JP2019032049A - Outside joint member for constant velocity universal joint, manufacturing method of outside joint member for constant velocity universal joint, and constant velocity universal joint - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、等速自在継手用外側継手部材、等速自在継手用外側継手部材の製造方法、及び等速自在継手に関する。 The present invention relates to an outer joint member for a constant velocity universal joint, a method for manufacturing an outer joint member for a constant velocity universal joint, and a constant velocity universal joint.
等速自在継手は、一般には、内径面にトラック溝が形成された外側継手部材としての外輪と、外径面にトラック溝が形成された内側継手部材としての内輪と、外輪のトラック溝と内輪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、外輪の内径面と内輪の外径面との間に介在してボールを保持するケージとを備えている。 The constant velocity universal joint generally includes an outer ring as an outer joint member having a track groove formed on the inner diameter surface, an inner ring as an inner joint member having a track groove formed on the outer diameter surface, and a track groove and an inner ring of the outer ring. And a cage for holding the balls interposed between the inner diameter surface of the outer ring and the outer diameter surface of the inner ring.
近年の環境意識の高まりとガソリン高騰を受け、自動車製造メーカーは自動車燃費の向上を目的として大幅な軽量化を目指しており、等速自在継手も大幅な軽量化が必要となっている。そこで、従来には、金属製本体のカップ部の外径面を被覆するFRP層を備えたものがある(特許文献1)。 With the recent increase in environmental awareness and soaring gasoline, automobile manufacturers are aiming for significant weight reduction for the purpose of improving automobile fuel efficiency, and constant velocity universal joints are also required to be significantly reduced in weight. Therefore, conventionally, there has been one provided with an FRP layer that covers the outer diameter surface of the cup portion of the metal main body (Patent Document 1).
特許文献1は、トリポード型等速自在継手に関するものであり、カップ部の外径側にFRP層を形成している。この場合のFRP層は、カップ部の軸線方向に対して±5〜90°で、らせん状に巻き角の異なった層状になるよう、所定の肉厚になるまで巻いているものである。すなわち、「炭素繊維は強度に異方性があり、巻き方により強度が異なる。基本的に、引っ張られる側については大きな角度(90°付近)で巻き、捩れに対しては45°付近で巻く。また、カップ部の長さによっては、45°に対して更に小さい角度で巻く必要があることから、±5〜90°の範囲が好適である。」といものである。
このため、この特許文献1に記載の等速自在継手では、軽量化を図ることができ、しかも、引っ張られる側における強度や捩じれに対する強度の強化を図ることが可能であるというものである。
For this reason, in the constant velocity universal joint described in
FRP層を成形する場合、フープ巻きとヘリカル巻きとがある。ここで、フープ巻きとは、中心軸と繊維の巻き付け方向とがなす角度が略垂直となるように、繊維を巻回する方法である。ここで「略垂直」とは、90°と、繊維同士が重ならないように繊維の巻き付け位置をずらすことによって生じ得る90°前後の角度と、の両方を含む。また、へリカル巻きとは、中心軸と繊維の巻き付け方向とがなす角度が所定の角度となるように、繊維を巻回する方法である。 When forming the FRP layer, there are hoop winding and helical winding. Here, the hoop winding is a method of winding the fiber so that the angle formed by the central axis and the fiber winding direction is substantially perpendicular. Here, “substantially perpendicular” includes both 90 ° and an angle of around 90 ° that can be generated by shifting the winding position of the fibers so that the fibers do not overlap each other. Helical winding is a method of winding a fiber such that an angle formed by a central axis and a fiber winding direction is a predetermined angle.
このため、前記特許文献1では、FRP層として、単層のみからなり、この単層にフープ巻きとヘリカル巻きが混在させていることになる。したがって、特許文献1に記載のFRP層では、外側継手部材の開口部にフープ巻き又はヘリカル巻きのみが対応することになる。
For this reason, in the said
ところで、外側継手部材の開口端部の外径面には、応力集中の緩和のため面取りやコーナーアール部が設けられている。このため、外側継手部材の開口端部は、等速自在継手が高作動角となった際に外側継手部材の拡径に対する剛性が低くなる。しかしながら、特許文献1に記載のFRP層では、前記したように、フープ巻き又はヘリカル巻きのみが対応するので、フープ巻きが対応した場合、引っ張り強度に対する強化で、ヘリカル巻きが対応した場合、ねじりに対する強度に対する強化となる。このため、等速自在継手が高作動角となった際に外側継手部材の開口端部における拡径に対して高剛性とならない。
By the way, a chamfer and a corner radius portion are provided on the outer diameter surface of the opening end portion of the outer joint member in order to reduce stress concentration. For this reason, the opening end portion of the outer joint member is less rigid with respect to the diameter expansion of the outer joint member when the constant velocity universal joint has a high operating angle. However, in the FRP layer described in
また、特許文献1に記載のように、単層のFRP層を用いて外側継手部材の開口端部が高剛性を呈するようにするには、FRP層の肉厚を大とする必要がある。しかしながら、FRP層が単層であるので、肉厚が大であるFRP層にて金属製のカップ部全体を被覆する必要があり、外側継手部材が大径化するとともに、軽量化の達成を阻害する。しかも、開口端部に比べて剛性が小さくてもよい部位に対しても肉厚が大のFRP層が配設されることになって、高コスト化を招くことになる。
Further, as described in
そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、等速自在継手の高角時における拡径に対しても高剛性を呈し、しかも軽量化を有効に達成できる等速自在継手用外側継手部材、外側継手部材の製造方法、及び等速自在継手を提供するものである。 Accordingly, in view of the above problems, the present invention provides an outer joint member and an outer joint for a constant velocity universal joint that exhibit high rigidity even when the constant velocity universal joint expands at a high angle, and that can effectively achieve weight reduction. The manufacturing method of a member and a constant velocity universal joint are provided.
