フェイススプライン成形装置、フェイススプライン成形方法、外側継手部材、及び等速自在継手
【課題】カップ部の内径の変形抑制が可能であって、フェイススプラインを安定して成形することができるフェイススプライン成形装置及び成形方法を提供する。
【解決手段】フェイススプライン成形装置は、フェイススプライン２８を成形するための歯部６２を有するパンチ部材５０と、カップ部７の開口端面５１を受ける端面受面５２とを有する受け台５３と、カップ部７の底壁内面５５を受ける内面受面５６を有する軸部材５７とを備える。開口端面５１と底壁内面５２とを同時受圧状態とする。この状態で、パンチ部材揺動運動を行って、底壁バック面２６ａにパンチ部材５０の歯部６２による塑性変形によってフェイススプライン２８を成形する。
【解決手段】フェイススプライン成形装置は、フェイススプライン２８を成形するための歯部６２を有するパンチ部材５０と、カップ部７の開口端面５１を受ける端面受面５２とを有する受け台５３と、カップ部７の底壁内面５５を受ける内面受面５６を有する軸部材５７とを備える。開口端面５１と底壁内面５２とを同時受圧状態とする。この状態で、パンチ部材揺動運動を行って、底壁バック面２６ａにパンチ部材５０の歯部６２による塑性変形によってフェイススプライン２８を成形する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェイススプライン成形装置、フェイススプライン成形方法、外側継手部材、及び等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車輪用軸受装置（駆動車輪用軸受装置）として、ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とがユニット化されたものがある。すなわち、このような車輪用軸受装置は、図１１に示すように、外径方向に延びるフランジ１０１を有するハブ輪１０２と、このハブ輪１０２に外側継手部材１０３が固定される等速自在継手１０４と、ハブ輪１０２の外周側に配設される転がり軸受１００とを備える。
【０００３】
等速自在継手１０４は、前記外側継手部材１０３と、この外側継手部材１０３の椀形部（カップ部）１０７内に配設される内側継手部材１０８と、この内側継手部材１０８と外側継手部材１０３との間に配設されるボール１０９と、このボール１０９を保持する保持器１１０とを備える。また、内側継手部材１０８の中心孔の内周面にはスプライン部１１１が形成され、この中心孔に図示省略のシャフトの端部スプライン部が挿入されて、内側継手部材１０８側のスプライン部１１１とシャフト側のスプライン部とが係合される。
【０００４】
また、ハブ輪１０２は、筒部１１３と前記フランジ１０１とを有し、フランジ１０１の外端面１１４（反継手側の端面）には、図示省略のホイールおよびブレーキロータが装着される短筒状のパイロット部１１５が突設されている。
【０００５】
そして、筒部１１３のカップ部１０７側端部の外周面に切欠部１１６が設けられ、この切欠部１１６に前記転がり軸受１００の内方部材を構成する内輪１１７が嵌合されている。ハブ輪１０２の筒部１１３の外周面のフランジ近傍には第１内側軌道面１１８が設けられ、内輪１１７の外周面に第２内側軌道面１１９が設けられている。なお、ハブ輪１０２のフランジ１０１にはボルト装着孔１１２が設けられて、ホイールおよびブレーキロータをこのフランジ１０１に固定するためのハブボルトがこのボルト装着孔１１２に装着される。
【０００６】
転がり軸受１００の外方部材１０５は、その内周に２列の外側軌道面１２０、１２１が設けられる。外方部材１０５の第１外側軌道面１２０とハブ輪１０２の第１内側軌道面１１８とが対向し、外方部材１０５の第２外側軌道面１２１と、内輪１１７の軌道面１１９とが対向し、これらの間に転動体１２２が介装される。
【０００７】
ハブ輪１０２の筒部１１３には仕切壁１２４が設けられ、この仕切壁１２４の貫通孔１２４ａに連結用ボルト部材１２５が挿通されている。また、カップ部１０７の底壁１２６にはねじ孔１２７が設けられ、このねじ孔１２７に前記ボルト部材１２５が螺着される。
【０００８】
従来においては、カップ部１０７の底壁１２６のハブ輪対向面（バック面）と、ハブ輪１０２の筒部１１３の椀形部対向面とに、それぞれフェイススプライン１２８、１２９を設け、フェイススプライン構造にてトルク伝達構造を構成するものがある（特許文献１）。ここで、フェイススプライン１２８、１２９とは、径方向に延びる複数の凸条と径方向に延びる複数の凹条とが周方向に沿って交互に配設されたものである。
【０００９】
このようなフェイススプライン構造では、ガタなしでトルク伝達ができる、ハブ輪対向面と椀形部対向面との間のスティックスリップ音発生を抑えることができる、組立性に優れている、軽量化できる等の利点がある。
【００１０】
ところで、このようなフェイススプラインの成形には、フェイススプラインの塑性加工するための歯形（歯部）が形成されたパンチと、中心軸が所定角度だけ傾斜する揺動軸とを備え、揺動軸に揺動運動をさせて、塑性変形により成形するものがある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭６３−１８４５０１号公報
【特許文献２】特開２００９−２７４５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前記特許文献２に記載の成形装置等を用いて、外側継手部材の底壁のバック面にフェイススプラインを成形する場合、カップ部の開口端面と、カップ部の底壁内面とを受け部材にて受ける必要がある。すなわち、開口端面と底壁内面とを下方から受けて、揺動軸に揺動運動をさせてパンチをカップ部の底壁のバック面に押し付けることになる。
【００１３】
ところが、カップ部内の軸方向寸法のバラツキにより、カップ部の底壁内面のみの受圧、又はカップ部の開口端面のみの受圧となる場合がある。このような場合には、加工ワーク(外側継手部材)が不安定な状態での塑性変形となる。このため、カップ部の内部において変形が生じる。
【００１４】
カップ部の底壁内面のみの受圧である場合、揺動形成加工中にワーク（外側継手部材）がふらつき、局部的にカップ外径面がカップの開口端面を受けている部材に接触して、カップ部内径が縮径するおそれがある。また、カップ部の開口端面のみの受圧である場合、カップ部の底壁内面を受けていないので、カップ部の底壁内面が変形して、カップ部内への塑性流動が発生し、カップ部内径が縮径するおそれがある。
【００１５】
そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、外側継手部材のカップ部の内径の変形抑制が可能であって、フェイススプラインを安定して成形することができるフェイススプライン成形装置及びフェイススプライン成形方法を提供し、このフェイススプライン成形装置やフェイススプライン成形方法にて成形された外側継手部材、及びこのように成形された外側継手部材を用いた等速自在継手を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のフェイススプライン成形装置は、等速自在継手の外側継手部材の底壁バック面にフェイススプラインを成形するフェイススプライン成形装置であって、フェイススプラインを成形するための歯部を有し、軸心が前記外側継手部材の軸心に対して所定角度で傾斜するパンチ部材と、外側継手部材のカップ部の開口端面を受ける端面受面とを有する受け台と、外側継手部材のカップ部の底壁内面を受ける軸部材と、受け台と軸部材とを相対的に軸方向に変位させる移動機構と、この移動機構を制御してカップ部の開口端面とカップ部の底壁内面との同時受圧を可能とする制御手段とを備え、同時受圧時において、外側継手部材の軸心廻りのパンチ部材の回転によるパンチ部材揺動運動にて、底壁バック面にパンチ部材の歯部による塑性変形によってフェイススプラインを成形するものである。
【００１７】
本発明のフェイススプライン成形装置によれば、受け台と軸部材とを相対的に軸方向に変位させることによって、カップ部の開口端面とカップ部の底壁内面との同時受圧が可能である。このため、カップ部内の軸方向寸法にばらつきがあっても、同時受圧状態で、底壁バック面にパンチ部材の歯部による塑性変形を施すことができる。
【００１８】
受け台と軸部材との制御手段による相対的な軸方向の変位は、前記軸部材の軸方向の移動であるようにできる。また、移動機構は、ねじ構造で構成しても、サーボモータを用いたサーボ機構にて構成してもよい。
