JPH10267027A - チューブシャフトおよびその製造方法 - Google Patents
チューブシャフトおよびその製造方法Info
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- JPH10267027A JPH10267027A JP7490597A JP7490597A JPH10267027A JP H10267027 A JPH10267027 A JP H10267027A JP 7490597 A JP7490597 A JP 7490597A JP 7490597 A JP7490597 A JP 7490597A JP H10267027 A JPH10267027 A JP H10267027A
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- Japan
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- tube shaft
- stub
- friction
- pipe
- peripheral surface
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 捩じりに対する静的強度および疲労強度が安
定して高いチューブシャフトと、その製造方法を提供す
ることである。 【解決手段】 パイプ２の両端にスタブ３を摩擦圧接し
て、一体にしたのちに調質処理を行い、摩擦圧接部４近
傍を含む全体の金属組織をソルバイト組織もしくはトル
ースタイト組織にすることにより、捩じりに対する静的
強度のみでなく、疲労強度にも優れたチューブシャフト
１を提供したのである。また、調質処理でソルバイト組
織もしくはトルースタイト組織にしたのちに、スタブ外
周表面層を高周波焼入れ、焼き戻し処理することによ
り、スプライン５を転造したスタブ外周表面層の焼入れ
効果も高めたのである。
定して高いチューブシャフトと、その製造方法を提供す
ることである。 【解決手段】 パイプ２の両端にスタブ３を摩擦圧接し
て、一体にしたのちに調質処理を行い、摩擦圧接部４近
傍を含む全体の金属組織をソルバイト組織もしくはトル
ースタイト組織にすることにより、捩じりに対する静的
強度のみでなく、疲労強度にも優れたチューブシャフト
１を提供したのである。また、調質処理でソルバイト組
織もしくはトルースタイト組織にしたのちに、スタブ外
周表面層を高周波焼入れ、焼き戻し処理することによ
り、スプライン５を転造したスタブ外周表面層の焼入れ
効果も高めたのである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、自動車のプロペ
ラシャフトやドライブシャフトのシャフトに使用される
チューブシャフトとその製造方法に関するものである。
ラシャフトやドライブシャフトのシャフトに使用される
チューブシャフトとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車の駆動力を車輪に伝達するための
プロペラシャフトやドライブシャフトのシャフトには、
騒音や振動を低減して乗り心地をよくするためと、シャ
フトの剛性を高めるとともに、車体を軽量化して燃費を
よくするために、チューブシャフトが使用されている。
プロペラシャフトやドライブシャフトのシャフトには、
騒音や振動を低減して乗り心地をよくするためと、シャ
フトの剛性を高めるとともに、車体を軽量化して燃費を
よくするために、チューブシャフトが使用されている。
【０００３】自動車の車輪は路面状態により上下動する
ので、その動きに追随できるように、プロペラシャフト
やドライブシャフトが使用されており、その両端には、
自在継手としてのユニバーサルジョイントや等速ジョイ
ントが取り付けられている。
ので、その動きに追随できるように、プロペラシャフト
やドライブシャフトが使用されており、その両端には、
自在継手としてのユニバーサルジョイントや等速ジョイ
ントが取り付けられている。
【０００４】従来、上述したチューブシャフトは、切断
されたパイプの両端にスタブを摩擦圧接して形成されて
いる。図３にその製造工程を示す。スタブの製造は、ま
ずスタブ材を所要の長さに切断したのち、旋削により所
要の寸法に加工される。つぎに、スタブの両端に自在継
手を取り付けるためのスプラインが転造されたのち、ス
タブの外周表面層が高周波焼入れ、焼戻し処理される。
