(57)【要約】【課題】ねじ部が焼入れされないようにすることが可能であると共に、ジョイント部材の熱処理時間の短縮化を可能とする。【解決手段】径方向に拡大したカップ部と、カップ部から軸方向に延びている軸部と、ねじ部と、を有するジョイント部材の熱処理方法である。熱処理方法は、全体が加熱された状態のジョイント部材を初期位置Ｐ０から第一処理位置Ｐ１へ搬入する準備工程と、第一処理位置Ｐ１において、前記ねじ部にカバーが被せられた状態で、前記軸部に対して冷却液を噴射して冷却を行なう主冷却工程と、前記主冷却工程において前記軸部が冷却されると、第一処理位置Ｐ１から第二処理位置Ｐ２へジョイント部材を移動させる移動工程と、第二処理位置Ｐ２において、前記軸部に対して冷却液を噴射して冷却を行なう補助冷却工程とを含む。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向に拡大した拡大部と、当該拡大部から軸方向に延びている軸部と、前記拡大部と軸方向について反対側である前記軸部の先部に設けられたねじ部と、を有するジョイント部材の熱処理方法であって、
全体が加熱された状態の前記ジョイント部材を初期位置から第一処理位置へ搬入する準備工程と、
前記第一処理位置において、前記ねじ部にカバーが被せられた状態で、前記軸部に対して冷却液を噴射して冷却を行なう主冷却工程と、
前記主冷却工程において前記軸部が冷却されると、前記第一処理位置から第二処理位置へ前記ジョイント部材を移動させる移動工程と、
前記第二処理位置において、前記軸部に対して冷却液を噴射して冷却を行なう補助冷却工程と、
を含む熱処理方法。
【請求項２】
前記主冷却工程では、前記ジョイント部材の中心軸回りに当該ジョイント部材を回転させながら、当該ジョイント部材の周りに設けられた主冷却ジャケットから冷却液を噴射して冷却を行い、
前記補助冷却工程では、前記ジョイント部材を停止させた状態で、当該ジョイント部材の周りに設けられた補助冷却ジャケットから冷却液を噴射して冷却を行なう、請求項１に記載の熱処理方法。
【請求項３】
前記主冷却工程では、前記軸部及びカップ形である前記拡大部の内表面に対して冷却液を噴射して冷却を行い、
前記補助冷却工程では、前記軸部に対して冷却液を噴射して冷却を行ない、前記内表面に対して冷却液を噴射しない、請求項１又は２に記載の熱処理方法。
【請求項４】
前記ジョイント部材の前記初期位置から前記第一処理位置への搬送開始から、前記主冷却工程を終えて、当該ジョイント部材が第二処理位置に移動して前記補助冷却工程が開始されるまでの時間を、第一時間とし、
前記補助冷却工程の開始から、当該補助冷却工程を終えて、前記第二処理位置からの前記ジョイント部材の搬出開始までの時間を、第二時間とすると、
前記第一時間と前記第二時間との差の絶対値が、当該第一時間と当該第二時間との和の１０％以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱処理方法。
【請求項５】
径方向に拡大した拡大部と、当該拡大部から軸方向に延びている軸部と、前記拡大部と軸方向について反対側である前記軸部の先部に設けられたねじ部と、を有するジョイント部材の熱処理装置であって、
全体が加熱された状態の前記ジョイント部材を初期位置から第一処理位置へ搬入する搬入機構と、
前記第一処理位置にある前記ジョイント部材に対して冷却液を噴射する噴射部、及び、当該ジョイント部材の前記ねじ部に被せられるカバーを有する主冷却機構と、
前記第一処理位置から第二処理位置へ前記ジョイント部材を移動させる移動機構と、
前記第二処理位置にある前記ジョイント部材の前記軸部に対して冷却液を噴射する補助冷却機構と、
を備える熱処理装置。
【請求項６】
前記拡大部は、前記軸部よりも径方向に拡大した形状を有する有底筒状のカップ部であり、前記軸部は、当該カップ部の底部から軸方向に延びている形状を有し、
前記主冷却機構は、軸方向を上下方向とした前記ジョイント部材の前記軸部に冷却液を噴射する主冷却ジャケットと、前記カップ部の内表面に対して冷却液を噴射するノズル部と、前記カップ部の内表面に対して下から接触して前記ジョイント部材を支持する支持部と、前記支持部を上下方向の中心軸回りに回転させる回転手段と、を有し、
前記ノズル部は、前記支持部に設けられる、請求項５に記載の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジョイント部材の熱処理方法及び熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車及び各種産業機械では、動力伝達装置の一部に等速ジョイントが用いられる。自動車の場合、車輪を支持するハブユニットとドライブシャフトとの間に等速ジョイントが設けられる。等速ジョイントは、ハブユニットと連結される外側ジョイント部材、ドライブシャフトと連結される内側ジョイント部材、これら外側ジョイント部材と内側ジョイント部材との間に設けられる複数のボール、及び、複数のボールを保持するケージを備える（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８は、外側ジョイント部材９０の断面図である。外側ジョイント部材９０は、有底筒状である椀形のカップ部９１と、このカップ部９１の底部９２から軸方向に延びている軸部９３と、軸部９３の先部に設けられたねじ部９４とを有する。カップ部９１の内表面９９の一部には、前記ボールが転がり接触することから、この内表面９９では所定の硬さが必要とされる。また、軸部９３にはスプライン９８が形成されており、軸部９３は、前記ハブユニットの内軸とスプライン結合されるため、その外周面９７（スプライン９８）は、所定の硬さが必要とされる。
