JP2009299844A - 摺動型等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】必ずしも接触部を熱処理にて硬度を高める必要が無く、摩擦抵抗を減らすことで、金属同士の凝着、摩耗を抑制し、さらに継手効率の向上を図ることができ摺動型等速自在継手を提供する。
【解決手段】円筒状の内径面に複数の直線状のトラック溝を軸方向に形成した外側継手部材と、球面状の外径面に複数の直線状のトラック溝を軸方向に形成した内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達するボールと、外側継手部材の内径面と内側継手部材の外径面との間に介在してボールを保持するケージとを備えた摺動型等速自在継手である。ケージを、Ｓｉ_６−ＺＡｌ_ｚＯ_ＺＮ_８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体にて構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の動力伝達軸に用いられる等速自在継手に関し、特に駆動軸と被動軸との間で角度変位及び軸方向変位を可能にした摺動型等速自在継手（ＤＯＪ）に関する。

摺動式等速自在継手（ＤＯＪ）は、図１４に示すように、円筒状の内径面１に複数の直線状のトラック溝２を軸方向に形成した外側継手部材としての外輪３と、球面状の外径面４に前記外輪３のトラック溝２と同数の直線状のトラック溝５を軸方向に形成した内側継手部材としての内輪６と、外輪３のトラック溝２と内輪６のトラック溝５との間に介在するトルク伝達ボール７と、トルク伝達ボール７を保持するケージ８とを備える。また、内輪６の内周面に図示しない軸を連結するためのセレーション（又はスプライン）９を形成している。

ケージ８は、トルク伝達ボール７を収容する複数のポケット１０とを備えた環体であり、外輪３の内径面１に接触案内される凸球面状の外球面８ａと、内輪６の外径面４に接触案内される凹球面状の内球面８ｂとを有する。また、外球面８ａの曲率中心Ｏ１と内球面８ｂの曲率中心Ｏ２とが、ボール中心Ｂを含む継手中心面Ｐに対して軸方向の反対側にオフセットされている。

作動角をとると外側継手部材の内径円筒面上をケージ８がその外球面８ａの曲率中心Ｏ１のまわりに回転し、さらに内側継手部材がケージ８の内球面８ｂの曲率中心Ｏ２のまわりに回転する。このときボール７の位置はトラックの傾斜によって決まり、また、ボール７を保持するケージ８もボール位置により規制される。このように角度をとって回転するとケージ８によって保持されたボール７は外側継手部材及び内側継手部材のトラック上を転がり、ケージ８は外側継手部材及び内側継手部材の対応面上を滑る。さらに、継手が角度をとって回転するときでもケージ８の外径球面と外側継手部材の内径円筒面間で滑り、ボール７が外側継手部材のトラック上を滑り、幾分かは転がることによって軸方向の相対変位が可能である。

そして、ボール中心Ｂを含む継手中心面Ｐに対してケージ８の外球面８ａ及び内球面８ｂの曲率中心Ｏ１、Ｏ２を等距離だけオフセットさせてあることにより、ケージ８は継手のあらゆる回転角においてボール７を入力軸と出力軸の二等分面上に確保することができる。
特許第３８５９２９５号公報

ところで、この種の等速自在継手は、トルクが入力された状態で、ケージ８は、外輪３の内径面１と内輪６の外径面４とに接触して作動する。従来の等速自在継手の各部品には鋼が用いられている。このため、鋼同士の接触で発生する凝着により部品間の摩擦抵抗が発生する可能性がある。そこで、各部品の接触部が熱処理により硬度を高め、潤滑剤を介入させて、その接触抵抗を抑えて、摩擦損失を減少させる必要があった。

本発明は、前記課題に鑑みて、必ずしも接触部を熱処理にて硬度を高める必要が無く、摩擦抵抗を減らすことで、金属同士の凝着、摩耗を抑制し、さらに継手効率の向上を図ることができる摺動型等速自在継手を提供する。

本発明の第１の摺動型等速自在継手は、円筒状の内径面に複数の直線状のトラック溝を軸方向に形成した外側継手部材と、球面状の外径面に複数の直線状のトラック溝を軸方向に形成した内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達するボールと、外側継手部材の内径面と内側継手部材の外径面との間に介在してボールを保持するケージとを備えた摺動型等速自在継手であって、ケージを、Ｓｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体にて構成したものである。

本発明の第１の摺動型等速自在継手によれば、ケージと接触する部位との摩擦抵抗を減少させることができる。

本発明の第２の摺動型等速自在継手は、円筒状の内径面に複数の直線状のトラック溝を軸方向に形成した外側継手部材と、球面状の外径面に複数の直線状のトラック溝を軸方向に形成した内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達するボールと、外側継手部材の内径面と内側継手部材の外径面との間に介在してボールを保持するケージとを備えた摺動型等速自在継手であって、ケージの外球面全体、又はケージの外球面のうち、少なくともトルク入力時に外側継手部材の内径面に接触する部位にセラミック層を設け、このセラミック層を、Ｓｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体にて構成した構成したものである。

本発明の第２の摺動型等速自在継手によれば、ケージの外径面と接触する部位（外側継手部材の内径面）との摩擦抵抗を減少させることができる。

円筒状の内径面に複数の直線状のトラック溝を軸方向に形成した外側継手部材と、球面状の外径面に複数の直線状のトラック溝を軸方向に形成した内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達するボールと、外側継手部材の内径面と内側継手部材の外径面との間に介在してボールを保持するケージとを備えた摺動型等速自在継手であって、ケージの内球面全体、又はケージの内球面のうち、少なくともトルク入力時に内側継手部材の外径面に接触する部位にセラミック層を設け、このセラミック層を、Ｓｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体にて構成したしたものである。

本発明の第３の摺動型等速自在継手によれば、ケージの内径面と接触する部位（内側継手部材の外径面）との摩擦抵抗を減少させることができる。

ところで、βサイアロンは、燃焼合成を含む製造工程を採用することにより、前記ｚの値（以下、ｚ値という）が０．１以上となる種々の組成を有するものが製造可能である。そして、一般に転がり滑り疲労に対する耐久性に大きな影響を与える硬度は、製造の容易なｚ値４．０以下の範囲において、ほとんど変化しない。しかしながら、βサイアロンを主成分とする焼結体からなる部材の転がり滑り疲労に対する耐久性とｚ値との関係を詳細に調査したところ、ｚ値が３．５を超えると焼結体からなる部材の転がり滑り疲労に対する耐久性が大幅に低下することが分かった。

