熱処理方法、外側継手部材、及びトリポード型等速自在継手
【課題】高周波焼入れの移動焼入れでもって、大内径部に硬化層を形成することなく強度的に優れたトリポード型等速自在継手の外側継手部材を成形できる熱処理方法、このような熱処理方法で構成された外側継手部材及びトリポード型等速自在継手を提案する。
【解決手段】円周方向に向き合った案内面２７と両案内面２７，２７間に設けられた大内径部４６からなるトラック溝２６が内周の三箇所に形成される外側継手部材２１に対して、高周波誘導加熱コイル５１が相対的に軸方向に移動する移動焼入れにて、外側継手部材２１の案内面２７に硬化層Ｓを形成するためのものである。高周波誘導加熱コイル５１には、発生する磁力線を遮断する磁力線遮断体Ａが配置され、磁力線遮断体Ａによる磁力線遮断によって、外側継手部材２１の大内径部４６を未焼き部５０とする。
【解決手段】円周方向に向き合った案内面２７と両案内面２７，２７間に設けられた大内径部４６からなるトラック溝２６が内周の三箇所に形成される外側継手部材２１に対して、高周波誘導加熱コイル５１が相対的に軸方向に移動する移動焼入れにて、外側継手部材２１の案内面２７に硬化層Ｓを形成するためのものである。高周波誘導加熱コイル５１には、発生する磁力線を遮断する磁力線遮断体Ａが配置され、磁力線遮断体Ａによる磁力線遮断によって、外側継手部材２１の大内径部４６を未焼き部５０とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱処理方法、外側継手部材、及びトリポード型等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や各種産業機械等の動力伝達装置に使用される等速自在継手には、その内側継手部材としてトラニオンを用いたトリポード型等速自在継手がある。トリポード型等速自在継手は、例えば、図１８に示すように、外側継手部材１と、内側継手部材としてのトラニオン２と、トルク伝達部材（ローラ部材）３とを備える。
【０００３】
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。
【０００４】
トラニオン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。
【０００５】
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。
【０００６】
ところで、外側継手部材１は、トラック溝６を有するマウス部４と、このマウス部４の底壁から突設されるステム部（図示省略）とからなる。また、マウス部４の内径面は、円周方向に交互に現れる小内径部７ｂと大内径部７ｃをローラ案内面７ａで接続した３弁の花冠状を呈している。すなわち、外側継手部材１は、円周方向に向き合ったローラ案内面７ａと両ローラ案内面７ａ，７ａ間に設けられた大内径部７ｃからなるトラック溝６が内周の三箇所に形成されるものである。
【０００７】
一般的には、外側継手部材１のローラ案内面７ａに対して熱硬化処理を施している。熱硬化処理として高周波焼入があり、高周波焼入には、定位置で熱処理するワンショット（一発）焼入法（特許文献１）と、コイルと外側継手部材が相対的に移動する移動焼入法(特許文献２)とに大別される。
【０００８】
ワンショット焼入れは、図１３に示すように、外側継手部材１の３つのトラック溝６にそれぞれ嵌入される加熱部１７ａ、１７ａ、１７ａを有する高周波誘導加熱コイル１７を備えた高周波加熱装置を用いる。このため、ローラ案内面７ａを継手軸方向全域にわたって一度に加熱急冷が可能となる。また、前記特許文献１では、大内径部７ｃの内面に硬化層を形成させないため、誘導コイルに非導電性のフェライトコアを装着している。このため、このような高周波加熱装置を用いることによって、図１４に示すようにローラ案内面７ａの表面にのみ硬化層Ｓを形成することができる。
【０００９】
また、移動焼入法は、図１５から図１７に示す高周波加熱装置を用いる。この高周波加熱装置は、三つ葉のクローバ状に巻設されたコイル１８と、このコイル１８に付設される冷却ジャケット１９とを備える。コイル１８は、周方向に沿って約１２０°ピッチで配設される略三角形状の加熱部１８ａ、１８ａ、１８ａを備える。加熱部１８ａはローラ案内面７ａに相対面する湾曲部２０ａ、２０ａと、大内径部７ｃに対面する直線部２０ｂとを有する。なお、冷却ジャケット１９の形状はコイル１８と同様の三つ葉のクローバ状である。
【００１０】
この移動焼入法では、コイル１８及び冷却ジャケット１９を外側継手部材１のマウス部４内を軸方向に沿って移動させる。この移動に伴って、加熱面（ローラ案内面７ａ及び大内径部７ｃ）が加熱され、この加熱に追従して冷却ジャケット１９から噴出する冷却水にてこの加熱面を急冷することになる。このため、図１７に示すように、ローラ案内面７ａ及び大内径部７ｃが加熱硬化処理され硬化層Ｓが形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特公昭６１−３４４８１号公報
【特許文献２】実公平３−２６３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
一般的なワンショット（一発）焼入法では、一時に加熱して一時に冷却するので、薄肉部等においてひずみが発生しやすいというデメリットがある。これに対して、移動焼入れは、生じるひずみを安定させたり、焼入れ硬化層深さを均一化させる効果がある。
【００１３】
ところで、継手の機能を考慮すると、少なくともローラ案内面７ａに硬化層が設けられていれば問題はない。しかしながら、移動焼入れを行えば、図１６に示すように、ローラ案内面７ａ及び大内径部７ｃが加熱硬化処理され硬化層Ｓが形成される。
【００１４】
外側継手部材１の外周にはブーツバンド締め付け溝５が形成されており、この部分の肉厚は薄い。このため、この薄肉部において、硬化層Ｓが外周側に抜けてしまう可能性があり、この部分が強度的に脆くなる可能性がある。このため、継手の小型化が困難になる等の設計自由度が制限されるというデメリットがあった。
【００１５】
そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、高周波焼入れの移動焼入れでもって、大内径部に硬化層を形成することなく強度的に優れたトリポード型等速自在継手の外側継手部材を成形できる熱処理方法、このような熱処理方法で構成された外側継手部材及びトリポード型等速自在継手を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の熱処理方法は、内周に軸線方向に延びる３本のトラック溝を設けると共に各トラック溝の内側壁に互いに対向する案内面を設け、両案内面間に設けられた大内径部が形成された外側継手部材と、３本の脚軸を有するトラニオンを備え、トラニオンの脚軸が外側継手部材の案内面に直接的に摺接するトリポード型等速自在継手の外側継手部材に対して、高周波誘導加熱コイルが相対的に軸方向に移動する移動焼入れにて、外側継手部材の案内面に硬化層を形成するための熱処理方法であって、高周波誘導加熱コイルの大内径に対向する位置に、大内径部の加熱を抑制する部分を設け、外側継手部材の大内径部における少なくとも周方向中央部のブーツ装着部対応範囲を未焼き部とするものである。
【００１７】
本発明の熱処理方法によれば、高周波焼入れの移動焼入れでもって、外側継手部材の大内径部における少なくとも周方向中央部のブーツ装着部対応範囲に硬化層を形成することなく、案内面に硬化層を形成することができる。
【００１８】
前記大内径部の加熱を抑制する部分が、高周波誘導加熱コイルに発生する磁力線を遮断する磁力線遮断体であり、磁力線遮断体は、例えば、大内径部に近接する部位に前記高周波誘導加熱コイルに嵌め込まれる強磁性体コアにて構成されるものである。また、強磁性体コアは例えばケイ素鋼にて構成されている。
【００１９】
大内径部に近接する部位を退避させた高周波誘導加熱コイルにて、外側継手部材の大内径部における少なくとも周方向中央部のブーツ装着部対応範囲を未焼き部とするものであってもよい。
【００２０】
このように、高周波誘導加熱コイルが、大内径部に近接する部位を退避しているものでは、大内径部における少なくとも周方向中央部のブーツ装着部対応範囲がこの熱処理において加熱されず、未焼き部となる。
【００２１】
また、外側継手部材の案内面の外径側に、案内面に対して略直角を成すように相接近する方向に延びる鍔部を設け、大内径部における少なくともブーツ装着部対応範囲を非加熱部である未焼き部とするものあってもよい。
【００２２】
このように、鍔部を設けることによって、大内径部における少なくともブーツ装着部対応範囲がこの熱処理において加熱されず、未焼き部となる。また、鍔部の内表面に硬化層を形成するのが好ましい。
【００２３】
