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供する。
【解決手段】熱処理装置は、円周方向に向き合ったローラ案内面３７，３７と両ローラ案内面間に設けられた大内径部４３からなるトラック溝３６が内周の三箇所に形成される外側継手部材３１に対して、高周波誘導加熱コイル５６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３１のローラ案内面３７，３７に硬化層Ｓを形成する。大内径部４３に対して冷却水を噴射して大内径部４３の昇温を抑制する大内径部用冷却手段Ｍ１を備える。
【解決手段】熱処理装置は、円周方向に向き合ったローラ案内面３７，３７と両ローラ案内面間に設けられた大内径部４３からなるトラック溝３６が内周の三箇所に形成される外側継手部材３１に対して、高周波誘導加熱コイル５６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３１のローラ案内面３７，３７に硬化層Ｓを形成する。大内径部４３に対して冷却水を噴射して大内径部４３の昇温を抑制する大内径部用冷却手段Ｍ１を備える。
【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リポード部材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１２と図１３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リポード部材２と、トルク伝達部材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と、このマウス部４の底壁から突設される軸部５とを備える。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）７ａ、７ａが形成される。
【０００４】
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。
【０００５】
この場合、トルク伝達部材３は、脚軸９の外周に複数の針状ころ２２を介して回転自在に外嵌されるローラ２０を備える。脚軸９の円筒形外周面１４は針状ころ２２の内側軌道面を提供する。ローラ２０の内周面は円筒形で、針状ころ２２の外側軌道面を提供する。
【０００６】
針状ころ２２は脚軸９の半径方向で見た外側の端面にてアウタ・ワッシャ２４と接し、反対側の端面にてインナ・ワッシャ２８と接している。アウタ・ワッシャ２４は輪溝１６に装着されたサークリップ２６によって軸方向移動を規制されているため、結局、針状ころ２２も軸方向移動を規制される。
【０００７】
ところで、外側継手部材１のマウス部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，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。
【０００８】
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。
【０００９】
ワンショット焼入れは、図６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７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。
【００１０】
また、移動焼入法は、図８から図１０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°ピッチで配置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、小内径部７ｂに対面する直線部２０ｃ、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。
【００１１】
この移動焼入法では、図９に示すように、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、小内径７ｂ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１０に示すように、ローラ案内面７ａ、小内径７ｂ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】
【００１２】
【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】
【００１３】
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くカップ入口側、中央、奥側で比較した場合、焼入れ硬化層深さ差が生じ不均一となるデメリットがある。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制御することで均一化させる効果がある。
【００１４】
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１０に示すように、ローラ案内面７ａ、小内径７ｂ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。
【００１５】
外側継手部材１の外周にはブーツバンド締め付け溝１０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。
【００１６】
また、ローラ案内面７ａ、小内径７ｂ及び大内径部７ｃが加熱硬化処理（焼入れ）されると、図１１に示すように、焼入れによりマルテンサイトとなった領域が体積膨張する。このため、カップ内側では圧縮方向に応力が発生して仮想線で示すように縮み、それに伴いカップ外側では逆に引っ張り方向への応力が発生して仮想線で示すように膨らむ。これにより、外周部の疲労に対する強度が低下して、大内径を焼入しない一発焼入と比べて強度が低下するため板厚を厚くする必要があり、外側継手部材１の小型化が困難になる等の設計自由度が制限される。
【００１７】
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】
【００１８】
本発明の第１の熱処理方法は、円周方向に向き合ったローラ案内面と両ローラ案内面間に設けられた大内径部からなるトラック溝が内周の三箇所に形成される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、外側継手部材のローラ案内面に硬化層を形成するための熱処理方法であって、前記大内径部に対して冷却水を噴射して大内径部の昇温を抑制しつつ高周波誘導加熱コイルによる移動焼入れを行うものである。
【００１９】
本発明の第１の熱処理方法によれば、大内径部に対して冷却水を噴射して大内径部の昇温を抑制することができる。このため、高周波誘導加熱コイルによる移動焼入れ時に、この部位（大内径部）においては、オーステナイト化温度まで上昇するのを防止できる。
【００２０】
本発明の熱処理装置は、円周方向に向き合ったローラ案内面と両ローラ案内面間に設けられた大内径部からなるトラック溝が内周の三箇所に形成される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、外側継手部材のローラ案内面に硬化層を形成するための熱処理装置であって、大内径部に対して冷却水を噴射して大内径部の昇温を抑制する大内径部用冷却手段を備えたものである。
【００２１】
本発明の熱処理装置によれば、大内径部用冷却手段にて大内径部に対して冷却水を噴射することができる。このため、高周波誘導加熱コイルによる移動焼入れ時に、この部位（大内径部）においては、オーステナイト化温度まで上昇するのを防止できる。
【００２２】
