等速自在継手及び等速自在継手の外側継手部材
【課題】強度の低下を伴わず、高精度で、且つ軽量化が可能な等速自在継手の外側継手部材およびこのような外側継手部材を用いた等速自在継手を提供する。
【解決手段】等速自在継手の外側継手部材３は、内径面１にトラック溝２を形成したカップ部１０と、カップ部１０の奥側端部に外嵌固定されるフランジ部１１とを備える。カップ部１０が、複数の薄板プレス成形品２５の重ね合せ体２６にて構成されている。
【解決手段】等速自在継手の外側継手部材３は、内径面１にトラック溝２を形成したカップ部１０と、カップ部１０の奥側端部に外嵌固定されるフランジ部１１とを備える。カップ部１０が、複数の薄板プレス成形品２５の重ね合せ体２６にて構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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及び等速自在継手の外側継手部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
トルク伝達部材にボールが用いられる等速自在継手は、一般には、内球面に複数のトラック溝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としての外輪と、外球面に外輪のトラック溝と対をなす複数のトラック溝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としての内輪と、外輪のトラック溝と内輪のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、外輪の内球面と内輪の外球面との間に介在してボールを保持するケージとを備えている。
【０００３】
ところで、近年の環境意識の高まりとガソリンの高騰を受け、自動車製造メーカは自動車燃費の向上を目的として大幅な軽量化を図るのが好ましい。このため、自動車の動力伝達系において使用される等速自在継手にも大幅な軽量化が必要となる。
【０００４】
そこで、等速自在継手の外輪に対して軽量化を図るようにしたものがある（特許文献１〜特許文献３等）。これらは、外輪のカップ部（マウス部）をプレス成形体として、薄肉化を図ったものである。
【０００５】
すなわち、特許文献１では、軸部とフランジ部を有する素材に対して、絞り加工によって中間品を成形し、次に、その中間品に対して前方押出加工を行って成形品を成形するものである。特許文献２では、２種類のパンチおよびダイス等を用いて絞り加工するものである。特許文献３では、鋼板の深絞りにより成形するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−８３３５７号公報
【特許文献２】特開平４−３５１２４２号公報
【特許文献３】特開平９−５３６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ボールタイプの等速自在継手の外輪は、コンパクト性を重視する設計においては、トラック溝と内球径（内径面）の繋ぎＲを小さくする必要がある。そのため、特許文献１から特許文献３に記載されているようなプレス成型において、必要な精度を得るには薄肉素材とする必要がある。しかしながら、薄肉素材を用いれば、強度が不足するか、または、強度確保のためにコンパクト性を犠牲にする必要があり、軽量化が困難であった。
【０００８】
また、強度確保を目的に、厚肉素材にてプレス成形すると、必要寸法精度が得られないか、無理に高い荷重にてプレスすると、素材に割れが生じてしまう等、実現するには限界があった。
【０００９】
そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、強度の低下を伴わず、高精度で、且つ軽量化が可能な等速自在継手の外側継手部材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】
【００１０】
本発明の等速自在継手の外側継手部材は、内径面にトラック溝を形成したカップ部と、カップ部の奥側端部に外嵌固定されるフランジ部とを備えた等速自在継手の外側継手部材であって、前記カップ部が、複数の薄板プレス成形品の重ね合せ体にて構成されているものである。
【００１１】
本発明の等速自在継手の外側継手部材によれば、カップ部が、複数の薄板プレス成形品の重ね合せ体にて構成されているので、強度的に優れる。しかも、各薄板プレス成形品は、プレス成形しやすい薄肉板の使用が可能であり、寸法精度を得易い利点がある。
【００１２】
前記重ね合せ体にプレス加工が施されてなるものが好ましい。このようにプレス加工を施せば、重ね合せ体全体が加締られた状態となって、薄板プレス成形品同士の密着性が向上する。また、重ね合せ体を構成する薄板プレス成形品が接着一体化されているものであって、溶接一体化されているものであってもよい。ここで、接着一体化とは接着剤を用いた接合であり、溶接一体化とは溶接（例えば、レーザー溶接）を用いた接合である。
【００１３】
前記重ね合せ体の最内径層の薄板プレス成形品に浸炭焼入れ材を用いたり、高周波焼入れ材を用いたりすることによって、最内径層に焼入れ硬化層を設けるのが好ましい。このように、最内径層の焼入れ硬化層を設けることによって、最内径層の強度及び耐久性を確保することができる。
【００１４】
前記重ね合せ体の最内径層と最外径層の間に、軽量素材を介装してもよい。軽量素材は、自動車の量産車等に使用される軽量素材であって、アルミニウムやマグネシウムに代表される軽金属類、各種のＦＲＰ(繊維強化プラスチック)やエンジニアリング・プラスチック、高張力鋼などである。
【００１５】
また、前記重ね合せ体からなるカップ部と、このカップ部に外嵌されるフランジ部とを溶接一体化してもよく、接着一体化してもよい。
【００１６】
さらに、カップ部とこのカップ部に外嵌されるフランジ部とは凹凸嵌合構造を介して一体化された等速自在継手の外側継手部材であって、カップ部のフランジ嵌合部外径面とフランジ部の孔部内径面とのいずれか一方に軸方向に延びる凸部を設け、この凸部を他方に軸方向に沿って圧入し、この圧入によって、他方に凸部に嵌合する凹部を形成して前記凹凸嵌合構造を構成するものであってもよい。
【００１７】
凸部を他方に軸方向に沿って圧入し、この圧入によって、凸部にて、相手側に凸部に密着嵌合する凹部を形成して、凹凸嵌合構造を構成していくことになる。この際、凸部が相手側の凹部形成面に食い込んでいくことによって、孔部が僅かに拡径した状態となる。孔部が縮径しようとするため、凸部の凹部嵌合部位の全体がその対応する凹部に対して密着する。
【００１８】
前記フランジ部に周方向に沿って複数個の貫通孔が開設されているものであってもよい。また、周方向に隣合う貫通孔間のフランジ部外径面に切欠部が設けられているもの、すなわち、フランジ部を花形形状としたものであってもよい。
【００１９】
カップ部のトラック溝の溝底全範囲が円弧形状であるものであっても、カップ部のトラック溝の溝底が円弧形状部とストレート形状部とを有するものであってもよい。すなわち、これらの場合は、ボールを用いた固定式等速自在継手を構成することができる。また、カップ部のトラック溝の溝底全範囲がストレート形状であってもよい。この場合、ダブルオフセット型等の摺動式等速自在継手を構成することができる。
【００２０】
本発明の等速自在継手は、前記記載の等速自在継手の外側継手部材を用いたものである。この際、トルク伝達部材としてボールを用い、ボール数を３個以上とすることができる。本発明の等速自在継手は、自動車の駆動系またはプロペラシャフトに適用するのが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の等速自在継手の外側継手部材では、寸法精度を得易すく、必要な形状（等速自在継手の外側継手部材の形状）の精度を得ることができる。しかも、このように重ね合わせ体を構成することによって、小型でも高い強度をもった製品（外側継手部材）を提供できる。プレス加工を施せば、薄板プレス成形品同士の密着性が向上して、一層の強度向上を図ることができる。
【００２２】
最内径層の薄板プレス成形品に焼入れ材等を用いることによって、最内径層の強度及び耐久性を確保することができ、長期にわたって安定して等速自在継手を構成できる。最内径層の焼入れと共に、軽量素材を最内径層以外に使用することによって、強度の低下を招く事なく軽量化を図ることができる。
【００２３】
ところで、この等速自在継手の外側継手部材はフランジ部を有するものであり、このフランジ部を、車両または産業機械等の動力出力部に取付けることができる。このため、フランジ部に貫通孔が開設されているものであれば、この貫通孔をいわゆるボルト孔として使用して、このフランジ部を前記動力出力部に固定でき、組立て性の向上を図ることができる。また、フランジ部を花形形状としたものであれば、前記貫通孔（ボルト孔）周辺を残して、強度的に不要な部分を削除することで、軽量化を図ることができる。
【００２４】
