(57)【要約】【課題】  強度特性および耐摩耗性に優れ、生産性の低下がなく製造コストを抑えると共に、グローバルでの材料調達性を可能にする等速自在継手用保持器および等速自在継手、並びにドライブシャフトを提供することを目的とする。【解決手段】  ほぼ均一な肉厚を有するリング状に形成され、その周方向にトルク伝達ボールを収容する複数のポケット２０、８０、１１０を備えた等速自在継手用保持器５、６５、９５において、保持器５、６５、９５は、Ｃ：０．４１〜０．５１質量％、Ｓｉ：０．１０〜０．３５質量％、Ｍｎ：０．６０〜０．９０質量％、Ｐ：０．００５〜０．０３０質量％、Ｓ：０．００２〜０．０３５質量％を含有し、残部をＦｅおよび製鋼、精錬時に不可避的に残留する元素からなる炭素鋼で形成され、熱処理として浸炭焼入焼戻しが施されており、ポケット２０、８０、１１０の側面２３、８３、１１３が熱処理後の仕上げ加工により形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
2014043943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ均一な肉厚を有するリング状に形成され、その周方向にトルク伝達ボールを収容する複数のポケットを備えた等速自在継手用保持器において、
前記保持器は、Ｃ：０．４１〜０．５１質量％、Ｓｉ：０．１０〜０．３５質量％、Ｍｎ：０．６０〜０．９０質量％、Ｐ：０．００５〜０．０３０質量％、Ｓ：０．００２〜０．０３５質量％を含有し、残部をＦｅおよび製鋼、精錬時に不可避的に残留する元素からなる炭素鋼で形成され、熱処理として浸炭焼入焼戻しが施されており、前記ポケットの側面が熱処理後の仕上げ加工により形成されていることを特徴とする等速自在継手用保持器。
【請求項２】
前記保持器は、球状外周面と球状内周面を有し、球状外周面の曲率中心と球状内周面の曲率中心との軸方向のオフセット量が１ｍｍ未満のほぼ均一な肉厚を有することを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手用保持器。
【請求項３】
前記保持器を形成する炭素鋼が、Ｃ：０．４２〜０．４８質量％を含有し、表面硬さがＨＲＣ５８以上で、芯部硬さをＨＲＣ５６〜５９とした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用保持器。
【請求項４】
前記保持器の全硬化層深さを０．２５〜０．５５ｍｍとしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の等速自在継手用保持器。
【請求項５】
前記保持器の表層の炭素濃度を０．５５〜０．７５質量％としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の等速自在継手用保持器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の等速自在継手用保持器を組み込んだことを特徴とする固定式等速自在継手。
【請求項７】
請求項６に記載の固定式等速自在継手を組み込んだことを特徴とするドライブシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、等速自在継手用保持器およびこれを組み込んだ固定式等速自在継手、並びにこの固定式等速自在継手を組み込んだドライブシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
等速自在継手は、自動車、航空機、船舶や各種産業機械等の動力伝達系に使用される。例えば、自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達するドライブシャフトやプロペラシャフト等に組み込まれる等速自在継手には、固定式等速自在継手と摺動式等速自在継手の二種がある。これらの等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸を連結して、その二軸が作動角をとっても等速で回転を伝達し得る構造を備えている。
【０００３】
自動車のエンジンから駆動車輪に動力を伝達するドライブシャフトは、デフと車輪との相対的な位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要があるため、一般的にデフ側（インボード側）に角度変位と軸方向変位に対応できる摺動式等速自在継手を、駆動車輪側（アウトボード側）に大きな作動角が取れる固定式等速自在継手をそれぞれ装着し、両等速自在継手をシャフトで連結した構造を有する。
【０００４】
例えば、固定式等速自在継手の一種にツェッパ型等速自在継手がある。ツェッパ型等速自在継手１２１は、図１５に示すように、外側継手部材１２２、内側継手部材１２３、トルク伝達ボール１２４および保持器１２５を主な構成とする。外側継手部材１２２の球状内周面１２８には複数のトラック溝１２６が円周方向等間隔に、かつ軸方向に沿って形成されている。内側継手部材１２３の球状外周面１２９には、外側継手部材１２２のトラック溝１２６と対向するトラック溝１２７が円周方向等間隔に、かつ軸方向に沿って形成されている。外側継手部材１２２のトラック溝１２６と内側継手部材１２３のトラック溝１２７との間にトルクを伝達する複数のボール１２４が組み込まれている。外側継手部材１２２の球状内周面１２８と内側継手部材１２３の球状外周面１２９の間に、ボール１２４を保持する保持器１２５が配置されている。
【０００５】
外側継手部材１２２の球状内周面１２８と内側継手部材１２３の球状外周面１２９の曲率中心は、いずれも、継手の中心Ｏに形成されている。また、保持器１２５の球状外周面１３０および球状内周面１３１の曲率中心も継手の中心Ｏに形成されている。これに対して、外側継手部材１２２のトラック溝１２６の曲率中心Ａと、内側継手部材１２３のトラック溝１２７の曲率中心Ｂは、継手の中心Ｏに対して軸方向に等距離オフセットされている。これにより、継手が作動角をとった場合、外側継手部材１２２と内側継手部材１２３の二軸間で回転が等速で伝達されることになる。内側継手部材１２３の内周面１３５にスプライン１３６が形成され、このスプライン１３６とシャフト１３２のスプライン１３７が嵌合され、トルク伝達可能に連結されている。
【０００６】
