CN102257289A - 固定式等速万向接头的外侧接头部件 - Google Patents

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Abstract

提供一种减少锻造加工后的后加工，实现加工工时数的降低，实现成品率的提高以及实现制造成本的降低的固定式等速外向接头的外侧接头部件。本发明的固定式等速外向接头的外侧接头部件具备杯状部(16)以及从该杯状部(16)的底部沿轴向延伸的轴部(18)。其由机械构造用碳素钢构成，滚道槽(12)、内径球面部(14a)、杯状入口倒角(12b)、滚道倒角(12c)、滚道入口倒角(12a)、杯状部(16)的外径面中除长靴安装部(19)以外的部位、轴部(18)的端面(18a)的中心孔(13)通过冷锻被进行精加工。

Description

固定式等速万向接头的外侧接头部件
技术领域
本发明涉及一种固定式等速万向接头的外侧接头部件。
背景技术
等速万向接头有只允许角度变位的固定式等速万向接头以及不仅允许角度变位还允许轴向变位的滑动式等速万向接头。固定式等速万向接头有球笼(birfield)型(BJ)或底切(undercutfree)型(UJ)等，滑动式等速万向接头有双偏置(double offset)型等速万向接头(DOJ)或跨槽(crossgroove)型等速万向接头(LJ)等。
BJ型的固定式等速万向接头具备：外圈，其作为外侧接头部件并在内球面上按照圆周方向等间隔的方式沿轴向形成有多个滚道槽；内圈，其作为内侧接头部件并在外球面上按照圆周方向等间隔的方式沿轴向形成有多个滚道槽，所述多个滚道槽与外圈的滚道槽成对；多个滚珠，它们介于外圈的滚道槽和内圈的滚道槽之间来传递转矩；以及隔圈(cage)，其介于外圈的内球面和内圈的外球面之间，用来保持滚珠。在隔圈上，沿圆周方向配置有多个用来收容滚珠的窗部。
在汽车用等速万向接头中，作为其外圈(外侧接头部件)的材质，为了确保刚性，采用碳量多于表面硬化钢的机械构造用碳素钢。在等速万向接头中使用的外侧接头部件的机械构造用碳素钢由于是硬质的，所以是难以冷锻的材质。相反而言，在温室等加工的冷锻中，与热锻相比材料的变形能大幅度下降，变形阻力变得非常高，因此可锻造的材料受限。在此，所谓变形阻力是指使材料变形所需要的应力。若该变形阻力大，则加工力变高，作用于模具的应力变高，因此容易引起模具的磨损或变形、破坏。另外，所谓变形能，是不破坏就能变形的性质，其以锻造加工时的裂缝产生限度、即加工率或应变的大小来评价。
但是，所述外侧接头部件(外圈)是要求机械精度的零件。因此，目前对于作为机械要素的外圈，有一般的冷锻是不可能的这种技术尝试，没有冷锻的想法，都是将通过热锻得到的坯料车削加工成接近产品的形状，在热处理后实施磨削加工来制造。具体地说，对内径球面、杯状入口倒角(カツプ入口チヤンフア)以及滚道入口倒角进行切削加工，在热处理后，对滚道槽、内径球面实施磨削加工。因此，在现有技术中，作为这样锻造加工的后工序，由于大多采用切削加工以及磨削加工，所以后工序的工时数变多，制造成本变高。
因此，近年来，提出一种采用冷锻来减少机械加工工序的提案(专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2002-346688号公报
但是，在采用冷锻的情况下，通常是在无法进行冷锻这样的技术常识下进行改良，仅仅对容易加工的部位进行冷锻，只对外圈的极少一部分进行冷锻。相对于此，在所述专利文献1记载的技术中，对外圈的大部分进行冷锻。
但是，在所述专利文献1中，虽然记载了通过冷锻来成形各部位的内容，但没有记载通过该冷锻实施精加工。因此，在该专利文献1记载的外圈的制造方法中，在进行了冷锻后，需要在各部位的精加工。
发明内容
本发明鉴于上述问题，提供一种减少锻造加工后的后加工，实现加工工时数的降低，实现成品率的提高以及实现制造成本的降低的固定式等速外向接头的外侧接头部件。
本发明的固定式等速外向接头的外侧接头部件由机械构造用碳素钢构成，其在杯状部的内径面具有：滚道槽、内径球面部、沿着杯状部的开口边缘全周形成的杯状入口倒角、沿着内径球面部与滚道槽的边界部形成的滚道倒角、以及在滚道槽和杯状入口倒角的边界部形成的滚道入口倒角，滚道槽、内径球面部、杯状入口倒角、滚道倒角、滚道入口倒角、杯状部的外径面中除长靴安装部以外的部位、轴部的端面的中心孔通过冷锻被进行精加工。在此，所谓通过冷锻被进行精加工是指：可以不进行冷锻后的切削加工或磨削加工等精加工。
