(57)【要約】【課題】中空構造を持つ動力伝達用軸構造体(中間軸、外側継手部材)を容易に安定してしかも低コストに製造することができる動力伝達用軸構造体、中間軸、及び外側継手部材を提供する。【解決手段】動力伝達用軸構造体は、筒状軸部材３０と、筒状軸部材３０に圧入される中実乃至中空状の軸部材３１とを備える。筒状軸部材３０の内径面と軸部材３１とのいずれか一方に、軸方向に延びる凸部３５を設ける。凸部３５が相手部材に食い込むように軸方向に沿って圧入して、筒状軸部材３０と軸部材３１とを一体化した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状軸部材と、この筒状軸部材に圧入される中実乃至中空状の軸部材とを備えた動力伝達用軸構造体であって、
筒状軸部材の内径面と軸部材の外径面とのいずれか一方に、軸方向に延びる凸部を設け、この凸部が相手部材に食い込むように軸方向に沿って圧入して、筒状軸部材と軸部材とを一体化したことを特徴とする動力伝達用軸構造体。
【請求項２】
等速自在継手の外側継手部材のカップ部と、カップ部の底部に設けられる孔部に圧入される中実状の軸部材とを備えた動力伝達構造体であって、
カップ部の孔部の内径面と軸部材の外径面のいずれか一方に、軸方向に延びる凸部を設け、この凸部が相手部材に食い込むように軸方向に沿って圧入して、カップ部と軸部材とを一体化したことを特徴とする動力伝達用軸部材。
【請求項３】
前記凸部の圧入開始端面の頂部側に、傾斜角が４５°以下の面取部を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の動力伝達用軸構造体。
【請求項４】
前記凸部の圧入によって、相手部材に凸部に密着嵌合する凹部を形成して、凸部と凹部との嵌合接触部位全域が密着する凹凸嵌合構造を構成し、前記凹部が凸部で削り取られた部分を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の動力伝達用軸構造体。
【請求項５】
凸部の圧入開始端面を軸方向に対して８０°〜１１０°を成すように構成したことを特徴とする請求項４に記載の動力伝達用軸構造体。
【請求項６】
凸部の圧入開始端面の縁に、相手部材への圧入力軽減用の丸みのない角部を設けたことを特徴とする請求項５に記載の動力伝達用軸構造体。
【請求項７】
凸部を相手部材の圧入部位よりも硬度を高くするとともに、この硬度差をＨＲＣ２５以上としたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の動力伝達用軸構造体。
【請求項８】
凸部の相手部材との径方向嵌合範囲を、凸部の頂点から凸部の高さの１／２以上としたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の特徴とする動力伝達用軸構造体。
【請求項９】
筒状軸部材の端部に、外径側から内径側への締め付け力を付与して、軸部材の嵌合部位に嵌合する加締部を設けたことを特徴とする請求項１、又は請求項３〜請求項８のいずれか１項に記載の動力伝達用軸構造体。
【請求項１０】
前記凸部を筒状軸部材の内径面に受け、この筒状軸部材の全域に熱処理硬化を施したことを特徴とする請求項１、又は請求項３〜請求項８のいずれか１項に記載の動力伝達用軸構造体。
【請求項１１】
ドライブシャフト用の中間軸であって、前記請求項１、又は請求項３〜請求項１０のいずれか１項の動力伝達用軸構造体にて構成したことを特徴とする中間軸。
【請求項１２】
プロペラシャフト用の中間軸であって、前記請求項１、又は請求項３〜請求項１０のいずれか１項の動力伝達用軸構造体にて構成したことを特徴とする中間軸。
【請求項１３】
