(57)【要約】【課題】材料や形状を変更することなく、耐遅れ破壊性に優れた低コストな等速自在継手の外側継手部材を提供する。【解決手段】内側継手部材が収容されるマウス部７と、マウス部７の底部８から突設されるステム部１０とを有し、ステム部１０とマウス部７とのコーナ部である付根部１７がアール状とされた等速自在継手の外側継手部材である。少なくとも付根部１７の表面を水素進入防止膜１４にて被覆した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側継手部材が収容されるマウス部と、マウス部の底部から突設されるステム部とを有し、ステム部とマウス部とのコーナ部である付根部がアール状とされた等速自在継手の外側継手部材であって、
少なくとも前記付根部の表面を水素進入防止膜にて被覆したことを特徴とする等速自在継手の外側継手部材。
【請求項２】
前記水素進入防止膜を、全外表面に形成したことを特徴とする請求項１の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項３】
前記水素進入防止膜は、潤滑性のある塗膜にてアール状の付根部及びマウス部のバック面に形成したことを特徴とする請求項１の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項４】
前記水素進入防止膜は、メラミン樹脂系の塗料により形成されたものであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項５】
前記水素進入防止膜は焼付け塗装により形成されたものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項６】
前記水素進入防止膜は、防錆効果を有する塗料により形成されたものであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項７】
耐遅れ破壊性の高い材料にて構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項８】
アール状の付根部のマウス部側にぬすみ部を形成し、少なくとも、ぬすみ部を含む付根部を水素進入防止膜にて被覆したことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項９】
アール状の付根部のステム部側にぬすみ部を形成し、少なくとも、ぬすみ部を含む付根部を水素進入防止膜にて被覆したことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１０】
アール状の付根部のステム部側乃至マウス部側にまたがるコーナ部にぬすみ部を形成し、少なくとも、ぬすみ部を含む付根部を水素進入防止膜にて被覆したことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項の等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１１】
前記付根部に表面加工手段にて圧縮残留応力を付与することを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項の等速自在継手の外側継手部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、等速自在継手の外側継手部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
２ＷＤ車及び４ＷＤ車向けに使用されるいわゆるドライブシャフトは、図７に示すようなアウトボード側（自動車に組付けた状態で外側となる方）の固定式等速自在継手１０４と、インボード側（自動車に組付けた状態で内側となる方）の摺動式等速自在継手（図示省略）とを図示省略の中間シャフトで結合した構成を有する。アウトボード側の等速自在継手１０４は、車輪用軸受装置で回転自在に支持されたハブ輪１０２に結合される。
【０００３】
車輪用軸受装置としては、例えば図７に示すようなものがある。この車輪用軸受装置は、外径方向に延びるフランジ１０１を有するハブ輪１０２と、このハブ輪１０２に外側継手部材１０３のステム部１２３が固定される等速自在継手１０４と、ハブ輪１０２の外周側に配設される外方部材１０５とを備える。
【０００４】
等速自在継手１０４は、前記外側継手部材１０３と、この外側継手部材１０３のマウス部１０７内に配設される内側継手部材１０８と、この内側継手部材１０８と外側継手部材１０３との間に配設されるボール１０９と、このボール１０９を保持する保持器１１０とを備える。また、内側継手部材１０８の中心孔の内周面にはスプライン部１１１が形成され、この中心孔にシャフト１３０の端部スプライン部１３６が挿入されて、内側継手部材１０８側のスプライン部１１１とシャフト側のスプライン部１３６とが係合される。
【０００５】
また、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。
【０００６】