より具体的には、ｚ値が０．１以上３．５以下の範囲においては、転がり滑り疲労に対する耐久性はほぼ同等で、自在継手の運転時間が所定時間を超えると、焼結体からなる部材の表面に剥離が発生して破損する。これに対し、ｚ値が３．５を超えると焼結体からなる部材が摩耗しやすくなり、これに起因して転がり滑り疲労に対する耐久性が大幅に低下する。つまり、ｚ値が３．５となる組成を境界として、βサイアロンからなる焼結体からなる部材の破損モードが変化し、ｚ値が３．５を超えると転がり滑り疲労に対する耐久性が大幅に低下するという現象が明らかとなった。したがって、βサイアロンからなる部材において、安定して十分な転がり滑り疲労に対する耐久性を確保するためには、ｚ値を３．５以下とする必要がある。

一方、上述のように、βサイアロンは、燃焼合成を含む製造工程により製造することにより、安価に製造することができる。しかし、ｚ値が０．１未満では、燃焼合成の実施が困難となることが分かった。そのため、βサイアロンを主成分とする焼結体からなる部材を安価に製造するためには、ｚ値を０．１以上とする必要がある。

これに対し、本発明にかかる焼結体は、Ｓｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分として構成されている。そのため、安価でありながら、十分な耐久性を安定して確保することが可能なβサイアロン焼結体からなる部材を備えた等速自在継手を提供することができる。

焼結体は、βサイアロン（Ｓｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロン）を主成分とし、この主成分と残部不純物からなるものであっても、前記βサイアロンを主成分とし、この主成分と残部焼結助剤および不純物からなるものであってもよい。ここで、不純物は、原料に由来するもの、あるいは製造工程において混入するものを含む不可避的不純物を含む。また、残部焼結助剤は、焼結助剤としては、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、希土類元素の酸化物、窒化物、酸窒化物のうち少なくとも一種類以上を採用することができる。また、前記本発明の一の局面における自在継手と同等の作用効果を奏するためには、焼結助剤は、焼結体のうち２０質量％以下とすることが望ましい。

セラミック層が、セラミックコーティングにて構成されるものであっても、別途成形されてケージ本体に接合されるセラミック体にて構成されたものであってもよい。

本発明では、焼結体と接触する部位との摩擦抵抗を減少させることができる。これによって、継手の伝達効率の向上を図ることができる。しかも、焼結体は、Ｓｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体にて構成しているので、安価でありながら、十分な耐久性を安定して確保することができる。

セラミック層を、ケージの外球面全体、又はケージの外球面のうち、少なくともトルク入力時に外側継手部材の内径面に接触する部位に設ければ、ケージの外球面と接触する外側継手部材の内径面との摩擦抵抗を減少させることができて、伝達効率の向上を図ることができる。

前記セラミック層を、ケージの内球面全体、又はケージの内球面のうち、少なくともトルク入力時に内側継手部材の外径面に接触する部位に設ければ、ケージの内球面と接触する内側継手部材の外径面との摩擦抵抗を減少させることができて、伝達効率の向上を図ることができる。前記セラミック層を、ケージの窓内周面に設ければ、ケージの窓内周面に摺接するボールの表面との摩擦抵抗を減少させることができて、伝達効率の向上を図ることができる。

特に、ケージ全体を前記焼結体にて成形して、ケージ全体が前記セラミック層にて構成されるものでは、ケージの外球面と接触する外側継手部材の内径面、ケージの内球面と接触する内側継手部材の外径面、及びケージの窓内周面に摺接するボールの表面との摩擦抵抗を減少させることができて、伝達効率の向上を図ることができる。

セラミック層がセラミックコーティングにて構成されるものであれば、溶射等によって種々の部位に安定したセラミック層を確実に成形できる。また、セラミック層がセラミックプレートにて構成されるものであれば、セラミックプレートを別工程で成形することができるので、一度に多数のプレートを炉に入れて加工でき、生産性に優れる。

このように、本発明では、金属同士の凝着を防止でき、外側継手部材等と他部品の接触面の磨耗（フレーキング等）を抑え、等速自在継手としての耐久性が向上する。また、鋼よりも軽いセラミックスを使うことで、継手全体の軽量化を図ることができる。

ケージの一部にセラミック層を設けるものでは、ケージ全体を焼結体（セラミックス）で構成したものに比べて、使用するセラミックスの量を少なくでき、低コスト化を図ることができるとともに、成形加工性に優れる。また、ケージ全体を焼結体（セラミックス）で構成した場合、大幅な軽量化を図ることができる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図１０に基づいて説明する。

本発明に係る等速自在継手は、図１に示すように、円筒状の内径面２１に複数の直線状のトラック溝２２を軸方向に形成した外側継手部材としての外輪２３と、球面状の外径面２４に前記外輪２３のトラック溝２２と同数の直線状のトラック溝２５を軸方向に形成した内側継手部材としての内輪２６と、外輪２３のトラック溝２２と内輪２６のトラック溝２５との間に介在するトルク伝達ボール２７と、トルク伝達ボール２７を保持するケージ２８とを備える。また、内輪２６の内周面に図示しない軸を連結するためのセレーション（又はスプライン）２９を形成している。なお、外輪２３は、前記トラック溝２２が形成された円筒状の本体部２３ａと、この本体部２３ａの底部から突設される軸部２３ｂとからなる。

ケージ２８は、図２に示すように、複数のポケット３０とを備えた環体であり、外輪２３の内径面２１に接触案内される凸球面状の外球面２８ａと、内輪２６の外径面２４に接触案内される凹球面状の内球面２８ｂとを有する。また、外球面８ａの曲率中心Ｏ１と内球面８ｂの曲率中心Ｏ２とが、ボール中心Ｂを含む継手中心面Ｐに対して軸方向の反対側にオフセットされている。

作動角をとると外輪２３の内径面上をケージ２８がその外球面２８ａの曲率中心Ｏ１のまわりに回転し、さらに内輪２６がケージ２８の内球面２８ｂの曲率中心Ｏ２のまわりに回転する。このときボール２７の位置はトラックの傾斜によって決まり、また、ボール２７を保持するケージ２８もボール位置により規制される。このように角度をとって回転するとケージ２８によって保持されたボール２７は外輪２３及び内輪２６のトラック上を転がり、ケージ２８は外輪２３及び内輪２６の対応面上を滑る。さらに、継手が角度をとって回転するときでもケージ２８の外径面と外輪２３の内径面間で滑り、ボール２７が外輪２３のトラック上を滑り、幾分かは転がることによって軸方向の相対変位が可能である。

そして、ボール中心Ｂを含む継手中心面Ｐに対してケージ２８の外球面２８ａ及び内球面２８ｂの曲率中心Ｏ１、Ｏ２を等距離だけオフセットさせてあることにより、ケージ２８は継手のあらゆる回転角においてボール２７を入力軸と出力軸の二等分面上に確保することができる。

