(57)【要約】【課題】トラック溝にボールを収容した等速自在継手において、ボールを保持するトルクチューブの先端部の耐久性を高める。【解決手段】底壁部３から軸方向一端側へ突出する中心軸部６と外周壁部５との間に形成される環状空間１１と、環状空間１１の外壁面１５と内壁面１３の少なくとも一方に形成される３本のトラック溝１２，１４とを備える外輪２と、環状空間１１内に向かって軸方向他端側へ突出するように突出部材２２が組込まれ、トラック溝１２，１４のそれぞれと対応する位置にポケット２１が形成されたトルクチューブ２０と、トルクチューブ２０のポケット２１内に組込まれてトラック溝１２，１４に沿って転動可能なボール４０とを備え、突出部材２２は浸炭焼入焼戻し品であり、突出部材２２の先端部３０の少なくとも表面に突出部材２２の他の部分よりも炭素添加量が少ない防炭部３２を備える等速自在継手とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底壁部（３）から軸方向一端側へ突出する中心軸部（６）と、前記中心軸部（６）の外径側に位置する外周壁部（５）と、前記中心軸部（６）と前記外周壁部（５）との間に形成される環状空間（１１）と、前記環状空間（１１）の外壁面（１５）と内壁面（１３）の少なくとも一方に形成され軸方向へ延びる３本のトラック溝（１２，１４）と、を備える外輪（２）と、
前記外輪（２）の前記環状空間（１１）内に向かって軸方向他端側へ突出するように突出部材（２２）が組込まれ、前記トラック溝（１２，１４）のそれぞれと対応する位置における前記突出部材（２２）にポケット（２１）が形成されたトルクチューブ（２０）と、
前記トルクチューブ（２０）の前記ポケット（２１）内に組込まれて前記トラック溝（１２，１４）に沿って転動可能なボール（４０）と、
を備え、
前記突出部材（２２）は浸炭焼入焼戻し素材であり、前記突出部材（２２）の先端部（３０）の少なくとも表面に前記突出部材（２２）の他の部分よりも炭素添加量が少ない防炭部（３２）を備える等速自在継手。
【請求項２】
前記突出部材（２２）の先端部（３０）は前記環状空間（１１）の外壁面（１５）に対向し、前記外輪（２）と前記トルクチューブ（２０）との所定角度以上の屈曲により、前記先端部（３０）は前記外壁面（１５）に当接する請求項１に記載の等速自在継手。
【請求項３】
前記突出部材（２２）の先端部（３０）は、軸方向他端側へ向かうにつれて先細りの形状である請求項２に記載の等速自在継手。
【請求項４】
前記防炭部（３２）の軸方向一端側の端部と前記ポケット（２１）の軸方向他端側の内面との間に浸炭焼入焼戻し素材が介在している請求項１から３のいずれか１つに記載の等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トラック溝にボールを収容した等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種産業機械用の等速自在継手として、例えば、３本のトラック溝にそれぞれボールを収容した「トリボールジョイント」と称されるものがある。トリボールジョイントは、小スペースな部位に適用できることを特徴とし、例えば、特許文献１、２に記載されたものがある。
【０００３】
トリボールジョイントの基本構成を、本発明の説明図である図１を用いて説明すると、中心軸部６と外周壁部５とが一体となった外輪２と、ボール４０を保持するポケット２１が形成されたトルクチューブ２０とが、３個のボール４０を介して屈曲自在であり、且つ、その相互間で回転力が等速で伝達できるようになっている。
【０００４】
外輪２は、底壁部３から軸方向一端側へ突出する中心軸部６と、中心軸部６の外径側に位置する外周壁部５と、中心軸部６と外周壁部５との間に形成される環状空間１１と環状空間１１の外壁面１５と内壁面１３の少なくとも一方に形成され軸方向へ延びる３本のトラック溝１２，１４とを備えている。
【０００５】
トルクチューブ２０は、外輪２の環状空間１１内に軸方向他端側へ突出する突出部材２２が組込まれ、トラック溝１２，１４のそれぞれと対応する位置における突出部材２２にポケット２１が形成されている。ボール４０は、トルクチューブ２０のポケット２１内に組込まれて、トラック溝１２，１４に沿って転動可能である。
【０００６】