そして、筒部１１３のフランジ側の外周面に切欠部１４０が設けられ、この切欠部１４０にアウトボード側の第１内方部材１１６及びインボード側の第２内方部材１１７が嵌合されている。第１内方部材１１６の外周面に第１内側転走面１１８が設けられ、第２内方部材１１７の外周面に第２内側転走面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１２９がこのボルト装着孔１１２に装着される。
【０００７】
内周に２列の外側転走面１２０、１２１が設けられている外方部材１０５と、外方部材１０５の第１外側転走面１２０と対向する内側転走面１１８を有する第１内方部材１１６と、外方部材１０５の第２外側転走面１２１と対向する内側転走面１１９を有する第２内方部材１１７と、外方部材１０５と内方部材１１６、１１７との間に介装される転動体１２２とで転がり軸受を形成する。
【０００８】
ハブ輪１０２の筒部１１３に外側継手部材１０３のステム部１２３が挿入される。ステム部１２３は、その反マウス部の端部にねじ部１２４が形成され、このねじ部１２４とマウス部１０７との間にスプライン部１２５が形成されている。また、ハブ輪１０２の筒部１１３の内周面（内径面）にスプライン部１２６が形成され、ステム部１２３がハブ輪１０２の筒部１１３に挿入された際には、ステム部１２３側のスプライン部１２５とハブ輪１０２側のスプライン部１２６とが係合する。
【０００９】
そして、筒部１１３から突出したステム部１２３のねじ部１２４にナット部材１２７が螺着され、ハブ輪１０２と外側継手部材１０３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１０７のステム部側の端面１３１と第２内方部材１１７の外端面１３２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が内方部材１１６、１１７を介してナット部材１２７とマウス部１０７とで挟持される。この場合、マウス部１０７のステム部側の端面１３１が、内方部材１１６、１１７に与圧する。
【００１０】
このように、等速自在継手１０４の外側継手部材１０３をハブ輪１０２に結合する際には、ハブボルトを強固に締付る必要がある。このため、外側継手部材１０３の遅れ破壊が問題になることがある。遅れ破壊とは、一定の引張応力が付加されている状態で、ある時間が経過したのち、外見上はほとんど塑性変形を伴わずに突然脆性的に破壊する現象である。遅れ破壊は、部材内部に侵入した水素原子が結晶粒界に集まり水素分子になることでガス圧力が高まって、結晶粒界に沿って亀裂進展が起こること等に起因している。この遅れ破壊は、外側継手部材においては、ステム部１２３とマウス部１０７のコーナ部である付根部１３４で特に生じ易い。
【００１１】
そこで、付根部１３４で遅れ破壊を防止する方法が提案されている（特許文献１）。遅れ破壊を防止するためには、鋼中の水素の拡散を防止することが重要である。特許文献１のものは、鋼中の水素をトラップできるように、添加物と組成を規定している。
【００１２】
また、圧縮残留応力を付与して、水素の進入を抑える方法もある（特許文献２）。すなわち、付根部１３４付近にショットピーニングを行うことにより、表面近傍に塑性歪を導入して耐遅れ破壊性及び耐水素進入性を向上させている。
【特許文献１】特開２００５−６０７２１号公報
【特許文献２】特開平７−２９２４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１に記載されたものは、材料の変更や形状の変更を伴うものであるため、導入に際しては試験等を行って評価をすることが必要である。しかしながら、製品によっては、材料や形状の変更ができないものもある。また、特許文献２のもののように、ショットピーニングで圧縮残留応力を付与する方法では、材料や形状の変更は必要ないが、処理費用が高額となり、低価格帯での提供が難しいという問題がある。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑みて、材料や形状を変更することなく、耐遅れ破壊性に優れた低コストな等速自在継手の外側継手部材を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の等速自在継手の外側継手部材は、内側継手部材が収容されるマウス部と、マウス部の底部から突設されるステム部とを有し、ステム部とマウス部とのコーナ部である付根部がアール状とされた等速自在継手の外側継手部材であって、少なくとも前記付根部の表面を水素進入防止膜にて被覆したものである。
【００１６】
本発明の等速自在継手の外側継手部材は、少なくとも付根部の表面を水素進入防止膜にて被覆したものであるため、付根部が周辺雰囲気に直接触れるのを防止することができて、水素の進入を防止することができる。このため、水素原子が部材内部に進入して結晶粒界に集まり水素分子になることに起因するガス圧力の高まりを防止することができる。
【００１７】
前記水素進入防止膜を、全外表面に形成することができる。また、潤滑性のある塗膜にてアール状の付根部及びマウス部のバック面に水素進入防止膜を形成することもできる。