前記大内径部用冷却手段は、前記大内径部の近傍に配置される大内径部用冷却ジャケットを備え、大内径部用冷却ジャケットには、前記大内径部に冷却水を噴射するための噴射口が開設されているもので構成できる。大内径部用冷却ジャケットが配置されたものであれば、このジャケットから大内径部に冷却水を安定して噴射することができる。
【００２３】
前記高周波誘導加熱コイルにおける大内径部対応部に、前記大内径部用冷却ジャケットが配置される凹部を設けるのが好ましい。前記大内径部用冷却ジャケットが非磁性体にて構成されていても、絶縁材にて構成されていてもよい。大内径部用冷却ジャケットが非磁性体や絶縁材であれば、高周波誘導加熱コイルに発生する磁力線を受けても誘導加熱されることがないため、ジャケット自体が発熱することが防げる。
【００２４】
大内径部用冷却手段は、大内径部への冷却水の噴射量を制御する流量調整手段を備えたものとするのが好ましい。流量調整手段を備えたものであれば、冷却条件の変更が可能となる。また、大内径部用冷却手段は、大内径部への冷却水の噴射のタイミングを制御するタイミング制御手段を備えたものであってもよい。タイミング制御手段を備えたものでは、冷却水の噴射を任意のタイミングで行うことができる。
【００２５】
前記大内径部用冷却手段は、大内径部に対して冷却する範囲と、冷却しない範囲を形成するものであってもよい。このようなものでは、大内径部全体を冷却したり、大内径部の一部を冷却しないようにできる。
【００２６】
前記大内径部用冷却手段は、冷却水の噴射位置の変更が可能であるものであってもよい。このように変更が可能なものでは、冷却範囲を変更できる。
【００２７】
熱処理方法として、前記熱処理装置を用いることができる。
【００２８】
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とできる。
【００２９】
本発明のトリポード型等速自在継手は、前記外側継手部材と、前記外側継手部材内に配置され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、前記トリポード部材の各脚軸に装着され前記ローラ案内面に沿って前記外側継手部材の軸方向に案内されるローラ部材とを備えたものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明では、外側継手部材の大内径部に未焼部分を設けることができ、強度的に優れた大内径部を構成できるとともに、他の部位においては安定した硬化層を形成できる。
【００３１】
大内径部用冷却ジャケットが大内径部の近傍に配置されたものであれば、このジャケットから大内径部に冷却水を安定して噴射することができ、大内径部に安定して未焼部分を形成することができる。凹部を設けたことによって、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００３２】
大内径部用冷却ジャケットが磁性体や絶縁材であれば、高周波誘導加熱コイルに発生する磁力線を受けても誘導加熱されることがないため、大内径部に安定して未焼部分を形成することができる。
【００３３】
流量調整手段を備えたものであれば、冷却条件の変更が可能となり、加熱処理する製品に対応して未焼部分を形成することができる。また、タイミング制御手段を備えたものでは、冷却水の噴射を任意のタイミングで行うことができ、作業性の向上を図ることができる。
【００３４】
内径部用冷却手段は、大内径部に対して冷却する範囲と、冷却しない範囲を形成するようにできるものであれば、大内径部全体を冷却したり、大内径部の一部を冷却しないようにでき、最適範囲に未焼部分を形成できる。
【００３５】
前記大内径部用冷却手段は、冷却水の噴射位置の変更が可能であれば、各製品に応じて最適範囲に未焼部分を形成できる。
【００３６】
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。
【００３７】
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。また、トリポード型等速自在継手としては、種々のタイプのものに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【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】本発明のトリポード型等速自在継手の横断面図である。
【図３】前記図２に示すトリポード型等速自在継手の縦断面図である。
【図４】本発明の熱処理装置の構成を示す簡略ブロック図である。
【図５】熱処理装置の比較例を示す断面図である。
【図６】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７】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８】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９】移動焼入法による熱加熱処理状態の斜視図である。
【図１０】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１１】従来の熱処理方法で成形された外側継手部材の横断面図である。
【図１２】トリポード型等速自在継手の横断面図である。
【図１３】前記図１２に示すトリポード型等速自在継手の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
【００４０】
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図２と図３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３１と、内側継手部材としてのトリポード部材３２と、トルク伝達部材３３とを備える。
【００４１】
外側継手部材３１は一端にて開口したカップ状のマウス部３４と、マウス部３４の底壁から突設されるステム部３５を有し、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３６が形成してある。マウス部３４は、横断面で見ると、大径部３４ａと小径部３４ｂが交互に現れる非円筒形状である。すなわち、マウス部３４は、大径部３４ａと小径部３４ｂ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３６が形成される。
【００４２】
各トラック溝３６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）３７、３７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４２と大内径部４３をローラ案内面３７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３１は、円周方向に向き合ったローラ案内面３７と両ローラ案内面３７，３７間に設けられた大内径部４３からなるトラック溝３６が内周の三箇所に形成されるものである。
【００４３】
トリポード部材３２はボス３８と脚軸３９とを備える。ボス３８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４１が形成してある。脚軸３９はボス３８の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。
【００４４】
各脚軸３９は、円筒形外周面４４と、軸端付近に形成された環状の輪溝４６を備えている。脚軸３９の外周に複数の針状ころ４７を介して回転自在にトルク伝達部材３３を構成するローラ部材５０を外嵌している。脚軸３９の円筒形外周面４４は針状ころ４７の内側軌道面を提供する。ローラ部材５０の内周面は円筒形で、針状ころ４７の外側軌道面を提供する。
【００４５】