カップ部とフランジ部とを凹凸嵌合構造を介して連結すれば、カップ部とフランジ部とは安定して連結され、しかも、カップ部とフランジ部の孔部に圧入すればよいので、その連結作業の簡略化を図ることができ、生産性に優れる。
【００２５】
この外側継手部材としては、ボールを用いた固定式等速自在継手や摺動式等速自在継手（ダブルオフセット型）を構成することができ、種々のタイプの等速自在継手に対応することができる。さらに、ボール数も任意に設定でき、設計の自由度が拡がる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態を示す等速自在継手の外側継手部材の正面図である。
【図２】前記図１のＡ−Ｏ−Ａ線の断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示す等速自在継手の外側継手部材の正面図である。
【図４】前記図３のＡ１−Ｏ−Ａ１線の断面図である。
【図５】カップ部の変形例の断面図である。
【図６】本発明の別の実施形態を示す等速自在継手の外側継手部材の正面図である。
【図７】前記図６のＡ２−Ｏ−Ａ２線の断面図である。
【図８】本発明のさらに別の実施形態を示す等速自在継手の外側継手部材の正面図である。
【図９】前記図８のＡ３−Ｏ−Ａ３線の断面図である。
【図１０】カップ部とフランジ部とを連結する凹凸嵌合構造の断面図である。
【図１１】図１０に凹凸嵌合構造の拡大断面図である。
【図１２】カップ部とフランジ部とを連結する他の凹凸嵌合構造の断面図である。
【図１３】図１２に凹凸嵌合構造の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下本発明の実施の形態を図１〜図１３に基づいて説明する。
【００２８】
図１と図２に本発明に係る等速自在継手の外側継手部材を示している。この等速自在継手は、外側継手部材３と、この外側継手部材３内に収容状となる図示省略の内部部品とを備える。外側継手部材３は、内径面１に複数のトラック溝２が軸方向に沿って形成されたカップ部１０と、カップ部１０の奥側端部に外嵌固定されるフランジ部１１とを備える。図示省略の内部部品は、外径面に複数のトラック溝が軸方向に沿って形成された内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝２と内側継手部材のトラック溝との対で形成されるボールトラックに配置される複数のトルク伝達ボールと、外側継手部材３の内径面と内側継手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ケージを備える。
【００２９】
外側継手部材３のトラック溝２は、トラック溝底が奥側の円弧部２ａと、継手軸方向と平行な開口側のストレート部２ｂとからなり、内側継手部材のトラック溝は、トラック溝底が奥側のストレート部と、開口側の円弧部とからなる。すなわち、この等速自在継手はアンダーカットフリータイプの固定式等速自在継手である。
【００３０】
カップ部１０は、内径面にトラック溝２が形成されたカップ本体１０ａと、このカップ本体１０ａの小径側に連設される短円筒部１０ｂとからなる。カップ部１０は複数枚（図例では３枚）の薄板プレス成形品２５の重ね合せ体２６にて構成している。薄板プレス成形品２５は、例えば、鋼板を既存のプレス成形機のプレス加工にて成形することができる。すなわち、各薄板プレス成形品２５は、完成品のカップ部１０と同一形状品であって、その肉厚が小であるものである。各薄板プレス成形品２５は、カップ部本体形成部５１ａと、短円筒部形成部５１ｂとからなる。なお、薄板プレス成形品２５には、超高強度鋼板を用いることができる。高張力鋼板は、「ハイテン」（High Tensile Strength Steel Sheets）とも呼ばれる引っ張り強さが高い鋼板のことである。普通鋼板が引張り強さ270MPa以上であるのに対して、一般的には３４０ＭＰａ〜７９０ＭＰａのものが高張力鋼板と定義されている。なお、引張り強さ９８０ＭＰａ以上のものは通常「超高張力鋼板」と呼ばれる。
【００３１】
高張力鋼板の種類としては、炭素の他にニッケル（Ｎｉ）やシリコン（Ｓｉ）、マンガン(Ｍｎ)などの元素を添加して強化した固溶強化型や析出強化型鋼板、プレス成形後に焼入れして強化した複合組織鋼板などがある。また、プレス成形する前に材料を加熱して、成形後急冷して強度を高める熱間プレス成形法が開発され、採用が広がっている。なお、薄板プレス成形品２５としては、このような超高強度鋼板に限るものではなく、プレス成形機のプレス加工にて成形することができるものであればよい。
【００３２】
重ね合せ体２６としては、薄板プレス成形品２５を重ね合せた後に、プレス加工が施されて、薄板プレス成形品２５同士の密着性を向上させるのが好ましい。また、薄板プレス成形品２５間に接着剤を介在させ、薄板プレス成形品２５を接着一体化するようにしてもよい。このように接着一体化する場合、接着剤としては、例えば、エポキシ系、ウレタン系またはアクリル系等を用いることができる。
【００３３】
また、接着一体化することなく、溶接一体化するようにしてもよい。この場合、例えば、強度確保に適した箇所に部分的なレーザー溶接を行えばよい。ここで、レーザー溶接とは、レーザー光を熱源として主として金属に集光した状態で照射し、金属を局部的に溶融・凝固させることによって接合する方法のことである。
【００３４】
フランジ部１１は、例えば、炭素鋼等からなる円盤体にて構成される。そして、図２に示すように、周方向に沿って所定ピッチで複数個（図例では、６個）の貫通孔１２が設けられている。なお、この貫通孔１２の数は６個に限るものではない。
【００３５】
カップ部１０とフランジ部１１とは、接着一体化又は溶接一体化等される。接着一体化する場合、カップ部１０のフランジ嵌合部１５、つまり、カップ部１０の短円筒部１０ｂの反カップ本体側の外径面と、フランジ部１１の孔部１１ａの内径面との間に、接着剤を介在させて、フランジ部１１の孔部１１ａにカップ部１０のフランジ嵌合部１５を嵌入すればよい。使用する接着剤としては、例えば、エポキシ系,ウレタン系,アクリル系等であり、カップ部１０の材質、フランジ部１１の材質に応じて種々の種類のものを用いることができる。
【００３６】
溶接一体化する場合、フランジ部１１の孔部１１ａにカップ部１０のフランジ嵌合部１５を嵌入乃至圧入した後、フランジ部１１の外面１１ｂ側及び／又は内面１１ｃ側から、フランジ部１１の孔部１１ａの内径面とカップ部１０のフランジ嵌合部１５の外径面との間に対して、周方向に沿って全周又は所定ピッチで、レーザー溶接を行えばよい。
【００３７】
図３と図４に示す外側継手部材３は、周方向に隣合う貫通孔１２間のフランジ部外径面に切欠部１３が設けられている。すなわち、フランジ部１１がいわゆる花形形状とされている。この図３と図４に示す外側継手部材３の他の構成は、図１と図２に示す外側継手部材３と同様であるので、同一部材については図１と図２と同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
本発明の等速自在継手の外側継手部材では、カップ部１０が、複数の薄板プレス成形品２５の重ね合せ体２６にて構成されているので、強度的に優れる。しかも、各薄板プレス成形品２５は、プレス成形しやすい薄肉板の使用が可能であり、寸法精度を得易い利点がある。このため、本発明の等速自在継手の外側継手部材では、寸法精度を得易すく、必要な形状（等速自在継手の外側継手部材の形状）の精度を得ることができる。しかも、このように重ね合せ体２６を構成することによって、小型でも高い強度をもった製品（外側継手部材）を提供できる。プレス加工を施せば、重ね合せ体２６全体が加締られた状態となって、薄板プレス成形品同士の密着性が向上して、一層の強度向上を図ることができる。薄板プレス成形品２５が接着一体化や溶接一体化されているものであれば、一体化が安定して耐久性の向上を図ることができる。
【００３９】
この等速自在継手の外側継手部材３はフランジ部１１を有するものであり、このフランジ部１１を、車両または産業機械等の動力出力部に取付けることができる。このため、実施形態のように、フランジ部１１に貫通孔１２が開設されているものであれば、この貫通孔１２をいわゆるボルト孔として使用して、このフランジ部１１を前記動力出力部に固定できる。また、図３に示すように、フランジ部１１を花形形状としたものであれば、前記貫通孔（ボルト孔）１２周辺を残して、強度的に不要な部分を削除することで、軽量化を図ることができる。
【００４０】
ところで、前記重ね合せ体２６の最内径層の薄板プレス成形品２５に浸炭焼入れ材（例えば、ＳＣｒ４２０等）を用いたり、高周波焼入れ材（例えば、Ｓ４８Ｃ等）を用いたりするのが好ましい。このように、最内径層の薄板プレス成形品に焼入れ材等を用いることによって、最内径層に焼き入れ硬化層を形成することができ、最内径層の強度及び耐久性を確保することができ、長期にわたって安定して等速自在継手を構成できる。
【００４１】
