(57)【要約】【課題】打抜きプレスに比べて短時間で安価な方法により窓部や内周面凹部を成形することができる環状部材の製造方法を提供する。【解決手段】環状素材１５０を環状素材１５０の軸心Ｘ１回りに回転可能に配置する。径方向外側に突出形成され１つまたは周方向に等間隔に複数の刃部Ｔ２を備える刃具Ｔを、環状素材１５０の軸心Ｘ１に対して偏心した軸Ｘ２回りに回転可能に配置する。環状素材１５０の回転速度Ｖｗを刃具Ｔの回転速度Ｖｔより低く、かつ、環状素材１５０の回転速度Ｖｗと刃具Ｔの回転速度Ｖｔの比を一定に制御することで、刃部Ｔ２により窓部５３または内周面凹部を切削加工する。【選択図】図１５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状素材に窓部または内周面凹部が周方向に等間隔に複数形成された環状部材の製造方法であって、
前記環状素材を前記環状素材の軸心回りに回転可能に配置する素材配置工程と、
径方向外側に突出形成され１つまたは周方向に等間隔に複数の刃部を備える刃具を、前記環状素材の軸心に対して偏心した軸回りに回転可能に配置する刃具配置工程と、
前記環状素材の回転速度を前記刃具の回転速度より低く、かつ、前記環状素材の回転速度と前記刃具の回転速度の比を一定に制御することで、前記刃部により前記窓部または前記内周面凹部を切削加工する切削加工工程と、
を備える環状部材の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記切削加工工程は、前記環状素材の回転方向と前記刃具の回転方向とを同一方向に制御する環状部材の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記切削加工工程は、前記窓部または前記内周面凹部をｎ個とし、前記刃部の数をｍ個とした場合に、前記環状素材の回転速度Ｖｗと前記刃具の回転速度Ｖｔの比Ｖｗ／Ｖｔを、ｍ／ｎとするように制御する環状部材の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項において、
前記環状部材の製造方法は、等速ジョイントの外輪と内輪との間に配置され、前記外輪と前記内輪との間においてトルクを伝達する複数のボールを収容する複数の窓部が周方向に等間隔に形成された等速ジョイントの保持器の製造方法であり、
前記窓部の軸方向幅をＷｗとし、前記刃具の軸方向幅をＷｔとした場合に、
Ｗｗ＞Ｗｔの関係を満たす環状部材の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか一項において、
前記環状部材の製造方法は、等速ジョイントの外輪と内輪との間に配置され、前記外輪と前記内輪との間においてトルクを伝達する複数のボールを収容する複数の窓部が周方向に等間隔に形成された等速ジョイントの保持器の製造方法であり、
前記窓部の軸方向幅をＷｗとし、前記刃具の軸方向幅をＷｔとした場合に、
Ｗｗ＝Ｗｔの関係を満たす環状部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、等速ジョイントの保持器などのように、窓部または内周面凹部を周方向に等間隔に複数形成された環状部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
等速ジョイントの保持器には、ボールを収容するための窓部が周方向に複数形成されている。そして、特許文献１，２に、等速ジョイントの保持器の製造方法について記載されている。これらの方法では、保持器の窓部を打抜きプレスにて形成することとされている。また、等速ジョイントの保持器の窓部の成形方法としては、円筒刃具の側面により切削する方法もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−１６７７２０号公報
