(57)【要約】【課題】高周波熱処理後のスケールの発生を抑制し、初期なじみ性を向上して運転初期時のスライド抵抗を低減し、車両の振動を低減することが可能な摺動型等速自在継手を提供する。【解決手段】円筒状の内周面１に案内溝２を形成した外側継手部材と、球面状の外周面４に案内溝５を形成した内側継手部材と、外側継手部材の案内溝２と内側継手部材の案内溝５との間に介在するトルク伝達ボール７と、トルク伝達ボールを保持する保持器とを備えた摺動型等速自在継手である。外側継手部材および内側継手部材の少なくともどちらか一方の高周波焼入れ後の仕上げ加工を行わない摺動部位の表面硬化層に油中での高周波焼入れにて浸炭焼入れ層を形成した硬化層１１とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の内周面に複数の直線状の案内溝を軸方向に形成した外側継手部材と、球面状の外周面に複数の直線状の案内溝を軸方向に形成した内側継手部材と、前記外側継手部材の案内溝と前記内側継手部材の案内溝との間に介在するトルク伝達ボールと、前記トルク伝達ボールを保持する保持器とを備え、外側継手部材と内側継手部材とが軸方向に相対移動すると、保持器の外周面と外側継手部材の内周面との間で滑りが生じる摺動型等速自在継手において、
外側継手部材および内側継手部材の少なくともどちらか一方の高周波熱処理後の仕上げ加工を行わない摺動部位の表面硬化層に、浸炭焼入れ層を形成したことを特徴とする摺動型等速自在継手。
【請求項２】
前記表面硬化層に残留オーステナイトが生成されていることを特徴とする請求項１の摺動型等速自在継手。
【請求項３】
円筒状の内周面に複数の直線状の案内溝を軸方向に形成した外側継手部材と、球面状の外周面に複数の直線状の案内溝を軸方向に形成した内側継手部材と、前記外側継手部材の案内溝と前記内側継手部材の案内溝との間に介在するトルク伝達ボールと、前記トルク伝達ボールを保持する保持器とを備え、外側継手部材と内側継手部材とが軸方向に相対移動すると、保持器の外周面と外側継手部材の内周面との間で滑りが生じる摺動型等速自在継手の製造方法において、
外側継手部材および内側継手部材の少なくともどちらか一方に、油中にて高周波焼入れを行って、浸炭焼入れ層を形成することを特徴とする摺動型等速自在継手の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は摺動型等速自在継手及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
摺動型等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸間で軸方向変位および角度変位を許容して回転動力伝達を行うものであり、自動車や各種産業機械の動力伝達機構に組込まれて使用されている。
【０００３】
摺動型等速自在継手としては、例えばダブルオフセット型等速自在継手やトリポード型等速自在継手などが知られている。このうち、トリポード型等速自在継手ではトルク伝達部材としてローラが用いられ、その他の等速自在継手ではトルク伝達部材としてボールが用いられる。
【０００４】
また、ダブルオフセット型等速自在継手は、円筒状の内周面に複数の直線状の案内溝を軸方向に形成した外輪と、球面状の外周面に複数の直線状の案内溝を軸方向に形成した内輪と、外輪の案内溝と内輪の案内溝との間に介在するトルク伝達ボールと、外輪の内周面と内輪の外周面との間に介在してトルク伝達ボールを保持する保持器とを備えている。保持器の球面状の外周面の中心と球面状の内周面の中心とが、それぞれ継手中心から軸方向の反対側にオフセットされているのでダブルオフセット型と呼ばれている。この種の継手が、作動角をとりつつ回転トルクを伝達する際、保持器は、内輪の傾きに応じて案内溝上を移動するトルク伝達ボールの位置まで回転し、トルク伝達ボールを作動角の角度２等分面内に保持する。さらに、外輪と内輪とが軸方向に相対移動すると、保持器の外周面と外輪の内周面との間で滑りが生じることにより、円滑な軸方向移動（プランジング）を可能とし、駆動軸と従動軸との間の軸方向変位を吸収している。