また、図５に示すように、前記重ね合せ体２６の最内径層２６ａと最外径層２６ｂの間に、軽量素材２９を介装してもよい。軽量素材２９は、自動車の量産車等に使用される軽量素材であって、アルミニウムやマグネシウムに代表される軽金属類、各種のＦＲＰ(繊維強化プラスチック)やエンジニアリング・プラスチック、高張力鋼などである。軽量素材を使用することによって、強度低下することなく軽量化を図ることができる。なお、アルミニウム等を用いる場合、カーボンナノチューブ添加アルミニウム等を用いるのが好ましい。
【００４２】
軽量素材２９を用いる場合、重ね合せ体２６の外径側、つまり最外径層部２６ｂを軽量素材２９としてもよい。
【００４３】
前記実施形態では、カップ部１０のトラック溝２の溝底が円弧形状部とストレート形状部とを有するものであったが、カップ部１０のトラック溝２の溝底全範囲が円弧形状であるものであってもよい。すなわち、これらの場合は、ボール７を用いた固定式等速自在継手を構成することができる。
【００４４】
また、図６と図７に示すように、外側継手部材として、ダブルオフセット型の摺動式等速自在継手に用いるものであってもよい。この場合のカップ部１０は、その内径面に軸方向に沿ってストレート状に延びるトラック溝３２が周方向に沿って６０°ピッチで６個が形成されたものである。カップ部１０は、前記実施形態と同様、複数枚（図例では３枚）の薄板プレス成形品２５の重ね合せ体２６にて構成している。各薄板プレス成形品２５は、完成品のカップ部１０と同一形状品であって、その肉厚が小であるものである。なお、薄板プレス成形品２５には、超高強度鋼板等を用いることができる。
【００４５】
また、フランジ部１１は、図１と図２に示す外側継手部材３のフランジ部１１と同様、周方向に沿って所定ピッチ（図例では、６０°ピッチ）で貫通孔１２が設けられたものであり、カップ部１０のフランジ嵌合部１５に外嵌固定されている。この場合、接着一体化したり、溶接一体化したりできる。
【００４６】
図８と図９に示すように、外側継手部材３として、トリポード型の摺動式等速自在継手に用いるものであってもよい。この場合のカップ部１０は、内周に軸方向に延びた３本のトラック溝３３を有するものであって、各トラック溝３３の向かい合った側壁をローラ案内面３３ａとしている。なお、トリポード型等速自在継手は、一般的には、このような外側継手部材３と、半径方向に突出した三本の脚軸を有するトリポード部材と、トリポード部材の脚軸に回転自在に支持されるローラとを備え、ローラが外側継手部材のトラック溝に転動自在に挿入されてローラ案内面３３ａに沿って案内されるものである。
【００４７】
この場合も、カップ部１０は、前記実施形態と同様、複数枚（図例では３枚）の薄板プレス成形品２５（超高強度鋼板等を用いたもの）の重ね合せ体２６にて構成している。各薄板プレス成形品２５は、完成品のカップ部１０と同一形状品であって、その肉厚が小であるものである。また、フランジ部１１も、図１に示す外側継手部材３のフランジ部１１と同様、周方向に沿って所定ピッチ（図例では、６０°ピッチ）で貫通孔１２が設けられたものであり、カップ部１０のフランジ嵌合部１５に外嵌固定されている。この場合、接着一体化したり、溶接一体化したりできる。
【００４８】
図６と図７に示す外側継手部材であっても、図８と図９に示す外側継手部材であっても、図２や図４に示す外側継手部材と同様の作用効果を奏することができる。なお、図６と図７に示す外側継手部材であっても、図８と図９に示す外側継手部材であっても、カップ部１０において、重ね合せ体２６の最内径層と最外径層の間に、軽量素材を介装しても、重ね合せ体２６の外径側に軽量素材を配置してもよい。
【００４９】
ところで、前記実施形態では、カップ部１０とフランジ部１１とを接着一体化や溶接一体化したものであったが、図１０と図１１に示すように凹凸嵌合構造Ｍを用いたものであってもよい。凹凸嵌合構造Ｍは、例えば、カップ部１０のフランジ嵌合部１５の外径面に設けられた軸方向に延びる凸部３５と、フランジ部１１の孔部１１ａの内径面に設けられた軸方向に延びる凹部３６とからなり、凸部３５とその凸部３５に嵌合する凹部３６との嵌合接触部位３８全域が密着している。この場合、カップ部１０のフランジ嵌合部１５の外径面に、複数の凸部３５が周方向に沿って所定ピッチで配設され、フランジ部１１の孔部１１ａの内径面に凸部３５が嵌合する複数の凹部３６が周方向に沿って形成されている。そして、周方向全周にわたって、凸部３５とこれに嵌合する凹部３６とがタイトフィットしている。なお、嵌合接触部位３８の全体が密着しているには、嵌合接触部位３８の極一部領域に凸部による凹部形成過程で不可避的に隙間が生じる場合も含むものとする。
【００５０】
この場合、フランジ部１１の孔部１１ａの内径寸法Ｄを、凸部３５の頂点を結ぶ円の最大直径寸法（外接円直径）Ｄ１よりも小さく、凸部３５間の底を結ぶ円の最小外径寸法Ｄ２よりも大きく設定される。すなわち、Ｄ２＜Ｄ＜Ｄ１とされる。
【００５１】
凸部３５に対して、熱硬化処理を行い、フランジ部１１の孔部１１ａの内径面を未焼き状態に維持している。熱硬化処理としては、高周波焼入れや浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用することができる。ここで、高周波焼入れとは、高周波電流の流れているコイル中に焼入れに必要な部分を入れ、電磁誘導作用により、ジュール熱を発生させて、伝導性物体を加熱する原理を応用した焼入れ方法である。また、浸炭焼入れとは、低炭素材料の表面から炭素を浸入／拡散させ、その後に焼入れを行う方法である。具体的には、凸部３５の硬度を５０ＨＲＣから６５ＨＲＣ程度とし、カップ部１０の未硬化部の硬度を１０ＨＲＣから３０ＨＲＣ程度とする。そして、その硬度差を例えばＨＲＣで２０ポイント以上とする。
【００５２】
ところで、前記凸部３５は、周方向に沿って所定ピッチで配設されるものであるので、複数の凸条と複数の凹条とからなるスプラインを形成し、このスプラインの凸条をもって凸部３５を構成できる。このようなスプラインは、従来からの公知公用の手段である転造加工、切削加工、プレス加工、引き抜き加工等の種々の加工方法によって、形成することがきる。また、熱硬化処理としては、凸部３５を形成した後に行うことになる。
【００５３】
このように設定して、カップ部１０のフランジ嵌合部１５をフランジ部１１の孔部１１ａに圧入すれば、Ｄ２＜Ｄ＜Ｄ１であり、凸部３５の硬度がフランジ部１１の孔部１１ａの内径部の硬度よりも大きいので、この圧入によって、この凸部３５がフランジ部１１の孔部１１ａの内径面に凹部３６を成形しながら食い込んでいき、これにより凹凸嵌合構造Ｍを成形する。
【００５４】
すなわち、この圧入によって、相手側の凹部形成面（フランジ部１１の孔部１１ａの内径面）に凸部３５の形状の転写を行うことになって、凸部３５と、これに嵌合する凹部３６との嵌合接触部位３８の全体が密着する。このため、凸部３５の凹部嵌合部位の全体がその対応する凹部３６に対して密着する凹凸嵌合構造Ｍを確実に形成することができる。
【００５５】
各凸部３５は、その断面が凸アール状の頂点を有する三角形状（山形状）であり、各凸部３５の凹部嵌合部位とは、断面における山形の中腹部から山頂にいたる範囲Ａである。また、周方向の隣合う凸部３５間において、孔部１１ａの内径面よりも内径側に隙間４０が形成されている。この場合も、隙間４０が形成されないものであってもよい。軸方向の圧入は、カップ部１０のフランジ嵌合部１５の圧入開始側の端面がフランジ部１１の外面１１ｂとが同一平面上に配置されるまで行う。
【００５６】
このように、カップ部１０とフランジ部１１とを凹凸嵌合構造Ｍを介して連結したものでは、カップ部１０とフランジ部１１とは安定して連結され、しかも、カップ部１０とフランジ部１１の孔部１１ａに圧入すればよいので、その連結作業の簡略化を図ることができ、生産性に優れる。
【００５７】
凹凸嵌合構造Ｍとして、前記図１２と図１３に示すように、フランジ部１１の孔部１１ａの内径面に凸部３５を設けるとともに、カップ部１０のフランジ嵌合部１５の外径面に凹部３６を設けたものであってもよい。
【００５８】
この場合、凸部３５の頂点を結ぶ円の径寸法（凸部３５の最小径寸法）Ｄ８を、カップ部１０のフランジ嵌合部１５の外径面の外径寸法Ｄ１０よりも小さく、凸部３５間の底を結ぶ円の径寸法Ｄ９をカップ部１０のフランジ嵌合部１５の外径面の外径寸法Ｄ１０よりも大きく設定する。すなわち、Ｄ８＜Ｄ１０＜Ｄ９とされる。この凸部３５においても、熱硬化処理を行い、カップ部１０のフランジ嵌合部１５の外径面を未焼き状態に維持している。熱硬化処理としては、高周波焼入れや浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用することができる。フランジ部１１の孔部１１ａの凸部３５の硬度を、カップ部１０のフランジ嵌合部１５の外径面の硬度よりも大きく設定する。この硬度差としては、図１０に示す凹凸嵌合構造Ｍと同様、ＨＲＣで２０ポイント以上とする。
【００５９】
