CN113357342A - 驱动轴及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种驱动轴及其制造方法。在驱动轴(10)中，第1环状壁(16)和第2环状壁(18)通过摩擦压接部(20)接合。第1环状壁(16)和第2环状壁(18)各自的外径为30～50mm且壁厚为3～5mm。在摩擦压接部(20)上形成的毛刺(26)的连接半径(r1)为0.5mm以上。基础半径(R1)为0.5mm以上。毛刺底角度(θ1)为40°以下。毛刺倾斜部长度(L1)为0.2～5mm。据此，驱动轴的疲劳强度和扭曲强度优异。

Description

驱动轴及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于在机动车中将行驶驱动力产生机构所产生的行驶驱动力向车轮传递的驱动轴及其制造方法。
背景技术
要求机动车的驱动轴既轻量，又使设置有等速万向节(Constant VelocityUniversal Joints)等的端部的刚性优异。为了对应该需求，例如在日本发明专利公开公报特开2008-087003号中，提出了将驱动轴构成为中空管体和实心短轴的接合体的技术方案。即，通过将除了驱动轴的端部以外的中央部分制成中空管体来实现轻量化。另外，通过将驱动轴的端部制成实心短轴来实现高刚性化。
作为中空管体与实心短轴的接合方法，例如采用摩擦压接。在进行摩擦压接的情况下，将第1环状壁与第2环状部摩擦压接，其中，所述第1环状壁呈环状设置于中空管体的端部，所述第2环状部以与该第1环状壁呈大致相同形状的环状的方式被设置于实心短轴的端部。据此，通过形成于第1环状壁与第2环状壁之间的摩擦压接部来将中空管体和实心短轴接合。
发明内容
在上述的摩擦压接部上形成有毛刺。对于在第1环状部和第2环状部各自的外周面侧形成的毛刺，能通过从驱动轴的外侧实施机械加工等将其去除。然而，对于在第1环状部和第2环状部各自的内周面侧形成的毛刺，则无法从驱动轴的外侧将其去除，其会残留于驱动轴的制品。根据该毛刺的形状不同，该毛刺的立起基端部等成为应力集中部，从而有可能会降低驱动轴的疲劳强度。
本发明是为了解决上述的问题而作出的，提供一种疲劳强度和扭曲强度优异的驱动轴及其制造方法。
本发明的一技术方案为一种驱动轴，其由第1环状壁和第2环状壁通过摩擦压接部在轴向上接合而成，其中，所述第1环状壁呈环状地设置于由中碳钢构成的中空管体的端部；所述第2环状壁呈环状地设置于由中碳钢构成的实心短轴的端部，所述第1环状壁和所述第2环状壁各自的外径为30～50mm且壁厚为3～5mm，在所述摩擦压接部上形成有分别从作为所述第1环状壁的内壁面的第1内壁面和作为所述第2环状壁的内壁面的第2内壁面立起的毛刺，所述毛刺具有毛刺底部和正交部，其中，所述毛刺底部为从所述第1内壁面立起的立起基端；所述正交部沿着所述第1内壁面的正交方向延伸，所述毛刺底部的曲率半径即连接半径r为0.5mm以上，所述毛刺的所述毛刺底部与所述正交部之间的部分的最小曲率半径即基础半径R为0.5mm以上，所述毛刺底部相对于所述第1内壁面的倾斜角度即毛刺底角度θ为40°以下，所述毛刺底部与所述正交部之间的部分沿着所述轴向的长度即毛刺倾斜部长度L为0.2～5mm。
