(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
奥側が円弧部とされるとともに開口側が直線部とされたトラック溝を内径面に形成したカップ状のマウス部を有し、少なくとも一回冷間鍛造加工されて、このマウス部の外周側の硬さがＨｖ２８０以上Ｈｖ４００以下とされ、かつ、内径面とトラック溝が同時に高周波焼入れされ、マウス部の内径面及びトラック溝の溝内面と開口端部に硬化層を形成した等速自在継手用外側継手部材において、前記硬化層の硬さをＨｖ５００以上Ｈｖ７８０以下とするとともに、マウス部の開口端部に開口側に向かって拡径する作動角許容用のチャンファを形成して、トラック溝の開口端縁から開口側に向かって外径側へ傾斜してマウス部の開口端部面に達する傾斜部を設け、トラック溝の開口端部の硬化層厚さをマウス部肉厚の１％〜２５％とし、かつ、ブーツ装着部位に対応する部位における硬化層厚さをマウス部肉厚の２０％〜５５％としたことを特徴とする等速自在継手用外側継手部材。
【請求項２】
前記傾斜部の傾斜長さを０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項１の等速自在継手用外側継手部材。
【請求項３】
前記傾斜部の旧オーステナイト粒度を８番以上としたことを特徴とする請求項１又は請求項２の等速自在継手用外側継手部材。
【請求項４】
トラック溝の円弧部の奥端の硬化層厚さをマウス部肉厚の２０％〜６０％としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の等速自在継手用外側継手部材。
【請求項５】
炭素量が０．４６〜０．５８ｍａｓｓ％の炭素鋼でＳ量が０．００５〜０．０２０ｍａｓｓ％とした鋼を使用したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項の等速自在継手用外側継手部材。
【請求項６】
Ｂを０．０００３〜０．００６ｍａｓｓ％、Ｔｉを０．００５〜０．１０ｍａｓｓ％添加したことを特徴とする請求項５の等速自在継手用外側継手部材。
【請求項７】
Ｓｉを０．３０〜０．６０ｍａｓｓ％、Ｍｎを０．１０〜０．５０ｍａｓｓ％、Ｃｒを０．０５ｍａｓｓ％以下としたことを特徴とする請求項５又は請求項６の等速自在継手用外側継手部材。
【請求項８】
前記チャンファの傾斜角度を、最大作動角より１°〜５°大きくしたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の等速自在継手用外側継手部材。
【請求項９】
前記傾斜部の傾斜角度を前記チャンファの傾斜角度及び最大作動角より大きくしたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の等速自在継手用外側継手部材。
【請求項１０】
前記傾斜部が凸アール状であることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の等速自在継手用外側継手部材。
【請求項１１】
前記傾斜部が凹アール状であること特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の等速自在継手用外側継手部材。
【請求項１２】
少なくとも前記チャンファを鍛造加工仕上げしたことを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の等速自在継手用外側継手部材。
【請求項１３】
少なくともトラック溝の開口端部が鍛造加工仕上げにより湾曲面としたことを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の等速自在継手用外側継手部材。
【請求項１４】
少なくともトラック溝の開口端部における破壊の起点となる部分にショットピーニング加工を施し、鋭角部を除去したことを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の等速自在継手用外側継手部材。
【請求項１５】
トラック溝の直線部を奥側から開口側に向かって外径側へ傾斜するテーパ状としたことを特徴とする請求項１〜請求項１４のいずれか１項に記載の等速自在継手用外側継手部材。
【請求項１６】
前記外側継手部材は、前記マウス部と、このマウス部に底部から突設されるステム部とを備え、ステム部の強度よりマウス部の強度を増加させたことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の等速自在継手用外側継手部材。
【請求項１７】
前記請求項１〜請求項１６のいずれか１項に記載の等速自在継手用外側継手部材に、Ｈｖ６００での有効硬化深さが０．９ｍｍ以上で非研削表面に研削部表面の硬さより軟らかい軟化層を有さないケージ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１８】
前記ケージの熱処理において、少なくとも一回の最終熱処理として高周波焼入れを施したことを特徴とする請求項１７に記載の固定式等速自在継手。
【請求項１９】
前記請求項１〜請求項１６のいずれか１項に記載の等速自在継手用外側継手部材に、少なくともＨｖ６００での硬化深さが１．０ｍｍ以上を有し、芯部硬さをＨｖ３５０からＨｖ４５０とした球面部を有する内側継手部材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２０】
前記内側継手部材の熱処理において、少なくとも１回の最終熱処理として高周波焼入れを施したことを特徴とする請求項１９に記載の固定式等速自在継手。
【請求項２１】
焼入れ液として、油を用いたことを特徴とする請求項１８又は請求項２０の固定式等速自在継手。
【請求項２２】
前記請求項１〜請求項１６のいずれか１項に記載の等速自在継手用外側継手部材を備え、少なくとも内側継手部材の外球面とトラック溝の溝内面を研削又は焼入れ鋼切削したことを特徴とする固定式等速自在継手。
【請求項２３】
ドライブシャフト用であって、異常荷重作用時にシャフトがヒューズとして機能することを特徴とする請求項１７から請求項２２のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、等速自在継手用外側継手部材及び固定式等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の前輪用駆動軸に多用される等速自在継手でホイール側に使用される固定式等速自在継手は、ステアリングの操作に連動しホイールが左右に運動するため大きな作動角を許容する必要がある。そのため、固定式等速自在継手は高作動角で大きな駆動力（トルク）が作用しても十分耐える静的捩り強度と保障期間中に長距離走行しても破損することのない十分な捩り疲労強度特性を必要とする。
