(57)【要約】【課題】バランスウェイトの適切な溶接強度を確保し得るプロペラシャフトを提供する。【解決手段】第１チューブ１１の外周面１１ａにアンバランスを調整する第１バランスウェイト２０をプロジェクション溶接するにあたり、上下一対の電極のうち、第１バランスウェイト２０の溶接に供する下側電極３２の支持部４１の両側部に１対の板材からなる係合突部４２，４２を設けると共に、第１バランスウェイト２０のウェイト部２１の外周面２１ｂに、前記各係合突部４２，４２に係合可能な１対の係合溝２４，２４を設けることとして、当該各係合溝２４，２４に前記各係合突部４２，４２を係合させることによって、溶接時において、ウェイト部２１と第１チューブ１１との間の全域にて径方向隙間Ｃが形成されるよう、第１チューブ１１に対するウェイト部２１の姿勢を規制した。【選択図】図５
2014000928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒体の外周面に回転時のアンバランスを低減するバランスウェイトが溶接されたプロペラシャフトであって、
前記バランスウェイトは、
前記円筒体の外周面に沿うかたちで湾曲形成されたウェイト部と、
前記ウェイト部の内側面に突出形成され、前記円筒体との溶接に供する接合突起と、
前記溶接の際、前記ウェイト部と前記円筒体との間に隙間が形成されるように、前記円筒体に対する前記ウェイト部の姿勢を規制する姿勢規制部と、
を備えたことを特徴とするプロペラシャフト。
【請求項２】
円筒体の外周面に回転時のアンバランスを低減するバランスウェイトが溶接されたプロペラシャフトであって、
前記バランスウェイトは、前記円筒体に沿って湾曲形成されたウェイト部と、該ウェイト部の内側面に突設され、前記円筒体との溶接に供する接合突起と、前記溶接時に前記円筒体に対する前記ウェイト部の姿勢を規制する姿勢規制部と、を備え、
前記姿勢規制部は、前記円筒体に対し前記バランスウェイトの溶接に供する電極に設けられた係合突部が係合可能な凹状に切欠形成されることを特徴とするプロペラシャフト。
【請求項３】
前記姿勢規制部は、前記係合突部と係合可能な係合溝として構成され、
前記係合溝は、前記円筒体の軸線方向に沿って連続して設けられていることを特徴とする請求項２に記載のプロペラシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車に適用され、車両の変速装置から離間した駆動輪に対しての動力の伝達に供する動力伝達軸であるプロペラシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、プロペラシャフトには、製造上、少なからずアンバランスが発生してしまうことから、チューブ外周に調整用の錘であるバランスウェイトを取り付けることによって、前記アンバランスの調整が図られている。
【０００３】
そして、前記バランスウェイトについては、その表面に突設された通電用の突起をチューブの外周面へと当接させ、当該バランスウェイトを支持する電極を介して通電すると同時に、当該バランスウェイトに加圧力を付与してこれをチューブへと押し付けることにより溶接を行う、周知のプロジェクション溶接をもってチューブに取付固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７９１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、前述のようなかたちでバランスウェイトを溶接するにあたっては、ほぼ半球状に形成されたバランスウェイトの突起をチューブの湾曲面へと押し付けることによって行われることから、バランスウェイトが不安定になり易く、通電時に例えばバランスウェイトの端縁など突起以外の部位がチューブに当接してしまうことがある。
【０００６】
そうすると、通電時においてバランスウェイトからチューブへと流れる電流が分岐してしまう結果、接合部となる突起とチューブの当接点において十分な通電量が得られず、適切な溶接強度が得られないといった不都合を生じていた。
【０００７】