【００１９】
本発明のフェイススプライン成形方法は、フェイススプラインを成形するための歯部を有し、軸心が前記外側継手部材の軸心に対して所定角度で傾斜するパンチ部材と、外側継手部材のカップ部の開口端面を受ける端面受面とを有する受け台と、外側継手部材のカップ部の底壁内面を受ける内面受面を有する軸部材とを備えたフェイススプライン成形装置を用いて、外側継手部材の底壁バック面にフェイススプラインを成形するためのフェイススプライン成形方法であって、カップ部の開口端面とカップ部の底壁内面との同時受圧状態とし、その後、この同時受圧状態を維持しつつ外側継手部材の軸心廻りのパンチ部材の回転によるパンチ部材揺動運動を行って、底壁バック面にパンチ部材の歯部による塑性変形によってフェイススプラインを成形するものである。
【００２０】
本発明のフェイススプライン成形方法によれば、カップ部内の軸方向寸法にばらつきがあっても、同時受圧状態で、カップ部内の変形を抑制し、底壁バック面にパンチ部材の歯部による塑性変形を施すことができる。
【００２１】
受け台にてカップ部の開口端面を受けた状態を基準として、受け台と軸部材とを相対的に軸方向に変位させて、軸部材にてカップ部の底壁内面を受ける状態とすることによって、パンチ部材揺動運動には、パンチ部材揺動運動にはカップ部の開口端面とカップ部の底壁内面との同時受圧状態することができる。
【００２２】
この場合、カップ部の底壁内面の受圧面積をＳ１とし、カップ部の開口端面の受圧面積をＳ２とし、塑性変形時の成形荷重をＰとし、カップ部の底壁内面にかかる荷重をＰ１としたときに、Ｐ１＝Ｓ１・Ｐ／（Ｓ１＋Ｓ２）とするのが好ましい。これによって、同時受圧状態を有効に形成できる。
【００２３】
また、軸部材にてカップ部の底壁内面を受けた状態を基準として、受け台と軸部材とを相対的に軸方向に変位させて、受け台にてカップ部の開口端面を受ける状態とすることによって、パンチ部材揺動運動には、パンチ部材揺動運動にはカップ部の開口端面とカップ部の底壁内面との同時受圧状態とすることができる。
【００２４】
この場合、カップ部の底壁内面の受圧面積をＳ１とし、カップ部の開口端面の受圧面積をＳ２とし、塑性変形時の成形荷重をＰとし、カップ部の開口端面にかかる荷重をＰ２としたときに、Ｐ２＝Ｓ２・Ｐ／（Ｓ１＋Ｓ２）とするのが好ましい。これによって、同時受圧状態を有効に形成できる。
【００２５】
本発明の第１の等速自在継手の外側継手部材は、底壁バック面に前記フェイススプライン成形装置を用いて成形したフェイススプラインを有するものである。
【００２６】
本発明の第２の等速自在継手の外側継手部材は、底壁バック面に前記フェイススプライン成形方法を用いて成形したフェイススプラインを有するものである。
【００２７】
本発明の等速自在継手は、前記外側継手部材と、内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材との間に介在されるトルク伝達部材とを備えたものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のフェイススプライン成形装置では、カップ部内の軸方向寸法にばらつきがあっても、同時受圧状態で、底壁バック面にパンチ部材の歯部による塑性変形を施すことができる。このため、カップ部の内径変化を抑制しつつフェイススプラインを安定して成形することができる。
【００２９】
受け台と軸部材との制御手段による相対的な軸方向の変位を軸部材の軸方向の移動で行うものであって、軸部材の軸方向の移動機構がねじ構造で構成されるものであれば、移動機構を簡単な構造で構成でき、低コスト化を図ることができる。また、受け台と軸部材との制御手段による相対的な軸方向の変位を軸部材の軸方向の移動で行うものであって、軸部材の軸方向の移動機構がサーボモータを用いたサーボ機構で構成されるものであれば、目標値に対する精度も良く、速度範囲も広く、応答性も良い等の利点がある。
【００３０】
本発明のフェイススプライン成形方法では、カップ部の底壁内面にかかる荷重やカップ部の開口端面にかかる荷重を制御することによって、カップ部の内径変形を安定して抑制することができ、高品質の製品を提供できる。
【００３１】
このため、前記フェイススプライン成形装置及びフェイススプライン成形方法で成形したフェイススプラインを有する外側継手部材では、カップ部内径において変形が少ない高品質の外側継手部材となる。また、このような外側継手部材を用いた等速自在継手では、フェイススプライン構造のメリットを有効に生かせる等速自在継手となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態を示すフェイススプライン成形装置の成形加工前の断面図である。
【図２】前記フェイススプライン成形装置の成形加工中の断面図である。
【図３】前記フェイススプライン成形装置にて成形したフェイススプラインを有する外側継手部材を用いた車輪用軸受装置の断面図である。
【図４】フェイススプラインの正面図である。
【図５】前記フェイススプライン成形装置の制御部の構成ブロック図である。
【図６】前記フェイススプライン成形装置を用いたフェイススプライン成形方法のフローチャート図である。
【図７】前記フェイススプライン成形装置を用いた他のフェイススプライン成形方法のフローチャート図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示すフェイススプライン成形装置の断面図である。
【図９】前記図８に示すフェイススプライン成形装置を用いたフェイススプライン成形方法のフローチャート図である。
【図１０】前記図８に示すフェイススプライン成形装置を用いた他のフェイススプライン成形方法のフローチャート図である。
【図１１】車輪用軸受装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
【００３４】
図３は本発明の等速自在継手を用いた車輪用軸受装置を示し、外径方向に延びるフランジ１１を有するハブ輪２と、このハブ輪２に外側継手部材３が固定される等速自在継手４と、ハブ輪２の外周側に配設される転がり軸受１０とを備える。外側継手部材３は、その内径面５に複数のトラック溝６が形成されたカップ部７を有する。
【００３５】
等速自在継手４は、前記外側継手部材３と、この外側継手部材３のカップ部７内に配設される内側継手部材(図示省略)と、この内側継手部材と外側継手部材３との間に配設されるトルク伝達部材としてのボール(図示省略)と、このボールを保持する保持器(図示省略)とを備える。
【００３６】
また、ハブ輪２は、筒部１３と前記フランジ１１とを有し、フランジ１１の外端面１４（反継手側の端面）には、図示省略のホイールおよびブレーキロータが装着される短筒状のパイロット部１５が突設されている。
【００３７】
そして、筒部１３のカップ部７側端部の外周面に切欠部１６が設けられ、この切欠部１６に前記転がり軸受１０の内方部材の一部を構成する内輪１７が嵌合されている。ハブ輪２の筒部１３の外周面のフランジ近傍には第１内側軌道面１８が設けられ、内輪１７の外周面に第２内側軌道面１９が設けられている。このように、転がり軸受１０の内方部材は、ハブ輪２の筒部１３の一部と前記内輪１７とで構成される。なお、ハブ輪２のフランジ１１にはボルト装着孔１２が設けられて、ホイールおよびブレーキロータをこのフランジ１１に固定するためのハブボルトがこのボルト装着孔１２に装着される。
【００３８】
転がり軸受１０の外方部材２３は、その内周に２列の外側軌道面２０、２１が設けられる。外方部材５の第１外側軌道面２０とハブ輪２の第１内側軌道面１８とが対向し、外方部材５の第２外側軌道面２１と、内輪１７の軌道面１９とが対向し、これらの間に転動体２２が介装される。
【００３９】
ハブ輪２の筒部１３には仕切壁２４が設けられ、この仕切壁２４の貫通孔２４ａに連結用ボルト部材２５が挿通されている。また、カップ部７の底壁２６にはねじ孔２７が設けられ、このねじ孔２７に前記ボルト部材２５が螺着される。
【００４０】
カップ部７の底壁２６のバック面２６ａにはフェイススプライン２８が設けられ、ハブ輪２の筒部１３の端面１３ａには、前記フェイススプライン２８に噛合するフェイススプライン２９が設けられる。フェイススプライン２８は、図４に示すように、径方向に延びる複数の凸条２８ａと径方向に延びる複数の凹条２８ｂとが周方向に沿って交互に配設されたものである。また、フェイススプライン２９も同様、径方向に延びる複数の凸条と径方向に延びる複数の凹条とが周方向に沿って交互に配設されたものである。
