(57)【要約】【課題】安価でありながら、十分な耐久性を安定して確保することが可能で、しかも軽量化を図ることが可能なトリポード型等速自在継手および等速自在継手用部材の製造方法を提供する。【解決手段】円周方向に向き合って配置された案内面２７を有する３つのトラック溝２６が形成された外側継手部材１と、半径方向に突出した３つの脚軸２９を備えたトリポード部材２と、このトリポード部材２の脚軸２９に装着されるトルク伝達部材２３とを備えたトリポード型等速自在継手である。トリポード部材３の脚軸２９の少なくともトルク伝達部材２３との接触部位を、Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体４１にて構成した。【選択図】図１
2009299838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向に向き合って配置された案内面を有する３つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３つの脚軸を備えたトリポード部材と、このトリポード部材の脚軸に装着されるトルク伝達部材とを備えたトリポード型等速自在継手であって、
トリポード部材の脚軸の少なくともトルク伝達部材との接触部位を、Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体にて構成したことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
【請求項２】
円周方向に向き合って配置された案内面を有する３つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３つの脚軸を備えたトリポード部材と、このトリポード部材の脚軸に装着されるトルク伝達部材とを備えたトリポード型等速自在継手であって、
前記トルク伝達部材は、前記トラック溝に挿入されるローラを備え、ローラの少なくとも案内面との接触部位を、Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体にて構成したことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
【請求項３】
円周方向に向き合って配置された案内面を有する３つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３つの脚軸を備えたトリポード部材と、このトリポード部材の脚軸に装着されるトルク伝達部材とを備えたトリポード型等速自在継手であって、
前記トルク伝達部材は、前記トラック溝に挿入されるローラと、前記脚軸に外嵌して前記ローラを回転自在に支持するリングとを備え、ローラの少なくとも案内面との接触部位及びリングの少なくとも脚軸との接触部位を、Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体にて構成したことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
【請求項４】
前記リングの内径面を円弧状凸断面に形成すると共に、前記脚軸の外径面は、縦断面においてはストレート形状とし、かつ、横断面においては、継手の軸線と直交する方向で前記リングの内径面と接触すると共に継手の軸線方向で前記リングの内径面との間に隙間を形成するようにしたことを特徴とする請求項３に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項５】
前記焼結体は、前記βサイアロンを主成分とし、この主成分と残部不純物からなることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項６】
前記焼結体は、前記βサイアロンを主成分とし、この主成分と残部焼結助剤および不純物からなることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項７】
前記焼結体は、他部材との接触面を含む領域には、内部よりも緻密性に高い緻密層が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項８】
前記緻密層の断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率は７％以下である請求項７に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項９】
前記緻密層の表面を含む領域には、前記緻密層内の他の領域よりもさらに緻密性の高い層である高緻密層が形成されている請求項７又は請求項８に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項１０】
前記高緻密層の断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率は３．５％以下である請求項９に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項１１】
前記請求項１から請求項１０に記載のトリポード型等速自在継手における焼結体である等速自在継手用部材の製造方法であって、原料粉末が準備される工程と、前記原料粉末が前記焼結体の概略形状に成形されることにより成形体が作成される工程と、前記成形体が、１ＭＰａ以下の圧力下で焼結される工程とを備えたことを特徴とする等速自在継手用部材の製造方法。
【請求項１２】
前記成形体が焼結される前に、前記成形体の表面が加工される工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１１に記載の等速自在継手用部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トリポード型等速自在継手および等速自在継手用部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
等速自在継手は、例えば自動車や各種産業機械の動力伝達系において使用されるものであり、自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達する手段として使用される等速自在継手の一種に摺動式等速自在継手がある。この摺動式等速自在継手としては、トリポード型等速自在継手が広く知られている。
【０００３】
トリポード型等速自在継手は、外側継手部材１と、内側継手部材としてのトリポード部材２と、トルク伝達部材３とを備える。
【０００４】
外側継手部材１は一端にて開口したカップ状のマウス部４を備え、このマウス部４の内周面には、軸方向に延びる３本のトラック溝６が形成される。各トラック溝６の円周方向で向き合った側壁にローラ案内面（ローラ摺接面）７、７が形成される。
【０００５】
トリポード部材２はボス８と脚軸９とを備える。ボス８にはシャフト（図示省略）とトルク伝達可能に結合するスプラインまたはセレーション孔１1が形成してある。脚軸９はボス８の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。
【０００６】
また、トルク伝達部材３は、その外径面１３が凸球面とされたリング状体からなるローラ１２と、このローラ１２に複数のころ１６を介して内嵌されるリング１５とを備える。すなわち、ローラ１２とリング１５とが複数のころ１６を介してユニット化され、これら等でローラアセンブリを構成している。この場合、ローラ１２を外側ローラと呼び、リング１５を内側ローラと呼ぶことができる。
【０００７】
近年においては、自動車の燃費向上に対して軽量化を図ることが好ましい。軽量化を図るためには、各部品の材質にセラミックスを利用することが考えられる。この場合、セラミックスには種々の材質があり、トリポード型等速自在継手の部品に最適なものを選択する必要がある。
【０００８】
窒化珪素やサイアロンなどのセラミックスは、鋼に比べて比重が小さく、かつ耐食性が高いだけでなく、絶縁性を有するという特徴を備えている。そのため、トルク伝達部材の素材にセラミックスを採用した場合、継手の軽量化が可能となるとともに、トルク伝達部材の腐食による損傷、構成部品の電食による自在継手の短寿命化などを抑制することができる。
【０００９】
