JP5125473B2 - 等速ジョイントの保持器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、等速ジョイントの保持器に関するものである。この保持器は、環状からなり、等速ジョイントの外輪と内輪との間に配置され、外輪と内輪との間においてトルクを伝達する複数のボールを収容する複数の窓部が周方向に所定間隔おきに形成された部材である。

等速ジョイントの保持器（「ケージ」と称する文献もある。）は、特開２００２−２０６５６３号公報（特許文献１）に記載されているように、窓部が形成されていない母材を形成した後に、その母材に対して打抜きプレス成形により窓部を形成していた。

特許文献１に記載の保持器は、球面凹状に形成された内周面に、窓部が形成されている。そして、この保持器は、内周面の球面凹状の中心と、窓部の保持器軸方向の中心とが一致している。ここで、図示されていないが、一般的に、打抜きプレス工程の際に用いる打抜きパンチの先端面は、球面凸状に形成されている。つまり、特許文献１に記載の保持器の場合には、当該保持器の内周面と打抜きパンチの先端面が転写された形状（対応した形状）に形成されていることになる。

ところで、保持器の種類として、例えば、特開２００３−４９８６１号公報（特許文献２）に記載されたものがある。この保持器は、内周面の球面凹状の中心と、窓部の保持器軸方向の中心とが一致していない。従って、窓部が、保持器軸方向において、内周面の球面凹状のうち保持器軸方向の一端部（突起部分）に相当する部位を含むように位置することになる。
特開２００２−２０６５６３号公報 特開２００３−４９８６１号公報

特許文献２に記載の保持器の窓部を、球面凸状の先端面を有する打抜きパンチにより打抜きプレス成形を行うと、以下の問題を生じる。まず、最初に、打抜きパンチの先端面が内周面の球面凹状のうち保持器軸方向の一端部の突起部分を押圧することになる。その後、徐々に、打抜きパンチの先端面が保持器の内周面の他の面に当接するようになっていく。そうすると、打抜きパンチの先端面が突起部分を最初に押圧するため、突起部分の周囲が破断するおそれがある。特に、この突起部分の周囲は、窓部の輪郭付近に位置するため、形成された窓部の輪郭に破断面が残るおそれがあり、窓部の高精度の形成が容易ではない。そのため、従来は、切削加工により窓部を形成することが行われていた。切削加工によるため、非常に高コスト化を招来していた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、保持器の窓部を打抜きプレスにより高精度に形成することができる等速ジョイントの保持器の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の等速ジョイントの保持器の製造方法は、環状からなり、等速ジョイントの外輪と内輪との間に配置され、前記外輪と前記内輪との間においてトルクを伝達する複数のボールを収容する複数の窓部が周方向に所定間隔おきに形成された等速ジョイントの保持器の製造方法において、前記保持器の内周面は、前記内輪の球面凸状外面に接触案内される球面凹状部と、前記球面凹状部のうち保持器軸方向の一端部側に隣接して形成され、前記球面凹状部の前記一端部の内径より大きな内径を有する内周端部と、を備え、前記窓部は、前記保持器軸方向において、前記球面凹状部の前記一端部に相当する部位を含み、前記球面凹状部および前記内周端部に相当する部位に亘って貫通形成され、前記保持器の最終形状に対して、前記内周端部の径方向内方側に全周に亘って余肉を有し、且つ、前記窓部が形成されていない母材を形成する母材形成工程と、前記母材の内周面のうち前記窓部を形成する位置に打抜きパンチの先端面を当接させ、前記母材の外周面のうち前記窓部の周囲にダイスを当接させて、前記打抜きパンチおよび前記ダイスを前記打抜きパンチの軸方向に相対移動させることにより、前記窓部を形成する打抜きプレス工程と、前記余肉を削り取る余肉削り取り工程と、を備え、前記余肉は、前記母材において、前記球面凹状部の前記一端部に相当する前記保持器軸方向の部位と前記窓部の縁部とにより囲まれる領域全てに形成されることを特徴とする。

本発明によれば、打抜きプレス工程の母材が余肉を有する形状とすることで、打抜きプレス工程にて打抜きパンチの先端面が突起部分（保持器の球面凹状部のうち保持器軸方向の一端部）を押圧する際に、母材破断の発生を抑制できる。その結果、打抜きプレス加工を適用したとしても、窓部の輪郭を高精度に形成できる。ここで、余肉削り取り工程において、切削加工または研削加工により余肉を削り取る必要がある。しかし、従来の窓部全体を切削加工する場合に比べると、遥かに切削加工の体積が小さい。従って、従来に比べると、非常に安価となる。
また、本発明によれば、余肉は、母材において、球面凹状部の一端部に相当する保持器軸方向の部位と窓部の縁部とにより囲まれる領域全てに形成される。つまり、保持器軸方向において、内周端部が存在する軸方向領域では、窓部が形成される軸方向領域に必ず余肉が存在することになる。つまり、余肉部分に母材破断が生じることをより抑制できる。従って、窓部の輪郭をより高精度に形成できる。

