JP2017053399A - Manufacturing method of constant velocity universal joint - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、等速自在継手の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a constant velocity universal joint.
等速自在継手として、特許文献1〜特許文献3等に示されるトリボールジョイントと称されるものがある。トリボールジョイントは、図16と図17に示すように、中心軸1と一体となった外輪3と、3個のボール穴(ポケット)が形成されたトルクチューブ7が、3個のボール10を介して伝達力を伝えるようになっている。
As a constant velocity universal joint, there is a so-called triball joint shown in
すなわち、図16と図17に示すように、外輪3には、環状空間2の外壁面と内壁面の少なくとも一方に軸方向に延びる3本のトラック溝5,6が周方向に120°の間隔をおいて形成される。トルクチューブ7は、外輪3の前記環状空間2内に端部が組込まれ、前記トラック溝5,6のそれぞれと対応する位置にポケット8が形成され、角度を取った際、外輪内球部25とトルクチューブ7の干渉を防ぐ為に、テーパ部9及びテーパ部26が形成されている。そして、このポケット8にボール10が保持されている。
That is, as shown in FIGS. 16 and 17, the
また、外輪3の開口側の外壁面内径面に、ボール抜け止め用にストップリング11が配設され、外輪3の開口部はブーツ12にて密封されている。すなわち、ブーツ12は、大径部12aと、小径部12bと、大径部12aと小径部12bとを連結する蛇腹部12cとからなる。そして、大径部12aを外輪3の開口端部に外嵌してブーツバンド13で締め付け、小径部12bをトルクチューブ7の所定位置に外嵌してブーツバンド13で締め付ける。
Further, a
このため、このようなトリボールジョイントは、図18に示すようなコマ型ジョイントに対し、グリース密封性に優れた等速自在継手であることが特徴と言える。 For this reason, it can be said that such a triball joint is a constant velocity universal joint that is excellent in grease sealing performance as compared to the coma joint as shown in FIG.
ところで、コマ型ジョイントは、図18に示すように、一対のドライブヨーク15,16をコマ17等を介して連結するものである。ドライブヨーク15,16には、それぞれ、一対の相対面する支持部18a、18a、19a、19aを有する脚部18、19が設けられる。コマ17は立方体形状をなし、支持部18a、18a、19a、19a間に介在される。そして、コマ17は、支持部18a、18a、19a、19aにピン20,21を介して支持される。
By the way, as shown in FIG. 18, the top type joint connects a pair of
図17及び図18に示すトリボールジョイント等の外輪3は、中心軸を中繰り切削で加工し、トラック溝をドリル加工・ミーリング加工にて形成することになる。また、トルクチューブ7は、外径面や内径面等全て削り加工としている。
The
このため、トリボールジョイントでは、サイズが小さいほど加工がしづらくコスト高となり、図18に示すコマ型ジョイントに対抗できる低コストでの提供が困難であった。すなわち、作動角が10度以下で比較的簡素な使用箇所(例えば、原子力設備のドア開閉システム、楽器ペダル部など低負荷で角度位相変化のみの運転等の過剰な品質が不要な用途)に最適な小型のトリボールジョイントの低コストでの提供が困難であった。 For this reason, in the triball joint, the smaller the size, the harder it is to process, and the higher the cost, and it has been difficult to provide the triball joint at a low cost that can compete with the top type joint shown in FIG. In other words, the operating angle is 10 degrees or less, and it is ideal for relatively simple use points (for example, applications that do not require excessive quality such as operation of only a change in angle phase with low load, such as a door opening / closing system of a nuclear facility, and a musical instrument pedal). It was difficult to provide a small triball joint at a low cost.
そこで、本発明は、機能面及びコスト面からコマ型ジョイントが主流であった分野において、採用することができるトリボールジョイントである等速自在継手の低コストな製造方法を提供するものである。 Therefore, the present invention provides a low-cost manufacturing method for a constant velocity universal joint that is a triball joint that can be employed in a field where a koma-type joint has been mainstream in terms of function and cost.
