WO2007086262A1

WO2007086262A1 - 中空状動力伝達シャフト

Info

Publication number: WO2007086262A1
Application number: PCT/JP2007/050310
Authority: WO
Inventors: Yuichi Asano
Original assignee: Ntn Corporation
Priority date: 2006-01-24
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2007-08-02
Also published as: JP2007198428A

Abstract

　中空状動力伝達シャフトの中空部へのグリースの侵入防止及びその低コスト化を図る。　中空シャフトの中空部１６全域に発泡樹脂を充填せず、少なくともシャフト両端部１ｂ、１ｃに発泡樹脂２１、２２を充填して中空部１６を封止する。

Description

明細書

中空状動力伝達シャフト

技術分野

[0001] 本発明は、等速自在継手などに連結される中空状動力伝達シャフトに関する。

背景技術

[0002] 例えば、自動車の動力伝達系にお、て、減速装置 (ディファレンシャル)から駆動輪に動力を伝達する動力伝達シャフトは、ドライブシャフト (駆動軸）と呼ばれる。特に、 FF車に使用されるドライブシャフトでは、前輪操舵時に大きな作動角と等速性が要求され、また、懸架装置との関係で軸方向の変位を吸収する機能が要求されるので、その一端部をダブルオフセット型等速自在継手やトリボード型等速自在継手などの摺動型等速自在継手を介して減速装置側に連結し、その他端部をバーフィールド型等速自在継手 (ゼツバジョイントと呼ばれることもある。 )などの固定側等速自在継手を介して駆動輪側に連結する機構が多く採用されている。

[0003] 上記のようなドライブシャフトとしては、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、ドライブ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などの観点から、近時では、ドライブシャフトを中空化する要求が増えてきている。

[0004] ドライブシャフトなどに適用される中空状動力伝達シャフトは、例えば、パイプ素材に絞り加工を施して、軸方向中間部に大径部、軸方向両側部に小径部を有する中空状シャフト素材を成形し、この中空状シャフト素材に必要に応じて所要の機械加工を施した後、熱処理を施すことによって製造される (例えば、特許文献 1, 2)。

[0005] また、この種の中空状動力伝達シャフトは、等速自在継手の内部に封入された潤滑剤 (グリース）が中空部に侵入するのを防止するために、中空部の端部内周に封止プラグを装着している。この封止プラグは金属製のものを使用する場合もあるが、中空部に対する圧入代や圧入位置を管理するために、端部内周を削り加工によって仕上げる必要があり、加工コストが高くなるという問題がある。そのため、クロ口プレンゴム (CR)や-トリルゴム (NBR)などのゴムで形成した封止プラグ (特許文献 3)や、エラストマ一で形成した封止プラグ (特許文献 4)が提案されて、る。

特許文献 1：特開平 11― 101259号公報

特許文献 2：特開 2001— 208037号公報

特許文献 3：特開平 6— 281010号公報

特許文献 4：特開平 9— 68233号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 特許文献 3のゴム製封止プラグは、比較的大きな力で中空部に圧入する必要があるので、組付け作業に手間が掛カるという問題がある。

[0007] 特許文献 4のエラストマ一製封止プラグは、形状記憶合金製のストツバインサートとの併用によって、組付け作業の簡単ィ匕が図られているが、部品点数の増大につながる。

[0008] また、 V、ずれの封止プラグも、所要の形状および寸法に成形された部品形態のものであるため、製作費が高くなるという問題もある。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明に係る中空状動力伝達シャフトは、中空シャフトの中空部全域に発泡榭脂を充填せず、少なくともシャフト両端部に発泡榭脂を充填して中空部を封止したものである。

発明の効果

[0010] 中空シャフトの中空部全域に発泡榭脂を充填せず、少なくともシャフト両端部に発泡榭脂を充填して中空部を封止したので、金属製、ゴム製、又はエラストマ一製の封止プラグを用いる従来構成に比べて、中空部の封止作業が容易で、部品点数が少なぐ軽量で低コストな中空状動力伝達シャフトを提供することができる。また、シャフトの軸方向全域にわたって中空部に発泡榭脂を充填する場合に比べて、発泡榭脂の充填が容易であり、発泡樹脂の発泡率によらず中空状動力伝達シャフトのシャフト両端の中空部を確実に封止する製造が容易である。また、発泡樹脂の使用量も少なくできるから原材料の低コストィ匕を図ることができる。発明を実施するための最良の形態

[0011] 以下、本発明の一実施形態に係る中空状動力伝達シャフトを図面に基づいて説明する。

[0012] 中空状動力伝達シャフトは、例えば、自動車の動力伝達系を構成するドライブシャフト (駆動軸)やプロペラシャフト (推進軸）に適用することができる。図 1は、中空状動力伝達シャフト 1が組み込まれた自動車の動力伝達機構を示して、る。図中の符号 1 は中空状動力伝達シャフトであり、図示例では、中空状動力伝達シャフト 1の一端部には摺動型等速自在継手 2が連結され、他端部には固定型等速自在継手 3が連結されている。