このトリボールジョイントは摺動式の継手タイプであり、外輪２に対するトルクチューブ２０の軸方向への相対移動、すなわち、継手の伸縮を許容するものである。このため、継手が伸びる方向では、ボール４０が外輪２の軸方向一端に配置したストップリング４１に接触することによって、それ以上の移動が規制される。また、継手が縮む方向では、中心軸部６の軸方向一端にトルクチューブ２０の底部が当接することによって、それ以上の移動が規制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭５２−３４６９９号公報
【特許文献２】特開２０１８−９１３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
トリボールジョイントは、例えば、鉄鋼設備において、レベラーのワークロールやピンチロール等に対する駆動力伝達経路に使用される場合がある。このような過酷な環境下で使用されるトリボールジョイントに対し、例えば、継手が比較的高角で（大きな屈曲角度で）屈曲した状態で、想定を超えるような過大な衝撃トルクが入力されると、トルクチューブ２０の突出部材２２において、ポケット２１から先端部３０にかけてクラックが発生する事態が想定される。
【０００９】
このような現象は、突出部材２２が浸炭焼入焼戻しを行った金属素材であり、その硬度が高められていることにも起因する。また、突出部材２２の先端部３０は片持ち梁状に突出した部分であり、先端に向かうにつれて先細りの形状であることにも起因する。このため、トリボールジョイントでは、ボール４０を保持するトルクチューブ２０の先端部３０の耐久性を高めたいという要請がある。
【００１０】
そこで、この発明の課題は、トラック溝にボールを収容した等速自在継手において、ボールを保持するトルクチューブの先端部の耐久性を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、この発明は、底壁部から軸方向一端側へ突出する中心軸部と、前記中心軸部の外径側に位置する外周壁部と、前記中心軸部と前記外周壁部との間に形成される環状空間と、前記環状空間の外壁面と内壁面の少なくとも一方に形成され軸方向へ延びる３本のトラック溝と、を備える外輪と、前記外輪の前記環状空間内に向かって軸方向他端側へ突出するように突出部材が組込まれ、前記トラック溝のそれぞれと対応する位置における前記突出部材にポケットが形成されたトルクチューブと、前記トルクチューブの前記ポケット内に組込まれて前記トラック溝に沿って転動可能なボールと、を備え、前記突出部材は浸炭焼入焼戻し素材であり、前記突出部材の先端部の少なくとも表面に前記突出部材の他の部分よりも炭素添加量が少ない防炭部を備える等速自在継手を採用した。
【００１２】
ここで、前記突出部材の先端部は前記環状空間の外壁面に対向し、前記外輪と前記トルクチューブとの所定角度以上の屈曲により、前記先端部は前記外壁面に当接する構成を採用することができる。
【００１３】
また、前記突出部材の先端部は、軸方向他端側へ向かうにつれて先細りの形状である構成を採用することができる。
【００１４】
前記防炭部の軸方向一端側の端部と前記ポケットの軸方向他端側の内面との間に浸炭焼入焼戻し素材が介在している構成を採用することができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明は、トラック溝にボールを収容した等速自在継手において、ボールを保持するトルクチューブの先端部の耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施形態を示す等速自在継手の縦断面図である。
【図２】図１に示す等速自在継手の断面図である。
【図３】図１の要部Ａの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。この実施形態の等速自在継手１は、図１及び図２に示すように、トリボールジョイントタイプの等速自在継手１である。等速自在継手１は、中心軸部６と外周壁部５とが一体となった外輪２と、ボール４０を保持するポケット２１が形成されたトルクチューブ２０とが、３個のボール４０を介して屈曲自在であり、且つ、その相互間で回転力が等速で伝達できるようになっている。
【００１８】
