等速自在継手の内輪およびその加工方法
【解決手段】球面状の外周面24を有し、中心軸線と平行なボール溝26が、円周方向に等間隔に形成してある内輪20の前記外周面24を切削するにあたり、内輪20を中心軸線と直交し揺動中心を通る直線Xのまわりに回転させ、外周面24に切削工具42を当てて切削する。このようにして切削加工した等速自在継手内輪20は、外周面24に中心軸線と実質的に平行な切削目（条痕）がある。
【効果】加工時の断続回数が減少するため切削工具寿命が向上する。切削工具の空転部分は早送りすることにより無駄な時間を省いて効率的な加工ができる。切削目（条痕）が内輪の中心軸線と実質的に平行となるため、内輪の揺動方向の面粗度がよくなり、耐久性が向上する。
【効果】加工時の断続回数が減少するため切削工具寿命が向上する。切削工具の空転部分は早送りすることにより無駄な時間を省いて効率的な加工ができる。切削目（条痕）が内輪の中心軸線と実質的に平行となるため、内輪の揺動方向の面粗度がよくなり、耐久性が向上する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は等速自在継手の内輪およびその加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、ボールを使用したボールタイプの等速自在継手が記載されている。この等速自在継手は、図４に示すように、外側継手部材としての外輪１０と、内側継手部材としての内輪２０と、外輪と内輪との間に介在させたころがり部材としての複数のボール３０と、すべてのボール３０を同一平面に保持するためのケージ３２を有している。
【０００３】
内輪２０は球面状の外周面２４を有し、軸心部に形成したスプライン（またはセレーション、以下同じ）孔２２でシャフト（従動軸または原動軸）４０とトルク伝達可能に接続するようになっている。内輪２０の外周面２４に、円周方向に等間隔に、中心軸線と平行なボール溝２６が形成してある。図５に示すように、外周面２４と、ボール溝２６の側壁との稜線部分を面取りしてチャンファ２５が形成してある。
【０００４】
特許文献１には、内輪の外周面を焼入れ後の切削面とすることが記載されている。従来、熱処理後の研削加工により外周面を仕上げるようにしていたところ、それに代えて焼入れ後切削により仕上げるというもので、加工時間が短縮できるほか、熱処理歪みがあっても切削加工により除去できるため完成した内輪の外周面の精度が確保でき、例えば研削加工と同等の寸法精度を得ることも可能である。しかも、研削ではなく切削であるため、環境上好ましくないクーラントを使用しないドライカットとすることも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１８８６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、内輪２０の外周面２４を切削加工する場合、図６に示すように、内輪２０を中心軸線のまわりに回転させながら、矢印ａで示す内輪２０の揺動方向に切削工具４２を送るようにしている。また、外周面２４とボール溝２６の側壁との稜線部分に形成したチャンファ２５（図５（Ｃ））は、外周面２４とは別工程で、単独の設備で加工している。
【０００７】
上記従来の技術では、内輪２０の横断面すなわち中心軸線に垂直な断面で見ると、外周面２４はボール溝２６によって分断されているため、断続切削となり、切削工具４２は断続的に衝撃を受ける。たとえばボール溝２６の数が６の場合、１回転する間に６回、衝撃を受けることになる。その衝撃によって切削工具４２が損傷を受け、工具寿命の要因となる。
【０００８】
また、内輪２０の製品機能上、揺動方向の面粗度の方がより重要であるが、従来の加工方法では送り速度や工具摩耗の影響を強く受けるため、それと直角方向の面粗度よりも通常悪い。さらに、内輪２０の外周面２４の切削加工とチャンファ２５の加工を同一工程で行なうことはできない。
【０００９】
この発明は、述べたような従来の技術の問題点を解消することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、内輪の中心軸線と直交する回転軸のまわりに回転させつつ内輪の外周面を切削することによって課題を解決したものである。すなわち、この発明の等速自在継手内輪は、球面状の外周面を有し、中心軸線と平行なボール溝が、円周方向に等間隔に形成してある等速自在継手の内輪であって、前記外周面に中心軸線と実質的に平行な切削目があることを特徴とするものである（請求項１）。
【００１１】
外周面とボール溝との稜線部分を面取りしたものにも適用することができる（請求項２）。
【００１２】
さらに、外周面に中心軸線と平行な油溝を形成したものにも適用することができる（請求項３）。外周面に油溝を加工することにより、当該内輪を使用した等速自在継手の潤滑性能が向上する。
【００１３】
上述の内輪を使用する等速自在継手は、外側継手部材としての外輪と、内側継手部材としての内輪と、外輪と内輪との間に介在するころがり部材としてのボールと、すべてのボールを同一平面に保持するケージとで構成される（請求項４）。外輪は球面状の内周面を有し、中心軸線と平行なボール溝が、円周方向に等間隔に形成してある。内輪は球面状の外周面を有し、中心軸線と平行なボール溝が、円周方向に等間隔に形成してある。ボールは、対をなす外輪のボール溝と内輪のボール溝との間に１個ずつ組み込んである。ケージは、内輪の外周面と外輪の内周面との間に介在してボールを収容するポケットが円周方向に所定間隔で形成してある。
【００１４】