本発明の等速自在継手用外側継手部材は、椀型のカップ形状部を有する金属製本体と、この金属製本体のカップ形状部の外径面を覆うFRPからなる被覆層を備えた等速自在継手用外側継手部材であって、前記被覆層は、前記金属製本体のカップ形状部の外径面全体に亘るFRP製のヘリカル巻き層と、カップ形状部の少なくとも開口端部に配設されるFRP製のフープ巻き層とを備え、フープ巻き層は、ヘリカル巻き層の内径側と外径側との少なくとも一方に設けたものである。ここで、フープ巻きとは、中心軸と繊維の巻き付け方向とがなす角度が略垂直となるように、繊維を巻回する方法である。ここで「略垂直」とは、90°と、繊維同士が重ならないように繊維の巻き付け位置をずらすことによって生じ得る90°前後の角度と、の両方を含む。また、中心軸と繊維の巻き付け方向とがなす角度が所定の角度となるように、繊維を巻回する方法である。 The outer joint member for a constant velocity universal joint of the present invention includes a metal body having a bowl-shaped cup-shaped portion, and a constant-velocity provided with a coating layer made of FRP covering the outer diameter surface of the cup-shaped portion of the metal body. An outer joint member for a universal joint, wherein the coating layer is disposed on an FRP helical winding layer over the entire outer diameter surface of the cup-shaped portion of the metal main body, and at least an opening end of the cup-shaped portion. The hoop winding layer is provided on at least one of the inner diameter side and the outer diameter side of the helical winding layer. Here, the hoop winding is a method of winding the fiber so that the angle formed by the central axis and the fiber winding direction is substantially perpendicular. Here, “substantially perpendicular” includes both 90 ° and an angle of around 90 ° that can be generated by shifting the winding position of the fibers so that the fibers do not overlap each other. Also, the fiber is wound so that the angle formed by the central axis and the fiber winding direction is a predetermined angle.
本発明の等速自在継手用外側継手部材によれば、ヘリカル巻き層が、金属製本体のカップ形状部の外径面全体に亘るものであり、捩れに対する強度と剛性が向上する。さらに、金属製本体のカップ形状部の開口端部にFRP製のフープ巻き層が配設される。すなわち、拡径に対して剛性が低くなる外側継手部材の開口端部は、ヘリカル巻き層に加えフープ巻き層が配設される。 According to the outer joint member for a constant velocity universal joint of the present invention, the helical winding layer extends over the entire outer diameter surface of the cup-shaped portion of the metal main body, and the strength and rigidity against torsion are improved. Further, an FRP hoop winding layer is disposed at the opening end of the cup-shaped portion of the metal main body. In other words, the hoop winding layer is disposed in addition to the helical winding layer at the opening end portion of the outer joint member whose rigidity is reduced with respect to the diameter expansion.
フープ巻き層としては、外側継手部材の拡径に対して剛性が低くなる開口端部のみに配置されるので、必要としない範囲に、フープ巻き層が配置されない。特に、フープ巻き層は、カップ形状部の少なくとも開口端面に達するまで形成されているのが好ましい。また、カップ形状部が椀型であるので、被覆層も椀型になる。このため、被覆層の継手開口側への抜けを有効に回避でき、抜け止めとしては、ステム部側にのみ設ければよく、従来品と比べて部品点数や機械加工数が減り、低コストとなる。 As the hoop winding layer, the hoop winding layer is not disposed in an unnecessary range because the hoop winding layer is disposed only at the opening end portion where the rigidity of the outer joint member becomes low. In particular, the hoop winding layer is preferably formed until it reaches at least the open end face of the cup-shaped portion. In addition, since the cup-shaped portion has a bowl shape, the coating layer also has a bowl shape. For this reason, it is possible to effectively avoid the covering layer from coming off to the joint opening side, and it is only necessary to provide the retaining layer on the stem portion side, which reduces the number of parts and the number of machining operations compared to the conventional product, and reduces the cost. Become.
金属製本体のカップ形状部の外径面には、被覆層の剥離防止用の凹凸形状部が形成されているのが好ましい。このように、凹凸形状部が形成されれば、被覆層の剥離を有効に防止でき、耐久性に優れたものとなる。また、凹凸形状部は、機械加工又は鍛造成形による溝にて構成されていても、エッチング加工による凹凸部にて構成されていてもよい。ここで、エッチング加工とは、エッチング液などの化学薬品による化学反応・腐食作用を応用して被加工物を食刻(溶解加工・化学切削)する加工方法である。このように、剥離防止用の凹凸部は、種々の公知公用の加工手段にて低コストにて短時間で安定して形成することができる。 It is preferable that a concavo-convex shape portion for preventing peeling of the coating layer is formed on the outer diameter surface of the cup-shaped portion of the metal main body. Thus, if the uneven | corrugated shaped part is formed, peeling of a coating layer can be prevented effectively and it will be excellent in durability. Moreover, even if the uneven | corrugated shaped part is comprised by the groove | channel by machining or forge molding, it may be comprised by the uneven | corrugated | grooved part by an etching process. Here, the etching process is a process method of etching (melting process / chemical cutting) a workpiece by applying a chemical reaction / corrosion action by a chemical such as an etchant. Thus, the uneven | corrugated | grooved part for peeling prevention can be stably formed in a short time at low cost with various well-known and publicly available processing means.