【特許文献２】特開２００９−１４４８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、打抜きプレスまたは円筒刃具による切削による窓部の成形では、窓部を１個ずつ成形することになる。そのため、窓部の加工時間が長時間要するという問題が有った。また、プレス機は、高価であるため、安価な製造方法が望まれる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、打抜きプレスによる形成および円筒刃具による切削に比べて短時間で安価な方法により窓部や内周面凹部を成形することができる環状部材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（請求項１）本発明の環状部材の製造方法は、環状素材に窓部または内周面凹部が周方向に等間隔に複数形成された環状部材の製造方法であって、前記環状素材を前記環状素材の軸心回りに回転可能に配置する素材配置工程と、径方向外側に突出形成され１つまたは周方向に等間隔に複数の刃部を備える刃具を、前記環状素材の軸心に対して偏心した軸回りに回転可能に配置する刃具配置工程と、前記環状素材の回転速度を前記刃具の回転速度より低く、かつ、前記環状素材の回転速度と前記刃具の回転速度の比を一定に制御することで、前記刃部により前記窓部または前記内周面凹部を切削加工する切削加工工程とを備える。
【０００７】
（請求項２）また、前記切削加工工程は、前記環状素材の回転方向と前記刃具の回転方向とを同一方向に制御するようにしてもよい。
（請求項３）また、前記切削加工工程は、前記窓部または前記内周面凹部をｎ個とし、前記刃部の数をｍ個とした場合に、前記環状素材の回転速度Ｖｗと前記刃具の回転速度Ｖｔの比Ｖｗ／Ｖｔを、ｍ／ｎとするように制御するようにしてもよい。
【０００８】
（請求項４）また、前記環状部材の製造方法は、等速ジョイントの外輪と内輪との間に配置され、前記外輪と前記内輪との間においてトルクを伝達する複数のボールを収容する複数の窓部が周方向に等間隔に形成された等速ジョイントの保持器の製造方法であり、前記窓部の軸方向幅をＷｗとし、前記刃具の軸方向幅をＷｔとした場合に、Ｗｗ＞Ｗｔの関係を満たすようにしてもよい。
【０００９】
（請求項５）また、前記環状部材の製造方法は、等速ジョイントの外輪と内輪との間に配置され、前記外輪と前記内輪との間においてトルクを伝達する複数のボールを収容する複数の窓部が周方向に等間隔に形成された等速ジョイントの保持器の製造方法であり、前記窓部の軸方向幅をＷｗとし、前記刃具の軸方向幅をＷｔとした場合に、Ｗｗ＝Ｗｔの関係を満たすようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
（請求項１）本発明によれば、環状素材を１回転するだけで複数箇所の窓部または内周面凹部を形成することができる。つまり、プレス機による形成や円筒刃具による切削に比べて、加工時間を短縮することができる。さらに、プレス機を不要とするため、設備コストを低減することができる。ここで、窓部とは、径方向に貫通する孔であり、内周面凹部とは、例えば、内周スプラインや内歯などである。
【００１１】
（請求項２）本発明によれば、確実に窓部または内周面凹部を周方向に等間隔に形成することができる。
（請求項３）本発明によれば、環状素材を１回転するだけで、全ての窓部または内周面凹部を形成できる。これにより、加工時間を大幅に短縮することができる。
【００１２】
（請求項４）本発明によれば、軸方向に複数回の切削加工を行うことにより、窓部を形成することができる。このようにすることで、刃部の摩耗や環状素材と刃具の位置決め誤差がある場合であっても、高精度に且つ容易に窓部の対向面を切削加工できる。
