JP6406677B2 - 等速ジョイント及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、トルク伝達部材を介してアウタ部材とインナ部材の間でトルクの伝達を行う等速ジョイント及びその製造方法に関する。

自動車等の動力伝達機構では、伝達軸同士の間に介在する等速ジョイントを用いて、一方の伝達軸から他方の伝達軸に回転駆動力を伝達する。一般的には、伝達軸のうち、ドライブシャフトとハブの間（アウトボード側）にバーフィールド型の等速ジョイントが介在し、デファレンシャルギヤとドライブシャフトの間（インボード側）にトリポード型の等速ジョイントが介在する。

これらの等速ジョイントは、一方の伝達軸に連結されるアウタ部材と、他方の伝達軸の先端部に位置決め固定されるインナ部材と、アウタ部材とインナ部材との間に介在してトルク伝達を行うトルク伝達部材とを有している。また、等速ジョイントの材料としては、通常、製造コストや成形性等の観点から鋼が採用される。

例えば、バーフィールド型の等速ジョイントでは、アウタ部材は、インナ部材が内挿される有底穴が形成されたカップ部を有し、該カップ部の底部の外壁には、上記の伝達軸と連結される軸部が突出形成されている。アウタ部材の内壁には、互いに等間隔で離間した複数個の第１ボール溝が形成されている。

インナ部材は、上記の第１ボール溝に対応するように、複数個の第２ボール溝が外周壁に設けられた円環状である。トルク伝達部材は、上記の第１ボール溝と第２ボール溝との間のそれぞれに、転動可能に挿入される複数個のボールからなり、該ボールは、カップ部の内面とインナ部材の外面との間に介在するリテーナに保持されている。すなわち、このボールが第１ボール溝と第２ボール溝の各々に接触することで、該ボール（トルク伝達部材）を介して、アウタ部材とインナ部材との間でトルク伝達が行われる。

一方、バーフィールド型の等速ジョイントでは、アウタ部材は、上記のトリポード型と同様に軸部が突出形成されたカップ部を有し、アウタ部材の内壁には、互いに等間隔で離間した複数個のトラック溝が形成されている。インナ部材は、円環部と、該円環部の外周壁から突出した複数個のトラニオンとを有する、いわゆるスパイダである。このトラニオンがアウタ部材のトラック溝内にそれぞれ収容されるように、インナ部材がカップ部に内挿される。

トルク伝達部材は、インナ部材の各トラニオンに回転自在に嵌着される略円環体のローラであり、トラック溝の内壁に摺接する。つまり、ローラの内周壁がトラニオンの外壁に接触し、且つローラの外周壁がトラック溝の内壁に接触することで、該ローラ（トルク伝達部材）を介して、アウタ部材とインナ部材との間でトルク伝達が行われる。

従って、カップ部の内面、特に、第１ボール溝の内面や、トラック溝の内面は、トルク伝達部材（ボールやローラ）と接触することに起因して摩耗が生じ易い。この摩耗を抑制するべく、例えば特許文献１には、カップ部の内面等に熱処理を施して硬化層を形成することが提案されている。

特開２０００−１５４８２８号公報

ところで、近年、低燃費化等を目的とした自動車の軽量化が試みられている。この観点から、自動車の構成部材である等速ジョイントについても軽量化の要求が高まっている。一般的には、等速ジョイントを小型化することで軽量化が図られているが、この小型化によって削減できる重量には限界がある。そこで、例えば、アウタ部材のカップ部を鋼よりも軽量の軽合金等から形成することが考えられる。

しかしながら、軽合金製のカップ部では、鋼製のカップ部よりも硬さが不足し易く、耐摩耗性を高めるべく内面に熱処理を施して硬化層を形成することも困難である。すなわち、等速ジョイントの軽量化を図るべくカップ部を軽合金製とすると、該カップ部の内面が摩耗し易くなるため、等速ジョイントの耐久性が低下してしまう懸念がある。