前記被覆層を構成するFRP(繊維強化樹脂)が、CFRP(炭素繊維強化樹脂)又はGFRP(ガラス繊維強化樹脂)であるのが好ましい。CFRPは、カーボン繊維(炭素繊維)を樹脂(一般的にはエポキシ樹脂)で固めたものであり、GFRPは、ガラス繊維をポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などで固めたものである。 It is preferable that FRP (fiber reinforced resin) constituting the coating layer is CFRP (carbon fiber reinforced resin) or GFRP (glass fiber reinforced resin). CFRP is carbon fiber (carbon fiber) hardened with resin (generally epoxy resin), and GFRP is glass fiber hardened with polyester resin, vinyl ester resin, epoxy resin, phenol resin, etc. is there.
前記被覆層の開口部側の外径面にブーツ装着用の溝が形成されているものであってもよい。このように、ブーツ装着用の溝を形成したものでは、ブーツ装着作業の容易化及び装着強度の向上を図ることができる。 A groove for mounting a boot may be formed on the outer diameter surface of the covering layer on the opening side. Thus, in the case where the groove for mounting the boot is formed, the boot mounting operation can be facilitated and the mounting strength can be improved.
前記等速自在継手用外側継手部材を用いて等速自在継手を構成できる。 A constant velocity universal joint can be configured using the outer joint member for constant velocity universal joint.
本発明の等速自在継手用外側継手部材の製造方法は、カップ形状部を有する金属製本体とこの金属製本体のカップ形状部の外径面を覆うFRPからなる被覆層とを備えた等速自在継手用外側継手部材の製造方法であって、一対の金属製本体のカップ形状部の開口端面を突き合わせて突き合わせ体を形成した後、その突き合せ部乃至両金属製本体のカップ形状部の少なくとも開口端部を、FRPのフープ巻きにて被覆して内側フープ巻き層を形成し、次に、FRPのヘリカル巻きにて、両金属製本体の外径面全体を覆って前記内側フープ巻き層を被覆してヘリカル巻き層を形成し、その後、FRPのフープ巻きにて、前記内側フープ巻き層に対応する範囲のヘリカル巻き層を被覆して外側フープ巻き層を形成した後、前記突き合わせ体の突き合せ部において、前記被覆層を切断して突き合わせ体を分離して、2個の等速自在継手用外側継手部材を同時に成形するものである。 The method for manufacturing an outer joint member for a constant velocity universal joint according to the present invention includes a metal main body having a cup-shaped portion and a coating layer made of FRP covering the outer diameter surface of the cup-shaped portion of the metal main body. A method for manufacturing an outer joint member for a universal joint, wherein after the opening end surfaces of the cup-shaped portions of a pair of metal main bodies are butted together to form a butted body, at least the butted portions or the cup-shaped portions of both metal main bodies The inner end hoop winding layer is formed by covering the open end with FRP hoop winding, and then the inner hoop winding layer is covered with FRP helical winding so as to cover the entire outer diameter surface of both metal bodies. A helical winding layer is formed by coating, and then an outer hoop winding layer is formed by covering the helical winding layer in a range corresponding to the inner hoop winding layer by FRP hoop winding, Together In part, to separate the butt body by cutting the coating layer is for simultaneously forming two constant velocity universal joint outer joint member.
等速自在継手用外側継手部材の製造方法によれば、金属製本体とこの金属製本体のカップ形状部の外径面を覆うFRPからなる被覆層とを有する外側継手部材を、同時に2個製造することができる。また、金属製本体のカップ形状部の開口端面までフープ巻き層を容易に形成できる。 According to the method of manufacturing the outer joint member for a constant velocity universal joint, two outer joint members having a metal main body and a coating layer made of FRP covering the outer diameter surface of the cup-shaped portion of the metal main body are manufactured simultaneously. can do. Moreover, a hoop winding layer can be easily formed to the opening end surface of the cup-shaped part of a metal main body.
しかも、この外側継手部材は、金属製本体と、この金属製本体のカップ形状部の外径面を覆うFRP(繊維強化樹脂)からなる被覆層とを有し、この被覆層は、金属製本体のカップ形状部の開口端部に設けられるFRP製の内側フープ巻き層と、金属製本体のカップ形状部の外径面全体を覆って前記内側フープ巻き層を被覆するFRP製のヘリカル巻き層と、内側フープ巻き層に対応する範囲のヘリカル巻き層の外径面を覆うFRP製の外側フープ巻き層とで構成されている。 Moreover, the outer joint member has a metal main body and a coating layer made of FRP (fiber reinforced resin) that covers the outer diameter surface of the cup-shaped portion of the metal main body. An inner hoop winding layer made of FRP provided at the opening end of the cup-shaped portion, and a helical winding layer made of FRP covering the entire outer diameter surface of the cup-shaped portion of the metal main body and covering the inner hoop winding layer; The outer hoop winding layer made of FRP covers the outer diameter surface of the helical winding layer in the range corresponding to the inner hoop winding layer.
本発明の外側継手部材では、ヘリカル巻き層が、金属製本体のカップ形状部の外径面全体に亘るものであり、捩れに対する強度と剛性が向上する。さらに、金属製本体のカップ形状部の開口端部は、ヘリカル巻き層に加えてFRP製のフープ巻き層が配設されるので、この外側継手部材を用いた等速自在継手は、高作動角となった際の外側継手部材の開口端部における拡径に対して剛性が高くなっている。 In the outer joint member of the present invention, the helical winding layer extends over the entire outer diameter surface of the cup-shaped portion of the metal body, and the strength and rigidity against torsion are improved. Furthermore, since the opening end of the cup-shaped portion of the metal main body is provided with a hoop winding layer made of FRP in addition to the helical winding layer, the constant velocity universal joint using this outer joint member has a high operating angle. The rigidity is high with respect to the diameter expansion at the opening end portion of the outer joint member.