（請求項５）本発明によれば、一回の切削加工で、１つの窓部を切削加工できる。ここで、窓部の対向面精度は、刃部の形状精度および刃具の位置決め精度に依存するが、これらを高精度にすることができれば、非常に短時間で且つ容易に窓部の対向面を高精度に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ジョイント角θのときのボール型等速ジョイントの軸方向断面図である。
【図２】保持器の平面図である。
【図３】保持器の軸方向視図である。
【図４】保持器の製造方法のフローチャートである。
【図５】刃具の側面図である。
【図６】図５の左側からみた刃具の軸方向視図である。
【図７】保持器の製造方法において、基準状態を示す図である。
【図８】保持器の製造方法において、回転速度比１／２のときの保持器素材の回転角度が３０°、刃具の回転角度が６０°の状態図である。
【図９】保持器の製造方法において、回転速度比１／２のときの保持器素材の回転角度が６０°、刃具の回転角度が１２０°の状態図である。
【図１０】保持器の製造方法において、回転速度比１／２のときの保持器素材の回転角度が９０°、刃具の回転角度が１８０°の状態図である。
【図１１】保持器の製造方法において、回転速度比１／２のときの保持器素材の回転角度が１２０°、刃具の回転角度が２４０°の状態図である。
【図１２】保持器の製造方法において、回転速度比１／２のときの保持器素材の回転角度が１５０°、刃具の回転角度が３００°の状態図である。
【図１３】保持器の製造方法において、回転速度比１／２のときの保持器素材の回転角度が１８０°、刃具の回転角度が３６０°の状態図である。
【図１４】保持器の製造方法において、回転速度比１／２のときの保持器素材の回転角度が２１０°、刃具の回転角度が４２０°の状態図である。
【図１５】保持器の製造方法において、回転速度比１／２のときの保持器素材の回転角度が２４０°、刃具の回転角度が４８０°の状態図である。
【図１６】保持器の製造方法において、回転速度比１／２のときの基準状態を異なる位相０°、６０°、１２０°にずらして行った場合の刃部先端軌跡を示す。
【図１７】第二実施形態：刃具の側面図である。
【図１８】図１７の左側からみた刃具の軸方向視図である。
【図１９】第三実施形態：保持器の製造方法において、基準状態を示す図である。
【図２０】保持器の製造方法において、回転速度比１／３のときの保持器素材の回転角度が３０°、刃具の回転角度が９０°の状態図である。
【図２１】保持器の製造方法において、回転速度比１／３のときの保持器素材の回転角度が６０°、刃具の回転角度が１８０°の状態図である。
【図２２】保持器の製造方法において、回転速度比１／３のときの保持器素材の回転角度が９０°、刃具の回転角度が２７０°の状態図である。
【図２３】保持器の製造方法において、回転速度比１／３のときの保持器素材の回転角度が１２０°、刃具の回転角度が３６０°の状態図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第一実施形態＞
（等速ジョイントの構成）
本発明の製造方法の対象である環状部材として、ボール型等速ジョイントの保持器を例にあげて説明する。まずは、ボール型等速ジョイント１０（以下、単に「等速ジョイント」と称す）の構成について、図１を参照して説明する。
【００１５】
等速ジョイント１０は、図１に示すように、ジョイント中心固定式ボール型等速ジョイント（「ツェッパ形等速ジョイント」とも称す）であって、自動車のフロント用ドライブシャフトのアウトボードジョイントとして好適に使用されるものである。もちろん、リヤ用ドライブシャフトにも適用可能である。特に、本実施形態においては、アンダーカットフリー型（ＵＦ）のジョイント中心固定式ボール型等速ジョイントを例に挙げて説明する。
【００１６】
