リング状部材の浸炭焼入方法
【課題】リング状部材の内周面と外周面とで要求される硬さおよび浸炭深さが異なる場合であって、リング状部材の内周面のあらゆる要求される硬さおよび浸炭深さに対して確実に処理可能なリング状部材の浸炭焼入方法を提供する。
【解決手段】径方向外方に突出する複数の突起２３ａが軸方向に延びるように形成された軸状部材２３に、リング状部材の貫通孔を挿通させて複数のリング状部材を積層し、積層された複数のリング状部材と軸状部材２３との間に内部空間を形成し、積層された複数のリング状部材の軸方向両端のうち少なくとも一方に、内部空間と外部空間との連通隙間を形成する連通隙間形成部材２２、２４を配置し、浸炭ガスおよび冷却用油をそれぞれ、連通隙間を介して内部空間に流通させて浸炭焼入を行う。
【解決手段】径方向外方に突出する複数の突起２３ａが軸方向に延びるように形成された軸状部材２３に、リング状部材の貫通孔を挿通させて複数のリング状部材を積層し、積層された複数のリング状部材と軸状部材２３との間に内部空間を形成し、積層された複数のリング状部材の軸方向両端のうち少なくとも一方に、内部空間と外部空間との連通隙間を形成する連通隙間形成部材２２、２４を配置し、浸炭ガスおよび冷却用油をそれぞれ、連通隙間を介して内部空間に流通させて浸炭焼入を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通孔の内周面に歯形またはキー溝が形成されたリング状部材の浸炭焼入方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トリポード型等速ジョイントを構成するトリポードや、ボールジョイントを構成する内輪部材などは、貫通孔の内周面に歯形が形成されている。このような貫通孔の内周面に歯形またはキー溝が形成されたリング状部材部材は、内周面と外周面とで要求される硬さ（ビッカース硬さなどの押込硬さ）が異なる場合がある。そこで、例えば、特開平９−３２４２５７号公報などに記載されているように、浸炭焼入を行う際に、トリポードや内輪部材を軸状部材に当該リング状部材を複数積層し、当該リング状部材の内周面と軸状部材の外周面との隙間を狭くして、浸炭ガスおよび冷却用油の侵入量を抑制することで、当該リング状部材の内周面の硬化深さ（浸炭深さ）を当該リング状部材の外周面の硬化深さより浅くすることができる。これにより、内周面の表面硬さを外周面の表面硬さより低くすることができる。
【特許文献１】特開平９−３２４２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、浸炭焼入を行う部材を積層する軸状部材は、円柱形状からなる。例えば、当該リング状部材の内周面はほとんど浸炭焼入が施されないようにするためには、軸状部材の外径を当該リング状部材の内径とほぼ同等とすることで達成できる。一方、当該リング状部材の内周面に対してもある程度の浸炭焼入を施したいような場合には、軸状部材の外径を小さくすることになる。しかし、この場合には、当該リング状部材と軸状部材とを同軸上に配置することは困難であるため、両者が偏芯することで当該リング状部材の内周面と軸状部材の外周面との隙間が大きい部位と小さい部位とが存在し、当該リング状部材の内周面の浸炭深さが異なるおそれがある。さらに、軸状部材の外径が当該リング状部材の内径に対して非常に小さい場合には、軸状部材のガイド機能が発揮されにくくなるため、リング状部材を積層することが容易ではなくなる。このように、当該リング状部材の内周面に対してある程度の浸炭焼入を施したい場合には、種々の問題が生じる。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、リング状部材の内周面と外周面とで要求される硬さおよび浸炭深さが異なる場合であって、リング状部材の内周面のあらゆる要求される硬さおよび浸炭深さに対して確実に処理可能なリング状部材の浸炭焼入方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のリング状部材の浸炭焼入方法は、
貫通孔の内周面に歯形またはキー溝が形成されたリング状部材の浸炭焼入方法であって、
径方向外方に突出する複数の突起が軸方向に延びるように形成された軸状部材に、前記リング状部材の貫通孔を挿通させて複数の前記リング状部材を積層し、
積層された複数の前記リング状部材と前記軸状部材との間に内部空間を形成し、
積層された複数の前記リング状部材の軸方向両端のうち少なくとも一方に、前記内部空間と外部空間との連通隙間を形成する連通隙間形成部材を配置し、
浸炭ガスおよび冷却用油をそれぞれ、前記連通隙間を介して前記内部空間に流通させて浸炭焼入を行うことを特徴とする。
【０００６】
本発明において、軸状部材は、従来のような円柱形状ではなく、径方向外方に突出する複数の突起を備えている。そして、この複数の突起が、軸方向に延びるように形成されている。従って、軸状部材にリング状部材を挿通させて積層させた場合に、突起の先端側がリング状部材の内周面に当接可能な状態となる。つまり、突起が形成されていない領域においては、リング状部材の内周面との間に十分な隙間が形成されている。そして、このリング状部材の内周面と軸状部材の外周面との間に形成される内部空間は、連通隙間形成部材により外部空間との連通隙間が形成されている。つまり、リング状部材の内周面と軸状部材の外周面との間に形成される内部空間は十分に大きな空間として形成することができると共に、連通隙間形成部材による内部空間への連通隙間を大きくすることで、内部空間に流入する浸炭ガスおよび冷却用油の流量を十分に大きくすることができる。従って、リング状部材の内周面に高い硬さおよび深い浸炭深さを要求される場合であっても、その要求を満たすことができる。もちろん、連通隙間形成部材の連通隙間を小さくすることで、内部空間に流入する浸炭ガスおよび冷却用油の流量を抑制することができるため、リング状部材の内周面の硬さを低く且つ浸炭深さを浅くすることも可能となる。このように、本発明の浸炭焼入方法を適用することにより、リング状部材の内周面の硬さおよび浸炭深さの設定自由度が増す。
【０００７】
また、従来は、リング状部材の内周面の硬さおよび浸炭深さを変更する場合には、軸状部材の外径を変化させることにより対応せざるを得なかった。しかし、本発明によれば、軸状部材は変更することなく、連通隙間形成部材のみを変更することで対応できる。このように、リング状部材の要求硬さおよび要求される浸炭深さに変更が生じた場合であっても、比較的容易に対応可能となる。
【０００８】
さらに、本発明の浸炭焼入方法に用いる軸状部材は、径方向外方に複数の突起が形成されているため、当該突起が、リング状部材を積層する際におけるガイド機能を発揮する。つまり、本発明によれば、リング状部材の内周面と軸状部材の外周面との間に十分に大きな内部空間を形成することを可能としつつ、リング状部材を積層する際におけるガイド機能を発揮することができる。
【０００９】
好ましくは、前記軸状部材の前記突起の先端幅は、前記リング状部材の前記歯形またはキー溝の溝開口幅より大きく形成されているとよい。ここで、リング状部材の内周面において、浸炭焼入により硬さを高くまたは浸炭深さを深くすべき部位は、歯形またはキー溝の溝底である。従って、浸炭ガスおよび冷却用油を溝底に流入させることが必要となる。そこで、上記のように、軸状部材の突起の先端幅が、リング状部材の歯形またはキー溝の溝開口幅より大きく形成することで、突起がリング状部材の歯形またはキー溝の溝底に侵入することを防止できる。つまり、突起が溝底に当接することがないため、溝底付近に確実に空間を形成でき、当該部位に浸炭ガスおよび冷却用油を流入させることができる。従って、溝底に対して確実に浸炭焼入を施すことができる。
【００１０】
好ましくは、前記軸状部材の前記突起の先端の径方向断面形状は、弧凸状に形成されているとよい。これにより、突起がリング状部材の内周面に接触するとしても、面接触ではなく、線接触とすることが可能となる。仮に、両者が面接触となると、接触面の中央付近では浸炭焼入が施されないおそれがある。これに対して、両者を線接触とすることで、確実に浸炭焼入を施すことが可能となる。また、浸炭焼入を施す前のリング状部材は表面硬さが低いため、軸状部材の突起との接触により損傷しないようにしなければならない。突起の先端を弧凸状とすることで、リング状部材に損傷を与えないようにできる。
【００１１】
また、前記連通隙間形成部材は、前記軸状部材に取り付けられ前記リング状部材に対して軸方向に係合する基部プレートと、複数の前記突起の径方向外方に延長して突出形成され、外接円の直径が前記リング状部材の内周面の最大幅より大きく形成され、前記基部プレートに当接し、前記リング状部材の座となる段差形成突起と、を備えるようにしてもよい。連通隙間形成部材は、軸状部材の突起の延長として形成が可能となる。従って、形成コストを低減することができ、且つ、部品点数を少なくすることができる。
【００１２】
また、上記の他には、前記連通隙間形成部材は、前記軸状部材に取り付けられ、外接円の直径が前記リング状部材の内周面の最大幅より大きく形成され、前記リング状部材の座となると共に、前記座となる端面にその外周縁と前記内部空間を連通する溝が形成されている溝形成部材であるとしてもよい。この場合、溝形成部材の溝の幅や深さを変更することで、内部空間へ浸炭ガスおよび冷却用油の流入量を調整することができ、浸炭硬さの変更に対応可能となる。