ケージ２８はセラミックスで成形されている。このセラミックス（焼結体）は、Ｓｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とし、残部不純物からなる。不純物は、原料に由来するもの、あるいは製造工程において混入するものを含む不可避的不純物を含む。βサイアロンは、珪素、アルミニウム、酸素、窒素の元素から構成され、組成式はＳｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚで表示されるこれら元素の固溶体である。

ｚ値が０．１以上３．５以下の範囲においては、転がり滑り疲労に対する耐久性はほぼ同等で、自在継手の運転時間が所定時間を超えると、焼結体の表面に剥離が発生して破損する。これに対し、ｚ値が３．５を超えると焼結体が摩耗しやすくなり、これに起因して転がり滑り疲労に対する耐久性が大幅に低下する。つまり、ｚ値が３．５となる組成を境界として、βサイアロンからなる焼結体の破損モードが変化し、ｚ値が３．５を超えると転がり滑り疲労に対する耐久性が大幅に低下するという現象が明らかとなった。したがって、βサイアロンからなる焼結体において、安定して十分な転がり滑り疲労に対する耐久性を確保するためには、ｚ値を３．５以下とする必要がある。

一方、上述のように、βサイアロンは、燃焼合成を含む製造工程により製造することにより、安価に製造することができる。しかし、ｚ値が０．１未満では、燃焼合成の実施が困難となることが分かった。そのため、βサイアロンを主成分とする焼結体からなる焼結体を安価に製造するためには、ｚ値を０．１以上とする必要がある。

このように、焼結体がＳｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とし、残部不純物からなる焼結体から構成されていることによって、安価でありながら、十分な耐久性を安定して確保することが可能なβサイアロン焼結体からなる焼結体を備えた自在継手を提供することができる。

なお、Ｓｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とし、残部焼結助剤および不可避的不純物からなる焼結体にて構成されてもよい。焼結助剤としては、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ
）、チタン（Ｔｉ）、希土類元素の酸化物、窒化物、酸窒化物のうち少なくとも一種類以
上を採用することができる。また、前記本発明の一の局面における自在継手と同等の作用効果を奏するためには、焼結助剤は、焼結体のうち２０質量％以下とすることが望ましい。焼結助剤を含むことで、容易に焼結体の気孔率を低下させることが可能となり、十分な耐久性を安定して確保することが可能である。

次に、ケージの製造方法の図３を用いて説明する。まず、βサイアロンの粉体を製造するβサイアロン粉体製造工程５０が実施される。βサイアロン粉体製造工程５０においては、たとえば燃焼合成法を採用した製造工程である。

次に、βサイアロン粉体製造工程５０において製造されたβサイアロンの粉体に、焼結助剤を添加して混合する混合工程５１が実施される。この混合工程５１は、焼結助剤を添加しない場合、省略することができる。すなわち、前記βサイアロン粉体製造工程５０と混合工程５１とで原料粉末が準備される工程と呼ぶことができる。

次に、前記βサイアロンの粉体またはβサイアロンの粉体と焼結助剤との混合物を、焼結体の概略形状に成形する成形工程５２が実施される。具体的には、βサイアロンの粉体またはβサイアロンの粉体と焼結助剤との混合物に、プレス成形、鋳込み成形、押し出し成形、転動造粒などの成形手法を適用することにより、焼結体の概略形状に成形された成形体が作製される。この際、窓部３０も形成される。

次に、前記成形体を昇温して焼結させることにより、焼結体の概略形状を有する焼結体を作製する焼結工程５３が実施される。この焼結工程５３は、常圧中で行なわれる常圧焼結法により実施されてもよいが、加圧焼結法（Ｈｏｔ Ｐｒｅｓｓ；ＨＰ）、熱間静水圧焼結法（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓ；ＨＩＰ）などの焼結法が採用されて実施されてもよい。また前記焼結の加熱方法は、ヒータ加熱のほか、マイクロ波やミリ波による電磁波加熱を用いることができる。

次に、焼結工程において作製された焼結体に対して仕上げ加工を実施することにより、焼結体を完成させる仕上げ工程５４が実施される。具体的には、焼結工程において作製された焼結体の表面を研磨する。これによって、本実施の形態における焼結体は完成する。

ところで、表面（他部材との接触面）を含む領域に、内部よりも緻密性の高い層を設けるようにしてもよい。ここで、緻密性の高い層とは、焼結体において空孔率の低い（密度の高い）層であって、たとえば以下のように調査することができる。まず、焼結体の表面に垂直な断面において焼結体を切断し、当該断面を鏡面ラッピングする。その後、鏡面ラッピングされた断面を光学顕微鏡の斜光（暗視野）にて、たとえば５０〜１００倍程度で撮影し、３００ＤＰＩ（Ｄｏｔ Ｐｅｒ Ｉｎｃｈ）以上の画像として記録する。このとき、白色の領域として観察される白色領域は、空孔率の高い（密度の低い）領域に対応する。したがって、白色領域の面積率が低い領域は、当該面積率が高い領域に比べて緻密性が高い。そして、画像処理装置を用いて記録された画像を輝度閾値により２値化処理した上で白色領域の面積率を測定し、当該面積率により、撮影された領域の緻密性を知ることができる。つまり、前記本発明の焼結体では、接触面を含む領域に内部よりも白色領域の面積率の低い層である緻密層が形成されている。なお、前記撮影は、ランダムに５箇所以上で行ない、前記面積率は、その平均値で評価することが好ましい。また、焼結体の内部における前記白色領域の面積率は、たとえば１５％以上である。

また、焼結体の転がり滑り疲労に対する耐久性を一層向上させるためには、前記緻密層は１００μｍ以上の厚みを有していることが好ましい。

このように、緻密性の高い層を設けることによって、焼結体の耐久性の向上を図ることができる。この際、緻密層の断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率は７％以下とするのが好ましい。白色領域の面積率が７％以下となる程度に前記緻密層の緻密性を向上させることで、焼結体の耐久性がより向上する。

また、前記緻密層内で、緻密層表面を含む領域に、内部よりも緻密性の高い緻密層を設けるようにしてもよい。このように、高緻密層を設けることによって、焼結体の耐久性の向上を一層図ることができる。この際、高緻密層の断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率は３．５％以下とするのが好ましい。白色領域の面積率が３．５％以下となる程度に高緻密層の緻密性を向上させることで、焼結体の耐久性がより一層向上する。

次に、他のケージの製造方法を図４を用いて説明する。まず、βサイアロンの粉末を準備するβサイアロン粉末準備工程５５が実施される。βサイアロン粉末準備工程においては、たとえば燃焼合成法を採用した製造工程により、安価にβサイアロンの粉末を製造することができる。

次に、βサイアロン粉末準備工程５５において準備されたβサイアロンの粉末に、焼結助剤を添加して混合する混合工程５６が実施される。この混合工程５６は、焼結助剤を添加しない場合、省略することができる。