この等速ジョイント１０は、複数の外輪ボール溝２１を有する外輪２０と、複数の内輪ボール溝３１を有する内輪３０と、外輪ボール溝２１および内輪ボール溝３１に転動可能に配置され外輪２０と内輪３０との間でトルクを伝達する複数のボール４０と、外輪２０と内輪３０との間に配置され複数のボール４０をそれぞれ収容する窓部５３が形成される保持器５０と、内輪３０に連結されるシャフト６０とを備えて構成されている。
【００１７】
（保持器の詳細構成）
ここで、保持器５０について図２および図３を参照して詳細に説明する。保持器５０は、環状に形成されている。この保持器５０の外周面５１は、外輪２０の凹球面状内周面にほぼ対応する部分球面状、すなわち凸球面状に形成されている。一方、保持器５０の内周面５２は、内輪３０の凸球面状外周面にほぼ対応する部分球面状、すなわち凹球面状に形成されている。この保持器５０は、外輪２０の凹球面状内周面と内輪３０の凸球面状外周面との間に配置されている。この保持器５０は、周方向（保持器軸心の周方向）に等間隔に配置された、ほぼ矩形の貫通孔である複数の窓部５３を有する。保持器５０の窓部５３は、ボール４０と同数形成されている。そして、それぞれの窓部５３に、ボール４０が１つずつ収容されている。窓部５３は、保持器５０の軸心方向にほぼ平行に対向する対向面５３ａを有する。この対向面５３ａは、ボール４０が転動し得る部位となる。
【００１８】
（保持器の製造方法の概要）
次に、保持器５０の製造方法について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。ここで説明する保持器５０の製造方法は、保持器５０の窓部５３を成形するための方法である。
【００１９】
まず、保持器素材（環状素材）を準備する（ステップＳ１）。保持器素材は、上述した保持器５０に対して窓部５３を形成する前の形状である。この保持器素材は、例えば、鍛造により成形される。続いて、保持器素材を切削加工機に配置する（ステップＳ２）。具体的には、回転チャックなどにより保持器素材を把持させ、保持器素材が保持器素材の軸心回りに回転可能となるように配置する。
【００２０】
続いて、刃具Ｔを切削加工機に配置する（ステップＳ３）。ここで、刃具Ｔについて、図５および図６を参照して説明する。刃具Ｔは、回転工具であり、例えばマシニングセンタの主軸に装着可能なホルダＴ１と、ホルダＴ１の先端側に設けられ径方向外側に突出形成された刃部Ｔ２とを備える。ここで、図５および図６においては、当該刃具Ｔは、１つの刃部Ｔ２を備える。この刃部Ｔ２は、刃具Ｔが刃具軸心回りに回転することにより、工作物を切削可能である。さらに、刃部Ｔ２の外径は、保持器素材の内径よりも小さい。また、刃部Ｔ２の軸方向幅Ｗｔは、保持器５０の窓部５３の対向面５３ａ間の離間距離Ｗｗと同一にしている。つまり、Ｗｗ＝Ｗｔの関係となるように、刃部Ｔ２の軸方向幅Ｗｔを設定している。なお、後述するが、刃部Ｔ２は複数でもよく、この場合は、複数の刃部Ｔ２が周方向に等間隔に設けられる。
【００２１】
図４のフローチャートに戻り説明する。刃具Ｔを切削加工機に配置するとき、刃具Ｔの軸心が、保持器素材の軸心に対して偏心した位置となるようにする。つまり、刃具Ｔは、保持器素材の軸心に対して偏心した軸回りに回転可能に、切削加工機に配置されている。さらに、刃部Ｔ２は、保持器素材の内側に配置される。
【００２２】
続いて、保持器素材を保持器素材の軸心回りに回転させると共に、刃具Ｔを保持器素材の軸心から偏心した軸回りに回転させることにより、刃部Ｔ２により窓部５３を切削加工する（ステップＳ４）。ここで、切削加工に際して、保持器素材の回転方向と刃具Ｔの回転方向は、同一方向となるように制御している。さらに、保持器素材の回転速度Ｖｗを刃具Ｔの回転速度Ｖｔより低く、かつ、保持器素材の回転速度Ｖｗと刃具Ｔの回転速度Ｖｔの比（Ｖｗ／Ｖｔ）を一定に制御している。
【００２３】
（保持器の製造方法の詳細）