また、継手においては、トルク伝達部材がトラック溝において、転走と停止とを繰り返すため、トルク伝達部材とトラック溝内面間に十分な油膜が形成されない。さらに、継手は、内部に水分が浸入するおそれのある環境において使用される場合も多く、潤滑が不十分となる場合もある。セラミックスからなるトルク伝達部材は、上述のような不十分な潤滑環境下においても損傷しにくいという特徴を有している。そのため、たとえばトルク伝達部材の素材にセラミックスを採用することにより、不十分な潤滑環境下において使用される継手の耐久性を向上させることができる。
【００１０】
しかし、窒化珪素やサイアロンなどのセラミックスは、鋼に比べて製造コストが高いため、継手の構成部品の素材としてセラミックスを採用すると、継手の製造コストが大幅に上昇するという問題点があった。
【００１１】
これに対し、近年、セラミックスであるβサイアロンを、燃焼合成法を含む製造工程を採用することにより、低コストで製造する方法が開発された（たとえば特許文献１〜３参照）。そのため、このβサイアロンを構成部品の素材として採用した低価格な自在継手の
製造が検討され得る。
【特許文献１】特開２００４−９１２７２号公報
【特許文献２】特開２００５−７５６５２号公報
【特許文献３】特開２００５−１９４１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、前記βサイアロンをトリポード部材やトルク伝達部材の素材として採用するためには、トリポード型等速自在継手として十分な耐久性を有している必要がある。トリポード部材においては、等速自在継手が動作することにより、トリポード部材がローラカセット内径（トルク伝達部材の内径）と転がり滑り作動する。そのため、トリポード部材は転がり滑り疲労を受ける。この転がり滑り疲労に対する耐久性は、トリポード部材の破壊強度等とは必ずしも一致せず、βサイアロンからなる等速自在継手のトリポード部材も、必ずしも十分な滑り疲労に対する耐久性を有しているとはいえない。そのため、βサイアロンからなるトリポード部材を備えた等速自在継手においても、十分な耐久性を安定して確保することは容易ではないという問題点があった。
【００１３】
また、トルク伝達部材においても、より具体的には、等速自在継手のトルク伝達部材（ローラ部材およびリング）は、等速自在継手が動作することにより、ローラ部材およびリングがトリポード部材および外側継手部材の転送面と転がり滑り作動する。そのため、ローラ部材およびリングは転がり滑り疲労を受ける。この転がり滑り疲労に対する耐久性は、ローラ部材およびリングの破壊強度等とは必ずしも一致せず、βサイアロンからなる等速自在継手のローラ部材およびリングも、必ずしも十分な滑り疲労に対する耐久性を有しているとはいえない。そのため、βサイアロンからなるローラ部材およびリングも、必ずしも十分な滑り疲労に対する耐久性を備えた等速自在継手においても、十分な耐久性を安定して確保することは容易ではないという問題点があった。
【００１４】
本発明は、前記課題に鑑みて、安価でありながら、十分な耐久性を安定して確保することが可能で、しかも軽量化を図ることが可能なトリポード型等速自在継手および等速自在継手用部材の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１のトリポード型等速自在継手は、円周方向に向き合って配置された案内面を有する３つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３つの脚軸を備えたトリポード部材と、このトリポード部材の脚軸に装着されるトルク伝達部材とを備えたトリポード型等速自在継手であって、トリポード部材の脚軸の少なくともトルク伝達部材との接触部位を、Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体にて構成したものである。
【００１６】
本発明の第２のトリポード型等速自在継手は、円周方向に向き合って配置された案内面を有する３つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３つの脚軸を備えたトリポード部材と、このトリポード部材の脚軸に装着されるトルク伝達部材とを備えたトリポード型等速自在継手であって、前記トルク伝達部材は、前記トラック溝に挿入されるローラを備え、ローラの少なくとも案内面との接触部位を、Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体にて構成したものである。
【００１７】
本発明の第３のトリポード型等速自在継手は、円周方向に向き合って配置された案内面を有する３つのトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３つの脚軸を備えたトリポード部材と、このトリポード部材の脚軸に装着されるトルク伝達部材とを備えたトリポード型等速自在継手であって、前記トルク伝達部材は、前記トラック溝に挿入されるローラと、前記脚軸に外嵌して前記ローラを回転自在に支持するリングとを備え、ローラの少なくとも案内面との接触部位及びリングの少なくとも脚軸との接触部位を、Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体にて構成したものである。
【００１８】
本発明の第１から第３の等速自在継手によれば、設けられる焼結体と接触する部位との摩擦抵抗を減少させることができる。
【００１９】
ところで、βサイアロンは、燃焼合成を含む製造工程を採用することにより、前記ｚの値（以下、ｚ値という）が０．１以上となる種々の組成を有するものが製造可能である。そして、一般に転がり滑り疲労に対する耐久性に大きな影響を与える硬度は、製造の容易なｚ値４．０以下の範囲において、ほとんど変化しない。しかしながら、βサイアロンを主成分とする焼結体からなる部材の転がり滑り疲労に対する耐久性とｚ値との関係を詳細に調査したところ、ｚ値が３．５を超えると焼結体からなる部材の転がり滑り疲労に対する耐久性が大幅に低下することが分かった。
【００２０】
より具体的には、ｚ値が０．１以上３．５以下の範囲においては、転がり滑り疲労に対する耐久性はほぼ同等で、自在継手の運転時間が所定時間を超えると、焼結体からなる部材の表面に剥離が発生して破損する。これに対し、ｚ値が３．５を超えると焼結体からなる部材が摩耗しやすくなり、これに起因して転がり滑り疲労に対する耐久性が大幅に低下する。つまり、ｚ値が３．５となる組成を境界として、βサイアロンからなる焼結体からなる部材の破損モードが変化し、ｚ値が３．５を超えると転がり滑り疲労に対する耐久性が大幅に低下するという現象が明らかとなった。したがって、βサイアロンからなる部材において、安定して十分な転がり滑り疲労に対する耐久性を確保するためには、ｚ値を３．５以下とする必要がある。
【００２１】
一方、上述のように、βサイアロンは、燃焼合成を含む製造工程により製造することにより、安価に製造することができる。しかし、ｚ値が０．１未満では、燃焼合成の実施が困難となることが分かった。そのため、βサイアロンを主成分とする焼結体からなる部材を安価に製造するためには、ｚ値を０．１以上とする必要がある。
【００２２】
これに対し、本発明にかかる焼結体は、Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分として構成されている。そのため、安価でありながら、十分な耐久性を安定して確保することが可能なβサイアロン焼結体からなる部材を備えたトリポード型等速自在継手を提供することができる。
【００２３】
トリポード型等速自在継手としては、前記リングの内径面を円弧状凸断面に形成すると共に、前記脚軸の外径面は、縦断面においてはストレート形状とし、かつ、横断面においては、継手の軸線と直交する方向で前記リングの内径面と接触すると共に継手の軸線方向で前記リングの内径面との間に隙間を形成するようにしたものが好ましい。
【００２４】
前記のように構成することによって、ローラがトラック溝内で傾斜可能となり、継手が作動角をとった状態でトルクを伝達する際の脚軸の傾きをローラの傾きによって吸収させることができる。
【００２５】