カップ部と、このカップ部の底壁から突設される軸部とを備える外側継手部材であって、前記軸部を前記請求項１、請求項３〜請求項１０のいずれか１項の動力伝達用軸構造体にて構成したことを特徴とする外側継手部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車や産業車両に使用されるドライブシャフトやプロペラシャフトに適用される中間軸や外側継手部材等の動力伝達用軸構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドライブシャフトとは、エンジンの回転力をデファレンシャルギヤからタイヤに伝達する車軸である。このため、角度変位のみを許容する固定式等速自在継手と、角度変位のみならず軸方向変位も許容する摺動式等速自在継手と、両継手を連結する中間シャフトとを備える。
【０００３】
また、プロペラシャフト（推進軸）は、例えば、エンジン、クラッチ（回転動力を断続させる装置）、トランスミッション（変速機）が車体前方に配置され、減速歯車装置（ディファレンシャル）、駆動車軸が車体後方に配置されるＦＲ車（エンジンが車体前部に配置され、後輪が駆動する車）において、車体前方から車体後方に動力を伝達するのに用いられる。このため、プロペラシャフトは、その両端に等速自在継手が装着され、トランスミッションとディファレンシャルとの間の相対位置の変化による長さと角度の変化に対応しながら回転トルクを伝達し得る構造となっている。すなわち、このプロペラシャフトは、中間シャフトと、この中間シャフトの両端に装着された一対の摺動型等速自在継手とで主要部が構成されている。
【０００４】
そして、このような中間シャフトとして、中実の軸部材と筒状の軸部材（鋼管）とを連結してなるもの(特許文献１)、鋼管を塑性加工により所望の形状に成形したもの（特許文献２）等がある。
【０００５】
特許文献１に記載の中間シャフトは、２つの端部ピースと、中央の管とから構成される。すなわち、一対の端部ピース間に中央の管が配設され、各突合せ面が溶接にて一体化される。この特許文献１での溶接は摩擦溶接である。ここで、摩擦溶接とは、２つの金属部材を突き合わせ加圧しながら回転させ，生ずる摩擦熱により接合する溶接法である。また、特許文献２の中間シャフト（連結軸）は、パイプ素材の端部をスウェージング加工にて絞り成形することによって形成している。
【０００６】
また、等速自在継手における外側継手部材に、軸部に中空構造のものを用いる場合がある。この場合も、中実の軸と鋼管とを溶接により接合一体化している。さらに、等速自在継手における外側継手部材に、軸部に中実の長軸を用いる場合があり、この場合も外側継手部材の軸部と中実の長軸とを溶接により接合一体化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２００６８号公報
【特許文献２】特開２００５−１３３９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載のもののように摩擦圧接に代表される溶接では、溶接部のかえりの除去工程を必要として、加工性の低下および高コスト化を招くことになる。さらに、溶接部分の管理や溶接条件の管理、および溶接後の品質保証等が必要となる。中実の軸と鋼管とを溶接により接合一体化した外側継手部材および中実の軸と中実の長軸とを溶接により接合一体化した外側継手部材でも、これらの欠点がある。
【０００９】
また、特許文献２に記載のものでは、塑性加工をする専用の加工機（スウェージング機）が必要であり、装置全体の大型化を招くとともに、高コスト化を招くことになる。
【００１０】
そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、中空構造を持つ動力伝達用軸構造体(中間軸、外側継手部材)および中実の長軸を有する動力伝達用軸構造体（外側継手部材）を容易に安定してしかも低コストに製造することができる動力伝達用軸構造体、中間軸、及び外側継手部材を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の動力伝達用軸構造体は、筒状軸部材と、この筒状軸部材に圧入される中実乃至中空状の軸部材とを備えた動力伝達用軸構造体であって、筒状軸部材の内径面と軸部材とのいずれか一方に、軸方向に延びる凸部を設け、この凸部が相手部材に食い込むように軸方向に沿って圧入して、筒状軸部材と軸部材とを一体化したものである。
【００１２】
本発明の第１の動力伝達用軸構造体によれば、凸部が相手部材に食い込むことによって、筒状軸部材と軸部材とを一体化するものである。このため、筒状軸部材と軸部材との接合に溶接を用いる必要がない。しかも、凸部が相手部材に食い込むものであるので、一体化した状態では、安定した接合力を発揮することができる。
【００１３】
本発明の第２の動力伝達用軸構造体は、等速自在継手の外側継手部材のカップ部と、カップ部の底部に設けられる孔部に圧入される中実状の軸部材とを備えた動力伝達構造体であって、カップ部の孔部の内径面と軸部材の外径面のいずれか一方に、軸方向に延びる凸部を設け、この凸部が相手部材に食い込むように軸方向に沿って圧入して、カップ部と軸部材とを一体化したものである。
【００１４】
本発明の第２の動力伝達用軸構造体によれば、凸部が相手部材に食い込むことによって、カップ部と中実状の軸部材とを一体化するものである。このため、カップ部と中実状の軸部材との接合に溶接を用いる必要がない。しかも、凸部が相手部材に食い込むものであるので、一体化した状態では、安定した接合力を発揮することができる。凸部の圧入開始端面の頂部側に、傾斜角が４５°以下の面取部を設けるのが好ましい。このような面取部を設けることによって、圧入時の圧入力の軽減を図ることができる。
【００１５】
凸部の圧入によって、相手部材に凸部に密着嵌合する凹部を形成して、凸部と凹部との嵌合接触部位全域が密着する凹凸嵌合構造を構成し、前記凹部が凸部で削り取られた部分を有するようにしてもよい。このような凹凸嵌合構造を設ければ、一体化した状態において、筒状軸部材と軸部材との間のガタツキを解消することができる。
【００１６】
凸部の圧入開始端面を軸方向に対して８０°〜１１０°を成すように構成してもよい。このように凸部の圧入開始端面の角度を設定することによって、凸部を相手部材側へ圧入する際、凸部により相手部材に形成される凹部から材料が切削乃至押し出されやすくなり、相手部材に対して安定した圧入力でもって圧入していくことができる。
【００１７】
凸部の圧入開始端面の縁に、相手部材への圧入力軽減用の丸みのない角部を設けたものが好ましい。このような丸みのない角部を設けることによって、圧入時にこの角部が相手部材に対して切り込んで行くことになる。
【００１８】
凸部を相手部材の圧入部位よりも硬度を高くするとともに、この硬度差をＨＲＣ２５以上とするのが好ましい。このような硬度差によって、凸部の相手部材への圧入性の向上、およびを図ることができる。
【００１９】
凸部の相手部材との径方向嵌合範囲を、凸部の頂点から凸部の高さの１／２以上とするのが好ましい。
【００２０】
筒状軸部材の端部に、外径側から内径側への締め付け力を付与して、軸部材の嵌合部位に嵌合する加締部を設けてもよい。この加締部を設けることによって、軸部材の軸方向の抜け止めを構成することができる。また、前記凸部を筒状軸部材の内径面に受け、この筒状軸部材の全域に熱処理硬化を施すのが好ましい。このような熱処理硬化を施すことによって、表面硬度と捩り強度を確保することができる。
【００２１】
本発明の中間軸は、ドライブシャフト用の中間軸乃至プロペラシャフト用の中間軸であって、前記動力伝達用軸構造体にて構成したものである。
【００２２】
