特開 2023-7906 遊星歯車用支持軸の製造方法及び遊星歯車用支持軸

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023007906

(43)【公開日】2023-01-19

(54)【発明の名称】遊星歯車用支持軸の製造方法及び遊星歯車用支持軸

(51)【国際特許分類】

   F16H 57/08 20060101AFI20230112BHJP

   F16H 1/28 20060101ALI20230112BHJP

   C21D 9/28 20060101ALI20230112BHJP

【ＦＩ】

F16H57/08

F16H1/28

C21D9/28 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021111041

(22)【出願日】2021-07-02

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000811

【氏名又は名称】弁理士法人貴和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】城田 和明

(72)【発明者】

【氏名】後藤 和重

(72)【発明者】

【氏名】大塚 智博

【テーマコード（参考）】

3J027

3J063

4K042

【Ｆターム（参考）】

3J027FA20

3J027FA37

3J027FB02

3J027GA01

3J027GB03

3J027GC13

3J027GC22

3J027GE07

3J063AA02

3J063AB12

3J063AC04

3J063BA10

3J063CA01

3J063CB48

3J063XC02

4K042AA14

4K042BA02

4K042BA03

4K042DA01

4K042DB01

4K042DD02

4K042DD05

4K042DF02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ニードルと転がり接触する軸方向中間部外周面の硬さを十分に確保することができ、かつ、耐衝撃性を良好に確保することができる遊星歯車用支持軸の製造方法を提供する。
【解決手段】遊星歯車用支持軸１の中心軸を中心に回転駆動し、かつ、エアーを軸方向開口１７ａから給油路１５内に送り込む。この状態で、高周波誘導コイル２３に通電し、かつ、ノズル２４から冷却液２４ａを噴出させながら、遊星歯車用支持軸１を上方から下方に移動させることで、遊星歯車用支持軸１の軸方向中間部に高周波焼き入れ処理を施す。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向片側の端面に開口する中心孔と、
外周面と前記中心孔の内周面とを連通する分岐孔と、
少なくとも軸方向中間部の径方向外側部分に備えられた焼き入れ硬化層と、
を備える、遊星歯車用支持軸の製造方法であって、
円柱形状を有する素材に、前記中心孔及び前記分岐孔を形成した後、液体又は気体を、前記中心孔に送り込み、前記分岐孔を通じて排出しつつ、外周面に高周波焼き入れ処理を施す工程を備える、
遊星歯車用支持軸の製造方法。

【請求項2】

エアーを、前記中心孔に送り込み、前記分岐孔を通じて排出しつつ、外周面に高周波焼き入れ処理を施す、
請求項１に記載の遊星歯車用支持軸の製造方法。

【請求項3】

前記素材を回転させながら、外周面に高周波焼き入れ処理を施す、
請求項１または２に記載の遊星歯車用支持軸の製造方法。

【請求項4】

軸方向片側の端面にのみ開口する中心孔と、
外周面と前記中心孔の内周面とを連通する分岐孔と、
少なくとも軸方向中間部の径方向外側部分に備えられた焼き入れ硬化層と、
を備え、
前記焼き入れ硬化層は、前記中心孔の内周面までは達しておらず、
前記焼き入れ硬化層のうち、前記中心孔の周囲に存在する部分の径方向厚さの最大値をＴ_Ａとし、前記焼き入れ硬化層のうち、軸方向に関して前記中心孔から外れた部分の径方向厚さの最大値をＴ_Ｂとした場合に、
１．０Ｔ_Ｂ＜Ｔ_Ａ＜２．０Ｔ_Ｂの関係を満たす、
遊星歯車用支持軸。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば自動車用自動変速機を構成する遊星歯車装置に組み込まれる遊星歯車をキャリアに対して回転自在に支持するための遊星歯車用支持軸及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車用自動変速機として、トルクコンバータと遊星歯車装置とを備える構造が広く使用されている。遊星歯車装置は、太陽歯車と、該太陽歯車の周囲に配置されたリング歯車と、太陽歯車及びリング歯車のそれぞれ噛合した複数の遊星歯車とを備える。それぞれの遊星歯車は、支持軸を介して、キャリアに回転（自転）自在に支持されている。具体的には、それぞれの遊星歯車は、キャリアに支持固定された支持軸の周囲に、複数本のニードルを介して回転自在に支持されている。すなわち、それぞれの支持軸の軸方向中間部外周面には、それぞれのニードルが転がり接触する。換言すれば、それぞれの支持軸の軸方向中間部外周面は、軌道面を構成する。このため、遊星歯車装置の耐久性を確保するためには、支持軸の軸方向中間部外周面の転がり疲れ寿命を確保することが重要である。

