JP2017051960A - 等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】円弧状のトラック溝を有し、かつ、トラック溝が周方向に傾斜した等速自在継手の内側継手部材を、比較的安価な単動プレスと簡単な構造のダイセットにより、低コストで、高精度のトラック溝の成形を可能にする鍛造方法を提供すること【解決手段】側継手部材と内側継手部材の各トラック溝が、円弧状のボール軌道中心線を有し、平面を継手の軸線に対して傾斜させ、この傾斜方向をトラック溝とで相反させた等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法であって、鍛造方法は、上パンチ５０、下カウンターパンチ５４およびダイス５２を含む金型を用い、球状外周面とトラック溝面を成形すると共に軸方向に略円筒状の外周面と予備形状のトラック溝面を成形する一次成形工程と、反転させて、球状外周面とトラック溝面を成形する二次成形工程を備えていることを特徴とする。【選択図】図８

Description

この発明は、外側継手部材と内側継手部材のトラック溝が、継手中心に対して軸方向にオフセットのない曲率中心をもつ円弧状のボール軌道中心線を有し、このボール軌道中心線と継手中心を含む平面を継手の軸線に対して周方向に傾斜させ、この傾斜方向を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で相反させた等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法に関する。

そして、外側継手部材のトラック溝および内側継手部材のトラック溝のそれぞれの傾斜方向を周方向に交互に反対にした等速自在継手の場合は、トルク損失および発熱が少なく高効率化を図ることができる。

トラック溝が周方向に傾斜していない等速自在継手の内側継手部材を成形する鍛造方法として、次のような鍛造方法が提案されている。特許文献１の鍛造方法では、鍛造形状に対応する成形面を有する分割ダイスの列内に素材を挿入し、各分割ダイスを中心側へ移動させる。この状態で、対になるパンチとカウンターパンチとで素材を両端から圧縮する。

特許文献２の鍛造方法では、求める鍛造形状に対応する成形面を有する合わせ型と、これと協動するパンチおよびカウンターパンチを含む鍛造型により素材を成形する。

特許文献３の鍛造方法では、求める鍛造形状に対応する成形面を有するダイスと、これと協動するパンチおよびカウンターパンチを含む一次成形鍛造型により、素材から内側継手部材の軸方向の略半分についてトラック溝および球状外周面を各々所定の点を曲率中心とする円弧状に鍛造加工する。次に、一次成形で得られた素形材を、求める鍛造形状に対応する成形面を有するダイスと、これと協動するパンチおよびカウンターパンチを含む二次成形鍛造型により、残りの軸方向の略半分についてトラック溝および球状外周面を各々所定の点を曲率中心とする円弧状に鍛造加工する。

特開２００２−１３０３１５号公報 特開昭５７−５６１３２号公報 特開２００２−８９５８３号公報

しかし、円弧状のトラック溝を有し、かつ、トラック溝が周方向に傾斜した内側継手部材を成形する場合、前述した各特許文献の鍛造方法では、以下の不都合があることが判明した。すなわち、特許文献１の鍛造方法では、高価な複動プレスと複雑な構造の金型が必要であり、製造コストが高くなる。また、一体型のダイスと比べると金型剛性が低いため、製品精度と金型寿命には不利な加工法である。

特許文献２の鍛造方法では、成形は可能であるが、トラック溝が周方向に傾斜角度を有しているため、成形後、ダイスから内側継手部材を成形した形状のまま取り出すことが不可能である。

特許文献３の鍛造方法では、二次成形において、一次成形で成形した軸方向略半分のトラック溝が周方向に傾斜角度を有するため、軸方向の拘束ができず、一次成形された軸方向略半分のトラック溝の形状を崩す可能性がある。また、二次成形において、軸方向の残り略半分のトラック溝も周方向に傾斜角度を有するため、成形時に流動する素材が金型から離れてトラック溝部の不充足が発生することが判明した。

以上の問題に鑑み、本発明は、円弧状のトラック溝を有し、かつ、トラック溝が周方向に傾斜した等速自在継手の内側継手部材を、比較的安価な単動プレスと簡単な構造のダイセットにより、低コストで、高精度のトラック溝の成形を可能にする鍛造方法を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、球状内周面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、球状外周面に前記外側継手部材のトラック溝と対をなす複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記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、前記外側継手部材の球状内周面と内側継手部材の球状外周面との間に介在してボールを保持する保持器とを備え、前記外側継手部材と内側継手部材の各トラック溝が、継手中心に対して軸方向にオフセットのない曲率中心をもつ円弧状のボール軌道中心線を有し、このボール軌道中心線と前記継手中心を含む平面を継手の軸線に対して周方向に傾斜させ、この傾斜方向を前記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で相反させた等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法であって、前記鍛造方法は、上パンチ、下カウンターパンチおよびダイスを含む金型を用い、ビレットから軸方向の略半分に球状外周面と周方向に傾斜した仕上げ形状のトラック溝面を成形すると共に軸方向の残り半分に略円筒状の外周面と軸方向に平行な直線状の予備形状のトラック溝面を成形する一次成形工程と、前記一次成形工程で成形した素形材の軸方向両端を反転させて、前記軸方向の残り略半分に球状外周面と周方向に傾斜した仕上げ形状のトラック溝面を成形する二次成形工程を備えていることを特徴とする。

上記の構成により、円弧状のトラック溝を有し、かつ、トラック溝が周方向に傾斜した等速自在継手の内側継手部材を、比較的安価な単動プレスと簡単な構造のダイセットにより、低コストで、高精度のトラック溝の成形を可能にする鍛造方法を実現することができる。

具体的には、上記の一次成形工程で成形する仕上げ形状のトラック溝面が周方向に傾斜すると共に円弧状であることが望ましい。これにより、加工度の大きいトラック溝面を一次成形工程で成形でき、加工性や精度面で有利である。

上記の二次成形工程の下カウンターパンチの先端部の形状を一次成形工程の上パンチの先端部の形状に近似させることが望ましい。これにより、素形材が二次成形工程のダイスに入る際、下カウンターパンチの案内により挿入され、素形材が良好な姿勢で鍛造成形され、成形精度が向上する。

上記の二次成形工程の上パンチの先端部の形状を一次成形工程の下カウンターパンチの先端部の形状に近似させることが望ましい。これにより、一次成形工程で成形した凹部の形状を保持する効果と、素形材の端面と凹部の底に金型を接触させることにより成形荷重を分散させる効果が発生して、一次成形工程で成形された仕上げ形状のトラック溝面の形状の崩れを抑制することができる。本明細書および特許請求の範囲において仕上げ形状とは、鍛造完了品に残る形状を意味するものである。

上記の二次成形工程の下カウンターパンチを圧縮ばねにより常時上方に付勢し、成形中、素形材の凹部に下カウンターパンチを挿入した状態を保つことが望ましい。これにより、一次成形工程で成形した凹部を保持し、二次成形工程における仕上げ形状のトラック溝面の成形精度が向上する。

上記の二次成形工程のダイスに仕上げ形状の球状外周面の一部を成形する成形面を形成し、この成形面により、素形材の周方向の材料流動を強制し、トラック溝の材料充足を促進させることができる。

