JP5701499B2 - シール面の加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、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等速自在継手の外側継手部材等に形成されるシール面の加工方法に関する。
等速自在継手の外側継手部材は、例えば、マウス部とこのマウス部の底壁から突設されるステム部とを備える。そして、ステム部には、オイルシール嵌合部が設けられるものがある。このようなオイルシール嵌合部の外径面（つまりシール面）の仕上げ加工には特許文献１等に記載のように、弾性砥石を用いたものがある。
すなわち、特許文献１に記載のものは、まず旋削工具によって旋削し、その後、その旋削リード目を除去するために、弾性砥石にて旋削面を研磨するものである。
特開２００７−１５０９１号公報
しかしながら、前記特許文献１に記載のものでは、旋削工程と研磨工程とを行う必要がある。このため、全体としての作業時間が大となるとともに、装置としても大型化して、高コスト化する。さらに、砥石加工によって、粉塵、スラッジ等がでるため作業環境が悪くなる。
そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、低コストでかつ短時間でシール面の仕上げ加工することができ、また、リード目も無くすことができて、シール面を高精度に形成することが可能なシール面の加工方法を提供しようとするものである。
本発明のシール面の加工方法は、加工すべき円筒面状のシール面を有するワークをその軸心廻りに回転させつつ、回転している切削工具にて前記シール面を切削して仕上げるシール面の加工方法であって、前記シール面は、等速自在継手の外側継手部材に設けられるシール面、または軸受装置に設けられるシール面であり、前記切削工具は、切削部を軸方向端面部にて構成したミリング工具であり、このミリング工具を、その軸心が加工すべきシール面に対して直交した状態で、その軸心廻りに回転させつつ加工すべきシール面の軸心方向に往復動させて、前記切削部でもって前記シール面を、リード目のない焼入鋼切削にて切削するものである。
本発明のシール面の加工方法によれば、砥石加工することなくシール面を仕上げることができる。
前記切削工具によるシール面の切削は、リード目のない焼入鋼切削である。前記切削工具は円柱状のミリング工具であり、切削部を軸方向端面部にて構成する。このようなミリング工具の軸方向端面部にて切削することによって、リード目が生じないシール面を成形できる。焼入鋼切削は、単に切削のことであり、切削は通常生材の状態で行うので、熱処理後（焼入れ後）の切削であることを明確にするために焼入鋼切削と称した。
前記ワークが等速自在継手の外側継手部材であり、前記シール面が外側継手部材のステム部外径面であっても、外側継手部材のオイルシール面であってもよい。また、ワークがシャフトであっても、前記シール面が等速自在継手用ブーツ装着面であってもよい。
前記ワークが、内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、外周面に前記複列の外側軌道面に対応した内側軌道面を有する内方部材と、前記内外軌道面間に転動自在に配される転動体と、前記転動体を保持する保持器とを備えた軸受装置であり、前記シール面が外方部材に設けられるシール面であってもよい。
前記ワークが車輪取付用のフランジを有するハブ輪を備えた車輪用軸受装置であり、前記シール面が前記ハブ輪に設けられるシール面であってもよい。
本発明のシール面の加工方法では、砥石加工することなくシール面を仕上げることができるので、全体としての加工（作業）時間の短縮化、および設備の簡素化を図ることができる。しかも、砥石加工を行わないため粉塵やスラッジ等が発生しない。
