(57)【要約】【課題】粒界酸化層の研削加工を省略できて低コスト化を図ることができ、しかも強度的に優れ転動寿命（トラック溝の寿命）を延ばすことが可能な等速自在継手を提供する。【解決手段】内径面２１に複数のトラック溝２２が形成された外側継手部材と、外径面２４に複数のトラック溝２５が形成された内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝２２と内側継手部材のトラック溝２５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール２７と、外側継手部材の内径面２１と内側継手部材の外径面２４との間に介在してボール２７を保持するケージ２８とを備えた等速自在継手である。少なくとも内側継手部材のトラック溝２５の溝表面に、粒界酸化層が１μｍ以下の鍛造仕上げ硬化層３５を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外径面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、前記外側継手部材の内径面と内側継手部材の外径面との間に介在してボールを保持するケージとを備えた等速自在継手において、
少なくとも内側継手部材のトラック溝の溝表面に、粒界酸化層が１μｍ以下の鍛造仕上げ硬化層を設けたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
前記硬化層は、トラック溝の溝表面及びトラック溝間の内側継手部材の外径面に形成される高周波焼入れ硬化層であり、この硬化層の表面部の旧オーステナイト結晶粒界を不明瞭としたことを特徴とする請求項１の等速自在継手。
【請求項３】
前記内側継手部材は、炭素を０．４ｗｔ％以上を含む鋼であることを特徴とする請求項１又は請求項２の等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車や各種産業機械の動力伝達系において使用され、例えば４ＷＤ車やＦＲ車などで使用されるドライブシャフトやプロペラシャフトに組み込まれる固定式あるいは摺動式の等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車のドライブシャフト等の連結用継手として使用されている固定式等速自在継手（ツェパー型等速自在継手：ＢＪ）は、図６に示すように、内径面１に複数のトラック溝２が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外側継手部材としての外輪３と、外径面４に外輪３のトラック溝２と対をなす複数のトラック溝５が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内側継手部材としての内輪６と、外輪３のトラック溝２と内輪６のトラック溝５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール７と、外輪３の内径面１と内輪６の外径面４との間に介在してボール７を保持するケージ８とを備えている。
【０００３】
また、内輪６の中心孔の内周面にスプライン部９を設け、この内輪６の中心孔に挿入されるシャフト１０のスプライン部１１を係合させている。なお、シャフト１０のスプライン部１１の端部には、凹周溝１２が形成され、この凹周溝１２に、シャフト抜け止め用の止め輪１３が嵌合されている。
【０００４】
前記外輪３のトラック溝２は、その曲率中心Ｏ１を継手中心Ｏから軸方向に外輪３の開口側にずらし、内輪６のトラック溝５は、その曲率中心Ｏ２を継手中心Ｏから軸方向に外輪３のトラック溝２の曲率中心Ｏ１と反対側の奥側に等距離ｆだけ離して設けている。
【０００５】
このような等速自在継手に使用される内輪６は、その表面に硬化層を形成している。この硬化層としては一般には浸炭焼入れを行うことによって、形成している。浸炭焼入れは、前記内輪６のように、比較的複雑な形状のものに適した熱処理技術である。しかしながら、浸炭処理に時間を要するため生産性が悪く、また、浸炭焼入れでは、浸炭硬化層深さを深くすればするほど処理時間が長くなって、コスト高となる。このため、大きな内輪に必要とされる深い浸炭層を形成する場合、サイクルタイム及びコストの面でデメリットが大きい。ここで、サイクルタイムとは、ひとつの仕事が始まってから、終わるまでの時間であり、稼働時間のみならず、待ち時間も含まれる。すなわち、浸炭処理を行えば、熱処理に時間がかかり、また炉のバッチ処理のためインライン化が困難であった。
【０００６】
さらに、浸炭焼入れを行えば、図５に示すように、結晶粒界が明瞭に形成される。ここで、結晶粒界とは、結晶と結晶の界面であり、融点の低い共晶や不純物等が集まり易く、このため、他の部分よりも腐食されやすく粒界酸化が生じることになる。すなわち、浸炭処理方法として、ガス浸炭による方法が知られているがこれに使用されるガス中には、微量の酸化成分であるＨ2ＯやＣＯ2を含んでいる。そのため、浸炭中にオーステナイト粒界で、Ｆｅよりも酸素との親和力の強いＣｒ、Ｍｎ等が優先酸化され、さらに粒界内のＣｒ、Ｍｎ等も粒界に拡散酸化されていくため、表面部の合金元素が減少して粒界酸化が生じる。粒界酸化が発生すると焼入れ性が低下し、必要な硬さの硬化層が得られなくなり、また酸化物による切欠効果により転動寿命が低下する。