近年、自動車の高出力化の一方で、等速自在継手の小型、軽量化の要求が増加している。また、車両回転半径が大きくならないようにするため、固定式等速自在継手の高作動角化による前輪の操舵角の増大が求められている。固定式等速自在継手１２１の小型、軽量化において、最も困難なことは、高作動角時の強度（高角強度）を確保することができるかどうかである。この高角強度を評価するのに準静捩り試験が行われることが多い。準静捩り試験とは、実車状況を考慮して等速自在継手に低速の回転を与えながらトルクを加えて破壊トルクを測定する試験をいう。準静捩り試験を実施したとき、等速自在継手１２１の強度は、保持器１２５や内側継手部材１２３等の浸炭部品の強度に依存しており、特に、保持器１２５の強度に強く依存している。したがって、固定式等速自在継手１２１の小型、軽量化を達成するためには、浸炭部品の高強度化、特に保持器１２５の高強度化が課題となる。
【０００７】
このような等速自在継手の浸炭部品の高強度化について、以下の特許文献で種々提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−５６２９６号公報
【特許文献２】特許第３９９５９０４号公報
【特許文献３】特開２００１−１５３１４８号公報
【特許文献４】特許第４７０８４３０号公報
【特許文献５】特許第４７３１９４５号公報
【特許文献６】特開平５−３３１６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の各特許文献の内容を以下に説明する。特許文献１に記載の技術は、保持器と強く干渉する外側継手部材の内球面の入口角部を局部焼準で軟化することにより、入口角部の保持器に対する攻撃性が緩和され、その結果、保持器の強度が高まるとするものである。しかし、外側継手部材に追加の熱処理を施すため製造コストの増加と生産性の低下という問題を有している。
【００１０】
特許文献２や特許文献３に記載の技術は、特殊な材料を用いて高強度化するものであるが、このような特殊な材料は、コスト面やグローバルでの材料調達性に問題がある。また、浸炭による粒界へのＰ（燐）や微細炭化物の析出は避けられないため粒界脆化を完全に防止できず、強度が向上しない場合がある。
【００１１】
特許文献４に記載の技術は、炭素量が０．３〜０．５質量％のＢ（ボロン）添加鋼を芯部まで焼入した保持器に関するものである。この保持器は、浸炭処理されないため表層の硬度が浸炭処理されたものに比べ低く、軟化抵抗も低下し耐摩耗性が劣ることや、レアーアースであるＢを含むため材料コストが増加するという問題がある。Ｂは、Ｎ（窒素）との親和力が強いため窒化物を生成しやすく、窒化物になると焼入性に寄与しなくなる。そのため、ＢよりＮとの親和力の強いＴｉ（チタン）を添加し、Ｎを窒化物（ＴｉＮ）に固定し、Ｂが焼入性に有効に作用するようにする必要がある。しかし、これにより、結晶粒の微細化に寄与するＡｌＮ（窒化アルミニウム）が生成しなくなり、浸炭時、結晶粒が粗大化し強度が低下する場合がある。
【００１２】
特許文献５に記載の技術は、中炭素鋼を表面と芯部硬度をＨＲＣ５８以上に全硬化し、保持器ポケットの熱処理前のシェービング加工を省略したものであるが、特許文献４と同様、浸炭処理されないため表層の炭素濃度が低いことにより軟化抵抗が低く、耐摩耗性に問題がある。
【００１３】
特許文献６に記載の技術は、保持器に特殊な合金鋼を用いて高濃度浸炭処理し耐摩耗性を向上させたものであるが、合金鋼は材料コストの増加が問題となる。
【００１４】
以上のように、従来の技術では、低コストと高強度の両面の特性を具備する保持器を見出すことは困難であることが判明した。この理由は、保持器が、外側継手部材、内側継手部材、ボールの３部品からの荷重を受け高面圧ですべり接触する等の過酷な使用環境にあることと、薄肉で剛性が小さく変形しやすく、さらに応力集中しやすい形状等の理由から対策を見出すことが困難であることが判明した。
【００１５】
浸炭用鋼は、ＳＣｒ４１５（クロム鋼）やＳＣＭ４１５（クロムモリブデン鋼）のように浸炭を促進するために、炭素と親和性の強い元素であるＣｒ（クロム）、Ｍｏ（モリブデン）を多く添加した低合金鋼となっている。このＣｒやＭｏの元素は、高価な元素であるため、浸炭用鋼は、炭素鋼（Ｃ−Ｍｎ鋼）と比較すると材料コストが増加する課題がある。一方、ＣｒやＭｏを積極的に増量添加していない炭素鋼を使用すると、不完全焼入組織が析出する問題があった。さらに浸炭処理は、炭素を拡散させる処理のため、処理時間が長くなる問題もあった。
【００１６】
上記のような問題に鑑み、本発明は、強度特性および耐摩耗性に優れ、生産性の低下がなく製造コストを抑えると共に、グローバルでの材料調達性を可能にする等速自在継手用保持器および固定式等速自在継手、並びにドライブシャフトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、上記の目的を達成するために鋭意研究することにより見出された以下の知見に基づいている。
【００１８】
（１）焼入性を向上させ、かつ、浸炭を促進するＣｒやＭｏを省いた炭素鋼を、浸炭焼  入焼戻しをした場合、表層部に不完全焼入組織（焼入れ後、全てマルテンサイトになら  ず、フェライト、ベイナイト、パーライトなどの組織が混合する焼入組織）が発生する  問題があった。この原因を鋭意研究した結果、不完全焼入組織の発生は、焼入性の低下  と浸炭性の低下が主な要因であり、冷却速度の増加と素材炭素量の増加により対策でき  ることが判明した。
【００１９】
（２）ところが、冷却速度の増加は熱処理変形の増加を招くという新たな問題があり、この保持器の熱処理変形で最も問題となるのが、ボールを保持するポケットの寸法（窓寸法）のばらつきである。最近、切削工具の表面処理技術が著しく向上し、焼入硬化した鋼を切削する切削工具の寿命が長くなり、かつ短時間で最終仕上げ加工ができるようになったことにより、前述した窓寸法の熱処理変形の増加は、上記の最終仕上げ加工により低コストで対策可能となってきていることに着目した。この結果、従来の浸炭品に対して窓寸法のばらつきの大幅な低減により、保持器とボールのランク選別によるマッチングという煩雑な工程が著しく低減できるので、最終仕上げ加工による追加コストも吸収されてコスト増加を招くことがないことを検証した。
【００２０】
（３）さらに重要なこととして、不完全焼入組織の発生は、材料の炭素量の影響を強く受けること、そして、炭素量の低い炭素鋼を用いると、硬化部に不完全焼入組織が発生しやすいことが判明した。この原因は、鋼の不均一性に起因していると推定される。鋼は、添加元素が均一に分布していることはなく、ミクロの偏析が必ず存在する。浸炭用鋼は、炭素量０．１２〜０．２４質量％を含む鋼が多用されている。ミクロ偏析があると焼入性に局部的なばらつきが発生し、浸炭後、局部的に炭素量が０．５５質量％未満の部分が存在し、焼入性の低下により不完全焼入組織が発生することが判明した。
【００２１】
（４）素材の炭素量の増加は、保持器のポケットを加工するプレス性に大きく影響し、硬くなるとパンチの早期破損を招くため素材硬さをＨＲＢ９４以下にする必要があることが判明した。また、素材硬さが低すぎると旋削加工時にムシレやカエリが発生する問題があり、そのため素材硬さをＨＲＢ７６以上にする必要があることが判明した。