根据本发明的固定式等速外向接头的外侧接头部件，由于其由机械构造用碳素钢构成，且滚道槽、内径球面部、杯状入口倒角、滚道倒角、滚道入口倒角、杯状部的外径面中除长靴安装部以外的部位、轴部的端面的中心孔通过冷锻被进行精加工，因此，在这些部位，不进行现有技术中的冷锻后的切削加工或磨削加工等精加工也可以。
作为所述杯状部的内径球面部，有时要求的精度是严格的，因此，也可以实施热处理后的精加工。在此，所谓热处理例如是高频淬火处理。另外，作为精加工，例如是切削加工或磨削加工等精加工。所谓高频淬火是应用如下原理进行淬火的方法，所述原理是：将需要淬火的部分放入流通有高频电流的线圈中，通过电磁感应作用，产生焦耳热，对传导性物体进行加热。而且，根据内径球面部的要求精度，可以对该内径球面部就实施基于冷锻的精加工。
优选在所述杯状部的内径球面部形成有沿轴向延伸的狭缝槽，相对于在圆周方向相邻的滚道槽间的内径球面部的最大宽度尺寸，使所述狭缝槽的宽度尺寸为5％～30％。
如此在外侧接头部件的内径球面部在圆周方向相邻的滚道槽间形成沿轴向延伸的狭缝槽，则在冷锻时，能够使外侧接头部件的坯料的余肉不进入冷锻用的成形模具的间隙中，对于内径球面部，可得到希望的形状精度。尤其，若狭缝槽的宽度尺寸为5％～30％，则在冷锻时容易从成形模具使外侧接头部件离模，且，可以确保外侧接头部件的内径球面部的必要面积，可以确保必要的强度、耐久性。而且，当狭缝槽的宽度尺寸小于5％时，在冷锻时难以从成形模具使外侧接头部件离模，且，当狭缝槽的宽度尺寸大于30％时，难以确保外侧接头部件的内径球面部的必要面积，导致强度、耐久性的下降。
优选在滚道槽的开口端，至少在滚珠接触点对应部位设有作为所述滚道入口倒角的缺口圆角部。
通过设置这样的缺口圆角部，在等速万向接头的高角动作时，即便尤其在使用时由于某种理由而超出设想的角度，滚珠位于外侧接头部件的滚道槽的轴向端部，也可通过缺口圆角部防止滚珠陷入该轴向端部。此时，优选同时通过冷锻对滚道槽和缺口圆角部进行精加工。
作为滚道入口倒角，其可以形成于滚道槽和杯状入口倒角的边界部整体，此时，优选同时通过冷锻对滚道槽和该滚道入口倒角进行精加工。
另外，优选所述滚道倒角为凸圆角形状。如这样形成凸圆角形状，则可以避免在该部分的应力集中。此时，优选同时通过冷锻对滚道槽和滚道倒角进行精加工。
优选滚道槽的横截面形状为与滚珠有角度接触的哥特拱门形状，其接触角为35°～45°。若是这样的接触角，则可使滚珠相对于滚道槽的接触状态稳定化。而且，若滚珠接触角小于35°，则存在滚道面压增大，耐久性下降的顾虑。相反，若滚珠接触角大于45°，则高动作角下的直到滚道肩部的滚珠的搁浅富余变小，产生因高转矩负荷时的滚珠造成的接触椭圆的搁浅，存在滚道肩部产生缺口等的顾虑。
优选连接滚道槽的曲率中心和嵌合于该滚道槽的滚珠的滚珠中心的线，与连接滚珠中心和内径球面部的曲率中心的线所成的角度即滚道偏置角为5.5°～7.5°。若是这样的滚道偏置角，则可同时满足等速万向接头的动作性、耐久性以及准静扭转强度。
可以使滚道槽的曲率中心在径向上错开，使其成为描绘比位于接头轴心上时的半径大的半径的位置。由此，可以在滚道槽的轴向中央部堵住间隙。
发明效果
在本发明的固定式等速万向接头的外侧接头部件中，由于不用进行现有技术中的冷锻后的切削加工或磨削加工等精加工就可以，因此，成品率提高，可以实现外侧接头部件、进而采用了该外侧接头部件的等速万向接头的制造成本的降低。
另外，通过设置杯状入口倒角，等速万向接头在取动作角时，该外侧接头部件的开口边缘不会干涉在内侧接头部件装配的旋转轴。通过设置滚道入口倒角，可以有效确保转矩传递滚珠的工作的有效范围。通过设置滚道倒角，可以防止滚道槽边缘部产生缺口。
通过在轴部的端面设置中心孔，可以实现使用该中心孔之后的加工(在轴上形成的阳花键或阳螺纹等的加工)性的提高。尤其，在进行该中心孔的冷锻之际，可以进行其他部位的冷锻，由此，中心孔成为该外侧接头部件的轴向位置的基准面，可以高精度地成形外侧接头部件的轴向位置精度。因此，本发明的外侧接头部件最适合于需要轴向位置精度的BJ型的固定式等速万向接头的外侧接头部件。
通过对所述杯状部的内径球面部实施热处理后的精加工，可以对应于所要求的高精度，可以成形高品质的产品(外侧接头部件)。
在内径球面部形成狭缝槽，若相对于内径球面部的最大宽度尺寸，使狭缝槽的宽度尺寸设为5％～30％，则可以稳定且低成本地生产高精度、高品质的产品(外侧接头部件)。
