JP2006064062A - 動力伝達シャフト - Google Patents

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勝弘 櫻井
Akira Nakagawa
亮 中川
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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 (4)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008101734A (ja) * 2006-10-20 2008-05-01 Honda Motor Co Ltd スプライン歯の加工方法
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