切削部を軸方向端面部にて構成した円柱状のミリング工具を用いれば、安定してリード目を有さないシール面を構成することができる。また、焼入鋼切削はドライ加工のため、研削クーラントを必要としない。このため、焼入鋼切削は環境に優しく、しかも精度良く寸法を仕上げることができるという利点がある。
等速自在継手の外側継手部材の種々の部位のシール面を、リード目を有さないものとすることができ、これらにシール装置（シール部材）を装着した際には、高精度のシール機能を発揮する。また、シール面がシャフトのブーツ装着面であれば、ブーツの気密性を高めることができる。
ワークが軸受装置であり、前記シール面が軸受装置の外方部材に設けられるシール面であれば、軸受装置の内部の気密性を高めることができる。ワークが、車輪取付用のフランジを有するハブ輪を備えた車輪用軸受装置であり、シール面がハブ輪に設けられるシール面であれば、車輪用軸受装置の内部の気密性を高めることができる。
本発明のシール面の加工方法にて加工される等速自在継手の外側継手部材の一部断面で示す側面図である。 前記等速自在継手の外側継手部材をチャックするチャック装置の簡略側面図である。 前記チャック装置の簡略正面図である。 本発明のシール面の加工方法にて加工される他の等速自在継手の外側継手部材の一部断面で示す側面図である。 本発明のシール面の加工方法にて加工されるドライブシャフトの側面図である。 本発明のシール面の加工方法にて加工される車輪用軸受装置の断面図である。
以下本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図５は、本発明にかかるシール面の加工方法にて加工された等速自在継手を用いたドライブシャフトを示す。ドライブシャフトは、中間シャフト１と、この中間シャフト１の両端に連結される等速自在継手２，３とを備える。一方の等速自在継手２は摺動式等速自在継手であり、他方の等速自在継手３は固定式等速自在継手である。
等速自在継手２は、円筒形の内周面１０に軸方向に延びるトラック溝１１を円周方向等間隔に形成した外側継手部材１２と、球面状の外周面１３に軸方向に延びるトラック溝１４を円周方向等間隔に形成した内側継手部材１５と、対をなす外側継手部材１２のトラック溝１１と内側継手部材１５のトラック溝１４との間に介在させたボール１６と、ボールを収容するポケットを円周方向に所定間隔で形成したケージ１７とを有する。
図１に示すように、外側継手部材１２は、前記トラック溝１１を有するマウス部１２ａと、このマウス部１２ａの底壁１８から突設されるステム部１２ｂとを備える。ステム部１２ｂは、底壁１８側の大径のボス部２０と、先端側のスプライン軸部２１と、このスプライン軸部２１とボス部２０との間の中間部２２とを備える。スプライン軸部２１には、抜け止め用の止め輪が装着される周方向溝２３が形成されている。また、中間部２２には油溝２４が形成されている。なお、油溝２４はこの外側継手部材１２の軸線方向に対して所定角度で傾斜している。
等速自在継手２の内側継手部材１５は、図５に示すように、その孔部の内径面に雌スプライン３０が形成され、中間シャフト１の一方の端部がこの孔部に嵌入される。この場合、中間シャフト１の一方の端部の外径面には雄スプライン３１が形成され、シャフト１の雄スプライン３１と内側継手部材１５の雌スプライン３０とがスプライン嵌合される。
また、外側継手部材１２の開口部はブーツ３５にて塞がれる。ブーツ３５は、大径部３５ａと、小径部３５ｂと、大径部３５ａと小径部３５ｂとを連結する蛇腹部３５ｃとを備える。大径部３５ａがマウス部１２ａの外径面開口部側のブーツ装着部３６に外嵌され、この状態でブーツバンドを締め付けることによって、大径部３５ａがマウス部１２ａのブーツ装着部３６に装着される。小径部３５ｂがシャフト１のブーツ装着部３７に外嵌され、この状態でブーツバンドを締め付けることによって、小径部３５ｂがシャフト１のブーツ装着部３７に装着される。