本発明は、かかる技術的課題に鑑みて案出されたもので、バランスウェイトの適切な溶接強度を確保し得るプロペラシャフトを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、円筒体の外周面に回転時のアンバランスを低減するバランスウェイトが溶接されたプロペラシャフトであって、前記バランスウェイトは、前記円筒体の外周面に沿うかたちで湾曲形成されたウェイト部と、前記ウェイト部の内側面に突出形成され、前記円筒体との溶接に供する接合突起と、前記溶接の際、前記ウェイト部と前記円筒体との間に隙間が形成されるように、前記円筒体に対する前記ウェイト部の姿勢を規制する姿勢規制部と、を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、姿勢規制部によって、溶接時（通電加圧時）におけるバランスウェイトの傾倒を抑制できることから、当該溶接時にウェイト部が円筒体に接触してしまう不都合が回避され、適切な溶接強度の確保に供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るプロペラシャフトの要図である。
【図２】図１に示すバランスウェイト単体を現した図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明に係るプロペラシャフトの製造に供する溶接設備の概略図である。
【図４】本発明の第１実施形態を示し、バランスウェイトを電極に取り付けた状態を現した斜視図である。
【図５】電極によるバランスウェイトの姿勢規制を現した要図である。
【図６】本発明の第２実施形態の説明に供する図４に相当する要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係るプロペラシャフトの各実施形態を、図面に基づいて詳述する。なお、当該各実施形態では、このプロペラシャフトを、従来と同様に、自動車の動力伝達手段として適用した例を示している。
【００１２】
図１は、本発明に係るプロペラシャフトの構成を示す半断面図である。なお、当該プロペラシャフトは、軸方向においてほぼ対称的な構成を採るものであることから、説明の重複を避ける便宜上、差動装置側と連係する車両後方側部分については図示を省略している。
【００１３】
すなわち、このプロペラシャフトは、その軸方向一端に設けられる第１自在継手Ｊ１を介して車両前方側（図１中の左側）に配置される図外の変速装置と連係する第１軸部材１０と、該第１軸部材１０とほぼ対称的に構成され、自在継手を介して車両後方側に配置される差動装置と連係する図外の第２軸部材と、が軸方向中間部に配設される第２自在継手Ｊ２を介して一体回転可能に連結されることによって構成される。
【００１４】
前記第１軸部材１０は、主として、本発明の円筒体に相当するほぼ円筒状に形成されたアルミニウム合金製の第１チューブ１１によって構成され、該第１チューブ１１の一端に第２自在継手Ｊ２の一部を構成する出力側ヨークＪ２ａが、また、当該第１チューブ１１の他端に第１自在継手Ｊ１の一部を構成する入力側ヨークＪ１ａが、それぞれ当該第１チューブ１１に対して一体回転可能に結合されている。そして、この第１チューブ１１には、プロペラシャフトの組立後において、回転試験を行ったうえで、プロペラシャフトの回転時のアンバランスが大きくなる箇所の反対側、一般的には第１自在継手Ｊ１近傍に、当該回転時のアンバランスを抑制する本発明のバランスウェイトに相当するアルミニウム合金製の第１バランスウェイト２０が、周知のプロジェクション溶接によって取付固定される。
【００１５】
図２は第１バランスウェイト単体を現した図であって、（ａ）は第１バランスウェイトの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【００１６】
すなわち、この第１バランスウェイト２０は、長方形をなす１枚の金属板をプレス成型してなるもので、第１チューブ１１の周方向に相当する短辺２１Ｓ方向において第１チューブ１１の外周面１１ａに沿うかたちで湾曲形成されたウェイト部２１と、該ウェイト部２１のほぼ中央位置に内方へ突出形成され、後述する溶接の際に溶融してウェイト部２１の第１チューブ１１への接合に供する接合突起２２と、ウェイト部２１の外周面２１ｂに設けられ、前記溶接の際にウェイト部２１と第１チューブ１１との間の全域において径方向隙間Ｃが形成されるようにウェイト部２１の姿勢を規制する姿勢規制部２３と、を備えている。
【００１７】