前記各熱処理方法において、外側継手部材は前記大内径部間に小内径部が形成され、この小内径部に、前記移動焼入れにて硬化層を形成するようにしてもよい。また、外側継手部材の全大内径部を未焼き部とするものであってもよい。
【００２４】
外側継手部材の大内径部の継手奥側においては、外側継手部材の外径面にブーツ装着用溝等が形成されない。このため、外側継手部材の大内径部の継手奥側には未焼き部を設けないようにできる。また、外側継手部材の内径側においては案内面にのみ硬化層を設けるものであってもよい。
【００２５】
外側継手部材の互いに対向する案内面を平行な平坦面としてもよい。このように設定することによって、作動角をとって、外側継手部材の中心とトラニオン中心とが偏心した状態であっても、この偏心を吸収できる。特に、平坦面としては、作動角をとって外側継手部材の中心とトラニオン中心とが偏心した状態での脚軸断面幅増加量を見込んだ案内面幅を有するのが好ましい。
【００２６】
トリポード型等速自在継手の外側継手部材は、前記熱処理方法にて処理されたものである。
【００２７】
本発明のトリポード型等速自在継手は、前記熱処理方法にて処理された外側継手部材を用いるものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の熱処理方法では、外側継手部材の大内径部における少なくとも周方向中央部のブーツ装着部対応範囲に硬化層を形成することなく、案内面に硬化層を形成することができる。このため、外側継手部材の開口部の強度を確保することができる。しかも、移動焼入れであるので、ひずみが生じにくくかつ焼入れ硬化層深さの均一化を図ることができる。
【００２９】
磁力線遮断体が強磁性体コアにて構成されるものであれば、未焼き部を安定して形成できる。また、強磁性体コアは例えばケイ素鋼にて構成することができ、特殊（特別）な材質のものを用いることがなく、比較的低コストで高周波誘導加熱コイルに装着できる。また、大内径部に近接する部位を退避させた高周波誘導加熱コイルを用いるものでは、磁力線遮断体を構成する強磁性体コア等を省略でき、高周波誘導加熱装置の構成の簡素化及び低コスト化を図ることができる。また、外側継手部材において鍔部を有するものでは、大内径部における未焼き部を安定して成形することができる。
【００３０】
外側継手部材の全大内径部を未焼き部とするものであっても、大内径部の継手奥側には未焼き部を設けないものであっても、案内面にのみ硬化層を設けるものであってもよく、外側継手部材としての機能を損なうことなく、最適の範囲において硬化層を形成することができる。
【００３１】
本発明のトリポード型等速自在継手の外側継手部材は、前記熱処理方法にて処理されているものであるので、強度的に安定したものとなって、耐久性に優れる。ところで、互いに対向する案内面を平行な平坦面とすることによって、作動角を安定した状態でとることができる。
【００３２】
本発明のトリポード型等速自在継手は、前記熱処理方法にて処理されている外側継手部材を用いるので、耐久性に優れた高品質のトリポード型等速自在継手となり、しかも、継手の小型化等の設計自由度が大きくなる。第１のトリポード型等速自在継手のように、トラニオンの脚軸が外側継手部材の案内面に直接的に摺接するものでは、トルク伝達部材としてのローラや針状ころ等を省略できて部品点数の減少を図ることができ、組立性の向上及びコスト低減を図ることができる。また、第２のトリポード型等速自在継手であっても、比較的部品点数の減少を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態を示す熱処理方法に用いる高周波誘導加熱コイルと外側継手部材との関係を示す断面図である。
【図２】前記高周波誘導加熱コイルの斜視図である。
【図３】前記高周波誘導加熱コイルの平面図である。
【図４】比較例を示すトリポード型等速自在継手の横断面図である。
【図５】前記トリポード型等速自在継手の外側継手部材の縦断面斜視図である。
【図６】外側継手部材の他の実施形態を示す要部断面図である。
【図７】他の高周波誘導加熱コイルの平面図である。
【図８】本発明のトリポード型等速自在継手の要部断面図である。
【図９】前記図８に示すトリポード型等速自在継手の縦断面図である。
【図１０】前記図８に示すトリポード型等速自在継手が作動角をとった状態の縦断面図である。
【図１１】前記図８に示すトリポード型等速自在継手の外側継手部材の横断面図である。
【図１２】前記図８に示すトリポード型等速自在継手のトラニオンを示し、（ａ）は横断面図であり、（ｂ）は脚軸の平面図である。
【図１３】ワンショット焼入法による熱加熱処理状態の斜視図である。
【図１４】ワンショット焼入法による熱加熱処理状態の要部断面図である。
【図１５】従来の移動焼入法による高周波誘導加熱コイルと外側継手部材との斜視図である。
【図１６】従来の移動焼入法による熱加熱処理状態の斜視図である。
【図１７】従来の移動焼入法による熱加熱処理状態の要部断面図である。
【図１８】従来の熱処理方法で成形された外側継手部材を用いたトリポード型等速自在継手の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
【００３５】
図１は本発明に係る熱処理方法にて熱硬化処理を行っている外側継手部材の要部断面図を示し、この外側継手部材は、比較例を示す図４に示すようなトリポード型等速自在継手に用いられる。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ラニオン２２とを備える。
【００３６】
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と、このマウス部２４の底壁から突設される軸部（ステム部）２５を有し、マウス部２４の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。
【００３７】
各トラック溝２６の円周方向で向き合った側壁に案内面２７、２７が形成される。また、内径面においては、円周方向に交互に現れる小内径部４５と大内径部４６を案内面２７で接続した３弁の花冠状を呈している。すなわち、外側継手部材２１は、円周方向に向き合った案内面２７と両案内面２７，２７間に設けられた大内径部４６からなるトラック溝６が内周の三箇所に形成されるものである。
【００３８】
トラニオン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。
【００３９】
また、ローラ２３は、その外径面２３ａが凸球面とされ、その内径面２３ｂが円筒面とされたリング状体からなる。すなわち、脚軸２９の外径面が円筒面であり、これに合わせてローラ２３の内径面２３ｂを円筒面とし、案内面２７の断面形状が凹曲面であり、これに合わせて、ローラ２３の外径面２３ａを凸球面としている。
【００４０】
ところで、外側継手部材２１の開口部は図示省略のブーツによって密封される。ブーツは、大径部と、小径部と、大径部と小径部とを連結する蛇腹部とからなる。また、外側継手部材２１の外径面の開口部側には、図５に示すように、凹溝４３を有するブーツ装着部４４が形成される。そして、このブーツ装着部４４にブーツの大径部が外嵌され、この大径部をブーツバンドにて締め付けることによって、ブーツの大径部が外側継手部材２１のブーツ装着部４４に装着される。また、前記したように、トラニオン２２にはシャフトが連結され、このシャフトにも凹溝を有するブーツ装着部が形成されている。そして、シャフトのブーツ装着部にブーツの小径部が外嵌され、この小径部をブーツバンドにて締め付けることによって、ブーツの小径部がシャフトのブーツ装着部に装着される。
【００４１】
トラニオン２２に対して熱処理が施され、この熱処理が浸炭焼入焼戻しまたは浸炭窒化焼入焼戻しで行われている。浸炭焼入れとは、低炭素材料の表面から炭素を浸入／拡散させ、その後に焼入れを行う方法である。浸炭窒化焼き入れは、浸炭焼入れが炭素だけ拡散させ硬化させるのに対して、炭素と窒素を拡散させる方法で、特に、快削鋼(SUM系)、低炭素鋼、SPCC材等の表面硬化、疲労強度の改善に適用される。浸炭焼入れと比較して、処理温度も低く、寸法変化、歪が一般的に少なく、精密部品に多く採用することができる。
【００４２】
また、トラニオン２２の脚軸２９の外径面は研削または焼入鋼切削で仕上げられる。研削とは、砥石の粒子（砥粒）で工作物の表面を削り取り、その面を平滑にし、精密仕上げを行うことである。また、焼入鋼切削は、単に切削のことであり、切削は通常生材の状態で行うので、熱処理後（焼入れ後）の切削であることを明確にするために焼入鋼切削と称した。焼き入れ後に切削を行うため、素材の熱処理変形をこの切削過程で除去することができる。また、焼入鋼切削により研削で通常必要とされる研削油剤を必要とせず、ドライでの加工が可能となり、環境に与える負荷を小さくすることができる。
【００４３】