この発明の等速自在継手内輪の加工方法は、球面状の外周面を有し、中心軸線と平行なボール溝が、円周方向に等間隔に形成してある内輪の前記外周面を切削するにあたり、前記内輪を中心軸線と直交し揺動中心を通る直線のまわりに回転させ、前記外周面に切削工具を当てて切削することを特徴とするものである（請求項５）。
【００１５】
内輪の中心軸線に対して垂直な平面内で、内輪の半径方向とそれに直交する方向に移動可能に切削工具を保持するようにしてもよい（請求項６）。
【００１６】
あるいは、製品における内輪外周面の輪郭と同一の断面形状を有する切削工具を使用してもよい（請求項７）。この場合、切削工具は１軸方向すなわち内輪の半径方向に移動可能に保持すればよい。
【００１７】
外周面とボール溝との稜線部分の面取り（チャンファ）を外周面と同一工程で切削してもよい（請求項８）。また、外周面に形成する中心軸線と平行な油溝を外周面と同一工程で切削してもよい（請求項９）。面取りおよび／または油溝を外周面と同一工程で加工することにより、設備費を削減できるほか、リードタイムを削減して加工時間の短縮、ひいては加工費の低減が可能となる。
【００１８】
外周面と面取りおよび／または油溝を同一工程で加工する場合、切削工具の送り経路をプログラム制御するほか、外周面と油溝の輪郭を転写した断面形状をした総型バイトを使用して内輪の半径方向に切り込むようにしてもよい（請求項１０）。
【００１９】
この発明は、内輪の、熱処理前の荒加工もしくは熱処理後の仕上げ加工または両方に適用することができる。熱処理前の荒加工にのみ適用する場合、熱処理後の仕上げ加工は切削でも研削でもよい。熱処理後の仕上げ加工または両方に適用した場合、仕上げ加工は焼入れ後の、いわゆる焼入れ鋼切削となる。熱処理後の仕上げ加工により熱処理歪みや変形を除去することができ、また、クーラントを使用しないドライカットとすることにより、クーラントを使用する研削に比べて環境に対する負荷が少ないという点で有利である。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、上に述べた従来の技術にまつわる問題点をすべて解消することができる。すなわち、加工時の断続回数が減少するため切削工具寿命が向上する。切削加工時の断続回数はボール溝の数に関係なく２回だけであるため、従来の技術に比べて断続回数が減少する。たとえば、ボール溝の数が６の場合は断続回数は１／３に減少し、ボール溝の数が８の場合は断続回数は１／４に減少する。
【００２１】
なお、上記「断続回数」は、内輪１回転あたりの断続回数である。したがって、厳密には、これだけで内輪１個加工した時の断続回数を比較することはできない。内輪１個加工するのに発生する断続の回数は、（内輪１回転あたりの断続回数）×（内輪１個加工するのに必要な回転の数）で表される。そして、内輪１個加工するのに必要な回転の数は円弧長さ（図７参照）に比例する。円弧長さについて説明すると、図７（Ａ）はこの発明の場合であって、内輪の円弧長さをＣとすると、Ｃ＝ｃ１＋ｃ２＋ｃ３（ボール溝の数が６の場合）で表される。図７（Ｂ）は従来の技術の場合であって、内輪の円弧長さを符号Ｄで示してある。よって、断続回数が減少するのは、たとえばボール溝の数が６の場合は円弧長さＣの1/3の長さ、ボール溝の数が８の場合は円弧長さＣの1/4が、円弧長さＤよりも短いことが前提になる。
【００２２】
また、切削工具の空転部分は早送りすることにより無駄な時間を省いて効率的な加工ができる。さらに、切削目（条痕）が内輪の中心軸線と平行となるため、内輪の揺動方向の面粗度がよくなる。その結果、内輪の耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施例を示す模式図である。
【図２】別の実施例を示す模式図である。
【図３】（Ａ）はさらに別の実施例を示す模式図、（Ｂ）は切削工具の送り経路を示す略図である。
【図４】等速自在継手の縦断面図である。
【図５】（Ａ）は図４における内輪の拡大図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は図５（Ｂ）の部分拡大図である。
【図６】従来の技術を示す模式図である。
【図７】円弧長さの説明図であって、（Ａ）はこの発明の場合、（Ｂ）は従来の技術の場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。
まず、図４を参照して等速自在継手の基本構成について述べる。なお、図４に示した等速自在継手はツェッパジョイントと呼ばれる固定式等速自在継手であるが、この発明は球面状の外周面を有する内輪であれば他のタイプの等速自在継手内輪にも適用することができる。図４に示す等速自在継手は、外側継手部材としての外輪１０と、内側継手部材としての内輪２０と、外輪と内輪との間に介在するころがり部材としての複数のボール３０と、すべてのボール３０を同一平面に保持するためのケージ３２を有している。
【００２５】
外輪１０は、マウス部１２とステム部１８とからなり、ステム部１８に形成したスプライン（またはセレーション、以下同じ）軸部で、図示しない原動軸または従動軸とトルク伝達可能に接続するようになっている。マウス部１２はベル型で、球面状の内周面１４を有し、円周方向に等間隔に、軸線と平行なボール溝１６が形成してある。
【００２６】
内輪２０は球面状の外周面２４を有し、軸心部に形成したスプライン孔２２で、シャフト（従動軸または原動軸）４０とトルク伝達可能に接続するようになっている。内輪２０の外周面２４に、円周方向に等間隔に、軸線と平行なボール溝２６が形成してある。図５に示すように、外周面２４と、ボール溝２６の側壁との稜線部分には面取りをしてチャンファ２５が形成してある。
【００２７】