【００４１】
図１は、カップ部７の底壁２６のバック面２６ａに、フェイススプライン２８を成形するフェイススプライン成形装置を示している。フェイススプライン成形装置は、図２に示すように軸心が外側継手部材３の軸心に対して所定角度で傾斜するパンチ部材５０と、外側継手部材３のカップ部７の開口端面５１を受ける端面受面５２とを有する受け台５３と、外側継手部材３のカップ部７の底壁内面５５を受ける内面受面５６を有する軸部材５７とを備える。軸部材５７はその軸心方向に沿って矢印Ａ，Ｂ方向の往復動が可能である。
【００４２】
パンチ部材５０は、基盤６０と、この基盤６０の下面に設けられる円環部６１とを備え、この円環部６１の下面にフェイススプライン成形用の歯部（歯形）６２が設けられている。そして、このパンチ部材５０は、図示省略の回転軸に取り付けられる。
【００４３】
受け台５３は、凹部６５が設けられたブロック体からなる。また、凹部６５の底壁６５ａには、貫通孔６６が設けられている。この場合、凹部６５の内径面は、フェイススプライン２８を成形する外側継手部材３のカップ部７の外径面に対応している。すなわち、図１に示すように、カップ部７は、その開口部が下方に開口した状態で、凹部６５に嵌合され、カップ部７の開口端面５１が、凹部６５の底壁６５ａの内面である端面受面５２にて受けられる。この嵌合状態では、カップ部７の軸方向長さの開口側の略半分が凹部６５内に嵌入する。また、外側継手部材３はその軸心廻りの回転が規制される。
【００４４】
受け台５３は基台６７上に支持台６８を介して載置固定される。すなわち、基台６７は、軸心孔６７ａを有するブロック体からなり、支持台６８は、前記軸心孔６７ａよりも大径の軸心孔６８ａを有するブロック体からなり、ボルト部材６９を介して基台６７に固定される。そして、受け台５３がボルト部材６９を介して支持台６８に固定される。
【００４５】
軸部材５７は、その先端が、フェイススプライン２８を成形する外側継手部材３のカップ部７の底壁内面５５に対応する形状の内面受面５６とされる。この場合、底壁２６にねじ孔２７が設けられているので、軸部材５７の先端部が扁平円錐台形状とされ、内面受面５６は、この扁平円錐台の周面でもって形成される。
【００４６】
軸部材５７は移動機構７０（図５参照）によって上下動が可能とされる。移動機構７０としては、例えば、ねじ軸とこのねじ軸に螺合するナット部材とを備えたものである。すなわち、ナット部材をその軸心廻りに回転させることによって、ねじ軸をその軸心方向に移動させることができる。この場合、ボールねじ機構が好ましい。また、移動機構７０として、サーボモータを用いたサーボ機構であってもよい。すなわち、前記ボールねじ機構において、ナット部材をサーボモータで回転駆動させるようにすればよい。
【００４７】
ところで、この移動機構７０は制御手段７１にて制御される。制御手段７１は、マイクロコンピュータ等で構成でき、軸部材５７の軸方向移動量を制御することになる。
【００４８】
次に、前記のように構成されたフェイススプライン成形装置を用いたフェイススプライン成形方法を、図６等のフローチャート図を使用して説明する。まず、カップ部７の開口端面５１を受け台５３の端面受面５２にて受けた状態とする（ステップＳ１）。すなわち、外側継手部材３のカップ部７をその開口部が下方に開口するように、受け台５３の凹部６５に嵌合させる。この状態では、図１の図面の左半分に示すように、軸部材５７の内面受面５６とカップ部７の底壁内面５５との間に隙間４０が設けられている。
【００４９】
次に、軸部材５７をその軸心方向に沿って前記隙間４０が埋まる分の寸法Ｓだけ矢印Ａ方向に上昇させる（ステップＳ２）。そして、カップ部７の底壁内面５５に、軸部材５７の内面受面５６を接触させて、カップ部７の底壁内面５５をこの軸部材５７にて受ける状態とする（ステップＳ３）。すなわち、図１の図面の右半分に示す状態とする。これによって、カップ部７の開口端面５１とカップ部７の底壁内面５６との同時受圧状態とする。すなわち、外側継手部材３のカップ部７の開口端面５１から、カップ部７の底壁内面５６の最深部までの深さ寸法Ｘ分だけ、軸部材５７の先端面が、軸部材５７の受け台５３の凹部６５の底面（端面受面５２）から突出した状態となる。
【００５０】
この状態で、揺動成形加工を開始する（ステップＳ４）。すなわち、図２に示すように、パンチ部材５０を、その軸心Ｌ１を外側継手部材３の軸心Ｌに対して所定角度で傾斜させた状態で、パンチ部材５０を外側継手部材３の底壁２６のバック面２６ａに押し当てるとともに、外側継手部材３の軸心Ｌの廻りにパンチ部材５０を回転させる。これによって、パンチ部材５０に揺動運動を発生させ、底壁２６のバック面２６ａにフェイススプライン２８を成形する。このように、フェイススプライン２８が成形された外側継手部材３は、その後、熱硬化処理、研削加工等が施されて仕上げられる。なお、外側継手部材３の軸心Ｌに対するパンチ部材５０の軸心Ｌ１の傾斜角度としては、例えば、４〜６°程度とされる。
【００５１】
前記のように構成されたフェイススプライン成形装置を用いたフェイススプライン成形方法としては、図７のフローチャート図に示す方法も可能である。この場合、まず、カップ部７の底壁内面５５を軸部材５７の内面受面５６にて受けた状態とする（ステップＳ５）。すなわち、外側継手部材３のカップ部７の開口端面５１から、カップ部７の底壁内面５６の最深部までの深さ寸法Ｘ分よりも、軸部材５７の先端面を軸部材５７の受け台５３の凹部６５の底面（端面受面５２）から突出した状態とする。この状態で、外側継手部材３の開口端面５１と受け台５３の凹部６５の底面（端面受面５２）との間に隙間（図示省略）が設けられる。
【００５２】
次に、軸部材５７をその軸心方向に沿って矢印Ｂ（図１参照）方向に下降させる（ステップＳ６）。そして、カップ部７の開口端面５１を、受け台５３の凹部６５の底面（端面受面）５２に接触させて、カップ部７の開口端面５１を受け台５３の端面受面５２にて受ける状態とする（ステップＳ７）。これによって、カップ部７の開口端面とカップ部７の底壁内面５６との同時受圧状態とする。この状態で、外側継手部材３のカップ部７の開口端面５１から、カップ部７の底壁内面５６の最深部までの深さ寸法Ｘ分だけ、軸部材５７の先端面が、軸部材５７の受け台５３の凹部６５の底面（端面受面５２）から突出した状態となる。この状態で、揺動成形加工を開始する（ステップＳ８）。これによって、底壁２６のバック面２６ａにフェイススプラインを成形することができる。
【００５３】
本発明のフェイススプライン成形装置およびフェイススプライン成形によれば、受け台５３と軸部材５７とを相対的に軸方向に変位させることによって、カップ部７の開口端面５１とカップ部７の底壁内面５５との同時受圧が可能である。このため、カップ部７内の軸方向寸法にばらつきがあっても、同時受圧状態で、底壁バック面２６ａにパンチ部材５０の歯部６２による塑性変形を施すことができ、カップ部７の内径変化を抑制しつつフェイススプライン２８を安定して成形することができる。なお、本発明のフェイススプライン成形装置およびフェイススプライン成形によれば、カップ部７の底壁内面５５のみで受圧したものに比べてカップ部７の内径の変形量を約１／１０に低減できる。
【００５４】
受け台５３と軸部材５７との制御手段７１による相対的な軸方向の変位を軸部材５７の軸方向の移動で行うものであって、軸部材５７の軸方向の移動機構７０がねじ構造で構成されるものであれば、移動機構７０を簡単な構造で構成でき、低コスト化を図ることができる。また、受け台５３と軸部材５７との制御手段７１による相対的な軸方向の変位を軸部材の軸方向の移動で行うものであって、軸部材５７の軸方向の移動機構７０がサーボモータを用いたサーボ機構で構成されるものであれば、目標値に対する精度も良く、速度範囲も広く、応答性も良い等の利点がある。
【００５５】
図８に示すフェイススプライン成形装置は、揺動成形加工時のカップ部７の底壁内面５６に係る荷重を調整できるものである。すなわち、軸部材５７を上下動させる移動機構７０として油圧機構７２が用いられる。
【００５６】
このようなフェイススプライン成形装置を用いたフェイススプラインを図９に示すフローチャート図を用いて説明する。まず、ステップＳ１０で示すように、カップ部７の開口端面５１を受け台５３の端面受面５２にて受けた状態とする。次に、ステップＳ１１へ移行して、軸部材５７を上昇させて、ステップＳ１２に示すように、カップ部７の底壁内面５５を軸部材５７の内面受面５６にて受けた状態とする。