【００２２】
（５）強度と耐摩耗性の両特性をより高いレベルで確保する必要があり、浸炭深さを寄り浅く、かつ、芯部硬さを適正化することにより、相反する耐摩耗性と強度を両立させることができた。
【００２３】
（６）さらに、浸炭により侵入する表面の炭素量を限定することにより、浸炭深さをより深くしても従来の保持器と同等の強度が得られることが判明した。
【００２４】
上記の知見に基づき、先に材料の炭素量を底上げしておいて、浸炭焼入焼戻し後に表層で最低０．５５質量％以上の炭素が固溶するようにすれば、不完全焼入組織を防止できる可能性があるという着想に至り、その検証のために、Ｃｒ、Ｍｏを省略した低コストの炭素鋼を用いて、リング状で比較的肉厚が均一で、薄肉で複数のポケット（窓）の開いた保持器を所定の炭素量を有する炭素鋼で製作し実験した。その結果、焼入時に十分な冷却速度が得られ、不完全焼入組織が発生しないことが確認された。また、ポケットの開いていないリングでは、不完全焼入組織が発生し易いことが確認された。上記のような知見や着想および検証によって、本発明を完成するに至った。
【００２５】
具体的な技術的手段として、本発明は、ほぼ均一な肉厚を有するリング状に形成され、その周方向にトルク伝達ボールを収容する複数のポケットを備えた等速自在継手用保持器において、前記保持器が、Ｃ：０．４１〜０．５１質量％、Ｓｉ：０．１０〜０．３５質量％、Ｍｎ：０．６０〜０．９０質量％、Ｐ：０．００５〜０．０３０質量％、Ｓ：０．００２〜０．０３５質量％を含有し、残部をＦｅおよび製鋼、精錬時に不可避的に残留する元素からなる炭素鋼で形成され、熱処理として浸炭焼入焼戻しが施されており、前記ポケットの側面が熱処理後の仕上げ加工により形成されていることを特徴とする。ここで、ほぼ均一な肉厚とは、上記の元素の含有範囲からなる炭素鋼で形成した等速自在継手用保持器を浸炭焼入焼戻しした場合に、不完全焼入組織が発生しない肉厚差を含む概念のものであり、上記元素の含有範囲内での材料の成分の差異や浸炭処理条件の差異などにより、不完全焼入組織が発生しない肉厚差の程度は、適宜の範囲を有することを意味する。
【００２６】
上記の構成により、強度特性および耐摩耗性に優れ、生産性の低下がなく製造コストを抑えると共に、材料コストを低減し、かつグローバルでの材料調達性を可能にする等速自在継手用保持器を実現することができる。
【００２７】
ここで、上記の成分元素の質量％の数値限定について説明する。
[Ｃ：０．４１〜０．５１質量％]
Ｃ（炭素）は、不完全焼入組織の発生に強く影響し、芯部の焼入性、鍛造性、機械加工性にも影響する元素である。０．４１質量％未満では、素材硬さがＨＲＢ７８６より軟化し機械加工後ムシレやカエリが発生し、また、不完全焼入組織が発生し、十分な芯部の硬さが得られず強度が低下するため、０．４１質量％以上が必要である。一方、Ｃの含有量が多くなると、素材硬さが増加しＨＲＢ９４を超えると窓抜きプレス性や被削性等の加工性を著しく阻害し、また、浸炭焼入焼戻し後に芯部硬さが増加し脆化するため、他の添加元素による硬さ増加も考慮して、上限を０．５１質量％とした。
【００２８】
[Ｓｉ：０．２〜０．３５質量％]
Ｓｉ（珪素）は脱酸に必要な元素であるため０．２質量％以上が必要である。一方、Ｓｉは、軟化抵抗特性を向上させるため増量させることが望ましいが、浸炭焼入焼戻しによる異常層を増加させ、粒界脆化を起こす元素であるから上限を０．３５質量％とした。
【００２９】
[Ｍｎ：０．６〜０．９質量％]
Ｍｎ（マンガン）は、焼入性の向上に有用な元素である。浸炭時の粒界酸化を増加させるために添加量を抑制する場合もあるが、Ｍｎを低下させると浸炭部の焼入性が低下し、耐摩耗特性を低下させる。このような観点から、０．６質量％未満では十分な焼入性を確保できない。一方、０．９質量％を超えるとパーライト分率が増加して硬化するため、鍛造性と機械加工性を低下させる。このため、Ｍｎの含有量の上限を０．９質量％以下とした。
【００３０】
[Ｐ：０．００５〜０．０３０質量％]
Ｐ（燐）は、焼入性向上に寄与する元素であるが、粒界を脆化する元素でもある。特に、０．０３０質量％を超えると粒界脆化が著しい。一方、０．００５質量％未満では精錬工程での低減が困難で製造コストが増大すると共に、焼入性の低下も招く。
【００３１】
[Ｓ:０．００２〜０．０３５質量％]
Ｓ（硫黄）は、被削性を向上させる元素であるが、靭性を低下させる元素でもあるので低いほどよい。特に、０．０３５質量％を超えると靭性の低下が著しく、部品の強度が低下する他、部品を製造する過程で鍛造割れを引き起こすことになる。一方、０．００２質量％未満では、被削性を向上させるＭｎＳ（硫化マンガン）が生成されなくなり、被削性が低下するため、下限を０．００２質量％とした。
【００３２】
残部は、Ｆｅ（鉄）と、その他のＭｏ（モリブデン）、Ｃｒ（クロム）、Ｃｕ（銅）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｓｎ（錫）、Ｂ（ボロン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｎ（窒素）、Ｏ（酸素）等、製鋼、精錬時に不可避的に残留する元素である。
【００３３】
上記の保持器は、球状外周面と球状内周面を有し、球状外周面の曲率中心と球状内周面の曲率中心との軸方向のオフセット量が１ｍｍ未満のほぼ均一な肉厚を有することが好ましい。その理由は、次に説明する。上記のオフセット量は、好ましくは０．７ｍｍ未満であり、さらに、最も好ましいのは、オフセットのない、すなわち、オフセット量０ｍｍの均一な肉厚の保持器である。
【００３４】
本発明に至る検証過程で、図１３および図１４に示す摺動式のダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）の保持器を製作して実験した。まず、この等速自在継手３１の概要を説明する。等速自在継手３１は、外側継手部材３２、内側継手部材３３、ボール３４および保持器３５を主な構成とする。外側継手部材３２の円筒状内周面３８には複数のトラック溝３６が円周方向等間隔に、かつ継手軸線Ｘに平行な直線状に形成されている。内側継手部材３３の球状外周面３９には、外側継手部材３２のトラック溝３６と対向するトラック溝３７が円周方向等間隔に、かつ継手軸線Ｘに平行な直線状に形成されている。外側継手部材３２のトラック溝３６と内側継手部材３３のトラック溝３７との間にトルクを伝達する複数のボール３４が介在されている。外側継手部材３２の円筒状内周面３８と内側継手部材３３の球状外周面３９の間に、ボール３４を保持する保持器３５が配置されている。
