JP2007056945A - 等速自在継手の外側継手部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造工程の簡略化を図ることができて、コスト低減を達成でき、しかも、フランジ部材の接合の信頼性が高くなる等速自在継手の外側継手部材を提供する。
【解決手段】 フランジ部材２の外側本体部材１側の端面２ａに、外側本体部材１の円形端面１２に対応する短円筒部１３を設け、短円筒部１３の円形端面１４と、外側本体部材１の円形端面１２とを摩擦圧接にて接合して、外側本体部材１とフランジ部材２とを一体化する。これにより、製造工程の簡略化を図る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、等速自在継手の外側継手部材に関するものである。

自動車や各種産業機械における動力の伝達に用いられる等速自在継手は、一般には、トラック溝を内面に形成された外側継手部材を備える。そして、外側継手部材には、筒状の外側本体部材と、この外側本体部材から突設されるフランジ部材とから構成されるものがある。このような外側継手部材を形成する場合、筒状の外側本体部材とフランジ部材とを別々に製造した後、外側本体部材とフランジ部材とを接合する（特許文献１〜３参照）。

すなわち、この種の等速自在継手は、図６に示すように、複数のトラック溝１００を有する外側継手部材１０１と、この外側継手部材１０１に内装される内側継手部材１０２とを備える。内側継手部材１０２には転動輪１０４が付設されている。

外側継手部材１０１は、内周面に前記トラック溝１００が形成された筒状の外側本体部材１０５と、この外側本体部材１０５の底壁１０６側に外嵌固定されるフランジ部材１０７とからなる。

図６に示す等速自在継手では、筒状の外側本体部材１０５と、フランジ部材１０７とを別々に製造した後、外側本体部材１０５とフランジ部材１０７とを接合する。すなわち、フランジ部材１０７を外側本体部材１０５に外嵌（圧入）し、その嵌合部を溶接することによって、外側本体部材１０５にフランジ部材１０７を取付けていた。なお、外側本体部材１０５は、トラック溝１００のためにその外周面に周方向に所定ピッチで配設される凸部が形成され、これに対応してフランジ部材１０７の内周面に凹部が形成されている。

図６に示す等速自在継手は、ブーツ１０８を備え、ブーツ大径部１０９が外側継手部材１０１に固定され、ブーツ小径部１１０が内側継手部材１０２から延びるシャフト１１１に固定されている。

また、従来、外側本体部材１０５とフランジ部材１０７とを別々に製造せずに、フランジ部が一体に形成された外側継手部材もある。この場合、冷間鍛造や熱間鍛造等にて一体成形している。
独国特許第４３１４５０３号明細書 米国特許第５６７６５９９号明細書 特開平１０−２８１１７２号公報

外側本体部材１０５とフランジ部材１０７とを溶接にて接合する場合、安定した接合を確保するためには、各部材の選択肢の幅が狭くなり、使用する環境等に応じた種々のものを構成することができなかった。しかも、溶接設備及び接合後の製品検査等にかかるコストも大となっていた。

また、フランジ部の形状が複雑であるので、冷間鍛造ではその加工度が大きく困難である。熱間鍛造では、鍛造工程後に、内部形状をブローチ加工等の別加工をする必要があり、製造工数が多くなっていた。

本発明は、上記課題に鑑みて、製造工程の簡略化を図ることができて、コスト低減を達成でき、しかも、フランジ部材の接合の信頼性が高くなる等速自在継手の外側継手部材を提供する。

本発明の等速自在継手の外側継手部材は、筒状体からなる外側本体部材と、この外側本体部材と同一軸心上に配置されるリング状のフランジ部材とを接合して形成する等速自在継手の外側継手部材において、前記フランジ部材の外側本体部材側の端面に、外側本体部材の円形端面に対応する短円筒部を設け、この短円筒部の円形端面と、前記外側本体部材の円形端面とを摩擦圧接にて接合して、前記外側本体部材とフランジ部材とを一体化したものである。

外側本体部材とフランジ部材とを摩擦圧接にて接合することになる。摩擦圧接は、接合する部材同士を高速で擦り合わせ、そのとき生じる摩擦熱によって部材を軟化させると同時に圧力を加えて接合するものである。このため、従来のような圧入工程及び溶接工程等を行うことなく接合することができる。