本発明の等速自在継手の製造方法は、一端が開口する環状空間を有し、その環状空間の外壁面と内壁面の少なくとも一方に軸方向に延びる3本のトラック溝が周方向に120°の間隔をおいて形成された外輪と、その外輪の前記環状空間内に端部が組込まれ、前記トラック溝のそれぞれと対応する位置にポケットが形成され、先端部にテーパ形状の先端テーパ部とされたトルクチューブと、このトルクチューブのポケット内に組込まれて前記トラック溝に沿って転動可能なボールとを備えた等速自在継手の製造方法であって、前記外輪を焼結加工又は鋳造加工にて成形し、前記トルクチューブを鋼管絞り加工にて成形するものである。トルクチューブは、角度付与時の干渉を防ぐ為に、先端テーパ部が形成されるとともに、中央に絞り加工が施される。 The method for manufacturing a constant velocity universal joint according to the present invention has an annular space with one end opened, and three track grooves extending in the axial direction on at least one of an outer wall surface and an inner wall surface of the annular space are 120 ° in the circumferential direction. An outer ring formed at an interval of the outer ring, an end portion is incorporated in the annular space of the outer ring, a pocket is formed at a position corresponding to each of the track grooves, and a tapered tip tapered portion is formed at the distal end portion. A method for manufacturing a constant velocity universal joint comprising a torque tube and a ball that is incorporated in a pocket of the torque tube and is rollable along the track groove, wherein the outer ring is sintered or cast. The torque tube is formed by drawing, and the torque tube is formed by steel pipe drawing. The torque tube is formed with a tip tapered portion and a drawing process at the center in order to prevent interference at the time of giving an angle.
本発明の等速自在継手の製造方法によれば、外輪を焼結加工又は鋳造加工にて成形するので、従来において行っていた、外輪の中心軸の中ぐり加工等を廃止できる。また、トルクチューブを鋼管絞り加工にて成形するので、従来において行っていた、削り加工等を廃止できる。 According to the method for manufacturing a constant velocity universal joint of the present invention, the outer ring is formed by sintering or casting, so that the centering of the center axis of the outer ring, which has been conventionally performed, can be eliminated. In addition, since the torque tube is formed by steel pipe drawing, it is possible to abolish the conventional machining process.
前記焼結加工として、金属粉末射出成形であってもよい。金属粉末射出成形(Metal Injection Molding、以下、MIM加工と呼ぶ場合がある。)は、金属粉末とバインダー(プラスチック樹脂など)を混ぜ合わせ、金型内に射出成形を行った後、脱脂工程でバインダーを除去し、高温焼結することで高密度の金属製品を作り出す成形方法である。加工が難しいとされる材料にも対応できる金属粉末冶金と、形状の自由度が高いプラスチック射出成形のメリットを組み合わせた金属加工技術である。 The sintering process may be metal powder injection molding. Metal powder injection molding (hereinafter sometimes referred to as MIM processing) is a mixture of metal powder and a binder (plastic resin, etc.), injection molding into a mold, and a binder in a degreasing process. Is a molding method that produces high-density metal products by removing high temperature and sintering at high temperature. This is a metal processing technology that combines the advantages of metal powder metallurgy, which can be applied to difficult materials, and the advantages of plastic injection molding with a high degree of freedom.
鋳造加工としては、ロストワックス製法がある。ロストワックス製法は、ロウ(ワックス)を利用した鋳造方法であり、金型で製作した部品形状にワックスを圧入して原型を製作し、耐火材(セラミック等)でコーティングした後、加熱してロウ(ワックス)を除去して空洞を作り、これを鋳型として溶解した金属を流し鋳造する製法である。 As the casting process, there is a lost wax manufacturing method. The lost wax manufacturing method is a casting method using wax (wax). The wax is press-fitted into the shape of a part manufactured with a mold, a prototype is manufactured, coated with a refractory material (ceramics, etc.), and then heated to braze. (Wax) is removed to create a cavity, and using this as a mold, the molten metal is poured and cast.
外輪は、前記環状空間を形成するカップ部と、駆動軸又は被駆動軸が嵌入される嵌入孔を有する連結軸とを備え、焼結加工又は鋳造加工による成形後に、カップ部の開口部内径面にストッパリングが嵌着される周方向凹溝の形成と、連結軸にこの連結軸の軸線に直交する方向のねじ穴の形成とを行うのが好ましい。 The outer ring includes a cup portion that forms the annular space, and a connecting shaft having a fitting hole into which the driving shaft or the driven shaft is fitted, and after forming by sintering or casting, the inner diameter surface of the opening of the cup portion It is preferable to form a circumferential concave groove into which the stopper ring is fitted, and to form a screw hole in the direction perpendicular to the axis of the connecting shaft on the connecting shaft.