上記の二次成形工程のダイスに製品機能上で必要な面取り部よりも大きな面取り部を成形する成形面を形成し、この成形面により、素形材の鍛造余肉部への材料流動を抑制し、トラック溝の材料充足を促進させることができる。

上記の二次成形工程のダイスに仕上げ形状の球状外周面の一部を成形する成形面を形成し、この成形面により、素形材の後加工の基準面となる仕上げ形状の球状外周面を成形することが望ましい。これにより、基準面が高精度で加工効率がよい。

上記の一次成形工程において、球状外周面と周方向に傾斜した仕上げ形状のトラック溝面を成形する際、素形材の後加工の基準面となる端面を同時成形することが望ましい。これにより、基準面が高精度で加工効率がよい。

本発明により、円弧状のトラック溝を有し、かつ、トラック溝が周方向に傾斜した等速自在継手の内側継手部材を、比較的安価な単動プレスと簡単な構造のダイセットにより、低コストで、高精度のトラック溝の成形を可能にする鍛造方法を実現することができる。

（ａ）図は、本発明の一実施形態に係る鍛造方法に基づいて製造された内側継手部材が組み込まれた等速自在継手の部分縦断面図で、（ｂ）図は、（ａ）図の等速自在継手の側面図である。 （ａ）図は、図１（ａ）の等速自在継手の外側継手部材の部分縦断面図で、（ｂ）図は、（ａ）図の外側継手部材の側面図である。 図１（ａ）の等速自在継手の内側継手部材を示し、（ａ）図は、（ｂ）図の左側面図で、（ｂ）図は内側継手部材の外周面を示す図で、（ｃ）図は、（ｂ）図の右側面図である。 外側継手部材のトラック溝の詳細を示す部分縦断面図である。 内側継手部材のトラック溝の詳細を示す縦断面図である。 図１（ａ）の等速自在継手が最大作動角を取った状態を示す図である。 図３（ｂ）の左側から矢視した内側継手部材の一部断面をカットした斜視図である。 本発明の一実施形態に係る内側継手部材の鍛造方法の一次成形工程を示す概要図である。 （ａ）図は、一次成形工程のダイスの一部断面をカットした斜視図で、（ｂ）図は、（ａ）図のダイスの内周面の一部を示す展開図である。 一次成形工程で成形された素形材を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る内側継手部材の鍛造方法の二次成形工程を示す概要図である。 （ａ）図は、二次成形工程のダイスの一部断面をカットした斜視図で、（ｂ）図は、（ａ）図のダイスの内周面の一部を示す展開図である。 （ａ）図は、図１２（ａ）のＳ１−Ｓ１線における横断面図で、（ｂ）図は、図１２（ａ）のＳ２−Ｓ２線における横断面図である。 二次成形工程で成形された素形材を示す斜視図である。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の一実施形態に係る鍛造方法に基づいて製造された内側継手部材が組み込まれた等速自在継手の一例およびその構成部材を図１〜６に示す。本発明の実施の形態に係る等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法を図７〜１４に示す。まず、等速自在継手の一例およびその構成部材を図１〜６に基づいて説明する。

図１（ａ）は等速自在継手の部分縦断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の右側面図である。等速自在継手１は、固定式等速自在継手であり、外側継手部材２、内側継手部材３、トルクを伝達するボール４および保持器５を主な構成とする。図１（ｂ）、図２および図３に示すように、外側継手部材２および内側継手部材３のそれぞれ８本のトラック溝７、９は、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合うトラック溝７Ａ、７Ｂおよび９Ａ、９Ｂで互いに反対方向に形成されている。そして、外側継手部材２および内側継手部材３の対となるトラック溝７Ａ、９Ａおよび７Ｂ、９Ｂはそれぞれ互いに反対方向（相反）に傾斜し、その各交差部に８個のボール４が配置されている。トラック溝７、９の詳細は後述する。

継手の縦断面を図１（ａ）に示す。軸方向に延びるトラック溝の傾斜状態や湾曲状態などの形態、形状を的確に示すために、本明細書では、ボール軌道中心線という用語を用いて説明する。ここで、ボール軌道中心線とは、トラック溝に配置されたボールがトラック溝に沿って移動するときのボールの中心が描く軌跡を意味する。したがって、トラック溝の傾斜状態は、ボール軌道中心線の傾斜状態と同じであり、また、トラック溝の円弧状、あるいは直線状の状態は、ボール軌道中心線の円弧状、あるいは直線状の状態と同じである。

図１（ａ）に示すように、外側継手部材２のトラック溝７はボール軌道中心線Ｘを有し、トラック溝７は、継手中心Ｏを曲率中心とする円弧状のボール軌道中心線Ｘａを有する第１のトラック溝部７ａと、直線状のボール軌道中心線Ｘｂを有する第２のトラック溝部７ｂとからなり、第１のトラック溝部７ａのボール軌道中心線Ｘａに第２のトラック溝部７ｂのボール軌道中心線Ｘｂが接線として滑らかに接続されている。一方、内側継手部材３のトラック溝９はボール軌道中心線Ｙを有し、トラック溝９は、継手中心Ｏを曲率中心とする円弧状のボール軌道中心線Ｙａを有する第１のトラック溝部９ａと、直線状のボール軌道中心線Ｙｂを有する第２のトラック溝部９ｂとからなり、第１のトラック溝部９ａのボール軌道中心線Ｙａに第２のトラック溝部９ｂのボール軌道中心線Ｙｂが接線として滑らかに接続されている。

第１のトラック溝部７ａ、９ａのボール軌道中心線Ｘａ、Ｙａの各曲率中心を、継手中心Ｏ、すなわち継手の軸線Ｎ−Ｎ上に配置したことにより、トラック溝深さを均一にすることができ、かつ加工を容易にすることができる。トラック溝７、９の横断面形状は、楕円形状やゴシックアーチ形状に形成されており、トラック溝７、９とボール４は、接触角（３０°〜４５°程度）をもって接触する、所謂、アンギュラコンタクトとなっている。したがって、ボール４は、トラック溝７、９の溝底より少し離れたトラック溝７、９の側面側で接触している。

図２に基づき、外側継手部材２のトラック溝７が継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に傾斜している状態を詳細に説明する。図２（ａ）は外側継手部材２の部分縦断面を示し、図２（ｂ）は外側継手部材２の右側面を示す。外側継手部材２のトラック溝７は、その傾斜方向の違いから、トラック溝７Ａ、７Ｂの符号を付す。図２（ａ）に示すように、トラック溝７Ａのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍは、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に角度γだけ傾斜している。そして、トラック溝７Ａに周方向に隣り合うトラック溝７Ｂは、図示は省略するが、トラック溝７Ｂのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍが、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して、トラック溝７Ａの傾斜方向とは反対方向に角度γだけ傾斜している。この例では、トラック溝７Ａのボール軌道中心線Ｘの全域、すなわち、第１のトラック溝部７ａのボール軌道中心線Ｘａおよび第２のトラック溝部７ｂのボール軌道中心線Ｘｂの両方が平面Ｍ上に形成されている。しかし、これに限られるものではなく、第１のトラック溝部７ａのボール軌道中心線Ｘａのみが平面Ｍに含まれている形態も実施することができる。したがって、少なくとも第１のトラック溝部７ａのボール軌道中心線Ｘａと継手中心Ｏを含む平面Ｍが継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合う第１のトラック溝部７ａで互いに反対方向に形成されていればよい。