しかも、必要とする部位にのみ、引っ張り強度の強化が可能なフープ巻き層を配置するものであり、大径化を防止して軽量化に貢献することができ、かつ、低コスト化に寄与する。さらに、FRP層が椀型に形成されるので、抜け止め構造部を継手開口部側に設ける必要がなく、部品点数や機械加工数の減少を図ることができ、低コスト化を図ることができる。 In addition, a hoop winding layer capable of enhancing the tensile strength is disposed only in a necessary portion, which can contribute to a reduction in weight by preventing an increase in diameter and a reduction in cost. . Furthermore, since the FRP layer is formed in a bowl shape, it is not necessary to provide a retaining structure on the joint opening side, and the number of parts and the number of machining can be reduced, thereby reducing the cost. .
本発明の等速自在継手では、高強度および高剛性となった外側継手部材を用いることができ、軽量で、高強度および高剛性に優れた等速自在継手を提供できる。 In the constant velocity universal joint of the present invention, an outer joint member having high strength and high rigidity can be used, and a constant velocity universal joint that is lightweight and excellent in high strength and high rigidity can be provided.
等速自在継手用外側継手部材の製造方法では、2個の外側継手部材を同時に製造することができ、製造時のサイクルタイムを短くでき、生産性に優れる。しかも、製造された外側継手部材は、本発明に係る外側継手部材であり、フープ巻き層が開口端面に達するまであるので、軽量で、高強度および高剛性に優れたものとなる。 In the manufacturing method of the outer joint member for a constant velocity universal joint, two outer joint members can be manufactured at the same time, the cycle time at the time of manufacturing can be shortened, and the productivity is excellent. Moreover, the manufactured outer joint member is the outer joint member according to the present invention, and since the hoop winding layer reaches the opening end surface, it is lightweight and has excellent high strength and high rigidity.
以下本発明の実施の形態を図1〜図21に基づいて説明する。図1と図2は、本発明に係る外側継手部材を示し、図4はこの外側継手部材を用いた等速自在継手を示している。
この等速自在継手は、カップ部21の内径面1に複数(例えば8個)のトラック溝2が軸方向に沿って形成された外側継手部材3と、外径面4に外側継手部材3のトラック溝2と対をなす複数(例えば8個)のトラック溝5が軸方向に沿って形成された内側継手部材6と、外側継手部材3のトラック溝2と内側継手部材6のトラック溝5との間に介在してトルクを伝達する複数(例えば8個)のトルク伝達部材としてのボール7と、外側継手部材3の内径面1と内側継手部材6の外径面4との間に介在してボール7を保持するポケット9を有するケージ8とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 show an outer joint member according to the present invention, and FIG. 4 shows a constant velocity universal joint using the outer joint member.
This constant velocity universal joint includes an outer
内側継手部材6の孔部10の内径面には、トルク伝達部位である雌セレーション(雌スプライン)10aが形成されている。すなわち、内側継手部材6の孔部10にシャフト11が嵌入され、このシャフト11に設けられた雄セレーション11aが、内側継手部材6の雌スプライン10aに嵌合する。これによって、シャフト11と内側継手部材6間のトルクが伝達される。
On the inner diameter surface of the
外側継手部材3の開口端はブーツ13にて密封されている。ブーツ13は、外側継手部材3の開口端部外周に装着される大径部13aと、シャフト11に装着される小径部13bと、これらの間に配置された蛇腹部13cからなる。外側継手部材3の開口部の外径面には、凹溝15aを有するブーツ装着部15が形成され、シャフト11にも、凹溝16aを有するブーツ装着部16が形成されている。また、ブーツ13の大径部13a及び小径部13bには、それぞれ、バンド嵌合溝17,18が設けられている。
The open end of the outer
このため、ブーツ13の大径部13aを外側継手部材3のブーツ装着部15に外嵌し、大径部13aのバンド嵌合溝17にブーツバンド19を嵌着することによって、ブーツ13の大径部13aを外側継手部材3のブーツ装着部15に固定することができる。また、ブーツ13の小径部13bをシャフト11のブーツ装着部16に外嵌し、小径部13bのバンド嵌合溝18にブーツバンド19を嵌着することによって、ブーツ13の小径部13bをシャフト11のブーツ装着部16に固定することができる。なお、シャフト11の雄スプライン11aの端部にシャフト抜け止め用の止め輪20が装着されている。
For this reason, the large-
外側継手部材3は、図1に示すように、椀型のカップ形状部23aを有する金属製本体23と、この金属製本体のカップ形状部23aの外径面を覆うFRPからなる被覆層24とを有する。なお、カップ形状部23aの底壁23a1からステム部22が突設されている。金属製本体23のカップ形状部23aは、その内径面1に、図2に示すように、8個のトラック溝2が軸方向に沿って形成されている。なお、金属製本体23のカップ形状部23aと被覆層24とで、外側継手部材3の椀型のカップ部21を構成する。
As shown in FIG. 1, the outer
被覆層24は、図1に示すように、金属製本体23のカップ形状部23aの開口部の外径面に設けられるFRP製の内側フープ巻き層24Aと、金属製本体23のカップ形状部23aの外径面全体を覆って内側フープ巻き層24Aを被覆するFRP製のヘリカル巻き層24Bと、内側フープ巻き層24Aに対応する範囲においてヘリカル巻き層24Bの外径面を覆うFRP製の外側フープ巻き層24Cとで構成されている。外側フープ巻き層24Cの外周面が、凹溝15aを有するブーツ装着部15となる。
As shown in FIG. 1, the covering
