WO2006054614A1 - 有内歯部材及びその製造方法 - Google Patents

有内歯部材及びその製造方法 Download PDF

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WO2006054614A1
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internal tooth
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Yoshimi Usui
Junichi Suto
Minoru Sugiyama
Hidetoshi Isogai
Munenori Tate
Toshio Takaku
Takashi Ichimura
Toshio Izawa
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Honda Motor Co., Ltd.
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S464/00—Rotary shafts, gudgeons, housings, and flexible couplings for rotary shafts
    • Y10S464/904—Homokinetic coupling
    • Y10S464/906—Torque transmitted via radially spaced balls

Definitions

  • the present invention relates to an internal tooth member in which inner teeth are provided on an inner peripheral wall of a through hole and the inner teeth are carburized, and a method for manufacturing the same.
  • a carburizing process in which carbon is diffused in a surface layer portion and a hardened layer is provided on the surface layer portion has been widely used.
  • carburizing treatment is performed on the inner teeth formed on the inner peripheral wall of the through hole.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2-298249 proposes to apply a carburizing inhibitor to the inner teeth
  • Japanese Patent Laid-Open No. 6-2102 discloses a nickel plating or the like. It has been proposed to apply a charcoal treatment.
  • JP-A-4-263060 and JP-B-60-103123 disclose that the inner teeth are surrounded by a beg seal spacer that controls the degree of formation of the hardened layer.
  • the applicant of the present invention who avoids the above-mentioned problems is that the pipe member standing upright in the frame body is sequentially laminated through the through holes of the plurality of inner members, and the inner member Japanese Patent Laid-Open No. 9-324257 proposes supplying a carburizing gas to the gap while maintaining an annular gap formed between the inner circumference of the shaft and the outer circumference of the support shaft at a constant distance.
  • the depth of the hardened layer formed on the inner peripheral surface of the inner member is substantially uniform, and the depth of the hardened layer is smaller than that of the hardened layer formed on the outer peripheral surface.
  • the quenching strain difference is the same part of each inner member It is the dimensional difference before and after quenching treatment measured between each other).
  • a general object of the present invention is to provide an internal tooth member in which carburizing treatment is applied to the internal teeth and both end faces.
  • a main object of the present invention is to provide an internal tooth member in which a difference in quenching distortion is avoided as much as possible.
  • Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing the above-described internal tooth member.
  • the through-hole is formed on at least one end face of both end faces where the through-hole opens. Pore force All the grooves are provided with recesses through which gas can flow,
  • an internal tooth member in which carburizing treatment is performed on the internal teeth, the concave portion, and a symmetrical portion of the other end surface with respect to the concave portion.
  • the internal tooth member is carburized over substantially the entire surface, and a hardened layer is provided for this purpose. Therefore, the occurrence of quenching distortion difference is suppressed, and as a result, dimensional accuracy is ensured. Thereby, the manufacturing yield of the internal toothed member is also improved.
  • an inner member of a constant velocity joint can be given.
  • a torque transmitting ball is inserted into the groove so as to roll together with the groove formed in the outer member of the constant velocity joint.
  • the internal tooth member As a suitable example of the material of the internal tooth member, boron steel can be cited.
  • the internal tooth member according to the present invention may have a material strength that makes it difficult to ensure dimensional accuracy because a relatively large quenching distortion difference occurs.
  • a through-hole having inner teeth formed on the inner peripheral wall is provided, and a plurality of grooves are provided on the side peripheral wall, thereby providing a gap between the grooves.
  • a step of producing a molded body in which at least one end face of both end faces where the through hole opens is provided with a recess that allows gas to flow through all of the through hole and the groove.
  • a step of laminating the molded bodies by passing a shaft member erected on a base so that end faces provided with the recesses face the same direction in the through holes of the plurality of molded bodies;
  • the laminated compact is heated in a heat treatment furnace, a carburizing agent is supplied into the heat treatment furnace, and the carburizing agent is passed through the recesses from the grooves or the through holes of the compact. Or discharging from the groove;
  • a method of manufacturing an internal tooth member that performs carburizing treatment is provided.
  • a plurality of the molded bodies are immersed in a cooling medium in a stacked state, and the cooling medium is passed from the through hole or the groove through the recess. Is preferably circulated to the through hole.
  • FIG. 1 is a schematic overall perspective view of an inner member as an internal tooth member according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a partially omitted perspective view of a holding mechanism for carrying out the internal toothed member manufacturing method according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a state in which a plurality of preforms are stacked by the holding mechanism shown in FIG.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of FIG.
  • FIG. 5 is a plan view of FIG.
  • FIG. 6 shows that the heated inner race is cooled by the oil tank while being held by the holding mechanism. It is a schematic operation explanatory drawing at the time of performing.
  • FIG. 7 is a chart showing the relationship between the presence or absence of recesses and the CP value.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a state in which a plurality of preforms are irregularly stacked by the holding mechanism shown in FIG.
  • FIG. 9 is a chart showing the relationship between the stacking position and the quenching strain difference.
  • FIG. 1 shows an inner member according to the present embodiment that constitutes a Barfield type constant velocity joint.