フランジ部１１の孔部１１ａに対して、カップ部１０のフランジ嵌合部１５を挿入（圧入）していく。この際、Ｄ８＜Ｄ１０＜Ｄ９であり、しかも、凸部３５の硬度がカップ部１０のフランジ嵌合部１５の外径面の硬度よりも大きいので、この圧入によって、この凸部３５がカップ部１０のフランジ嵌合部１５の外径面に凹部３８を形成しながら食い込んでいき、これにより凹凸嵌合構造Ｍを成形する。
【００６０】
すなわち、この圧入によって、相手側の凹部形成面（フランジ嵌合部１５の外径面）に凸部３５の形状の転写を行うことになって、凸部３５と、これに嵌合する凹部３６との嵌合接触部位３８の全体が密着している。このため、凸部３５の凹部嵌合部位の全体がその対応する凹部３６に対して密着する凹凸嵌合構造Ｍを確実に形成することができる。
【００６１】
この場合の各凸部３５も、その断面が凸アール状の頂点を有する三角形状（山形状）であり、各凸部３５の凹部嵌合部位とは、図１３に示す範囲Ｂであり、断面における山形の中腹部から山頂にいたる範囲Ｂである。また、周方向の隣合う凸部３５間において、フランジ嵌合部１５の外径面よりも外径側に隙間４２が形成されている。図１３では隙間４２が形成されるが、凸部３５間の凹部まで、フランジ嵌合部１５の外径面に食い込むようなものであってもよい。
【００６２】
図１２と図１３に示す凹凸嵌合構造Ｍにおいても、カップ部１０とフランジ部１１とは安定して連結され、しかも、カップ部１０とフランジ部１１の孔部１１ａに圧入すればよいので、その連結作業の簡略化を図ることができ、生産性に優れる。
【００６３】
本発明の等速自在継手は、前記の外側継手部材３を用いたものである。この際、図１から図７等においては、トルク伝達部材としてボールを用い、ボール数を３個以上とすることができる。また、図８では、ボールを用いないトリポード型等速自在継手である。このように、この外側継手部材としては種々のタイプの等速自在継手に対応することができ、ボール数も任意に設定でき、設計の自由度が拡がる。したがって、本発明の等速自在継手では、強度低下を伴わず、高精度で、且つ軽量化が可能であるので、自動車の駆動系またはプロペラシャフトに最適となる。
【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、重ね合せ体２６を構成する薄板プレス成形品２５の数の増減は任意である。また、薄板プレス成形品２５の肉厚も任意であり、さらには、使用する複数枚の薄板プレス成形品２５において、すべてが同一の肉厚のものを用いても、すべてが異なる肉厚のものを用いても、任意の数のものが同一の肉厚であるものを用いてもよい。重ね合せ体２６をプレスする場合、密着性を考慮して、内側の薄板プレス成形品２５の外径側の凸部（内径側にトラック溝を形成するための凸部）が、この薄板プレス成形品２５の外側の薄板プレス成形品２５の内径面の凹部（トラック溝を形成するための凹部）に圧入状となるのが好ましい。圧入する場合、圧入後のトラック溝形状及びトラック溝のピッチダイヤ径が規定の値になるように、予め変形量を考慮した形状としておくのが好ましい。
【００６５】
軽量素材２９を用いる場合、一枚に限るものではなく、２枚以上の複数枚であってもよい。このように複数枚の軽量素材２９を用いる場合、その肉厚が同一であっても相違するものであってもよい。また、軽量素材２９の肉厚と薄板プレス成形品２５の肉厚とが同一であっても相違するものであってもよい。浸炭焼入れ材や高周波焼入れ材を用いる場合、最内径層に用いることとし、この最内径層に加えて、最外径層や、最内径層と最外径層との間の中間層にも用いてもよい。
【００６６】
フランジ部１１としても前記軽量素材を用いるようにしてもよい。このように、フランジ部に軽量素材を用いることによって、等速自在継手全体としての軽量化を図ることができる。フランジ部１１の厚さ寸法、外径寸法等は、使用する材質、連結される動力出力部等に応じて種々変更できる。
【００６７】
凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５の形状として、前記実施形態では断面略三角形状であり、これら以外の断面台形、半円形状、半楕円形状、矩形形状等の種々の形状のものを採用でき、凸部３５の面積、数、周方向配設ピッチ等も任意に変更できる。すなわち、前記実施形態では、スプラインを形成し、このスプラインの凸部（凸歯）をもって凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５を形成したが、このようなスプラインを構成することなく、キーのようなものであってもよく、曲線状の波型の合わせ面を形成するものであってもよい。要は、軸方向に沿って配設される凸部３５を相手側に圧入し、この凸部３５にて凸部３５に密着嵌合する凹部３６を相手側に形成することができて、凸部３５とこれに嵌合する凹部３６との嵌合接触部位３８の全体が密着すればよい。
【符号の説明】
【００６８】
Ｍ 凹凸嵌合構造
１ 内径面
２ トラック溝
３ 外側継手部材
１０ カップ部
１１ フランジ部
１１ａ 孔部
１２ 貫通孔
１３ 切欠部
２５ 薄板プレス成形品
２６ 重ね合わせ体
２６ａ 最内径層
２６ｂ 最外径層
２９ 軽量素材
３５ 凸部
３６ 凹部
３８ 嵌合接触部位
【技術分野】
【０００１】
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及び等速自在継手の外側継手部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
トルク伝達部材にボールが用いられる等速自在継手は、一般には、内球面に複数のトラック溝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としての外輪と、外球面に外輪のトラック溝と対をなす複数のトラック溝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としての内輪と、外輪のトラック溝と内輪のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、外輪の内球面と内輪の外球面との間に介在してボールを保持するケージとを備えている。
【０００３】
ところで、近年の環境意識の高まりとガソリンの高騰を受け、自動車製造メーカは自動車燃費の向上を目的として大幅な軽量化を図るのが好ましい。このため、自動車の動力伝達系において使用される等速自在継手にも大幅な軽量化が必要となる。
【０００４】
そこで、等速自在継手の外輪に対して軽量化を図るようにしたものがある（特許文献１〜特許文献３等）。これらは、外輪のカップ部（マウス部）をプレス成形体として、薄肉化を図ったものである。
【０００５】
すなわち、特許文献１では、軸部とフランジ部を有する素材に対して、絞り加工によって中間品を成形し、次に、その中間品に対して前方押出加工を行って成形品を成形するものである。特許文献２では、２種類のパンチおよびダイス等を用いて絞り加工するものである。特許文献３では、鋼板の深絞りにより成形するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−８３３５７号公報
【特許文献２】特開平４−３５１２４２号公報
【特許文献３】特開平９−５３６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ボールタイプの等速自在継手の外輪は、コンパクト性を重視する設計においては、トラック溝と内球径（内径面）の繋ぎＲを小さくする必要がある。そのため、特許文献１から特許文献３に記載されているようなプレス成型において、必要な精度を得るには薄肉素材とする必要がある。しかしながら、薄肉素材を用いれば、強度が不足するか、または、強度確保のためにコンパクト性を犠牲にする必要があり、軽量化が困難であった。
【０００８】
また、強度確保を目的に、厚肉素材にてプレス成形すると、必要寸法精度が得られないか、無理に高い荷重にてプレスすると、素材に割れが生じてしまう等、実現するには限界があった。
【０００９】
そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、強度の低下を伴わず、高精度で、且つ軽量化が可能な等速自在継手の外側継手部材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】
【００１０】
本発明の等速自在継手の外側継手部材は、内径面にトラック溝を形成したカップ部と、カップ部の奥側端部に外嵌固定されるフランジ部とを備えた等速自在継手の外側継手部材であって、前記カップ部が、複数の薄板プレス成形品の重ね合せ体にて構成されているものである。
【００１１】
本発明の等速自在継手の外側継手部材によれば、カップ部が、複数の薄板プレス成形品の重ね合せ体にて構成されているので、強度的に優れる。しかも、各薄板プレス成形品は、プレス成形しやすい薄肉板の使用が可能であり、寸法精度を得易い利点がある。
【００１２】