最後に摩擦圧接される端面が洗浄される。
されたパイプの両端にスタブを摩擦圧接して形成されて
いる。図３にその製造工程を示す。スタブの製造は、ま
ずスタブ材を所要の長さに切断したのち、旋削により所
要の寸法に加工される。つぎに、スタブの両端に自在継
手を取り付けるためのスプラインが転造されたのち、ス
タブの外周表面層が高周波焼入れ、焼戻し処理される。
最後に摩擦圧接される端面が洗浄される。
【０００５】一方、パイプ材を所要の長さに切断して得
られたパイプも、スタブと同様に摩擦圧接される端面が
洗浄される。この両端面に前記スタブが摩擦圧接されて
チューブシャフトが製造される。
られたパイプも、スタブと同様に摩擦圧接される端面が
洗浄される。この両端面に前記スタブが摩擦圧接されて
チューブシャフトが製造される。
【０００６】前記スタブ材としてはＳ４３Ｃ、Ｓ４５Ｃ
やＳ５３Ｃ等の低、中炭素鋼が、パイプ材としてはＳ４
３Ｃ、Ｓ４５ＣやＳＴＫＭ１３等の低、中炭素鋼の構造
用鋼管鋼が用いられている。
やＳ５３Ｃ等の低、中炭素鋼が、パイプ材としてはＳ４
３Ｃ、Ｓ４５ＣやＳＴＫＭ１３等の低、中炭素鋼の構造
用鋼管鋼が用いられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】プロペラシャフトやド
ライブシャフトに使用されるチューブシャフトは、自動
車エンジンの駆動力を車輪に長時間伝達するために、捩
じりに対する静的強度と疲労強度が要求される。
ライブシャフトに使用されるチューブシャフトは、自動
車エンジンの駆動力を車輪に長時間伝達するために、捩
じりに対する静的強度と疲労強度が要求される。
【０００８】従来のチューブシャフトは、図３に示した
ように、中央部のパイプには熱処理をしないので、この
部分の強度を確保するために、パイプの径や肉厚を増大
して捩じり強度を確保している。したがって、チューブ
シャフトを用いることによる軽量化の効果が小さいとい
う問題がある。
ように、中央部のパイプには熱処理をしないので、この
部分の強度を確保するために、パイプの径や肉厚を増大
して捩じり強度を確保している。したがって、チューブ
シャフトを用いることによる軽量化の効果が小さいとい
う問題がある。
【０００９】また、摩擦圧接部近傍は、摩擦熱で焼入れ
硬化して硬度が上がる部分と、その周辺部で熱影響によ
り焼きなまされて硬度が下がる部分とがあり、その硬度
のばらつきが大きいため、静的強度や疲労強度が安定せ
ず、狙いとするシャフトの強度が得られないという問題
がある。
硬化して硬度が上がる部分と、その周辺部で熱影響によ
り焼きなまされて硬度が下がる部分とがあり、その硬度
のばらつきが大きいため、静的強度や疲労強度が安定せ
ず、狙いとするシャフトの強度が得られないという問題
がある。
【００１０】そこで、この発明の課題は、捩じりに対す
る静的強度と疲労強度が安定して高いチューブシャフト
と、その製造方法を提供することである。
る静的強度と疲労強度が安定して高いチューブシャフト
と、その製造方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明は、切断されたパイプの両端にスタブを
摩擦圧接して形成されるチューブシャフトにおいて、摩
擦圧接部近傍を含む全体の金属組織をソルバイト組織も
しくはトルースタイト組織とするとともに、前記両端の
スタブの外周表面層を焼入れ硬化処理した構成を採用し
たのである。
めに、この発明は、切断されたパイプの両端にスタブを
摩擦圧接して形成されるチューブシャフトにおいて、摩
擦圧接部近傍を含む全体の金属組織をソルバイト組織も
しくはトルースタイト組織とするとともに、前記両端の
スタブの外周表面層を焼入れ硬化処理した構成を採用し
たのである。
【００１２】また、上記のチューブシャフトを製造する
に際して、前記パイプとスタブを摩擦圧接して一体にし
たのちに、調質処理により摩擦圧接部近傍を含む全体の
金属組織をソルバイト組織もしくはトルースタイト組織
にし、そののちにスタブ部の外周表面層を高周波焼入
れ、焼戻し処理する方法を採用したのである。
に際して、前記パイプとスタブを摩擦圧接して一体にし
たのちに、調質処理により摩擦圧接部近傍を含む全体の
金属組織をソルバイト組織もしくはトルースタイト組織
にし、そののちにスタブ部の外周表面層を高周波焼入
れ、焼戻し処理する方法を採用したのである。
【００１３】すなわち、チューブシャフトの金属組織
