JP2004076790A - 等速自在継手及びこれを用いた車輪軸受装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡便で有効な手段により、ステム部の付根部の強度を向上させ得る等速自在継手を提供することにある。
【解決手段】椀状のマウス部２６と、そのマウス底部３３から軸方向に一体的に延び、外周面にセレーション１１が形成されたステム部２７とからなる外側継手部材１２を具備した等速自在継手３において、前記マウス底部３３に高周波焼入れ領域Ｃを形成する。
【選択図】 図１
【解決手段】椀状のマウス部２６と、そのマウス底部３３から軸方向に一体的に延び、外周面にセレーション１１が形成されたステム部２７とからなる外側継手部材１２を具備した等速自在継手３において、前記マウス底部３３に高周波焼入れ領域Ｃを形成する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車や各種産業機械の動力伝達系において使用される等速自在継手および、これを用いて自動車の駆動車輪を車体に対して回転自在に支持する車輪軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の車輪軸受装置には、例えば図６に示すようにハブ輪１と複列の軸受２と等速自在継手３とで主要部が構成され、そのハブ輪１の内周に等速自在継手３をトルク伝達可能に圧入した構造のものがある。図５は図６の車輪軸受装置に組み込まれた従来の等速自在継手３を構成する外側継手部材１２を示す。車輪軸受装置の各構成部品は、以下の構造を具備する。
【０００３】
ハブ輪１は、その外周面にアウトボード側のインナレース４が形成されると共に、車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ６を備えている。この車輪取付フランジ６の円周方向等間隔に、ホイールディスクを固定するためのハブボルト７が植設されている。このハブ輪１のインボード側端部の外周面に形成された小径段部８に内輪９を嵌合させ、その内輪９の外周面にインボード側のインナレース５が形成されている。このハブ輪１の貫通孔の内周面にはセレーション１０が形成されている。
【０００４】
内輪９は、クリープを防ぐために適当な締め代でもって圧入されている。ハブ輪１の外周面に形成されたアウトボード側のインナレース４と、内輪９の外周面に形成されたインボード側のインナレース５とで複列のインナレースを構成する。この内輪９をハブ輪１の小径段部８に圧入し、ハブ輪１のインボード側軸方向から挿入される等速自在継手３の外側継手部材１２をハブ輪１に締着することにより、内輪９の端部に外側継手部材１２の肩部１３を突き合わせ、これにより内輪９の抜け止めと予圧管理を行っている。
【０００５】
外輪１４は、内周面にハブ輪１および内輪９のインナレース４，５と対向するアウタレース１５，１６が形成され、車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ１７を備えている。この車体取付フランジ１７は車体の懸架装置から延びるナックル（図示せず）にボルトで固定されている。
【０００６】
軸受２は、複列のアンギュラ玉軸受構造で、ハブ輪１および内輪９の外周面に形成されたインナレース４，５と外輪１４の内周面に形成されたアウタレース１５，１６との間に転動体１８を介在させ、各列の転動体１８を保持器（図示せず）により円周方向等間隔に支持した構造を有する。なお、軸受２の両端開口部には、外輪１４とハブ輪１および内輪９との環状空間を密封する一対のシール１９，２０が外輪１４の端部内周に嵌合され、内部に充填されたグリースの漏洩ならびに外部からの水や異物の侵入を防止するようになっている。
【０００７】
等速自在継手３は、内周面にトラック溝２１が形成された外側継手部材１２と、その外側継手部材１２のトラック溝２１と対向するトラック溝２２が外周面に形成された内側継手部材２３と、外側継手部材１２のトラック溝２１と内側継手部材２３のトラック溝２２との間に組み込まれたボール２４と、外側継手部材１２と内側継手部材２３間に介在してボール２４を支持する保持器２５とからなる。
【０００８】
外側継手部材１２は、内側継手部材２３、ボール２４および保持器２５を収容した椀状のマウス部２６と、そのマウス部２６から軸方向に一体的に延び、外周面にセレーション１１が形成されたステム部２７を有する。このステム部２７をハブ輪１の貫通孔に挿入し、そのステム部２７の外周面および貫通孔の内周面に形成されたセレーション１１，１０により両者を嵌合させ、その軸端に形成されたねじ部２８にナット２９を締め付けることによって、等速自在継手３をハブ輪１に固定している。このナット２９の締め付けにより軸力を作用させて予圧管理を行っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した等速自在継手３の一部を構成する外側継手部材１２は、図５に示すように内周面に複数のトラック溝２１が形成され、底部外径に肩部１３が形成されたマウス部２６と、そのマウス部２６の肩部端面で内輪９の端部に突き合わされるバックフェース３０、ハブ輪１との間でトルク伝達を可能にするセレーション１１およびねじ部２８を有するステム部２７とで構成されている。このステム部２７は、ねじ部２８にナット２９を締め付けることによりハブ輪１に固定され、セレーション１１によりハブ輪１に嵌合することによりトルクが伝達される。
【００１０】
そのため、ステム部２７の付根部３１では、ねじ部２８でのナット２９の締め付けによる引張り応力、セレーション１１でのトルク伝達による剪断応力、車輪が取り付けられたハブ輪１からの曲げ応力が作用する。このようにステム部２７の付根部３１は、前述の複合応力が作用することから十分な強度を確保する必要があり、バックフェース３０における十分な肉厚を確保すると共に表面焼入れによる硬化処理を行っている。
【００１１】
しかしながら、バックフェース３０の肉厚を増加させると、等速自在継手３の重量増加を招来するという問題がある。また、外側継手部材１２のセンター位置をキングピンのセンター位置に極力近づけるため、ステム部２７の付根部３１は、セレーション１１からＲ面取りを介してバックフェース３０に連続的に繋がる形状に制約される。その結果、セレーション１１での応力集中と付根部３１でのＲ面取り形状による応力集中が重畳して強度が低下することになる。この問題を解消する手段として、ステム部２７の付根部３１の外径を増加させることが考えられるが、そうすると、自動車における足回りの大幅な設計変更を伴うことなるため、好ましい手段であるとはいいがたい。
【００１２】
