JP2003090325A - 等速ジョイントが両端に連結された中間シャフト - Google Patents
等速ジョイントが両端に連結された中間シャフトInfo
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- JP2003090325A JP2003090325A JP2001283537A JP2001283537A JP2003090325A JP 2003090325 A JP2003090325 A JP 2003090325A JP 2001283537 A JP2001283537 A JP 2001283537A JP 2001283537 A JP2001283537 A JP 2001283537A JP 2003090325 A JP2003090325 A JP 2003090325A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 中空の中間シャフトの静的強度及びねじり疲
労強度を中実のもの以上にする。 【解決手段】 等速ジョイントが両端に連結された中間
シャフトにおいて、中間シャフトを内径と外径との比が
０．１５〜０．８の中空シャフトにし、該中空シャフト
を０．７〜０．９の焼入れ率で表面焼入れした。
労強度を中実のもの以上にする。 【解決手段】 等速ジョイントが両端に連結された中間
シャフトにおいて、中間シャフトを内径と外径との比が
０．１５〜０．８の中空シャフトにし、該中空シャフト
を０．７〜０．９の焼入れ率で表面焼入れした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等のドライ
ブシャフトに用いられる等速ジョイントが両端に連結さ
れた中間シャフトに関するものである。
ブシャフトに用いられる等速ジョイントが両端に連結さ
れた中間シャフトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】前輪駆動自動車用ドライブシャフトは、
図６に示すように、エンジン側及び車輪側の等速ジョイ
ント１，２と該等速ジョイントのインナレース３，４が
両端に連結された中間シャフト５により構成されてい
る。エンジン側の等速ジョイント１は軸方向の相体運動
が可能なタイプで、車輪を懸架するサスペンション動作
時の両ジョイント間の長さ及び角度変化を許容してトル
クを伝達する。車輪側の等速ジョイント２は大角度タイ
プで、主として操舵による車輪の偏向を可能にしてい
る。等速ジョイント１，２の軸動、角度変位時に中間シ
ャフト５がジョイントのアウタレース６，７に干渉しな
いようにするために中間シャフト５の両端部外径は制限
され、その中で所定の静的強度とねじり疲労強度が要求
される。
図６に示すように、エンジン側及び車輪側の等速ジョイ
ント１，２と該等速ジョイントのインナレース３，４が
両端に連結された中間シャフト５により構成されてい
る。エンジン側の等速ジョイント１は軸方向の相体運動
が可能なタイプで、車輪を懸架するサスペンション動作
時の両ジョイント間の長さ及び角度変化を許容してトル
クを伝達する。車輪側の等速ジョイント２は大角度タイ
プで、主として操舵による車輪の偏向を可能にしてい
る。等速ジョイント１，２の軸動、角度変位時に中間シ
ャフト５がジョイントのアウタレース６，７に干渉しな
いようにするために中間シャフト５の両端部外径は制限
され、その中で所定の静的強度とねじり疲労強度が要求
される。
【０００３】従来、制限された外径のなかで静的強度、
ねじり疲労強度を確保するために、係る中間シャフト５
は中実にされ、シャフト表面を高周波コイルで加熱して
急冷し表面焼入れしていた。静的強度の向上には、焼入
れ率を高くするのが有効であるが、焼入れ率を高くし過
ぎるとシャフト表面部分の残留圧縮応力が小さくなり、
ねじり疲労強度が低下する。中実シャフトの焼入れ率
は、硬度がHv４００以上に焼入れされている外周表面か
らの焼き入れ深さとシャフトの半径との比である。中間
シャフト５は、その静的強度及びねじり疲労強度の要求
値を満たすために、高周波焼入れにより焼入れ率０．４
〜０．６に表面焼入れを施されていた。