熱処理としては、高周波焼入れであってもよい。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。高周波焼入れは、部分焼入れが出来る、疲労強度を上げることが出来る、耐摩耗性の向上、材質が安価な炭素鋼でよい、および、焼入れ条件の調整が容易で、有効深さ等調整できる等の長所がある。
【００４４】
高周波焼入れ焼戻にて硬化処理する場合、少なくとも、脚軸付根１０およびローラ２３と接触する部位（脚軸２９の外径面）に硬化層を形成することになる。このため、脚軸付根１０およびローラ２３と接触する部位を省く部分が鍛造肌である。
【００４５】
また、外側継手部材２１のマウス部２４の内径面には硬化層Ｓ（図１参照）が形成されている。この場合、大内径部４６には未焼き部５０が形成されている。なお、図例では、未焼き部５０は大内径部４６全体ではなく、周方向端部には硬化層Ｓが形成されている。
【００４６】
この硬化層Ｓの形成には図２と図３とに示す高周波誘導加熱コイル５１を有する高周波加熱装置５２が用いられる。高周波誘導加熱コイル５１は、三つ葉のクローバ状に配置される３つの略三角形状の加熱部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃを備える。各加熱部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃは、案内面２７に相対面する湾曲部５３、５３と、大内径部４６に対面する直線部５４とを有する。
【００４７】
また、直線部５４の大内径部対向面の中央部には、凹窪部５５が設けられ、この凹窪部５５には強磁性体コア５６からなる磁力線遮断体Ａが配置されている。この場合、凹窪部５５は矩形状凹部であって、扁平板状の強磁性体コア５６がこの凹窪部５５に嵌合されている。強磁性体コア５６の長手方向長さＬが凹窪部５５の長手方向長さＬ１よりも短く設定され、強磁性体コア５６の短手方向長さＷが凹窪部５５の短手方向長さＷ１と略同一に設定される。このため、加熱部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃの上面と強磁性体コア５６の上面とが同一面上に配置され、加熱部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃの下面と強磁性体コア５６の下面とが同一面上に配置される。また、凹窪部５５の側面と、強磁性体コア５６の側面対応面との間にそれぞれ隙間６０が形成される。なお、強磁性体コア５６の厚さ寸法Ｔが凹窪部５５の深さ寸法Ｔ１よりも大きく設定され、強磁性体コア５６の外面５６ａが加熱部５１Ａ（５１Ｂ、５１Ｃ）の直線部５４の外面（大内径部対向面）５４ａよりも僅かに大内径部側に突出している。
【００４８】
なお、図示省略するが、高周波誘導加熱コイル５１の下部には、図１５等に示すような冷却ジャケットが付設される。この冷却ジャケットは、内部を冷却水が流れる冷却配管からなり、その形状が高周波誘導加熱コイル５１の形状とほぼ一致する。
【００４９】
そして、この高周波誘導加熱コイル５１には、図示省略の高周波電源から高周波電流が流されることになる。この際、高周波電流は、加熱部５１Ａ→加熱部５１Ｂ→加熱部５１Ｃと流れることになる。このように、高周波電流が流れることによって、電磁誘導作用により誘導起電力が生ずる。この電磁誘導作用により、ジュール熱が発生して、外側継手部材２１の案内面２７等を加熱することができる。
【００５０】
このため、高周波誘導加熱コイル５１をマウス部の開口部側から順次マウス部の奥側に移動させる。これによって、案内面２７等は開口部側から奥側までが加熱される。また、この高周波誘導加熱コイル５１の移動とともに冷却ジャケットが移動して、この冷却ジャケットから外側継手部材２１の加熱部位に冷却流体（冷却水）が噴射されて冷却される。すなわち、高周波誘導加熱コイル５１の相対移動に従って順次案内面２７等を加熱し、それに追従して冷却流体で加熱部を急冷することになって、高周波焼入れを施すことになる。
【００５１】
ところで、前記高周波誘導加熱コイル５１の各加熱部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃには、強磁性体コア５６が配設されているので、この強磁性体コア５６によって、高周波誘導加熱コイル５１にて発生する磁力線が遮断されることになる。すなわち、強磁性体コアは、透磁率の高い材質でコイルに取り付けて磁力線をワークに集中させてパワーを増強する効果がある一方、磁力線を遮断し、目的外の加熱を防ぐために使われる。このため、本発明のように、トリポード型等速自在継手の外側継手部材２１の内径面の加熱硬化処理に用いれば、従来の移動焼きでは不可能であった大内径部４６に未焼き部５０を設けることができる。従って、図１に示すように、この強磁性体コア５６が相対面する大内径部４６において、硬化層Ｓが形成されない未焼き部５０が形成される。
【００５２】
本発明の熱処理方法では、外側継手部材２１の大内径部４６に硬化層Ｓを形成することなく、案内面２７、２７に硬化層Ｓを形成することができる。このため、外側継手部材２１の開口部の強度を確保することができる。しかも、移動焼入れであるので、ひずみが生じにくくかつ焼入れ硬化層深さの均一化を図ることができる。
【００５３】
磁力線遮断体Ａが強磁性体コア５６にて構成されるものであれば、未焼き部５０を安定して形成できる。また、強磁性体コア５６は例えばケイ素鋼にて構成することができ、特殊（特別）な材質のものを用いることがなく、比較的低コストで高周波誘導加熱コイル５１に装着できる。
【００５４】
このように硬化層Ｓが構成された外側継手部材２１は、前記熱処理方法にて処理されているものであるので、強度的に安定したものとなって、耐久性に優れる。また、このように成形された外側継手部材２１は、図４等に示すようなトリポード型等速自在継手を組み立てることができる。このため、このリポード型等速自在継手は、前記熱処理方法にて処理されている外側継手部材を用いるので、耐久性に優れた高品質のトリポード型等速自在継手となり、しかも、継手の小型化等の設計自由度が大きくなる。また、等速自在継手全体として比較的部品点数の減少を図ることができる。
【００５５】
浸炭焼入焼戻しまたは浸炭窒化焼入焼戻し等にてトラニオン２を熱処理することによって、トラニオン２の耐摩耗性等が向上して、耐久性に優れたトリポード型等速自在継手となる。また、高周波焼入れにて熱処理することができ、この場合、少なくとも、脚軸付根１０および外側継手部材２１の案内面２７，２７と接触する部位でよく、低コスト化を図ることができる。
【００５６】
ところで、前記実施形態では、大内径部４６の周方向中央部において軸方向に沿って未焼き部５０を形成するものであったが、全大内径部４６を未焼き部５０とするものであっても、大内径部４６の継手奥側には未焼き部５０を設けないものであってもよい。すなわち、大内径部４６において、ブーツ装着部４４に対応する開口部（入口部）側、及び常用使用する位置での部位を除いた継手奥側を硬化層Ｓが設けられていてもよい。これは、大内径部４６の継手奥側に硬化層が設けられていても強度に及ぼす影響が少ないからである。また、小内径部４５に対しては、硬化層Ｓを設けても設けなくてもよく、案内面２７にのみ硬化層Ｓを設けるものであってもよい。このため、外側継手部材２１としての機能を損なうことなく、最適の範囲において硬化層Ｓを形成することができる。
【００５７】
次に、図６は外側継手部材２１の他の実施形態を示し、この場合、外側継手部材２１の案内面２７の外径側に、案内面２７に対して略直角を成すように相接近する方向に延びる鍔部６１を設けている。大内径部４６の内表面を未焼き部５０としている。そして、この鍔部６１の内表面に対しても硬化層Ｓを設けている。これは、ローラ２３が鍔部６１と干渉するため、鍔部６１には硬化層Ｓが設けられている。この場合も、大内径部４６において、ブーツ装着部４４に対応する開口部（入口部）側、及び常用使用する位置での部位を除いた継手奥側を硬化層Ｓが設けられていてもよい。
【００５８】
この図６に示す外側継手部材２１であっても、図１から図３等に示す高周波加熱装置を用いて硬化層Ｓを形成することができる。このため、このような硬化層Ｓが形成された外側継手部材２１は、前記熱処理方法にて処理されているものであるので、強度的に安定したものとなって、耐久性に優れる。鍔部６１を有するものでは、大内径部４６における未焼き部５０を安定して成形することができる。また、このように成形された外側継手部材２１を用いたトリポード型等速自在継手であっても、耐久性に優れた高品質のトリポード型等速自在継手となる。
【００５９】