【００１８】
前記水素進入防止膜は、メラミン樹脂系の塗料により形成するのが好ましく、さらに防錆効果を有する塗料により形成するのが特に好ましい。水素進入防止膜の形成方法としては、焼付け塗装により形成するのが好ましい。
【００１９】
耐遅れ破壊性の高い材料にて外側継手部材を構成することができる。
【００２０】
アール状の付根部のマウス部側にぬすみ部を形成し、少なくとも、ぬすみ部を含む付根部を水素進入防止膜にて被覆したり、アール状の付根部のステム部側にぬすみ部を形成し、少なくとも、ぬすみ部を含む付根部を水素進入防止膜にて被覆したり、アール状の付根部のステム部側乃至マウス部側にまたがるコーナ部にぬすみ部を形成し、少なくとも、ぬすみ部を含む付根部を水素進入防止膜にて被覆したりすることができる。アール状の付根部にぬすみ部を設けているため、このぬすみ部にて付根部に対する応力集中を緩和することができる。また、このぬすみ部を設けることにより、軽量化を図ることができる。しかも、マウス部の底部の肉厚を厚くする必要がなくなるため、一層軽量化を図ることができる。さらには、通常の従来品の付根部よりも膨らまないので、この付根部に対向する相手部材（ハブ輪）との隙間を十分確保することができ、底部と対面する相手部材と干渉するのを防止することができる。
【００２１】
前記付根部に表面加工手段にて圧縮残留応力を付与することができる。ここで、表面加工手段としては、例えば、ショットピーニング処理がある。ショットピーング処理を行うと、付根部に圧縮の残留応力が発生し、それが付根部に発生した引張応力を打ち消すことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の等速自在継手の外側継手部材では、水素原子が部材内部に進入して結晶粒界に集まり水素分子になることに起因するガス圧力の高まりを防止することができるため、結晶粒界に沿って亀裂進展が起こるのを防止することができる。このため、材料や形状を変更することなく、低コストにて遅れ破壊を防止もしくは起こりにくくすることができる。
【００２３】
前記水素進入防止膜を、全外表面に形成したり、アール状の付根部及びマウス部のバック面に形成したりして、所望の位置に水素進入防止膜を形成することができる。特に、全外表面に形成すると、水素進入防止膜が途切れることがないので、遅れ破壊の抑止効果を高めることができる。また、潤滑性のある塗膜にてアール状の付根部及びマウス部のバック面に形成すると、等速自在継手とハブ輪との間のスティックスリップ音の抑止効果を持たせることができ、全表面に水素進入防止膜を形成する場合よりも材料を少なくすることができて、コストの低減を図ることができる。
【００２４】
前記水素進入防止膜をメラミン樹脂系の塗料により形成すると、経済性、耐久性に優れる。防錆効果を有する塗料により形成すると、遅れ破壊防止効果を一層高めることができる。焼付け塗装により水素進入防止膜を形成すると、水素進入防止膜の密着性の向上を図ることができるとともに、コストの低減を図ることができる。
【００２５】
耐遅れ破壊性の高い材料にて外側継手部材を構成すると、前記水素進入防止膜と相俟って、より一層耐遅れ破壊性を向上させることができる。
【００２６】
アール状の付根部にぬすみ部を形成すると、ぬすみ部にて付根部に対する応力集中を緩和することができるため、遅れ破壊をより一層防止することができる。また、このぬすみ部を設けることにより、軽量化を図ることができるため、材料費の削減による低コスト化、重量削減による自動車の燃費向上が可能となる。さらには、マウス部が相手部材と干渉することを防止することができて、長期にわたって安定した機能を発揮することができる。この場合、ぬすみ部を付根部のマウス部側に設けたり、前記ぬすみ部を付根部のコーナ部に設けたりできるため、相手部材の形状に応じて、相手部材と干渉しない位置にぬすみ部を設けることができる。
【００２７】
付根部に表面加工手段にて圧縮残留応力を付与すると、付根部に発生した圧縮の残留応力が付根部に発生した引張応力を打ち消して、更に優れた遅れ破壊対策とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。
【００２９】
図１は、本発明の第１実施形態の外側継手部材が使用された等速自在継手である。この等速自在継手は、外側継手部材１と、外側継手部材１の内側に配された内側継手部材（図示省略）と、外側継手部材１と内側継手部材との間に介在してトルクを伝達する複数のボール（図示省略）と、外側継手部材１と内側継手部材との間に介在してボールを保持するケージ（図示省略）とを主要な部材として構成される。
【００３０】