ねじり疲労強度を確保するために、係る中間シャフト５
は中実にされ、シャフト表面を高周波コイルで加熱して
急冷し表面焼入れしていた。静的強度の向上には、焼入
れ率を高くするのが有効であるが、焼入れ率を高くし過
ぎるとシャフト表面部分の残留圧縮応力が小さくなり、
ねじり疲労強度が低下する。中実シャフトの焼入れ率
は、硬度がHv４００以上に焼入れされている外周表面か
らの焼き入れ深さとシャフトの半径との比である。中間
シャフト５は、その静的強度及びねじり疲労強度の要求
値を満たすために、高周波焼入れにより焼入れ率０．４
〜０．６に表面焼入れを施されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、軽量化と高剛性
化のために中間シャフトの中空化が図られている。しか
し、中実シャフトと同径の中空シャフトに焼入れ率０．
４〜０．６で表面焼入れを施すと中実シャフトに比して
強度が著しく低下する不具合があった。中空シャフトの
焼入れ率は、硬度がHv４００以上に焼入れされている外
周表面からの焼き入れ深さとシャフトの肉厚との比であ
る。
化のために中間シャフトの中空化が図られている。しか
し、中実シャフトと同径の中空シャフトに焼入れ率０．
４〜０．６で表面焼入れを施すと中実シャフトに比して
強度が著しく低下する不具合があった。中空シャフトの
焼入れ率は、硬度がHv４００以上に焼入れされている外
周表面からの焼き入れ深さとシャフトの肉厚との比であ
る。
【０００５】本発明は、係る従来の不具合を解消するた
めになされたもので、中空の中間シャフトの静的強度及
びねじり疲労強度を中実のもの以上にすることである。
めになされたもので、中空の中間シャフトの静的強度及
びねじり疲労強度を中実のもの以上にすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、等速ジョイ
ントが両端に連結された中間シャフトにおいて、前記中
間シャフトを内径と外径との比が０．１５〜０．８の中
空シャフトにし、該中空シャフトを０．７〜０．９の焼
入れ率で表面焼入れしたことである。
め、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、等速ジョイ
ントが両端に連結された中間シャフトにおいて、前記中
間シャフトを内径と外径との比が０．１５〜０．８の中
空シャフトにし、該中空シャフトを０．７〜０．９の焼
入れ率で表面焼入れしたことである。
【０００７】請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請
求項１に記載の等速ジョイントが両端に連結された中間
シャフトにおいて、前記中空シャフトの表面焼入れが高
周波焼入れであることである。
求項１に記載の等速ジョイントが両端に連結された中間
シャフトにおいて、前記中空シャフトの表面焼入れが高
周波焼入れであることである。
【０００８】請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請
求項２に記載の等速ジョイントが両端に連結された中間
シャフトにおいて、前記中空シャフトを０．９〜２．０
％のマンガン、０．０６〜０．２％のクロム及び０．０
００５〜０．００５％の硼素を含有する炭素鋼で形成し
たことである。
求項２に記載の等速ジョイントが両端に連結された中間
シャフトにおいて、前記中空シャフトを０．９〜２．０
％のマンガン、０．０６〜０．２％のクロム及び０．０
００５〜０．００５％の硼素を含有する炭素鋼で形成し
たことである。
【０００９】
【発明の作用・効果】上記のように構成した請求項１に
係る発明においては、等速ジョイントが両端に連結され
た中間シャフトを内径と外径との比が０．１５〜０．８
の中空にし、該中空シャフトを０．７〜０．９の焼入れ
率で表面焼入れしたので、静的強度及びねじり疲労強度
を中実シャフト以上或いは同定度に維持して軽量化と高
剛性化を可能とした。
係る発明においては、等速ジョイントが両端に連結され
た中間シャフトを内径と外径との比が０．１５〜０．８
の中空にし、該中空シャフトを０．７〜０．９の焼入れ
率で表面焼入れしたので、静的強度及びねじり疲労強度
を中実シャフト以上或いは同定度に維持して軽量化と高