針状ころ４７は脚軸３９の半径方向で見た外側の端面にてアウタ・ワッシャ５１と接し、反対側の端面にてインナ・ワッシャ５２と接している。アウタ・ワッシャ５１は輪溝４６に装着されたサークリップ５３によって軸方向移動を規制されているため、結局、針状ころ４７も軸方向移動を規制される。
【００４６】
ところで、外側継手部材３１の開口部は図示省略のブーツによって密封される。そのため、外側継手部材３１の外径面の開口部側には、凹溝を有するブーツ装着部が形成される。そして、このブーツ装着部にブーツが外嵌され、ブーツバンドにて締め付けることによって、ブーツが外側継手部材３１のブーツ装着部に装着される。
【００４７】
ところで、外側継手部材３１のマウス部３４の内径面には硬化層Ｓ（図１及び図２参照）が形成されている。この場合、大内径部４３には未焼き部５５が形成されている。なお、図例では、未焼き部５５は大内径部４３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。未焼き部５５は、後述する大内径部用冷却手段Ｍ１（図４参照）を用いて形成されることになる。
【００４８】
この硬化層Ｓの形成には図１に示す高周波誘導加熱コイル５６を有する高周波加熱装置が用いられる。高周波誘導加熱コイル５６は、トラック溝３６内に嵌合される３つの嵌合部５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃと、小内径部４２に対向する直線部５７Ａ、５７Ｂ、５７Ｃとを備える。なお、直線部５７Ｃは、第１の嵌合部５６Ａに連設される分岐部５８と、第３の嵌合部５６Ｂに連設される分岐部５９とからなる。
【００４９】
また、各嵌合部５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃは、ローラ案内面３７に相対向する湾曲部６０，６０と、大内径部４３に相対向する直線部６１とからなる。そして、直線部６１には、大内径部対向面に凹部６２が設けられている。この凹部６２に、前記大内径部用冷却手段Ｍ１の大内径部冷却ジャケット６５が配置される。
【００５０】
大内径部冷却ジャケット６５は、扁平矩形中空体にて構成され、その大内径部対向壁の対向面が、大内径部４３に対面するように凸曲面６６とされている。また、凹部６２には絶縁板６７が配置され、この絶縁板６７を介して大内径部冷却ジャケット６５が凹部６２に嵌合されている。そして、内径部対向壁に複数個の冷却水噴射口６８が設けられている。すなわち、この大内径部冷却ジャケット６５の冷却水噴射口６８を介して大内径部４３に噴射される。
【００５１】
大内径部冷却ジャケット６５としては、真鍮、銅等の非磁性材にて構成したり、エポキシ等の樹脂の絶縁材料にて構成したりできる。
【００５２】
本熱処理装置の制御部は、図４に示すように、高周波誘導加熱コイル５６への通電を制御する制御手段８０を備える。この制御手段８０にて、前記大内径部用冷却手段Ｍ１を制御する。すなわち、大内径部冷却ジャケット６５には、その噴出口６８にそれぞれ配管が接続され、この配管に、制御手段８０からの制御信号にて開閉動作するバルブ手段が設けられている。そして、この制御手段８０のタイミング制御手段８２の制御によって、噴出口６８から冷却水を任意のタイミングで噴射することができる。なお、バルブ手段を、流量の調整が可能な電動弁等にて構成することによって、流量調整手段８１を形成するようにしてもよい。制御手段８０は例えば、マイクロコンピュータ等にて構成される。
【００５３】
ところで、高周波電流の流れているコイルの近くに焼入れに必要な部分を近づけると、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、ジュール熱が発生することを利用して、伝導性物体を加熱する原理を応用した焼入れ方法が高周波焼入れである。このため、高周波焼入れの場合、上記原理に基づき、鋼を焼入れ温度まで急速加熱し、急冷する操作を行う。そこで、この高周波加熱装置には、図４に示すように、熱処理した部位を冷却するための内周冷却手段Ｍ２が設けられている。内周冷却手段Ｍ２は、高周波誘導加熱コイル５６の下方位置に配置される内周冷却用ジャケットを備える。すなわち、内周冷却用ジャケットは、外側継手部材３１の内周に冷却水を噴射して、焼入れ工程での冷却を行うものである。
【００５４】
次に前記のように構成された高周波加熱装置を用いた加熱処理方法を説明する。大内径部冷却ジャケット６５及び図示省略の内周冷却用ジャケットを備えた高周波誘導加熱コイル５６を外側継手部材３１に挿入して、高周波誘導加熱コイル５６に高周波電流を流すことによって、外側継手部材３１の内周を加熱する。すなわち、高周波誘導加熱コイル５６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、嵌合部５６Ａ→嵌合部５６Ｂ→嵌合部５６Ｃと流れることになる。但し、交流電流のため流れる向きは交互となる。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３１のローラ案内面３７等を加熱することができる。
【００５５】
ところで、前記高周波誘導加熱コイル５６の各嵌合部５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃには、図１に示すように、大内径部冷却ジャケット６５が配置されており、高周波誘導加熱コイル５６への高周波電流の通電によるローラ案内面３７等の加熱開始と同時、又は、この加熱よりも僅かに早いタイミングでこの大内径部冷却ジャケット６５の噴出口６８から冷却水が大内径部４３に噴射される。すなわち、高周波電流の通電は、前記制御手段８０の通電制御部にて制御され、冷却水の噴射のタイミングは制御手段８０のタイミング手段８２にて制御される。
【００５６】
このように、冷却水が噴射されることによって、この大内径部４３においては昇温が抑制される。しかしながら、大内径部４３以外の部位では、ローラ案内面３７及び小内径部４２では、この大内径部冷却ジャケット６５の冷却水に影響されることなく、加熱されることになって、オーステナイト化温度まで上昇する。また、高周波誘導加熱コイル５６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、ローラ案内面３７及び小内径部４２等は開口部側から奥側までが加熱される。すなわち、高周波誘導加熱コイル５６の相対移動に従って順次ローラ案内面３７等を加熱し、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。
【００５７】
このように、この高周波加熱装置を用いれば、大内径部４３が加熱されず、この部位（大内径部）においては、オーステナイト化温度まで上昇するのを防止できる。したがって、外側継手部材３１の大内径部４３に未焼き部５５を設けることができ、強度的に優れた大内径部４３を構成できるとともに、他の部位においては安定した硬化層Ｓを形成できる。
【００５８】
大内径部用冷却ジャケット６５が大内径部４３の近傍に配置されているので、このジャケット６５から大内径部４３に冷却水を安定して噴射することができ、大内径部４３に安定して未焼き部５５を形成することができる。また、大内径部用冷却ジャケット６５は、コイル５６における大内径部対応部に、設けられた凹部６２に嵌合するものであるので、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００５９】
大内径部用冷却ジャケット６５が磁性体や絶縁材であれば、高周波誘導加熱コイル５６に発生する磁力線を受けても誘導加熱されることがないため、大内径部４３に安定して未焼き部５５を形成することができる。
【００６０】
流量調整手段８１を備えたものであれば、冷却条件の変更が可能となり、加熱処理する製品に対応して未焼部分を形成することができる。また、タイミング制御手段８２を備えたものでは、冷却水の噴射を任意のタイミングで行うことができ、作業性の向上を図ることができる。