【０００５】
従来には、内輪の外周面に、内輪よりも大きな弾性を有する吸振部材を配設したものがある（特許文献１）。すなわち、特許文献１に記載のものは、軸方向変位により、内輪が保持器と干渉するとき、内輪に配設された吸振部材が保持器の内周面と接触することにより、両者の衝突力を緩和するものであり、この緩和により振動を低減しようとするものである。
【０００６】
しかしながら、摺動型等速自在継手では、外輪と内輪とが軸方向に相対移動すると、保持器の外周面と外輪の内周面との間で滑りが生じる。このため、摺動部位の摩擦抵抗により摺動抵抗（スライド抵抗）が生じる。そして、このスライド抵抗が増加すると、車両のＮＶＨを悪化させる問題がある。このため、このスライド抵抗を極力低下させることが望まれる。
【０００７】
また、外輪の摺動面は強度向上を図るため、熱処理がなされる。熱処理としては高周波焼入れが行われる。高周波焼入れされた面には、酸化によりスケールが生成する。このようにスケールが発生すれば、面性状が極めて悪くなるとともに、表面のなじみ性が悪くなる。またスケールが噛み込んだり、グリース中に混入したりして、摩擦係数を増加させる。これによって、スライド抵抗を増加させていた。
【０００８】
このため、従来では、高周波焼入れにより発生したスケールを除去する方法が種々提案されている（特許文献２〜特許文献４）。特許文献２では、高周波焼入れした後、スケールを除去するためのバフ処理を施すことが記載され、特許文献３には、高周波焼入れ後に電解研磨を行うものが記載され、特許文献４には、高周波焼き入れ時の冷却水の圧力を高めてスケールを除去するものが記載されている。なお、特許文献１〜特許文献４では、等速自在継手ではなく、ボールねじ等である。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−８８９９６号公報
【特許文献２】特開２００３−１１９５１８号公報
【特許文献３】特開２００３−２５１５２号公報
【特許文献４】特開２００２−１２９２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２に記載のように、高周波焼入れ後に生じるスケールをバフ処理にて処理する場合、完全に除去しきれない場合があるとともに、加工時間が長い問題があった。また、特許文献３に記載のように、電解研磨によりスケールを除去する場合、スケールを完全に除去することも可能であるが、加工時間が大幅に長くなり、表面の面荒れ、化学反応熱による表面の軟化等の問題がある。さらに、特許文献４に記載のように、高周波焼入れ時の冷却水の圧力を除去するものでは、均一に除去できず、斑点状に黒色のスケールが微小に残り、別途スケール除去加工を必要とする。
【００１１】
ところで、従来の外輪の材料は、高周波焼入れ後の硬さを考慮し、０．５５Ｃ相当の炭素鋼や低合金鋼が採用されているが、冷間鍛造性は浸炭材料などと比較すると低下する。従って、硬い材料を冷間で加工すると加工後にひずみが多く残量し、その後の旋削加工でも硬さが増加すると表面にひずみが多く残留する。熱処理前にひずみが多く残留すると、熱処理の加熱によりひずみが開放され、大きな寸法変化が生じる。従って、硬さ（炭素量）の低い材料を使用することが好ましい。しかしながら、炭素量の低い材料は、焼入れ後に十分な硬さが得られないという問題もある。