【0003】

特開２０１３－２２８０３２号公報（特許文献１）には、外周面のうち、ニードルと転がり接触する軸方向中間部を含む部分に焼き入れ処理を施して、焼き入れ硬化層を形成することにより、転がり疲れ寿命を向上させた遊星歯車用の支持軸が記載されている。又、前記支持軸は、軸方向片側の端面にのみ開口する中心孔と、前記支持軸の外周面と前記中心孔の内周面とを連通する分岐孔とからなる給油路を備える。すなわち、特開２０１３－２２８０３２号公報に記載の支持軸では、前記給油路を通じて、前記支持軸の外周面と前記ニードルとの転がり接触部に潤滑油が供給可能となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－２２８０３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特開２０１３－２２８０３２号公報に記載の支持軸は、耐衝撃性を良好に確保する面からは改良の余地がある。すなわち、前記支持軸は、軸方向片側の端面にのみ開口する中心孔を有するため、熱容量が軸方向に関して不均一になり、焼き入れ硬化層の径方向厚さが不均一になる。具体的には、前記中心孔から軸方向に外れた、熱容量が大きい部分では、焼き入れ処理時の温度上昇が遅くなる分、前記焼き入れ硬化層の径方向厚さが小さくなるのに対し、前記中心孔の周囲に存在する、熱容量が小さい部分では、焼き入れ処理時の温度上昇が速くなる分、前記焼き入れ硬化層の径方向厚さが大きくなる。

【0006】

したがって、特開２０１３－２２８０３２号公報に記載の支持軸において、前記中心孔から軸方向に外れた部分の焼き入れ硬化層の径方向厚さを十分に確保しようとした場合、前記中心孔の周囲に存在する部分の焼き入れ硬化層が、前記中心孔の内周面にまで達してしまう可能性がある。すなわち、前記中心孔の周囲に存在する部分に、焼き入れ硬化していない非硬化部が存在しなくなってしまい、当該部分の靭性が低下して、耐衝撃性の確保が難しくなる可能性がある。反対に、前記中心孔の周囲に存在する部分の非硬化部の径方向厚さを十分に確保しようとした場合、前記中心孔から軸方向に外れた部分の焼き入れ硬化層の径方向厚さを十分に確保できなくなって、転がり疲れ寿命の確保が難しくなる可能性がある。

【0007】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、ニードルと転がり接触する軸方向中間部外周面の硬さを十分に確保することができ、かつ、耐衝撃性を良好に確保することができる、遊星歯車用支持軸及びその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様の遊星歯車用支持軸の製造方法は、
軸方向片側の端面に軸方向開口を有する中心孔と、
外周面に径方向外側開口を有し、かつ、前記中心孔の内周面に径方向内側開口を有する分岐孔と、
少なくとも軸方向中間部の径方向外側部分に備えられた焼き入れ硬化層と、
を備える、遊星歯車用支持軸を造るために、
円柱形状を有する素材に、前記中心孔及び前記分岐孔を形成した後、液体又は気体を、前記軸方向開口から前記中心孔に送り込み、前記分岐孔を通じて、前記径方向外側開口から排出しつつ、外周面に高周波焼き入れ処理を施す工程を備える。

【0009】

本発明の一態様の遊星歯車用支持軸の製造方法では、エアー（圧縮空気）を、前記軸方向開口から前記中心孔に送り込み、前記分岐孔を通じて、前記径方向外側開口から排出しつつ、外周面に高周波焼き入れ処理を施すことができる。
あるいは、前記エアーに代えて、窒素等の気体、又は、水若しくは潤滑油等の液体を使用することもできる。

【0010】

本発明の一態様の遊星歯車用支持軸の製造方法では、前記素材を回転させながら、外周面に高周波焼き入れ処理を施すことができる。

【0011】

本発明の一態様の遊星歯車用支持軸は、
軸方向片側の端面にのみ開口する中心孔と、
外周面と前記中心孔の内周面とに開口する分岐孔と、
少なくとも軸方向中間部の径方向外側部分に備えられた焼き入れ硬化層と、
を備え、
前記焼き入れ硬化層は、前記中心孔の内周面までは達しておらず、
前記焼き入れ硬化層のうち、前記中心孔の周囲に存在する部分の径方向厚さの最大値をＴ_Ａとし、前記焼き入れ硬化層のうち、軸方向に関して前記中心孔から外れた部分の径方向厚さの最大値をＴ_Ｂとした場合に、
１．０Ｔ_Ｂ＜Ｔ_Ａ＜２．０Ｔ_Ｂの関係、好ましくは１．２Ｔ_Ｂ＜Ｔ_Ａ＜１．５Ｔ_Ｂの関係を満たす。