本発明の外側継手部材は、カップ部と、このカップ部の底壁から突設される軸部とを備える外側継手部材であって、前記軸部を前記動力伝達用軸構造体にて構成したものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の第１の動力伝達用軸構造体では、筒状軸部材と軸部材との接合に溶接を用いる必要がないので、溶接工程において必要としていた工程の省略を図ることができ、作業時間の短縮及び加工コストの低減を図ることができる。また、スウェージング加工等の塑性加工も行う必要がなく、装置全体の小型化を図るとともに、高コスト化を招くのを防止できる。しかも、一体化した状態では、安定した接合力を発揮することができ、一本の軸として安定して機能することができる。
【００２４】
本発明の第２の動力伝達用軸構造体では、カップ部と軸部材との接合に溶接を用いる必要がないので、溶接工程において必要としていた工程の省略を図ることができ、作業時間の短縮及び加工コストの低減を図ることができる。
【００２５】
面取部を設けることによって、圧入時の圧入力の軽減を図ることができて、食い込み性の向上を図ることができ、連結作業の簡略化を図ることができる。凸部と凹部との嵌合接触部位全域が密着する凹凸嵌合構造を構成したものでは、筒状軸部材と軸部材との間のガタツキを解消することができ、動力伝達用軸構造体として安定したトルク伝達を可能とする。
【００２６】
凸部の圧入開始端面の軸方向に対して８０°〜１１０°を成すように構成した場合、圧入の際、凸部により相手部材に形成される凹部から材料が切削乃至押し出されやすくなり相手部材に対して安定した圧入力でもって圧入していくことができ、圧入作業性の向上を図ることができる。丸みのない角部を設けることによって、圧入時にこの角部が相手部材に対して切り込んで行くことができ、圧入力の軽減を図ることができ、連結作業の時間の短縮及び作業性の向上を図ることができる。
【００２７】
径方向嵌合範囲を、凸部の頂点から凸部の高さの１／２以上とすることによって、径方向嵌合範囲を比較的多くとることができ、結合力が安定する。加締部を設けることによって、軸部材の抜け止めを構成でき、安定した連結状態を維持できる。
【００２８】
熱処理硬化を施すことによって、表面硬度と捩り強度を確保することができ、高品質な製品を提供できる。
【００２９】
ドライブシャフト用の中間軸やプロペラシャフト用の中間軸に最適な動力伝達用軸構造体となる。また、外側継手部材の軸部に最適な動力伝達用軸構造体となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の動力伝達用軸構造体を用いた動力伝達機構の断面図である。
【図２】図１に示す動力伝達用軸構造体の要部拡大横断面図である。
【図３】図１に示す動力伝達用軸構造体の軸部材の端部拡大図である。
【図４】動力伝達用軸構造体の軸部材と筒状軸部材との関係を示す拡大断面図である。
【図５】変形例を示す動力伝達用軸構造体の軸部材と筒状軸部材との関係を示す拡大断面図である。
【図６】他の変形例を示す動力伝達用軸構造体の軸部材と筒状軸部材との関係を示す拡大断面図である。
【図７】図１に示す動力伝達用軸構造体の凸部と凹部との関係を示す拡大断面図である。
【図８】凹凸嵌合構造を示し、（ａ）は第１の変形例を示す拡大断面図である。（ｂ）は第２の変形例を示す拡大断面図である。
【図９】凹凸嵌合構造を示し、（ａ）は第３の変形例を示す拡大断面図である。（ｂ）は第４の変形例を示す拡大断面図である。
【図１０】本発明の第２の動力伝達用軸構造体の一部断面で示す側面図である。
【図１１】本発明の第３の動力伝達用軸構造体の一部断面で示す側面図である。
【図１２】前記図１１の動力伝達用軸構造体の要部拡大断面図である。
【図１３】本発明の第４の動力伝達用軸構造体を用いた動力伝達機構の断面図である。
【図１４】前記図１３に示す摺動型等速自在継手の一部断面で示す拡大図である。