ここで、トラック溝の符号について補足する。外側継手部材２のトラック溝全体を指す場合は符号７を付し、その第１のトラック溝部に符号７ａ、第２のトラック溝部に符号７ｂを付す。さらに、傾斜方向の違うトラック溝を区別する場合には符号７Ａ、７Ｂを付し、それぞれの第１のトラック溝部に符号７Ａａ、７Ｂａ、第２のトラック溝部に符号７Ａｂ、７Ｂｂを付す。後述する内側継手部材３のトラック溝についても、同様の要領で符号を付している。

次に、図３に基づき、内側継手部材３のトラック溝９が継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に傾斜している状態を詳細に説明する。図３（ｂ）は内側継手部材３の外周面を示し、図３（ａ）は内側継手部材３の左側面を、図３（ｃ）は右側面を示す。内側継手部材３のトラック溝９は、その傾斜方向の違いから、トラック溝９Ａ、９Ｂの符号を付す。図３（ｂ）に示すように、トラック溝９Ａのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑは、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に角度γだけ傾斜している。そして、トラック溝９Ａに周方向に隣り合うトラック溝９Ｂは、図示は省略するが、トラック溝９Ｂのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑが、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して、トラック溝９Ａの傾斜方向とは反対方向に角度γだけ傾斜している。傾斜角γは、等速自在継手１の作動性および内側継手部材３のトラック溝の最も接近した側の球面幅Ｆを考慮し、４°〜１２°にすることが好ましい。また、前述した外側継手部材と同様、この例では、トラック溝９Ａのボール軌道中心線Ｙの全域、すなわち、第１のトラック溝部９ａのボール軌道中心線Ｙａおよび第２のトラック溝部９ｂのボール軌道中心線Ｙｂの両方が平面Ｑ上に形成されている。しかし、これに限られるものではなく、第１のトラック溝部９ａのボール軌道中心線Ｙａのみが平面Ｑに含まれている形態も実施することができる。したがって、少なくとも第１のトラック溝部９ａのボール軌道中心線Ｙａと継手中心Ｏを含む平面Ｑが継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合う第１のトラック溝部９ａで互いに反対方向に形成されていればよい。内側継手部材３のトラック溝９のボール軌道中心線Ｙは、作動角０°の状態で継手中心Ｏを含む平面Ｐを基準として、外側継手部材２の対となるトラック溝７のボール軌道中心線Ｘと鏡像対称に形成されている。

図４に基づいて、外側継手部材２の縦断面より見たトラック溝の詳細を説明する。図４の部分縦断面は、前述した図２（ａ）のトラック溝７Ａのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍで見た断面図である。したがって、厳密には、継手の軸線Ｎ−Ｎを含む平面における縦断面図ではなく、角度γだけ傾斜した断面を示している。図４には、外側継手部材２のトラック溝７Ａが示されているが、トラック溝７Ｂは、傾斜方向がトラック溝７Ａとは反対方向であるだけで、その他の構成はトラック溝７Ａと同じであるので、説明は省略する。外側継手部材２の球状内周面６にはトラック溝７Ａが概ね軸方向に沿って形成されている。トラック溝７Ａはボール軌道中心線Ｘを有し、トラック溝７Ａは、継手中心Ｏを曲率中心（軸方向のオフセットがない）とする円弧状のボール軌道中心線Ｘａを有する第１のトラック溝部７Ａａと、直線状のボール軌道中心線Ｘｂを有する第２のトラック溝部７Ａｂとからなる。そして、第１のトラック溝部７Ａａのボール軌道中心線Ｘａの開口側の端部Ａにおいて、第２のトラック溝部７Ａｂの直線状のボール軌道中心線Ｘｂが接線として滑らかに接続されている。すなわち、端部Ａが第１のトラック溝部７Ａａと第２のトラック溝７Ａｂとの接続点である。端部Ａは継手中心Ｏよりも開口側に位置するので、第１のトラック溝部７Ａａのボール軌道中心線Ｘａの開口側の端部Ａにおいて接線として接続される第２のトラック溝部７Ａｂの直線状のボール軌道中心線Ｘｂは、開口側に行くにつれて継手の軸線Ｎ−Ｎ（図１（ａ）参照）に接近するように形成されている。これにより、最大作動角時の有効トラック長さを確保すると共にくさび角が過大になるのを抑制することができる。

図４に示すように、端部Ａと継手中心Ｏとを結ぶ直線をＬとする。トラック溝７Ａのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍ（図２（ａ）参照）上に投影された継手の軸線Ｎ’−Ｎ’は継手の軸線Ｎ−Ｎに対しγだけ傾斜し、軸線Ｎ’−Ｎ’の継手中心Ｏにおける垂線Ｋと直線Ｌとがなす角度をβ’とする。上記の垂線Ｋは作動角０°の状態の継手中心Ｏを含む平面Ｐ上にある。したがって、直線Ｌが作動角０°の状態の継手中心Ｏを含む平面Ｐに対してなす角度βは、ｓｉｎβ＝ｓｉｎβ’×ｃｏｓγの関係になる。

同様に、図５に基づいて、内側継手部材３の縦断面よりトラック溝の詳細を説明する。図５の縦断面は、前述した図３（ｂ）のトラック溝９Ａのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑで見た断面図である。したがって、図４と同様に、厳密には、継手の軸線Ｎ−Ｎを含む平面における縦断面図ではなく、角度γだけ傾斜した断面を示している。図５には、内側継手部材３のトラック溝９Ａが示されているが、トラック溝９Ｂは、傾斜方向がトラック溝９Ａとは反対方向であるだけで、その他の構成はトラック溝９Ａと同じであるので、説明は省略する。内側継手部材３の球状外周面８にはトラック溝９Ａが概ね軸方向に沿って形成されている。トラック溝９Ａはボール軌道中心線Ｙを有し、トラック溝９Ａは、継手中心Ｏを曲率中心（軸方向のオフセットがない）とする円弧状のボール軌道中心線Ｙａを有する第１のトラック溝部９Ａａと、直線状のボール軌道中心線Ｙｂを有する第２のトラック溝部９Ａｂとからなる。そして、第１のトラック溝部９Ａａのボール軌道中心線Ｙａの奥側の端部Ｂにおいて、第２のトラック溝部９Ａｂのボール軌道中心線Ｙｂが接線として滑らかに接続されている。すなわち、端部Ｂが第１のトラック溝部９Ａａと第２のトラック溝９Ａｂとの接続点である。端部Ｂは継手中心Ｏよりも奥側に位置するので、第１のトラック溝部９Ａａのボール軌道中心線Ｙａの奥側の端部Ｂにおいて接線として接続される第２のトラック溝部９Ａｂの直線状のボール軌道中心線Ｙｂは、奥側に行くにつれて継手の軸線Ｎ−Ｎ（図１（ａ）参照）に接近するように形成されている。これにより、最大作動角時の有効トラック長さを確保すると共にくさび角が過大になるのを抑制することができる。