焼結体は、βサイアロン（Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロン）を主成分とし、この主成分と残部不純物からなるものであっても、前記βサイアロンを主成分とし、この主成分と残部焼結助剤および不純物からなるものであってもよい。ここで、不純物は、原料に由来するもの、あるいは製造工程において混入するものを含む不可避的不純物を含む。また、残部焼結助剤は、焼結助剤としては、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、希土類元素の酸化物、窒化物、酸窒化物のうち少なくとも一種類以上を採用することができる。また、前記本発明の一の局面における自在継手と同等の作用効果を奏するためには、焼結助剤は、焼結体のうち２０質量％以下とすることが望ましい。
【００２６】
前記焼結体は、他部材との接触面を含む領域には、内部よりも緻密性に高い緻密層が形成されているのが好ましい。
【００２７】
ここで、緻密性の高い層とは、焼結体において空孔率の低い（密度の高い）層であって、たとえば以下のように調査することができる。まず、焼結体の表面に垂直な断面において焼結体を切断し、当該断面を鏡面ラッピングする。その後、鏡面ラッピングされた断面を光学顕微鏡の斜光（暗視野）にて、たとえば５０〜１００倍程度で撮影し、３００ＤＰＩ（Ｄｏｔ  Ｐｅｒ  Ｉｎｃｈ）以上の画像として記録する。このとき、白色の領域として観察される白色領域は、空孔率の高い（密度の低い）領域に対応する。したがって、白色領域の面積率が低い領域は、当該面積率が高い領域に比べて緻密性が高い。そして、画像処理装置を用いて記録された画像を輝度閾値により２値化処理した上で白色領域の面積率を測定し、当該面積率により、撮影された領域の緻密性を知ることができる。つまり、前記本発明の焼結体では、接触面を含む領域に内部よりも白色領域の面積率の低い層である緻密層が形成されている。なお、前記撮影は、ランダムに５箇所以上で行ない、前記面積率は、その平均値で評価することが好ましい。また、焼結体の内部における前記白色領域の面積率は、たとえば１５％以上である。
【００２８】
また、焼結体の転がり滑り疲労に対する耐久性を一層向上させるためには、前記緻密層は１００μｍ以上の厚みを有していることが好ましい。さらに、前記他の局面における自在継手用トルク伝達部材に採用される焼結助剤としては、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、希土類元素の酸化物、窒化物、酸窒化物のうち少なくとも一種類以上を選択することができる。また、前記本発明の一の局面における自在継手用トルク伝達部材と同等の作用効果を奏するためには、焼結助剤は、焼結体のうち２０質量％以下とすることが望ましい。
【００２９】
前記緻密層の断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率は７％以下であるのが好ましい。
【００３０】
また、緻密層の表面を含む領域には、前記緻密層内の他の領域よりもさらに緻密性の高い層である高緻密層が形成されているのが好ましく、さらには、高緻密層の断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率は３．５％以下であるのが好ましい。
【００３１】
本発明の等速自在継手用部材の製造方法は、前記トリポード型等速自在継手における焼結体である等速自在継手用部材の製造方法であって、原料粉末が準備される工程と、前記原料粉末が前記焼結体の概略形状に成形されることにより成形体が作成される工程と、前記成形体が、１ＭＰａ以下の圧力下で焼結される工程とを備えたものである。
【００３２】
焼結体の製造方法においては、焼結体の転がり滑り疲労に対する耐久性を低下させる欠陥の発生を抑制する目的で、熱間静水圧焼結法（Ｈｏｔ  Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓ；ＨＩＰ）やガス圧焼結法（Ｇａｓ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅｄ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ；ＧＰＳ）などの加圧焼結法（通常１０ＭＰａ以上の圧力下で焼結を行なう方法）による焼結が採用されるのが一般的である。この従来の製造方法によれば、焼結体の気孔率が低下し、密度の高い焼結体を製造することができる。しかし、加圧焼結法を採用した従来の製造方法は、製造コストの上昇を招来する。さらに、加圧焼結法を採用した製造方法では、焼結体の表層部に材質が変質した異常層が形成される。そのため、焼結体の仕上げ加工において、当該異常層を除去する必要が生じ、焼結体の製造コストが一層上昇する。一方、加圧焼結法を採用しない場合、焼結体の気孔率が増加して欠陥が発生し、焼結体の転がり滑り疲労に対する耐久性が低下するという問題点があった。
【００３３】
これに対し、本発明者は、βサイアロンからなる成形体を１ＭＰａ以下の圧力下で焼結して焼結体を製造することにより、焼結体の表面に形成される接触面（表面）を含む領域に、内部よりも緻密性の高い緻密層を形成可能であることを見出した。前記本発明の等速自在継手用部材の製造方法においては、βサイアロンを主成分とする成形体が１ＭＰａ以下の圧力下で焼結される工程を含むことにより、加圧焼結の採用に伴う製造コストの上昇を抑制しつつ、接触面を含む領域に緻密層を形成することができる。
【００３４】
なお、成形体が焼結される工程は、βサイアロンの分解を抑制するため、０．０１ＭＰａ以上の圧力下で行なうことが好ましく、低コスト化を考慮すると大気圧以上の圧力下で行なうことがより好ましい。また、製造コストを抑制しつつ緻密層を形成するためには、成形体が焼結される工程は１ＭＰａ以下の圧力下で行なうことが好ましい。
【発明の効果】
【００３５】
本発明では、部品の一部を焼結体（セラミックス）にて構成でき、軽量化を図ることができ、しかも、焼結体を設ける部品全体をセラミックス製とする必要がないので、低コスト化を図ることができる。
【００３６】
しかも、焼結体は、Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体にて構成しているので、安価でありながら、十分な耐久性を安定して確保することができる。
【００３７】
トリポード部材の脚軸に焼結体が設けられているものでは、トリポード部材の軽量化を図ることができ、トルク伝達部材側に焼結体が設けられているものでは、トルク伝達部材の軽量化を図ることができる。
【００３８】
ローラがトラック溝内で傾斜可能となり、継手が作動角をとった状態でトルクを伝達する際の脚軸の傾きをローラの傾きによって吸収させることができるものでは、スライド抵抗の低減ひいては誘起スラストの低減に寄与する。このため、本発明の等速自在継手は、特に自動車のドライブシャフト用に適用すればスライド抵抗や誘起スラストの大きさが関与する自動車のＮＶＨ性能の改善に寄与し得、車両足回り設計の自由度も高まる。
【００３９】
焼結体において緻密層を設けたものでは、耐久性の更なる向上を図ることができる。特に、白色領域の面積率が７％以下となる程度に前記緻密層の緻密性を向上させることで、焼結体の転がり滑り疲労に対する耐久性がより向上する。したがって、前記構成により、本発明の焼結体の転がり滑り疲労に対する耐久性を一層向上させることができる。
【００４０】
緻密層にさらに緻密性の高い高緻密層を設けたものでは、耐久性の一層の向上を図ることができる。特に、白色領域の面積率は３．５％以下であれば、高緻密層の緻密性の向上を図ることができる。
【００４１】
本発明の等速自在継手用部材の製造方法では、接触面を含む領域に緻密層を形成することができる。その結果、本発明の等速自在継手用部材の製造方法によれば、十分な耐久性を安定して確保することが可能なβサイアロン焼結体からなる等速自在継手用部材（焼結体）を、安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下本発明の実施の形態を図１〜図９に基づいて説明する。
【００４３】
図１〜図３は本発明にかかるトリポード型等速自在継手を示し、このトリポード型等速自在継手は、外側継手部材２１と、内側継手部材としてのトリポード部材２２と、トルク伝達部材２３とを備える。
【００４４】
外側継手部材２１は一端にて開口したカップ状のマウス部２４を有し、このマウス部２４は一端にて開口したカップ状で、内周の円周方向三等分位置に軸方向に延びるトラック溝２６が形成してある。マウス部２４は、横断面で見ると、大径部２４ａと小径部２４ｂが交互に現れる非円筒形状である。すなわち、マウス部２４は、大径部２４ａと小径部２４ｂとを形成することによって、その内周面に、軸方向に延びる３本の前記トラック溝２６が形成される。各トラック溝２６の円周方向で向き合った側壁にローラ案内面（ローラ摺接面）２７、２７が形成される。
