変位および軸方向変位するときに、ケージ５４の外球面６２は主に外輪５１の円筒内径（内周面６１）上を摺動している。このため、ケージ５４の外球面６２が摩耗すると共に、ケージ５４の外球面６２およびポケット柱部（周方向に隣合うポケット間の部位）６５に大きな負荷が作用する。そこで、ケージ５４は、耐摩耗性と強度の向上が求められる。
【０００９】
特に、最近では、車の大型化や馬力アップが進んでおり、等速自在継手の耐久性、ＮＶＨ特性、強度の向上が求められる。
【００１０】
ところで、従来には、ケージの外球面と内球面に潤滑油溝を設け、この溝に常時潤滑油を保持させ、ケージの外球面と外輪の内周面との間、ケージの内球面と内輪の球状外面との間の焼き付きを防止するものがある（特許文献１）。
【特許文献１】特開昭６０−１１３８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前記特許文献１に記載のものでは、ケージの外球面および内球面に潤滑油溝を設ける必要があり、生産性に劣ると共に、コスト高となっていた。
【００１２】
ところで、ポケットの角部の面取りや、ＮＶＨ特性向上のため、ケージをバレル処理（バレル研磨）を行う場合もある。しかしながら、バレル処理では、部品（ケージ）の耐摩耗性や強度を向上させることはできなかった。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みて、破損強度の向上を図ることができ、また摩耗の低減および耐久性の向上を図ることができる等速自在継手用ケージおよび破損強度等の向上を図ることができたケージを備えた等速自在継手を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の等速自在継手用ケージは、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の協働で形成されたボールトラックに配置されるボールを保持するポケットが形成された等速自在継手用ケージにおいて、少なくとも外球面およびポケット間に形成されるポケット柱部の外周に、研削加工後のショットピーニングによる仕上加工が施されているものである。研削加工後のショットピーニングによる仕上加工が全表面に施されてもよい。
【００１５】
外球面およびポケット間に形成されるポケット柱部の外周にショットピーニングを施すことにより、外球面およびポケット柱部の外周（外表面）が加工硬化され、高い圧縮残留応力が付与される。また、ショットピーニングによって、ポケット柱部の角部にアール面取りが形成される。ショットピーニングによって、外球面にディンプルができ、このディンプルが油溜まりを構成する。
【００１６】
前記等速自在継手用ケージを、複数のボールが外側継手部材のトラック溝を摺動する摺動式の等速自在継手に用いても、複数のボールが外側継手部材のトラック溝を転動する固定式の等速自在継手に用いてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、外球面およびケット柱部の外周（外表面）が加工硬化され、高い圧縮残留応力が付与され、しかも、ショットピーニングによって、ポケット柱部の角部にアール面取りが形成され、亀裂敏感性が低下する。このため、このケージの破損強度が向上する。
【００１８】
また、ショットピーニングによってできた外球面のディンプルが油溜まりを構成して、潤滑性を向上させることができる。このため、摩耗の低減および耐久性の向上が得られる。
【００１９】
更に、ショットピーニングが施された表面は、なめらかになるので、このケージを、複数のボールが外側継手部材のトラック溝を摺動する摺動式の等速自在継手に用いれば、ＮＶＨ特性（誘起スラストの低減）の向上に効果がある。
【００２０】
特に、ケージの外球面の中心と内球面の中心とが、継手中心に対し、軸方向に逆方向にオフセットしているダブルオフセット型の摺動式等速自在継手が、ＮＶＨ特性向上等に対して好適となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。
【００２２】
図１は本発明の等速自在継手用ケージを使用した等速自在継手１を示し、この等速自在継手１は、ダブルオフセット型の摺動式等速自在継手１Ａである。
【００２３】
等速自在継手１Ａは、外側継手部材としての外輪２と、内側継手部材としての内輪３、ボール４および本発明の等速自在継手用ケージ５を主要な構成要素としている。外輪２は、円筒状内周面６の周方向に等ピッチで配設される軸方向の複数本のトラック溝７を有している。内輪３は球面状外周面８を有し、その球面状外周面８に軸方向に延びる複数のトラック溝９が形成されている。内輪３は回転軸（図示省略）と結合するためのセレーション孔１０を有している。
【００２４】
外輪２のトラック溝７と内輪３のトラック溝９とが対をなしてボールトラックを形成し、各ボールトラックに１個ずつボール４が組み込んである。ボール４は外輪２と内輪３との間に介在してトルクを伝達する役割を果たす。各ボール４は、ケージ５の円周方向に形成されたポケット１１内に保持されている。ケージ５は、外球面１２にて外輪２の円筒状内周面６と接し、内球面１３にて内輪３の球面状外周面８と接している。
【００２５】
