(57)【要約】      （修正有）【課題】振動の低減を図ると共に強度および耐久性の向上が図り得るコンパクトな等速自在継手用シャフトを提供する。【解決手段】軸方向に延びる凹溝１１が筒状部１２の内径面の円周方向複数箇所に形成された第一軸部材１０と、その第一軸部材１０の筒状部１２に挿入配置される軸状部２１を有し、軸方向に延びる突条２２，２３が軸状部２１の外径面の円周方向複数箇所に形成されて凹溝１１に収容された第二軸部材２０とを備え、第一軸部材１０の凹溝１１と第二軸部材２０の突条２２との間に弾性体３１を介在させた低トルク伝達部３０を筒状部１２と軸状部２１との間に設けると共に、筒状部１２と軸状部２１との間の低トルク伝達部３０と異なる軸方向位置に、第一軸部材１０の凹溝１１と第二軸部材２０の突条２３との間に隙間を形成した高トルク伝達部４０を設け、低トルク伝達部３０を未硬化処理の状態とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びる凹溝が筒状部の内径面の円周方向複数箇所に形成された第一軸部材と、その第一軸部材の筒状部に挿入配置される軸状部を有し、軸方向に延びる突条が前記軸状部の外径面の円周方向複数箇所に形成されて前記凹溝に収容された第二軸部材とを備え、前記第一軸部材の凹溝と前記第二軸部材の突条との間に弾性体を介在させた低トルク伝達部を前記筒状部と軸状部との間に設けると共に、前記筒状部と軸状部との間の前記低トルク伝達部と異なる軸方向位置に、第一軸部材の凹溝と第二軸部材の突条との間に隙間を形成した高トルク伝達部を設け、前記低トルク伝達部を未硬化処理の状態としたことを特徴とする等速自在継手用シャフト。
【請求項２】
前記第一軸部材の筒状部の開口端部を未硬化処理の状態とした請求項１に記載の等速自在継手用シャフト。
【請求項３】
前記高トルク伝達部に硬化処理を施した請求項１又は２に記載の等速自在継手用シャフト。
【請求項４】
前記第一軸部材の高トルク伝達部における凹溝底部での硬化比を凹溝側壁部での硬化比よりも大きくした請求項３に記載の等速自在継手用シャフト。
【請求項５】
前記第一軸部材の高トルク伝達部における凹溝底部での硬化比を１とし、かつ、凹溝側壁部での硬化比を０．３〜０．８とした請求項４に記載の等速自在継手用シャフト。
【請求項６】
前記第一軸部材および第二軸部材の素材炭素量を０．１５〜０．４６％とした請求項１〜５のいずれか一項に記載の等速自在継手用シャフト。
【請求項７】
前記低トルク伝達部から３０ｍｍ以上離間させた筒状部の端部に軸状部材を摩擦圧接した請求項１〜６のいずれか一項に記載の等速自在継手用シャフト。
【請求項８】
前記第一軸部材の筒状部の開口端部内径に、その開口端部に向けて拡径するテーパ部を設けた請求項１〜７のいずれか一項に記載の等速自在継手用シャフト。
【請求項９】
前記第一軸部材の凹溝および前記第二軸部材の突条を円周方向３〜６箇所に設けた請求項１〜８のいずれか一項に記載の等速自在継手用シャフト。
【請求項１０】
前記第二軸部材の軸状部径ｄ2に対する第一軸部材の筒状部の外径ｄ1の比ｄ1／ｄ2を１．８〜２．４とした請求項１〜９のいずれか一項に記載の等速自在継手用シャフト。
【請求項１１】
前記第二軸部材の高トルク伝達部の内接円径を第二軸部材の軸状部径より大きくした請求項１〜１０のいずれか一項に記載の等速自在継手用シャフト。
【請求項１２】