この場合、図3(a)に示すように、フープ巻き層24A、24Cは金属製本体23のカップ形状部23aの開口端面に達するまで有することになる。すなわち、高作動角となった際に拡径に対する剛性が低くなりやすい部位に、ヘリカル巻き層24Bに加えてフープ巻き層24A、24Cを形成することができる。
In this case, as shown in FIG. 3A, the
また、図3(b)に示すように、金属製本体23のカップ形状部23aの底壁23a1の外径面には、被覆層24の小径側端縁24aが当接する当接面部26が形成される。このため、金属製本体23の肉厚が、被覆層24を有さない既存のこの種の外側継手部材のカップ部の厚さよりも小さく形成できる。なお、金属製本体23は、例えば、中炭素鋼等からなる。
Further, as shown in FIG. 3B, a
被覆層24は、図1に示すように、金属製本体23のカップ形状部23aの開口部の外径面に設けられるFRP製の内側フープ巻き層24Aと、金属製本体23のカップ形状部23aの外径面全体を覆って内側フープ巻き層24Aを被覆するFRP製のヘリカル巻き層24Bと、内側フープ巻き層24Aに対応する範囲においてヘリカル巻き層24Bの外径面を覆うFRP製の外側フープ巻き層24Cとで構成されている。外側フープ巻き層24Cの外周面が、凹溝15aを有するブーツ装着部15となる。
As shown in FIG. 1, the covering
ここで、FRP(Fiber Reinforced Plastics)とは、繊維でプラスチックを強化したものである。FRPは使用する繊維によって、GFRP(ガラス繊維強化プラスチック)、CFRP(炭素繊維強化プラスチック)、AFRP、KFRP(アラミド繊維強化プラスチック)と呼ばれる。なお、使用する樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が代表的であるが、ポリプロピレン、ナイロン、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂も使用できる。 Here, FRP (Fiber Reinforced Plastics) is obtained by reinforcing plastic with fibers. FRP is called GFRP (glass fiber reinforced plastic), CFRP (carbon fiber reinforced plastic), AFRP, or KFRP (aramid fiber reinforced plastic) depending on the fiber used. The resin to be used is typically a thermosetting resin such as an unsaturated polyester resin, an epoxy resin, or a phenol resin, but a thermoplastic resin such as polypropylene, nylon, or polycarbonate can also be used.
一般に、FRPは次に記載する特性を有する。耐候性、耐熱性、耐薬品性に優れ、さらには、電気絶縁性があり電波透過性に優れている。また、断熱性に優れて、しかも、さまざまな形状の製作に対応でき、着色が自由であり、かつ、軽量かつ強度的に優れている。 In general, FRP has the properties described below. Excellent weather resistance, heat resistance and chemical resistance. Furthermore, it has electrical insulation and excellent radio wave transmission. In addition, it has excellent heat insulation properties, can be used for various shapes, can be freely colored, and is lightweight and excellent in strength.
内側フープ巻き層24A、ヘリカル巻き層24B、及び外側フープ巻き層24Cは、合成樹脂剤に浸潤させたFRPをフィラメントワインディング法又はシートワインディング法にて形成することになる。
The inner hoop wound
ここで、フィラメントワインディング法とは、樹脂を含浸した炭素繊維(繊維束)を心棒の周りに巻いて成形し、加熱して硬化させた後に心棒を取り外す方法である。繊維の束でなく、シートを巻きつけるのが「シートワインディング」という。 Here, the filament winding method is a method in which a carbon fiber (fiber bundle) impregnated with resin is wound around a mandrel, molded, heated and cured, and then the mandrel is removed. “Sheet winding” is to wind a sheet instead of a bundle of fibers.
フィラメントワインディング法は、例えば、図15に示すフィラメントワインディング装置50が用いられる。このフィラメントワインディング装置50は、強化繊維束fを供給する複数のボビン51と、樹脂槽52と、トラバース装置53とを備える。すなわち、各ボビン51から強化繊維束fが送出され、樹脂槽52にて樹脂が含浸されて樹脂含浸強化繊維束Fとされ、この樹脂含浸強化繊維束Fがトラバース装置53を介して、回転するマンドレル54に供給される。従って、マンドレル54の外周面には、強化繊維束Fが巻き付けられて繊維強化樹脂層が形成され、この繊維強化樹脂層は加熱されて硬化させる。
In the filament winding method, for example, a
シートワインディング法は、図16に示すように、まず、プリプレグ65と呼ばれる炭素繊維に樹脂が含浸したシート状の材料を成形し、複数のロール66の間にマンドレル(芯金棒)67とこのプリプレグ65を入れてマンドレル67上にプリプレグ65を巻き付ける。さらにプリプレグ65の種類や角度を変えて順次巻き重ねて設計通りの積層構成にするものである。その後は、形成された繊維強化樹脂層を加熱して硬化させる。
In the sheet winding method, as shown in FIG. 16, first, a sheet-like material in which carbon fiber called
すなわち、フープ巻きとは、図17に示すように、基材70の軸方向(矢印X)に対して略垂直(繊維同士が重ならないように繊維の巻き付け位置をずらすことによって生じ得る90°前後の角度)にマトリックス樹脂含有の繊維71を巻き付けるものである。また、ヘリカル巻きとは、図18に示すように、基材70の軸方向(矢印X)に沿って、中心軸と繊維の巻き付け方向とがなす角度が所定の角度となるように、マトリックス樹脂含有の繊維71をらせん状に巻き付けるものである。
That is, as shown in FIG. 17, hoop winding is substantially perpendicular to the axial direction (arrow X) of the substrate 70 (around 90 ° which can be generated by shifting the fiber winding position so that the fibers do not overlap each other) The