【００６１】
ところで、大内径部４３に対して冷却する範囲と、冷却しない範囲を形成するようにできる。このようなものを用いれば、大内径部４３全体を冷却したり、大内径部４３の一部を冷却しないようにでき、最適範囲に未焼部分を形成できる。
【００６２】
前記大内径部用冷却手段Ｍ１は、冷却水の噴射位置の変更が可能であれば、各製品に応じて最適範囲に未焼部分を形成できる。
【００６３】
このように硬化層Ｓが構成された外側継手部材３１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３１は、図２と図３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。
【００６４】
ところで、図１等に示すように、大内径部４３に対して焼入れしない方法として、冷却水を用いることなく、図５に示すように、ジャケット６５に代えて、強磁性体コア９０を凹部に嵌合させるものであってもよい。この強磁性体コア９０によって、高周波誘導加熱コイル５６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９０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３１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４３に未焼き部５５を設けることができる。
【００６５】
ところが、このような強磁性体コア９０を用いたものでは、トラック面（ローラ案内面）３７における大内径部側の範囲Ｈにおいても、発生する磁力線が、この強磁性体コア９０によって弱くなるおそれがある。このように、弱くなれば、図５に示すように、この範囲Ｈにおいて形成される硬化層が浅くなるおそれがある。このため、強磁性体コア９０を用いる場合、このことを考慮して、強磁性体コア９０の形状や配置等を設定する必要がある。
【００６６】
これに対して、大内径部４３に冷却水を噴射するものでは、磁束を遮断しないため、トラック面（ローラ案内面）３７での磁束の減衰が生じない。このため、大内径部４３に未焼き部５５を設けたとしても、ローラ案内面３７の硬化層が浅く（薄く）なりにくい利点がある。
【００６７】
前記実施形態では、大内径部４３の周方向中央部において軸方向に沿って未焼き部５５を形成するものであったが、全大内径部４３を未焼き部５５とするものであっても、大内径部４３の継手奥側に未焼き部５５を設けないものであってもよい。すなわち、大内径部４３において、ブーツ装着部に対応する開口部（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４３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４２に対しては、硬化層Ｓを設けても設けなくてもよく、ローラ案内面３７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３１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。
【００６８】
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、大内径部用冷却ジャケット６５の冷却水供給経路と、内周冷却用ジャケットの冷却水供給経路とを別系統としても同一系統としてもよい。また、大内径部用冷却ジャケット６５の噴射口６８の数、口径、配置位置等を種々変更することができる。このため、大内径部用冷却ジャケット６５が交換可能なものであれば、噴射口６８の数、口径、配置位置等が相違する複数種のジャケット６５を用意するようにできる。また、前記実施形態では、脚軸３９の円筒状の外周面に複数の針状ころ４７を介して回転可能に外嵌したローラからなるいわゆるシングルローラタイプであったが、内側ローラと外側ローラとを備えたいわゆるダブルローラタイプ等の他のタイプであってもよい。
【符号の説明】
【００６９】
３１ 外側継手部材
３２ トリポード部材
３３ トルク伝達部材
３６ トラック溝
３７ ローラ案内面
３９ 脚軸
４２ 小内径部
４３ 大内径部
５５ 未焼き部
５６ 高周波誘導加熱コイル
６２ 凹部
６５ 大内径部用冷却ジャケット
８１ 流量調整手段
８２ タイミング制御手段
Ｍ１ 大内径部用冷却手段
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リポード部材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１２と図１３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リポード部材２と、トルク伝達部材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と、このマウス部４の底壁から突設される軸部５とを備える。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）７ａ、７ａが形成される。
【０００４】
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。
【０００５】
この場合、トルク伝達部材３は、脚軸９の外周に複数の針状ころ２２を介して回転自在に外嵌されるローラ２０を備える。脚軸９の円筒形外周面１４は針状ころ２２の内側軌道面を提供する。ローラ２０の内周面は円筒形で、針状ころ２２の外側軌道面を提供する。
【０００６】
針状ころ２２は脚軸９の半径方向で見た外側の端面にてアウタ・ワッシャ２４と接し、反対側の端面にてインナ・ワッシャ２８と接している。アウタ・ワッシャ２４は輪溝１６に装着されたサークリップ２６によって軸方向移動を規制されているため、結局、針状ころ２２も軸方向移動を規制される。
【０００７】
ところで、外側継手部材１のマウス部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，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。
【０００８】
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。
【０００９】
ワンショット焼入れは、図６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７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。
【００１０】
また、移動焼入法は、図８から図１０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°ピッチで配置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、小内径部７ｂに対面する直線部２０ｃ、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。
【００１１】
この移動焼入法では、図９に示すように、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、小内径７ｂ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１０に示すように、ローラ案内面７ａ、小内径７ｂ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】
【００１２】
【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】
【００１３】
