JP4813286B2 - 等速自在継手用外側継手部材 - Google Patents

Description

本発明は等速自在継手用の外側継手部材に関し、自動車や各種産業機械の動力伝達系において使用されるもので、転動体としてボールを使用する固定型の等速自在継手の外側継手部材に関する。

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、外径面にトラック溝が形成された内側継手部材と、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、外側継手部材の内径面と内側継手部材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。

このような等速自在継手においては、外側継手部材としての外輪の内径面、内側継手部材としての内輪の外径面等は、ケージと接触するため、熱硬化処理（焼入れ）後に切削すること（焼入鋼切削すること）で、寸法精度および面粗さを確保している（特許文献１）。前記特許文献１に記載のように、焼入れ後に切削する場合、外輪の内径面の面粗度（表面粗さ）を入口（開口部）から奥側の全域で同一に仕上げている。
特開２００２−１８８６５３号公報

しかしながら、外輪内径面を焼入鋼切削により加工する場合、一般的に入口側から奥側へ切削するものであるので、工具の摩耗に伴い内径面中央から奥側で面粗度が低下していく。このため、内径面中央から奥側で図面規定値を満足できなくなって、工具は寿命に達することになる。この場合、工具が高価であり工具寿命が生産コストに与える影響が大である。

本発明は、上記課題に鑑みて、切削用工具の寿命を延長できて生産コストの低減を図ることが可能な等速自在継手用外側継手部材を提供する。

本発明の等速自在継手用外側継手部材は、内径面に複数のボールトラック溝が形成された等速自在継手用外側継手部材において、前記内径面は焼入れ後にその開口側から奥側の全域で切削され、前記内径面の軸方向中央から奥側の球面面粗度と、前記内径面の軸方向中央から開口側の球面面粗度とを相違させるとともに、内径面の軸方向中央から奥側の球面面粗度を、内径面の軸方向中央から開口側の球面面粗度よりも粗くし、かつ、内径面の軸方向中央から奥側の球面面粗度をＲ２とし、内径面の軸方向中央から開口側の球面面粗度をＲ１としたときに、Ｒ１＜Ｒ２＜２Ｒ１となり、内径面の軸方向中央から開口側の球面面粗度がＲａ０．８以下であるとともに、内径面の軸方向中央から奥側の球面面粗度がＲａ０．８を越えるものである。

本発明の等速自在継手用外側継手部材によれば、前記内径面の軸方向中央から奥側と開口側との球面面粗度を相違させることによって、どちらかを粗く仕上げることができる。これによって、粗い範囲においては、切削用工具による仕上げ加工を粗く仕上げることができる。すなわち、この粗い範囲において工具寿命判断基準を緩和することができる。

内径面の軸方向中央から奥側の球面面粗度を、内径面の軸方向中央から開口側の球面面粗度よりも粗くするのが好ましい。これは、トラック溝が入口側（開口側）に開口しているので、内径面の軸方向中央から奥側の球面面粗度が粗くても、等速自在継手の機能上に与える影響は少ないからである。

内径面の軸方向中央から奥側の球面面粗度をＲ２とし、内径面の軸方向中央から開口側の球面面粗度をＲ１としたときに、Ｒ１＜Ｒ２＜２Ｒ１となるようにしたり、内径面の軸方向中央から開口側の球面面粗度がＲａ０．８以下としたりすることができる。

本発明の等速自在継手用外側継手部材では、粗い範囲においては切削用工具による仕上げ加工を粗く仕上げることができる。このため、粗い範囲では、工具寿命判断基準を緩和することができ、切削用工具の寿命を延ばすことができ、生産コスト低減が可能となる。

また、トラック溝が入口側（開口側）に開口しているので、内径面の軸方向中央から奥
側の球面面粗度が粗くても、等速自在継手の機能上に与える影響は少ない。このため、内
径面の軸方向中央から奥側の球面面粗度を粗くするように設定した。

特に、内径面の軸方向中央から奥側の球面面粗度をＲ２とし、内径面の軸方向中央から開口側の球面面粗度をＲ１としたときに、Ｒ１＜Ｒ２＜２Ｒ１となるようにすることによって、工具寿命を大きく伸ばすことができる。