また、本発明の好適な態様として、前記余肉の内径は、前記球面凹状部の前記一端部の内径以下である。仮に、余肉が少ない場合には、余肉部分に母材破断が生じるおそれがある。この余肉は、後の余肉削り取り工程にて削り取るとしても、破断部位が残るおそれもある。そこで、上記のように、余肉の内径を球面凹状部の一端部の内径以下とすることで、余肉部分における母材破断の発生を抑制できる。結果として、余肉を削り取った後においても、破断部位が残ることを抑制でき、窓部の輪郭をより高精度に形成できる。

また、本発明の好適な態様として、前記打抜きプレス工程にて前記打抜きパンチの前記先端面を前記母材の内周面に当接させた状態において、前記打抜きパンチの前記先端面のうち前記余肉に対向する部位の全てが、前記余肉に当接するように形成されている。すなわち、打抜きパンチの先端面のうち余肉に対向する部位は、余肉の当該対向部位を転写した形状となる。このように打抜きパンチの先端面が余肉に当接している状態を初期状態として、この初期状態から打抜きパンチとダイスとを相対移動することで打抜きプレスを行うようにしている。これにより、余肉部分に母材破断が生じることをより抑制できる。その結果、窓部の輪郭をより高精度に形成できる。

次に、実施形態を挙げ、本発明の等速ジョイントの保持器の製造方法についてより詳しく説明する。本実施形態においては、等速ジョイントとして、ダブルオフセット形等速ジョイント（ＤＯＪ）を例に挙げる。

（１）等速ジョイント１０の説明
等速ジョイント１０について図１を参照して説明する。図１は、等速ジョイント１０の軸方向断面図である。図１に示すように、等速ジョイント１０は、外輪１１と、内輪１２と、複数のボール１３と、保持器１４と、ブーツ１５とを備えている。

外輪１１は、図１の右側に開口部を有するカップ状からなる。この外輪１１の内周面に、複数（例えば、６本）の外輪ボール溝１１ａが周方向に等間隔に形成されている。この外輪ボール溝１１ａは、外輪回転軸の軸方向に平行に延びるように、外輪１１の軸方向全体に亘って形成されている。さらに、外輪ボール溝１１ａの溝延伸方向に直交する断面形状は、円弧凹状に形成されている。

内輪１２は、円筒状からなり、例えば、ディファレンシャル装置（図示せず）のシャフト４０の端部に連結される。この内輪１２の最外周面１２ａ（本発明における「球面凸状外面」に相当する）は、軸方向断面で見た場合に一様な円弧凸状、つまり部分球面凸状に近似した形状に形成されている。さらに、内輪１２の外周面に、複数（例えば、６本）の内輪ボール溝１２ｂが周方向に等間隔に形成されている。この内輪ボール溝１２ｂは、内輪回転軸の軸方向に平行に延びるように形成されている。さらに、内輪ボール溝１２ｂの溝延伸方向に直交する断面形状は、円弧凹状に形成されている。また、内輪１２の内周面には、内周スプライン１２ｃが形成されている。この内周スプライン１２ｃは、シャフト４０の端部に形成されている外周スプラインに係合する。そして、この内輪１２は、外輪１１の内側に、外輪１１に対して外輪回転軸方向にスライド可能に配置されている。そして、内輪１２のそれぞれの内輪ボール溝１２ｂが、外輪１１のそれぞれの外輪ボール溝１１ａに対向するように配置されている。

複数（例えば、６個）のボール１３は、それぞれ、外輪１１の外輪ボール溝１１ａおよび内輪１２の内輪ボール溝１２ｂに対して、周方向に係合するように、且つ、外輪ボール溝１１ａおよび内輪ボール溝１２ｂに転動可能に配置されている。つまり、ボール１３により、外輪１１と内輪１２との間でトルク伝達が行われる。