前記重ね合せ体にプレス加工が施されてなるものが好ましい。このようにプレス加工を施せば、重ね合せ体全体が加締られた状態となって、薄板プレス成形品同士の密着性が向上する。また、重ね合せ体を構成する薄板プレス成形品が接着一体化されているものであって、溶接一体化されているものであってもよい。ここで、接着一体化とは接着剤を用いた接合であり、溶接一体化とは溶接（例えば、レーザー溶接）を用いた接合である。
【００１３】
前記重ね合せ体の最内径層の薄板プレス成形品に浸炭焼入れ材を用いたり、高周波焼入れ材を用いたりすることによって、最内径層に焼入れ硬化層を設けるのが好ましい。このように、最内径層の焼入れ硬化層を設けることによって、最内径層の強度及び耐久性を確保することができる。
【００１４】
前記重ね合せ体の最内径層と最外径層の間に、軽量素材を介装してもよい。軽量素材は、自動車の量産車等に使用される軽量素材であって、アルミニウムやマグネシウムに代表される軽金属類、各種のＦＲＰ(繊維強化プラスチック)やエンジニアリング・プラスチック、高張力鋼などである。
【００１５】
また、前記重ね合せ体からなるカップ部と、このカップ部に外嵌されるフランジ部とを溶接一体化してもよく、接着一体化してもよい。
【００１６】
さらに、カップ部とこのカップ部に外嵌されるフランジ部とは凹凸嵌合構造を介して一体化された等速自在継手の外側継手部材であって、カップ部のフランジ嵌合部外径面とフランジ部の孔部内径面とのいずれか一方に軸方向に延びる凸部を設け、この凸部を他方に軸方向に沿って圧入し、この圧入によって、他方に凸部に嵌合する凹部を形成して前記凹凸嵌合構造を構成するものであってもよい。
【００１７】
凸部を他方に軸方向に沿って圧入し、この圧入によって、凸部にて、相手側に凸部に密着嵌合する凹部を形成して、凹凸嵌合構造を構成していくことになる。この際、凸部が相手側の凹部形成面に食い込んでいくことによって、孔部が僅かに拡径した状態となる。孔部が縮径しようとするため、凸部の凹部嵌合部位の全体がその対応する凹部に対して密着する。
【００１８】
前記フランジ部に周方向に沿って複数個の貫通孔が開設されているものであってもよい。また、周方向に隣合う貫通孔間のフランジ部外径面に切欠部が設けられているもの、すなわち、フランジ部を花形形状としたものであってもよい。
【００１９】
カップ部のトラック溝の溝底全範囲が円弧形状であるものであっても、カップ部のトラック溝の溝底が円弧形状部とストレート形状部とを有するものであってもよい。すなわち、これらの場合は、ボールを用いた固定式等速自在継手を構成することができる。また、カップ部のトラック溝の溝底全範囲がストレート形状であってもよい。この場合、ダブルオフセット型等の摺動式等速自在継手を構成することができる。
【００２０】
本発明の等速自在継手は、前記記載の等速自在継手の外側継手部材を用いたものである。この際、トルク伝達部材としてボールを用い、ボール数を３個以上とすることができる。本発明の等速自在継手は、自動車の駆動系またはプロペラシャフトに適用するのが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の等速自在継手の外側継手部材では、寸法精度を得易すく、必要な形状（等速自在継手の外側継手部材の形状）の精度を得ることができる。しかも、このように重ね合わせ体を構成することによって、小型でも高い強度をもった製品（外側継手部材）を提供できる。プレス加工を施せば、薄板プレス成形品同士の密着性が向上して、一層の強度向上を図ることができる。
【００２２】
最内径層の薄板プレス成形品に焼入れ材等を用いることによって、最内径層の強度及び耐久性を確保することができ、長期にわたって安定して等速自在継手を構成できる。最内径層の焼入れと共に、軽量素材を最内径層以外に使用することによって、強度の低下を招く事なく軽量化を図ることができる。
【００２３】
ところで、この等速自在継手の外側継手部材はフランジ部を有するものであり、このフランジ部を、車両または産業機械等の動力出力部に取付けることができる。このため、フランジ部に貫通孔が開設されているものであれば、この貫通孔をいわゆるボルト孔として使用して、このフランジ部を前記動力出力部に固定でき、組立て性の向上を図ることができる。また、フランジ部を花形形状としたものであれば、前記貫通孔（ボルト孔）周辺を残して、強度的に不要な部分を削除することで、軽量化を図ることができる。
【００２４】
カップ部とフランジ部とを凹凸嵌合構造を介して連結すれば、カップ部とフランジ部とは安定して連結され、しかも、カップ部とフランジ部の孔部に圧入すればよいので、その連結作業の簡略化を図ることができ、生産性に優れる。
【００２５】
この外側継手部材としては、ボールを用いた固定式等速自在継手や摺動式等速自在継手（ダブルオフセット型）を構成することができ、種々のタイプの等速自在継手に対応することができる。さらに、ボール数も任意に設定でき、設計の自由度が拡がる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態を示す等速自在継手の外側継手部材の正面図である。
【図２】前記図１のＡ−Ｏ−Ａ線の断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示す等速自在継手の外側継手部材の正面図である。
【図４】前記図３のＡ１−Ｏ−Ａ１線の断面図である。
【図５】カップ部の変形例の断面図である。
【図６】本発明の別の実施形態を示す等速自在継手の外側継手部材の正面図である。
【図７】前記図６のＡ２−Ｏ−Ａ２線の断面図である。
【図８】本発明のさらに別の実施形態を示す等速自在継手の外側継手部材の正面図である。
【図９】前記図８のＡ３−Ｏ−Ａ３線の断面図である。
【図１０】カップ部とフランジ部とを連結する凹凸嵌合構造の断面図である。
【図１１】図１０に凹凸嵌合構造の拡大断面図である。
【図１２】カップ部とフランジ部とを連結する他の凹凸嵌合構造の断面図である。
【図１３】図１２に凹凸嵌合構造の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下本発明の実施の形態を図１〜図１３に基づいて説明する。
【００２８】
図１と図２に本発明に係る等速自在継手の外側継手部材を示している。この等速自在継手は、外側継手部材３と、この外側継手部材３内に収容状となる図示省略の内部部品とを備える。外側継手部材３は、内径面１に複数のトラック溝２が軸方向に沿って形成されたカップ部１０と、カップ部１０の奥側端部に外嵌固定されるフランジ部１１とを備える。図示省略の内部部品は、外径面に複数のトラック溝が軸方向に沿って形成された内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝２と内側継手部材のトラック溝との対で形成されるボールトラックに配置される複数のトルク伝達ボールと、外側継手部材３の内径面と内側継手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ケージを備える。
【００２９】
外側継手部材３のトラック溝２は、トラック溝底が奥側の円弧部２ａと、継手軸方向と平行な開口側のストレート部２ｂとからなり、内側継手部材のトラック溝は、トラック溝底が奥側のストレート部と、開口側の円弧部とからなる。すなわち、この等速自在継手はアンダーカットフリータイプの固定式等速自在継手である。
【００３０】
カップ部１０は、内径面にトラック溝２が形成されたカップ本体１０ａと、このカップ本体１０ａの小径側に連設される短円筒部１０ｂとからなる。カップ部１０は複数枚（図例では３枚）の薄板プレス成形品２５の重ね合せ体２６にて構成している。薄板プレス成形品２５は、例えば、鋼板を既存のプレス成形機のプレス加工にて成形することができる。すなわち、各薄板プレス成形品２５は、完成品のカップ部１０と同一形状品であって、その肉厚が小であるものである。各薄板プレス成形品２５は、カップ部本体形成部５１ａと、短円筒部形成部５１ｂとからなる。なお、薄板プレス成形品２５には、超高強度鋼板を用いることができる。高張力鋼板は、「ハイテン」（High Tensile Strength Steel Sheets）とも呼ばれる引っ張り強さが高い鋼板のことである。普通鋼板が引張り強さ270MPa以上であるのに対して、一般的には３４０ＭＰａ〜７９０ＭＰａのものが高張力鋼板と定義されている。なお、引張り強さ９８０ＭＰａ以上のものは通常「超高張力鋼板」と呼ばれる。
【００３１】
高張力鋼板の種類としては、炭素の他にニッケル（Ｎｉ）やシリコン（Ｓｉ）、マンガン(Ｍｎ)などの元素を添加して強化した固溶強化型や析出強化型鋼板、プレス成形後に焼入れして強化した複合組織鋼板などがある。また、プレス成形する前に材料を加熱して、成形後急冷して強度を高める熱間プレス成形法が開発され、採用が広がっている。なお、薄板プレス成形品２５としては、このような超高強度鋼板に限るものではなく、プレス成形機のプレス加工にて成形することができるものであればよい。
【００３２】