【図１５】前記図１４に示す摺動型等速自在継手の変形例を示す拡大図である。
【図１６】前記１５に示す摺動型等速自在継手の要部拡大図である。
【図１７】ポケットの変形例を示す断面図である。
【図１８】本発明の第５の動力伝達用軸構造体に一部断面で示す側面図である。
【図１９】前記図１８の動力伝達用軸構造体の要部拡大断面図である。
【図２０】本発明の第６の動力伝達用軸構造体に一部断面で示す側面図である。
【図２１】前記図２０の動力伝達用軸構造体の要部拡大断面図である。
【図２２】凹凸嵌合構造の他の実施形態を示し、（ａ）は拡大横断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＹ部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下本発明の実施の形態を図１〜図１３に基づいて説明する。
【００３２】
図１は、本発明に係る動力伝達用軸構造体Ｓとしての中間軸１と、動力伝達用軸構造体Ｓの一端部に連結された固定型等速自在継手２と、動力伝達用軸構造体Ｓの他端部に連結された摺動型等速自在継手３とを備えた自動車の動力伝達機構を示している。
【００３３】
固定型等速自在継手２は、内径面にトラック溝５が形成された外側継手部材としての外輪６と、外径面にトラック溝７が形成された内側継手部材としての内輪８と、外輪６のトラック溝５と内輪８のトラック溝７との間に介在されるトルク伝達部材としてのボール９と、ボール９を保持するケージ１０とを備える。外輪６の開口部はブーツ１１によって塞がれている。すなわち、ブーツ１１は、大径部１１ａと、小径部１１ｂと、大径部１１ａと小径部１１ｂとを連結する蛇腹部１１ｃとからなる。ブーツ１１の大径部１１ａが外輪６の開口部に外嵌されてブーツバンドにて締結され、ブーツ１１の小径部１１ｂが動力伝達用軸構造体Ｓのブーツ装着部１２に外嵌されてブーツバンドにて締結される。外側継手部材としての外輪６は、カップ部６ａとこのカップ部６ａの底壁から突設される軸部６ｂとからなる。
【００３４】
摺動型等速自在継手３は、この場合、ダブルオフセット型等速自在継手であり、内径面にトラック溝１５が形成された外側継手部材としての外輪１６と、外径面にトラック溝１７が形成された内側継手部材としての内輪１８と、外輪１６のトラック溝１５と内輪１８のトラック溝１７との間に介在されるトルク伝達部材としてのボール１９と、ボール１９を保持するケージ２０とを備える。外輪１６の開口部はブーツ２１によって塞がれている。すなわち、ブーツ２１は、大径部２１ａと、小径部２１ｂと、大径部２１ａと小径部２１ｂとを連結する蛇腹部２１ｃとからなる。ブーツ２１の大径部２１ａが外輪１６の開口部に外嵌されてブーツバンドにて締結され、ブーツ２１の小径部２１ｂが動力伝達用軸構造体Ｓのブーツ装着部２２に外嵌されてブーツバンドにて締結される。外側継手部材としての外輪１６は、カップ部１６ａとこのカップ部１６ａの底壁から突設される軸部１６ｂとからなる。
【００３５】
動力伝達用軸構造体Ｓは、筒状軸部材３０と、この筒状軸部材３０に圧入される中実の軸部材３１とを備える。この場合、軸部材３１は、固定型等速自在継手２側の第１の軸部材３１ａと、摺動型等速自在継手３側の第２の軸部材３１ｂとを有する。
【００３６】
筒状軸部材３０は、例えば、電縫管やシームレス管を使用することができる。また、軸部材３１は炭素鋼等からなる。この場合、図２に示すように、軸部材３１に設けた凸部３５が筒状軸部材３０の内径面に食い込むことによって、軸部材３１と筒状軸部材３０とが一体化している。
【００３７】