【０００４】
このため、外側ジョイント部材９０に対して、従来、高周波加熱による部分焼入れが行われる。つまり、軸部９３の外周面９７（スプライン９８）に対して高周波加熱を行ってから冷却液を噴射して急冷を行ない、また、これとは別にカップ部９１の内表面９９に対して高周波加熱を行ってから冷却液を噴射して急冷を行なう。このように、従来では、カップ部９１と軸部９３とに対して、個別に加熱及び冷却が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１４９２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の熱処理方法とは異なり、ジョイント部材の全体が加熱された状態から、カップ部９１及び軸部９３を冷却して焼入れする試みが行われている。つまり、全体が加熱された状態にあるジョイント部材のうち、カップ部９１及び軸部９３に対して、規定の冷却時間について冷却液を噴射する。これにより、カップ部９１及び軸部９３の焼入れが完了する。なお、ねじ部９４については、後にねじ加工が行われることから、焼入れがされないようにするのが好ましい。そこで、ねじ部９４に対して冷却液を直接的に噴射させない。
【０００７】
すると、カップ部９１及び軸部９３については冷却が促進されて焼入れが完了しても、ねじ部９４は高温（例えば４００℃）のままである。このため、冷却液の噴射を止めた後、ねじ部９４の熱が軸部９３に伝わって軸部９３の温度が上昇し、焼戻しがされ、硬さが低下する場合がある。そこで、カップ部９１及び軸部９３の焼入れが完了しても、つまり、前記規定の冷却時間が経過しても、ねじ部９４の温度が低下する（例えば約１４０℃を下回る）まで、冷却液を軸部９３に噴射し続ける必要がある。
【０００８】
この結果、ジョイント部材９０の熱処理時間が、カップ部９１及び軸部９３の焼入れに必要である前記規定の冷却時間の２〜３倍以上となってしまう場合がある。なお、このように、ねじ部９４を焼入れしないことを理由に、熱処理時間が、焼入れのために本来要する冷却時間を大きく越えてしまう対象物は、外側ジョイント部材９０以外にもある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、ねじ部が焼入れされないようにすることが可能であると共に、ジョイント部材の熱処理時間の短縮化を可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、径方向に拡大した拡大部と、当該拡大部から軸方向に延びている軸部と、前記拡大部と軸方向について反対側である前記軸部の先部に設けられたねじ部と、を有するジョイント部材の熱処理方法であって、全体が加熱された状態の前記ジョイント部材を初期位置から第一処理位置へ搬入する準備工程と、前記第一処理位置において、前記ねじ部にカバーが被せられた状態で、前記軸部に対して冷却液を噴射して冷却を行なう主冷却工程と、前記主冷却工程において前記軸部が冷却されると、前記第一処理位置から第二処理位置へ前記ジョイント部材を移動させる移動工程と、前記第二処理位置において、前記軸部に対して冷却液を噴射して冷却を行なう補助冷却工程と、を含む。
【００１１】
この熱処理方法によれば、第一処理位置では、ジョイント部材が冷却液によって冷却（主冷却）されることで焼入れ処理が行われる。ただし、ねじ部は熱処理後にねじ加工が行われるため、焼入れされないようにするのが好ましい。そこで、主冷却工程では、ねじ部にカバーが被せられる。第一処理位置において軸部が冷却されると、ジョイント部材は第二処理位置へ搬送され、第二処理位置で軸部に対して冷却液を噴射して冷却（補助冷却）が行われる。軸部が冷却されることによりねじ部が徐冷され、ねじ部は焼入れされない。そして、第二処理位置で補助冷却を行っている時間帯に、第一処理位置で別のジョイント部材に対して主冷却を行なうことができるので、全体として熱処理時間の短縮が可能となる。
【００１２】
また、前記主冷却工程では、前記ジョイント部材の中心軸回りに当該ジョイント部材を回転させながら、当該ジョイント部材の周りに設けられた主冷却ジャケットから冷却液を噴射して冷却を行い、前記補助冷却工程では、前記ジョイント部材を停止させた状態で、当該ジョイント部材の周りに設けられた補助冷却ジャケットから冷却液を噴射して冷却を行なうのが好ましい。この場合、補助冷却工程のためにジョイント部材を回転させる機構が不要となり、設備の簡素化が可能となる。
【００１３】
また、補助冷却工程では、軸部を冷却することで、この軸部の先部に設けられたねじ部を徐冷することが可能であることから、ねじ部から離れた拡大部は冷却しなくてもよい。そこで、前記主冷却工程では、前記軸部及びカップ形である前記拡大部の内表面に対して冷却液を噴射して冷却を行い、前記補助冷却工程では、前記軸部に対して冷却液を噴射して冷却を行ない、前記内表面に対して冷却液を噴射しないのが好ましい。この場合、補助冷却工程のために拡大部の内表面に対して冷却液を噴射する機構が不要となり、設備の簡素化が可能となる。