前記ウェイト部２１は、その全体が、第１チューブ１１の外周面１１ａの曲率に対応する所定の曲率をもって湾曲形成されることで構成されている（図５参照）。そして、その厚さ幅ｔ及び短辺２１Ｓの長さＬ１については一定に設定され、長辺２１Ｌの長さＬ２を調整することによって、第１バランスウェイト２０としての重量を調整するようになっている。このような構成とすることで、当該第１バランスウェイト２０をいわゆるロール材（巻回された板材）により成型可能となると共に、ウェイト部２１の長辺２１Ｌ方向に沿って形成される前記姿勢規制部２３の短辺２１Ｓ方向の位置を一定に設定でき、生産性の向上及びこれによる製造コストの低廉化に供されるといったメリットが得られる。
【００１８】
前記接合突起２２は、ウェイト部２１の外周面２１ｂ側から内周面２１ａ側へと向かって押し出すようにプレス成型されてなるもので、縦断面ほぼ半球状となるように形成されている。すなわち、前記溶接時において、前記半球面の先端が第１チューブ１１の外周面１１ａに当接することによって、該第１チューブ１１と第１バランスウェイト２０との間における通電に供される。そして、前記溶接の後は、当該溶接時に発生する熱により溶融し、潰れるかたちでより広範囲における第１バランスウェイト２０（ウェイト部２１）と第１チューブ１１との接合に供されることとなる。
【００１９】
前記姿勢規制部２３は、前記溶接時において後記の下側電極３２上に載置された状態での第１チューブ１１に対する姿勢を規制するもので、接合突起２２を除くウェイト部２１の内周面２１ａと第１チューブ１１の外周面１１ａとの間の全域において少なくとも前記径方向隙間Ｃが形成されるようになっている。具体的には、ウェイト部２１の外周面２１ｂに長辺２１Ｌに沿って連続して設けられた直線的かつ凹状をなす１対の係合溝２４，２４からなり、該各係合溝２４，２４が前記下側電極３２に設けられる後記の各係合突部４２，４２と係合することにより、第１チューブ１１に対する接合突起２２を中心（回転軸）とした第１バランスウェイト２０（ウェイト部２１）の傾倒が規制されるようになっている（図５参照）。
【００２０】
図３は、本発明に係るプロペラシャフトの製造に供する溶接装置の概略を示した図である。
【００２１】
すなわち、この装置は、第１チューブ１１を支持する一方の電極である上側電極３１と、第１バランスウェイト２０を支持する他方の電極である下側電極３２と、からなる一対の電極をもって溶接を行うものであって、上側電極３１は固定され、下側電極３２のみが、その下部に配設されるシリンダ３３により上下動可能となっている。なお、シリンダ３３には、圧力の調整に供する周知のレギュレータが設けられている。さらに、かかるシリンダ３３と下側電極３２との間には補助スプリング３４が介装されていて、溶接時における接合突起２２の瞬間的な溶融に対し、シリンダ３３の加圧力を追従させることに供されている。
【００２２】
また、図３中の符号３５は電源を示し、同図中の符号３６は当該装置による溶接の管理を行う管理装置である。すなわち、電源３５については、当該電源３５と上側電極３１との間に配設される検出コイル３７の検出結果に基づいて管理装置３６によって制御され、これによって前記両電極３１，３２を介して通電される溶接時の通電量が制御されるようになっている。
【００２３】
また、図３中の符号３８は変位センサを示し、溶接時における下側電極３２の変位量を測定することで、当該変位センサ３８に接続される判定装置３９によって溶接の良否が判定されるようになっている。なお、この判定装置３９も、前記管理装置３６に接続されていて、当該判定装置３９による溶接の良否判定についても併せて管理される。
【００２４】
図４は、前記溶接装置において第１バランスウェイトと当該ウェイトの溶接に供する下側電極との関係を現した図であって、図５は、下側電極による第１バランスウェイトの姿勢規制の態様を現した図である。
【００２５】
すなわち、この下側電極３２は、銅製の金属板により形成されてなるもので、その中央部に、第１バランスウェイト２０を支持する支持部４１が突設されている。この支持部４１は、その上面４１ａが第１バランスウェイト２０の外周面２１ｂに当接することによって、当該第１バランスウェイト２０を支持するようになっている。より具体的には、支持部４１の上面４１ａは、ほぼ平坦状に構成されていて、その幅方向の中央部近傍が第１バランスウェイト２０の長辺２１Ｌ方向のほぼ中央部に常時当接することにより、溶接時の加圧力を受け止めるようになっている。
【００２６】