本発明は、この種の問題を解決するものであり、軽合金製のカップ部の内面の耐摩耗性を十分に高め、軽量で耐久性に優れる等速ジョイント及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、カップ部及び軸部を有するアウタ部材と、前記アウタ部材に内挿されるインナ部材と、前記アウタ部材及び前記インナ部材の間に介在してトルク伝達を行うトルク伝達部材と、を備える等速ジョイントであって、前記軸部は、鋼製であり、前記カップ部は、軽合金製であり且つ有底穴を有し、前記カップ部の内壁には、前記トルク伝達部材からトルクを受ける溝が形成され、少なくとも前記溝の内面と前記有底穴の内側の底面とを含む前記カップ部の内面にセラミックス又はサーメットを主成分とする多層構造からなる溶射層である高硬度層が設けられることを特徴とする。ここで、主成分とは、高硬度層中のセラミックス又はサーメットの割合が、略８０ａｔｍ％以上であることをいい、該割合が１００ａｔｍ％であってもよい。

本発明に係る等速ジョイントは、軽合金製のカップ部を有することにより、例えば、鋼製のカップ部を有する等速ジョイントに比べて軽量であり、効果的に重量を削減することができる。また、少なくともトルクを受ける溝の内面を含むカップ部の内面に、セラミックス又はサーメットを主成分とする高硬度層が形成されている。これによって、カップ部の内面が摩耗することを抑制できる。従って、軽量で耐久性に優れる等速ジョイントを得ることができる。

さらに、この高硬度層は研削加工することが可能であるため、該高硬度層を形成した後にカップ部内の寸法を調整することができる。これによって、カップ部の鍛造加工用の金型を過度に高精度に設計することなく、所望の形状のカップ部を形成することができるため、等速ジョイントの製造工程を簡素化することや、製造コストを削減することができる。

上記の等速ジョイントにおいて、前記高硬度層は多層構造からなる。この場合、等速ジョイントの材質や使用条件等に応じた種々の機能を複合的に有する高硬度層を得ることができる。

上記の等速ジョイントにおいて、前記高硬度層の多層構造は、前記カップ部の内面と接触する内層側に比して、前記トルク伝達部材と接触する外層側の硬さが大きいことが好ましい。この場合、高硬度層の外層側の硬さが大きいため、トルク伝達による摩耗を効果的に抑制することができる。また、高硬度層の内層側の硬さをカップ部の内面の硬さに近づけることができるため、高硬度層とカップ部の内面との接着性（密着性）を向上させることができる。さらに、高硬度層の外層側よりも内層側の硬さが小さいことによって、高硬度層の緩衝性能を高めることができる。すなわち、等速ジョイントの使用時等にカップ部に変形が生じた場合であっても、該変形に高硬度層が追従して変形し易くなるため、高硬度層とカップ部の内面との間に剥離が生じることを抑制できる。これらによって、カップ部内面の耐摩耗性と高硬度層の耐久性をより効果的に向上させることができる。

上記の等速ジョイントにおいて、少なくとも前記溝の内面を含む前記カップ部の内面に形成されたショットピーニング処理部に前記高硬度層を備えることが好ましい。このショットピーニング処理部は、加工硬化、圧縮残留応力の付与、表面の結晶粒の微細化等によりカップ部の未処理の内面よりも高硬度化されているため高硬度層の硬さに近づけられている。また、ショットピーニング処理部の面粗度は、高硬度層を形成するために適切な粗さに調整可能である。従って、カップ部の内面と高硬度層とを一層良好に密着させて、互いが剥離することを効果的に抑制できる。

上記の等速ジョイントにおいて、前記高硬度層は、溶射層である。溶射層である高硬度層は、例えば、化学蒸着（ＣＶＤ）や物理蒸着（ＰＶＤ）等によるコーティングや、接着剤を用いた接着等によって得られる高硬度層に比して、材料の選択自由度が高く、所望の厚さや硬さとすることが容易である。従って、例えば、溶射の際の各条件（溶射速度、溶射距離、溶射温度等）や、材料となる粒子の粒径や種類（成分）を調整することによって、多層構造とすることも容易である。

また、溶射層である高硬度層は、カップ部の内面に高硬度層の材料を衝突させて形成されるため、該カップ部の内面では、加工硬化が生じたり、圧縮残留応力が付与されたりする。これによって、カップ部の内面の硬さを高めつつ、高硬度層を形成することができるため、容易且つ効率的に高硬度層とカップ部の内面との密着性を高めることができる。

さらに、溶射層である高硬度層は、鋼からなるカップ部に熱処理により形成される硬化層とは異なり、カップ部を加熱雰囲気に晒すことなく得られるため、カップ部に熱変形による寸法変化等が生じることを回避できる。従って、熱変形による寸法変化等を予め考慮して鍛造加工用の金型を高精度に設計することなく、所望の形状のカップ部を形成することができる。これによって、等速ジョイントの製造工程を簡素化することや、製造コストを削減することができる。