【００４５】
トリポード部材２２はボス２８と脚軸２９とを備える。ボス２８にはシャフト（図示省略）とトルク伝達可能に結合するスプラインまたはセレーション孔３１が形成してある。脚軸２９はボス２８の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。
【００４６】
また、トルク伝達部材２３は、その外径面３３が凸球面とされたリング状体からなるローラ３２と、このローラ３２に複数のころ３６を介してリング３５とを備える。すなわち、ローラ３２とリング３５とが複数のころ３６を介してユニット化され、これら等でローラアセンブリを構成している。この場合、ローラ３２を外側ローラと呼び、リング３５を内側ローラと呼ぶことができる。
【００４７】
すなわち、リング（内側ローラ）３５は脚軸２９の外周面に外嵌している。内側ローラ３５の円筒形外周面を内側軌道面とし、外側ローラ３２の円筒形内周面を外側軌道面として、これらの内外軌道面間に針状ころ３６が転動自在に介在する。針状ころ３６は、できるだけ多くのころを入れた、保持器のない、いわゆる総ころ状態で組み込まれている。なお、外側ローラ３２の端部内周面に形成した環状溝には、針状ころ３６の抜け止め用のワッシャ３７が装着されている。
【００４８】
リング３５の内径面を円弧状凸断面３５ａに形成している。また、脚軸２９の外径面は、縦断面においてはストレート形状とし、かつ、横断面においては、図３に示すように、継手の軸線と直交する方向でリング３５の内径面と接触すると共に継手の軸線方向でリング３５の内径面との間に隙間４０を形成するようにしている。
【００４９】
図３においては、その図示を省略しているが、図１と図４と図５に示すように、脚軸２９のトルク伝達部材３との接触部位には焼結体（焼結チップ）４１（本発明にかかる等速自在継手用部材）にて構成されている。すなわち、脚軸２９は、トリポード部材２は、炭素鋼等の鋼材からなるトリポード本体４２と、このトリポード本体４２の横断面楕円形状の脚軸形成部４２ａに装着される焼結体４１とからなる。なお、トリポード本体４２は、ボス部形成部４２ｂと、前記トリポード脚軸形成部４２ａとからなる。
【００５０】
この場合、トリポード本体４２の脚軸形成部４２ａに一対の嵌合用切欠部４３，４３が設けられ、この嵌合用切欠部４３，４３に焼結体４１、４１がそれぞれ嵌合されている。この場合、トルク伝達部材３との接触部位に対応する位置、つまり脚軸形成部４２ａの長軸方向端部に嵌合用切欠部４３が設けられている。また、焼結体４１は図４の仮想線に示すように、断面円弧状体、つまり蒲鉾形状体からなる。すなわち、焼結体４１が嵌合用切欠部４３に嵌合された状態で、焼結体４１の外面４１ａと脚軸形成部４２ａの外面とが連続した曲面を形成し、この焼結体４１の外面４１ａが、リング３５の内径面に接触し、トルク伝達部材３との接触部位となる。
【００５１】
また、脚軸形成部４２ａの嵌合用切欠部４３に嵌合した状態で、焼結体４１が脚軸形成部４２ａに接合（接着）される。この場合、セラミックスと金属材料の接合に用いるもの、例えば、エポキシ樹脂等の接着剤を使用することができる。
【００５２】
焼結体４１は、Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とし、残部不純物からなる焼結体にて構成している。不純物は、原料に由来するもの、あるいは製造工程において混入するものを含む不可避的不純物を含む。βサイアロンは、珪素、アルミニウム、酸素、窒素の元素から構成され、組成式はＳｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚで表示されるこれら元素の固溶体である。
【００５３】
ｚ値が０．１以上３．５以下の範囲においては、転がり滑り疲労に対する耐久性はほぼ同等で、自在継手の運転時間が所定時間を超えると、焼結体の表面に剥離が発生して破損する。これに対し、ｚ値が３．５を超えると焼結体が摩耗しやすくなり、これに起因して転がり滑り疲労に対する耐久性が大幅に低下する。つまり、ｚ値が３．５となる組成を境界として、βサイアロンからなる焼結体の破損モードが変化し、ｚ値が３．５を超えると転がり滑り疲労に対する耐久性が大幅に低下するという現象が明らかとなった。したがって、βサイアロンからなる焼結体において、安定して十分な転がり滑り疲労に対する耐久性を確保するためには、ｚ値を３．５以下とする必要がある。
【００５４】
一方、上述のように、βサイアロンは、燃焼合成を含む製造工程により製造することにより、安価に製造することができる。しかし、ｚ値が０．１未満では、燃焼合成の実施が困難となることが分かった。そのため、βサイアロンを主成分とする焼結体からなる焼結体を安価に製造するためには、ｚ値を０．１以上とする必要がある。
【００５５】
このように、焼結体４１がＳｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とし、残部不純物からなる焼結体から構成されていることによって、安価でありながら、十分な耐久性を安定して確保することが可能なβサイアロン焼結体からなる焼結体を備えた自在継手を提供することができる。
【００５６】
なお、Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とし、残部焼結助剤および不可避的不純物からなる焼結体にて構成されてもよい。焼結助剤としては、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、希土類元素の酸化物、窒化物、酸窒化物のうち少なくとも一種類以上を採用することができる。また、前記本発明の一の局面における自在継手と同等の作用効果を奏するためには、焼結助剤は、焼結体のうち２０質量％以下とすることが望ましい。焼結助剤を含むことで、容易に焼結体の気孔率を低下させることが可能となり、十分な耐久性を安定して確保することが可能である。
【００５７】
次に、本発明にかかる等速自在継手用部材としての焼結体４１の製造方法の図６を用いて説明する。まず、βサイアロンの粉体を製造するβサイアロン粉体製造工程５０が実施される。βサイアロン粉体製造工程５０においては、たとえば燃焼合成法を採用した製造工程である。
【００５８】
次に、βサイアロン粉体製造工程５０において製造されたβサイアロンの粉体に、焼結助剤を添加して混合する混合工程５１が実施される。この混合工程５１は、焼結助剤を添加しない場合、省略することができる。すなわち、前記βサイアロン粉体製造工程５０と混合工程５１とで原料粉末が準備される工程と呼ぶことができる。
【００５９】
次に、前記βサイアロンの粉体またはβサイアロンの粉体と焼結助剤との混合物を、焼結体の概略形状に成形する成形工程５２が実施される。具体的には、βサイアロンの粉体またはβサイアロンの粉体と焼結助剤との混合物に、プレス成形、鋳込み成形、押し出し成形、転動造粒などの成形手法を適用することにより、焼結体４１の概略形状に成形された成形体が作製される。
【００６０】
次に、前記成形体を昇温して焼結させることにより、焼結体４１の概略形状を有する焼結体を作製する焼結工程５３が実施される。この焼結工程５３は、常圧中で行なわれる常圧焼結法により実施されてもよいが、加圧焼結法（Ｈｏｔ  Ｐｒｅｓｓ；ＨＰ）、熱間静水圧焼結法（Ｈｏｔ  Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓ；ＨＩＰ）などの焼結法が採用されて実施されてもよい。また前記焼結の加熱方法は、ヒータ加熱のほか、マイクロ波やミリ波による電磁波加熱を用いることができる。
【００６１】
次に、焼結工程において作製された焼結体に対して仕上げ加工を実施することにより、焼結体４１を完成させる仕上げ工程５４が実施される。具体的には、焼結工程において作製された焼結体の表面を研磨する。これによって、本実施の形態における焼結体４１は完成する。そして、この焼結体４１が、脚軸２９の脚軸形成部４２ａの嵌合用切欠部４３に嵌合されて接着され、脚軸２９が成形される。
【００６２】