前記第二軸部材の低トルク伝達部の内接円径ｄ3に対する第一軸部材の筒状部の外径ｄ1の比ｄ1／ｄ3を１．８〜２．８とした請求項１〜１１のいずれか一項に記載の等速自在継手用シャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車、航空機、船舶や各種産業機械の動力伝達系において使用され、駆動側と従動側の二軸を繋ぐ等速自在継手用シャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車の動力伝達系において、トランスミッションギヤやデフギヤの製作精度のばらつき等により、自動車の走行時に、トランスミッションのギヤ振動、特にデフギヤの噛み合い振動が発生する。この場合、この振動が車軸に伝達され、さらにフロントハブ、フロントサスペンションを経由して車体に伝わり、乗員に不快な音として聞こえてくる不具合が生じる場合がある。特に、車の速度、すなわち駆動車軸の回転数が駆動系の捩り振動の固有振動数付近においては駆動系が共振し、この振動がフロントサスペンション等を経由して車体に伝わり、不快な音や振動となる。
【０００３】
そこで、従来、この種の振動を低減することを目的とした自動車用駆動車軸が先に提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この駆動車軸は、内径面の一方の開口部側にスプライン状の第１係合部が設けられると共に、内径面の他方の開口部側にスプライン状の第２係合部が設けられた連結部材と、第１被係合部が外径面の一端部に設けられた第１軸部材と、第２被係合部が外径面の一端部に設けられた第２軸部材とを備えている。
【０００５】
以上の構成からなる駆動車軸では、連結部材の第１係合部に第１軸部材の第１被係合部が弾性体を介して係合すると共に、連結部材の第２係合部に第２軸部材の第２被係合部が弾性体を介して係合した構造を具備する。このような構造を具備することにより、駆動系に伝達される振動を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実公平５−１４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述の特許文献１に開示された自動車用駆動車軸では、連結部材の第１係合部に第１軸部材の第１被係合部が弾性体を介して係合すると共に、連結部材の第２係合部に第２軸部材の第２被係合部が弾性体を介して係合した構造を具備することにより、駆動系に伝達される振動を低減するようにしている。
【０００８】
しかしながら、自動車の発進時などにおいて高トルクが作用した場合、弾性体の強度および耐久性を確保することが困難である。つまり、弾性体の強度および耐久性を確保するためには、シャフトのサイズ径を大きくする必要があり、シャフトが大径化すると共に、重量が増加し、製品のコストアップを招くことになる。
【０００９】
そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、振動の低減を図ると共に強度および耐久性の向上を図り得るコンパクトな等速自在継手用シャフトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明に係る等速自在継手用シャフトは、軸方向に延びる凹溝が筒状部の内径面の円周方向複数箇所に形成された第一軸部材と、その第一軸部材の筒状部に挿入配置される軸状部を有し、軸方向に延びる突条が軸状部の外径面の円周方向複数箇所に形成されて凹溝に収容された第二軸部材とを備え、第一軸部材の凹溝と第二軸部材の突条との間に弾性体を介在させた低トルク伝達部を筒状部と軸状部との間に設けると共に、筒状部と軸状部との間の低トルク伝達部と異なる軸方向位置に、第一軸部材の凹溝と第二軸部材の突条との間に隙間を形成した高トルク伝達部を設け、低トルク伝達部を未硬化処理の状態としたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の等速自在継手用シャフトでは、高トルク伝達部における第一軸部材の凹溝と第二軸部材の突条との間に形成された隙間を維持できるトルク作用時（低トルク作用時）には、低トルク伝達部で第一軸部材の凹溝と第二軸部材の突条との間の弾性体を介してトルクを伝達し、また、その弾性体が変形して前述の隙間を維持できないトルク作用時（高トルク作用時）には、高トルク伝達部で第一軸部材の凹溝と第二軸部材の突条とが直接的に接触してトルクを伝達する。