さらにまた、溶射層である高硬度層は、熱処理として一般的に行われる高周波焼入れにより形成される硬化層等に比べて、少ない消費エネルギーで形成することができる。このことによっても等速ジョイントの製造コストを削減することができる。

また、本発明は、軽合金製のカップ部及び鋼製の軸部を有するアウタ部材と、前記アウタ部材に内挿されるインナ部材と、前記アウタ部材及び前記インナ部材の間に介在してトルク伝達を行うトルク伝達部材と、を備える等速ジョイントの製造方法であって、有底穴を有する前記カップ部の内壁に、前記トルク伝達部材からトルクを受ける溝を形成し、少なくとも前記溝の内面と前記有底穴の内側の底面とを含む前記カップ部の内面にセラミックス又はサーメットを主成分とする多層構造からなる高硬度層を溶射により形成する高硬度層形成工程を有することを特徴とする。

本発明に係る等速ジョイントの製造方法では、カップ部を軽合金製とすることで等速ジョイントの重量を削減でき、且つカップ部の内面に高硬度層を形成することで該カップ部の内面の耐摩耗性を高めることができる。これによって、軽量で耐久性に優れる等速ジョイントを得ることができる。さらに、この高硬度層は研削加工することが可能であるため、該高硬度層を形成した後にカップ部内の寸法を調整することができる。これによって、等速ジョイントの製造精度を容易に向上させることができる。

上記の等速ジョイントの製造方法において、前記高硬度層形成工程では、多層構造からなる前記高硬度層を形成する。この場合、等速ジョイントの材質や使用条件等に応じた種々の機能を複合的に有する高硬度層を得ることができる。

上記の等速ジョイントの製造方法において、前記高硬度層形成工程では、前記溝の内面と接触する前記高硬度層の内層側に比して、前記トルク伝達部材と接触する前記高硬度層の外層側の硬さが大きくなるように前記高硬度層の多層構造を形成することが好ましい。この場合、カップ部の内面の耐摩耗性と、該内面と高硬度層との接着性（密着性）との両方を効果的に高めることができる。また、高硬度層の外層側よりも内層側の硬さを小さくすることで、高硬度層の緩衝性能を高めることができる。これらによって、カップ部内面の耐摩耗性と、高硬度層の耐久性をより効果的に向上させることができる。

上記の等速ジョイントの製造方法において、前記高硬度層形成工程の前に、少なくとも前記溝の内面を含む前記カップ部の内面にショットピーニング処理を施すショットピーニング処理工程を有することが好ましい。すなわち、ショットピーニング処理工程では、カップ部の内面に対して、高硬度化と面粗度の調整とを図ったショットピーニング処理部を形成する。このショットピーニング処理部に高硬度層を形成することにより、カップ部の内面と高硬度層とを一層良好に密着させて、互いが剥離することを効果的に抑制できる。

上記の等速ジョイントの製造方法において、前記高硬度層形成工程では、溶射により前記高硬度層を形成する。この場合、高硬度層を容易に所望の厚さや硬さとすることができ、しかも、高硬度層の材料を衝突させたカップ部の内面に加工硬化等を生じさせることができる。このため、カップ部の内面の耐摩耗性を良好に高めることや、カップ部の内面と高硬度層との硬さを近づけて該内面から高硬度層が剥離することを効果的に抑制できる。

さらに、カップ部を加熱雰囲気に晒すことなく高硬度層を形成することができるため、カップ部に熱変形による寸法変化が生じることを回避できる。これによって、カップ部を鍛造加工するための金型についての複雑な設計等を省略することができ、高精度且つ容易にカップ部を形成することが可能になる。さらに、例えば、高周波焼入れにより硬化層を形成するような場合よりも少ない消費エネルギーで高硬度層を形成することができる。これらによって、等速ジョイントの製造工程を簡素化することや、製造コストを削減することが可能になる。

本発明によれば、カップ部を軽合金製とすることで等速ジョイントの重量を削減でき、且つカップ部の内面に高硬度層を形成することで該カップ部の内面の耐摩耗性を高めることができる。これによって、軽量で耐久性に優れる等速ジョイントを得ることができる。