外輪１０のボール溝１６と内輪２０のボール溝２６は対をなし、各対のボール溝１６、２６間に１個ずつ、ボール３０が組み込んである。ボール３０の数、したがってまた外輪１０および内輪２０のボール溝１６、２６の数は、任意であって、ここでは６本の場合が例示してあるが、例えば８本とすることもできる。ボール３０はケージ３２のポケットに収容され、ケージ３２によってすべてのボール３０は同一平面に保持される。ケージ３２は外輪１０と内輪２０の間に介在させてあり、ケージ３２の外周面は外輪１０の内周面１４と球面接触し、ケージ３２の内周面は内輪２０の外周面２４と球面接触する。
【００２８】
縦断面（図４）において、外輪１０のボール溝１６および内輪２０のボール溝２６の溝底は円弧状である。そして、外輪１０のボール溝１６の溝底の曲率中心Ｏ1と、内輪２０のボール溝２６の溝底の曲率中心Ｏ2は、継手の折り曲げ中心Ｏ0から互いに反対側に、軸方向に等距離ｆだけオフセットさせてある。継手の折り曲げ中心Ｏ0は、外輪１０の内周面１４および内輪２０の外周面２４の球面中心と一致する。図４は継手の作動角が０の状態、言い換えれば原動軸と従動軸が一直線をなしている状態であるが、例えば原動軸に対して従動軸を折り曲げるときには、ボール３０がころがることによって、外輪１０に対して内輪２０を円滑に揺動させる。このときの内輪２０の揺動中心は継手の折り曲げ中心Ｏ0である。
【００２９】
次に、内輪２０の製造方法について述べる。
内輪２０の製造工程では、肌焼鋼その他の素材の準備、鍛造、荒加工、熱処理（焼入れ）、仕上げ加工、および、必要な場合の表面処理層の処理、を順に行う。荒加工および仕上げ加工の対象は外周面２４とボール溝２６であるが、通常、荒加工は切削、仕上げ加工は研削または切削で行う。切削の具体例を挙げるならば、外周面２４については旋削、ボール溝２６を仕上げ加工する場合はミーリングである。
【００３０】
まず、棒鋼を所定寸法に寸断して円柱状の素材を得る。この素材に、潤滑被膜付与の表面処理を施す。この表面処理は、後の鍛造時にダイス表面での滑りをよくするための処理であり、潤滑被膜としては、ボンデライド処理（ボンデ社）などで用いるリン酸塩被膜等が好ましい。
【００３１】
このようにして準備した表面処理済みの素材を、前鍛造工程において、球面状の外周面２４ａおよびボール溝２６ａを有する形状の前鍛造素材に、冷間で鍛造成形する。この鍛造は、ダイス内に素材を入れ、上下一対のポンチにより、素材を両端から圧縮することにより行う。この鍛造工程で得られた前鍛造素材は、スプライン孔２２の下穴が形成されておらず、次の孔あけ工程で下穴を抜く。この孔あけは、プレスによる打ち抜き等で行う。
【００３２】
孔あけの完了した前鍛造素材を、次のサイジング工程でサイジングすなわち寸法矯正する。このサイジングは、前鍛造素材をサイジングダイス内にポンチで押し込むことにより行い、ボール溝２６を仕上がり形状に矯正する。このサイジングでは、主に、ボール溝２６のピッチ円直径ＰＣＤが正確に得られるように矯正する。このサイジング工程は、マルチサイジングとしてもよい。すなわち、寸法調整状態の異なる複数種類のサイジングダイスを用い、寸法範囲の異なる複数種の鍛完品を得るようにしてもよい。
【００３３】
この後、旋削工程で外周面２４および端面の旋削を行い、焼入れ等の熱処理を行って内輪２０の完成品とする。例えば、肌焼鋼等からなる内輪２０の外周面２４に浸炭焼入れにより表面硬化層を設ける。
下穴は、例えば上記の旋削工程の前または後にスプライン加工を施してスプライン孔２２となす。内輪２０の外周面２４ａは、上記の熱処理の後に切削（焼入れ後切削）を行って外周面２４に仕上げる。
【００３４】
次に、内輪２０の外周面２４の仕上げ加工について述べる。すでに述べたとおり、この仕上げ加工は、内輪２０の、熱処理前の荒加工および熱処理後の仕上げ加工のどちらにも適用することができる。たとえば、荒加工または仕上げ加工にのみ適用してもよいし、両方に適用してもよい。
【００３５】
図１に示すように、使用する加工設備は、ワーク（内輪２０）の中心軸線を回転軸としたインデックス機構をもっており、図示するようにボール溝２６の数が６の場合は６０度間隔で、ボール溝２６の数が８の場合は４５度間隔で、加工位置を割り出すことができる。矢印ｂはこのインデックス機能を表している。図１はボール溝２６の数が６の場合の例であるから、隣り合うボール溝２６間の１つの外周面２４を加工したら、矢印ｂで示すようにワーク（内輪２０）を６０°回転させて、次の外周面２４を加工する。これを外周面２４の数だけ繰り返すと、１つのワーク（内輪２０）について、外周面２４の加工が完了する。
【００３６】
切削加工中にワーク（内輪２０）を回転させるときの回転軸Ｘは、ワーク（内輪２０）の中心軸線と直交し揺動中心を通る直線である。図１では、内輪２０の中心軸線は一点鎖線の交点で図１の紙面に垂直に伸びており、回転軸は中心軸線と直交し図１の左右方向に伸びている。対比のために付言するならば、従来の技術を示す図６では、内輪２０の中心軸線と、外周面２４を加工するときに内輪２０を回転させる回転軸とが一致している。
【００３７】
図１に示す実施例は、第１軸と第２軸という直交する２方向の工具移動軸を持った設備で、一般の旋削工具４２を用いて加工する場合の例である。第１軸と第２軸は、図１（内輪２０の中心軸線に対して垂直な平面）に即して言うならば、内輪２０の半径方向とそれに直交する方向である。切削工具４２を第１軸方向に移動させることにより切込みを変更することができる。切削工具４２を第２軸方向に移動させることにより送りを与えることができる。回転軸Ｘを中心としてワーク（内輪２０）を一方向に回転させながら、切削工具４２に適当な切込みを与えて矢印ａで示すように送りをかけることにより、内輪２０の外周面２４を切削加工する。