【００３５】
図１４に示すように、保持器３５には、周方向に複数（８個）のポケット４９が形成されている。ダブルオフセット型等速自在継手３１では、外側継手部材３２と内側継手部材３３の両軸線がなす角度（作動角）を二等分する平面上にボール３４を案内するために、保持器３５の球状外周面４０の曲率中心Ｉと球状内周面４１の曲率中心Ｊは、継手中心Ｏに対して、軸方向の反対側に等距離オフセットされている。このオフセット量ｆ４は、ジョイントサイズにより変わるが、自動車用のジョイントサイズでは概ね３〜６ｍｍ程度である。このため、保持器３５は、肉厚が不均一で肉厚が厚い形状となっている。
【００３６】
上記のダブルオフセット型等速自在継手３１の保持器３５を所定の炭素量を有する炭素鋼で製作し実験した。その結果、この保持器３５の場合は、浸炭焼入焼戻し時に冷却し難いため、不完全焼入組織が発生しやすいことが判明した。また、肉厚差が増加すると窓抜きプレス性が低下する。したがって、球状外周面の曲率中心と球状内周面の曲率中心との軸方向のオフセット量は、１ｍｍ未満が好ましい。
【００３７】
また、上記の保持器を形成する炭素鋼が、Ｃ：０．４２〜０．４８質量％を含有することが好ましく、浸炭焼入焼戻し後の表面硬さＨＲＣ５８〜６２、芯部硬さはＨＲＣ５３〜５８が好ましい。研削後の表面硬さは、内外周面部でＨＲＣ５６以上、ポケット側面部でＨＲＣ５８以上が好ましい。この場合は、強度が最も安定し、高強度の保持器が得られる。研削後の表面硬さは、耐摩耗性の観点からは、硬い程よいが、強度上は低い方がよく、保持器に作用する面圧を考慮し適正な表面硬さに設定される。内周面部と外周面部は面接触あるいは線接触のため面圧は低いが、ポケット側面部は点接触のため面圧は高くなる。そのため、ポケット側面部の硬度は、内外周面部よりも硬いことが好ましい。そのため、不完全焼入組織が発生しない最低硬さＨＲＣ５８をポケット側面部の下限とすることが好ましく、内外周面部は、面圧が低いため、微小な不完全焼入組織の発生を許容できるためＨＲＣ５６を内外周面部の下限とすることが好ましい。
【００３８】
上記の保持器の全硬化層深さを０．２５〜０．５５ｍｍとすることが好ましい。更には、０．２５〜０．４５ｍｍがより強度が安定する。硬化深さは、浸炭時間と転動寿命の観点から最適な深さが決定される。浸炭時間の観点からは、浅い方が望ましいが、浅くなると転動寿命が低下する。また、浸炭焼入焼戻し後、最終仕上げ加工が施されるので、内外周面部は最大０．２ｍｍ、ポケット側面部は最大０．１ｍｍの取代を考慮し、かつ、最終仕上げ加工後の浸炭残留層は、転動寿命の観点から最低０．０５ｍｍが必要であることから、浸炭焼入焼戻し後の全硬化層深さの下限は０．２５ｍｍとした。一方、上限は、材料の成分ばらつきや浸炭処理条件のばらつきを考慮し０．５５ｍｍとした。ここで、全硬化層深さとは、ＪＩＳ  Ｇ  ０５５７で定義されるもので、硬化層の表面から、硬化層と生地の物理的性質（硬さ）の差異が、もはや区別できない位置までの距離をいう。
【００３９】
上記保持器の表層の炭素濃度は０．５５〜０．７５質量％とすることが好ましい。表面の浸炭濃度は、０．７５質量％を超えると浸炭焼入焼戻し後、鋭角部に初析セメンタイトが粒界に析出しやすくなり強度を著しく低下させるため、０．７５質量％を上限とした。一方、０．５５質量％未満では、硬度の低下と軟化抵抗特性の低下により、摩耗が著しく増加するため０．５５質量％を下限とした。このように表面の炭素濃度を限定することにより、表面の靭性が増し硬化深さを増加しても、強度の低下は少ない。そのため、全硬化層深さの増加が可能となり、上限が０．７５ｍｍまで可能となった。
【００４０】
上記の保持器を、ほぼ均一な肉厚の保持器を有し高作動角時の強度を必要とする固定式等速自在継手に適用することにより、低コスト、高強度で、かつ耐摩耗性を従来の浸炭鋼（例えば、ＳＣｒ４１５、ＳＣＭ４１５）からなる保持器と同等にすることができ、ひいては、固定式等速自在継手およびこれを組み込んだドライブシャフトの低コスト、高強度、耐摩耗性の確保を図ることができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、強度特性および耐摩耗性に優れ、生産性の低下がなく製造コストを抑えると共に、材料コストを低減し、かつグローバルでの材料調達性を可能にする等速自在継手用保持器を実現することができる。
【００４２】
さらに具体的には、高価なＣｒ（クロム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｂ（ボロン）を積極的に増量添加していない低コストの炭素鋼を用いて、浸炭時間を大幅に短縮することが可能となり、熱処理コストの低減と生産性の向上を図ると共に芯部硬さが増加した高強度な保持器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施形態の等速自在継手用保持器を組み込んだ固定式等速自在継手の縦断面図である。
【図２】図１の固定式等速自在継手が最大作動角をとった状態を示す縦断面図である。
【図３】図１の保持器の縦断面図である。
【図４】図１の保持器の横断面図である。
【図５】図１の固定式等速自在継手を適用した自動車用ドライブシャフトの縦断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の等速自在継手用保持器を組み込んだ固定式等速自在継手の縦断面図である。
【図７】図６の保持器の縦断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態の等速自在継手用保持器を組み込んだ摺動式等速自在継手の縦断面図である。
【図９】図８の摺動式等速自在継手のトラック溝と保持器の状態を示す概要図である。
【図１０】図８の保持器の縦断面図である。
【図１１】実施例と比較例の浸炭条件を模式的に示す図である。
【図１２】実施例と比較例の保持器柱部の硬さの測定結果を示す図である。
【図１３】本発明に至る検証過程における知見を説明するための摺動式等速自在継手の縦断面図である。
【図１４】図１３の等速自在継手の保持器の縦断面図である。
【図１５】従来の固定式等速自在継手を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００４５】
本発明の第１の実施形態に係る等速自在継手用保持器を図１〜５に基づいて説明する。図１は本実施形態の保持器を組み込んだ固定式等速自在継手の縦断面図である。この等速自在継手１は、８個ボールタイプのツェッパ型等速自在継手で、従来の６個ボールの等速自在継手に比べて、トラックオフセット量を小さくし、ボールの個数を増やし、かつ直径を小さくしたことにより、軽量・コンパクトで、トルク損失の少ない高効率な等速自在継手を実現している。等速自在継手１は、外側継手部材２、内側継手部材３、ボール４および保持器５を主な構成とする。