ところで、焼結体４１の肉厚が比較的大である場合、表面（他部材との接触面）を含む領域に、内部よりも緻密性の高い層を設けるようにしてもよい。ここで、緻密性の高い層とは、焼結体４１において空孔率の低い（密度の高い）層であって、たとえば以下のように調査することができる。まず、焼結体４１の表面に垂直な断面において焼結体を切断し、当該断面を鏡面ラッピングする。その後、鏡面ラッピングされた断面を光学顕微鏡の斜光（暗視野）にて、たとえば５０〜１００倍程度で撮影し、３００ＤＰＩ（Ｄｏｔ  Ｐｅｒ  Ｉｎｃｈ）以上の画像として記録する。このとき、白色の領域として観察される白色領域は、空孔率の高い（密度の低い）領域に対応する。したがって、白色領域の面積率が低い領域は、当該面積率が高い領域に比べて緻密性が高い。そして、画像処理装置を用いて記録された画像を輝度閾値により２値化処理した上で白色領域の面積率を測定し、当該面積率により、撮影された領域の緻密性を知ることができる。つまり、前記本発明の焼結体では、接触面を含む領域に内部よりも白色領域の面積率の低い層である緻密層が形成されている。なお、前記撮影は、ランダムに５箇所以上で行ない、前記面積率は、その平均値で評価することが好ましい。また、焼結体４１の内部における前記白色領域の面積率は、たとえば１５％以上である。
【００６３】
また、焼結体の転がり滑り疲労に対する耐久性を一層向上させるためには、前記緻密層は１００μｍ以上の厚みを有していることが好ましい。
【００６４】
このように、緻密性の高い層を設けることによって、焼結体４１の耐久性の向上を図ることができる。この際、緻密層の断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率は７％以下とするのが好ましい。白色領域の面積率が７％以下となる程度に前記緻密層の緻密性を向上させることで、焼結体４１の耐久性がより向上する。
【００６５】
また、前記緻密層内で、緻密層表面を含む領域に、内部よりも緻密性の高い緻密層を設けるようにしてもよい。このように、高緻密層を設けることによって、焼結体４１の耐久性の向上を一層図ることができる。この際、高緻密層の断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率は３．５％以下とするのが好ましい。白色領域の面積率が３．５％以下となる程度に高緻密層の緻密性を向上させることで、焼結体４１の耐久性がより一層向上する。
【００６６】
次に、他の焼結体４１の製造方法を図７を用いて説明する。まず、βサイアロンの粉末を準備するβサイアロン粉末準備工程５５が実施される。βサイアロン粉末準備工程においては、たとえば燃焼合成法を採用した製造工程により、安価にβサイアロンの粉末を製造することができる。
【００６７】
次に、βサイアロン粉末準備工程５５において準備されたβサイアロンの粉末に、焼結助剤を添加して混合する混合工程５６が実施される。この混合工程５６は、焼結助剤を添加しない場合、省略することができる。
【００６８】
前記βサイアロンの粉末またはβサイアロンの粉末と焼結助剤との混合物を、焼結体４１の概略形状に成形する成形工程５７が実施される。具体的には、βサイアロンの粉末またはβサイアロンの粉末と焼結助剤との混合物に、プレス成形、鋳込み成形、押し出し成形、転動造粒などの成形手法を適用することにより、焼結体４１の概略形状に成形された成形体が作製される。
【００６９】
次に、前記成形体の表面が加工されることにより、前記成形体が焼結後に所望の焼結体４１の形状により近い形状になるよう成形される焼結前加工工程５８が実施される。具体的には、グリーン体加工などの加工手法を適用することにより、前記成形体が焼結後に焼結体４１の形状により近い形状になるように成形される。この焼結前加工工程５８は、成形工程５７において前記成形体が成形された段階で、焼結後に所望の焼結体の形状に近い形状が得られる状態である場合には省略することができる。
【００７０】
次に、成形体が、１ＭＰａ以下の圧力下で焼結される焼結工程５９が実施される。具体的には、成形体が、ヒータ加熱、マイクロ波やミリ波による電磁波加熱などの加熱方法により加熱されて焼結されることにより、焼結体４１の概略形状を有する焼結体が作製される。焼結は、不活性ガス雰囲気中または窒素と酸素との混合ガス雰囲気中において、１５５０℃以上１８００℃以下の温度域に成形体が加熱されることにより実施される。不活性ガスとしては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、窒素などが採用可能であるが、製造コスト低減の観点から、窒素が採用されることが好ましい。
【００７１】
次に、焼結工程５９において作製された焼結体の表面が加工され、当該表面を含む領域が除去される仕上げ加工が実施されることにより、焼結体４１を完成させる仕上げ工程６０が実施される。具体的には、焼結工程５９において作製された焼結体４１の表面を研磨する。
【００７２】
ここで、前記焼結工程における焼結により、焼結体４１の表面から厚み５００μｍ程度の領域には、内部よりも緻密性が高く、断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率が７％以下である緻密層が形成される。さらに、焼結体４１の表面から厚み１５０μｍ程度の領域には、緻密層内の他の領域よりもさらに緻密性が高く、断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率が３．５％以下である高緻密層が形成されている。したがって、仕上げ工程においては、除去される焼結体の厚みは、特に接触面となるべき領域において１５０μｍ以下とすることが好ましい。これにより、焼結体表面を含む領域に、高緻密層を残存させ、焼結体の転がり滑り疲労に対する耐久性を向上させることができる。
【００７３】
ところで、焼結体４１の製造方法においては、転がり滑り疲労に対する耐久性を低下させる欠陥の発生を抑制する目的で、熱間静水圧焼結法（Ｈｏｔ  Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓ；ＨＩＰ）やガス圧焼結法（Ｇａｓ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅｄ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ；ＧＰＳ）などの加圧焼結法（通常１０ＭＰａ以上の圧力下で焼結を行なう方法）による焼結を採用することも考えられる。この方法であっても、焼結体４１の気孔率が低下し、密度の高い焼結体４１を製造することができる。しかし、加圧焼結法を採用した製造方法は、製造コストの上昇を招来する。さらに、加圧焼結法を採用した製造方法では、焼結体４１の表層部に材質が変質した異常層が形成される。そのため、焼結体４１の仕上げ加工において、当該異常層を除去する必要が生じ、焼結体４１の製造コストが一層上昇する。一方、加圧焼結法を採用しない場合、焼結体４１の気孔率が増加して欠陥が発生し、焼結体４１の転がり滑り疲労に対する耐久性が低下するという問題点があった。
【００７４】
これに対し、本発明者は、βサイアロンからなる成形体を１ＭＰａ以下の圧力下で焼結して焼結体４１を製造することにより、焼結体４１の表面に形成される接触面（表面）を含む領域に、内部よりも緻密性の高い緻密層を形成可能であることを見出した。前記本発明の焼結体の製造方法においては、βサイアロンを主成分とする成形体が１ＭＰａ以下の圧力下で焼結される工程を含むことにより、加圧焼結の採用に伴う製造コストの上昇を抑制しつつ、接触面を含む領域に緻密層を形成することができる。その結果、本発明の焼結体の製造方法によれば、十分な耐久性を安定して確保することが可能なβサイアロン焼結体からなる焼結体を、安価に製造することができる。
【００７５】
なお、成形体が焼結される工程は、βサイアロンの分解を抑制するため、０．０１ＭＰａ以上の圧力下で行なうことが好ましく、低コスト化を考慮すると大気圧以上の圧力下で行なうことがより好ましい。また、製造コストを抑制しつつ緻密層を形成するためには、成形体が焼結される工程は１ＭＰａ以下の圧力下で行なうことが好ましい。
【００７６】
前記等速自在継手用部材の製造方法においては、成形体が焼結される工程では、１５５０℃以上１８００℃以下の温度域で成形体が焼結される。
【００７７】
成形体が焼結される温度が１５５０℃未満では、焼結による緻密化が進みにくいため、成形体が焼結される温度は１５５０℃以上であることが好ましく、１６００℃以上であることがより好ましい。一方、成形体が焼結される温度が１８００℃を超えると、βサイアロン結晶粒の粗大化による焼結体４１の機械的特性の低下が懸念されるため、成形体が焼結される温度は１８００℃以下であることが好ましく、１７５０℃以下であることがより好ましい。