【００３８】
この場合、切削工具４２は、ワーク（内輪２０）が１回転する間に、直径方向に対向した２つの外周面２４を切削加工することになるが、１つの外周面２４からもう一つの外周面２４に移動する間と、さらに最初の外周面２４に移動する間との計２回、空切削をする。この空切削の回数はボール溝１６の数に関係なく常に２回である。したがって、ボール溝１６の数と等しい回数だけ空切削を行なっていた従来の技術に比べて切削工具４２に与える衝撃の回数が減少することで工具損傷が軽減されて寿命が延びる。
【００３９】
ここでも、上記の空切削の回数は、内輪１回転あたりの回数であって、厳密には、これだけで内輪１個加工した時の空切削の回数を比較することはできない。図７を参照して上で述べたように、内輪１個加工するのに発生する断続の回数は、（内輪１回転あたりの断続回数）×（内輪１個加工するのに必要な回転の数）で表される。そして、内輪１個加工するのに必要な回転の数は円弧長さ（図７参照）に比例する。
【００４０】
切削工具４２の送りが、内輪２０の中心軸線と実質的に平行となるため、外周面２４には中心軸線と実質的に平行な切削目（条痕）が形成される。これにより、内輪２０の揺動方向の面粗度がよくなり、内輪２０の耐久性が向上する。
【００４１】
図２に示す実施例は、ワーク（内輪２０）の半径方向の１軸のみの工具移動軸をもった設備で、切削工具４４を用いて加工するようにした例である。この場合、ワーク（内輪２０）を回転軸Ｘのまわりに回転させながら、切削工具４４に適当な切込みを与えることによって外周面２４を切削加工する。このような切削工具４４の動きは研削加工におけるプランジカットに類似している。切削工具４４は、仕上げるべき外周面２４と同じ断面形状をしたいわゆる総型工具、たとえば総型バイトである。
【００４２】
図３に示すように、外周面２４の加工と同一工程でチャンファ２５や油溝２８の加工をすることも可能である。チャンファ２５は外周面２４とボール溝２６の側壁との稜線部分に形成した面取りである。油溝２８は内輪２０の外周面に形成した凹部で、内輪２０の中心軸線と平行に、内輪２０の全長にわたって延びている。油溝２８は潤滑剤を保持することができるため、内輪２０の外周面とケージ３２の内周面との間に潤滑油を供給して良好な潤滑状態を維持するうえで役立つ。
【００４３】
図３（Ａ）は、バイトのような切削工具４２の送り経路（図３（Ｂ））を制御するようにした例であるが、これに代えて上述の総型工具４４を使用してもよい。この場合、総型工具は、図３（Ａ）に示すチャンファ２５と油溝２８部分を含む外周面２４の輪郭を転写した断面形状となる。
【００４４】
完成した内輪２０は、ピッチ円直径ＰＣＤ寸法のランク別に選別し、その選別された内輪２０を、マッチング工程において、対応するピッチ円直径ＰＣＤのランクの外輪１０と組み合わせる。選別工程におけるピッチ円直径ＰＣＤの測定は、例えば、測定器に設けた一対のマスタボールを、直径方向に対向した２本のボール溝２６内に押し当てることによって行う。マッチングにより組み合わされた外輪１０と内輪２０の組は、次の組立工程（図示せず）でボール３０およびケージ３２と組み合わせ、図４に示す等速自在継手に組み立てる。
【００４５】
図面に例示したところに従ってこの発明の実施の形態を説明したが、この発明はその本旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えて実施をすることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 外輪
１２ マウス部
１４ 内周面
１６ ボール溝
１８ ステム部
２０ 内輪
２２ スプライン孔
２４ 外周面
２５ チャンファ
２６ ボール溝
２８ 油溝
３０ ボール
３２ ケージ
３４ ポケット
３６ 外周面
３８ 内周面
４０ シャフト
４２ 切削工具
４４ 切削工具（総型）
【技術分野】
【０００１】
この発明は等速自在継手の内輪およびその加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、ボールを使用したボールタイプの等速自在継手が記載されている。この等速自在継手は、図４に示すように、外側継手部材としての外輪１０と、内側継手部材としての内輪２０と、外輪と内輪との間に介在させたころがり部材としての複数のボール３０と、すべてのボール３０を同一平面に保持するためのケージ３２を有している。
【０００３】
内輪２０は球面状の外周面２４を有し、軸心部に形成したスプライン（またはセレーション、以下同じ）孔２２でシャフト（従動軸または原動軸）４０とトルク伝達可能に接続するようになっている。内輪２０の外周面２４に、円周方向に等間隔に、中心軸線と平行なボール溝２６が形成してある。図５に示すように、外周面２４と、ボール溝２６の側壁との稜線部分を面取りしてチャンファ２５が形成してある。
【０００４】
特許文献１には、内輪の外周面を焼入れ後の切削面とすることが記載されている。従来、熱処理後の研削加工により外周面を仕上げるようにしていたところ、それに代えて焼入れ後切削により仕上げるというもので、加工時間が短縮できるほか、熱処理歪みがあっても切削加工により除去できるため完成した内輪の外周面の精度が確保でき、例えば研削加工と同等の寸法精度を得ることも可能である。しかも、研削ではなく切削であるため、環境上好ましくないクーラントを使用しないドライカットとすることも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１８８６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、内輪２０の外周面２４を切削加工する場合、図６に示すように、内輪２０を中心軸線のまわりに回転させながら、矢印ａで示す内輪２０の揺動方向に切削工具４２を送るようにしている。また、外周面２４とボール溝２６の側壁との稜線部分に形成したチャンファ２５（図５（Ｃ））は、外周面２４とは別工程で、単独の設備で加工している。