【０００３】
固定式等速自在継手は、図１３に示すように、外側継手部材としての外輪１と、外輪１の内側に配された内側継手部材としての内輪２と、外輪１と内輪２との間に介在してトルクを伝達する複数のボール３と、外輪１と内輪２との間に介在してボール３を保持するケージ４とを主要な部材として構成される。内輪２はその孔部内径２ａにシャフト５の端部５ａを圧入することによりスプライン嵌合してシャフト５とトルク伝達可能に結合されている。なお、シャフト５の端部５ａには、シャフト抜け止め用の止め輪６が嵌合されている。
【０００４】
外輪１はマウス部７とステム部（軸部）８とからなり、マウス部７は一端にて開口した椀状で、その内径面１０に、軸方向に延びた複数のトラック溝１１が円周方向等間隔に形成されている。そのトラック溝１１はマウス部７の開口端部まで延びている。内輪２は、その外径面１２に、軸方向に延びた複数のトラック溝１３が円周方向等間隔に形成されている。
【０００５】
外輪１のトラック溝１１と内輪２のトラック溝１３とは対をなし、各対のトラック溝１１，１３で構成されるボールトラックに１個ずつ、トルク伝達要素としてのボール３が転動可能に組み込んである。ボール３は外輪１のトラック溝１１と内輪２のトラック溝１３との間に介在してトルクを伝達する。ケージ４は外輪１と内輪２との間に摺動可能に介在し、外径面４ａにて外輪１の内径面１０と接し、内径面４ｂにて内輪２の外径面１２と接する。
【０００６】
また、マウス部７の開口部はブーツ１５にて塞がれている。ブーツ１５は、大径部１５ａと、小径部１５ｂと、大径部１５ａと小径部１５ｂとを連結する蛇腹部１５ｃとからなる。大径部１５ａがマウス部７の開口部に外嵌され、この状態でブーツバンド１６にて締結され、小径部１５ｂがシャフト５のブーツ装着部５ｂに外嵌され、この状態でブーツバンド１７にて締結されている。
【０００７】
ところで、外輪１のトラック溝１１は、奥側の円弧部１１ａと、開口側の直線部１１ｂとからなり、内輪２のトラック溝１３は、奥側の直線部１３ａと、開口側の円弧部１３ｂとからなる。すなわち、この図１３に示す固定式等速自在継手はアンダーフリー（ＵＪ）型である。また、固定式等速自在継手にはトラック溝が直線部を有さないツェッパ（ＢＪ）型がある。
【０００８】
ＵＪ型は、トラック溝に直線部を有するため冷間鍛造加工し易く、トラック部は鍛造加工後熱処理まで研削仕上げ等を行わない状態で使用されることが多い。ＵＪ型は、トラック開口端部でボールとトラックの接触点がＢＪ型に比べ外周側にある。このため、シャフトがより高作動角側で外輪と干渉し、高作動角が可能となる。更に、ＵＪ型は、高作動角を許容するためには、ＢＪ型より許容荷重を高める必要がある。そのため、通常、高作動角のＵＪ型は、ＢＪ型より外径を増加し強度を確保している。また、ＵＪ型のマウス部を小型化するためには、外輪マウス部の許容応力を高める必要がある。
【０００９】
このため、近年では、固定式等速自在継手の外輪のマウス部強度を改善する方法が種々提案されている。例えば、焼入れ後マウス部端部の余肉除去により開口端部で高周波焼入れを終結させるものがある（特許文献１）。この特許文献１に記載のものでは、マウス部の開口端部に余肉を有する粗材を成形することにより、設定長さよりも長くしたものをまず成形する。その後、トラック溝に高周波焼入れを施した後、設定長さよりも長くした分だけ端部の余肉を除去する。これにより、圧縮残留応力を付与して疲労強度を向上させている。
【００１０】
また、トラック開口端部の硬化深さが増加すると、非硬化部が浅くなり疲労強度が低下する。このため、吸熱体を開口端部に当接させることにより、開口端部の外周の熱を吸熱体に吸収させて、トラック開口端部で焼入れ深さを浅くする方法もある（特許文献２）。さらには、トラック開口端部の溝底部に面取りを施して、端面の面取り寸法を０．７ｍｍ以上として応力緩和して強度を向上させるとともに、必要部のみを局部的に高周波誘導加熱処理を行うものもある（特許文献３）。なお、特許文献４には、開口端部の面取り加工装置が開示されている。
【００１１】
また、高周波焼入れした硬化部にショットピーニングを処理し圧縮残留応力を付与し開口端部の疲労強度を向上させる方法がある（特許文献５）。なお、特許文献５に記載のものは、トラック開口端部を高周波焼入れ硬化させているが、この開口部の焼入れ硬化は、開口部端面の塑性変形を抑制するため静的強度を向上させるものである。
【特許文献１】特開昭５７−６７１２８号公報
【特許文献２】特開昭５６−６５９２４号公報
【特許文献３】特公昭６３−５６１４号公報
【特許文献４】実開昭５７−１４０９４９号公報
【特許文献５】特開平４−１９４４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に記載のものでは、余肉部の熱処理後の追加工の増加と材料歩留まりが低下する課題がある。また、特許文献２及び特許文献３に記載のものは、いずれも開口端部を焼き入れ硬化させないもので、捩り疲労強度の多少の向上を期待することはできるが、静的捩り高角強度の向上は望めない。すなわち、これらの場合、いずれも圧縮残留応力の付与を目的としたものであり、静的強度のように塑性変形を伴うと圧縮残留応力は容易に開放され静的強度の向上は一切期待できないからである。また、トラック開口端部の溝底部の面取り加工を追加すると、有効トラック長さが減少して作動角の減少を伴い、不都合が生じるおそれがある。
【００１３】
さらに、特許文献３に記載されているような面取りを行う場合、特許文献４に記載されているような専用機を使用することになる。このような専用機を用いても、各トラックを加工する時間が大幅に増加し、高コストで作動角の減少という課題が残る。なお、自動車用には、６個や８個のトラックが多く用いられており、このため、６回又は８回の面取り加工が繰り返される。
【００１４】
また、特許文献５に記載のショットピーニングは、処理時間が長いためコストの増加を招くと共に静的強度の向上に全く寄与しない課題がある。また、特許文献５のものでは、トラック端部を硬化させる場合、ある条件でトラック開口端部を高周波焼入れすると極微細な焼き割れが発生するおそれがある。このような焼き割れが発生すれば、この極めて微細な亀裂が破壊の起点となり、著しくマウス部の強度が低下する場合がある。
【００１５】