ところで、前記高周波加熱装置の高周波誘導加熱コイル５１の各加熱部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃには、大内径部４６に相対面する凹窪部５５が形成されている。すなわち、高周波誘導加熱コイル５１は、大内径部４６に近接する部位を退避させたものとなっている。このため、強磁性体コア５６等からなる磁力線遮断体Ａを配置することなく、大内径部４６の加熱を回避することができる。従って、高周波誘導加熱コイル５１としては、図７に示すように、強磁性体コア５６が省略されたものであっても、大内径部４６を未焼き部５０とすることができる。このように、磁力線遮断体Ａを構成する強磁性体コア５６等を省略でき、高周波誘導加熱装置の構成の簡素化及び低コスト化を図ることができる。
【００６０】
次に、図８は本発明のトリポード型等速自在継手を示し、この場合のトリポード型等速自在継手は、ローラ２３を省略したものであって、外側継手部材２１とトラニオン２２とで構成される。そして、互いに対向する案内面２７、２７が平行な平坦面とされる。脚軸２９の外径面は凸曲面とされ、トラック溝２６に挿入されてトルク伝達部となる。すなわち、トラニオン２２の脚軸２９が外側継手部材２１の案内面２７，２７に直接的に摺接するものである。これに対して、前記図４に示すトリポード型等速自在継手では、トラニオン２２の脚軸２９にローラ２３が外嵌されて、脚軸２９が外側継手部材２１の案内面２７，２７にローラ２３を介して間接的に摺接するものであった。
【００６１】
この場合、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、脚軸ピッチ円Ｐと脚軸中心軸Ａ１の交点Ｏ１を含みかつ脚軸中心軸Ａ１に垂直な面Ｓ２上の脚軸外径面の曲率半径をＲ１とし、脚軸中心軸Ａ１を含みかつ継手中心線Ｌと垂直な面Ｓ１上の脚軸外径面の曲率半径をＲ２としたときに、Ｒ１≦Ｒ２とした。
【００６２】
図９に示すように作動角をとらない状態から図１０に示すように作動角θをとった場合、外側継手部材２１の中心線Ｌ（継手中心線）に対してトラニオン中心Ｏが、偏心量ｅで偏心した状態となる。そこで、偏心した状態での脚軸断面幅増加量を見込んで案内面２７、２７の案内面長さＷ１、及び案内面幅Ｗ２（図１１参照）を設定する。
【００６３】
図８等に示すトリポード型等速自在継手では、トラニオン２２の脚軸２９がトルク伝達部となるので、従来において必要としていたトルク伝達部材（ローラ、針状ころ、アウタワッシャ、止め輪、インナワッシャ等）を必要としない。このため、全体の部品点数の減少を図ることができ、組立性の向上を図ることができるとともに、コスト低減を図ることができる。
【００６４】
Ｒ１≦Ｒ２とすることによって、案内面２７、２７に対する面圧を緩和することができ、耐久性・ＮＶＨ特性の改善を図ることができる。
【００６５】
前記外側継手部材２１の互いに対向する案内面２７、２７を平行な平坦面とすることによって、作動角をとって、外側継手部材２１の中心線Ｌに対してトラニオン中心Ｏとが偏心した状態であっても、この偏心を吸収できる。特に、平坦面としては、作動角をとって外側継手部材２１の中心線Ｌ（継手中心線）とトラニオン中心Ｏとが偏心した状態での脚軸断面幅増加量を見込んだ案内面長さ及び幅を有するのが好ましい。
【００６６】
すなわち、案内面２７、２７が曲面であれば、作動角θをとった場合において、外側継手部材２１の中心線Ｌとトラニオン中心Ｏとが偏心した状態では、この偏心を吸収することができない。しかしながら、案内面２７、２７を平坦面とすることによって、この偏心を吸収することができる。また、案内面２７、２７の幅寸法（案内面幅）としては、前記したように、脚軸断面幅増加量を見込んだものとすることによって、安定して偏心を吸収することができる。
【００６７】
トラニオン２２の脚軸２９の外径面を研削又は焼入鋼切削で仕上げることによって、案内面２７、２７に対して滑らかに摺接して、安定したトルク伝達機能を発揮することができる。特に、焼入鋼切削によれば、研削に必要とする研削油剤を必要とせず、環境面で優れる。
【００６８】
また、脚軸２９の案内面２７、２７と接触する部位以外は鍛造肌のままとしてもよいので、これらの部位の旋削加工を削減することができ、加工コストの低減を図ることができる。
【００６９】
このようなトリポード型等速自在継手の外側継手部材２１においても、図２と図３等に示した磁力線遮断体Ａ（強磁性体コア５６）が配置された高周波誘導加熱コイル５１を備えた高周波加熱装置であっても、図７に示すように磁力線遮断体Ａ（強磁性体コア５６）を有さない高周波誘導加熱コイル５１を備えた高周波加熱装置であっても、外側継手部材２１の大内径部４６を未焼き部５０とすることができる。
【００７０】
このため、図８に示すトリポード型等速自在継手は、耐久性に優れた高品質のトリポード型等速自在継手となり、しかも、継手の小型化等の設計自由度が大きくなる。
【００７１】
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、強磁性体コア５６の材質としては、ケイ素鋼以外に、軟鋼やフェライト等のセラミックス等であってもよい。また、Ｒ１およびＲ２は、Ｒ１≦Ｒ２を満たす範囲で任意に変更することができるが、比率Ｒ１／Ｒ２としては、０．０５〜１．００程度に設定するのが、案内面２７、２７に負荷される面圧を小さくする上で好ましい。
【符号の説明】
【００７２】
２１ 外側継手部材
２２ トラニオン
２３ ローラ
２３ａ 外径面
２３ｂ 内径面
２６ トラック溝
２７ 案内面
４５ 小内径部
４６ 大内径部
５０ 未焼き部
５１ 高周波誘導加熱コイル
５５ 凹窪部
５６ 強磁性体コア
６１ 鍔部
Ａ 磁力線遮断体
Ｓ 硬化層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱処理方法、外側継手部材、及びトリポード型等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や各種産業機械等の動力伝達装置に使用される等速自在継手には、その内側継手部材としてトラニオンを用いたトリポード型等速自在継手がある。トリポード型等速自在継手は、例えば、図１８に示すように、外側継手部材１と、内側継手部材としてのトラニオン２と、トルク伝達部材（ローラ部材）３とを備える。
【０００３】
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。
【０００４】
トラニオン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。
【０００５】
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。
【０００６】
ところで、外側継手部材１は、トラック溝６を有するマウス部４と、このマウス部４の底壁から突設されるステム部（図示省略）とからなる。また、マウス部４の内径面は、円周方向に交互に現れる小内径部７ｂと大内径部７ｃをローラ案内面７ａで接続した３弁の花冠状を呈している。すなわち、外側継手部材１は、円周方向に向き合ったローラ案内面７ａと両ローラ案内面７ａ，７ａ間に設けられた大内径部７ｃからなるトラック溝６が内周の三箇所に形成されるものである。
【０００７】
一般的には、外側継手部材１のローラ案内面７ａに対して熱硬化処理を施している。熱硬化処理として高周波焼入があり、高周波焼入には、定位置で熱処理するワンショット（一発）焼入法（特許文献１）と、コイルと外側継手部材が相対的に移動する移動焼入法(特許文献２)とに大別される。
【０００８】
ワンショット焼入れは、図１３に示すように、外側継手部材１の３つのトラック溝６にそれぞれ嵌入される加熱部１７ａ、１７ａ、１７ａを有する高周波誘導加熱コイル１７を備えた高周波加熱装置を用いる。このため、ローラ案内面７ａを継手軸方向全域にわたって一度に加熱急冷が可能となる。また、前記特許文献１では、大内径部７ｃの内面に硬化層を形成させないため、誘導コイルに非導電性のフェライトコアを装着している。このため、このような高周波加熱装置を用いることによって、図１４に示すようにローラ案内面７ａの表面にのみ硬化層Ｓを形成することができる。
【０００９】
また、移動焼入法は、図１５から図１７に示す高周波加熱装置を用いる。この高周波加熱装置は、三つ葉のクローバ状に巻設されたコイル１８と、このコイル１８に付設される冷却ジャケット１９とを備える。コイル１８は、周方向に沿って約１２０°ピッチで配設される略三角形状の加熱部１８ａ、１８ａ、１８ａを備える。加熱部１８ａはローラ案内面７ａに相対面する湾曲部２０ａ、２０ａと、大内径部７ｃに対面する直線部２０ｂとを有する。なお、冷却ジャケット１９の形状はコイル１８と同様の三つ葉のクローバ状である。
【００１０】
この移動焼入法では、コイル１８及び冷却ジャケット１９を外側継手部材１のマウス部４内を軸方向に沿って移動させる。この移動に伴って、加熱面（ローラ案内面７ａ及び大内径部７ｃ）が加熱され、この加熱に追従して冷却ジャケット１９から噴出する冷却水にてこの加熱面を急冷することになる。このため、図１７に示すように、ローラ案内面７ａ及び大内径部７ｃが加熱硬化処理され硬化層Ｓが形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特公昭６１−３４４８１号公報