【０００７】
このため、前記等速自在継手において、トラック溝の硬化層に、粒界酸化が生じて粒界酸化層が形成されれば、転動寿命（トラック溝寿命）が低下する。そこで、この粒界酸化層を除去する必要があった。しかしながら、研削加工等を行ってこの粒界酸化層を除去すれば、薄く形成された硬化層を削り取ってしまうことになるので、加工の取代を見込んで硬化層が厚くなるように浸炭時間を延ばす必要がある。しかも研削加工の追加加工によってコスト高となっていた。
【０００８】
そこで、近年では、高周波焼入れを行うことによって硬化層を構成したものがある（特許文献１）。ここで、高周波焼入れとは、高周波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。前記特許文献１に記載のものでは、高周波焼入れの硬化層深さを比較的自由にコントロールできる性質を利用して、疲労強度向上を達成するようにしたものである。すなわち、薄肉部と、非薄肉部とで硬化層の厚みを相違させるものであって、薄肉部側の硬化層を非薄肉部側よりも薄くするものである。
【０００９】
このため、前記特許文献１に記載のものでは、薄肉部における硬化層と非硬化層との割合のバランスを保持し、この薄肉部の靭性を向上させるとともに、トルク伝達ボールの転動により生じる繰り返し引張り応力に対する疲労強度の向上を図るようにしている。
【特許文献１】特開２０００−２２７１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、前記特許文献１では、形成された硬化層においては、粒界酸化層や結晶粒界等についての記載はなく、形成された硬化層の性質等が不明である。このため、高周波焼入れ後に研削等の仕上げ加工等を行わなければならない場合がある。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みて、粒界酸化層の研削加工を省略できて低コスト化を図ることができ、しかも強度的に優れ転動寿命（トラック溝の寿命）を延ばすことが可能な等速自在継手を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の等速自在継手は、内径面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外径面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、前記外側継手部材の内径面と内側継手部材の外径面との間に介在してボールを保持するケージとを備えた等速自在継手において、少なくとも内側継手部材のトラック溝の溝表面に、粒界酸化層が１μｍ以下の鍛造仕上げ硬化層を設けたものである。ここで、鍛造仕上げ硬化層とは、鍛造肌をそのまま残した表面層であって、研削等の仕上げ加工を行わない層である。
【００１３】
本発明の等速自在継手では、硬化層の粒界酸化層が１μｍ以下であるので、粒界酸化層を除去しなくても、転動寿命を低下させることがほとんどない。
【００１４】
また、前記硬化層は、トラック溝の溝表面及びトラック溝間の内側継手部材の外径面に形成される高周波焼入れ硬化層であり、この硬化層の表面部の結晶粒界を不明瞭とした。
【００１５】
内側継手部材は、炭素を０．４ｗｔ％以上を含む鋼にて構成するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、粒界酸化層を除去する研削加工等を行わずに済むので、生産性の向上およびコストの低減を図ることができる。しかも、粒界酸化層がないため、転動寿命の低下を招かず、耐久性に優れた等速自在継手となり、高寿命化を図ることができる。
【００１７】
硬化層の表面部の旧オーステナイト結晶粒界を不明瞭としたので、粒界酸化及び腐食を防止でき、高寿命化を一層図ることができる。しかも、高周波焼入れは、浸炭焼入れに比べて、サイクルタイムの短縮を図ることができる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る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。
【００１９】
この等速自在継手は、図１に示すように内径面２１に複数のトラック溝２２が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外側継手部材としての外輪２３と、外径面２４に外輪２３のトラック溝２２と対をなす複数のトラック溝２５が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内側継手部材としての内輪２６と、外輪２３のトラック溝２２と内輪２６のトラック溝２５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール２７と、外輪２３の内径面２１と内輪２６の外径面２４との間に介在してボール２７を保持するケージ２８とを備えている。なお、ボール２７はケージ２８のポケット２８ａに保持されている。