次に、前記した外側継手部材3の製造方法を説明する。まず図5から図7に示すようなステム部22及びカップ形状部23aを有する金属製本体23を形成する。この場合、図5に示す金属製本体23では、その外径面に凹凸部を有さない凸曲面とされているが、図6に示す金属製本体23では、その外径面に軸方向に延びる複数本の凹溝30が形成されている。図7に示す金属製本体23では、軸方向に延びる凹部31aと、軸方向に延びる凸部31bとを周方向に沿って交互に設けられてなる凹凸部31が設けられている。
Next, a method for manufacturing the outer
凹溝30や凹凸部31は、機械加工や鍛造成形等による溝形成、エッチングによる凹凸部形成等を採用することができる。このような凹溝30や凹凸部31は、被覆層24の剥離防止用の凹凸形状部34を構成することになる。
For the
このように形成した2つのステム部付きの金属製本体23を図8に示すように、開口端面35,35を突き合わせてなる突き合わせ体Mを形成する。なお、図8では、図5に示すように被覆層23の剥離防止用の凹凸形状部34を有さない金属製本体23を用いたが、勿論、図6や図7に示す金属製本体23を用いてもよい。
As shown in FIG. 8, the
次に、図9(a)(b)に示すように、開口端面35を突き合せた突き合せ部36を越えて、一方の金属製本体23のカップ形状部23aの開口部の外径面から他方の金属製本体23のカップ形状部23aの開口部の外径面に至る範囲で、FRPのフープ巻きにて被覆して内側フープ巻き層38Aを形成する。その後は、図10(a)(b)、図14(a)に示すように、FRPのヘリカル巻きにて、両金属製本体23,23の外径面全体を覆って内側フープ巻き層38Aを被覆してヘリカル巻き層38Bを形成する。次に、図11(a)(b)に示すように、FRPのフープ巻きにて、内側フープ巻き層38Aに対応する範囲のヘリカル巻き層38Bを被覆して外側フープ巻き層38Cを形成する。
Next, as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), from the outer diameter surface of the opening of the cup-shaped
ところで、図14に示すように、金属製本体23のカップ形状部23aの外径面の開口端縁には、アール部23a2が形成されているので、内側フープ巻き層38Aの軸方向中央部に凹部38A1が形成され、ヘリカル巻き層38Bの軸方向中央部に凹部38B1が形成されている。さらには、外側フープ巻き層38Cの軸方向中央部に凹部38C1が形成されている。
By the way, as shown in FIG. 14, since the rounded portion 23a2 is formed at the opening edge of the outer diameter surface of the cup-shaped
その後、図12(a)(b)、図14(b)(c)に示すように、突き合わせ体Mの突き合せ部36において、被覆層24を切断して突き合わせ体Mを分離して、2個の等速自在継手用外側継手部材3を同時に成形する。分離する前の突き合わせ体Mにおいては、分離されてなる外側継手部材3,3における内側フープ巻き層24Aに内側フープ巻き層38Aが対応し、分離されてなる外側継手部材3,3におけるヘリカル巻き層24Bにヘリカル巻き層38Bが対応し、分離されてなる外側継手部材3,3における外側フープ巻き層24Cに外側フープ巻き層38Cが対応する。
After that, as shown in FIGS. 12A, 12B, 14B, and 14C, the butt body M is separated by cutting the
すなわち、内側フープ巻き層38Aはその軸方向中間部位にて切断され、各外側継手部材3,3の内側フープ巻き層24A、24Aが形成され、ヘリカル巻き層38Bはその軸方向中間部位にて切断され、各外側継手部材3,3のヘリカル巻き層24B、24Bが形成され、外側フープ巻き層38Cはその軸方向中間部位にて切断され、各外側継手部材3,3の外側フープ巻き層24C、24Cが形成される。
That is, the inner
その後、各外側継手部材3,3においては、図13(a)(b)に示すように、外側フープ巻き層24Cに、機械加工等にて凹溝15aを設け、ブーツ装着部15を形成するとともに、外側フープ巻き層24Cの外径面の開口端縁乃至ヘリカル巻き層24Bの外径面の開口端縁には、アール部21aを形成する。
Thereafter, in each outer
ところで、前記実施形態では、2個同時に外側継手部材3を製造する場合を示したが、図19では、1個の金属製本体を用いて、1個の外側継手部材3を製造する場合を示している。この場合、図19(a)に示すように、内側フープ巻き層24Aが金属製本体23のアール部23a2を被覆しないように形成し、ヘリカル巻き層24Bが金属製本体23のアール部23a2乃至開口端面23a3を覆うように被覆する。また、外側フープ巻き層24Cは、ヘリカル巻き層24Bのコーナ部24B1を被覆しないように形成する。
By the way, in the said embodiment, although the case where the two outer
その後、図19(b)に示すように、ヘリカル巻き層24Bを、金属製本体23の端面に沿って切断して、次に、図19(c)に示すように、機械加工等にて凹溝15aを設け、ブーツ装着部15を形成するとともに、外側フープ巻き層24Cの外径面の開口端縁乃至ヘリカル巻き層24Bの外径面の開口端縁には、アール部21aを形成する。
After that, as shown in FIG. 19B, the
図19に示すように、1つの金属製本体23を用いて、1個の外側継手部材3を製造する場合、ヘリカル巻き層24Bとしては、金属製本体23のアール部23a2乃至開口端面23a3で折り曲げ、金属製本体23の開口部を塞ぐように巻き付ける必要が生じる。このため、金属製本体23の開口部を覆っているヘリカル巻き層24Bの除去加工(除去作業)を施さなければならない。したがって、1つの金属製本体23を用いて、1個の外側継手部材3を製造する場合、ヘリカル巻き層24B形成時の巻き付け作業が、フィラメントワインディング法又はシートワインディング法であっても困難であり、しかも、除去するための歩溜まりが悪く高コストなる。
As shown in FIG. 19, when one outer
これに対して、2個同時に外側継手部材3を製造する場合、フィラメントワインディング法又はシートワインディング法であっても安定した巻き付け作業を行うことができる。しかも、金属製本体23の開口部を覆うように巻き付け作業、金属製本体23の開口部を覆っているヘリカル巻き層24Bの除去作業を行う必要がなく、生産性に優れるとともに、低コスト化を図ることができる。特に、2個の外側継手部材3,3を同時に製造する場合、フープ巻き層をカップ形状部の開口端面に達するまで安定して形成できる。
On the other hand, when two outer
本発明の外側継手部材では、ヘリカル巻き層24Bが、金属製本体23のカップ形状部23aの外径面全体に亘るものであり、捩れに対する強度と剛性が向上する。さらに、金属製本体23のカップ形状部23aの開口端部は、ヘリカル巻き層24Bに加えてFRP製のフープ巻き層24A(24C)が配設されるので、この外側継手部材を用いた等速自在継手は、高作動角となった際の外側継手部材3の開口端部における拡径に対して剛性が高くなっている。
In the outer joint member of the present invention, the helical winding