本发明的另一技术方案为一种驱动轴的制造方法，将第1环状壁和第2环状壁通过摩擦压接部接合而制得驱动轴，其中，所述第1环状壁呈环状地设置于由中碳钢构成的中空管体的端部；所述第2环状壁呈环状地设置于由中碳钢构成的实心短轴的端部，其具有锻造工序和摩擦压接工序，其中，在所述锻造工序中，通过冷锻来制得所述实心短轴；在所述摩擦压接工序中，对外径为30～50mm且壁厚为3～5mm的所述第1环状壁和所述第2环状壁进行摩擦压接，在所述摩擦压接工序中形成摩擦压接部，在所述摩擦压接部上分别从作为所述第1环状壁的内壁面的第1内壁面和作为所述第2环状壁的内壁面的第2内壁面立起的毛刺具有毛刺底部和正交部，其中，所述毛刺底部为从所述第1内壁面立起的立起基端；所述正交部沿着所述第1内壁面的正交方向延伸，所述毛刺底部的曲率半径即连接半径r为0.5mm以上，所述毛刺的所述毛刺底部与所述正交部之间的部分的最小曲率半径即基础半径R为0.5mm以上，所述毛刺底部相对于所述第1内壁面的倾斜角度即毛刺底角度θ为40°以下，所述毛刺底部与所述正交部之间的部分沿着所述轴向的长度即毛刺倾斜部长度L为0.2～5mm。
在该驱动轴中，形成于摩擦压接部的毛刺的形状如上述那样进行设定。因此，能抑制在毛刺上产生应力集中的情况，从而能提高驱动轴的疲劳强度。另外，能通过摩擦压接部良好地接合中空管体与实心短轴，从而能提高驱动轴的扭曲强度。
上述目的、特征和优点根据参照附图说明的以下实施方式的说明能够容易地理解。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的驱动轴沿长度方向的局部剖视侧视图。
图2是说明毛刺的形状的主要部分概略说明图。
图3是摩擦压接部的第1环状壁和第2环状壁的显微镜照片。
图4是摩擦压接部的中空管体(第1环状壁)的显微镜照片。
图5是摩擦压接部的实心短轴(第2环状壁)的显微镜照片。
图6是本发明的实施方式所涉及的驱动轴的制造方法的概略流程图。
图7是摩擦压接前的中空管体和实心短轴的主要部分概略剖视图。
图8是摩擦压接后的中空管体和实心短轴的主要部分概略剖视图。
图9是表示毛刺的连接半径r及基础半径R与最大应力集中系数的关系的曲线图。
图10是表示毛刺的连接半径r及基础半径R与断裂扭矩的关系的曲线图。
具体实施方式
列举优选的实施方式，一边参照附图一边详细地说明本发明所涉及的驱动轴及其制造方法。此外，在以下的附图中，对相同或实现同样的功能和效果的结构要素标注相同的参照标记，有时省略重复的说明。
如图1所示，在驱动轴10中，实心短轴14分别与中空管体12的轴向上的两端部形成一体。在中空管体12的两端部分别设置有第1环状壁16。在实心短轴14的端部设置有第2环状壁18。第2环状壁18与第1环状壁16形成为大致相同形状。
第1环状壁16和第2环状壁18各自的外径为30～50mm且壁厚为3～5mm。第1环状壁16与第2环状壁18在轴向上被摩擦压接。据此，通过形成于第1环状壁16和第2环状壁18的摩擦压接部20而使中空管体12与实心短轴14接合。在中空管体12的轴向上的一端侧和另一端侧以彼此大致相同的方式形成有摩擦压接部20。
如图2所示，在摩擦压接部20上，形成有分别从作为第1环状壁16的内壁面的第1内壁面22a和作为第2环状壁18的内壁面的第2内壁面24a立起的毛刺26。具体而言，毛刺26具有第1弯曲部28和第2弯曲部30，其中，所述第1弯曲部28从第1内壁面22a立起，并朝向轴向上的与第2内壁面24a相反的一侧弯曲；所述第2弯曲部30从第2内壁面24a立起，并朝向轴向上的与第1内壁面22a相反的一侧弯曲。