次に、上述した保持器５０の製造方法について、図７〜図１６を参照して、より具体的に説明する。ここで、以下に説明する例において、刃具Ｔは、１つの刃部Ｔ２を備えることとし、回転速度比（Ｖｗ／Ｖｔ）は、１／２とする。この場合、保持器素材１５０を１回転する間に、刃具Ｔは２回転することになる。そして、この動作により、保持器素材１５０に対して、対向する２箇所の窓部５３が形成される。ここで、図７〜図１６は、時間の経過に伴って変化する状態を示している。また、図７〜図１６において、二点鎖線は、刃部Ｔ２の先端軌跡Ｒを示す。そして、各図の下部に、図７の状態を基準とした場合に、保持器素材１５０の回転角度θｗ、および、刃具Ｔの回転角度θｔを示している。以下に詳細に説明する。
【００２４】
図７に示すように、保持器素材１５０を回転軸心Ｘ１の回りに回転可能に配置する。ここで、保持器素材１５０の周方向の基準点をＡとする。また、刃具Ｔを偏心軸Ｘ２の回りに回転可能に配置する。このとき、刃具Ｔの刃部Ｔ２の部分は、保持器素材１５０の内周面に接触しないように、保持器素材１５０の内側に収容されるように配置されている。
【００２５】
続いて、図７において、保持器素材１５０を左回りに回転させると同時に、刃具Ｔを保持器素材１５０の回転速度の２倍の速度で左回りに回転させる。そうすると、図８に示すように、図７の基準状態に対して、保持器素材１５０は３０°左回りに回転し、かつ、刃具Ｔは６０°まで左回りに回転する。このとき、刃部Ｔ２により、保持器素材１５０の一部が切削加工され、窓部５３の一部が形成されている。
【００２６】
さらに左回りに回転すると、図９に示すように、図７の基準状態に対して、保持器素材１５０は６０°左回りに回転し、かつ、刃具Ｔは１２０°まで左回りに回転する。このとき、刃部Ｔ２により、保持器素材１５０の一部が切削加工され、１つの窓部５３の加工が終了する。
【００２７】
さらに左回りに回転すると、図１０に示すように、図７の基準状態に対して、保持器素材１５０は９０°左回りに回転し、かつ、刃具Ｔは１８０°まで左回りに回転する。さらに、図１１に示すように、図７の基準状態に対して、保持器素材１５０は１２０°左回りに回転し、かつ、刃具Ｔは２４０°まで左回りに回転する。図１２に示すように、図７の基準状態に対して、保持器素材１５０は１５０°左回りに回転し、かつ、刃具Ｔは３００°まで左回りに回転する。これらの間、刃部Ｔ２は、保持器素材１５０に接触していない。つまり、切削加工を行っていない。
【００２８】
さらに左回りに回転すると、図１３に示すように、図７の基準状態に対して、保持器素材１５０は１８０°左回りに回転し、かつ、刃具Ｔは３６０°まで左回りに回転する。つまり、保持器素材１５０は半回転し、刃具Ｔは図７の基準状態に戻る。その後、さらに左回りに回転すると、図１４および図１５に示すように、図７の基準状態に対して、保持器素材１５０はそれぞれ２１０°、２４０°左回りに回転し、かつ、刃具Ｔは４２００°、４８０°まで左回りに回転する。
【００２９】
このとき、上述した図８および図９と同様に、刃部Ｔ２により窓部５３が切削加工される。ただし、図１４および図１５にて切削加工される窓部５３は、図８および図９にて切削加工される窓部５３の軸対象の位置（１８０°回転した位置）となる。このように、保持器素材１５０を１回転する間に刃具Ｔを２回転させることで、２箇所の窓部５３を形成することができる。そして、図１６に示すように、保持器素材１５０と刃具Ｔの相対位相を６０°および１２０°ずらした状態で、それぞれ図７から図１５まで行うことで、６箇所の窓部５３を形成することができる。なお、図１６において、３本の二点鎖線は、それぞれの位相における刃部Ｔ２の先端軌跡Ｒである。
【００３０】
ところで、窓部５３の周方向形状は、刃部Ｔ２の径（刃具Ｔの軸心から刃部Ｔ２の先端までの距離）、刃具Ｔの回転中心Ｘ２の保持器素材１５０の軸心Ｘ１に対する偏心量、保持器素材１５０の回転速度Ｖｗと刃具Ｔの回転速度Ｖｔとの比（Ｖｗ／Ｖｔ）により変化する。そこで、窓部５３の所望の形状を得るために、上記パラメータを適宜変更する。