フープ巻き層24A(24C)としては、外側継手部材3の開口端部の拡径に対して剛性が低くなる開口端部のみに配置されるので、必要としない範囲に、フープ巻き層が配置されない。すなわち、必要とする部位にのみ、引っ張り強度の強化が可能なフープ巻き層24A(24C)を配置するものであり、大径化を防止して軽量化に貢献することができ、かつ、低コスト化においても寄与する。
As the
さらに、カップ形状部23aが椀型であるので、被覆層24も椀型になる。このため、被覆層24の継手開口側への抜けを有効に回避でき、抜け止めとしては、ステム部側にのみ設ければよく、従来品と比べて部品点数や機械加工数が減り、低コストとなる。
Furthermore, since the cup-shaped
金属製本体23のカップ形状部23aの外径面には、被覆層24の剥離防止用の凹凸形状部34が形成されているのが好ましい。このように、凹凸形状部34が形成されれば、被覆層24の剥離を有効に防止でき、耐久性に優れたものとなる。また、凹凸形状部34は、機械加工又は鍛造成形による溝にて構成されていても、エッチング加工による凹凸部にて構成されていてもよい。ここで、エッチング加工とは、エッチング液などの化学薬品による化学反応・腐食作用を応用して被加工物を食刻(溶解加工・化学切削)する加工方法である。このように、剥離防止用の凹凸形状部34は、種々の公知公用の加工手段にて低コストにて短時間で安定して形成することができる。
It is preferable that a concavo-
前記被覆層24を構成するFRP(繊維強化樹脂)が、CFRP(炭素繊維強化樹脂)又はGFRP(ガラス繊維強化樹脂)であるのが好ましい。CFRPは、カーボン繊維(炭素繊維)を樹脂(一般的にはエポキシ樹脂)で固めたものであり、GFRPは、ガラス繊維をポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などで固めたものである。
The FRP (fiber reinforced resin) constituting the
前記被覆層24の開口部側の外径面にブーツ装着用の凹溝15aが形成されているものであってもよい。このように、ブーツ装着用の凹溝15aを形成したものでは、ブーツ装着作業の容易化及び装着強度の向上を図ることができる。
A
本発明の等速自在継手では、等速自在継手用外側継手部材を用いて等速自在継手を構成できるので、単層のFRP層24にて被覆した場合と比較して、高強度および高剛性となった外側継手部材を用いることができ、軽量で、高強度および高剛性に優れた等速自在継手を提供できる。
In the constant velocity universal joint of the present invention, the constant velocity universal joint can be configured using the outer joint member for the constant velocity universal joint, so that it has higher strength and higher rigidity than the case where it is covered with the
等速自在継手用外側継手部材の製造方法では、2個の外側継手部材3,3を同時に製造することができ、製造時のサイクルタイムを短くでき、生産性に優れる。しかも、製造された外側継手部材は、本発明に係る外側継手部材3であり、フープ巻き層が開口端面に達するまであるので、軽量で、高強度および高剛性に優れたものとなる。
In the manufacturing method of the outer joint member for a constant velocity universal joint, the two outer
ところで、前記実施形態では、フープ巻き層24として、内側フープ巻き層24Aと外側フープ巻き層24Cとを備えたものであったが、図20に示すように、外側フープ巻き層24Cを省略して、内側フープ巻き層24Aのみを備えたものであっても、図21に示すように、内側フープ巻き層24Aを省略して、外側フープ巻き層24Cのみを備えたものであってもよい。
By the way, in the said embodiment, although the inner side
図20に示す外側継手部材を製造する場合、図11(a)(b)に示す工程を省略すればよく、図21に示す外側継手部材を製造する場合、図9(a)(b)に示す工程を省略すればよい。このように、内側フープ巻き層24Aのみであっても、外側フープ巻き層24Cのみであっても、このような内側フープ巻き層24A、24Cを有さないものに比べて高強度および高剛性に優れたものとなる。
When the outer joint member shown in FIG. 20 is manufactured, the steps shown in FIGS. 11A and 11B may be omitted. When the outer joint member shown in FIG. 21 is manufactured, the steps shown in FIGS. The steps shown may be omitted. Thus, even if it is only the inner
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、等速自在継手としては、固定式等速自在継手であっても摺動式等速自在継手であってもよい。前記実施形態では、固定式等速自在継手がバーフィールド型であったが、アンダーカットフリー型等速自在継手であってもよい。また、摺動式等速自在継手として、ダブルオフセット型等速自在継手やクロスグルーブ型等速自在継手(LJ)等であってもよい。クロスグルーブ型等速自在継手を用いる場合、フロートタイプやノンフロートタイプであってもよく、トリポード型等速自在継手を用いる場合、シングルローラタイプであっても、ダブルローラタイプであってもよい。 As described above, the embodiments of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. The constant velocity universal joint may be a fixed type constant velocity universal joint. A sliding type constant velocity universal joint may be used. In the embodiment, the fixed type constant velocity universal joint is a bar field type, but an undercut free type constant velocity universal joint may be used. Further, the sliding type constant velocity universal joint may be a double offset type constant velocity universal joint, a cross groove type constant velocity universal joint (LJ), or the like. When a cross groove type constant velocity universal joint is used, a float type or a non-float type may be used. When a tripod type constant velocity universal joint is used, a single roller type or a double roller type may be used.