前記βサイアロンの粉末またはβサイアロンの粉末と焼結助剤との混合物を、焼結体の概略形状に成形する成形工程５７が実施される。具体的には、βサイアロンの粉末またはβサイアロンの粉末と焼結助剤との混合物に、プレス成形、鋳込み成形、押し出し成形、転動造粒などの成形手法を適用することにより、焼結体の概略形状に成形された成形体が作製される。この際、窓部３０も形成される。

次に、前記成形体の表面が加工されることにより、前記成形体が焼結後に所望の焼結体の形状により近い形状になるよう成形される焼結前加工工程５８が実施される。具体的には、グリーン体加工などの加工手法を適用することにより、前記成形体が焼結後に焼結体の形状により近い形状になるように成形される。この焼結前加工工程５８は、成形工程５７において前記成形体が成形された段階で、焼結後に所望の焼結体の形状に近い形状が得られる状態である場合には省略することができる。

次に、成形体が、１ＭＰａ以下の圧力下で焼結される焼結工程５９が実施される。具体的には、成形体が、ヒータ加熱、マイクロ波やミリ波による電磁波加熱などの加熱方法により加熱されて焼結されることにより、焼結体の概略形状を有する焼結体が作製される。焼結は、不活性ガス雰囲気中または窒素と酸素との混合ガス雰囲気中において、１５５０℃以上１８００℃以下の温度域に成形体が加熱されることにより実施される。不活性ガスとしては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、窒素などが採用可能であるが、製造コスト低減の観点から、窒素が採用されることが好ましい。

次に、焼結工程５９において作製された焼結体の表面が加工され、当該表面を含む領域が除去される仕上げ加工が実施されることにより、焼結体を完成させる仕上げ工程６０が実施される。具体的には、焼結工程５９において作製された焼結体の表面を研磨する。

ここで、前記焼結工程における焼結により、焼結体の表面から厚み５００μｍ程度の領域には、内部よりも緻密性が高く、断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率が７％以下である緻密層が形成される。さらに、焼結体の表面から厚み１５０μｍ程度の領域には、緻密層内の他の領域よりもさらに緻密性が高く、断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率が３．５％以下である高緻密層が形成されている。したがって、仕上げ工程においては、除去される焼結体の厚みは、特に接触面となるべき領域において１５０μｍ以下とすることが好ましい。これにより、焼結体表面を含む領域に、高緻密層を残存させ、焼結体の転がり滑り疲労に対する耐久性を向上させることができる。

ところで、焼結体の製造方法においては、転がり滑り疲労に対する耐久性を低下させる欠陥の発生を抑制する目的で、熱間静水圧焼結法（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓ；ＨＩＰ）やガス圧焼結法（Ｇａｓ Ｐｒｅｓｓｕｒｅｄ Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ；ＧＰＳ）などの加圧焼結法（通常１０ＭＰａ以上の圧力下で焼結を行なう方法）による焼結を採用することも考えられる。この方法であっても、焼結体の気孔率が低下し、密度の高い焼結体を製造することができる。しかし、加圧焼結法を採用した製造方法は、製造コストの上昇を招来する。さらに、加圧焼結法を採用した製造方法では、焼結体の表層部に材質が変質した異常層が形成される。そのため、焼結体の仕上げ加工において、当該異常層を除去する必要が生じ、焼結体の製造コストが一層上昇する。一方、加圧焼結法を採用しない場合、焼結体の気孔率が増加して欠陥が発生し、焼結体の転がり滑り疲労に対する耐久性が低下するという問題点があった。

これに対し、本発明者は、βサイアロンからなる成形体を１ＭＰａ以下の圧力下で焼結して焼結体を製造することにより、焼結体の表面に形成される接触面（表面）を含む領域に、内部よりも緻密性の高い緻密層を形成可能であることを見出した。前記本発明の焼結体の製造方法においては、βサイアロンを主成分とする成形体が１ＭＰａ以下の圧力下で焼結される工程を含むことにより、加圧焼結の採用に伴う製造コストの上昇を抑制しつつ、接触面を含む領域に緻密層を形成することができる。その結果、本発明の焼結体の製造方法によれば、十分な耐久性を安定して確保することが可能なβサイアロン焼結体からなる焼結体を、安価に製造することができる。

なお、成形体が焼結される工程は、βサイアロンの分解を抑制するため、０．０１ＭＰａ以上の圧力下で行なうことが好ましく、低コスト化を考慮すると大気圧以上の圧力下で行なうことがより好ましい。また、製造コストを抑制しつつ緻密層を形成するためには、成形体が焼結される工程は１ＭＰａ以下の圧力下で行なうことが好ましい。

前記ケージの製造方法においては、成形体が焼結される工程では、１５５０℃以上１８００℃以下の温度域で成形体が焼結される。

成形体が焼結される温度が１５５０℃未満では、焼結による緻密化が進みにくいため、成形体が焼結される温度は１５５０℃以上であることが好ましく、１６００℃以上であることがより好ましい。一方、成形体が焼結される温度が１８００℃を超えると、βサイアロン結晶粒の粗大化による焼結体の機械的特性の低下が懸念されるため、成形体が焼結される温度は１８００℃以下であることが好ましく、１７５０℃以下であることがより好ましい。

前記焼結体の製造方法では、成形体が焼結される工程では、不活性ガス雰囲気中または窒素と酸素との混合ガス雰囲気中において成形体が焼結される。

不活性ガス雰囲気中において成形体が焼結されることにより、βサイアロンの分解や組織変化を抑制することができる。また、窒素と酸素との混合ガス雰囲気中において成形体が焼結されることにより、βサイアロン焼結体の窒素および酸素の含有量を制御することができる。

前記焼結体の製造方法は、成形体が焼結される前に、成形体の表面が加工される工程をさらに備えている。

成形体が焼結されると成形体の硬度が極めて高くなり、加工が困難となる。そのため、焼結後に、たとえば成形体の大幅な加工を行なってケージ２８として仕上げる仕上げ工程を採用することは、ケージ２８の製造コストの上昇を伴う。これに対し、成形体の焼結前に成形体の加工を行なって、仕上げ工程などにおける焼結後の成形体の加工量を抑制することにより、ケージ２８の製造コストを抑制することができる。特に、加圧焼結法を採用する製造方法では、異常層を除去するために焼結後に比較的大きな加工量が必要となるため、このような工程のメリットは小さいが、本発明のケージ２８の製造方法では、βサイアロンからなる成形体を１ＭＰａ以下の圧力下で焼結する工程が採用されているため、異常層を除去するための加工量が抑制されており、前記工程によるメリットは極めて大きい。

