JPS6147211B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、小径の普通鋼電縫管を絞り加工し
て、例えば自動車用ドライブシヤフト等の駆動軸
を製造する際の加工方法に関するものである。

最近、自動車部品の軽量化・工程省略・コスト
ダウンのため、中実部品の鋼管化の努力が行われ
ている。特にFF車のドライブシヤフト等の駆動
軸の鋼管化に際し、電縫溶接管を用いてコストダ
ウンをねらうと同時に、溶接部・接合部を出来る
だけ少くして、信頼性の向上と工程省略を同時に
満たす加工方法が求められている。

従来、FF車用ドライブシヤフトとしては、第
１図に示すように、鍛造部品１を鋼管２に圧接接
合する方法が主に用いられているが、この方法は
高価であると同時に、圧接部３において電縫鋼管
２のシーム溶接部との交点５から疲労亀裂が発生
することがあり、ドライブシヤフトという保安部
品の第１命題である“溶接接合部を可能な限り少
くする”という点で改善が必要とされている。そ
こでその対策の一つとして、鋼管２を絞り加工し
た後、端部６をアプセツト加工によつて中実と
し、当該部位に捩り荷重を伝達するための歯車
（セレーシヨン）等の機械加工を行い、次いで熱
処理によつて当該部位を強化して捩り強度に優れ
た駆動軸の加工技術の確立が求められている。こ
の一体成型駆動軸の素材として、シームレス鋼管
を用いると高価であり、管の肉厚変動、脱炭等の
問題がある。これに対して電縫鋼管を用いると、
安価で外径、肉厚等の幾何学的形状および圧延金
属組織に優れているため、コストダウン・軽量
化・静粛性に優れた駆動軸の製造が可能となる。
しかし、電縫鋼管はシーム溶接部をもつため、適
切な加工条件を確立しないと、捩り荷重に対して
優れた強度を有することができない。そこで、電
縫鋼管を素材として優れた捩り強度を有し、安定
した製品形状で且つ安価に製造することができ
る。一体成型駆動軸の加工方法の開発が望まれて
いた。

本発明はかかる実状に鑑み為されたものであつ
て、その要旨とするところは、外径30〜60mm肉厚
３〜６mmの普通鋼電縫管を素材として、その管端
部に絞り加工を施して加工後の最小径部の外径20
〜40mm、肉厚４〜８mmの駆動軸を製造するに際
し、素材電縫鋼管に２〜６段の冷間絞り加工を行
つたのち、管端部をアプセツトによつて中実にす
ると共に、歯車等の機械加工を施し、該加工部を
焼入れし、次いで160〜200℃で１〜４時間の焼も
どし熱処理を施し、しかる後大気放冷を行うこと
を特徴とする捩り強度に優れた電縫管による駆動
軸の加工方法にある。

以下本発明を詳細に説明する。

先ず本発明において普通鋼電縫管とは、通常の
機械構造用の電縫鋼管に相当する材料を指すもの
である。この場合、自動車等の駆動軸として用い
られるためには、50Kg／mm²以上の引張強さと適当
な硬さ（Hv＝200程度）および良好な加工性（伸
び20％以上）が必要とされ、価格、引張強さ、伸
び等を考慮すれば、S40C相当材で充分その目的
を達することができるものである。

また素材とする電縫管の形状を外径30〜60mm、
肉厚３〜６mmのものとし、絞り加工後の最小径部
の外径を20〜40mm、同肉厚を４〜８mmとするの
は、管の剛性および回転時の静粛性から素材外径
を30〜60mmとするものであり、一方駆動軸の軸受
部の外径が20〜40mmであるため最小径部の外径を
この様に定めたものである。また管の肉厚は軽量
化の目的を達するために薄肉であることが望まし
いが、最弱部位である最小外径部で、捩り強度を
満足する肉厚が４〜８mmであり、一方、絞り加工
による増肉量の検討から素材で３〜６mmの肉厚が
必要であることが判つたためである。この場合加
工後の最小外径部というのは第２図の７に相当す
る位置であつて、捩り強度は外径に依存するとこ
ろが大きく、従つて、捩り荷重に対して最も弱く
破損し易い位置である。

管端部を絞り加工によつて外径の縮少と肉厚の
増加を得る手段としては、管端をダイスに据え込
んで絞り加工を行うものであるが、駆動軸類の絞
り加工による製造の場合、前述の通り最小外径部
は最弱部位となるため、その部位で要求される肉
厚は素材肉厚の1.3〜1.6倍である。これに対して
一回の絞り加工で急激な縮径加工を行うと、応力
集中が生じて捩り荷重に対して危険であり、又電
縫溶接部の内面形状が亀裂の発生等の悪化を生
じ、さらに必要な増肉量が得られず、強加工によ
つて非加工部の座屈等の現象も生じる。これらに
ついて本発明者らが種々検討したところ、最小外
径部で捩り強度に優れた特性を得るためには、２
〜６段の冷間絞り加工を行なう必要があることを
見出した。この場合２段未満即ち１回の絞り加工
では、前述の通り応力集中が生じる危険があり、
又６段を超える回数の加工を施すことは、ダイス
製造費が高くおよび加工時間が長くなるという点
でむしろ不都合であり、作業が極めて煩雑にな
る。