また、ステム部２７のセレーション１１から付根部３１のバックフェース３０を介してマウス部２６の肩部１３に至る部位（高周波焼入れ領域Ａ）、マウス部２６のトラック溝２１が形成された内周面であるトラック部位（高周波焼入れ領域Ｂ）では、一般的に高周波焼入れにより表面硬化処理を施している。ステム部２７の付根部３１を高周波焼入れすることにより、バックフェース３０における肉厚を抑えるように設計されているが、その付根部３１がＲ面取り形状をなすことから、付根部３１での焼入れ深さが浅目になってしまう。このマウス部２６の付根部３１での焼入れ深さは、肩部１３の外径がステム部２７のセレーション外径の二倍以上になると、より一層顕著に浅目になる。
【００１３】
これは、ステム部２７のセレーション１１、付根部３１のバックフェース３０およびマウス部２６の肩部１３を同時に高周波焼入れする時、ステム部２７の付根部３１に熱が集中し難く、逆にバックフェース３０と肩部１３間の角部３２に熱が集中し易いことから、その角部３２で焼き割れや溶融の虞があるために付根部３１を深く焼入れすることが困難であるという理由による。高周波焼入れの場合、数秒の短時間で高温（９００〜１０００℃）に加熱・急冷されるため、他の熱処理よりも焼き割れに対して発生し易くなっている。
【００１４】
この問題を解消するための手段としては、ステム部２７の付根部３１にフェライトコア等を使用することにより、高周波焼入れ時、付根部３１への熱集中を促進させることが考えられるが、付根部３１への良好な熱集中を得ることが困難であるというのが現状である。また、マウス部２６の肩部１３をＲ面取り形状として鈍角化することも考えられるが、シール性の著しい低下を招来する虞がある。
【００１５】
この他にも、ステム部２６の付根部３１の強度を向上させる手段として、外側継手部材１２の材質を合金鋼に変更することも考えられるが、鍛造性の著しい低下を招来するために有効な手段であるとは言い難く、また、ショットピーニングによる強化も疲労強度の向上に繋がるが、静的強度や衝撃強度の向上を図ることが困難であった。
【００１６】
バックフェース３０と肩部１３間の角部３２での焼き割れ発生を防止するため、例えば高周波加熱用コイルと外側継手部材１２の隙間管理、その加熱時の熱管理、周波数の最適化、冷却液の濃度管理、冷却開始時間の最適化、材料のジョミニー値管理などの多くの品質管理を必要とすることから、製品歩留まりの低下とコスト高騰の要因となっているのが現状である。
【００１７】
そこで、本発明は前記問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、簡便で有効な手段により、ステム部の付根部の強度を向上させ得る等速自在継手を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、椀状のマウス部と、そのマウス底部から軸方向に延び、外周面にセレーションが形成されたステム部とからなる外側継手部材を備えた等速自在継手において、前記外側継手部材のマウス底部に高周波焼入れ領域を形成したことを特徴とする。なお、セレーションと称するものには、セレーション以外のスプラインも含むものとする。また、前記マウス部とステム部は、一体構造あるいは別体構造のいずれでもよい。
【００１９】
通常、等速自在継手の外側継手部材は、ステム部のセレーション、付根部のバックフェースおよびマウス部の肩部を高周波焼入れしているが、本発明では、マウス底部を局部的に高周波焼入れすることにより表面硬化させる。このマウス底部の高周波焼入れは、高周波焼入れにより表面硬化されたステム部の付根部の強度を補強する機能を発揮する。
【００２０】
前記等速自在継手では、ステム部の付根部に高周波焼入れ領域を形成し、その付根部の高周波焼入れ領域と前記マウス底部の高周波焼入れ領域との間で非焼入れ領域を残存させた構造とすることが望ましい。このステム部の付根部における高周波焼入れ領域とマウス底部における高周波焼入れ領域との間に非焼入れ領域が存在しないと、ステム部の付根部からマウス底部に至る領域がすべて硬化された部位となることから、疲労強度の向上が困難となり、耐衝撃性が著しく低下する。
【００２１】
本発明の等速自在継手では、ステム部の付根部における高周波焼入れ領域は、マウス底部における高周波焼入れ領域の形成後に形成されていることが望ましい。ステム部の付根部を高周波焼入れした後に、マウス底部を高周波焼入れすると、そのマウス底部を加熱する際に、マウス底部表面が軟化することがある。そのため、マウス底部の高周波焼入れ後にステム部の付根部を高周波焼入れすることにより、その付根部が焼入れし難くて焼入れ深さが浅くなる形状となっていることから、マウス底部表面が軟化することを抑制でき、前述したステム部の付根部とマウス底部間で非焼入れ領域の形成が容易となる。
【００２２】
また、本発明は、椀状のマウス部と、そのマウス底部から軸方向に延び、外周面にセレーションが形成されたステム部とからなる外側継手部材を備え、前記マウス底部の外周に形成された肩部の外径がステム部のセレーション外径の二倍以上である等速自在継手において、前記ステム部の付根部の高周波焼入れ領域の深さを３ｍｍ以下としたことを特徴とする。
【００２３】
肩部の外径がステム部のセレーション外径の二倍以上有する等速自在継手について、ステム部の付根部を高周波焼入れするに際しては、付根部とマウス部の肩部間の角部で著しく熱が集中するが、その高周波焼入れ領域の深さを３ｍｍ以下に管理すれば、付根部とマウス部の肩部間に位置する角部での焼き割れ発生を未然に防止できる。肩部の外径がステム部のセレーション外径の二倍より小さければ、付根部とマウス部の肩部間の角部での著しい熱集中がないので問題はない。また、付根部の高周波焼入れ領域の深さが３ｍｍを超えると、付根部と肩部間の角部が過熱され、水冷時に焼き割れすることになる。
【００２４】
なお、本発明の等速自在継手では、マウス底部の高周波焼入れ領域は、外側継手部材の内周面に形成されたトラック部に高周波焼入れ領域を形成するのと同時に形成することが可能である。
【００２５】
本発明の等速自在継手は、内周に複列のアウタレースを有する外方部材と、前記アウタレースとそれぞれ対向する複列のインナレースを有する内方部材と、前記外方部材と内方部材のレース間に組み込まれた複列の転動体とを備え、前記内方部材にセレーションを介して等速自在継手を内嵌させた車輪軸受装置に適用可能である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る等速自在継手の実施形態で、その等速自在継手を構成する外側継手部材を示す。この実施形態の等速自在継手を組み付けた車輪軸受装置の構造例を図２に示す。なお、図５および図６と同一または相当部分には同一参照符号を付す。この車輪軸受装置は、ハブ輪１と複列の軸受２と等速自在継手３とで主要部が構成され、そのハブ輪１の内周に等速自在継手３をトルク伝達可能に圧入した構造を具備する。
【００２７】