【００１２】
このように低トルク作用時には弾性体を介して低トルクが伝達されるので、振動を低減することができ、また、高トルク作用時には、低トルク伝達部の弾性体を介さずに高トルク伝達部でトルクを伝達するため、低トルク伝達部における弾性体の強度および耐久性を確保することが容易となり、シャフトのコンパクト化が図れる。
【００１３】
さらに、前述の低トルク伝達部を未硬化処理の状態としたことにより、硬化処理による熱で第一軸部材の凹溝および第二軸部材の突条が変形することはないので、シャフトの組立時に低トルク伝達部における第一軸部材の凹溝と第二軸部材の突条との間に弾性体を挿入することが容易となり、弾性体の組み付け性が向上する。また、第一軸部材の凹溝と第二軸部材の突条との間に弾性体を均等に介在させることができる。さらに、弾性体を挿入するに際してスケールが発生し難くなってスケール除去工程が不要となる。
【００１４】
本発明において、第一軸部材の筒状部の開口端部を未硬化処理の状態とすることが望ましい。このようにすれば、硬化処理による熱で開口端部が変形することがないので、シャフトの組立時に第一軸部材に第二軸部材を挿入することが容易となり、第一軸部材に対する第二軸部材の組み付け性が向上すると共に、第一軸部材の開口端部での焼き割れの発生を未然に防止することができる。
【００１５】
本発明において、高トルク伝達部に硬化処理を施すことが望ましい。このようにすれば、高トルク伝達部における第一軸部材の凹溝と第二軸部材の突条とが直接的に接触する部位の耐摩耗性を向上させることができる。
【００１６】
本発明において、第一軸部材の高トルク伝達部における凹溝底部での硬化比を凹溝側壁部での硬化比よりも大きくすることが望ましい。このようにすれば、シャフトの捩り疲労強度を確保することができると共に、硬化処理を短い時間で完了させることができる。ここで、前述の「硬化比」とは、凹溝底部および凹溝側壁部での肉厚に対する有効硬化深さの比を意味する。
【００１７】
例えば、第一軸部材の高トルク伝達部における凹溝底部での硬化比を１とし、かつ、凹溝側壁部での硬化比を０．３〜０．８とすることが好ましい。このようにすれば、シャフトの捩り疲労強度の確保および硬化処理時間の短縮化がより一層容易となる。なお、凹溝底部での硬化比が１よりも小さかったり、凹溝側壁部での硬化比が０．３よりも小さいと、シャフトの捩り疲労強度の確保が困難となる。また、凹溝側壁部での硬化比が０．８よりも大きいと、硬化処理時間の短縮化が困難となる。
【００１８】
本発明において、第一軸部材および第二軸部材の素材炭素量を０．１５〜０．４６％とすることが望ましい。このようにすれば、素材コストを低減させることが容易となる。なお、素材炭素量が０．１５％よりも小さいと、第一軸部材および第二軸部材の硬度が低下して摩耗が著しく進行し、素材炭素量が０．４６％よりも大きいと、冷間加工性が著しく低下して第一軸部材および第二軸部材の製作が困難となる。
【００１９】
本発明において、筒状部の端部に軸状部材を摩擦圧接した構造を具備する場合、その筒状部の端部、つまり、摩擦圧接部位を低トルク伝達部から３０ｍｍ以上離間させることが望ましい。このようにすれば、低トルク伝達部の弾性体が摩擦圧接時に生じる熱の悪影響を受けることを抑制できる。
【００２０】
本発明において、第一軸部材の筒状部の開口端部内径に、その開口端部に向けて拡径するテーパ部を設けることが望ましい。このようにすれば、第一軸部材の筒状部の開口側に高トルク伝達部を配設した場合、その高トルク伝達部における第一軸部材の凹溝と第二軸部材の突条との接触部位が前述のテーパ部に位置することから、トルク伝達時での第一軸部材の筒状部の開口部の応力集中を緩和することができる。