等速自在継手３は、内球面４０に複数のトラック溝４１が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外側継手部材４２と、外球面４３に外側継手部材４２のトラック溝４１と対をなす複数のトラック溝４４が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内側継手部材４５と、外側継手部材４２のトラック溝４１と内側継手部材４５のトラック溝４４との間に介在してトルクを伝達する複数のボール４６と、外側継手部材４２の内球面４０と内側継手部材４５の外球面４３との間に介在してボール４６を保持するケージ４７とを備えている。
外側継手部材４２は、図４に示すように、前記トラック溝４１を有するマウス部４２ａと、このマウス部４２ａの底壁５０からオイルシール嵌合部５１を介して突設されるステム部４２ｂとを備える。オイルシール嵌合部５１は、その外周が円筒面５１ａとされ、この円筒面５１ａが後述するシール面Ｍとなる。また、ステム部４２ｂは、その外径面に雄スプライン５２ａが形成された本体部５２と、外径面に雄ねじ部５３ａが形成された先端部５３とを備える。
等速自在継手３の内側継手部材４５は、その孔部の内径面に雌スプライン５５が形成され、中間シャフト１の他方の端部がこの孔部に嵌入される。この場合、中間シャフト１の他方の端部の外径面には雄スプライン５６が形成され、シャフト１の雄スプライン５６と内側継手部材４５の雌スプライン５５とがスプライン嵌合される。
また、外側継手部材４２の開口部はブーツ５６にて塞がれる。ブーツ５６は、大径部５６ａと、小径部５６ｂと、大径部５６ａと小径部５６ｂとを連結する蛇腹部５６ｃとを備える。大径部５６ａがマウス部４２ａの外径面開口部側のブーツ装着部５７に外嵌され、この状態でブーツバンドを締め付けることによって、大径部５６ａがマウス部４２ａのブーツ装着部５７に装着される。小径部５６ｂがシャフト１のブーツ装着部５８に外嵌され、この状態でブーツバンドを締め付けることによって、小径部５６ｂがシャフト１のブーツ装着部５８に装着される。
次に、図６は本発明にかかるシール面の加工方法が施された車輪用軸受装置を示す。この車輪用軸受装置は、内周に複列の外側軌道面７３、７４を有する外方部材６１と、外周面に前記複列の外側軌道面７３、７４に対応した内側軌道面７５、７６を有する内方部材６３と、前記内外軌道面７３、７４、７５、７６間に転動自在に配される転動体６４と、転動体６４を保持する保持器６５とを備える。
内方部材６３は、車輪取付用のフランジ６６を有するハブ輪６７と、このハブ輪６７に装着される内輪６８とで構成される。すなわち、ハブ輪６７は、円筒部６９と、円筒部６９のアウトボード側の端部に設けた前記フランジ６６とを有する。ハブ輪６７のフランジ６６にはボルト装着孔７０が設けてあり、このボルト装着孔７０に植え込んだハブボルト７１によってホイールおよびブレーキロータをこのフランジ６６に固定する。円筒部６９のインボード側の端部に小径部６９ａを形成し、この小径部６９ａに内輪６８を嵌合させている。そして、小径部６９ａの端部を半径方向外側に加締て、加締部７２を内輪６８の端面に当てることにより、内輪６８をハブ輪６７に固定すると同時に予圧を付与する。ここで、アウトボード側とは、車両に取り付けた状態で車両の外側となる方をいい、インボード側とは、車両に取り付けた状態で車両の内側となる方をいう。
外方部材６１の外径面には車体取付け用フランジ７７が突設されている。そして、ハブ輪６７の円筒部６９に設けられる内側軌道面７５に外方部材６１のアウトボード側の外側軌道面７３が対向し、この外側軌道面７３と内側軌道面７５との間に転動体６４が介在される。また、内輪６８の外径面に形成される内側軌道面７６に外方部材６１のインボード側の外側軌道面７４が対向し、この外側軌道面７４と内側軌道面７６との間に転動体６４が介在される。なお、ハブ輪６７の円筒部６９の内径面には雄スプライン７８が形成されている。