【００１３】
そして、連通隙間形成部材が上述した溝形成部材である場合には、以下のようにするとよい。すなわち、前記軸状部材に取り付けられ前記リング状部材に対して軸方向に係合する基部プレートを備え、前記溝形成部材は、前記軸状部材に挿通可能であり、前記基部プレートに当接して配置される。
【００１４】
この場合は、軸状部材を変更せずに、軸状部材とは別部品である溝形成部材の溝の幅や深さを変更することのみで、内部空間へ浸炭ガスおよび冷却用油の流入量を調整することができる。つまり、軸状部材の汎用化を図ることができ、浸炭硬さおよび浸炭深さの変更にも容易に対応可能となる。
【００１５】
また、前記連通隙間形成部材は、中央に貫通して形成された中央孔と複数の前記突起に対応する位置で前記中央孔から径方向外方に向かって形成される複数の凹溝とを備え、前記軸状部材に挿通可能としてもよい。これにより、内部空間へ流入する浸炭ガスおよび冷却用油の流入量を規制することが可能となる。さらに、凹溝を備えることで、連通隙間形成部材が軸状部材に対して軸直交方向における位置決めが可能となる。つまり、中央孔が軸状部材に対して偏芯することを抑制できるため、浸炭ガスおよび冷却用油が内部空間へ流入する際に、当該連通隙間において、周方向全周でバランスよくすることができる。
【００１６】
また、好ましくは、積層される複数の前記リング状部材の間に挟まれるように前記軸状部材に挿通され、前記内部空間と外部空間との間に連通路を形成するスペーサを配置するとよい。
【００１７】
ここで、連通隙間形成部材を積層されるリング状部材の両端に配置した場合には、当該両端の連通隙間から内部空間に浸炭ガスおよび冷却用油が流入する。そして、積層するリング状部材が多数の場合には、両端の連通隙間のみから浸炭ガスおよび冷却用油を流入しようとすると、中央付近に積層されたリング状部材の内周面付近には、浸炭ガスおよび冷却用油が流通する流量が端部に比べて少なくなるおそれがある。そこで、上述したスペーサを配置することで、中央付近に積層されたリング状部材の内周面付近にも、確実に浸炭ガスおよび冷却用油が流通するようにできる。つまり、リング状部材の積層位置に関わりなく、確実に浸炭焼入を施すことができる。
【００１８】
また、スペーサに形成される前記連通路は、複数からなり、前記内部空間が前記突起により区画される分割空間のそれぞれに連通するとよい。ここで、軸状部材が複数の突起を有することで、内部空間は複数の空間に区画されている。そこで、スペーサの連通路を、それぞれの分割空間に連通させることで、全ての分割空間において確実に浸炭ガスおよび冷却用油を流入することができる。
【００１９】
また、前記スペーサは、リング状からなり、前記連通路は、前記スペーサの両端面に形成された凹溝としてもよい。このように、リング状の両端面に連通路を形成することで、浸炭ガスおよび冷却用油の流入出口を増加することができる。その結果、内部空間と外部空間との浸炭ガスおよび冷却用油の循環が行われやすくなり、良好な浸炭焼入が行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。
【００２１】
＜第一実施形態＞
本発明の浸炭焼入方法の対象部材であるリング状部材として、トリポード型等速ジョイントを構成するトリポードを適用した場合を例に挙げて説明する。以下に、「トリポードの形状説明」、「浸炭焼入の際に適用する治具についての説明」、「浸炭焼入方法についての説明」の順で説明する。
【００２２】
（トリポード１の形状説明）
リング状部材としてのトリポード１について図１を参照して説明する。図１は、トリポード１を軸方向から見た図である。図１に示すように、トリポード１は、内周面にスプライン１１ａが形成された円筒状からなるボス部１１と、ボス部１１の外周面からそれぞれボス部１１の径方向外方に延びるように立設された３本のトリポード軸部１２とから構成される。３本のトリポード軸部１２は、ボス部１１の周方向に等間隔（１２０度間隔）に形成されている。
【００２３】
このトリポード１において、ボス部１１の外周面およびトリポード軸部１２の外周面と、ボス部１１の内周面のスプライン１１ａとは、要求される表面硬さおよび浸炭深さが異なる。具体的には、ボス部１１の外周面およびトリポード軸部１２の外周面は、ボス部１１の内周面のスプライン１１ａよりも、高い表面硬さが要求され、且つ、深い浸炭深さが要求される。
【００２４】
また、ボス部１１のスプライン１１ａの歯先（最内周面）の内径は、Ｄ１であり、スプライン１１ａの歯元（溝底）の内径は、Ｄ２である。また、スプライン１１ａの歯の開口幅（溝開口幅）はＨ１である。
【００２５】
（浸炭焼入の際に適用する治具の説明）
浸炭焼入の際に適用する治具について、図２〜図４を参照して説明する。図２は、支柱部材２を示す図であって、図２（ａ）は支柱部材２の正面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ方向矢視図である。図３は、キャップ３を示す図であって、図３（ａ）はキャップ３を軸方向から見た図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図４は、スペーサ４を示す図であって、図４（ａ）はスペーサ４を軸方向から見た図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【００２６】
支柱部材２は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、支持軸２１と、基部プレート２２と、突起軸２３と、段差形成突起２４とから構成される。支持軸２１は、円柱状からなり、図示しない浸炭焼入を行う際の枠部材に挿通支持される部分である。基部プレート２２（本発明における「連通隙間形成部材」に相当する）は、円盤状からなり、支持軸２１の上端面に一体的に取り付けられている。この基部プレート２２は、支持軸２１の外径よりも大きく形成されている。
【００２７】
突起軸２３（本発明の「軸状部材」に相当する）は、軸方向（図２の上下方向）に延びる部材であって、径方向外方に突出する３個の突起２３ａが形成されている。３個の突起２３ａは、それぞれ平板状をなしている。そして、３個の突起２３ａは、それぞれ、軸方向に延びるように形成されている。また、３個の突起２３ａは、周方向に等間隔（１２０度間隔）に突出するように形成されている。そして、この突起軸２３の下端が、突起軸２３の軸方向が基部プレート２２の上面の法線方向に一致するように、基部プレート２２の上面に取り付けられている。また、突起軸２３の外接円の外径Ｄ３は、基部プレート２２の外径よりも小さく、且つ、トリポード１のスプライン１１ａの歯先内径Ｄ１よりも小さく形成されている。さらに、突起軸２３の先端側（図２の上側）は、その外接円が小さくなるテーパ状に形成されている。３個の突起２３ａのそれぞれの径方向外方端は、径方向断面において、円弧凸状に形成されている。さらに、３個の突起２３ａの幅（板厚）Ｈ２は、トリポード１のスプライン１１ａの歯の開口幅Ｈ１よりも大きく形成されている。
【００２８】
段差形成突起２４（本発明における「連通隙間形成部材」に相当する）は、３個の突起２３ａのそれぞれのうち下端部分から、径方向外方に延長して突出形成されている。この段差形成突起２４は、３個の突起２３ａの外接円よりも径方向外方に突出している。つまり、段差形成部材２４は、軸状部材２３に対して段差状に形成されている。さらに、段差形成突起２４の下端は、基部プレート２２の上面に取り付けられている。この段差形成突起２４の外接円の直径Ｄ４は、トリポード１のスプライン１１ａの歯元内径Ｄ２より大きく、且つ、基部プレート２２の外径より小さく形成されている。
【００２９】
キャップ３は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、円盤状からなり、中央に貫通して形成された円形の中央孔３１と、中央孔３１から径方向外方に向かって形成される３個の凹溝３２とを備える。中央孔３１の内径Ｄ５は、突起軸２３の外接円の外径Ｄ３よりも小さく形成されている。３個の凹溝３２は、突起軸２３の３個の突起２３ａに対応する位置に形成されている。すなわち、３個の凹溝３２は、周方向に等間隔（１２０度間隔）に凹状に形成されている。この３個の凹溝３２の溝底径Ｄ６は、突起軸２３の外接円の外径Ｄ３より大きく形成されている。さらに、３個の凹溝３２の溝幅Ｈ３は、３個の突起２３ａの幅Ｈ２より大きく形成されている。つまり、キャップ３と突起軸２３とを同軸上で、３個の凹溝３２と３個の突起２３ａの位相を一致させた場合に、キャップ３は、突起軸２３に挿通可能となる。
【００３０】
スペーサ４は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、円盤状からなり、中央に貫通して形成された円形の中央孔４１と、両端面のそれぞれに中央孔４１と外周面とを径方向に向かって連通する６個の凹溝４２とを備えている。中央孔４１の内径Ｄ７は、突起軸２３の外接円の外径Ｄ３よりも大きく形成されている。スペーサ４のそれぞれの端面に形成されている６個の凹溝４２は、周方向に等間隔（６０度間隔）に形成されている。
