JP5544855B2 - プロペラシャフト - Google Patents

Description

本発明は、車両の駆動力伝達軸部に使用されるプロペラシャフトに関する。

従来のプロペラシャフトとして、例えば、特開２００７−１７７９５５号公報（特許文献１）および特開２００９−１０７４１５号公報（特許文献２）に記載されているものが知られている。このプロペラシャフトは、パワーユニットに連結されるトランスミッションと車輪に連結されるディファレンシャルギヤとの間に配置され、トランスミッションの出力をディファレンシャルギヤへ伝達する。ここで路面からの衝撃や車両の運転状態などにより、トランスミッションとディファレンシャルギヤとの相対位置が変化する。そのため、特にそれらの車両前後方向の相対変位を吸収するために、プロペラシャフトは、雄スプラインを有する第１シャフトと、雌スプラインを有する第２シャフトとに分割して形成され、雄スプラインと雌スプラインとが軸方向（車両前後方向）にスライドできるように構成されている。

このようなプロペラシャフトにおいては、雄スプラインと雌スプラインとのスライド抵抗が大きいことから、車両の加減速時などにトランスミッションとディファレンシャルとが相対移動することにより、スティックスリップという現象が生じることがある。スティックスリップとは、第１シャフトの雄スプラインと第２シャフトの雌スプラインとが、軸方向に断続的に相対移動する現象である。

そこで、このスティックスリップの発生を低減するために、特許文献１には、ダイヤモンドライクカーボン（以下、「ＤＬＣ」ともいう。）などの固体潤滑被膜を雄スプラインと雌スプラインとの摺動面にコーティングすることが記載されている。

このＤＬＣ膜は、例えば、特開２００９−３５５８４号公報（特許文献３）に記載されているような、真空蒸着法などのＰＶＤ法やプラズマＣＶＤ法などの種々の公知の成膜方法を用いて、基材の表面に形成される。これらの成膜方法のうちで、成膜条件の管理が容易であることから、直流プラズマＣＶＤ法が一般的によく用いられている。

特開２００７−１７７９５５号公報 特開２００９−１０７４１５号公報 特開２００９−３５５８４号公報

ところで、上記のＤＬＣ膜を、例えば直流プラズマＣＶＤ法を用いて成膜する場合、処理炉として用いられるプラズマ反応室の大きさにより、一度にＤＬＣ膜を成膜できる基材の個数が制限される。そのため、プロペラシャフトのスプライン部の表面にＤＬＣ膜を成膜する場合には、基材となる第１シャフトまたは第２シャフトの体積が大きいことから、一度に処理炉内に入る個数が非常に少なく、コスト高の原因となっていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、スティックスリップの発生を低減するために施される表面処理のコストを低減し得るようにしたプロペラシャフトを提供することを解決すべき課題とするものである。

上記課題を解決する請求項１に係る発明のプロペラシャフトの構成上の特徴は、
一端にヨークを有する第１シャフトと、
該第１シャフトの他端にスライド可能に連結された第２シャフトと、
前記第１シャフトと前記第２シャフトとの連結部分に配置され、前記第１シャフトに対する前記第２シャフトのスライド性を向上させるための表面処理が施された表面処理部材と、を備え、
前記表面処理部材は、前記第１シャフトおよび前記第２シャフトとは別体の基材をＰＶＤ法またはＣＶＤ法による処理炉に収納した状態で前記基材に表面処理が施されたものからなるとともに、前記表面処理が施された後に、前記第１シャフトと前記第２シャフトとの連結部分に配置され、
前記表面処理部材は、前記表面処理として、前記基材の表面にＰＶＤ法またはＣＶＤ法により形成された固体潤滑被膜を有し、
前記第１シャフトおよび前記第２シャフトの一方は、第１スプラインを有し、
前記表面処理部材は、前記第１シャフトおよび前記第２シャフトの他方に固定され、前記第１シャフトおよび前記第２シャフトの一方の前記第１スプラインにスライド可能に嵌合すると共に前記表面処理が施された第２スプラインを有し、
前記表面処理部材と前記第１シャフトおよび前記第２シャフトの他方とは、軸方向の端面同士が摩擦圧接により接合されていることである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１に記載のプロペラシャフトにおいて、前記第１シャフトと前記第２シャフトは、前記第１スプラインと前記第２スプラインとを嵌合することにより連結されていることである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１または２に記載のプロペラシャフトにおいて、前記表面処理部材と前記第１シャフトおよび前記第２シャフトの他方との摩擦圧接により接合される側の軸方向端部は、摩擦圧接前において、製品完成時の外径よりも大径となった膨出部を有し、該膨出部は、摩擦圧接後に施されるバリ取り加工時に、摩擦圧接により生成したバリと共に除去されることである。

一参考実施形態に係る発明の構成上の特徴は、プロペラシャフトにおいて、前記表面処理部材と前記第１シャフトおよび前記第２シャフトの他方とは、圧入により固定されていることである。

一参考実施形態に係る発明の構成上の特徴は、プロペラシャフトにおいて、前記表面処理部材は、前記第２スプラインに対して内外周反対面に第３スプラインを有し、前記第１シャフトおよび前記第２シャフトの他方は、第４スプラインを有し、前記表面処理部材と前記第１シャフトおよび前記第２シャフトの他方とは、前記第３スプラインと前記第４スプラインとを嵌合することにより固定されていることである。

一参考実施形態に係る発明の構成上の特徴は、プロペラシャフトにおいて、前記第１シャフトと前記第２シャフトは、前記第１シャフトに設けられた第５スプラインと前記第２シャフトに設けられた第６スプラインとを嵌合することにより連結され、前記表面処理部材は、前記表面処理が施された面を少なくとも一方に有してプレート状に形成され、前記第５スプラインおよび前記第６スプラインの何れか一方の摺動面に他方の面が接着され、前記表面処理が施された前記一方の面が前記第５スプラインおよび前記第６スプラインの他方の摺動面に対してスライドすることである。

