WO2015076051A1 - 固定式等速自在継手 - Google Patents

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WO2015076051A1
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智茂 小林
晃次 増岡
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智茂 小林
晃次 増岡
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    • Y10S464/904—Homokinetic coupling
    • Y10S464/906—Torque transmitted via radially spaced balls

Definitions

  • the present invention relates to a fixed type constant velocity universal joint, and more particularly, to a fixed type constant velocity universal joint used for a drive shaft and a propeller shaft of an automobile.
  • FIG. 14 shows a fixed type constant velocity universal joint.
  • This fixed type constant velocity universal joint is an undercut free type and has an outer joint member having a cup portion 10 in which a plurality of track grooves 2 are formed on the inner diameter surface 1. 3, an inner joint member 6 in which a plurality of track grooves 5 paired with the track grooves 2 of the outer joint member 3 are formed on the outer diameter surface 4, and the track grooves 2 of the outer joint member 3 and the tracks of the inner joint member 6
  • a cage that holds the balls 7 interposed between the plurality of balls 7 interposed between the grooves 5 and transmitting torque, and the inner diameter surface 1 of the outer joint member 3 and the outer diameter surface 4 of the inner joint member 6. 8 and.
  • a plurality of window portions 9 for accommodating the balls 7 are arranged in the cage 8 along the circumferential direction.
  • the groove bottom of the track groove 2 of the outer joint member 3 includes an opening-side straight portion 2a (a straight portion parallel to the axial direction of the outer joint member) and a back-side arc portion 2b. Consists of.
  • the groove bottom of the track groove 5 of the inner joint member 6 includes an arc portion 5a on the opening side and a straight portion 5b on the back side (a straight portion parallel to the axial direction of the inner joint member 6).
  • the center O1 of the track groove 2 of the outer joint member 3 and the center O2 of the track groove 5 of the inner joint member 6 are offset to the opposite side by an equal distance f, f from the joint center O in the axial direction, respectively. Yes.
  • the outer joint member of a constant velocity universal joint is manufactured in the following manner. First, a cylindrical billet is formed into an approximate shape of an outer joint member by hot forging, warm forging, or cold forging, and then turned into an arbitrary shape. After that, heat treatment is performed, and the inner surface and track groove are finished by grinding or quenching steel cutting.
  • the inlet diameter of the cup portion of the outer joint member is made larger than the outermost diameter of the hole portion of the cage window and the cage is incorporated. It was.
  • the load is transmitted as follows: inner joint member ⁇ ball ⁇ outer joint member, and outer joint member ⁇ ball ⁇ inner joint member.
  • the load of the inner joint member / outer joint member and the ball increases as compared with the conventional product.
  • the ball diameter is increased, and the contact surface pressure of the inner joint member / outer joint member is designed to be the same as that of the conventional product. Similar considerations are also given to the shape of the cage for storing the balls.
  • the cage 8 or the like may not be easily incorporated into the outer joint member 3 as shown in FIGS. appear.
  • the cage 8 when the cage 8 is incorporated in the outer joint member 3, first, as shown in FIGS. 16 and 17, the cage 8 is rotated 90 ° around the Y axis with respect to the inner diameter surface 1 of the outer joint member 3. Insert with. Thereafter, the cage 8 is pushed down to the bottom of the cup portion 10 of the outer joint member 3, and then the cage 8 is rotated by 90 ° around the Y axis and arranged in a normal posture.
  • the Y axis is an axis orthogonal to the X axis that is the axis of the outer joint member 3.
  • a chamfered portion is provided at a boundary portion between the inner spherical surface portion of the outer joint member and the inner diameter surface of the mouth opening portion, thereby making it easy to incorporate the cage into the outer joint member (Patent Document 4).
  • it is intended to prevent the boundary portion from becoming square so that burrs and the like are generated.
  • a cut portion is provided at the end of the track groove opened in the entrance taper portion of the cup portion (Patent Document 5 and Patent Document 6).
  • JP 2008-2624 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-236925 JP 2009-185929 A JP 2007-64322 A JP-A-11-101256 JP 2001-323945 A
  • Patent Document 4 it is intended to prevent the formation of burrs and the like at the boundary portion, and the state as shown in FIG. I can't. Also, Patent Document 5 and Patent Document 6 do not solve the state shown in FIG. As described above, in Patent Documents 1 to 4, it is not possible to eliminate the state shown in FIG. 15 when the cage is incorporated into the outer joint member.
  • the present invention can form a chamfer for cage assembly at low cost without turning, and at the same time has excellent durability by forming a high-precision track groove by cold forging.
  • the fixed type constant velocity universal joint of the present invention includes an outer joint member having a cup portion in which a plurality of track grooves are formed on an inner diameter surface, an inner joint member in which a plurality of track grooves are formed on an outer diameter surface, A plurality of torque transmitting balls that transmit torque between a track groove of the joint member and a track groove of the inner joint member; and an inner diameter surface of the outer joint member and an outer diameter surface of the inner joint member
  • the outer joint member includes an inner diameter spherical surface portion between the track grooves and an inner diameter side opening end portion of the track grooves.
  • a notch portion is formed at least on the opening side corner portion of the cup portion to prevent interference on the outer joint member side when the cage is assembled into the outer joint member.
  • Tsu and click groove is made of are finished by ironing the cold forging using a single ironing punch.