【００４６】
外側継手部材２の球状内周面８には、８本のトラック溝６が円周方向等間隔に、かつ軸方向に沿って形成されている。内側継手部材３の球状外周面９には、外側継手部材２のトラック溝６と対向するトラック溝７が円周方向等間隔に、かつ軸方向に沿って形成されている。外側継手部材２のトラック溝６と内側継手部材３のトラック溝７との間にトルクを伝達する８個のボール４が１個ずつ組み込まれている。外側継手部材２の球状内周面８と内側継手部材３の球状外周面９の間に、ボール４を保持する保持器５が配置されている。内側継手部材３の内周面１６にはスプライン１７が形成され、このスプライン１７にシャフト１２のスプライン１９が嵌合され、止め輪１８により軸方向に固定されている。外側継手部材２の外周と、内側継手部材３に連結されたシャフト１２の外周とをブーツ１３で覆い、ブーツ１３をブーツバンド１４、１５により締め付け固定している。継手内部には、潤滑剤としてグリースが封入されている。
【００４７】
外側継手部材２の球状内周面８と嵌合する保持器５の球状外周面１０、および内側継手部材３の球状外周面９と嵌合する保持器５の球状内周面１１の曲率中心は、いずれも、継手中心Ｏに形成されている。これに対して、外側継手部材２のトラック溝６の曲率中心Ａと、内側継手部材３のトラック溝７の曲率中心Ｂとは、継手中心Ｏに対して軸方向に等距離オフセットされている。これにより、継手が作動角をとった場合、外側継手部材２と内側継手部材３の両軸線がなす角度（作動角）を二等分する平面上にボール４が常に案内され、二軸間で等速に回転トルクが伝達されることになる。
【００４８】
外側継手部材２のトラック溝６の曲率中心Ａと、内側継手部材３のトラック溝７の曲率中心Ｂは、継手中心Ｏに対して軸方向に等距離オフセットされているので、外側継手部材２と内側継手部材３の対向するトラック溝６、７は、外側継手部材２の奥側から開口側へ向って拡がった楔状をなし、各ボール４は、楔状のトラック溝６、７に収容され、外側継手部材２と内側継手部材３との間でトルクを伝達する。すべてのボール４を作動角の二等分平面上に保持するために保持器５が組み込まれている。トラック溝６、７の横断面形状は、楕円形状やゴシックアーチ形状に形成されており、トラック溝６、７とボール４は、接触角（３０°〜４５°程度）をもって接触する、所謂、アンギュラコンタクトとなっている。したがって、ボール４は、トラック溝６、７の溝底より少し離れたトラック溝６、７の側面側で接触している。
【００４９】
図２は、等速自在継手１が最大作動角θｍａｘをとったときの状態を示す縦断面図である。この等速自在継手１の最大作動角θｍａｘは４７°程度である。等速自在継手１が作動角をとった状態でトルクを伝達するとき、ボール４に押し出し力が作用し、その結果、楔状のトラック溝６、７の空間の拡がった方向に、保持器５のポケット２０の側面２３（図３参照）にボール４によるポケット荷重が作用する。また、このポケット荷重により、保持器５は外側継手部材２の球状内周面８と内側継手部材３の球状外周面９に押し付けられる。楔状のトラック溝６、７により形成される楔角は、作動角が大きくなるにつれて大きくなる。このため、ボール４に作用する押し出し力は、トルクと作動角が大きくなる程大きくなる。したがって、トルクを伝達しながら高作動角をとるためには、保持器５には十分な強度が必要であり、また、保持器５の球状外周面１０および球状内周面１１は、外側継手部材２の球状内周面８、内側継手部材３の球状外周面９と接触しながら滑り運動するため、十分な耐摩耗性が必要である。
【００５０】
また、二等分平面にボール４を確実に保持するためや、異音を防止するためにボール４は保持器５のポケット２０に負隙間で組み込まれることが多い。すなわち、保持器５のポケット２０の軸方向に面する側面２３、２３間の窓寸法Ｋ（図３参照）よりボール４の直径は僅かに大きい。そして、継手が作動角をとると、ボール４が、保持器５のポケット２０内を半径方向および周方向に運動する。上記のようにボール４とポケット２０が負隙間の状態で、ボール４が半径方向および周方向に運動するため、十分な強度と耐摩耗性が必要である。
【００５１】
図３および図４に本実施形態の保持器を示す。図３は、図４のＣ−Ｃ線における縦断面図であり、図４は、図３のＤ−Ｄ線における横断面図である。図３に示すように、保持器５は、球状外周面１０と球状内周面１１を有するリング状に形成されている。球状外周面１０の曲率中心と球状内周面１１の曲率中心は継手中心Ｏに位置し、軸方向のオフセットがなく（オフセット量０ｍｍ）、肉厚が薄肉で、かつ均一な肉厚で形成されている。外側継手部材２の開口側に位置する保持器５の球状内周面１１の端部には、内側継手部材３の組み込み用インロー２１が設けられ、この部分は薄肉となっている。
【００５２】
保持器５は、球状外周面１０の曲率中心と球状内周面１１の曲率中心との軸方向のオフセット量が１ｍｍ未満のほぼ均一な肉厚を有することが好ましい。肉厚が不均一で肉厚の厚い保持器では、浸炭焼入時に冷却し難いため、不完全焼入組織が発生しやすいことが判明した。また、肉厚差が増加すると窓抜きプレス性が低下する。したがって、球状外周面の曲率中心と球状内周面の曲率中心との軸方向のオフセット量は、１ｍｍ未満、好ましくは０．７ｍｍ未満とする。
【００５３】
図３および図４に示すように、保持器５にはその周方向にボール４を収容する複数（８個）のポケット２０が形成され、ポケット２０、２０間に柱部２２が形成されている。前述したように、継手がトルクを伝達するとき、ボール４に押し出し力が作用し、その結果、保持器５のポケット２０の軸方向に面する側面２３にボール４によるポケット荷重が作用する。また、このポケット荷重により、保持器５の球状外周面１０、球状内周面１１は、外側継手部材２の球状内周面８と内側継手部材３の球状外周面９に押し付けられる。
【００５４】
保持器４の材料は炭素鋼であり、その成分は、Ｃ：０．４１〜０．５１質量％、Ｓｉ：０．１０〜０．３５質量％、Ｍｎ：０．６０〜０．９０質量％、Ｐ：０．００５〜０．０３０質量％、Ｓ：０．００２〜０．０３５質量％を含有し、残部をＦｅ（鉄）および製鋼、精錬時に不可避的に残留する元素からなる。保持器５は、熱処理として浸炭焼入焼戻しが施されている。熱処理後に、保持器５の球状外周面１０、球状内周面１１は、研削加工又は切削加工で仕上げられ、ポケット２０の側面２３も切削加工により仕上げられている。保持器５は、高価なＣｒ（クロム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｂ（ボロン）を積極的に増量添加していない低コストの炭素鋼を用いることによるメリットに加えて、炭素量を浸炭鋼に比べて多く含有する炭素鋼であるため、浸炭時間を大幅に短縮することが可能となるので、熱処理コストの低減と生産性の向上を図ると共に芯部硬さが増加した高強度な保持器を実現することができる。また、特殊材料ではないので、グローバルでの材料調達性を可能にすることができる。さらに、熱処理が浸炭焼入焼戻しであるので、強度特性に加えて耐摩耗性に優れる。