ケージ２８の製造方法は、焼結された成形体の表面が加工され、当該表面を含む領域が除去される工程をさらに備えている。そして、焼結された成形体の表面が加工される工程において除去される当該成形体の厚みは１５０μｍ以下である。

前記本発明のケージ２８の製造方法においては、表面を含む領域に厚み１５０μｍ程度の上述の高緻密層が形成される。そのため、焼結された成形体の表面が加工され、当該表面を含む領域が除去される工程、たとえば仕上げ工程が実施される場合、当該工程において除去される成形体の厚みを１５０μｍ以下とすることにより、ケージ２８の接触面に高緻密層を残存させることができる。したがって、前記工程を採用することにより、一層転がり滑り疲労に対する耐久性が向上したケージ２８を製造することができる。なお、高緻密層をより確実に残存させるためには、前記工程において除去される焼結された成形体の厚みは、１００μｍ以下とすることがより好ましい。

本発明では、ケージ２８と接触する部位との摩擦抵抗を減少させることができる。これによって、継手の伝達効率の向上を図ることができる。しかも、焼結体は、Ｓｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体にて構成しているので、安価でありながら、十分な耐久性を安定して確保することができる。

図５に示すケージ２８は、外球面２８ａの継手開口側にセラミック層４０が形成されている。すなわち、ケージ２８は、一対のリング状体３１ａ，３１ｂと、周方向に沿って所定ピッチ（４５°ピッチ）で配設されてリング状体３１ａ，３１ｂを連結する柱部３３とからなるケージ本体３５と、このケージ本体３５にコーティングされる前記セラミック層４０とで構成される。このため、周方向に隣合う柱部３３間に前記ポケット３０が形成される。この実施形態のセラミック層４０では、外球面２８ａにおけるトルク負荷時の接触部分に設けられている。なお、ケージ本体３５は、この種のケージに使用される炭素鋼、浸炭鋼等の鋼材から構成される。外球面２８ａは、ケージ本体３５の外径面とセラミック層４０の外径面とで構成される。

この場合のセラミック層４０は、一方のリング状体３１ａの外径面における柱部対応部位及び柱部３３の外径面に設けられる。セラミック層４０は、βサイアロン（Ｓｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロン）を主成分とする。この場合、この主成分と残部不純物からなるものであっても、前記βサイアロンを主成分とし、この主成分と残部焼結助剤および不純物からなるものであってもよい。

また、セラミック層４０は、溶射、真空蒸着、化学蒸着（ＣＶＤ）、イオンプレーティング等の種々の方法（ドライプロセス）にて成形することができる。溶射とは、コーティング材料を、加熱により溶融もしくは軟化させ、微粒子状にして加速し被覆対象物表面に衝突させて、扁平に潰れた粒子を凝固・堆積させることにより皮膜を形成するコーティング技術である。真空蒸着は、真空にした容器の中で、蒸着材料を加熱し気化もしくは昇華して、離れた位置に置かれた被コーティング材の表面に付着させ、薄膜を形成するものである。化学蒸着は、薄膜構成原子を含む化合物ガスを原料として化学反応を利用する薄膜化法である。イオンプレーティングは、真空蒸着とプラズマの複合技術である。イオンプレーティングは、原則としてガスプラズマを利用して、蒸発粒子の一部をイオンもしくは励起粒子とし、活性化して蒸着する技術である。

次に、図６に示すケージ２８は、セラミック層４０が内球面２８ｂにおけるトルク負荷時の接触部分に設けられている。すなわち、セラミック層４０は、他方のリング状体３１ｂの内径面における柱部対応部位及び柱部３３の内径面に設けられる。この場合のケージ２８の内球面２８ａは、ケージ本体３５の内径面とセラミック層４０の内径面とで構成される。

また、図７に示すケージ２８は、窓部（ポケット）３０の内周面にセラミック層４０が形成されている。図８に示すケージ２８は、図５に示すものと図７に示すものとを組み合わせたものである。すなわち、セラミック層４０を、一方のリング状体３１ａの外径面における柱部対応部位及び柱部３３の外径面と、ポケット３０の内周面とに形成している。

図９に示すケージ２８は、図６に示すものと図７に示すものとを組み合わせたものがある。すなわち、セラミック層４０を、他方のリング状体３１ｂの内径面における柱部対応部位及び柱部３３の内径面と、ポケット３０の内周面とに形成している。図１０に示すケージ２８は、図５に示すものと図６に示すものとを組み合わせたものである。すなわち、セラミック層４０を、一方のリング状体３１ａの外径面における柱部対応部位及び柱部３３の外径面と、他方のリング状体３１ｂの内径面における柱部対応部位及び柱部３３の外径面とに形成している。

ところで、ケージ体３５の外径面全体をセラミック層４０にて被覆するものであってもよい。また、ケージ体３５の内径面全体をセラミック層４０にて被覆するものであってもよい。さらには、ケージ体３５の外径面全体及びケージ体３５の内径面全体をセラミック層４０にて被覆するものであっても、ケージ体３５全体をセラミック層４０にて被覆するものであってもよい。このように、ケージ体３５の外径面全体をセラミック層４０にて被覆したものを、ケージ２８の外球面２８ａ全体にセラミック層４０を設けたものと呼ぶことができ、ケージ体３５の内径面全体をセラミック層４０にて被覆したものを、ケージ２８の内球面２８ｂ全体にセラミック層４０を設けたものと呼ぶことができる。

なお、ケージ２８の外球面２８ａが、ケージ本体３５の外球面とセラミック層４０の外径面とで構成される場合、ケージ本体３５の外球面とセラミック層４０の外径面との間において段差が生じないように設定する必要がある。この場合、ケージ本体３５の外球面に、セラミック層４０の厚さを考慮して、セラミック層形成用の凹所を形成すればよい。また、ケージ２８の内球面２８ｂが、ケージ本体３５の内球面とセラミック層４０の内径面とで構成される場合、ケージ本体３５の内球面とセラミック層４０の内径面との間において段差が生じないように設定する必要がある。この場合、ケージ本体３５の内球面に、セラミック層４０の厚さを考慮して、セラミック層形成用の凹所を形成すればよい。

本発明では、設けられるセラミック層４０と接触する部位との摩擦抵抗を減少させることができる。これによって、継手の伝達効率の向上を図ることができる。また、一部をセラミック層４０にて構成でき、軽量化を図ることができ、しかも、セラミック層４０を設ける部品全体をセラミック製とする必要がないので、低コスト化を図ることができる。

すなわち、セラミック層４０を、ケージ２８の外球面２８ａ全体、ケージ２８の外球面２８ａのうち、少なくともトルク入力時に外輪２３の内径面２１に接触する部位に設ければ、ケージ２８の外球面２８ａと接触する外輪２３の内径面２１との摩擦抵抗を減少させることができて、伝達効率の向上を図ることができる。