【００５７】
その後は、パンチ部材５０の歯部６２をカップ部７の底壁２６のバック面２６ａに押し付けて、ステップＳ１２に示すように、Ｐ１＝Ｓ１・Ｐ／（Ｓ１＋Ｓ２）であるか否かを判定する。ここで、カップ部７の底壁内面５５の受圧面積をＳ１とし、カップ部７の開口端面５１の受圧面積をＳ２とし、塑性変形時の成形荷重をＰとし、カップ部７の底壁内面５５にかかる荷重をＰ１とする。なお、荷重Ｐ１は油圧機構７２の押圧荷重で測定することができる。
【００５８】
ステップＳ１２でＰ１＝Ｓ１・Ｐ／（Ｓ１＋Ｓ２）であれば、ステップＳ１３へ移行して前記揺動成形を開始することになる。また、ステップＳ１２でＰ１＝Ｓ１・Ｐ／（Ｓ１＋Ｓ２）でなければ、移動機構７０として油圧機構７２にて圧力制御（調整）して、Ｐ１＝Ｓ１・Ｐ／（Ｓ１＋Ｓ２）とする。この方法によれば、同時受圧状態を有効に形成でき、カップ部７の内径変形を安定して抑制することができる。
【００５９】
また、図８に示すフェイススプライン成形装置では、次の図１０に示す方法によってもフェイススプライン２８を成形することができる。まず、カップ部７の底壁内面５５を軸部材５７の内面受面５６にて受けた状態とする（ステップＳ１５）。その後、ステップＳ１６に移行して軸部材５７を下降させて、ステップＳ１７に示すように、カップ部７の開口端面５１を受けるようにする。
【００６０】
その後は、パンチ部材５０の歯部６２をカップ部７の底壁２６のバック面２６ａに押し付けて、ステップＳ１８に示すように、Ｐ２＝Ｓ２・Ｐ／（Ｓ１＋Ｓ２）であるか否かを判定する。ここで、カップ部７の底壁内面５５の受圧面積をＳ１とし、カップ部７の開口端面５１の受圧面積をＳ２とし、塑性変形時の成形荷重をＰとし、カップ部７の開口端面５１にかかる荷重をＰ２とする。なお、荷重Ｐ１は油圧機構７２の押圧荷重で測定することができる。
【００６１】
ステップＳ１８でＰ２＝Ｓ２・Ｐ／（Ｓ１＋Ｓ２）であれば、ステップＳ１９へ移行して前記揺動成形を開始することになる。また、ステップＳ１８でＰ２＝Ｓ２・Ｐ／（Ｓ１＋Ｓ２）でなければ、移動機構として油圧機構にて圧力制御（調整）して、Ｐ２＝Ｓ２・Ｐ／（Ｓ１＋Ｓ２）とする。この方法によれば、同時受圧状態を有効に形成でき、カップ部７の内径変形を安定して抑制することができる。
【００６２】
前記図８に示すフェイススプライン成形装置にてフェイススプライン２８を成形した場合（図９や図１０に示すフローチャートに従って成形した場合）においても、前記図１に示すフェイススプライン成形装置にてフェイススプライン２８を成形した場合（図６や図７に示すフローチャートに従って成形した場合）と同様、カップ部７の底壁内面５５のみで受圧したものに比べてカップ部７の内径の変形量を約１／１０に低減できる。
【００６３】
前記フェイススプライン成形装置及びフェイススプライン成形方法で成形したフェイススプライン２８を有する外側継手部材３では、カップ部内径において変形が少ない高品質の外側継手部材となる。また、このような外側継手部材３を用いた等速自在継手では、フェイススプライン構造のメリットを有効に生かせる等速自在継手となる。
【００６４】
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、本発明に係る外側継手部材を用いて等速自在継手を構成する場合、等速自在継手として、アンダーカットフリータイプやバーフィールドタイプの固定式等速自在継手であっても、トリポードタイプ、ダブルオフセットタイプ、クロスグルーブタイプ等の摺動式等速自在継手であってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
３ 外側継手部材
４ 等速自在継手
２６ａ バック面
２６ 底壁
２８ フェイススプライン
５０ パンチ部材
５１ 開口端面
５２ 端面受面
５３ 受け台
５５ 底壁内面
５６ 内面受面
５７ 軸部材
６２ 歯部
７０ 移動機構
７１ 制御手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェイススプライン成形装置、フェイススプライン成形方法、外側継手部材、及び等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車輪用軸受装置（駆動車輪用軸受装置）として、ハブ輪と複列の転がり軸受と等速自在継手とがユニット化されたものがある。すなわち、このような車輪用軸受装置は、図１１に示すように、外径方向に延びるフランジ１０１を有するハブ輪１０２と、このハブ輪１０２に外側継手部材１０３が固定される等速自在継手１０４と、ハブ輪１０２の外周側に配設される転がり軸受１００とを備える。
【０００３】
等速自在継手１０４は、前記外側継手部材１０３と、この外側継手部材１０３の椀形部（カップ部）１０７内に配設される内側継手部材１０８と、この内側継手部材１０８と外側継手部材１０３との間に配設されるボール１０９と、このボール１０９を保持する保持器１１０とを備える。また、内側継手部材１０８の中心孔の内周面にはスプライン部１１１が形成され、この中心孔に図示省略のシャフトの端部スプライン部が挿入されて、内側継手部材１０８側のスプライン部１１１とシャフト側のスプライン部とが係合される。
【０００４】
また、ハブ輪１０２は、筒部１１３と前記フランジ１０１とを有し、フランジ１０１の外端面１１４（反継手側の端面）には、図示省略のホイールおよびブレーキロータが装着される短筒状のパイロット部１１５が突設されている。
【０００５】
そして、筒部１１３のカップ部１０７側端部の外周面に切欠部１１６が設けられ、この切欠部１１６に前記転がり軸受１００の内方部材を構成する内輪１１７が嵌合されている。ハブ輪１０２の筒部１１３の外周面のフランジ近傍には第１内側軌道面１１８が設けられ、内輪１１７の外周面に第２内側軌道面１１９が設けられている。なお、ハブ輪１０２のフランジ１０１にはボルト装着孔１１２が設けられて、ホイールおよびブレーキロータをこのフランジ１０１に固定するためのハブボルトがこのボルト装着孔１１２に装着される。
【０００６】
転がり軸受１００の外方部材１０５は、その内周に２列の外側軌道面１２０、１２１が設けられる。外方部材１０５の第１外側軌道面１２０とハブ輪１０２の第１内側軌道面１１８とが対向し、外方部材１０５の第２外側軌道面１２１と、内輪１１７の軌道面１１９とが対向し、これらの間に転動体１２２が介装される。
【０００７】
ハブ輪１０２の筒部１１３には仕切壁１２４が設けられ、この仕切壁１２４の貫通孔１２４ａに連結用ボルト部材１２５が挿通されている。また、カップ部１０７の底壁１２６にはねじ孔１２７が設けられ、このねじ孔１２７に前記ボルト部材１２５が螺着される。
【０００８】
従来においては、カップ部１０７の底壁１２６のハブ輪対向面（バック面）と、ハブ輪１０２の筒部１１３の椀形部対向面とに、それぞれフェイススプライン１２８、１２９を設け、フェイススプライン構造にてトルク伝達構造を構成するものがある（特許文献１）。ここで、フェイススプライン１２８、１２９とは、径方向に延びる複数の凸条と径方向に延びる複数の凹条とが周方向に沿って交互に配設されたものである。
【０００９】
このようなフェイススプライン構造では、ガタなしでトルク伝達ができる、ハブ輪対向面と椀形部対向面との間のスティックスリップ音発生を抑えることができる、組立性に優れている、軽量化できる等の利点がある。
【００１０】
ところで、このようなフェイススプラインの成形には、フェイススプラインの塑性加工するための歯形（歯部）が形成されたパンチと、中心軸が所定角度だけ傾斜する揺動軸とを備え、揺動軸に揺動運動をさせて、塑性変形により成形するものがある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭６３−１８４５０１号公報
【特許文献２】特開２００９−２７４５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前記特許文献２に記載の成形装置等を用いて、外側継手部材の底壁のバック面にフェイススプラインを成形する場合、カップ部の開口端面と、カップ部の底壁内面とを受け部材にて受ける必要がある。すなわち、開口端面と底壁内面とを下方から受けて、揺動軸に揺動運動をさせてパンチをカップ部の底壁のバック面に押し付けることになる。
【００１３】
