JP2007155100A - 等速自在継手の外側継手部材 - Google Patents

Abstract

【課題】亀裂が発生するのを抑制することができ、亀裂が仮に発生したとしてもその成長を抑えることができ、さらには静捩り強度や疲労強度を向上させることが可能な等速自在継手の外側継手部材を提供する。
【解決手段】内径面にトラック溝２５が形成された等速自在継手の外側継手部材である。内径面に浸炭焼入れ硬化処理が行われた硬化層Ｓを設ける。外径面に、防炭処理を施すことにより浸炭焼入れ硬化処理が行われない非硬化層Ｓ１を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、等速自在継手の外側継手部材に関するものである。

図５に示すように、等速自在継手（トリポート型等速自在継手）１は、外側継手部材２と、内側継手部材としてのトリポード部材４と、トルク伝達部材としてのローラ６を主要な構成要素としている。

外側継手部材２は一体に形成されたマウス部７とステム部８とからなる。ステム部８は端部に形成したスプラインまたはセレーション軸９にて第一の回転軸（図示せず）とトルク伝達可能に結合する。マウス部７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１０が形成してある。マウス部７は、横断面（図３）で見ると、大径部７ａと小径部７ｂが交互に現れる非円筒形状である。すなわち、マウス部７は、大径部７ａと小径部７ｂ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１０が形成される。各トラック溝１０の円周方向で向き合った側壁にローラ案内面１１、１１が形成される。

トリポード部材４はボス１２と脚軸１３とを備える。ボス１２には第二の回転軸（シャフト）１４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１５が形成してある。脚軸１３はボス１２の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。トリポード部材４の各脚軸１３はローラ６を担持している。脚軸１３とローラ６との間には複数の針状ころ１６が介在させてあり、ローラ６は脚軸１３の軸線（軸心）を中心として回転自在である。

なお、この等速自在継手には、大径部５ａがマウス部７の開口部側の外周面に外嵌固定されるとともに、小径部５ｂがシャフト１４に外嵌固定されるブーツ５が装着されている。

外側継手部材２には、図３に示すように、少なくともローラが接触する部分に硬化層（硬化部）Ｓが設けられている（特許文献１）。すなわち、硬化層Ｓを設けることによって、ローラ６の転動によるローラ案内面１１の摩耗を抑制するようにしている。そして、この硬化層Ｓは、例えば高周波焼入れ等にて形成される。ここで、高周波焼入れとは、高周波による表皮硬化を利用した処理物の表面のみを加熱して焼き入れを行うものである。また、外側継手部材２が低炭素鋼又は低炭素合金鋼等の場合、浸炭処理を行った後、焼入れを行うことによって、硬化層Ｓを形成することになる。すなわち、鋼の表面に炭素を浸み込ませ、その後で焼入れして表面を硬化させる浸炭焼入れを行う。
特開２００５−００９５０７号公報

浸炭焼き入れにて硬化層Ｓを形成する場合、図４に示すように、外側継手部材２の外径面（外面）及び内径面（内面）に硬化層Ｓを形成することになる。しかしながら、浸炭焼き入れ等にて硬化層Ｓを形成すれば、この硬化層Ｓは靭性が劣化し、使用時の外力負荷等により、硬化層Ｓにおいて亀裂が生じるおそれがある。また、外側継手部材２として静捩り強度や疲労強度も劣る傾向にある。

本発明は、上記課題に鑑みて、亀裂が発生するのを抑制することができ、亀裂が仮に発生したとしてもその成長を抑えることができ、さらには静捩り強度や疲労強度を向上させることが可能な等速自在継手の外側継手部材を提供する。

本発明の等速自在継手の外側継手部材は、内側継手部材との間で角度変位を許容しながらトルクを伝達する等速自在継手に装備され、内径面にトラック溝が形成された外側継手部材において、内径面に浸炭焼入れ硬化処理が行われた硬化層を設けるとともに、外径面に、防炭処理を施すことにより浸炭焼入れ硬化処理が行われない非硬化層を設けたものである。ここで、浸炭焼入れは、鋼の表面に炭素を浸み込ませ、その後焼入れして表面を硬化させる金属硬化処理である。すなわち、低炭素鋼を浸炭剤中で所定温度以上で加熱すると、炭素が拡散して鋼表面層の炭素含有量が多くなる。これを焼入れすると浸炭層が硬化して耐摩耗性に優れる表面となる。また、鋼内部は低炭素鋼のままであるから、靭性に富み、かつ硬度の高い製品となる。防炭処理とは、浸炭焼入れにおいて浸炭しないようにする処理である。このため、硬化処理が行われない外径面の非硬化層には、靭性がある。