【００２１】
本発明において、第一軸部材の凹溝および第二軸部材の突条を円周方向３〜６箇所に設けることが望ましい。このようにすれば、第一軸部材と第二軸部材との間でのトルク伝達を効率よく行うことができると共に、第一軸部材の凹溝および第二軸部材の突条の形成が容易となる。
【００２２】
本発明において、第二軸部材の軸状部径に対する第一軸部材の筒状部の外径の比を１．８〜２．４とすることが望ましい。このようにすれば、弾性体の捩り剛性の確保と車両組み付け性の点で有効である。なお、第二軸部材の軸状部径に対する第一軸部材の筒状部の外径の比が１．８よりも小さいと、弾性体の捩り剛性が低くなり衝撃トルクによる振動を低減できなくなり、その比が２．４よりも大きいと、車両に組み付ける時に他の部品と干渉することになる。
【００２３】
本発明において、第二軸部材の高トルク伝達部の内接円径を第二軸部材の軸状部径より大きくすることが望ましい。このようにすれば、高トルク伝達部の強度と耐久性の点で有効である。
【００２４】
本発明において、第二軸部材の低トルク伝達部の内接円径を第二軸部材の高トルク伝達部の内接円径より小さくし、第二軸部材の低トルク伝達部の内接円径に対する第一軸部材の筒状部の外径の比を１．８〜２．８とすることが望ましい。このようにすれば、弾性体の捩り剛性と車両組み付け性の点で有効である。なお、第二軸部材の低トルク伝達部の内接円径に対する第一軸部材の筒状部の外径の比が１．８より小さいと弾性体の捩り剛性が低くなり衝撃トルクによる振動を低減できなくなり、その比が２．８より大きいと車両に組み付ける時に他の部品と干渉することになる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、第一軸部材の凹溝と第二軸部材の突条との間に弾性体を介在させた低トルク伝達部を筒状部と軸状部との間に設けると共に、筒状部と軸状部との間の低トルク伝達部と異なる軸方向位置に、第一軸部材の凹溝と第二軸部材の突条との間に隙間を形成した高トルク伝達部を設けたことにより、低トルク作用時には弾性体を介して低トルクが伝達されるので、振動を低減することができる。また、トルク作用時の初期振動や衝撃トルクによる振動に対してもその振動を低減することができる。また、高トルク作用時には、低トルク伝達部の弾性体を介さずに高トルク伝達部でトルクを伝達するため、弾性体の強度および耐久性を確保することが容易となり、シャフトのコンパクト化が図れる。
【００２６】
さらに、前述の低トルク伝達部を未硬化処理の状態としたことにより、硬化処理による熱で第一軸部材の凹溝および第二軸部材の突条が変形することはないので、シャフトの組立時に低トルク伝達部における第一軸部材の凹溝と第二軸部材の突条との間に弾性体を挿入することが容易となり、弾性体の組み付け性が向上し、シャフトの生産性の向上が図れる。また、第一軸部材の凹溝と第二軸部材の突条との間に弾性体を均等に介在させることができ、安定した品質のシャフトを提供できる。さらに、弾性体を挿入するに際してスケールが発生し難くなってスケール除去工程が不要となり、製品のコスト低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態で、第一軸部材と第二軸部材とで構成された等速自在継手用シャフトを示す縦断面図である。
【図２】（ａ）は図１の第一軸部材を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図である。
【図３】（ａ）は図１の第二軸部材を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う横断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う横断面図である。