ところが、カップ部内の軸方向寸法のバラツキにより、カップ部の底壁内面のみの受圧、又はカップ部の開口端面のみの受圧となる場合がある。このような場合には、加工ワーク(外側継手部材)が不安定な状態での塑性変形となる。このため、カップ部の内部において変形が生じる。
【００１４】
カップ部の底壁内面のみの受圧である場合、揺動形成加工中にワーク（外側継手部材）がふらつき、局部的にカップ外径面がカップの開口端面を受けている部材に接触して、カップ部内径が縮径するおそれがある。また、カップ部の開口端面のみの受圧である場合、カップ部の底壁内面を受けていないので、カップ部の底壁内面が変形して、カップ部内への塑性流動が発生し、カップ部内径が縮径するおそれがある。
【００１５】
そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、外側継手部材のカップ部の内径の変形抑制が可能であって、フェイススプラインを安定して成形することができるフェイススプライン成形装置及びフェイススプライン成形方法を提供し、このフェイススプライン成形装置やフェイススプライン成形方法にて成形された外側継手部材、及びこのように成形された外側継手部材を用いた等速自在継手を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のフェイススプライン成形装置は、等速自在継手の外側継手部材の底壁バック面にフェイススプラインを成形するフェイススプライン成形装置であって、フェイススプラインを成形するための歯部を有し、軸心が前記外側継手部材の軸心に対して所定角度で傾斜するパンチ部材と、外側継手部材のカップ部の開口端面を受ける端面受面とを有する受け台と、外側継手部材のカップ部の底壁内面を受ける軸部材と、受け台と軸部材とを相対的に軸方向に変位させる移動機構と、この移動機構を制御してカップ部の開口端面とカップ部の底壁内面との同時受圧を可能とする制御手段とを備え、同時受圧時において、外側継手部材の軸心廻りのパンチ部材の回転によるパンチ部材揺動運動にて、底壁バック面にパンチ部材の歯部による塑性変形によってフェイススプラインを成形するものである。
【００１７】
本発明のフェイススプライン成形装置によれば、受け台と軸部材とを相対的に軸方向に変位させることによって、カップ部の開口端面とカップ部の底壁内面との同時受圧が可能である。このため、カップ部内の軸方向寸法にばらつきがあっても、同時受圧状態で、底壁バック面にパンチ部材の歯部による塑性変形を施すことができる。
【００１８】
受け台と軸部材との制御手段による相対的な軸方向の変位は、前記軸部材の軸方向の移動であるようにできる。また、移動機構は、ねじ構造で構成しても、サーボモータを用いたサーボ機構にて構成してもよい。
【００１９】
本発明のフェイススプライン成形方法は、フェイススプラインを成形するための歯部を有し、軸心が前記外側継手部材の軸心に対して所定角度で傾斜するパンチ部材と、外側継手部材のカップ部の開口端面を受ける端面受面とを有する受け台と、外側継手部材のカップ部の底壁内面を受ける内面受面を有する軸部材とを備えたフェイススプライン成形装置を用いて、外側継手部材の底壁バック面にフェイススプラインを成形するためのフェイススプライン成形方法であって、カップ部の開口端面とカップ部の底壁内面との同時受圧状態とし、その後、この同時受圧状態を維持しつつ外側継手部材の軸心廻りのパンチ部材の回転によるパンチ部材揺動運動を行って、底壁バック面にパンチ部材の歯部による塑性変形によってフェイススプラインを成形するものである。
【００２０】
本発明のフェイススプライン成形方法によれば、カップ部内の軸方向寸法にばらつきがあっても、同時受圧状態で、カップ部内の変形を抑制し、底壁バック面にパンチ部材の歯部による塑性変形を施すことができる。
【００２１】
受け台にてカップ部の開口端面を受けた状態を基準として、受け台と軸部材とを相対的に軸方向に変位させて、軸部材にてカップ部の底壁内面を受ける状態とすることによって、パンチ部材揺動運動には、パンチ部材揺動運動にはカップ部の開口端面とカップ部の底壁内面との同時受圧状態することができる。
【００２２】
この場合、カップ部の底壁内面の受圧面積をＳ１とし、カップ部の開口端面の受圧面積をＳ２とし、塑性変形時の成形荷重をＰとし、カップ部の底壁内面にかかる荷重をＰ１としたときに、Ｐ１＝Ｓ１・Ｐ／（Ｓ１＋Ｓ２）とするのが好ましい。これによって、同時受圧状態を有効に形成できる。
【００２３】
また、軸部材にてカップ部の底壁内面を受けた状態を基準として、受け台と軸部材とを相対的に軸方向に変位させて、受け台にてカップ部の開口端面を受ける状態とすることによって、パンチ部材揺動運動には、パンチ部材揺動運動にはカップ部の開口端面とカップ部の底壁内面との同時受圧状態とすることができる。
【００２４】
この場合、カップ部の底壁内面の受圧面積をＳ１とし、カップ部の開口端面の受圧面積をＳ２とし、塑性変形時の成形荷重をＰとし、カップ部の開口端面にかかる荷重をＰ２としたときに、Ｐ２＝Ｓ２・Ｐ／（Ｓ１＋Ｓ２）とするのが好ましい。これによって、同時受圧状態を有効に形成できる。
【００２５】
本発明の第１の等速自在継手の外側継手部材は、底壁バック面に前記フェイススプライン成形装置を用いて成形したフェイススプラインを有するものである。
【００２６】
本発明の第２の等速自在継手の外側継手部材は、底壁バック面に前記フェイススプライン成形方法を用いて成形したフェイススプラインを有するものである。
【００２７】
本発明の等速自在継手は、前記外側継手部材と、内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材との間に介在されるトルク伝達部材とを備えたものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のフェイススプライン成形装置では、カップ部内の軸方向寸法にばらつきがあっても、同時受圧状態で、底壁バック面にパンチ部材の歯部による塑性変形を施すことができる。このため、カップ部の内径変化を抑制しつつフェイススプラインを安定して成形することができる。
【００２９】
受け台と軸部材との制御手段による相対的な軸方向の変位を軸部材の軸方向の移動で行うものであって、軸部材の軸方向の移動機構がねじ構造で構成されるものであれば、移動機構を簡単な構造で構成でき、低コスト化を図ることができる。また、受け台と軸部材との制御手段による相対的な軸方向の変位を軸部材の軸方向の移動で行うものであって、軸部材の軸方向の移動機構がサーボモータを用いたサーボ機構で構成されるものであれば、目標値に対する精度も良く、速度範囲も広く、応答性も良い等の利点がある。
【００３０】
本発明のフェイススプライン成形方法では、カップ部の底壁内面にかかる荷重やカップ部の開口端面にかかる荷重を制御することによって、カップ部の内径変形を安定して抑制することができ、高品質の製品を提供できる。
【００３１】
このため、前記フェイススプライン成形装置及びフェイススプライン成形方法で成形したフェイススプラインを有する外側継手部材では、カップ部内径において変形が少ない高品質の外側継手部材となる。また、このような外側継手部材を用いた等速自在継手では、フェイススプライン構造のメリットを有効に生かせる等速自在継手となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態を示すフェイススプライン成形装置の成形加工前の断面図である。
【図２】前記フェイススプライン成形装置の成形加工中の断面図である。
【図３】前記フェイススプライン成形装置にて成形したフェイススプラインを有する外側継手部材を用いた車輪用軸受装置の断面図である。
【図４】フェイススプラインの正面図である。
【図５】前記フェイススプライン成形装置の制御部の構成ブロック図である。
【図６】前記フェイススプライン成形装置を用いたフェイススプライン成形方法のフローチャート図である。
【図７】前記フェイススプライン成形装置を用いた他のフェイススプライン成形方法のフローチャート図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示すフェイススプライン成形装置の断面図である。
【図９】前記図８に示すフェイススプライン成形装置を用いたフェイススプライン成形方法のフローチャート図である。
【図１０】前記図８に示すフェイススプライン成形装置を用いた他のフェイススプライン成形方法のフローチャート図である。