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みて、高周波熱処理後のスケールの発生を抑制し、初期なじみ性を向上して運転初期時のスライド抵抗を低減し、車両の振動を低減することが可能な摺動型等速自在継手を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の摺動型等速自在継手は、円筒状の内周面に複数の直線状の案内溝を軸方向に形成した外側継手部材と、球面状の外周面に複数の直線状の案内溝を軸方向に形成した内側継手部材と、前記外側継手部材の案内溝と前記内側継手部材の案内溝との間に介在するトルク伝達ボールと、前記トルク伝達ボールを保持する保持器とを備え、外側継手部材と内側継手部材とが軸方向に相対移動すると、保持器の外周面と外側継手部材の内周面との間で滑りが生じる摺動型等速自在継手において、外側継手部材および内側継手部材の少なくともどちらか一方の高周波熱処理後の仕上げ加工を行わない摺動部位の表面硬化層に、浸炭焼入れ層を形成したものである。
【００１４】
本発明の摺動型等速自在継手では、表面硬化層の浸炭焼入れ層は、その組織が母材（硬化層以外の部位）より炭素濃度が増加している。これは、高周波焼入れの雰囲気の油から摺動部位の表面に炭素が拡散（浸炭）したためである。この浸炭により酸化反応が抑制されてスケールの発生が抑制されている。
【００１５】
また、この浸炭により、この硬化層は通常の高周波焼入れされた表面硬さより高くなる。この硬さは、炭素量の増加によるものであり、高温雰囲気での軟化抵抗が増加し、初期の硬さが維持され、耐摩耗性や耐剥離性が向上し、寿命（転動寿命）が増加する。
【００１６】
表面硬化層の表面には残留オーステナイトが生成されている。これにより、耐なじみ性向上と面圧の緩和硬化により寿命はさらに向上する。
【００１７】
本発明の摺動型等速自在継手の製造方法は、円筒状の内周面に複数の直線状の案内溝を軸方向に形成した外側継手部材と、球面状の外周面に複数の直線状の案内溝を軸方向に形成した内側継手部材と、前記外側継手部材の案内溝と前記内側継手部材の案内溝との間に介在するトルク伝達ボールと、前記トルク伝達ボールを保持する保持器とを備え、外側継手部材と内側継手部材とが軸方向に相対移動すると、保持器の外周面と外側継手部材の内周面との間で滑りが生じる摺動型等速自在継手の製造方法において、外側継手部材および内側継手部材の少なくともどちらか一方の摺動部位に、油中にて高周波焼入れを行って、高周波浸炭焼入れ硬化層を形成するものである。
【００１８】
本発明の摺動型等速自在継手の製造方法では、油中における高周波焼入れにて、形成される硬化層は、油の炭素が拡散（浸炭）して母材（硬化層以外の部位）より炭素濃度が増加する。このため、硬化層では酸化反応が抑制されてスケールの発生が抑制されている。
【００１９】
また、この浸炭による炭素量の増加にて、硬化層は通常の高周波焼入れされた表面硬さより高くなる。このため、高温雰囲気での軟化抵抗が増加し、長時間使用後も初期の硬さが維持され、耐摩耗性や耐剥離性が向上し、寿命（転動寿命）が増加する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、スケールの発生が抑制され、スライド抵抗を低減させることができ、車両の振動を低減できる。また、油中高周波焼入れにより、表面より浸炭されて高硬度となって、耐焼き付き性が向上する。さらに、材料を低炭素鋼にしても、必要な表面硬度が得られる。このため、素材を低炭素化でき、変形能が向上し、型寿命が向上する（延びる）。また、高周波焼入れの短時間処理で残留オーステナイトが生成するため、初期なじみ性が向上し、運転初期時のスライド抵抗を安定して低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に係る摺動型等速自在継手の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。この実施形態に係る摺動型等速自在継手としてはダブルオフセット型等速自在継手を示している。
【００２２】