  • the fixed type constant velocity universal joint of the present invention prevents interference on the outer joint member side at the time of assembling the cage at least at the cup side opening side corner portion between the inner diameter spherical surface portion between the track grooves and the inner diameter side opening end portion of the track groove. Therefore, when the cage is assembled, interference between the cage and the outer joint member can be avoided, and the assembling workability can be improved.
  • the notch is finished together with the track groove of the outer joint member by cold forging ironing, and it is not necessary to refinish the track groove after the formation of the notch.
  • connection portion between the cutout portion and the track groove may have a round shape.
  • stress concentration in this portion can be avoided.
  • a track chamfer may be provided at the boundary between the inner spherical surface portion between the track grooves of the outer joint member and the track groove, and the track chamfer and the track groove may be connected via a round-shaped connecting portion.
  • a cup inlet chamfer is provided along the entire circumference of the opening of the cup portion
  • a track inlet chamfer is provided at the boundary between the track groove and the cup inlet chamfer
  • the cup inlet chamfer and the track inlet chamfer are cold forged. It may be formed by finishing.
  • a cup inlet chamfer is provided along the entire circumference of the opening of the cup portion
  • a track inlet chamfer is provided at the boundary between the track groove and the cup inlet chamfer
  • the track groove and the track inlet chamfer are cold forged. It may be formed by finishing.
  • the fixed constant velocity universal joint can be an undercut free type in which the track groove bottom surface of the outer joint member and the track groove bottom surface of the inner joint member have an arc portion and a straight portion.
  • the number of torque transmitting balls is preferably 10 or less.
  • the fixed type constant velocity universal joint of the present invention when the cage is assembled, interference between the cage and the outer joint member can be avoided, so that the assembling workability can be improved and the productivity can be improved. Can be achieved.
  • it is not necessary to refinish the track groove after the formation of the notch so that the production cost and the production time can be reduced. Since the notch and the track groove are finished by a cold forging ironing process using a single ironing punch, a highly accurate and consistent product (outer joint member) can be provided.
  • productivity is improved by forming the track grooves and track chamfers of the outer joint members by simultaneous cold forging, and forming the track grooves and track chamfers of the outer joint members by simultaneous cold forging. Can be achieved.
  • the number of torque transmission balls is 10 or less, the degree of freedom in design is large and the design is excellent. Moreover, it can respond to various types of fixed type constant velocity universal joints.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of the fixed type constant velocity universal joint shown in FIG. 2. It is a front view which shows the process of incorporating a cage in an outer joint member.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line EE in FIG. 4. It is a perspective view which shows a truck entrance chamfer. It is a principal part simplified view of a forge molding apparatus.
  • FIG. 3 is a perspective view of the track groove as viewed from the inner diameter side, showing an outer joint member in which a track groove and a cage assembly chamfer (notch portion) and a connecting portion extending over the entire length of the track groove are formed on the inner diameter surface.
  • FIG. 3 is a perspective view of the track groove as viewed from the inner diameter side, showing an outer joint member in which a track groove and a cage assembly chamfer (notch portion) and a connecting portion extending over the entire length of the track groove are formed on the inner diameter surface.
  • FIG. 5 is an end view of the track groove as seen from the inner diameter side, showing an outer joint member in which a cage incorporation chamfer (notch portion) is provided on the inner diameter side on the joint opening side.
  • FIG. 4 is a perspective view of a track groove as seen from the inner diameter side, showing an outer joint member in which a cage incorporation chamfer (notch) is provided on the inner diameter surface on the joint opening side.
  • FIG. 5 is an end view of the track groove as viewed from the inner diameter side, showing an outer joint member in which a track groove, a cage incorporation chamfer (notch portion), and a connecting portion are formed on the inner diameter surface.
  • FIG. 16 is a sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 16 is a sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIG. 2 shows an undercut-free type fixed constant velocity universal joint which is a fixed constant velocity universal joint of the present invention.
  • the fixed type constant velocity universal joint includes an outer joint member 23 in which a plurality of track grooves 22 are formed on the inner diameter surface 21 and a plurality of track grooves 25 that form a pair with the track grooves 22 of the outer joint member 23 on the outer diameter surface 24.
  • a cage 28 is provided between the surface 21 and the outer diameter surface 24 of the inner joint member 26 to hold the ball 27.
  • the cage 28 is provided with a plurality of pockets 29 for accommodating the balls 27 along the circumferential direction.
  • the track groove 22 of the outer joint member 23 has an arcuate portion 22a on the back side and a straight portion 22b on the opening side.
  • the track groove 25 of the inner joint member 26 has a straight portion 25a on the back side and an arc portion 25b on the opening side.
  • the outer joint member 23 includes a cup portion 23a having a track groove 22 formed on the inner diameter surface 21 and a shaft portion (not shown) protruding from the bottom wall of the cup portion 23a.
  • a female spline portion 30 is formed on the inner diameter surface of the hole portion of the inner joint member 26. That is, the end portion of the shaft 31 is fitted into the hole portion 26 a of the inner joint member 26, and the male spline portion 32 formed at the end portion of the shaft meshes with the female spline portion 30 of the inner joint member 26.
  • a circumferential groove 33 is formed at the end of the shaft 31, and a retaining ring 34 is attached to the circumferential groove 33.
  • the center of curvature B of the track groove 25 of the inner joint member 26 and the center of curvature A of the track groove 22 of the outer joint member 23 are opposite to the joint center O by an equal distance F, F in the axial direction. It is offset in the direction.