なお、等速自在継手１における外輪２は、車体への取り付け形態から種々のタイプがあり、図１に示すものはフランジタイプである。このタイプの外輪２は、その外径端部に複数の車体取付フランジ１４が円周方向等間隔に一体的に突設され、各車体取付フランジ１４に貫設されたボルト孔１４ａを利用してボルト締めにより車体に取り付けられる。
【００２６】
ケージ５の外球面１２の中心Ｏｏと内球面１３の中心Ｏｉは、継手中心Ｏを挟んで軸方向に互いに反対側に等距離だけオフセットされている。
【００２７】
ケージ５は、図２と図３に示すように、ポケット１１が周方向に沿って６０°ピッチで配設され、周方向に沿って隣合うポケット１１間にポケット柱部１５が形成されている。なお、図３に示すように、ポケット柱部１５はその断面形状が台形状とされている。また、ケージ５の内面は、内輪３の球面状外周面８と接する前記内球面１３と、球面状外周面８と接しない球面１６とが形成されている。
【００２８】
ところで、ケージ５は、以下の製作工程を経て製作される。製作工程は、短円筒状素形材の外面および内面を旋削して球形外面（後述する仕上工程後に外球面１２となる外面）および球形内面（仕上工程後に内球面１３および球面１６となる内面）を形成する旋削工程と、その旋削工程にて形成された球形外面よび球形内面を有する素形材を打抜きプレスして複数のポケットを素形材周方向に形成するプレス工程と、ポケット形成後の素形材の表面硬さを浸炭焼入れにより高める熱処理工程と、熱処理後の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、研削後の素形材について、ショットピーニングを施す仕上工程とからなる。
【００２９】
ショットピーニングとは、ショットと呼ばれる粒粒（例えば、４０μｍ〜１．３ｍｍ程度）の硬質の小球を、投射装置等から噴射させ、被加工品（研削後の素形材）に高速で衝突させる冷間加工法である。このため、ショットピーニングされた被加工品は、表面にある粗さが形成されるが、表層部は加工硬化され、高い圧縮残留応力が付与される。
【００３０】
ショットピーニングを施す部位としては、少なくとも外球面１２およびポケット柱部１５の外周１８である。ここで、ポケット柱部１５の外周１８とは、ポケット柱部１５の外径面１５ａ、径方向面１５ｂ、１５ｂ、及び内径面１５ｃである。なお、外径面１５ａは、ケージ５の外球面１２の一部を構成する。
【００３１】
本発明の等速自在継手用ケージは、外球面１２およびポケット間に形成されるポケット柱部１５の外周にショットピーニングを施すことにより、外球面１２およびポケット柱部１５の外周（外表面）が加工硬化され、高い圧縮残留応力が付与される。また、ショットピーニングによって、ポケット柱部１５の角部にアール面取りが形成される。ここで、角部とは、例えば、図３に示すＡ〜Ｄに示す等の部位である。ショットピーニングによって、外球面１２にディンプルができ、このディンプルが油溜まりを構成する。このため、このケージ５の破損強度が向上する。
【００３２】
また、ショットピーニングによってできた外球面１２のディンプルが油溜まりを構成して、潤滑性を向上させることができる。このため、摩耗の低減および耐久性の向上が得られる。
【００３３】
更に、ショットピーニングが施された表面は、なめらかになるので、このケージ５を、複数のボールが外側継手部材のトラック溝を摺動する摺動式の等速自在継手に用いれば、ＮＶＨ特性（誘起スラストの低減）の向上に効果がある。
【００３４】
特に、図１に示すように、ケージ５の外球面１２の中心と内球面１３の中心とが、継手中心Ｏに対し、軸方向に逆方向にオフセットしているダブルオフセット型の摺動式等速自在継手が、ＮＶＨ特性向上等に対して好適となる。
【００３５】
ところで、ショットピーニングをケージ５の全周にわたって施すようにしてもよい。このように、全周（全表面）にショットピーニングを施すようにすれば、全周（全表面）が加工硬化され、高い圧縮残留応力が付与されることになって、全体としての強度が向上することになる。しかしながら、少なくとも、ケージ５の外球面１２およびポケット柱部１５の必要最小限の部位にのみショットピーニングを施すことによって、作業性の向上およびコストの低減を図ることができる利点がある。
【００３６】
次に図４はバーフィールド型の等速自在継手1Ｂを示している。この等速自在継手1Ｂは、球状内面２１に複数のトラック溝２２を形成した外側継手部材２３と、球状外面２４に複数のトラック溝２５を形成した内側継手部材２６と、外側継手部材２３のトラック溝２２と内側継手部材２６のトラック溝２５とが協働して形成される複数のボールトラックの各々に配置したボール２７と、ボール２７を保持する複数のポケット２８を形成したケージ２９とを備える。
【００３７】
外側継手部材２３は前記トラック溝２２を有するカップ状の外輪３０と、この外輪３０の底壁から突設されるステム部３１とからなる。内側継手部材２６は、球状外面２４のトラック溝２５を有する内輪３２からなる。トラック溝２２はＯ１を中心とした円弧形状となっており、トラック溝２５はＯ２を中心とした円弧形状となっており、各トラック溝２２、２５はそれぞれ軸方向に伸びて、周方向に沿って等ピッチで配置されている。ケージ２９は外輪３０の球状内面２１と内輪３２の球状外面２４との間に摺動自在に介在し、ボール２７はケージ２９のポケット２８に収容されて周方向に沿って等ピッチで保持される。