  • FIG. 1 is an overall schematic perspective view of an internal tooth member 1.
  • the inner member 1 is made of boron steel.
  • a through hole 2 is provided in the approximate center of the inner member 1 along the axial direction.
  • Internal teeth 3 are formed on the inner peripheral wall of the through hole 2.
  • a tooth portion of a drive shaft (not shown) is engaged with the internal tooth 3.
  • the side wall of the inner member 1 extends in the same direction as the axial direction of the through-hole 2, and the bottom portion that is spaced apart from each other at an equal interval and faces the through-hole 2 is greatly curved 6
  • Four groove portions 4a to 4f are provided.
  • the inner member 1 has a configuration in which six projecting portions 5a to 5f are provided between the groove portions 4a to 4f.
  • a torque transmission ball (not shown) that constitutes a triport type constant velocity joint is rotatably inserted into the groove portions 4a to 4f. That is, the groove portions 4a to 4f function as ball rolling grooves.
  • a substantially circular recess 6 is provided concentrically with the through hole 2 on the upper end surface of the inner member 1 in FIG. A part of the outer peripheral edge of the recess 6 is cut out in the curved bottoms of the grooves 4a to 4f.
  • the diameter of the recess 6 is set so as to continue to the curved bottoms of the grooves 4a to 4f.
  • the recess 6 functions as a gas or liquid flow path from the through hole 2 to the grooves 4a to 4f.
  • the diameter of the recess 6 needs to be at least continuous with the curved bottoms of the grooves 4a to 4f. ) And the side wall (projections 5a to 5f), and inserted into the grooves 4a to 4f. There is a concern that the torque transmitting balls to be detached from the grooves 4a to 4f. Furthermore, when the preformed body of the inner member 1 is laminated during the carburizing process described later, the recessed part 6 is shielded by the end surface of another preformed body located immediately above or immediately below the recessed part 6, so There is concern that the wall forming part 6 will not be carburized.
  • the diameter of the recess 6 to avoid such a situation is such that the maximum degree of quenching distortion difference of the inner member 1 is the same between the inner teeth 3 and the protrusions 5a to 5f, and In order to prevent the torque transmission ball from being detached from the grooves 4a to 4f, the force is also set to such an extent that the one end facing the recess 6 in another preform does not enter.
  • the depth of the recess 6 is set to such an extent that the carburizing gas and the coolant can reliably flow to the grooves 4a to 4f and the strength of the inner member 1 is not lowered.
  • the inner member 1 is formed by, for example, cold-forging by a boron forging process after forming a preform 8 having a shape corresponding to the shape of the inner member 1 (see FIG. 3).
  • the workpiece holding mechanism 10 can be used as follows.
  • This work holding mechanism (hereinafter simply referred to as “holding mechanism! / ⁇ ⁇ ”) 10 includes a plurality of frame bodies (bases) 12 arranged substantially parallel to each other along the longitudinal direction of the frame body 12. And a plurality of support shaft members (shaft members) 14 spaced apart by a predetermined distance.
  • the support shaft member 14 is composed of a pipe having a through hole formed along the axial direction, and is fixed between a pair of adjacent frame bodies 12 by, for example, welding.
  • the support member 14 holds five preforms 8 as shown in FIGS.
  • the inner teeth 3 formed on the inner wall surface of the through hole 2 of each preform 8 and the side peripheral wall of the support shaft member 14 are separated from each other at a predetermined interval. In other words, a gap 16 is formed between the inner tooth 3 and the support shaft member 14.
  • the shape of the preformed body 8 is the same as that of the inner member 1, and therefore, in the preformed body 8, the same components as those of the inner member 1 are denoted by the same reference numerals, and the details are as follows. The explanation is omitted. Note that the preform 8 is not carburized and therefore has a hardened layer. Is formed, isn't it!
  • each of the preforms 8 is such that the end surface provided with the recess 6 faces upward and the positions of the projecting portions 5a to 5f are matched.
  • an end surface of another preform 8 on the side where the recess 6 is not provided is located immediately above the recess 6 of the preform 8.
  • the diameter of the concave portion 6 is set such that one end portion of the preform 8 facing the concave portion 6 does not enter. That is, the wall surface of the recess 6 is not shielded by the one end surface of the upper preformed body 8.
  • the preform 8 is provided through the recess 6 from the gap 16 to the grooves 4 a to 4 f or from the grooves 4 a to 4 f to the gap 16.
  • a flow path is formed through which gas or liquid can flow.
  • the carburizing process is performed after carrying the holding mechanism 10 into a heat treatment furnace (not shown) while maintaining the state where the flow path is formed. Specifically, first, the temperature of the heat treatment furnace is raised, and when a predetermined temperature is reached, a gas as a carburizing agent (for example, methane gas, propane gas, etc.) is supplied.
  • a gas as a carburizing agent for example, methane gas, propane gas, etc.
  • the exposed parts of the preform 8, that is, for example, surface layers such as the protrusions 5a to 5f and the grooves 4a to 4f, are constituent elements of carburizing gas that surrounds the preform 8 from the outside.