本発明の外側継手部材は、角度変位と軸方向変位とを許容する摺動型等速自在継手や角度変位のみを許容する固定型等速自在継手に用いることができる。

前記外側本体部材のフランジ部材側の外周面端部に周方向切欠部を設けて、外側本体部材に端面が前記円形端面となる短円筒部を形成する。これにより、外側本体部材の外形が円形でなくても、短円筒部の円形端面をフランジ部材の円形端面と突合せでき、摩擦圧接による接合が可能となる。しかも、円形周方向切欠部が、接合時に生じるいわゆる「バリ」の逃げ部となる。

前記周方向切欠部を機械除去加工にて形成することができ、また短円筒部を有する外側本体部材を鍛造にて成形することもできる。

本発明は、外側本体部材とフランジ部材とを摩擦圧接にて接合するので、従来のような圧入工程及び溶接工程等を必要としない。このため、製造工程の簡略化を図ることできて、コスト低減を達成できる。しかも、摩擦圧接であるので、溶接による接合に比べて接合の信頼性が高く、さらには、種々の異種金属の接合が可能となって、外側本体部材とフランジ部材の材料の選択肢が広くなる。特に、アーク溶接等では接合が困難であった材料（材質）のものも接合できる。このため、等速自在継手の使用環境等に応じた材質を使用した種々の外側継手部材を構成することができる。また、溶接工程を必要としないので、ガス、スパッタ、ヒューム等が生じず、環境にやさしい接合となる。

本発明の外側継手部材は、角度変位と軸方向変位とを許容する摺動型等速自在継手や、角度変位のみを許容する固定型等速自在継手など、種々の等速自在継手に対応することができる。

さらに、外側本体部材の外形が円形でなくても接合作業を行うことができ、しかも、周方向切欠部が、接合時に生じるいわゆる「バリ」の逃げ部となる。このため、接合時の接合精度の向上を達成することができる。

周方向切欠部を機械除去加工にて形成することができ、周方向切欠部を確実に安定して形成することができる。また、短円筒部を有する外側本体部材を鍛造にて成形した場合、機械除去加工を省略することができ、作業性の向上を達成できる。なお、この鍛造では、フランジ部を形成する場合と相違して、短円筒部の形状は単純であり、加工性に問題はない。

以下本発明の実施の形態を図１〜図５に基づき説明する。

等速自在継手の外側継手部材は、図１と図２に示すように、筒状体からなる外側本体部材１と、この外側本体部材１と同一軸心上に配置されるリング状のフランジ部材２とを接合して形成する。

外側本体部材１は周壁３と底壁４とを有し、周壁３の内面に複数のトラック溝５を有する。このため、周壁３の外形は円形となっていない。すなわち、周壁３の外周面６に周方向に沿って所定ピッチに凹窪部７が形成されている。

図１と図２は第１の実施の形態を示し、この外側継手部材では、前記外側本体部材１のフランジ部材２側の外周面端部に周方向切欠部８を設けて、底壁４から前記短円筒部９を突設するようにしている。

前記周方向切欠部８は機械除去加工にて形成することができる。すなわち、図１の仮想線で示すように、底壁４に厚肉の短円筒部１６が突設された外側本体部材１を、例えば鍛造（冷間鍛造）にて形成し、この短円筒部１６の外周面を切削加工すればよい。また、このような機械加工を行わずに、短円筒部９を有する外側本体部材１全体を鍛造にて成形することもできる。

フランジ部材２は平板リング状体であって、その外周側に周方向に沿って所定ピッチで外径方向突出部１０が設けられている。外径方向突出部１０には、この外側継手部材を他の部材に取り付けるための貫通孔１１が設けられている。外径方向突出部１０に対して、トラック溝５または凹窪部７の位置は必ずしも対応する必要はない。また、フランジ部材２が円形状のような突出部を有しない形状の場合、貫通孔１１に対するトラック溝５または凹窪部７の位置は必ずしも対応する必要はない。

フランジ部材２の外側本体部材１側の端面２ａには、外側本体部材１の短円筒部９の円形端面１２に対応する短円筒部１３が設けられる。フランジ部材２の短円筒部１３と前記外側本体部材１の短円筒部９とは、外径及び内径が略同一とされる。また、後述するように、短円筒部９、１３が互いに接合されるが、接合後は外側本体部材１の短円筒部９の円形端面１２とフランジ部材２側の短円筒部１３の円形端面１４とが溶けるので、接合前は、端面１２が接合面１５よりもフランジ部材２側に位置し、円形端面１４が接合面１５よりも外側本体部材１側に位置している。