また、凸部３５の圧入開始端面３５ａの縁に、相手部材（この場合、筒状軸部材３０の内径面）への圧入力軽減用の丸みのない角部を設けている。ここで、「角部」とは、端面３５ａと凸部３５の周面(側面)とが直線的に交わることによって構成された山形の稜（多面体の隣り合った二つの面が交わってなす辺）を意味する。よって、角部にＣ面取りを施したものは除外されることとなるが、肉眼でＣ面取りがないと認められても、微視的に観察すればＣ面取り状のものが形成されていると認められる場合がある。以上の事情から、本発明において、０．１ｍｍ以下のＲ面取りあるいは０．１ｍｍ以下のＣ面取りが形成された角部は、「丸みのない角部」に含まれるものとする。さらに、図３に示すように、この中間軸１の軸部材の凸部３５の圧入開始端面の頂部（外径側）に、傾斜角θが４５°以下の面取部５３が設けられている。
【００３８】
また、各軸部材３１の凸部形成部４５（凸部３５を形成している範囲）よりも反圧入開始端（圧入終端）側に周方向溝４６が設けられている。この場合、軸部材３１の端部が筒状軸部材３０に嵌入（圧入）された状態では、周方向溝４６が筒状軸部材３０内に収納された状態となる。この周方向溝４６より各継手側には大径部４７が設けられている。この大径部４７は、筒状軸部材３０の内径よりも大径とされる。このため、図４に示すように、軸部材３１を筒状軸部材３０に圧入した際に、大径部４７の周方向溝４６側の端面４７ａに、筒状軸部材３０の開口端面４８ａ、４８ｂが当接する。
【００３９】
ところで、軸部材３１ａは反凸部形成部には雄スプライン７０が設けられ、この雄スプライン７０が内輪８の内径面の雌スプライン７１に嵌合している。また、軸部材３１ｂの反凸部形成部には雄スプライン７２が設けられ、この雄スプライン７２が内輪１８の内径面の雌スプライン７３に嵌合している。
【００４０】
各軸部材３１の凸部３５には熱硬化処理が施される。この熱硬化処理としては、高周波焼入れや浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用することができる。ここで、高周波焼入れとは、高周波電流の流れているコイル中に焼入れに必要な部分を入れ、電磁誘導作用により、ジュール熱を発生させて、伝導性物体を加熱する原理を応用した焼入れ方法である。また、浸炭焼入れとは、低炭素材料の表面から炭素を浸入／拡散させ、その後に焼入れを行う方法である。各軸部材３１ａ，３１ｂの熱硬化処理は、前記雄スプライン７０、７２から凸部形成部４５までの範囲である。
【００４１】
これに対して、筒状軸部材３０の孔部３２（図２参照）の内径面においては熱硬化処理を行わない未硬化部（未焼き状態）とする。凸部の硬化層と筒状軸部材３０の未硬化部との硬度差は、例えば、ＨＲＣで２５ポイント以上とする。
【００４２】
この際、凸部３５の突出方向中間部位が、凹部形成前の凹部形成面（筒状軸部材３０の孔部３２の内径面）の位置に対応する。すなわち、図２に示すように、凸部３５の小径と凸部の大径との間に筒状軸部材３０の孔部３２の内径面を配置することになる。凸部３５の大径寸法をＤ１とし、凸部３５の小径寸法をＤ２とし、筒状軸部材３０の孔部３２の内径面をＤ３としたときに、Ｄ１＞Ｄ３＞Ｄ２とする。好ましくは、｛（Ｄ１＋Ｄ２）／２｝＞Ｄ３とする。このため、径方向嵌合範囲が、凸部３５の頂点から凸部３５の高さの１／２以上とすることになる。
【００４３】
ところで、凸部３５は、軸部材３１の端部の外周面に凸部４１ａと凹部４１ｂとからなる雄スプライン４１を形成し、この雄スプライン４１の凸部４１ａをもって構成している。この雄スプライン４１は、従来からの公知公用の手段である転造加工、切削加工、プレス加工、引き抜き加工等の種々の加工方法によって、形成することがきる。
【００４４】