を、摩擦圧接部近傍を含めて全体を均質なソルバイト組
織もしくはトルースタイト組織とすることにより、強
度、靱性に優れた材質とすることができるとともに、摩
擦圧接部近傍の硬度が安定し、チューブシャフトの静的
強度および疲労強度を著しく高めることができる。
を、摩擦圧接部近傍を含めて全体を均質なソルバイト組
織もしくはトルースタイト組織とすることにより、強
度、靱性に優れた材質とすることができるとともに、摩
擦圧接部近傍の硬度が安定し、チューブシャフトの静的
強度および疲労強度を著しく高めることができる。
【００１４】また、調質処理により金属組織をソルバイ
ト組織もしくはトルースタイト組織にしたのちに、自在
継手が取り付けられるスタブ部の外周表面層を高周波焼
入れ、焼戻し処理することにより、高周波焼入れによる
表面層の硬化処理を、より有効に行うことができる。
ト組織もしくはトルースタイト組織にしたのちに、自在
継手が取り付けられるスタブ部の外周表面層を高周波焼
入れ、焼戻し処理することにより、高周波焼入れによる
表面層の硬化処理を、より有効に行うことができる。
【００１５】すなわち、高周波焼入れをする前の金属組
織をソルバイト組織もしくはトルースタイト組織とし
て、炭化物を微細に分散させることにより、昇熱速度が
速くて、十分な拡散時間がない高周波焼入れでも、効果
的な焼入れ処理を行うことができる。
織をソルバイト組織もしくはトルースタイト組織とし
て、炭化物を微細に分散させることにより、昇熱速度が
速くて、十分な拡散時間がない高周波焼入れでも、効果
的な焼入れ処理を行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施形態を説
明する。図１は、実施形態のチューブシャフト１を示
す。所要の長さに切断されたパイプ２の両端に、所要の
寸法に加工されたスタブ３が摩擦圧接部４で接合されて
いる。チューブシャフト１の両端部には等速ジョイント
を取り付けるためのスプライン５が転造されている。
明する。図１は、実施形態のチューブシャフト１を示
す。所要の長さに切断されたパイプ２の両端に、所要の
寸法に加工されたスタブ３が摩擦圧接部４で接合されて
いる。チューブシャフト１の両端部には等速ジョイント
を取り付けるためのスプライン５が転造されている。
【００１７】パイプの素材は構造用鋼管鋼のＳＴＫＭ１
３であり、スタブの素材はＳ４５Ｃである。チューブシ
ャフト１の金属組織は、摩擦圧接部４も含めて均質なソ
ルバイト組織となっており、図中に示すＡ部の外周表面
層が焼入れ硬化処理されている。
３であり、スタブの素材はＳ４５Ｃである。チューブシ
ャフト１の金属組織は、摩擦圧接部４も含めて均質なソ
ルバイト組織となっており、図中に示すＡ部の外周表面
層が焼入れ硬化処理されている。
【００１８】図２は、図１に示したチューブシャフトの
製造工程を示す。スタブの製造工程で、摩擦圧接前に高
周波焼入れ、焼戻しの工程がないことを除いては、摩擦
圧接までの工程は、図３に示した従来工程と同じであ
る。
製造工程を示す。スタブの製造工程で、摩擦圧接前に高
周波焼入れ、焼戻しの工程がないことを除いては、摩擦
圧接までの工程は、図３に示した従来工程と同じであ
る。
【００１９】以下に実施例および比較例を挙げる。
【００２０】
（実施例）図２に示す製造工程と同じ方法で、図１に示
すようなチューブシャフトを製造した。このチューブシ
ャフトの表面が酸化、脱炭しないように窒素ガス雰囲気
中で、焼入れ温度を８５０℃、焼戻し温度を６００℃と
して調質処理を行った。
すようなチューブシャフトを製造した。このチューブシ
ャフトの表面が酸化、脱炭しないように窒素ガス雰囲気
中で、焼入れ温度を８５０℃、焼戻し温度を６００℃と
して調質処理を行った。
【００２１】最後の高周波焼入れ、焼戻し処理は、図１
に示したチューブシャフト１のＡ部の外周に、高周波電
源に接続したコイルをセットして行った。
に示したチューブシャフト１のＡ部の外周に、高周波電
源に接続したコイルをセットして行った。
【００２２】（比較例１）図３に示す従来工程と同じ方
法で製造したチューブシャフトを用意した。
法で製造したチューブシャフトを用意した。
【００２３】（比較例２）パイプとスプライン転造後の
スタブに、それぞれ実施例と同じ条件で、調質、高周波
焼入れ、焼戻し処理を施したのち、摩擦圧接してチュー
ブシャフトを製造した。
スタブに、それぞれ実施例と同じ条件で、調質、高周波
焼入れ、焼戻し処理を施したのち、摩擦圧接してチュー