一参考実施形態に係る発明の構成上の特徴は、プロペラシャフトにおいて、前記表面処理部材は、前記雄スプラインおよび前記雌スプラインの何れか一方の摺動面の正トルク負荷面に接着されていることである。

一参考実施形態に係る発明の構成上の特徴は、プロペラシャフトにおいて、前記第１シャフトは、雄スプラインを有し、前記第２シャフトは、雄スプラインを有し、前記表面処理部材は、長尺状に形成されて、前記雄スプラインおよび前記雌スプラインの互いに対向する対向面間に、トルク伝達可能に配置されていることである。

一参考実施形態に係る発明の構成上の特徴は、プロペラシャフトにおいて、前記表面処理部材の長尺方向に直交する方向の断面形状は、円形、矩形または異形の何れかにされていることである。

請求項１に係る発明によれば、表面処理部材は、第１シャフトおよび第２シャフトとは別体の基材に表面処理が施されたものからなるとともに、表面処理が施された後に、第１シャフトと第２シャフトとの連結部分に配置されている。即ち、本発明のプロペラシャフトは、表面処理部材が、第１シャフトおよび第２シャフトとは別体の部材で形成されており、スティックスリップの発生を低減するために施される表面処理が、表面処理部材のみに対して施される。

そのため、表面処理部材を、表面処理が必要な最小限の大きさや形状に設定することにより、表面処理部材の体積を小さくすることができるので、表面処理部材の表面に、例えばＤＬＣ膜などの固体潤滑被膜を形成する表面処理を施す際に、処理炉内により多くの基材を入れることが可能となる。これにより、一度に、より多くの表面処理部材に表面処理を施すことができるので、処理効率が向上し、表面処理コストを大幅に低減することができる。したがって、本発明によれば、プロペラシャフトのスライド部に発生するスティックスリップを、安価に抑制することができる。

また、請求項１に係る発明によれば、表面処理部材は、スライド性を向上させるために、基材の表面にＰＶＤ法またはＣＶＤ法により形成された固体潤滑被膜を有する。本発明の表面処理部材は、表面部に形成された固体潤滑被膜により、第１シャフトと第２シャフトとのスライド連結部分に発生するスティックスリップを低減する。この表面処理部材は、上記のように、表面処理が必要な最小限の大きさや形状に設定することにより、基材の体積を小さくすることができる。そのため、ＰＶＤ法やＣＶＤ法により基材の表面に固体潤滑被膜を形成する際には、処理炉内により多くの基材を入れることが可能となるので、一度に、より多くの基材に固体潤滑被膜を効率良く形成することができ、表面処理コストを大幅に低減することができる。したがって、本発明は、スティックスリップの発生を低減するために施される表面処理のコストを低減し得るようにしたプロペラシャフトを、有利に実現することができる。

なお、ＰＶＤ法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などの従来より公知の方法を採用することができる。また、ＣＶＤ法としては、熱ＣＶＤ法、高周波プラズマＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、直流プラズマＣＶＤ法などの従来より公知の方法を採用することができる。

さらに、請求項１に係る発明によれば、第１シャフトおよび第２シャフトの一方は、第１スプラインを有し、表面処理部材は、第１シャフトおよび第２シャフトの他方に固定され、第１シャフトおよび第２シャフトの一方の第１スプラインにスライド可能に嵌合すると共に表面処理が施された第２スプラインを有する。そのため、表面処理部材の大きさを、第２スプラインの長さにほぼ相当する大きさに小さくすることができるので、表面処理の処理効率が向上し、表面処理コストの大幅な低減が可能となる。

また、請求項１に係る発明によれば、表面処理部材と第１シャフトおよび第２シャフトの他方とは、軸方向の端面同士が摩擦圧接により接合されている。これにより、表面処理部材と第１シャフトまたは第２シャフトとを強固に結合することができる。また、摩擦圧接の条件を適切に管理することにより、表面処理部材の軸線と第１シャフトまたは第２シャフトの軸線を、比較的容易に一致させることができる。

請求項３に係る発明によれば、表面処理部材と第１シャフトおよび第２シャフトの他方との摩擦圧接により接合される側の軸方向端部は、摩擦圧接前において、製品完成時の外径よりも大径となった膨出部を有し、膨出部は、摩擦圧接後に施されるバリ取り加工時に、摩擦圧接により生成したバリと共に除去される。これにより、表面処理部材と第１シャフトまたは第２シャフトとの摩擦圧接による接合部の外周形状が、製品完成時の所定形状（所定寸法）に加工形成される。このようにすることで、摩擦圧接時における、表面処理部材と第１シャフトまたは第２シャフトとの大きな摩擦圧接面を確保することができるので、表面処理部材と第１シャフトまたは第２シャフトとを、より強固に接合させることができる。

一参考実施形態に係る発明によれば、表面処理部材と第１シャフトおよび第２シャフトの他方とは、圧入により固定されている。これにより、表面処理部材と第１シャフトまたは第２シャフトとを強固に固定し、一体化させることができる。この場合、表面処理部材は、第１シャフトまたは第２シャフトに対して軸方向に圧入されて固定されるため、表面処理部材の軸線と第１シャフトの軸線を、容易に一致させることができる。

一参考実施形態に係る発明によれば、表面処理部材は、第２スプラインに対して内外周反対面に第３スプラインを有し、第１シャフトおよび第２シャフトの他方は、第４スプラインを有し、表面処理部材と第１シャフトおよび第２シャフトの他方とは、第３スプラインと第４スプラインとを嵌合することにより固定されている。即ち、本発明では、表面処理部材と第１シャフトおよび第２シャフトの他方とが、圧入とともに、スプライン嵌合により固定されているので、表面処理部材と第１シャフトおよび第２シャフトの他方とを、トルク伝達時にも位置ずれすることなく、強固に固定することができる。