外方部材６１の軸方向両端部はシール部材Ｓ１、Ｓ２によってシールされる。すなわち、ハブ輪６７において、フランジ６６と内側軌道面７５との間がシール面Ｍとされ、内輪６８の外径面のインボード側がシール面Ｍとされる。また、外方部材６１の内径面の各軸方向端部がシール面Ｍ、Ｍとされる。
前記図１に示す等速自在継手２の外側継手部材１２においては、ボス部２０と中間部２２とはシール面Ｍを構成することになる。このため、これらのシール面Ｍは円筒面状であって、シール面Ｍを有する外側継手部材１２が本発明にかかるワークとなり、このシール面Ｍを、本発明にかかる加工方法にて加工することになる。
この場合、例えば、図２と図３とに示すようなチャック装置８０にて、外側継手部材１２をチャッキングして図１に示す切削工具８２にてシール面Ｍを切削する。チャック装置８０は、旋盤の主軸台８５と、この主軸台８５の主軸８５ａに取付けられた三つ爪式チャック８６と、主軸台８５に対向して配置される心押し台８７とを備える。
三つ爪式チャック８６は、外側継手部材１２のマウス部１２ａの開口部に嵌合する軸部材８６ｂと、図３に示すように、周方向に沿って１２０°ピッチで配設されるチャック爪８６ａとを備える。各チャック爪８６ａは径方向の位置調整が可能で、各チャック爪８６ａが内径方向に移動することによって、外側継手部材１２のマウス部１２ａを外径側から把持することができる。また、心押し台８７の先端には円錐状のセンタ８７ａが設けられ、このセンタ８７ａが外側継手部材１２のステム部の端面中央部に突き当てられる。
このチャック装置では、三つ爪式チャック８６の軸部材８６ｂに外側継手部材１２のマウス部１２ａの開口部が嵌合し、三つ爪式チャック８６のチャック爪８６ａにて、外側継手部材１２のマウス部１２ａを把持し、心押し台８７のセンタ８７ａを、外側継手部材１２のステム部の端面中央部に突き当てることによって、外側継手部材１２を支持することができる。これによって、芯出しされた状態でこの外側継手部材１２が支持される。そして、この状態で、主軸８５ａを回転させることによって、外側継手部材１２はその軸心Ｏ廻りに矢印Ａ（図１参照）のように回転する。
また、切削工具８２が図１に示すような円柱体のミリング工具８１からなり、図示省略の駆動手段にてその軸心Ｏ１廻りに回転する。さらに、図示省略の移動手段にて、ミリング工具８１が外側継手部材１２の軸心Ｏ方向に直交する方向の往復動（図１におけるＸ軸方向の往復動）と、前記軸心Ｏ方向と平行方向の往復動（図１におけるＺ軸方向の往復動）とが可能である。このため、軸心Ｏ方向に直交する方向の往復動と軸心Ｏ方向と平行方向の往復動とを組み合わせることによって、軸心Ｏ方向と所定角度で傾斜する方向の往復動（図１におけるＹ軸方向の往復動）が可能となる。
切削工具８２の駆動手段としては、駆動モータと、このモータの回転駆動力をミリング工具８１に伝達するギヤやベルト等の伝達機構等で構成することができる。また、移動手段は、シリンダ機構、ボールナット機構等で構成することができる。
次に、図１に示すミリング工具８１と、図１と図２に示すチャック装置８０とを用いたシール面の加工方法を説明する。まず、図２に示すように、外側継手部材１２をチャックした状態とする。この状態で、主軸８５ａを図３の矢印のように回転させることによって、外側継手部材１２をその軸心Ｏ廻りに矢印Ａのように回転させる。