ハブ輪１は、その外周面にアウトボード側のインナレース４が形成されると共に、車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ６を備えている。この車輪取付フランジ６の円周方向等間隔に、ホイールディスクを固定するためのハブボルト７が植設されている。このハブ輪１のインボード側端部の外周面に形成された小径段部８に内輪９を嵌合させ、その内輪９の外周面にインボード側のインナレース５が形成されている。このハブ輪１の貫通孔の内周面にはセレーション１０が形成されている。
【００２８】
内輪９は、クリープを防ぐために適当な締め代でもって圧入されている。ハブ輪１の外周面に形成されたアウトボード側のインナレース４と、内輪９の外周面に形成されたインボード側のインナレース５とで複列のインナレースを構成する。この内輪９をハブ輪１の小径段部８に圧入し、ハブ輪１のインボード側軸方向から挿入される等速自在継手３の外側継手部材１２をハブ輪１に締着することにより、内輪９の端部に外側継手部材１２の肩部１３を突き合わせ、これにより内輪９の抜け止めと予圧管理を行っている。
【００２９】
外輪１４は、内周面にハブ輪１および内輪９のインナレース４，５と対向するアウタレース１５，１６が形成され、車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ１７を備えている。この車体取付フランジ１７は車体の懸架装置から延びるナックル（図示せず）にボルトで固定されている。
【００３０】
軸受２は、複列のアンギュラ玉軸受構造で、ハブ輪１および内輪９の外周面に形成されたインナレース４，５と外輪１４の内周面に形成されたアウタレース１５，１６との間に転動体１８を介在させ、各列の転動体１８を保持器（図示せず）により円周方向等間隔に支持した構造を有する。なお、軸受２の両端開口部には、外輪１４とハブ輪１および内輪９との環状空間を密封する一対のシール１９，２０が外輪１４の端部内周に嵌合され、内部に充填されたグリースの漏洩ならびに外部からの水や異物の侵入を防止するようになっている。
【００３１】
等速自在継手３は、内周面にトラック溝２１が形成された外側継手部材１２と、その外側継手部材１２のトラック溝２１と対向するトラック溝２２が外周面に形成された内側継手部材２３と、外側継手部材１２のトラック溝２１と内側継手部材２３のトラック溝２２との間に組み込まれたボール２４と、外側継手部材１２と内側継手部材２３間に介在してボール２４を支持する保持器２５とからなる。
【００３２】
外側継手部材１２は、内側継手部材２３、ボール２４および保持器２５を収容した椀状のマウス部２６と、そのマウス部２６から軸方向に一体的に延び、外周面にセレーション１１が形成されたステム部２７を有する。このステム部２７をハブ輪１の貫通孔に挿入し、そのステム部２７の外周面および貫通孔の内周面に形成されたセレーション１１，１０により両者を嵌合させ、その軸端に形成されたねじ部２８にナット２９を締め付けることによって、等速自在継手３をハブ輪１に固定している。このナット２９の締め付けにより軸力を作用させて予圧管理を行っている。
【００３３】
この外側継手部材１２は、図１に示すようにその内周面に複数のトラック溝２１が形成され、底部外径に肩部１３が形成されたマウス部２６と、そのマウス部２６の肩部端面で内輪９の端部に突き合わされるバックフェース３０、ハブ輪１との間でトルク伝達を可能にするセレーション１１およびねじ部２８を有するステム部２７とで構成されている。このステム部２７は、ねじ部２８にナット２９を締め付けることによりハブ輪１に固定され、セレーション１１によりハブ輪１に嵌合することによりトルクが伝達される。
【００３４】
そのため、ステム部２７の付根部３１では、ねじ部２８でのナット２９の締め付けによる引張り応力、セレーション１１でのトルク伝達による剪断応力、車輪が取り付けられたハブ輪１からの曲げ応力が作用する。このようにステム部２７の付根部３１は、前述の複合応力が作用することから十分な強度を確保する必要があり、バックフェース３０における十分な肉厚を確保すると共に表面焼入れによる硬化処理を行っている。
【００３５】
通常、等速自在継手３の外側継手部材１２は、ステム部２７のセレーション１１から付根部３１のバックフェース３０を介してマウス部２６の肩部１３に至る部位（高周波焼入れ領域Ａ）、マウス部２６のトラック溝２１が形成された内周面のトラック部（高周波焼入れ領域Ｂ）を高周波焼入れしている。
【００３６】
この実施形態では、マウス底部３３（高周波焼入れ領域Ｃ）を局部的に高周波焼入れすることにより表面硬化させる。このマウス底部３３の高周波焼入れは、高周波焼入れにより表面硬化されたステム部２７の付根部３１の強度を補強する機能を発揮する。マウス底部３３の高周波焼入れ領域Ｃは、マウス部２６のトラック部の高周波焼入れ領域Ｂと繋がることなく、局部的に形成される。
【００３７】
等速自在継手３では、ステム部２７の付根部３１に形成された高周波焼入れ領域Ａと、マウス底部３３に形成された高周波焼入れ領域Ｃとの間で非焼入れ領域Ｄを残存させている。このように付根部３１の高周波焼入れ領域Ａとマウス底部３３の高周波焼入れ領域Ｃとの間に非焼入れ領域Ｄが存在しないと、ステム部２７の付根部３１からマウス底部３３に至る領域がすべて硬化された部位となることから、疲労強度の向上が困難となり、耐衝撃性が著しく低下する。
【００３８】
この等速自在継手３では、ステム部２７の付根部３１における高周波焼入れ領域Ａを、マウス底部３３における高周波焼入れ領域Ｃの形成後に形成する。ステム部２７の付根部３１を高周波焼入れした後に、マウス底部３３を高周波焼入れすると、そのマウス底部３３を加熱する際に、マウス底部３３の表面が軟化することがある。
【００３９】
そのため、マウス底部３３の高周波焼入れ後にステム部２７の付根部３１を高周波焼入れすることにより、その付根部３１が焼入れし難くて焼入れ深さが浅くなる形状となっていることから、マウス底部３３の表面が軟化することを抑制でき、前述したステム部２７の付根部３１とマウス底部３３間で非焼入れ領域Ｄの形成が容易となる。
【００４０】
なお、マウス底部３３の高周波焼入れ領域Ｃは、高周波焼入れ用の加熱コイルの形状を最適化することにより、外側継手部材１２の内周面に形成されたトラック溝２１に高周波焼入れ領域Ｂを形成するのと同時に形成することが可能である。このようにすれば、高周波焼入れによる熱処理工程での工数増加を抑制することができる。
【００４１】
また、マウス底部３３の高周波焼入れ領域Ｃは、静捩り試験（後述）時にステム部２７の付根部３１からマウス底部３３に向けて亀裂が発生して円筒状の破断面が形成されるが、この破断面の径以上の範囲で形成する必要がある。また、マウス底部３３を必要以上に広範囲に焼入れすると、マウス部２６の歪みが増加するために破断面の径を大きく超える範囲の焼入れは好ましくない。
【００４２】