【発明の効果】

【0012】

本発明の一態様の遊星歯車用支持軸によれば、ニードルと転がり接触する軸方向中間部外周面の硬さを十分に確保することができ、かつ、耐衝撃性を良好に確保することができる。又、本発明の一態様の遊星歯車用支持軸の製造方法によれば、本発明の一態様の遊星歯車用支持軸を、工業的に能率よく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、実施の形態の１例に係る遊星歯車用支持軸を組み込んだ遊星歯車装置の１例を、軸方向から見た図である。

【図2】図２は、図１のＸ－Ｘ断面図である。

【図3】図３は、実施の形態の１例に係る遊星歯車用支持軸を示す、断面模式図である。

【図4】図４は、焼き入れ処理を施す方法を工程順に示す断面図である。

【図5】図５（Ａ）は、図３のＹ－Ｙ断面図であり、図５（Ｂ）は、比較例を示す、図５（Ａ）に相当する図である。

【図6】図６は、本発明を適用可能な、遊星歯車用支持軸の別例を示す断面図である。

【図7】図７は、焼き入れ処理を施す方法の別例を示す断面図である。

【図8】図８（Ａ）は、実施例の断面を表す模式図であり、図８（Ｂ）は、比較例の断面を表す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の実施の形態の１例について、図１～図５（Ｂ）を用いて説明する。本例の遊星歯車用支持軸１は、例えば自動車用自動変速機やトランスアクスルを構成する遊星歯車装置２に組み込んで使用される。遊星歯車装置２は、図１及び図２に示すように、太陽歯車３と、リング歯車４と、キャリア５と、複数個の遊星歯車６とを備える。

【0015】

太陽歯車３は、外周面に歯３ａを有し、図示しない駆動軸に対し該駆動軸と一体的に回転するように、すなわち駆動軸と同じ方向に同じ速度で回転するように接続されている。

【0016】

リング歯車４は、内周面に歯４ａを有し、太陽歯車３の周囲に該太陽歯車３と同軸に支持固定されて、使用時にも回転しない。

【0017】

キャリア５は、太陽歯車３及びリング歯車４と同軸に支持され、従動軸７に対し該従動軸７と一体的に回転するように接続されている。キャリア５は、略Ｌ字形の断面形状を有する基板８と、中空円形板状の連結板９とを備える。

【0018】

基板８は、従動軸７に、中空円形板状の側板部１０と、該側板部１０の径方向内側の端部から軸方向片側（図２の右側）に向けて折れ曲がった円筒部１１とを有する。側板部１０は、円周方向複数箇所に、軸方向に貫通する円孔１２ａを有する。円筒部１１は、従動軸７に、スプライン係合等によりトルク伝達可能に外嵌固定されている。

【0019】

連結板９は、円周方向複数箇所に、軸方向に貫通する円孔１２ｂを有し、基板８と同軸に、かつ、側板部１０に対して軸方向他側（図２の左側）に離隔して配置されている。

【0020】

複数個の遊星歯車６は、太陽歯車３とリング歯車４との間の円周方向複数箇所に配置され、かつ、キャリア５に、遊星歯車用支持軸１及び複数個のニードル１３を介して、自身の中心軸を中心とする回転（自転）を自在に支持されている。それぞれの遊星歯車６は、外周面に、太陽歯車３の歯３ａとリング歯車４の歯４ａとに噛合する歯６ａを有し、かつ、内周面に、複数個のニードル１３が転がり接触する外径側軌道面６ｂを有する。

【0021】

それぞれの遊星歯車６は、外径側軌道面６ｂと遊星歯車用支持軸１の軸方向中間部外周面との間に複数個のニードル１３を転動自在に支持することで、遊星歯車用支持軸１の周囲に、自身の中心軸を中心とする回転を自在に支持されている。又、それぞれの遊星歯車用支持軸１は、軸方向片側の端部を、側板部１０の円孔１２ａに回転不能に内嵌し、かつ、軸方向他側の端部を、連結板９の円孔１２ｂに回転不能に内嵌している。