外輪２は、底壁部３から軸方向一端側へ突出する中心軸部６と、中心軸部６の外径側に位置する筒状の外周壁部５とを備えている。また、中心軸部６と外周壁部５との間には、軸周り全周に連続する環状空間１１が形成されている。また、外輪２の底壁部３の外周には、外径側へ突出するフランジ部４が形成されている。このフランジ部４を通じて、回転力伝達の対象となる相手方部材（図示せず）が連結される。
【００１９】
外輪２の環状空間１１は軸方向一端側へ開口し、軸方向他端側は底壁部３によって閉塞している。また、環状空間１１に臨む内面のうち、外周壁部５側の外壁面１５と中心軸部６側の内壁面１３の少なくとも一方には、軸方向へ延びる３本のトラック溝１２，１４を、１２０°毎の等分方位に備えている。この実施形態では、トラック溝１２，１４は外壁面１５と内壁面１３の両方に形成されているが、トラック溝１２，１４は外壁面１５と内壁面１３のどちらか一方のみに形成されている態様でもよい。
【００２０】
トルクチューブ２０は、外輪２の環状空間１１内に軸方向他端側へ突出する突出部材２２が組込まれ、トラック溝１２，１４のそれぞれと対応する位置における突出部材２２にポケット２１が形成されている。ボール４０は、トルクチューブ２０のポケット２１内に組込まれて、トラック溝１２，１４に沿って転動可能である。なお、トルクチューブ２０を構成する金属素材には、例えば、炭素鋼、合金鋼にてカーボン量が約０．１〜０．２５％含有されたものが用いられる。
【００２１】
トルクチューブ２０の突出部材２２は、ポケット２１よりも軸方向他端側の端部外周に、軸方向他端側へ向かうにつれて縮径する先端テーパ部２４が形成されている。また、ポケット２１よりも軸方向一端側の外周に、軸方向一端側へ向かうにつれて縮径する後端テーパ部２６が形成されている。先端テーパ部２４と後端テーパ部２６との間の外周には、円筒面状の円環部２５が形成されている。
【００２２】
また、トルクチューブ２０の突出部材２２を設けた側の反対側の端部２３には軸心に沿って接続孔２８が形成されている。この接続孔２８内に、回転力伝達の対象となる相手方部材として軸６０が嵌合される。そして、軸６０に設けたピン孔６１とトルクチューブ２０に設けたピン孔２７にロックピン５０が圧入されることで、軸６０とトルクチューブ２０とが回転伝達可能な状態に接続される。
【００２３】
外輪２の外周壁部５には、軸方向一端側への開口部の内径面に、ボール抜け止め用のストップリング４１が設けられている。継手が伸びる方向、すなわち、外輪２に対してトルクチューブ２０が軸方向へ抜け出す方向へ相対移動した場合、ボール４０がストップリング４１に接触することによって、それ以上の移動が規制される。また、継手が縮む方向、すなわち、外輪２に対してトルクチューブ２０が軸方向へ押し込まれる方向へ相対移動した場合、中心軸部６の軸方向一端にトルクチューブ２０の底部が当接することによって、それ以上の移動が規制される。
【００２４】
外輪２とトルクチューブ２０との間の開口部は、ブーツ４２で密封されている。ブーツ４２は、トルクチューブ２０の外周に固定される小径部４２ｂと、外輪２の外周に固定される大径部４２ｃと、小径部４２ｂと小径部４２ｃとを連結する変形自在の蛇腹部４２ａとを備えている。大径部４２ｃを外輪２の外周に嵌合してブーツバンド４２ｄで締め付けて固定し、小径部４２ｂをトルクチューブ２０の外周に嵌合してブーツバンド４２ｄで締め付けて固定している。ブーツ４２により、内部に充填されたグリース等の潤滑剤が外部へ漏れ出ることを防止している。
【００２５】
突出部材２２の先端部３０は、軸方向他端側へ向かうにつれて断面が小さくなる先細りの形状である。図１の要部Ａの拡大図である図３に示すように、先端部３０の外周は、ポケット２１の軸方向他端から、さらに軸方向他端側へ向かうにつれて徐々に縮径して先端縁３１ｄに至る外周テーパ部３１ａとなっている。また、先端部３０の内周は、ポケット２１の軸方向他端から、僅かな長さの円筒面３１ｂを介して、その後、軸方向他端側へ向かうにつれて徐々に拡径して先端縁３１ｄに至る内周テーパ部３１ｃとなっている。
【００２６】
この実施形態では、トルクチューブ２０を構成する部材全体が浸炭焼入焼戻しを行った金属素材である。このため、トルクチューブ２０を構成する部材の少なくとも表面全体に、浸炭硬化層３３が形成されている。このため、トルクチューブ２０の一部である突出部材２２の少なくとも表面も、浸炭焼入焼戻し処理を行った浸炭硬化層３３で構成されている。ただし、突出部材２２の先端部３０は、突出部材２２の他の部分、すなわち、突出部材２２の浸炭焼入焼戻し処理を行った部分よりも炭素添加量が少ない防炭部３２となっている。