そして、この支持部４１の両側部には、第１バランスウェイト２０を支持部４１の上面４１ａに載置した際に前記各係合溝２４，２４に係合可能に構成された一対の係合突部４２，４２が突設されている。当該一対の係合突部４２，４２は、支持部４１を含む下側電極３２本体とは別体に構成されている。すなわち、これら係合突部４２，４２は、支持部４１とほぼ同じ長さに設定された、ほぼ均一の厚さからなる絶縁体（本実施形態ではセラミックス）によって形成され、当該両板材が立設されるかたちで支持部４１の両側部に固定されることにより構成されている。この結果、第１バランスウェイト２０は、支持部４１の長手方向領域において、任意の位置に配置することが可能となっている（図４参照）。
【００２７】
具体的には、前記一対の係合突部４２，４２は、下側電極３２に対する第１バランスウェイト２０の取付（セット）状態において、各係合溝２４，２４に係合するように構成されているも、当該係合時にウェイト部２１の外周面２１ｂが支持部４１の上面４１ａから離間しない程度の突出量に設定されていて、前述のように、第１バランスウェイト２０（ウェイト部２１）の外周面２１ｂが支持部４１の上面４１ａと常時当接するようになっている。これによって、第１バランスウェイト２０が両係合突部４２，４２によって支持されることがなく、支持部４１によって加圧力を確実に受けることができるため、当該加圧力によってウェイト部２１に変形を来してしまうなどの不都合を回避することが可能となっている。
【００２８】
以下、図３〜図５を用いて、第１バランスウェイト１０の溶接方法（手順）について、具体的に説明する。
【００２９】
まず、予め図外のバランサによって、第１チューブ１１の回転アンバランスの位置及び当該アンバランスの抑制に必要となる第１バランスウェイト２０の重量を計測・決定したうえで、当該ウェイトの取付位置（周方向位置）が下側電極３２の支持部４１上面４１ａと対向するように、第１チューブ１１を上側電極３１に接触させる（図３参照）。
【００３０】
続いて、予め最下降位置に保持される下側電極３２に対し、前記取付位置に従ってウェイト部２１の長辺２１Ｌ方向位置を合わせたうえで、前記各係合溝２４，２４を前記各係合突部４２，４２に係合させることによって、接合突起２２が上方を向くように第１バランスウェイト２０を支持部４１の上面４１ａに載置（セット）する。
【００３１】
その後、溶接装置の起動スイッチを入れることで、下側電極３２が上昇移動し、図５に示すように第１バランスウェイト２０の接合突起２２の先端が第１チューブ１１の外周面１１ａへと当接したところで、前記両電極３１，３２を介して第１チューブ１１と第１バランスウェイト２０とに通電されると共に、シリンダ３３により付与される加圧力に基づいて第１バランスウェイト２０が第１チューブ１１へと押し付けられる。
【００３２】
すなわち、当該通電により、下側電極３２からウェイト部２１に伝達された電流が接合突起２２において先端中央部に集中することにより、接合突起２２と第１チューブ１１の間で熱が発生し、接合突起２２が溶融する。それと同時に、前述したシリンダ３３による加圧力に基づき、第１バランスウェイト２０がさらに持ち上げられ、前記通電後一定時間が経過するまで、その状態で保持されることで、接合突起２２が押し潰された状態で冷却凝固する。
【００３３】
ここで、本実施形態では、下側電極３２の前記各係合突部４２，４２が第１バランスウェイト２０の前記各係合溝２４，２４に係合するように構成されていることから、接合突起２２が第１チューブ１１の外周面１１ａへと当接した状態における第１バランスウェイト２０の傾倒を規制し、溶接時における当該第１バランスウェイト２０の姿勢を安定させることができる。これによって、前記通電加圧時において、接合突起２２の先端を中心にウェイト部２１が傾倒してしまうおそれがなく、かかる傾倒によってウェイト部２１と第１チューブ１１とが接触してしまうことによる前記不都合（電流の分流）を回避することができる。
【００３４】
なお、近年では、プロペラシャフトの軽量化を目的としてチューブがアルミニウム合金材によって形成されるようになり、これに伴ってバランスウェイトもアルミニウム合金材によって形成されることから、同じ重量を調整する場合でも、アルミニウム合金製のものの方が鉄製のものに比べて大型化してしまう。特に、本実施形態のようにウェイト部２１の厚さ幅ｔを一定に設定して表面積（長辺２１Ｌ方向の長さＬ２）のみを変更することによって重量の調整を図る場合、前記バランスウェイトの不安定性がより顕著となってしまうため、前記バランスウェイトの姿勢規制による効果が一層大きなものとなる。
【００３５】