  • the center of curvature A of the track groove 22 of the outer joint member 23 is on the joint opening side with respect to the joint center O
  • the center of curvature B of the track groove 25 of the inner joint member 26 is on the joint back side with respect to the joint center O.
  • Respectively, are offset by equal distances on opposite sides in the axial direction.
  • six track grooves 22 of the outer joint member 23 and six track grooves 25 of the inner joint member 26 are formed along the circumferential direction at a predetermined pitch (in this case, 60 ° pitch). ing. For this reason, only six balls 27 as torque transmitting members are arranged at equal pitches (60 ° pitch) along the circumferential direction. In this case, the number of balls 27 is preferably 10 or less. That is, the track grooves 22 of the outer joint member 23 and the track grooves 25 of the inner joint member 26 are each preferably 10 or less.
  • an inlet chamfer (cup inlet chamfer) 35 formed along the entire circumference of the opening edge is formed, and at the boundary between the inner spherical surface portion 21 a and the track groove 22, A track chamfer 36 is formed.
  • a track inlet chamfer 37 may be formed at the boundary between the track groove 22 and the cup inlet chamfer 35.
  • a track chamfer is formed in the inner joint member 26 at the boundary between the outer diameter spherical surface portion 24 a of the outer diameter surface 24 and the track groove 25.
  • the opening of the outer joint member of the constant velocity universal joint is incorporated into the outer joint member of the cage 28 at the cup opening side corner with the inner diameter side opening end of the track groove 22.
  • a notch (cage incorporating chamfer) 40 is sometimes formed to prevent interference on the outer joint member side. That is, the notch 40 is formed on the joint opening side of the track chamfer 36. In addition, this notch part 40 is convex round shape, and the opening side is cut more largely.
  • the cage 28 is inserted into the inner diameter surface 21 of the outer joint member 23 in a direction rotated by 90 ° around the Y axis. Thereafter, the cage 8 is pushed down to the bottom of the cup portion 10 of the outer joint member 23, and then the cage 8 is rotated by 90 ° around the Y axis and arranged in a normal posture.
  • the Y axis is an axis orthogonal to the X axis that is the axis of the outer joint member 23.
  • the outer joint member 23 is made of, for example, a mechanical structure coal layer steel, and the carbon component of the mechanical structure carbon layer steel is preferably 0.37 wt% or more and 0.61 wt% or less, more preferably 0.50 wt% or more and 0.58 wt%. % Or less.
  • S40C to S58C preferably S53C to S55C, which are standardized by Japanese Industrial Standards (JIS).
  • the track groove 22, the inlet chamfer (cup inlet chamfer) 35, the track chamfer 36, and the track inlet chamfer 37 are formed by cold forging.
  • the cold forging of the outer joint member can be performed with an existing manufacturing apparatus (for example, a manufacturing apparatus disclosed in JP 2009-185933 A).
  • the track groove 22 and the notch 40 are finished by a cold forging ironing process using one ironing punch 50 as shown in FIG. 8, and other inlet chamfers (cup inlet chamfers) 35, track chamfers 36,
  • the track entrance chamfer 37 is cold forged by the existing manufacturing apparatus.
  • the forging device shown in FIG. 8 includes outer diameter dies 51 and 52, the ironing punch 50, and the like, and a forged product S (track groove) formed by cold forging in an existing manufacturing device.
  • the member 22 and the notch 40 are not subjected to cold forging finish).
  • the forged product S includes a cup portion 55 that constitutes the cup portion 23 a on the outer joint member 23, and a stem portion 56 that constitutes a stem portion on the outer joint member 23.
  • the stem portion 56 in which the cup portion 55 is fitted to the outer diameter die 51 is inserted into the outer diameter die 52, and ironing is performed by the ironing punch 50.
  • the ironing punch 50 those shown in FIGS. 9 and 10 can be used.
  • the ironing punch 50 is provided with a track groove forming portion 57, an inner spherical surface portion forming portion 58, a notch portion forming portion 59, and a connecting portion forming portion 60 on the outer diameter surface thereof.
  • the chamfering chamfer which is the notch 40 is formed in the track groove 22 along the longitudinal direction of the track groove 22 as shown in FIGS. It is formed over substantially the entire length. Further, a connecting portion 61 is provided between the track groove 22 and the cage incorporation chamfer (notch portion 40).
  • the connecting portion 61 has a round shape. For this reason, the internal shape of the cup part 23a of the outer joint member 23 is the shape shown in FIGS. 11A and 11B when ironing forging is completed.
  • 12A and 12B are shapes in which the inner spherical surface portion 21a is formed by turning after finishing the track groove 22 and the notch portion 40 by ironing into the shape shown in FIGS. 11A and 11B.
  • the notch 40 is formed only on the opening side of the cup 23a, as shown in FIG.
  • the track groove 22 and the notch 40 are finished by ironing into the shape shown in FIGS. 12A and 12B, the inner spherical surface 21a is formed by turning, and the track chamfer 36 is turned by turning. Formed. Even in this case, the cutout portion 40 is formed only on the opening side of the cup portion 23a as shown in FIG.
  • At least a cup portion opening side corner portion between the inner spherical surface portion 2 between the track grooves 22 and the inner diameter side opening end portion of the track groove is provided with a notch portion 40 for preventing interference on the outer joint member 23 side when the cage 28 is assembled. Therefore, when the cage 28 is assembled, the interference between the cage 28 and the outer joint member 23 can be avoided, so that the assembling workability can be improved and the productivity can be improved.