この等速自在継手３の外側継手部材１２において、マウス底部３３の外周に形成された肩部１３の外径ｍがステム部２７のセレーション外径ｎの二倍以上である場合には、ステム部２７の付根部３１の高周波焼入れ領域Ａの深さｘを３ｍｍ以下とする。肩部１３の外径ｍがステム部２７のセレーション外径ｎの二倍以上有する外側継手部材１２について、ステム部２７の付根部３１を高周波焼入れするに際しては、その高周波焼入れ領域Ａの深さを３ｍｍ以下に管理すれば、付根部３１のバックフェース３０とマウス部２６の肩部１３間に位置する角部３２での焼き割れ発生を未然に防止できる。
【００４３】
【実施例】
［実施例１］
本出願人は、前述した構成を具備した等速自在継手３の外側継手部材１２について、そのマウス底部３３を高周波焼入れしていない従来品と、マウス底部３３を高周波焼入れしている本発明品との比較試験を行った。この比較試験では、外側継手部材１２の材質に炭素鋼Ｓ５３Ｃを使用し、鍛造後に機械加工により所定形状に仕上げ、高周波焼入れ・研削を実行した。
【００４４】
なお、高周波焼入れ条件は、発振器の周波数：１０ｋＨｚ、投入電力：３３０ｋＷ、加熱時間：３．２〜４．２秒、冷却剤：ＰＡＧ系ソリブル液である。また、セレーション諸元は、大径：２３．２８４、小径：２１．１１６、歯数：２１、ＰＣＤ：２２．２２５、圧力角：４５°、モジュール：１．０５８である。
【００４５】
図３に示す試験結果から明らかなように、従来品は、ステム部２７のセレーション１１、付根部３１のバックフェース３０、マウス部２６の肩部１３（高周波焼入れ領域Ａ）およびトラック部（高周波焼入れ領域Ｂ）のみを高周波焼入れしたものである。これに対して、本発明品は、ステム部２７のセレーション１１、付根部３１のバックフェース３０、マウス部２６の肩部１３（高周波焼入れ領域Ａ）およびトラック部（高周波焼入れ領域Ｂ）に加えて、マウス底部３３（高周波焼入れ領域Ｃ）を高周波焼入れしたものであり、実施例ａ〜ｅではマウス底部３３での焼入れ深さを異ならせた場合を例示する。なお、実施例ｅについては、マウス底部３３をさらに焼入れしてステム部２７の付根部３１をあえて軟化させたものである。
【００４６】
この試験結果から、静捩り強度の点で、実施例ａ〜ｄが従来品よりも良好で、特に実施例ｂ，ｃが従来品よりも非常に優れていることが判明した。なお、実施例ｅについては、付根部３１を軟化させたことにより、静捩り強度が低下し、割れが発生することもあった。
【００４７】
［実施例２］
本出願人は、前述した構成を具備した等速自在継手３の外側継手部材１２について、肩部１３の外径ｍとステム部２７のセレーション外径ｎとの段差率が１．５，１．８，２．０とした形状のものを製作し、付根部３１の焼入れ深さ（高周波焼入れ装置の出力）を変化させながら、バックフェース３０と肩部１３間の角部３２における焼き割れの発生状況を調査した。この調査では、外側継手部材１２の材質に炭素鋼Ｓ５３Ｃを使用し、鍛造後に機械加工により所定形状に仕上げ、高周波焼入れ・研削を実行した。
【００４８】
なお、高周波焼入れ条件は、発振器の周波数：１０ｋＨｚ、投入電力：３３０ｋＷ、加熱時間：３．２〜４．２秒、冷却剤：ＰＡＧ系ソリブル液である。また、セレーション諸元は、大径：２３．２８４、小径：２１．１１６、歯数：２１、ＰＣＤ：２２．２２５、圧力角：４５°、モジュール：１．０５８である。
【００４９】
図４に示す結果でも明らかなように、肩部１３の外径ｍとステム部２７のセレーション外径ｎとの段差率が１．５，１．８の場合、付根部３１の焼入れ深さを約４ｍｍ前後まで硬化させても焼き割れが発生しなかった。しかしながら、肩部１３の外径ｍとステム部２７のセレーション外径ｎとの段差率が２．０の場合、付根部３１の焼入れ深さが３．１ｍｍで６１％の焼き割れが発生したことにより、焼入れ深さが最大で３．１ｍｍが限界であることが判明した。
【００５０】
以上の実施形態では、図２に示す構造を具備した車輪軸受装置に適用した等速自在継手３を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、他の動力伝達装置に組み込まれる等速自在継手にも適用可能である。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、マウス底部を局部的に高周波焼入れすることにより、そのマウス底部の高周波焼入れ領域が、ステム部の付根部の強度を補強する機能を発揮することから、ステム部の付根部で十分な強度を確保することができる。その結果、付根部のバックフェースでの肉厚を減少させることができて等速自在継手の軽量化が図れる。
【００５２】
この等速自在継手を車輪軸受装置に適用した場合、外側継手部材のセンター位置をキングピンセンター位置に一致させる設計が容易となり、車両の回転半径を大幅に低減でき、利便性の向上が図れる。また、外側継手部材のセンター位置とキングピンのセンター位置の一致により車両の足回りの剛性向上が図れて振動の大幅な低減化が容易となって車両の乗り心地を向上させることができる。さらに、外側継手部材のセンター位置が車輪側に近づくため、等速自在継手の常用角が減少して発熱を抑制することができるので、等速自在継手の長寿命化を図ることができる。また、低常用角になるので等速自在継手の振動が減少し、車両の乗り心地をより一層向上させることができる。
【００５３】
また、本発明によれば、肩部の外径がステム部のセレーション外径の二倍以上有する等速自在継手について、前記ステム部の付根部の高周波焼入れ領域の深さを３ｍｍ以下としたことにより、付根部とマウス部の肩部間に位置する角部での焼き割れ発生を未然に防止でき、製品の歩留まりおよび品質が大幅に向上し、段取り時間の短縮、全数検査の廃止が実現容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る等速自在継手の実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の等速自在継手を組み込んだ車輪軸受装置を示す断面図である。
【図３】マウス底部を高周波焼入れしていない従来品と、マウス底部を高周波焼入れしている本発明品との比較試験の結果を示す表である。
【図４】付根部の焼入れ深さを変化させながら、バックフェースと肩部間の角部における焼き割れの発生状況を調査した表である。
【図５】等速自在継手の従来例を示す断面図である。
【図６】図５の等速自在継手を組み込んだ車輪軸受装置を示す断面図である。
【符号の説明】
３ 等速自在継手
１１ セレーション
１２ 外側継手部材
１３ 肩部
２１ トラック溝
２６ マウス部
２７ ステム部
３１ 付根部
３３ マウス底部
Ａ，Ｂ，Ｃ 高周波焼入れ領域
Ｄ 非焼入れ領域
ｍ 肩部の外径
ｎ セレーション外径
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車や各種産業機械の動力伝達系において使用される等速自在継手および、これを用いて自動車の駆動車輪を車体に対して回転自在に支持する車輪軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の車輪軸受装置には、例えば図６に示すようにハブ輪１と複列の軸受２と等速自在継手３とで主要部が構成され、そのハブ輪１の内周に等速自在継手３をトルク伝達可能に圧入した構造のものがある。図５は図６の車輪軸受装置に組み込まれた従来の等速自在継手３を構成する外側継手部材１２を示す。車輪軸受装置の各構成部品は、以下の構造を具備する。