【００３１】
（浸炭焼入方法の説明）
次に、浸炭焼入方法について図５〜図９を参照して説明する。図５は、治具に複数のトリポード１を積層した状態を示す図である。図６は、図５のＤ−Ｄ断面図である。図７は、図５のＥ−Ｅ断面図である。図８は、図５のＦ−Ｆ断面図である。図９は、図５のＧ方向矢視図である。
【００３２】
浸炭焼入方法の概要について説明する。治具に複数のトリポード１を積層配置する積層工程の後、トリポード１を治具に積層された状態のまま浸炭ガス雰囲気にて加熱する加熱工程を行い、最後に、トリポード１を治具に積層された状態のまま冷却油に浸漬する冷却工程を行う。
【００３３】
以下に詳細に説明する。まず、積層工程において、図５に示すように、支柱部材２の突起軸２３にトリポード１の貫通孔を挿通させて、複数のトリポード１を積層する。ここで、突起軸２３の外接円直径Ｄ３は、トリポード１のスプライン１１ａの歯先内径Ｄ１より小さい。従って、図６に示すように、トリポード１は、突起軸２３に挿通可能となる。ここで、突起軸２３の外接円の直径Ｄ３をある程度の大きさとすることで、トリポード１を突起軸２３に挿通する際のガイド機能を発揮する。そして、突起軸２３の先端側（図５の上側）の外接円が小さくなるテーパ状に形成されていることで、トリポード１を突起軸２３に挿通する際に非常に挿通させやすくなる。また、突起２３ａの径方向外方端が円弧凸状に形成されているため、トリポード１の内周面に損傷を与えることを抑制できる。
【００３４】
そして、段差形成突起２４の外接円直径Ｄ４は、トリポード１のスプライン１１ａの歯元内径Ｄ２より大きい。従って、図５および図７に示すように、最初に突起軸２３に挿通されたトリポード１、すなわち、図５の最下端に位置するトリポード１は、段差形成突起２４の上端に当接して、位置決めされる。つまり、段差形成突起２４が、最下端に位置するトリポード１の座となる。そして、最下端に位置するトリポード１は、基部プレート２２の上端面に対して、段差形成突起２４の高さ分だけ離間している。そのため、段差形成突起２４と基部プレート２２とにより、最下端に位置するトリポード１の内部空間５と外部空間との間に連通隙間が形成されていることになる。
【００３５】
ここで、トリポード１の内部空間５とは、積層された複数のトリポード１の内周面と突起軸２３の外周面との間に形成される空間である。そして、３個の突起２３ａの幅（板厚）Ｈ２は、トリポード１のスプライン１１ａの溝開口幅Ｈ１よりも大きい。従って、突起２３ａがスプライン１１ａの溝底側に侵入することを防止できる。従って、スプライン１１ａの溝部分は、空間が形成され、上述した内部空間５の一部を構成する。そうすると、突起２３ａの径方向外方端は、スプライン１１ａの溝底には当接しないが、歯先には当接する可能性がある。ここで、３個の突起２３ａの径方向外方端が円弧凸状に形成されているため、突起２３ａの径方向外方端とスプライン１１ａの歯先に当接する場合、面接触とならずに線接触となる。従って、当該接触部位にも、線接触であれば、確実に浸炭焼入を施すことが可能となる。
【００３６】
また、突起軸２３が３個の突起２３ａを有していることにより、トリポード１の内部空間５は、３個の分割空間５ａに区画されている。さらに、段差形成突起２４は、それぞれの突起２３ａから径方向外方に延長して突出形成されている。従って、３個の分割空間５ａのそれぞれが、別々に、外部空間に連通している。なお、この連通隙間は、段差形成突起２４の図５の上下方向高さによって調整可能である。つまり、段差形成突起２４の図５の上下方向高さを高くするほど、連通隙間が大きくなる。
【００３７】
複数のトリポード１を突起軸２３に積層した後には、スペーサ４を突起軸２３に挿通させて、さらにその後に再度複数のトリポード１を突起軸２３に積層する。つまり、図５に示すように、スペーサ４は、積層される複数のトリポード１の間に挟まれるように、突起軸２３に挿通される。
【００３８】
ここで、スペーサ４の内径Ｄ７は、突起軸２３の外接円直径Ｄ３より大きいため、スペーサ４を突起軸２３に挿通可能となる。そして、スペーサ４の両端面には凹溝４２が形成されているため、この凹溝４２が、トリポード１の内部空間５と外部空間とを連通する連通路を形成している。さらに、図８に示すように、スペーサ４の凹溝４２は、周方向に等間隔に６個形成されているため、６個の凹溝４２の何れかは、その内周端が区画された３個の分割空間５ａに連通している。つまり、凹溝４２は、分割空間５ａのそれぞれに連通している。従って、複数の凹溝４２により、全ての分割空間５ａが、確実に外部空間に連通している。なお、この連通隙間は、凹溝４２の溝幅および溝深さによって調整可能である。つまり、凹溝４２の溝幅を大きくするほど、または、溝深さを深くするほど、連通隙間が大きくなる。
【００３９】
続いて、再度複数のトリポード１を突起軸２３に積層した後には、キャップ３を突起軸２３に挿通させる。図９に示すように、キャップ３と突起軸２３とを同軸上で、３個の凹溝３２と３個の突起２３ａの位相を一致させた場合に、キャップ３は、突起軸２３に挿通可能となる。そして、キャップ３は、最上段に積層されたトリポード１の端面に当接する。ここで、キャップ３の中央孔３１の内周面と突起軸２３の外周面との間には隙間が形成されている。つまり、当該隙間が、トリポード１の内部空間５と外部空間とを連通する連通隙間となる。なお、この連通隙間は、キャップ３の中央孔３１の内径によって調整可能である。つまり、キャップ３の中央孔３１の内径を大きくするほど、連通隙間が大きくなる。
【００４０】
以上のように、治具に複数のトリポード１を積層した状態について、さらに説明する。まず、突起軸２３が突起２３ａを有するように形成していることにより、トリポード１の内周面と突起軸２３の外周面との間の内部空間５は、非常に大きな空間となる。従って、後述する加熱工程における流入させる浸炭ガス、および、冷却工程における流入させる冷却用油を、十分な量とすることができる。
【００４１】
また、当該内部空間５と外部空間とを連通する連通隙間は、段差形成突起２４、基部プレート２２およびトリポード１の端面により形成される隙間、スペーサ４の凹溝４２とトリポード１の端面とにより形成される隙間、並びに、キャップ３の中央孔３１と突起軸２３の突起２３ａとの間に形成される隙間からなる。つまり、積層された複数のトリポード１の軸方向両端および中間に、連通隙間が形成されている。そして、これらの連通隙間は、上述したように、適宜調整可能である。
【００４２】
続いて、積層工程にて複数のトリポード１を治具に積層した状態のまま、浸炭ガス雰囲気にて加熱する加熱工程を行う。このとき、積層された複数のトリポード１の外周面には、加熱炉内に設定された浸炭ガス雰囲気となる。一方、積層されたトリポード１の内周面は、上述した連通隙間を介して内部空間５へ流入した浸炭ガスの雰囲気となる。ここで、浸炭ガスは連通隙間を介して内部空間５へ流入するため、相当に大きな連通隙間でない限り、内部空間５の浸炭ガスの流入量は、トリポード１の外周面における浸炭ガスの量に比べて少なくなる。つまり、連通隙間によりトリポード１の内部空間５へ流入する浸炭ガスの流入量が規制されていることになる。従って、加熱工程において、トリポード１の外周面に比べて、トリポード１の内周面には、浸炭量が少なくなる。
【００４３】
さらに続いて、冷却工程においては、複数のトリポード１を治具に積層した状態のまま、冷却用油の中に浸漬する。このとき、積層された複数のトリポード１の外周面には、冷却用油が直接的に接触する。従って、トリポード１の外周面は、冷却用油により急速に冷却される。一方、トリポード１の内周面は、連通隙間を介して内部空間５へ流入した冷却用油のみが接触する。ここで、加熱工程における浸炭ガスと同様に、連通隙間により、トリポード１の内部空間５へ流入する冷却用油の流入量が規制されている。従って、トリポード１の内周面は、トリポード１の外周面に比べて、冷却速度が遅くなる。
【００４４】
以上より、トリポード１の内周面は、トリポード１の外周面に比べて、表面硬さが低く形成できると共に、浸炭深さを浅く形成できる。そして、突起軸２３が複数の突起２３ａを有する構成とすることで、トリポード１の内周面と突起軸２３の外周面との間の内部空間５は、十分に大きな空間となる。従って、連通隙間の調整によって、トリポード１の内周面の表面硬さおよび浸炭深さを、十分に大きくすることも可能となる。もちろん、連通隙間の調整により、表面硬さおよび浸炭深さを小さくすることも可能である。
【００４５】
さらに、スペーサ４を配置することで、多数のトリポード１を積層した場合であっても、内部空間５に浸炭ガスおよび冷却用油を全体に亘って確実に流入させることができるため、積層位置に応じて表面硬さおよび浸炭深さが異なることがないようにできる。また、このスペーサ４の両端面に凹溝４２を形成することで、浸炭ガスおよび冷却用油の循環が行われやすい状態となる。このことからも、良好な浸炭焼入が行われる。さらに、このスペーサ４の凹溝４２は、分割空間５ａの何れにも連通するように形成されている。従って、全ての分割空間５ａにおいて、確実に浸炭ガスおよび冷却用油を流入することができる。
【００４６】
＜第一実施形態の変形態様＞