第1弯曲部28具有毛刺底部32和正交部34，其中，所述毛刺底部32为从第1内壁面22a立起的立起基端；所述正交部34沿着第1内壁面22a的正交方向延伸。毛刺底部32的曲率半径即连接半径r1(连接半径r)优选为0.5～3mm。另外，毛刺26的毛刺底部32与正交部34之间的部分的最小曲率半径即基础半径R1(基础半径R)优选为0.5～2.5mm。而且，毛刺底部32相对于第1内壁面22a的倾斜角度即毛刺底角度θ1(毛刺底角度θ)为40°以下。另外，毛刺底部32与正交部34之间的部分沿着轴向的长度即毛刺倾斜部长度L1(毛刺倾斜长度L)为0.2～5mm。
第2弯曲部30具有毛刺底部36和正交部38，其中，所述毛刺底部36为从第2内壁面24a立起的立起基端；所述正交部38沿着第2内壁面24a的正交方向延伸。第2弯曲部30的连接半径r2、基础半径R2、毛刺底角度θ2、毛刺倾斜部长度L2没有特别限定，但优选为分别与第1弯曲部28的连接半径r1、基础半径R1、毛刺底角度θ1、毛刺倾斜部长度L1设定得大致相同。
在第1弯曲部28与第2弯曲部30之间形成有谷底部40。将沿着第1环状壁16和第2环状壁18的径向通过该谷底部40的假想线设为假想中心线I。如图3所示，在摩擦压接部20中，第2环状壁18的轴向上的端部18a从假想中心线I向第1环状壁16侧伸入1～30μm。
在本实施方式中，图1的中空管体12由中碳钢构成。作为该中碳钢的优选例，可列举出：以重量比例计，含有0.43～0.47％的C、0.30％以下的Si、0.60～0.90％的Mn、0.010％以下的P、0.020％以下的S、0.1％以下的Cu、0.1％以下的Ni、0.05％以下的Cr、0.02～0.04％的Al，剩余部分为Fe和不可避免的杂质。另外，该中碳钢的晶粒度用依据ASTM E112的粒度级号表示为#5～#9。
图1的实心短轴14也由中碳钢构成。作为该中碳钢的优选例，可列举出：以重量比例计，含有0.45～0.51％的C、0.25％以下的Si、0.30～0.50％的Mn、0.010％以下的P、0.008～0.020％的S、0.1％以下的Cu、0.1％以下的Ni、0.1～0.2％的Cr、至少0.05～0.25％的Mo、0.03～0.08％的Nb、0.01～0.05％的Ti中的任一种、0.02～0.04％的Al、10～30ppm的B，剩余部分为Fe和不可避免的杂质。
即，在作为实心短轴14的原材料的中碳钢中，比作为中空管体12的原材料的中碳钢含有更多的Mo、Nb、Ti。另外，形成实心短轴14的中碳钢的晶粒度用依据ASTM E112的粒度级号表示为#9～#11。
图4和图5中的框表示晶粒间界。根据图4的显微镜照片的倍率和框的尺寸来求出摩擦压接部20的中空管体12(第1环状壁16)的晶粒度，作为结果，用依据ASTM E112的粒度级号表示为#5～#9。根据图5的显微镜照片的倍率和框的尺寸来求出摩擦压接部20的实心短轴14(第2环状壁18)的晶粒度，作为结果，用依据ASTM E112的粒度级号表示为#10～#12。据此，在摩擦压接部20，图1的实心短轴14和中空管体12双方的晶粒均细微化。
对摩擦压接部20的晶粒的晶界附近进行分析发现，尤其在第2环状壁18的金属组织中的晶粒间界中存在作为析出粒子的Mo2C、NbC、TiC。据此，推测出Mo2C、NbC、TiC抑制了晶粒的生长。
接着，根据图6所示的概略流程图来说明本实施方式所涉及的驱动轴10的制造方法。该制造方法包括：制得实心短轴14的锻造工序S1、对中空管体12和实心短轴14进行摩擦压接的摩擦压接工序S2、退火工序S3和淬火工序S4。
作为用于制得实心短轴14的原材料，优选上述的组分比的中碳钢。对由该中碳钢构成的钢材，在850℃以下的温度下实施轧制加工。通过在这样的温度区域下的轧制，在钢材中会残留应变。另外，引起从奥氏体向铁素体的转变，并且从残留应变的凹凸析出铁素体。作为以上的结果，形成晶粒细微且易于成型加工的软质组织。