この等速自在継手は、円筒状の内周面１に複数（例えば、８本）の直線状の案内溝２を軸方向に形成した外側継手部材としての外輪３と、球面状の外周面４に前記外輪３の案内溝２と同数の直線状の案内溝５を軸方向に形成した内側継手部材としての内輪６と、外輪３の案内溝２と内輪６の案内溝５との間に介在するトルク伝達ボール７と、トルク伝達ボール７を保持する保持器８とを備える。また、内輪６の内周面に図示しない軸を連結するためのセレーション（又はスプライン）９を形成している。
【００２３】
保持器８は、トルク伝達ボール７を収容する複数（この場合、８個）のポケット１０とを備えた環体であり、球面状の外周面８ａが外輪３の内周面１に接触案内され、球面状の内周面８ｂが内輪６の外周面４に接触案内される。外周面８ａの球面中心Ｏ１と内周面８ｂの球面中心Ｏ２とは、それぞれ、ポケット１０の中心Ｏに対して軸方向に等距離だけ反対側にオフセットされている。
【００２４】
上記構成の等速自在継手において、外輪３および内輪６のうち、駆動軸に連結された側（例えば外輪３）は駆動軸の回転に伴って回転し、トルク伝達ボール７を介して従動側（例えば内輪６）に回転トルクを伝達する。また、外輪３と内輪６との間に作動角が付与された場合、保持器８に案内されたトルク伝達ボール７はどの作動角においても、常に作動角の２等分面内に維持され、継手の等速性が確保される。さらに、外輪３と内輪２とが軸方向に相対移動すると、保持器８の外周面８ａと外輪３の内周面１との間で滑りが生じることにより、円滑な軸方向移動を可能とし、駆動軸と従動軸との間の軸方向変位を吸収している。
【００２５】
この等速自在継手では、外輪３の内周面１を硬化層１１としている。この硬化層１１は、油中で高周波焼入れを行うことにより形成される。例えば、外輪３を油中に浸漬した状態で高周波焼入れを行うことにより形成される。ここで、高周波焼入れとは、焼入れ用コイルに高周波電流を流すことによって、誘導体（被加工体）の表面部分に誘導電流を生じさせて発熱させ、この熱により被加工体の表面を急速に加熱して焼入れを行う方法である。この場合の高周波加熱の温度は、９００℃以上で１３５０℃以下が好ましい。なお、この実施形態においては、保持器８の外周面８ａとの摺動部位と、ボール７が転動する案内溝２の内面とを硬化層１１としている。
【００２６】
油中での高周波焼入れにより、表面硬化層１１の浸炭焼入れ層は、その組織が母材（硬化層以外の部位）より炭素濃度が増加している。これは、雰囲気の油から摺動部位の表面に炭素が拡散（浸炭）したためである。この浸炭により酸化反応が抑制されてスケールの発生が抑制されている。
【００２７】
また、硬化層１１の硬さは、図２に示すようになり、通常の高周波焼入れされた表面硬さより高くなっている。これは前記のように浸炭処理されたからであり、この硬さは、図４に示すように、炭素量の増加によるものである。このため、高温雰囲気での軟化抵抗が増加し、初期の硬さが維持され、耐摩耗性や耐剥離性が向上し、寿命（転動寿命）が増加する。
【００２８】
しかも、図３に示すように、硬化層１１（図３における浸炭層）の表面部には、残留オーステナイト（γ）が形成されている。ここで、残留オーステナイトとは、鋼を焼入れた場合、その鋼のマルテンサイト変態終了温度（Ｍｆ点）が室温以下になると、まだ変態を完了していないオーステナイトは、そのまま焼入れ後も残ることになり、この残ったものである。この残留オーステナイトは、じん性、転がり疲れ強さを向上させる。このため、硬化層１１は、耐なじみ性向上と面圧の緩和硬化により寿命はさらに向上することになる。
【００２９】
このように、本発明では、スケールの発生が抑制され、スライド抵抗を低減させることができ、車両の振動を低減できる。また、油中高周波焼入れにより、表面より浸炭されて高硬度となって、耐焼き付き性が向上する。さらに、材料を低炭素鋼にしても、必要な表面硬度が得られる。このため、素材を低炭素化でき、変形能が向上し、型寿命が向上する（延びる）。また、高周波焼入れの短時間処理で残留オーステナイトが生成するため、初期なじみ性が向上し、運転初期時のスライド抵抗を安定して低減させることができる。
