JPS62171525A - 自在継手の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は車両等に装備する自在継手の製造方法、特にニ
ードルローラベアリングを組立要素とする自在継手の製
造方法に関する。

（従来の技術） ニードルローラベアリングを組立要素とする自在継手と
しては、トリポード継手や十字継手がある０例えばトリ
ポード継手は、第５図と第６図に示すように、回転軸ｌ
の一端に、該回転軸ｌの軸心に対して交叉する方向に複
数（通常３本）のトリポード軸２を延設し、このトリポ
ード軸２のそれぞれにニードルローラベアリング３を介
してインボードローラ４を取付け。

このローラ４をチューリップ５の溝６に係合させて成る
もである。なお、７．７はニードルローラベアリング３
をトリポード軸２上に位置決め、保持するためのリテー
ナである。

このようなトリポード継手は、自動車の動力伝達系に使
用された場合、ニードルローラベアリング３と接触する
トリポード軸２あるいはインボードローラ４に大きな荷
重が負荷されて早期に疲労損傷を起し易いものとなり、
このため、従来一般には、これらトリポード軸２やイン
ボードローラ４は、疲労強度を高めるべく浸炭あるいは
浸炭窒焼入焼もどし処理′（表面硬化熱処理）した後、
研削加工仕上げを実施して製造されていた・ （発明が解決しようとする問題点） ところで、最近、自動車のエンジンは益々高出力化（タ
ーボ装置、４バルブ等）する傾向にあり、これに伴なっ
て駆動系の自在継手に加わる負荷応力が苛酷となり、特
に上記ニードルローラベアリング３と接触するトリポー
ド軸２あるいはインボードローラ４に、ピッチングやフ
レーキングの疲労損傷が早期に生じることがあり問題に
なっていた。

この疲労対策として、例えば第７図に示すように、ニー
ドルローラベアリング３のトリポード軸２との接触面に
クラウニング３ａを付したり、インボードローラ４のニ
ードルローラベアリング３との接触側端部に比較的大き
な曲率のＲ付は部４ａを設けたり、あるいはクラウニン
グ３ａの開始点と前記Ｒ付は部４ａの終了点との距＃愛
を種々変化させたりする設計変更を行っていた。しかし
ながら、前記対策によってもなお、安定的に疲労強度を
高めることは困難であった・ また一部にトリポード軸２の表面またはインボードロー
ラ４の内周面にリン酸皮膜処理を施す試み（特開昭５８
−２００８１９号）がなされているが、この場合、初期
なじみ性は良いものの、前記苛酷な条件下での長期使用
には耐え得ないという問題があった。

さらに材質の変更も種々検討されているが、思うような
効果をあげていないのが現状で、抜本的解決が望まれて
いた。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、
加工仕上げの方法と加工仕上げ後の表面処理に工夫をな
すことにより、設計諸元や材質あるいは熱処理条件を変
更することなく疲労強度の可及的向上を達成することの
できる自在継手の製造方法を提供することを目的とする
。

（問題点を解決するための手段） このため、本発明は、ニードルローラベアリングを組立
要素とする自在継手の製造方法において、前記ニードル
ローラベアリングに接触する部材のうち、少なくとも該
ニードルローラベアリングが嵌合される軸に対し、表面
硬化熱処理を施した後、切削加工仕上げを実施し、しか
る後に低温浸硫処理を施すようにしたことを要旨とする
。

本発明で得ようとする自在継手は、トリポード継手およ
び十字継手であり、こへでいう軸は、トリポード継手に
あってはトリポード軸、十字継手にあってはスパイダと
なる。一方。

ニードルローラベアリングに接触する部材は、トリポー
ド継手にあってはインボードローラ、十字継手にあって
は軸端に固着されたフランジヨーク（カップスパイダ並
びにシエＪレカップ）となる。