之后，对钢材实施球化退火。此时，例如可以在720～760℃下保持规定时间，然后以0.5℃/分钟以下的冷却速度进行缓冷至600℃。据此，进行渗碳体(Fe3C)的球化，形成大量存在相对软质的铁素体的组织。
接着，作为锻造工序S1，对球化退火后的钢材实施冷锻。通过像这样进行冷锻，能避免晶粒粗大化。换言之，晶粒在冷锻的前后保持在细微的状态。而且，由于钢材为软质，因此即使冷锻也易于成型为实心短轴14的形状。
接着，进行摩擦压接工序S2。摩擦压接工序S2例如能依据JIS Z 3607来进行。在摩擦压接工序S2中，例如使图7的实心短轴14保持于未图示的旋转保持件并使其旋转。另外，图7的中空管体12保持于未图示的推进保持件。然后，在实心短轴14的旋转达到规定的转速(例如，2.5～10m/秒)之后，通过推进保持件使中空管体12与实心短轴14在同轴上接近。这样，通过使第1环状壁16与第2环状壁18压接，对彼此的接合界面施加摩擦压力，并通过摩擦热使该接合界面放热。此时的摩擦压力例如设为20～60MPa。
当通过上述的摩擦热而温度上升的接合界面成为所希望的软化状态时，停止由旋转保持件使实心短轴14的旋转。然后，在实心短轴14的旋转停止的时刻，通过推进保持件将中空管体12朝向实心短轴14推进。据此，接合界面例如被施加50～200MPa的顶锻压力。
其结果，如图8所示，第1环状壁16和第2环状壁18通过摩擦压接部20被固相接合。此时，第1环状壁16和第2环状壁18的一部分从接合界面朝向摩擦压接部20的内周侧和外周侧塑性流动而排出。据此，在摩擦压接部20上，形成分别从第1环状壁16的第1内壁面22a和第1外壁面22b、及第2环状壁18的第2内壁面24a和第2外壁面24b立起的毛刺26。
在该摩擦压接工序S2中，对上述的转速、摩擦压力和顶锻压力等摩擦压接条件进行设定，以使通过摩擦热而温度上升的接合界面附近的第1环状壁16和第2环状壁18的表面温度达到800～870℃。在该情况下，推定出接合界面附近的第1环状部和第2环状部的内部温度达到700℃。据此，尤其在第2环状壁18的金属组织中的晶粒间界析出Mo2C、NbC、TiC中的至少一种。
Mo2C、NbC、TiC在晶界析出，通过钉扎效应来防止结晶的粗大化，从而使晶粒间界的强度提高。进而，摩擦压接部20的第1环状壁16和第2环状壁18产生硬化，能提高例如600℃左右的高温下的强度、耐力。
另外，尤其通过在第2环状壁18产生上述的析出，从而使第2环状壁18比第1环状壁16硬化。因此，比第2环状壁18容易变形的第1环状壁16以包围第2环状壁18的方式变形。据此，在摩擦压接部20中，如图3所示，第2环状壁18的轴向上的端部18a从假想中心线I向第1环状壁16侧伸入1～30μm，第1环状壁16与第2环状壁18被牢固地接合。
在上述的摩擦压接工序S2中，实心短轴14的第2环状壁18分别与中空管体12的轴向上的两端部的第1环状壁16摩擦压接。此外，在摩擦压接工序S2中，也可以将中空管体12保持于旋转保持件，将实心短轴14保持于推进保持件来进行该工序。
接着，进行退火工序S3。即，将驱动轴10加热至规定的温度。通过该退火工序S3，去除在摩擦压接时所产生的应变，并且促进再结晶化。晶粒通过再结晶而成为20μm左右的细微组织。另外，通过退火工序S3，也会在晶粒间界析出NbC、TiC、Mo2C等。通过以上的晶粒的细微化和在晶粒间界的碳化物的析出，在摩擦压接部20显现出优异的强度。此外，优选使退火的温度为650～720℃，保持时间为30～90分钟。