【００１４】
また、前記ジョイント部材の前記初期位置から前記第一処理位置への搬送開始から、前記主冷却工程を終えて、当該ジョイント部材が第二処理位置に移動して前記補助冷却工程が開始されるまでの時間を、第一時間とし、前記補助冷却工程の開始から、当該補助冷却工程を終えて、前記第二処理位置からの前記ジョイント部材の搬出開始までの時間を、第二時間とすると、前記第一時間と前記第二時間との差の絶対値が、当該第一時間と当該第二時間との和の１０％以下であるのが好ましい。この場合、前記第一時間と前記第二時間との差が小さい。つまり、初期位置にあるジョイント部材を第一処理位置へ搬送し、主冷却工程を実行し、第二処理位置に移動させる処理を、先に主冷却工程を終えたジョイント部材に対して実行する補助冷却工程と、時間的に重ねて行なうことができる。よって、より一層、熱処理時間の短縮が可能となる。
【００１５】
また、本発明は、径方向に拡大した拡大部と、当該拡大部から軸方向に延びている軸部と、前記拡大部と軸方向について反対側である前記軸部の先部に設けられたねじ部と、を有するジョイント部材の熱処理装置であって、全体が加熱された状態の前記ジョイント部材を初期位置から第一処理位置へ搬入する搬入機構と、前記第一処理位置にある前記ジョイント部材に対して冷却液を噴射する噴射部、及び、当該ジョイント部材の前記ねじ部に被せられるカバーを有する主冷却機構と、前記第一処理位置から第二処理位置へ前記ジョイント部材を移動させる移動機構と、前記第二処理位置にある前記ジョイント部材の前記軸部に対して冷却液を噴射する補助冷却機構と、を備える。
【００１６】
この熱処理装置によれば、第一処理位置では、ジョイント部材が冷却液によって冷却（主冷却）されることで焼入れ処理が行われる。ただし、ねじ部は熱処理後にねじ加工が行われるため、焼入れされないようにするのが好ましい。そこで、ねじ部にカバーが被せられる。第一処理位置においてジョイント部材が冷却されると、ジョイント部材は第二処理位置へ搬送され、第二処理位置で軸部に対して冷却液を噴射して冷却（補助冷却）が行われる。軸部が冷却されることによりねじ部が徐冷され、ねじ部は焼入れされない。そして、第二処理位置で補助冷却を行っている時間帯に、第一処理位置で別のジョイント部材に対して主冷却を行なうことができるので、全体として熱処理時間の短縮が可能となる。
【００１７】
また、前記拡大部は、前記軸部よりも径方向に拡大した形状を有する有底筒状のカップ部であり、前記軸部は、当該カップ部の底部から軸方向に延びている形状を有し、前記主冷却機構は、軸方向を上下方向とした前記ジョイント部材の前記軸部に冷却液を噴射する主冷却ジャケットと、前記カップ部の内表面に対して冷却液を噴射するノズル部と、前記カップ部の内表面に対して下から接触して前記ジョイント部材を支持する支持部と、前記支持部を上下方向の中心軸回りに回転させる回転手段と、を有し、前記ノズル部は、前記支持部に設けられるのが好ましい。この場合、ジョイント部材を支持する支持部が回転手段によって回転する構成が得られる。ジョイント部材を回転させながら、主冷却ジャケットから軸部に対して冷却液を噴射することができる。また、カップ部を冷却するために冷却液を噴出するノズル部は、回転手段によって回転する支持部に設けられた構成となる。つまり、支持部及び回転手段を含みジョイント部材を支持して回転させるための機構に、カップ部を冷却させるための機構が組み込まれ、設備の簡素化が可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ねじ部が焼入れされないようにすることが可能であると共に、ジョイント部材の熱処理時間の短縮が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の熱処理方法の対象となる外側ジョイント部材の断面図である。
【図２】熱処理方法のフロー図である。
【図３】熱処理装置の全体を示す概略平面図である。
【図４】ジョイント部材、及び主冷却機構の概略構成を示す側面図である。
【図５】移動機構によってジョイント部材を移動させる移動工程の説明図である。
【図６】ジョイント部材、及び補助冷却機構の概略構成を示す側面図である。
【図７】冷却工程のタイムチャートである。
【図８】外側ジョイント部材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔熱処理対象及び熱処理の概略について〕
図１は、本発明の熱処理方法の対象となる外側ジョイント部材の断面図である。この外側ジョイント部材は、自動車に用いられる等速ジョイントの一部である。等速ジョイントは、図１に示す外側ジョイント部材１０の他に、図示しないが、内側ジョイント部材、これら外側ジョイント部材１０と内側ジョイント部材との間に配置される複数のボール、及び、複数のボールを保持するケージを備える。
【００２１】
外側ジョイント部材１０（以下、ジョイント部材１０と呼ぶ）は、有底筒状である椀形（カップ形）のカップ部１１と、このカップ部１１の底部１２から軸方向に延びている軸部２１と、ねじ部２４とを有する。ねじ部２４は、カップ部１１と軸方向について反対側である軸部２１の先部に設けられる。カップ部１１の内表面１３の一部には、前記ボールが転がり接触することから、この内表面１３では所定の硬さが必要とされる。また、軸部２１の外周面２３にはスプライン２２が形成され、軸部２１は、前記ハブユニットの内軸とスプライン結合される。このため、軸部２１の外周面２３（スプライン２２）は、所定の硬さが必要とされる。