【０００３】
ハブ輪１は、その外周面にアウトボード側のインナレース４が形成されると共に、車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ６を備えている。この車輪取付フランジ６の円周方向等間隔に、ホイールディスクを固定するためのハブボルト７が植設されている。このハブ輪１のインボード側端部の外周面に形成された小径段部８に内輪９を嵌合させ、その内輪９の外周面にインボード側のインナレース５が形成されている。このハブ輪１の貫通孔の内周面にはセレーション１０が形成されている。
【０００４】
内輪９は、クリープを防ぐために適当な締め代でもって圧入されている。ハブ輪１の外周面に形成されたアウトボード側のインナレース４と、内輪９の外周面に形成されたインボード側のインナレース５とで複列のインナレースを構成する。この内輪９をハブ輪１の小径段部８に圧入し、ハブ輪１のインボード側軸方向から挿入される等速自在継手３の外側継手部材１２をハブ輪１に締着することにより、内輪９の端部に外側継手部材１２の肩部１３を突き合わせ、これにより内輪９の抜け止めと予圧管理を行っている。
【０００５】
外輪１４は、内周面にハブ輪１および内輪９のインナレース４，５と対向するアウタレース１５，１６が形成され、車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ１７を備えている。この車体取付フランジ１７は車体の懸架装置から延びるナックル（図示せず）にボルトで固定されている。
【０００６】
軸受２は、複列のアンギュラ玉軸受構造で、ハブ輪１および内輪９の外周面に形成されたインナレース４，５と外輪１４の内周面に形成されたアウタレース１５，１６との間に転動体１８を介在させ、各列の転動体１８を保持器（図示せず）により円周方向等間隔に支持した構造を有する。なお、軸受２の両端開口部には、外輪１４とハブ輪１および内輪９との環状空間を密封する一対のシール１９，２０が外輪１４の端部内周に嵌合され、内部に充填されたグリースの漏洩ならびに外部からの水や異物の侵入を防止するようになっている。
【０００７】
等速自在継手３は、内周面にトラック溝２１が形成された外側継手部材１２と、その外側継手部材１２のトラック溝２１と対向するトラック溝２２が外周面に形成された内側継手部材２３と、外側継手部材１２のトラック溝２１と内側継手部材２３のトラック溝２２との間に組み込まれたボール２４と、外側継手部材１２と内側継手部材２３間に介在してボール２４を支持する保持器２５とからなる。
【０００８】
外側継手部材１２は、内側継手部材２３、ボール２４および保持器２５を収容した椀状のマウス部２６と、そのマウス部２６から軸方向に一体的に延び、外周面にセレーション１１が形成されたステム部２７を有する。このステム部２７をハブ輪１の貫通孔に挿入し、そのステム部２７の外周面および貫通孔の内周面に形成されたセレーション１１，１０により両者を嵌合させ、その軸端に形成されたねじ部２８にナット２９を締め付けることによって、等速自在継手３をハブ輪１に固定している。このナット２９の締め付けにより軸力を作用させて予圧管理を行っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した等速自在継手３の一部を構成する外側継手部材１２は、図５に示すように内周面に複数のトラック溝２１が形成され、底部外径に肩部１３が形成されたマウス部２６と、そのマウス部２６の肩部端面で内輪９の端部に突き合わされるバックフェース３０、ハブ輪１との間でトルク伝達を可能にするセレーション１１およびねじ部２８を有するステム部２７とで構成されている。このステム部２７は、ねじ部２８にナット２９を締め付けることによりハブ輪１に固定され、セレーション１１によりハブ輪１に嵌合することによりトルクが伝達される。
【００１０】
そのため、ステム部２７の付根部３１では、ねじ部２８でのナット２９の締め付けによる引張り応力、セレーション１１でのトルク伝達による剪断応力、車輪が取り付けられたハブ輪１からの曲げ応力が作用する。このようにステム部２７の付根部３１は、前述の複合応力が作用することから十分な強度を確保する必要があり、バックフェース３０における十分な肉厚を確保すると共に表面焼入れによる硬化処理を行っている。
【００１１】
しかしながら、バックフェース３０の肉厚を増加させると、等速自在継手３の重量増加を招来するという問題がある。また、外側継手部材１２のセンター位置をキングピンのセンター位置に極力近づけるため、ステム部２７の付根部３１は、セレーション１１からＲ面取りを介してバックフェース３０に連続的に繋がる形状に制約される。その結果、セレーション１１での応力集中と付根部３１でのＲ面取り形状による応力集中が重畳して強度が低下することになる。この問題を解消する手段として、ステム部２７の付根部３１の外径を増加させることが考えられるが、そうすると、自動車における足回りの大幅な設計変更を伴うことなるため、好ましい手段であるとはいいがたい。
【００１２】
また、ステム部２７のセレーション１１から付根部３１のバックフェース３０を介してマウス部２６の肩部１３に至る部位（高周波焼入れ領域Ａ）、マウス部２６のトラック溝２１が形成された内周面であるトラック部位（高周波焼入れ領域Ｂ）では、一般的に高周波焼入れにより表面硬化処理を施している。ステム部２７の付根部３１を高周波焼入れすることにより、バックフェース３０における肉厚を抑えるように設計されているが、その付根部３１がＲ面取り形状をなすことから、付根部３１での焼入れ深さが浅目になってしまう。このマウス部２６の付根部３１での焼入れ深さは、肩部１３の外径がステム部２７のセレーション外径の二倍以上になると、より一層顕著に浅目になる。
【００１３】
これは、ステム部２７のセレーション１１、付根部３１のバックフェース３０およびマウス部２６の肩部１３を同時に高周波焼入れする時、ステム部２７の付根部３１に熱が集中し難く、逆にバックフェース３０と肩部１３間の角部３２に熱が集中し易いことから、その角部３２で焼き割れや溶融の虞があるために付根部３１を深く焼入れすることが困難であるという理由による。高周波焼入れの場合、数秒の短時間で高温（９００〜１０００℃）に加熱・急冷されるため、他の熱処理よりも焼き割れに対して発生し易くなっている。
【００１４】
この問題を解消するための手段としては、ステム部２７の付根部３１にフェライトコア等を使用することにより、高周波焼入れ時、付根部３１への熱集中を促進させることが考えられるが、付根部３１への良好な熱集中を得ることが困難であるというのが現状である。また、マウス部２６の肩部１３をＲ面取り形状として鈍角化することも考えられるが、シール性の著しい低下を招来する虞がある。