本発明の外側継手部材では、内径面に浸炭焼入れ硬化処理が行われた硬化層を設けているので、内径面側においては耐摩耗性に優れ、また、外径面に、防炭処理を施すことにより浸炭焼入れ硬化処理が行われない非硬化層を設けているので、外径面側においては靭性に優れる。

この外側継手部材は、前記内側継手部材を含むトルク伝達要素がトラック溝内を軸方向に移動する摺動型等速自在継手に装備され、前記非硬化層を、前記トルク伝達要素が移動する軸方向範囲に対応して設けたので、長手方向（軸方向）で機能上必要な部位のみに防炭処理を行うことができ、強度的に弱い所（応力集中部）に非硬化層を形成することになる。

本発明は、内径面に浸炭焼入れ硬化処理が行われた硬化層を設けているので、内径面側において耐摩耗性に優れる。このため、トラック溝内のトルク伝達手段の移動によるトルク伝達手段案内面の摩耗を抑制することができる。また、外径面に、防炭処理を施すことにより浸炭焼入れ硬化処理が行われない非硬化層を設けているので、外径面側においては靭性に優れ、亀裂の発生を防止することができ、たとえ発生したとしてもその成長を抑制することができるとともに、この外側継手部材の静捩り強度や疲労強度を向上させることができる。

また、長手方向（軸方向）で機能上必要な部位のみに防炭処理を行うことができ、強度的に弱い所（応力集中部）に非硬化層を形成することになる。このため、外径面全域に亘っての防炭処理を行う必要がなく、製造時間の短縮及び低コスト化を図ることができる。

以下本発明の実施の形態を図１と図２に基づいて説明する。図１は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２２と、この外側継手部材２２に収納されるトリポード部材２９とを備える。すなわち、外側継手部材２２は、内側継手部材（トリポード部材２９）との間で角度変位を許容しながらトルクを伝達する等速自在継手に装備される。

外側継手部材２２は、有底筒状のカップ部（マウス部）２３と、このマウス部２３から突出するステム部２４とからなる。ステム部２４は端部に形成したスプラインまたはセレーション軸にて第１の回転軸（図示せず）とトルク伝達可能に結合する。マウス部２３は、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２５が形成してある。マウス部２３は、横断面で見て、大径部２３ａと小径部２３ｂが交互に現れる非円筒形状である。すなわち、マウス部２３は、大径部２３ａと小径部２３ｂ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２５が形成される。各トラック溝２５の円周方向で向き合った側壁にローラ案内面２６、２６が形成される。

トリポード部材２９は、ボス３０と脚軸３１とを備える。ボス３０には第２の回転軸（シャフト）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３４が形成してある。脚軸３１はボス３０の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。トリポード部材２９の各脚軸３１には、トルク伝達部材としてもローラ３２が軸線（軸心）を中心として回転自在に外嵌されている。そして、各ローラ３２は外側継手部材２２のそれぞれのトラック溝２５内に収容される。なお、脚軸３１およびローラ３２は、大径部２３ａの内周面３３に接触させないようにしている。また、ローラ３２として、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ても、１個のみのシングルローラタイプであってもよい。

外側継手部材２２の内径面には硬化層Ｓが形成されている。この硬化層Ｓは、浸炭焼入れにて形成することができる。浸炭焼入れとは、低炭素鋼または低炭素合金鋼を機械加工した後、その表面層に炭素量を増加させ、表面層のみを焼入硬化する処理法である。また、浸炭処理には、固体浸炭と、液体浸炭と、ガス浸炭と、真空浸炭とがある。固体浸炭は、大物部品の処理が可能で、少量生産向きであり、設備費が安い利点がある。液体浸炭は、小物部品の処理に有利で、薄い硬化層形成が可能であり、設備費が安い利点がある。ガス浸炭は、炭素濃度の調整が可能で、自動化が容易であり、多量生産向きである。真空浸炭は、作業環境が良好で、処理品の光輝性が良好であり、粒界酸化の面で有利である。

このため、この外側継手部材２２の内径面には硬化層Ｓの形成には、前記種々の浸炭処理が可能であるが、特に、ガス浸炭が好ましい。これは、多量生産に向いているからである。この硬化層Ｓの厚さとしては、例えば、０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度とするのが好ましい。すなわち、硬化層Ｓの肉厚を、外側継手部材２２の肉厚の５０％以下とすることが好ましい。