【００２２】
そこで、ジョイント部材１０に対して熱処理として焼入れ処理が行われる。また、焼入れ処理の後に、焼戻し処理が行われる。ジョイント部材１０は炭素鋼からなり、本実施形態では、機械構造用炭素鋼（Ｓ５５Ｃ）である。ジョイント部材１０を、中炭素鋼又は高炭素鋼とすることができる。焼入れ前のジョイント部材１０は鍛造により所定形状に成形される。
【００２３】
本実施形態では、カップ部１１の内表面１３、及び、軸部２１の外周面２３（スプライン２２）が焼入れ処理される。また、軸部２１の外周面２３を焼入れ処理する際、カップ部１１の底部１２の外側面１４も焼入れ処理される。焼入れがされる軸部２１の外周面２３及びカップ部１１の底部１２の外側面１４をあわせて「外表面１５」と呼ぶ。ねじ部２４は、熱処理を終えてから、機械加工によってねじ加工がされる。このため、ねじ部２４は、焼入れの対象部位から除かれる。つまり、本実施形態では、焼入れ処理の対象となる部位は、カップ部１１の内表面１３、及び、軸部２１の外周面２３及びカップ部１１の底部１２の外側面１４を含む外表面１５である。
【００２４】
前記構成を備えたジョイント部材１０の熱処理方法の概略について説明する。図２は、熱処理方法のフロー図である。この熱処理方法は、加熱工程Ｓ１１及び冷却工程Ｓ１２を含む焼入れ処理Ｓ１０と、焼入れ処理Ｓ１０の後に行われる焼戻し処理Ｓ２０とを有する。
【００２５】
加熱工程Ｓ１１では、ジョイント部材１０が全体的に加熱された状態となる。本実施形態の焼入れ処理は、ジョイント部材１０となる素材に対して、オーステナイト状態で鍛造を施し、そのまま直ちに焼入れを行なう鍛造焼入れである。または、炉により、ジョイント部材１０の全体を加熱してオーステナイト状態としてもよい。加熱工程では、ジョイント部材１０の各部が、オーステナイト組織となる温度に加熱される。この温度以上であれば、部分的に温度は違っていてもよい。加熱温度は、従来知られている方法と同様の温度であればよい。
【００２６】
冷却工程Ｓ１２では、全体が加熱された状態にあるジョイント部材１０の所定部位に対して冷却液を噴出することで、冷却（急冷）が行われ、焼入れがされる。ジョイント部材１０の各部が所定の温度に低下するまで冷却工程（図２のＳ１２）が行われる。冷却工程の詳細については後に説明する。焼戻し処理（図２のＳ２０）は、従来、行われている方法によるため、ここでは説明を省略する。
【００２７】
〔熱処理装置について〕
図３は、前記熱処理方法を実行する熱処理装置３０の全体を示す概略平面図である。熱処理装置３０は、搬入機構３１、主冷却機構３２、移動機構３３、及び補助冷却機構３４を備える。また、熱処理装置３０には、初期位置Ｐ０、第一処理位置Ｐ１、及び第二処理位置Ｐ２が設定される。初期位置Ｐ０は、加熱されたジョイント部材１０が置かれる位置である。一つの主冷却機構３２、一つの移動機構３３、及び一つの補助冷却機構３４によって一組の冷却ユニット３５が構成され、熱処理装置３０には、三組の冷却ユニット３５が含まれる。図３において二点鎖線で囲われている範囲が、一組の冷却ユニット３５である。搬入機構３１は一つであり、三組の冷却ユニット３５で共用される。冷却ユニット３５それぞれにおいて、主冷却機構３２、移動機構３３、及び補助冷却機構３４が、一方向（図３では左右方向）に沿って直線的に配置（直列配置）される。三つの冷却ユニット３５が、前記一方向に直交する他方向（図３では上下方向）に沿って配置（並列配置）される。
【００２８】
本実施形態の搬入機構３１は、多関節アームを有するロボットにより構成される。多関節アームによって、初期位置Ｐ０にあるジョイント部材１０が、第一処理位置Ｐ１に搬入される。なお、搬入機構３１は、全体が加熱された状態のジョイント部材１０を初期位置Ｐ０から第一処理位置Ｐ１へ搬入する構成であればよく、搬入機構３１は別の構成であってもよい。例えば搬入機構３１は、ジョイント部材１０を載せて搬送するコンベア装置を含む構成であってもよい。
【００２９】
図４は、ジョイント部材１０、及び主冷却機構３２の概略構成を示す側面図である。主冷却機構３２は、第一処理位置Ｐ１にあるジョイント部材１０に対して冷却液を噴射する噴射部３６を有する。本実施形態の主冷却機構３２は、噴射部３６として、主冷却ジャケット３７とノズル部３８とを有する。主冷却ジャケット３７は、軸部２１の外周面２３及びカップ部１１の底部１２の外側面１４に向かって冷却液を噴射する。ノズル部３８は、カップ部１１の内表面１３に対して冷却液を噴射する。主冷却ジャケット３７は、第一処理位置Ｐ１にあるジョイント部材１０の周囲に複数設けられる。後にも説明するが、ノズル部３８は、ジョイント部材１０を下から支持する支持部３９と一体となって設けられる。また、主冷却機構３２は、第一処理位置Ｐ１にあるジョイント部材１０のねじ部２４に被せられるカバー４０を有する。主冷却ジャケット３７からの冷却液の噴射方向は、軸部２１及びカップ部１１に向けられる。このため、その冷却液がねじ部２４に直接的に噴射されないが、冷却液が間接的にねじ部２４に多く接触しないようにするため、カバー４０が設けられる。
【００３０】