通过将滚道槽的横截面形状做成与滚珠有角度接触的哥特拱门形状，并使其接触角为35°～45°，从而可使滚珠的接触状态稳定化，可以平滑地进行旋转力传递，可以构成耐久性优越的等速万向接头。
通过使滚道偏置角为5.5°～7.5°，使用该外侧接头部件的等速万向接头可以满足动作性、耐久性以及强度。若该滚道偏置角小于5.5°，则在十字动作性、耐久性以及准静扭转强度这所有方面都存在问题，若滚道偏置角超过7.5°，则耐久性以及强度方面变差。
通过使滚道槽的曲率中心在径向上错开，使其成为描绘比位于接头轴心上时的半径大的半径的位置，从而可以在滚道槽的轴向中央部堵住间隙，堵住间隙变容易，可以抑制异音的产生。
附图说明
图1是表示使用了本发明的实施方式的外侧接头部件的固定式等速外向接头的截面图。
图2是所述固定式等速外向接头的横截面图。
图3是表示所述固定式等速外向接头的滚道槽的形状的放大截面图。
图4A是表示外侧接头部件的开口端部的缺口圆角部的一例的局部放大立体图。
图4B是表示外侧接头部件的开口端部的缺口圆角部的另一例的局部放大立体图。
图5A是表示内侧接头部件的开口端部的缺口圆角部的一例的局部放大立体图。
图5B是表示内侧接头部件的开口端部的缺口圆角部的另一例的局部放大立体图。
图6是表示设有杯状入口倒角、滚道倒角以及滚道入口倒角与狭缝槽的外圈的局部立体图。
图7是表示从图6的外圈的开口端侧观察图6的外观的状态的侧视图。
图8是成形外侧接头部件的锻造装置的截面图。
图9是所述锻造装置的成形时的截面图。
图10是所述锻造装置的冲头套件(punch set)的俯视图。
图11是所述锻造装置的加工时的冲头套件的截面图。
图12是冲头套件的分割冲头的主要部分立体图。
图13是冲头套件的分割冲头的俯视图。
图14是冲头套件的分割冲头的侧视图。
图15A是所述锻造装置的冲头基体(punch base)的俯视图。
图15B是所述锻造装置的冲头基体的截面图。
图16是在外圈前坯料的局部截面表示的侧视图。
图17是所述外圈前坯料的俯视图。
图18是表示使外圈的滚道槽的曲率中心沿径向错开，使其成为描绘比位于接头轴心上时的半径大的半径的位置的等速万向接头的局部截面图。
图19是表示使内圈的滚道槽的曲率中心沿径向错开，使其成为描绘比位于接头轴心上时的半径小的半径的位置的等速万向接头的局部截面图。
具体实施方式
以下基于图1～图19说明本发明的实施方式。图1和图2是使用了本发明的外侧接头部件的固定式等速万向接头。该固定式等速万向接头是球笼(birfield)型，其主要的构成要素为：作为外侧接头部件的外圈10、作为内侧接头部件的内圈20、滚珠30以及隔圈40，并具备以角度可变位的方式将由内圈20、滚珠30以及隔圈40构成的内部零件50收容于外圈10的构造。
外圈10由机械构造用碳素钢构成，呈一端开口的杯状，并在内径面14按照圆周方向等间隔的方式形成有多个沿轴向延伸的滚道槽12。此外，将在圆周方向相邻的滚道槽间称为内径球面部14a。内圈20在外球面24按照圆周方向等间隔的方式形成有多个沿轴向延伸的滚道槽22，多个沿轴向延伸的滚道槽22与外圈10的滚道槽12成对。滚珠30介于外圈10的滚道槽12和内圈20的滚道槽22之间来传递转矩。隔圈40介于外圈10的内径面14和内圈20的外球面24之间，用来保持滚珠30。
机械构造用碳素钢的碳成分优选为0.37wt％以上0.61wt％以下，更优选0.50wt％以上0.58wt％以下。具体地说，是日本工业标准(JIS)规格的S40C～S58C，希望是S53C～S55C。
多个滚珠30被收容在形成于隔圈40的凹袋(pocket)42中，且被配置成在圆周方向上等间隔。在该实施方式中，例示出六个滚珠30，但其个数可以是任意的。外圈10的滚道槽12和内圈20的滚道槽22协同动作而形成的滚珠滚道呈朝向外圈10的开口侧而扩径的楔形。
而且，外圈10由杯状(cup)部(嘴部)16和茎(stem)部(轴部)18构成，杯状部16收容由内圈20、滚珠30及隔圈40构成的内部零件50，茎部18从所述杯状部16的底部一体地沿轴向延伸，在所述轴部18的外周面形成有用于与省略图示的车轮用轴承连结的阳花键11以及端部螺纹部15。另外，在内圈20的轴孔26形成有用于连结图示省略的旋转轴的花键28。
在外圈10的轴部18的端面18a形成有中心孔13。另外，沿着外圈10的杯状部16的开口边缘全周形成有杯状入口倒角12b。