【図４】図１のシャフトの両端に等速自在継手を連結したドライブシャフトを示す縦断面図である。
【図５】図１のＣ−Ｃ線に沿う横断面図である。
【図６】図１のＤ−Ｄ線に沿う横断面図である。
【図７】第一軸部材の高トルク伝達部における硬化処理状態を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明に係る等速自在継手用シャフトの実施形態を以下に詳述する。なお、図１は第一軸部材１０と第二軸部材２０とで構成された等速自在継手用シャフト１、図２（ａ）（ｂ）は図１に示す等速自在継手用シャフト１の第一軸部材１０、図３（ａ）〜（ｃ）は図１に示す等速自在継手用シャフト１の第二軸部材２０、図４は図１のシャフト１の両端に等速自在継手を連結したドライブシャフトを示す。
【００２９】
図１〜図３に示す実施形態の等速自在継手用シャフト１は、軸方向に延びる凹溝１１が筒状部１２の内径面の円周方向複数箇所（図では９０°ピッチで４箇所）に形成された第一軸部材１０と、その第一軸部材１０の筒状部１２に挿入配置される軸状部２１を有し、軸方向に延びる突条２２，２３が軸状部２１の外径面の円周方向複数箇所（図では９０°ピッチで４箇所）に形成されて第一軸部材１０の凹溝１１に収容された第二軸部材２０とで主要部が構成されている。
【００３０】
図２（ａ）に示すように第一軸部材１０の筒状部１２の端部（図示右側）には、軸状部材１３が摩擦圧接により接合一体化されている。この軸状部材１３の端部の外径面には、図１に示すようにスプライン１４が形成され、このスプライン１４による嵌合構造でもって摺動式等速自在継手５０がトルク伝達可能に連結される（図４参照）。また、第一軸部材１０の筒状部１２の開口端部１２ａの内径に、その開口端部１２ａに向けて拡径するテーパ部１５が形成されている。第一軸部材１０の筒状部１２の内径面に形成された凹溝１１は、図２（ｂ）に示すように対向する一対の側壁面１６と両側壁面１６を繋ぐ底面１７とを備えている。
【００３１】
図３（ａ）に示すように第二軸部材２０は、第一軸部材１０の筒状部１２に挿入配置される軸状部２１（図示右側）と、第一軸部材１０の筒状部１２の外部に配置される軸状部２４（図示左側）とからなり（図１参照）、前者の軸状部２１の外径面には、円周方向幅広の突条２３〔図３（ｃ）参照〕と、その突条２３から連続して軸端部側へ延びる円周方向幅狭の突条２２〔図３（ｂ）参照〕とが円周方向複数箇所（図では９０°ピッチで４箇所）に形成されている。後者の軸状部２４の端部の外径面には、図１および図３（ａ）に示すようにスプライン２５が形成され、このスプライン２５による嵌合構造でもって固定式等速自在継手６０がトルク伝達可能に連結される（図４参照）。
【００３２】
前述の第一軸部材１０の筒状部１２に第二軸部材２０の軸状部２１を挿入して筒状部１２の凹溝１１に軸状部２１の突条２２，２３を収容させることにより第一軸部材１０と第二軸部材２０とを組み付けて等速自在継手用シャフト１を構成する。この時、第二軸部材２０の軸状部２４の外径ｄ2〔図３（ａ）参照〕に対する第一軸部材１０の筒状部１２の外径ｄ1〔図２（ａ）参照〕の比ｄ1／ｄ2を１．８〜２．４とする。
【００３３】
このように比ｄ1／ｄ2を範囲規定することにより、弾性体の捩り剛性の確保と車両組み付け性の点で有効となる。なお、第二軸部材２０の軸状部２４の外径ｄ2に対する第一軸部材１０の筒状部１２の外径ｄ1の比ｄ1／ｄ2が１．８よりも小さいと、弾性体の捩り剛性が低くなり衝撃トルクによる振動を低減できなくなり、その比ｄ1／ｄ2が２．４よりも大きいと、車両に組み付ける時に他の部品と干渉することになる。
【００３４】