トルクチューブは、ボールが組み込まれるポケットと被駆動軸又は駆動軸に連結される角筒部とを備え、かつ、先端部がテーパ形状の先端テーパ部とされ、トルクチューブの鋼管絞り加工後に、ボールが組み込まれるポケットの形成と、角筒部にこの角筒部の軸線に直交する方向のねじ穴の形成とを行うのが好ましい The torque tube includes a pocket in which a ball is incorporated and a driven shaft or a rectangular tube portion connected to the drive shaft, and the tip portion is a tapered tip tapered portion. It is preferable to form a pocket in which the screw is incorporated and to form a screw hole in the direction perpendicular to the axis of the rectangular tube portion in the rectangular tube portion.
また、トルクチューブは、先端テーパ部と角筒部との間に絞り部を形成し、絞り部に継手内部にグリースの漏れを防止する漏れ防止部材を配設するのが好ましい。 Further, it is preferable that the torque tube is formed with a throttle portion between the tip tapered portion and the rectangular tube portion, and a leakage preventing member for preventing leakage of grease is disposed inside the joint at the throttle portion.
本発明では、外輪の中心軸の中ぐり加工、及びトルクチューブの外径面及び内径面の削り加工等を廃止できるので、従来において、製造しにくかった小型のトリボールジョイントタイプの等速自在継手を低コストにて製造することができる。特に、機能面及びコスト面からコマ型ジョイントが主流であった分野において、採用することができるトリボールジョイントである等速自在継手の製造方法を低コストで提供すことができる。 In the present invention, since the boring of the center shaft of the outer ring and the machining of the outer diameter surface and the inner diameter surface of the torque tube can be abolished, a small triball joint type constant velocity universal joint that has been difficult to manufacture in the past. Can be manufactured at low cost. In particular, a method for manufacturing a constant velocity universal joint which is a triball joint that can be employed in a field where a koma-type joint has been mainstream in terms of function and cost can be provided at a low cost.
以下本発明の実施の形態を図1〜図15に基づいて説明する。図1と図2に本発明に係る製造方法で製造された等速自在継手(トリボールジョイント)を示し、この等速自在継手は、トラック溝40,41が形成された外輪31と、トラック溝40,41のそれぞれと対応する位置にポケット32を構成するトルクチューブ34と、このトルクチューブ34のポケット32内に組込まれて前記トラック溝40,41に沿って転動可能なボール35とを備えたものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 show a constant velocity universal joint (triball joint) manufactured by the manufacturing method according to the present invention. The constant velocity universal joint includes an
外輪31は、図2〜図4に示すように、円筒部36を有するカップ部31aと、嵌入孔(六角穴)37を有する転結軸31bとからなる。そして、カップ部31a内には中心軸38が設けられ、これによって、一端が開口する環状空間39が形成される。そして、環状空間39の外壁面と内壁面とにトラック溝40,41が、それぞれ周方向に沿って120°間隔に形成される。また、カップ部31aの内径面の開口部側には、周方向凹溝42が形成され、この周方向凹溝42にボール抜け止め用のストッパリング43(図1参照)が嵌着される。連結軸31bには、嵌入孔37に対して直交する方向に沿ってねじ穴(タップ穴)44が設けられている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
トルクチューブ34は、図5〜図7に示すように、ボール35が組み込まれるポケット32と、被駆動軸又は駆動軸に連結される角筒部(六角筒部)46とを備え、かつ、先端部がテーパ形状(外径面が先端に向って縮径する形状)の先端テーパ部33とされる。ポケット32は、周方向に沿って120°ピッチに3個形成され、先端テーパ部33と角筒部46との間に絞り部45が形成される。六角筒部46には、その軸心に対して直交する方向に沿ってねじ穴(タップ穴)47が設けられている。