本発明の一実施形態に係る等速ジョイント（第１等速ジョイント及び第２等速ジョイント）を備える動力伝達機構の要部概略断面図である。 図１の等速ジョイントの高硬度層の一部拡大図である。 本発明の他の実施形態に係る等速ジョイントの高硬度層の一部拡大図である。

以下、本発明に係る等速ジョイントについて、その製造方法との関係で好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

本発明に係る等速ジョイントは、自動車等の動力伝達機構のインボード側及びアウトボード側の何れの伝達軸同士の間に介在するものであっても適用することができる。このため、本実施形態では、図１に示すように、第１等速ジョイント１０がアウトボード側に設けられるバーフィールド型であり、第２等速ジョイント１２がインボード側に設けられるトリポード型である例について説明する。

すなわち、第１等速ジョイント１０は、ドライブシャフト１４とハブ（不図示）の間に介在し、第２等速ジョイント１２は、デファレンシャルギヤ（不図示）とドライブシャフト１４の間に介在する。

先ず、第１等速ジョイント１０の構成について説明する。第１等速ジョイント１０は、アウタ部材１６と、インナリングからなるインナ部材１８と、ボールからなるトルク伝達部材２０とから基本的に構成される。

アウタ部材１６は、有底穴が形成されたカップ部２２と、該カップ部２２の底部の外壁に突出形成された軸部２４とを有し、該軸部２４がハブに一体的に連結されている。カップ部２２は、鋼よりも軽量である軽合金から形成される。ここで、軽合金とは、アルミニウム、マグネシウム、チタン等の軽金属を主体とする合金である。カップ部２２を構成する軽合金は、特に限定されるものではないが、５５０ＭＰａ以上の引張強度を持つものが好ましい。このような軽合金の好適な例としては、Ａ７０７５−Ｔ６５１等のアルミニウム合金が挙げられる。

また、カップ部２２の球面からなる内面には、軸方向に沿って延在し、軸心の回りにそれぞれ等間隔をおいて、例えば６本の第１ボール溝２６が形成される。なお、第１等速ジョイント１０のカップ部２２を除く構成要素のそれぞれは、例えば、鋼等から構成することができる。

インナ部材１８は、上記の第１ボール溝２６に対応するように、複数個の第２ボール溝２８が外周壁に設けられた円環状であり、カップ部２２の内部に収納される。また、インナ部材１８は、その中心に形成された孔部を介してドライブシャフト１４の一端部にスプライン嵌合される。

トルク伝達部材２０は、相互に対向する第１ボール溝２６と第２ボール溝２８との間にそれぞれ１個ずつ転動可能に配設され、カップ部２２の内面とインナ部材１８の外面との間に介在するリテーナ３０に保持されている。このトルク伝達部材２０が、第１ボール溝２６と第２ボール溝２８の各々に接触することで、アウタ部材１６とインナ部材１８の間でトルク伝達を行う。

カップ部２２とドライブシャフト１４との間には、蛇腹部を有するゴム製又は樹脂製の継手用ブーツ３２ａが装着されている。継手用ブーツ３２ａ内には、潤滑材として、グリース組成物が封入されている。

この第１等速ジョイント１０では、カップ部２２の内面にショットピーニング処理部４０ａ（図２参照）が形成され、該ショットピーニング処理部４０ａに高硬度層４２ａが形成されている。この高硬度層４２ａの詳細については後述する。

次に、第２等速ジョイント１２の構成について説明する。第２等速ジョイント１２は、アウタ部材５０と、スパイダからなるインナ部材５２と、ローラからなるトルク伝達部材５４とから基本的に構成される。

アウタ部材５０は、有底穴が形成されたカップ部５６と、該カップ部５６の底部の外壁に突出形成された軸部５８とを有し、該軸部５８がデファレンシャルギヤに一体的に連結されている。カップ部５６は軽合金から形成される。このカップ部５６も上記のカップ部２２と同様にＡ７０７５−Ｔ６５１等のアルミニウム合金等を好適に用いることができる。カップ部５６の内面には、軸心の回りにそれぞれ等間隔をおいて、例えば、３本のトラック溝６０が形成される。なお、第２等速ジョイント１２のカップ部５６を除く構成要素のそれぞれは、例えば、鋼等から構成することができる。

インナ部材５２は、円環部６２と、該円環部６２の外周壁から突出した複数個のトラニオン６４とを有している。このトラニオン６４がトラック溝６０内にそれぞれ収容されるように、インナ部材５２がカップ部５６に内挿される。また、円環部６２は、その中心に形成された孔部を介してドライブシャフト１４の他端部にセレーション嵌合される。