一参考実施形態に係る発明によれば、第１シャフトと第２シャフトは、第１シャフトに設けられた第５スプラインと第２シャフトに設けられた第６スプラインとを嵌合することにより連結され、表面処理部材は、表面処理が施された面を少なくとも一方に有してプレート状に形成され、第５スプラインおよび第６スプラインの何れか一方の摺動面に他方の面が接着され、表面処理が施された一方の面が第５スプラインおよび第６スプラインの他方の摺動面に対してスライドする。

即ち、本発明では、表面処理部材を、第５スプラインおよび第６スプラインの摺動面にほぼ相当する大きさのプレート状に形成すればよいため、表面処理部材を極めて小さくすることができる。そのため、例えばＤＬＣ膜などの固体潤滑被膜を基材の表面に成膜する表面処理を施す際の処理効率をより一層向上させることができるので、表面処理コストや物流コストの大幅な低減をより一層有利に達成することができる。

一参考実施形態に係る発明によれば、表面処理部材は、第５スプラインおよび第６スプラインの何れか一方の摺動面の正トルク負荷面に接着されている。プロペラシャフトの正回転時に発生するスティックスリップは、第５スプラインと第６スプラインとの摺動面の正トルク負荷面に発生し易い。そのため、第５スプラインおよび第６スプラインの何れか一方の摺動面の正トルク負荷面に、表面処理部材を配設することにより、スティックスリップの発生を効果的に低減することができる。

なお、表面処理部材は、第５スプラインまたは第６スプラインの正トルク負荷面の必ずしも全面に亘って配設する必要はない。例えば、正トルク負荷面の外周端縁部を除いた中央部のみに配設したり、正トルク負荷面に複数の表面処理部材を部分的に配設したりしてもよい。

一参考実施形態に係る発明によれば、第１シャフトは、第７スプラインを有し、第２シャフトは、第８スプラインを有し、表面処理部材は、長尺状に形成されて、第７スプラインおよび第８スプラインの互いに対向する対向面間に、トルク伝達可能に配置されている。そのため、表面処理部材の厚みを適宜設定することにより、第７スプラインおよび第８スプラインの互いに対向する対向面間の適正な隙間寸法を確保することができる。また、その対向面間に表面処理部材を配置することによって、プロペラシャフトの曲げ剛性の低下や耐久性の低下を防止することができる。

一参考実施形態に係る発明によれば、表面処理部材の長尺方向に直交する方向の断面形状は、円形、矩形または異形の何れかにされている。これにより、第７スプラインおよび第８スプラインの対向面間の空間形状に合わせて、表面処理部材の断面形状を選択することができるので、表面処理部材の形状の選択自由度が向上する。

実施形態１に係るプロペラシャフトの一部を断面で示す正面図である。 実施形態１において第１シャフトと表面処理部材とを摩擦圧接により接合する状態を示す説明図である。 実施形態１において摩擦圧接により一体化された第１シャフトと表面処理部材の一部を断面で示す正面図である。 （ａ）は参考例１において第１シャフトと表面処理部材とを圧入固定する状態を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視部分断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視部分断面図である。 参考例１において圧入により一体化された第１シャフトと表面処理部材の一部を断面で示す正面図である。 参考例２に係るプロペラシャフトの一部を断面で示す正面図である。 図６のＣ−Ｃ線に相当する部分に配置された表面処理部材の斜視図である。 参考例３に係るプロペラシャフトの要部の断面図である。 参考例４に係るプロペラシャフトの要部の断面図である。 参考例５に係るプロペラシャフトの要部の断面図である。

以下、本発明のプロペラシャフトを具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。

〔実施形態１〕
実施形態１のプロペラシャフトについて、図１〜図３を参照して説明する。図１は、実施形態１に係るプロペラシャフト１の一部を断面で示す正面図である。図１において、軸中心より上方のうち左側部分を断面図として示す。図２は、第１シャフトと表面処理部材とを摩擦圧接により接合する状態を示す説明図である。図３は、摩擦圧接により一体化された第１シャフトと表面処理部材の一部を断面で示す正面図である。なお、以下の説明において、特に断らない限り、左とは図１の左を意味し、右とは図１の右を意味する。

プロペラシャフト１は、エンジンからディファレンシャル装置へ動力を伝達するためのシャフトである。このプロペラシャフト１には、駆動方式によって異なるが、フロントプロペラシャフトとリアプロペラシャフトがある。これらは、何れも、エンジンとディファレンシャル装置との間を連結しており、車両前後方向に延びるように配置されている。

本実施形態のプロペラシャフト１は、図１に示すように、第１シャフト１０と、雌スプラインである第１スプライン２３を有し、第１シャフト１０に対して軸方向にスライド可能に配置された第２シャフト２０と、雄スプラインである第２スプライン３１を有し、第１シャフト１０に固定された表面処理部材３０とを備えている。

第１シャフト１０は、ユニバーサルジョイントのヨークを構成する第１ジョイント部１１と、第１ジョイント部１１の底部（右端）に一体形成されシャフト軸に同軸状に配置された円筒状の円筒部１２とからなる。円筒部１２の第１ジョイント部１１側端部（左端部）の外周面には、シール部１４が設けられている。シール部１４は、円筒部１２の外周面に設けられたリング状の凹溝１３と、凹溝１３に嵌入されるシールゴム（図示せず）とにより構成される。