【０００７】
上記従来の技術では、内輪２０の横断面すなわち中心軸線に垂直な断面で見ると、外周面２４はボール溝２６によって分断されているため、断続切削となり、切削工具４２は断続的に衝撃を受ける。たとえばボール溝２６の数が６の場合、１回転する間に６回、衝撃を受けることになる。その衝撃によって切削工具４２が損傷を受け、工具寿命の要因となる。
【０００８】
また、内輪２０の製品機能上、揺動方向の面粗度の方がより重要であるが、従来の加工方法では送り速度や工具摩耗の影響を強く受けるため、それと直角方向の面粗度よりも通常悪い。さらに、内輪２０の外周面２４の切削加工とチャンファ２５の加工を同一工程で行なうことはできない。
【０００９】
この発明は、述べたような従来の技術の問題点を解消することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、内輪の中心軸線と直交する回転軸のまわりに回転させつつ内輪の外周面を切削することによって課題を解決したものである。すなわち、この発明の等速自在継手内輪は、球面状の外周面を有し、中心軸線と平行なボール溝が、円周方向に等間隔に形成してある等速自在継手の内輪であって、前記外周面に中心軸線と実質的に平行な切削目があることを特徴とするものである（請求項１）。
【００１１】
外周面とボール溝との稜線部分を面取りしたものにも適用することができる（請求項２）。
【００１２】
さらに、外周面に中心軸線と平行な油溝を形成したものにも適用することができる（請求項３）。外周面に油溝を加工することにより、当該内輪を使用した等速自在継手の潤滑性能が向上する。
【００１３】
上述の内輪を使用する等速自在継手は、外側継手部材としての外輪と、内側継手部材としての内輪と、外輪と内輪との間に介在するころがり部材としてのボールと、すべてのボールを同一平面に保持するケージとで構成される（請求項４）。外輪は球面状の内周面を有し、中心軸線と平行なボール溝が、円周方向に等間隔に形成してある。内輪は球面状の外周面を有し、中心軸線と平行なボール溝が、円周方向に等間隔に形成してある。ボールは、対をなす外輪のボール溝と内輪のボール溝との間に１個ずつ組み込んである。ケージは、内輪の外周面と外輪の内周面との間に介在してボールを収容するポケットが円周方向に所定間隔で形成してある。
【００１４】
この発明の等速自在継手内輪の加工方法は、球面状の外周面を有し、中心軸線と平行なボール溝が、円周方向に等間隔に形成してある内輪の前記外周面を切削するにあたり、前記内輪を中心軸線と直交し揺動中心を通る直線のまわりに回転させ、前記外周面に切削工具を当てて切削することを特徴とするものである（請求項５）。
【００１５】
内輪の中心軸線に対して垂直な平面内で、内輪の半径方向とそれに直交する方向に移動可能に切削工具を保持するようにしてもよい（請求項６）。
【００１６】
あるいは、製品における内輪外周面の輪郭と同一の断面形状を有する切削工具を使用してもよい（請求項７）。この場合、切削工具は１軸方向すなわち内輪の半径方向に移動可能に保持すればよい。
【００１７】
外周面とボール溝との稜線部分の面取り（チャンファ）を外周面と同一工程で切削してもよい（請求項８）。また、外周面に形成する中心軸線と平行な油溝を外周面と同一工程で切削してもよい（請求項９）。面取りおよび／または油溝を外周面と同一工程で加工することにより、設備費を削減できるほか、リードタイムを削減して加工時間の短縮、ひいては加工費の低減が可能となる。
【００１８】
外周面と面取りおよび／または油溝を同一工程で加工する場合、切削工具の送り経路をプログラム制御するほか、外周面と油溝の輪郭を転写した断面形状をした総型バイトを使用して内輪の半径方向に切り込むようにしてもよい（請求項１０）。
【００１９】
この発明は、内輪の、熱処理前の荒加工もしくは熱処理後の仕上げ加工または両方に適用することができる。熱処理前の荒加工にのみ適用する場合、熱処理後の仕上げ加工は切削でも研削でもよい。熱処理後の仕上げ加工または両方に適用した場合、仕上げ加工は焼入れ後の、いわゆる焼入れ鋼切削となる。熱処理後の仕上げ加工により熱処理歪みや変形を除去することができ、また、クーラントを使用しないドライカットとすることにより、クーラントを使用する研削に比べて環境に対する負荷が少ないという点で有利である。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、上に述べた従来の技術にまつわる問題点をすべて解消することができる。すなわち、加工時の断続回数が減少するため切削工具寿命が向上する。切削加工時の断続回数はボール溝の数に関係なく２回だけであるため、従来の技術に比べて断続回数が減少する。たとえば、ボール溝の数が６の場合は断続回数は１／３に減少し、ボール溝の数が８の場合は断続回数は１／４に減少する。
【００２１】