【特許文献２】実公平３−２６３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
一般的なワンショット（一発）焼入法では、一時に加熱して一時に冷却するので、薄肉部等においてひずみが発生しやすいというデメリットがある。これに対して、移動焼入れは、生じるひずみを安定させたり、焼入れ硬化層深さを均一化させる効果がある。
【００１３】
ところで、継手の機能を考慮すると、少なくともローラ案内面７ａに硬化層が設けられていれば問題はない。しかしながら、移動焼入れを行えば、図１６に示すように、ローラ案内面７ａ及び大内径部７ｃが加熱硬化処理され硬化層Ｓが形成される。
【００１４】
外側継手部材１の外周にはブーツバンド締め付け溝５が形成されており、この部分の肉厚は薄い。このため、この薄肉部において、硬化層Ｓが外周側に抜けてしまう可能性があり、この部分が強度的に脆くなる可能性がある。このため、継手の小型化が困難になる等の設計自由度が制限されるというデメリットがあった。
【００１５】
そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、高周波焼入れの移動焼入れでもって、大内径部に硬化層を形成することなく強度的に優れたトリポード型等速自在継手の外側継手部材を成形できる熱処理方法、このような熱処理方法で構成された外側継手部材及びトリポード型等速自在継手を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の熱処理方法は、内周に軸線方向に延びる３本のトラック溝を設けると共に各トラック溝の内側壁に互いに対向する案内面を設け、両案内面間に設けられた大内径部が形成された外側継手部材と、３本の脚軸を有するトラニオンを備え、トラニオンの脚軸が外側継手部材の案内面に直接的に摺接するトリポード型等速自在継手の外側継手部材に対して、高周波誘導加熱コイルが相対的に軸方向に移動する移動焼入れにて、外側継手部材の案内面に硬化層を形成するための熱処理方法であって、高周波誘導加熱コイルの大内径に対向する位置に、大内径部の加熱を抑制する部分を設け、外側継手部材の大内径部における少なくとも周方向中央部のブーツ装着部対応範囲を未焼き部とするものである。
【００１７】
本発明の熱処理方法によれば、高周波焼入れの移動焼入れでもって、外側継手部材の大内径部における少なくとも周方向中央部のブーツ装着部対応範囲に硬化層を形成することなく、案内面に硬化層を形成することができる。
【００１８】
前記大内径部の加熱を抑制する部分が、高周波誘導加熱コイルに発生する磁力線を遮断する磁力線遮断体であり、磁力線遮断体は、例えば、大内径部に近接する部位に前記高周波誘導加熱コイルに嵌め込まれる強磁性体コアにて構成されるものである。また、強磁性体コアは例えばケイ素鋼にて構成されている。
【００１９】
大内径部に近接する部位を退避させた高周波誘導加熱コイルにて、外側継手部材の大内径部における少なくとも周方向中央部のブーツ装着部対応範囲を未焼き部とするものであってもよい。
【００２０】
このように、高周波誘導加熱コイルが、大内径部に近接する部位を退避しているものでは、大内径部における少なくとも周方向中央部のブーツ装着部対応範囲がこの熱処理において加熱されず、未焼き部となる。
【００２１】
また、外側継手部材の案内面の外径側に、案内面に対して略直角を成すように相接近する方向に延びる鍔部を設け、大内径部における少なくともブーツ装着部対応範囲を非加熱部である未焼き部とするものあってもよい。
【００２２】
このように、鍔部を設けることによって、大内径部における少なくともブーツ装着部対応範囲がこの熱処理において加熱されず、未焼き部となる。また、鍔部の内表面に硬化層を形成するのが好ましい。
【００２３】
前記各熱処理方法において、外側継手部材は前記大内径部間に小内径部が形成され、この小内径部に、前記移動焼入れにて硬化層を形成するようにしてもよい。また、外側継手部材の全大内径部を未焼き部とするものであってもよい。
【００２４】
外側継手部材の大内径部の継手奥側においては、外側継手部材の外径面にブーツ装着用溝等が形成されない。このため、外側継手部材の大内径部の継手奥側には未焼き部を設けないようにできる。また、外側継手部材の内径側においては案内面にのみ硬化層を設けるものであってもよい。
【００２５】
外側継手部材の互いに対向する案内面を平行な平坦面としてもよい。このように設定することによって、作動角をとって、外側継手部材の中心とトラニオン中心とが偏心した状態であっても、この偏心を吸収できる。特に、平坦面としては、作動角をとって外側継手部材の中心とトラニオン中心とが偏心した状態での脚軸断面幅増加量を見込んだ案内面幅を有するのが好ましい。
【００２６】
トリポード型等速自在継手の外側継手部材は、前記熱処理方法にて処理されたものである。
【００２７】
本発明のトリポード型等速自在継手は、前記熱処理方法にて処理された外側継手部材を用いるものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の熱処理方法では、外側継手部材の大内径部における少なくとも周方向中央部のブーツ装着部対応範囲に硬化層を形成することなく、案内面に硬化層を形成することができる。このため、外側継手部材の開口部の強度を確保することができる。しかも、移動焼入れであるので、ひずみが生じにくくかつ焼入れ硬化層深さの均一化を図ることができる。
【００２９】
磁力線遮断体が強磁性体コアにて構成されるものであれば、未焼き部を安定して形成できる。また、強磁性体コアは例えばケイ素鋼にて構成することができ、特殊（特別）な材質のものを用いることがなく、比較的低コストで高周波誘導加熱コイルに装着できる。また、大内径部に近接する部位を退避させた高周波誘導加熱コイルを用いるものでは、磁力線遮断体を構成する強磁性体コア等を省略でき、高周波誘導加熱装置の構成の簡素化及び低コスト化を図ることができる。また、外側継手部材において鍔部を有するものでは、大内径部における未焼き部を安定して成形することができる。
【００３０】
外側継手部材の全大内径部を未焼き部とするものであっても、大内径部の継手奥側には未焼き部を設けないものであっても、案内面にのみ硬化層を設けるものであってもよく、外側継手部材としての機能を損なうことなく、最適の範囲において硬化層を形成することができる。
【００３１】
本発明のトリポード型等速自在継手の外側継手部材は、前記熱処理方法にて処理されているものであるので、強度的に安定したものとなって、耐久性に優れる。ところで、互いに対向する案内面を平行な平坦面とすることによって、作動角を安定した状態でとることができる。
【００３２】
本発明のトリポード型等速自在継手は、前記熱処理方法にて処理されている外側継手部材を用いるので、耐久性に優れた高品質のトリポード型等速自在継手となり、しかも、継手の小型化等の設計自由度が大きくなる。第１のトリポード型等速自在継手のように、トラニオンの脚軸が外側継手部材の案内面に直接的に摺接するものでは、トルク伝達部材としてのローラや針状ころ等を省略できて部品点数の減少を図ることができ、組立性の向上及びコスト低減を図ることができる。また、第２のトリポード型等速自在継手であっても、比較的部品点数の減少を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態を示す熱処理方法に用いる高周波誘導加熱コイルと外側継手部材との関係を示す断面図である。
【図２】前記高周波誘導加熱コイルの斜視図である。
【図３】前記高周波誘導加熱コイルの平面図である。
【図４】比較例を示すトリポード型等速自在継手の横断面図である。
【図５】前記トリポード型等速自在継手の外側継手部材の縦断面斜視図である。
【図６】外側継手部材の他の実施形態を示す要部断面図である。
【図７】他の高周波誘導加熱コイルの平面図である。
【図８】本発明のトリポード型等速自在継手の要部断面図である。
【図９】前記図８に示すトリポード型等速自在継手の縦断面図である。
【図１０】前記図８に示すトリポード型等速自在継手が作動角をとった状態の縦断面図である。
【図１１】前記図８に示すトリポード型等速自在継手の外側継手部材の横断面図である。
【図１２】前記図８に示すトリポード型等速自在継手のトラニオンを示し、（ａ）は横断面図であり、（ｂ）は脚軸の平面図である。
【図１３】ワンショット焼入法による熱加熱処理状態の斜視図である。
【図１４】ワンショット焼入法による熱加熱処理状態の要部断面図である。
【図１５】従来の移動焼入法による高周波誘導加熱コイルと外側継手部材との斜視図である。
【図１６】従来の移動焼入法による熱加熱処理状態の斜視図である。
【図１７】従来の移動焼入法による熱加熱処理状態の要部断面図である。