外側本体部材１とフランジ部材２とは、図３に示すような摩擦圧接装置を使用して、摩擦圧接にて接合する。図３に示す摩擦溶接装置は、接合する部材の一方をその軸心廻りに回転自在に支持する第１把持機１７と、接合する部材の他方をその軸方向に沿って往復動させる第２把持機１８とを備える。

第１把持機１７は駆動機構２０を介して回転するチャック部２１を備え、基台上に固定されている。第２把持機１８は接合する部材を固定した状態で支持するチャック部２２を備え、基台上をシリンダ機構等の往復動機構２３を介して往復動する。なお、駆動機構２０は電動機２４と、この電動機２４の駆動力を前記チャック部２１に伝達する伝達機構２５等にて構成することができる。

次に図３のように構成される摩擦溶接装置を使用して、外側本体部材１とフランジ部材２とを接合する方法を説明する。

まず、外側本体部材１を第２把持機１８のチャック部２２にて支持すると共に、フランジ部材２を第１把持機１７のチャック部２１にて支持する。この際、外側本体部材１の軸心（短円筒部９の軸心）とフランジ部材２の軸心（短円筒部１３の軸心）とを同一軸心上に配置する。なお、逆に、外側本体部材１を第１把持機１７のチャック部２１にて支持すると共に、フランジ部材２を第２把持機１８のチャック部２２に支持するようにしてもよい。

この状態で、第１把持機１７のチャック部２１をその軸心廻りに回転させてフランジ部材２をその軸心廻りに回転させつつ、第２把持機１８を第１把持機１７に接近させて行く。これによって、外側本体部材１の短円筒部９の円形端面１２とフランジ部材２の短円筒部１３の円形端面１４とを擦り合わせ、生じた摩擦熱によって両円形端面１２、１４を軟化させる。さらに、第２把持機１８を第１把持機１７に接近させることによって、両円形端面１２、１４を適圧で押圧し、短円筒部９、１３同士を接合する。これによって、外側本体部材１とフランジ部材２とを一体化することができる。この際、図１に示すように、いわゆる「バリ２６」が形成される。外周側のバリ２６は、外側本体部材１の周方向切欠部８と、フランジ部材２側の短円筒部１３の外周側の周方向空間２７とで構成される周方向隙間２８内に形成されるから、この外側継手部材を使用するに際して、特に除去せず放置しておいても問題がない。しかしながら、必要に応じて機械加工等にて除去するようにしてもよい。また、内周側のバリ２６も、使用に際して問題がなければ除去しなくてもよいが、必要に応じて除去してもよい。

前記外側継手部材では、外側本体部材１とフランジ部材２とを摩擦圧接にて接合するので、従来のような圧入工程及び溶接工程等が不要となる。すなわち、製造工程の簡略化を図ることができて、コスト低減を達成できる。しかも、摩擦圧接であるので、溶接による接合に比べて接合の信頼性が高く、さらには種々の異種金属の接合が可能となって、外側本体部材１とフランジ部材２の材料の選択肢が広くなる。特に、アーク溶接等では接合が困難であった材料（材質）のものも接合できる。このため、等速自在継手の使用環境等に応じた材質を使用した種々の外側継手部材を構成することができる。また、溶接工程を必要としないので、ガス、スパッタ、ヒューム等が生じず、環境にやさしい接合となる。

さらに、外側本体部材１のフランジ部材２側の外周面端部に周方向切欠部８を設けて、外側本体部材１に端面が前記円形端面となる短円筒部９を形成するので、外側本体部材１の外形が円形でなくても、短円筒部９の円形端面１２をフランジ部材２の短円筒部１３の円形端面１４と突合せでき、摩擦圧接による接合が可能となる。しかも、周方向切欠部８が、接合時に生じるいわゆる「バリ」の逃げ部となる。このため、接合時の接合精度の向上を達成することができる。

周方向切欠部８を機械除去加工にて形成することができ、周方向切欠部８を確実に安定して形成することができる。また、短円筒部９を有する外側本体部材１を鍛造にて成形した場合、機械除去加工を省略することができ、作業性の向上を達成できる。なお、この鍛造では、フランジ部を形成する場合と相違して、短円筒部１３の形状は単純であり、加工性に問題はない。