図１に示すように第一軸部材１０と第二軸部材２０とを組み付けた等速自在継手用シャフト１では、第一軸部材１０の筒状部１２の凹溝１１と第二軸部材２０の軸状部２１の幅狭の突条２２とで低トルク伝達部３０が構成され、その低トルク伝達部３０と異なる軸方向位置、つまり、低トルク伝達部３０と軸方向で隣接する位置に、第一軸部材１０の筒状部１２の凹溝１１と第二軸部材２０の軸状部２１の幅広の突条２３とで高トルク伝達部４０が構成されている。
【００３５】
なお、第二軸部材２０の高トルク伝達部４０の内接円径ｄ4〔図３（ｃ）参照〕を第二軸部材２０の軸状部２４の外径ｄ2より大きくする。このようにすることで、高トルク伝達部４０の強度と耐久性を確保する点で有効となる。
【００３６】
また、第二軸部材２０の低トルク伝達部３０の内接円径ｄ3〔図３（ｂ）参照〕に対する第一軸部材１０の筒状部１２の外径ｄ1の比ｄ1／ｄ3を１．８〜２．８とする。このようにすれば、弾性体の捩り剛性と車両への組付け性の点で有効である。なお、第二軸部材２０の低トルク伝達部３０の内接円径ｄ3に対する第一軸部材１０の筒状部１２の外径ｄ1の比ｄ1／ｄ3が１．８より小さいと弾性体の捩り剛性が低くなり衝撃トルクによる振動を低減できなくなり、その比が２．８より大きいと車両に組み付ける時に他の部品と干渉することになる。
【００３７】
低トルク伝達部３０では、図５に示すように第一軸部材１０の筒状部１２の凹溝１１の幅寸法Ｗよりも、第二軸部材２０の軸状部２１の突条２２の幅寸法Ｗ1を小さく設定し、第一軸部材１０の凹溝１１の側壁面１６と第二軸部材２０の突条２２の側壁面２７との間に弾性体３１を介在させている。この弾性体３１としては、シャフト１の使用環境において劣化せずに弾性機能を発揮するものであればよく、例えばニトリルゴム、アクリルゴム、天然ゴムまたはシリコーンゴム等の種々のゴム、混合ゴムや樹脂を使用することが可能である。なお、この実施形態では、第一軸部材１０の凹溝１１の底面１７と第二軸部材２０の突条２２の先端面２６とは、弾性体３１を介在させずシャフトに曲げ荷重が作用する際に接触する構造としているが、ゴムのバリ除去等のコストがかかるため弾性体を介在させてもよい。
【００３８】
高トルク伝達部４０では、図６に示すように第一軸部材１０の筒状部１２の凹溝１１の幅寸法Ｗよりも、第二軸部材２０の軸状部２１の突条２３の幅寸法Ｗ2を僅かに小さく設定し、凹溝１１の側壁面１６と突条２３の側壁面２９との間に僅かな隙間４１を形成している。なお、この実施形態では、第一軸部材１０の凹溝１１の底面１７と第二軸部材２０の突条２３の先端面２８とは、隙間を形成し、シャフトに曲げ荷重が作用する際、接触して曲げを抑制する構造となっている。
【００３９】
なお、図１に示すように筒状部１２の端部に軸状部材１３を摩擦圧接により接合一体化した構造では、その筒状部１２の端部に位置する摩擦圧接部位ｍを低トルク伝達部３０から３０ｍｍ以上離間させている（図中の軸方向寸法Ｌ＞３０ｍｍ）。これにより、低トルク伝達部３０の弾性体３１が軸状部材１３の摩擦圧接時に生じる熱の悪影響を受けることを抑制できる。
【００４０】
以上の構成からなる等速自在継手用シャフト１において、高トルク伝達部４０における第一軸部材１０の凹溝１１と第二軸部材２０の突条２３との間に形成された隙間４１を維持できるトルク作用時、つまり、低トルク作用時には、低トルク伝達部３０で第一軸部材１０の凹溝１１の側壁面１６と第二軸部材２０の突条２２の側壁面２７との間の弾性体３１を介してトルクが伝達される。この時、高トルク伝達部４０では、第一軸部材１０の凹溝１１の側壁面１６と第二軸部材２０の突条２３の側壁面２９との間に隙間４１が形成された状態であるため、トルクは伝達されない。
【００４１】