第２シャフト２０は、軸方向中央部に位置する第１チューブ部２１と、第１チューブ部２１の左端面に結合連結された第２チューブ部２２と、第１スプライン２３と、第１チューブ部２１の右端面に結合連結された第２ジョイント部２４と、から構成されている。

第１チューブ部２１は、円筒状に形成され、軸方向中央部に両端部よりも大径の大径部を有する。第２チューブ部２２は、円筒状に形成され、その右側端面が、これと同径に形成された第１チューブ部２１の左側端面に摩擦圧接により接合連結されている。第２チューブ部２２の右側端部２２ａを除く左側の大部分は、右側端部２２ａの外周面よりも小径の小径筒部２２ｂとなっている。小径筒部２２ｂの外周面は、軸方向に亘って同径となるように形成されている。小径筒部２２ｂの軸方向のほぼ中央部には、バランスウエイト部２２ｃが形成されている。

この小径筒部２２ｂの左端部は、第１シャフト１０の円筒部１２の外周面に設けられたシール部１４に嵌合されている。つまり、小径筒部２２ｂは、その内周面がシール部１４に配置されたシールゴムの外周面に当接した状態に配置されている。これにより、第１シャフト１０と第２シャフト２０とが軸方向にスライドした場合に、シールゴムが第１シャフト１０の円筒部１２の内周面を摺動することにより、シール機能を発揮する。

第１スプライン２３は、第２チューブ部２２の小径筒部２２ｂの内周面に一体に形成されている。この第１スプライン２３は、小径筒部２２ｂの内周面の軸方向中央部から右側端寄りに形成されている。第１スプライン２３の軸方向の形成範囲は、表面処理部材３０の外周面に設けられた第２スプライン３１の軸方向の形成範囲Ｗ１よりも長くされている。

第２ジョイント部２４は、ユニバーサルジョイントのヨークを構成し、第１チューブ部２１の右端面に摩擦圧接により接合連結されている。

表面処理部材３０は、第１シャフト１０の円筒部１２と同径の内径を有する円筒状に形成され、その左端面が円筒部１２の右端面と摩擦圧接により接合連結されている。表面処理部材３０の左側端部を除く右側の大部分の外周面には、第２スプライン３１が一体に形成されている。なお、表面処理部材３０における第２スプライン３１の軸方向の形成範囲は、Ｗ１であり、第１スプライン２３の軸方向の形成範囲よりも短くされている。第２スプライン３１の歯先外径は、第１スプライン２３の歯元内径と同程度であり、第２スプライン３１の歯元内径は、第１スプライン２３の歯先外径と同程度である。そして、この第２スプライン３１は、第１スプライン２３に対して軸方向にスライド可能に嵌合するように配置されている。これにより、第１シャフト１０と第２シャフト２０は、第２スプライン３１と第１スプライン２３とが嵌合されていることにより、軸方向にスライド可能に連結されている。

表面処理部材３０の第２スプライン３１の表面部には、第１スプライン２３とのスライド時に発生し易いスティックスリップを低減するために、従来より公知の直流プラズマＣＶＤ法によりＤＬＣ膜（固体潤滑被膜）３２が形成されている。本実施形態の場合、ＤＬＣ膜３２の形成は、表面処理部材３０が第１シャフト１０と摩擦圧接により接合連結される前に、第１シャフト１０とは別体の単独の基材に対して行われる。

本実施形態では、先ず、表面処理部材３０としての、第２スプライン３１を形成した所定形状の基材を準備する。ここで準備する基材は、図２に示すように、表面処理終了後に第１シャフト１０に摩擦圧接により接合連結される側の軸方向端部に、製品完成時の外径よりも大径となる膨出部３０ａを有する。また、表面処理部材３０に接合連結される第１シャフト１０の軸方向端部にも、同様の膨出部１２ａが設けられている。即ち、基材（表面処理部材３０）および第１シャフト１０の両方の軸方向端部に、製品完成時の外径よりも大径となった膨出部３０ａ、１２ａが設けられている。なお、これら膨出部３０ａ、１２ａは、摩擦圧接後に施されるバリ取り加工時において、摩擦圧接により生成したバリと共に除去される。

次に、準備した基材の、ＤＬＣ膜３２を形成する部位（第２スプライン３１の摺動面）以外の部位表面にマスキングをし、処理炉として用いられるプラズマ反応室内に基材を収納する。このとき、表面処理を施す基材は、第１シャフト１０とほぼ同じ大きさであるので、表面処理部材３０と第１シャフト１０が接合連結されて一体化されたものに比べて、ほぼ半分の大きさになっている。そのため、従来の約２倍となる多数の基材を、プラズマ反応室内に収納することができるので、一度に、より多くの基材に表面処理を施すことが可能となる。

その後、プラズマ反応室内を所定の圧力およびガス雰囲気とした状態で、プラズマ反応室内に設けた陽極と陰極の間に、数百ボルトの電圧を印加して直流放電を所定時間持続させることにより化学蒸着処理を行う。これにより、基材の第２スプライン３１の表面に、膜厚５±４μｍ程度のＤＬＣ膜３２が形成される。

このようにして、表面処理部材３０の表面処理が終了した後、図２に示すように、表面処理部材３０と第１シャフト１０とを、公知の摩擦圧接機を用いて摩擦圧接することにより、それらの軸方向端面同士が接合連結される。このとき、表面処理部材３０と第１シャフト１０との摩擦圧接による接合部には、径方向外方に突出したバリが生成するので、摩擦圧接終了後に旋削加工などによるバリ取り加工を施す（図３の破線部分）。このバリ取り加工において、表面処理部材３０および第１シャフト１０の軸方向端部にそれぞれ設けられている膨出部３０ａ、１２ａが、摩擦圧接により生成したバリと共に除去される。