こうして、前記通電後、一定時間が経過して接合突起２２が冷却凝固した後は、下側電極３２が最下降位置まで移動することから、その後、上側電極３１に保持されている、前記第１バランスウェイト２０が溶接された第１チューブ１１を取り外すことによって、当該溶接工程の作業が完了する。
【００３６】
以上のように、本実施形態では、ウェイト部２１の外周面２１ｂに各係合溝２４，２４を設けると共に、これを保持する下側電極３２に前記各係合溝２４，２４に係合可能な係合突部４２，４２を設けたことにより、溶接時（通電加圧時）における接合突起２２の先端部を中心とした第１バランスウェイト２０の傾倒を規制することができる。この結果、当該通電加圧時においてウェイト部２１が第１チューブ１１に接触することによる電流の分流が防止されて、前記接合突起２２の先端部に電流が集中することによる当該接合突起２２における十分な溶接強度が確保されることとなる。
【００３７】
しかも、前記各係合溝２４，２４については、第１チューブ１１の軸線方向に沿うウェイト部２１の長辺２１Ｌ方向に沿って連続的に設けるような構成としたことから、バランスウェイトの取付位置や重量（大きさ）によって電極を変更したり、別途治具を設けたりする必要がなくなり、前記溶接作業性の向上及びこれによる生産性の拡大も図れる。
【００３８】
図６は、本発明の第２実施形態を示し、前記第１実施形態に係る姿勢規制部２３の構成を変更したものである。
【００３９】
すなわち、本実施形態では、第１バランスウェイト２０におけるウェイト部２１の外周面２１ｂの周方向両端側に１対の突条２５，２５が突設されていて、これらの突条２５，２５によって、当該両突条２５，２５間に、凹状の係合溝２６が形成されている。
【００４０】
一方、前記下側電極３２においては、前記支持部４１の幅方向の長さＬ３がウェイト部２１の短辺２１Ｓの長さＬ１よりも小さく設定されて、前記両係合突部４２，４２によって１つの一体的な係合突部４３が構成されている。すなわち、当該一体の係合突部４３が前記係合溝２６に係合することで、前記通電加圧時における第１バランスウェイト２０の傾倒を規制可能となっている。
【００４１】
なお、この係合突部４３についても、前記第１実施形態に係る係合突部４２，４２と同様に、下側電極３２の支持部４１の上面４１ａからの突出量が、第１バランスウェイト２０のウェイト部２１の外周面２１ｂが当該支持部４１上面４１ａに常時当接するような大きさに設定され、前記シリンダ３３による加圧力の反力を支持部４１の上面４１ａで受けることが可能となっている。
【００４２】
以上のような構成から、本実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４３】
本発明は前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、前記姿勢規制部２３については、例えば前記両係合突部４２，４２を構成していた板材により第１バランスウェイト２０の周方向両端縁を保持するような構成とするなど、前記凹凸係合以外の形態を採用することも可能である。換言すれば、当該姿勢規制部２３は、第１チューブ１１に対する第１バランスウェイト２０の姿勢を規制できるものであれば、その具体的な形態については任意に変更することができる。
【００４４】
加えて、前記下側電極３２についても、当該下側電極３２の方が必ずしも凸形状となっている必要もなく、例えば下側電極３２の支持部４１の上面４１ａに絶縁体によって被覆される溝を形成するなど、当該支持部４１の上面４１ａを凹状に形成し、第１バランスウェイト２０側を凸状に形成するようにしてもよい。
【００４５】
また、前記溶接に使用する溶接設備の構成についても、プロペラシャフトの構成や、バランスウェイト２０の大きさや形状等に応じて適宜変更することが可能である。
【００４６】
なお、前述のように、前記各実施形態は、重複説明を省略するべく、第１軸部材１０についてのみ説明したものであり、本発明に係る前記姿勢規制部２３等の構成が前記図外の第２軸部材にも適用可能であることは、言うまでもない。
【符号の説明】
【００４７】
１０…第１軸部材
１１…第１チューブ（円筒体）
２０…第１バランスウェイト（バランスウェイト）
２１…ウェイト部
２２…接合突起
２３…姿勢規制部
Ｃ…径方向隙間（隙間）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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