【図１１】車輪用軸受装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
【００３４】
図３は本発明の等速自在継手を用いた車輪用軸受装置を示し、外径方向に延びるフランジ１１を有するハブ輪２と、このハブ輪２に外側継手部材３が固定される等速自在継手４と、ハブ輪２の外周側に配設される転がり軸受１０とを備える。外側継手部材３は、その内径面５に複数のトラック溝６が形成されたカップ部７を有する。
【００３５】
等速自在継手４は、前記外側継手部材３と、この外側継手部材３のカップ部７内に配設される内側継手部材(図示省略)と、この内側継手部材と外側継手部材３との間に配設されるトルク伝達部材としてのボール(図示省略)と、このボールを保持する保持器(図示省略)とを備える。
【００３６】
また、ハブ輪２は、筒部１３と前記フランジ１１とを有し、フランジ１１の外端面１４（反継手側の端面）には、図示省略のホイールおよびブレーキロータが装着される短筒状のパイロット部１５が突設されている。
【００３７】
そして、筒部１３のカップ部７側端部の外周面に切欠部１６が設けられ、この切欠部１６に前記転がり軸受１０の内方部材の一部を構成する内輪１７が嵌合されている。ハブ輪２の筒部１３の外周面のフランジ近傍には第１内側軌道面１８が設けられ、内輪１７の外周面に第２内側軌道面１９が設けられている。このように、転がり軸受１０の内方部材は、ハブ輪２の筒部１３の一部と前記内輪１７とで構成される。なお、ハブ輪２のフランジ１１にはボルト装着孔１２が設けられて、ホイールおよびブレーキロータをこのフランジ１１に固定するためのハブボルトがこのボルト装着孔１２に装着される。
【００３８】
転がり軸受１０の外方部材２３は、その内周に２列の外側軌道面２０、２１が設けられる。外方部材５の第１外側軌道面２０とハブ輪２の第１内側軌道面１８とが対向し、外方部材５の第２外側軌道面２１と、内輪１７の軌道面１９とが対向し、これらの間に転動体２２が介装される。
【００３９】
ハブ輪２の筒部１３には仕切壁２４が設けられ、この仕切壁２４の貫通孔２４ａに連結用ボルト部材２５が挿通されている。また、カップ部７の底壁２６にはねじ孔２７が設けられ、このねじ孔２７に前記ボルト部材２５が螺着される。
【００４０】
カップ部７の底壁２６のバック面２６ａにはフェイススプライン２８が設けられ、ハブ輪２の筒部１３の端面１３ａには、前記フェイススプライン２８に噛合するフェイススプライン２９が設けられる。フェイススプライン２８は、図４に示すように、径方向に延びる複数の凸条２８ａと径方向に延びる複数の凹条２８ｂとが周方向に沿って交互に配設されたものである。また、フェイススプライン２９も同様、径方向に延びる複数の凸条と径方向に延びる複数の凹条とが周方向に沿って交互に配設されたものである。
【００４１】
図１は、カップ部７の底壁２６のバック面２６ａに、フェイススプライン２８を成形するフェイススプライン成形装置を示している。フェイススプライン成形装置は、図２に示すように軸心が外側継手部材３の軸心に対して所定角度で傾斜するパンチ部材５０と、外側継手部材３のカップ部７の開口端面５１を受ける端面受面５２とを有する受け台５３と、外側継手部材３のカップ部７の底壁内面５５を受ける内面受面５６を有する軸部材５７とを備える。軸部材５７はその軸心方向に沿って矢印Ａ，Ｂ方向の往復動が可能である。
【００４２】
パンチ部材５０は、基盤６０と、この基盤６０の下面に設けられる円環部６１とを備え、この円環部６１の下面にフェイススプライン成形用の歯部（歯形）６２が設けられている。そして、このパンチ部材５０は、図示省略の回転軸に取り付けられる。
【００４３】
受け台５３は、凹部６５が設けられたブロック体からなる。また、凹部６５の底壁６５ａには、貫通孔６６が設けられている。この場合、凹部６５の内径面は、フェイススプライン２８を成形する外側継手部材３のカップ部７の外径面に対応している。すなわち、図１に示すように、カップ部７は、その開口部が下方に開口した状態で、凹部６５に嵌合され、カップ部７の開口端面５１が、凹部６５の底壁６５ａの内面である端面受面５２にて受けられる。この嵌合状態では、カップ部７の軸方向長さの開口側の略半分が凹部６５内に嵌入する。また、外側継手部材３はその軸心廻りの回転が規制される。
【００４４】
受け台５３は基台６７上に支持台６８を介して載置固定される。すなわち、基台６７は、軸心孔６７ａを有するブロック体からなり、支持台６８は、前記軸心孔６７ａよりも大径の軸心孔６８ａを有するブロック体からなり、ボルト部材６９を介して基台６７に固定される。そして、受け台５３がボルト部材６９を介して支持台６８に固定される。
【００４５】
軸部材５７は、その先端が、フェイススプライン２８を成形する外側継手部材３のカップ部７の底壁内面５５に対応する形状の内面受面５６とされる。この場合、底壁２６にねじ孔２７が設けられているので、軸部材５７の先端部が扁平円錐台形状とされ、内面受面５６は、この扁平円錐台の周面でもって形成される。
【００４６】
軸部材５７は移動機構７０（図５参照）によって上下動が可能とされる。移動機構７０としては、例えば、ねじ軸とこのねじ軸に螺合するナット部材とを備えたものである。すなわち、ナット部材をその軸心廻りに回転させることによって、ねじ軸をその軸心方向に移動させることができる。この場合、ボールねじ機構が好ましい。また、移動機構７０として、サーボモータを用いたサーボ機構であってもよい。すなわち、前記ボールねじ機構において、ナット部材をサーボモータで回転駆動させるようにすればよい。
【００４７】
ところで、この移動機構７０は制御手段７１にて制御される。制御手段７１は、マイクロコンピュータ等で構成でき、軸部材５７の軸方向移動量を制御することになる。
【００４８】
次に、前記のように構成されたフェイススプライン成形装置を用いたフェイススプライン成形方法を、図６等のフローチャート図を使用して説明する。まず、カップ部７の開口端面５１を受け台５３の端面受面５２にて受けた状態とする（ステップＳ１）。すなわち、外側継手部材３のカップ部７をその開口部が下方に開口するように、受け台５３の凹部６５に嵌合させる。この状態では、図１の図面の左半分に示すように、軸部材５７の内面受面５６とカップ部７の底壁内面５５との間に隙間４０が設けられている。
【００４９】
次に、軸部材５７をその軸心方向に沿って前記隙間４０が埋まる分の寸法Ｓだけ矢印Ａ方向に上昇させる（ステップＳ２）。そして、カップ部７の底壁内面５５に、軸部材５７の内面受面５６を接触させて、カップ部７の底壁内面５５をこの軸部材５７にて受ける状態とする（ステップＳ３）。すなわち、図１の図面の右半分に示す状態とする。これによって、カップ部７の開口端面５１とカップ部７の底壁内面５６との同時受圧状態とする。すなわち、外側継手部材３のカップ部７の開口端面５１から、カップ部７の底壁内面５６の最深部までの深さ寸法Ｘ分だけ、軸部材５７の先端面が、軸部材５７の受け台５３の凹部６５の底面（端面受面５２）から突出した状態となる。
【００５０】
この状態で、揺動成形加工を開始する（ステップＳ４）。すなわち、図２に示すように、パンチ部材５０を、その軸心Ｌ１を外側継手部材３の軸心Ｌに対して所定角度で傾斜させた状態で、パンチ部材５０を外側継手部材３の底壁２６のバック面２６ａに押し当てるとともに、外側継手部材３の軸心Ｌの廻りにパンチ部材５０を回転させる。これによって、パンチ部材５０に揺動運動を発生させ、底壁２６のバック面２６ａにフェイススプライン２８を成形する。このように、フェイススプライン２８が成形された外側継手部材３は、その後、熱硬化処理、研削加工等が施されて仕上げられる。なお、外側継手部材３の軸心Ｌに対するパンチ部材５０の軸心Ｌ１の傾斜角度としては、例えば、４〜６°程度とされる。
【００５１】
前記のように構成されたフェイススプライン成形装置を用いたフェイススプライン成形方法としては、図７のフローチャート図に示す方法も可能である。この場合、まず、カップ部７の底壁内面５５を軸部材５７の内面受面５６にて受けた状態とする（ステップＳ５）。すなわち、外側継手部材３のカップ部７の開口端面５１から、カップ部７の底壁内面５６の最深部までの深さ寸法Ｘ分よりも、軸部材５７の先端面を軸部材５７の受け台５３の凹部６５の底面（端面受面５２）から突出した状態とする。この状態で、外側継手部材３の開口端面５１と受け台５３の凹部６５の底面（端面受面５２）との間に隙間（図示省略）が設けられる。
【００５２】