沿着外圈10的内径球面部14a与滚道槽12的边界部形成的滚道倒角12c、以及沿着内圈20的外球面24与滚道槽22的边界部形成的滚道倒角22c在图2中，如放大所示，形成为圆角形状。该圆角形状的滚道倒角12c、22c连续形成为在滚道槽12与内径球面部14a之间以及在滚道槽22与外球面24之间平滑连接。
外圈10的滚道槽12以及内圈20的滚道槽22的横截面形状形成为与滚珠30有角度(angular)接触的哥特拱门形状。例如，图3例示的是外圈10的滚道槽12以及内圈20的滚道槽22的横截面形状。在该具有哥特拱门形状的滚道槽12、22中，具有与滚珠30有角度接触的两个滚珠接触点P、Q(滚珠接触角α)。
该与滚珠30有角度接触的两个滚珠接触点P、Q处的滚珠接触角α优选为35～45°。通过将滚珠接触角α设定在前述的规定范围，从而可以使滚珠30相对于滚道槽12、22的接触状态稳定化。
如图4A所示，在外圈10的滚道槽12的开口端，在滚珠接触点对应部位设有作为杯状入口倒角12a的缺口圆角部。另外，如图5A所示，在内圈20的滚道槽22的开口端，在滚珠接触点对应部位设有缺口圆角部22a。前述的滚珠接触点对应部位如前所述，由于滚道槽12、22与滚珠30有角度接触，所以如图中的点划线所示，两个滚珠接触点P、Q(图中表示接触点的轨迹)成为与滚道槽12、22的开口端相交的部位。
如此通过在外圈10的滚道槽12的开口端以及内圈20的滚道槽22的开口端设置缺口圆角部12a、22a，从而在等速万向接头的高角动作时，即便尤其在使用时由于某种理由而超出设想的角度，滚珠30位于外圈10或内圈20的滚道槽12、22的轴向端部，也可通过缺口圆角部12a、22a防止滚珠30陷入该轴向端部。
而且，在前述的情况下，虽然仅将缺口圆角部12a、22a在外圈10的滚道槽12的开口端以及内圈20的滚道槽22的开口端形成于滚珠接触点对应部位，但如图4B以及图5B所示，也可以在外圈10的滚道槽12的开口端整体以及内圈20的滚道槽22的开口端整体设置缺口圆角部12a、22a。如此在设置于外圈10的滚道槽12的开口端整体以及内圈20的滚道槽22的开口端整体的情况下，该缺口圆角部12a、22a成为后述的滚道入口倒角。
如图6以及图7所示，在形成有滚道槽12的外圈10，形成有：沿着外圈10的开口边缘全周形成的杯状入口倒角12b；沿着内径球面部14a与滚道槽12的边界部形成的滚道倒角12c；沿着滚道槽12与杯状入口倒角12b的边界部形成的滚道入口倒角12a。另外，在外圈10的开口端部安装有树脂或橡胶制的长靴(boots)(图示省略)，该长靴用于防止填充于接头内部的润滑脂的泄露以及防止水或异物从接头外部侵入。为此，在该外圈10的开口端外周面设有由凹槽构成的长靴安装部19。
另外，在外圈10的内径球面部14a在圆周方向相邻的滚道槽12间形成沿轴向延伸的狭缝槽12d。该狭缝槽12d从外圈10的开口端面经杯状入口倒角12b形成至内径球面部14a。而且，在该实施方式中，例示了六条狭缝槽12d，但其条数可以是任意的。此时，相对于在圆周方向相邻的滚道槽12间的内径球面部14a的最大宽度尺寸S2而言，设狭缝槽12d的宽度尺寸S1为5％～30％。该狭缝槽12d被设计成不使外圈前坯料M(参照图16和图17)的余肉进入后述的分割冲头55间的间隙δ1(参照图10)。因此，在外圈10的内径面14设置滚道槽12、在圆周方向相邻的滚道槽12间的内径球面部14a、以及设有各内径球面部14a的狭缝槽12d。
在有六个滚珠30的情况下，所述最大宽度尺寸S2是内径球面部14a的轴向中间附近的尺寸。但是，根据等速万向接头的形态或滚珠数的不同，有时最大宽度尺寸并不是内径球面部14a的轴向中间附近。
如图1所示，外圈10的滚道槽12的曲率中心O1与内圈20的滚道槽22的曲率中心O2相对于接头中心O在轴向上以等距离F向相反侧(滚道槽12的曲率中心O1向接头的开口侧，滚道槽22的曲率中心O2向接头的里部侧)偏置。因此，滚珠滚道成为在开口侧宽、朝向里部侧逐渐缩小的楔形。
另外，隔圈40的外球面44的曲率中心以及与该外球面44滑动接触的外圈10的内径面14的曲率中心分别与接头中心O一致。另外，隔圈40的内球面46的曲率中心以及与该内球面46滑动接触的内圈20的外球面24的曲率中心也分别与接头中心O一致。当外圈10和内圈20进行角度变位时，被隔圈40保持的滚珠30不管何种动作角都始终被维持在该动作角的二等分面内，从而确保接头的等速性。
如图1所示，连接滚道槽12的曲率中心O1和滚珠中心O3的线L1与连接滚珠中心O3和内径面14的曲率中心(即，所述接头中心O)的线L2所成的角度即滚道偏置(track offset)角φ为5.5～7.5°。该偏置角φ比现有技术的偏置角(8.0°左右)小，因而与现有技术相比，滚道槽12的深度在轴向上更均匀地变近。