なお、上記「断続回数」は、内輪１回転あたりの断続回数である。したがって、厳密には、これだけで内輪１個加工した時の断続回数を比較することはできない。内輪１個加工するのに発生する断続の回数は、（内輪１回転あたりの断続回数）×（内輪１個加工するのに必要な回転の数）で表される。そして、内輪１個加工するのに必要な回転の数は円弧長さ（図７参照）に比例する。円弧長さについて説明すると、図７（Ａ）はこの発明の場合であって、内輪の円弧長さをＣとすると、Ｃ＝ｃ１＋ｃ２＋ｃ３（ボール溝の数が６の場合）で表される。図７（Ｂ）は従来の技術の場合であって、内輪の円弧長さを符号Ｄで示してある。よって、断続回数が減少するのは、たとえばボール溝の数が６の場合は円弧長さＣの1/3の長さ、ボール溝の数が８の場合は円弧長さＣの1/4が、円弧長さＤよりも短いことが前提になる。
【００２２】
また、切削工具の空転部分は早送りすることにより無駄な時間を省いて効率的な加工ができる。さらに、切削目（条痕）が内輪の中心軸線と平行となるため、内輪の揺動方向の面粗度がよくなる。その結果、内輪の耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施例を示す模式図である。
【図２】別の実施例を示す模式図である。
【図３】（Ａ）はさらに別の実施例を示す模式図、（Ｂ）は切削工具の送り経路を示す略図である。
【図４】等速自在継手の縦断面図である。
【図５】（Ａ）は図４における内輪の拡大図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は図５（Ｂ）の部分拡大図である。
【図６】従来の技術を示す模式図である。
【図７】円弧長さの説明図であって、（Ａ）はこの発明の場合、（Ｂ）は従来の技術の場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。
まず、図４を参照して等速自在継手の基本構成について述べる。なお、図４に示した等速自在継手はツェッパジョイントと呼ばれる固定式等速自在継手であるが、この発明は球面状の外周面を有する内輪であれば他のタイプの等速自在継手内輪にも適用することができる。図４に示す等速自在継手は、外側継手部材としての外輪１０と、内側継手部材としての内輪２０と、外輪と内輪との間に介在するころがり部材としての複数のボール３０と、すべてのボール３０を同一平面に保持するためのケージ３２を有している。
【００２５】
外輪１０は、マウス部１２とステム部１８とからなり、ステム部１８に形成したスプライン（またはセレーション、以下同じ）軸部で、図示しない原動軸または従動軸とトルク伝達可能に接続するようになっている。マウス部１２はベル型で、球面状の内周面１４を有し、円周方向に等間隔に、軸線と平行なボール溝１６が形成してある。
【００２６】
内輪２０は球面状の外周面２４を有し、軸心部に形成したスプライン孔２２で、シャフト（従動軸または原動軸）４０とトルク伝達可能に接続するようになっている。内輪２０の外周面２４に、円周方向に等間隔に、軸線と平行なボール溝２６が形成してある。図５に示すように、外周面２４と、ボール溝２６の側壁との稜線部分には面取りをしてチャンファ２５が形成してある。
【００２７】
外輪１０のボール溝１６と内輪２０のボール溝２６は対をなし、各対のボール溝１６、２６間に１個ずつ、ボール３０が組み込んである。ボール３０の数、したがってまた外輪１０および内輪２０のボール溝１６、２６の数は、任意であって、ここでは６本の場合が例示してあるが、例えば８本とすることもできる。ボール３０はケージ３２のポケットに収容され、ケージ３２によってすべてのボール３０は同一平面に保持される。ケージ３２は外輪１０と内輪２０の間に介在させてあり、ケージ３２の外周面は外輪１０の内周面１４と球面接触し、ケージ３２の内周面は内輪２０の外周面２４と球面接触する。
【００２８】
縦断面（図４）において、外輪１０のボール溝１６および内輪２０のボール溝２６の溝底は円弧状である。そして、外輪１０のボール溝１６の溝底の曲率中心Ｏ1と、内輪２０のボール溝２６の溝底の曲率中心Ｏ2は、継手の折り曲げ中心Ｏ0から互いに反対側に、軸方向に等距離ｆだけオフセットさせてある。継手の折り曲げ中心Ｏ0は、外輪１０の内周面１４および内輪２０の外周面２４の球面中心と一致する。図４は継手の作動角が０の状態、言い換えれば原動軸と従動軸が一直線をなしている状態であるが、例えば原動軸に対して従動軸を折り曲げるときには、ボール３０がころがることによって、外輪１０に対して内輪２０を円滑に揺動させる。このときの内輪２０の揺動中心は継手の折り曲げ中心Ｏ0である。
【００２９】
次に、内輪２０の製造方法について述べる。
内輪２０の製造工程では、肌焼鋼その他の素材の準備、鍛造、荒加工、熱処理（焼入れ）、仕上げ加工、および、必要な場合の表面処理層の処理、を順に行う。荒加工および仕上げ加工の対象は外周面２４とボール溝２６であるが、通常、荒加工は切削、仕上げ加工は研削または切削で行う。切削の具体例を挙げるならば、外周面２４については旋削、ボール溝２６を仕上げ加工する場合はミーリングである。
【００３０】
まず、棒鋼を所定寸法に寸断して円柱状の素材を得る。この素材に、潤滑被膜付与の表面処理を施す。この表面処理は、後の鍛造時にダイス表面での滑りをよくするための処理であり、潤滑被膜としては、ボンデライド処理（ボンデ社）などで用いるリン酸塩被膜等が好ましい。
【００３１】
このようにして準備した表面処理済みの素材を、前鍛造工程において、球面状の外周面２４ａおよびボール溝２６ａを有する形状の前鍛造素材に、冷間で鍛造成形する。この鍛造は、ダイス内に素材を入れ、上下一対のポンチにより、素材を両端から圧縮することにより行う。この鍛造工程で得られた前鍛造素材は、スプライン孔２２の下穴が形成されておらず、次の孔あけ工程で下穴を抜く。この孔あけは、プレスによる打ち抜き等で行う。
【００３２】