次に、軸部材５７をその軸心方向に沿って矢印Ｂ（図１参照）方向に下降させる（ステップＳ６）。そして、カップ部７の開口端面５１を、受け台５３の凹部６５の底面（端面受面）５２に接触させて、カップ部７の開口端面５１を受け台５３の端面受面５２にて受ける状態とする（ステップＳ７）。これによって、カップ部７の開口端面とカップ部７の底壁内面５６との同時受圧状態とする。この状態で、外側継手部材３のカップ部７の開口端面５１から、カップ部７の底壁内面５６の最深部までの深さ寸法Ｘ分だけ、軸部材５７の先端面が、軸部材５７の受け台５３の凹部６５の底面（端面受面５２）から突出した状態となる。この状態で、揺動成形加工を開始する（ステップＳ８）。これによって、底壁２６のバック面２６ａにフェイススプラインを成形することができる。
【００５３】
本発明のフェイススプライン成形装置およびフェイススプライン成形によれば、受け台５３と軸部材５７とを相対的に軸方向に変位させることによって、カップ部７の開口端面５１とカップ部７の底壁内面５５との同時受圧が可能である。このため、カップ部７内の軸方向寸法にばらつきがあっても、同時受圧状態で、底壁バック面２６ａにパンチ部材５０の歯部６２による塑性変形を施すことができ、カップ部７の内径変化を抑制しつつフェイススプライン２８を安定して成形することができる。なお、本発明のフェイススプライン成形装置およびフェイススプライン成形によれば、カップ部７の底壁内面５５のみで受圧したものに比べてカップ部７の内径の変形量を約１／１０に低減できる。
【００５４】
受け台５３と軸部材５７との制御手段７１による相対的な軸方向の変位を軸部材５７の軸方向の移動で行うものであって、軸部材５７の軸方向の移動機構７０がねじ構造で構成されるものであれば、移動機構７０を簡単な構造で構成でき、低コスト化を図ることができる。また、受け台５３と軸部材５７との制御手段７１による相対的な軸方向の変位を軸部材の軸方向の移動で行うものであって、軸部材５７の軸方向の移動機構７０がサーボモータを用いたサーボ機構で構成されるものであれば、目標値に対する精度も良く、速度範囲も広く、応答性も良い等の利点がある。
【００５５】
図８に示すフェイススプライン成形装置は、揺動成形加工時のカップ部７の底壁内面５６に係る荷重を調整できるものである。すなわち、軸部材５７を上下動させる移動機構７０として油圧機構７２が用いられる。
【００５６】
このようなフェイススプライン成形装置を用いたフェイススプラインを図９に示すフローチャート図を用いて説明する。まず、ステップＳ１０で示すように、カップ部７の開口端面５１を受け台５３の端面受面５２にて受けた状態とする。次に、ステップＳ１１へ移行して、軸部材５７を上昇させて、ステップＳ１２に示すように、カップ部７の底壁内面５５を軸部材５７の内面受面５６にて受けた状態とする。
【００５７】
その後は、パンチ部材５０の歯部６２をカップ部７の底壁２６のバック面２６ａに押し付けて、ステップＳ１２に示すように、Ｐ１＝Ｓ１・Ｐ／（Ｓ１＋Ｓ２）であるか否かを判定する。ここで、カップ部７の底壁内面５５の受圧面積をＳ１とし、カップ部７の開口端面５１の受圧面積をＳ２とし、塑性変形時の成形荷重をＰとし、カップ部７の底壁内面５５にかかる荷重をＰ１とする。なお、荷重Ｐ１は油圧機構７２の押圧荷重で測定することができる。
【００５８】
ステップＳ１２でＰ１＝Ｓ１・Ｐ／（Ｓ１＋Ｓ２）であれば、ステップＳ１３へ移行して前記揺動成形を開始することになる。また、ステップＳ１２でＰ１＝Ｓ１・Ｐ／（Ｓ１＋Ｓ２）でなければ、移動機構７０として油圧機構７２にて圧力制御（調整）して、Ｐ１＝Ｓ１・Ｐ／（Ｓ１＋Ｓ２）とする。この方法によれば、同時受圧状態を有効に形成でき、カップ部７の内径変形を安定して抑制することができる。
【００５９】
また、図８に示すフェイススプライン成形装置では、次の図１０に示す方法によってもフェイススプライン２８を成形することができる。まず、カップ部７の底壁内面５５を軸部材５７の内面受面５６にて受けた状態とする（ステップＳ１５）。その後、ステップＳ１６に移行して軸部材５７を下降させて、ステップＳ１７に示すように、カップ部７の開口端面５１を受けるようにする。
【００６０】
その後は、パンチ部材５０の歯部６２をカップ部７の底壁２６のバック面２６ａに押し付けて、ステップＳ１８に示すように、Ｐ２＝Ｓ２・Ｐ／（Ｓ１＋Ｓ２）であるか否かを判定する。ここで、カップ部７の底壁内面５５の受圧面積をＳ１とし、カップ部７の開口端面５１の受圧面積をＳ２とし、塑性変形時の成形荷重をＰとし、カップ部７の開口端面５１にかかる荷重をＰ２とする。なお、荷重Ｐ１は油圧機構７２の押圧荷重で測定することができる。
【００６１】
ステップＳ１８でＰ２＝Ｓ２・Ｐ／（Ｓ１＋Ｓ２）であれば、ステップＳ１９へ移行して前記揺動成形を開始することになる。また、ステップＳ１８でＰ２＝Ｓ２・Ｐ／（Ｓ１＋Ｓ２）でなければ、移動機構として油圧機構にて圧力制御（調整）して、Ｐ２＝Ｓ２・Ｐ／（Ｓ１＋Ｓ２）とする。この方法によれば、同時受圧状態を有効に形成でき、カップ部７の内径変形を安定して抑制することができる。
【００６２】
前記図８に示すフェイススプライン成形装置にてフェイススプライン２８を成形した場合（図９や図１０に示すフローチャートに従って成形した場合）においても、前記図１に示すフェイススプライン成形装置にてフェイススプライン２８を成形した場合（図６や図７に示すフローチャートに従って成形した場合）と同様、カップ部７の底壁内面５５のみで受圧したものに比べてカップ部７の内径の変形量を約１／１０に低減できる。
【００６３】
前記フェイススプライン成形装置及びフェイススプライン成形方法で成形したフェイススプライン２８を有する外側継手部材３では、カップ部内径において変形が少ない高品質の外側継手部材となる。また、このような外側継手部材３を用いた等速自在継手では、フェイススプライン構造のメリットを有効に生かせる等速自在継手となる。
【００６４】
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、本発明に係る外側継手部材を用いて等速自在継手を構成する場合、等速自在継手として、アンダーカットフリータイプやバーフィールドタイプの固定式等速自在継手であっても、トリポードタイプ、ダブルオフセットタイプ、クロスグルーブタイプ等の摺動式等速自在継手であってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
３ 外側継手部材
４ 等速自在継手
２６ａ バック面
２６ 底壁
２８ フェイススプライン
５０ パンチ部材
５１ 開口端面
５２ 端面受面
５３ 受け台
５５ 底壁内面
５６ 内面受面
５７ 軸部材
６２ 歯部
７０ 移動機構
７１ 制御手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
等速自在継手の外側継手部材の底壁バック面にフェイススプラインを成形するフェイススプライン成形装置であって、
フェイススプラインを成形するための歯部を有し、軸心が前記外側継手部材の軸心に対して所定角度で傾斜するパンチ部材と、外側継手部材のカップ部の開口端面を受ける端面受面とを有する受け台と、外側継手部材のカップ部の底壁内面を受ける内面受面を有する軸部材と、受け台と軸部材とを相対的に軸方向に変位させる移動機構と、移動機構を制御してカップ部の開口端面とカップ部の底壁内面との同時受圧を可能とする制御手段とを備え、同時受圧時において、外側継手部材の軸心廻りのパンチ部材の回転によるパンチ部材揺動運動にて、底壁バック面にパンチ部材の歯部による塑性変形によってフェイススプラインを成形することを特徴とするフェイススプライン成形装置。
【請求項２】
受け台と軸部材との相対的な軸方向の変位は、前記軸部材の軸方向の移動であることを特徴とする請求項１に記載のフェイススプライン成形装置。
【請求項３】
前記移動機構は、ねじ構造で構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフェイススプライン成形装置。
【請求項４】
前記移動機構は、サーボモータを用いたサーボ機構にて構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフェイススプライン成形装置。
【請求項５】