図５に示すように、端部Ｂと継手中心Ｏとを結ぶ直線をＲとする。トラック溝９Ａのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑ（図３（ｂ）参照）上に投影された継手の軸線Ｎ’−Ｎ’は継手の軸線Ｎ−Ｎに対しγだけ傾斜し、軸線Ｎ’−Ｎ’の継手中心Ｏにおける垂線Ｋと直線Ｒとがなす角度をβ’とする。上記の垂線Ｋは作動角０°の状態の継手中心Ｏを含む平面Ｐ上にある。したがって、直線Ｒが作動角０°の状態の継手中心Ｏを含む平面Ｐに対してなす角度βは、ｓｉｎβ＝ｓｉｎβ’×ｃｏｓγの関係になる。

次に、直線Ｌ、Ｒが作動角０°の状態の継手中心Ｏを含む平面Ｐに対してなす角度βについて説明する。作動角θを取ったとき、外側継手部材２および内側継手部材３の継手中心Ｏを含む平面Ｐに対して、ボール４がθ／２だけ移動する。使用頻度が多い作動角の１／２より角度βを決め、使用頻度が多い作動角の範囲においてボール４が接触するトラック溝の範囲を決める。ここで、使用頻度が多い作動角について定義する。まず、継手の常用角とは、水平で平坦な路面上で１名乗車時の自動車において、ステアリングを直進状態にした時にフロント用ドライブシャフトの固定式等速自在継手に生じる作動角をいう。常用角は、通常、２°〜１５°の間で車種ごとの設計条件に応じて選択・決定される。そして、使用頻度の多い作動角とは、上記の自動車が、例えば、交差点の右折・左折時などに生じる高作動角ではなく、連続走行する曲線道路などで固定式等速自在継手に生じる作動角をいい、これも車種ごとの設計条件に応じて決定される。使用頻度の多い作動角は最大２０°を目処とする。これにより、直線Ｌ、Ｒが作動角０°の状態の継手中心Ｏを含む平面Ｐに対してなす角度βを３°〜１０°と設定する。ただし、角度βは３°〜１０°に限定されるものではなく、車種の設計条件に応じて適宜設定することができる。角度βを３°〜１０°に設定することで種々の車種に汎用することができる。

上記の角度βにより、図４において、第１のトラック溝部７Ａａのボール軌道中心線Ｘａの端部Ａは、使用頻度が多い作動角時に軸方向に沿って最も開口側に移動したときのボールの中心位置となる。同様に、内側継手部材３では、図５において、第１のトラック溝部９Ａａのボール軌道中心線Ｙａの端部Ｂは、使用頻度が多い作動角時に軸方向に沿って最も奥側に移動したときのボールの中心位置となる。このように設定されているので、使用頻度が多い作動角の範囲では、ボール４は、外側継手部材２および内側継手部材３の第１のトラック溝部７Ａａ、９Ａａと、傾斜方向が反対の７Ｂａ、９Ｂａ〔図２（ａ）、図３（ｂ）参照〕に位置するので、保持器５の周方向に隣り合うポケット部５ａにボール４から相反する方向の力が作用し、保持器５は継手中心Ｏの位置で安定する（図１参照）。このため、保持器５の球状外周面１２と外側継手部材２の球状内周面６との接触力、および保持器５の球状内周面１３と内側継手部材３の球状外周面８との接触力が抑制され、高負荷時や高速回転時に継手が円滑に作動し、トルク損失や発熱が抑えられ、耐久性が向上する。

等速自在継手１においては、保持器５のポケット部５ａとボール４との嵌め合いをすきま設定にしてもよい。この場合、前記すきまは０〜４０μｍ程度に設定することが好ましい。すきま設定にすることにより、保持器５のポケット部５ａに保持されたボール４をスムーズに作動させることができ、更なるトルク損失の低減を図ることができる。

等速自在継手１が最大作動角を取った状態を図６に示す。外側継手部材２のトラック溝７Ａは、直線状のボール軌道中心線Ｘｂを有する第２のトラック溝部７Ａｂが開口側に形成されている。コンパクト設計の中で、この第２のトラック溝部７Ａｂの存在により、最大作動角時における有効トラック長さを確保すると共にくさび角が過大になるのを抑制することができる。そのため、図示のように、最大作動角θｍａｘを４７°程度の高角にしても、必要十分な入口チャンファ１０を設けた状態でボール４がトラック溝７Ａｂと接触状態を確保することができ、かつ、くさび角が大きくならないように抑えることができる。

尚、高作動角の範囲では、周方向に配置されたボール４が第１のトラック溝部７Ａａ、９Ａａ〔７Ｂａ、９Ｂａ、図２（ａ）および図３（ｂ）参照〕と第２のトラック溝部７Ａｂ、９Ａｂ〔７Ｂｂ、９Ｂｂ、図２（ａ）および図３（ｂ）参照〕に一時的に分かれて位置する。これに伴い、保持器５の各ポケット部５ａにボール４から作用する力が釣り合わず、保持器５と外側継手部材２との球面接触部１２、６および保持器５と内側継手部材３との球面接触部１３、８の接触力が発生するが、高作動角の範囲は使用頻度が少ないため、この等速自在継手１は、総合的にみるとトルク損失や発熱を抑制できる。したがって、トルク損失および発熱が少なく高効率で、高作動角を取ることができ、高作動角時の強度や耐久性にも優れたコンパクトな固定式等速自在継手を実現することができる。

前述した等速自在継手の一例では、第２のトラック溝部７ｂ、９ｂのボール軌道中心線Ｘｂ、Ｙｂが直線状に形成されたものを例示したが、これに限られず、第２のトラック溝部のボール軌道中心線を比較的大きな曲率半径を有する凹円弧状あるいは凸円弧状に形成したものでもよい。この場合でも、最大作動角時における有効トラック長さを確保すると共に、くさび角が過大になるのを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る鍛造方法に基づいて製造された内側継手部材が組み込まれた等速自在継手の一例およびその構成部材は、以上説明したとおりである。次に本実施形態に係る等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法を図７〜１４に基づいて説明する。

図７は、内側継手部材３の単体完成品の一部断面をカットした斜視図で、図３（ｂ）の左側面側から見た図である。内側継手部材３は、クロム鋼（例えば、ＳＣｒ４２０）やクロムモリブデン鋼（例えば、ＳＣＭ４２０）等からなり、表面には熱処理による硬化層が形成されている。内側継手部材３は、図７の上側に第２のトラック溝部９ｂ（９Ａｂ）、９ｂ（９Ｂｂ）が形成され、第２のトラック溝部９ｂ（９Ａｂ）、９ｂ（９Ｂｂ）に滑らかに接続された第１のトラック溝部９ａ（９Ａａ）、９ａ（９Ｂａ）が図７の下側に向けて形成されている。トラック溝９（９Ａ）、９（９Ｂ）間には球状外周面８が形成され、内周孔にはスプライン（図示省略）が形成されている。後述する二次成形工程後の素形材Ｗ３の底壁７０（図１４参照）を打ち抜いた後、旋削加工、スプライン加工、熱処理、研削加工などを経て図７に示す完成品となる。