  • the notch 40 is finished together with the track groove 22 of the outer joint member 23 by cold forging ironing, and after the notch 40 is formed, the track groove 22 is finished again. There is no need. Production costs can be reduced and production time can be shortened. Since the notch 40 and the track groove 22 are finished by a cold forging ironing process using one ironing punch, a highly accurate and consistent product (outer joint member) can be provided.
  • the track groove 22 and the track inlet chamfer 37 of the outer joint member 23 are formed by simultaneous cold forging, or the track groove 22 and the track chamfer 36 of the outer joint member are formed by simultaneous cold forging. As a result, productivity can be improved.
  • the number of torque transmission balls is 10 or less, the degree of freedom in design is large and the design is excellent. Moreover, it can respond to various types of fixed type constant velocity universal joints.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible, and any one of the cup inlet chamfer 35, the track chamfer 36, the track inlet chamfer 37, or You may not have everything.
  • the fixed type constant velocity universal joint of the present invention can be used for a front drive shaft, a rear drive shaft, a propeller shaft and the like of an automobile.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

　外側継手部材に、トラック溝間の内径球面部とトラック溝の内径側開口端部との少なくともカップ部開口側コーナ部に、前記ケージの外側継手部材への組み込み時に外側継手部材側の干渉を防止する切欠部が形成される。切欠部と外側継手部材のトラック溝とが、一つのしごきパンチを用いる冷間鍛造のしごき加工によって仕上げられている。

Description

固定式等速自在継手
　本発明は、固定式等速自在継手に関し、特に、自動車のドライブシャフトやプロペラシャフト用に用いられる固定式等速自在継手に関する。
　図１４に固定式等速自在継手を示し、この固定式等速自在継手は、アンダーカットフリー型であって、内径面１に複数のトラック溝２が形成されたカップ部１０を有する外側継手部材３と、外径面４に外側継手部材３のトラック溝２と対をなす複数のトラック溝５が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を保持するケージ８とを備えている。ケージ８にはボール７が収容される窓部９が周方向に沿って複数配設されている。
　この固定式等速自在継手は、外側継手部材３のトラック溝２の溝底は、開口側のストレート部２ａ（外側継手部材の軸線方向と平行な直線部）と、奥側の円弧部２ｂとからなる。内側継手部材６のトラック溝５の溝底は、開口部側の円弧部５ａと、奥側のストレート部５ｂ（内側継手部材６の軸線方向と平行な直線部）とからなる。この場合、外側継手部材３のトラック溝２の中心Ｏ１と内側継手部材６のトラック溝５の中心Ｏ２とが、それぞれ、軸方向に継手中心Ｏから等距離ｆ、ｆだけ反対側にオフセットされている。
　一般的に、等速自在継手の外側継手部材は、以下の要領で製作されている。まず、円柱状ビレットを熱間鍛造、温間鍛造または冷間鍛造で外側継手部材の概略形状に形成した後、任意の形状に旋削加工を行う。その後に熱処理を施し、内径面とトラック溝を研削や焼入れ鋼切削などで仕上げ加工することにより製作している。
　このように、鍛造、旋削および熱処理の後、トラック溝の仕上げ加工を行っていると、トラック溝を仕上げ加工に要する設備や工具などの費用が嵩む。しかも、仕上げ加工に時間を要することになって、材料の歩留まりも悪いという不都合がある。そこで、従来においては、外側継手部材のトラック溝を冷間鍛造仕上げにより形成する方法がある（特許文献１及び特許文献２）。また、外側継手部材のトラック溝、内径球面部、カップ入口チャンファ、トラックチャンファ、およびトラック入口チャンファ等を、冷間鍛造により仕上げられているものもある（特許文献３）。
　冷間鍛造仕上げで形成したことにより、従来の冷間鍛造後の切削加工や研削加工などの多くの機械加工を省略することができ、歩留まりが向上し、等速自在継手の低コスト化を図ることができる。