【００７８】
前記焼結体４１の製造方法では、成形体が焼結される工程では、不活性ガス雰囲気中または窒素と酸素との混合ガス雰囲気中において成形体が焼結される。
【００７９】
不活性ガス雰囲気中において成形体が焼結されることにより、βサイアロンの分解や組織変化を抑制することができる。また、窒素と酸素との混合ガス雰囲気中において成形体が焼結されることにより、βサイアロン焼結体の窒素および酸素の含有量を制御することができる。
【００８０】
前記焼結体４１の製造方法は、成形体が焼結される前に、成形体の表面が加工される工程をさらに備えている。
【００８１】
成形体が焼結されると成形体の硬度が極めて高くなり、加工が困難となる。そのため、焼結後に、たとえば成形体の大幅な加工を行なって自在継手用部材として仕上げる仕上げ工程を採用することは、等速自在継手用部材の製造コストの上昇を伴う。これに対し、成形体の焼結前に成形体の加工を行なって、仕上げ工程などにおける焼結後の成形体の加工量を抑制することにより、等速自在継手用部材の製造コストを抑制することができる。特に、加圧焼結法を採用する製造方法では、異常層を除去するために焼結後に比較的大きな加工量が必要となるため、このような工程のメリットは小さいが、本発明の等速自在継手用部材の製造方法では、βサイアロンからなる成形体を１ＭＰａ以下の圧力下で焼結する工程が採用されているため、異常層を除去するための加工量が抑制されており、前記工程によるメリットは極めて大きい。
【００８２】
前記焼結体の製造方法は、焼結された成形体の表面が加工され、当該表面を含む領域が除去される工程をさらに備えている。そして、焼結された成形体の表面が加工される工程において除去される当該成形体の厚みは１５０μｍ以下である。
【００８３】
前記本発明の等速自在継手用部材の製造方法においては、表面を含む領域に厚み１５０μｍ程度の上述の高緻密層が形成される。そのため、焼結された成形体の表面が加工され、当該表面を含む領域が除去される工程、たとえば仕上げ工程が実施される場合、当該工程において除去される成形体の厚みを１５０μｍ以下とすることにより、等速自在継手用部材の接触面に高緻密層を残存させることができる。したがって、前記工程を採用することにより、一層転がり滑り疲労に対する耐久性が向上した等速自在継手用部材を製造することができる。なお、高緻密層をより確実に残存させるためには、前記工程において除去される焼結された成形体の厚みは、１００μｍ以下とすることがより好ましい。
【００８４】
本発明では、一部を焼結体（セラミックス）にて構成でき、軽量化を図ることができ、しかも、焼結体を設ける部品全体をセラミックス製とする必要がないので、低コスト化を図ることができる。前記実施形態では、トリポード部材の脚軸に焼結体が設けられているので、トリポード部材の軽量化を図ることができる。
【００８５】
しかも、焼結体は、Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体にて構成しているので、安価でありながら、十分な耐久性を安定して確保することができる。
【００８６】
前記図１に示すトリポード型等速自在継手では、トルク伝達部材２３がトラック溝内で傾斜可能となり、継手が作動角をとった状態でトルクを伝達する際の脚軸の傾きをローラの傾きによって吸収させることができるので、スライド抵抗の低減ひいては誘起スラストの低減に寄与する。このため、本発明の等速自在継手は、特に自動車のドライブシャフト用に適用すればスライド抵抗や誘起スラストの大きさが関与する自動車のＮＶＨ性能の改善に寄与し得、車両足回り設計の自由度も高まる。
【００８７】
焼結体４１において緻密層を設けたものでは、耐久性の更なる向上を図ることができる。特に、白色領域の面積率が７％以下となる程度に前記緻密層の緻密性を向上させることで、焼結体４１の転がり滑り疲労に対する耐久性がより向上する。したがって、前記構成により、本発明の焼結体の転がり滑り疲労に対する耐久性を一層向上させることができる。
【００８８】
緻密層にさらに緻密性の高い高緻密層を設けたものでは、耐久性の一層の向上を図ることができる。特に、白色領域の面積率は３．５％以下であれば、高緻密層の緻密性の向上を図ることができる。
【００８９】
ところで、図８に示すように、焼結体４１を脚軸２９の脚軸形成部４２ａに圧入するものであってもよい。すなわち、脚軸２９の脚軸形成部４２ａに一対の凹部６３、６３を形成し、この凹部６３、６３に焼結体４１を圧入すればよい。
【００９０】
このように焼結体４１を圧入したものであっても、前記図１等に示す脚軸２９を有するトリポード型等速自在継手と同様の作用効果を奏する。また、焼結体４１を圧入するものであるので、焼結体４１の接着作業を省略することができ、低コスト化を図ることができる。
【００９１】
脚軸２９を鋼材製の脚軸形成部４２ａと焼結体４１とで構成する場合、脚軸形成部４２ａの全周にわたって焼結体４１にて脚軸形成部４２ａを被覆するようにしてもよい。この場合、焼結体４１を１個の筒状体として、脚軸形成部４２ａに外嵌することができる。また、複数の分割片を形成して、これらを組み合わせることによって、筒状として、外嵌することができる。
【００９２】
また、焼結体４１としては、別部材を構成することなく、脚軸形成部４２ａにコーティングするようにしてもよい。コーティング方法には、溶射、真空蒸着、化学蒸着（ＣＶＤ）、イオンプレーティング等の種々の方法（ドライプロセス）がある。溶射とは、コーティング材料を、加熱により溶融もしくは軟化させ、微粒子状にして加速し被覆対象物表面に衝突させて、扁平に潰れた粒子を凝固・堆積させることにより皮膜を形成するコーティング技術である。真空蒸着は、真空にした容器の中で、蒸着材料を加熱し気化もしくは昇華して、離れた位置に置かれた被コーティング材の表面に付着させ、薄膜を形成するものである。化学蒸着は、薄膜構成原子を含む化合物ガスを原料として化学反応を利用する薄膜化法である。イオンプレーティングは、真空蒸着とプラズマの複合技術である。イオンプレーティングは、原則としてガスプラズマを利用して、蒸発粒子の一部をイオンもしくは励起粒子とし、活性化して蒸着する技術である。
【００９３】
このため、このようなコーティング方法から、使用する材質（Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする材質）に適したものを選択することができる。
【００９４】
また、トリポード部材２全体を、Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体にて構成してもよい。
【００９５】
ところで、前記実施形態では、脚軸２９側に焼結体４１を配置するものであったが、トルク伝達部材３側に焼結体４１を配置するようにしてもよい。すなわち、トルク伝達部材３のローラ３２及びリング３５を、Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体にて構成してもよい。この焼結体は、βサイアロン（Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロン）を主成分とする。この場合、この主成分と残部不純物からなるものであっても、前記βサイアロンを主成分とし、この主成分と残部焼結助剤および不純物からなるものであってもよい。
【００９６】
この場合も、他部材との接触面を含む領域には、内部よりも緻密性に高い緻密層が形成されていたり、さらには、前記緻密層の断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率は７％以下であったりする。また、前記緻密層の表面を含む領域には、前記緻密層内の他の領域よりもさらに緻密性の高い層である高緻密層が形成されていたり、さらには、高緻密層の断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率は３．５％以下であったりする。
【００９７】
等速自在継手用部材としてのローラ３２及び等速自在継手用部材としてのリング３５の製造方法は前記図１等に示す焼結体４１と同様であるので、その説明を省略する。
【００９８】
このように、ローラ３２及びリング３５を焼結体にて構成すれば、トルク伝達部材３の軽量化を図ることができる。しかも、ローラ３２及びリング３５を、Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体にて構成されるので、安価でありながら、十分な耐久性を安定して確保することができる。