本実施形態は、前述した内側継手部材３の鍛造方法を特徴とするもので、一次成形工程と二次成形工程を主な工程とする。一次成形工程を図８〜１０に基づいて説明する。まず、一次成形工程を経た素形材Ｗ２を図１０に基づいて説明する。図１０に示すように、素形材Ｗ２には、第１のトラック溝部９ａ（９Ａａ）、９ａ（９Ｂａ）（図７参照）に対応する仕上げ形状の面９ａ’（９Ａａ’）、９ａ’（９Ｂａ’）〔以下、仕上げ形状の第１のトラック溝面９ａ’（９Ａａ’）、９ａ’（９Ｂａ’）と略称する。〕が図１０の下側略半分に形成され、第１のトラック溝部９ａ（９Ａａ）、９ａ（９Ｂａ）の残部と第２のトラック溝部９ｂ（９Ａｂ）、９ｂ（９Ｂｂ）に対応する予備形状の面９ｂ”（９Ａｂ”）、９ｂ”（９Ｂｂ”）〔以下、予備形状の第２のトラック溝面９ｂ”（９Ａｂ”）、９ｂ”（９Ｂｂ”）と略称する。〕が図１０の上側略半分に形成されている。仕上げ形状の第１のトラック溝面９ａ’（９Ａａ’）、９ａ’（９Ｂａ’）は、周方向に傾斜し、かつ円弧状に形成されている。一方、予備形状の第２のトラック溝面９ｂ”（９Ａｂ”）、９ｂ”（９Ｂｂ”）は、素形材Ｗ２の軸線に平行に直線状に形成されている。

球状外周面８（図７参照）に対応する仕上げ形状の面８’ａ（以下、仕上げ形状の球状外周面８’ａと略称する。）が、図１０の下側略半分に形成され、図１０の上側略半分は大きな面取り部７２のある山形状をなした略円筒状の予備形状の面８’ｂ（以下、予備形状の略円筒状の外周面８’ｂと略称する。）が形成されている。鍛造余肉部７１が周方向に等配で４箇所に形成され、鍛造余肉部７１と仕上げ形状の第１のトラック溝面９ａ’（９Ａａ’）、９ａ’（９Ｂａ’）との間および鍛造余肉部７１と予備形状の第２のトラック溝面９ｂ”（９Ａｂ”）、９ｂ”（９Ｂｂ”）との間に、それぞれ面取り部７３ａ、７３ｂが形成されている。素形材Ｗ２の両端側から凹部５８（図８参照）および凹部５９が形成され、凹部５８、５９間には底壁７０が形成されている。

図８は一次成形工程を示す縦断面図で、中心線の右側半分が成形前の状態を示し、中心線の左側半分が成形後の状態を示す。図８に示すように、一次成形工程の金型は、上パンチ５０、上リングパンチ５１、ダイス５２、下ダイス５３、下カウンターパンチ５４、パンチガイド５５およびピン５６を主な構成とする。上パンチ５０と上リングパンチ５１は別部材であるが一体構造で、上下方向に可動である。ダイス５２の内周面には成形面５７が形成されている。下カウンターパンチ５４はパンチガイド５５の内周面に摺動自在に案内され、ピン５６により、上下方向に可動である。下ダイス５３は一次成形時に素形材Ｗ２の下端面を拘束する。

上パンチ５０は、先端面５０ａの周辺がなだらかに後退した湾曲形状をなし円筒状の先端外周面５０ｂにアールで接続した形状となっている。一方、下カウンターパンチ５４は、先端面５４ａの周辺がなだらかに後退した湾曲形状をなし円錐状の先端外周面５４ｂにアールで接続した形状となっている。ダイス５２の成形面５７の詳細は次に説明するが、上リングパンチ５１の外周面はダイス５２の成形面５７に嵌合する形状となっている。

一次成形工程のダイスの詳細を図９（ａ）および図９（ｂ）に基づいて説明する。図９（ａ）は、一次成形工程のダイスの一部断面をカットした斜視図で、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＣ１の範囲のダイスの内周面を紙面上に展開した図である。図９（ａ）に示すように、ダイス５２の内周面の軸方向中央領域に成形面５７が形成されている。成形面５７は、素形材Ｗ２（図１０参照）の軸方向の略半分の形状を仕上げ形状に成形する部分と素形材Ｗ２の軸方向の残り半分を予備形状に成形する部分からなる。

図９（ａ）を参照して、成形面５７のうち、素形材Ｗ２の軸方向の略半分の形状を仕上げ形状に成形する部分は、図１０に示す仕上げ形状の第１のトラック溝面９ａ’（９Ａａ’）、９ａ’（９Ｂａ’）を成形する成形面５７ａ１、５７ａ２、仕上げ形状の球状外周面８’ａを成形する成形面５７ｃ１および面取り部７３ａを成形する成形面５７ｄ１である。

素形材Ｗ２の軸方向の残り半分を予備形状に成形する部分は、図１０に示す予備形状の第２のトラック溝面９ｂ”（９Ａｂ”）、９ｂ”（９Ｂｂ”）を成形する成形面５７ｂ１、５７ｂ２、予備形状の略円筒状の外周面８’ｂを成形する成形面５７ｃ２および面取り部７３ｂを成形する成形面５７ｄ２である。５７ｅは鍛造余肉部７１の逃げ部である。

仕上げ形状の第１のトラック溝面９ａ’（９Ａａ’）、９ａ’（９Ｂａ’）を成形する成形面５７ａ１、５７ａ２は、図９（ａ）に示すように円弧状であり、かつ、図９（ｂ）に示すように周方向に傾斜している。傾斜角は、比較的に小さいもので図３（ｂ）に示すγである。成形面５７ａ１、５７ａ２と、周方向に傾斜角を有する仕上げ形状の第１のトラック溝面９ａ’（９Ａａ’）、９ａ’（９Ｂａ’）の肩部との間に微小な干渉がある場合は、成形後の素形材Ｗ２をダイス５２から軸方向上方に取り出せるように、成形面５７ａ１、５７ａ２の一部に後工程で容易に除去できる程度の取り代部分を成形する適宜の逃げ部を設ければよい。

次に、一次成形工程の作動を図８に基づいて説明する。上パンチ５０および上リングパンチ５１は上方に後退している。図８の右側半分に示すように、円柱状のビレットＷ１がダイス５２の内部に挿入され、下カウンターパンチ５４の先端面５４ａ上にセットされる。ビレットＷ１は、バー材を所定寸法に切断したもの等であり、焼鈍および表面潤滑処理（例えば、ボンデ処理）が施されている。本実施形態は冷間鍛造であるが、温間鍛造も可能である。