本発明は、上記したように、従来の研削加工仕上げに代
えて切削加工仕上げを行うことを特徴とするが、この切
削加工は、ＣＢＮ　（窒化ポロン焼結体）工具、セラミ
ック工具等の高硬度材料切削工具を用いて、０．１５〜
０．３０ｍ■の取代にて行うのを標準とする−また前記
切削加工仕上げを行う範囲としては軸に接続するフィレ
ット部を含ませるのが望ましい。

低温浸硫処理は、アルカリ金属塩浴に硫化ナトリウムを
添加して、これを１１１５〜１９５℃に保持し、被処理
物（例えばトリポード軸）を陽極、処理槽を陰極として
１０〜２０分行うツーベット法を採用するのが望ましい
。

（作用） 上記構成の自在継手の製造方法において、表面硬化熱処
理後に切削加工仕上げを実施するようにしたので、その
仕上げ面には研削加工仕上げした場合に比し、大きな圧
縮残留応力と塑性流動による加工硬化層（メタルフロー
、３〜５ＩＬ１１）が付与され、疲労強度の向上に寄与
する。

また低温浸硫処理を施したことにより、ニードルローラ
ベアリングとの接触面に硫化鉄の皮＋１’２が形成され
る。この硫化鉄は六方晶の結晶構造を有し、摩擦係数が
小さくかつまた塑性流動性に富んでおり、特にその塑性
流動性によって、エッヂ当りのような金属接触を誘発す
る局部的面圧上昇の抑制が可能になる。すなわち、エッ
ヂ部で異常に高くなった接触応力の分布パターンが内部
へ向って平均的にならされ、この結果疲労強度は向上す
る。

そして上記した切削加工仕上げと低温浸硫処理とによる
相乗効果により、著しく疲労強度の高い自在継手を得る
ことが可能になる。

なお、低温浸硫処理は、１６５〜１９５℃の低温域で実
施可能であるため、母材の表面硬さや焼入れ深さあるい
は内部硬さ等には何等の悪影響を及ぼさないことも大き
な特徴となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。

本実施例の対象とした自在接手は、前出第５図、第６図
に示したトリポード継手であり、こ−ではその構造の説
明は省略する０本実施例においては、トリポード軸２を
ＪＩＳ肌焼鋼を用いて形成し、これに標準の浸炭焼入焼
もどし処理した後、ＣＢＮ工具を用いて切削加工仕上げ
を行い、しかる後に低温浸硫処理を施した。こ〜でＣＢ
Ｎ工具による取代は約０．２鵬Ｉとし、また低温浸硫処
理は、アルカリ金属塩浴に硫化ナトリウムを添加し、１
８０℃に保持してこの中に前記切削加工仕上げを終えた
トリポード軸を浸漬し、該トリポード軸を陽極、処理槽
を陰極として１０分間通電する条件で行った。

以下、上記のようにして得た自在接手（発明品Ａ）を自
動車の駆動系に組込み、市場でのモードをシミュレート
した台上耐久試験に供した。また比較のため１本発明品
Ａと材質、表面硬化熱処理を同一にする、研削仕上げ後
、低温浸硫処理した比較量Ｂ、切削加工仕上げして低温
浸硫処理を省略した比較量Ｃ１研削加工仕上げして低温
浸硫処理を省略した比較量りについても、前記同様の台
上耐久試験に供した。

第１図は、各々８個のトリポード継手について行った上
記台上耐久試験の結果を、ワイブル確率紙にプロットし
て示したものである。これより、本発明品Ａは比較量Ｂ
、Ｃ，Ｄのいずれよりも高い疲労強度を有することが明
らかである。特にＬ　（５０）寿命で比較すると、本発
明品Ａは、比較量Ｂの約１．５倍、比較量Ｃの約２倍、
比較量りの約３倍となっており、その疲労強度の著しく
優れていることが分る。また本発明品Ａと比較量Ｂ、比
較量Ｃと比較量りの比較より、疲労強度の向上に対して
切削加工仕上げの方が研削加工仕上げより効果的である
こと、および本発明品Ａと比較量Ｃ１比較品Ｂと比較量
りの比較より、疲労強度の向上に対して低温浸硫処理の
効果的であることが分る。