【００５５】
さらに、保持器５を形成する炭素鋼は、Ｃ：０．４２〜０．４８質量％を含有することが好ましく、表面硬さがＨＲＣ５８以上で、芯部硬さはＨＲＣ５３〜５８が得られる。この場合は、強度が最も安定し、高強度の保持器が得られる。
【００５６】
保持器５の全硬化層深さを０．２５〜０．５５ｍｍとすることが好ましい。浸炭焼入焼戻し後の表面硬さは、耐摩耗性の観点からは、硬いほど良いが、強度上は低い方が良いので、不完全焼入組織が発生しない最低硬さＨＲＣ５８を下限とすることが好ましい。硬化深さは、浸炭時間と転動寿命の観点から最適な深さが決定される。浸炭時間の観点からは、浅い方が望ましいが、浅くなると転動寿命が低下する。また、浸炭焼入焼戻し後、保持器５の球状外周面１０、球状内周面１１やポケット２０の側面２３は最終仕上げ加工が施されるので、球状外周面１０、球状内周面１１は最大０．２ｍｍ、ポケット２０の側面２３は最大０．１ｍｍの取代を考慮し、かつ、最終仕上げ加工後の浸炭残留層は、転動寿命の観点から最低０．０５ｍｍが必要であることから、浸炭焼入焼戻し後の全硬化層深さの下限は０．２５ｍｍが好ましい。一方、上限は、材料の成分ばらつきや浸炭処理条件のばらつきを考慮し０．５５ｍｍが好ましい。
【００５７】
さらに、保持器５の表層の炭素濃度は０．５５〜０．７５質量％とすることが好ましい。表面の浸炭濃度は、０．７５質量％を超えると浸炭焼入焼戻し後、鋭角部に初析セメンタイトが粒界に析出しやすくなり強度を著しく低下させるため、上限は０．７５質量％が好ましく、一方、０．５５質量％未満では、硬度の低下と軟化抵抗特性の低下により、摩耗が著しく増加するため、下限は０．５５質量％が好ましい。炭素濃度を限定することにより、浸炭焼入焼戻し後の全硬化層深さをより増加することが可能となり、０．７５ｍｍまで強度の低下が発生しない。
【００５８】
図５は、第１の実施形態に係る等速自在継手用保持器５を組み込んだ固定式のツェッパ型等速自在継手１を適用した自動車のフロント用ドライブシャフト５０を示す。ツェッパ型等速自在継手１は、外側継手部材２、内側継手部材３、ボール４および第１の実施形態に係る保持器５を主な構成とし、内側継手部材３はシャフト１２の一端にスプライン連結されている。シャフト１２の他端には摺動式のダブルオフセット型等速自在継手３１の内側継手部材３３がスプライン連結されている。ダブルオフセット型等速自在継手３１は、外側継手部材３２、内側継手部材３３、ボール３４および保持器３５を主な構成としている。ツェッパ型等速自在継手１の外周面とシャフト１２の外周面との間、およびダブルオフセット型等速自在継手３１の外周面とシャフト１２の外周面との間に、それぞれ蛇腹状ブーツ１３、４２がブーツバンド１４、１５、４５、４６により締付け固定されている。継手内部には、潤滑剤としてのグリースが封入されている。
【００５９】
第１の実施形態の保持器５を高作動角時の強度を必要とする固定式等速自在継手に適用することにより、低コスト、高強度で、かつ耐摩耗性を従来の浸炭鋼（例えば、ＳＣｒ４１５、ＳＣＭ４１５）からなる保持器と同等にすることができ、ひいては、固定式等速自在継手およびドライブシャフトの低コスト、高強度、耐摩耗性を確保することができる。
【００６０】
次に、本発明の第２の実施形態に係る等速自在継手用保持器を図６および図７に基づいて説明する。図６は、本実施形態の保持器を組み込んだ固定式等速自在継手の縦断面図であり、図７は、上記の保持器の縦断面図である。この等速自在継手６１は、６個ボールタイプのアンダーカットフリー型等速自在継手である。等速自在継手６１は、外側継手部材６２、内側継手部材６３、ボール６４および保持器６５を主な構成とする。
【００６１】
外側継手部材６２の球状内周面６８には、６本のトラック溝６６が円周方向等間隔に、かつ軸方向に沿って形成されている。内側継手部材６３の球状外周面６９には、外側継手部材６２のトラック溝６６と対向する６本のトラック溝６７が円周方向等間隔に、かつ軸方向に沿って形成されている。外側継手部材６２のトラック溝６６と内側継手部材６３のトラック溝６７との間にトルクを伝達する６個のボール６４が１個ずつ組み込まれている。外側継手部材６２の球状内周面６８と内側継手部材６３の球状外周面６９の間に、ボール６４を保持する保持器６５が配置されている。内側継手部材６３の内周面７６にはスプライン７７が形成され、図示は省略するが、スプライン７７にシャフトのスプラインが嵌合され、止め輪により軸方向に固定される。外側継手部材６２の外周と、内側継手部材６３に連結されたシャフトの外周とをブーツで覆い、継手内部には、潤滑剤としてグリースが封入される。
【００６２】
本実施形態の保持器６５においては、外側継手部材６２の球状内周面６８と嵌合する保持器６５の球状外周面７０の曲率中心Ｅと、内側継手部材６３の球状外周面６９と嵌合する保持器６５の球状内周面７１の曲率中心Ｆは、継手中心Ｏに対して軸方向に等距離で少量のオフセットが付与されている。このオフセット量ｆ３は１ｍｍ以下である。外側継手部材６２のトラック溝６６は、奥側の円弧状トラック溝部６６ａと開口側の直線状トラック溝部６６ｂとからなり、円弧状トラック溝部６６ａは曲率中心Ｇを有し、直線状トラック溝部６６ｂは継手の軸線Ｘと平行に形成されている。内側継手部材６３のトラック溝６７は、開口側の円弧状トラック溝部６７ａと奥側の直線状トラック溝部６７ｂとからなり、円弧状トラック溝部６７ａは曲率中心Ｈを有し、直線状トラック溝部６７ｂは継手の軸線Ｘと平行に形成されている。外側継手部材６２の円弧状トラック溝部６６ａの曲率中心Ｇと、内側継手部材６３の円弧状トラック溝部６７ａは曲率中心Ｈは、継手中心Ｏに対して軸方向に等距離オフセットされている。継手が作動角をとった場合、外側継手部材６２と内側継手部材６３の両軸線がなす角度（作動角）を二等分する平面上にボール６４が常に案内され、二軸間で等速に回転トルクが伝達される。
【００６３】
この等速自在継手６１においても、外側継手部材６２と内側継手部材６３の対向するトラック溝６６、６７は、外側継手部材６２の奥側から開口側へ向って拡がった楔状をなしている。このため、保持器６５には、前述した第１の実施形態の保持器５と同様に、ポケット荷重と、これに伴う球状外周面６９、７０と球状内周面７１、６８間に球面接触力が作用する。さらに、この等速自在継手６１では、外側継手部材６２と内側継手部材６３のトラック溝６６、６７が直線状トラック溝部６６ｂ、６７ｂを有しているので、第１の実施形態で前述した等速自在継手１より大きな、例えば５０°程度の作動角をとることができる。また、直線状トラック溝部６６ｂ、６７ｂを有するので、その楔角はさらに大きくなる。そのため、保持器６５は十分な強度と耐摩耗性が必要である。