  • the carbon component enters and diffuses, and as a result, a hardened layer having a predetermined depth is formed in the surface layer portion.
  • the carburizing gas that has contacted the grooves 4a to 4f flows into the gap 16 via the recess 6 of each preform 8, and comes into contact with each internal tooth 3 while descending or rising, and finally. Any force below or above the gap 16 is also discharged. That is, the carburizing gas contacts the bottom surface of the recess 6, one end surface of another preformed body 8 positioned immediately above the recess 6, and the inner teeth 3.
  • the carburizing gas also flows into the gap 16 with a downward or upward force, and reaches the inner teeth 3 of the preform 8.
  • the carburizing gas passes through the recess 6 and is then discharged to the outside of the force near the bottom of the grooves 4a to 4f in which the opening of the recess 6 is provided. Therefore, the carburizing gas comes into contact with the inner teeth 3, the wall surfaces of the recesses 6, and one end surface of another preform 8 positioned immediately above the recesses 6.
  • carburizing treatment is performed not only on the protrusions 5a to 5f and the grooves 4a to 4f of the preform 8 but also on both end surfaces to form a hardened layer.
  • a hardened layer can be provided over substantially the entire surface of the preform 8, it is possible to suppress the occurrence of a quenching distortion difference in the preform 8 and eventually the inner member 1 that is the final product. can do.
  • an exhaust step for exhausting the carburizing gas from the interior of the heat treatment furnace and a soaking step for maintaining the temperature inside the heat treatment furnace at a substantially constant quenching holding temperature are performed.
  • a cooling process for cooling the inner member 1 to a predetermined temperature is performed.
  • the inner member 1 taken out from the chamber of the heat treatment furnace is conveyed through a transfer device (not shown) while being passed through the support shaft member 14, and finally, as shown in FIG. Each is immersed in cooling oil (refrigerant) 22 stored in oil tank 20.
  • cooling oil refrigerant
  • the exposed protrusions 5a to 5f and the groove parts 4a to 4f of the inner member 1 are preferably brought into contact with the cooling oil 22 in the oil tank 20. It is cooled.
  • the internal teeth 3, the concave portion 6, and the portion symmetrical to the concave portion 6 circulate through the same path as the carburizing gas, in other words, the curvature of the groove portions 4a to 4f from the gap 16 through the concave portion 6.
  • the cooling oil 22 discharged near the bottom or the cooling oil 22 discharged from the vicinity of the curved bottom of the grooves 4a to 4f through the recess 6 through the gap 16 is cooled.
  • the inner member 1 As a result of the inner member 1 being lowered to a predetermined temperature, the inner member 1 is subjected to a quenching process. Since the cooling oil 22 flowing in from the vicinity of the curved bottom of the grooves 4a to 4f or the gap 16 flows as described above, the inner teeth 3 present in the flow path, the wall surface of the recess 6, the position symmetrical to the recess 6 It is possible to apply a uniform quenching process to these parts.
  • the preform 8 is provided with the recess 6 that reaches the grooves 4a to 4f, and the carburizing gas or the cooling oil is applied to the inner teeth 3 during the carburizing process or the quenching process. After contact, it is circulated through the recess 6 to the outer peripheral wall.
  • a hardened layer can also be provided on the inner teeth 3 and both end faces of the inner member 1, so that it is possible to avoid a difference in quenching distortion in the inner member 1 and to improve the manufacturing yield of the inner member 1. It can be made.
  • the carburizing process is performed on the preform 8 that is the inner member 1 constituting the tripod type constant velocity joint.
  • the present invention is particularly limited to this. If it is a member with internal teeth,
  • the number of the preforms 8 passed through the support shaft member 14 is not particularly limited, and may be 5 or less or 5 or more.
  • the present invention is particularly suitable when the internal gear member is made of a material that is difficult to ensure dimensional accuracy because of a relatively large quenching distortion difference, such as boron steel.
  • the material of the internal teeth member is not limited to these, and any material may be used. Examples of other materials include case-hardened steel.
  • the preforms 8 may be stacked so that the end surface provided with the recess 6 faces downward, and the recess 6 may be provided on both end faces of the preform 8. Good.
  • the positions of the protrusions 5a to 5f are aligned.
  • the need may be irregular, as shown in particular in FIG. Even in this case, the recess 6 is not blocked by one end surface of the preform 8 directly above the recess 6. Therefore, the flow of the carburizing gas from the grooves 4a to 4f to the inner teeth 3 or the flow from the inner teeth 3 to the grooves 4a to 4f is not hindered. Applied.

