JP2003065351A - 軸部材の接合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内周面にセレーションが形成された出力軸と
出力軸ヨークとの摩擦溶接の接合強度の低下を防止する
ことができる。 【解決手段】 内部中空状の円筒状出力軸１３の一端部
１３ａと、出力軸ヨーク１４の平坦な基端部２０とを摩
擦溶接によって接合する軸部材の接合構造である。前記
出力軸は、内周面にセレーション１９が形成されている
と共に、溶接側の一端部の内周面にセレーション１９を
ざぐり加工によって円環状の非形成部２５を形成した。
これによって、出力軸の一端部と出力軸ヨークの基端部
２０外面との溶接時に発生するカール２８の円周方向の
肉厚を均一にすることができることから、接合強度の低
下を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両の動力
伝達機構に適用される自在継手などの構成要素である軸
部材とヨーク部材とを摩擦溶接により接合する接合構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、車両のステアリング機構
や、変速機から終減速装置までの動力伝達機構には、フ
ック式（カルダン式）やダブルカルダン式などの各種の
自在継手が用いられており、その１つとして、例えば特
開平４−１１３０２７号公報に記載されたものがある。

【０００３】この従来の接合構造は、ステアリング機構
の軸部材（セレーション軸）と自在継手のヨーク部材と
の接合に適用されたもので、軸部材は、金属材で内部中
空状に形成されていると共に、その外周面全体に複数の
セレーションが軸方向に沿って形成されている。一方、
ヨーク部材は、同じく金属材で成形され、前記軸部材と
接合されるほぼ円柱状の基端部と、該基端部の一端部に
ほぼＵ字形状に一体に突設されたヨーク部とから構成さ
れている。

【０００４】そして、軸部材とヨーク部を溶接固定する
には、溶接機の基台に固定されたヨーク部の基端部に軸
方向から前記軸部材の一端部を突き当てて、該軸部材を
軸方向から所定の圧力トルクで押圧しながら回転させる
ことによって、軸部材とヨーク部材とを摩擦溶接によっ
て結合するようになっている。

【０００５】これによって、前記ヨーク部材の基端部内
へ固定用孔を形成したり、ボルトの締め付けによる基端
部の縮径性を確保するためのスリットなどの形成が不要
になるなどの作用効果が得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の軸部材は、外周面に形成されたセレーションが前記
一端部の溶接箇所にも形成されているため、軸方向ヨー
ク部材との摩擦溶接時に該溶接箇所に連続して発生する
いわゆるカールの肉厚が変化して、溶接強度が低下して
しまうおそれがある。

【０００７】すなわち、軸部材は、セレーション部位の
円周方向の肉厚が波形状に変化しているため、摩擦溶接
時に、このセレーション部位が溶けて外側へカールした
際に、そのカールの肉厚も変化し、つまり溶接箇所の肉
厚が円周方向に沿って大小変化してしまうのである。こ
のため、かかる溶接箇所での肉厚変化によって、溶接強
度が低下してしまう。特に、かかる溶接方法を入力荷重
の大きな車両のプロペラシャフトの自在継手に適用した
場合には、前記溶接箇所の強度低下によって自在継手の
耐久性が低下してしまうおそれがある。

【０００８】そこで、本発明は、摩擦溶接時に発生する
カールの円周方向の肉厚変化が発生せずに、溶接部の強
度低下を防止し得る軸部材の接合構造を提供することを
目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、内外周面の少なくともいずれか一方にセレーション
が形成された軸部材の一端部を、被接合部材に対して摩
擦溶接により接合してなる軸部材の接合構造において、
前記軸部材一端部側の摩擦溶接による溶融箇所に、前記
セレーションの非形成部を形成したことを特徴としてい
る。

【００１０】この発明によれば、前記セレーションのな
い非形成部によって摩擦溶接時における溶接箇所の円周
方向の肉厚を均一にすることができることから、軸部材
と被接合部材との接合強度の低下を防止できる。

【００１１】請求項２に記載の発明は、前記軸部材の全
体を中空円筒状に形成すると共に、該軸部材の内周面に
前記セレーションを形成し、前記一端部の内周面のセレ
ーション箇所に、ざぐり加工によって前記非形成部を形
成したことを特徴としている。

【００１２】請求項３に記載の発明は、前記軸部材の一
端部に拡径部を設ける共に、該拡径部の内周面に前記非
形成部を形成したことを特徴としている。

【００１３】請求項４に記載の発明は、前記拡径部の外
周にダストカバーを取り付けたことを特徴としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる軸部材の接
合構造の各実施形態を図面に基づいて詳述する。この各
実施形態では、車両のエンジンの駆動力を変速機から終
減速装置に伝達するプロペラシャフトの自在継手に適用
したものを示している。

【００１５】まず、図４に基づいて自在継手の概略を説
明すると、これはフック式継手であって、変速機側の入
力軸１１の一端部に、入力軸ヨーク１２が設けられてい
る一方、終減速装置側の軸部材である出力軸１３の一端
部に、前記入力軸ヨーク１２と対向する被接合部材であ
る出力軸ヨーク１４が設けられている。また、前記入力
軸ヨーク１２と出力軸ヨーク１４との間には、十字軸１
５が各ニードルベアリング１６、１７を介して回動自在
に介装されている。