【００６４】
図７に本実施形態の保持器を示す。図７は、保持器の柱部中央における縦断面図である。保持器６５は、球状外周面７０と球状内周面７１を有するリング状に形成され、その周方向にボール６４を収容する６個のポケット８０が形成され、ポケット８０、８０間に柱部８２が形成されている。保持器６５の球状外周面７０の曲率中心Ｅと、球状内周面７１の曲率中心Ｆは、継手中心Ｏに対して軸方向に等距離で少量のオフセットが付与されている。このオフセット量ｆ３は１ｍｍ以下であり、保持器６５は、ほぼ均一な肉厚を有する。
【００６５】
本実施形態の保持器６５の材料は、第１の実施形態と同様に、炭素鋼であり、その成分は、Ｃ：０．４１〜０．５１質量％、Ｓｉ：０．１０〜０．３５質量％、Ｍｎ：０．６０〜０．９０質量％、Ｐ：０．００５〜０．０３０質量％、Ｓ：０．００２〜０．０３５質量％を含有し、残部をＦｅおよび製鋼、精錬時に不可避的に残留する元素からなる。保持器６５は、熱処理として浸炭焼入焼戻しが施されている。ポケット８０の側面８３が熱処理後に最終仕上げ加工されている。
【００６６】
本実施形態の保持器６５においても、保持器を形成する炭素鋼が、Ｃ：０．４２〜０．４８質量％を含有し、表面硬さがＨＲＣ５８以上で、芯部硬さはＨＲＣ５３〜５８が好ましいことや、保持器の全硬化層深さを０．２５〜０．５５ｍｍとすることが好ましいこと、さらには、保持器の表層の炭素濃度は０．５５〜０．７５質量％とすることが好ましいこと等については、前述した第１の実施形態の保持器５と同様であるので、重複説明を省略する。
【００６７】
本発明の第３の実施形態に係る等速自在継手用保持器を図８〜１０に基づいて説明する。本実施形態の保持器が組み込まれる等速自在継手は、摺動式のクロスグルーブ型等速自在継手である。この等速自在継手９１は、外側継手部材９２、内側継手部材９３、ボール９４および保持器９５を主な構成とする。外側継手部材９２の円筒状内周面９８には６本のトラック溝９６が形成されている。内側継手部材９３の凸状外周面９９には、外側継手部材９２のトラック溝９６と対向する６本のトラック溝９７が形成されている。外側継手部材９２の円筒状内周面９８と内側継手部材９３の凸状外周面９９との間にボール９４を保持する保持器９５が配置されている。外側継手部材９２と内側継手部材９３の対をなすトラック溝９６、９７は、周方向で互いに逆方向に傾斜しており、両トラック溝９６、９７の交差部にボールが組み込まれている（図９参照）。このような構造であるため、ボール９４とトラック溝９６、９７との間のがたつきを少なくすることができ、特に、がたつきを嫌う自動車のドライブシャフトやプロペラシャフトに多く用いられている。
【００６８】
図９に示すように、外側継手部材９２の内周にボール溝９６ａ、９６ｂが形成され、互いに隣り合ったボール溝９６ａ、９６ｂは、周方向で逆方向に傾斜している。内側継手部材９３の外周にはボール溝９７ａ、９７ｂが形成され、互いに隣り合ったボール溝９７ａ、９７ｂも、周方向で逆方向に傾斜している。外側継手部材９２と内側継手部材９３の対をなすトラック溝９６ａ、９７ａ、又は９６ｂ、９７ｂも互いに逆方向に傾斜し、対をなす各トラック溝間に１個ずつ、ボール９４が組み込まれている。このような構造のため、継手が作動角をとった場合、外側継手部材９２と内側継手部材９３の両軸線がなす角度（作動角）を二等分する平面上にボール９４が常に案内され、二軸間で等速に回転トルクが伝達される。
【００６９】
内側継手部材９３の内周面にはスプラインが形成され、このスプラインにシャフト１０２のスプラインが嵌合され、止め輪により軸方向に固定されている。潤滑グリースの洩れを防止し、また、異物が侵入するのを防止するため、外側継手部材９２とシャフト１０２とにブーツ１０３が取り付けられ、外側継手部材９２の反対側の端面にエンドプレート１０４が取り付けられている。
【００７０】
図９および図１０に示すように、保持器９５は、円周方向に所定の間隔で配置した複数のポケット１１０を有している。保持器９５の球状外周面１００の曲率中心と球状内周面１０１の曲率中心は、保持器９５の幅中心と一致しており、軸方向にオフセットは付与されていない。
【００７１】
本実施形態の保持器９５の材料も、第１の実施形態と同様に、炭素鋼であり、その成分は、Ｃ：０．４１〜０．５１質量％、Ｓｉ：０．１０〜０．３５質量％、Ｍｎ：０．６０〜０．９０質量％、Ｐ：０．００５〜０．０３０質量％、Ｓ：０．００２〜０．０３５質量％を含有し、残部をＦｅおよび製鋼、精錬時に不可避的に残留する元素からなる。保持器６５は、熱処理として浸炭焼入焼戻しが施されている。ポケット１１０の側面１１３が熱処理後に最終仕上げ加工されている。
【００７２】
本実施形態の保持器９５においても、保持器を形成する炭素鋼が、Ｃ：０．４２〜０．４８質量％を含有し、表面硬さがＨＲＣ５８以上で、芯部硬さはＨＲＣ５３〜５８が好ましいことや、保持器の保持器の全硬化層深さを０．２５〜０．５５ｍｍとすることが好ましいこと、さらには、保持器の表層の炭素濃度は０．５５〜０．７５質量％とすることが好ましいこと等については、前述した第１の実施形態の保持器５と同様であるので、重複説明を省略する。
【実施例】
【００７３】
本発明の実施例および比較例を以下に説明する。まず、保持器の加工方法の概要を説明する。保持器の加工方法は、次に示すように何種類かある。
（１）鋼管→切断→据え込み→旋削→窓（ポケット）プレス→窓仕上げ→浸炭焼入焼戻し→最終仕上げ
（２）鋼管→切断→旋削→ローリング→旋削→窓プレス→窓仕上げ→浸炭焼入焼戻し→最終仕上げ
（３）棒鋼→切断→熱間鍛造→旋削→窓プレス→窓仕上げ→浸炭焼入焼戻し→最終仕上げ
上記の加工方法の各工程は、代表的な例を示すものであって、必要に応じて適宜変更や追加を行うことができる。例えば、据え込みやローリング加工後に加工硬化したものを軟化させるために、熱処理を加えたり、熱処理前の窓仕上げを省略する工程も考えられる。本発明は、加工方法に限定されるものではない。
【００７４】
実施例および比較例は、前記（１）の工程に基づいて加工した。実施例１に用いた炭素鋼製の鋼管の材料成分を以下に示す。
[実施例１に用いた鋼管の材料成分]
Ｃ：０．４５質量％、Ｓｉ：０．２４質量％、Ｍｎ：０．７６質量％、Ｐ：０．０１４質量％、Ｓ：０．０１２質量％、Ｃｕ：０．０２質量％、Ｃｒ：０．１６質量％、Ｎｉ：０．０３質量％、Ｍｏ：０．０１質量％、Ｔｉ：０．００１質量％、Ｂ：０．０００１質量％を含有し、残部をＦｅおよび製鋼、精錬時に不可避的に残留する元素からなる。鋼管の硬さは、焼なまし後でＨＶ１８５であった。