　ところで、低コスト化を図る場合、等速自在継手をコンパクト化することで、製品の重量を軽くすることも考えられる。しかしながら、各部品の組み立て（特に外側継手部材にケージを組み込む場合）においては、外側継手部材のカップ部の入口径をケージ窓の穴部の最外径より大きくして、ケージを組み込む方法を取っていた。
　等速自在継手をコンパクト化しようとすると、外側継手部材のカップ部に内装される内部部品（内側継手部材とケージとボール等）もコンパクト化する必要がある。しかしながら、トルク負荷容量を維持する必要がある。
　等速自在継手の内部では、内側継手部材→ボール→外側継手部材、及び外側継手部材→ボール→内側継手部材と荷重が伝わる。ところが、コンパクト化により、等速自在継手のボールＰＣＤを小さくすると、従来品と比べて内側継手部材・外側継手部材とボールの荷重は増加する。このため、その負荷を分散するためにボール径を大きくし、内側継手部材・外側継手部材の接触面圧を従来品と同様にする等の設計が行われる。また、ボールを収納するケージの形状についても、同様の検討が行われる。
　しかし、設計によって最適化された形状であっても、ボール径とボールＰＣＤとケージ形状によっては、図１５～図１７に示すように、外側継手部材３にケージ８等を簡単に組み込めない場合が発生する。
　すなわち、ケージ８を外側継手部材３に組み込む場合、まず、図１６と図１７に示すように、外側継手部材３の内径面１に対して、ケージ８をＹ軸回りに９０°回転させた向きで挿入する。その後、ケージ８を外側継手部材３のカップ部１０の底部まで押し込んだ後、ケージ８をＹ軸回りに９０°回転させて正規の姿勢で配置する。ここで、Ｙ軸とは、外側継手部材３に軸心軸であるＸ軸に直交する軸である。
　しかしながら、図１６と図１７に示すように、ケージ８を外側継手部材３に挿入する場合、ケージ８のポケット（窓部）のケージ軸方向端部（側面部）のエッジ１２（図１５参照）が、図１７に示すように、トラック溝２の内径側開口部（トラックチャンファ）１３に干渉するおそれがある。
　従来には、外側継手部材の内径球面部とマウス開口部の内径面との境界部分に面取り部を設け、これによって、ケージの外側継手部材への組み込みを容易にしたものがある（特許文献４）。この場合、この境界部分にバリ等が発生するよう角状となるのを防止するものである。また、ボール組み込む性を向上させために、カップ部の入口テーパ部に開口したトラック溝の端部にカット部を設けたものがあった（特許文献５及び特許文献６）。
特開２００８－２６２４号公報 特開平１１－２３６９２５号公報 特開２００９－１８５９２９号公報 特開２００７－６４３２２号公報 特開平１１－１０１２５６号公報 特開２００１－３２３９４５号公報
　前記特許文献４では、境界部分にバリ等が発生するよう角状となるのを防止するものであり、図１５に示すような状態（トラック溝２のトラックチャンファ１３に干渉する状態）を解消することができない。また、特許文献５及び特許文献６においても、図１５に示すような状態を解消するものではない。このように、前記特許文献１～特許文献４には、ケージを外側継手部材に組み込む際に、図１５に示すような状態となるのを解消できるものではない。
　そこで、このような場合には、図１５に示すような状態を解消する方法として、外側継手部材の開口側において、トラックチャンファ１３を旋削加工してケージ組み込み用のチャンファを形成することを提案できる。しかしながら、このような旋削加工を行えば、外側継手部材の製造工程において、ケージ組み込み用のチャンファの加工工程が増加し、生産性の低下を招くとともに、旋削加工費にコスト高となる。また、トラック溝等が鍛造成形仕上げされていても、旋削加工を行うことによって、トラック溝の精度が劣化して、再度トラック溝を加工しなおす必要がある。
　本発明は、上記課題に鑑みて、旋削加工を行うことなく、低コストでケージ組み込み用のチャンファを成形でき、同時に高精度なトラック溝を冷間鍛造仕上げにより形成することにより優れた耐久性を確保し、鍛造金型や製品の品質管理も従来品と変わらない外側継手部材を備えた固定式等速自在継手を提案する。
　本発明の固定式等速自在継手は、内径面に複数本のトラック溝を形成したカップ部を有する外側継手部材と、外径面に複数本のトラック溝を形成した内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と前記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個のトルク伝達ボールと、前記外側継手部材の内径面と前記内側継手部材の外径面との間に介在すると共に前記トルク伝達ボールを保持するポケットを有するケージを備えた固定式等速自在継手において、前記外側継手部材に、トラック溝間の内径球面部とトラック溝の内径側開口端部との少なくともカップ部開口側コーナ部に、前記ケージの外側継手部材への組み込み時に外側継手部材側の干渉を防止する切欠部を形成するとともに、この切欠部と外側継手部材のトラック溝とが、一つのしごきパンチを用いる冷間鍛造のしごき加工によって仕上げられてなるものである。
　本発明の固定式等速自在継手は、トラック溝間の内径球面部とトラック溝の内径側開口端部との少なくともカップ部開口側コーナ部に、ケージの組み込み時に外側継手部材側の干渉を防止する切欠部が設けられているので、ケージを組み込む際に、ケージと外側継手部材との干渉を回避することができ、組み込み作業性の向上を図ることができる。
　しかも、この切欠部としては、冷間鍛造のしごき加工によって外側継手部材のトラック溝とともに仕上げられるものであり、切欠部の形成後において、トラック溝の仕上げ加工のしなおしを行う必要がない。
　前記切欠部をアール形状としたものであっても、切欠部とトラック溝との間に繋ぎ部をアール形状としたものであってもよい。アール形状とすることによって、この部分の応力集中を回避することができる。