その後、上パンチ５０および上リングパンチ５１が下方に前進し、図８の左側半分に示すように、ビレットＷ１を加圧し、図１０に示す軸方向の略半分を仕上げ形状の第１のトラック溝面９ａ’（９Ａａ’）、９ａ’（９Ｂａ’）、仕上げ形状の球状外周面８’ａおよび面取り部７３ａを成形する。同時に、軸方向の残り半分を予備形状の第２のトラック溝面９ｂ”（９Ａｂ”）、９ｂ”（９Ｂｂ”）、予備形状の略円筒状の外周面８’ｂおよび面取り部７３ｂ並びに凹部５８、５９、底壁７０を成形し、図１０に示す素形材Ｗ２が得られる。

上記の一次成形工程において、仕上げ形状の第１のトラック溝面９ａ’（９Ａａ’）、９ａ’（９Ｂａ’）および仕上げ形状の球状外周面８’ａの成形と同時に、下ダイス５３により素形材Ｗ２の後加工の基準面となる下端面が成形されるので、高精度で加工効率がよい。

次に、二次成形工程を図１１〜１４に基づいて説明する。二次成形工程では、一次成形工程で成形された素形材Ｗ２の軸方向の両端、すなわち、図１４において上下が反転されている。まず、二次成形工程を経た素形材Ｗ３を図１４に基づいて説明する。素形材Ｗ３には、仕上げ形状の第１のトラック溝面９ａ’（９Ａａ’）、９ａ’（９Ｂａ’）が図１４の上側に形成され、第２のトラック溝部９ｂ（９Ａｂ）、９ｂ（９Ｂｂ）に対応する仕上げ形状の面９ｂ’（９Ａｂ’）、９ｂ’（９Ｂｂ’）〔以下、仕上げ形状の第２のトラック溝面９ｂ’（９Ａｂ’）、９ｂ’（９Ｂｂ’）と略称する。〕が図１４の下側に形成されている。上側の略半分の仕上げ形状の第１のトラック溝面９ａ’（９Ａａ’）、９ａ’（９Ｂａ’）は、前述したように一次成形工程で成形される。

仕上げ形状の第１のトラック溝面９ａ’（９Ａａ’）、９ａ’（９Ｂａ’）は、周方向に傾斜し、かつ円弧状で、仕上げ形状の第２のトラック溝面９ｂ’（９Ａｂ’）、９ｂ’（９Ｂｂ’）は、周方向に傾斜（第１のトラック溝面９ａ’（９Ａａ’）、９ａ’（９Ｂａ’と同じ傾斜角）し、かつ素形材Ｗ３の下端部に向けて軸線Ｎ−Ｎ〔図１（ａ）参照〕に接近する直線状となっている。

球状外周面８（図７参照）に対応する仕上げ形状の球状外周面８’〔以下、仕上げ形状の球状外周面８’と略称する。〕および鍛造余肉部７１が形成され、鍛造余肉部７１と仕上げ形状の第１のトラック溝面９ａ’（９Ａａ’）、９ａ’（９Ｂａ’）との間および鍛造余肉部７１と仕上げ形状の第２のトラック溝面９ｂ’（９Ａｂ’）、９ｂ’（９Ｂｂ’）との間に、それぞれ面取り部７３ａ、７３ｂ’が形成されている。また、仕上げ形状の球状外周面８’と仕上げ形状の第１のトラック溝面９ａ’（９Ａａ’）、９ａ’（９Ｂａ’）および仕上げ形状の球状外周面８’と仕上げ形状の第２のトラック溝面９ｂ’（９Ａｂ’）、９ｂ’（９Ｂｂ’）との間に面取り部７４が形成されている。素形材Ｗ３には、一次成形工程で成形された凹部５８、凹部５９（図１１参照）および底壁７０が維持されている。

図１１は二次成形工程を示す縦断面図で、中心線の右側半分が成形前の状態を示し、中心線の左側半分が成形後の状態を示す。図１１に示すように、二次成形工程の金型は、上パンチ６０、上リングパンチ６１、ダイス６２、下カウンターパンチ６３、エジェクタ６４、エジェクタガイド６５、パンチガイド６６およびパンチ受け６７を主な構成とする。上パンチ６０と上リングパンチ６１は別部材であるが一体構造で、上下方向に可動である。

下カウンターパンチ６３は、エジェクタ６４およびパンチガイド６６のそれぞれの内周面に摺動自在に案内されている。下カウンターパンチ６３の下端面とパンチ受け６７との間に圧縮ばね６９が組み込まれており、下カウンターパンチ６３は、圧縮ばね６９により常時上方向に付勢されている。エジェクタ６４は、エジェクタガイド６５の内周面に摺動自在に案内され、二次成形工程の後、エジェクタ６４が上昇して素形材Ｗ３を排出する。

上パンチ６０は、先端面６０ａの周辺がなだらかに後退した湾曲形状をなし円錐状の先端外周面６０ｂにアールで接続した形状となっている。一方、下カウンターパンチ６３は、先端面６３ａの周辺がなだらかに後退した湾曲形状をなし円筒状の先端外周面６３ｂにアールで接続した形状になっている。上リングパンチ６１の先端面６１ａは平坦な円形状となっており、上リングパンチ６１はダイス６２内には挿入されない構成となっている。

二次成形工程の上パンチ６０の先端部の形状（先端面６０ａおよび先端外周面６０ｂの形状）は、一次成形工程の下カウンターパンチ５４の先端部の形状（先端面５４ａおよび先端外周面５４ｂの形状）に近似した形状に設計している。これにより、一次成形工程で成形した凹部５８の形状を保持する効果と、素形材Ｗ２の端面Ｗ２ａと凹部５８の底に金型を接触させることにより成形荷重を分散させる効果が発生して、一次成形工程で成形された仕上げ形状の第１のトラック溝面９ａ’（９Ａａ’）、９ａ’（９Ｂａ’）の形状の崩れを抑制することができる。

また、二次成形工程の下カウンターパンチ６３の先端部の形状（先端面６３ａおよび先端外周面６３ｂの形状）を一次成形工程の上パンチ５０の先端部の形状（先端面５０ａおよび先端外周面５０ｂの形状）に近似した形状に設計している。これにより、素形材Ｗ２が二次成形工程のダイス６２に入る際、下カウンターパンチ６３の案内により挿入され、素形材が良好な姿勢で鍛造成形され、成形精度が向上する。また、下カウンターパンチ６３の下に、加圧力より十分小さいばね力を持つ圧縮ばね６７を配置し浮動式とし、常に素形材Ｗ２に下カウンターパンチ６３を挿入した状態を保つ。これにより、一次成形工程で成形した凹部５９を保持し、二次成形工程における仕上げ形状の第２のトラック溝面９ｂ’（９Ａｂ’）、９ｂ’（９Ｂｂ’）の成形精度が向上する。

二次成形工程のダイスの詳細を図１２および図１３に基づいて説明する。図１２（ａ）は、二次成形工程のダイスの一部断面をカットした斜視図で、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＣ２の範囲のダイスの内周面を紙面上に展開した図である。図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、それぞれ、図１２（ａ）におけるＳ１−Ｓ１線における横断面およびＳ２−Ｓ２線における横断面を示す。