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くカップ入口側、中央、奥側で比較した場合、焼入れ硬化層深さ差が生じ不均一となるデメリットがある。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制御することで均一化させる効果がある。
【００１４】
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１０に示すように、ローラ案内面７ａ、小内径７ｂ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。
【００１５】
外側継手部材１の外周にはブーツバンド締め付け溝１０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。
【００１６】
また、ローラ案内面７ａ、小内径７ｂ及び大内径部７ｃが加熱硬化処理（焼入れ）されると、図１１に示すように、焼入れによりマルテンサイトとなった領域が体積膨張する。このため、カップ内側では圧縮方向に応力が発生して仮想線で示すように縮み、それに伴いカップ外側では逆に引っ張り方向への応力が発生して仮想線で示すように膨らむ。これにより、外周部の疲労に対する強度が低下して、大内径を焼入しない一発焼入と比べて強度が低下するため板厚を厚くする必要があり、外側継手部材１の小型化が困難になる等の設計自由度が制限される。
【００１７】
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】
【００１８】
本発明の第１の熱処理方法は、円周方向に向き合ったローラ案内面と両ローラ案内面間に設けられた大内径部からなるトラック溝が内周の三箇所に形成される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、外側継手部材のローラ案内面に硬化層を形成するための熱処理方法であって、前記大内径部に対して冷却水を噴射して大内径部の昇温を抑制しつつ高周波誘導加熱コイルによる移動焼入れを行うものである。
【００１９】
本発明の第１の熱処理方法によれば、大内径部に対して冷却水を噴射して大内径部の昇温を抑制することができる。このため、高周波誘導加熱コイルによる移動焼入れ時に、この部位（大内径部）においては、オーステナイト化温度まで上昇するのを防止できる。
【００２０】
本発明の熱処理装置は、円周方向に向き合ったローラ案内面と両ローラ案内面間に設けられた大内径部からなるトラック溝が内周の三箇所に形成される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、外側継手部材のローラ案内面に硬化層を形成するための熱処理装置であって、大内径部に対して冷却水を噴射して大内径部の昇温を抑制する大内径部用冷却手段を備えたものである。
【００２１】
本発明の熱処理装置によれば、大内径部用冷却手段にて大内径部に対して冷却水を噴射することができる。このため、高周波誘導加熱コイルによる移動焼入れ時に、この部位（大内径部）においては、オーステナイト化温度まで上昇するのを防止できる。
【００２２】
前記大内径部用冷却手段は、前記大内径部の近傍に配置される大内径部用冷却ジャケットを備え、大内径部用冷却ジャケットには、前記大内径部に冷却水を噴射するための噴射口が開設されているもので構成できる。大内径部用冷却ジャケットが配置されたものであれば、このジャケットから大内径部に冷却水を安定して噴射することができる。
【００２３】
前記高周波誘導加熱コイルにおける大内径部対応部に、前記大内径部用冷却ジャケットが配置される凹部を設けるのが好ましい。前記大内径部用冷却ジャケットが非磁性体にて構成されていても、絶縁材にて構成されていてもよい。大内径部用冷却ジャケットが非磁性体や絶縁材であれば、高周波誘導加熱コイルに発生する磁力線を受けても誘導加熱されることがないため、ジャケット自体が発熱することが防げる。
【００２４】
大内径部用冷却手段は、大内径部への冷却水の噴射量を制御する流量調整手段を備えたものとするのが好ましい。流量調整手段を備えたものであれば、冷却条件の変更が可能となる。また、大内径部用冷却手段は、大内径部への冷却水の噴射のタイミングを制御するタイミング制御手段を備えたものであってもよい。タイミング制御手段を備えたものでは、冷却水の噴射を任意のタイミングで行うことができる。
【００２５】
前記大内径部用冷却手段は、大内径部に対して冷却する範囲と、冷却しない範囲を形成するものであってもよい。このようなものでは、大内径部全体を冷却したり、大内径部の一部を冷却しないようにできる。
【００２６】
前記大内径部用冷却手段は、冷却水の噴射位置の変更が可能であるものであってもよい。このように変更が可能なものでは、冷却範囲を変更できる。
【００２７】
熱処理方法として、前記熱処理装置を用いることができる。
【００２８】
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とできる。
【００２９】
本発明のトリポード型等速自在継手は、前記外側継手部材と、前記外側継手部材内に配置され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、前記トリポード部材の各脚軸に装着され前記ローラ案内面に沿って前記外側継手部材の軸方向に案内されるローラ部材とを備えたものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明では、外側継手部材の大内径部に未焼部分を設けることができ、強度的に優れた大内径部を構成できるとともに、他の部位においては安定した硬化層を形成できる。
【００３１】
大内径部用冷却ジャケットが大内径部の近傍に配置されたものであれば、このジャケットから大内径部に冷却水を安定して噴射することができ、大内径部に安定して未焼部分を形成することができる。凹部を設けたことによって、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００３２】
大内径部用冷却ジャケットが磁性体や絶縁材であれば、高周波誘導加熱コイルに発生する磁力線を受けても誘導加熱されることがないため、大内径部に安定して未焼部分を形成することができる。
【００３３】
流量調整手段を備えたものであれば、冷却条件の変更が可能となり、加熱処理する製品に対応して未焼部分を形成することができる。また、タイミング制御手段を備えたものでは、冷却水の噴射を任意のタイミングで行うことができ、作業性の向上を図ることができる。
【００３４】
内径部用冷却手段は、大内径部に対して冷却する範囲と、冷却しない範囲を形成するようにできるものであれば、大内径部全体を冷却したり、大内径部の一部を冷却しないようにでき、最適範囲に未焼部分を形成できる。
【００３５】
前記大内径部用冷却手段は、冷却水の噴射位置の変更が可能であれば、各製品に応じて最適範囲に未焼部分を形成できる。
【００３６】
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。
【００３７】
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。また、トリポード型等速自在継手としては、種々のタイプのものに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【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】本発明のトリポード型等速自在継手の横断面図である。
【図３】前記図２に示すトリポード型等速自在継手の縦断面図である。
【図４】本発明の熱処理装置の構成を示す簡略ブロック図である。
【図５】熱処理装置の比較例を示す断面図である。