次に、筒状軸部材３０と軸部材３１との連結方法を説明する。まず、固定型等速自在継手２側の軸部材３１ａと筒状軸部材３０との連結方法について説明する。軸部材３１ａの軸心と筒状軸部材３０の軸心とを合わせた状態とする。この状態で、筒状軸部材３０に対して、軸部材３１ａを挿入（圧入）していく。この際、前記したように、凸部３５の大径寸法をＤ１とし、凸部３５の小径寸法をＤ２とし、筒状軸部材３０の孔部３２の内径面をＤ３が前記のような関係であり、しかも、凸部３５の硬度が孔部３２の内径面の硬度よりも２５ポイント以上大きいので、軸部材３１ａを筒状軸部材３０の孔部３２に圧入していけば、この凸部３５が孔部３２の内径面に食い込んでいき、図２に示すように、凸部３５が、この凸部３５が嵌合する凹部３６を、軸方向に沿って形成していくことになる。この圧入は、軸部材３１ａの大径部４７の周方向溝４６側の端面４７ａに、筒状軸部材３０の開口端面４８ａが当接するまで行われる。
【００４５】
また、摺動型等速自在継手３側の軸部材３１ｂと筒状軸部材３０との連結方法も同様である。すなわち、軸部材３１ｂの軸心と筒状軸部材３０の軸心とを合わせた状態とする。この状態で、筒状軸部材３０に対して、軸部材３１ｂの大径部４７の周方向溝４６側の端面４７ａに、筒状軸部材３０の開口端面４８ｂが当接するまで、軸部材３１ｂを挿入（圧入）していけばよい。
【００４６】
ところで、図４に示すように、凸部３５の圧入開始端面３５ａの軸方向に対する角度θ１が８０°〜１１０°を成すように構成した場合に、はみ出し部５０（図１１等参照）が形成される。はみ出し部５０は、凸部３５が嵌入（嵌合）する凹部３６の容量の材料分であって、形成される凹部３６から押し出されたもの、凹部３６を形成するために切削されたもの、又は押し出されたものと切削されたものの両者等から構成される。角度θ１が８０°未満では、端面３５ａの削り取り効果が小さく、逆に角度θ１が１１０°を越えれば、圧入方向側へ傾斜しすぎるため、取扱い時または圧入時に、凸部に欠けが生じるおそれがある。
【００４７】
このような場合、圧入することによって、相手側の凹部形成面（この場合、筒状軸部材３０の孔部３２の内径面）に凸部３５の形状の転写を行うことになる。すなわち、凸部３５が孔部３２の内径面を削りとって凹部３６を形成し、孔部３２が僅かに拡径した状態となって、凸部３５の軸方向の移動を許容し、軸方向の移動が停止すれば、孔部３２が元の径に戻ろうとして縮径することになる。言い換えれば、凸部３５の圧入時に筒状軸部材３０が径方向に弾性変形し、この弾性変形分の予圧が凸部３５の歯面（凹部嵌合部位の表面）に付与される。このため、凸部３５の凹部嵌合部位の全体がその対応する凹部３６に対して密着する凹凸嵌合構造Ｍを確実に形成することができる。すなわち、軸部材３１ａ側のスプライン（雄スプライン）４１によって、筒状軸部材３０の孔部３２の内径面に、雄スプライン４１に密着する雌スプライン４２が形成される。これによって、図７に示すように、軸部材３１の凸部３５と、これに嵌合する凹部３６との嵌合接触部位３８の全体が密着している。この場合、周方向全周にわたって、凸部３５とこれに嵌合する凹部３６とがタイトフィットしている。なお、嵌合接触部位３８の全体が密着しているには、嵌合接触部位３８の極一部領域に凸部による凹部形成過程で不可避的に隙間が生じる場合も含むものとする。
【００４８】
すなわち、図７に示すように、各凸部３５は、その断面が凸アール状の頂点を有する三角形状（山形状）であり、各凸部３５の嵌合接触部位（凹部嵌合部位）３８とは、図３７に示す範囲Ａであり、断面における山形の中腹部から山頂にいたる範囲である。また、周方向の隣合う凸部３５間において、筒状軸部材３０の孔部３２の内径面よりも内径側に隙間４０が形成されている。なお、圧入する場合、油圧プレス等の一般的なプレス設備で可能である。この場合、実施形態のように、軸部材３１の外周面の大径部４７の端面４７ａに筒状軸部材３０の端面４８ａ、４８ｂを当接するまで、圧入長さの確保が安定する。
【００４９】