トルク伝達部材５４は、複数本の転動体６６を介して、トラニオン６４に回転自在に嵌着される円環状であり、トラック溝６０の内壁に摺接する。つまり、トルク伝達部材５４の内周壁がトラニオン６４の外壁に接触し、且つトルク伝達部材５４の外周壁がトラック溝６０の内壁に接触することで、アウタ部材５０とインナ部材５２との間でトルク伝達部材５４を介してトルク伝達が行われる。なお、転動体６６は、例えば、ニードル、ころ等を含む転がり軸受であればよい。

アウタ部材５０とドライブシャフト１４との間には、上記の継手用ブーツ３２ａと同様に、継手用ブーツ３２ｂが、その内部にグリース組成物が封入されるように装着されている。

この第２等速ジョイント１２では、カップ部５６の内面にショットピーニング処理部４０ｂ（図２参照）が形成され、該ショットピーニング処理部４０ｂに高硬度層４２ｂが形成されている。このショットピーニング処理部４０ｂ及び高硬度層４２ｂは、第１等速ジョイント１０のカップ部２２の内面に形成されるショットピーニング処理部４０ａ及び高硬度層４２ａとそれぞれ同様に構成することができる。

そこで、以下では、ショットピーニング処理部４０ａ及び高硬度層４２ａについて、本実施形態に係る第１等速ジョイント１０の製造方法との関係で具体的に説明し、ショットピーニング処理部４０ｂ及び高硬度層４２ｂの詳細についての説明は省略する。

この第１等速ジョイント１０の製造方法では、例えば、熱間鍛造や押出し法によって軽合金を所定形状に成形した後、レース加工にて寸法精度を高めることで内壁に第１ボール溝２６を有するカップ部２２を得る。そして、少なくとも第１ボール溝２６の内面を含むカップ部２２の内面にショットピーニング処理を施すことで、ショットピーニング処理部４０ａを形成するショットピーニング処理工程を行う。

本実施形態に係るショットピーニング処理工程では、ショットピーニング処理を２段階に分けて行う。すなわち、カップ部２２の内面に対して、第１ショットピーニング処理を行った後に、第２ショットピーニング処理を行う。

第１ショットピーニング処理は、特に限定されず、公知の方法で行うことができるが、カップ部２２をアルミニウム合金から形成した場合、ショット材として、直径が略０．１〜０．２ｍｍのスチールボールを用いることが好ましい。

この場合、ショットピーニング処理を長時間行っても、例えば、他の鋼鉄球等のショット材に比して、カップ部２２の変形や強度低下を生じさせ難い点で好ましい。また、表面近傍を集中的に狙って表面改質を施すことができるため、通常の２〜３倍の圧縮残留応力を付与することができる。その結果、カップ部２２の内面の結晶粒を良好に微細化して、その硬度を上昇させることができる。なお、結晶粒を微細化することにより硬度を上昇させることができるという作用効果は、特にカップ部２２をアルミニウム合金から形成した場合に顕著に得ることができる。

次に、カップ部２２の内面に対して第２ショットピーニング処理を施す。第２ショットピーニング処理は、上記の第１ショットピーニング処理で用いたショット材よりも小径の超微粒子からなるショット材を用いる、いわゆる、微粒子衝突処理（ＦＰＢ）である。このようなショット材の好適な例として、直径５０μｍ程度のアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）粒子等を挙げることができる。しかしながら、ショット材は、超高速で噴射できるものであればその材質を問わず、例えば、アルミナ以外のセラミックスや、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属等であってもよい。

第２ショットピーニング処理では、微粒子からなるショット材の衝突エネルギーがカップ部２２の内面の極表面近傍に集中して投入される。このため、第１ショットピーニング処理と第２ショットピーニング処理との両方を施して形成したショットピーニング処理部４０ａでは、第１ショットピーニング処理のみを施したカップ部２２の内面に比して、硬さや圧縮残留応力を大幅に上昇させることができる。また、第２ショットピーニング処理を行うことで、微粒子からなるショット材の構成元素を表面に拡散させることができるため、種々の表面改質効果を得ることもできる。