主冷却機構３２は、主冷却ジャケット３７、ノズル部３８、支持部（第一の支持部）３９、及び回転手段４２を有する。支持部３９は、上下方向を軸方向とする軸部材により構成される。支持部３９は、カップ部１１の内表面１３に対して下から接触してジョイント部材１０を支持する。支持部３９の上部が、内表面１３の底面部１３ａに接触する。これにより、ジョイント部材１０は、その軸方向を上下方向として保持される。主冷却ジャケット３７は、軸方向を上下方向としたジョイント部材１０の軸部２１に冷却液を噴射する。ノズル部３８は、このジョイント部材１０のカップ部１１の内表面１３に対して冷却液を噴射する。
【００３１】
回転手段４２は、支持部３９と一体である回転部材４３と、この回転部材４３を上下方向の中心軸Ｃ１回りに回転可能に支持する支持部材４４とを有する。図外のモータ及び動力伝達手段（減速機能付き）によって回転部材４３を回転させる。この回転手段４２によって、支持部３９は中心軸Ｃ１回りに回転する。支持部３９の回転軸となる中心軸Ｃ１は、支持部３９に下から支持された状態にあるジョイント部材１０の中心軸と、同軸状となる。ジョイント部材１０が第一処理位置Ｐ１にある状態で、主冷却ジャケット３７及びノズル部３８から冷却液を噴射させる際に、回転手段４２によって支持部３９を回転させ、ジョイント部材１０を回転させる。
【００３２】
前記のとおり、支持部３９は軸部材により構成される。この支持部３９に孔が設けられ、この孔を冷却液が通過する。前記孔は先部（上部）において開口しており、この先部を含む部分が前記ノズル部３８となる。このように、ノズル部３８は、支持部３９に設けられる。
【００３３】
主冷却ジャケット３７及びカバー４０それぞれは、図外の昇降機構によって上下移動可能である。第一処理位置Ｐ１で支持部３９に支持されているジョイント部材１０に対して、上方の待機位置にある主冷却ジャケット３７及びカバー４０は降下し、所定の位置、つまり、図４に示される位置まで移動する。主冷却ジャケット３７及びカバー４０はそれぞれ独立して昇降可能であり、それぞれの上下方向の位置を調整することが可能である。
【００３４】
ジョイント部材１０が第一処理位置Ｐ１にある状態で、主冷却ジャケット３７及びノズル部３８から冷却液を所定時間について噴射させることにより、このジョイント部材１０の冷却が行われる。第一処理位置Ｐ１における主冷却機構３２によるジョイント部材１０の冷却を「主冷却」と呼ぶ。前記噴射を終えると、主冷却ジャケット３７及びカバー４０は上方の退避位置に移動する。
【００３５】
移動機構３３（図３参照）は、第一処理位置Ｐ１から第二処理位置Ｐ２へジョイント部材１０を移動させる。図５に示されるように、本実施形態の移動機構３３は、ジョイント部材１０を掴む複数の爪部４５を有するチャック装置４６、及び、チャック装置４６を第一処理位置Ｐ１と第二処理位置Ｐ２との間を移動させる図外のアクチュエータとを有する。移動機構３３は、第一処理位置Ｐ１において第一の支持部３９上に載るジョイント部材１０を掴み、このジョイント部材１０を後述する（図６参照）第二処理位置Ｐ２の第二の支持部４９上に搬送する。なお、移動機構３３は別の構成であってもよい。例えば移動機構３３は、ジョイント部材１０を載せて搬送するコンベア装置を含む構成であってもよい。
【００３６】
図６は、ジョイント部材１０、及び補助冷却機構３４の概略構成を示す側面図である。補助冷却機構３４は、第二処理位置Ｐ２にあるジョイント部材１０の軸部２１に対して冷却液を噴射する。本実施形態の補助冷却機構３４は、補助冷却ジャケット４７を有し、補助冷却ジャケット４７は、軸部２１の外周面２３及びカップ部１１の底部１２の外側面１４に向かって冷却液を噴射する。補助冷却ジャケット４７は、第二処理位置Ｐ２にあるジョイント部材１０の周囲に複数設けられる。また、本実施形態の補助冷却機構３４は、第二処理位置Ｐ２にあるジョイント部材１０のねじ部２４に被せられるカバー４８を有する。補助冷却ジャケット４７は、主冷却ジャケット３７と同じ構成であってもよい。補助冷却機構３４のカバー４８は、主冷却機構３２のカバー４０と同じ構成であってもよい。これら補助冷却ジャケット４７及びカバー４８についても、上下方向に移動可能であり、ジョイント部材１０に接近及び離反する。
【００３７】
補助冷却機構３４は、第二処理位置Ｐ２でジョイント部材１０を支持する第二の支持部４９を有する。第二の支持部４９は、上下方向を軸方向とする軸部材により構成される。第二の支持部４９は、カップ部１１の内表面１３に対して下から接触してジョイント部材１０を支持する。第二の支持部４９の上部が、内表面１３の底面部１３ａに接触する。この第二の支持部４９により、ジョイント部材１０はその軸方向を上下方向として保持される。第二の支持部４９は、第一の支持部３９（図４参照）と比較して、軸部材により構成される点で共通するが、冷却液を噴射する機構を備えない。また、補助冷却機構３４は、第二の支持部４９を回転させる機構を備えない。つまり、補助冷却機構３４では、カップ部１１の内表面１３を冷却する機構、及び、ジョイント部材１０を回転させる機構が省略されている。
【００３８】