As shown in FIGS. 5 to 7, the
また、絞り部45内には、図1に示すように、継手内部のグリースの流出を防止する漏れ防止部材48が内装されている。この漏れ防止部材48としては、例えば、CRゴム(クロロプレンゴム)等の弾性材からなる。
Further, as shown in FIG. 1, a
図1に示すように、外輪31の開口部はブーツ50にて密封されている。すなわち、ブーツ50は、大径部50aと、小径部50bと、大径部50aと小径部50bとを連結する変形可能部50cとからなる。そして、大径部50aを外輪3の開口端部に外嵌し、小径部50bをトルクチューブ34の絞り部45に外嵌している。この場合、ブーツバンドを用いることなく、大径部50a及び小径部50bの締め代で密着性(シール性)を確保している。なお、大径部50aと変形可能部50cとの間において、内径側へ膨出する内鍔部50dが設けられ、この内鍔部50dが外輪31の開口端面52に当接している。外輪3の開口部外周には鍔部36aが形成されており、ブーツ50は鍔部36aを大径部50aと内鍔部50dとで挟むことで軸方向の位置決めを行っている。
As shown in FIG. 1, the opening of the
次に、外輪31の製造方法を説明する。まず、図8〜図10に示すように、ストッパリング43が嵌着される周方向凹溝42及びねじ穴(タップ穴)44が形成されていない外輪構成体55を形成する。この場合、焼結加工又は鋳造加工にて成形する。焼結とは、材料の粉末に圧力を加えながら融点よりも低い温度で加熱して一体化する加工技術である。
Next, a method for manufacturing the
この場合、まず、焼結品の主原料となる金属粉を混合機を用いて混合する。なお、金属粉としては、鉄、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル等の粉末にできる原料を用いることができる。次に、この金属粉を金型に充填して、圧縮成形する。その後、この圧縮された成形品を焼結炉内において焼き固めた後、再度金型にセットして圧力を加えて焼結品の寸法精度を高める。これによって、図8〜図10に示すように、外輪構成体55を成形することができる。
In this case, first, the metal powder as the main raw material of the sintered product is mixed using a mixer. In addition, as a metal powder, the raw material which can be made into powder, such as iron, copper, aluminum, titanium, nickel, can be used. Next, the metal powder is filled into a mold and compression molded. Thereafter, the compressed molded product is baked and hardened in a sintering furnace, and then set again in a mold and pressure is applied to increase the dimensional accuracy of the sintered product. Thereby, as shown in FIGS. 8 to 10, the outer
このように、外輪構成体55を成形した後、図2〜図4に示すように、ストッパリング43が嵌着される周方向凹溝42及びねじ穴(タップ穴)44を形成する削り加工を行う。必要に応じて、浸炭焼入れ・焼戻し等の熱処理や防錆処理(例えば、りん酸マンガン皮膜処理等)を行う。
After forming the outer
また、外輪31としては、焼結加工の一種の金属粉末射出成形で成形してもよい。金属粉末射出成形(Metal Injection Molding、以下、MIM加工と呼ぶ場合がある。)は、金属粉末とバインダー(プラスチック樹脂など)を混ぜ合わせ、金型内に射出成形を行った後、脱脂工程でバインダーを除去し、高温焼結することで高密度の金属製品を作り出す成形方法である。加工が難しいとされる材料にも対応できる金属粉末冶金と、形状の自由度が高いプラスチック射出成形のメリットを組み合わせた金属加工技術である。
Further, the
外輪31の成形方法として、前記の焼結加工でなく、鋳造加工であってもよい。鋳造加工としては、ロストワックス製法がある。ロストワックス製法は、ロウ(ワックス)を利用した鋳造方法であり、金型で製作した部品形状にワックスを圧入して原型を製作し、耐火材(セラミック等)でコーティングした後、加熱してロウ(ワックス)を除去して空洞を作り、これを鋳型として溶解した金属を流し鋳造する製法である。
The
次に、トルクチューブ34の製造方法を説明する。まず、図11と図12に示すように、軸方向長さ、外径寸法、及び内径寸法が所定寸の鋼管素材60を用意する。この鋼管素材60に対して絞り加工を施すことによって、図13〜図15に示すように、ポケット32が形成されていない先端テーパ部33、絞り部45、ねじ穴(タップ穴)47が形成されていない六角筒部46を有するトルクチューブ構成体61を成形する。
Next, a method for manufacturing the
トルクチューブ構成体61を成形した後、ポケット32及び六角筒部46にねじ穴(タップ穴)47を形成する削り加工を行う。この場合も、必要に応じて、浸炭焼入れ・焼戻し等の熱処理や防錆処理(例えば、りん酸マンガン皮膜処理等)を行う。なお、外輪31及びトルクチューブ34への防錆処理として、リン酸マンガン皮膜処理やリン酸亜鉛皮膜処理などのリン酸塩処理、黒染め処理、クロメート処理等が採用できる。
After the torque