油溝２４が形成されている中間部２２の外径面であるシール面Ｍを切削する場合、ミリング工具８１をその軸心Ｏ１廻りに回転させつつ、ミリング工具８１の先端面（軸方向端面部８１ａ）をシール面Ｍである中間部２２の外径面に接近させて押し当て、図１におけるＺ軸方向の往復動を行えばよい。ボス部２０の外径面であるシール面Ｍを切削する場合、ミリング工具８１をその軸心Ｏ１廻りに回転させつつ、ミリング工具８１の先端面（軸方向端面部８１ａ）をシール面Ｍである中間部２２の外径面に接近させて押し当て、図１におけるＺ軸方向の往復動を行えばよい。このように、このミリング工具８１の切削部は軸方向端面部８１ａにて構成することになる。なお、シール面の切削仕上げの表面粗さとしては、従来のこの種のシール面の研削仕上げの表面粗さと同程度とする。
また、等速自在継手３の外側継手部材４２におけるシール面Ｍ（オイルシール嵌合部の外径面）を切削する場合、等速自在継手２の外側継手部材１２と同様、チャック装置８０にて、芯出した状態で支持する。そして、主軸８５ａを回転させることによって、外側継手部材４２をその軸心Ｏ２廻りに回転させて、ミリング工具８１をその軸心Ｏ１廻りに回転させつつ、ミリング工具８１の先端面をシール面Ｍであるオイルシール嵌合部の外径面に接近させて押し当て、軸心Ｏ２方向の往復動を行えばよい。
シャフト１においても、シール面Ｍ、つまりブーツ装着部３７、５８の外径面を有する。このため、このシャフト１が本発明にかかるワークである。この場合も加工すべきシール面Ｍを有するシャフト１をその軸心廻りに回転させつつ、回転している切削工具８１にてこのシール面Ｍを切削して仕上げるものである。
この場合、前記チャック装置８０とは相違するチャック装置にて、芯出しされた状態でこのシャフト１が支持される。この状態で、シャフト１をその軸心廻りに回転させて、ミリング工具８１の先端面をシール面Ｍであるブーツ装着部の外径面に接近させて押し当て、シャフト軸心方向の往復動を行えばよい。
なお、シャフト１を支持するためのチャック装置は、芯出しされた状態でその軸心廻りに回転させることができるものであればよいので、既存の種々のチャック装置を用いることができる。
また、図６に示す外方部材６１のシール面Ｍやハブ輪６７のシール面Ｍを加工する場合も、同様である。すなわち、外方部材６１のシール面Ｍを加工する場合、外方部材６１をその軸心廻りに回転させて、ミリング工具８１の先端面をシール面Ｍである軸方向両端部の内径面に接近させて押し当て、外方部材６１の軸心方向の往復動を行えばよい。また、ハブ輪６７のシール面Ｍを加工する、ハブ輪６７を軸心廻りに回転させて、ミリング工具８１の先端面をシール面Ｍであるハブ輪６７の外径面に接近させて押し当て、シール面形状にあった往復動を行えばよい。
本発明のシール面の加工方法は、加工すべきシール面Ｍを有するワークをその軸心廻りに回転させつつ、回転している切削工具８２にて前記シール面Ｍを切削して仕上げるものである。このため、全体としての加工（作業）時間の短縮化、および設備の簡素化を図ることができる。しかも、砥石加工を行わないため粉塵やスラッジ等が発生しない。なお、シール面の切削仕上げの表面粗さとしては、従来のこの種のシール面の研削仕上げの表面粗さと同程度とする。
ところで、各シール面Ｍは、高周波焼入等の加熱処理が施されている。このため、切削工具８２によるシール面Ｍの切削は、リード目のない焼入鋼切削となり、高品質のシール面Ｍを形成することができる。特に、切削部を軸方向端面部８１ａにて構成した円柱状のミリング工具８２を用いれば、安定してリード目を有さないシール面Ｍを構成することができる。また、焼入鋼切削はドライ加工のため、研削クーラントを必要としない。このため、焼入鋼切削は環境に優しく、しかも精度良く寸法を仕上げることができるという利点がある。
このように、本発明にかかるシール面Ｍの加工方法によれば、等速自在継手の外側継手部材１２の種々の部位のシール面Ｍを、目を有さないものとすることができ、これらにシール装置（シール部材）を装着した際には、高精度のシール機能を発揮する。また、シール面Ｍがシャフト１のブーツ装着部であれば、ブーツの気密性を高めることができる。