一方、自動車の発進時などにおいて高トルクが入力されると、低トルク伝達部３０における第一軸部材１０の凹溝１１と第二軸部材２０の突条２２との間に介在する弾性体３１が扁平状に変形して高トルク伝達部４０の隙間４１を維持できなくなる。このように弾性体３１が変形して前述の隙間４１を維持できないトルク作用時、つまり、高トルク作用時には、高トルク伝達部４０で第一軸部材１０の凹溝１１の側壁面１６と第二軸部材２０の突条２３の側壁面２９とが直接的に接触してトルクが伝達される。このようにして高トルクは、高トルク伝達部４０で凹溝１１の側壁面１６と突条２３の側壁面２９とが圧接した状態で伝達されるため、低トルク伝達部３０の弾性体３１に伝達されることはない。
【００４２】
以上のように、低トルク作用時には弾性体３１を介して低トルク伝達部３０でトルクが伝達されるので、その弾性体３１により振動を低減することができる。また、トルク作用時の初期振動や衝撃トルクによる振動に対してもその振動を低減することができる。また、高トルク作用時には、低トルク伝達部３０の弾性体３１を介さずに高トルク伝達部４０でトルクを伝達するため、高トルクが弾性体３１に伝達されないので弾性体３１の強度および耐久性を確保することが容易となる。
【００４３】
前述した低トルク伝達部３０では低トルクが負荷されるのみであるため、高周波焼入れ等の熱処理による硬化処理を行わなくても、等速自在継手用シャフト１としての機能を損なわない。そのため、この実施形態では、低トルク伝達部３０における第一軸部材１０の凹溝１１および第二軸部材２０の突条２２を硬化処理せずにその凹溝１１の側壁面１６および突条２２の側壁面２７に表面硬化層を形成しないようにしている。
【００４４】
これにより、硬化処理による熱で凹溝１１の側壁面１６および突条２２の側壁面２７が変形することはないので、シャフト１の組立時に低トルク伝達部３０における第一軸部材１０の凹溝１１と第二軸部材２０の突条２２との間に弾性体３１を挿入することが容易となり、弾性体３１の組み付け性が向上し、シャフト１の生産性の向上が図れる。また、第一軸部材１０の凹溝１１と第二軸部材２０の突条２２との間に弾性体３１を均等に介在させることができ、安定した品質のシャフト１を提供できる。さらに、弾性体３１を挿入するに際してスケールが発生し難くなってスケール除去工程が不要となり、製品のコスト低減が図れる。
【００４５】
また同様に、第一軸部材１０の筒状部１２の開口端部１２ａについても、高周波焼入れ等の熱処理による硬化処理を行わなくても、等速自在継手用シャフト１としての機能を損なわないので、この第一軸部材１０の筒状部１２の開口端部１２ａを硬化処理せず、その開口端部１２ａに表面硬化層を形成しないようにしている。
【００４６】
これにより、硬化処理による熱で第一軸部材１０の筒状部１２の開口端部１２ａが変形することはないので、シャフト１の組立時に第二軸部材２０を第一軸部材１０に挿入することが容易となり、第一軸部材１０に対する第二軸部材２０の組み付け性が向上すると共に、筒状部１２の開口端部１２ａでの焼き割れの発生を未然に防止することができて品質の向上が図れる。
【００４７】
以上で述べた低トルク伝達部３０および第一軸部材１０の筒状部１２の開口端部１２ａでは高周波焼入れ等の熱処理を行わないのに対して、高トルク伝達部４０は、自動車の発進時などにおいて高トルクが負荷されることから、高トルク伝達部４０に高周波焼入れ等の熱処理を行うことによりその高トルク伝達部４０に硬化処理を施す。つまり、図７のクロスハッチングで示すように高トルク伝達部４０における第一軸部材１０の筒状部１２の凹溝底部１８および凹溝側壁部１９を高周波焼入れにより熱処理する。なお、図示しないが、高トルク伝達部４０における第二軸部材２０の軸状部２１の突条２３も高周波焼入れにより熱処理する。これにより、高トルク伝達部４０における第一軸部材１０の凹溝１１と第二軸部材２０の突条２３とが直接的に接触する部位の耐摩耗性を向上させることができる。
【００４８】