ブシャフトを製造した。
【００２４】上記、実施例および比較例のチューブシャ
フトを用いて、捩じり試験と捩じり疲労試験を行った。
フトを用いて、捩じり試験と捩じり疲労試験を行った。
【００２５】この結果、静的捩じり強度に関しては、摩
擦圧接前に調質処理した比較例２のチューブシャフト
も、実施例のチューブシャフトと同様に、比較例１の従
来品に較べて優れた改善効果が認められたが、硬度のば
らつきが大きく、疲労強度は著しい改善効果が認められ
なかった。これに対して、実施例のチューブシャフト
は、同一負荷トルクでの疲労試験において、破断までの
繰り返し捩じり回数が、前記比較例２の約５倍となる好
結果が得られた。
擦圧接前に調質処理した比較例２のチューブシャフト
も、実施例のチューブシャフトと同様に、比較例１の従
来品に較べて優れた改善効果が認められたが、硬度のば
らつきが大きく、疲労強度は著しい改善効果が認められ
なかった。これに対して、実施例のチューブシャフト
は、同一負荷トルクでの疲労試験において、破断までの
繰り返し捩じり回数が、前記比較例２の約５倍となる好
結果が得られた。
【００２６】また、実施例のチューブシャフトの硬度
は、パイプ部でＨＲＣ（ロックウェル硬さＣスケール）
３０、スタブの外周部でＨＲＣ６０であり、十分に規格
を満足する値が得られた。
は、パイプ部でＨＲＣ（ロックウェル硬さＣスケール）
３０、スタブの外周部でＨＲＣ６０であり、十分に規格
を満足する値が得られた。
【００２７】
【発明の効果】以上のように、この発明のチューブシャ
フトは、パイプとスタブを摩擦圧接して一体にしたのち
に、調質処理により摩擦圧接部近傍を含む全体の金属組
織をソルバイト組織もしくはトルースタイト組織にした
ので、捩じりに対する静的強度のみでなく、疲労強度も
安定して著しく改善することができる。また、調質処理
でソルバイト組織もしくはトルースタイト組織にしたの
ちに、スタブ外周表面層を高周波焼入れ、焼戻し処理し
たので、自在継手を取り付けるスタブ外周表面層の硬度
を安定して規格に入れることができる。
フトは、パイプとスタブを摩擦圧接して一体にしたのち
に、調質処理により摩擦圧接部近傍を含む全体の金属組
織をソルバイト組織もしくはトルースタイト組織にした
ので、捩じりに対する静的強度のみでなく、疲労強度も
安定して著しく改善することができる。また、調質処理
でソルバイト組織もしくはトルースタイト組織にしたの
ちに、スタブ外周表面層を高周波焼入れ、焼戻し処理し
たので、自在継手を取り付けるスタブ外周表面層の硬度
を安定して規格に入れることができる。
【図１】実施形態のチューブシャフトの一部切欠正面図
【図２】実施形態のチューブシャフトの製造工程を示す
図
図
【図３】従来のチューブシャフトの製造工程を示す図
１ チューブシャフト ２ パイプ ３ スタブ ４ 摩擦圧接部 ５ スプライン
Claims (2)
- 【請求項１】 切断されたパイプの両端にスタブを摩擦
圧接して形成されるチューブシャフトにおいて、摩擦圧
接部近傍を含む全体の金属組織がソルバイト組織もしく
はトルースタイト組織であるとともに、前記両端のスタ
ブの外周表面層が焼入れ硬化処理されたことを特徴とす
るチューブシャフト。 - 【請求項２】 切断されたパイプの両端にスタブを摩擦
圧接してチューブシャフトを製造する方法において、前
記パイプとスタブを摩擦圧接して一体にしたのちに、調
質処理により摩擦圧接部近傍を含む全体の金属組織をソ
ルバイト組織もしくはトルースタイト組織にし、そのの
ちにスタブ部の外周表面層を高周波焼入れ、焼戻し処理
することを特徴とするチューブシャフトの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7490597A JPH10267027A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | チューブシャフトおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7490597A JPH10267027A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | チューブシャフトおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10267027A true JPH10267027A (ja) | 1998-10-06 |