外側継手部材１は、例えば中炭素鋼にて構成され、内側継手部材、ケージおよびボールを収容した円筒面を有するカップ状のマウス部７と、このマウス部７の底部８から軸方向に一体的に延びるステム部１０とを有する。ステム部１０とマウス部７とのコーナ部にはアール状の付根部１７が形成されている。ステム部１０は、本体部１０ａと先端部１０ｂと基端部１０ｃとからなり、本体部１０ａと先端部１０ｂとは連設部１８を介して連設され、本体部１０ａと基端部１０ｃとは連設部１５を介して連設される。本体部１０ａは、図示省略の相手部材（ハブ輪の孔部の内径面の雌スプライン）と嵌合する雄スプライン２０が形成された嵌合部２１を備える。連設部１５の外径寸法は、雄スプライン２０の最外径寸法（スプライン２１の凸部の頂点を結ぶ円弧の外径寸法）より小さく、雄スプライン２１の最小外径（スプライン２１の凹部の底を結ぶ円弧の外径寸法）よりも大きく設定されている。基端部１０ｃの外径寸法は、雄スプライン２０の最外径寸法（スプライン２１の凸部の頂点を結ぶ円弧の外径寸法）より大きく設定されている。先端部１０ｂは、ねじ部１２と非ねじ部１３とから構成されている。
【００３１】
ステム部１０とマウス部７とのコーナ部である付根部１７の表面は、水素進入防止膜１４にて被覆されている。水素進入防止膜１４としては、メラミン樹脂系塗料、エポキシ樹脂系塗料、ポリエステル樹脂系塗料、アクリル樹脂系塗料、フッ素系塗料等を使用することができる。その中でも、特にメラミン樹脂系塗料を使用するのが好ましい。また、防錆効果を有する塗料（顔料に鉛系、クロム系、亜鉛系、リン酸系を用いたもの）を使用するのが好ましい。
【００３２】
水素進入防止膜の塗装の方法は、焼付け塗装、電着塗装（カチオン、アニオン）、スプレー等にて行うことができるが、特に焼付け塗装にて行うのが好ましい。焼付け塗装を行うと、水素進入防止膜の密着性の向上を図ることができるとともに、コストの低減を図ることができる。
【００３３】
さらに、特開２００４−２９３５８６のような耐遅れ破壊性の高い材料にて外側継手部材１を構成するのが好ましい。
【００３４】
このように、本発明の第１実施形態の等速自在継手の外側継手部材では、付根部１７の表面を水素進入防止膜１４にて被覆したものであるため、周辺雰囲気に付根部１７が直接触れるのを防止することができて、水素の進入を防止することができる。このため、水素原子が部材内部に進入して結晶粒界に集まり水素分子になることに起因するガス圧力の高まりを防止することができ、結晶粒界に沿って亀裂進展が起こるのを防止することができる。従って、材料や形状を変更することなく、また、水素進入防止膜１４を最小限とすることができるため、低コストにて遅れ破壊を防止もしくは起こりにくくすることができる。
【００３５】
前記水素進入防止膜１４をメラミン樹脂系の塗料により形成すると、経済性、耐久性に優れる。防錆効果を有する塗料により形成すると、遅れ破壊防止効果を一層高めることができる。焼付け塗装により水素進入防止膜を形成すると、水素進入防止膜１４の密着性の向上を図ることができるとともに、コストの低減を図ることができる。
【００３６】
耐遅れ破壊性の高い材料にて外側継手部材１を構成すると、水素進入防止膜１４と相俟って、より一層耐遅れ破壊性を向上させることができる。
【００３７】
図２は、本発明の第２実施形態の等速自在継手の外側継手部材である。この場合、前記水素進入防止膜１４を、全外表面に形成している。すなわち、ステム部１０の外表面、マウス部７のバック面１９の外表面、及びマウス部７の外表面の、外側継手部材の全ての外表面に水素進入防止膜１４を形成している。
【００３８】
図３は、本発明の第３実施形態の等速自在継手の外側継手部材である。この場合、潤滑性のある塗膜にて、アール状の付根部１７及びマウス部７のバック面１９に水素進入防止膜１４を形成している。ここで、潤滑性のある塗膜とは、等速自在継手とハブ輪との間のスティックスリップ音の抑止効果を持たせることができる塗膜をいい、前記した種々の材料から選択することができる。
【００３９】
このように、第２実施形態や第３実施形態の等速自在継手の外側継手部材でも、前記第１実施形態の等速自在継手の外側継手部材と同様の作用効果を奏する。特に、第２実施形態では全外表面に水素進入防止膜１４を形成しているので、水素進入防止膜１４が途切れることがなく、遅れ破壊の抑止効果を高めることができる。また、第３実施形態では、潤滑性のある塗膜にてアール状の付根部１７及びマウス部７のバック面１９に水素進入防止膜１４を形成しているので、等速自在継手とハブ輪との間のスティックスリップ音の抑止効果を持たせることができる。さらに全表面に水素進入防止膜１４を形成する第２実施形態よりも材料を少なくすることができて、第２実施形態と比較するとコストの低減を図ることができる。なお、図２や図３に示す等速自在継手の外側継手部材において、図１と同様の構成については、図１と同一符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
図４は、本発明の第４実施形態の等速自在継手の外側継手部材である。この場合、付根部１７のマウス部側にぬすみ部２５を周方向に沿って連続的に形成している。すなわち、付根部１７のマウス部側が、マウス部７のバック面１９よりも開口側となるように、付根部１７のマウス部側を切欠いている。このため、付根部１７のマウス部側には、曲率半径Ｒａのぬすみ部２５が形成される。なお、ぬすみ部２５を設けない場合の付根部１７を構成する曲率半径をＲｂとすると、Ｒａ＞Ｒｂとなる。そして、ぬすみ部２５を含む付根部１７を水素進入防止膜１４にて被覆している。なお、図４における仮想線は、ぬすみ部２５を設けない場合の付根部１７を示す。
