JP2006064062A

JP2006064062A - 動力伝達シャフト

Info

Publication number: JP2006064062A
Application number: JP2004247029A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Sakurai; 勝弘櫻井; Akira Nakagawa; 亮中川
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2006-03-09

Abstract

【課題】転造加工によって軸端部に形成されるスプラインの強度向上を図ること。
【解決手段】軸端部を一対のラックの間に挟んで転がす転造加工により軸端部の外周面にスプライン１ｄ１を形成した動力伝達シャフトにおいて、一対のラックの位相差によりスプライン１ｄ１の歯面に形成される段差ｄを機械加工によって除去し、スプライン１ｄ１の歯面を均一化にした。このように、スプライン１ｄ１の歯面に形成される段差ｄを除去しておくと、スプライン１ｄ１の捩り疲労強度が向上する。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば自動車のドライブシャフト（駆動軸）やプロペラシャフト（推進軸）などに使用される動力伝達シャフトに関するものである。

図１は、自動車の動力伝達系の一例を示している。同図において、符号１はドライブシャフトで、その一端部は摺動型等速自在継手２を介して図示しない減速装置（ディファレンシャル）に連結され、他端部は固定型等速自在継手３を介して図示しない駆動輪側に連結される。ドライブシャフト１の一端部は、摺動型等速自在継手２のトリポード部材２ａにスプライン連結され、摺動型等速自在継手２の外輪２ｂの端部外周とドライブシャフト１の外周にブーツ２ｃがそれぞれ固定されている。また、ドライブシャフト１の他端部は、固定型等速自在継手３の内輪３ａにスプライン連結され、固定型等速自在継手３の外輪３ｂの端部外周とドライブシャフト１の外周にブーツ３ｃがそれぞれ固定されている。尚、同図には、摺動型等速自在継手２としてトリポード型等速自在継手が例示され、固定型等速自在継手３としてバーフィールド型等速自在継手が例示されているが、他の型式の等速自在継手が用いられる場合もある。

ドライブシャフト１は、軸方向中間部に大径部１ａを有し、大径部１ａの両側にそれぞれ小径部１ｂを有している。大径部１ａと小径部１ｂは、軸端側に向かって漸次縮径したテーパ部１ｃを介して連続している。小径部１ｂは、等速自在継手２，３との連結に供される端部側の連結部１ｄと、ブーツ２ｃ，３ｃが固定される軸方向中間部側のブーツ固定部１ｅとを有している。連結部１ｄには、等速自在継手２，３にスプライン連結されるスプライン１ｄ１と、等速自在継手２，３に対する軸方向抜け止め用の止め輪２ｄ，３ｄを装着するための止め輪溝１ｄ２が形成されている。ブーツ固定部１ｅには、ブーツ（２ｃ、３ｃ）の小径端部の内周を嵌合するための嵌合溝１ｅ１が形成されている（例えば特許文献１参照）。

なお、上記のドライブシャフト１のような動力伝達シャフトは、従来、また現在においても、中実シャフトが多く使用されているが、自動車の軽量化、シャフトの剛性増大による機能向上、曲げ一次固有振動数のチューニング最適化による車室内の静粛性向上等の観点から、近時では、中空状のものも増えてきている。

この種の動力伝達シャフトにおいては、例えば図２に示すように、軸端部を構成する連結部１ｄを一対のラック６，７の間に挟んで転がす転造加工により連結部１ｄの外周面にスプライン１ｄ１を形成している。

特開平１０−２６７０２７号公報

ところで、上記のように、転造加工によってスプライン１ｄ１を成形する場合、上側のラック６の歯６ａと下側のラック７の歯７ａに位相差が生じると、図２の部分拡大図に示すように、スプライン１ｄ１の歯面に段差ｄが形成される場合がある。このようにスプライン１ｄ１の歯面に段差ｄが形成されると、段差ｄを起点としてスプライン１ｄ１の捩り疲労強度を低下させる可能性がある。

本発明は斯かる実情に鑑み創案されたものであって、その目的は、転造加工によるスプラインの強度向上を図ることにある。

本発明に係る動力伝達シャフトは、上記課題を解決するため、軸端部を一対のラックの間に挟んで転がす転造加工により軸端部の外周面にスプラインを形成した動力伝達シャフトにおいて、一対のラックの位相差によりスプラインの歯面に形成される段差を機械加工によって除去したことを特徴としている。