ショットピーニング処理工程では、カップ部２２の内面（ショットピーニング処理部４０ａ）の硬さを、高硬度層４２ａの硬さに近づけるべく、２００〜４００ＨＶのビッカース硬さとすることが好ましい。また、ショットピーニング処理工程では、ショットピーニング処理部４０ａの面粗度が、高硬度層４２ａを形成するために適した粗さとなるように調整することが好ましい。これらによって、ショットピーニング処理部４０ａと高硬度層４２ａとの密着性を高めて、互いの間に剥離が生じることを抑制できる。

次に、ショットピーニング処理部４０ａに対して、高硬度層４２ａを形成する高硬度層形成工程を行う。この高硬度層４２ａは、コーティングや接着等の種々の方法を適用して形成することが可能であるが、溶射（プラズマ溶射や高速フレーム溶射等）によって形成することが好ましい。

溶射を適用することで、材料の選択自由度を高めることができ、しかも、効率的且つ高精度に高硬度層４２ａを得ることが可能になる。また、例えば、溶射の際の各条件（溶射速度、溶射距離、溶射温度等）や、材料となる粒子の粒径や種類（成分）を調整することによって、容易に所望の硬さや厚さからなる多層構造の高硬度層４２ａを形成できる。

そこで、本実施形態では、溶射によって高硬度層４２ａを形成する高硬度層形成工程の例について説明する。すなわち、この高硬度層形成工程では、不図示の溶射銃を用い、材料となる粒子を溶解して、カップ部２２の内面（ショットピーニング処理部４０ａ）に吹きつけて成膜する。材料となる粒子としては、アルミナ、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）等のセラミックスや、ＷＣ−１０Ｃｏ、ＷＣ−１７Ｃｏ、ＷＣ−１０Ｃｏ−７Ｎｉ、ＷＣ−１２Ｃｏ−７Ｎｉ等のサーメットが挙げられる。しかしながら、材料となる粒子は、硬度規格を満足するものであればよく、その他のサーメット、セラミックス、又はモリブデン等の金属材料を用いることもできる。

なお、溶射の際、カップ部２２の温度が過度に上昇することを抑制するべく、例えば、不図示の冷却手段によって、カップ部２２を冷却することが好ましい。冷却手段としては、冷却水等の冷却媒体を用いた公知の方法で行うことが可能であり、例えば、カップ部２２の温度を１００℃以下に維持できるものが好ましい。

また、この高硬度層形成工程では、カップ部２２の内面側から、溶射条件を第１条件、第２条件、第３条件の順に変化させて溶射を行うことで３層構造の高硬度層４２ａを形成する。すなわち、図２に示すように、高硬度層４２ａは、溶射条件を第１条件とする間に形成される内層４４と、第２条件とする間に形成される中層４６と、第３条件とする間に形成される外層４８との３層構造からなる。

なお、内層４４、中層４６、外層４８の各層間は、互いの硬さや成分が傾斜的に変化している。従って、高硬度層４２ａの各層は明確な境界によって区分されるものではないが、説明の便宜上、高硬度層４２ａのうち、同一の溶射条件で形成されている部位を１つの層とする。

内層４４は、カップ部２２の内面（ショットピーニング処理部４０ａ）と接触するため、該内面の硬さと近い硬さとすることが好ましい。このような内層４４の硬さとして、例えば、６００〜８００ＨＶのビッカース硬さとすることが挙げられる。なお、内層４４を形成するべく、カップ部２２の内面に該内層４４の材料を衝突させることにより、カップ部２２の内面では、加工硬化が生じたり、圧縮残留応力が付与されたりする。これによっても、カップ部２２の内面の硬さを、内層４４の硬さに近づけることができる。その結果、内層４４とカップ部２２の内面との密着性を高めることができる。

外層４８は、トルク伝達部材２０と接触するため、該トルク伝達部材２０からのトルク伝達による摩耗を十分に抑制可能な硬さとすることが好ましい。このような外層４８の硬さとして、例えば、１０００〜１４００ＨＶのビッカース硬さとすることが挙げられる。これによって、カップ部２２の内面の耐摩耗性を高めて、第１等速ジョイント１０の耐久性を高めることができる。

中層４６は、内層４４と外層４８との間に介在する。中層４６の硬さは、内層４４の硬さ以上且つ外層４８の硬さ以下とすることが好ましい。すなわち、中層４６の好適なビッカース硬さとして、例えば、８００〜１０００ＨＶとすることが挙げられる。このような硬さの中層４６を設けることで、例えば、第１等速ジョイント１０の使用時等にカップ部２２に変形が生じた場合であっても、該変形に高硬度層４２ａが追従して変形し易くなる。これによって、高硬度層４２ａとカップ部２２の内面との間に剥離が生じることを抑制できる。