此时，由于在滚道槽12的浅的部位与现有产品相比槽深度变深，因此即使在高负荷下，滚珠30的接触椭圆也难以搁浅在滚道槽12的肩部，可以防止肩部出现缺口等，可以实现滚道槽12的高强度化，实现耐久性的提高。另外，由于还可以增厚隔圈40的壁厚，所以还可以实现隔圈40的高强度化、长寿命化。进而，如前所述，若是该范围内的偏置角φ，则也可良好地维持动作性。
结果是，由于实现外圈10的滚道槽12的高强度化、耐久性的提高，所以如后所述，通过冷锻精加工形成外圈10的滚道槽12就变容易。另外，与现有产品相比，滚珠30要飞出到接头开口侧的力(轴力)也变弱，因此也可以抑制滚珠30的轴力引起的打音的产生。
另一方面，若偏置角φ过小，则反而担心耐久性、强度下降，或者动作性方面产生问题。
在外圈10中，通过冷锻对滚道槽12、内径球面部14a、杯状入口倒角12b、滚道倒角12c、滚道入口倒角12a、杯状部的外径面中除长靴安装部19以外的部位、以及轴部18的端面18a的中心孔13进行精加工。作为该冷锻中的温度，例如为0℃以上50℃以下。而且，当然不限于该冷锻的温度。
此时，被冷锻的外圈10的外径面没有为了提高扭转强度而实施淬火等热处理，而通过该冷锻造成的加工硬化来提高产品强度。另外，若外圈10的外径面的硬度过高，则在长靴安装部19的槽的车削加工等时，会导致车削加工工具的寿命缩短。因此，将长靴安装部19的表面硬度做成250HV～350HV左右。
下面，图8～图15表示成形为外侧接头部件(外圈)10的制造装置(锻造装置)。该装置具备成为外圈成形模具的冲头套件51和拉拔模52。冲头套件51具备：冲头套件主体53、冲头支架54、多个分割冲头55、冲头基体56、锥冲头57、弹簧58。
冲头套件主体53由有底短圆筒体构成，在其底壁60设有贯通孔60a，在贯通孔60a中隔着支承部件77收容锥冲头57的轴部76的基端部。另外，在冲头套件主体53的孔部53a内嵌入冲头基体56的下部鼓出部56a，在该下部鼓出部56a的底面61抵接于底壁60的内表面62的状态下，冲头支架54的凸缘部54a被载置固定于冲头套件主体53的上表面。
冲头支架54具有锥孔63，在该锥孔63设有多个分割冲头55和冲头基体56等。冲头基体56是将多个分割冲头55在圆周方向上相隔一定间隔进行配置的结构。如图15A以及图15B所示，冲头基体56具有用于配置这些分割冲头55的冲头基体主体56b以及与该冲头基体主体56b的下端连续设置的所述鼓出部56a。在冲头基体主体56b的锥状外周部65形成有多个(在该情况下为六个)分割型分隔槽66。如图10以及图11所示，在该分割型分隔槽66夹有沿圆周方向配置的分割冲头55。而且，锥状外周部65的锥角对应于所述锥孔63的锥角。
如图12～图14所示，分隔冲头55由截面大致扇形部件构成，其具有：内径球面部成形部70、滚道槽成形部71、滚道倒角成形部72、杯状入口倒角成形部73、滚道入口倒角成形部74。
滚道槽成形部71是用于成形外圈10的滚道槽12的部分，在其两侧形成有用于对外圈10的内径球面部进行成形的内径球面部成形部70、70。另外，在滚道槽成形部71和内径球面部成形部70的边界部形成滚道倒角成形部72。杯状入口倒角成形部73是用于成形外圈10的杯状入口倒角12b的部分，其由内径球面部成形部70的下端缘、滚道槽成形部71的下端缘、滚道倒角成形部72的下端、在滚道槽成形部71的下方配置的体部79的上表面形成。而且体部79通过沿圆周方向配置多个分割冲头55而构成环状部分。
杯状入口倒角成形部73形成为随着朝向径向外侧而向下方倾斜的锥状，通过该锥状的杯状入口倒角成形部73可以设定外圈10的杯状入口倒角12b的规定角度。滚道入口倒角成形部74是用于成形外圈10的滚道入口倒角12a的部分，并沿着杯状入口倒角成形部73和滚道槽成形部71的边界部形成。
如此，将内径球面部成形部70、滚道槽成形部71、滚道倒角成形部72、杯状入口倒角成形部73、滚道入口倒角成形部74形成一体设置于一个分割冲头55。因此，与通过分体形成各部的技术相比，可以提高各成形部的尺寸精度，并且可以实现它们的尺寸相互差的减少。即，若使用所述制造装置(锻造装置)，可以提高各部位的尺寸精度，并且可以实现它们的尺寸相互差的降低。