本発明は、上記課題に鑑みて、トラック開口端部の硬化部に焼き割れを発生することなく、マウス部の静的強度と疲労強度の両特性の向上を図ることができ、しかも、低コストで作動角の減少を伴わない等速自在継手用外側継手部材及び固定式等速自在継手を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の等速自在継手用外側継手部材は、奥側が円弧部とされるとともに開口側が直線部とされたトラック溝を内径面に形成したカップ状のマウス部を有し、少なくとも一回冷間鍛造加工されて、このマウス部の外周側の硬さがＨｖ２８０以上Ｈｖ４００以下とされ、かつ、内径面とトラック溝が同時に高周波焼入れされ、マウス部の内径面及びトラック溝の溝内面と開口端部に硬化層を形成した等速自在継手用外側継手部材において、前記硬化層の硬さをＨｖ５００以上Ｈｖ７８０以下とするとともに、マウス部の開口端部に開口側に向かって拡径する作動角許容用のチャンファを形成して、トラック溝の開口端縁から開口側に向かって外径側へ傾斜してマウス部の開口端部面に達する傾斜部を設け、トラック溝の開口端部の硬化層厚さをマウス部肉厚の１％〜２５％とし、かつ、ブーツ装着部位に対応する部位における硬化層厚さをマウス部肉厚の２０％〜５５％としたものである。
【００１７】
マウス部を高強度化するためには、破損部に作用する応力と変形を緩和し亀裂の発生を抑制すること及び亀裂の伝播を遅延させることである。マウス部が破損する場合、トラック開口端部付近のトラック底から破損する。このため、この底の部分の変形を抑制するために、開口端部の応力集中を緩和することが重要である。また、亀裂の伝播する部分の強化が必要である。このためには、トラック開口端縁から外径部の強化が必要である。
【００１８】
また、外側継手部材において、マウス部の強度を向上させるためには、マウス部外周で特に破損起点外周の硬度を増加させる事とトラック開口端部とカップ端面の交差する部位の応力緩和させる事が必要である。そのため、少なくともトラック開口端部の底に位置するマウス部外周の部分を硬化させればよい。
【００１９】
そこで、本発明では、トラック溝の開口端部を高周波焼入れし、かつ、トラック溝の開口端縁から開口側に向かって外径側へ傾斜してマウス部の開口端部面に達する傾斜部を設けたので、トラック溝の開口端部における焼き割れ感受性を低下させることができる。また、冷間加工を用いて所定の加工率で成型することにより、加工硬化させることができる。この加工硬化率は、高ければ硬化代は大きいが、製品の割れや型寿命の低下を招き上限をＨｖ４００とした。加工率が低いと型の形状が製品に精度良く転写されない。また、下限の硬さが低い加工率では組織の微細化がなされないため、焼入れ加熱時オーステナイト化し難く大きなフェライトが存在し、短時間急速加熱の高周波焼入れで不完全焼入れ組織を生じやすく、低強度となるため下限の硬さをＨｖ２８０とした。
【００２０】
トラック溝の開口端縁から開口側に向かって外径側へ傾斜してマウス部の開口端部面に達する傾斜部を設けることによって、焼き割れを生じ難くすることができる。特に、トラック溝の開口端部の硬化層厚さをマウス部肉厚の１％〜２５％とすることによって、焼き割れ防止機能が向上する。肉厚比の２５％を超えると表面の加熱温度が増加し開口端部の冷却速度が増加し、また引張り応力が作用し焼き割れが発生してしまう。また、硬化深さが浅いと焼き割れは発生し難くなるが、静的強度の増加が望めない。そこで下限の深さを肉厚比１％とした。
【００２１】
表面硬さをＨｖ５００以上必要で、Ｈｖ５００を切ると不完全焼入れ組織の未固溶フェライト量が増加し、静的強度が急激に低下するため下限をＨｖ５００とした。上限は、その炭素量に応じたマルテンサイトの硬さで決まる。
【００２２】
ブーツ装着部位に対応する部位における硬化層にはボールの荷重が作用する。このため、この部位における硬化層厚さをマウス部肉厚の２０％〜５５％とするのが好ましい。２０％未満では、ボールの荷重により容易に圧痕が生じ著しい耐久性の低下を招く。また、５５％を越えると、ブーツ溝底部の残留応力が引張応力となり、この部位より疲労亀裂が発生し著しく捩り疲労強度が低下する。
【００２３】
前記傾斜部の傾斜長さを０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下とするのが好ましい。傾斜部の傾斜長さが０．５ｍｍ未満では、この傾斜部を設けたことによる効果を得ることができず、５ｍｍを越えると端面が薄くなり加工搬送時に打痕が発生し、加工時に不都合が生じやすくなる。前記傾斜部の旧オーステナイト粒度を８番以上とするのが好ましい。
【００２４】
トラック溝の円弧部の奥端の硬化層厚さをマウス部肉厚の２０％〜６０％とするのが好ましい。２０％未満では、圧痕が発生し易く、６０％を越えると、効果が飽和し熱処理変形の増加を招く。
【００２５】
炭素量が０．４６〜０．５８ｍａｓｓ％の炭素鋼でＳ量が０．００５〜０．０２０ｍａｓｓ％とした鋼を使用するのが好ましい。すなわち、炭素量の下限は、転動面の耐摩耗により決まる。上限は、焼入れ硬化部の靭性と加工性の観点で決定される。また、Ｓ量は、鋼中でＭｎＳの化合物として存在し、冷間鍛造により長く引き伸ばされ、破壊の起点となるため減少することが望ましい。しかし、０．００５ｍａｓｓ％を切ると著しく切削加工性を阻害し、０．０２０ｍａｓｓ％を超えると焼入れ硬化部の靭性を著しく低下させる。好ましくは、０．００５〜０．０１ｍａｓｓ％の範囲である。
【００２６】
Ｂを０．０００３〜０．００６ｍａｓｓ％、Ｔｉを０．００５〜０．１０ｍａｓｓ％添加するのが好ましい。Ｂが０．０００３ｍａｓｓ％未満では効果がなく、０．００６ｍａｓｓ％を超えると効果が飽和しコストの上昇を招く。好ましくは、０．０００４〜０．００４ｍａｓｓ％の範囲である。Ｔｉは、不可避的不純物として混入するとＮと結合し、ＢがＢＮとなってＢの添加の効果が消失するのを防止する。少なくとも０．００５ｍａｓｓ％の含有が必要であるが、０．１０ｍａｓｓ％を超えて含有すると硬いＴｉＮが多量に形成され、破壊の起点となり捩り疲労強度の低下を招く。好ましくは、０．０１〜０．０７ｍａｓｓ％の範囲である。
【００２７】
Ｓｉを０．３０〜０．６０ｍａｓｓ％、Ｍｎを０．１０〜０．５０ｍａｓｓ％、Ｃｒを０．０５ｍａｓｓ％以下とするのが好ましい。Ｓｉは、ベイナイト組織の生成に有用で、旧オーステナイト粒の微細化にも効果がある重要な元素である。少なくとも０．３０％の含有が必要であるが、０．６０ｍａｓｓ％を超えるとフェライトの固溶硬化により硬さが増加し、鍛造性、切削性の低下を招く。Ｍｎは、焼入性を向上させるため、硬化深さを確保する上で不可欠な成分である。０．１０ｍａｓｓ％未満ではその効果がなく、０．５０ｍａｓｓ％を超えると母材の硬化を招き機械加工性に不利となる。Ｃｒは、母材の硬化を招き機械加工性に不利となることや、粒界に炭化物として偏析し粒界強度を低下するため、減少させることが望ましいが、０．０５ｍａｓｓ％までは許容できる。
【００２８】