Family
ID=13560881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7490597A Pending JPH10267027A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | チューブシャフトおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10267027A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006144944A (ja) * | 2004-11-22 | 2006-06-08 | Toyoda Mach Works Ltd | 摩擦圧接シャフトおよび該摩擦圧接シャフトの製造方法 |
| JP2006258236A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Ntn Corp | 中空シャフト |
| JP2008020068A (ja) * | 2006-07-10 | 2008-01-31 | Gkn Driveline Sa | 溶接された管シャフト用の端部ピース、対応するシャフト、及び製造方法 |
| EP2154389A1 (en) * | 2007-06-04 | 2010-02-17 | NTN Corporation | Fixed constant velocity universal joint and method of producing outer ring of the joint |
| US7992762B2 (en) | 2006-09-29 | 2011-08-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Frictionally press-bonded member |
| WO2022059385A1 (ja) * | 2020-09-17 | 2022-03-24 | 日立Astemo株式会社 | スタブシャフト、動力伝達軸およびスタブシャフトの製造方法 |
-
1997
- 1997-03-27 JP JP7490597A patent/JPH10267027A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006144944A (ja) * | 2004-11-22 | 2006-06-08 | Toyoda Mach Works Ltd | 摩擦圧接シャフトおよび該摩擦圧接シャフトの製造方法 |
| JP2006258236A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Ntn Corp | 中空シャフト |
| JP2008020068A (ja) * | 2006-07-10 | 2008-01-31 | Gkn Driveline Sa | 溶接された管シャフト用の端部ピース、対応するシャフト、及び製造方法 |
| US7992762B2 (en) | 2006-09-29 | 2011-08-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Frictionally press-bonded member |
| EP2154389A1 (en) * | 2007-06-04 | 2010-02-17 | NTN Corporation | Fixed constant velocity universal joint and method of producing outer ring of the joint |
| EP2154389B1 (en) * | 2007-06-04 | 2013-10-30 | NTN Corporation | Fixed constant velocity universal joint and method of producing outer ring of the joint |
| WO2022059385A1 (ja) * | 2020-09-17 | 2022-03-24 | 日立Astemo株式会社 | スタブシャフト、動力伝達軸およびスタブシャフトの製造方法 |
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