内径面の軸方向中央から開口側の球面面粗度がＲａ０．８以下とすることによって、等速自在継手の機能上に与える影響を極めて少なくできる。

本発明に係る等速自在継手用外側継手部材の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。

図２に本発明に係る等速自在継手用外側継手部材を使用した等速自在継手を示す。この等速自在継手は、内径面１にボールトラック溝２（以下、単にトラック溝２と呼ぶ場合がある）が形成された外側継手部材としての外輪３と、外径面４にボールトラック溝５（以下、単にトラック溝５と呼ぶ場合がある）が形成された内側継手部材としての内輪６と、前記外輪３のトラック溝２と内輪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のボール７と、外輪３の内径面１と内輪６の外径面４との間に介在してボール７を保持するケージ８とを備える。なお、外輪３は、トラック溝２を有する碗型のマウス部３ａと、このマウス部３ａの底部から突設されるステム部３ｂとからなる。

内輪６の中心孔（内径孔）１２にシャフト１１を挿してスプライン嵌合させ、そのスプライン嵌合により両者間でトルク伝達可能としている。シャフト１１は止め輪１３により内輪６に対して抜け止めされている。

前記外輪３のトラック溝２は、その曲率中心Ｏ１を継手中心Ｏから軸方向に外輪３の開口側にずらし、内輪６のトラック溝５は、その曲率中心Ｏ２を継手中心Ｏから軸方向に外輪３のトラック溝２の曲率中心Ｏ１と反対側の奥側に等距離ｆだけ離して設けている。

そして、外輪３の内径面１は焼入れ後の切削面とされる。すなわち、外輪３が中炭素鋼等の鋼材からなる場合、内径面１およびトラック溝２の内面は、熱硬化処理（例えば、高周波焼入れ）後、切削されることになる。ここで、高周波焼入れは、被硬化処理部材を、高周波電流の通じているコイルの間に入れ、この被硬化処理部材の表面に渦電流に伴うジュール熱によって、その表面を加熱する焼入れである。

この場合、図１に示すように、外輪３の内径面１を、軸方向中央１５から開口側（入口側）の範囲Ｈ１と、軸方向中央１５から奥側の範囲Ｈ２とにおいて、球面面粗度（表面粗さ）を相違させている。この実施形態においては、範囲Ｈ２の球面面粗度（表面粗さ）を範囲Ｈ１の球面面粗度よりも粗くしている。すなわち、範囲Ｈ１の面粗度をＲ１とし、範囲Ｈ２の面粗度をＲ２とした際に、Ｒ１＜Ｒ２＜２Ｒ１とし、より好ましくはＲ１＜Ｒ２＜１．５Ｒ１としている。また、範囲Ｈ１の面粗度Ｒ１をＲａ０．８以下とする。このため、範囲Ｈ１の面粗度Ｒ２は、Ｒａ０．８を越えることになるとともに、Ｒａ１．６未満となる。

ここで、面粗度（表面粗さ）とは中心線平均粗さであって、粗さ曲線を中心線から折り返し、その粗さ曲線と中心線によって得られた面積を測定長さで割った値をマイクロメートル（μｍ）で表わしたものである。

ところで、外輪３の内径面１の切削（研削）加工は、図１の仮想線で示すように、工具１６の刃を加工する内径面１に沿って、矢印のように開口側から奥側に移動させる。この際、軸方向中央１５から奥側の範囲Ｈ２の面粗度を軸方向中央１５から開口側の範囲Ｈ１の面粗度よりも粗くていいので、切削用工具による仕上げ加工を粗く仕上げることができる。

本発明では、軸方向中央１５から奥側の範囲Ｈ２において、切削用工具による仕上げ加工を粗く仕上げることができるので、切削用工具の摩耗を少なくでき、切削用工具の寿命を延ばすことができ、生産コスト低減が可能となる。

なお、前記実施形態とは逆に、軸方向中央１５から開口側の範囲Ｈ１の球面面粗度を軸方向中央１５から奥側の範囲Ｈ２の球面面粗度よりも粗くしてもよい。しかしながら、トラック溝２が入口側（開口側）に開口しているので、内径面１の軸方向中央１５から奥側の球面面粗度が粗くても、等速自在継手の機能上に与える影響は少ない。このため、この実施形態のように、内径面１の軸方向中央１５から奥側の球面面粗度を粗くするのが好ましい。