重ね合せ体２６としては、薄板プレス成形品２５を重ね合せた後に、プレス加工が施されて、薄板プレス成形品２５同士の密着性を向上させるのが好ましい。また、薄板プレス成形品２５間に接着剤を介在させ、薄板プレス成形品２５を接着一体化するようにしてもよい。このように接着一体化する場合、接着剤としては、例えば、エポキシ系、ウレタン系またはアクリル系等を用いることができる。
【００３３】
また、接着一体化することなく、溶接一体化するようにしてもよい。この場合、例えば、強度確保に適した箇所に部分的なレーザー溶接を行えばよい。ここで、レーザー溶接とは、レーザー光を熱源として主として金属に集光した状態で照射し、金属を局部的に溶融・凝固させることによって接合する方法のことである。
【００３４】
フランジ部１１は、例えば、炭素鋼等からなる円盤体にて構成される。そして、図２に示すように、周方向に沿って所定ピッチで複数個（図例では、６個）の貫通孔１２が設けられている。なお、この貫通孔１２の数は６個に限るものではない。
【００３５】
カップ部１０とフランジ部１１とは、接着一体化又は溶接一体化等される。接着一体化する場合、カップ部１０のフランジ嵌合部１５、つまり、カップ部１０の短円筒部１０ｂの反カップ本体側の外径面と、フランジ部１１の孔部１１ａの内径面との間に、接着剤を介在させて、フランジ部１１の孔部１１ａにカップ部１０のフランジ嵌合部１５を嵌入すればよい。使用する接着剤としては、例えば、エポキシ系,ウレタン系,アクリル系等であり、カップ部１０の材質、フランジ部１１の材質に応じて種々の種類のものを用いることができる。
【００３６】
溶接一体化する場合、フランジ部１１の孔部１１ａにカップ部１０のフランジ嵌合部１５を嵌入乃至圧入した後、フランジ部１１の外面１１ｂ側及び／又は内面１１ｃ側から、フランジ部１１の孔部１１ａの内径面とカップ部１０のフランジ嵌合部１５の外径面との間に対して、周方向に沿って全周又は所定ピッチで、レーザー溶接を行えばよい。
【００３７】
図３と図４に示す外側継手部材３は、周方向に隣合う貫通孔１２間のフランジ部外径面に切欠部１３が設けられている。すなわち、フランジ部１１がいわゆる花形形状とされている。この図３と図４に示す外側継手部材３の他の構成は、図１と図２に示す外側継手部材３と同様であるので、同一部材については図１と図２と同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
本発明の等速自在継手の外側継手部材では、カップ部１０が、複数の薄板プレス成形品２５の重ね合せ体２６にて構成されているので、強度的に優れる。しかも、各薄板プレス成形品２５は、プレス成形しやすい薄肉板の使用が可能であり、寸法精度を得易い利点がある。このため、本発明の等速自在継手の外側継手部材では、寸法精度を得易すく、必要な形状（等速自在継手の外側継手部材の形状）の精度を得ることができる。しかも、このように重ね合せ体２６を構成することによって、小型でも高い強度をもった製品（外側継手部材）を提供できる。プレス加工を施せば、重ね合せ体２６全体が加締られた状態となって、薄板プレス成形品同士の密着性が向上して、一層の強度向上を図ることができる。薄板プレス成形品２５が接着一体化や溶接一体化されているものであれば、一体化が安定して耐久性の向上を図ることができる。
【００３９】
この等速自在継手の外側継手部材３はフランジ部１１を有するものであり、このフランジ部１１を、車両または産業機械等の動力出力部に取付けることができる。このため、実施形態のように、フランジ部１１に貫通孔１２が開設されているものであれば、この貫通孔１２をいわゆるボルト孔として使用して、このフランジ部１１を前記動力出力部に固定できる。また、図３に示すように、フランジ部１１を花形形状としたものであれば、前記貫通孔（ボルト孔）１２周辺を残して、強度的に不要な部分を削除することで、軽量化を図ることができる。
【００４０】
ところで、前記重ね合せ体２６の最内径層の薄板プレス成形品２５に浸炭焼入れ材（例えば、ＳＣｒ４２０等）を用いたり、高周波焼入れ材（例えば、Ｓ４８Ｃ等）を用いたりするのが好ましい。このように、最内径層の薄板プレス成形品に焼入れ材等を用いることによって、最内径層に焼き入れ硬化層を形成することができ、最内径層の強度及び耐久性を確保することができ、長期にわたって安定して等速自在継手を構成できる。
【００４１】
また、図５に示すように、前記重ね合せ体２６の最内径層２６ａと最外径層２６ｂの間に、軽量素材２９を介装してもよい。軽量素材２９は、自動車の量産車等に使用される軽量素材であって、アルミニウムやマグネシウムに代表される軽金属類、各種のＦＲＰ(繊維強化プラスチック)やエンジニアリング・プラスチック、高張力鋼などである。軽量素材を使用することによって、強度低下することなく軽量化を図ることができる。なお、アルミニウム等を用いる場合、カーボンナノチューブ添加アルミニウム等を用いるのが好ましい。
【００４２】
軽量素材２９を用いる場合、重ね合せ体２６の外径側、つまり最外径層部２６ｂを軽量素材２９としてもよい。
【００４３】
前記実施形態では、カップ部１０のトラック溝２の溝底が円弧形状部とストレート形状部とを有するものであったが、カップ部１０のトラック溝２の溝底全範囲が円弧形状であるものであってもよい。すなわち、これらの場合は、ボール７を用いた固定式等速自在継手を構成することができる。
【００４４】
また、図６と図７に示すように、外側継手部材として、ダブルオフセット型の摺動式等速自在継手に用いるものであってもよい。この場合のカップ部１０は、その内径面に軸方向に沿ってストレート状に延びるトラック溝３２が周方向に沿って６０°ピッチで６個が形成されたものである。カップ部１０は、前記実施形態と同様、複数枚（図例では３枚）の薄板プレス成形品２５の重ね合せ体２６にて構成している。各薄板プレス成形品２５は、完成品のカップ部１０と同一形状品であって、その肉厚が小であるものである。なお、薄板プレス成形品２５には、超高強度鋼板等を用いることができる。
【００４５】
また、フランジ部１１は、図１と図２に示す外側継手部材３のフランジ部１１と同様、周方向に沿って所定ピッチ（図例では、６０°ピッチ）で貫通孔１２が設けられたものであり、カップ部１０のフランジ嵌合部１５に外嵌固定されている。この場合、接着一体化したり、溶接一体化したりできる。
【００４６】
図８と図９に示すように、外側継手部材３として、トリポード型の摺動式等速自在継手に用いるものであってもよい。この場合のカップ部１０は、内周に軸方向に延びた３本のトラック溝３３を有するものであって、各トラック溝３３の向かい合った側壁をローラ案内面３３ａとしている。なお、トリポード型等速自在継手は、一般的には、このような外側継手部材３と、半径方向に突出した三本の脚軸を有するトリポード部材と、トリポード部材の脚軸に回転自在に支持されるローラとを備え、ローラが外側継手部材のトラック溝に転動自在に挿入されてローラ案内面３３ａに沿って案内されるものである。
【００４７】
この場合も、カップ部１０は、前記実施形態と同様、複数枚（図例では３枚）の薄板プレス成形品２５（超高強度鋼板等を用いたもの）の重ね合せ体２６にて構成している。各薄板プレス成形品２５は、完成品のカップ部１０と同一形状品であって、その肉厚が小であるものである。また、フランジ部１１も、図１に示す外側継手部材３のフランジ部１１と同様、周方向に沿って所定ピッチ（図例では、６０°ピッチ）で貫通孔１２が設けられたものであり、カップ部１０のフランジ嵌合部１５に外嵌固定されている。この場合、接着一体化したり、溶接一体化したりできる。
【００４８】
図６と図７に示す外側継手部材であっても、図８と図９に示す外側継手部材であっても、図２や図４に示す外側継手部材と同様の作用効果を奏することができる。なお、図６と図７に示す外側継手部材であっても、図８と図９に示す外側継手部材であっても、カップ部１０において、重ね合せ体２６の最内径層と最外径層の間に、軽量素材を介装しても、重ね合せ体２６の外径側に軽量素材を配置してもよい。
【００４９】
ところで、前記実施形態では、カップ部１０とフランジ部１１とを接着一体化や溶接一体化したものであったが、図１０と図１１に示すように凹凸嵌合構造Ｍを用いたものであってもよい。凹凸嵌合構造Ｍは、例えば、カップ部１０のフランジ嵌合部１５の外径面に設けられた軸方向に延びる凸部３５と、フランジ部１１の孔部１１ａの内径面に設けられた軸方向に延びる凹部３６とからなり、凸部３５とその凸部３５に嵌合する凹部３６との嵌合接触部位３８全域が密着している。この場合、カップ部１０のフランジ嵌合部１５の外径面に、複数の凸部３５が周方向に沿って所定ピッチで配設され、フランジ部１１の孔部１１ａの内径面に凸部３５が嵌合する複数の凹部３６が周方向に沿って形成されている。そして、周方向全周にわたって、凸部３５とこれに嵌合する凹部３６とがタイトフィットしている。なお、嵌合接触部位３８の全体が密着しているには、嵌合接触部位３８の極一部領域に凸部による凹部形成過程で不可避的に隙間が生じる場合も含むものとする。
【００５０】