このように、転造加工でスプラインの歯面に形成される段差を機械加工によって除去しておくと、スプラインの歯面が均一化され、スプラインの捩り疲労強度が向上する。

なお、上記の機械加工としては、精密研磨加工の一種であるバニッシング加工を挙げることができる。バニッシング加工は、硬い工具にワークの表面を押し付けつつ滑らせることで、ワークの表面を塑性変形させて平滑にする加工である。バニッシング加工を行なった場合、ショットピーニング加工を行なわなくても、ワークの表面に圧縮残留応力を付与することができる。

本発明によれば、転造加工時にスプラインの歯面に段差が形成された場合であっても、この段差を機械加工によって除去することでスプラインの捩り疲労強度を向上させることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る動力伝達シャフトの一実施形態について説明する。

図３は、本発明に係る動力伝達シャフトを自動車の動力伝達系を構成するドライブシャフト１に適用した場合の一例を示すものである。本実施形態におけるドライブシャフト１は、軸方向の全域に亘って中空状に形成されたものであって、従来例と同様に、軸方向中間部の大径部１ａの両側にテーパー部１ｃを介して小径部１ｂを形成したものである。小径部１ｂに連結部１ｄ及びブーツ固定部１ｅを形成し、連結部１ｄにスプライン１ｄ１及び止め輪溝１ｄ２を形成すると共にブーツ固定部１ｅに嵌合溝１ｅ１を形成してある点も従来例と同じである。

上記構成の動力伝達シャフト１は、例えば、素管にロータリースウェージング加工を施して、軸方向中間部に大径部１ａ、軸方向両側部に小径部１ｂを有する形態に成形し、さらに所要の機械加工（スプライン１ｄ１のプレス加工や転造加工等）を施した後、高周波焼き入れ等の焼入れ処理を施し、その後、連結部１ｄのスプライン１ｄ１にバニッシング加工を施こすことによって製造される。

例えば図２に示したように、転造加工によって連結部１ｄの外周面にスプライン１ｄ１を成形すると、一対のラック６，７の位相差によりスプライン１ｄ１の歯面に段差ｄが形成される場合がある。この段差ｄは、図４に示すように、バニッシング加工によって除去される。このバニッシング加工は、スプライン１ｄ１の歯面を硬い工具に押し付けつつ滑らせ、塑性流動を発生させることで、スプライン１ｄ１の歯面を平滑にする加工で、スプライン１ｄ１の表面仕上げと同時に段差ｄを除去することができる。バニッシング加工は、スプライン１ｄ１の表面仕上げという観点から、段差ｄの有無に関わらず、スプライン１ｄ１の全ての歯面に施すことが好ましい。このバニッシング加工をドライブシャフト１の焼入れ処理後に施すと、スプライン１ｄ１の歯面の圧縮残留応力を７００ＭＰａ以上にすることができ、スプライン１ｄ１の強度をより一層高めることができる。

以上、本発明の一実施形態につき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、上記のバニッシング加工はドライブシャフト１の熱処理前に行っても良い。

また、上記実施形態では、動力伝達シャフトとして中空状のドライブシャフト１を挙げて説明しているが、本発明は中実状のドライブシャフトにも適用可能である。

さらに、上記実施形態では、動力伝達シャフトとして両端外周面にスプライン１ｄ１を形成したドライブシャフト１を挙げて説明しているが、本発明は、片端外周面にのみスプライン１ｄ１を形成したものにも適用可能である。

自動車の動力伝達系を示す図である。スプラインの転造加工の一例を示す概略図である。本発明に係る動力伝達シャフトの一実施形態を例示する断面図である。図３のＸ−Ｘ線断面図で、転造加工時にスプラインの歯面に形成された段差を除去した状態を例示するものである。

符号の説明

１動力伝達シャフト
１ａ大径部
１ｂ小径部
１ｃテーパー部
１ｄ連結部
１ｅブーツ固定部
ｄ段差

Claims

軸端部を一対のラックの間に挟んで転がす転造加工により軸端部の外周面にスプラインを形成した動力伝達シャフトにおいて、一対のラックの位相差によりスプラインの歯面に形成される段差を機械加工によって除去したことを特徴とする動力伝達シャフト。
軸方向全域に亘って中空状をなし、軸方向中央に設けた大径部と、大径部の両側にそれぞれ設けた小径部とを有し、小径部の軸端部にスプラインを形成したことを特徴する請求項１に記載の動力伝達シャフト。
上記機械加工がバニッシング加工であることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達シャフト。
スプラインの歯面の圧縮残留応力が７００ＭＰａ以上となるように、バニッシング加工を施したことを特徴とする請求項３に記載の動力伝達シャフト。