上記第一実施形態においては、スペーサ４を１個用いる場合について説明した。これに限られることなく、積層するトリポード１の個数に応じて、スペーサ４を複数用いるようにするとよい。もちろん、積層するトリポード１の個数が少ないのであれば、スペーサ４を用いないようにしてもよい。ただし、積層するトリポード１の個数が多いほど、スペーサ４を用いることによる効果は大きくなる。また、段差形成突起２４とキャップ３とにより、積層されたトリポード１の軸方向両端に、内部空間５と外部空間との連通隙間を形成している。この点、段差形成突起２４およびキャップ３の何れか一方のみにより連通隙間を形成し、他方に連通隙間を形成しないようにすることも可能である。ただし、連通隙間が両端にある方が、浸炭ガスおよび冷却用油の循環が行われ、良好な浸炭焼入が行われる。
【００４７】
＜第二実施形態＞
次に、第二実施形態の浸炭焼入方法について説明する。第二実施形態の浸炭焼入方法においては、第一実施形態の浸炭焼入方法に対して、支柱部材６のみ相違する。以下、支柱部材６のみについて図１０を参照して説明する。図１０は、支柱部材６を示す図であって、図１０（ａ）は支柱部材６の正面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＨ方向矢視図である。なお、支柱部材６において、第一実施形態における支柱部材２と同一構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００４８】
支柱部材６は、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、支持軸２１と、基部プレート２２と、溝形成部材６１と、突起軸６２とから構成される。
【００４９】
溝形成部材６１は、円盤状からなり、基部プレート２２の上端面に取り付けられている。この溝形成部材６１の外径は、トリポード１の歯元内径Ｄ２よりも大きく形成されている。また、溝形成部材６１の上端面には、外周縁から径方向内方に向かって凹溝６１ａが複数形成されている。６個の凹溝６１ａの内周端を通る円の直径は、トリポード１のスプライン１１ａの歯先内径Ｄ１よりも小さく形成されている。また、周方向全周を１２０度毎に区画したそれぞれの領域において、２個ずつの凹溝６１ａが形成されている。
【００５０】
突起軸６２（本発明の「軸状部材」に相当する）は、軸方向（図１０の上下方向）に延びる部材であって、径方向外方に突出する３個の突起６２ａが形成されている。この突起６２ａは、第一実施形態の突起軸２３の突起２３ａと同一形状からなる。そして、この突起軸６２の下端が、突起軸６２の軸方向が溝形成部材６１の上面の法線方向に一致するように、溝形成部材６１の上面に取り付けられている。また、突起軸６２の外接円の外径Ｄ３は、溝形成部材６１の外径よりも小さく、且つ、トリポード１のスプライン１１ａの歯先内径Ｄ１よりも小さく形成されている。さらに、突起軸６２の３個の突起６２ａは、溝形成部材６１の凹溝６１ａが周方向全周を１２０度毎の区画したそれぞれの領域を形成する位置に、形成されている。つまり、隣り合う突起６２ａの間に、２個の凹溝６１ａが形成されていることになる。
【００５１】
このように形成される支柱部材６にトリポード１を積層した場合には、以下のようになる。最初に突起軸６２に挿通されたトリポード１は、溝形成部材６１の上端面に当接して、位置決めされる。つまり、溝形成部材６１が、最下端に位置するトリポード１の座となる。そして、溝形成部材６１に凹溝６１ａが形成されていることにより、最下端に位置するトリポード１の内部空間５と外部空間との間に連通隙間が形成されていることになる。この連通隙間は、凹溝６１ａの溝幅および溝深さによって調整することができる。なお、その他は、第一実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００５２】
＜第二実施形態の変形態様＞
第二実施形態においては、溝形成部材６１を基部プレート２２に取り付けたものとした。この他に、溝形成部材６１を基部プレート２２とは別体とし、突起軸６２を挿通可能な形状としてもよい。
【００５３】
この溝形成部材７について図１１を参照して説明する。図１１は、当該変形態様における溝形成部材７を示す図である。図１１に示すように、溝形成部材７は、円盤状からなり、中央に貫通する中央孔７１と、中央孔７１から径方向外方に向かって形成される３個の凹溝７２とを備える。この溝形成部材７の内周面形状は、第一実施形態のキャップ３の内周面形状と同一である。さらに、この溝形成部材７の一方端面には、外周縁から内周縁に向かって６個の凹溝７３が形成されている。この６個の凹溝７３は、第二実施形態の溝形成部材６１の６個の凹溝６１ａと同一である。この場合も、第二実施形態と同様の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】トリポード１を軸方向から見た図である。
【図２】支柱部材２を示す図であって、（ａ）は支柱部材２の正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ方向矢視図である。
【図３】キャップ３を示す図であって、（ａ）はキャップ３を軸方向から見た図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】スペーサ４を示す図であって、（ａ）はスペーサ４を軸方向から見た図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】治具に複数のトリポード１を積層した状態を示す図である。
【図６】図５のＤ−Ｄ断面図である。
【図７】図５のＥ−Ｅ断面図である。
【図８】図５のＦ−Ｆ断面図である。
【図９】図５のＧ方向矢視図である。
【図１０】支柱部材６を示す図であって、（ａ）は支柱部材６の正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＨ方向矢視図である。
【図１１】第二実施形態の変形態様における溝形成部材７を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１：トリポード、 １１：ボス部、 １１ａ：スプライン、 １２：トリポード軸部
２、６：支柱部材、
２１：支持軸、 ２２：基部プレート
２３、６２：突起軸（軸状部材）、 ２３ａ、６２ａ：突起
２４：段差形成突起
３：キャップ、 ３１：中央孔、 ３２：凹溝
４：スペーサ、 ４１：中央孔、 ４２：凹溝
５：内部空間、 ５ａ：分割空間
６１、７：溝形成部材、 ６１ａ：凹溝
７１：中央孔、 ７２：凹溝、 ７３：凹溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通孔の内周面に歯形またはキー溝が形成されたリング状部材の浸炭焼入方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トリポード型等速ジョイントを構成するトリポードや、ボールジョイントを構成する内輪部材などは、貫通孔の内周面に歯形が形成されている。このような貫通孔の内周面に歯形またはキー溝が形成されたリング状部材部材は、内周面と外周面とで要求される硬さ（ビッカース硬さなどの押込硬さ）が異なる場合がある。そこで、例えば、特開平９−３２４２５７号公報などに記載されているように、浸炭焼入を行う際に、トリポードや内輪部材を軸状部材に当該リング状部材を複数積層し、当該リング状部材の内周面と軸状部材の外周面との隙間を狭くして、浸炭ガスおよび冷却用油の侵入量を抑制することで、当該リング状部材の内周面の硬化深さ（浸炭深さ）を当該リング状部材の外周面の硬化深さより浅くすることができる。これにより、内周面の表面硬さを外周面の表面硬さより低くすることができる。
【特許文献１】特開平９−３２４２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、浸炭焼入を行う部材を積層する軸状部材は、円柱形状からなる。例えば、当該リング状部材の内周面はほとんど浸炭焼入が施されないようにするためには、軸状部材の外径を当該リング状部材の内径とほぼ同等とすることで達成できる。一方、当該リング状部材の内周面に対してもある程度の浸炭焼入を施したいような場合には、軸状部材の外径を小さくすることになる。しかし、この場合には、当該リング状部材と軸状部材とを同軸上に配置することは困難であるため、両者が偏芯することで当該リング状部材の内周面と軸状部材の外周面との隙間が大きい部位と小さい部位とが存在し、当該リング状部材の内周面の浸炭深さが異なるおそれがある。さらに、軸状部材の外径が当該リング状部材の内径に対して非常に小さい場合には、軸状部材のガイド機能が発揮されにくくなるため、リング状部材を積層することが容易ではなくなる。このように、当該リング状部材の内周面に対してある程度の浸炭焼入を施したい場合には、種々の問題が生じる。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、リング状部材の内周面と外周面とで要求される硬さおよび浸炭深さが異なる場合であって、リング状部材の内周面のあらゆる要求される硬さおよび浸炭深さに対して確実に処理可能なリング状部材の浸炭焼入方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のリング状部材の浸炭焼入方法は、