【0022】

それぞれの遊星歯車用支持軸１は、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２～ＳＵＪ４（ＪＩＳ Ｇ ４８０５））、１００ＣｒＭｎＳｉ６－４（ＩＳＯ ６８３－１７）等）、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４２０（ＪＩＳ Ｇ ４１０５））、炭素工具鋼（ＳＫ５（ＪＩＳ Ｇ ４４０１）等の高周波焼き入れ処理が可能な金属材料により、円柱状に構成されている。それぞれの遊星歯車用支持軸１は、内径側軌道面１４と、給油路１５と、焼き入れ硬化層１６とを備える。

【0023】

遊星歯車用支持軸１の外径Ｄ及び軸方向長さＬは、遊星歯車用支持軸１が組み込まれる遊星歯車装置２の用途等に応じて適宜決定される。例えば自動車用自動変速機を構成する遊星歯車装置２に組み込んで使用される遊星歯車用支持軸１の場合、外径Ｄは、５ｍｍ以上４０ｍｍ以下とすることができる。又、軸方向長さＬは、１０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下とすることができる。

【0024】

内径側軌道面１４は、遊星歯車用支持軸１の軸方向中間部外周面に備えられており、使用状態において、複数個のニードル１３と転がり接触する。

【0025】

内径側軌道面１４の軸方向幅（長さ）Ｗは、遊星歯車用支持軸１の軸方向長さＬの５０％以上９５％以下とすることができる。

【0026】

給油路１５は、内径側軌道面１４及び外径側軌道面６ｂとそれぞれのニードル１３との転がり接触部に潤滑油を供給する機能を有する。給油路１５は、中心孔１７と分岐孔１８とを有する。

【0027】

中心孔１７は、遊星歯車用支持軸１の中心部に軸方向に伸長するように形成されて、遊星歯車用支持軸１の軸方向片側の端面にのみ開口する有底孔（止まり穴）により構成されている。すなわち、中心孔１７は、軸方向片側の端部に、遊星歯車用支持軸１の軸方向開口１７ａを有する。又、中心孔１７は、軸方向他側の端部（奥端部、穴底）に、軸方向他側に向かうほど内径が小さくなる円すい部１７ｂを有し、かつ、円すい部１７ｂの軸方向片側に位置する部分に、軸方向に関して内径が変化しない円筒部１７ｃを有する。

【0028】

中心孔１７の内径（円筒部１７ｃの内径）ｄ_１７は、遊星歯車用支持軸１の外径Ｄの５％以上８５％以下とすることができる。

【0029】

分岐孔１８は、遊星歯車用支持軸１の外周面と中心孔１７の内周面とを連通する貫通孔により構成されている。すなわち、分岐孔１８は、径方向外側の端部に、径方向外側開口１８ａを有し、かつ、径方向内側の端部に、径方向内側開口１８ｂを有する。

【0030】

本例の遊星歯車用支持軸１は、分岐孔１８を１個備え、該１個の分岐孔１８は、遊星歯車用支持軸１の軸方向中央位置に径方向に形成されている。すなわち、分岐孔１８は、遊星歯車用支持軸１の外周面の軸方向中央位置と、中心孔１７の円筒部１７ｃのうち、軸方向他側の端部（円すい部１７ｂとの境界）よりもわずかに軸方向片側に寄った部分の内周面とを連通している。

【0031】

分岐孔１８の内径ｄ_１８は、分岐孔１８の個数によっても異なるが、例えば分岐孔１８が１個の場合、内径ｄ_１８は、中心孔１７の内径ｄ_１７の４％以上８５％以下とすることができる。

【0032】

焼き入れ硬化層１６は、後述するように、遊星歯車用支持軸１のうち、少なくとも内径側軌道面１４を含む軸方向中間部に高周波焼き入れ処理を施すことで、遊星歯車用支持軸１の表層部に形成されており、中心孔１７（円筒部１７ｃ）の内周面までは達していない。換言すれば、遊星歯車用支持軸１は、中心孔１７の周囲の全周と、中心孔１７から軸方向他側に外れた部分の中心部とに、非硬化部１９を有する。

【0033】

なお、焼き入れ硬化層１６は、高周波焼き入れ処理により硬化した部分であって、ビッカース硬さ（Ｈｖ）が５５０以上の部分をいい、非硬化部１９は、ビッカース硬さ（Ｈｖ）が５５０未満の部分をいう。焼き入れ硬化層１６の径方向に関する平均厚さ（深さ）は、分岐孔１８を挟んだ軸方向両側部分で互いに異なっている。すなわち、遊星歯車用支持軸１のうち、中心孔１７の周囲に存在する中空部１ａにおける焼き入れ硬化層１６の平均厚さは、中心孔１７から軸方向他側に外れた中実部１ｂの平均厚さよりも大きい。例えば自動車用自動変速機を構成する遊星歯車装置２に組み込んで使用される遊星歯車用支持軸１の場合、焼き入れ硬化層１６の平均厚さは、０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である。