次に図４と図５は第２の実施の形態を示し、この場合の外側継手部材は外側本体部材１の外形が円形とされている。すなわち、外側本体部材１は、内周面に複数のトラック溝５が形成された円筒状の周壁３と、周壁３のフランジ部材２側の開口部を塞ぐ底壁４とからなり、周壁３のフランジ部材２側の端部が底壁４よりもフランジ部材２側に突出している。なお、図５において、フランジ部材２の外径方向突出部１０または貫通孔１１に対するトラック溝５の位置は必ずしも対応する必要はない。

そして、周壁３のフランジ部材２側の端部が短円筒状とされ、この端面が円形端面１２を構成する。このため、図４と図５に示す外側継手部材であっても、外側本体部材１の円形端面１２とフランジ部材２の円形端面１４とを、前記図１と図２に示す外側継手部材と同様、摩擦圧接にて接合することができる。このため、図４等に示す外側継手部材も図１と図２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４等に示す外側継手部材において、図１と図２に示す外側継手部材と同様の構成については、図１等と同一符号を附してその説明を省略する。

ところで、等速自在継手には、大別して、２軸間の角度変位のみを許容する固定型等速自在継手と、角度変位及び軸方向変位を許容する摺動型等速自在継手とがある。このため、本願発明の外側継手部材は、固定型であっても摺動型であってもよい。すなわち、本発明の外側継手部材は、種々の等速自在継手に対応することができる。

なお、前記実施の形態において、短円筒部９、１３の肉厚寸法や軸方向長さ等は、使用する材料等によって相違するが、摩擦圧接が可能な範囲で変更できる。また、図１と図２に示す外側継手部材において、周方向切欠部８の切欠深さ（径方向深さ）としても、短円筒部９、１３で構成される筒状の連結部位の外径寸法が小さくなりすぎて強度的に劣らない範囲で変更することができる。

本発明の第1の実施の形態を示す外側継手部材の要部断面図である。 第1の実施の形態の外側継手部材の要部正面図である。 摩擦圧接機の簡略図である。 本発明の第２の実施の形態を示す外側継手部材の要部断面図である。 第２の実施の形態の外側継手部材の要部正面図である。 従来の外側継手部材を使用した等速自在継手の断面図である。

符号の説明

１ 外側本体部材
２ フランジ部材
３ 周壁
４ 底壁
５ トラック溝
６ 外周面
７ 凹窪部
８ 周方向切欠部
９ 短円筒部
１０ 外径方向突出部
１１ 貫通孔
１２、１４ 円形端面
１３、１６ 短円筒部
１５ 接合面
１７、１８ 把持機
２０ 駆動機構
２１、２２ チャック部
２３ 往復動機構
２４ 電動機
２５ 伝達機構
２６ バリ
２７ 周方向空間
２８ 周方向隙間
１００ トラック溝
１０１ 外側継手部材
１０２ 内側継手部材
１０４ 転動輪
１０５ 外側本体部材
１０６ 底壁
１０７ フランジ部材
１０８ ブーツ
１０９ ブーツ大径部
１１０ ブーツ小径部
１１１ シャフト

Claims (6)

1. 筒状体からなる外側本体部材と、この外側本体部材と同一軸心上に配置されるリング状のフランジ部材とを接合して形成する等速自在継手の外側継手部材において、前記フランジ部材の外側本体部材側の端面に、外側本体部材の円形端面に対応する短円筒部を設け、この短円筒部の円形端面と、前記外側本体部材の円形端面とを摩擦圧接にて接合して、前記外側本体部材とフランジ部材とを一体化したことを特徴とする等速自在継手の外側継手部材。
2. 角度変位と軸方向変位とを許容する摺動型等速自在継手に用い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。
3. 角度変位のみを許容する固定型等速自在継手に用い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。
4. 前記外側本体部材のフランジ部材側の外周面端部に周方向切欠部を設けて、外側本体部材に端面が前記円形端面となる短円筒部を形成したことを特徴とする請求項１から３のいずれか記載の等速自在継手の外側継手部材。
5. 前記周方向切欠部を機械除去加工にて形成したことを特徴とする請求項４に記載の等速自在継手の外側継手部材。
6. 短円筒部を有する外側本体部材を鍛造にて成形したことを特徴とする請求項４に記載の等速自在継手の外側継手部材。