【００９９】
焼結体４１において緻密層を設けたものでは、耐久性の更なる向上を図ることができる。特に、白色領域の面積率が７％以下となる程度に前記緻密層の緻密性を向上させることで、焼結体４１の転がり滑り疲労に対する耐久性がより向上する。したがって、前記構成により、本発明の焼結体４１の転がり滑り疲労に対する耐久性を一層向上させることができる。
【０１００】
緻密層にさらに緻密性の高い高緻密層を設けたものでは、耐久性の一層の向上を図ることができる。特に、白色領域の面積率は３．５％以下であれば、高緻密層の緻密性の向上を図ることができる。
【０１０１】
トルク伝達部材３側に焼結体４１を配置する場合、前記実施形態では、ローラ３２全体及びリング３５全体を焼結体４１にて構成したが、他部位との接触部のみを焼結体４１にて構成してもよい。すなわち、ローラ３２の表面及びリング３５の表面のみを焼結体４１にて構成してもよい。この場合、焼結体４１としては、コーティングするもであっても、別部材としても焼結体を成形し、それらをローラ本体やリング本体に対して、接合（接着）するようにしてもよい。
【０１０２】
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、図１に示すように、脚軸２９側に焼結体４１を設ける場合、トルク伝達部材３側に焼結体４１を設けても、設けなくてもいずれでもよい。また、トルク伝達部材３側に焼結体４１を設ける場合、脚軸２９側に焼結体４１を設けても、設けなくてもいずれでもよい。
【０１０３】
前記実施形態では、内側ローラと外側ローラとを有するダブルローラタイプであったが、ローラが１個のみのシングルタイプであってもよい。シングルタイプのものでは、ローラ全体が焼結体にて構成され、またはローラの表面のみが焼結体にて構成される。
【０１０４】
トリポード部材、ローラ、リング等の母材（トリポード本体、ローラ本体、リング本体）の素材は、たとえば鋼、具体的にはＪＩＳ規格Ｓ５３Ｃなどの炭素鋼や、ＳＣＲ４２０、ＳＣＭ４２０などの浸炭鋼を採用することができる。また、各部品において、焼結体４１が接合（接着）する面を、高周波焼入れや浸炭焼入れ等の熱硬化処理を施すようにしてもよい。このように、熱硬化処理を施すことによって、強度向上を図ることができる。
【０１０５】
図４や図５に示すように、トリポード部材２２に装着される焼結体４１の大きさ、厚さ等は、強度、重さ、コスト等を考慮して、種々変更することができる。
【実施例】
【０１０６】
実施例１
まず、試験の対象となる試験片の作製方法について説明する。はじめに、燃焼合成法でｚ値を０．１〜４の範囲で作製したβサイアロンの粉末を準備し、図６で示した製造方法と同様の方法で、ｚ値が０．１〜４である試験片を作製した。具体的な作製方法は以下のとおりである。まず、サブミクロンに微細化されたβサイアロン粉末と、焼結助剤としての酸化アルミニウム（住友化学株式会社製、ＡＫＰ３０）および酸化イットリウム（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社製、Ｙｔｔｒｉｕｍｏｘｉｄｅ  ｇｒａｄｅ  Ｃ）とをボールミルを用いて湿式混合により混合した。その後、スプレードライヤーにて造粒を実施し、造粒粉を製造した。当該造粒粉を金型で円筒状に成形し、さらに冷間静水圧成形（ＣＩＰ）で加圧を行ない、円筒状の成形体を得た。
【０１０７】
引き続き当該成形体に対して１次焼結として常圧焼結を行なった後、圧力２００ＭＰａの窒素雰囲気中でＨＩＰ処理することで、焼結円筒体を製造した。次に、当該焼結円筒体の外周面にラッピング加工を行ない、直径φ４０ｍｍの円筒状の試験片とした。また、比較のため、窒化珪素からなる試験片、すなわちｚ値が０である試験片も前記βサイアロンからなる試験片と同様の方法で作製した（比較例Ａ）。
【０１０８】
次に、試験条件について説明する。上述のように作製された試験片に対し、別途準備された軸受鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＪ２）製の相手試験片（直径φ４０ｍｍの円筒状、焼入硬化済み）を、両者の軸が平行になるように、外周面において最大接触面圧Ｐｍａｘ：２．５ＧＰａで接触させた。そして、試験片を回転数：３０００ｒｐｍで軸周りに回転させるとともに、相手試験片を試験片に対する滑り率が５％となるように軸回りに回転させた。そして、潤滑：タービン油ＶＧ６８(清浄油)のパット給油、試験温度：室温、の条件の下で回転を継続する転がり滑り疲労試験（２円筒試験）を行なった。そして、振動検出装置により運転中の試験片の振動を監視し、試験片に破損が発生して振動が所定値を超えた時点で試験を中止するとともに、運転開始から中止までの時間を当該試験片の寿命として記録した。また、試験中止後、試験片の破損状態を確認した。
【表１】
2009299838.tif 000003
【０１０９】
表１に本実施例の試験結果を示す。表１においては、各実施例および比較例における寿命が、比較例Ａ（窒化珪素）における寿命を１とした寿命比で表されている。また、破損形態は、試験片の表面に剥離が発生した場合「剥離」、剥離が発生することなく表面が摩耗して試験が中止された場合「摩耗」と記載されている。
【０１１０】
表１を参照して、ｚ値が０．１以上３．５以下となっている本発明の実施例Ａ〜Ｈでは、窒化珪素（比較例Ａ）と比較して遜色ない寿命を有している。また、破損形態も窒化珪素の場合と同様に「剥離」となっている。これに対し、ｚ値が３．５を超え、本発明の範囲外となっている比較例Ｂでは、寿命が大幅に低下するとともに、試験片に摩耗が観察される。すなわち、ｚ値が３．８である比較例Ｂでは、最終的には試験片に剥離が発生しているものの、試験片における摩耗が影響し、寿命が大幅に低下したものと考えられる。さらに、ｚ値が４である比較例Ｃにおいては、極めて短時間に試験片の摩耗が進行し、耐久性が著しく低下している。
【０１１１】
以上のように、ｚ値が０．１以上３．５以下の範囲においては、サイアロン焼結体からなる試験片の耐久性は、窒化珪素の焼結体からなる試験片とほぼ同等である。これに対し、ｚ値が３．５を超えると試験片が摩耗しやすくなり、これに起因して転がり滑り疲労に対する耐久性が大幅に低下する。さらに、ｚ値が大きくなると、βサイアロンからなる試験片の破損原因が「剥離」から「摩耗」に変化し、転がり滑り疲労に対する耐久性が著しく低下することが明らかとなった。このように、ｚ値を０．１以上３．５以下とすることにより、安価でありながら、十分な耐久性を安定して確保することが可能なβサイアロン焼結体を備えた等速自在継手が提供可能であることが確認された。
【０１１２】
なお、表１を参照して、ｚ値が３を超える３．５の実施例Ｈにおいては、試験片には僅かな摩耗が発生しており、寿命も実施例Ａ〜Ｇに比べて低下している。このことから、十分な耐久性をより安定して確保するためには、ｚ値は３以下とすることが望ましいといえる。
【０１１３】
また、前記実験結果より、窒化珪素からなるセラミックスと同等以上の耐久性（寿命）を得るには、ｚ値は２以下とすることが好ましく、１．５以下とすることが、より好ましい。一方、燃焼合成を採用した製造工程による、βサイアロン粉体の作製の容易性を考慮すると、十分に自己発熱による反応が期待できるｚ値である０．５以上とすることが好ましい。
【０１１４】
実施例２
以下、本発明の実施例２について説明する。本発明の焼結体の断面における緻密層および高緻密層の形成状態を調査する試験を行なった。試験の手順は以下のとおりである。
【０１１５】
はじめに、燃焼合成法で作製した組成がＳｉ５ＡｌＯＮ７であるβサイアロンの粉末（株式会社イスマンジェイ製、商品名メラミックス）を準備し、図７に示した製造方法と同様の方法で、一辺が約１０ｍｍの立方体試験片を作製した。具体的な製造方法は次のとおりである。まず、サブミクロンに微細化されたβサイアロン粉末と、焼結助剤としての酸化アルミニウム（住友化学株式会社製、ＡＫＰ３０）および酸化イットリウム（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社製、Ｙｔｔｒｉｕｍｏｘｉｄｅ  ｇｒａｄｅ  Ｃ）とをボールミルを用いて湿式混合により混合した。その後、スプレードライヤーにて造粒を実施し、造粒粉を製造した。当該造粒粉を金型で所定の形状に成形し、さらに冷間静水圧成形（ＣＩＰ）で加圧を行ない、成形体を得た。引き続き当該成形体を圧力０．４ＭＰａの窒素雰囲気中で１６５０℃に加熱して焼結することで、前記立方体試験片を製造した。