以上のように構成された本実施形態のプロペラシャフト１によれば、表面処理部材３０は、第１シャフト１０および第２シャフト２０とは別体の部材で形成されており、スティックスリップの発生を低減するために施される表面処理を、表面処理部材３０のみに対して施すようにしている。そのため、表面処理部材３０の体積を小さくすることができるので、表面処理部材３０の表面処理を施す際に、処理炉内により多くの基材を入れることが可能となる。これにより、一度に、より多くの表面処理部材３０に表面処理を施すことができるので、処理効率が向上し、表面処理コストを大幅に低減することができる。

特に、本実施形態では、表面処理部材３０に施される表面処理は、表面にＤＬＣ膜３２を形成すべき基材を、処理炉としてのプラズマ反応室内に収納して行う直流プラズマＣＶＤ法を採用しているため、より多くの基材をプラズマ反応室内に収納することができる。そのため、一度に、より多くの基材にＤＬＣ膜３２を効率良く形成することができるので、表面処理コストの大幅な低減をより有利に達成することができる。

また、本実施形態では、第１シャフト１０と第２シャフト２０が、表面処理部材３０に設けられた第２スプライン３１と第２シャフトに設けられた第１スプライン２３とを嵌合することにより連結されているので、表面処理部材３０の大きさを、第２スプライン３１の長さにほぼ相当する大きさに小さくすることができる。これにより、表面処理の処理効率が向上し、表面処理コストの大幅な低減が可能となる。

また、本実施形態では、表面処理部材３０と第１シャフト３０は、軸方向の端面同士が摩擦圧接により接合されているので、表面処理部材３０と第１シャフト１０とを強固に結合することができる。また、摩擦圧接の条件を適切に管理することにより、表面処理部材３０の軸線と第１シャフト１０の軸線を、比較的容易に一致させることができる。

また、本実施形態では、表面処理部材３０および第１シャフト１０の摩擦圧接により接合される側の軸方向端部は、摩擦圧接前において、製品完成時の外径よりも大径となった膨出部３２、１５を有し、膨出部３２、１５は、摩擦圧接後に施されるバリ取り加工時に、摩擦圧接により生成したバリと共に除去される。このようにすることで、摩擦圧接時における、表面処理部材３０および第１シャフト１０の大きな摩擦圧接面を確保することができるので、表面処理部材３０と第１シャフト１０とを、より強固に接合させることができる。

なお、本実施形態では、表面処理部材３０は、第１シャフト１０と連結されているが、第２シャフト２０と連結するように構成することも可能である。また、本実施形態では、第２シャフト２０に雌スプラインである第１スプライン２３を設け、表面処理部材３０に雄スプラインである第２スプライン３１を設けているが、これら雄雌が逆になるように構成することも可能である。

〔参考例１〕
参考例１のプロペラシャフトについて、図４および図５を参照して説明する。図４（ａ）は、参考例１において第１シャフトと表面処理部材とを圧入固定する状態を示す説明図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線矢視部分断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線矢視部分断面図である。図５は、参考例１において圧入により一体化された第１シャフトと表面処理部材の一部を断面で示す正面図である。

参考例１のプロペラシャフトは、実施形態１では、表面処理部材３０と第１シャフト１０は、軸方向の端面同士が摩擦圧接により接合されているのに対して、参考例１では、表面処理部材３０Ａと第１シャフト１０Ａが、軸方向に圧入固定されている点で異なる。よって、実施形態１と同じ構成や部材については、同じ符号を用い、詳しい説明は省略する。以下、異なる点を中心に説明する。

参考例１の第１シャフト１０Ａは、ユニバーサルジョイントのヨークを構成する第１ジョイント部１１Ａと、第１ジョイント部１１Ａの底部（右端）に一体形成されシャフト軸に同軸状に配置された円筒状の円筒部１２Ａとからなる。

第１ジョイント部１１Ａは、実施形態１の第１ジョイント部１１と同一のものである。そして、円筒部１２Ａの左側端部は、実施形態１の円筒部１２と同様に、凹溝１３Ａやシールゴム（図示せず）よりなるシール部１４Ａが設けられている。この円筒部１２Ａは、実施形態１の円筒部１２よりも軸方向長さが長くされている。即ち、円筒部１２Ａは、実施形態１において、円筒部１２の右側端面に接合連結された表面処理部材３０の軸方向長さの分だけ長くされている。よって、第１シャフト１０Ａの軸方向長さは、実施形態１において、摩擦圧接により接合連結された状態の第１シャフト１０および表面処理部材３０の軸方向長さとほぼ一致している。

円筒部１２Ａの軸方向ほぼ中央から右端に至る部分には、表面処理部材３０Ａの装着部１６Ａが形成されている。この装着部１６Ａは、円筒部１２Ａの左側部分の内径と同じ内径を有し、その外径は左側部分の外径よりも小さい。装着部１６Ａの外周面には、図４（ｂ）に示すように、雄スプラインである第４スプライン１７Ａが設けられている。

表面処理部材３０Ａは、円筒部１２Ａの装着部１６Ａの軸方向長さとほぼ同じ長さの円筒状に形成されている。表面処理部材３０Ａの内周面には、図４（ｃ）に示すように、雌スプラインである第３スプライン３３Ａが設けられている。第３スプライン３３Ａの歯先外径は、第４スプライン１７Ａの歯元内径よりも僅かに小さくされ、第３スプライン３３Ａの歯元内径は、第４スプライン１７Ａの歯先外径よりも僅かに小さくされている。これにより、図４（ａ）に示すように、表面処理部材３０Ａが、円筒部１２Ａの装着部１６Ａの外周側に軸方向に圧入されると、第３スプライン３３Ａと第４スプライン１７Ａが嵌合し、表面処理部材３０Ａと円筒部１２Ａは、軸方向および周方向の相対移動が強固に規制される。