フェイススプラインを成形するための歯部を有し、軸心が前記外側継手部材の軸心に対して所定角度で傾斜するパンチ部材と、外側継手部材のカップ部の開口端面を受ける端面受面とを有する受け台と、外側継手部材のカップ部の底壁内面を受ける内面受面を有する軸部材とを備えたフェイススプライン成形装置を用いて、外側継手部材の底壁バック面にフェイススプラインを成形するためのフェイススプライン成形方法であって、
受け台と軸部材とを相対的に軸方向に変位させることによって、カップ部の開口端面とカップ部の底壁内面との同時受圧状態を形成し、その後、この同時受圧状態を維持しつつ外側継手部材の軸心廻りのパンチ部材の回転によるパンチ部材揺動運動を行って、底壁バック面にパンチ部材の歯部による塑性変形によってフェイススプラインを成形することを特徴とするフェイススプライン成形方法。
【請求項６】
受け台にてカップ部の開口端面を受けた状態を基準として、受け台と軸部材とを相対的に軸方向に変位させて、軸部材にてカップ部の底壁内面を受ける状態とすることによって、パンチ部材揺動運動には、カップ部の開口端面とカップ部の底壁内面との同時受圧状態とすることを特徴とする請求項５に記載のフェイススプライン成形方法。
【請求項７】
カップ部の底壁内面の受圧面積をＳ１とし、カップ部の開口端面の受圧面積をＳ２とし、塑性変形時の成形荷重をＰとし、カップ部の底壁内面にかかる荷重をＰ１としたときに、Ｐ１＝Ｓ１・Ｐ／（Ｓ１＋Ｓ２）とすることを特徴とする請求項６に記載のフェイススプライン成形方法。
【請求項８】
軸部材にてカップ部の底壁内面を受けた状態を基準として、受け台と軸部材とを相対的に軸方向に変位させて、受け台にてカップ部の開口端面を受ける状態とすることによって、パンチ部材揺動運動には、カップ部の開口端面とカップ部の底壁内面との同時受圧状態とすることを特徴とする請求項５に記載のフェイススプライン成形方法。
【請求項９】
カップ部の底壁内面の受圧面積をＳ１とし、カップ部の開口端面の受圧面積をＳ２とし、塑性変形時の成形荷重をＰとし、カップ部の開口端面にかかる荷重をＰ２としたときに、Ｐ２＝Ｓ２・Ｐ／（Ｓ１＋Ｓ２）とすることを特徴とする請求項８に記載のフェイススプライン成形方法。
【請求項１０】
等速自在継手の外側継手部材であって、底壁バック面に前記請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のフェイススプライン成形装置を用いて成形したフェイススプラインを有することを特徴とする等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１１】
等速自在継手の外側継手部材であって、底壁バック面に前記請求項５〜請求項１０のいずれか１項に記載のフェイススプライン成形方法を用いて成形したフェイススプラインを有することを特徴とする等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１２】
前記請求項１０又は請求項１１に記載の外側継手部材と、内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材との間に介在されるトルク伝達部材とを備えたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項１】
等速自在継手の外側継手部材の底壁バック面にフェイススプラインを成形するフェイススプライン成形装置であって、
フェイススプラインを成形するための歯部を有し、軸心が前記外側継手部材の軸心に対して所定角度で傾斜するパンチ部材と、外側継手部材のカップ部の開口端面を受ける端面受面とを有する受け台と、外側継手部材のカップ部の底壁内面を受ける内面受面を有する軸部材と、受け台と軸部材とを相対的に軸方向に変位させる移動機構と、移動機構を制御してカップ部の開口端面とカップ部の底壁内面との同時受圧を可能とする制御手段とを備え、同時受圧時において、外側継手部材の軸心廻りのパンチ部材の回転によるパンチ部材揺動運動にて、底壁バック面にパンチ部材の歯部による塑性変形によってフェイススプラインを成形することを特徴とするフェイススプライン成形装置。
【請求項２】
受け台と軸部材との相対的な軸方向の変位は、前記軸部材の軸方向の移動であることを特徴とする請求項１に記載のフェイススプライン成形装置。
【請求項３】
前記移動機構は、ねじ構造で構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフェイススプライン成形装置。
【請求項４】
前記移動機構は、サーボモータを用いたサーボ機構にて構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフェイススプライン成形装置。
【請求項５】
フェイススプラインを成形するための歯部を有し、軸心が前記外側継手部材の軸心に対して所定角度で傾斜するパンチ部材と、外側継手部材のカップ部の開口端面を受ける端面受面とを有する受け台と、外側継手部材のカップ部の底壁内面を受ける内面受面を有する軸部材とを備えたフェイススプライン成形装置を用いて、外側継手部材の底壁バック面にフェイススプラインを成形するためのフェイススプライン成形方法であって、
受け台と軸部材とを相対的に軸方向に変位させることによって、カップ部の開口端面とカップ部の底壁内面との同時受圧状態を形成し、その後、この同時受圧状態を維持しつつ外側継手部材の軸心廻りのパンチ部材の回転によるパンチ部材揺動運動を行って、底壁バック面にパンチ部材の歯部による塑性変形によってフェイススプラインを成形することを特徴とするフェイススプライン成形方法。
【請求項６】
受け台にてカップ部の開口端面を受けた状態を基準として、受け台と軸部材とを相対的に軸方向に変位させて、軸部材にてカップ部の底壁内面を受ける状態とすることによって、パンチ部材揺動運動には、カップ部の開口端面とカップ部の底壁内面との同時受圧状態とすることを特徴とする請求項５に記載のフェイススプライン成形方法。
【請求項７】
カップ部の底壁内面の受圧面積をＳ１とし、カップ部の開口端面の受圧面積をＳ２とし、塑性変形時の成形荷重をＰとし、カップ部の底壁内面にかかる荷重をＰ１としたときに、Ｐ１＝Ｓ１・Ｐ／（Ｓ１＋Ｓ２）とすることを特徴とする請求項６に記載のフェイススプライン成形方法。
【請求項８】
軸部材にてカップ部の底壁内面を受けた状態を基準として、受け台と軸部材とを相対的に軸方向に変位させて、受け台にてカップ部の開口端面を受ける状態とすることによって、パンチ部材揺動運動には、カップ部の開口端面とカップ部の底壁内面との同時受圧状態とすることを特徴とする請求項５に記載のフェイススプライン成形方法。
【請求項９】
カップ部の底壁内面の受圧面積をＳ１とし、カップ部の開口端面の受圧面積をＳ２とし、塑性変形時の成形荷重をＰとし、カップ部の開口端面にかかる荷重をＰ２としたときに、Ｐ２＝Ｓ２・Ｐ／（Ｓ１＋Ｓ２）とすることを特徴とする請求項８に記載のフェイススプライン成形方法。
【請求項１０】
等速自在継手の外側継手部材であって、底壁バック面に前記請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のフェイススプライン成形装置を用いて成形したフェイススプラインを有することを特徴とする等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１１】
等速自在継手の外側継手部材であって、底壁バック面に前記請求項５〜請求項１０のいずれか１項に記載のフェイススプライン成形方法を用いて成形したフェイススプラインを有することを特徴とする等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１２】
前記請求項１０又は請求項１１に記載の外側継手部材と、内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材との間に介在されるトルク伝達部材とを備えたことを特徴とする等速自在継手。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−７８１（Ｐ２０１３−７８１Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３５４２５（Ｐ２０１１−１３５４２５）
【出願日】平成２３年６月１７日（２０１１．６．１７）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１７日（２０１１．６．１７）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]