貫通孔の内周面に歯形またはキー溝が形成されたリング状部材の浸炭焼入方法であって、
径方向外方に突出する複数の突起が軸方向に延びるように形成された軸状部材に、前記リング状部材の貫通孔を挿通させて複数の前記リング状部材を積層し、
積層された複数の前記リング状部材と前記軸状部材との間に内部空間を形成し、
積層された複数の前記リング状部材の軸方向両端のうち少なくとも一方に、前記内部空間と外部空間との連通隙間を形成する連通隙間形成部材を配置し、
浸炭ガスおよび冷却用油をそれぞれ、前記連通隙間を介して前記内部空間に流通させて浸炭焼入を行うことを特徴とする。
【０００６】
本発明において、軸状部材は、従来のような円柱形状ではなく、径方向外方に突出する複数の突起を備えている。そして、この複数の突起が、軸方向に延びるように形成されている。従って、軸状部材にリング状部材を挿通させて積層させた場合に、突起の先端側がリング状部材の内周面に当接可能な状態となる。つまり、突起が形成されていない領域においては、リング状部材の内周面との間に十分な隙間が形成されている。そして、このリング状部材の内周面と軸状部材の外周面との間に形成される内部空間は、連通隙間形成部材により外部空間との連通隙間が形成されている。つまり、リング状部材の内周面と軸状部材の外周面との間に形成される内部空間は十分に大きな空間として形成することができると共に、連通隙間形成部材による内部空間への連通隙間を大きくすることで、内部空間に流入する浸炭ガスおよび冷却用油の流量を十分に大きくすることができる。従って、リング状部材の内周面に高い硬さおよび深い浸炭深さを要求される場合であっても、その要求を満たすことができる。もちろん、連通隙間形成部材の連通隙間を小さくすることで、内部空間に流入する浸炭ガスおよび冷却用油の流量を抑制することができるため、リング状部材の内周面の硬さを低く且つ浸炭深さを浅くすることも可能となる。このように、本発明の浸炭焼入方法を適用することにより、リング状部材の内周面の硬さおよび浸炭深さの設定自由度が増す。
【０００７】
また、従来は、リング状部材の内周面の硬さおよび浸炭深さを変更する場合には、軸状部材の外径を変化させることにより対応せざるを得なかった。しかし、本発明によれば、軸状部材は変更することなく、連通隙間形成部材のみを変更することで対応できる。このように、リング状部材の要求硬さおよび要求される浸炭深さに変更が生じた場合であっても、比較的容易に対応可能となる。
【０００８】
さらに、本発明の浸炭焼入方法に用いる軸状部材は、径方向外方に複数の突起が形成されているため、当該突起が、リング状部材を積層する際におけるガイド機能を発揮する。つまり、本発明によれば、リング状部材の内周面と軸状部材の外周面との間に十分に大きな内部空間を形成することを可能としつつ、リング状部材を積層する際におけるガイド機能を発揮することができる。
【０００９】
好ましくは、前記軸状部材の前記突起の先端幅は、前記リング状部材の前記歯形またはキー溝の溝開口幅より大きく形成されているとよい。ここで、リング状部材の内周面において、浸炭焼入により硬さを高くまたは浸炭深さを深くすべき部位は、歯形またはキー溝の溝底である。従って、浸炭ガスおよび冷却用油を溝底に流入させることが必要となる。そこで、上記のように、軸状部材の突起の先端幅が、リング状部材の歯形またはキー溝の溝開口幅より大きく形成することで、突起がリング状部材の歯形またはキー溝の溝底に侵入することを防止できる。つまり、突起が溝底に当接することがないため、溝底付近に確実に空間を形成でき、当該部位に浸炭ガスおよび冷却用油を流入させることができる。従って、溝底に対して確実に浸炭焼入を施すことができる。
【００１０】
好ましくは、前記軸状部材の前記突起の先端の径方向断面形状は、弧凸状に形成されているとよい。これにより、突起がリング状部材の内周面に接触するとしても、面接触ではなく、線接触とすることが可能となる。仮に、両者が面接触となると、接触面の中央付近では浸炭焼入が施されないおそれがある。これに対して、両者を線接触とすることで、確実に浸炭焼入を施すことが可能となる。また、浸炭焼入を施す前のリング状部材は表面硬さが低いため、軸状部材の突起との接触により損傷しないようにしなければならない。突起の先端を弧凸状とすることで、リング状部材に損傷を与えないようにできる。
【００１１】
また、前記連通隙間形成部材は、前記軸状部材に取り付けられ前記リング状部材に対して軸方向に係合する基部プレートと、複数の前記突起の径方向外方に延長して突出形成され、外接円の直径が前記リング状部材の内周面の最大幅より大きく形成され、前記基部プレートに当接し、前記リング状部材の座となる段差形成突起と、を備えるようにしてもよい。連通隙間形成部材は、軸状部材の突起の延長として形成が可能となる。従って、形成コストを低減することができ、且つ、部品点数を少なくすることができる。
【００１２】
また、上記の他には、前記連通隙間形成部材は、前記軸状部材に取り付けられ、外接円の直径が前記リング状部材の内周面の最大幅より大きく形成され、前記リング状部材の座となると共に、前記座となる端面にその外周縁と前記内部空間を連通する溝が形成されている溝形成部材であるとしてもよい。この場合、溝形成部材の溝の幅や深さを変更することで、内部空間へ浸炭ガスおよび冷却用油の流入量を調整することができ、浸炭硬さの変更に対応可能となる。
【００１３】
そして、連通隙間形成部材が上述した溝形成部材である場合には、以下のようにするとよい。すなわち、前記軸状部材に取り付けられ前記リング状部材に対して軸方向に係合する基部プレートを備え、前記溝形成部材は、前記軸状部材に挿通可能であり、前記基部プレートに当接して配置される。
【００１４】
この場合は、軸状部材を変更せずに、軸状部材とは別部品である溝形成部材の溝の幅や深さを変更することのみで、内部空間へ浸炭ガスおよび冷却用油の流入量を調整することができる。つまり、軸状部材の汎用化を図ることができ、浸炭硬さおよび浸炭深さの変更にも容易に対応可能となる。
【００１５】
また、前記連通隙間形成部材は、中央に貫通して形成された中央孔と複数の前記突起に対応する位置で前記中央孔から径方向外方に向かって形成される複数の凹溝とを備え、前記軸状部材に挿通可能としてもよい。これにより、内部空間へ流入する浸炭ガスおよび冷却用油の流入量を規制することが可能となる。さらに、凹溝を備えることで、連通隙間形成部材が軸状部材に対して軸直交方向における位置決めが可能となる。つまり、中央孔が軸状部材に対して偏芯することを抑制できるため、浸炭ガスおよび冷却用油が内部空間へ流入する際に、当該連通隙間において、周方向全周でバランスよくすることができる。
【００１６】
また、好ましくは、積層される複数の前記リング状部材の間に挟まれるように前記軸状部材に挿通され、前記内部空間と外部空間との間に連通路を形成するスペーサを配置するとよい。
【００１７】
ここで、連通隙間形成部材を積層されるリング状部材の両端に配置した場合には、当該両端の連通隙間から内部空間に浸炭ガスおよび冷却用油が流入する。そして、積層するリング状部材が多数の場合には、両端の連通隙間のみから浸炭ガスおよび冷却用油を流入しようとすると、中央付近に積層されたリング状部材の内周面付近には、浸炭ガスおよび冷却用油が流通する流量が端部に比べて少なくなるおそれがある。そこで、上述したスペーサを配置することで、中央付近に積層されたリング状部材の内周面付近にも、確実に浸炭ガスおよび冷却用油が流通するようにできる。つまり、リング状部材の積層位置に関わりなく、確実に浸炭焼入を施すことができる。
【００１８】
また、スペーサに形成される前記連通路は、複数からなり、前記内部空間が前記突起により区画される分割空間のそれぞれに連通するとよい。ここで、軸状部材が複数の突起を有することで、内部空間は複数の空間に区画されている。そこで、スペーサの連通路を、それぞれの分割空間に連通させることで、全ての分割空間において確実に浸炭ガスおよび冷却用油を流入することができる。
【００１９】
また、前記スペーサは、リング状からなり、前記連通路は、前記スペーサの両端面に形成された凹溝としてもよい。このように、リング状の両端面に連通路を形成することで、浸炭ガスおよび冷却用油の流入出口を増加することができる。その結果、内部空間と外部空間との浸炭ガスおよび冷却用油の循環が行われやすくなり、良好な浸炭焼入が行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。
【００２１】
＜第一実施形態＞
本発明の浸炭焼入方法の対象部材であるリング状部材として、トリポード型等速ジョイントを構成するトリポードを適用した場合を例に挙げて説明する。以下に、「トリポードの形状説明」、「浸炭焼入の際に適用する治具についての説明」、「浸炭焼入方法についての説明」の順で説明する。
【００２２】
（トリポード１の形状説明）
リング状部材としてのトリポード１について図１を参照して説明する。図１は、トリポード１を軸方向から見た図である。図１に示すように、トリポード１は、内周面にスプライン１１ａが形成された円筒状からなるボス部１１と、ボス部１１の外周面からそれぞれボス部１１の径方向外方に延びるように立設された３本のトリポード軸部１２とから構成される。３本のトリポード軸部１２は、ボス部１１の周方向に等間隔（１２０度間隔）に形成されている。