この場合、フランジ部１１の孔部１１ａの内径寸法Ｄを、凸部３５の頂点を結ぶ円の最大直径寸法（外接円直径）Ｄ１よりも小さく、凸部３５間の底を結ぶ円の最小外径寸法Ｄ２よりも大きく設定される。すなわち、Ｄ２＜Ｄ＜Ｄ１とされる。
【００５１】
凸部３５に対して、熱硬化処理を行い、フランジ部１１の孔部１１ａの内径面を未焼き状態に維持している。熱硬化処理としては、高周波焼入れや浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用することができる。ここで、高周波焼入れとは、高周波電流の流れているコイル中に焼入れに必要な部分を入れ、電磁誘導作用により、ジュール熱を発生させて、伝導性物体を加熱する原理を応用した焼入れ方法である。また、浸炭焼入れとは、低炭素材料の表面から炭素を浸入／拡散させ、その後に焼入れを行う方法である。具体的には、凸部３５の硬度を５０ＨＲＣから６５ＨＲＣ程度とし、カップ部１０の未硬化部の硬度を１０ＨＲＣから３０ＨＲＣ程度とする。そして、その硬度差を例えばＨＲＣで２０ポイント以上とする。
【００５２】
ところで、前記凸部３５は、周方向に沿って所定ピッチで配設されるものであるので、複数の凸条と複数の凹条とからなるスプラインを形成し、このスプラインの凸条をもって凸部３５を構成できる。このようなスプラインは、従来からの公知公用の手段である転造加工、切削加工、プレス加工、引き抜き加工等の種々の加工方法によって、形成することがきる。また、熱硬化処理としては、凸部３５を形成した後に行うことになる。
【００５３】
このように設定して、カップ部１０のフランジ嵌合部１５をフランジ部１１の孔部１１ａに圧入すれば、Ｄ２＜Ｄ＜Ｄ１であり、凸部３５の硬度がフランジ部１１の孔部１１ａの内径部の硬度よりも大きいので、この圧入によって、この凸部３５がフランジ部１１の孔部１１ａの内径面に凹部３６を成形しながら食い込んでいき、これにより凹凸嵌合構造Ｍを成形する。
【００５４】
すなわち、この圧入によって、相手側の凹部形成面（フランジ部１１の孔部１１ａの内径面）に凸部３５の形状の転写を行うことになって、凸部３５と、これに嵌合する凹部３６との嵌合接触部位３８の全体が密着する。このため、凸部３５の凹部嵌合部位の全体がその対応する凹部３６に対して密着する凹凸嵌合構造Ｍを確実に形成することができる。
【００５５】
各凸部３５は、その断面が凸アール状の頂点を有する三角形状（山形状）であり、各凸部３５の凹部嵌合部位とは、断面における山形の中腹部から山頂にいたる範囲Ａである。また、周方向の隣合う凸部３５間において、孔部１１ａの内径面よりも内径側に隙間４０が形成されている。この場合も、隙間４０が形成されないものであってもよい。軸方向の圧入は、カップ部１０のフランジ嵌合部１５の圧入開始側の端面がフランジ部１１の外面１１ｂとが同一平面上に配置されるまで行う。
【００５６】
このように、カップ部１０とフランジ部１１とを凹凸嵌合構造Ｍを介して連結したものでは、カップ部１０とフランジ部１１とは安定して連結され、しかも、カップ部１０とフランジ部１１の孔部１１ａに圧入すればよいので、その連結作業の簡略化を図ることができ、生産性に優れる。
【００５７】
凹凸嵌合構造Ｍとして、前記図１２と図１３に示すように、フランジ部１１の孔部１１ａの内径面に凸部３５を設けるとともに、カップ部１０のフランジ嵌合部１５の外径面に凹部３６を設けたものであってもよい。
【００５８】
この場合、凸部３５の頂点を結ぶ円の径寸法（凸部３５の最小径寸法）Ｄ８を、カップ部１０のフランジ嵌合部１５の外径面の外径寸法Ｄ１０よりも小さく、凸部３５間の底を結ぶ円の径寸法Ｄ９をカップ部１０のフランジ嵌合部１５の外径面の外径寸法Ｄ１０よりも大きく設定する。すなわち、Ｄ８＜Ｄ１０＜Ｄ９とされる。この凸部３５においても、熱硬化処理を行い、カップ部１０のフランジ嵌合部１５の外径面を未焼き状態に維持している。熱硬化処理としては、高周波焼入れや浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用することができる。フランジ部１１の孔部１１ａの凸部３５の硬度を、カップ部１０のフランジ嵌合部１５の外径面の硬度よりも大きく設定する。この硬度差としては、図１０に示す凹凸嵌合構造Ｍと同様、ＨＲＣで２０ポイント以上とする。
【００５９】
フランジ部１１の孔部１１ａに対して、カップ部１０のフランジ嵌合部１５を挿入（圧入）していく。この際、Ｄ８＜Ｄ１０＜Ｄ９であり、しかも、凸部３５の硬度がカップ部１０のフランジ嵌合部１５の外径面の硬度よりも大きいので、この圧入によって、この凸部３５がカップ部１０のフランジ嵌合部１５の外径面に凹部３８を形成しながら食い込んでいき、これにより凹凸嵌合構造Ｍを成形する。
【００６０】
すなわち、この圧入によって、相手側の凹部形成面（フランジ嵌合部１５の外径面）に凸部３５の形状の転写を行うことになって、凸部３５と、これに嵌合する凹部３６との嵌合接触部位３８の全体が密着している。このため、凸部３５の凹部嵌合部位の全体がその対応する凹部３６に対して密着する凹凸嵌合構造Ｍを確実に形成することができる。
【００６１】
この場合の各凸部３５も、その断面が凸アール状の頂点を有する三角形状（山形状）であり、各凸部３５の凹部嵌合部位とは、図１３に示す範囲Ｂであり、断面における山形の中腹部から山頂にいたる範囲Ｂである。また、周方向の隣合う凸部３５間において、フランジ嵌合部１５の外径面よりも外径側に隙間４２が形成されている。図１３では隙間４２が形成されるが、凸部３５間の凹部まで、フランジ嵌合部１５の外径面に食い込むようなものであってもよい。
【００６２】
図１２と図１３に示す凹凸嵌合構造Ｍにおいても、カップ部１０とフランジ部１１とは安定して連結され、しかも、カップ部１０とフランジ部１１の孔部１１ａに圧入すればよいので、その連結作業の簡略化を図ることができ、生産性に優れる。
【００６３】
本発明の等速自在継手は、前記の外側継手部材３を用いたものである。この際、図１から図７等においては、トルク伝達部材としてボールを用い、ボール数を３個以上とすることができる。また、図８では、ボールを用いないトリポード型等速自在継手である。このように、この外側継手部材としては種々のタイプの等速自在継手に対応することができ、ボール数も任意に設定でき、設計の自由度が拡がる。したがって、本発明の等速自在継手では、強度低下を伴わず、高精度で、且つ軽量化が可能であるので、自動車の駆動系またはプロペラシャフトに最適となる。
【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、重ね合せ体２６を構成する薄板プレス成形品２５の数の増減は任意である。また、薄板プレス成形品２５の肉厚も任意であり、さらには、使用する複数枚の薄板プレス成形品２５において、すべてが同一の肉厚のものを用いても、すべてが異なる肉厚のものを用いても、任意の数のものが同一の肉厚であるものを用いてもよい。重ね合せ体２６をプレスする場合、密着性を考慮して、内側の薄板プレス成形品２５の外径側の凸部（内径側にトラック溝を形成するための凸部）が、この薄板プレス成形品２５の外側の薄板プレス成形品２５の内径面の凹部（トラック溝を形成するための凹部）に圧入状となるのが好ましい。圧入する場合、圧入後のトラック溝形状及びトラック溝のピッチダイヤ径が規定の値になるように、予め変形量を考慮した形状としておくのが好ましい。
【００６５】
軽量素材２９を用いる場合、一枚に限るものではなく、２枚以上の複数枚であってもよい。このように複数枚の軽量素材２９を用いる場合、その肉厚が同一であっても相違するものであってもよい。また、軽量素材２９の肉厚と薄板プレス成形品２５の肉厚とが同一であっても相違するものであってもよい。浸炭焼入れ材や高周波焼入れ材を用いる場合、最内径層に用いることとし、この最内径層に加えて、最外径層や、最内径層と最外径層との間の中間層にも用いてもよい。
【００６６】
フランジ部１１としても前記軽量素材を用いるようにしてもよい。このように、フランジ部に軽量素材を用いることによって、等速自在継手全体としての軽量化を図ることができる。フランジ部１１の厚さ寸法、外径寸法等は、使用する材質、連結される動力出力部等に応じて種々変更できる。
【００６７】
凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５の形状として、前記実施形態では断面略三角形状であり、これら以外の断面台形、半円形状、半楕円形状、矩形形状等の種々の形状のものを採用でき、凸部３５の面積、数、周方向配設ピッチ等も任意に変更できる。すなわち、前記実施形態では、スプラインを形成し、このスプラインの凸部（凸歯）をもって凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５を形成したが、このようなスプラインを構成することなく、キーのようなものであってもよく、曲線状の波型の合わせ面を形成するものであってもよい。要は、軸方向に沿って配設される凸部３５を相手側に圧入し、この凸部３５にて凸部３５に密着嵌合する凹部３６を相手側に形成することができて、凸部３５とこれに嵌合する凹部３６との嵌合接触部位３８の全体が密着すればよい。