このようにして冷間絞り加工を行つたのち、端
部を加熱して、アプセツト加工によつて中実と
し、歯車（セレーシヨン）加工等の機械加工を行
つた後に、当該加工部を焼入れするものである。
この場合、歯車（セレーシヨン）加工を施すの
は、駆動軸として使用する際の回転力を伝達する
ためである。焼入れ手段としては特に制限するも
のではなく、通常用いられている高周波焼入れ、
炎焼入れなどを用いることが出来る。即ち加工部
を800〜1100℃に加熱後水又は油中に焼入れるこ
とによつて所望の表面硬さ及び焼入れ深さを得る
ものである。この場合駆動軸の最小外径部の焼入
れ深さは２〜６mmが要求されるが、これは鋼材成
分とも考え合せて、焼入れ時の加熱手段；高周波
を用いる場合はコイル形状、周波数、電力、送り
速度、及び冷却手段；冷媒の種類、流量、等を適
宜選択することによつて達成することが出来る。

なお、焼入れ深さが２mm未満では、捩り荷重に
対して優れた強度を安定的に得ることが出来ず、
また６mmを超えると、電縫管の絞り加工時に、そ
の溶接部近傍に亀裂の発生の可能性があり、この
亀裂先端部が脆化して、捩り荷重を受けた場合亀
裂の伝播、破壊を生じる可能性があり危険である
ためである。

以上のように焼入れされた駆動軸の端部を焼戻
し熱処理を行う。焼戻し熱処理は、焼入れ部の降
伏点を上昇させ、疲労強度を上昇させる目的で行
われるものであつて、加熱温度は160〜200℃、保
持時間は１〜４時間である。加熱温度が160℃未
満の場合十分な焼戻し効果を得るためには多大な
加熱時間を要する。又200℃を超えると軟化の程
度が大きい。

尚、冷却手段は大気放冷であるが、これによつ
て良好な組織が得られるためであり、炉内冷却で
は冷却時間を要し生産性が悪いためである。

以上のような焼戻し熱処理によつて焼入れ時に
対して表面硬度はHv＝100程度軟化する。この低
下分を見込んで焼入れ時の表面硬さを得なければ
ならない。焼戻し熱処理後に必要とされる表面硬
さはHv＝500〜700である。Hv＝500未満では前
述の最小外径部における必要強度が得られず、
Hv＝700を超えると、材料の脆化によつて衝撃的
な荷重が負荷された場合に危険である。

以上述べた本発明の加工法を行うことによつ
て、電縫鋼管を素材として捩り強度に優れ、価
格、静粛性の点でも優れた自動車駆動軸を工業的
規模で得ることが可能となる。

最後に実施例により本発明の効果をさらに具体
例を示す。

実施例 素材として外径40mm肉厚4.5mmのS40C相当材の
電縫管を用い、３段絞り加工によつて最小部外径
を24mm、肉厚6.5mmとし、高周波加熱（1000℃）
後水焼入れによつて焼入れ深さを3.5mmとし、180
℃３時間の焼もどし熱処理を行い表面深さをHv
＝600とした。静的捩り強度は320Kg−ｍ捩り疲労
強度は±100Kg−ｍで105回以上を満し、自動車の
ドライブシヤフト等の駆動軸の使用に十分耐える
ものであつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧接方式による駆動軸の製造手段の説
明図、第２図は一体成形方式による駆動軸の製造
手段の説明図である。 １……鍛造部品、２……電縫鋼管、３……圧接
部、４……シーム溶接部、５……交点、６……管
端アプセツト部、７……加工後の最小径部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外径30〜60mm、肉厚３〜６mmの普通鋼電縫管
   を素材として、その管端部に絞り加工を施して加
   工後の最小径部の外径20〜40mm、肉厚４〜８mmの
   駆動軸を製造するに際し、素材電縫鋼管に２〜６
   段の冷間絞り加工を行つたのち、管端部をアプセ
   ツトによつて中実にすると共に、歯車等の機械加
   工を施し、該加工部を焼入れし、次いで160〜200
   ℃で１〜４時間の焼もどし熱処理を施し、しかる
   後大気放冷を行うことを特徴とする捩り強度に優
   れた電縫管による駆動軸の製造方法。