【００２３】
このトリポード１において、ボス部１１の外周面およびトリポード軸部１２の外周面と、ボス部１１の内周面のスプライン１１ａとは、要求される表面硬さおよび浸炭深さが異なる。具体的には、ボス部１１の外周面およびトリポード軸部１２の外周面は、ボス部１１の内周面のスプライン１１ａよりも、高い表面硬さが要求され、且つ、深い浸炭深さが要求される。
【００２４】
また、ボス部１１のスプライン１１ａの歯先（最内周面）の内径は、Ｄ１であり、スプライン１１ａの歯元（溝底）の内径は、Ｄ２である。また、スプライン１１ａの歯の開口幅（溝開口幅）はＨ１である。
【００２５】
（浸炭焼入の際に適用する治具の説明）
浸炭焼入の際に適用する治具について、図２〜図４を参照して説明する。図２は、支柱部材２を示す図であって、図２（ａ）は支柱部材２の正面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ方向矢視図である。図３は、キャップ３を示す図であって、図３（ａ）はキャップ３を軸方向から見た図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図４は、スペーサ４を示す図であって、図４（ａ）はスペーサ４を軸方向から見た図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【００２６】
支柱部材２は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、支持軸２１と、基部プレート２２と、突起軸２３と、段差形成突起２４とから構成される。支持軸２１は、円柱状からなり、図示しない浸炭焼入を行う際の枠部材に挿通支持される部分である。基部プレート２２（本発明における「連通隙間形成部材」に相当する）は、円盤状からなり、支持軸２１の上端面に一体的に取り付けられている。この基部プレート２２は、支持軸２１の外径よりも大きく形成されている。
【００２７】
突起軸２３（本発明の「軸状部材」に相当する）は、軸方向（図２の上下方向）に延びる部材であって、径方向外方に突出する３個の突起２３ａが形成されている。３個の突起２３ａは、それぞれ平板状をなしている。そして、３個の突起２３ａは、それぞれ、軸方向に延びるように形成されている。また、３個の突起２３ａは、周方向に等間隔（１２０度間隔）に突出するように形成されている。そして、この突起軸２３の下端が、突起軸２３の軸方向が基部プレート２２の上面の法線方向に一致するように、基部プレート２２の上面に取り付けられている。また、突起軸２３の外接円の外径Ｄ３は、基部プレート２２の外径よりも小さく、且つ、トリポード１のスプライン１１ａの歯先内径Ｄ１よりも小さく形成されている。さらに、突起軸２３の先端側（図２の上側）は、その外接円が小さくなるテーパ状に形成されている。３個の突起２３ａのそれぞれの径方向外方端は、径方向断面において、円弧凸状に形成されている。さらに、３個の突起２３ａの幅（板厚）Ｈ２は、トリポード１のスプライン１１ａの歯の開口幅Ｈ１よりも大きく形成されている。
【００２８】
段差形成突起２４（本発明における「連通隙間形成部材」に相当する）は、３個の突起２３ａのそれぞれのうち下端部分から、径方向外方に延長して突出形成されている。この段差形成突起２４は、３個の突起２３ａの外接円よりも径方向外方に突出している。つまり、段差形成部材２４は、軸状部材２３に対して段差状に形成されている。さらに、段差形成突起２４の下端は、基部プレート２２の上面に取り付けられている。この段差形成突起２４の外接円の直径Ｄ４は、トリポード１のスプライン１１ａの歯元内径Ｄ２より大きく、且つ、基部プレート２２の外径より小さく形成されている。
【００２９】
キャップ３は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、円盤状からなり、中央に貫通して形成された円形の中央孔３１と、中央孔３１から径方向外方に向かって形成される３個の凹溝３２とを備える。中央孔３１の内径Ｄ５は、突起軸２３の外接円の外径Ｄ３よりも小さく形成されている。３個の凹溝３２は、突起軸２３の３個の突起２３ａに対応する位置に形成されている。すなわち、３個の凹溝３２は、周方向に等間隔（１２０度間隔）に凹状に形成されている。この３個の凹溝３２の溝底径Ｄ６は、突起軸２３の外接円の外径Ｄ３より大きく形成されている。さらに、３個の凹溝３２の溝幅Ｈ３は、３個の突起２３ａの幅Ｈ２より大きく形成されている。つまり、キャップ３と突起軸２３とを同軸上で、３個の凹溝３２と３個の突起２３ａの位相を一致させた場合に、キャップ３は、突起軸２３に挿通可能となる。
【００３０】
スペーサ４は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、円盤状からなり、中央に貫通して形成された円形の中央孔４１と、両端面のそれぞれに中央孔４１と外周面とを径方向に向かって連通する６個の凹溝４２とを備えている。中央孔４１の内径Ｄ７は、突起軸２３の外接円の外径Ｄ３よりも大きく形成されている。スペーサ４のそれぞれの端面に形成されている６個の凹溝４２は、周方向に等間隔（６０度間隔）に形成されている。
【００３１】
（浸炭焼入方法の説明）
次に、浸炭焼入方法について図５〜図９を参照して説明する。図５は、治具に複数のトリポード１を積層した状態を示す図である。図６は、図５のＤ−Ｄ断面図である。図７は、図５のＥ−Ｅ断面図である。図８は、図５のＦ−Ｆ断面図である。図９は、図５のＧ方向矢視図である。
【００３２】
浸炭焼入方法の概要について説明する。治具に複数のトリポード１を積層配置する積層工程の後、トリポード１を治具に積層された状態のまま浸炭ガス雰囲気にて加熱する加熱工程を行い、最後に、トリポード１を治具に積層された状態のまま冷却油に浸漬する冷却工程を行う。
【００３３】
以下に詳細に説明する。まず、積層工程において、図５に示すように、支柱部材２の突起軸２３にトリポード１の貫通孔を挿通させて、複数のトリポード１を積層する。ここで、突起軸２３の外接円直径Ｄ３は、トリポード１のスプライン１１ａの歯先内径Ｄ１より小さい。従って、図６に示すように、トリポード１は、突起軸２３に挿通可能となる。ここで、突起軸２３の外接円の直径Ｄ３をある程度の大きさとすることで、トリポード１を突起軸２３に挿通する際のガイド機能を発揮する。そして、突起軸２３の先端側（図５の上側）の外接円が小さくなるテーパ状に形成されていることで、トリポード１を突起軸２３に挿通する際に非常に挿通させやすくなる。また、突起２３ａの径方向外方端が円弧凸状に形成されているため、トリポード１の内周面に損傷を与えることを抑制できる。
【００３４】
そして、段差形成突起２４の外接円直径Ｄ４は、トリポード１のスプライン１１ａの歯元内径Ｄ２より大きい。従って、図５および図７に示すように、最初に突起軸２３に挿通されたトリポード１、すなわち、図５の最下端に位置するトリポード１は、段差形成突起２４の上端に当接して、位置決めされる。つまり、段差形成突起２４が、最下端に位置するトリポード１の座となる。そして、最下端に位置するトリポード１は、基部プレート２２の上端面に対して、段差形成突起２４の高さ分だけ離間している。そのため、段差形成突起２４と基部プレート２２とにより、最下端に位置するトリポード１の内部空間５と外部空間との間に連通隙間が形成されていることになる。
【００３５】
ここで、トリポード１の内部空間５とは、積層された複数のトリポード１の内周面と突起軸２３の外周面との間に形成される空間である。そして、３個の突起２３ａの幅（板厚）Ｈ２は、トリポード１のスプライン１１ａの溝開口幅Ｈ１よりも大きい。従って、突起２３ａがスプライン１１ａの溝底側に侵入することを防止できる。従って、スプライン１１ａの溝部分は、空間が形成され、上述した内部空間５の一部を構成する。そうすると、突起２３ａの径方向外方端は、スプライン１１ａの溝底には当接しないが、歯先には当接する可能性がある。ここで、３個の突起２３ａの径方向外方端が円弧凸状に形成されているため、突起２３ａの径方向外方端とスプライン１１ａの歯先に当接する場合、面接触とならずに線接触となる。従って、当該接触部位にも、線接触であれば、確実に浸炭焼入を施すことが可能となる。
【００３６】
また、突起軸２３が３個の突起２３ａを有していることにより、トリポード１の内部空間５は、３個の分割空間５ａに区画されている。さらに、段差形成突起２４は、それぞれの突起２３ａから径方向外方に延長して突出形成されている。従って、３個の分割空間５ａのそれぞれが、別々に、外部空間に連通している。なお、この連通隙間は、段差形成突起２４の図５の上下方向高さによって調整可能である。つまり、段差形成突起２４の図５の上下方向高さを高くするほど、連通隙間が大きくなる。
【００３７】
複数のトリポード１を突起軸２３に積層した後には、スペーサ４を突起軸２３に挿通させて、さらにその後に再度複数のトリポード１を突起軸２３に積層する。つまり、図５に示すように、スペーサ４は、積層される複数のトリポード１の間に挟まれるように、突起軸２３に挿通される。
【００３８】