[0013] この実施形態の動力伝達機構にぉ、て、摺動型等速自在継手 2は減速装置 (ディファレンシャル）に連結され、固定型等速自在継手 3は駆動輪側に連結される。中空状動力伝達シャフト 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の端部外周と中空状動力伝達シャフト 1の外周にブーツ 2cがそれぞれ固定されている。また、中空状動力伝達シャフト 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の端部外周と中空状動力伝達シャフト 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としてトリボ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ヽるが、他の型式の等速自在継手が用いられる場合もある。

[0014] 中空状動力伝達シャフト（ドライブシャフト） 1は、図 2に示すように、中空シャフトの中空部 16に発泡榭脂を充填せず、少なくともシャフト両端部 lb、 lcに発泡榭脂 21、 22を充填して中空部を封止したものである。この実施形態では、中空状動力伝達シャフト 1は、軸方向全域に亘つて中空状をなし、軸方向中間部に大径部 11、大径部 1 1よりも軸方向両側部にそれぞれ小径部 12を有してヽる。大径部 11と小径部 12とは、軸端側に向力つて漸次縮径したテーパ部 13を介して連続している。小径部 12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 14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 15とを有している (括弧内の符号は図 1 を参照)。連結部 14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 14 a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を装着するための止め輪溝 14bが形成されている。ブーツ固定部 15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 15aが形成されている。

[0015] また、この中空状動力伝達シャフト 1は、止め輪溝 14bの近傍力も軸端に至る一部領域を除ぐ軸方向のほぼ全域に亘つて、焼入れ処理による硬化層を有している。この硬化層は、外周表面から所定深さの領域又は全深さの領域に形成されている。

[0016] この中空状動力伝達シャフト 1は、中空シャフトの中空部 16全域に発泡榭脂を充填せず、少なくともシャフト両端部 lb、 lcに発泡榭脂 21、 22を充填して中空部 16を封止している。この実施形態において、発泡榭脂 21、 22は硬質発泡ウレタンである。シャフト両端部 lb、 lcに発泡榭脂 21、 22を充填したことによって、図 1に示すように、中空状動力伝達シャフト 1を等速自在継手に組み込んだときに、等速自在継手 2、 3 の内部に封入されたダリースが、中空状動力伝達シャフト 1の中空部 16に侵入するのを防止することができる。

[0017] なお、中空状動力伝達シャフト 1の中空部 16に侵入するのを防止するためには、図 3に示すように、発泡榭脂 20を中空部 16の軸方向全域にわたって充填してもよい。しかし、この場合、図 4に示すように、中空部の内径寸法が途中で縮径していると、発泡榭脂 20の流入性が悪ぐ軸方向全域にわたって発泡榭脂を充填することが難しい場合がある。このため、発泡榭脂 20が充填されない部分が生じ、 1回で充填されずに複数回にわたって発泡榭脂 20を注入することを要する場合がある。また、図 5に示すように、過充填となり、発泡榭脂 20があふれ出すこともある。この場合、その修正作業で工数がかかる。

[0018] これに対し、図 2に示す実施形態に係る中空状動力伝達シャフト 1によれば、中空シャフトの中空部 16全域に発泡榭脂を充填せず、少なくともシャフト両端部 lb、 lcに発泡榭脂 21、 22を充填して中空部を封止したので、中空状動力伝達シャフト 1の両端から、中空部 16に発泡榭脂を注入することができ、これにより容易かつ確実に中空部 16を封止することができる。また、発泡榭脂 21、 22は、シャフト両端部 lb、 lcに充填すればよいので、注入量の調整も容易であり、中空状動力伝達シャフト 1の製造が容易に行える。例えば、注入された発泡樹脂の量が多い場合、余剰の発泡榭脂は、シャフト中間部 laに流入するので、シャフト両端部 lb、 lcからあふれ出すことはない。このように、発泡榭脂 21、 22の充填が容易であり、発泡榭脂 21、 22の発泡率によらず中空状動力伝達シャフトのシャフト両端 lb、 lcの中空部を確実に封止する製造が容易である。また、発泡榭脂 21、 22の使用量を少なくできるから原材料の低コスト化を図ることができる。特に、シャフト中間部 laの中空領域が大きい形状であれば、発泡樹脂の使用量抑制効果が大きい。

[0019] 上記構成の中空状動力伝達シャフト 1は、例えば、パイプ素材に絞り加工を施して、軸方向中間部に大径部 11、軸方向両側部に小径部 12を有する中空状シャフト素材を成形し、この中空状シャフト素材に所要の機械加工 (スプライン 14aの転造加工など)を施した後、焼入れ処理を施し、さら〖こ、中空部 16に発泡榭脂 21、 22を充填すること〖こよって製造される。

[0020] 上記のパイプ素材の材質としては、例えば、 STKMや STAMなどの機械構造用炭素鋼、または、それらをベースに加工性や焼入れ性などの改善のために合金元素を添加した合金鋼、あるいは、 SCr、 SCM、 SNCMなどのはだ焼鋼を用いることができる。また、パイプ素材として、継目無管 (シームレス管）、電縫管、鍛接管、冷牽管の何れち採用することができる。