剛性化を可能とした。
【００１０】上記のように構成した請求項２に係る発明
においては、高周波焼入れにより前記中空シャフトに表
面焼入れを施したので、焼入れ条件を適切に設定するこ
とができ、中空シャフトを０．７〜０．９の焼入れ率で
安定して表面焼入れすることができる。
においては、高周波焼入れにより前記中空シャフトに表
面焼入れを施したので、焼入れ条件を適切に設定するこ
とができ、中空シャフトを０．７〜０．９の焼入れ率で
安定して表面焼入れすることができる。
【００１１】上記のように構成した請求項３に係る発明
においては、前記中空シャフトを０．９〜２．０％のマ
ンガン、０．０６〜０．２％のクロム及び０．０００５
〜０．００５％の硼素を含有する炭素鋼で形成したの
で、高周波焼入れの安定性及び焼入れ性が向上し、中空
シャフトを０．７〜０．９の焼入れ率に正確に表面焼入
れすることができる。
においては、前記中空シャフトを０．９〜２．０％のマ
ンガン、０．０６〜０．２％のクロム及び０．０００５
〜０．００５％の硼素を含有する炭素鋼で形成したの
で、高周波焼入れの安定性及び焼入れ性が向上し、中空
シャフトを０．７〜０．９の焼入れ率に正確に表面焼入
れすることができる。
【００１２】
【実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実施形態
を説明する。図１において、１０はエンジンの回転を車
輪に伝達するドライブシャフトで、中間シャフトである
中空シャフト１１、中空シャフト１１の両端にインナレ
ース１２，１３が夫々スプライン嵌合されたエンジン側
及び車輪側の等速ジョイント１４，１５により構成され
ている。中空シャフト１１の両端部１８は、等速ジョイ
ント１４，１５が角度変位したときに中空シャフト１１
が等速ジョイント１４，１５のアウタレース１６，１７
と干渉しないように中央部分１９より外径が小さく形成
されている。中央部分１９は外径を大きくして剛性アッ
プを図っている。中空シャフト１１は、一例として、炭
素鋼のパイプ材を軸線方向に延びないように両端を規制
した状態で、外周を殴打して外径を所定寸法に収縮させ
軸線上に軸穴２０を設けてスエージングにより形成さ
れ、両端の小径部分１８は中央の大径部分１９より外径
を収縮された分だけ肉厚が厚くなっている。中空シャフ
ト１１の寸法は車種によって異なるが、一般的には全長
２００〜６５０ｍｍ、両端部１８の外径１６〜３０ｍ
ｍ、内径３〜２１ｍｍ、中央部分の外径２９〜３９ｍ
ｍ、内径２０〜３１ｍｍに形成され、中空シャフト１１
の内径と外径との比は０．１５〜０．８である。
を説明する。図１において、１０はエンジンの回転を車
輪に伝達するドライブシャフトで、中間シャフトである
中空シャフト１１、中空シャフト１１の両端にインナレ
ース１２，１３が夫々スプライン嵌合されたエンジン側
及び車輪側の等速ジョイント１４，１５により構成され
ている。中空シャフト１１の両端部１８は、等速ジョイ
ント１４，１５が角度変位したときに中空シャフト１１
が等速ジョイント１４，１５のアウタレース１６，１７
と干渉しないように中央部分１９より外径が小さく形成
されている。中央部分１９は外径を大きくして剛性アッ
プを図っている。中空シャフト１１は、一例として、炭
素鋼のパイプ材を軸線方向に延びないように両端を規制
した状態で、外周を殴打して外径を所定寸法に収縮させ
軸線上に軸穴２０を設けてスエージングにより形成さ
れ、両端の小径部分１８は中央の大径部分１９より外径
を収縮された分だけ肉厚が厚くなっている。中空シャフ
ト１１の寸法は車種によって異なるが、一般的には全長
２００〜６５０ｍｍ、両端部１８の外径１６〜３０ｍ
ｍ、内径３〜２１ｍｍ、中央部分の外径２９〜３９ｍ
ｍ、内径２０〜３１ｍｍに形成され、中空シャフト１１
の内径と外径との比は０．１５〜０．８である。
【００１３】中空シャフト１１は前述のように炭素鋼で
形成され、該炭素鋼の含有成分及びその含有量（重量
％）の一例を示すと、炭素（C）０．３〜０．５％、珪
素（Si）０．０１〜０．２％、マンガン（Mn）０．９〜
２．０％、燐（P）０．００１〜０．０１５、硫黄（S）
０．００１〜０．００５％、クロム（Cr）０．０６〜