また、表面処理部材３０Ａの外周面には、表実施形態１と同様の第２スプライン３１Ａが、軸方向全長に亘って設けられている。この第２スプライン３１Ａの表面には、実施形態１の第２スプライン３１の表面に施された表面処理と同様の表面処理が施されることにより、膜厚５±４μｍ程度のＤＬＣ膜３２Ａが形成されている。この第２スプライン３１Ａは、表実施形態１の場合と同様に、第２シャフト（図示せず）に設けられた第１スプライン（図示せず）と嵌合される。これにより、第１シャフト１０Ａと第２シャフトは、第２スプライン３１Ａと第１スプラインとが嵌合されることによって、軸方向にスライド可能に連結される。

以上のように構成された参考例１のプロペラシャフトによれば、表面処理部材３０Ａと第１シャフト１０とは、軸方向に圧入固定されているので、表面処理部材３０Ａと第１シャフト１０Ａとを強固に固定し、一体化させることができる。この場合、表面処理部材３０Ａは、第１シャフト１０に対して軸方向に圧入されて固定されるため、表面処理部材３０Ａの軸線と第１シャフト１０の軸線を、容易に一致させることができる。

また、参考例１では、表面処理部材３０Ａは、第２スプライン３１に対して内外周反対面に第３スプライン３３Ａを有し、第１シャフト１０は、第４スプライン１７Ａを有し、表面処理部材３０Ａと第１シャフト１０とは、第３スプライン３３Ａと第４スプライン１７Ａとを嵌合することにより固定されている。そのため、表面処理部材３０Ａと第１シャフト１０とが、圧入とともに、スプライン嵌合により固定されているので、表面処理部材３０Ａと第１シャフト１０とを、トルク伝達時にも位置ずれすることなく、強固に固定することができる。

なお、参考例１では、第３スプライン３３Ａと嵌合する第４スプライン１７Ａを、第１シャフト１０に設けているが、第４スプライン１７Ａを第２シャフト２０に設けるようにしてもよい。また、第３スプライン３３Ａは、表面処理部材３０Ａの外周面に設けられた第２スプライン３１と反対側の内周面に設けられているが、第２スプライン３１が、表面処理部材３０Ａの内周面に設けられている場合には、第３スプライン３３Ａは、表面処理部材３０Ａの外周面に設けられる。

〔参考例２〕
参考例２のプロペラシャフト２について、図６および図７を参照して説明する。図６は、参考例２に係るプロペラシャフトの一部を断面で示す正面図である。図７は、図６のＣ−Ｃ線に相当する部分に配置された表面処理部材の斜視図である。

参考例２のプロペラシャフト２は、図６および図７に示すように、第５スプライン１５Ｂを有する第１シャフト１０Ｂと、第６スプライン２３Ｂを有する第２シャフト２０Ｂと、プレート状に形成され、第１シャフト１０Ｂと第２シャフト２０Ｂの摺動面に配置された表面処理部材３０Ｂとを備えている。

第１シャフト１０Ｂは、実施形態１の場合と同様に、第１ジョイント部１１Ｂと、円筒部１２Ｂとからなる。第１ジョイント部１１Ｂは、実施形態１の第１ジョイント１１と同様に構成されている。円筒部１２Ｂは、参考例１の円筒部１２Ａと軸方向長さがほぼ同じである。円筒部１２Ｂの第１ジョイント部１１Ｂ側端部（左端部）の外周面には、実施形態１の場合と同様に、凹溝およびシールゴム（共に図示せず）からなるシール部１４Ｂが設けられている。

そして、円筒部１２Ｂの軸方向ほぼ中央から右端に至る部分の外周面には、実施形態１の表面処理部材３０の外周面に設けられた第２スプライン３１と同様の構造の第５スプライン１５Ｂが設けられている。但し、第５スプライン１５Ｂの表面には、第２スプライン３１の表面に形成されているＤＬＣ膜３２は形成されていない。なお、第１シャフト１０Ｂにおける第５スプライン１５Ｂの軸方向の形成範囲は、Ｗ２であり、第６スプライン２３Ｂの軸方向の形成範囲よりも短くされている。

第２シャフト２０Ｂは、実施形態１の第２シャフト２０と同様に構成されたものであり、第１チューブ部２１Ｂと、第２チューブ部２２Ｂと、第６スプライン２３Ｂと、第２ジョイント部２４Ｂとからなる。なお、参考例２の第６スプライン２３Ｂは、実施形態１の第１スプライン２３に相当する。この第６スプライン２３Ｂの歯先外径は、第５スプライン１５Ｂの歯元内径と同程度であり、第６スプライン２３Ｂの歯元内径は、第５スプライン１５Ｂの歯先外径と同程度である。そして、この第６スプライン２３Ｂは、第５スプライン１５Ｂに対して軸方向にスライド可能に嵌合するように配置されている。これにより、第１シャフト１０Ｂと第２シャフト２０Ｂは、第５スプライン１５Ｂと第６スプライン２３Ｂとが嵌合されていることにより、軸方向にスライド可能に連結されている。

なお、第２シャフト２０Ｂの第６スプライン２３Ｂ以外の構成は、実施形態１と同じであるため、説明を省略する。

表面処理部材３０Ｂは、所定の厚み（約０．０１〜０．２ｍｍ）のプレート状に形成されている。表面処理部材３０Ｂの一方の面には、実施形態１の表面処理部材３０に施された表面処理と同様の表面処理が施されている。即ち、表面処理部材３０Ｂの一方の面の表面には、膜厚５±４μｍ程度のＤＬＣ膜３２Ｂが形成されている。この表面処理部材３０Ｂは、第５スプライン１５Ｂと第６スプライン２３Ｂとの摺動面に配設されている。