主冷却機構３２によって前記主冷却を終えたジョイント部材１０が第二処理位置Ｐ２にある状態で、補助冷却ジャケット４７から冷却液を所定時間について噴射させることにより、このジョイント部材１０の冷却が行われる。第二処理位置Ｐ２における補助冷却機構３４によるジョイント部材１０の冷却を「補助冷却」と呼ぶ。前記噴射を終えると、補助冷却ジャケット４７及びカバー４８は上方の退避位置に移動する。ジョイント部材１０は、図外の搬出機構によって、第二処理位置Ｐ２から、次の処理が行われる位置へ搬出される。
【００３９】
〔熱処理方法について〕
以上の構成を備える熱処理装置３０（図３参照）によって実行されるジョイント部材１０の熱処理方法について説明する。図２に示される加熱工程Ｓ１１を終えたジョイント部材１０は、全体が高温（少なくとも軸部２１及びカップ部１１がオーステナイト組織となる温度）の状態にある。ジョイント部材１０が初期位置Ｐ０に置かれる。ここから、冷却工程Ｓ１２が開始される。このジョイント部材１０は、複数の冷却ユニット３５のうちのいずれか一つの第二処理位置Ｐ２へ搬入機構３１により搬入される。
【００４０】
冷却工程Ｓ１２には、準備工程、主冷却工程、移動工程、及び補助冷却工程が含まれる。準備工程では、全体が加熱された状態のジョイント部材１０を、初期位置Ｐ０から第一処理位置Ｐ１へ搬入する。この搬入は、搬入機構３１によって行われる。図７は、冷却工程Ｓ１２のタイムチャートである。図７では、横軸が時間であり、縦軸に（図７の下から順に）カップ部１１の内表面１３、カップ部１１及び軸部２１の外表面１５、ねじ部２４における冷却状態が示されている。なお、冷却状態を示す「水冷」とは冷却液による冷却である。また、図７中の矢印の始点が冷却開始であり、矢印の終点が冷却終了である。時刻ｔ１から時刻ｔ２までが準備工程に要する時間である。
【００４１】
主冷却工程では、図４に示されるように、第一処理位置Ｐ１において、ねじ部２４に冷却液が直接接触しないように、ねじ部２４にカバー４０が被せられる。この状態で、ジョイント部材１０のカップ部１１及び軸部２１に対して冷却液を噴射して冷却（主冷却）を行なう。これにより、カップ部１１及び軸部２１が焼入れ処理される。本実施形態では、図７に示されるように、主冷却工程では、カップ部１１及び軸部２１の外表面１５を、カップ部１１の内表面１３よりも先に、冷却液によって冷却開始する。主冷却ジャケット３７から外表面１５に対して冷却液が噴射される。外表面１５に対して噴射する冷却液の流量は毎分１２０リットルである。ノズル部３８から内表面１３に対して冷却液が噴射される。内表面１３に対して噴射する冷却液の流量は毎分３０リットルである。内表面１３に対する冷却液の噴出流量は、外表面１５に対する冷却液の噴出流量よりも少ない。なお、前記各流量は変更可能である。
【００４２】
図７において、時刻ｔ２から時刻ｔ４までの時間が主冷却の時間である。この時間について冷却液によって冷却が行われることで、カップ部１１及び軸部２１が急冷され、これらがマルテンサイト変態し、焼入れが完了する。つまり、時刻ｔ２から時刻ｔ４までの時間（主冷却の時間）は、カップ部１１及び軸部２１をマルテンサイト変態させるために要する時間に設定される。時刻ｔ２から時刻ｔ４の間、カバー４０によって覆われたねじ部２４は空冷される。このため、ねじ部２４は急冷されず、徐冷され、焼入れはされない。時刻ｔ４においても、ねじ部２４は高温であり、例えば４００℃程度である。
【００４３】
主冷却工程において、カップ部１１及び軸部２１が冷却されると（焼入れが完了すると）、第一処理位置Ｐ１から第二処理位置Ｐ２へジョイント部材１０を移動させる（移動工程）。図７において、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間が移動工程のための時間である。移動工程は、移動機構３３（図５参照）によって実行される。この間、ジョイント部材１０は空冷状態となる。
【００４４】
ジョイント部材１０が第二処理位置Ｐ２に到達すると（図６参照）、この第二処理位置Ｐ２において、軸部２１に対して冷却液を噴射して冷却（補助冷却）が行なわれる（補助冷却工程）。冷却液の噴出は、補助冷却ジャケット４７（図６参照）によって行われる。なお、冷却液は、カップ部１１の外側面１４に対しても噴射させてもよい。ねじ部２４に対しては、噴射させない。軸部２１の外周面２３及びカップ部１１の外側面１４を含む外表面１５に対して噴射させる冷却液の流量は毎分１２０リットルであり、主冷却と同じである。前記のとおり、補助冷却を行なう補助冷却機構３４は、カップ部１１を内表面１３側から冷却するための機構を有さない。このため、カップ部１１を内表面１３側から冷却しない。本実施形態では、ねじ部２４にカバー４８が被せられた状態にあるが、カバー４８を省略してもよい。ただし、補助冷却において、より一層確実に、ねじ部２４が焼入れされないようにするためには、カバー４８が設けられるのが好ましい。
【００４５】
図７において、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの時間が補助冷却の時間である。この時間について冷却液によって冷却が行われることで、軸部２１が冷却され、この軸部２１の先部のねじ部２４が冷却される。例えば、ねじ部２４の温度が約１４０℃を下回るまで冷却する。ねじ部２４は冷却液によって直接的ではなく、間接的に冷却されるので、徐冷となる。このため、第二処理位置Ｐ２に搬入された当初、ねじ部２４は高温であるが、ねじ部２４は焼入れされない。また、補助冷却の間、軸部２１が冷却液によって冷却されるため、高温のねじ部２４の熱が軸部２１に伝わって、焼入れされた軸部２１が軟化するのを防止することができる。補助冷却が所定時間について行われると（時刻ｔ６）、冷却液の噴射を終了する。