ここで、スペーサ４の内径Ｄ７は、突起軸２３の外接円直径Ｄ３より大きいため、スペーサ４を突起軸２３に挿通可能となる。そして、スペーサ４の両端面には凹溝４２が形成されているため、この凹溝４２が、トリポード１の内部空間５と外部空間とを連通する連通路を形成している。さらに、図８に示すように、スペーサ４の凹溝４２は、周方向に等間隔に６個形成されているため、６個の凹溝４２の何れかは、その内周端が区画された３個の分割空間５ａに連通している。つまり、凹溝４２は、分割空間５ａのそれぞれに連通している。従って、複数の凹溝４２により、全ての分割空間５ａが、確実に外部空間に連通している。なお、この連通隙間は、凹溝４２の溝幅および溝深さによって調整可能である。つまり、凹溝４２の溝幅を大きくするほど、または、溝深さを深くするほど、連通隙間が大きくなる。
【００３９】
続いて、再度複数のトリポード１を突起軸２３に積層した後には、キャップ３を突起軸２３に挿通させる。図９に示すように、キャップ３と突起軸２３とを同軸上で、３個の凹溝３２と３個の突起２３ａの位相を一致させた場合に、キャップ３は、突起軸２３に挿通可能となる。そして、キャップ３は、最上段に積層されたトリポード１の端面に当接する。ここで、キャップ３の中央孔３１の内周面と突起軸２３の外周面との間には隙間が形成されている。つまり、当該隙間が、トリポード１の内部空間５と外部空間とを連通する連通隙間となる。なお、この連通隙間は、キャップ３の中央孔３１の内径によって調整可能である。つまり、キャップ３の中央孔３１の内径を大きくするほど、連通隙間が大きくなる。
【００４０】
以上のように、治具に複数のトリポード１を積層した状態について、さらに説明する。まず、突起軸２３が突起２３ａを有するように形成していることにより、トリポード１の内周面と突起軸２３の外周面との間の内部空間５は、非常に大きな空間となる。従って、後述する加熱工程における流入させる浸炭ガス、および、冷却工程における流入させる冷却用油を、十分な量とすることができる。
【００４１】
また、当該内部空間５と外部空間とを連通する連通隙間は、段差形成突起２４、基部プレート２２およびトリポード１の端面により形成される隙間、スペーサ４の凹溝４２とトリポード１の端面とにより形成される隙間、並びに、キャップ３の中央孔３１と突起軸２３の突起２３ａとの間に形成される隙間からなる。つまり、積層された複数のトリポード１の軸方向両端および中間に、連通隙間が形成されている。そして、これらの連通隙間は、上述したように、適宜調整可能である。
【００４２】
続いて、積層工程にて複数のトリポード１を治具に積層した状態のまま、浸炭ガス雰囲気にて加熱する加熱工程を行う。このとき、積層された複数のトリポード１の外周面には、加熱炉内に設定された浸炭ガス雰囲気となる。一方、積層されたトリポード１の内周面は、上述した連通隙間を介して内部空間５へ流入した浸炭ガスの雰囲気となる。ここで、浸炭ガスは連通隙間を介して内部空間５へ流入するため、相当に大きな連通隙間でない限り、内部空間５の浸炭ガスの流入量は、トリポード１の外周面における浸炭ガスの量に比べて少なくなる。つまり、連通隙間によりトリポード１の内部空間５へ流入する浸炭ガスの流入量が規制されていることになる。従って、加熱工程において、トリポード１の外周面に比べて、トリポード１の内周面には、浸炭量が少なくなる。
【００４３】
さらに続いて、冷却工程においては、複数のトリポード１を治具に積層した状態のまま、冷却用油の中に浸漬する。このとき、積層された複数のトリポード１の外周面には、冷却用油が直接的に接触する。従って、トリポード１の外周面は、冷却用油により急速に冷却される。一方、トリポード１の内周面は、連通隙間を介して内部空間５へ流入した冷却用油のみが接触する。ここで、加熱工程における浸炭ガスと同様に、連通隙間により、トリポード１の内部空間５へ流入する冷却用油の流入量が規制されている。従って、トリポード１の内周面は、トリポード１の外周面に比べて、冷却速度が遅くなる。
【００４４】
以上より、トリポード１の内周面は、トリポード１の外周面に比べて、表面硬さが低く形成できると共に、浸炭深さを浅く形成できる。そして、突起軸２３が複数の突起２３ａを有する構成とすることで、トリポード１の内周面と突起軸２３の外周面との間の内部空間５は、十分に大きな空間となる。従って、連通隙間の調整によって、トリポード１の内周面の表面硬さおよび浸炭深さを、十分に大きくすることも可能となる。もちろん、連通隙間の調整により、表面硬さおよび浸炭深さを小さくすることも可能である。
【００４５】
さらに、スペーサ４を配置することで、多数のトリポード１を積層した場合であっても、内部空間５に浸炭ガスおよび冷却用油を全体に亘って確実に流入させることができるため、積層位置に応じて表面硬さおよび浸炭深さが異なることがないようにできる。また、このスペーサ４の両端面に凹溝４２を形成することで、浸炭ガスおよび冷却用油の循環が行われやすい状態となる。このことからも、良好な浸炭焼入が行われる。さらに、このスペーサ４の凹溝４２は、分割空間５ａの何れにも連通するように形成されている。従って、全ての分割空間５ａにおいて、確実に浸炭ガスおよび冷却用油を流入することができる。
【００４６】
＜第一実施形態の変形態様＞
上記第一実施形態においては、スペーサ４を１個用いる場合について説明した。これに限られることなく、積層するトリポード１の個数に応じて、スペーサ４を複数用いるようにするとよい。もちろん、積層するトリポード１の個数が少ないのであれば、スペーサ４を用いないようにしてもよい。ただし、積層するトリポード１の個数が多いほど、スペーサ４を用いることによる効果は大きくなる。また、段差形成突起２４とキャップ３とにより、積層されたトリポード１の軸方向両端に、内部空間５と外部空間との連通隙間を形成している。この点、段差形成突起２４およびキャップ３の何れか一方のみにより連通隙間を形成し、他方に連通隙間を形成しないようにすることも可能である。ただし、連通隙間が両端にある方が、浸炭ガスおよび冷却用油の循環が行われ、良好な浸炭焼入が行われる。
【００４７】
＜第二実施形態＞
次に、第二実施形態の浸炭焼入方法について説明する。第二実施形態の浸炭焼入方法においては、第一実施形態の浸炭焼入方法に対して、支柱部材６のみ相違する。以下、支柱部材６のみについて図１０を参照して説明する。図１０は、支柱部材６を示す図であって、図１０（ａ）は支柱部材６の正面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＨ方向矢視図である。なお、支柱部材６において、第一実施形態における支柱部材２と同一構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００４８】
支柱部材６は、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、支持軸２１と、基部プレート２２と、溝形成部材６１と、突起軸６２とから構成される。
【００４９】
溝形成部材６１は、円盤状からなり、基部プレート２２の上端面に取り付けられている。この溝形成部材６１の外径は、トリポード１の歯元内径Ｄ２よりも大きく形成されている。また、溝形成部材６１の上端面には、外周縁から径方向内方に向かって凹溝６１ａが複数形成されている。６個の凹溝６１ａの内周端を通る円の直径は、トリポード１のスプライン１１ａの歯先内径Ｄ１よりも小さく形成されている。また、周方向全周を１２０度毎に区画したそれぞれの領域において、２個ずつの凹溝６１ａが形成されている。
【００５０】
突起軸６２（本発明の「軸状部材」に相当する）は、軸方向（図１０の上下方向）に延びる部材であって、径方向外方に突出する３個の突起６２ａが形成されている。この突起６２ａは、第一実施形態の突起軸２３の突起２３ａと同一形状からなる。そして、この突起軸６２の下端が、突起軸６２の軸方向が溝形成部材６１の上面の法線方向に一致するように、溝形成部材６１の上面に取り付けられている。また、突起軸６２の外接円の外径Ｄ３は、溝形成部材６１の外径よりも小さく、且つ、トリポード１のスプライン１１ａの歯先内径Ｄ１よりも小さく形成されている。さらに、突起軸６２の３個の突起６２ａは、溝形成部材６１の凹溝６１ａが周方向全周を１２０度毎の区画したそれぞれの領域を形成する位置に、形成されている。つまり、隣り合う突起６２ａの間に、２個の凹溝６１ａが形成されていることになる。
【００５１】
このように形成される支柱部材６にトリポード１を積層した場合には、以下のようになる。最初に突起軸６２に挿通されたトリポード１は、溝形成部材６１の上端面に当接して、位置決めされる。つまり、溝形成部材６１が、最下端に位置するトリポード１の座となる。そして、溝形成部材６１に凹溝６１ａが形成されていることにより、最下端に位置するトリポード１の内部空間５と外部空間との間に連通隙間が形成されていることになる。この連通隙間は、凹溝６１ａの溝幅および溝深さによって調整することができる。なお、その他は、第一実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００５２】
＜第二実施形態の変形態様＞
第二実施形態においては、溝形成部材６１を基部プレート２２に取り付けたものとした。この他に、溝形成部材６１を基部プレート２２とは別体とし、突起軸６２を挿通可能な形状としてもよい。
【００５３】