また、セラミック層４０を、ケージ２８の内球面２８ｂ全体、又はケージ２８の内球面２８ｂのうち、少なくともトルク入力時に内輪２６の外径面２４に接触する部位に設ければ、ケージ２８の内球面２８ｂと接触する内輪２６の外径面２４との摩擦抵抗を減少させることができて、伝達効率の向上を図ることができる。セラミック層４０を、ケージ２８の窓内周面に設ければ、ケージ２８の窓内周面の摺接するボール２７の表面との摩擦抵抗を減少させることができて、伝達効率の向上を図ることができる。

ところで、セラミック層４０は前記実施形態では、セラミックコーティングによって構成していたが、別部材の焼結体（セラミック体）を成形し、この焼結体をケージ本体３５に接合（接着）するものであってもよい。

別部材の焼結体としては、全体が前記βサイアロンにて構成されるケージ２８の製造方法と同様の製造方法によって、製造することができる。このため、この別部材の焼結体の製造方法の説明を省略する。

この場合、セラミックスと金属材料の接合に用いるもの、例えば、エポキシ樹脂等の接着剤を使用して、この別部材の焼結体を、ケージ本体３５に接合することができる。

なお、外径面２８ａや内径面２８ｂの一部にセラミック層４０を形成する場合、凹部を設け、別部材の焼結体をこの凹部に嵌合させるのが好ましい。これによって、外径面２８ａや内径面２８ｂに段差を生じさせずに済む。

セラミック層４０がセラミックコーティングにて構成されるものであれば、溶射等によって種々の部位に安定したセラミック層４０を確実に成形できる。また、セラミック層がセラミック体にて構成されるものであれば、セラミック体を別工程で成形することができるので、一度に多数のプレートを炉に入れて加工でき、生産性に優れる。セラミックプレートにて構成される場合、セラミック体と、このセラミック体が接着される母材との間に凹凸嵌合部を設けることによって、セラミック体のずれや剥がれを防止できる。

特に、ケージ全体を前記焼結体にて成形して、ケージ全体がセラミック層２０にて構成されるものでは、ケージ２８の外球面２８ａと接触する外輪２３の内径面２１、ケージ２８の内球面２８ｂと接触する内輪２６の外径面２４、及びケージ２８の窓内周面に摺接するボール２７の表面との摩擦抵抗を減少させることができて、伝達効率の向上を図ることができる。

このように、本発明では、金属同士の凝着を防止でき、外輪２３等と他部品の接触面の磨耗（フレーキング等）を抑え、等速自在継手としての耐久性が向上する。また、鋼よりも軽いセラミックスを使うことで、継手全体の軽量化を図ることができる。

また、ケージ２８の一部にセラミック層４０を設けるものでは、ケージ全体を焼結体（セラミックス）で構成したものに比べて、使用するセラミックスの量を少なくでき、低コスト化を図ることができるとともに、成形加工性に優れる。ケージ全体を焼結体（セラミックス）で構成した場合、大幅な軽量化を図ることができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、ケージ２８の母材（ケージ本体）の素材は、たとえば鋼、具体的にはＪＩＳ規格Ｓ５３Ｃなどの炭素鋼や、ＳＣＲ４２０、ＳＣＭ４２０などの浸炭鋼を採用することができる。また、別部材の焼結体を接合する場合、接合（接着）する面を、高周波焼入れや浸炭焼入れ等の熱硬化処理を施すようにしてもよい。このように、熱硬化処理を施すことによって、強度向上を図ることができる。ケージ２８の一部にセラミック層４０を設けるものでは、厚さ寸法や形成範囲等は、強度、重さ、コスト等を考慮して、種々変更することができる。また、ボール数の増減も任意である。

実施例１
まず、試験の対象となる試験片の作製方法について説明する。はじめに、燃焼合成法でｚ値を０．１〜４の範囲で作製したβサイアロンの粉末を準備し、図３で示した製造方法と同様の方法で、ｚ値が０．１〜４である試験片を作製した。具体的な作製方法は以下のとおりである。まず、サブミクロンに微細化されたβサイアロン粉末と、焼結助剤としての酸化アルミニウム（住友化学株式会社製、ＡＫＰ３０）および酸化イットリウム（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社製、Ｙｔｔｒｉｕｍｏｘｉｄｅ ｇｒａｄｅ Ｃ）とをボールミルを用いて湿式混合により混合した。その後、スプレードライヤーにて造粒を実施し、造粒粉を製造した。当該造粒粉を金型で円筒状に成形し、さらに冷間静水圧成形（ＣＩＰ）で加圧を行ない、円筒状の成形体を得た。

引き続き当該成形体に対して１次焼結として常圧焼結を行なった後、圧力２００ＭＰａの窒素雰囲気中でＨＩＰ処理することで、焼結円筒体を製造した。次に、当該焼結円筒体の外周面にラッピング加工を行ない、直径φ４０ｍｍの円筒状の試験片とした。また、比較のため、窒化珪素からなる試験片、すなわちｚ値が０である試験片も前記βサイアロンからなる試験片と同様の方法で作製した（比較例Ａ）。

次に、試験条件について説明する。上述のように作製された試験片に対し、別途準備された軸受鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＪ２）製の相手試験片（直径φ４０ｍｍの円筒状、焼入硬化済み）を、両者の軸が平行になるように、外周面において最大接触面圧Ｐｍａｘ：２．５ＧＰａで接触させた。そして、試験片を回転数：３０００ｒｐｍで軸周りに回転させるとともに、相手試験片を試験片に対する滑り率が５％となるように軸回りに回転させた。そして、潤滑：タービン油ＶＧ６８(清浄油)のパット給油、試験温度：室温、の条件の下で回転を継続する転がり滑り疲労試験（２円筒試験）を行なった。そして、振動検出装置により運転中の試験片の振動を監視し、試験片に破損が発生して振動が所定値を超えた時点で試験を中止するとともに、運転開始から中止までの時間を当該試験片の寿命として記録した。また、試験中止後、試験片の破損状態を確認した。

表１に本実施例の試験結果を示す。表１においては、各実施例および比較例における寿命が、比較例Ａ（窒化珪素）における寿命を１とした寿命比で表されている。また、破損形態は、試験片の表面に剥離が発生した場合「剥離」、剥離が発生することなく表面が摩耗して試験が中止された場合「摩耗」と記載されている。