０．２０、チタン（Ti）０．００５〜０．２％、硼素
（B）０．０００５〜０．００５％である。この中、マ
ンガンは高周波焼入れの安定性を確保し、クロム及び硼
素は高周波焼入れ性を向上する。硫黄は含有量を低減す
ることにより高周波焼入れ層の靭性が向上する。
形成され、該炭素鋼の含有成分及びその含有量（重量
％）の一例を示すと、炭素（C）０．３〜０．５％、珪
素（Si）０．０１〜０．２％、マンガン（Mn）０．９〜
２．０％、燐（P）０．００１〜０．０１５、硫黄（S）
０．００１〜０．００５％、クロム（Cr）０．０６〜
０．２０、チタン（Ti）０．００５〜０．２％、硼素
（B）０．０００５〜０．００５％である。この中、マ
ンガンは高周波焼入れの安定性を確保し、クロム及び硼
素は高周波焼入れ性を向上する。硫黄は含有量を低減す
ることにより高周波焼入れ層の靭性が向上する。
【００１４】中空シャフト１１は、上述のような材料、
形状で形成された中間品の外周表面を高周波コイルで加
熱して急冷し、０．７〜０．９の焼入れ率で表面焼入れ
されている。焼入れ率を高くするために中空シャフト１
１は軸穴２０に接する内周表面の近傍まで加熱される
が、中空シャフト１１は軸穴２０内に空気が存在し、こ
の空気が加熱時に加熱され且つ鋼材から空気層への熱伝
導率の低下により中空シャフト１１の内周表面近傍では
急冷されない。中実シャフトの場合は、加熱された層の
熱は外周表面からの急冷時に非加熱層にも急激に伝達さ
れて急冷されるので、焼入れ硬度は加熱された深さまで
高くなりそれより深い部分では階段状に低下するが、中
空シャフトの場合は、上述のように内周表面近傍では急
冷されないので、図２に示すように、硬度は直線的に低
下する。従って、焼入れ条件を最適化することにより中
空シャフト１１を０．７〜０．９の焼入れ率で表面焼入
れすることができる。中空シャフト１１の焼入れ率は、
硬度がHv４００以上に焼入れされている外周表面からの
焼き入れ深さｈとシャフトの肉厚ｔとの比ｈ／ｔであ
る。高周波焼入れは焼入れ条件の設定、コントロールを
正確に行なうことができるので、中空シャフト１１を
０．７〜０．９の焼入れ率で表面焼入れする焼入れ条件
の最適化に適している。
形状で形成された中間品の外周表面を高周波コイルで加
熱して急冷し、０．７〜０．９の焼入れ率で表面焼入れ
されている。焼入れ率を高くするために中空シャフト１
１は軸穴２０に接する内周表面の近傍まで加熱される
が、中空シャフト１１は軸穴２０内に空気が存在し、こ
の空気が加熱時に加熱され且つ鋼材から空気層への熱伝
導率の低下により中空シャフト１１の内周表面近傍では
急冷されない。中実シャフトの場合は、加熱された層の
熱は外周表面からの急冷時に非加熱層にも急激に伝達さ
れて急冷されるので、焼入れ硬度は加熱された深さまで
高くなりそれより深い部分では階段状に低下するが、中
空シャフトの場合は、上述のように内周表面近傍では急
冷されないので、図２に示すように、硬度は直線的に低
下する。従って、焼入れ条件を最適化することにより中
空シャフト１１を０．７〜０．９の焼入れ率で表面焼入
れすることができる。中空シャフト１１の焼入れ率は、
硬度がHv４００以上に焼入れされている外周表面からの
焼き入れ深さｈとシャフトの肉厚ｔとの比ｈ／ｔであ
る。高周波焼入れは焼入れ条件の設定、コントロールを
正確に行なうことができるので、中空シャフト１１を
０．７〜０．９の焼入れ率で表面焼入れする焼入れ条件
の最適化に適している。
【００１５】本発明に係る等速ジョイントが両端に連結
された中間シャフトによれば、中空シャフト１１の両端
部１８の外径が同径の従来の中実のものに比して、両端
部１１の静的強度及びねじり疲労強度が同定度以上とな
る。図３は、横軸に焼入れ率、縦軸に中実及び中空シャ
フトの同径の両端部のねじり疲労強度を示したもので、
白丸で示す中実シャフトのねじり疲労強度は、焼入れ率
が０．４〜０．６の範囲で要求値以上になっているが、
焼入れ率の増加につれて低下し０．６以上では要求値以
下となる。これに対し、黒丸で示す中空シャフト１１の
ねじり疲労強度は焼入れ率が０．７〜０．９の範囲にお
いて要求値以上に山状に高くなっている。図４は焼入れ
率０．５で表面焼入れした従来の中実シャフトと焼入れ