この高周波焼入れは、第一軸部材１０の筒状部１２の外径側からの加熱により容易に達成することができ、３５０〜６００ＨＶ程度の硬度を有する表面硬化層を形成する。この高周波焼入れでは、第一軸部材１０の高トルク伝達部４０における凹溝底部１８での硬化比を凹溝側壁部１９での硬化比よりも大きくする。これにより、シャフト１の捩り疲労強度を確保することができると共に、硬化処理を短い時間で完了させることができる。ここで、前述の「硬化比」とは、凹溝底部１８および凹溝側壁部１９での肉厚に対する有効硬化深さの比を意味する。
【００４９】
この実施形態では、例えば、第一軸部材１０の高トルク伝達部４０における凹溝底部１８での硬化比を１とし、かつ、凹溝側壁部１９での硬化比を０．３〜０．８とする。つまり、図７のクロスハッチングで示すように凹溝底部１８を全硬化させ、凹溝側壁部１９を最内径部分を残して硬化させる。これにより、シャフト１の捩り疲労強度の確保および硬化処理時間の短縮化がより一層容易となる。なお、凹溝底部１８での硬化比が１よりも小さかったり、凹溝側壁部１９での硬化比が０．３よりも小さいと、シャフト１の捩り疲労強度の確保が困難となる。また、凹溝側壁部１９での硬化比が０．８よりも大きいと、硬化処理時間の短縮化が困難となる。
【００５０】
ここで、最適な高周波焼入れを達成するため、第一軸部材１０および第二軸部材２０の素材炭素量を０．１５〜０．４６％とする。これにより、素材コストを低減させることが容易となる。なお、素材炭素量が０．１５％よりも小さいと、第一軸部材１０および第二軸部材２０の硬度が低下して摩耗が著しく進行し、素材炭素量が０．４６％よりも大きいと、冷間加工性が著しく低下して第一軸部材１０および第二軸部材２０の製作が困難となる。
【００５１】
なお、図１および図２（ａ）に示すように高トルク伝達部４０が位置する第一軸部材１０の筒状部１２の開口端部１２ａの内径に、その開口端部１２ａに向けて拡径するテーパ部１５を設けている。このテーパ部１５により、第一軸部材１０の筒状部１２の開口側に高トルク伝達部４０を配設した構造では、その高トルク伝達部４０における第一軸部材１０の凹溝１１と第二軸部材２０の突条２３との接触部位が前述のテーパ部１５に位置することから、トルク伝達時での応力集中を緩和することができる。
【００５２】
また、前述の実施形態では、第一軸部材１０の凹溝１１および第二軸部材２０の突条２２，２３を円周方向９０°ピッチで４箇所に設けることにより、凹溝１１の側壁面１６および突条２２，２３の側壁面２７，２９に均等にトルクが掛かるようにしてトルク伝達の安定化を図っている。しかしながら、他の実施形態として、第一軸部材１０の凹溝１１および第二軸部材２０の突条２２，２３を円周方向３箇所、５箇所あるいは６箇所に設けるようにしてもよい。これにより、第一軸部材１０と第二軸部材２０との間でのトルク伝達部にかかる荷重を緩和できると共に、第一軸部材１０の凹溝１１および第二軸部材２０の突条２２，２３の形成が容易となる。
【００５３】
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【符号の説明】
【００５４】
１０  第一軸部材
１１  凹溝
１２  筒状部
１２ａ  開口端部
１３  軸状部材
１５  テーパ部
１８  凹溝底部
１９  凹溝側壁部
２０  第二軸部材
２１  軸状部
２２，２３  突条
２４  軸状部
３０  低トルク伝達部
３１  弾性体
４０  高トルク伝達部
４１  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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【図７】
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