【0034】

上述のような本例の遊星歯車用支持軸１は、例えば次のような手順で造ることができる。

【0035】

まず、アンコイラから引き出した長尺な線材を、完成後の遊星歯車用支持軸１の軸方向長さＬに、軸方向両側の端面の形状を整えるために必要とする削り代を加えた所定の長さに切断して、円柱状の素材を得る。なお、前記線材は、前述したような、高炭素クロム軸受鋼、１００ＣｒＭｎＳｉ６－４、クロムモリブデン鋼、炭素鋼等の高周波焼き入れ処理が可能な金属材料により構成される。前記線材をいずれの金属材料により構成する場合でも、高周波焼き入れ処理を施す以前の金属材料自体のビッカース硬さ（Ｈｖ）が、２００～５００程度の金属材料を使用する。

【0036】

次いで、前記素材に、中心孔１７、分岐孔１８を、ボール盤等を使用した切削加工により形成するとともに、必要に応じて、外周面及び／又は軸方向両側の端面に、研削加工を施す等して、高周波焼き入れ処理を施す以前、すなわち焼き入れ硬化層１６を形成する以前の遊星歯車用支持軸１を得る。

【0037】

次に、遊星歯車用支持軸１のうち、少なくとも内径側軌道面１４を含む軸方向中間部に高周波焼き入れ処理を施すことで、遊星歯車用支持軸１の表層部に焼き入れ硬化層１６を形成する。遊星歯車用支持軸１に高周波焼き入れ処理を施す工程について、図４（Ａ）～図４（Ｃ）を参照しつつ説明する。

【0038】

まず、図４（Ａ）に示すように、遊星歯車用支持軸１を、軸方向片側の端部を下側に向け、かつ、軸方向他側の端部を上側に向けて配置し、１対の支持具２１ａ、２１ｂにより軸方向両側から挟持する。すなわち、下側の支持具２１ａの先端面（上側の端面）を、遊星歯車用支持軸１の軸方向片側の端面に突き当て、かつ、上側の支持具２１ｂの先端面（下側の端面）を、遊星歯車用支持軸１の軸方向他側の端面に突き当てる。

【0039】

下側の支持具２１ａは、内部に通気路２２を有し、かつ、通気路２２は、下側の支持具２１ａの先端面に開口する噴出口２２ａを有する。下側の支持具２１ａの先端面を、遊星歯車用支持軸１の軸方向片側の端面に突き当てた状態では、通気路２２の噴出口２２ａは、遊星歯車用支持軸１の軸方向開口１７ａに対向する。これにより、通気路２２の噴出口２２ａから噴出したエアー（圧縮空気）を、軸方向開口１７ａから給油路１５内に送り込み可能としている。軸方向開口１７ａから送り込まれたエアーは、中心孔１７と分岐孔１８とを通過し、径方向外側開口１８ａから外部空間へと排出される。

【0040】

又、遊星歯車用支持軸１の周囲であって、焼き入れ硬化層１６を形成すべき軸方向範囲の軸方向片側の端部の周囲に、円環状の高周波誘導コイル２３を配置する。さらに、高周波誘導コイル２３よりも下側で、かつ、遊星歯車用支持軸１の周囲に、遊星歯車用支持軸１の外周面に向けて冷却液２４ａを噴出するためのノズル２４を配置する。なお、冷却液２４ａは、例えば工業用水やポリマー水溶液、熱処理油等を使用することができる。

【0041】

次いで、１対の支持具２１ａ、２１ｂにより遊星歯車用支持軸１を、該遊星歯車用支持軸１の中心軸を中心に回転駆動し、かつ、通気路２２の噴出口２２ａからエアーを噴出し、該エアーを軸方向開口１７ａから給油路１５内に送り込む。

【0042】

この状態で、高周波誘導コイル２３に通電し、かつ、ノズル２４から冷却液２４ａを噴出させながら、１対の支持具２１ａ、２１ｂを上方から下方に移動させることで、図４（Ａ）→図４（Ｂ）→図４（Ｃ）に示すように、遊星歯車用支持軸１を上方から下方に移動させる。これにより、遊星歯車用支持軸１の軸方向中間部に、下方から上方に向けて高周波焼き入れ処理を施す。