孔あけの完了した前鍛造素材を、次のサイジング工程でサイジングすなわち寸法矯正する。このサイジングは、前鍛造素材をサイジングダイス内にポンチで押し込むことにより行い、ボール溝２６を仕上がり形状に矯正する。このサイジングでは、主に、ボール溝２６のピッチ円直径ＰＣＤが正確に得られるように矯正する。このサイジング工程は、マルチサイジングとしてもよい。すなわち、寸法調整状態の異なる複数種類のサイジングダイスを用い、寸法範囲の異なる複数種の鍛完品を得るようにしてもよい。
【００３３】
この後、旋削工程で外周面２４および端面の旋削を行い、焼入れ等の熱処理を行って内輪２０の完成品とする。例えば、肌焼鋼等からなる内輪２０の外周面２４に浸炭焼入れにより表面硬化層を設ける。
下穴は、例えば上記の旋削工程の前または後にスプライン加工を施してスプライン孔２２となす。内輪２０の外周面２４ａは、上記の熱処理の後に切削（焼入れ後切削）を行って外周面２４に仕上げる。
【００３４】
次に、内輪２０の外周面２４の仕上げ加工について述べる。すでに述べたとおり、この仕上げ加工は、内輪２０の、熱処理前の荒加工および熱処理後の仕上げ加工のどちらにも適用することができる。たとえば、荒加工または仕上げ加工にのみ適用してもよいし、両方に適用してもよい。
【００３５】
図１に示すように、使用する加工設備は、ワーク（内輪２０）の中心軸線を回転軸としたインデックス機構をもっており、図示するようにボール溝２６の数が６の場合は６０度間隔で、ボール溝２６の数が８の場合は４５度間隔で、加工位置を割り出すことができる。矢印ｂはこのインデックス機能を表している。図１はボール溝２６の数が６の場合の例であるから、隣り合うボール溝２６間の１つの外周面２４を加工したら、矢印ｂで示すようにワーク（内輪２０）を６０°回転させて、次の外周面２４を加工する。これを外周面２４の数だけ繰り返すと、１つのワーク（内輪２０）について、外周面２４の加工が完了する。
【００３６】
切削加工中にワーク（内輪２０）を回転させるときの回転軸Ｘは、ワーク（内輪２０）の中心軸線と直交し揺動中心を通る直線である。図１では、内輪２０の中心軸線は一点鎖線の交点で図１の紙面に垂直に伸びており、回転軸は中心軸線と直交し図１の左右方向に伸びている。対比のために付言するならば、従来の技術を示す図６では、内輪２０の中心軸線と、外周面２４を加工するときに内輪２０を回転させる回転軸とが一致している。
【００３７】
図１に示す実施例は、第１軸と第２軸という直交する２方向の工具移動軸を持った設備で、一般の旋削工具４２を用いて加工する場合の例である。第１軸と第２軸は、図１（内輪２０の中心軸線に対して垂直な平面）に即して言うならば、内輪２０の半径方向とそれに直交する方向である。切削工具４２を第１軸方向に移動させることにより切込みを変更することができる。切削工具４２を第２軸方向に移動させることにより送りを与えることができる。回転軸Ｘを中心としてワーク（内輪２０）を一方向に回転させながら、切削工具４２に適当な切込みを与えて矢印ａで示すように送りをかけることにより、内輪２０の外周面２４を切削加工する。
【００３８】
この場合、切削工具４２は、ワーク（内輪２０）が１回転する間に、直径方向に対向した２つの外周面２４を切削加工することになるが、１つの外周面２４からもう一つの外周面２４に移動する間と、さらに最初の外周面２４に移動する間との計２回、空切削をする。この空切削の回数はボール溝１６の数に関係なく常に２回である。したがって、ボール溝１６の数と等しい回数だけ空切削を行なっていた従来の技術に比べて切削工具４２に与える衝撃の回数が減少することで工具損傷が軽減されて寿命が延びる。
【００３９】
ここでも、上記の空切削の回数は、内輪１回転あたりの回数であって、厳密には、これだけで内輪１個加工した時の空切削の回数を比較することはできない。図７を参照して上で述べたように、内輪１個加工するのに発生する断続の回数は、（内輪１回転あたりの断続回数）×（内輪１個加工するのに必要な回転の数）で表される。そして、内輪１個加工するのに必要な回転の数は円弧長さ（図７参照）に比例する。
【００４０】
切削工具４２の送りが、内輪２０の中心軸線と実質的に平行となるため、外周面２４には中心軸線と実質的に平行な切削目（条痕）が形成される。これにより、内輪２０の揺動方向の面粗度がよくなり、内輪２０の耐久性が向上する。
【００４１】
図２に示す実施例は、ワーク（内輪２０）の半径方向の１軸のみの工具移動軸をもった設備で、切削工具４４を用いて加工するようにした例である。この場合、ワーク（内輪２０）を回転軸Ｘのまわりに回転させながら、切削工具４４に適当な切込みを与えることによって外周面２４を切削加工する。このような切削工具４４の動きは研削加工におけるプランジカットに類似している。切削工具４４は、仕上げるべき外周面２４と同じ断面形状をしたいわゆる総型工具、たとえば総型バイトである。
【００４２】
図３に示すように、外周面２４の加工と同一工程でチャンファ２５や油溝２８の加工をすることも可能である。チャンファ２５は外周面２４とボール溝２６の側壁との稜線部分に形成した面取りである。油溝２８は内輪２０の外周面に形成した凹部で、内輪２０の中心軸線と平行に、内輪２０の全長にわたって延びている。油溝２８は潤滑剤を保持することができるため、内輪２０の外周面とケージ３２の内周面との間に潤滑油を供給して良好な潤滑状態を維持するうえで役立つ。
【００４３】
図３（Ａ）は、バイトのような切削工具４２の送り経路（図３（Ｂ））を制御するようにした例であるが、これに代えて上述の総型工具４４を使用してもよい。この場合、総型工具は、図３（Ａ）に示すチャンファ２５と油溝２８部分を含む外周面２４の輪郭を転写した断面形状となる。
【００４４】