【００１５】
この他にも、ステム部２６の付根部３１の強度を向上させる手段として、外側継手部材１２の材質を合金鋼に変更することも考えられるが、鍛造性の著しい低下を招来するために有効な手段であるとは言い難く、また、ショットピーニングによる強化も疲労強度の向上に繋がるが、静的強度や衝撃強度の向上を図ることが困難であった。
【００１６】
バックフェース３０と肩部１３間の角部３２での焼き割れ発生を防止するため、例えば高周波加熱用コイルと外側継手部材１２の隙間管理、その加熱時の熱管理、周波数の最適化、冷却液の濃度管理、冷却開始時間の最適化、材料のジョミニー値管理などの多くの品質管理を必要とすることから、製品歩留まりの低下とコスト高騰の要因となっているのが現状である。
【００１７】
そこで、本発明は前記問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、簡便で有効な手段により、ステム部の付根部の強度を向上させ得る等速自在継手を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、椀状のマウス部と、そのマウス底部から軸方向に延び、外周面にセレーションが形成されたステム部とからなる外側継手部材を備えた等速自在継手において、前記外側継手部材のマウス底部に高周波焼入れ領域を形成したことを特徴とする。なお、セレーションと称するものには、セレーション以外のスプラインも含むものとする。また、前記マウス部とステム部は、一体構造あるいは別体構造のいずれでもよい。
【００１９】
通常、等速自在継手の外側継手部材は、ステム部のセレーション、付根部のバックフェースおよびマウス部の肩部を高周波焼入れしているが、本発明では、マウス底部を局部的に高周波焼入れすることにより表面硬化させる。このマウス底部の高周波焼入れは、高周波焼入れにより表面硬化されたステム部の付根部の強度を補強する機能を発揮する。
【００２０】
前記等速自在継手では、ステム部の付根部に高周波焼入れ領域を形成し、その付根部の高周波焼入れ領域と前記マウス底部の高周波焼入れ領域との間で非焼入れ領域を残存させた構造とすることが望ましい。このステム部の付根部における高周波焼入れ領域とマウス底部における高周波焼入れ領域との間に非焼入れ領域が存在しないと、ステム部の付根部からマウス底部に至る領域がすべて硬化された部位となることから、疲労強度の向上が困難となり、耐衝撃性が著しく低下する。
【００２１】
本発明の等速自在継手では、ステム部の付根部における高周波焼入れ領域は、マウス底部における高周波焼入れ領域の形成後に形成されていることが望ましい。ステム部の付根部を高周波焼入れした後に、マウス底部を高周波焼入れすると、そのマウス底部を加熱する際に、マウス底部表面が軟化することがある。そのため、マウス底部の高周波焼入れ後にステム部の付根部を高周波焼入れすることにより、その付根部が焼入れし難くて焼入れ深さが浅くなる形状となっていることから、マウス底部表面が軟化することを抑制でき、前述したステム部の付根部とマウス底部間で非焼入れ領域の形成が容易となる。
【００２２】
また、本発明は、椀状のマウス部と、そのマウス底部から軸方向に延び、外周面にセレーションが形成されたステム部とからなる外側継手部材を備え、前記マウス底部の外周に形成された肩部の外径がステム部のセレーション外径の二倍以上である等速自在継手において、前記ステム部の付根部の高周波焼入れ領域の深さを３ｍｍ以下としたことを特徴とする。
【００２３】
肩部の外径がステム部のセレーション外径の二倍以上有する等速自在継手について、ステム部の付根部を高周波焼入れするに際しては、付根部とマウス部の肩部間の角部で著しく熱が集中するが、その高周波焼入れ領域の深さを３ｍｍ以下に管理すれば、付根部とマウス部の肩部間に位置する角部での焼き割れ発生を未然に防止できる。肩部の外径がステム部のセレーション外径の二倍より小さければ、付根部とマウス部の肩部間の角部での著しい熱集中がないので問題はない。また、付根部の高周波焼入れ領域の深さが３ｍｍを超えると、付根部と肩部間の角部が過熱され、水冷時に焼き割れすることになる。
【００２４】
なお、本発明の等速自在継手では、マウス底部の高周波焼入れ領域は、外側継手部材の内周面に形成されたトラック部に高周波焼入れ領域を形成するのと同時に形成することが可能である。
【００２５】
本発明の等速自在継手は、内周に複列のアウタレースを有する外方部材と、前記アウタレースとそれぞれ対向する複列のインナレースを有する内方部材と、前記外方部材と内方部材のレース間に組み込まれた複列の転動体とを備え、前記内方部材にセレーションを介して等速自在継手を内嵌させた車輪軸受装置に適用可能である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る等速自在継手の実施形態で、その等速自在継手を構成する外側継手部材を示す。この実施形態の等速自在継手を組み付けた車輪軸受装置の構造例を図２に示す。なお、図５および図６と同一または相当部分には同一参照符号を付す。この車輪軸受装置は、ハブ輪１と複列の軸受２と等速自在継手３とで主要部が構成され、そのハブ輪１の内周に等速自在継手３をトルク伝達可能に圧入した構造を具備する。
【００２７】
ハブ輪１は、その外周面にアウトボード側のインナレース４が形成されると共に、車輪（図示せず）を取り付けるための車輪取付フランジ６を備えている。この車輪取付フランジ６の円周方向等間隔に、ホイールディスクを固定するためのハブボルト７が植設されている。このハブ輪１のインボード側端部の外周面に形成された小径段部８に内輪９を嵌合させ、その内輪９の外周面にインボード側のインナレース５が形成されている。このハブ輪１の貫通孔の内周面にはセレーション１０が形成されている。
【００２８】
内輪９は、クリープを防ぐために適当な締め代でもって圧入されている。ハブ輪１の外周面に形成されたアウトボード側のインナレース４と、内輪９の外周面に形成されたインボード側のインナレース５とで複列のインナレースを構成する。この内輪９をハブ輪１の小径段部８に圧入し、ハブ輪１のインボード側軸方向から挿入される等速自在継手３の外側継手部材１２をハブ輪１に締着することにより、内輪９の端部に外側継手部材１２の肩部１３を突き合わせ、これにより内輪９の抜け止めと予圧管理を行っている。
【００２９】
外輪１４は、内周面にハブ輪１および内輪９のインナレース４，５と対向するアウタレース１５，１６が形成され、車体（図示せず）に取り付けるための車体取付フランジ１７を備えている。この車体取付フランジ１７は車体の懸架装置から延びるナックル（図示せず）にボルトで固定されている。
【００３０】