接着，通过对驱动轴10实施规定的机械加工，由此例如去除形成于图8的摩擦压接部20的外周侧的毛刺26。即，去除分别从第1环状壁16的第1外壁面22b和第2环状壁18的第2外壁面24b立起的毛刺26。据此，如图1和图2所示，摩擦压接部20具有由分别从第1环状壁16的第1内壁面22a和第2环状壁18的第2内壁面24a立起的第1弯曲部28和第2弯曲部30构成的毛刺26。
通过如上述那样来设定摩擦压接工序S2的摩擦压接条件，如图2所示，第1弯曲部28的连接半径r1为0.5～3mm，基础半径R1为0.5～2.5mm，毛刺底角度θ1为40°以下，毛刺倾斜部长度L1为0.2～5mm。
接着，对进行了上述的整形的驱动轴10进行淬火工序S4而制得图1的驱动轴10的制品。在淬火工序S4中，从热效率优异等各种优点考虑，优选进行高频淬火。在高频淬火中，对驱动轴10进行高频加热，之后进行冷却。该冷却时，由于摩擦压接部20的毛刺26为上述的形状，因此能抑制在该毛刺26蓄热的情况。据此，能抑制在摩擦压接部20产生硬度的偏差、淬裂。
另外，在该淬火工序S4中，能对整个驱动轴10实施淬火。在此，由如上述所述的组分的中碳钢构成的实心短轴14与除此以外的中碳钢相比更容易进行淬火，并且能形成足够深度的硬化层。
这样，作为实心短轴14的原材料的中碳钢的淬火性优异。因此，即使与比实心短轴14壁薄的中空管体12配合，以在该中空管体12形成足够深度的硬化层的条件下实施淬火，也能确保实心短轴14的硬化层深度。即，能避免在实施了淬火的中空管体12的组织中晶粒粗大化的情况。因此，通过淬火能避免晶粒粗大化且能使中空管体12的强度提高。
因此，不需要增大外径或壁厚来确保强度而不对中空管体12实施淬火。相应地，能实现驱动轴10的轻量化。另外，由于中空管体12不会受到过度的加热处理，因此能避免驱动轴10产生淬裂。
而且，在该驱动轴10中，摩擦压接部20的晶粒细微，且在晶粒间界析出碳化物。通过该碳化物，获得所谓的粒子分散增强效果。根据以上这样的原因，摩擦压接部20的强度、韧性优异。
另外，由于中空管体12为轻量的构件，因此能实现驱动轴10的轻量化。即，在本实施方式中，即使为由中空管体12与实心短轴14接合而成的驱动轴10，也能实现轻量化且确保充分的强度。
据此，在本实施方式所涉及的驱动轴10及其制造方法中，在摩擦压接部20的第1内壁面22a上形成有毛刺26，毛刺26的连接半径r1为0.5mm以上，基础半径R1为0.5mm以上，毛刺底角度θ1为40°以下，毛刺倾斜部长度L1为0.2～5mm。
此外，用于形成上述形状的毛刺26的摩擦压接条件可以如以下这样求得。即，例如，确定试验用的摩擦压接条件，在该试验用摩擦压接条件下形成摩擦压接部20。用显微镜对该摩擦压接部20进行观察，分别测定连接半径r1、基础半径R1、毛刺底角度θ1、毛刺倾斜部长度L1。根据这些测定值和试验用摩擦压接条件，求出连接半径r1、基础半径R1、毛刺底角度θ1、毛刺倾斜部长度L1为上述范围的摩擦压接条件。
在此，在图9中示出为了求出连接半径r1和基础半径R1各自的大小与毛刺26的最大应力集中系数的关系而进行了镀铜应力测定法的结果。在该镀铜应力测定法中，首先，如上述那样求出了用于形成连接半径r1或基础半径R1的大小不同的多个摩擦压接试验体的摩擦压接条件。对于根据这些摩擦压接条件制成的多个摩擦压接试验体，通过镀覆应力测定法分别测定了最大应力集中系数。