保持器１４は、環状からなる。具体的には、保持器１４の内周面は、内輪１２の最外周面１２ａにほぼ対応する部分球面凹状に形成されている球面凹状部１４ａと、球面凹状部１４ａのうち保持器軸方向（図１の左右方向）の一端部側（図１の左部）に隣接して形成され、球面凹状部１４ａの当該一端部の内径より大きな内径を有する内周端部１４ｂとを備える。

また、保持器１４の外周面１４ｃは、部分球面凸状に形成されている。この保持器１４は、外輪１１と内輪１２との間に配置されている。そして、保持器１４の内周面の球面凹状部１４ａは、内輪１２の最外周面１２ａに接触案内されている。また、保持器１４の外周面１４ｃは、外輪１１の内周面に接触案内されている。保持器１４の内周面の球面凹状部１４ａの球面中心と外周面１４ｃの球面中心は、ジョイント回転中心に対して、軸方向に等距離だけそれぞれ反対側にオフセットさせている。

そして、保持器１４には、周方向に等間隔に複数（例えば、６個）の窓部１４ｄが形成されている。この窓部１４ｄは、保持器軸方向において、保持器１４の球面凹状部１４ａの一端部（図１の左端部）に相当する部位を含み、当該球面凹状部１４ａおよび内周端部１４ｂに相当する部位に亘って貫通形成されている。この窓部１４ｄは、外輪ボール溝１１ａおよび内輪ボール溝１２ｂと同数形成されている。そして、それぞれの窓部１４ｄには、ボール１３がそれぞれ挿通されている。つまり、保持器１４は、複数のボール１３を収容している。なお、この窓部１４ｄの保持器軸方向における中心は、ジョイント回転中心に一致している。

ブーツ１５は、ゴムなどの弾性材料により筒状に形成されている。そして、ブーツ１５の径方向外方側が外輪１１の開口側の外周面に形成された外周溝に嵌合固定され、ブーツ１５の径方向内方端がシャフト４０の外周面に取り付けられている。つまり、ブーツ１５は、外輪１１の開口側を封止している。

（２）保持器１４の製造方法
次に、保持器１４の製造方法について図２を参照して説明する。図２（ａ）〜図２（ｄ）は、それぞれ製造工程における保持器１４の軸方向断面図を示す。

図２（ａ）に示すように、まず、打抜きプレス工程の前工程として、母材１００を形成する（母材形成工程）。母材１００は、保持器１４の最終形状に対して、内周端部１４ｂの径方向内方側に全周に亘って余肉１１０を有しており、窓部１４ｄが形成されていない形状からなる。余肉１１０は、具体的には、内周端部１４ｂの保持器軸方向の全体に亘って設けられており、特に、内周端部１４ｂの保持器軸方向の中央付近から球面凹状部１４ａ側（図２（ａ）の上側）の部分１１０ａ（以下、「厚肉部」と称する）は、他端側（図２（ａ）の下側）の部分１１０ｂ（以下、「薄肉部」と称する）に比べて、厚肉にしている。余肉１１０の厚肉部１１０ａの内径は、球面凹状部１４ａのうち保持器軸方向の一端部（図２（ａ）の下端部）の内径以下、本実施形態では、当該内径の同一となるように設けられている。ここで、余肉１１０の厚肉部１１０ａの保持器軸方向の領域Ａのうち図２（ａ）の下端は、窓部１４ｄの形成範囲Ｂのうち図２（ａ）の下端よりも、下側に位置している。つまり、余肉１１０の厚肉部１１０ａは、球面凹状部１４ａの保持器軸方向の一端部（図２（ａ）の下端部）に相当する部位と窓部１４ｄの縁部とにより囲まれる領域全てに設けられている。なお、図２（ａ）において、破線にて、この母材１００の表面には表れない内周端部１４ｂを示している。

次に、図２（ｂ）に示すように、打抜きプレス加工を行う（打抜きプレス工程）。具体的には、母材１００の内周面のうち窓部１４ｄを形成する位置に打抜きパンチ２０１の先端面２０１ａを当接させ、母材１００の外周面１４ｃのうち窓部１４ｄの周囲にダイス２０２、２０３を当接させる。

ここで、打抜きパンチ２０１の先端面２０１ａは、母材１００の内周面のうち窓部１４ｄを形成する範囲全領域において当接している。つまり、打抜きパンチ２０１の先端面２０１ａは、母材１００の内周面のうち窓部１４ｄを形成する範囲を転写した形状（対応する形状）に形成されている。余肉１１０部分に着目する。ここで、打抜きパンチ２０１の先端面２０１ａを母材１００の内周面に当接させた状態において、打抜きパンチ２０１の先端面２０１ａのうち余肉１１０に対向する部位は、全て、余肉１１０の厚肉部１１０ａに当接するように形成されている。