表１を参照して、ｚ値が０．１以上３．５以下となっている本発明の実施例Ａ〜Ｈでは、窒化珪素（比較例Ａ）と比較して遜色ない寿命を有している。また、破損形態も窒化珪素の場合と同様に「剥離」となっている。これに対し、ｚ値が３．５を超え、本発明の範囲外となっている比較例Ｂでは、寿命が大幅に低下するとともに、試験片に摩耗が観察される。すなわち、ｚ値が３．８である比較例Ｂでは、最終的には試験片に剥離が発生しているものの、試験片における摩耗が影響し、寿命が大幅に低下したものと考えられる。さらに、ｚ値が４である比較例Ｃにおいては、極めて短時間に試験片の摩耗が進行し、耐久性が著しく低下している。

以上のように、ｚ値が０．１以上３．５以下の範囲においては、サイアロン焼結体からなる試験片の耐久性は、窒化珪素の焼結体からなる試験片とほぼ同等である。これに対し、ｚ値が３．５を超えると試験片が摩耗しやすくなり、これに起因して転がり滑り疲労に対する耐久性が大幅に低下する。さらに、ｚ値が大きくなると、βサイアロンからなる試験片の破損原因が「剥離」から「摩耗」に変化し、転がり滑り疲労に対する耐久性が著しく低下することが明らかとなった。このように、ｚ値を０．１以上３．５以下とすることにより、安価でありながら、十分な耐久性を安定して確保することが可能なβサイアロン焼結体を備えた等速自在継手が提供可能であることが確認された。

なお、表１を参照して、ｚ値が３を超える３．５の実施例Ｈにおいては、試験片には僅かな摩耗が発生しており、寿命も実施例Ａ〜Ｇに比べて低下している。このことから、十分な耐久性をより安定して確保するためには、ｚ値は３以下とすることが望ましいといえる。

また、前記実験結果より、窒化珪素からなるセラミックスと同等以上の耐久性（寿命）を得るには、ｚ値は２以下とすることが好ましく、１．５以下とすることが、より好ましい。一方、燃焼合成を採用した製造工程による、βサイアロン粉体の作製の容易性を考慮すると、十分に自己発熱による反応が期待できるｚ値である０．５以上とすることが好ましい。

実施例２
以下、本発明の実施例２について説明する。本発明の焼結体の断面における緻密層および高緻密層の形成状態を調査する試験を行なった。試験の手順は以下のとおりである。

はじめに、燃焼合成法で作製した組成がＳｉ_５ＡｌＯＮ_７であるβサイアロンの粉末（株式会社イスマンジェイ製、商品名メラミックス）を準備し、図４に示した製造方法と同様の方法で、一辺が約１０ｍｍの立方体試験片を作製した。具体的な製造方法は次のとおりである。まず、サブミクロンに微細化されたβサイアロン粉末と、焼結助剤としての酸化アルミニウム（住友化学株式会社製、ＡＫＰ３０）および酸化イットリウム（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社製、Ｙｔｔｒｉｕｍｏｘｉｄｅ ｇｒａｄｅ Ｃ）とをボールミルを用いて湿式混合により混合した。その後、スプレードライヤーにて造粒を実施し、造粒粉を製造した。当該造粒粉を金型で所定の形状に成形し、さらに冷間静水圧成形（ＣＩＰ）で加圧を行ない、成形体を得た。引き続き当該成形体を圧力０．４ＭＰａの窒素雰囲気中で１６５０℃に加熱して焼結することで、前記立方体試験片を製造した。

その後、当該試験片を切断し、切断された面をダイヤモンドラップ盤でラッピングした後、酸化クロムラップ盤による鏡面ラッピングを実施することにより、立方体の中心を含む観察用の断面を形成した。そして、当該断面を光学顕微鏡（株式会社ニコン製、マイクロフォト−ＦＸＡ）の斜光で観察し、倍率５０倍のインスタント写真（フジフイルム株式
会社製 ＦＰ−１００Ｂ）を撮影した。その後、得られた写真の画像を、スキャナーを用いて（解像度３００ＤＰＩ）パーソナルコンピューターに取り込んだ。そして、画像処理ソフト（三谷商事株式会社製 ＷｉｎＲＯＯＦ）を用いて輝度閾値による２値化処理を行なって（本実施例での２値化分離閾値：１４０）、白色領域の面積率を測定した。

次に、試験結果について説明する。図１１は、試験片の前記観察用の断面を光学顕微鏡の斜光で撮影した写真である。また、図１２は、図１１の写真の画像を、画像処理ソフトを用いて輝度閾値により２値化処理した状態を示す一例である。また、図１３は、図１１の写真の画像を、画像処理ソフトを用いて輝度閾値により２値化処理する際に、画像処理を行なう領域（評価領域）を示す図である。図１３において、写真上側が試験片の表面側であり、上端が表面である。

図１１および図１２を参照して、本実施例における試験片は、表面を含む領域に内部よりも白色領域の少ない層が形成されていることがわかる。そして、図１３に示すように、撮影された写真の画像を試験片の最表面からの距離に応じて３つの領域（最表面からの距離が１５０μｍ以内の領域、１５０μｍを超え５００μｍ以内の領域、５００μｍを超え８００μｍ以内の領域）に分け、領域毎に画像解析を行なって白色領域の面積率を算出したところ、表２に示す結果が得られた。表２においては、図１３に示した各領域を１視野として、無作為に撮影された５枚の写真から得られる５視野における白色領域の面積率の、平均値と最大値とが示されている。

表２を参照して、本実施例における白色領域の面積率は、内部において１８．５％であったのに対し、表面からの深さが５００μｍ以下である領域においては３．７％、表面からの深さが１５０μｍ以下の領域においては１．２％となっていた。このことから、本実施例における試験片は、表面を含む領域に内部よりも白色領域の少ない緻密層および高緻密層が形成されていることが確認された。

実施例３
以下、本発明の実施例３について説明する。本発明の焼結体の転がり滑り疲労に対する耐久性を確認する試験を行なった。試験の手順は以下のとおりである。

まず、試験の対象となる試験片の作製方法について説明する。はじめに、燃焼合成法で作製した組成がＳｉ_５ＡｌＯＮ_７であるβサイアロンの粉末（株式会社イスマンジェイ製、商品名メラミックス）を準備し、図４に示した製造方法と同様の方法で直径φ４０ｍｍの円筒状の試験片を作製した。具体的な製造方法は次のとおりである。まず、サブミクロンに微細化されたβサイアロン粉末と、焼結助剤としての酸化アルミニウム（住友化学株式会社製、ＡＫＰ３０）および酸化イットリウム（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社製、Ｙｔｔｒｉｕｍｏｘｉｄｅ ｇｒａｄｅ Ｃ）とをボールミルを用いて湿式混合により混合した。その後、スプレードライヤーにて造粒を実施し、造粒粉を製造した。当該造粒粉を金型で円筒状に成形し、さらに冷間静水圧成形（ＣＩＰ）で加圧を行ない円筒状の成形体を得た。