如图9所示，可知当连接半径r1和基础半径R1分别为0.5mm以上时，最大应力集中系数为基准值以下。可以说，当最大应力集中系数为基准值以下时，在使用驱动轴10时，能充分地抑制在毛刺26产生应力集中的情况。因此，通过使连接半径r1为0.5mm以上，基础半径R1为0.5mm以上，能抑制在毛刺26产生应力集中，并且能使驱动轴10的疲劳强度提高。
接着，在图10中示出为了求出连接半径r1和基础半径R1各自的大小与驱动轴10的断裂扭矩的关系而进行了仿真(CAE：Computer Aided Engineering(计算机辅助工程))的结果。根据该图10，可知当连接半径r1和基础半径R1分别为0.5mm以上时，断裂扭矩超过作为驱动轴10所需的断裂扭矩的基准值。因此，通过使连接半径r1为0.5mm以上，基础半径R1为0.5mm以上，能良好地提高驱动轴10的扭曲强度。
在该驱动轴10中，通过使毛刺底角度θ1为40°以下，易于使连接半径r1和基础半径R1分别为0.5mm以上。另外，通过使毛刺倾斜部长度L1为0.2mm以上，在摩擦压接工序S2中，能使通过摩擦热软化后的接合界面凝固而形成的凸棱部成为足够的大小。据此，能容易地使连接半径r1为0.5mm以上，并且能提高摩擦压接部20的接合强度。
如上所述，由于第1环状壁16和第2环状壁18各自的外径为30～50mm且壁厚为3～5mm，因此摩擦压接的接合量为5mm左右即可。因此，通过使毛刺倾斜部长度L1为5mm以下，能避免摩擦压接的接合量增大至所需程度以上。进而，由于能减少形成摩擦压接部20所使用的第1环状部和第2环状部的材料的比例，因此能提高材料成品率。
另外，通过使毛刺倾斜部长度L1为5mm以下，能避免使毛刺26增大至所需程度以上。因此，能避免毛刺26因自重而断裂等。另外，易于在高频加热后进行冷却时抑制在毛刺26蓄热的情况，从而能抑制在摩擦压接部20产生硬度的偏差或淬裂。进而，能提高摩擦压接部20的接合强度。
在上述的实施方式所涉及的驱动轴10中，使连接半径r1为3mm以下，基础半径R1为2.5mm以下。另外，在上述的实施方式所涉及的驱动轴10的制造方法的摩擦压接工序S2中，形成连接半径r1为3mm以下，基础半径R1为2.5mm以下的摩擦压接部20。
通过使连接半径r1为3mm以下，能避免毛刺26增大至所需程度以上，因此，能提高摩擦压接部20的接合强度。另外，通过使基础半径R1为2.5mm以下，能易于使连接半径r1为0.5mm以上，并且能提高摩擦压接部20的接合强度。
在上述的实施方式所涉及的驱动轴10中，毛刺26具有第1弯曲部28和第2弯曲部30，其中，所述第1弯曲部28从第1内壁面22a立起，并朝向轴向上的与第2内壁面24a相反的一侧弯曲；所述第2弯曲部30从第2内壁面24a立起，并朝向轴向上的与第1内壁面22a相反的一侧弯曲，在将沿着第1环状壁16和第2环状壁18的径向通过形成于第1弯曲部28与第2弯曲部30之间的谷底部40的假想线设为假想中心线I时，在摩擦压接部20，第2环状壁18的轴向上的端部18a从假想中心线I向第1环状壁16侧伸入1～30μm。在该情况下，如上所述，能使第1环状壁16与第2环状壁18牢固地接合而形成摩擦压接部20。
在上述的实施方式所涉及的驱动轴10的摩擦压接部20中，在第2环状壁18的金属组织中的晶粒间界析出NbC、Mo2C、TiC中的至少一种。
另外，在上述的实施方式所涉及的驱动轴10中，使作为实心短轴14的原材料的中碳钢为，以重量比例计，含有C:0.45～0.51％、Si:0.20％以下、Mn:0.30～0.50％、P:0.010％以下、S:0.008～0.020％、Cu:0.1％以下、Ni:0.1％以下、Cr:0.1～0.2％、Mo:0.05～0.25％、Nb:0.03～0.08％、Ti:0.01～0.05％(其中，Mo、Nb、Ti至少一种)、Al:0.02～0.04％、B:10～30ppm，剩余部分为Fe和不可避免的杂质，粒度级号为#9～#11。