【図１８】従来の熱処理方法で成形された外側継手部材を用いたトリポード型等速自在継手の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
【００３５】
図１は本発明に係る熱処理方法にて熱硬化処理を行っている外側継手部材の要部断面図を示し、この外側継手部材は、比較例を示す図４に示すようなトリポード型等速自在継手に用いられる。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ラニオン２２とを備える。
【００３６】
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と、このマウス部２４の底壁から突設される軸部（ステム部）２５を有し、マウス部２４の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。
【００３７】
各トラック溝２６の円周方向で向き合った側壁に案内面２７、２７が形成される。また、内径面においては、円周方向に交互に現れる小内径部４５と大内径部４６を案内面２７で接続した３弁の花冠状を呈している。すなわち、外側継手部材２１は、円周方向に向き合った案内面２７と両案内面２７，２７間に設けられた大内径部４６からなるトラック溝６が内周の三箇所に形成されるものである。
【００３８】
トラニオン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。
【００３９】
また、ローラ２３は、その外径面２３ａが凸球面とされ、その内径面２３ｂが円筒面とされたリング状体からなる。すなわち、脚軸２９の外径面が円筒面であり、これに合わせてローラ２３の内径面２３ｂを円筒面とし、案内面２７の断面形状が凹曲面であり、これに合わせて、ローラ２３の外径面２３ａを凸球面としている。
【００４０】
ところで、外側継手部材２１の開口部は図示省略のブーツによって密封される。ブーツは、大径部と、小径部と、大径部と小径部とを連結する蛇腹部とからなる。また、外側継手部材２１の外径面の開口部側には、図５に示すように、凹溝４３を有するブーツ装着部４４が形成される。そして、このブーツ装着部４４にブーツの大径部が外嵌され、この大径部をブーツバンドにて締め付けることによって、ブーツの大径部が外側継手部材２１のブーツ装着部４４に装着される。また、前記したように、トラニオン２２にはシャフトが連結され、このシャフトにも凹溝を有するブーツ装着部が形成されている。そして、シャフトのブーツ装着部にブーツの小径部が外嵌され、この小径部をブーツバンドにて締め付けることによって、ブーツの小径部がシャフトのブーツ装着部に装着される。
【００４１】
トラニオン２２に対して熱処理が施され、この熱処理が浸炭焼入焼戻しまたは浸炭窒化焼入焼戻しで行われている。浸炭焼入れとは、低炭素材料の表面から炭素を浸入／拡散させ、その後に焼入れを行う方法である。浸炭窒化焼き入れは、浸炭焼入れが炭素だけ拡散させ硬化させるのに対して、炭素と窒素を拡散させる方法で、特に、快削鋼(SUM系)、低炭素鋼、SPCC材等の表面硬化、疲労強度の改善に適用される。浸炭焼入れと比較して、処理温度も低く、寸法変化、歪が一般的に少なく、精密部品に多く採用することができる。
【００４２】
また、トラニオン２２の脚軸２９の外径面は研削または焼入鋼切削で仕上げられる。研削とは、砥石の粒子（砥粒）で工作物の表面を削り取り、その面を平滑にし、精密仕上げを行うことである。また、焼入鋼切削は、単に切削のことであり、切削は通常生材の状態で行うので、熱処理後（焼入れ後）の切削であることを明確にするために焼入鋼切削と称した。焼き入れ後に切削を行うため、素材の熱処理変形をこの切削過程で除去することができる。また、焼入鋼切削により研削で通常必要とされる研削油剤を必要とせず、ドライでの加工が可能となり、環境に与える負荷を小さくすることができる。
【００４３】
熱処理としては、高周波焼入れであってもよい。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。高周波焼入れは、部分焼入れが出来る、疲労強度を上げることが出来る、耐摩耗性の向上、材質が安価な炭素鋼でよい、および、焼入れ条件の調整が容易で、有効深さ等調整できる等の長所がある。
【００４４】
高周波焼入れ焼戻にて硬化処理する場合、少なくとも、脚軸付根１０およびローラ２３と接触する部位（脚軸２９の外径面）に硬化層を形成することになる。このため、脚軸付根１０およびローラ２３と接触する部位を省く部分が鍛造肌である。
【００４５】
また、外側継手部材２１のマウス部２４の内径面には硬化層Ｓ（図１参照）が形成されている。この場合、大内径部４６には未焼き部５０が形成されている。なお、図例では、未焼き部５０は大内径部４６全体ではなく、周方向端部には硬化層Ｓが形成されている。
【００４６】
この硬化層Ｓの形成には図２と図３とに示す高周波誘導加熱コイル５１を有する高周波加熱装置５２が用いられる。高周波誘導加熱コイル５１は、三つ葉のクローバ状に配置される３つの略三角形状の加熱部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃを備える。各加熱部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃは、案内面２７に相対面する湾曲部５３、５３と、大内径部４６に対面する直線部５４とを有する。
【００４７】
また、直線部５４の大内径部対向面の中央部には、凹窪部５５が設けられ、この凹窪部５５には強磁性体コア５６からなる磁力線遮断体Ａが配置されている。この場合、凹窪部５５は矩形状凹部であって、扁平板状の強磁性体コア５６がこの凹窪部５５に嵌合されている。強磁性体コア５６の長手方向長さＬが凹窪部５５の長手方向長さＬ１よりも短く設定され、強磁性体コア５６の短手方向長さＷが凹窪部５５の短手方向長さＷ１と略同一に設定される。このため、加熱部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃの上面と強磁性体コア５６の上面とが同一面上に配置され、加熱部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃの下面と強磁性体コア５６の下面とが同一面上に配置される。また、凹窪部５５の側面と、強磁性体コア５６の側面対応面との間にそれぞれ隙間６０が形成される。なお、強磁性体コア５６の厚さ寸法Ｔが凹窪部５５の深さ寸法Ｔ１よりも大きく設定され、強磁性体コア５６の外面５６ａが加熱部５１Ａ（５１Ｂ、５１Ｃ）の直線部５４の外面（大内径部対向面）５４ａよりも僅かに大内径部側に突出している。
【００４８】
なお、図示省略するが、高周波誘導加熱コイル５１の下部には、図１５等に示すような冷却ジャケットが付設される。この冷却ジャケットは、内部を冷却水が流れる冷却配管からなり、その形状が高周波誘導加熱コイル５１の形状とほぼ一致する。
【００４９】
そして、この高周波誘導加熱コイル５１には、図示省略の高周波電源から高周波電流が流されることになる。この際、高周波電流は、加熱部５１Ａ→加熱部５１Ｂ→加熱部５１Ｃと流れることになる。このように、高周波電流が流れることによって、電磁誘導作用により誘導起電力が生ずる。この電磁誘導作用により、ジュール熱が発生して、外側継手部材２１の案内面２７等を加熱することができる。
【００５０】
このため、高周波誘導加熱コイル５１をマウス部の開口部側から順次マウス部の奥側に移動させる。これによって、案内面２７等は開口部側から奥側までが加熱される。また、この高周波誘導加熱コイル５１の移動とともに冷却ジャケットが移動して、この冷却ジャケットから外側継手部材２１の加熱部位に冷却流体（冷却水）が噴射されて冷却される。すなわち、高周波誘導加熱コイル５１の相対移動に従って順次案内面２７等を加熱し、それに追従して冷却流体で加熱部を急冷することになって、高周波焼入れを施すことになる。
【００５１】
ところで、前記高周波誘導加熱コイル５１の各加熱部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃには、強磁性体コア５６が配設されているので、この強磁性体コア５６によって、高周波誘導加熱コイル５１にて発生する磁力線が遮断されることになる。すなわち、強磁性体コアは、透磁率の高い材質でコイルに取り付けて磁力線をワークに集中させてパワーを増強する効果がある一方、磁力線を遮断し、目的外の加熱を防ぐために使われる。このため、本発明のように、トリポード型等速自在継手の外側継手部材２１の内径面の加熱硬化処理に用いれば、従来の移動焼きでは不可能であった大内径部４６に未焼き部５０を設けることができる。従って、図１に示すように、この強磁性体コア５６が相対面する大内径部４６において、硬化層Ｓが形成されない未焼き部５０が形成される。
【００５２】