図１２（ａ）に示すように、二次成形工程のダイス６２の内周面の軸方向中央領域に成形面６８が形成されている。成形面６８は、一次成形工程で成形された予備形状の第２のトラック溝面９ｂ”（９Ａｂ”）、９ｂ”（９Ｂｂ”）、予備形状の略円筒状の外周面８’ｂおよび面取り部７３ｂ（図１０参照）を二次成形工程において仕上げ形状に成形するように構成されている。

成形面６８は、仕上げ形状の第２のトラック溝面９ｂ’（９Ａｂ’）、９ｂ’（９Ｂｂ’）を成形する成形面６８ｂ１、６８ｂ２、仕上げ形状の球状外周面８’を成形する成形面６８ｃおよび面取り部７３ｂ’、７４を成形する成形面６８ｄ１、６８ｄ２からなる。６８ｅは鍛造余肉部７１の逃げ部である。成形面６８ｂ１、６８ｂ２は、第１のトラック溝面９ｂ’（９Ａｂ’）、９ｂ’（９Ｂｂ’）の一部と第２のトラック溝面９ｂ’（９Ａｂ’）、９ｂ’（９Ｂｂ’）に対応して、円弧状の部分と直線状の部分を有し、かつ、図１２（ｂ）に示すように、周方向に傾斜している。図１２（ａ）および図１２（ｂ）の上側に示すダイス６２の内周には、上側に向かってテーパ状に縮小する案内面６８ｆ１、６８ｆ２が形成されている。二次成形工程において、案内面６８ｆ１、６８ｆ２は、仕上げ形状の第１のトラック溝面９ａ’（９Ａａ’）、９ａ’（９Ｂａ’）と仕上げ形状の球状外周面８’を案内するだけで、成形は行わない。したがって、これらの仕上げ形状の崩れは生じない。

図１２（ａ）のＳ１−Ｓ１線およびＳ２−Ｓ２線におけるダイス６２の横断面を、それぞれ、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示す。図１３（ａ）に示すように、素形材Ｗ３の軸方向の中央部では、仕上げ形状の第２のトラック溝面９ｂ’（９Ａｂ’）、９ｂ’（９Ｂｂ’）を成形する成形面６８ｂ１、６８ｂ２の輪郭は、周方向に等間隔である。この配置状態で、成形面６８ｃ、成形面６８ｄ１、６８ｄ２および逃げ部６８ｅが形成されている。

図１３（ｂ）に示すように、素形材Ｗ３の端部では、仕上げ形状の第２のトラック溝面９ｂ’（９Ａｂ’）、９ｂ’（９Ｂｂ’）が周方向に傾斜している関係により、成形面６８ｂ１、６８ｂ２の輪郭は、周方向に不等間隔となる。このため、仕上げ形状の球状外周面８’を成形する成形面６８ｃの周方向の幅が大きくなる。この配置状態で、成形面６８ｄ１、６８ｄ２および逃げ部６８ｅが形成されている。

図１３（ａ）および図１３（ｂ）において、逃げ部６８ｅ内に破線で示すのが、素形材Ｗ３の外径、すなわち鍛造余肉部７１の先端である。このように、逃げ部６８ｅの底と鍛造余肉部７１の先端の間に空間を残すように設定しているので、加圧力を抑制でき、金型寿命が向上する。

二次成形工程の作動を図１１に基づいて説明する。上パンチ６０および上リングパンチ６１は上方に後退している。一次成形工程で成形された素形材Ｗ２の軸方向の両端、すなわち、図１１において上下を反転させて、図１１の右側半分に示すように、素形材Ｗ２の凹部５９が下カウンターパンチ６３に外嵌されると共に、ダイス６２の成形面６８に臨む位置にセットされる。

その後、上パンチ６０および上リングパンチ６１が下方に前進し、上パンチ６０が素形材Ｗ２の凹部５８に挿入されると共に、上リングパンチ６１が素形材Ｗ２の端面Ｗ２ａに当接する。さらに、上パンチ６０および上リングパンチ６１が下方に前進し、図１１の左側半分に示すように、仕上げ形状の第１のトラック溝面９ｂ’（９Ａｂ’）、９ｂ’（９Ｂｂ’）の一部と第２のトラック溝面９ｂ’（９Ａｂ’）、９ｂ’（９Ｂｂ’）が成形され、素形材Ｗ３が得られる。

軸線に平行な直線状の予備形状の第２のトラック溝面９ｂ”（９Ａｂ”）、９ｂ”（９Ｂｂ”）から、二次成形工程において、周方向に傾斜した仕上げ形状の第１のトラック溝面９ｂ’（９Ａｂ’）、９ｂ’（９Ｂｂ’）の一部と第２のトラック溝面９ｂ’（９Ａｂ’）、９ｂ’（９Ｂｂ’）が精度よく成形されるように、次の工夫をしている。一次成形工程で成形された大きな面取り部７２を設けた山形状の予備形状の面８’ｂ（図１０参照）を、二次成形工程のダイス６２の仕上げ形状の球状外周面８’を成形する成形面６８ｃで加圧することにより、素形材Ｗ２の材料の周方向の流れを強制し、第１のトラック溝面９ｂ’（９Ａｂ’）、９ｂ’（９Ｂｂ’）の一部と第２のトラック溝面９ｂ’（９Ａｂ’）、９ｂ’（９Ｂｂ’）の材料充足を強化している。また、仕上げ形状の球状外周面８’の一部を成形する成形面６８ｃにより、素形材Ｗ２の後加工の基準面となる球状外周面８’が成形されるので、高精度で加工効率がよい。

さらに、製品機能上よりも大きい面取り７３ｂ’を成形する成形面６８ｄ２を設けることにより、逃げ部６８ｅの鍛造余肉部７１への材料流動を抑制して、第１のトラック溝面９ｂ’（９Ａｂ’）、９ｂ’（９Ｂｂ’）の一部と第２のトラック溝面９ｂ’（９Ａｂ’）、９ｂ’（９Ｂｂ’）の充足を促進させている。

これに加えて、前述したように、二次成形工程の下カウンターパンチ６３の先端部の形状（先端面６３ａおよび先端外周面６３ｂの形状）が一次成形工程の上パンチ５０の先端部の形状（先端面５０ａおよび先端外周面５０ｂの形状）に近似した形状に設計されているので、素形材Ｗ２が二次成形工程のダイス６２に入る際、下カウンターパンチ６３による案内と、一次成形工程において上パンチ５０で成形した凹部５９の形状を保持する効果が生まれ、二次成形工程における仕上げ形状の第２のトラック溝面９ｂ’（９Ａｂ’）、９ｂ’（９Ｂｂ’）の成形精度が向上する。

また、二次成形工程の上パンチ６０の先端部の形状（先端面６０ａおよび先端外周面６０ｂの形状）は、一次成形工程の下カウンターパンチ５４の先端部の形状（先端面５４ａおよび先端外周面５４ｂの形状）に近似した形状に設計している。これにより、一次成形工程で成形した凹部５８の形状を保持する効果と、素形材Ｗ２の端面Ｗ２ａと凹部５８の底に金型を接触させることにより成形荷重を分散させる効果が発生して、一次成形工程で成形された仕上げ形状の第１のトラック溝面９ａ’（９Ａａ’）、９ａ’（９Ｂａ’）の形状の崩れが抑制できる。