【図６】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７】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８】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９】移動焼入法による熱加熱処理状態の斜視図である。
【図１０】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１１】従来の熱処理方法で成形された外側継手部材の横断面図である。
【図１２】トリポード型等速自在継手の横断面図である。
【図１３】前記図１２に示すトリポード型等速自在継手の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
【００４０】
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図２と図３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３１と、内側継手部材としてのトリポード部材３２と、トルク伝達部材３３とを備える。
【００４１】
外側継手部材３１は一端にて開口したカップ状のマウス部３４と、マウス部３４の底壁から突設されるステム部３５を有し、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３６が形成してある。マウス部３４は、横断面で見ると、大径部３４ａと小径部３４ｂが交互に現れる非円筒形状である。すなわち、マウス部３４は、大径部３４ａと小径部３４ｂ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３６が形成される。
【００４２】
各トラック溝３６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）３７、３７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４２と大内径部４３をローラ案内面３７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３１は、円周方向に向き合ったローラ案内面３７と両ローラ案内面３７，３７間に設けられた大内径部４３からなるトラック溝３６が内周の三箇所に形成されるものである。
【００４３】
トリポード部材３２はボス３８と脚軸３９とを備える。ボス３８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４１が形成してある。脚軸３９はボス３８の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。
【００４４】
各脚軸３９は、円筒形外周面４４と、軸端付近に形成された環状の輪溝４６を備えている。脚軸３９の外周に複数の針状ころ４７を介して回転自在にトルク伝達部材３３を構成するローラ部材５０を外嵌している。脚軸３９の円筒形外周面４４は針状ころ４７の内側軌道面を提供する。ローラ部材５０の内周面は円筒形で、針状ころ４７の外側軌道面を提供する。
【００４５】
針状ころ４７は脚軸３９の半径方向で見た外側の端面にてアウタ・ワッシャ５１と接し、反対側の端面にてインナ・ワッシャ５２と接している。アウタ・ワッシャ５１は輪溝４６に装着されたサークリップ５３によって軸方向移動を規制されているため、結局、針状ころ４７も軸方向移動を規制される。
【００４６】
ところで、外側継手部材３１の開口部は図示省略のブーツによって密封される。そのため、外側継手部材３１の外径面の開口部側には、凹溝を有するブーツ装着部が形成される。そして、このブーツ装着部にブーツが外嵌され、ブーツバンドにて締め付けることによって、ブーツが外側継手部材３１のブーツ装着部に装着される。
【００４７】
ところで、外側継手部材３１のマウス部３４の内径面には硬化層Ｓ（図１及び図２参照）が形成されている。この場合、大内径部４３には未焼き部５５が形成されている。なお、図例では、未焼き部５５は大内径部４３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。未焼き部５５は、後述する大内径部用冷却手段Ｍ１（図４参照）を用いて形成されることになる。
【００４８】
この硬化層Ｓの形成には図１に示す高周波誘導加熱コイル５６を有する高周波加熱装置が用いられる。高周波誘導加熱コイル５６は、トラック溝３６内に嵌合される３つの嵌合部５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃと、小内径部４２に対向する直線部５７Ａ、５７Ｂ、５７Ｃとを備える。なお、直線部５７Ｃは、第１の嵌合部５６Ａに連設される分岐部５８と、第３の嵌合部５６Ｂに連設される分岐部５９とからなる。
【００４９】
また、各嵌合部５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃは、ローラ案内面３７に相対向する湾曲部６０，６０と、大内径部４３に相対向する直線部６１とからなる。そして、直線部６１には、大内径部対向面に凹部６２が設けられている。この凹部６２に、前記大内径部用冷却手段Ｍ１の大内径部冷却ジャケット６５が配置される。
【００５０】
大内径部冷却ジャケット６５は、扁平矩形中空体にて構成され、その大内径部対向壁の対向面が、大内径部４３に対面するように凸曲面６６とされている。また、凹部６２には絶縁板６７が配置され、この絶縁板６７を介して大内径部冷却ジャケット６５が凹部６２に嵌合されている。そして、内径部対向壁に複数個の冷却水噴射口６８が設けられている。すなわち、この大内径部冷却ジャケット６５の冷却水噴射口６８を介して大内径部４３に噴射される。
【００５１】
大内径部冷却ジャケット６５としては、真鍮、銅等の非磁性材にて構成したり、エポキシ等の樹脂の絶縁材料にて構成したりできる。
【００５２】
本熱処理装置の制御部は、図４に示すように、高周波誘導加熱コイル５６への通電を制御する制御手段８０を備える。この制御手段８０にて、前記大内径部用冷却手段Ｍ１を制御する。すなわち、大内径部冷却ジャケット６５には、その噴出口６８にそれぞれ配管が接続され、この配管に、制御手段８０からの制御信号にて開閉動作するバルブ手段が設けられている。そして、この制御手段８０のタイミング制御手段８２の制御によって、噴出口６８から冷却水を任意のタイミングで噴射することができる。なお、バルブ手段を、流量の調整が可能な電動弁等にて構成することによって、流量調整手段８１を形成するようにしてもよい。制御手段８０は例えば、マイクロコンピュータ等にて構成される。
【００５３】
ところで、高周波電流の流れているコイルの近くに焼入れに必要な部分を近づけると、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、ジュール熱が発生することを利用して、伝導性物体を加熱する原理を応用した焼入れ方法が高周波焼入れである。このため、高周波焼入れの場合、上記原理に基づき、鋼を焼入れ温度まで急速加熱し、急冷する操作を行う。そこで、この高周波加熱装置には、図４に示すように、熱処理した部位を冷却するための内周冷却手段Ｍ２が設けられている。内周冷却手段Ｍ２は、高周波誘導加熱コイル５６の下方位置に配置される内周冷却用ジャケットを備える。すなわち、内周冷却用ジャケットは、外側継手部材３１の内周に冷却水を噴射して、焼入れ工程での冷却を行うものである。
【００５４】