本発明の熱処理方法では、外側継手部材２１の大内径部４６に硬化層Ｓを形成することなく、案内面２７、２７に硬化層Ｓを形成することができる。このため、外側継手部材２１の開口部の強度を確保することができる。しかも、移動焼入れであるので、ひずみが生じにくくかつ焼入れ硬化層深さの均一化を図ることができる。
【００５３】
磁力線遮断体Ａが強磁性体コア５６にて構成されるものであれば、未焼き部５０を安定して形成できる。また、強磁性体コア５６は例えばケイ素鋼にて構成することができ、特殊（特別）な材質のものを用いることがなく、比較的低コストで高周波誘導加熱コイル５１に装着できる。
【００５４】
このように硬化層Ｓが構成された外側継手部材２１は、前記熱処理方法にて処理されているものであるので、強度的に安定したものとなって、耐久性に優れる。また、このように成形された外側継手部材２１は、図４等に示すようなトリポード型等速自在継手を組み立てることができる。このため、このリポード型等速自在継手は、前記熱処理方法にて処理されている外側継手部材を用いるので、耐久性に優れた高品質のトリポード型等速自在継手となり、しかも、継手の小型化等の設計自由度が大きくなる。また、等速自在継手全体として比較的部品点数の減少を図ることができる。
【００５５】
浸炭焼入焼戻しまたは浸炭窒化焼入焼戻し等にてトラニオン２を熱処理することによって、トラニオン２の耐摩耗性等が向上して、耐久性に優れたトリポード型等速自在継手となる。また、高周波焼入れにて熱処理することができ、この場合、少なくとも、脚軸付根１０および外側継手部材２１の案内面２７，２７と接触する部位でよく、低コスト化を図ることができる。
【００５６】
ところで、前記実施形態では、大内径部４６の周方向中央部において軸方向に沿って未焼き部５０を形成するものであったが、全大内径部４６を未焼き部５０とするものであっても、大内径部４６の継手奥側には未焼き部５０を設けないものであってもよい。すなわち、大内径部４６において、ブーツ装着部４４に対応する開口部（入口部）側、及び常用使用する位置での部位を除いた継手奥側を硬化層Ｓが設けられていてもよい。これは、大内径部４６の継手奥側に硬化層が設けられていても強度に及ぼす影響が少ないからである。また、小内径部４５に対しては、硬化層Ｓを設けても設けなくてもよく、案内面２７にのみ硬化層Ｓを設けるものであってもよい。このため、外側継手部材２１としての機能を損なうことなく、最適の範囲において硬化層Ｓを形成することができる。
【００５７】
次に、図６は外側継手部材２１の他の実施形態を示し、この場合、外側継手部材２１の案内面２７の外径側に、案内面２７に対して略直角を成すように相接近する方向に延びる鍔部６１を設けている。大内径部４６の内表面を未焼き部５０としている。そして、この鍔部６１の内表面に対しても硬化層Ｓを設けている。これは、ローラ２３が鍔部６１と干渉するため、鍔部６１には硬化層Ｓが設けられている。この場合も、大内径部４６において、ブーツ装着部４４に対応する開口部（入口部）側、及び常用使用する位置での部位を除いた継手奥側を硬化層Ｓが設けられていてもよい。
【００５８】
この図６に示す外側継手部材２１であっても、図１から図３等に示す高周波加熱装置を用いて硬化層Ｓを形成することができる。このため、このような硬化層Ｓが形成された外側継手部材２１は、前記熱処理方法にて処理されているものであるので、強度的に安定したものとなって、耐久性に優れる。鍔部６１を有するものでは、大内径部４６における未焼き部５０を安定して成形することができる。また、このように成形された外側継手部材２１を用いたトリポード型等速自在継手であっても、耐久性に優れた高品質のトリポード型等速自在継手となる。
【００５９】
ところで、前記高周波加熱装置の高周波誘導加熱コイル５１の各加熱部５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃには、大内径部４６に相対面する凹窪部５５が形成されている。すなわち、高周波誘導加熱コイル５１は、大内径部４６に近接する部位を退避させたものとなっている。このため、強磁性体コア５６等からなる磁力線遮断体Ａを配置することなく、大内径部４６の加熱を回避することができる。従って、高周波誘導加熱コイル５１としては、図７に示すように、強磁性体コア５６が省略されたものであっても、大内径部４６を未焼き部５０とすることができる。このように、磁力線遮断体Ａを構成する強磁性体コア５６等を省略でき、高周波誘導加熱装置の構成の簡素化及び低コスト化を図ることができる。
【００６０】
次に、図８は本発明のトリポード型等速自在継手を示し、この場合のトリポード型等速自在継手は、ローラ２３を省略したものであって、外側継手部材２１とトラニオン２２とで構成される。そして、互いに対向する案内面２７、２７が平行な平坦面とされる。脚軸２９の外径面は凸曲面とされ、トラック溝２６に挿入されてトルク伝達部となる。すなわち、トラニオン２２の脚軸２９が外側継手部材２１の案内面２７，２７に直接的に摺接するものである。これに対して、前記図４に示すトリポード型等速自在継手では、トラニオン２２の脚軸２９にローラ２３が外嵌されて、脚軸２９が外側継手部材２１の案内面２７，２７にローラ２３を介して間接的に摺接するものであった。
【００６１】
この場合、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、脚軸ピッチ円Ｐと脚軸中心軸Ａ１の交点Ｏ１を含みかつ脚軸中心軸Ａ１に垂直な面Ｓ２上の脚軸外径面の曲率半径をＲ１とし、脚軸中心軸Ａ１を含みかつ継手中心線Ｌと垂直な面Ｓ１上の脚軸外径面の曲率半径をＲ２としたときに、Ｒ１≦Ｒ２とした。
【００６２】
図９に示すように作動角をとらない状態から図１０に示すように作動角θをとった場合、外側継手部材２１の中心線Ｌ（継手中心線）に対してトラニオン中心Ｏが、偏心量ｅで偏心した状態となる。そこで、偏心した状態での脚軸断面幅増加量を見込んで案内面２７、２７の案内面長さＷ１、及び案内面幅Ｗ２（図１１参照）を設定する。
【００６３】
図８等に示すトリポード型等速自在継手では、トラニオン２２の脚軸２９がトルク伝達部となるので、従来において必要としていたトルク伝達部材（ローラ、針状ころ、アウタワッシャ、止め輪、インナワッシャ等）を必要としない。このため、全体の部品点数の減少を図ることができ、組立性の向上を図ることができるとともに、コスト低減を図ることができる。
【００６４】
Ｒ１≦Ｒ２とすることによって、案内面２７、２７に対する面圧を緩和することができ、耐久性・ＮＶＨ特性の改善を図ることができる。
【００６５】
前記外側継手部材２１の互いに対向する案内面２７、２７を平行な平坦面とすることによって、作動角をとって、外側継手部材２１の中心線Ｌに対してトラニオン中心Ｏとが偏心した状態であっても、この偏心を吸収できる。特に、平坦面としては、作動角をとって外側継手部材２１の中心線Ｌ（継手中心線）とトラニオン中心Ｏとが偏心した状態での脚軸断面幅増加量を見込んだ案内面長さ及び幅を有するのが好ましい。
【００６６】
すなわち、案内面２７、２７が曲面であれば、作動角θをとった場合において、外側継手部材２１の中心線Ｌとトラニオン中心Ｏとが偏心した状態では、この偏心を吸収することができない。しかしながら、案内面２７、２７を平坦面とすることによって、この偏心を吸収することができる。また、案内面２７、２７の幅寸法（案内面幅）としては、前記したように、脚軸断面幅増加量を見込んだものとすることによって、安定して偏心を吸収することができる。
【００６７】
トラニオン２２の脚軸２９の外径面を研削又は焼入鋼切削で仕上げることによって、案内面２７、２７に対して滑らかに摺接して、安定したトルク伝達機能を発揮することができる。特に、焼入鋼切削によれば、研削に必要とする研削油剤を必要とせず、環境面で優れる。
【００６８】
また、脚軸２９の案内面２７、２７と接触する部位以外は鍛造肌のままとしてもよいので、これらの部位の旋削加工を削減することができ、加工コストの低減を図ることができる。
【００６９】
このようなトリポード型等速自在継手の外側継手部材２１においても、図２と図３等に示した磁力線遮断体Ａ（強磁性体コア５６）が配置された高周波誘導加熱コイル５１を備えた高周波加熱装置であっても、図７に示すように磁力線遮断体Ａ（強磁性体コア５６）を有さない高周波誘導加熱コイル５１を備えた高周波加熱装置であっても、外側継手部材２１の大内径部４６を未焼き部５０とすることができる。
【００７０】
このため、図８に示すトリポード型等速自在継手は、耐久性に優れた高品質のトリポード型等速自在継手となり、しかも、継手の小型化等の設計自由度が大きくなる。
【００７１】
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、強磁性体コア５６の材質としては、ケイ素鋼以外に、軟鋼やフェライト等のセラミックス等であってもよい。また、Ｒ１およびＲ２は、Ｒ１≦Ｒ２を満たす範囲で任意に変更することができるが、比率Ｒ１／Ｒ２としては、０．０５〜１．００程度に設定するのが、案内面２７、２７に負荷される面圧を小さくする上で好ましい。