另外，在上述的实施方式所涉及的驱动轴10中，使作为中空管体12的原材料的中碳钢为，以重量比例计，含有C:0.43～0.47％、Si:0.30％以下、Mn:0.60～0.90％、P:0.010％以下、S:0.020％以下、Cu:0.1％以下、Ni:0.1％以下、Cr:0.05％以下、Al:0.02～0.04％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质，粒度级号为#5～#9。
另外，在上述的实施方式所涉及的驱动轴10的制造方法中，在摩擦压接工序S2之后，具有在保持温度650～720℃、保持时间30～90分钟的条件下，对驱动轴10实施退火的退火工序S3和对退火后的驱动轴10实施淬火的淬火工序S4，使实心短轴14的金属组织中的晶粒间界析出NbC、Mo2C、TiC中的至少一种。
在这些情况下，通过使所析出的Mo2C、NbC、TiC在晶粒间界析出，并且由钉扎效应来妨碍晶粒的生长，据此，能提高晶粒间界的强度。进而，能提高摩擦压接部20的接合强度。因此，在对驱动轴10进行拉伸试验时，中空管体12断裂而不是摩擦压接部20断裂。
另外，在淬火工序S4中，能对整个驱动轴10实施淬火。因此，即使为由中空管体12与实心短轴14接合而成的驱动轴10，也能实现轻量化且确保充分的强度。
本发明并不特别限定于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能进行各种变形。

Claims (9)

1.一种驱动轴(10)，其由第1环状壁(16)和第2环状壁(18)通过摩擦压接部(20)在轴向上接合而成，其中，所述第1环状壁(16)呈环状地设置于由中碳钢构成的中空管体(12)的端部；所述第2环状壁(18)呈环状地设置于由中碳钢构成的实心短轴(14)的端部，其特征在于，
所述第1环状壁和所述第2环状壁各自的外径为30～50mm且壁厚为3～5mm，
在所述摩擦压接部上形成有毛刺(26)，该毛刺分别从作为所述第1环状壁的内壁面的第1内壁面(22a)和作为所述第2环状壁的内壁面的第2内壁面(24a)立起，
所述毛刺具有毛刺底部(32)和正交部(34)，其中，所述毛刺底部(32)为从所述第1内壁面立起的立起基端；所述正交部(34)沿着所述第1内壁面的正交方向延伸，
所述毛刺底部的曲率半径即连接半径r为0.5mm以上，
所述毛刺的所述毛刺底部与所述正交部之间的部分的最小曲率半径即基础半径R为0.5mm以上，
所述毛刺底部相对于所述第1内壁面的倾斜角度即毛刺底角度θ为40°以下，
所述毛刺底部与所述正交部之间的部分沿着所述轴向的长度即毛刺倾斜部长度L为0.2～5mm。
2.根据权利要求1所述的驱动轴，其特征在于，
所述连接半径r为3mm以下，
所述基础半径R为2.5mm以下。
3.根据权利要求1所述的驱动轴，其特征在于，
所述毛刺具有第1弯曲部(28)和第2弯曲部(30)，其中，所述第1弯曲部(28)从所述第1内壁面立起，并朝所述轴向上的与所述第2内壁面相反的一侧弯曲；所述第2弯曲部(30)从所述第2内壁面立起，并朝所述轴向上的与所述第1内壁面相反的一侧弯曲，
在将沿着所述第1环状壁和所述第2环状壁的径向通过形成于所述第1弯曲部与所述第2弯曲部之间的谷底部(40)的假想线设为假想中心线(I)时，