前記チャンファの傾斜角度を、最大作動角より１°〜５°大きくするのが好ましい。最低1度以上必要で、５度を超えるとトラック有効範囲が減少するため不都合が生じる。
【００２９】
前記傾斜部の傾斜角度を前記チャンファの傾斜角度及び最大作動角より大きくすることも可能である。これによって、マウス部の開口端部に、傾斜角度が相違する２段の逃げ面を形成することができる。
【００３０】
前記傾斜部が凸アール状であっても、凹アール状であってもよい。これらの場合、焼き割れが発生し易い部位を滑らかな面とすることができる。特に、傾斜部が凹アール状であれば、組み込むケージのポケット（トルク伝達用ボールが保持されるボール）の窓幅を小さくでき、設計的な余裕が可能となる。すなわち、等速自在継手において、ボールを組み込む際には、ケージを外輪軸心に対して大きく傾斜させる必要があり、ケージのポケットの大きさはこの組み込み時の傾き角によって決定される。このため、窓幅を小さくできることになる。
【００３１】
チャンファを鍛造加工仕上げしたり、トラック開口部が鍛造加工仕上げにより湾曲面としたりすることができる。トラック開口部における破壊の起点となる部分にショットピーニング加工を施し、鋭角部を除去するようにしてもよい。
【００３２】
トラック溝の直線部を奥側から開口側に向かって外径側へ傾斜するテーパ状とすることができる。また、前記外側継手部材は、前記マウス部と、このマウス部に底部から突設されるステム部とを備え、ステム部の強度よりマウス部の強度を増加させたものであってもよい。
【００３３】
本発明の第１の固定式等速自在継手は、前記請求項１〜請求項１６のいずれか１項に記載の等速自在継手用外側継手部材に、Ｈｖ６００での有効硬化深さが０．９ｍｍ以上で非研削表面に研削部表面の硬さより軟らかい軟化層を有さないケージを組み込んだものである。この場合、高強度なケージを組み込むことになる。
【００３４】
本発明の第２の固定式等速自在継手は、前記請求項１〜請求項１６のいずれか１項に記載の等速自在継手用外側継手部材に、少なくとも球面部のＨｖ６００での硬化深さが１．０ｍｍ以上を有し、芯部硬さをＨｖ３５０からＨｖ４５０とした球面部を有する内側継手部材を組み込んだものである。この場合、耐荷重性を増加した内側継手部材（内輪）を組み込むことになる。
【００３５】
前記ケージや内側継手部材の熱処理において、少なくとも一回の最終熱処理として高周波焼入れを施すのが好ましい。焼入れ液として、油を用いるのが好ましい。
【００３６】
本発明の第３の固定式等速自在継手は、前記請求項１〜請求項１６のいずれか１項に記載の等速自在継手用外側継手部材を備え、内側継手部材の少なくとも外球面とトラック溝の溝内面を研削又は焼入れ鋼切削仕上げしたものである。
【００３７】
本発明の第３の固定式等速自在継手によれば、内側継手部材の外球面とトラック溝の溝内面を研削又は焼入れ鋼切削することによって、より精度を向上させることができ、スムーズな作動が可能となる。
【００３８】
固定式等速自在継手がドライブシャフト用であって、異常荷重作用時にシャフトがヒューズとして機能するようにするのが好ましい。これによって、異常荷重が作用した場合、シャフトを優先的にせん断させ破損させることができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明では、トラック開口端部の硬化部に焼き割れを発生することなく、マウス部の静的捩り強度と捩り疲労強度の両特性の向上を図ることができる。また、トラック溝の円弧部の奥端の硬化層厚さをマウス部肉厚の２０％〜６０％とすることによって、マウス部の静的捩り高角強度をより向上させることが可能であり、ボールの荷重による圧痕が生じにくく、疲労亀裂も発生しにくくなる。
【００４０】
トラック開口端部の組織微細化（フェライトの微細化）により、焼入加熱時のオーステナイト化が容易となり、焼き割れ感受性を低下させることができる。また、高周波焼入れ時の加熱温度が低下でき、旧オーステナイト粒が微細化し更に焼き割れ感受性を低下させるとともに、トラック開口端部の強靭化が図られ静的捩り強度と捩り疲労強度の向上に寄与する。このため、特に、傾斜部の旧オーステナイト粒度を８番以上とするのが好ましい。
【００４１】
炭素量が０．４６％から０．５８％の炭素鋼でＳ量が０．００５〜０．０２０ｍａｓｓ％とした鋼を使用するのが好ましい。これによって、転動面の耐摩耗性に優れるとともに、焼入れ硬化部の靭性及び加工性に優れる。
【００４２】
Ｂを０．０００３〜０．００６ｍａｓｓ％、Ｔｉを０．００５〜０．１０ｍａｓｓ％添加することによって、粒界に優先的に偏析し、粒界に偏析するP（粒界脆化元素）の濃度を低減し粒界強度を向上させ、焼入れ硬化部の靭性を向上させる。Ｔｉは、不可避的不純物として混入することによって、Ｂの添加の効果が消失するのを防止する。
【００４３】
Ｓｉを０．３０〜０．６０ｍａｓｓ％、Ｍｎを０．１０〜０．５０ｍａｓｓ％、Ｃｒを０．０５ｍａｓｓ％以下とすることによって、鍛造性、切削性に優れ、硬化深さを確保することができる。
【００４４】
チャンファの傾斜角度を、最大作動角より１°〜５°大きくすることによって、傾斜部の傾斜長さを長く設定でき、焼き割れ感受性を低下させることができる。
【００４５】
前記傾斜部の傾斜角度を前記チャンファの傾斜角度及び最大作動角より大きくすることによって、マウス部の開口端部に、傾斜角度が相違する２段の逃げ面を形成することができ、ボールと接触するトラックの有効長さを現象させることなく、焼き割れ防止ができる。
【００４６】
前記傾斜部を凸アール状や凹アール状とすることによって、焼き割れが発生し易い部位を滑らかな面とすることができ、過熱防止と応力集中の緩和が可能となる。特に、傾斜部が凹アール状であれば、組み込むケージのポケット（トルク伝達用ボールが保持されるボール）の窓幅を小さくでき、設計的な余裕が可能となる。
【００４７】
トラック開口部の逃げ面を鍛造加工により仕上げることによって、より低コストで製造可能となる。また、機械加工と異なり鋭角部が鈍化し応力集中を緩和できる。トラック開口部における破壊の起点となる部分にショットピーニング加工を施し、鋭角部を除去するようにしてもよい。これによって、応力集中を緩和することができる。
【００４８】
トラック溝の直線部を奥側から開口側に向かって拡大するテーパ状とすることができ、これによって、より高作動角が可能となる。また、ステム部の強度よりマウス部の強度を増加させたものでは、マウス部の捩り静的強度と捩り疲労強度の両特性の向上をより一層図ることができる。すなわち、高強度のマウス部を使用することで、ステム部よりも高強度にすることが容易となり、異常荷重が作用してもステム部が破損することになって、ステアリング機能を低下させることがない。このため、安全性を向上させることが可能となる。（マウス部が破損するとケージや内輪が噛みこんだ状態が発生し、この等速自在継手が作動せずロック状態となり、ステアリング出来なくなる場合が発生する。これに対して、ステム部が破損したとしても等速自在継手がロックすることは無い。）