ワークが軸受装置であり、前記シール面が軸受装置の外方部材６１に設けられるシール面Ｍであれば、軸受装置の内部の気密性を高めることができる。ワークが、車輪取付用のフランジ６６を有するハブ輪６７を備えた車輪用軸受装置であり、シール面Ｍがハブ輪６７に設けられるシール面Ｍであれば、車輪用軸受装置の内部の気密性を高めることができる。
実施形態のように、ミリング工具８１が図１におけるＸ軸方向の往復動と、図１におけるＺ軸方向の往復動と、図１におけるＹ軸方向の往復動とが可能であれば、種々の形状のシール面Ｍの加工が可能となる。ワークの軸方向に対して傾斜する方向の往復動はワークの軸方向に対して４５度で傾斜するものに限らない。
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、シール面Ｍを加工する際における、ワーク（外側継手部材等）の回転速度、ミリング工具の回転速度、ミリング工具の移動速度、ミリング工具によるワークへの押圧力等は、ワークの大きさ、形状、材質等に応じて種々変更することができる。
車輪用軸受装置において、前記実施形態では、車輪取付フランジを一体に有するハブ輪の外周に複列の転がり軸受の一方の内側軌道面が一体に形成された第３世代であったが、複列の転がり軸受を単独に使用する構造の第１世代、外方部材に車体取付フランジを一体に有する第２世代、及びハブ輪に等速自在継手が一体化され、この等速自在継手を構成する外側継手部材の外周に複列の転がり軸受の他方の内側軌道面が一体に形成された第４世代の車輪用軸受装置に適用できる。
１ シャフト
１２ 外側継手部材
１２ｂ ステム部
２４ 油溝
６１ 外方部材
６３ 内方部材
６４ 転動体
６５ 保持器
６６ フランジ
６７ ハブ輪
７３ 外側軌道面
７４ 外側軌道面
７５ 内側軌道面
７６ 内側軌道面
８１ ミリング工具
８２ 切削工具
８１ａ 軸方向端面部
Ｍ シール面

Claims (6)

  1. 加工すべき円筒面状のシール面を有するワークをその軸心廻りに回転させつつ、回転している切削工具にて前記シール面を切削して仕上げるシール面の加工方法であって、
    前記シール面は、等速自在継手の外側継手部材に設けられるシール面、または軸受装置に設けられるシール面であり、
    前記切削工具は、切削部を軸方向端面部にて構成したミリング工具であり、このミリング工具を、その軸心が加工すべきシール面に対して直交した状態で、その軸心廻りに回転させつつ加工すべきシール面の軸心方向に往復動させて、前記切削部でもって前記シール面を、リード目のない焼入鋼切削にて切削することを特徴とするシール面の加工方法。
  2. 前記ワークが等速自在継手の外側継手部材であり、前記シール面が外側継手部材のステム部外径面であることを特徴とする請求項１に記載のシール面
    の加工方法。
  3. 前記ワークが等速自在継手の外側継手部材であり、前記シール面が外側継手部材のオイルシール面であることを特徴とする請求項１に記載のシール面の加工方法。
  4. 前記ワークがシャフトであり、前記シール面が等速自在継手用ブーツ装着面であることを特徴とする請求項１に記載のシール面の加工方法。
  5. 前記ワークが、内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、外周面に前記複列の外側軌道面に対応した内側軌道面を有する内方部材と、前記内外軌道面間に転動自在に配される転動体と、前記転動体を保持する保持器とを備えた軸受装置であり、前記シール面が外方部材に設けられるシール面であることを特徴とする請求項１に記載のシール面の加工方法。
  6. 前記ワークが車輪取付用のフランジを有するハブ輪を備えた車輪用軸受装置であり、前
    記シール面が前記ハブ輪に設けられるシール面であることを特徴とする請求項１に記載のシール面の加工方法。
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