以上説明したように、本実施形態は、円弧状で、かつ周方向に傾斜したトラック溝を有する内側継手部材３を一次成形工程と二次成形工程により鍛造成形することができる。これにより、安価な単動プレスと簡単な構造の金型で鍛造成形が可能となり、製造コストを抑えることができる。

その後、二次成形工程で得られた素形材Ｗ３の底壁７０を打ち抜くことにより、鍛造完了品となる。鍛造完了品は、旋削加工、スプライン加工、熱処理、研削加工などを経て図７に示す完成品となる。

本実施形態では、一次成形工程において、仕上げ形状の第１のトラック溝面９ａ’（９Ａａ’）、９ａ’（９Ｂａ’）を成形し、二次成形工程において、仕上げ形状の第１のトラック溝面９ａ’（９Ａａ’）、９ａ’（９Ｂａ’）の一部と第２のトラック溝面９ｂ’（９Ａｂ’）、９ｂ’（９Ｂｂ’）を成形する例を示した。この場合、加工度の大きいトラック溝面を一次成形工程で成形でき、加工性や精度面で有利である。しかし、これとは逆に、一次成形工程において、仕上げ形状の第１のトラック溝面９ａ’（９Ａａ’）、９ａ’（９Ｂａ’）の一部と第２のトラック溝面９ｂ’（９Ａｂ’）、９ｂ’（９Ｂｂ’）を成形し、二次成形工程において、仕上げ形状の第１のトラック溝面９ａ’（９Ａａ’）、９ａ’（９Ｂａ’）を成形する工程としてもよい。

本実施形態の鍛造方法に基づいて製造された内側継手部材が組み込まれた等速自在継手の一例では、第２のトラック溝部７ｂ、９ｂのボール軌道中心線Ｘｂ、Ｙｂが直線状に形成されたものを例示したが、これに限られず、第２のトラック溝部のボール軌道中心線を比較的大きな曲率半径を有する凹円弧状あるいは凸円弧状に形成したものでもよい。この場合には、第２のトラック溝部を成形する金型の成形面を、上記凹円弧状あるいは凸円弧状を考慮した形状に適宜修正すればよい。

本実施形態の鍛造方法に基づいて製造された内側継手部材が組み込まれた等速自在継手の一例として、外側継手部材２および内側継手部材３のそれぞれ８本のトラック溝７、９は、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合うトラック溝７Ａ、７Ｂおよび９Ａ、９Ｂで互いに反対方向に形成されているものを例示したが、これに限られず、外側継手部材の全てのトラック溝が周方向の同方向に傾斜し、内側継手部材の全てのトラック溝が周方向の同方向に傾斜し、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傾斜方向が反対方向に形成された等速自在継手にも適用できる。この場合も、外側継手部材と内側継手部材のトラック溝の各交差部にボールが配置される。この場合、トルクを伝達するボールの数は８個あるいは６個としてもよい。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１ 等速自在継手
２ 外側継手部材
３ 内側継手部材
４ ボール
５ 保持器
６ 球状内周面
７ トラック溝
７ａ 第１のトラック溝部
７ｂ 第２のトラック溝部
８ 球状外周面
８’ 仕上げ形状の球状外周面
８ａ’ 仕上げ形状の球状外周面
８ｂ’ 予備形状の外周面
９ トラック溝
９ａ 第１のトラック溝
９ａ’ 仕上げ形状の第１のトラック溝面
９ｂ 第２のトラック溝
９ｂ’ 仕上げ形状の第２のトラック溝面
９ｂ” 予備形状の第２のトラック溝面
１２ 球状外周面
１３ 球状内周面
５０ 上パンチ
５１ 上リングパンチ
５２ ダイス
５４ 下カウンターパンチ
５７ 成形面
５８ 凹部
５９ 凹部
６０ 上パンチ
６１ 上リングパンチ
６２ ダイス
６３ 下カウンターパンチ
６４ エジェクタ
６８ 成形面
６９ 圧縮ばね
７０ 底壁
Ａ 端部
Ｂ 端部
Ｋ 垂線
Ｌ 直線
Ｍ ボール軌道中心線を含む平面
Ｎ 継手の軸線
Ｏ 継手中心
Ｐ 継手中心平面
Ｑ ボール軌道中心線を含む平面
Ｒ 直線
Ｗ１ ビレット
Ｗ２ 素形材
Ｗ３ 素形材
Ｘ ボール軌道中心線
Ｙ ボール軌道中心線
γ 傾斜角
β 角度
θ 作動角

Claims (9)

1. 球状内周面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、球状外周面に前記外側継手部材のトラック溝と対をなす複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記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、前記外側継手部材の球状内周面と内側継手部材の球状外周面との間に介在してボールを保持する保持器とを備え、前記外側継手部材と内側継手部材の各トラック溝が、継手中心に対して軸方向にオフセットのない曲率中心をもつ円弧状のボール軌道中心線を有し、このボール軌道中心線と前記継手中心を含む平面を継手の軸線に対して周方向に傾斜させ、この傾斜方向を前記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で相反させた等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法であって、
   前記鍛造方法は、上パンチ、下カウンターパンチおよびダイスを含む金型を用い、
   ビレットから軸方向の略半分に球状外周面と周方向に傾斜した仕上げ形状のトラック溝面を成形すると共に軸方向の残り半分に略円筒状の外周面と軸方向に平行な直線状の予備形状のトラック溝面を成形する一次成形工程と、
   前記一次成形工程で成形した素形材の軸方向両端を反転させて、前記軸方向の残り略半分に球状外周面と周方向に傾斜した仕上げ形状のトラック溝面を成形する二次成形工程を備えていることを特徴とする等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法。
2. 前記一次成形工程の仕上げ形状のトラック溝面が周方向に傾斜すると共に円弧状であることを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法。
3. 前記二次成形工程の下カウンターパンチの先端部の形状を前記一次成形工程の上パンチの先端部の形状に近似させたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法。
4. 前記二次成形工程の上パンチの先端部の形状を前記一次成形工程の下カウンターパンチの先端部の形状に近似させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法。
5. 前記二次成形工程の下カウンターパンチを圧縮ばねにより常時上方に付勢し、成形中、素形材の凹部に下カウンターパンチを挿入した状態を保つことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法。
6. 前記二次成形工程のダイスに仕上げ形状の球状外周面の一部を成形する成形面を形成し、この成形面により、素形材の周方向の材料流動を強制し、トラック溝の材料充足を促進させたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法。
7. 二次成形工程のダイスに製品機能上で必要な面取り部よりも大きな面取り部を成形する成形面を形成し、この成形面により、素形材の鍛造余肉部への材料流動を抑制し、トラック溝の材料充足を促進させたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法。
8. 前記二次成形工程のダイスに仕上げ形状の球状外周面の一部を成形する成形面を形成し、この成形面により、素形材の後加工の基準面となる前記仕上げ形状の球状外周面を成形することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法。
9. 前記一次成形工程において、前記球状外周面と周方向に傾斜した仕上げ形状のトラック溝面を成形する際、素形材の後加工の基準面となる端面を同時成形することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法。

Images