【００４９】
本発明の固定式等速自在継手は、高強度なケージや耐荷重性を増加した内側継手部材（内輪）を組み込むことができて、高強度化したものとなる。また、浸炭後・高周波焼入れや高周波焼入れのみとすることにより浸炭処理で発生する浸炭異常層の除去と結晶粒の粗大化を防止でき高強度となる。焼入れ液として、油を用いることにより、焼き割れの防止及びひずみ低減を図ることができて、高強度となるケージや内側継手部材（内輪）を安定して製作できる。
【００５０】
内側継手部材の少なくとも外球面とトラック溝の溝内面を研削又は焼入れ鋼切削仕上げすることによって、精度の向上と部品間の隙間ばらつきの減少により、スムーズな作動が可能となって、より高強度化を達成できる。
【００５１】
前記等速自在継手がドライブシャフト用であって、異常荷重作用時にシャフトがヒューズとして機能するようにすれば、異常荷重が作用した場合、シャフトを優先的にせん断させ破損させることができる。このため、ステアリング機能の妨げとならず、危険を回避でき安全性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
本発明に係る等速自在継手用外側継手部材及び固定式等速自在継手の実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。図１は外側継手部材を示し、図３はこの外側継手部材を使用した固定式等速自在継手を示している。
【００５３】
この固定式等速自在継手は、外側継手部材としての外輪２１と、外輪２１の内側に配された内側継手部材としての内輪２２と、外輪２１と内輪２２との間に介在してトルクを伝達する複数のボール２３と、外輪２１と内輪２２との間に介在してボール２３を保持するケージ２４とを主要な部材として構成される。内輪２２はその孔部内径２２ａにシャフト２５の端部２５ａを圧入することによりスプライン嵌合してシャフト２５とトルク伝達可能に結合されている。なお、シャフト２５の端部２５ａには、シャフト抜け止め用の止め輪２６が嵌合されている。
【００５４】
外輪２１はマウス部２７とステム部（軸部）２８とからなり、マウス部２７は一端にて開口した椀状で、その内径面３０に、軸方向に延びた複数のトラック溝３１が円周方向等間隔に形成されている。そのトラック溝３１はマウス部２７の開口端部面まで延びている。内輪２２は、その外径面３２に、軸方向に延びた複数のトラック溝３３が円周方向等間隔に形成されている。
【００５５】
外輪２１のトラック溝３１と内輪２２のトラック溝３３とは対をなし、各対のトラック溝３１，３３で構成されるボールトラックに１個ずつ、トルク伝達要素としてのボール２３が転動可能に組み込んである。ボール２３は外輪２１のトラック溝３１と内輪２２のトラック溝３３との間に介在してトルクを伝達する。ケージ２４は外輪２１と内輪２２との間に摺動可能に介在し、外径面２４ａにて外輪２１の内径面３０と接し、内径面２４ｂにて内輪１２の外径面３２と接する。
【００５６】
ところで、外輪２１のトラック溝３１は、奥側の円弧部３１ａと、開口側の直線部３１ｂとからなり、内輪２２のトラック溝３３は、奥側の直線部３３ａと、開口側の円弧部３３ｂとからなる。すなわち、この固定式等速自在継手はアンダーフリー（ＵＪ）型である。この場合、トラック溝３１を研削又は焼入れ鋼切削仕上げしても良い。
【００５７】
また、マウス部２７の開口部はブーツ３５にて塞がれている。ブーツ３５は、大径部３５ａと、小径部３５ｂと、大径部３５ａと小径部３５ｂとを連結する蛇腹部３５ｃとからなる。大径部３５ａがマウス部２７の開口部側のブーツ装着部位４０に外嵌され、この状態でブーツバンド３６にて締結され、小径部３５ｂがシャフト２５のブーツ装着部２５ｂに外嵌され、この状態でブーツバンド３７にて締結されている。なお、ブーツ装着部位４０の外径面には、ブーツ３５の大径部３５ａの内径面の一部が嵌合する凹溝４１が形成されている。
【００５８】
外輪２１の軸部２８は、外径面にトルク伝達用の雄スプライン４３を有する本体部２８ａと、この本体部２８ａの端部から突設されるねじ部２８ｂとを備える。また、本体部２８ａの外径面に硬化層Ｈが形成される。この硬化層Ｈは高周波焼入れにて形成することができる。ここで、高周波焼入れとは、高周波電流の流れているコイル中に焼入れに必要な部分を入れ、電磁誘導作用により、ジュール熱を発生させて、伝導性物体を加熱する原理を応用した焼入れ方法である。
【００５９】
図１に示すように、外輪２１のトラック溝３１の溝内面には硬化層Ｈが形成されている。また、外輪２１のマウス部２７の開口端部には、作動角許容用のチャンファ４４が設けられる。これによって、硬化層Ｈの開口端部に、図２に示すように、トラック溝３１の開口端縁から開口側に向かって外径側へ傾斜して（拡径して）マウス部２７の開口端部面に達する傾斜部４５が形成される。この傾斜部４５の傾斜長さＡとしては、例えば、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下とする。また、この硬化層Ｈにおいては、高周波焼入処理にて形成することができる。
【００６０】
硬化層Ｈは、図４に示すように、トラック溝３１の全長に渡って形成される。この場合、溝開口端部に硬化層厚さＨ１のマウス部肉厚Ｅの１％〜２５％としている。また、円弧部３１ａの奥端の硬化層厚さＨ３をマウス部肉厚Ｃの２０％〜６０％とする。ブーツ装着部位４０に対応する部位における硬化層厚さＨ２をマウス部肉厚Ｄの２０％〜５５％としている。
【００６１】
外輪２１は、例えば、炭素量を０．４６〜０．５８ｍａｓｓ％の炭素鋼でＳ量を０．００５〜０．０２０ｍａｓｓ％とした鋼を使用することができる。この場合、Ｂを０．０００３〜０．００６ｍａｓｓ％、０．００５〜０．１０Ｔｉｍａｓｓ％添加し、また、Ｓｉを０．３０〜０．６０ｍａｓｓ％、Ｍｎを０．１０〜０．５ｍａｓｓ％、Ｃｒを０．０５ｍａｓｓ％以下とする。
【００６２】
炭素量の下限は、転動面の耐摩耗性により決まる。条件は、焼入れ硬化部の靭性と加工性の観点で決定される。また、Ｓ量は、鋼中でＭｎＳの化合物として存在し、冷間鍛造により長く引き伸ばされ、破壊の起点となるため減少することが望ましい。しかし、０．００５ｍａｓｓ％を切ると著しく切削加工性を阻害し、０．０２０ｍａｓｓ％を超えると焼入れ硬化部の靭性を著しく低下させる。好ましくは、０．００５〜０．０１ｍａｓｓ％の範囲である。
【００６３】