【符号の説明】
【００７２】
２１ 外側継手部材
２２ トラニオン
２３ ローラ
２３ａ 外径面
２３ｂ 内径面
２６ トラック溝
２７ 案内面
４５ 小内径部
４６ 大内径部
５０ 未焼き部
５１ 高周波誘導加熱コイル
５５ 凹窪部
５６ 強磁性体コア
６１ 鍔部
Ａ 磁力線遮断体
Ｓ 硬化層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に軸線方向に延びる３本のトラック溝を設けると共に各トラック溝の内側壁に互いに対向する案内面を設け、両案内面間に設けられた大内径部が形成された外側継手部材と、３本の脚軸を有するトラニオンを備え、トラニオンの脚軸が外側継手部材の案内面に直接的に摺接するトリポード型等速自在継手の外側継手部材に対して、高周波誘導加熱コイルが相対的に軸方向に移動する移動焼入れにて、外側継手部材の案内面に硬化層を形成するための熱処理方法であって、
高周波誘導加熱コイルの大内径に対向する位置に、大内径部の加熱を抑制する部分を設け、外側継手部材の大内径部における少なくとも周方向中央部のブーツ装着部対応範囲を未焼き部とすることを特徴とする熱処理方法。
【請求項２】
前記大内径部の加熱を抑制する部分が、高周波誘導加熱コイルに発生する磁力線を遮断する磁力線遮断体であり、前記磁力線遮断体は、大内径部に近接する部位に前記高周波誘導加熱コイルに嵌め込まれる強磁性体コアにて構成されることを特徴とする請求項１に記載の熱処理方法。
【請求項３】
強磁性体コアがケイ素鋼にて構成されていることを特徴とする請求項２に記載の熱処理方法。
【請求項４】
前記外側継手部材に対して、高周波誘導加熱コイルが相対的に軸方向に移動する移動焼入れにて、外側継手部材の案内面に硬化層を形成するための熱処理方法であって、
大内径部に近接する部位を退避させた高周波誘導加熱コイルにて、外側継手部材の大内径部における少なくとも周方向中央部のブーツ装着部対応範囲を未焼き部とすることを特徴とする請求項１に記載の熱処理方法。
【請求項５】
前記外側継手部材に対して、高周波誘導加熱コイルが相対的に軸方向に移動する移動焼入れにて、外側継手部材の案内面に硬化層を形成するための熱処理方法であって、
外側継手部材の案内面の外径側に、案内面に対して略直角を成すように相接近する方向に延びる鍔部を設け、大内径部における少なくともブーツ装着部対応範囲を非加熱部である未焼き部とすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の熱処理方法。
【請求項６】
鍔部の内表面に硬化層を形成することを特徴とする請求項５に記載の熱処理方法。
【請求項７】
外側継手部材は前記大内径部間に小内径部が形成され、この小内径部には、前記移動焼入れにて硬化層を形成することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の熱処理方法。
【請求項８】
外側継手部材の全大内径部を未焼き部とすることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の熱処理方法。
【請求項９】
外側継手部材の大内径部の継手奥側には未焼き部を設けないことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の熱処理方法。
【請求項１０】
外側継手部材の内径側においては案内面にのみ硬化層を設けることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の熱処理方法。
【請求項１１】
外側継手部材の互いに対向する案内面を平行な平坦面としたことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の熱処理方法。
【請求項１２】
前記請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の熱処理方法にて処理されたことを特徴とするトリポード型等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１３】
前記請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の熱処理方法にて処理された外側継手部材を適用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１】
内周に軸線方向に延びる３本のトラック溝を設けると共に各トラック溝の内側壁に互いに対向する案内面を設け、両案内面間に設けられた大内径部が形成された外側継手部材と、３本の脚軸を有するトラニオンを備え、トラニオンの脚軸が外側継手部材の案内面に直接的に摺接するトリポード型等速自在継手の外側継手部材に対して、高周波誘導加熱コイルが相対的に軸方向に移動する移動焼入れにて、外側継手部材の案内面に硬化層を形成するための熱処理方法であって、
高周波誘導加熱コイルの大内径に対向する位置に、大内径部の加熱を抑制する部分を設け、外側継手部材の大内径部における少なくとも周方向中央部のブーツ装着部対応範囲を未焼き部とすることを特徴とする熱処理方法。
【請求項２】
前記大内径部の加熱を抑制する部分が、高周波誘導加熱コイルに発生する磁力線を遮断する磁力線遮断体であり、前記磁力線遮断体は、大内径部に近接する部位に前記高周波誘導加熱コイルに嵌め込まれる強磁性体コアにて構成されることを特徴とする請求項１に記載の熱処理方法。
【請求項３】
強磁性体コアがケイ素鋼にて構成されていることを特徴とする請求項２に記載の熱処理方法。
【請求項４】
前記外側継手部材に対して、高周波誘導加熱コイルが相対的に軸方向に移動する移動焼入れにて、外側継手部材の案内面に硬化層を形成するための熱処理方法であって、
大内径部に近接する部位を退避させた高周波誘導加熱コイルにて、外側継手部材の大内径部における少なくとも周方向中央部のブーツ装着部対応範囲を未焼き部とすることを特徴とする請求項１に記載の熱処理方法。
【請求項５】
前記外側継手部材に対して、高周波誘導加熱コイルが相対的に軸方向に移動する移動焼入れにて、外側継手部材の案内面に硬化層を形成するための熱処理方法であって、
外側継手部材の案内面の外径側に、案内面に対して略直角を成すように相接近する方向に延びる鍔部を設け、大内径部における少なくともブーツ装着部対応範囲を非加熱部である未焼き部とすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の熱処理方法。
【請求項６】
鍔部の内表面に硬化層を形成することを特徴とする請求項５に記載の熱処理方法。
【請求項７】
外側継手部材は前記大内径部間に小内径部が形成され、この小内径部には、前記移動焼入れにて硬化層を形成することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の熱処理方法。
【請求項８】
外側継手部材の全大内径部を未焼き部とすることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の熱処理方法。
【請求項９】
外側継手部材の大内径部の継手奥側には未焼き部を設けないことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の熱処理方法。
【請求項１０】
外側継手部材の内径側においては案内面にのみ硬化層を設けることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の熱処理方法。
【請求項１１】
外側継手部材の互いに対向する案内面を平行な平坦面としたことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の熱処理方法。
【請求項１２】
前記請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の熱処理方法にて処理されたことを特徴とするトリポード型等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１３】
前記請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の熱処理方法にて処理された外側継手部材を適用したことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−１８９１３６（Ｐ２０１２−１８９１３６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３０２９（Ｐ２０１１−５３０２９）
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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