軸受２は、複列のアンギュラ玉軸受構造で、ハブ輪１および内輪９の外周面に形成されたインナレース４，５と外輪１４の内周面に形成されたアウタレース１５，１６との間に転動体１８を介在させ、各列の転動体１８を保持器（図示せず）により円周方向等間隔に支持した構造を有する。なお、軸受２の両端開口部には、外輪１４とハブ輪１および内輪９との環状空間を密封する一対のシール１９，２０が外輪１４の端部内周に嵌合され、内部に充填されたグリースの漏洩ならびに外部からの水や異物の侵入を防止するようになっている。
【００３１】
等速自在継手３は、内周面にトラック溝２１が形成された外側継手部材１２と、その外側継手部材１２のトラック溝２１と対向するトラック溝２２が外周面に形成された内側継手部材２３と、外側継手部材１２のトラック溝２１と内側継手部材２３のトラック溝２２との間に組み込まれたボール２４と、外側継手部材１２と内側継手部材２３間に介在してボール２４を支持する保持器２５とからなる。
【００３２】
外側継手部材１２は、内側継手部材２３、ボール２４および保持器２５を収容した椀状のマウス部２６と、そのマウス部２６から軸方向に一体的に延び、外周面にセレーション１１が形成されたステム部２７を有する。このステム部２７をハブ輪１の貫通孔に挿入し、そのステム部２７の外周面および貫通孔の内周面に形成されたセレーション１１，１０により両者を嵌合させ、その軸端に形成されたねじ部２８にナット２９を締め付けることによって、等速自在継手３をハブ輪１に固定している。このナット２９の締め付けにより軸力を作用させて予圧管理を行っている。
【００３３】
この外側継手部材１２は、図１に示すようにその内周面に複数のトラック溝２１が形成され、底部外径に肩部１３が形成されたマウス部２６と、そのマウス部２６の肩部端面で内輪９の端部に突き合わされるバックフェース３０、ハブ輪１との間でトルク伝達を可能にするセレーション１１およびねじ部２８を有するステム部２７とで構成されている。このステム部２７は、ねじ部２８にナット２９を締め付けることによりハブ輪１に固定され、セレーション１１によりハブ輪１に嵌合することによりトルクが伝達される。
【００３４】
そのため、ステム部２７の付根部３１では、ねじ部２８でのナット２９の締め付けによる引張り応力、セレーション１１でのトルク伝達による剪断応力、車輪が取り付けられたハブ輪１からの曲げ応力が作用する。このようにステム部２７の付根部３１は、前述の複合応力が作用することから十分な強度を確保する必要があり、バックフェース３０における十分な肉厚を確保すると共に表面焼入れによる硬化処理を行っている。
【００３５】
通常、等速自在継手３の外側継手部材１２は、ステム部２７のセレーション１１から付根部３１のバックフェース３０を介してマウス部２６の肩部１３に至る部位（高周波焼入れ領域Ａ）、マウス部２６のトラック溝２１が形成された内周面のトラック部（高周波焼入れ領域Ｂ）を高周波焼入れしている。
【００３６】
この実施形態では、マウス底部３３（高周波焼入れ領域Ｃ）を局部的に高周波焼入れすることにより表面硬化させる。このマウス底部３３の高周波焼入れは、高周波焼入れにより表面硬化されたステム部２７の付根部３１の強度を補強する機能を発揮する。マウス底部３３の高周波焼入れ領域Ｃは、マウス部２６のトラック部の高周波焼入れ領域Ｂと繋がることなく、局部的に形成される。
【００３７】
等速自在継手３では、ステム部２７の付根部３１に形成された高周波焼入れ領域Ａと、マウス底部３３に形成された高周波焼入れ領域Ｃとの間で非焼入れ領域Ｄを残存させている。このように付根部３１の高周波焼入れ領域Ａとマウス底部３３の高周波焼入れ領域Ｃとの間に非焼入れ領域Ｄが存在しないと、ステム部２７の付根部３１からマウス底部３３に至る領域がすべて硬化された部位となることから、疲労強度の向上が困難となり、耐衝撃性が著しく低下する。
【００３８】
この等速自在継手３では、ステム部２７の付根部３１における高周波焼入れ領域Ａを、マウス底部３３における高周波焼入れ領域Ｃの形成後に形成する。ステム部２７の付根部３１を高周波焼入れした後に、マウス底部３３を高周波焼入れすると、そのマウス底部３３を加熱する際に、マウス底部３３の表面が軟化することがある。
【００３９】
そのため、マウス底部３３の高周波焼入れ後にステム部２７の付根部３１を高周波焼入れすることにより、その付根部３１が焼入れし難くて焼入れ深さが浅くなる形状となっていることから、マウス底部３３の表面が軟化することを抑制でき、前述したステム部２７の付根部３１とマウス底部３３間で非焼入れ領域Ｄの形成が容易となる。
【００４０】
なお、マウス底部３３の高周波焼入れ領域Ｃは、高周波焼入れ用の加熱コイルの形状を最適化することにより、外側継手部材１２の内周面に形成されたトラック溝２１に高周波焼入れ領域Ｂを形成するのと同時に形成することが可能である。このようにすれば、高周波焼入れによる熱処理工程での工数増加を抑制することができる。
【００４１】
また、マウス底部３３の高周波焼入れ領域Ｃは、静捩り試験（後述）時にステム部２７の付根部３１からマウス底部３３に向けて亀裂が発生して円筒状の破断面が形成されるが、この破断面の径以上の範囲で形成する必要がある。また、マウス底部３３を必要以上に広範囲に焼入れすると、マウス部２６の歪みが増加するために破断面の径を大きく超える範囲の焼入れは好ましくない。
【００４２】
この等速自在継手３の外側継手部材１２において、マウス底部３３の外周に形成された肩部１３の外径ｍがステム部２７のセレーション外径ｎの二倍以上である場合には、ステム部２７の付根部３１の高周波焼入れ領域Ａの深さｘを３ｍｍ以下とする。肩部１３の外径ｍがステム部２７のセレーション外径ｎの二倍以上有する外側継手部材１２について、ステム部２７の付根部３１を高周波焼入れするに際しては、その高周波焼入れ領域Ａの深さを３ｍｍ以下に管理すれば、付根部３１のバックフェース３０とマウス部２６の肩部１３間に位置する角部３２での焼き割れ発生を未然に防止できる。
【００４３】
【実施例】
［実施例１］
本出願人は、前述した構成を具備した等速自在継手３の外側継手部材１２について、そのマウス底部３３を高周波焼入れしていない従来品と、マウス底部３３を高周波焼入れしている本発明品との比較試験を行った。この比較試験では、外側継手部材１２の材質に炭素鋼Ｓ５３Ｃを使用し、鍛造後に機械加工により所定形状に仕上げ、高周波焼入れ・研削を実行した。
【００４４】
なお、高周波焼入れ条件は、発振器の周波数：１０ｋＨｚ、投入電力：３３０ｋＷ、加熱時間：３．２〜４．２秒、冷却剤：ＰＡＧ系ソリブル液である。また、セレーション諸元は、大径：２３．２８４、小径：２１．１１６、歯数：２１、ＰＣＤ：２２．２２５、圧力角：４５°、モジュール：１．０５８である。
【００４５】
図３に示す試験結果から明らかなように、従来品は、ステム部２７のセレーション１１、付根部３１のバックフェース３０、マウス部２６の肩部１３（高周波焼入れ領域Ａ）およびトラック部（高周波焼入れ領域Ｂ）のみを高周波焼入れしたものである。これに対して、本発明品は、ステム部２７のセレーション１１、付根部３１のバックフェース３０、マウス部２６の肩部１３（高周波焼入れ領域Ａ）およびトラック部（高周波焼入れ領域Ｂ）に加えて、マウス底部３３（高周波焼入れ領域Ｃ）を高周波焼入れしたものであり、実施例ａ〜ｅではマウス底部３３での焼入れ深さを異ならせた場合を例示する。なお、実施例ｅについては、マウス底部３３をさらに焼入れしてステム部２７の付根部３１をあえて軟化させたものである。