【0043】

すなわち、高周波誘導コイル２３に通電することで、遊星歯車用支持軸１のうち、高周波誘導コイル２３の径方向内側に位置する部分の表層部を、遊星歯車用支持軸１を構成する金属材料の焼き入れ温度以上に加熱する。ここで、本例では、遊星歯車用支持軸１の給油路１５にエアーを送り込んでいる。このため、遊星歯車用支持軸１の表層部が、前記焼き入れ温度以上に加熱された場合でも、遊星歯車用支持軸１のうちで中心孔１７の周囲に存在する部分が、前記焼き入れ温度以上に加熱されることはない。

【0044】

なお、遊星歯車用支持軸１のうち、中心孔１７から軸方向他側に外れた部分は、中心孔１７の周囲に存在する部分と比較して熱容量が大きい。このため、遊星歯車用支持軸１のうち、中心孔１７から軸方向他側に外れた部分では、その中心部が、前記焼き入れ温度以上に加熱されることはない。

【0045】

遊星歯車用支持軸１のうち、高周波誘導コイル２３により加熱された部分は、加熱後、下方に移動すると、冷却液２４ａが噴きつけられて急激に冷却される。これにより、遊星歯車用支持軸１の表層部に焼き入れ硬化層１６を形成し、かつ、該焼き入れ硬化層１６の径方向内側部分を、非硬化部１９とする。

【0046】

なお、高周波焼き入れ処理についての各種条件は、特に限定されるものではなく、遊星歯車用支持軸１を構成する金属材料の種類、遊星歯車用支持軸１の外径Ｄ等に応じて適宜決定される。

【0047】

遊星歯車用支持軸１を下方に向けて移動させ、焼き入れ硬化層１６を形成すべき軸方向範囲の軸方向他側の端部の周囲に高周波誘導コイル２３が位置するまで移動した段階で、高周波誘導コイル２３への通電を停止する。その後、遊星歯車用支持軸１の外周面のうち、焼き入れ硬化層１６を形成すべき軸方向範囲の軸方向他側の端部を冷却液２４ａにより冷却できるまで、遊星歯車用支持軸１を下方に向けて移動させる。そして、噴出口２２ａからのエアーの噴出、１対の支持具２１ａ、２１ｂの下方への移動および回転、並びに、ノズル２４から冷却液２４ａの噴出を停止し、遊星歯車用支持軸１を取り出す。これにより、図３に示すような、内径側軌道面１４を含む軸方向中間部の表層部に焼き入れ硬化層１６を有する遊星歯車用支持軸１を得る。

【0048】

本例の遊星歯車用支持軸１の製造方法では、高周波焼き入れ処理時に、下側の支持具２１ａに備えられた通気路２２の噴出口２２ａから噴出したエアーを、軸方向開口１７ａから中心孔１７内に送り込んでいる。このため、遊星歯車用支持軸１のうち、中心孔１７の周囲に存在する、熱容量が小さい中空部１ａの温度上昇を緩やかにすることができる。すなわち、高周波焼き入れ処理時の、中空部１ａの温度上昇速度を、遊星歯車用支持軸１のうち、中心孔１７から軸方向他側に外れた、熱容量が大きい中実部１ｂの温度上昇速度に近づけることができる。したがって、焼き入れ硬化層１６が中心孔１７の内周面にまで達したり、中実部１ｂにおける焼き入れ硬化層１６の径方向厚さが過度に小さくなったりすることを防止できる。

【0049】

又、軸方向開口１７ａから中心孔１７内に送り込まれたエアーは、中心孔１７を軸方向片側から他側へ通過した後、径方向内側開口１８ｂから分岐孔１８へと送り込まれ、分岐孔１８を径方向内側から外側へ通過し、径方向外側開口１８ａから外部空間へと排出される。このため、中空部１ａのうちで特に熱容量が小さい分岐孔１８の周囲においても、焼き入れ硬化層１６が、中心孔１７の内周面にまで達するのを防止することができる。すなわち、本例の遊星歯車用支持軸１では、図５（Ａ）に示すように、中空部１ａのうち、軸方向位置が分岐孔１８と一致する部分においても、非硬化部１９が全周にわたり備えられている。