Ｂを０．０００３〜０．００６ｍａｓｓ％、０．００５〜０．１０Ｔｉｍａｓｓ％添加することにより、粒界に優先的に偏析し、粒界に偏析するP（粒界脆化元素）の濃度を低減し粒界強度を向上させ、焼入れ硬化部の靭性を向上させる。０．０００３ｍａｓｓ％未満では効果がなく、０．００６ｍａｓｓ％を超えると効果が飽和コストの上昇を招く。好ましくは、０．０００４〜０．００４ｍａｓｓ％の範囲である。
【００６４】
Ｔｉは、不可避的不純物として混入するとＮと結合し、ＢがＢＮとなってＢの添加の効果が消失するのを防止する。少なくとも０．００５ｍａｓｓ％の含有が必要であるが、0.1 mass％を超えて含有すると硬いＴｉＮが多量に形成され、破壊の起点となり疲労強度の低下を招く。好ましくは、０．０１〜０．０７ｍａｓｓ％の範囲である。
【００６５】
Ｓｉを０．３０〜０．６０ｍａｓｓ％、Ｍｎを０．１０〜０．５ｍａｓｓ％、Ｃｒを０．０５ｍａｓｓ％以下とした。Ｓｉは、ベイナイト組織の生成に有用で、旧γ粒の微細化にも効果がある重要な元素である。少なくとも０．３０％の含有が必要であるが、０．６０ｍａｓｓ％を超えるとフェライトの固溶硬化により硬さが増加し、鍛造性、切削性の低下を招く。Ｍｎは、焼入性を向上させるため、硬化深さを確保する上で不可欠な成分である。０．１０ｍａｓｓ％未満ではその効果がなく、０．５０ｍａｓｓ％を超えると母材の硬化を招き機械加工性に不利となる。Ｃｒは、母材の硬化を招き機械加工性に不利となることや、粒界に炭化物として偏析し粒界強度を低下するため、減少させることが望ましいが、０．０５ｍａｓｓ％までは許容できる。
【００６６】
少なくとも一回冷間鍛造加工されて、マウス部２７の外周側の硬さ（硬化層以外の硬さ）をＨｖ（ビッカース硬さ）２８０以上４００以下とし、硬化層Ｈの硬さをＨｖ５００以上７８０以下としている。Ｈｖ５００未満では、不完全焼入れ組織の未固溶フェライト量が増加し、静的捩り強度が急激に低下する。なお、上限は、その炭素量に応じたマルテンサイトの硬さで決まる。
【００６７】
硬化層Ｈを高周波焼入処理にて形成しているので、このマウス部２７においては、トラック溝３１の開口端部が高周波焼入れされていることになる。この場合、前記傾斜部４５の旧オーステナイト粒度の粒度番号を８番以上とするのが好ましい。粒度番号が８未満では焼き割れが生じ易いからである。
【００６８】
ケージ２４としては、Ｈｖ６００での有効硬化深さが０．９ｍｍ以上で非研削表面に研削部表面の硬さより軟らかい軟化層を有さないものとする。また、内輪２２としては、少なくとも球面部（外径部）のＨｖ６００での硬化深さが１．０ｍｍ以上を有し、芯部硬さをＨｖ３５０からＨｖ４５０としたものとする。なお、ケージ２４は例えばＳ４８Ｃを素材とし、硬化層を高周波焼入れにて成形することができる。また、内輪２２は例えばＳＣｒ４３５を素材とし、硬化層を真空浸炭処理にて成形することができる。
【００６９】
ケージ２４及び内輪２２の熱処理においては、少なくとも１回の最終熱処理としての高周波焼入れを施すのが好ましい。また、焼入れの際に使用する焼入れ液として、油を用いるのが好ましい。
【００７０】
本発明では、トラック溝３１の開口端部を高周波焼入れし、かつ、トラック溝３１の開口端縁から開口側に向かって外径側へ傾斜してマウス部２７の開口端部面に達する傾斜部４５を設けているので、トラック溝の開口端部における焼き割れ感受性を低下させることができる。また、冷間加工を用いて所定の加工率で成型することにより、加工硬化させることができ、これによって、マウス部２７の外周側の硬さをＨｖ２８０以上Ｈｖ４００以下としている。また、トラック溝３１の硬化層Ｈ１の硬さをＨｖ５００以上Ｈｖ７８０以下とするとともに、トラック溝３１の開口端部には傾斜部４５を設けている。このため、トラック開口端部側に硬化部Ｈ１に焼き割れを発生することなく、マウス部２７の静的強度と疲労強度の両特性の向上を図ることができる。また、トラック溝３１の円弧部３１ａの奥端の硬化層厚さＨ３をマウス部肉厚Ｃの２０％〜６０％とすることによって、マウス部２７の静的高角強度をより向上させることが可能であり、ボール２３の荷重による圧痕が生じにくく、疲労亀裂も発生しにくくなる。
【００７１】
炭素量が０．４６〜０．５８ｍａｓｓ％の炭素鋼でＳ量が０．００５〜０．０２０ｍａｓｓ％とした鋼を使用している。これによって、転動面の耐摩耗に優れるとともに、焼入れ硬化部の靭性及び加工性に優れる。
【００７２】
Ｂを０．０００３〜０．００６ｍａｓｓ％、Ｔｉを０．００５〜０．１０ｍａｓｓ％添加するによって、粒界に優先的に偏析し、粒界に偏析するＰ（粒界脆化元素）の濃度を低減し粒界強度を向上させ、焼入れ硬化部の靭性を向上させる。Ｔｉは、不可避的不純物として混入することによって、Ｂの添加の効果が消失するのを防止する。
【００７３】
Ｓｉを０．３０〜０．６０ｍａｓｓ％、Ｍｎを０．１０〜０．５０ｍａｓｓ％、Ｃｒを０．０５ｍａｓｓ％以下とすることによって、鍛造性、切削性に優れ、硬化深さを確保することができる。
【００７４】
また、ケージ２４として、Ｈｖ６００での有効硬化深さが０．９ｍｍ以上で非研削表面に研削部表面の硬さより軟らかい軟化層を有さないものや、内輪２２としては、少なくとも球面部（外径部）のＨｖ６００での硬化深さが１．０ｍｍ以上を有し、芯部硬さをＨｖ３５０からＨｖ４５０としたものを使用することによって、より高強度化したものとすることができる。
【００７５】
内輪２２の外球面３２とトラック溝３３を研削又は焼入れ鋼切削仕上げしたことによって、より精度を向上させることができて、スムーズが作動（ロックの防止）を可能とし、外輪２１をより高強度にすることが可能である。
【００７６】
ステム部２８の強度よりマウス部２７の強度を増加させたものでは、マウス部２８の静的捩り強度と捩り疲労強度の両特性の向上をより一層図ることができる。すなわち、高強度のマウス部を使用することで、ステム部２８よりも高強度にすることが容易となり、異常荷重が作用してもステム部２８が破損することになって、ステアリング機能を低下させることがない。このため、安全性を向上させることが可能となる。（マウス部が破損するとケージや内輪が噛みこんだ状態が発生し、この等速自在継手が作動せずロック状態となり、ステアリング出来なくなる場合が発生する。これに対して、ステム部が破損したとしても等速自在継手がロックすることは無い。）
【００７７】
ところで、前記のように構成された等速自在継手は、図５に示すように、車輪用軸受装置を構成することができる。この車輪用軸受装置は、対向するアウタレース１２０、１２１とインナレース１１８、１１９との間に配置された複数列の転動体１２２を有する軸受１０５と、車輪（図示省略）に取り付けられるハブ輪１０２と、前記等速自在継手１０４とを備える。
【００７８】