参考例２では、図７に示すように、第５スプライン１５Ｂのそれぞれの歯の正回転方向前方側となる正トルク負荷面１６Ｂに、表面処理部材３０Ｂの他方の面（ＤＬＣ膜３２Ｂが形成されていない面）が接着剤により接着配置されている。この場合、表面処理部材３０Ｂは、正トルク負荷面１６Ｂよりも小さい大きさの矩形に形成されており、正トルク負荷面１６Ｂの外周端縁部を除いた中央部のみに配設されている。これにより、表面処理部材３０ＢのＤＬＣ膜３２Ｂが形成された面（一方の面）は、第５スプライン１５Ｂの正トルク負荷面１６Ｂと対向する第６スプライン２３Ｂの正トルク負荷面（図示せず）と対向している。これにより、第５スプライン１５Ｂと第６スプライン２３Ｂとの軸方向への良好な摺動性が確保される。

以上のように構成された参考例２のプロペラシャフト２によれば、表面処理部材３０Ｂは、プレート状に形成され、第５スプライン１５Ｂと第６スプライン２３Ｂとの摺動面に配設されている。そのため、表面処理部材３０Ｂを、第５スプライン１５Ｂおよび第６スプライン２３Ｂの摺動面にほぼ相当する大きさのプレート状に形成すればよいため、表面処理部材３０Ｂを極めて小さくすることができる。そのため、基材の表面にＤＬＣ膜３２Ｂを形成する表面処理を施す際の処理効率をより一層向上させることができるので、表面処理コストや物流コストの大幅な低減をより一層有利に達成することができる。

また、参考例２では、表面処理部材３０Ｂは、第５スプライン１５Ｂの摺動面の正トルク負荷面１６Ｂに接着配置されているので、第５スプライン１５Ｂと第６スプライン２３Ｂとの摺動面の正トルク負荷面に発生し易いスティックスリップを効果的に低減することができる。

なお、参考例２では、表面処理部材３０Ｂは、第５スプライン１５Ｂの摺動面に接着配置されているが、第６スプライン２３Ｂの摺動面に表面処理部材３０Ｂを接着配置するようにしてもよい。

〔参考例３〕
参考例３のプロペラシャフトについて、図８を参照して説明する。図８は、参考例３に係るプロペラシャフトの要部（図６のＣ−Ｃ線に相当する部分）の断面図である。

参考例３のプロペラシャフトは、参考例２では、プレート状に形成された表面処理部材３０Ｂが、第５スプライン１５Ｂと第６スプライン２３Ｂとの摺動面に接着配置されているのに対して、参考例３では、丸棒状に形成された表面処理部材３０Ｃが、第１シャフト（図示せず）に設けられた第７スプライン１５Ｃと第２シャフト（図示せず）に設けられた第８スプライン２３Ｃの互いに対向する対向面間に、トルク伝達可能に配置されている点で異なる。以下、異なる点を説明する。

参考例３では、第７スプライン１５Ｃと第８スプライン２３Ｃは、それぞれの凸４１Ｃ、５１Ｃ部同士および凹４２Ｃ、５２Ｃ部同士が径方向に対向するように配置されている。凹部４２Ｃ、５２Ｃは、底部側から開口側に向かうにつれて幅が徐々に広がっている。これにより、それぞれの凹部４２Ｃ、５２Ｃ同士が対向する部分には、断面がほぼ六角形で軸方向に延びる空間部４０Ｃが形成されている。空間部４０Ｃを区画する二つの凹部４２Ｃ、５２Ｃにおいて、凹部４２Ｃ、５２Ｃのほぼ平行な状態で互いに対向する底面４３Ｃ、５３Ｃ間の距離は、凹部４２Ｃ、５２Ｃの平行な状態で互いに対向する側面（トルク伝達面）４４Ｃ、５４Ｃ間の距離よりも長くなっている。

そして、それぞれの空間部４０Ｃには、断面が円形で、第７スプライン１５Ｃおよび第８スプライン２３Ｃの軸方向長さとほぼ同じ長さに形成された長尺状の表面処理部材３０Ｃが配設されている。この場合、表面処理部材３０Ｃは、空間部４０Ｃを区画する凹部４２Ｃ、５２Ｃの平行な状態で互いに対向する側面４４Ｃ、５４Ｃに外周面が接触した状態に配置されている。この表面処理部材３０Ｃの表面には、実施形態１の表面処理部材３０に施された表面処理と同様の表面処理が施されることにより、膜厚５±４μｍ程度のＤＬＣ膜３２Ｃが形成されている。

以上のように構成された参考例３のプロペラシャフトによれば、表面処理部材３０Ｃは、第７スプライン１５Ｃおよび第８スプライン２３Ｃの互いに対向する凹部４２Ｃ、５２Ｃの側面４４Ｃ、５４Ｃ（トルク伝達面）間に、トルク伝達可能に配置されている。そのため、表面処理部材３０Ｃの直径を適宜設定することにより、第７スプライン１５Ｃおよび第８スプライン２３Ｃの互いに対向するトルク伝達面４４Ｃ、５４Ｃ間の適正な寸法を確保することができる。また、トルク伝達面４４Ｃ、５４Ｃにより区画形成される空間部４０Ｃに表面処理部材３０Ｃを配置することによって、プロペラシャフトの曲げ剛性の低下や耐久性の低下を防止することができる。