【００１６】前記入力軸１１は、ほぼ円筒状に形成さ
れ、縮径状の一端部１１ａが摩擦溶接によって入力軸ヨ
ーク１２の基端部１２ａに接合されている。

【００１７】前記入力軸ヨーク１２は、薄型鋼板をプレ
ス成形によってほぼＵ字形状に折曲形成され、前記基端
部１２ａの両端縁から折曲された各連結用フランジ部１
２ｂ、１２ｂに保持孔１８、１８がそれぞれ貫通形成さ
れている。

【００１８】前記出力軸１３は、図１にも示すように、
内部中空状の円筒状に形成され、内周面にはセレーショ
ン１９が軸方向に沿って形成され、この内周面にシャフ
ト１０がその外周に形成されたセレーションと嵌合して
シャフト１０が連結されるようになっている。

【００１９】前記出力軸ヨーク１４は、図２〜図４に示
すように、薄型鋼板によってプレス成形によってほぼＵ
字形状に折曲形成され、ほぼ平坦な基端部２０と、該基
端部２０の両端縁に一体に設けられた一対の連結用フラ
ンジ部２１、２１とから構成され、この各フランジ部２
１，２１にそれぞれ保持孔２２、２２が穿設されてい
る。

【００２０】前記十字軸１５は、図４に示すように中央
の交点部１５ａを中心とした９０°位置に４つの先端軸
１５ｂが一体に突設されていると共に、該各先端軸１５
ｂには前記各保持孔１８，２２に挿通保持される前記ニ
ードルベアリング１６，１７が取り付けられている。前
記各先端軸１５ｂは、交点部１５ａ側の基端部に円環状
のフランジ部１５ｃが一体に形成されていると共に、先
端面の中央位置に円形状の突起１５ｄが一体に設けられ
ている。

【００２１】前記ニードルベアリング１６，１７は、便
宜上、出力軸ヨーク１３側のものについて説明すれば、
図４に示すように、前記各保持孔２２内に挿通保持され
るほぼ有底円筒状のベアリングカップ２３と、該ベアリ
ングカップ２３の内周面と前記十字軸１５の先端軸１５
ｂとの間に介装された複数のニードルローラ２４とから
構成されている。

【００２２】そして、前記出力軸１３は、図１に示すよ
うに、溶接される側の一端部１３ａの内周面にセレーシ
ョン１９が形成されない非形成部２５が形成されている
一方、他端部１３ｂの外周面にテーパ部２６が形成され
ていると共に、その内周面にシャフトの良好な挿通性を
確保するために、円環状のざぐり部２７が形成されてい
る。

【００２３】前記非形成部２５は、セレーション１９が
形成されている内周面をざぐり加工によってほぼ円環状
に形成されてなり、その軸方向の長さＬが適宜溶接量に
応じて設定され、、この実施形態では約６ｍｍに設定さ
れている。したがって、この非形成部２５の形成部位
は、その厚さが他の部位に比較して薄肉円筒状に形成さ
れている。

【００２４】したがって、この実施形態によれば、出力
軸１３と出力軸ヨーク１４とを摩擦溶接するには、ま
ず、溶接機に固定された出力軸ヨーク１４の基端部２０
外面に、前記出力軸１３の一端部１３ａの先端縁１３ｃ
を当接し、その後、該出力軸１３を他端部１３ｂ側から
軸方向へ所定トルクで押圧しつつ回転させる。これによ
って、図２〜図３に示すように、前記出力軸一端部１３
ａの先端縁が摩擦熱によって溶けてカール２８内外に発
生して溶接される。このとき、該一端部１３ａには、非
形成部２５が形成されていることから、円周方向の溶接
箇所（カール２８）ではセレーション１９による肉厚変
化がなくなり、円周方向の肉厚が全体的に均一厚にな
る。

【００２５】したがって、かかる溶接箇所の接合強度の
低下が防止されて、十分な接合強度が確保される。この
結果、自在継手の耐久性を向上させることができる。

【００２６】また、非形成部２５をざぐり加工によって
形成したため、その成形作業が極めて容易になる。

【００２７】図５〜図７は本発明の第２の実施形態を示
し、出力軸１３の一端部１３ａに拡径部３０を形成し、
該拡径部３０の内周面に非形成部３１を形成したもので
ある。

【００２８】すなわち、出力軸１３は、前記第１の実施
形態と同様に中空円筒状を呈する均一径の本体の内周面
に、セレーション１９が形成され、該本体の一端部１３
ａに前記拡径部３０が一体に設けられている。この拡径
部３０は、ほぼ大径な円筒状に形成され、外周面３０ａ
がほぼ平坦な円形面に形成され、その内周面にはセレー
ション１９のない非形成部３１が形成されている。この
非形成部３１は、第１の実施形態と同じく、内周面を切
削加工して平坦状に形成され、その軸方向の長さＬが溶
接量に応じて設定されていると共に、この非形成部３１
の形成部位の厚さ幅が薄肉に形成されている。