この溝形成部材７について図１１を参照して説明する。図１１は、当該変形態様における溝形成部材７を示す図である。図１１に示すように、溝形成部材７は、円盤状からなり、中央に貫通する中央孔７１と、中央孔７１から径方向外方に向かって形成される３個の凹溝７２とを備える。この溝形成部材７の内周面形状は、第一実施形態のキャップ３の内周面形状と同一である。さらに、この溝形成部材７の一方端面には、外周縁から内周縁に向かって６個の凹溝７３が形成されている。この６個の凹溝７３は、第二実施形態の溝形成部材６１の６個の凹溝６１ａと同一である。この場合も、第二実施形態と同様の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】トリポード１を軸方向から見た図である。
【図２】支柱部材２を示す図であって、（ａ）は支柱部材２の正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ方向矢視図である。
【図３】キャップ３を示す図であって、（ａ）はキャップ３を軸方向から見た図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】スペーサ４を示す図であって、（ａ）はスペーサ４を軸方向から見た図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】治具に複数のトリポード１を積層した状態を示す図である。
【図６】図５のＤ−Ｄ断面図である。
【図７】図５のＥ−Ｅ断面図である。
【図８】図５のＦ−Ｆ断面図である。
【図９】図５のＧ方向矢視図である。
【図１０】支柱部材６を示す図であって、（ａ）は支柱部材６の正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＨ方向矢視図である。
【図１１】第二実施形態の変形態様における溝形成部材７を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１：トリポード、 １１：ボス部、 １１ａ：スプライン、 １２：トリポード軸部
２、６：支柱部材、
２１：支持軸、 ２２：基部プレート
２３、６２：突起軸（軸状部材）、 ２３ａ、６２ａ：突起
２４：段差形成突起
３：キャップ、 ３１：中央孔、 ３２：凹溝
４：スペーサ、 ４１：中央孔、 ４２：凹溝
５：内部空間、 ５ａ：分割空間
６１、７：溝形成部材、 ６１ａ：凹溝
７１：中央孔、 ７２：凹溝、 ７３：凹溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔の内周面に歯形またはキー溝が形成されたリング状部材の浸炭焼入方法であって、
径方向外方に突出する複数の突起が軸方向に延びるように形成された軸状部材に、前記リング状部材の貫通孔を挿通させて複数の前記リング状部材を積層し、
積層された複数の前記リング状部材と前記軸状部材との間に内部空間を形成し、
積層された複数の前記リング状部材の軸方向両端のうち少なくとも一方に、前記内部空間と外部空間との連通隙間を形成する連通隙間形成部材を配置し、
浸炭ガスおよび冷却用油をそれぞれ、前記連通隙間を介して前記内部空間に流通させて浸炭焼入を行うことを特徴とするリング状部材の浸炭焼入れ方法。
【請求項２】
前記軸状部材の前記突起の先端幅は、前記リング状部材の前記歯形またはキー溝の溝開口幅より大きく形成されている請求項１に記載のリング状部材の浸炭焼入方法。
【請求項３】
前記軸状部材の前記突起の先端の径方向断面形状は、弧凸状に形成されている請求項１または２に記載のリング状部材の浸炭焼入方法。
【請求項４】
前記連通隙間形成部材は、
前記軸状部材に取り付けられ前記リング状部材に対して軸方向に係合する基部プレートと、
複数の前記突起の径方向外方に延長して突出形成され、外接円の直径が前記リング状部材の内周面の最大幅より大きく形成され、前記基部プレートに当接し、前記リング状部材の座となる段差形成突起と、
を備える請求項１〜３の何れか一項に記載のリング状部材の浸炭焼入方法。
【請求項５】
前記連通隙間形成部材は、前記軸状部材に取り付けられ、外接円の直径が前記リング状部材の内周面の最大幅より大きく形成され、前記リング状部材の座となると共に、前記座となる端面にその外周縁と前記内部空間を連通する溝が形成されている溝形成部材である請求項１〜３の何れか一項に記載のリング状部材の浸炭焼入方法。
【請求項６】
前記軸状部材に取り付けられ前記リング状部材に対して軸方向に係合する基部プレートを備え、
前記溝形成部材は、前記軸状部材に挿通可能であり、前記基部プレートに当接して配置される請求項５に記載のリング状部材の浸炭焼入方法。
【請求項７】
前記連通隙間形成部材は、中央に貫通して形成された中央孔と複数の前記突起に対応する位置で前記中央孔から径方向外方に向かって形成される複数の凹溝とを備え、前記軸状部材に挿通可能である請求項１〜５の何れか一項に記載のリング状部材の浸炭焼入方法。
【請求項８】
積層される複数の前記リング状部材の間に挟まれるように前記軸状部材に挿通され、前記内部空間と外部空間との間に連通路を形成するスペーサを配置する請求項１〜７の何れか一項に記載のリング状部材の浸炭焼入方法。
【請求項９】
前記連通路は、複数からなり、前記内部空間が前記突起により区画される分割空間のそれぞれに連通する請求項８に記載のリング状部材の浸炭焼入方法。
【請求項１０】
前記スペーサは、リング状からなり、
前記連通路は、前記スペーサの両端面に形成された凹溝である請求項８または９に記載のリング状部材の浸炭焼入方法。
【請求項１】
貫通孔の内周面に歯形またはキー溝が形成されたリング状部材の浸炭焼入方法であって、
径方向外方に突出する複数の突起が軸方向に延びるように形成された軸状部材に、前記リング状部材の貫通孔を挿通させて複数の前記リング状部材を積層し、
積層された複数の前記リング状部材と前記軸状部材との間に内部空間を形成し、
積層された複数の前記リング状部材の軸方向両端のうち少なくとも一方に、前記内部空間と外部空間との連通隙間を形成する連通隙間形成部材を配置し、
浸炭ガスおよび冷却用油をそれぞれ、前記連通隙間を介して前記内部空間に流通させて浸炭焼入を行うことを特徴とするリング状部材の浸炭焼入れ方法。
【請求項２】
前記軸状部材の前記突起の先端幅は、前記リング状部材の前記歯形またはキー溝の溝開口幅より大きく形成されている請求項１に記載のリング状部材の浸炭焼入方法。
【請求項３】
前記軸状部材の前記突起の先端の径方向断面形状は、弧凸状に形成されている請求項１または２に記載のリング状部材の浸炭焼入方法。
【請求項４】
前記連通隙間形成部材は、
前記軸状部材に取り付けられ前記リング状部材に対して軸方向に係合する基部プレートと、
複数の前記突起の径方向外方に延長して突出形成され、外接円の直径が前記リング状部材の内周面の最大幅より大きく形成され、前記基部プレートに当接し、前記リング状部材の座となる段差形成突起と、
を備える請求項１〜３の何れか一項に記載のリング状部材の浸炭焼入方法。
【請求項５】
前記連通隙間形成部材は、前記軸状部材に取り付けられ、外接円の直径が前記リング状部材の内周面の最大幅より大きく形成され、前記リング状部材の座となると共に、前記座となる端面にその外周縁と前記内部空間を連通する溝が形成されている溝形成部材である請求項１〜３の何れか一項に記載のリング状部材の浸炭焼入方法。
【請求項６】
前記軸状部材に取り付けられ前記リング状部材に対して軸方向に係合する基部プレートを備え、
前記溝形成部材は、前記軸状部材に挿通可能であり、前記基部プレートに当接して配置される請求項５に記載のリング状部材の浸炭焼入方法。
【請求項７】
前記連通隙間形成部材は、中央に貫通して形成された中央孔と複数の前記突起に対応する位置で前記中央孔から径方向外方に向かって形成される複数の凹溝とを備え、前記軸状部材に挿通可能である請求項１〜５の何れか一項に記載のリング状部材の浸炭焼入方法。
【請求項８】
積層される複数の前記リング状部材の間に挟まれるように前記軸状部材に挿通され、前記内部空間と外部空間との間に連通路を形成するスペーサを配置する請求項１〜７の何れか一項に記載のリング状部材の浸炭焼入方法。
【請求項９】
前記連通路は、複数からなり、前記内部空間が前記突起により区画される分割空間のそれぞれに連通する請求項８に記載のリング状部材の浸炭焼入方法。
【請求項１０】
前記スペーサは、リング状からなり、
前記連通路は、前記スペーサの両端面に形成された凹溝である請求項８または９に記載のリング状部材の浸炭焼入方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−９７０３６（Ｐ２００９−９７０３６Ａ）
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６９０８８（Ｐ２００７−２６９０８８）
【出願日】平成１９年１０月１６日（２００７．１０．１６）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１６日（２００７．１０．１６）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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