　外側継手部材のトラック溝間の内径球面部とトラック溝との境界部にトラックチャンファを設けるとともに、トラックチャンファとトラック溝とをアール形状の繋ぎ部を介して連設したものであってもよい。
　また、カップ部の開口部全周に沿ってカップ入口チャンファを設けるとともに、トラック溝とカップ入口チャンファとの境界部にトラック入口チャンファを設け、かつ、カップ入口チャンファとトラック入口チャンファとが冷間鍛造仕上げにて形成してなるものであってもよい。
　さらには、カップ部の開口部全周に沿ってカップ入口チャンファを設けるとともに、トラック溝とカップ入口チャンファとの境界部にトラック入口チャンファを設け、かつ、トラック溝とトラック入口チャンファとが冷間鍛造仕上げにて形成してなるものであってもよい。
　固定式等速自在継手として、外側継手部材のトラック溝底面及び内側継手部材のトラック溝底面が円弧部とストレート部とを有するアンダーカットフリータイプとすることができる。
　トルク伝達用ボールを１０個以下であるのが好ましい。
　本発明の固定式等速自在継手によれば、ケージを組み込む際に、ケージと外側継手部材との干渉を回避することができて、組み込み作業性の向上を図ることができ、生産性の向上を図ることができる。また、切欠部の形成後において、トラック溝の仕上げ加工のしなおしを行う必要がないので、生産コストの低減および生産時間の短縮を図ることができる。切欠部とトラック溝とが一つのしごきパンチを用いる冷間鍛造のしごき加工によって仕上げられるので、高精度でばらつきのない製品（外側継手部材）を提供できる。
　切欠部や繋ぎ部をアール形状とすることによって、この部分の応力集中を回避することができ、損傷等を有効に防止できる。
　外側継手部材の入口チャンファと、外側継手部材のトラックチャンファと、トラック入口チャンファ等を冷間鍛造仕上げすることによって、従来の冷間鍛造後の切削加工や研削加工等を省略することができる。これによって、歩留まりが向上し、固定式等速自在継手の製造コストの低減を図ることができる。
　特に、外側継手部材のトラック溝とトラック入口チャンファとを同時冷間鍛造仕上げにより形成したり、外側継手部材のトラック溝とトラックチャンファを同時冷間鍛造仕上げにより形成したりすることによって生産性の向上を図ることができる。
　トルク伝達ボールが１０個以下であればよいので、設計自由度が大となって、設計性に優れる。また、種々のタイプの固定式等速自在継手に対応することができる。
本発明の実施形態に係る固定式等速自在継手の外側継手部材の要部斜視図である。 図１の外側継手部材を採用した本発明の実施形態に係る固定式等速自在継手の要部縦断面図である。 図２に示す固定式等速自在継手の要部横断面図である。 外側継手部材にケージを組み込む工程を示す正面図である。 図４のＤ－Ｄ線断面図である。 図４のＥ－Ｅ線断面図である。 トラック入口チャンファを示す斜視図である。 鍛造成形装置の要部簡略図である。 鍛造成形装置のしごきパンチの側面図である。 鍛造成形装置のしごきパンチの斜視図である。 内径面にトラック溝とトラック溝全長に亙るケージ組込用チャンファ（切欠部）と繋ぎ部とが形成される外側継手部材を示し、内径側から見たトラック溝の端面図である、 内径面にトラック溝とトラック溝全長に亙るケージ組込用チャンファ（切欠部）と繋ぎ部とが形成される外側継手部材を示し、内径側から見たトラック溝の斜視図である。 内径面にケージ組込用チャンファ（切欠部）が継手開口部側に設けられる外側継手部材を示し、内径側から見たトラック溝の端面図である。 内径面にケージ組込用チャンファ（切欠部）が継手開口部側に設けられる外側継手部材を示し、内径側から見たトラック溝の斜視図である。 内径面にトラック溝とケージ組込用チャンファ（切欠部）と繋ぎ部とが形成される外側継手部材を示し、内径側から見たトラック溝の端面図である。 内径面にトラック溝とケージ組込用チャンファ（切欠部）と繋ぎ部とが形成される外側継手部材を示し、内径側から見たトラック溝の斜視図である。 従来のアンダーカットフリータイプに固定式等速自在継手の断面図である。 従来の固定式等速自在継手における、外側継手部材にケージを組み込む工程を示す正面図である。 図１５のＡ－Ａ線断面図である。 図１５のＢ－Ｂ線断面図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
　図２は本発明の固定式等速自在継手であるアンダーカットフリータイプの固定式等速自在継手を示している。この固定式等速自在継手は、内径面２１に複数のトラック溝２２が形成された外側継手部材２３と、外径面２４に外側継手部材２３のトラック溝２２と対をなす複数のトラック溝２５が形成された内側継手部材２６と、外側継手部材２３のトラック溝２２と内側継手部材２６のトラック溝２５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール２７と、外側継手部材２３の内径面２１と内側継手部材２６の外径面２４との間に介在してボール２７を保持するケージ２８とを備えている。ケージ２８には、ボール２７が収容されるポケット２９が周方向に沿って複数配設されている。
　外側継手部材２３のトラック溝２２は、奥側が円弧部２２ａとされ、開口側が直線部２２ｂとされる。内側継手部材２６のトラック溝２５は、奥側が直線部２５ａとされ、開口側が円弧部２５ｂとされる。なお、外側継手部材２３は、内径面２１にトラック溝２２が形成されたカップ部２３ａと、このカップ部２３ａの底壁から突設される軸部（図示省略）とからなる。
　内側継手部材２６の孔部内径面には、雌スプライン部３０が形成されている。すなわち、シャフト３１の端部が、この内側継手部材２６の孔部２６ａに嵌入され、このシャフトの端部に形成された雄スプライン部３２がこの内側継手部材２６の雌スプライン部３０に噛合する。なお、シャフト３１の端部には、周方向溝３３が形成され、この周方向溝３３に止め輪３４が装着されている。