次に前記のように構成された高周波加熱装置を用いた加熱処理方法を説明する。大内径部冷却ジャケット６５及び図示省略の内周冷却用ジャケットを備えた高周波誘導加熱コイル５６を外側継手部材３１に挿入して、高周波誘導加熱コイル５６に高周波電流を流すことによって、外側継手部材３１の内周を加熱する。すなわち、高周波誘導加熱コイル５６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、嵌合部５６Ａ→嵌合部５６Ｂ→嵌合部５６Ｃと流れることになる。但し、交流電流のため流れる向きは交互となる。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３１のローラ案内面３７等を加熱することができる。
【００５５】
ところで、前記高周波誘導加熱コイル５６の各嵌合部５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃには、図１に示すように、大内径部冷却ジャケット６５が配置されており、高周波誘導加熱コイル５６への高周波電流の通電によるローラ案内面３７等の加熱開始と同時、又は、この加熱よりも僅かに早いタイミングでこの大内径部冷却ジャケット６５の噴出口６８から冷却水が大内径部４３に噴射される。すなわち、高周波電流の通電は、前記制御手段８０の通電制御部にて制御され、冷却水の噴射のタイミングは制御手段８０のタイミング手段８２にて制御される。
【００５６】
このように、冷却水が噴射されることによって、この大内径部４３においては昇温が抑制される。しかしながら、大内径部４３以外の部位では、ローラ案内面３７及び小内径部４２では、この大内径部冷却ジャケット６５の冷却水に影響されることなく、加熱されることになって、オーステナイト化温度まで上昇する。また、高周波誘導加熱コイル５６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、ローラ案内面３７及び小内径部４２等は開口部側から奥側までが加熱される。すなわち、高周波誘導加熱コイル５６の相対移動に従って順次ローラ案内面３７等を加熱し、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。
【００５７】
このように、この高周波加熱装置を用いれば、大内径部４３が加熱されず、この部位（大内径部）においては、オーステナイト化温度まで上昇するのを防止できる。したがって、外側継手部材３１の大内径部４３に未焼き部５５を設けることができ、強度的に優れた大内径部４３を構成できるとともに、他の部位においては安定した硬化層Ｓを形成できる。
【００５８】
大内径部用冷却ジャケット６５が大内径部４３の近傍に配置されているので、このジャケット６５から大内径部４３に冷却水を安定して噴射することができ、大内径部４３に安定して未焼き部５５を形成することができる。また、大内径部用冷却ジャケット６５は、コイル５６における大内径部対応部に、設けられた凹部６２に嵌合するものであるので、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００５９】
大内径部用冷却ジャケット６５が磁性体や絶縁材であれば、高周波誘導加熱コイル５６に発生する磁力線を受けても誘導加熱されることがないため、大内径部４３に安定して未焼き部５５を形成することができる。
【００６０】
流量調整手段８１を備えたものであれば、冷却条件の変更が可能となり、加熱処理する製品に対応して未焼部分を形成することができる。また、タイミング制御手段８２を備えたものでは、冷却水の噴射を任意のタイミングで行うことができ、作業性の向上を図ることができる。
【００６１】
ところで、大内径部４３に対して冷却する範囲と、冷却しない範囲を形成するようにできる。このようなものを用いれば、大内径部４３全体を冷却したり、大内径部４３の一部を冷却しないようにでき、最適範囲に未焼部分を形成できる。
【００６２】
前記大内径部用冷却手段Ｍ１は、冷却水の噴射位置の変更が可能であれば、各製品に応じて最適範囲に未焼部分を形成できる。
【００６３】
このように硬化層Ｓが構成された外側継手部材３１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３１は、図２と図３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。
【００６４】
ところで、図１等に示すように、大内径部４３に対して焼入れしない方法として、冷却水を用いることなく、図５に示すように、ジャケット６５に代えて、強磁性体コア９０を凹部に嵌合させるものであってもよい。この強磁性体コア９０によって、高周波誘導加熱コイル５６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９０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３１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４３に未焼き部５５を設けることができる。
【００６５】
ところが、このような強磁性体コア９０を用いたものでは、トラック面（ローラ案内面）３７における大内径部側の範囲Ｈにおいても、発生する磁力線が、この強磁性体コア９０によって弱くなるおそれがある。このように、弱くなれば、図５に示すように、この範囲Ｈにおいて形成される硬化層が浅くなるおそれがある。このため、強磁性体コア９０を用いる場合、このことを考慮して、強磁性体コア９０の形状や配置等を設定する必要がある。
【００６６】
これに対して、大内径部４３に冷却水を噴射するものでは、磁束を遮断しないため、トラック面（ローラ案内面）３７での磁束の減衰が生じない。このため、大内径部４３に未焼き部５５を設けたとしても、ローラ案内面３７の硬化層が浅く（薄く）なりにくい利点がある。
【００６７】
前記実施形態では、大内径部４３の周方向中央部において軸方向に沿って未焼き部５５を形成するものであったが、全大内径部４３を未焼き部５５とするものであっても、大内径部４３の継手奥側に未焼き部５５を設けないものであってもよい。すなわち、大内径部４３において、ブーツ装着部に対応する開口部（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４３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４２に対しては、硬化層Ｓを設けても設けなくてもよく、ローラ案内面３７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３１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。
【００６８】
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、大内径部用冷却ジャケット６５の冷却水供給経路と、内周冷却用ジャケットの冷却水供給経路とを別系統としても同一系統としてもよい。また、大内径部用冷却ジャケット６５の噴射口６８の数、口径、配置位置等を種々変更することができる。このため、大内径部用冷却ジャケット６５が交換可能なものであれば、噴射口６８の数、口径、配置位置等が相違する複数種のジャケット６５を用意するようにできる。また、前記実施形態では、脚軸３９の円筒状の外周面に複数の針状ころ４７を介して回転可能に外嵌したローラからなるいわゆるシングルローラタイプであったが、内側ローラと外側ローラとを備えたいわゆるダブルローラタイプ等の他のタイプであってもよい。
【符号の説明】
【００６９】
３１ 外側継手部材
３２ トリポード部材
３３ トルク伝達部材
３６ トラック溝
３７ ローラ案内面
３９ 脚軸
４２ 小内径部
４３ 大内径部
５５ 未焼き部
５６ 高周波誘導加熱コイル
６２ 凹部
６５ 大内径部用冷却ジャケット
８１ 流量調整手段
８２ タイミング制御手段
Ｍ１ 大内径部用冷却手段