率０．８で表面焼入れした本発明に係る中空シャフトの
残留圧縮応力を示すもので、中空シャフトの方が中実シ
ャフトより残留圧縮応力が１８％増加している。
された中間シャフトによれば、中空シャフト１１の両端
部１８の外径が同径の従来の中実のものに比して、両端
部１１の静的強度及びねじり疲労強度が同定度以上とな
る。図３は、横軸に焼入れ率、縦軸に中実及び中空シャ
フトの同径の両端部のねじり疲労強度を示したもので、
白丸で示す中実シャフトのねじり疲労強度は、焼入れ率
が０．４〜０．６の範囲で要求値以上になっているが、
焼入れ率の増加につれて低下し０．６以上では要求値以
下となる。これに対し、黒丸で示す中空シャフト１１の
ねじり疲労強度は焼入れ率が０．７〜０．９の範囲にお
いて要求値以上に山状に高くなっている。図４は焼入れ
率０．５で表面焼入れした従来の中実シャフトと焼入れ
率０．８で表面焼入れした本発明に係る中空シャフトの
残留圧縮応力を示すもので、中空シャフトの方が中実シ
ャフトより残留圧縮応力が１８％増加している。
【００１６】図５は、焼入れ率０．５の中実及び中空シ
ャフト、焼入れ率０．８の中空シャフト１１の同径の端
部の静的強度を示すもので、中間シャフトを中空シャフ
トにして焼入れ率を中実シャフトと同じ０．５にすると
静的強度が約１割低下するが、０．８にすると従来の中
実シャフトで焼入れ率０．５で表面焼入れした中間シャ
フトと同程度以上の静的強度になる。
ャフト、焼入れ率０．８の中空シャフト１１の同径の端
部の静的強度を示すもので、中間シャフトを中空シャフ
トにして焼入れ率を中実シャフトと同じ０．５にすると
静的強度が約１割低下するが、０．８にすると従来の中
実シャフトで焼入れ率０．５で表面焼入れした中間シャ
フトと同程度以上の静的強度になる。
【００１７】このように本発明に係る等速ジョイントが
両端に連結された中間シャフトは、端部の外径が従来の
中実シャフトと同一で、内径と外径との比が０．１５〜
０．８の中空シャフト１１にすることによって軽量化
し、中空シャフト１１を０．７〜０．９の焼入れ率で表
面焼入れすることによって静的強度及びねじり疲労強度
を中実のもの以上或いは同程度にし、さらに、中央部分
１９の外径を大きくして剛性アップしたので、エンジン
の回転を車輪に確実に効率的に応答性よく伝達すること
ができる。
両端に連結された中間シャフトは、端部の外径が従来の
中実シャフトと同一で、内径と外径との比が０．１５〜
０．８の中空シャフト１１にすることによって軽量化
し、中空シャフト１１を０．７〜０．９の焼入れ率で表
面焼入れすることによって静的強度及びねじり疲労強度
を中実のもの以上或いは同程度にし、さらに、中央部分
１９の外径を大きくして剛性アップしたので、エンジン
の回転を車輪に確実に効率的に応答性よく伝達すること
ができる。
【図１】 本発明に係る等速ジョイントが両端に連結さ
れた中間シャフトの正面図である。
れた中間シャフトの正面図である。
【図２】 中空シャフトの外周表面から内周表面の間の
硬度変化を示す図である。
硬度変化を示す図である。
【図３】 焼入れ率とねじり疲労強度との関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図４】 従来の中実シャフトと本発明に係る中空シャ
フトの残留圧縮応力を示すグラフである。
フトの残留圧縮応力を示すグラフである。
【図５】 焼入れ率と静的強度の関係を示すグラフであ
る。
る。
【図６】 従来の等速ジョイントが両端に連結された中
間シャフトを示す図である。
間シャフトを示す図である。
【符号の説明】
１０・・・ドライブシャフト、１１・・・中空シャフト
（中間シャフト）、１４，１５・・・等速ジョイント、
１８・・・両端部、１９・・・中央部分、２１・・・軸
穴。
（中間シャフト）、１４，１５・・・等速ジョイント、
１８・・・両端部、１９・・・中央部分、２１・・・軸
穴。
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フロントページの続き
(72)発明者 鈴木 知朗
愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工