　図２に示すように、内側継手部材２６のトラック溝２５の曲率中心Ｂおよび外側継手部材２３のトラック溝２２の曲率中心Ａは、継手中心Ｏに対して等距離Ｆ、Ｆだけ軸方向に逆向きにオフセットされている。この場合、外側継手部材２３のトラック溝２２の曲率中心Ａを継手中心Ｏに対して継手開口側に、内側継手部材２６のトラック溝２５の曲率中心Ｂを継手中心Ｏに対して継手奥側に、それぞれ、軸方向に互い反対側に等距離だけオフセットされている。
　また、外側継手部材２３のトラック溝２２及び内側継手部材２６のトラック溝２５がそれぞれ、図３に示すように、周方向に沿って所定ピッチ（この場合、６０°ピッチ）で６つずつ形成されている。このため、トルク伝達部材としてのボール２７は、周方向に沿って等ピッチ（６０°ピッチ）で６個だけ配設されている。この場合、ボール２７としては、１０個以下とするのが好ましい。すなわち、外側継手部材２３のトラック溝２２及び内側継手部材２６のトラック溝２５がそれぞれ１０個以下が好ましい。
　外側継手部材１３において、図１に示すように、開口縁全周に沿って形成される入口チャンファ（カップ入口チャンファ）３５が形成され、内径球面部２１ａとトラック溝２２との境界部には、トラックチャンファ３６が形成されている。なお、図７に示すように、トラック溝２２とカップ入口チャンファ３５との境界部にはトラック入口チャンファ３７が形成されるものであってもよい。また、図示はしないが、内側継手部材２６において、外径面２４の外径球面部２４ａとトラック溝２５との境界部とにトラックチャンファが形成される。
　この等速自在継手の外側継手部材の開口部には、図１に示すように、トラック溝２２の内径側開口端部とのカップ部開口側コーナ部に、ケージ２８の外側継手部材への組み込み時に外側継手部材側の干渉を防止する切欠部（ケージ組込用チャンファ）４０が形成される。すなわち、トラックチャンファ３６の継手開口側に前記切欠部４０が形成されるものである。なお、この切欠部４０は、凸アール形状であって、開口側がより大きく切りかかれている。
　次に、前記のように構成された外側継手部材２３にケージ２８を組み込む方法を説明する。まず、図４から図６に示すように、外側継手部材２３の内径面２１に対して、ケージ２８をＹ軸回りに９０°回転させた向きで挿入する。その後、ケージ８を外側継手部材２３のカップ部１０の底部まで押し込んだ後、ケージ８をＹ軸回りに９０°回転させて正規の姿勢で配置する。ここで、Ｙ軸とは、外側継手部材２３に軸心軸であるＸ軸に直交する軸である。
　この図５及び図６に示すように、外側継手部材２３にケージ２８を挿入する際には、図４に示すように、軸心に関して１８０°反対側に配設される一対のケージ２８の窓部２９を、外側継手部材２３の軸心に関して１８０°反対側に配設される一対の内径球面部２１ａに嵌合状として、切欠部４０に、ケージ２８の窓部２９の長辺エッジ部２９ａ，２９ａを対応させる。これによって、ケージ２８を外側継手部材２３に干渉されることなく、カップ部２３ａの底部まで押し込むことができる。
　ところで、外側継手部材２３は例えば機械構造用炭層鋼からなり、機械構造用炭層鋼の炭素成分は、０．３７ｗｔ％以上０．６１ｗｔ％以下が好ましく、より好ましくは０．５０ｗｔ％以上０．５８ｗｔ％以下である。具体的には、日本工業規格（ＪＩＳ）で規格されている、Ｓ４０Ｃ～Ｓ５８Ｃ、望ましくはＳ５３Ｃ～Ｓ５５Ｃである。
　外側継手部材２３においては、トラック溝２２、入口チャンファ（カップ入口チャンファ）３５、トラックチャンファ３６、及びトラック入口チャンファ３７（図７参照）が冷間鍛造により形成される。外側継手部材の冷間鍛造には、既設の製造装置（例えば、特開２００９－１８５９３３号公報に開示された製造装置等）にて行うことができる。
　しかしながら、トラック溝２２と切欠部４０とは、図８に示すような一つのしごきパンチ５０を用いる冷間鍛造のしごき加工によって仕上げられ、他の入口チャンファ（カップ入口チャンファ）３５、トラックチャンファ３６、及びトラック入口チャンファ３７は、前記既設の製造装置にて冷間鍛造仕上げされてなる。
　すなわち、図８に示す鍛造装置は、外径ダイス５１，５２と、前記しごきパンチ５０等を備えるものであって、既設の製造装置にて冷間鍛造仕上げされてなる前鍛品Ｓ（トラック溝２２と切欠部４０とが冷間鍛造仕上げされていない部材）を、冷間鍛造仕上げを行うものである。前鍛品Ｓは、外側継手部材２３にカップ部２３ａを構成するカップ部５５と、外側継手部材２３にステム部を構成するステム部５６とからなる。
　このため、カップ部５５が外径ダイス５１に嵌合されるステム部５６が外径ダイス５２に嵌入され、しごきパンチ５０にてしごき加工を行う。しごきパンチ５０としては、図９と図１０に示すものを用いることができる。このしごきパンチ５０は、その外径面にトラック溝形成部５７と、内径球面部形成部５８と、切欠部形成部５９と、繋ぎ部形成部６０とが設けられている。
　ところで、図９と図１０に記載のしごきパンチ５０は、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、切欠部４０であるケージ組込用チャンファがトラック溝２２の長手方向方向に沿ってトラック溝２２の略全長に渡って形成されるものである。また、トラック溝２２とケージ組込用チャンファ（切欠部４０）との間に、繋ぎ部６１が設けられる。この繋ぎ部６１はアール形状である。このため、しごき鍛造完成時に外側継手部材２３のカップ部２３ａの内部形状は、図１１Ａ及び図１１Ｂに示す形状となっている。
　図１２Ａ及び図１２Ｂは、図１１Ａ及び図１１Ｂに示す形状にトラック溝２２と切欠き部４０をしごき加工によって仕上げ後、内径球面部２１ａを旋削で形成した形状である。この場合の切欠部４０は、図１に示すように、カップ部２３ａの開口部側にのみ形成される。