【００４６】
この試験結果から、静捩り強度の点で、実施例ａ〜ｄが従来品よりも良好で、特に実施例ｂ，ｃが従来品よりも非常に優れていることが判明した。なお、実施例ｅについては、付根部３１を軟化させたことにより、静捩り強度が低下し、割れが発生することもあった。
【００４７】
［実施例２］
本出願人は、前述した構成を具備した等速自在継手３の外側継手部材１２について、肩部１３の外径ｍとステム部２７のセレーション外径ｎとの段差率が１．５，１．８，２．０とした形状のものを製作し、付根部３１の焼入れ深さ（高周波焼入れ装置の出力）を変化させながら、バックフェース３０と肩部１３間の角部３２における焼き割れの発生状況を調査した。この調査では、外側継手部材１２の材質に炭素鋼Ｓ５３Ｃを使用し、鍛造後に機械加工により所定形状に仕上げ、高周波焼入れ・研削を実行した。
【００４８】
なお、高周波焼入れ条件は、発振器の周波数：１０ｋＨｚ、投入電力：３３０ｋＷ、加熱時間：３．２〜４．２秒、冷却剤：ＰＡＧ系ソリブル液である。また、セレーション諸元は、大径：２３．２８４、小径：２１．１１６、歯数：２１、ＰＣＤ：２２．２２５、圧力角：４５°、モジュール：１．０５８である。
【００４９】
図４に示す結果でも明らかなように、肩部１３の外径ｍとステム部２７のセレーション外径ｎとの段差率が１．５，１．８の場合、付根部３１の焼入れ深さを約４ｍｍ前後まで硬化させても焼き割れが発生しなかった。しかしながら、肩部１３の外径ｍとステム部２７のセレーション外径ｎとの段差率が２．０の場合、付根部３１の焼入れ深さが３．１ｍｍで６１％の焼き割れが発生したことにより、焼入れ深さが最大で３．１ｍｍが限界であることが判明した。
【００５０】
以上の実施形態では、図２に示す構造を具備した車輪軸受装置に適用した等速自在継手３を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、他の動力伝達装置に組み込まれる等速自在継手にも適用可能である。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、マウス底部を局部的に高周波焼入れすることにより、そのマウス底部の高周波焼入れ領域が、ステム部の付根部の強度を補強する機能を発揮することから、ステム部の付根部で十分な強度を確保することができる。その結果、付根部のバックフェースでの肉厚を減少させることができて等速自在継手の軽量化が図れる。
【００５２】
この等速自在継手を車輪軸受装置に適用した場合、外側継手部材のセンター位置をキングピンセンター位置に一致させる設計が容易となり、車両の回転半径を大幅に低減でき、利便性の向上が図れる。また、外側継手部材のセンター位置とキングピンのセンター位置の一致により車両の足回りの剛性向上が図れて振動の大幅な低減化が容易となって車両の乗り心地を向上させることができる。さらに、外側継手部材のセンター位置が車輪側に近づくため、等速自在継手の常用角が減少して発熱を抑制することができるので、等速自在継手の長寿命化を図ることができる。また、低常用角になるので等速自在継手の振動が減少し、車両の乗り心地をより一層向上させることができる。
【００５３】
また、本発明によれば、肩部の外径がステム部のセレーション外径の二倍以上有する等速自在継手について、前記ステム部の付根部の高周波焼入れ領域の深さを３ｍｍ以下としたことにより、付根部とマウス部の肩部間に位置する角部での焼き割れ発生を未然に防止でき、製品の歩留まりおよび品質が大幅に向上し、段取り時間の短縮、全数検査の廃止が実現容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る等速自在継手の実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の等速自在継手を組み込んだ車輪軸受装置を示す断面図である。
【図３】マウス底部を高周波焼入れしていない従来品と、マウス底部を高周波焼入れしている本発明品との比較試験の結果を示す表である。
【図４】付根部の焼入れ深さを変化させながら、バックフェースと肩部間の角部における焼き割れの発生状況を調査した表である。
【図５】等速自在継手の従来例を示す断面図である。
【図６】図５の等速自在継手を組み込んだ車輪軸受装置を示す断面図である。
【符号の説明】
３ 等速自在継手
１１ セレーション
１２ 外側継手部材
１３ 肩部
２１ トラック溝
２６ マウス部
２７ ステム部
３１ 付根部
３３ マウス底部
Ａ，Ｂ，Ｃ 高周波焼入れ領域
Ｄ 非焼入れ領域
ｍ 肩部の外径
ｎ セレーション外径
Claims (6)
- 椀状のマウス部と、そのマウス底部から軸方向に延び、外周面にセレーションが形成されたステム部とからなる外側継手部材を備えた等速自在継手において、前記外側継手部材のマウス底部に高周波焼入れ領域を形成したことを特徴とする等速自在継手。
- 前記ステム部の付根部に高周波焼入れ領域を形成し、その付根部の高周波焼入れ領域と前記マウス底部の高周波焼入れ領域との間で非焼入れ領域を残存させたことを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
- 前記ステム部の付根部における高周波焼入れ領域は、マウス底部における高周波焼入れ領域の形成後に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の等速自在継手。
- 前記マウス底部の高周波焼入れ領域は、外側継手部材の内周面に形成されたトラック部に高周波焼入れ領域を形成するのと同時に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の等速自在継手。
- 椀状のマウス部と、そのマウス底部から軸方向に延び、外周面にセレーションが形成されたステム部とからなる外側継手部材を備え、前記マウス底部の外周に形成された肩部の外径がステム部のセレーション外径の二倍以上である等速自在継手において、前記ステム部の付根部の高周波焼入れ領域の深さを３ｍｍ以下としたことを特徴とする等速自在継手。
- 前記請求項１乃至５のいずれかに記載の等速自在継手と、内周に複列のアウタレースを有する外方部材と、前記アウタレースとそれぞれ対向する複列のインナレースを有する内方部材と、前記外方部材と内方部材のレース間に組み込まれた複列の転動体とを備え、前記内方部材にセレーションを介して等速自在継手を内嵌させたことを特徴とする車輪軸受装置。
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