また、内側フープ巻き層24A及び外側フープ巻き層24Cの軸方向長さ(継手軸方向長さ)として、使用する材質、巻き方、各層の強度等に基づいて、このようなフープ巻き層24A、24Bを設けたことによる作用効果を発揮できる長さでもよく、ヘリカル巻き層24Bのように、カップ形状部23の外径面全体に亘るものであってもよい。内側フープ巻き層24Aと外側フープ巻き層24Cとの軸方向長さとして、同一であっても、相違するものであってもよい。さらに、内側フープ巻き層24A、ヘリカル巻き層24B、及び外側フープ巻き層24Cの肉厚寸法(厚さ寸法)としては、それぞれ、任意に設定できるが、使用する材質、巻き方、各層の強度、及び金属製本体のカップ形状部の肉厚等を考慮して決定することができる。また、内側フープ巻き層24A、ヘリカル巻き層24B、及び外側フープ巻き層24Cの肉厚寸法として、同一であっても、相違する場合であってもよい。具体的には、各層すべてが同一肉厚寸法の場合、内側フープ巻き層24Aと外側フープ巻き層24Cとが同一肉厚寸法でヘリカル巻き層24Bが相違する場合、内側フープ巻き層24Aとヘリカル巻き層24Bとが同一肉厚寸法で外側フープ巻き層24Cが相違する場合、外側フープ巻き層24Cとヘリカル巻き層24Bとが同一肉厚寸法で内側フープ巻き層24Aが相違する場合等がある。
Further, as the axial lengths of the inner
15a 凹溝
21 カップ部
22 ステム部
23 金属製本体
23a カップ形状部
24 被覆層
24A 内側フープ巻き層
24B ヘリカル巻き層
24C 外側フープ巻き層
30 凹溝
31 凹凸部
34 凹凸形状部
35 開口端面
36 突き合せ部
38A 内側フープ巻き層
38B ヘリカル巻き層
38C 外側フープ巻き層
Claims (8)
前記被覆層は、前記金属製本体のカップ形状部の外径面全体に亘るFRP製のヘリカル巻き層と、カップ形状部の少なくとも開口端部に配設されるFRP製のフープ巻き層とを備え、前記フープ巻き層は、前記ヘリカル巻き層の内径側と外径側との少なくとも一方に設けたことを特徴とする等速自在継手用外側継手部材。 An outer joint member for a constant velocity universal joint comprising a metal body having a bowl-shaped cup shape and a coating layer made of FRP covering the outer diameter surface of the cup-shaped portion of the metal body,
The covering layer includes an FRP helical winding layer extending over the entire outer diameter surface of the cup-shaped portion of the metal body, and an FRP hoop winding layer disposed at least at an opening end of the cup-shaped portion. The hoop winding layer is provided on at least one of the inner diameter side and the outer diameter side of the helical winding layer, and the outer joint member for a constant velocity universal joint.
一対の金属製本体のカップ形状部の開口端面を突き合わせて突き合わせ体を形成した後、その突き合せ部乃至両金属製本体のカップ形状部の少なくとも開口端部を、FRPのフープ巻きにて被覆して内側フープ巻き層を形成し、次に、FRPのヘリカル巻きにて、両金属製本体の外径面全体を覆って前記内側フープ巻き層を被覆してヘリカル巻き層を形成し、その後、FRPのフープ巻きにて、前記内側フープ巻き層に対応する範囲のヘリカル巻き層を被覆して外側フープ巻き層を形成した後、前記突き合わせ体の突き合せ部において、前記被覆層を切断して突き合わせ体を分離して、2個の等速自在継手用外側継手部材を同時に成形することを特徴とする等速自在継手用外側継手部材の製造方法。 A method for producing an outer joint member for a constant velocity universal joint comprising a metal body having a cup-shaped portion and a coating layer made of FRP covering the outer diameter surface of the cup-shaped portion of the metal body,
After the opening end surfaces of the cup-shaped portions of the pair of metal main bodies are butted together to form a butted body, at least the opening end portions of the butted portions or the cup-shaped portions of the two metal main bodies are covered with FRP hoop winding. The inner hoop winding layer is formed, and then the outer hoop surface of both metal bodies is covered with the FRP helical winding to cover the inner hoop winding layer to form the helical winding layer. After forming the outer hoop winding layer by covering the helical winding layer in the range corresponding to the inner hoop winding layer, the butt body is cut at the butt portion of the butt body to cut the coating layer. And manufacturing two outer joint members for a constant velocity universal joint at the same time.
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