【００３８】
ケージ２９の外球面３４は外輪３０の球状内面２１と球面接触し、ケージ２９の内球面３５は内輪３２の球状外面２４と球面接触している。そして、外輪３０の球状内面２１の中心と、内輪３２の球状外面２４の中心は継手中心Ｏと一致している。外輪３０のトラック溝２２の中心Ｏ1と、内輪３２のトラック溝２５の中心Ｏ2は、軸方向で、互いに逆方向に等距離だけオフセットしている。このため、一対のトラック溝２２、２５により形成されるボールトラックは、外輪の開口側から奥部側に向かって縮小する楔状を呈している。
【００３９】
このケージ２９も、図５と図６に示すように、ポケット２８が周方向に沿って６０°ピッチで配設され、周方向に沿って隣合うポケット２８間にポケット柱部３６が形成されている。なお、図６に示すように、このポケット柱部３６もその断面形状が台形状とされている。また、図２に示すケージ５と相違して、ケージ２９の内周面には、内輪３２の球状外面２４と球面接触しない球面が形成されない。
【００４０】
このケージ２９の製作工程も、旋削工程と、プレス工程と、熱処理工程と、研削工程と、ショットピーニングを施す仕上工程とからなる。この場合も、少なくとも、外球面３４およびポケット２８間に形成されるポケット柱部３６の外周３７にショットピーニングを施すことになる。この場合のポケット柱部３６の外周３７も、ポケット柱部３６の外径面３６ａ、径方向面３６ｂ、３６ｂ、及び内径面３６ｃである。
【００４１】
このため、図５と図６に示すケージ２９も、図２と図３に示すケージ５と同様の作用効果を奏すことができる。もちろん、ケージ２９の全周にショットピーニングを施してもよい。
【００４２】
そして、図５と図６に示すケージ２９を使用したバーフィールド型の等速自在継手1Ｂは、ケージ２９により、破損強度、耐摩耗性、及および耐久性等において優れたものとなる。更に、ショットピーニングが施された表面は、なめらかになるので、折り曲げトルク低減大効果がある。
【００４３】
このようにショットピーニングを施す仕上工程を行ったケージを用いる等速自在継手としては、図１に示すダブルオフセット型や図４に示すバーフィールド型の等速自在継手に限るものではなく、複数のボールが外側継手部材のトラック溝を摺動する他の摺動式の等速自在継手であっても、複数のボールが外側継手部材のトラック溝を転動する他の固定式の等速自在継手であってもよい。
【００４４】
また、ケージ５、２９に設けられるポケット１１、２８数としても、６個に限るものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態を示す等速自在継手用ケージを装着したダブルオフセット型等速自在継手の縦断面図である。
【図２】前記ダブルオフセット型等速自在継手の等速自在継手用ケージの縦断面図である。
【図３】前記ダブルオフセット型等速自在継手の等速自在継手用ケージの一部断面で示す正面図である。
【図４】本発明の実施の形態を示す他の等速自在継手用ケージを装着したバーフィールド型等速自在継手の縦断面図である。
【図５】前記バーフィールド型等速自在継手の等速自在継手用ケージの縦断面図である。
【図６】前記バーフィールド型等速自在継手の等速自在継手用ケージの横断面図である。
【図７】従来の等速自在継手用ケージを使用したダブルオフセット型の等速自在継手の断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１     等速自在継手
１Ａ   ダブルオフセット等速自在継手
１Ｂ   バーフィールド型等速自在継手
２     外輪
３     内輪
４     ボール
５     等速自在継手用ケージ
６     円筒状内周面
７     トラック溝
８     球面状外周面
９     トラック溝
１０   セレーション孔
１１   ポケット
１２   外球面
１３   内球面
１４   車体取付フランジ
１４ａ  ボルト孔
１５   ポケット柱部
１５ｃ 内径面
１５ａ 外径面
１５ｂ 径方向面
１６   球面
１８   外周
２１   球状内面
２２   トラック溝
２３   外側継手部材
２４   球状外面
２５   トラック溝
２６   内側継手部材
２７   ボール
２８   ポケット
２９   ケージ
３０   外輪
３１   ステム部
３２   内輪
３４   外球面
３５   内球面
３６   ポケット柱部
３６ｃ 内径面
３６ａ 外径面
３６ｂ 径方向面
３７   外周
５１   外輪
５２   内輪
５３   ボール
５４   ケージ
５５、５６  トラック溝
５９    球状外面
６０    内球面
６１    内周面
６２    外球面
６５    ポケット柱部
Ｏ1    中心
Ｏ2    中心
Ｏｉ   中心
Ｏｏ   中心
【図１】
2007100801.tif 000003
【図２】
2007100801.tif 000004
【図３】
2007100801.tif 000005
【図４】
2007100801.tif 000006
【図５】
2007100801.tif 000007
【図６】
2007100801.tif 000008
【図７】
2007100801.tif 000009