【００７５】
比較例に用いた低合金鋼（ＪＩＳ  Ｇ  ４０５２  ＳＣｒ４１５）製の鋼管の材料成分を以下に示す。
[比較例に用いた鋼管の材料成分]
Ｃ：０．１５質量％、Ｓｉ：０．２９質量％、Ｍｎ：０．７３質量％、Ｐ：０．０１５質量％、Ｓ：０．０１８質量％、Ｃｕ：０．０２質量％、Ｃｒ：１．００質量％、Ｎｉ：０．０２質量％、Ｍｏ：０．０１質量％、Ｔｉ：０．００１質量％、Ｂ：０．０００１質量％を含有し、残部をＦｅおよび製鋼、精錬時に不可避的に残留する元素からなる。鋼管の硬さは、焼なまし後でＨＶ１５０であった。
【００７６】
実施例および比較例の保持器は、自動車規格（ＪＡＳＯ  Ｃ  ３０４−８９：自動車の駆動軸用等速ジョイント  １９８９年３月３１日制定  社団法人  自動車技術会  発行）の３ページの表３中の等速ジョイントの呼び２５．４相当の８個ボールの固定式等速自在継手（許容最大作動角４７°）の保持器を使用して加工した。保持器の球状外周面および球状内周面の曲率中心は、軸方向にオフセットしていなく、均一な肉厚を有する。
【００７７】
加工の際、実施例１に用いた炭素鋼製の鋼管は、炭素量が増加しているため鋼管の硬度が増加した。切削工具は市販品から最適なものを選定し、窓（ポケット）抜きパンチの材質も市販材から最適なものを選定することにより、実施例１を加工した切削工具の寿命やパンチの寿命は、低合金鋼製の鋼管を用いた比較例と同レベルで容易に加工可能であった。
【００７８】
浸炭焼入焼戻しの条件を表１に示す。表１の浸炭焼入焼戻し後の特性値は、図３および図４に示す保持器５の柱部２２の浸炭肌のままの部位の断面硬度の測定結果である。表１において、焼入油のＪＩＳ  １種１号およびＪＩＳ  ２種２号はＪＩＳ  Ｋ２  ２４２に基づく。焼戻条件は、１８０℃×１２０分である。図１１に比較例と実施例３の浸炭条件を模式的に示す。また、図１２に比較例と実施例３の保持器の柱部の浸炭肌のままの部位の断面硬度の測定結果を示す。実施例１と実施例２は、同一の材料で浸炭のカーボンポテンシャル（以下、ＣＰという）を同一とし、実施例１、実施例２として、浸炭時間を変えて全硬化層深さの異なる保持器を製作した。実施例３は、実施例１と同じ材料で浸炭時のＣＰを増加し（ＣＰ：０．７５質量％）、実施例３として、浸炭後の表面炭素濃度を増加させた保持器を製作した。
【表１】
2014043943.tif 000003
【００７９】
実施例１、実施例２および比較例の保持器とボール、外側継手部材、内側継手部材とをマッチングし、その他の部品を組み付けて固定式等速自在継手を組み立てた。この等速自在継手を用いて強度試験と寿命試験を実施した。実施例および比較例について、各４本の試験を実施し、平均値で比較評価した結果を表２に示す。
【表２】
2014043943.tif 000004
【００８０】
[強度試験（準静捩り試験）]
試験の結果、比較例の強度を基準にして、実施例１は１５％強度が向上し、実施例２では６％強度し、実施例３は３％強度が向上した。実施例１と実施例２および実施例３の保持器は、比較例の保持器に対して、表層の炭素濃度が低下し芯部硬さが増加しているので、強度が向上すると考えられる。
【００８１】
[転動寿命試験]
試験の結果、比較例の転動寿命を基準にして、実施例１、２、３は同等の結果であった。芯部硬さが増加し、表面硬度の低下分を補強したことにより、転動寿命が同等となったと考えられる。
【００８２】
表１と図１１の浸炭処理条件が示すように、炭素鋼を用いた実施例１および実施例２は、浸炭温度が比較例に比べて低く、加熱や冷却に要する時間が短く、さらに、浸炭時間は、浸炭鋼を用いた比較例に比べて、短縮することができ、熱処理コストの低減と生産性の向上を図れることが確認できた。
【００８３】
図１２において、ＨＶ６１５の芯部硬さから硬さが増加する深さが全硬化層深さである。浸炭時のＣＰを増加し（ＣＰ：０．７５質量％）、浸炭後の表面炭素濃度を増加させた実施例３は、比較例より表層の炭素濃度は低く、表面の靭性が増し硬化深さを増加しても、強度の低下は少ない。そのため、全硬化層深さの増加が可能となり、上限が０．７５ｍｍまで可能となった。
【００８４】
以上の各実施形態では、保持器を組み込む固定式等速自在継手としてツェッパ型等速自在継手、アンダーカットフリー型等速自在継手、摺動式等速自在継手としてクロスグルーブ型等速自在継手を示したが、これに限定されるものではない。上記の他に、固定式等速自在継手として、交差溝タイプの等速自在継手、カウンタートラック形式の等速自在継手などにも適宜適用することができる。また、ボールの個数は６個と８個のものを示したが、これに限定されるものではなく、３〜５個、８個や１０個以上でも実施することができる。
【００８５】
加えて、トラック溝とボールとが接触角をもって接触するアンギュラコンタクトの実施形態を示したが、これに限られず、トラック溝の横断面形状を円形状に形成したサーキュラコンタクトにしてもよい。
【００８６】
さらに、本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【符号の説明】
【００８７】
１、６１、９１        等速自在継手
２、６２、９２        外側継手部材
３、６３、９３        内側継手部材
４、６４、９４        トルク伝達ボール
５、６５、９５        保持器
６、６６、９６        トラック溝
７、６７、９７        トラック溝
１０、７０、１００    球状外周面
１１、７１、１０１    球状内周面
１２、１０２          シャフト
２０、８０、１１０    ポケット
２３、８３、１１３    側面
Ａ                    曲率中心
Ｂ                    曲率中心
Ｅ                    曲率中心
Ｆ                    曲率中心
Ｇ                    曲率中心
Ｈ                    曲率中心
Ｋ                    窓寸法
Ｏ                    継手中心
Ｘ                    継手の軸線
ｆ１                  オフセット量
ｆ２                  オフセット量
ｆ３                  オフセット量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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