【００２７】
従来のトリボールジョイントでは、突出部材２２の先端部３０を含めて、突出部材２２の全体に熱処理（浸炭焼入焼戻し処理）が成されており、突出部材２２のほぼ全域に浸炭硬化層３３を有する仕様となっていた。先端部３０は断面積が小さくコアがほとんど無いため、硬化に伴う靱性低下により、過大な衝撃トルクの入力によりクラックが発生しやすい状況であった。
【００２８】
しかし、この発明では、ボール４０が接触するポケット２１周辺に、厚さｗの浸炭硬化層３３を残し、それよりも先端側の部位については、熱処理前に、その表面全域に防炭処置剤（コンドルサル又はノンカーボ等）の塗布を行い、その後、突出部材２２の浸炭焼入焼戻しを行うことで、その防炭処置剤を塗布した部位に、浸炭を規制した防炭部３２を形成するようにしている。これにより、先端部３０の表面硬度（防炭部３２の部材の硬度）及びコア硬度（防炭部３２よりも深いコア部分の部材の硬度）を低く維持することで部材の靱性が高まるため、先端部３０におけるクラックの発生を抑制できる。ここで、例えば、浸炭焼入焼戻し後の硬度を約ＨＲｃ６０とし、防炭後の表面硬度を約ＨＲｃ４５とすることができる。ここで、ＨＲｃは、ロックウェル硬さの単位を示す。
【００２９】
なお、この発明は、トルクチューブ２０全体が浸炭焼入焼戻し素材である場合には限定されず、少なくとも突出部材２２が浸炭焼入焼戻しを行っていればよい。また、防炭部３２は、突出部材２２の先端部３０の表面のみでもよいが、先端部３０のコアを含む部材全体が防炭部３２であることが望ましい。
【００３０】
また、突出部材２２の先端部３０は、環状空間１１の外壁面１５に対向しており、外輪２の軸心とトルクチューブ２０の軸心とが所定角度以上の大きな角度で屈曲した場合に、先端部３０と外壁面１５との当接を許容する設計となっている場合がある。このような場合には、上記のように、先端部３０に防炭部３２を設定することが特に有効である。
【００３１】
また、この実施形態では、防炭部３２の軸方向一端側の端部３２ａとポケット２１の軸方向他端側の内面２１ａとの間に浸炭焼入焼戻し素材で構成される浸炭硬化層３３が介在している。すなわち、ボール４０が接触するポケット２１周辺に、少なくとも厚さｗの浸炭硬化層３３（非防炭部）を残しており、それよりも先端側の部位を防炭部３２としている。このため、ポケット２１周囲の強度を阻害することがない。なお、ポケット２１と防炭部３２との間の浸炭硬化層３３の厚さｗは、少なくとも約０．６ｍｍ以上とすることが望ましい。
【００３２】
上記の熱処理（浸炭焼入焼戻し処理）とは、浸炭を目的として金属部材を浸炭性雰囲気中で加熱し、その部材の表層部に炭素を浸透させて焼入し、その後、焼き戻しを行う操作を言う。浸炭とは、特に低炭素鋼等の金属加工において、表面層の硬化を目的として炭素を添加する処理のことである。浸炭方法としては、例えば、固体浸炭、ガス浸炭、液体浸炭、真空浸炭（真空ガス浸炭）、プラズマ浸炭（イオン浸炭）などが挙げられる。浸炭焼入焼戻し処理により、表面は硬く耐摩耗性に富み、且つ、内部は靭性に優れた特性が得られる。これにより、耐摩耗性と靭性の両方を実現することが可能である。
【００３３】
上記の実施形態では、図１に示すように、外輪２がフランジ部４を有するいわゆるフランジ形の等速自在継手を例にこの発明を説明したが、この実施形態には限定されず、例えば、半成フランジ付きの等速自在継手や、フランジを有さないいわゆるボス形の等速自在継手であってもよい。また、単式の等速自在継手、複式の等速自在継手等、その形式は問わない。すなわち、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３４】
１  等速自在継手
２  外輪
３  底壁部
５  外周壁部
６  中心軸部
１１  環状空間
１２，１４  トラック溝
１３  内壁面
１５  外壁面
２０  トルクチューブ
２１  ポケット
２２  突出部材
３０  先端部
３２  防炭部
４０  ボール
【図１】
2020172985.tif 000003
【図２】
2020172985.tif 000004
【図３】
2020172985.tif 000005