特に、高周波加熱の温度を９００℃以上で１３５０℃以下とすることによって、浸炭による酸化反応を安定して抑制できてスケールの発生を確実に抑制できる。なお、高周波加熱の温度が９００℃未満では、十分な硬度が得られず、酸化反応が促進されスケールの発生が増加し、浸炭量も少なくなり、高周波加熱の温度が１３５０℃を越えれば、浸炭層は増加するが結晶粒が粗大化し脆化する。
【００３０】
ところで、前記実施形態では、外輪３の内周面１に硬化層１１を形成していたが、外輪３の内周面１に対して摺動する保持器８の外周面８ａの摺動部位に硬化層１１を形成してもよい。このように、外輪３の内周面１及び保持器８の外周面８ａに硬化層１１を形成すれば、外輪３の内周面１及び保持器８の外周面８ａでのスケールの発生が抑制され、寸法精度が安定化し、さらに硬度増加により耐久寿命が著しく向上する。また、外輪３の摺動部位に硬化層１１を形成せずに、保持器８の摺動部位にのみ硬化層１１を形成してもよい。さらに、内側継手部材である内輪６の外周面４、特に案内溝６の内面に硬化層１１を形成してもよい。
【実施例】
【００３１】
図１に示す構造の摺動型等速自在継手の外輪について、従来の通常の高周波焼入れを行った従来品と、油中で高周波焼入れを行った発明品とを製造して、これらの特性を比較し、その結果を次の表１に示した。従来品は炭素含有量が０．５３ｗｔ％の中炭素鋼を使用し、発明品は炭素含有量が０．４６ｗｔ％の中炭素鋼を使用した。従来品及び発明品は、冷間鍛造後、切削加工を行って、外径研削を行った。また、従来品では、大気中での高周波焼入れを行い、その焼入れ後に水冷却を行った。これに対して、発明品では、焼入れ油の雰囲気中で高周波加熱後加熱電源を切ると同時に冷却を開始し焼入れした。
【００３２】
【表１】
2007239876.tif 000003
【００３３】
回転数６００ｒ／ｍｉｎ、面圧０．９ＧＰａ、作動角８度、周波数１ｋＨｚで振幅０．１ｍｍの加振の５秒間のスライド抵抗試験を行った。表１の型寿命の従来品の△は、短寿命を示し、発明品の◎は、長寿命を示している。
【００３４】
表１から分かるように、発明品のスケールの発生は極小であり、発生したスケールの母材と同等色であった。これに対して、従来品のスケールの発生は大であり、発生したスケールは黒色であった。また、表面硬さにおいては、深さが０．１ｍｍの位置では、従来品と発明品とはほとんど変わらないが、深さが０．０５ｍｍの位置では、従来品がＨｖ７００であるのに対して、発明品がＨｖ７８５である。これは、発明品では表面から５μｍの範囲に残留オーステナイト層が生成したからである。また、スラスト抵抗（誘起スラスト抵抗）は、従来品では大きく、発明品では小さかった。
【００３５】
このように、発明品においてはスケールの発生が抑制され、耐久寿命が増加することが分かる。また、油中高周波焼入れにより、表面より浸炭されるため材料を低炭素鋼にしても、必要な表面硬度が得られるため、素材を低炭素化でき変形能が向上し浸炭と同様に冷間加工も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態を示す摺動型等速自在継手の要部断面図である。
【図２】前記摺動型等速自在継手の硬化層の硬さを示すグラフ図である。
【図３】前記摺動型等速自在継手の浸炭層の範囲を示す簡略図である。
【図４】前記摺動型等速自在継手の硬化層の炭素量を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００３７】
１      内周面
２      案内溝
４      外周面
５      案内溝
７      トルク伝達ボール
８      保持器
８ａ    外周面
１１    硬化層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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