また、上記のように内層４４、外層４８、中層４６の硬さを設定した高硬度層４２ａでは、外層４８側よりも内層４４側の硬さが小さくなる。これによって、中層４６及び内層４４が、外層４８とカップ部２２の内面との間において緩衝材としての機能を果たすため、高硬度層４２ａの緩衝性能を高めることができる。これによっても、高硬度層４２ａとカップ部２２の内面との間に剥離が生じることを抑制できる。

内層４４、中層４６、外層４８のそれぞれの厚さを合計した高硬度層４２ａの厚さは、該高硬度層４２ａやカップ部２２等の材質や、要求される特性に応じて任意に設定することができるが、５０〜２００μｍとすることが好ましい。すなわち、高硬度層４２ａの厚さを５０μｍ以上とすることで、カップ部２２の内面の耐摩耗性を十分に向上させることができる。また、高硬度層４２ａの厚さを２００μｍ以下とすることで、カップ部２２の内面から高硬度層４２ａが剥離することを効果的に抑制できる。これらの効果は、高硬度層４２ａの厚さを７０〜１００μｍとすることで一層良好に得ることができる。

なお、上記のようにして形成した高硬度層４２ａの一部を研削する研削加工をさらに行って、カップ部２２内の寸法調整を行ってもよい。このように、カップ部２２では、高硬度層４２ａを形成した後に、該カップ部２２の内部の寸法を調整することができるため、容易に寸法精度を向上させることができる。

また、溶射により高硬度層４２ａを形成する高硬度層形成工程では、鋼からなるカップ部に熱処理により硬化層を形成する場合とは異なり、カップ部２２を加熱雰囲気に晒す必要がない。このため、高硬度層形成工程を行っても、カップ部２２に熱変形による寸法変化等を生じさせることがない。

従って、カップ部２２を鍛造加工するための金型を過度に高精度に設計することなく、所望の形状のカップ部２２を得ることができる。これによって、第１等速ジョイント１０の製造工程を簡素化することや、製造コストを削減することができる。さらに、高硬度層４２ａは、熱処理として一般的に行われる高周波焼入れにより形成される硬化層等に比べて、少ない消費エネルギーで形成することができるため、これによっても製造コストを削減することができる。

次に、カップ部２２の底部の外壁に軸部２４を接合することでアウタ部材１６を構成する。また、これらとは別に作成したインナ部材１８、トルク伝達部材２０、リテーナ３０等と、アウタ部材１６とを適宜組み合わせることで、第１等速ジョイント１０を得ることができる。

この第１等速ジョイント１０は、軽合金製のカップ部２２を有するため、例えば、鋼製のカップ部を有する一般的な等速ジョイントに比べて、効果的に重量を削減することができる。また、少なくともトルクを受ける第１ボール溝２６の内面を含むカップ部２２の内面に、セラミックス又はサーメットを主成分とする高硬度層４２ａを備えるため、該内面が摩耗することを効果的に抑制できる。その結果、この第１等速ジョイント１０では、耐久性を低下させることなく、軽量化を図ることができる。

なお、第２等速ジョイント１２も、軽合金製からなるカップ部５６の内面にショットピーニング処理部４０ｂ及び高硬度層４２ｂが形成されたアウタ部材５０を備えて構成されるため、第１等速ジョイント１０と同様の作用効果を得ることができる。

本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、上記の実施形態では、高硬度層４２ａ、４２ｂのそれぞれを、内層４４、中層４６、外層４８からなる３層構造としたが、特にこれに限定されるものではない。高硬度層４２ａ、４２ｂのそれぞれは、上記の３層に限定されず、第１等速ジョイント１０又は第２等速ジョイント１２の材質や使用条件等に応じた種々の機能を複合的に有するように適宜調整されればよい。

すなわち、高硬度層４２ａ、４２ｂは、単層構造であってもよく、２層又は４層以上の多層構造であってもよい。例えば、高硬度層４２ａ、４２ｂを２層構造とする場合、図３に示すように、内層４４を省略してもよい。この場合、第１等速ジョイント１０及び第２等速ジョイント１２の耐久性を十分に維持しつつ、製造工程を一層簡素化することや、製造コストを削減することが可能になる。