特に、内径面１の軸方向中央から入口側の球面面粗度をＲ１とし、内径面１の軸方向中央から奥側の球面面粗度をＲ２としたときに、Ｒ１＜Ｒ２＜２Ｒ１となるようにすることによって、工具寿命を大きく伸ばすことができる。内径面１の軸方向中央から開口側の球面面粗度がＲａ０．８以下とすることによって、等速自在継手の機能上に与える影響を極めて少なくできる。なお、面粗度がＲａ０．８を超えると、粗くなりすぎて、この外輪３を使用して等速自在継手を構成した場合に、作動角を滑らかにとることができなくなるおそれがある。

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、等速自在継手としては、図２に示すものでは、バーフィールド型（ＢＪ）を示しているが、アンダーカットフリー型（ＵＪ）等の他の固定型等速自在継手であってもよい。また、ボール７の数としても、任意に設定できる。特に、３個から８個の範囲で設定できるが、これに限るものではない。また、硬化処理としては、高周波焼入れ以外の浸炭焼入れ、窒化等の処理であってもよい。

ところで、外側継手部材３のトラック溝２の内面も焼入れ後切削（焼入れ鋼切削）を行うことになるので、この内面の面粗度としても設定する面粗度としては、Ｒａ０．８以下とするのが好ましい。

等速自在継手として、内側継手部材としての内輪６の外径面４も、焼入れ鋼切削を行うので、外径面４の軸方向中央から奥側の球面面粗度と、外径面４の軸方向中央から開口側の球面面粗度とを相違させたることができる。これによって、内輪６の外径面の切削用の工具の寿命を延ばすことができる。

次に、図１に示すような外側継手部材３の焼入れた内径面１を切削した場合の切削用工具の加工数を検査した。この場合、外側継手部材３としては、内径面１の曲率半径がＲ３３．５ｍｍで、内径面１の硬度がＨＲＣ５４〜６４であるものを使用した。また、切削用工具としてはセラミック材又はＣＢＮ材を使用し、切削速度を８０〜２００ｍｍ／ｍｉｎとし、切込みとしては０．１〜０．３ｍｍとし、送りとしては０．２以下ｍ／ｒｅｖとした。

１本の工具加工にて加工できる本数と面粗度との関係を図３に示す。内径面１の全域を同じ面粗度とする場合、加工数が５００本を超えると、奥側の面粗度が粗くなって、入口側や中央部と同様の面粗度を確保できなくなって、工具寿命に達することになる。すなわち、従来では現行工具寿命と表示している５００本が寿命である。しかしながら、奥側の範囲Ｈ２の球面面粗度を入口側の範囲Ｈ１の球面面粗度よりも粗くていい場合には、加工数が１０００本を超えるまで工具寿命に達しない。すなわち、本発明では新規工具寿命と表示している１０００本まで寿命が延びた。なお、図３において、●は軸方向中央部１５における面粗度を示し、■は入口Ｂにおける面粗度を示し、▲は奥Ａにおける面粗度を示している。

本発明の実施形態を示す等速自在継手用外側継手部材の要部断面図である。 前記等速自在継手用外側継手部材を使用した等速自在継手の断面図である。 面粗度と切削工具の寿命との関係を示すグラフ図である。

符号の説明

１ 内径面
２ ボールトラック溝
６ 内輪
７ ボール
１５ 軸方向中央

Claims (1)

1. 内径面に複数のボールトラック溝が形成された等速自在継手用外側継手部材において、 前記内径面は焼入れ後にその開口側から奥側の全域で切削され、前記内径面の軸方向中央から奥側の球面面粗度と、前記内径面の軸方向中央から開口側の球面面粗度とを相違させるとともに、内径面の軸方向中央から奥側の球面面粗度を、内径面の軸方向中央から開口側の球面面粗度よりも粗くし、かつ、内径面の軸方向中央から奥側の球面面粗度をＲ２とし、内径面の軸方向中央から開口側の球面面粗度をＲ１としたときに、Ｒ１＜Ｒ２＜２Ｒ１となり、内径面の軸方向中央から開口側の球面面粗度がＲａ０．８以下であるとともに、内径面の軸方向中央から奥側の球面面粗度がＲａ０．８を越えることを特徴とする等速自在継手用外側継手部材。

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