【００４６】
一つの冷却ユニット３５（図３参照）において、ジョイント部材１０（第一ジョイント部材１０）が主冷却機構３２により主冷却され、第二処理位置Ｐ２へ搬送されると、主冷却機構３２には、ジョイント部材１０が存在しない。そこで、次に熱処理する高温である別のジョイント部材１０（第二ジョイント部材１０）が搬入機構３１により、その冷却ユニット３５の第一処理位置Ｐ１へ搬入される。そして、先に主冷却され第二処理位置Ｐ２に搬送された第一ジョイント部材１０を、補助冷却する間に、第二ジョイント部材１０を主冷却する。つまり、第一ジョイント部材１０の補助冷却の時間帯と、第二ジョイント部材１０の主冷却の時間帯とを、少なくとも一部で重ねることができる。つまり、一つの冷却ユニット３５において、主冷却と補助冷却とが同時行われる時間帯が発生する。
【００４７】
以上のように、本実施形態の熱処理装置３０によって実行される熱処理方法によれば、第一処理位置Ｐ１では（図４参照）、ジョイント部材１０が冷却液によって冷却（主冷却）されることで焼入れ処理が行われる。ただし、ねじ部２４は熱処理後にねじ加工が行われるため、焼入れされないようにする。このために、第一処理位置Ｐ１で行われる主冷却工程では、ねじ部２４にカバー４０が被せられる。第一処理位置Ｐ１において、カップ部１１及び軸部２１が冷却され焼入れが完了すると、ジョイント部材１０は第二処理位置Ｐ２（図６参照）へ搬送される。第二処理位置Ｐ２で軸部２１に対して冷却液を噴射して冷却（補助冷却）が行われる。軸部２１が冷却されることによりねじ部２４が徐冷される。このため、ねじ部２４は焼入れされない。そして、第二処理位置Ｐ２で、前記第一ジョイント部材１０の補助冷却を行っている時間帯に、第一処理位置Ｐ１で別の前記第二ジョイント部材１０に対して主冷却を行なうことができる。このため、一つの冷却ユニット３５において、全体として熱処理時間の短縮が可能となる。
【００４８】
本実施形態では、熱処理時間の短縮化をより効率よくするために、各工程の時間が次のように設定される。すなわち、ジョイント部材１０の初期位置Ｐ０から第一処理位置Ｐ１への搬送開始から、主冷却工程を終えて、ジョイント部材１０が第二処理位置Ｐ２に移動して補助冷却工程が開始されるまでの時間を、「第一時間Ｔ１」とする。つまり、図７において、時刻ｔ１から時刻ｔ５までの時間が、第一時間Ｔ１である。補助冷却工程の開始から、この補助冷却工程を終えて、第二処理位置Ｐ２からのジョイント部材１０の搬出開始までの時間を「第二時間Ｔ２」とする。つまり、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの時間が、第二時間Ｔ２である。そして、第一時間Ｔ１と第二時間Ｔ２との差の絶対値（｜Ｔ１−Ｔ２｜）が、第一時間Ｔ１と第二時間Ｔ２との和（Ｔ１＋Ｔ２）の１０％以下（｜Ｔ１−Ｔ２｜≦（Ｔ１＋Ｔ２）×０．１）となるように、各工程の時間が設定される。これにより、第一時間Ｔ１と第二時間Ｔ２との差は小さい。つまり、初期位置Ｐ０にある前記第二ジョイント部材１０を第一処理位置Ｐ１へ搬送し、主冷却工程を実行し、第二処理位置Ｐ２に移動させる処理を、先に主冷却工程を終えた前記第一ジョイント部材１０に対して実行する補助冷却工程と、時間的に重ねて行なうことができる。よって、より一層、熱処理時間の短縮が可能となる。
【００４９】
また、主冷却工程では、第一処理位置Ｐ１（図４参照）において、ジョイント部材１０を中心軸Ｃ１回りに回転させながら、ジョイント部材１０の周りに設けられた主冷却ジャケット３７から冷却液を噴射して冷却を行う。これに対して、補助冷却工程では、第二処理位置Ｐ２（図６参照）において、ジョイント部材１０を停止させた状態で、ジョイント部材１０の周りに設けられた補助冷却ジャケット４７から冷却液を噴射して冷却を行なう。このため、本実施形態では、補助冷却工程のためにジョイント部材１０を回転させる機構が不要となり、設備（補助冷却機構３４）の簡素化が可能となる。
【００５０】
また、主冷却工程では、第一処理位置Ｐ１（図４参照）において、軸部２１及びカップ部１１の内表面１３に対して冷却液を噴射して冷却を行う。これに対して、補助冷却工程では、第二処理位置Ｐ２（図６参照）において、軸部２１に対して冷却液を噴射して冷却を行ない、カップ部１１の内表面１３に対して冷却液を噴射しない。これは、補助冷却工程では、軸部２１を冷却することで、この軸部２１の先部に設けられたねじ部２４を徐冷するためである。つまり、ねじ部２４を冷却するために、ねじ部２４から離れたカップ部１１の内表面１３は冷却しなくてもよいためである。このため、本実施形態では、補助冷却工程のためにカップ部１１の内表面１３に対して冷却液を噴射する機構が不要となり、設備（補助冷却機構３４）が簡素化される。
【００５１】