【０１１６】
その後、当該試験片を切断し、切断された面をダイヤモンドラップ盤でラッピングした後、酸化クロムラップ盤による鏡面ラッピングを実施することにより、立方体の中心を含む観察用の断面を形成した。そして、当該断面を光学顕微鏡（株式会社ニコン製、マイクロフォト−ＦＸＡ）の斜光で観察し、倍率５０倍のインスタント写真（フジフイルム株式
会社製  ＦＰ−１００Ｂ）を撮影した。その後、得られた写真の画像を、スキャナーを用いて（解像度３００ＤＰＩ）パーソナルコンピューターに取り込んだ。そして、画像処理ソフト（三谷商事株式会社製  ＷｉｎＲＯＯＦ）を用いて輝度閾値による２値化処理を行なって（本実施例での２値化分離閾値：１４０）、白色領域の面積率を測定した。
【０１１７】
次に、試験結果について説明する。図９は、試験片の前記観察用の断面を光学顕微鏡の斜光で撮影した写真である。また、図１０は、図９の写真の画像を、画像処理ソフトを用いて輝度閾値により２値化処理した状態を示す一例である。また、図１１は、図９の写真の画像を、画像処理ソフトを用いて輝度閾値により２値化処理する際に、画像処理を行なう領域（評価領域）を示す図である。図９において、写真上側が試験片の表面側であり、上端が表面である。
【０１１８】
図９および図１０を参照して、本実施例における試験片は、表面を含む領域に内部よりも白色領域の少ない層が形成されていることがわかる。そして、図１１に示すように、撮影された写真の画像を試験片の最表面からの距離に応じて３つの領域（最表面からの距離が１５０μｍ以内の領域、１５０μｍを超え５００μｍ以内の領域、５００μｍを超え８００μｍ以内の領域）に分け、領域毎に画像解析を行なって白色領域の面積率を算出したところ、表２に示す結果が得られた。表２においては、図１１に示した各領域を１視野として、無作為に撮影された５枚の写真から得られる５視野における白色領域の面積率の、平均値と最大値とが示されている。
【０１１９】
【表２】
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表２を参照して、本実施例における白色領域の面積率は、内部において１８．５％であったのに対し、表面からの深さが５００μｍ以下である領域においては３．７％、表面からの深さが１５０μｍ以下の領域においては１．２％となっていた。このことから、本実施例における試験片は、表面を含む領域に内部よりも白色領域の少ない緻密層および高緻密層が形成されていることが確認された。
【０１２０】
実施例３
以下、本発明の実施例３について説明する。本発明の焼結体の転がり滑り疲労に対する耐久性を確認する試験を行なった。試験の手順は以下のとおりである。
【０１２１】
まず、試験の対象となる試験片の作製方法について説明する。はじめに、燃焼合成法で作製した組成がＳｉ５ＡｌＯＮ７であるβサイアロンの粉末（株式会社イスマンジェイ製、商品名メラミックス）を準備し、図７に示した製造方法と同様の方法で直径φ４０ｍｍの円筒状の試験片を作製した。具体的な製造方法は次のとおりである。まず、サブミクロンに微細化されたβサイアロン粉末と、焼結助剤としての酸化アルミニウム（住友化学株式会社製、ＡＫＰ３０）および酸化イットリウム（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社製、Ｙｔｔｒｉｕｍｏｘｉｄｅ  ｇｒａｄｅ  Ｃ）とをボールミルを用いて湿式混合により混合した。その後、スプレードライヤーにて造粒を実施し、造粒粉を製造した。当該造粒粉を金型で円筒状に成形し、さらに冷間静水圧成形（ＣＩＰ）で加圧を行ない円筒状の成形体を得た。
【０１２２】
次に、当該成形体に対して焼結後の加工代が所定の寸法となるようにグリーン加工を行ない、引き続き当該成形体を圧力０．４ＭＰａの窒素雰囲気中で１６５０℃に加熱して焼結することで、焼結円筒体を製造した。次に、当該焼結円筒体の外周面に対してラッピング加工を行ない、直径φ４０ｍｍの円筒状の試験片とした。ここで、前記焼結円筒体に対するラッピング加工により除去される焼結円筒体の厚み（加工代）を８段階に変化させ、８種類の試験片を作製した（実施例Ａ〜Ｈ）。一方、比較のため、窒化珪素および焼結助剤からなる原料粉末を用いて加圧焼結法により焼結した焼結円筒体に対して、上述と同様にラッピング加工を行ない、直径φ４０ｍｍの円筒状の試験片を作製した（比較例Ａ）。ラッピング加工による加工代は０．２５ｍｍとした。
【０１２３】
次に、試験条件について説明する。上述のように作製された試験片に対し、別途準備された軸受鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＪ２）製の相手試験片（直径φ４０ｍｍの円筒状、焼入硬化済み）を、両者の軸が平行になるように、外周面において最大接触面圧Ｐｍａｘ：２．５ＧＰａで接触させた。そして、試験片を回転数：３０００ｒｐｍで軸周りに回転させるとともに、相手試験片を試験片に対する滑り率が５％となるように軸回りに回転させた。そして、潤滑：タービン油ＶＧ６８(清浄油)のパット給油、試験温度：室温、の条件の下で回転を継続する転がり滑り疲労試験（２円筒試験）を行なった。そして、振動検出装置により運転中の試験片の振動を監視し、試験片に破損が発生して振動が所定値を超えた時点で試験を中止するとともに、運転開始から中止までの時間を当該試験片の寿命として記録した。なお、試験数は実施例、比較例ともに８個ずつとし、その平均寿命を算出した上で、比較例Ａに対する寿命比で耐久性を評価した。
【０１２４】
【表３】
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表３に本実施例の試験結果を示す。表３を参照して、実施例の試験片の寿命は、その製造コスト等を考慮するといずれも良好であるといえる。そして、加工代を０．５ｍｍ以下とすることにより試験片の表面に緻密層を残存させた実施例Ｄ〜Ｇの試験片の寿命は、比較例Ａの寿命の２〜３倍程度となっていた。さらに、加工代を０．１５ｍｍ以下とすることにより試験片の表面に高緻密層を残存させた実施例Ａ〜Ｃの試験片の寿命は、比較例Ａの寿命の５倍程度となっていた。このことから、本発明の焼結体を備えた等速自在継手は、耐久性において優れているものと考えられる。そして、本発明の焼結体を備えた自在継手は、焼結体の加工代を０．５ｍｍ以下として、表面に緻密層を残存させることにより寿命が向上し、焼結体の加工代を０．１５ｍｍ以下として、表面に高緻密層を残存させることにより寿命がさらに向上すると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の実施形態を示すトリポード型等速自在継手の横断面図である。
【図２】前記トリポード型等速自在継手の縦断面図である。
【図３】前記トリポード型等速自在継手の要部断面図である。
【図４】前記トリポード型等速自在継手のトリポード部材の要部拡大図である。
【図５】前記トリポード型等速自在継手のトリポード部材の要部拡大図である。
【図６】焼結体の製造工程を示す簡略ブロック図である。
【図７】焼結体の他の製造工程を示す簡略ブロック図である。
【図８】トリポード部材の変形例を示す要部拡大図である。
【図９】試験片の観察用の断面を光学顕微鏡の斜光で撮影した写真である。
【図１０】前記図９の写真の画像を、画像処理ソフトを用いて輝度閾値により２値化処理した状態を示す一例である。
【図１１】前記図９の写真の画像を、画像処理ソフトを用いて輝度閾値により２値化処理する際に、画像処理を行なう領域（評価領域）を示す図である。
【図１２】従来のトリポード型等速自在継手の横断面図である。
【符号の説明】
【０１２６】
２１   外側継手部材
２２   トリポード部材
２３   トルク伝達部材
２６   トラック溝
２９   脚軸
３２   ローラ
３５   リング（内側ローラ）
３５ａ 円弧状凸断面
４０   隙間
４１   焼結体
５２，５７    成形工程
５３，５９    焼結工程
５８   焼結前加工工程
５９   焼結工程
【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１２】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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