【００３１】
以上説明した保持器５０の製造方法によれば、保持器素材を１回転するだけで複数箇所の窓部５３を形成することができる。つまり、加工時間を短縮することができる。さらに、打抜きプレス機を不要とするため、設備コストを低減することができる。また、保持器素材１５０の回転方向と刃具Ｔの回転方向とを同一方向にすることで、確実に窓部５３を周方向に等間隔に形成することができる。
【００３２】
さらに、刃部Ｔ２の軸方向幅Ｗｔを窓部５３の軸方向幅Ｗｗと同一とすることで、一回の切削加工で、１つの窓部５３を切削加工できる。ここで、窓部５３の対向面精度は、刃部Ｔ２の形状精度および刃具Ｔの位置決め精度に依存するが、これらを高精度にすることができれば、非常に短時間で且つ容易に窓部５３の対向面を高精度に形成できる。
【００３３】
＜第二実施形態＞
上記実施形態において、刃具Ｔは、１つの刃部Ｔ２を備えるものとした。この他に、図１７および図１８に示すように、刃具Ｔは、周方向に等間隔に複数の刃部Ｔ２，Ｔ２，Ｔ２を備えるようにすることもできる。ここでは、刃具Ｔは、３本の刃部Ｔ２を備える。
【００３４】
この場合、保持器素材１５０の回転速度Ｖｗと刃具Ｔの回転速度Ｖｔとの比（Ｖｗ／Ｖｔ）を１／２とすることで、保持器素材１５０を１回転するだけで、全ての窓部５３を形成できる。この関係を一般化すると次のようになる。窓部５３をｎ個とし、刃部Ｔ２の数をｍ個とした場合に、回転速度比Ｖｗ／Ｖｔを、ｍ／ｎとする。このようにすることで、保持器素材１５０を１回転するだけで、全ての窓部５３を形成できる。これにより、加工時間を大幅に短縮することができる。
【００３５】
また、図１７に示すように、刃部Ｔ２の軸方向幅Ｗｔを、窓部５３の軸方向幅Ｗｗより小さくしている。そのため、保持器素材１５０に対して刃具Ｔを軸方向にずらした２箇所にて、上述した切削加工を行うことになる。このようにすることで、刃部Ｔ２の摩耗や保持器素材１５０と刃具Ｔの位置決め誤差がある場合であっても、高精度に且つ容易に窓部５３の対向面５３ａを切削加工できる。
【００３６】
＜第三実施形態＞
次に、第一実施形態と同様に１つの刃部Ｔ２を備える刃具Ｔを用いて、回転速度比（Ｖｗ／Ｖｔ）を１／３とした場合について、図１９〜図２３を参照して説明する。図１９の基準状態から、順に、図２０、図２１、図２２、図２３の状態に変化する。この間、保持器素材１５０は、１２０°左回りに回転し、刃具Ｔは、３６０°左回りに回転する。これにより、１つの窓部５３が形成される。さらに続けて、保持器素材１５０を図１９の基準状態から３６０°回転させることで、周方向に等間隔に３箇所の窓部５３が形成される。そして、保持器素材１５０と刃具Ｔの相対位相を６０°ずらした状態で、それぞれ図１９から図２３まで行うことで、６箇所の窓部５３を形成することができる。
【００３７】
ここで、第三実施形態において、刃具Ｔが、１８０°ずれた位相に２つの刃部Ｔ２を有する場合、保持器素材１５０を１回転するだけで、６箇所の窓部５３を形成することができる。なお、上記実施形態においては、径方向に貫通する窓部５３の切削加工を例に挙げて説明したが、貫通していない内周スプラインなどの内周面凹部を形成する場合にも適用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１０：ボール型等速ジョイント、  ２０：外輪、  ２１：外輪ボール溝
３０：内輪、  ３１：内輪ボール溝、  ４０：ボール
５０：保持器、  ５１：外周面、  ５２：内周面、  ５３：窓部、  ５３ａ：対向面
６０：シャフト、  １５０：保持器素材
Ｒ：先端軌跡、  Ｔ：刃具、  Ｔ１：ホルダ、  Ｔ２：刃部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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