ハブ輪１０２は、筒部１１３と前記フランジ１０１とを有し、フランジ１０１の外端面１１４（反継手側の端面）には、図示省略のホイールおよびブレーキロータが装着される短筒状のパイロット部１１５が突設されている。なお、パイロット部１１５は、大径の第１部１１５ａと小径の第２部１１５ｂとからなり、第１部１１５ａにブレーキロータが外嵌され、第２部１１５ｂにホイールが外嵌される。
【００７９】
そして、筒部１１３の椀形部１０７側端部の外周面に切欠部１１６が設けられ、この切欠部１１６に、軸受１０５のインボード側のインナレース１１９を有する内輪１１７が嵌合されている。ハブ輪１０２の筒部１１３の外周面のフランジ近傍には第１内側軌道面１１８が設けられ、内輪１１７の外周面に第２内側軌道面１１９が設けられている。また、ハブ輪１０２のフランジ１０１にはボルト装着孔１１２が設けられて、ホイールおよびブレーキロータをこのフランジ１０１に固定するためのハブボルトがこのボルト装着孔１１２に装着される。
【００８０】
アウタレース１２０、１２１は、ハブ輪１０１に外嵌される外方部材１０６に形成される。この外方部材１０６の外周にフランジ（車体取付フランジ）１３２が設けられている。そして、外方部材１０６の第１外側軌道面１２０とハブ輪１０２の第１内側軌道面１１８とが対向し、外方部材１０６の第２外側軌道面１２１と、内輪１１７の軌道面１１９とが対向し、これらの間に転動体１２２が介装される。
【００８１】
ハブ輪１０２の筒部１１３に外輪２１の軸部２８が挿入される。そして、筒部１１３から突出した軸部２８のねじ部２８ｂにナット部材１２７が螺着され、ハブ輪１０２と外輪２１とが連結される。この際、ナット部材１２７の内端面（裏面）１２８と筒部１１３の外端面１２９とが当接するとともに、マウス部２７の軸部側の端面１３０と内輪１１７の外端面１３１とが当接する。すなわち、ナット部材１２７を締付けることによって、ハブ輪１０２が内輪１１７を介してナット部材１２７とマウス部２７とで挟持される。
【００８２】
このように、等速自在継手を、ドライブシャフト用とすることができ、しかも、この場合、異常荷重作用時にシャフト２５がヒューズとして機能するようにすることができる。ここで、ヒューズとして機能させるとは、異常荷重が作用した場合、シャフト２５を優先的にせん断させ破損させるものである。すなわち、異常荷重が作用した場合に、シャフト２５が犠牲になって等速自在継手側の損傷を防止するようにしている。
【００８３】
このように、シャフト２５を優先的にせん断させ破損させることができることによって、ステアリング機能の妨げとならず、危険を回避でき安全性を向上させることが可能となる。
【００８４】
ところで、図６に示すように、外輪２１のマウス部２７の開口端部面２７ａを軸方向に延ばすことによって、傾斜部４５の傾斜長さＡを大きくしてもよい。すなわち、２点鎖線で示す開口端部面２７ａの位置よりも実線で示すように開口端部面２７ａの位置を延ばしている。傾斜部４５を設けることによって、開口側の焼き割れを防止できるので、傾斜部４５の傾斜長さを大きくすることによって、焼き割れをより有効に防止することができる。
【００８５】
また、図７に示すように、最大作動角θよりも傾斜部４５の傾斜角度θ１を１°〜５°程度増加させるのも好ましい。これによって、傾斜部４５の傾斜長さＡを大きくすることができる。傾斜部４５の傾斜角度θが５°を越えると、トラック有効範囲が減少して不都合である。また、１°未満であれば、傾斜部４５の傾斜長さＡを大きくすることができない。
【００８６】
図８に示すように、チャンファ４４の傾斜角度αと傾斜部４５の傾斜角度θ２を相違させてもよい。この場合、傾斜部４５の傾斜角度θ２をチャンファ４４の傾斜角度αよりも大きく設定している。図８の場合、２段の逃げ面を形成することができ、ボール２３と接触するトラック溝３１の有効長さを減少させることができる。
【００８７】
図９では傾斜部４５を凸形状とし、図１０では凹形状としている。すなわち、図９と図１０では、焼き割れが発生し易い部位を滑らかな面とすることができ、過熱防止と応力集中の緩和が可能となる。特に、傾斜部４５が凹アール状であれば、組み込むケージのポケット（トルク伝達用ボールが保持されるボール）の窓幅を小さくでき、設計的な余裕が可能となる。また、図１１では、傾斜部４５を凸形状とするとともに、チャンファ４４よりも奥側に後退させている。この場合であっても、焼き割れが発生し易い部位を滑らかな面とすることができる。
【００８８】
なお、図７から図１０に示す外輪２１の傾斜部４５としては、ＮＣ旋盤により容易に作製すすることができる。
【００８９】
ところで、チャンファ４４や傾斜部４５としては鍛造加工（冷間鍛造加工）にて仕上げるのが好ましい。これにより、より低コストで製造可能となる。鍛造加工にて仕上げれば、機械加工と異なり、鋭角部が鈍化し応力集中を緩和できる。鍛造加工する場合、冷間鍛造時にトラック開口端部の逃げ面を拘束できる、ポンチを作製して加工することができる。逃げ面を拘束するためパンチの寿命が低下する場合があるが、冷間鍛造後に軟化焼鈍を実施すれば可能である。又は、亜熱間鍛造の熱を利用し軟化焼鈍すれば、より望ましい。
【００９０】
また、トラック溝３１の開口端部の破断起点となる部位にショットピーニング加工を施すようにしてもよい。このようにショットピーニング加工を施すことによって、鋭角部を除去できて応力集中を緩和できる。ここで、ショットピーニングとは小さな鋼球（ショット）を構造材や機械部品の表面に高速で投射する処理である。この場合、Ｈｖ７００以上の高硬度の微粒子を高速で所定部位に拭きつけ、鋭角部を除去加工している。
【００９１】
図１２では、トラック溝３１の開口側の直線部３１ｂを、奥側から開口側に向かって拡大するテーパ部としている。これによって、より高作動角が可能となる。一般には、外輪２１を成形する場合、トラック溝成形用のパンチを使用する。このため、図１２に示すようなトラック溝３１を成形する場合にも、このパンチの形状を製品形状に合わせて製作すればよい。
【００９２】
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、トラック溝３１、３３の数としては、６個や８個であっても、これらよりも多くても少なくてもよい。
【実施例】
【００９３】
表１に示すように、従来例ａ、ｂの２例と本発明ａ〜ｇの６例と比較例ａ、ｂの２例の外輪を成形し、これらについて強度試験を行った。すなわち、外輪は素材（S53C等）を切断・鍛造（熱間鍛造のみか亜熱間・冷間複合鍛造あるいは冷間鍛造のみ）・機械加工（旋削後ステムの転造）・高周波誘導熱処理・研削（外周とマウス部内部の内球面のみ）の工程をとる。鍛造は、形状と生産個数により鍛造温度を選択する。段差が大きいか生産個数が少ない場合は熱間鍛造を、段差が小さく比較的生産個数が多い場合は亜熱間鍛造・冷間鍛造の複合鍛造、より生産個数が多い場合は冷間鍛造を採用する場合が多い。また、保有設備の有効活用の観点から選定される場合もある。最近は小ロット多品種のため、熱間鍛造が多くなっている。