各分割冲头55以其内径侧的棱线部55b沿着冲头基体主体56b的锥部的方式倾斜，且可沿着该锥部上下运动。另外，在冲头基体56设有贯通孔75，在该贯通孔75插入从锥冲头57突出设置的轴部76。轴部76的下端部被配置于冲头套件主体53的底壁60的贯通孔60a中的支承部件77支承。
如图15B所示，贯通孔75具备小径部78a和大径部78b，在大径部78b配置有外嵌于轴部76的弹簧58。由此，与轴部76连续设置的锥冲头57被向下方弹性施力，利用锥冲头57来限制(抑制)分割冲头55的上端缘。
拉拔模52具备用于成形外圈10的外径面的贯通孔部80。该贯通孔部80由上部侧的直孔80a和下部侧的锥孔80b构成。锥孔80b朝向下方扩开。
另外，在拉拔模52的贯通孔部80中插入有轴部成形用模82的突出部82b。轴部成形用模82具备模主体部82a以及从该模主体部82a的下表面突出设置的所述突出部82b，并设有供外圈10的轴部插入的孔部83。该孔部83具备：成形轴部的阳花键形成部位的大径部83a、成形轴部的阳螺纹部形成部位的小径部83b以及该大径部83a和小径部83b之间的锥部83c。
在拉拔模52的孔部83的小径部83b嵌入中心孔成形冲头85，中心孔成形冲头85用于成形外圈10的轴部18的端面18a的中心孔13。中心孔成形冲头85的外径面与所述小径部83b的内径面具有微小的间隙而相对。而且，在中心孔成形冲头85的下端设有成形中心孔13的锥形部85a。
但是，如图1所示，中心孔13由作为中心孔基准的基准锥孔部13a、从该基准锥孔部13a的开口端缘连续设置的开口侧锥孔部13b、从该开口侧锥孔部13b的开口端缘连续设置的大径开口部13c构成。因此，中心孔成形冲头85的锥形部85a在其外表面形成有对基准锥孔部13a进行成形的基准锥部位86。
在使用制造装置(锻造装置)成形外圈10时，预先成形图16和图17所示那样的外圈前坯料M，将该外圈前坯料M投入制造装置(锻造装置)，进行冷锻。外圈前坯料M通过温锻造、热锻造、或亚热锻造等的塑性加工而成形。即，外圈前坯料M由杯状部M16、与该杯状部M16的底部连续设置的轴部M18构成，在杯状部M16的内径面形成有滚道槽M12以及狭缝槽M12d。另外，在外圈前坯料M的杯状部M16的开口端面形成有杯状入口倒角M12b。
另外，优选杯状部M16的内径球面部的狭缝槽M12d被设置于在圆周方向相邻的滚道槽M12之间，且相对于内径球面部的最大宽度尺寸S4将该狭缝槽M12d的槽宽度S3设为10％以上40％以下。通过这样设定，可使产品(外圈10)的狭缝槽的槽宽度尺寸成为内径球面部(被滚道槽分离的岛状的内径球面部)的最大宽度尺寸的5％以上30％以下。
下面，说明利用前述那样构成的制造装置(锻造装置)成形外圈的方法。将预先成形的外圈前坯料M插入拉拔模52的贯通孔部80。之后，使冲头套件51相对于拉拔模52相对移动，由此，锥冲头57抵接于外圈前坯料M的杯状部M16的内表面的球面底部，分割冲头55嵌合于内表面的滚道槽M12。
在该状态下，通过使冲头套件51进一步相对移动，外圈前坯料M的杯状部M16受到拉拔模52的拉拔作用而向径向内侧缩径。在其拉拔时，滚道槽M12的表面被分割冲头55的滚道槽成形部71限制，该滚道槽12、内径球面部14a、以及滚道倒角12a分别在滚道槽成形部71、内径球面部成形部70、滚道倒角成形部72的作用下被塑性变形。进而，伴随于此，在所述拉拔时，杯状入口倒角12b以及滚道入口倒角12a分别在杯状入口倒角成形部73以及滚道入口倒角成形部74的作用下被塑性加工。
此时，还对杯状部16的外径面的除长靴安装部19以外的部位实施塑性加工(冷锻)。另外，在所述拉拔时，将中心孔成形冲头85的锥形部85a压接于外圈前坯料M的轴部M18的端面M18a。由此，成形中心孔13。即，将轴部成形用模82和中心孔成形冲头85同时压接于外圈前坯料M，此时，外圈前坯料M的移动受到限制，成形中心孔13。由此，同时实现防止模分离而带来的杯状部16的内部精度的提高和中心孔13的成形。
中心孔成形冲头85以具有微小间隙的方式被轴部成形用模82的内径面引导，而且在将轴部成形用模82压接于外圈前坯料M时，外圈前坯料M的轴部外径部被轴部成形用模82的孔部83的大径部83a减径挤压加工。因此，由被定心为与外圈前坯料M同心的轴部成形用模82的内径面引导，中心孔成形冲头85在外圈10的轴部18的端面18a成形中心孔13。因此，高精度地确保中心孔13相对于外圈10的轴部外径的同心度。