また、上記の実施形態では、第１ショットピーニング処理と第２ショットピーニング処理との２段階に分けてショットピーニング処理工程を行うこととしたが、特にこれに限定されるものではない。例えば、ショットピーニング処理工程を行うことなく、すなわち、ショットピーニング処理部を形成することなく、カップ部２２、５６の内面に直接高硬度層４２ａ、４２ｂを形成してもよい。また、カップ部２２、５６の内面に対して、第１ショットピーニング処理のみを行ってショットピーニング処理部４０ａ、４０ｂを形成してもよい。

１０…第１等速ジョイント １２…第２等速ジョイント
１４…ドライブシャフト １６、５０…アウタ部材
１８、５２…インナ部材 ２０、５４…トルク伝達部材
２２、５６…カップ部 ２４、５８…軸部
２６…第１ボール溝 ２８…第２ボール溝
３０…リテーナ ３２ａ、３２ｂ…継手用ブーツ
４０ａ、４０ｂ…ショットピーニング処理部 ４２ａ、４２ｂ…高硬度層
４４…内層 ４６…中層
４８…外層 ６０…トラック溝
６２…円環部 ６４…トラニオン
６６…転動体

Claims (10)

1. カップ部及び軸部を有するアウタ部材と、前記アウタ部材に内挿されるインナ部材と、前記アウタ部材及び前記インナ部材の間に介在してトルク伝達を行うトルク伝達部材と、を備える等速ジョイントであって、
   前記軸部は、鋼製であり、
   前記カップ部は、軽合金製であり且つ有底穴を有し、
   前記カップ部の内壁には、前記トルク伝達部材からトルクを受ける溝が形成され、少なくとも前記溝の内面と前記有底穴の内側の底面とを含む前記カップ部の内面にセラミックス又はサーメットを主成分とする多層構造からなる溶射層である高硬度層が設けられることを特徴とする等速ジョイント。
2. 請求項１記載の等速ジョイントにおいて、
   前記高硬度層は３層構造からなることを特徴とする等速ジョイント。
3. 請求項１又は２記載の等速ジョイントにおいて、
   前記高硬度層の各層間は、硬さが傾斜的に変化することを特徴とする等速ジョイント。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の等速ジョイントにおいて、
   前記高硬度層の多層構造は、前記カップ部の内面と接触する内層側に比して、前記トルク伝達部材と接触する外層側の硬さが大きいことを特徴とする等速ジョイント。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の等速ジョイントにおいて、
   少なくとも前記溝の内面を含む前記カップ部の内面に形成されたショットピーニング処理部に前記高硬度層を備えることを特徴とする等速ジョイント。
6. 軽合金製のカップ部及び鋼製の軸部を有するアウタ部材と、前記アウタ部材に内挿されるインナ部材と、前記アウタ部材及び前記インナ部材の間に介在してトルク伝達を行うトルク伝達部材と、を備える等速ジョイントの製造方法であって、
   有底穴を有する前記カップ部の内壁に、前記トルク伝達部材からトルクを受ける溝を形成し、少なくとも前記溝の内面と前記有底穴の内側の底面とを含む前記カップ部の内面にセラミックス又はサーメットを主成分とする多層構造からなる高硬度層を溶射により形成する高硬度層形成工程を有することを特徴とする等速ジョイントの製造方法。
7. 請求項６記載の等速ジョイントの製造方法において、
   前記高硬度層形成工程では、３層構造からなる前記高硬度層を形成することを特徴とする等速ジョイントの製造方法。
8. 請求項６又は７記載の等速ジョイントの製造方法において、
   前記高硬度層形成工程では、各層間の硬さが傾斜的に変化する前記高硬度層を形成することを特徴とする等速ジョイントの製造方法。
9. 請求項６〜８の何れか１項に記載の等速ジョイントの製造方法において、
   前記高硬度層形成工程では、前記溝の内面と接触する前記高硬度層の内層側に比して、前記トルク伝達部材と接触する前記高硬度層の外層側の硬さが大きくなるように前記高硬度層の多層構造を形成することを特徴とする等速ジョイントの製造方法。
10. 請求項６〜９の何れか１項に記載の等速ジョイントの製造方法において、
    前記高硬度層形成工程の前に、少なくとも前記溝の内面を含む前記カップ部の内面にショットピーニング処理を施すショットピーニング処理工程を有することを特徴とする等速ジョイントの製造方法。

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