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Abstract

　インナ部材（１）となる予備成形体（８）の側周壁には、ボール転動溝となる溝部（４ａ～４ｆ）が設けられている。そして、該予備成形体（８）の一端面には、貫通孔（２）に臨む溝部（４ａ～４ｆ）の湾曲底部に連なって開口した凹部（６）が形成されている。浸炭処理を施す際、貫通孔（２）と支軸部材（１４）との間に形成された間隙（１６）に進入した浸炭ガスは、内歯（３）に接触した後、凹部（６）を経由し、溝部（４ａ～４ｆ）の湾曲底部を介して予備成形体（８）の外部へ排出される。その逆に、溝部（４ａ～４ｆ）の湾曲底部に接触した浸炭ガスは、凹部（６）を経由して内歯（３）に接触し、間隙（１６）を介して排出される。

Description

明 細 書
有内歯部材及びその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、貫通孔の内周壁に内歯が設けられ、且つ該内歯に浸炭処理が施され た有内歯部材及びその製造方法に関する。
背景技術
[0002] 金属製部材に対して焼入処理を行う際、表層部に炭素を拡散させて該表層部に硬 化層を設ける浸炭処理は、従来から広汎に採用されている。例えば、バーフィールド 型等速ジョイントを構成するインナ部材では、貫通孔の内周壁に形成された内歯に 対して浸炭処理が施される。
[0003] この種のインナ部材に浸炭処理を施すに際しては、内歯に必要以上の硬化層が形 成されることを回避する必要がある。この場合、内歯の硬度が必要以上に上昇するの で靱性が低下し、クラックが発生し易くなつてしまうからである。
[0004] このような観点から、特開平 2— 298249号公報では、内歯に対して浸炭防止剤を 塗布することが提案され、また、特開平 6— 2102号公報では、ニッケルメツキ等を設 けて防炭処理を施すことが提案されている。さらに、特開平 4— 263060号公報、特 開昭 60— 103123号公報には、硬化層の形成度合いを制御するべぐシールゃス ぺーサで内歯を囲繞することが開示されている。
[0005] しかしながら、浸炭防止剤を用いる場合、浸炭処理を施した後に該浸炭防止剤をィ ンナ部材カも剥離除去する煩雑な作業が必要となる。また、硬化層の深さを調整す ることができな 、と!/、う不都合がある。
[0006] 一方、シールゃスぺーサを用いる場合、シールやスぺーサ等を作業者が人力で設 置しなければならず、このために長時間を要するので生産効率が低下してしまう。
[0007] 以上の不具合を回避するべぐ本出願人は、枠体に立設されたパイプ等力 なる支 軸部材を複数のインナ部材の貫通孔に通して順次積層させるとともに、前記インナ部 材の内周面と、支軸部材の外周面との間に形成される環状の間隙を一定距離に保 持しながら、前記間隙に浸炭ガスを供給することを特開平 9— 324257号公報で提 案している。この場合、インナ部材の内周面に形成される硬化層の深さが略均一とな るとともに、該硬化層の深さが、外周面に形成された硬化層に比して小さくなる。
[0008] ところで、特開平 9 324257号公報記載の技術では、インナ部材の端面同士が 密接して積層される。従って、隣接するインナ部材間力 浸炭剤 (ガス)が漏洩するこ とはほとんどない。このため、浸炭剤は、積層されたインナ部材の中で露呈した、枠 体の直上に位置する最下のインナ部材の下端面と、最上部に積層されたインナ部材 の上端面との 2箇所のみに接触する。従って、インナ部材の端面をも浸炭処理するこ とを希求する場合、対応することが容易ではない。
[0009] また、前記した最下及び最上のインナ部材では、一端面のみに硬化層が形成され る。このことに起因して、図 9に示すように、最下及び最上のインナ部材に比較的大き な焼入れ歪み差が発生することがあり、このような事態が生じると、インナ部材、ひい ては内歯の寸法精度を維持することが困難となる。特に、インナ部材が、元素添加に よって結晶粒界を強化させた高強度鋼、例えば、ボロン鋼である場合、 SCM鋼等の 一般的な肌焼鋼に比して構造敏感性が大き 、ので、大きな焼入れ歪み差が発生し てしまう（図 9参照。なお、図 9に示す数値は、積層個数を 5個とした場合の結果であり 、「積層位置」の欄の 1が最上、 3が中央、 5が最下を表す。また、 2、 4は、それぞれ、 1と 3との間、 3と 5との間に介在されたものを示す。焼入れ歪み差は、各インナ部材の 同一部位同士で測定した焼入れ処理前後での寸法差である)。
発明の開示
[0010] 本発明の一般的な目的は、内歯と両端面とに浸炭処理が施された有内歯部材を提 供することにある。
[0011] 本発明の主たる目的は、焼入れ歪み差が生じることが可及的に回避された有内歯 部材を提供することにある。
[0012] 本発明の別の目的は、上記した有内歯部材の製造方法を提供することにある。
[0013] 本発明に係る一実施形態によれば、内周壁に内歯が形成された貫通孔が設けられ