上記した切削加工による疲労強度の向上の効果は、第２
図に示す表面圧縮残留応力の分布から明らかなように、
浸炭焼入後、切削加工したもの（■で表す）が、浸炭焼
入後、研削加工したもの（■で表す）や浸炭焼入したま
まのもの（■で表す）に比し、著しく圧縮残留応力が付
与された結果と考えられる。

因みに、上記各処理を行ったトリポード軸に関し、台上
耐久試験にて負荷トルクを種々変え、曲げ疲労試験を行
った結果、第３図に示すように、浸炭焼入後、切削加工
したもの（■で表す）は、浸炭焼入後、研削加工したも
の（■で表す）や浸炭焼入したままのもの（■で表す）
に比し、著しく疲労強度が向上しているのが明らかとな
った。なお、この曲げ疲労試験に供したトリポード軸は
、同図中に示すように。

フィレット部１０を含んで切削または研削加工するよう
にした。

また上記した低温浸硫処理による疲労強度の向上効果は
、第４図（ａ）　、　（ｂ）に示すように、トリポード
軸２の表面に形成された硫化鉄皮膜１１が高負荷を受け
た時に、ＣＢ＞から（ｂ）に示すように塑性流動を起し
、真実接触面を増大させるためと考えられる。

なお十字継手におけるスパイダに、上記実施例と同様に
、切削加工仕上げした後、低温浸硫処理を施し、この十
字継手を自動車のプロペラシャフトに組込んで台上耐久
試験を行ったところ、上記実施例と同様、疲労強度の向
上を確認することができた。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明はニードルローラ
ベアリングと接触する部材面に標準の表面硬化熱処理を
施した後、切削加工仕上げを実施し、しかる後に低温浸
硫処理を施して自在継手を製造するようにしたので、切
削加工により表面圧縮残留応力と表面硬化層とが付与さ
れると共に、低温浸硫処理により形成された硫化鉄皮膜
が異常当りの緩衝作用をなして、ニードルローラベアリ
ングに接触する部材の疲労強度を大幅に向上させる効果
を奏した。この結果、得られた自在継手の耐久性が増し
、これを使用する車両特に自動車の信頼性を著しく高め
る効果が得られた。

また軸径のアップやクラウニング付与等の設計諸元の変
更あるいは材質の変更なしに疲労強度の向上を達成でき
たことから、小型、軽量で、コンパクトな自在継手を実
現できることとなり、全体としてその及ぼす効果は大な
るものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の製造方法により得たトリポード継手
の疲労試験結果を他の方法により得たトリポード継手の
結果と対比して示すグラフ、第２図は、本発明が含む切
削加工の圧縮残留応力の及ぼす影響を他の例と比較して
示すグラフ、第３図は、同じ゛く本発明が含む切削加工
の疲労強度に及ぼす影響を他の例と比較して示すグラフ
、第４図（ａ）　、　（ｂ）は、本発明が含む低温浸硫
処理の疲労強度向上のメカニズムを示す概念図、第５図
と第６図は、本発明の実施対象であるトリポード継手の
構造を示したもので、第５図は一部を断面として示す側
面図、第６図はその要部拡大断面図、第７図は、従来の
トリポード継手の疲労強度向上対策例を示す断面図であ
る。 ２・・・トリポード軸 ３・・・ニードルローラベアリング ４・・・インボードローラ １１・・・低温浸硫処理皮膜 第１図 ＦＩＸ［３？のＭｉＬ：ダ（ＸＩＯ’）第２図 （Ｇ）　　　　　　　　　（ｂ） 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ニードルローラベアリングを組立要素とする自在
   継手の製造方法において、前記ニードルローラベアリン
   グに接触する部材のうち、少なくとも該ニードルローラ
   ベアリングが嵌合される軸に対し、表面硬化熱処理を施
   した後、切削加工仕上げを実施し、しかる後に低温浸硫
   処理を施すことを特徴とする自在継手の製造方法。