【００２９】したがって、出力軸１３と出力軸ヨーク１
４との溶接時には、非形成部３１の存在によって溶接箇
所の円周方向の肉厚が均一になることから、この実施形
態も第１の実施形態と同様な作用効果が得られる。

【００３０】しかも、拡径部３０によって出力軸ヨーク
１４の基端部２０に対する溶接面積が大きくなることか
ら、接合強度を前記均一厚と相俟ってさらに高くするこ
とができる。

【００３１】また、この拡径部３０は、図８及び図９に
示すように、ダストカバー３２の取付座面として利用す
ることが可能になる。つまり、前記拡径部３０は、前述
のように、その外周面３０ａが平坦な円形面に形成され
ている一方、前記ダストカバー３２は、ほぼ円筒状を呈
し、その軸方向の長さが出力軸１３の約半分程度に設定
されていると共に、一端部３２ａが縮径状に形成され
て、前記拡径部３０の外周面３０ａに嵌合固定されてい
る。

【００３２】したがって、ダストカバー３２により出力
軸１３と前記シャフト１０と間へのゴミなどの侵入が防
止されると共に、拡径部３０をダストカバー３２の取付
座面として有効利用することができることから、ダスト
カバー３２を取り付けるための特別な部材が不要になる
とともに、ダストカバー３２の取付作業が容易になる。

【００３３】本発明は、前記各実施形態の構成に限定さ
れるものではなく、例えば非形成部が形成された部位の
肉厚を溶接の態様によって最適な厚さに設定することが
できる。また、軸部材の外周面にセレーションが形成さ
れているものにも適用できると共に、適用対象として自
在継手ばかりではなく、その他の装置などに用いられる
軸部材の摩擦溶接に適用することも可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
に記載の発明によれば、軸部材の摩擦溶接側の一端部に
セレーションのない非形成部を形成したことから、被接
合部材との溶接時における溶接箇所の肉厚が均一にな
り、被接合部材との接合強度の低下が防止されて、十分
な接合強度が得られる。

【００３５】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
の発明の作用効果に加えて、非形成部を、セレーション
箇所にざぐり加工によって形成したため、その成形作業
が容易になる。

【００３６】請求項３に記載の発明によれば、軸部材の
拡径部によって被接合部材との溶接面積が大きくなるこ
とから、前記非形成部の存在と相俟って接合強度が一層
高くなる。

【００３７】請求項４に記載の発明によれば、拡径部を
ダストカバーの取付座面として利用することにより、他
の取付部材が不要になると共に、ダストカバーの取付性
が良好になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に供される出力軸を一
部断面して示す正面図。

【図２】同出力軸と出力軸ヨークの接合状態を示す正面
図。

【図３】同出力軸と出力軸ヨークの接合状態を示す側面
図。

【図４】本発明の第１の実施形態の自在継手を示す要部
断面図。

【図５】第２の実施形態に供される出力軸を一部断面し
て示す正面図。

【図６】同出力軸と出力軸ヨークの接合状態を示す正面
図。

【図７】同出力軸と出力軸ヨークの接合状態を示す側面
図。

【図８】出力軸にダストカバーを取り付けた状態を一部
断面して示す正面図。

【図９】出力軸にダストカバーを取り付けた状態を一部
断面して示す側面図。

【符号の説明】

１１…入力軸 １２…入力軸ヨーク １３…出力軸（軸部材） １４…出力軸ヨーク（被接合部材） １９…セレーション ２０…基端部 ２５、３１…非形成部 ２８…カール ３０…拡径部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横田 貴之 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ユ ニシアジェックス内 (72)発明者 砂田 英樹 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ユ ニシアジェックス内 Ｆターム(参考） 4E067 AA02 BG00 DA13 EA07 EB00 EC06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内外周面の少なくともいずれか一方にセ
   レーションが形成された軸部材の一端部を、被接合部材
   に対して摩擦溶接により接合してなる軸部材の接合構造
   において、 前記軸部材一端部側の摩擦溶接による溶融箇所に、前記
   セレーションの非形成部を形成したことを特徴とする軸
   部材の接合構造。
2. 【請求項２】 前記軸部材の全体を中空円筒状に形成す
   ると共に、該軸部材の内周面に前記セレーションを形成
   し、前記一端部の内周面のセレーション箇所に、ざぐり
   加工によって前記非形成部を形成したことを特徴とする
   請求項１に記載の軸部材の接合構造。
3. 【請求項３】 前記軸部材の一端部に拡径部を設ける共
   に、該拡径部の内周面に前記非形成部を形成したことを
   特徴とする請求項１または２に記載の軸部材の接合構
   造。
4. 【請求項４】 前記拡径部の外周にダストカバーを取り
   付けたことを特徴とする請求項３に記載の軸部材の接合
   構造。