成形された外輪31及びトルクチューブ34を用いて、図1に示すように、等速自在継手を組み立てることができる。すなわち、ポケット32にボール35が組み込まれたトルクチューブ34を、その先端テーパ部33が外輪31の環状空間39に嵌入されるように組み込む。その際、ボール35をトラック溝40,41に嵌合させておくとともに、トルクチューブ34には、漏れ防止部材48を内装させておく。
A constant velocity universal joint can be assembled using the molded
その後、外輪31の周方向凹溝42にボール抜け止め用のストッパリング43を嵌着して、ブーツ50を装着する。この場合、先端テーパ部33を外輪31の環状空間39に嵌入させる際には、ブーツ50の小径部50bをトルクチューブ34の絞り部45に取付けておき、ストッパリング43を嵌着した後、ブーツ50の大径部50aを外輪31の開口部に締め代で外嵌固定する。これによって、この等速自在継手を組み立てることができる。
Thereafter, a
本発明では、外輪31の中心軸38の中ぐり加工やトルクチューブ34の外径面及び内径面の削り加工等を廃止できるので、従来において、製造しにくかった小型のトリボールジョイントタイプの等速自在継手を低コストにて製造することができる。特に、機能面及びコスト面からコマ型ジョイントが主流であった分野において、採用することができるトリボールジョイントである等速自在継手の製造方法を低コストで提供することができる。
In the present invention, since the boring of the
金属粉末射出成形やロストワックス製法等にて外輪31を成形することができ、これらの製法の特性を生かした外輪を構成できる。また、外輪31では、焼結加工又は鋳造加工による成形後に、ストッパリング43が嵌着される周方向凹溝42の形成と、連結軸31bにこの連結軸31bの軸線に直交する方向のねじ穴44の形成とを行うことができるので、加工性に優れ、安定して高品質の製品を提供できる。
The
鋼管絞り加工にてトルクチューブ34を成形することができ、絞り加工の特性を生かしたトルクチューブ34を構成できる。また、トルクチューブ34では、鋼管絞り加工後に、ボール35が組み込まれるポケット32の形成と、角筒部46にこの角筒部46の軸線に直交する方向のねじ穴47の形成とを行うことができるので、このトルクチューブ34としても、加工性に優れ、安定して高品質の製品を提供できる。
The
漏れ防止部材48を配設したものでは、継手内部からのグリースの流出を防止でき、グリースの不足による潤滑不良を招かず、またトルクチューブ34を介して継手内部への異物の混入を防止できる。トルクチューブは、角度付与時の干渉を防ぐ為に、先端テーパ部33が形成されるとともに、中央に絞り加工が施されてなる絞り部45が形成されている。
In the case where the
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って、例えば、使用するブーツ50として、樹脂ブーツやゴムブーツであってもよく、ブーツバンドを介して、大径部及び小径部を締め付けるようにしてもよい。また、適用箇所(使用箇所)としては、原子力設備のドア開閉システム、楽器ペダル部に限るものではなく、作動角が10度以下で比較的簡素な使用箇所で、低負荷で角度位相変化のみの運転等の過剰な品質が不要な用途に用いることができる。
As described above, the embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. For example, the
31 外輪
31a カップ部
31b 連結軸
32 ポケット
33 先端テーパ部
34 トルクチューブ
35 ボール
37 嵌入孔(六角穴)
39 環状空間
40,41 トラック溝
42 周方向凹溝
43 ストッパリング
45 絞り部
46 角筒部(六角筒部)
48 漏れ防止部材
31
39
48 Leakage prevention member
Claims (6)
前記外輪を焼結加工又は鋳造加工にて成形し、前記トルクチューブを鋼管絞り加工にて成形することを特徴とする等速自在継手の製造方法。 An outer ring having an annular space with one end open, and three track grooves extending in the axial direction on at least one of an outer wall surface and an inner wall surface of the annular space, and spaced apart by 120 ° in the circumferential direction; A torque tube in which an end portion is incorporated in the annular space of the outer ring, a pocket is formed at a position corresponding to each of the track grooves, and a tip portion is a tapered tip tapered portion, and a pocket of the torque tube A method for manufacturing a constant velocity universal joint including a ball incorporated in the track groove and capable of rolling along the track groove,
A method of manufacturing a constant velocity universal joint, wherein the outer ring is formed by sintering or casting, and the torque tube is formed by steel pipe drawing.
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