完成した内輪２０は、ピッチ円直径ＰＣＤ寸法のランク別に選別し、その選別された内輪２０を、マッチング工程において、対応するピッチ円直径ＰＣＤのランクの外輪１０と組み合わせる。選別工程におけるピッチ円直径ＰＣＤの測定は、例えば、測定器に設けた一対のマスタボールを、直径方向に対向した２本のボール溝２６内に押し当てることによって行う。マッチングにより組み合わされた外輪１０と内輪２０の組は、次の組立工程（図示せず）でボール３０およびケージ３２と組み合わせ、図４に示す等速自在継手に組み立てる。
【００４５】
図面に例示したところに従ってこの発明の実施の形態を説明したが、この発明はその本旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えて実施をすることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 外輪
１２ マウス部
１４ 内周面
１６ ボール溝
１８ ステム部
２０ 内輪
２２ スプライン孔
２４ 外周面
２５ チャンファ
２６ ボール溝
２８ 油溝
３０ ボール
３２ ケージ
３４ ポケット
３６ 外周面
３８ 内周面
４０ シャフト
４２ 切削工具
４４ 切削工具（総型）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球面状の外周面を有し、中心軸線と平行なボール溝が、円周方向に等間隔に形成してある等速自在継手の内輪であって、前記外周面に中心軸線と平行な切削目がある等速自在継手内輪。
【請求項２】
外周面とボール溝との稜線部分を面取りした請求項１の等速自在継手内輪。
【請求項３】
外周面に中心軸線と平行な油溝を形成した請求項１または２の等速自在継手内輪。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項の内輪と、
球面状の内周面を有し、中心軸線と平行なボール溝が、円周方向に等間隔に形成してある外輪と、
対をなす内輪のボール溝と外輪のボール溝との間に組み込んだボールと、
内輪の外周面と外輪の内周面との間に介在して前記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と
を有する等速自在継手。
【請求項５】
球面状の外周面を有し、中心軸線と平行なボール溝が、円周方向に等間隔に形成してある内輪の前記外周面を切削するにあたり、前記内輪を中心軸線と直交し揺動中心を通る直線のまわりに回転させ、前記外周面に切削工具を当てて切削する等速自在継手内輪の加工方法。
【請求項６】
内輪の中心軸線に対して垂直な平面内で、内輪の半径方向とそれに直交する方向に移動可能に切削工具を保持する請求項５の加工方法。
【請求項７】
製品における内輪外周面の輪郭と同一の断面形状を有する切削工具を使用する請求項５の加工方法。
【請求項８】
外周面とボール溝との稜線部分の面取りを外周面と同一工程で切削する請求項５、６または７の加工方法。
【請求項９】
外周面に形成する中心軸線と平行な油溝を外周面と同一工程で切削する請求項５から８のいずれか１項の加工方法。
【請求項１０】
外周面と油溝の輪郭を転写した断面形状をした総型バイトを使用する請求項９の加工方法。
【請求項１】
球面状の外周面を有し、中心軸線と平行なボール溝が、円周方向に等間隔に形成してある等速自在継手の内輪であって、前記外周面に中心軸線と平行な切削目がある等速自在継手内輪。
【請求項２】
外周面とボール溝との稜線部分を面取りした請求項１の等速自在継手内輪。
【請求項３】
外周面に中心軸線と平行な油溝を形成した請求項１または２の等速自在継手内輪。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項の内輪と、
球面状の内周面を有し、中心軸線と平行なボール溝が、円周方向に等間隔に形成してある外輪と、
対をなす内輪のボール溝と外輪のボール溝との間に組み込んだボールと、
内輪の外周面と外輪の内周面との間に介在して前記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と
を有する等速自在継手。
【請求項５】
球面状の外周面を有し、中心軸線と平行なボール溝が、円周方向に等間隔に形成してある内輪の前記外周面を切削するにあたり、前記内輪を中心軸線と直交し揺動中心を通る直線のまわりに回転させ、前記外周面に切削工具を当てて切削する等速自在継手内輪の加工方法。
【請求項６】
内輪の中心軸線に対して垂直な平面内で、内輪の半径方向とそれに直交する方向に移動可能に切削工具を保持する請求項５の加工方法。
【請求項７】
製品における内輪外周面の輪郭と同一の断面形状を有する切削工具を使用する請求項５の加工方法。
【請求項８】
外周面とボール溝との稜線部分の面取りを外周面と同一工程で切削する請求項５、６または７の加工方法。
【請求項９】
外周面に形成する中心軸線と平行な油溝を外周面と同一工程で切削する請求項５から８のいずれか１項の加工方法。
【請求項１０】
外周面と油溝の輪郭を転写した断面形状をした総型バイトを使用する請求項９の加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２７０８５７（Ｐ２０１０−２７０８５７Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２４２８２（Ｐ２００９−１２４２８２）
【出願日】平成２１年５月２２日（２００９．５．２２）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２２日（２００９．５．２２）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]