【００２０】
また、内輪２６の中心孔３４の内周面にスプライン部２９を設け、この内輪２６の中心孔に挿入されるシャフト３０のスプライン部３１を係合させている。なお、シャフト３０のスプライン部３１の端部には、凹周溝３２が形成され、この凹周溝３２に、シャフト抜け止め用の止め輪３３が嵌合されている。
【００２１】
前記外輪２３のトラック溝２２は、その曲率中心Ｏ１を継手中心Ｏから軸方向に外輪２３の開口側にずらし、内輪２６のトラック溝２５は、その曲率中心Ｏ２を継手中心Ｏから軸方向に外輪２３のトラック溝２２の曲率中心Ｏ１と反対側の奥側に等距離ｆだけ離して設けている。
【００２２】
そして、図２と図３に示すように、内輪２６の全外周表面に鍛造仕上げ硬化層３５を形成している。この場合、内輪２６に、炭素０．４ｗｔ％以上を含む鋼を使用し、内輪２６のトラック溝２５が鍛造加工（冷間鍛造加工）にて形成され、その後、内輪２６の全外周に、高周波焼入れを行うことになる。このため、内輪２６の少なくともトラック溝２５の溝表面には、鍛造仕上げ硬化層３５が形成される。すなわち、鍛造仕上げ硬化層は、鍛造肌をそのまま残した表面層であって、研削等の仕上げ加工を行わない層である。ここで、高周波焼入れとは、高周波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１１００℃以下が好ましい。なお、図３においては、内輪２６の中心孔３４に形成されるスプライン部２９の図示を省略している。
【００２３】
この場合、この高周波焼入れによって、形成される硬化層３５の粒界酸化層が１μｍ以下とされる。粒界酸化層が１μｍ以下とするには、前記のような加熱温度を設定することによって可能となる。なお、硬化層３５の厚さは、等速自在継手に使用されるボール径、トラックＰＣＤ径等の内部の寸法値によって最適値が異なる。
【００２４】
また、この硬化層３５の表面部は、前記のような高周波焼入れを行うことによって、図４に示すように、旧オーステナイト結晶粒界が明瞭に現れず不明瞭となっている。
【００２５】
本発明によれば、硬化層の粒界酸化層が１μｍ以下であるので、このままの状態であっても、転動寿命の低下を招かない。このため、粒界酸化層を除去する研削加工等を行わずに済み、生産性の向上およびコストの低減を図ることができる。なお、粒界酸化層が１μｍを越えれば、粒界酸化層を除去しなければ、転動寿命（トラック溝の溝寿命）が低下するおそれがある。
【００２６】
また、硬化層３５の表面部の旧オーステナイト結晶粒界を不明瞭としたので、粒界酸化及び腐食を防止でき、高寿命化を一層図ることができる。しかも、高周波焼入れは、浸炭焼入れに比べて、サイクルタイムの短縮を図ることができる。
【００２７】
特に、炭素を０．４ｗｔ％以上含む鋼は、粒界酸化層を１μｍ以下に抑えることができる高周波焼入れに最適な素材であり、この素材を使用した内輪２６には、粒界酸化層が１μｍ以下の鍛造仕上げ硬化層３５を確実に形成することができる。
【００２８】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば前記実施形態では、内輪２６のトラック溝２５の溝表面及び内輪２６の外径面（トラック溝２５以外の外径面）に硬化層３５を形成しているが、少なくともトラック溝２５の溝表面に硬化層３５を形成すればよい。これは、トラック溝２５にボール２７が転動するからである。
【００２９】
等速自在継手として、前記実施形態では、固定式（ツェパー型）等速自在継手（ＢＪ）を例示したが、他の等速自在継手、例えば、固定式（アンダーカットフリー型）等速自在継手（ＵＪ）、摺動式（クロスグルーブ型）等速自在継手（ＬＪ）や摺動式（ダブルオフセット型）等速自在継手（ＤＯＪ）等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態を示す等速自在継手の要部断面図である。
【図２】前記等速自在継手の内輪の縦断面図である。
【図３】前記等速自在継手の横断面図である。
【図４】高周波焼入れを行った場合の硬化層の拡大図である。
【図５】浸炭焼入れを行った場合の硬化層の拡大図である。
【図６】従来の等速自在継手の要部断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
２１    内径面
２２、２５    トラック溝
２４    外径面
２７    ボール
２８    ケージ
３５    硬化層
【図１】
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【図２】
2007298058.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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