　図１３Ａ及び図１３Ｂは、図１２Ａ及び図１２Ｂに示す形状にトラック溝２２と切欠き部４０をしごき加工で仕上げをし、内球面部２１ａを旋削加工で形成した後、トラックチャンファ３６を旋削で形成したものである。この場合でも切欠部４０は、図１に示すように、カップ部２３ａの開口部側にのみ形成される。
　トラック溝２２間の内径球面部２とトラック溝の内径側開口端部との少なくともカップ部開口側コーナ部に、ケージ２８の組み込み時に外側継手部材２３側の干渉を防止する切欠部４０が設けられているので、ケージ２８を組み込む際に、ケージ２８と外側継手部材２３との干渉を回避することができて、組み込み作業性の向上を図ることができ、生産性の向上を図ることができる。
　しかも、この切欠部４０としては、冷間鍛造のしごき加工によって外側継手部材２３のトラック溝２２とともに仕上げられるものであり、切欠部４０の形成後において、トラック溝２２の仕上げ加工のしなおしを行う必要がない。生産コストの低減および生産時間の短縮を図ることができる。切欠部４０とトラック溝２２とが一つのしごきパンチを用いる冷間鍛造のしごき加工によって仕上げられるので、高精度でばらつきのない製品（外側継手部材）を提供できる。
　切欠部４０や繋ぎ部６１をアール形状とすることによって、この部分の応力集中を回避することができ、損傷等を有効に防止できる。
　外側継手部材２３の入口チャンファ３５と、外側継手部材２３のトラックチャンファ３６と、トラック入口チャンファ３７等を冷間鍛造仕上げすることによって、従来の冷間鍛造後の切削加工や研削加工等を省略することができる。これによって、歩留まりが向上し、固定式等速自在継手の製造コストの低減を図ることができる。
　特に、外側継手部材２３のトラック溝２２とトラック入口チャンファ３７とを同時冷間鍛造仕上げにより形成したり、外側継手部材のトラック溝２２とトラックチャンファ３６とを同時冷間鍛造仕上げにより形成したりすることによって生産性の向上を図ることができる。
　トルク伝達ボールが１０個以下であればよいので、設計自由度が大となって、設計性に優れる。また、種々のタイプの固定式等速自在継手に対応することができる。
　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、カップ入口チャンファ３５、トラックチャンファ３６、トラック入口チャンファ３７のいずれか又はすべてを有さないものであってもよい。
　本発明の固定式等速自在継手は、自動車のフロントドライブシャフト、リアドライブシャフト、プロペラシャフト等に用いることができる。
２１   内径面
２２   トラック溝
２３   外側継手部材
２３ａ カップ部
２４   外径面
２５   トラック溝
２６   内側継手部材
２７   ボール
２８   ケージ
２９   ポケット（窓部）
３５   カップ入口チャンファ
３６   トラックチャンファ
３７   トラック入口チャンファ
４０   切欠部
６０   繋ぎ部
 
 

Claims (7)

  1. 　内径面に複数本のトラック溝を形成したカップ部を有する外側継手部材と、外径面に複数本のトラック溝を形成した内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と前記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個のトルク伝達ボールと、前記外側継手部材の内径面と前記内側継手部材の外径面との間に介在すると共に前記トルク伝達ボールを保持するポケットを有するケージを備えた固定式等速自在継手において、
    　前記外側継手部材に、トラック溝間の内径球面部とトラック溝の内径側開口端部との少なくともカップ部開口側コーナ部に、前記ケージの外側継手部材への組み込み時に外側継手部材側の干渉を防止する切欠部を形成するとともに、この切欠部と外側継手部材のトラック溝とが、一つのしごきパンチを用いる冷間鍛造のしごき加工によって仕上げられてなることを特徴とする固定式等速自在継手。
  2. 　前記切欠部をアール形状としたことを特徴とする請求項１に記載の固定式等速自在継手。
  3. 　前記切欠部とトラック溝との間に繋ぎ部を形成するとともに、この繋ぎ部をアール形状としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固定式等速自在継手。
  4. 　外側継手部材のトラック溝間の内径球面部とトラック溝との境界部にトラックチャンファを設けるとともに、トラックチャンファとトラック溝とをアール形状の繋ぎ部を介して連設したことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
  5. 　カップ部の開口部全周に沿ってカップ入口チャンファを設けるとともに、トラック溝とカップ入口チャンファとの境界部にトラック入口チャンファを設け、かつ、カップ入口チャンファとトラック入口チャンファとが冷間鍛造仕上にて形成してなることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
  6. 　カップ部の開口部全周に沿ってカップ入口チャンファを設けるとともに、トラック溝とカップ入口チャンファとの境界部にトラック入口チャンファを設け、かつ、トラック溝とトラック入口チャンファとが冷間鍛造仕上にて形成してなることを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
  7. 　外側継手部材のトラック溝底面及び内側継手部材のトラック溝底面が円弧部とストレート部とを有するアンダーカットフリータイプであることを特徴とする請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
     
     
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