另外，在中心孔13的成形时，中心孔成形冲头85和轴部成形用模82的轴向位置被设定为固定不变。因此，中心孔成形冲头85和轴部成形用模82的基准面82c的相对位置固定不变。通过该按压力施加方式来形成中心孔13始终是以外圈前坯料M的基准面Ma为基准来进行成形。因此，高精度地确保成形的中心孔13相对于坯料基准面Ma的轴向位置精度、即尺寸A的精度。
如此，通过使用制造装置(锻造装置)可以成形外圈10，外圈10是通过冷锻对滚道槽12、内径球面部14a、杯状入口倒角12b、滚道倒角12c、滚道入口倒角12a、杯状部16的外径面中除长靴安装部19以外的部位、轴部18的端面18a的中心孔13进行精加工而成的。此外，在长靴安装部19通过车削加工等进行槽加工。
但是，作为杯状部16的内径球面部14a，有时要求的精度是严格的，因此，也可以实施热处理后的精加工。在此，所谓热处理例如是高频淬火处理。另外，作为精加工，例如是切削加工或磨削加工等的精加工。所谓高频淬火是应用如下原理进行淬火的方法，所述原理是：将需要淬火的部分放入流通有高频电流的线圈中，通过电磁感应作用，产生焦耳热，对传导性物体进行加热。根据内径球面部的要求精度，可以对该内径球面部就实施基于冷锻的精加工。
如此，通过对杯状部16的内径球面部14a实施热处理后的精加工，可以对应所要求的高精度，可以成形高品质的产品(外侧接头部件)。
根据本发明的固定式等速万向接头的外侧接头部件，由于由机械构造用碳素钢构成，并通过冷锻对滚道槽12、内径球面部14a、杯状入口倒角12b、滚道倒角12c、滚道入口倒角12a、杯状部16的外径面中除长靴安装部19以外的部位、轴部18的端面18a的中心孔13进行精加工，因此，在这些部位，不用进行现有技术中的冷锻后的切削加工或磨削加工等精加工就可以。因此，成品率提高，可以实现外侧接头部件、进而采用了该外侧接头部件的等速万向接头的制造成本的降低。
由于在杯状部16对大部分通过冷锻进行精加工，所以可以提高产品的强度。尤其，若从外圈10的碳成分为0.37wt％以上这样碳量多的机械构造用碳素钢进行锻造精加工，则可以将杯状部16的内外表面做成希望的硬的表面硬度。由此，可以延长产品的寿命。通过将作为坯料的机械构造用碳素钢的碳成分的上限设定为0.61wt％以下，不会变得过硬而无法加工，可以进行冷锻。而且，即使不使用特别硬的材质，由于通过冷锻进行成形，所以通过加工硬化，外圈10的杯状部16的外径面的硬度变高，成为刚性高的高强度的外圈10。
而且，通过设置杯状入口倒角12b，等速万向接头在取动作角时，该外圈10的开口边缘不会干涉在内圈20装配的旋转轴。通过设置滚道入口倒角12a，可以有效确保转矩传递滚珠30的工作的有效范围。通过设置滚道倒角12c，可以防止滚道槽边缘部产生缺口。若将滚道倒角12c做成凸圆角形状，可以避免在该部分的应力集中。
通过在轴部18的端面18a设置中心孔13，可以实现使用该中心孔13之后的加工(在轴上形成的阳花键或阳螺纹等的加工)性的提高。尤其，在进行该中心孔13的冷锻之际，可以进行其他部位的冷锻，由此，中心孔13成为该外圈10的轴向位置的基准面，可以高精度地成形外圈10的轴向位置精度。因此，本发明的外侧接头部件(外圈10)最适合于需要轴向位置精度的BJ型的固定式等速万向接头的外圈。
在内径球面部14a形成狭缝槽12d，若相对于内径球面部14a的最大宽度尺寸，使狭缝槽12d的宽度尺寸设为5％～30％，则可以稳定且低成本地生产高精度、高品质的产品(外圈10)。即，在冷锻时，能够使外圈前坯料M的余肉不进入在圆周方向分离的分离冲头间的圆周方向间隙δ1。而且，当狭缝槽的宽度尺寸小于5％时，在冷锻时难以从成形模具使外侧接头部件离模，且，当狭缝槽的宽度尺寸大于30％时，难以确保外圈10的内径球面部14a的必要面积，导致强度、耐久性的下降。
通过将滚道槽12的横截面形状做成与滚珠30有角度接触的哥特拱门形状，并使其接触角α为35°～45°，从而可使滚珠30的接触状态稳定化，可以平滑地进行旋转力传递，可以构成耐久性优越的等速万向接头。而且，若滚珠接触角小于35°，则存在滚道面压增大，耐久性下降的顾虑。相反，若滚珠接触角大于45°，则高动作角下的直到滚道肩部的滚珠的搁浅富余变小，产生因高转矩负荷时的滚珠造成的接触椭圆的搁浅，存在滚道肩部产生缺口等的顾虑。
通过使滚道偏置角为5.5°～7.5°，使用该外圈10的等速万向接头可以满足动作性、耐久性以及强度。若该滚道偏置角小于5.5°，则在十字动作性、耐久性以及准静扭转强度这所有方面都存在问题，若滚道偏置角超过7.5°，则耐久性以及强度方面变差。