、且つ側周壁に複数個の溝が設けられることによって前記溝同士の間に突出した突 出部が存在する有内歯部材であって、
前記貫通孔が開口する両端面のうち少なくともいずれか一方の端面に、前記貫通 孔力 前記溝のすべてに気体が流通可能な凹部が設けられ、
前記内歯と、前記凹部と、他端面における前記凹部に対する対称部位とに、浸炭 処理が施された有内歯部材が提供される。
[0014] すなわち、この有内歯部材には、略全表面にわたって浸炭処理が施され、このため に硬化層が設けられている。従って、焼入れ歪み差が生じることが抑制され、結局、 寸法精度が確保される。これにより、有内歯部材の製造歩留まりも向上する。
[0015] ここで、有内歯部材の好適な例としては等速ジョイントのインナ部材を挙げることが できる。この場合、前記溝には、等速ジョイントのァウタ部材に形成された溝とともにト ルク伝達用ボールが転動可能に挿入される。
[0016] そして、有内歯部材の材質の好適な例としては、ボロン鋼を挙げることができる。す なわち、本発明に係る有内歯部材は、比較的大きな焼入れ歪み差が生じるために寸 法精度を確保することが困難となる材質力 構成されたものであってもよい。
[0017] 本発明に係る別の一実施形態によれば、内周壁に内歯が形成された貫通孔が設 けられ、且つ側周壁に複数個の溝が設けられることによって前記溝同士の間に突出 した突出部が存在する成形体に対して浸炭処理を施して有内歯部材とする有内歯 部材の製造方法であって、
前記成形体として、前記貫通孔が開口する両端面のうち少なくともいずれか一方の 端面に、前記貫通孔と前記溝のすべてとに連通して気体が流通可能な凹部を設け たものを作製する工程と、
複数個の前記成形体の前記貫通孔に、前記凹部が設けられた端面が同一方向に 臨むようにして基台に立設された軸部材を通すことにより、前記成形体同士を積層す る工程と、
積層された前記成形体を熱処理炉内で加熱するとともに、前記熱処理炉内に浸炭 剤を供給し、前記成形体の前記溝又は前記貫通孔から前記凹部を経由した該浸炭 剤を、前記貫通孔又は前記溝から排出させる工程と、
を有し、
前記溝又は前記貫通孔を経由して前記凹部に到達した浸炭剤により、前記内歯と 、前記凹部と、該凹部が設けられた前記成形体に隣接する別の前記成形体の端面と に対して浸炭処理を施す有内歯部材の製造方法が提供される。
[0018] このように、有内歯部材に凹部を設け、気体ないし液体を該有内歯部材の内周壁 側から外周壁側に、又はその逆方向に指向して流通可能とすることにより、浸炭処理 時にガスが内歯（内周壁)から凹部を経由して外部へ、又は、外部力も凹部を経由し て内歯へ流通するので、この凹部の壁面と、該凹部の直下又は直上に位置する別の 成形体の端面に浸炭処理が施される。また、有内歯部材における露呈した面にも浸 炭ガスが接触するので、結局、略全表面にわたって浸炭処理が施された有内歯部材 が得られる。
[0019] 換言すれば、有内歯部材の内歯及び両端面に対して浸炭処理を施すこと、ひいて は硬化層を設けることが可能となる。これにより焼入れ歪み差が生じることを回避する ことができるので、寸法精度が良好な有内歯部材を得ることができる。
[0020] なお、浸炭処理が終了した後、複数個の前記成形体を積層した状態で冷却用媒体 に浸漬し、冷却用媒体を、前記貫通孔又は前記溝から前記凹部を介して前記溝又 は前記貫通孔まで流通させるようにすることが好ましい。これにより、複数個の前記成 形体における浸炭処理が施された領域に対して一度に焼入処理を施すことができる 。すなわち、焼入処理の効率が向上する。
[0021] 有内歯部材の好適な例としては、上記したように、等速ジョイントのインナ部材を挙 げることができる。
図面の簡単な説明
[0022] [図 1]は、本実施の形態に係る有内歯部材としてのインナ部材の概略全体斜視図で ある。
[図 2]は、本実施の形態に係る有内歯部材の製造方法を実施するための保持機構の 一部省略斜視図である。
[図 3]は、図 2に示す保持機構によって複数の予備成形体を積層した状態を示す斜 視図である。
[図 4]は、図 3の縦断面図である。
[図 5]は、図 3の平面図である。
[図 6]は、加熱されたインナレースを保持機構に保持された状態で油槽によって冷却 を行う際の概略動作説明図である。
[図 7]は、凹部の有無と CP値との関係を示す図表である。
[図 8]は、図 2に示す保持機構によって複数の予備成形体を不規則に積層した状態 を示す斜視図である。
[図 9]は、積層位置と焼入れ歪み差との関係を示す図表である。
発明を実施するための最良の形態
[0023] 以下、本発明に係る有内歯部材及びその製造方法につき好適な実施の形態を挙 げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
[0024] 図 1は、バーフィールド型等速ジョイントを構成する本実施の形態に係るインナ部材