〔参考例４〕
図９は、参考例４に係るプロペラシャフトの要部断面図である。参考例４は、参考例３で用いられた断面が円形の表面処理部材３０Ｃに代えて、断面が矩形の表面処理部材３０Ｄを用いるものである。この参考例４では、第７スプライン１５Ｄと第８スプライン２３Ｄは、それぞれの凸部４１Ｄ、５１Ｄと凹部４２Ｄ、５２Ｄが径方向に対向し、且つ凸部４１Ｄ、５１Ｄが凹部４２Ｄ、５２Ｄ内に所定距離を隔てて進入した状態に配置されている。この場合、凸部４１Ｄ、５１Ｄの頂面４５Ｄ、５５Ｄと凹部４２Ｄ、５２Ｄの底面４３Ｄ、５３Ｄが所定距離を隔てて対向し、周方向において隣り合う凸部４１Ｄ、５２Ｄの側面（トルク伝達面）４４Ｄ、５４Ｄ同士が所定距離を隔てて対向している。

そして、周方向において隣り合う凸部４１Ｄ、５１Ｄの側面（トルク伝達面）４４Ｄ、５４Ｄ同士の間に形成されたそれぞれの空間部４０Ｄには、断面が矩形で、第７スプライン１５Ｄおよび第８スプライン２３Ｄの軸方向長さとほぼ同じ長さに形成された長尺状の表面処理部材３０Ｄが配設されている。

以上のように構成された参考例４の場合にも、上記と同様の効果を得ることができる。

〔参考例５〕
図１０は、参考例５に係るプロペラシャフトの要部断面図である。参考例５は、参考例４で用いられた断面が矩形の表面処理部材３０Ｄに代えて、断面が凹形状の表面処理部材３０Ｅを用いるものである。この表面処理部材３０Ｅは、所定の厚みを有し、参考例４の表面処理部材３０Ｄと同じ長さに形成されている。この表面処理部材３０Ｅは、周方向において隣り合う凸部４１Ｅ、５１Ｅの側面（トルク伝達面）４４Ｅ、５４Ｅ同士の間に形成された空間部４０Ｅと、凸部４１Ｅ、５１Ｅの頂面４５Ｅ、５５Ｅと凹部４２Ｅ、５２Ｅの底面４３Ｅ、５３Ｅとの間に形成された空間部４０Ｆとに跨って配置されている。

以上のように構成された参考例５の場合にも、上記と同様の効果を得ることができる。

１、２：プロペラシャフト、 １０、１０Ａ、１０Ｂ：第１シャフト、 １１、１１Ａ、１１Ｂ：第１ジョイント、 １２、１２Ａ、１２Ｂ：円筒部、 １３、１３Ａ：凹溝、 １４、１４Ａ、１４Ｂ：シール部、 １５：膨出部、 １５Ｂ：第５スプライン、 １５Ｃ、１５Ｄ：第７スプライン、 １６Ａ：装着部、 １６Ｂ：正トルク負荷面、 １７Ａ：第４スプライン、 ２０、２３Ｂ：第２シャフト、 ２１、２１Ｂ：第１チューブ部、 ２２、２２Ｂ：第２チューブ部、 ２２ａ：右側端部、 ２２ｂ：小径筒部、 ２３：第１スプライン、 ２３Ｂ：第６スプライン、 ２３Ｃ、２３Ｄ：第８スプライン、 ２４、２４Ｂ：第２ジョイント部、 ３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ：表面処理部材、 ３１、３１Ａ：第２スプライン、 ３２、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ：ＤＬＣ膜（固体潤滑被膜）、 ３３：第３スプライン、 ４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆ：空間部、 ４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｅ：凸部、 ４２Ｃ、４２Ｄ、４２Ｅ：凹部、 ４３Ｃ、４３Ｄ、４３Ｅ：底面、 ４４Ｃ、４４Ｄ：側面（トルク伝達面）、 ４５Ｄ、４５Ｅ：頂面 ５１Ｃ、５１Ｄ、５１Ｅ：凸部、 ５２Ｃ、５２Ｄ、５２Ｅ：凹部、 ５３Ｃ、５３Ｄ、５３Ｅ：底面、 ５４Ｃ、５４Ｄ：側面（トルク伝達面）、 ５５Ｄ、５５Ｅ：頂面。

Claims (3)

1. 一端にヨークを有する第１シャフトと、
   該第１シャフトの他端にスライド可能に連結された第２シャフトと、
   前記第１シャフトと前記第２シャフトとの連結部分に配置され、前記第１シャフトに対する前記第２シャフトのスライド性を向上させるための表面処理が施された表面処理部材と、を備え、
   前記表面処理部材は、前記第１シャフトおよび前記第２シャフトとは別体の基材をＰＶＤ法またはＣＶＤ法による処理炉に収納した状態で前記基材に表面処理が施されたものからなるとともに、前記表面処理が施された後に、前記第１シャフトと前記第２シャフトとの連結部分に配置され、
   前記表面処理部材は、前記表面処理として、前記基材の表面にＰＶＤ法またはＣＶＤ法により形成された固体潤滑被膜を有し、
   前記第１シャフトおよび前記第２シャフトの一方は、第１スプラインを有し、
   前記表面処理部材は、前記第１シャフトおよび前記第２シャフトの他方に固定され、前記第１シャフトおよび前記第２シャフトの一方の前記第１スプラインにスライド可能に嵌合すると共に前記表面処理が施された第２スプラインを有し、
   前記表面処理部材と前記第１シャフトおよび前記第２シャフトの他方とは、軸方向の端面同士が摩擦圧接により接合されていることを特徴とするプロペラシャフト。
2. 請求項１において、
   前記第１シャフトと前記第２シャフトは、前記第１スプラインと前記第２スプラインとを嵌合することにより連結されていることを特徴とするプロペラシャフト。
3. 請求項１または２において、
   前記表面処理部材と前記第１シャフトおよび前記第２シャフトの他方との摩擦圧接により接合される側の軸方向端部は、摩擦圧接前において、製品完成時の外径よりも大径となった膨出部を有し、
   該膨出部は、摩擦圧接後に施されるバリ取り加工時に、摩擦圧接により生成したバリと共に除去されることを特徴とするプロペラシャフト。

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