機株式会社内
Ｆターム(参考） 3J033 AA01 AB03 AC01 BA01 BA07
BB02 BC06
4K042 AA14 BA01 BA02 CA02 CA06
CA12 DA01 DB01
Claims (3)
- 【請求項１】 等速ジョイントが両端に連結された中間
シャフトにおいて、前記中間シャフトを内径と外径との
比が０．１５〜０．８の中空シャフトにし、該中空シャ
フトを０．７〜０．９の焼入れ率で表面焼入れしたこと
を特徴とする等速ジョイントが両端に連結された中間シ
ャフト。 - 【請求項２】 前記中空シャフトの表面焼入れが高周波
焼入れであることを特徴とする請求項１に記載の等速ジ
ョイントが両端に連結された中間シャフト。 - 【請求項３】 前記中空シャフトを０．９〜２．０％の
マンガン、０．０６〜０．２％のクロム及び０．０００
５〜０．００５％の硼素を含有する炭素鋼で形成したこ
とを特徴とする請求項２に記載の等速ジョイントが両端
に連結された中間シャフト。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001283537A JP2003090325A (ja) | 2001-09-18 | 2001-09-18 | 等速ジョイントが両端に連結された中間シャフト |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001283537A JP2003090325A (ja) | 2001-09-18 | 2001-09-18 | 等速ジョイントが両端に連結された中間シャフト |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008238278A Division JP2009014203A (ja) | 2008-09-17 | 2008-09-17 | 等速ジョイントが両端に連結された中間シャフト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003090325A true JP2003090325A (ja) | 2003-03-28 |
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ID=19107012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001283537A Pending JP2003090325A (ja) | 2001-09-18 | 2001-09-18 | 等速ジョイントが両端に連結された中間シャフト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003090325A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005320575A (ja) * | 2004-05-07 | 2005-11-17 | Sumitomo Metal Ind Ltd | シームレス鋼管およびその製造方法 |
| JP2006026697A (ja) * | 2004-07-16 | 2006-02-02 | Ntn Corp | 中空状動力伝達シャフト |
| WO2006013730A1 (ja) | 2004-08-02 | 2006-02-09 | Ntn Corporation | 中空状動力伝達シャフト及びその製造方法 |
| JP2006275168A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Ntn Corp | ドライブシャフト |
| JP2009014203A (ja) * | 2008-09-17 | 2009-01-22 | Jtekt Corp | 等速ジョイントが両端に連結された中間シャフト |
-
2001
- 2001-09-18 JP JP2001283537A patent/JP2003090325A/ja active Pending
Cited By (14)
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