(有内歯部材） 1の全体概略斜視図である。この場合、インナ部材 1はボロン鋼力ゝらな る。また、インナ部材 1の略中央には軸線方向に沿って貫通孔 2が設けられており、 該貫通孔 2の内周壁には内歯 3が形成されている。この内歯 3には、図示しないドライ ブシャフトの歯部が嚙合される。
[0025] また、インナ部材 1の側周壁には、貫通孔 2の軸線方向と同一方向に延在するととと もに、互いに等間隔で離間し且つ貫通孔 2に臨む底部が大きく湾曲した 6本の溝部 4 a〜4fが設けられている。これにより、インナ部材 1は、溝部 4a〜4f同士の間に 6個の 突出部 5a〜5fが設けられた形態となっている。
[0026] 溝部 4a〜4fには、トリポート型等速ジョイントを構成する図示しないトルク伝達用ボ 一ルが転動自在に挿入される。すなわち、溝部 4a〜4fは、ボール転動溝として機能 する。
[0027] ここで、インナ部材 1の図 1における上端面には、概ね円形状の凹部 6が貫通孔 2と 同心円状に設けられている。この凹部 6の外周縁の一部は、溝部 4a〜4fの湾曲底部 に切り欠かれている。換言すれば、凹部 6の直径は、溝部 4a〜4fの湾曲底部に連な るように設定されている。この凹部 6は、後述するように、貫通孔 2から溝部 4a〜4fに 至る気体な 、し液体の流通路として機能する。
[0028] なお、凹部 6の直径は、少なくとも溝部 4a〜4fの湾曲底部に連なる程度である必要 があるが、過度に大きくすると、インナ部材 1の焼入れ歪み差の度合いが内周壁（内 歯 3)と側周壁 (突出部 5a〜5f)とで相違するようになり、また、溝部 4a〜4fに挿入さ れるトルク伝達用ボールが溝部 4a〜4fから離脱することが懸念される。さらには、後 述する浸炭処理時にインナ部材 1の予備成形体を積層させた際、凹部 6の直上又は 直下に位置する別の予備成形体の端面によって該凹部 6が遮蔽され、このために凹 部 6をなす壁面に浸炭処理が施されないことが懸念される。
[0029] このような事態が生じることを回避するべぐ凹部 6の直径は、最大でも、インナ部材 1の焼入れ歪み差の度合いが内歯 3と突出部 5a〜5fとで同程度となり、且つトルク伝 達用ボールが溝部 4a〜4fから離脱しないように、し力も、別の予備成形体における 凹部 6に臨む側の一端部が進入しない程度に設定される。
[0030] その一方で、凹部 6の深さは、浸炭ガス及び冷却剤が確実に溝部 4a〜4fまで流通 可能であり、且つインナ部材 1の強度が低下しない程度に設定される。
[0031] そして、インナ部材 1においては、少なくとも、この凹部 6の各壁面と、貫通孔 2の中 腹部を境界として該凹部 6の対称位置にある部位に、浸炭処理が施されたことによつ て硬化層が形成されて 、る。
[0032] このインナ部材 1は、例えば、冷間鍛造カ卩ェ等によって、ボロン鋼力 該インナ部材 1の形状に対応する形状の予備成形体 8 (図 3参照)を加工成形した後、図 2に示す ように、ワーク保持機構 10を用い、以下のようにして作製することができる。
[0033] このワーク保持機構 (以下、単に保持機構と!/ヽぅ） 10は、略平行に並設された複数 の枠体 (基台） 12と、前記枠体 12の長手方向に沿って所定間隔離間する複数の支 軸部材 (軸部材） 14とを有する。支軸部材 14は軸線方向に沿って貫通孔が形成され たパイプからなり、隣接する一組の枠体 12間に、例えば、溶接等によって固着されて いる。
[0034] この場合、支軸部材 14には、図 3及び図 4に示すように予備成形体 8が 5個保持さ れる。そして、各予備成形体 8の貫通孔 2の内壁面に形成された内歯 3と、支軸部材 14の側周壁とは、所定の間隔で互いに離間する。換言すれば、内歯 3と支軸部材 1 4との間には、間隙 16が形成される。
[0035] ここで、予備成形体 8の形状はインナ部材 1と同一であり、従って、予備成形体 8に おいて、インナ部材 1と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を 省略する。なお、予備成形体 8には浸炭処理が施されておらず、このために硬化層 が形成されて 、な 、ことは 、うまでもな!/、。
[0036] 本実施の形態では、予備成形体 8の各々は、凹部 6が設けられた端面が上方を臨 むように、且つ各突出部 5a〜5f同士の位置が合致するようにして支軸部材 14に保 持される。すなわち、例えば、予備成形体 8の凹部 6の直上には、別の予備成形体 8 における凹部 6が設けられていない側の端面が位置する。なお、上記したように、凹 部 6の直径は、該凹部 6に臨む予備成形体 8の一端部が進入しない程度に設定され ている。すなわち、凹部 6の壁面が上方の予備成形体 8の一端面によって遮蔽される ことはない。従って、予備成形体 8には、図 3〜図 5に示すように、間隙 16から各溝部 4a〜4fに至るまで、又は、各溝部 4a〜4fから間隙 16に至るまで、凹部 6を介して気 体ないし液体が流通可能な流通路が形成される。