Ｓ 硬化層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向に向き合ったローラ案内面と両ローラ案内面間に設けられた大内径部からなるトラック溝が内周の三箇所に形成される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、外側継手部材のローラ案内面に硬化層を形成するための熱処理方法であって、前記大内径部に対して冷却水を噴射して大内径部の昇温を抑制しつつ高周波誘導加熱コイルによる移動焼入れを行うことを特徴とする熱処理方法。
【請求項２】
円周方向に向き合ったローラ案内面と両ローラ案内面間に設けられた大内径部からなるトラック溝が内周の三箇所に形成される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、外側継手部材のローラ案内面に硬化層を形成するための熱処理装置であって、大内径部に対して冷却水を噴射して大内径部の昇温を抑制する大内径部用冷却手段を備えたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項３】
前記大内径部用冷却手段は、前記大内径部の近傍に配置される大内径部用冷却ジャケットを備え、大内径部用冷却ジャケットには、前記大内径部に冷却水を噴射するための噴射口が開設されていることを特徴とする請求項２に記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記高周波誘導加熱コイルにおける大内径部対応部に、前記大内径部用冷却ジャケットが配置される凹部を設けたことを特徴とする請求項３に記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記大内径部用冷却ジャケットが非磁性体にて構成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の熱処理装置。
【請求項６】
前記大内径部用冷却ジャケットが絶縁材にて構成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の熱処理装置。
【請求項７】
前記大内径部用冷却手段は、大内径部への冷却水の噴射量を制御する流量調整手段を備えたことを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項８】
前記大内径部用冷却手段は、大内径部への冷却水の噴射のタイミングを制御するタイミング制御手段を備えたことを請求項２〜請求項６のいずれか１項に記載の特徴とする熱処理装置。
【請求項９】
前記大内径部用冷却手段は、大内径部に対して冷却する範囲と、冷却しない範囲を形成することを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項１０】
前記大内径部用冷却手段は、冷却水の噴射位置の変更が可能であることを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項１１】
前記請求項２〜請求項１０のいずれか１項に記載の熱処理装置を用いることを特徴とする熱処理方法。
【請求項１２】
前記請求項１又は請求項１１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】
請求項１２に記載の外側継手部材と、前記外側継手部材内に配置され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、前記トリポード部材の各脚軸に装着され前記ローラ案内面に沿って前記外側継手部材の軸方向に案内されるローラ部材とを備え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】
円周方向に向き合ったローラ案内面と両ローラ案内面間に設けられた大内径部からなるトラック溝が内周の三箇所に形成される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、外側継手部材のローラ案内面に硬化層を形成するための熱処理方法であって、前記大内径部に対して冷却水を噴射して大内径部の昇温を抑制しつつ高周波誘導加熱コイルによる移動焼入れを行うことを特徴とする熱処理方法。
【請求項２】
円周方向に向き合ったローラ案内面と両ローラ案内面間に設けられた大内径部からなるトラック溝が内周の三箇所に形成される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、外側継手部材のローラ案内面に硬化層を形成するための熱処理装置であって、大内径部に対して冷却水を噴射して大内径部の昇温を抑制する大内径部用冷却手段を備えたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項３】
前記大内径部用冷却手段は、前記大内径部の近傍に配置される大内径部用冷却ジャケットを備え、大内径部用冷却ジャケットには、前記大内径部に冷却水を噴射するための噴射口が開設されていることを特徴とする請求項２に記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記高周波誘導加熱コイルにおける大内径部対応部に、前記大内径部用冷却ジャケットが配置される凹部を設けたことを特徴とする請求項３に記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記大内径部用冷却ジャケットが非磁性体にて構成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の熱処理装置。
【請求項６】
前記大内径部用冷却ジャケットが絶縁材にて構成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の熱処理装置。
【請求項７】
前記大内径部用冷却手段は、大内径部への冷却水の噴射量を制御する流量調整手段を備えたことを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項８】
前記大内径部用冷却手段は、大内径部への冷却水の噴射のタイミングを制御するタイミング制御手段を備えたことを請求項２〜請求項６のいずれか１項に記載の特徴とする熱処理装置。
【請求項９】
前記大内径部用冷却手段は、大内径部に対して冷却する範囲と、冷却しない範囲を形成することを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項１０】
前記大内径部用冷却手段は、冷却水の噴射位置の変更が可能であることを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項１１】
前記請求項２〜請求項１０のいずれか１項に記載の熱処理装置を用いることを特徴とする熱処理方法。
【請求項１２】
前記請求項１又は請求項１１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】
請求項１２に記載の外側継手部材と、前記外側継手部材内に配置され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、前記トリポード部材の各脚軸に装着され前記ローラ案内面に沿って前記外側継手部材の軸方向に案内されるローラ部材とを備え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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−２４９６（Ｐ２０１３−２４９６Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３２０９４（Ｐ２０１１−１３２０９４）
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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