次に、当該成形体に対して焼結後の加工代が所定の寸法となるようにグリーン加工を行ない、引き続き当該成形体を圧力０．４ＭＰａの窒素雰囲気中で１６５０℃に加熱して焼結することで、焼結円筒体を製造した。次に、当該焼結円筒体の外周面に対してラッピング加工を行ない、直径φ４０ｍｍの円筒状の試験片とした。ここで、前記焼結円筒体に対するラッピング加工により除去される焼結円筒体の厚み（加工代）を８段階に変化させ、８種類の試験片を作製した（実施例Ａ〜Ｈ）。一方、比較のため、窒化珪素および焼結助剤からなる原料粉末を用いて加圧焼結法により焼結した焼結円筒体に対して、上述と同様にラッピング加工を行ない、直径φ４０ｍｍの円筒状の試験片を作製した（比較例Ａ）。ラッピング加工による加工代は０．２５ｍｍとした。

次に、試験条件について説明する。上述のように作製された試験片に対し、別途準備された軸受鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＪ２）製の相手試験片（直径φ４０ｍｍの円筒状、焼入硬化済み）を、両者の軸が平行になるように、外周面において最大接触面圧Ｐｍａｘ：２．５ＧＰａで接触させた。そして、試験片を回転数：３０００ｒｐｍで軸周りに回転させるとともに、相手試験片を試験片に対する滑り率が５％となるように軸回りに回転させた。そして、潤滑：タービン油ＶＧ６８(清浄油)のパット給油、試験温度：室温、の条件の下で回転を継続する転がり滑り疲労試験（２円筒試験）を行なった。そして、振動検出装置により運転中の試験片の振動を監視し、試験片に破損が発生して振動が所定値を超えた時点で試験を中止するとともに、運転開始から中止までの時間を当該試験片の寿命として記録した。なお、試験数は実施例、比較例ともに８個ずつとし、その平均寿命を算出した上で、比較例Ａに対する寿命比で耐久性を評価した。

表３に本実施例の試験結果を示す。表３を参照して、実施例の試験片の寿命は、その製造コスト等を考慮するといずれも良好であるといえる。そして、加工代を０．５ｍｍ以下とすることにより試験片の表面に緻密層を残存させた実施例Ｄ〜Ｇの試験片の寿命は、比較例Ａの寿命の２〜３倍程度となっていた。さらに、加工代を０．１５ｍｍ以下とすることにより試験片の表面に高緻密層を残存させた実施例Ａ〜Ｃの試験片の寿命は、比較例Ａの寿命の５倍程度となっていた。このことから、本発明の焼結体を備えた等速自在継手は、耐久性において優れているものと考えられる。そして、本発明の焼結体を備えた自在継手は、焼結体の加工代を０．５ｍｍ以下として、表面に緻密層を残存させることにより寿命が向上し、焼結体の加工代を０．１５ｍｍ以下として、表面に高緻密層を残存させることにより寿命がさらに向上すると考えられる。

本発明の第１実施形態を示す摺動型等速自在継手の断面図である。 前記摺動型等速自在継手のケージの斜視図である。 前記摺動型等速自在継手のケージの製造工程図である。 前記摺動型等速自在継手の他のケージの製造工程図である。 ケージの第１変形例を示す斜視図である。 ケージの第２変形例を示す斜視図である。 ケージの第３変形例を示す斜視図である。 ケージの第４変形例を示す斜視図である。 ケージの第５変形例を示す斜視図である。 ケージの第６変形例を示す斜視図である。 試験片の観察用の断面を光学顕微鏡の斜光で撮影した写真である。 前記図１１の写真の画像を、画像処理ソフトを用いて輝度閾値により２値化処理した状態を示す一例である。 前記図１１の写真の画像を、画像処理ソフトを用いて輝度閾値により２値化処理する際に、画像処理を行なう領域（評価領域）を示す図である。 従来の摺動型等速自在継手の内輪の簡略斜視図である。

符号の説明

２１ 内径面
２２ トラック溝
２４ 外径面
２５ トラック溝
２７ トルク伝達ボール
２８ ケージ
２８ａ 外球面
２８ｂ 内球面
４０ セラミック層

Claims (8)

1. 円筒状の内径面に複数の直線状のトラック溝を軸方向に形成した外側継手部材と、球面状の外径面に複数の直線状のトラック溝を軸方向に形成した内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達するボールと、外側継手部材の内径面と内側継手部材の外径面との間に介在してボールを保持するケージとを備えた摺動型等速自在継手であって、
   ケージを、Ｓｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体にて構成したことを特徴とする摺動型等速自在継手。
2. 円筒状の内径面に複数の直線状のトラック溝を軸方向に形成した外側継手部材と、球面状の外径面に複数の直線状のトラック溝を軸方向に形成した内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達するボールと、外側継手部材の内径面と内側継手部材の外径面との間に介在してボールを保持するケージとを備えた摺動型等速自在継手であって、
   ケージの外球面全体、又はケージの外球面のうち、少なくともトルク入力時に外側継手部材の内径面に接触する部位にセラミック層を設け、このセラミック層を、Ｓｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体にて構成したことを特徴とする摺動型等速自在継手。
3. 円筒状の内径面に複数の直線状のトラック溝を軸方向に形成した外側継手部材と、球面状の外径面に複数の直線状のトラック溝を軸方向に形成した内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達するボールと、外側継手部材の内径面と内側継手部材の外径面との間に介在してボールを保持するケージとを備えた摺動型等速自在継手であって、
   ケージの内球面全体、又はケージの内球面のうち、少なくともトルク入力時に内側継手部材の外径面に接触する部位にセラミック層を設け、このセラミック層を、Ｓｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体にて構成したことを特徴とする摺動型等速自在継手。
4. 円筒状の内径面に複数の直線状のトラック溝を軸方向に形成した外側継手部材と、球面状の外径面に複数の直線状のトラック溝を軸方向に形成した内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達するボールと、外側継手部材の内径面と内側継手部材の外径面との間に介在してボールを保持するケージとを備えた摺動型等速自在継手であって、
   ケージの窓内周面にセラミック層を設け、このセラミック層を、Ｓｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たすβサイアロンを主成分とする焼結体にて構成したことを特徴とする摺動型等速自在継手。
5. 前記焼結体は、前記βサイアロンを主成分とし、この主成分と残部不純物からなることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の摺動型等速自在継手。
6. 前記焼結体は、前記βサイアロンを主成分とし、この主成分と残部焼結助剤および不純物からなることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の摺動型等速自在継手。
7. 前記セラミック層は、セラミックコーティングにて構成されていることを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれか１項に記載の摺動型等速自在継手。
8. 前記セラミック層は、別途成形されてケージ本体に接合されるセラミック体にて構成されたことを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれか１項に記載の摺動型等速自在継手。