【0050】

一方、高周波焼き入れ処理時に、給油路１５内にエアーを送り込まない場合、中空部１ａのうちでも、特に熱容量が小さい分岐孔１８の周囲に存在する部分で温度上昇が早くなる。この結果、図５（Ｂ）に示すように、分岐孔１８の周囲において、焼き入れ硬化層１６が中心孔１７の内周面にまで達する可能性がある。

【0051】

本例の製造方法により得られる遊星歯車用支持軸１では、中空部１ａにおける焼き入れ硬化層１６の最大厚さ（径方向厚さの最大値）をＴ_Ａとし、中実部１ｂにおける焼き入れ硬化層１６の最大厚さをＴ_Ｂとした場合に、１．０Ｔ_Ｂ＜Ｔ_Ａ＜２．０Ｔ_Ｂ、好ましくは１．０Ｔ_Ｂ＜Ｔ_Ａ＜１．５Ｔ_Ｂの関係、より好ましくは１．０Ｔ_Ｂ＜Ｔ_Ａ＜１．１Ｔ_Ｂの関係を満たす。

【0052】

焼き入れ硬化層１６のうち、軸方向に関する位置が分岐孔１８と一致し、かつ、径方向に関して分岐孔１８と反対側に位置する部分（円周方向に関する位相が分岐孔１８から１８０度ずれた部分）の径方向厚さをＴ_０とし、焼き入れ硬化層１６のうちで分岐孔１８の軸方向片側に隣接する部分（分岐孔１８の内周面の軸方向片側部分に露出する部分）の径方向厚さをＴ_１とし、かつ、焼き入れ硬化層１６のうちで分岐孔１８の軸方向他側に隣接する部分（分岐孔１８の内周面の軸方向他側部分に露出する部分）の径方向厚さをＴ_２とした場合に、０．９Ｔ_０≦Ｔ_１≦１．５Ｔ_０の関係を満たし、かつ、０．５Ｔ_０≦Ｔ_２≦１．１Ｔ_０の関係を満たす。

【0053】

なお、具体的な焼き入れ硬化層１６の径方向厚さは、遊星歯車装置２の用途、遊星歯車用支持軸１を構成する金属材料の種類や外径Ｄ等に応じて、高周波焼き入れ処理の条件を設定することにより適宜調整される。

【0054】

上述のように、本例の製造方法によれば、完成後の遊星歯車用支持軸１において、焼き入れ硬化層１６が中心孔１７の内周面にまで達したり、中実部１ｂにおける焼き入れ硬化層１６の径方向厚さが過度に小さくなったりすることを防止できる。要するに、焼き入れ硬化層１６の径方向厚さを、中空部１ａと中実部１ｂとでほぼ同じにすることができる。換言すれば、非硬化部１９の外径を、中空部１ａと中実部１ｂとでほぼ同じにすることができる。このため、ニードル１３と転がり接触する内径側軌道面１４の硬さを、軸方向全幅にわたり十分に確保することができて、内径側軌道面１４の転がり疲れ寿命を確保することができるとともに、靭性を十分に確保することができて、耐衝撃性を良好に確保することができる。

【0055】

本例では、高周波焼き入れ処理時に、遊星歯車用支持軸１の給油路１５内にエアー（圧縮空気）を送り込むことにより、中空部１ａの温度上昇を緩やかにしている。ただし、本発明の遊星歯車用支持軸の製造方法を実施する場合、エアーに代えて、窒素等の気体、又は、工業用水や熱処理油等の液体を、給油路内に送り込むこともできる。

【0056】

又、本例では、高周波焼き入れ処理を、ワークである遊星歯車用支持軸１と、高周波誘導コイル２３とを軸方向に相対移動させながら行う、いわゆる移動焼きにより行っている。ただし、本発明の遊星歯車用支持軸の製造方法を実施する場合、高周波焼き入れ処理を、図７に示すように、焼き入れ硬化層１６の軸方向長さとほぼ同じ軸方向長さを有する高周波誘導コイル２３ａを使用し、かつ、遊星歯車用支持軸１と高周波誘導コイル２３ａとを軸方向に相対移動させずに行う、いわゆる固定焼きにより行うこともできる。

【0057】

本例の遊星歯車用支持軸１は、遊星歯車用支持軸１の外周面の軸方向中央位置と、中心孔１７の円筒部１７ｃのうち、軸方向他側の端部（円すい部１７ｂとの境界）よりもわずかに軸方向片側に寄った部分の内周面とを連通する分岐孔１８を、１個備える。