[0037] この流通路が形成された状態を維持しながら、保持機構 10を図示しない熱処理炉 の室内に搬入した後、浸炭処理を行う。具体的には、先ず、熱処理炉の温度を上昇 させ、所定の温度に到達した際、浸炭剤としてのガス (例えば、メタンガス、プロパン ガス等)を供給する。
[0038] 予備成形体 8における露呈した部位、すなわち、例えば、突出部 5a〜5fや溝部 4a 〜4f等の表層部には、予備成形体 8を外方から囲繞する浸炭ガスの構成元素である 炭素成分が進入'拡散し、その結果、該表層部に所定の深さの硬化層が形成される
[0039] また、溝部 4a〜4fに接触した浸炭ガスは、各予備成形体 8の凹部 6を経由して間隙 16に流入し、下降ないし上昇しながら各内歯 3に接触して、最終的に間隙 16の下方 ないし上方力も排出される。すなわち、浸炭ガスは、凹部 6の底面、該凹部 6の直上 に位置する別の予備成形体 8の一端面、及び内歯 3に接触する。
[0040] その一方で、間隙 16には、下方ないし上方力も浸炭ガスが流入し、予備成形体 8 の内歯 3に到達する。この浸炭ガスは、凹部 6を経由した後、該凹部 6の開口が設け られた溝部 4a〜4fの底部近傍力 予備成形体 8の外部へと排出される。従って、浸 炭ガスは、内歯 3、凹部 6の壁面、及び該凹部 6の直上に位置する別の予備成形体 8 の一端面に接触する。
[0041] 浸炭ガスがこのように予備成形体 8の各部位に接触することにより、当該接触部位 の表層部にも、炭素成分の進入'拡散が起こる。すなわち、内歯 3、凹部 6の壁面、及 び別の予備成形体 8における該凹部 6と対称位置の部位にも硬化層が形成され、こ れにより、硬化層を有するインナ部材 1が得られるに至る。
[0042] すなわち、本実施の形態によれば、予備成形体 8の突出部 5a〜5f及び溝部 4a〜4 fのみならず、両端面に対しても浸炭処理を施して硬化層を形成することができる。換 言すれば、予備成形体 8の略全表面にわたって硬化層を設けることができるので、予 備成形体 8、ひ 、ては最終製品であるインナ部材 1に焼入れ歪み差が生じることを抑 ff¾することができる。
[0043] 以上の工程が行われた後、熱処理炉の室内から浸炭ガスを排気する排気工程、前 記熱処理炉の内部の温度を略一定の焼入保持温度に保持する均熱工程が行われ 、次に、インナ部材 1を所定温度に冷却する冷却工程が行われる。
[0044] 熱処理炉の室内から取り出されたインナ部材 1は、支軸部材 14に通した状態のまま 図示しない移送装置を介して搬送され、最終的に、図 6に示すように、保持機構 10ご と、油槽 20に貯留された冷却用油 (冷媒) 22に浸漬される。
[0045] 冷却用油 22内に所定時間静置されることにより、インナ部材 1の露呈した突出部 5a 〜5fや溝部 4a〜4fは、油槽 20内の冷却用油 22と接することにより好適に冷却され る。その一方で、内歯 3、凹部 6、該凹部 6と対称位置の部位は、浸炭ガスと同様の経 路で流通する、換言すれば、間隙 16から凹部 6を介して溝部 4a〜4fの湾曲底部近 傍で排出される冷却用油 22、又は、溝部 4a〜4fの湾曲底部近傍から凹部 6を介し て間隙 16で排出される冷却用油 22が接触することによって冷却される。
[0046] 以上によりインナ部材 1が所定温度まで下降することに伴って、該インナ部材 1に対 する焼入処理が行われる。そして、溝部 4a〜4fの湾曲底部近傍ないし間隙 16から 流入する冷却用油 22が上記したように流通するため、その流通経路に存在する内歯 3、凹部 6の壁面、該凹部 6と対称位置の部位に対し、均一な焼入処理を施すことが 可能となる。
[0047] このようにしてインナ部材 1の全体が所定温度まで冷却された後、図示しない移送 装置の作用下に、保持機構 10ごとインナ部材 1を油槽 20の外部へ引き上げれば、 焼入処理が終了する。 [0048] 以上の作業により、焼入れ歪み差が抑制され、このために寸法精度が良好なインナ 部材 1が得られるに至る。
[0049] ここで、 SCM鋼及びボロン鋼からなる 30個の予備成形体 8に対して浸炭処理及び 焼入れ処理を施した場合での、凹部 6の有無と工程能力指数 (CP値)との関係を図 7 に示す。 CP値が大きいほど、不良品が少ないことを意味する。
[0050] この図 7から、 SCM鋼のみならず、焼入れ歪み差が発生し易いボロン鋼であっても 、凹部 6を設けて浸炭処理を施すことによって不良品が著しく少なくなること、換言す れば、焼入れ歪み差が小さく寸法精度に優れたインナ部材 1が得られることが明らか である。
[0051] このように、本実施の形態では、予備成形体 8に溝部 4a〜4fまで到達する凹部 6を 設け、浸炭処理時や焼入処理時に、浸炭ガス又は冷却用油を内歯 3に接触させた 後、凹部 6を経由させて外周壁まで流通させるようにしている。これによりインナ部材 1 の内歯 3や両端面にも硬化層を設けることができるので、該インナ部材 1に焼入れ歪 み差が生じることを回避することができ、インナ部材 1の製造歩留まりを向上させること ができる。