在所述摩擦压接部，所述第2环状壁的所述轴向上的端部(18a)从所述假想中心线向所述第1环状壁侧伸入1～30μm。
4.根据权利要求1所述的驱动轴，其特征在于，
在所述摩擦压接部中，在所述第2环状壁的金属组织中的晶粒间界析出NbC、Mo2C、TiC中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的驱动轴，其特征在于，
作为所述实心短轴的原材料的中碳钢为，以重量比例计，含有C:0.45～0.51％、Si:0.20％以下、Mn:0.30～0.50％、P:0.010％以下、S:0.008～0.020％、Cu:0.1％以下、Ni:0.1％以下、Cr:0.1～0.2％、Al:0.02～0.04％、B:10～30ppm，还按Mo:0.05～0.25％、Nb:0.03～0.08％、Ti:0.01～0.05％含有Mo、Nb、Ti中的至少一种，剩余部分为Fe和不可避免的杂质，粒度级号为#9～#11。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动轴，其特征在于，
作为所述中空管体的原材料的中碳钢为，以重量比例计，含有C:0.43～0.47％、Si:0.30％以下、Mn:0.60～0.90％、P:0.010％以下、S:0.020％以下、Cu:0.1％以下、Ni:0.1％以下、Cr:0.05％以下、Al:0.02～0.04％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质，粒度级号为#5～#9。
7.一种驱动轴的制造方法，将第1环状壁(16)和第2环状壁(18)通过摩擦压接部(20)在轴向上接合而制得驱动轴(10)，其中，所述第1环状壁(16)呈环状地设置于由中碳钢构成的中空管体(12)的端部；所述第2环状壁(18)呈环状地设置于由中碳钢构成的实心短轴(14)的端部，其特征在于，
具有锻造工序和摩擦压接工序，其中，
在所述锻造工序中，通过冷锻来制得所述实心短轴；
在所述摩擦压接工序中，对外径为30～50mm且壁厚为3～5mm的所述第1环状壁和所述第2环状壁进行摩擦压接，
在所述摩擦压接工序中形成摩擦压接部，在所述摩擦压接部上分别从作为所述第1环状壁的内壁面的第1内壁面(22a)和作为所述第2环状壁的内壁面的第2内壁面(24a)立起的毛刺(26)具有毛刺底部(32)和正交部(34)，其中，所述毛刺底部(32)为从所述第1内壁面立起的立起基端；所述正交部(34)沿着所述第1内壁面的正交方向延伸，所述毛刺底部的曲率半径即连接半径r为0.5mm以上，所述毛刺的所述毛刺底部与所述正交部之间的部分的最小曲率半径即基础半径R为0.5mm以上，所述毛刺底部相对于所述第1内壁面的倾斜角度即毛刺底角度θ为40°以下，所述毛刺底部与所述正交部之间的部分沿着所述轴向的长度即毛刺倾斜部长度L为0.2～5mm。
8.根据权利要求7所述的驱动轴的制造方法，其特征在于，
在所述摩擦压接工序中形成所述连接半径r为3mm以下且所述基础半径R为2.5mm以下的所述摩擦压接部。
9.根据权利要求7或8所述的驱动轴的制造方法，其特征在于，
在所述摩擦压接工序之后，具有退火工序和淬火工序，其中，
在所述退火工序中，在保持温度650～720℃、保持时间30～90分钟的条件下，对驱动轴实施退火；
在所述淬火工序中，对退火后的驱动轴实施淬火，
使所述实心短轴的金属组织中的晶粒间界析出NbC、Mo2C、TiC中的至少一种。
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