但是，如图18所示也可以将外圈10的滚道槽12的曲率中心O1’在径向上错开，使其成为描绘比位于接头轴心上时的半径大的半径的位置。另外，如图19所示也可以将内圈20的滚道槽22的曲率中心O2’在径向上错开，使其成为描绘比位于接头轴心上时的半径小的半径的位置。
如此，通过将外圈10的滚道槽12的曲率中心O1’在径向上错开，使其成为描绘比位于接头轴心上时的半径大的半径的位置，或者，将内圈20的滚道槽22的曲率中心O2’在径向上错开，使其成为描绘比位于接头轴心上时的半径小的半径的位置，从而可以在滚道槽12、22的轴向中央部堵住间隙。结果是，堵住间隙变容易，可以抑制异音的产生。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于所述实施方式，可以进行各种变形，例如，在所述实施方式中，作为外侧接头部件，其用于滚道槽的底面仅由圆弧部构成的球笼型(BJ)的固定式等速万向接头，但也可以是滚道槽的底面具备圆弧部和直线部的底切型(UJ)的固定式等速万向接头。另外，滚道槽12的数量不限于六个，可以任意增减。
作为中心孔形状，不限于图1所示的形状，只要是至少具备基准锥孔部13a的即可。
工业实用性
作为外侧接头部件，可以是滚道槽的底面仅由圆弧部构成的球笼型(BJ)的固定式等速万向接头，或是滚道槽的底面具备圆弧部和直线部的底切型(UJ)的固定式等速万向接头。由日本工业标准(JIS)规格的S40C～S58C或S53C～S55C等的机械构造用碳素钢构成。
符号说明
12 滚道槽
12a 缺口圆角部(滚道入口倒角)
12b 杯状入口倒角
12c、22c 滚道倒角
12d 狭缝槽
13 中心孔
14 内径面
14a 内径球面部
16 杯状部
18 轴部
18a 端面
19 长靴安装部
70 内径球面部成形部
71 滚道槽成形部
72 滚道倒角成形部
73 杯状入口倒角成形部
74 滚道入口倒角成形部

Claims (11)

1.一种固定式等速万向接头的外侧接头部件，其具备杯状部和从该杯状部的底部沿轴向延伸的轴部，其特征在于，
其由机械构造用碳素钢构成，其在杯状部的内径面具有：滚道槽、内径球面部、沿着杯状部的开口边缘全周形成的杯状入口倒角、沿着内径球面部与滚道槽的边界部形成的滚道倒角、以及在滚道槽和杯状入口倒角的边界部形成的滚道入口倒角，
滚道槽、内径球面部、杯状入口倒角、滚道倒角、滚道入口倒角、杯状部的外径面中除长靴安装部以外的部位、轴部的端面的中心孔通过冷锻被进行精加工。
2.如权利要求1所述的固定式等速万向接头的外侧接头部件，其特征在于，
所述杯状部的内径球面部是实施热处理后的精加工而成的。
3.如权利要求1或2所述的固定式等速万向接头的外侧接头部件，其特征在于，
在所述杯状部的内径球面部形成有沿轴向延伸的狭缝槽，
相对于在圆周方向相邻的滚道槽间的内径球面部的最大宽度尺寸，使所述狭缝槽的宽度尺寸为5％～30％。
4.如权利要求1～3中任一项所述的固定式等速万向接头的外侧接头部件，其特征在于，
在滚道槽的开口端，至少在滚珠接触点对应部位设有作为所述滚道入口倒角的缺口圆角部。
5.如权利要求4所述的固定式等速万向接头的外侧接头部件，其特征在于，
同时通过冷锻对滚道槽和缺口圆角部进行精加工。
6.如权利要求1～4中任一项所述的固定式等速万向接头的外侧接头部件，其特征在于，
滚道入口倒角形成于滚道槽和杯状入口倒角的边界部整体，同时通过冷锻对滚道槽和该滚道入口倒角进行精加工。
7.如权利要求1～6中任一项所述的固定式等速万向接头的外侧接头部件，其特征在于，
所述滚道倒角为凸圆角形状。
8.如权利要求1～7中任一项所述的固定式等速万向接头的外侧接头部件，其特征在于，
同时通过冷锻对滚道槽和滚道倒角进行精加工。
9.如权利要求1～8中任一项所述的固定式等速万向接头的外侧接头部件，其特征在于，
滚道槽的横截面形状为与滚珠有角度接触的哥特拱门形状，其接触角为35°～45°。
10.如权利要求1～9中任一项所述的固定式等速万向接头的外侧接头部件，其特征在于，
连接滚道槽的曲率中心和嵌合于该滚道槽的滚珠的滚珠中心的线，与连接滚珠中心和内径球面部的曲率中心的线所成的角度即滚道偏置角为5.5°～7.5°。
11.如权利要求1～9中任一项所述的固定式等速万向接头的外侧接头部件，其特征在于，
使滚道槽的曲率中心在径向上错开，使其成为描绘比位于接头轴心上时的半径大的半径的位置。
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