【0058】

ただし、本発明の遊星歯車用支持軸は、分岐孔を複数個備えることもできる。具体的には、例えば、図６に示すように、それぞれの分岐孔１８の軸方向に関する位置及び円周方向に関する位相をずらすことができる。この場合、それぞれの分岐孔１８の内径は、異ならせることもできるし、同じとすることもできる。あるいは、それぞれの分岐孔を、円周方向複数箇所に備えることもできる。すなわち、それぞれの分岐孔を、中心孔の軸方向１箇所位置から放射状に形成することができる。又、分岐孔の形成方向を、径方向に対して傾斜させることもできる。又、中心孔を、段付孔により構成することもできる。

【0059】

又、本発明の遊星歯車用支持軸の製造方法は、本例のように、軸方向片側の端面にのみ開口する中心孔（有底孔）１７を有する遊星歯車用支持軸１に限らず、軸方向両側の端面に開口する中心孔（貫通孔）を有する遊星歯車用支持軸に適用することもできる。ただし、この場合、焼き入れ硬化層のうち、中心孔（貫通孔）の周囲に存在する部分の径方向厚さの最大値をＴ_Ａとし、前記焼き入れ硬化層のうち、軸方向に関して前記中心孔から外れた部分の径方向厚さの最大値をＴ_Ｂとした場合に、１．０Ｔ_Ｂ＜Ｔ_Ａ＜２．０Ｔ_Ｂの関係は満たさない。

【0060】

本発明の遊星歯車用支持軸は、自動車用自動変速機やトランスアクスルを構成する遊星歯車装置に限らず、各種機械装置を構成する遊星歯車装置に組み込んで使用することができる。又、本発明の遊星歯車用支持軸は、シングルピニオン式の遊星歯車装置に限らず、ダブルピニオン式の遊星歯車装置に組み込んで使用することもできる。

【実施例0061】

本発明の効果を確認するために行った実験について説明する。実験では、遊星歯車用支持軸１に、図７に示すように、固定焼きによって高周波焼き入れ処理を施す際に、給油路１５内にエアーを送り込んだ場合（実施例）と、エアーを送り込まなかった場合（比較例）とで、焼き入れ硬化層１６の形成態様を観察した。遊星歯車用支持軸１の材質及び各部寸法の条件は、以下のとおりである。

【0062】

「遊星歯車用支持軸１の材質及び各部寸法」
材質 ：ＳＵＪ２
外径Ｄ ：７ｍｍ
軸方向長さＬ ：２５ｍｍ
中心孔１７の内径ｄ_１７ ：２．５ｍｍ
分岐孔１８の内径ｄ_１８ ：２ｍｍ

【0063】

実施例では、図８（Ａ）に示すように、焼き入れ硬化層１６が中心孔１７の内周面まで達していないのに対し、比較例では、図８（Ｂ）に示すように、焼き入れ硬化層１６が中心孔１７にまで達している。

【0064】

なお、図３に示す実施例において、焼き入れ硬化層１６の各部の径方向厚さは、次のとおりであった。
中空部１ａにおける焼き入れ硬化層１６の最大厚さＴ_Ａ：１．８ｍｍ
中実部１ｂにおける焼き入れ硬化層１６の最大厚さＴ_Ｂ：１．０ｍｍ
径方向に関して分岐孔１８と反対側に位置する部分の径方向厚さＴ_０：１．１ｍｍ
分岐孔１８の軸方向片側に隣接する部分の径方向厚さＴ_１ ：１．８ｍｍ
分岐孔１８の軸方向他側に隣接する部分の径方向厚さＴ_２ ：１．２ｍｍ

【符号の説明】

【0065】

１ 遊星歯車用支持軸
１ａ 中空部
１ｂ 中実部
２ 遊星歯車装置
３ 太陽歯車
３ａ 歯
４ リング歯車
４ａ 歯
５ キャリア
６ 遊星歯車
６ａ 歯
６ｂ 外径側軌道面
７ 従動軸
８ 基板
９ 連結板
１０ 側板部
１１ 円筒部
１２ａ、１２ｂ 円孔
１３ ニードル
１４ 内径側軌道面
１５ 給油路
１６ 焼き入れ硬化層
１７ 中心孔
１７ａ 軸方向開口
１７ｂ 円すい部
１７ｃ 円筒部
１８ 分岐孔
１８ａ 径方向外側開口
１８ｂ 径方向内側開口
１９ 非硬化部
２１ａ、２１ｂ 支持具
２２ 通気路
２３、２３ａ 高周波誘導コイル
２４ ノズル
２４ａ 冷却液

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】