また、外側継手部材２２の外径面に、防炭処理を施すことにより浸炭焼入れ硬化処理が行われない非硬化層Ｓ１を設けている。防炭処理とは、浸炭焼入れにおいて浸炭しないようにする処理である。防炭処理は、浸炭焼入れ処理を行いたくないない部位にメッキを施したり、浸炭処理を行った後、浸炭焼入れ処理を行いたくない部位の浸炭処理部を削ったり、防炭剤を塗布したりすることによってできる。

この実施形態では、非硬化層Ｓ１は図２の防炭範囲Ｈである。この防炭範囲Ｈは、トラック溝２５内をトルク伝達手段であるローラ６が移動する軸方向範囲（内側継手部材を含むトルク伝達要素が移動する軸方向範囲）に対応する。なお、非硬化層Ｓ１とは、防炭処理を施すことにより浸炭焼入れ硬化処理を行うものであるので、この場合、硬化層Ｓ以外を非硬化層と呼ぶことができる。

前記実施形態のように構成することによって、図４に示すように防炭処理を施していないものに比べて、静捩り強度や疲労強度が向上している。すなわち、防炭処理有り無しのみが相違する外側継手部材を製作して、同一条件で片振り捩り疲労試験をそれぞれについて複数回を行った場合、平均値で比較すると、防炭処理有りは防炭無しの約２．７倍の強度があった。

また、防炭処理有り無しのみが相違する外側継手部材を製作して、同一条件で静捩り強度試験をそれぞれについて複数回を行った場合、平均値で比較すると、防炭処理有りは防炭無しの約１．３倍の強度があった。

本発明では、内径面に浸炭焼入れ硬化処理が行われた硬化層Ｓを設けているので、内径面側において耐摩耗性に優れる。このため、トラック溝２５内のトルク伝達手段（ローラ３２）の移動による案内面２６の摩耗を抑制することができる。また、外径面に、防炭処理を施すことにより浸炭焼入れ硬化処理が行われない非硬化層Ｓ１を設けているので、外径面側においては靭性に優れ、亀裂の発生を防止することができ、たとえ発生したとしてもその成長を抑制することができるとともに、この外側継手部材の静捩り強度や疲労強度を向上させることができる。

また、長手方向（軸方向）で機能上必要な部位のみに防炭処理を行うことができ、強度的に弱い所（応力集中部）に非硬化層Ｓ１を形成することになる。このため、外径面全域に亘っての防炭処理を行う必要がなく、製造時間の短縮及び低コスト化を図ることができる。

硬化層Ｓの厚さとしては、例えば、０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度とすることにより、外径面側における靭性がより優れることになり、亀裂の発生及び成長をより一層抑制でき、静捩り強度や疲労強度を確実に向上させることができる。

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、非硬化層Ｓ１を外側継手部材の全長に亘って形成するようにしてもよい。また、前記実施形態では、硬化層Ｓを内径面の全周に亘って設けているが、ローラ３２が接触する部分、つまり案内面２６にのみに設けてもよい。

前記実施形態では、トルク伝達手段がローラであるトリポード型等速自在継手用であったが、等速自在継手として、トルク伝達手段がボールである他の摺動型等速自在継手であってもよい。本発明では、内径面の硬化層Ｓが形成されるので、摺動型等速自在継手であれば、ローラ６等が転動するローラ案内面１１の摩耗を抑制することができ、特に優れた効果を発揮することができるが、他の種々の固定型等速自在継手用であってもよい。

本発明の実施形態を示す外側継手部材を使用した等速自在継手の横断面図である。 前記外側継手部材の一部を断面で示す側面図である。 従来の外側継手部材を使用した等速自在継手の横断面図である。 従来の他の外側継手部材を使用した等速自在継手の横断面図である。 トリポード式等速自在継手の縦断面図である。

符号の説明

２５ トラック溝
２６ ローラ案内面
Ｓ 硬化層
Ｓ１ 非硬化層

Claims (2)

1. 内側継手部材との間で角度変位を許容しながらトルクを伝達する等速自在継手に装備され、内径面にトラック溝が形成された外側継手部材において、内径面に浸炭焼入れ硬化処理が行われた硬化層を設けるとともに、外径面に、防炭処理を施すことにより浸炭焼入れ硬化処理が行われない非硬化層を設けたことを特徴とする等速自在継手の外側継手部材。
2. 前記内側継手部材を含むトルク伝達要素がトラック溝内を軸方向に移動する摺動型等速自在継手に装備され、前記非硬化層を、前記トルク伝達要素が移動する軸方向範囲に対応して設け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。

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