【００４１】
図５は、本発明の第５実施形態の等速自在継手の外側継手部材である。この場合、付根部１７のステム部側にぬすみ部２６を周方向に沿って連続的に形成している。すなわち、付根部１７のステム部側が、ステム部１０の基端部１０ｃの外径面よりも内径側となるように、付根部１７のステム部側を切欠いている。このため、付根部１７のステム部側には、曲率半径Ｒａのぬすみ部２６が形成される。なお、ぬすみ部２６を設けない場合の付根部１７を構成する曲率半径をＲｂとすると、Ｒａ＞Ｒｂとなる。そして、ぬすみ部２６を含む付根部１７を水素進入防止膜１４にて被覆している。なお、図５における仮想線は、ぬすみ部２６を設けない場合の付根部１７を示す。
【００４２】
図６は、本発明の第６実施形態の等速自在継手の外側継手部材である。この場合、付根部１７のステム部側にぬすみ部２７を周方向に沿って連続的に形成するとともに、付根部１７のマウス部側にぬすみ部２７を周方向に沿って連続的に形成している。なお、図６における仮想線は、ぬすみ部２７を設けない場合の付根部１７を示す。
【００４３】
このように、第４〜第６実施形態の等速自在継手の外側継手部材は、前記第１〜第３実施形態での作用効果に加えて、アール状の付根部１７にぬすみ部２５、２６、２７を形成しているので、ぬすみ部２５、２６、２７にて付根部１７に対する応力集中を緩和することができるため、遅れ破壊をより一層防止することができる。また、このぬすみ部２５、２６、２７を設けることにより、軽量化を図ることができるため、材料費の削減による低コスト化、重量削減による自動車の燃費向上が可能となる。さらには、マウス部７が相手部材と干渉することを防止することができて、長期にわたって安定した機能を発揮することができる。この場合、ぬすみ部２５、２６、２７を付根部１７のマウス部側に設けたり、前記ぬすみ部を付根部１７のステム部側に設けたりできるため、相手部材の形状に応じて、相手部材と干渉しない位置にぬすみ部２５、２６、２７を設けることができる。
【００４４】
付根部１７に、表面加工手段にて圧縮残留応力を付与することができる。ここで、表面加工手段としては、例えば、ショットピーニング処理がある。ショットピーニングとは、無数のショット材を金属表面にたたきつけるもので、金属表面改質法の一種である。これにより、金属表面の硬度が増し、一定の深さで圧縮応力を持った層が形成される。付根部１７にショットピーング処理を行うと、付根部１７に圧縮の残留応力が発生し、それが付根部１７に発生した引張応力を打ち消して、更に優れた遅れ破壊対策とすることができる。ショットピーニング以外にレーザーピーニングや超音波打撃処理を行うことにより、圧縮残留応力を付与することもできる。
【００４５】
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、固定式等速自在継手としては、種々のタイプのものを採用することができ、また、固定式等速自在継手に限らず種々のタイプの摺動式等速自在継手であってもよく、ナット等を締め付けることでステム部１０に軸力が発生し、付根部１７に大きな応力が発生する外側継手部材１であればよい。また、連設部１５や基端部１０ｃの外径面としては、凸部２０の先端部と略同一であってもよい。ぬすみ部２５、２６、２７の深さ、大きさとしては、外側継手部材１の形状や材質等に応じて種々変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施形態を示す等速自在継手の外側継手部材の断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す等速自在継手の外側継手部材の断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示す等速自在継手の外側継手部材の断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態を示す外側継手部材の要部拡大断面図である。
【図５】本発明の第５実施形態を示す外側継手部材の要部拡大断面図である。
【図６】本発明の第６実施形態を示す外側継手部材の要部拡大断面図である。
【図７】従来の外側継手部材を使用した駆動車輪用軸受ユニットの断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    外側継手部材
７    マウス部
８    底部
１０    ステム部
１４    水素進入防止膜
１７    付根部
２５、２６、２７    ぬすみ部
【図１】
2009275879.tif 000003
【図２】
2009275879.tif 000004
【図３】
2009275879.tif 000005
【図４】
2009275879.tif 000006
【図５】
2009275879.tif 000007
【図６】
2009275879.tif 000008
【図７】
2009275879.tif 000009