[0021] 上記の絞り加工としては、スウェージンダカ卩ェゃプレス加工などがある。前者のスゥエージング力卩ェには、ロータリースウェージングとリンクタイプスウェージングがあり、その何れも採用することができる。例えば、ロータリースウェージングは、機内の主軸に組込まれた一対又は複数対のダイスとパッカーとが回転運動を行なうと共に、外周口ーラとパッカー上の突起により一定ストロークの上下運動を行なって、挿入されるパイプ素材に打撃をカ卩えて絞り加工を行なう加工法である。また、プレスカ卩ェは、パイプ素材をダイスに軸方向に押し込んで絞り加工を行なう加工法である。このような絞り加ェは、パイプ素材の軸方向全域に対して行なって良いし、パイプ素材の軸方向両側部に対してのみ部分的に行なっても良い。この実施形態では、パイプ素材の軸方向全域に絞り加工を施して、る。

[0022] 上記のような絞り加工を施した中空状シャフト素材の小径部 12の端部に転造カロェなどによってスプライン 14aを成形して連結部 14を形成すると共に、連結部 14に切削加工などによって止め輪溝 14bを形成する。また、ブーツ固定部 15となる部位に転造加工や切削加工などによってブーツ固定溝 15aを形成する。

[0023] その後、上記の中空状シャフト素材に焼入れ処理を施して硬化層を形成する。焼入れ処理としては、パイプ素材の材質や動力伝達シャフトに要求される特性などに応じて、高周波焼入れ、浸炭焼入れ、浸炭窒化焼入れなどの種々の手段を採用することができるが、硬化層の範囲や深さを自由に選択でき、また、表面に残留圧縮応力が生成されることによる耐疲労強度の改善などの点から、高周波焼入れを採用するのが好ましい。例えば、中空状シャフト素材の外周表面の側に高周波誘導加熱コィルを配置して、外周表面の側力高周波焼入れを行なう。この高周波焼入れは、定置式焼入れ、移動式焼入れの何れの方式で行なっても良、。

[0024] そして、この実施形態に係る中空状動力伝達シャフト 1は、図 2に示すように、上記の工程を経て製造された中空状動力伝達シャフト 1の中空部 16に、両端から発泡ゥレタン原料を注入し、中空部 16の内部で発泡させる。これ〖こより、中空部 16に発泡榭脂 21、 22が発泡充填され、中空部 16が発泡榭脂 21、 22によって封止される。

[0025] 以上、本発明の一実施形態に係る中空状動力伝達シャフトを説明したが、本発明に係る中空状動力伝達シャフトは上述した実施形態に限定されるものではな、。

[0026] 例えば、中空状動力伝達シャフトの形状や用途は、図示例に限定されない。また、中空シャフトの中空部 ₁₆全域に発泡榭脂を充填せず、少なくともシャフト両端部 _lb、 lcに発泡榭脂 21、 22を充填して中空部 16を封止する場合において、図 6、図 7に示すように、シャフト両端部 lb、 lcにどれくらい発泡榭脂 21、 22を充填するかによつては、本発明は何ら限定されない。中空状動力伝達シャフトは、少なくともシャフト両端部 lb、 lcに発泡榭脂 21、 22を充填して中空部 16を封止したものであり、中空シャフトの中空部 16のどこかに発泡榭脂を充填しない中空の領域が形成されているとよい。また、発泡榭脂としては、中空部 16からあふれ出ると修正に手間が掛カるため、発泡率が 10倍以下程度の低発泡率の発泡榭脂を用いるのが好ましい。また、発泡榭脂としては、発泡ウレタンの他、発泡ポリスチレン、発泡ホリプロピレンなどを採用することができる。また、耐久性、断熱性、軽量性、自己接着性、経済性などの点から、発泡ウレタン、特に、硬質発泡ウレタンが好ましい。図面の簡単な説明

[0027] [図 1]自動車の動力伝達機構を示す図である。

[図 2]本発明の一実施形態に係る中空状動力伝達シャフトを示す部分縦断面図である。

[図 3]比較例に係る中空状動力伝達シャフトを示す縦断面図である。

[図 4]比較例に係る中空状動力伝達シャフトの製造上の問題点を示す縦断面図である。

[図 5]比較例に係る中空状動力伝達シャフトの製造上の問題点を示す縦断面図である。

[図 6]本発明の他の実施形態に係る中空状動力伝達シャフトを示す縦断面図である [図 7]本発明の他の実施形態に係る中空状動力伝達シャフトを示す縦断面図である符号の説明

[0028] 1 中空状動力伝達シャフト

21、 22 発泡榭脂

Claims

請求の範囲

[1] 中空シャフトの中空部全域に発泡榭脂を充填せず、少なくともシャフト両端部に発泡榭脂を充填して中空部を封止したことを特徴とする中空状動力伝達シャフト。

[2] 発泡樹脂が発泡ウレタンであることを特徴とする請求項 1に記載の中空状動力伝達シャフト。

[3] 請求項 1に記載の中空状動力伝達シャフトの両端に等速自在継手を連結した動力伝達ユニット。