[0052] なお、上記した実施の形態では、トリポート型等速ジョイントを構成するインナ部材 1 となる予備成形体 8に対して浸炭処理を行う場合について説明したが、特にこれに限 定されるものではなぐ内歯を有する部材であればょ 、。
[0053] また、支軸部材 14に通す予備成形体 8の個数は、特に限定されるものではなぐ 5 個以下であっても 5個以上であってもよ 、。
[0054] さらに、本発明は、ボロン鋼等のように、比較的大きな焼入れ歪み差が生じるため に寸法精度を確保することが困難な材質で有内歯部材を構成する際に特に好適で あるが、有内歯部材の材質はこれらに限定されるものではなぐどのような材質であつ てもよい。他の材質の例としては、肌焼鋼が挙げられる。
[0055] さらにまた、凹部 6が設けられた端面が下方を臨むようにして予備成形体 8同士を 積層するようにしてもょ ヽし、予備成形体 8の両端面に凹部 6を設けるようにしてもよ い。
[0056] そして、予備成形体 8同士を積層する際には、突出部 5a〜5f同士の位置を揃える 必要は特になぐ図 8に示すように、不規則であってもよい。この場合においても、凹 部 6が該凹部 6の直上の予備成形体 8の一端面によって閉塞されることはない。従つ て、浸炭ガスの溝部 4a〜4fから内歯 3への流れ、又は、内歯 3から溝部 4a〜4fへの 流れが阻害されることはなぐ結局、各予備成形体 8に浸炭処理が施される。

Claims

請求の範囲
[1] 内周壁に内歯 (3)が形成された貫通孔 (2)が設けられ、且つ側周壁に複数個の溝
(4a〜4f)が設けられることによって前記溝 (4a〜4f)同士の間に突出した突出部（5a
〜5f)が存在する有内歯部材であって、
前記貫通孔（2)が開口する両端面のうち少なくともいずれか一方の端面に、前記貫 通孔（2)から前記溝 (4a〜4f)のすべてに気体が流通可能な凹部（6)が設けられ、 前記内歯 (3)と、前記凹部（6)と、他端面における前記凹部（6)に対する対称部位 とに、浸炭処理が施されたことを特徴とする有内歯部材。
[2] 請求項 1記載の有内歯部材において、当該有内歯部材が等速ジョイントのインナ部 材（1)であり、前記溝 (4a〜4f)に、前記等速ジョイントのァウタ部材に形成された溝 とともにトルク伝達用ボールが転動可能に挿入されることを特徴とする有内歯部材。
[3] 請求項 1記載の有内歯部材において、ボロン鋼力もなることを特徴とする有内歯部 材。
[4] 内周壁に内歯 (3)が形成された貫通孔 (2)が設けられ、且つ側周壁に複数個の溝
(4a〜4f)が設けられることによって前記溝 (4a〜4f)同士の間に突出した突出部（5a 〜5f)が存在する成形体 (8)に対して浸炭処理を施して有内歯部材とする有内歯部 材の製造方法であって、
前記成形体 (8)として、前記貫通孔 (2)が開口する両端面のうち少なくともいずれ か一方の端面に、前記貫通孔（2)と前記溝 (4a〜4f)のすべてとに連通して気体が 流通可能な凹部（6)を設けたものを作製する工程と、
複数個の前記成形体 (8)の前記貫通孔 (2)に、前記凹部 (6)が設けられた端面が 同一方向に臨むようにして基台（12)に立設された軸部材（14)を通すことにより、前 記成形体 (8)同士を積層する工程と、
積層された前記成形体 (8)を熱処理炉内で加熱するとともに、前記熱処理炉内に 浸炭剤を供給し、前記成形体 (8)の前記溝 (4a〜4f )又は前記貫通孔（2)から前記 凹部 (6)を経由した該浸炭剤を、前記貫通孔 (2)又は前記溝 (4a〜4f)から排出させ る工程と、
を有し、 前記溝 (4a〜4f )又は前記貫通孔（2)を経由して前記凹部（6)に到達した浸炭剤 により、前記内歯 (3)と、前記凹部 (6)と、該凹部 (6)が設けられた前記成形体 (8)に 隣接する別の前記成形体 (8)の端面とに対して浸炭処理を施すことを特徴とする有 内歯部材の製造方法。
[5] 請求項 4記載の製造方法において、前記浸炭処理が終了した後、複数個の前記成 形体 (8)を積層した状態で冷却用媒体 (22)に浸潰し、前記冷却用媒体 (22)を、前 記貫通孔（2)又は前記溝 (4a〜4f)から前記凹部（6)を介して前記溝 (4a〜4f)又は 前記貫通孔（2)まで流通させることを特徴とする有内歯部材の製造方法。
[6] 請求項 4記載の製造方法にぉ 、て、前記有内歯部材として、等速ジョイントのイン ナ部材 (1)を作製することを特徴とする有内歯部材の製造方法。
[7] 請求項 4記載の製造方法において、前記有内歯部材がボロン鋼力 なることを特徴 とする有内歯部材の製造方法。
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