また、本実施形態の主冷却機構３２で（図４参照）は、カップ部１１の内表面１３に対して冷却液を噴射するノズル部３８は、ジョイント部材１０を下から支持する支持部３９に設けられる。主冷却機構３２が有する回転手段４２は、支持部３９を上下方向の中心軸Ｃ１回りに回転させる。この主冷却機構３２によれば、ジョイント部材１０を支持する支持部３９が回転手段４２によって回転する構成が得られる。このため、ジョイント部材１０を回転させながら、主冷却ジャケット３７から軸部２１（及びカップ部１１）に対して冷却液を噴射することができる。そして、ノズル部３８は支持部３９に設けられた構成となる。つまり、支持部３９及び回転手段４２を含みジョイント部材１０を支持して回転させるための機構に、カップ部１１を冷却させるための機構（ノズル部３８）が組み込まれ、設備（主冷却機構３２）が簡素化される。
【００５２】
本実施形態の熱処理装置３０（図３参照）では、前記のとおり、冷却ユニット３５を構成する主冷却機構３２、移動機構３３、及び補助冷却機構３４が、一方向（左右方向）に沿って直線的に配置（直列配置）され、複数（三つ）の冷却ユニット３５が、前記一方向に直交する他方向（上下方向）に沿って配置（並列配置）される。このため、熱処理装置３０が全体としてコンパクトにまとめられた構成となる。
【００５３】
本実施形態の主冷却工程では、前記のとおり（図７参照）、カップ部１１及び軸部２１の外表面１５を、カップ部１１の内表面１３よりも先に、冷却液によって冷却開始する。外表面１５への冷却液の噴出開始の時刻がｔ２であり、内表面１３への冷却液の噴出開始の時刻がｔ３であり、冷却開始時刻に差が設けられる。このようにすることで、カップ部１１に割れが発生するのを抑制することができる。すなわち、ジョイント部材１０の全体を加熱してから冷却する場合、カップ部１１の外表面１５側における張力によって、カップ部１１の一部に割れが発生する可能性がある。しかし、前記のとおり、冷却開始時刻に差を設けることで、先ず、外表面１５から内部側へマルテンサイト変態をある程度進行させてから、次に、内表面１３をマルテンサイト変態させる。これにより、外表面１５側の張力は緩和され、割れが発生する確率を低減させることが可能である。
【００５４】
〔その他について〕
本実施形態の熱処理の対象は、等速ジョイントの外側ジョイント部材１０であるが、その他であってもよい。熱処理の対象は、径方向に拡大した拡大部と、この拡大部から軸方向に延びている軸部と、前記拡大部と軸方向について反対側である前記軸部の先部に設けられたねじ部とを有するジョイント部材である。なお、前記実施形態では、前記拡大部はカップ部１１に相当する。つまり、前記拡大部は、軸部２１よりも径方向に拡大した形状を有する有底筒状のカップ部１１であり、軸部２１が、カップ部１１の底部１２から軸方向に延びている形状を有する。
【００５５】
前記熱処理方法において、主冷却の時間（図７のｔ２〜ｔ４）及び補助冷却の時間（図７のｔ５〜ｔ６）は調整される（変更可能である）。ただし、主冷却の時間と補助冷却の時間との和が同じとなる範囲で、主冷却の時間と補助冷却の時間とがそれぞれ変更される。つまり、例えば、主冷却の時間を長くした場合、補助冷却の時間が短くされる。本実施形態では、主冷却の時間よりも補助冷却の時間が長いが、これと反対となるように各時間を調整してもよい。これにより、例えば主冷却と補助冷却との間において、ねじ部２４の保有熱が制御される。また、移動工程の時間（図７のｔ４〜ｔ５）を短く設定するのが好ましい。例えば、移動工程の時間が、主冷却工程の時間の半分以下となるように設定される。これにより、主冷却と補助冷却との間の移動工程において、ねじ部２４の保有熱が軸部２１（スプライン２２）へ与える影響を小さくすることができる。このように、移動工程の時間を調整することで、ねじ部２４の保有熱の軸部２１への熱伝達が制御され、軸部２１（スプライン２２）が焼戻しされる（軟化する）のを防ぐ。
【００５６】
本実施形態では（図３参照）三つの冷却ユニット３５が配置された場合について説明したが、この数は変更可能である。特に冷却工程前の上流側の処理（加熱工程）の処理速度に応じて前記数は変更可能である。また、主冷却機構３２及び補助冷却機構３４が備える各部は、図示した構成以外であってもよい。例えば、主冷却ジャケット３７及び補助冷却ジャケット４７の形態、数、及び配置等は変更可能である。
【００５７】
今回開示した実施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。本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００５８】
１０：ジョイント部材      １１：カップ部（拡大部）      １３：内表面
２１：軸部                ２４：ねじ部                  ３０：熱処理装置
３１：搬入機構            ３２：主冷却機構              ３３：移動機構
３４：補助冷却機構        ３６：噴射部                  ３７：主冷却ジャケット
３８：ノズル部            ３９：支持部                  ４０：カバー
４２：回転手段            ４７：補助冷却ジャケット      Ｃ１：中心軸
Ｐ０：初期位置            Ｐ１：第一処理位置            Ｐ２：第二処理位置
Ｔ１：第一時間            Ｔ２：第二時間
【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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