【符号の説明】
【００６８】
Ｍ 凹凸嵌合構造
１ 内径面
２ トラック溝
３ 外側継手部材
１０ カップ部
１１ フランジ部
１１ａ 孔部
１２ 貫通孔
１３ 切欠部
２５ 薄板プレス成形品
２６ 重ね合わせ体
２６ａ 最内径層
２６ｂ 最外径層
２９ 軽量素材
３５ 凸部
３６ 凹部
３８ 嵌合接触部位
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径面にトラック溝を形成したカップ部と、カップ部の奥側端部に外嵌固定されるフランジ部とを備えた等速自在継手の外側継手部材であって、
前記カップ部が、複数の薄板プレス成形品の重ね合せ体にて構成されてい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２】
前記重ね合せ体にプレス加工が施されてなることを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項３】
前記重ね合せ体を構成する薄板プレス成形品が接着一体化されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項４】
前記重ね合せ体を構成する薄板プレス成形品が溶接一体化されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項５】
前記重ね合せ体の最内径層に焼入れ硬化層を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項６】
前記重ね合せ体の最内径層と最外径層の間に、軽量素材を介装したことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項７】
前記重ね合せ体からなるカップ部と、このカップ部に外嵌されるフランジ部とを溶接一体化したことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項８】
前記重ね合せ体からなるカップ部と、このカップ部に外嵌されるフランジ部とを接着一体化したことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項９】
カップ部とこのカップ部に外嵌されるフランジ部とは凹凸嵌合構造を介して一体化された等速自在継手の外側継手部材であって、カップ部のフランジ嵌合部外径面とフランジ部の孔部内径面とのいずれか一方に軸方向に延びる凸部を設け、この凸部を他方に軸方向に沿って圧入し、この圧入によって、他方に凸部に嵌合する凹部を形成して前記凹凸嵌合構造を構成することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１０】
前記フランジ部に周方向に沿って複数個の貫通孔が開設されていることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１１】
周方向に隣合う貫通孔間のフランジ部外径面に切欠部が設けられていることを特徴とする請求項１０の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１２】
カップ部のトラック溝の溝底全範囲が円弧形状であることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１３】
カップ部のトラック溝の溝底が円弧形状部とストレート形状部とを有することを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１４】
カップ部のトラック溝の溝底全範囲がストレート形状であることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１５】
前記請求項１〜請求項１４のいずれか１項に記載の等速自在継手の外側継手部材を用いたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項１６】
トルク伝達部材としてボールを用い、ボール数を３個以上としたことを特徴とする前記請求項１５に記載の等速自在継手。
【請求項１７】
自動車の駆動系またはプロペラシャフトに適用したことを特徴とする前記請求項１〜請求項１６のいずれか１項に記載の等速自在継手。
【請求項１】
内径面にトラック溝を形成したカップ部と、カップ部の奥側端部に外嵌固定されるフランジ部とを備えた等速自在継手の外側継手部材であって、
前記カップ部が、複数の薄板プレス成形品の重ね合せ体にて構成されてい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２】
前記重ね合せ体にプレス加工が施されてなることを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項３】
前記重ね合せ体を構成する薄板プレス成形品が接着一体化されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項４】
前記重ね合せ体を構成する薄板プレス成形品が溶接一体化されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項５】
前記重ね合せ体の最内径層に焼入れ硬化層を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項６】
前記重ね合せ体の最内径層と最外径層の間に、軽量素材を介装したことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項７】
前記重ね合せ体からなるカップ部と、このカップ部に外嵌されるフランジ部とを溶接一体化したことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項８】
前記重ね合せ体からなるカップ部と、このカップ部に外嵌されるフランジ部とを接着一体化したことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項９】
カップ部とこのカップ部に外嵌されるフランジ部とは凹凸嵌合構造を介して一体化された等速自在継手の外側継手部材であって、カップ部のフランジ嵌合部外径面とフランジ部の孔部内径面とのいずれか一方に軸方向に延びる凸部を設け、この凸部を他方に軸方向に沿って圧入し、この圧入によって、他方に凸部に嵌合する凹部を形成して前記凹凸嵌合構造を構成することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１０】
前記フランジ部に周方向に沿って複数個の貫通孔が開設されていることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１１】
周方向に隣合う貫通孔間のフランジ部外径面に切欠部が設けられていることを特徴とする請求項１０の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１２】
カップ部のトラック溝の溝底全範囲が円弧形状であることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１３】
カップ部のトラック溝の溝底が円弧形状部とストレート形状部とを有することを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１４】
カップ部のトラック溝の溝底全範囲がストレート形状であることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１５】
前記請求項１〜請求項１４のいずれか１項に記載の等速自在継手の外側継手部材を用いたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項１６】
トルク伝達部材としてボールを用い、ボール数を３個以上としたことを特徴とする前記請求項１５に記載の等速自在継手。
【請求項１７】
自動車の駆動系またはプロペラシャフトに適用したことを特徴とする前記請求項１〜請求項１６のいずれか１項に記載の等速自在継手。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１０６５６８（Ｐ２０１１−１０６５６８Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６１９２３（Ｐ２００９−２６１９２３）
【出願日】平成２１年１１月１７日（２００９．１１．１７）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１７日（２００９．１１．１７）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
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