そして、打抜きパンチ２０１およびダイス２０２、２０３を母材１００に当接させた状態で、打抜きパンチ２０１およびダイス２０２、２０３を打抜きパンチ２０１の軸方向に近づける方向へ相対移動させることにより、窓部１４ｄを形成する。この打抜きプレス工程後の母材１００は、図２（ｃ）に示すようになる。ここで、打抜きパンチ２０１は、母材１００の内周面の一部分を潰していく状態とはならないため、母材破断が生じることを抑制できる。

続いて、余肉１１０がまだ残っているため、この余肉１１０を切削加工または研削加工により削り取る（余肉削り取り工程）。このとき、余肉１１０の厚肉部１１０ａおよび薄肉部１１０ｂを例えば旋盤などにより加工する。そして、最終形状の保持器１４が成形される。

上述した保持器１４の製造方法によれば、打抜きプレス工程の母材１００が余肉１１０を有する形状とすることで、打抜きプレス工程にて打抜きパンチ２０１の先端面２０１ａが突起部分（図２（ｄ）における保持器１４の球面凹状部１４ａと内周端部１４ｂとの境界部分）を押圧する際に、母材破断の発生を抑制できる。仮に、余肉１１０が存在しない場合には、当該境界部分が突起状をなすため、打抜きパンチ２０１により押し潰される状態となり、母材破断を生じる。つまり、上述した製造方法を適用することで、打抜きプレス加工を適用したとしても、窓部１４ｄの輪郭を高精度に形成できる。ここで、余肉削り取り工程において、切削加工または研削加工により余肉１１０を削り取る必要がある。しかし、従来の窓部１４ｄ全体を切削加工する場合に比べると、遥かに切削加工の体積が小さい。従って、従来に比べると、非常に安価となる。

等速ジョイント１０の軸方向断面図である。 保持器１４の製造方法を示す図である。

符号の説明

１０：等速ジョイント、 １１：外輪
１２：内輪、 １２ａ：最外周面（球面凸状外面）
１３：ボール、 １４：保持器
１４ａ：球面凹状部、 １４ｂ：内周端部、 １４ｃ：外周面、 １４ｄ：窓部
１５：ブーツ
１００：母材、 １１０：余肉、 １１０ａ：厚肉部、 １１０ｂ：薄肉部
２０１：打抜きパンチ、 ２０１ａ：先端面、 ２０２、２０３：ダイス

Claims (3)

1. 環状からなり、等速ジョイントの外輪と内輪との間に配置され、前記外輪と前記内輪との間においてトルクを伝達する複数のボールを収容する複数の窓部が周方向に所定間隔おきに形成された等速ジョイントの保持器の製造方法において、
   前記保持器の内周面は、前記内輪の球面凸状外面に接触案内される球面凹状部と、前記球面凹状部のうち保持器軸方向の一端部側に隣接して形成され、前記球面凹状部の前記一端部の内径より大きな内径を有する内周端部と、を備え、
   前記窓部は、前記保持器軸方向において、前記球面凹状部の前記一端部に相当する部位を含み、前記球面凹状部および前記内周端部に相当する部位に亘って貫通形成され、
   前記保持器の最終形状に対して、前記内周端部の径方向内方側に全周に亘って余肉を有し、且つ、前記窓部が形成されていない母材を形成する母材形成工程と、
   前記母材の内周面のうち前記窓部を形成する位置に打抜きパンチの先端面を当接させ、前記母材の外周面のうち前記窓部の周囲にダイスを当接させて、前記打抜きパンチおよび前記ダイスを前記打抜きパンチの軸方向に相対移動させることにより、前記窓部を形成する打抜きプレス工程と、
   前記余肉を削り取る余肉削り取り工程と、
   を備え、
   前記余肉は、前記母材において、前記球面凹状部の前記一端部に相当する前記保持器軸方向の部位と前記窓部の縁部とにより囲まれる領域全てに形成されることを特徴とする等速ジョイントの保持器の製造方法。
2. 前記余肉の内径は、前記球面凹状部の前記一端部の内径以下である請求項１に記載の等速ジョイントの保持器の製造方法。
3. 前記打抜きプレス工程にて前記打抜きパンチの前記先端面を前記母材の内周面に当接させた状態において、前記打抜きパンチの前記先端面のうち前記余肉に対向する部位の全てが、前記余肉に当接するように形成されている請求項１または２に記載の等速ジョイントの保持器の製造方法。