【表１】
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【００９４】
従来例ａは、熱間鍛造にて加工されトラック開口端部の焼入れ硬化を行っていない。焼入れ時マウス部は上向きで外周冷却を行っていない。外周冷却を行わないため、ブーツ溝底部まで焼入れ硬化する。また、マウス部を上向きにしているため、トラック奥の硬化深さは肉厚比で１０％の深さしか入らない。従来例ｂは、従来例ａと機械加工後の形状は同一で、コイル長さを開口側へ増加したコイルを作製し開口端部を焼入れ硬化させた。開口部の硬化深さが従来例ａより増加し、トラック開口部に焼割れが発生し強度は低下する。
【００９５】
従来例ａ、ｂ、本発明ａ、ｂ、ｃ、及び比較例ａ、ｂは、素材に、０．５３Ｃ−０．２１Ｓｉ−０．７６Ｍｎ−０．１５Ｃｒ−０．０２０Ｐ−０．０２２Ｓ  ｍａｓｓ％のＳＡＥ１０５３（Ｓ５３Ｃ以下５３Ｃ）を用いた。また、本発明ｄは、素材に、０．５３Ｃ−０．２２Ｓｉ−０．７５Ｍｎ−０．１６Ｃｒ−０．０２２Ｐ−０．００５Ｓｍａｓｓ％（以下５３ＣＬＳ）を用いた。本発明ｅは、素材に、０．５３Ｃ−０．１０Ｓｉ−０．６５Ｍｎ−０．１８Ｃｒ−０．０２０Ｐ−０．００７Ｓ−０．０４Ｔｉ−０．０００９Ｂ  ｍａｓｓ％（以下５３ＣＳＢ）を用いた。本発明ｆは、素材に、０．５３Ｃ−０．５２Ｓｉ−０．３５Ｍｎ−０．０１Ｃｒ−０．０１９Ｐ−０．００５Ｓ  ｍａｓｓ％（以下５３ＣＳＳ）を用いた。本発明ｇは、素材に、０．５３Ｃ−０．５０Ｓｉ−０．３１Ｍｎ−０．０２Ｃｒ−０．０１５Ｐ−０．００６Ｓ−０．０３Ｔｉ−０．００１０Ｂ  ｍａｓｓ％（以下５３ＣＳＢＳ）を用いた。
【００９６】
すなわち、これらの素材を所定の長さに切断したビレットを９６０℃に加熱し数工程で鍛造し放冷した。この段階で、外輪のステム部の鍛造加工は終了する。その後、前処理であるボンデ処理しマウス部を冷間鍛造で仕上げ成型した。その後、旋削・転造の機械加工を施した。このとき、作動角を許容するため、軸と干渉しないようマウス部端面に逃げ面を有し、図４の形状となるようにＣＮ旋盤にて旋削加工した。旋削後ステムのスプラインローリング転造とねじ転造加工を行った。機械加工後ステムとマウス部を局部高周波誘導加熱焼入れ処理（加熱装置は、１０ｋＨｚ、１８０ｋｗで焼入れコイルは定置式）した。その後外周部とカップ内の内球面のみを研削加工し製品とした。表1に鍛造後の特性、熱処理条件、焼入れ後の特性、強度試験の効果を示した。
【００９７】
本発明ａは、所定の硬化深さを満足させるため、加熱条件（周波数、出力、時間、コイルの形状寸法）と冷却方法の最適化（外周冷却や製品の方向や冷却液）を図ることにより作製した。従来例ａと比較し捩り静的強度と捩り疲労強度の向上に効果がある。
【００９８】
本発明ｂは、トラック開口端部の旧オーステナイト粒度を加熱時間の調整（本発明ａより短くした）により微細化した実施例である。この粗大化を防止するため、硬化深さを制御するためマウス部内部を焼入れするとき、マウス部開口面を下向きにし、冷却水が重力で流れ出てマウス部内に溜まらない様に焼入冷却する更に、焼入れ時カップ外周を冷却することにより、硬化深さと旧オーステナイト粒を調整することが可能となった。
【００９９】
本発明ｃは、本発明ａのコイルよりマウス部奥側を1ｍｍ長くし、加熱時間を調整しマウス部奥のトラック部の硬化深さを増加した実施例である。本発明ｄは、素材の硫黄（Ｓ）を低減した実施例である。本発明ｅは、更にＢ、Ｔｉを添加した実施例である。本発明ｆは、本発明ｄにおいて、更に、Ｓｉを増量させるとともに、Ｍｎ及びＣｒを低下させたものである。本発明ｇは、本発明ｅにおいて、更に、Ｓｉを増量させるとともに、Ｍｎ及びＣｒを低下させたものである。
【０１００】
表１から分かるように、本発明ａ〜ｆまでのものにおいて、捩り静的強度と捩り疲労強度の向上に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の第１実施形態を示す外側継手部材の断面図である。
【図２】前記図１の要部拡大断面である。
【図３】前記図１の外側継手部材を使用した等速自在継手の断面図である。
【図４】前記図１の外側継手部材の硬化層を説明する拡大断面図である。
【図５】前記図３の等速自在継手を用いた車輪用軸受装置の断面図である。
【図６】外側継手部材の第２実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図７】外側継手部材の第３実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図８】外側継手部材の第４実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図９】外側継手部材の第５実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図１０】外側継手部材の第６実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図１１】外側継手部材の第８実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図１２】外側継手部材の第９実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図１３】従来の等速自在継手の断面図である。
【符号の説明】
【０１０２】
２７   マウス部
２８   軸部（ステム部）
３０   内径面
３１   トラック溝
３１ａ 円弧部
３１ｂ 直線部
４０   ブーツ装着部位
４４   チャンファ
４５   傾斜部
【図１】
0004855369.tif 000003
【図２】
0004855369.tif 000004
【図３】
0004855369.tif 000005
【図４】
0004855369.tif 000006
【図５】
0004855369.tif 000007
【図６】
0004855369.tif 000008
【図７】
0004855369.tif 000009
【図８】
0004855369.tif 000010
【図９】
0004855369.tif 000011
【図１０】
0004855369.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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