ところで、はみ出し部５０が形成される場合、図５に示すように、軸部材３１の凸部３５の圧入開始端側に周方向溝４９からなるポケット（収納部）５１を形成するのが好ましい。このようなポケット５１を設けることによって、筒状軸部材３０の孔部３２の内径面から削り取られたり、押し出されたりした材料の一部であるはみ出し部５０がポケット５１内に入り込んでいく。
【００５０】
このように、ポケット５１を設けることによって、はみ出し部５０をこのポケット５１内に保持（維持）することができ、はみ出し部５０が装置外の車両内等へ入り込んだりすることがない。すなわち、はみ出し部５０をポケット５１内に収納したままにしておくことができ、はみ出し部５０の除去処理を行う必要がなく、組立作業工数の減少を図ることができて、組立作業性の向上及びコスト低減を図ることができる。
【００５１】
図５に示すようなポケット５１に代えて、図６に示すように、軸部材３１の凸部３５の圧入開始端側に切欠部５２を設けてもよい。この場合、筒状軸部材３０の孔部３２の内径面の開口側に周方向凹部５４を設け、この周方向凹部５４の底面を、凸部３５にて凹部３６が形成される凹部形成部位とする。そして、筒状軸部材３０の周方向凹部５４と軸部材３１の切欠部５２とでもって、はみ出し部５０を収納するポケット５１を形成することができる。
【００５２】
図７に示す凸部３５としては、断面がアール状である三角形であったが、図８（ａ）に示すように台形状であっても、図８（ｂ）に示すように、斜面が凸曲面となる台形状であってもよい。さらには、図９（ａ）に示すように、断面が三角形状であっても、図９（ｂ）に示すように、断面が矩形状であってもよい。
【００５３】
前記図７に示す雄スプライン４１では、凸部４１ａのピッチと凹部４１ｂのピッチとが同一設定される。このため、前記実施形態では、凸部３５の突出方向中間部位の周方向厚さＬと、周方向に隣り合う凸部３５間における前記中間部位に対応する位置での周方向寸法Ｌ０とがほぼ同一となっている。
【００５４】
これに対して、図８（ａ）に示すように、凸部３５の突出方向中間部位の周方向厚さＬ２を、周方向に隣り合う凸部３５間における前記中間部位に対応する位置での周方向寸法Ｌ１よりも小さいものであってもよい。すなわち、軸部材３１に形成される雄スプライン４１において、凸部３５の突出方向中間部位の周方向厚さ（歯厚）Ｌ２を、凸部３５間に嵌合する筒状軸部材３０側の凸部４３の突出方向中間部位の周方向厚さ（歯厚）Ｌ１よりも小さくしている。
【００５５】
このため、軸部材３１の全周における凸部３５の歯厚の総和Σ（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３＋・・・）を、筒状軸部材３０側の凸部４３（凸歯）の歯厚の総和Σ（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋・・・）よりも小さく設定している。これによって、筒状軸部材３０側の凸部４３のせん断面積を大きくすることができ、ねじり強度を確保することができる。しかも、凸部３５の歯厚が小であるので、圧入荷重を小さくでき、圧入性の向上を図ることができる。凸部３５の周方向厚さの総和を、相手側の凸部４３における周方向厚さの総和よりも小さくする場合、全凸部３５の周方向厚さＬ２を、周方向に隣り合う凸部３５間における周方向の寸法Ｌ１よりも小さくする必要がない。すなわち、複数の凸部３５のうち、任意の凸部３５の周方向厚さが周方向に隣り合う凸部間における周方向の寸法と同一であっても、この周方向の寸法よりも大きくても、総和で小さければよい。
【００５６】
本発明の動力伝達用軸構造体によれば、凸部３５が相手部材に食い込むことによって、筒状軸部材３０と軸部材３１とを一体化するものである。このため、筒状軸部材３０と軸部材３１との接合に溶接を用いる必要がない。しかも、凸部３５が相手部材に食い込むものであるので、一体化した状態では、安定した接合力を発揮することができる。
【００５７】
軸部材３１の凸部３５と筒状軸部材３０の凹部３６との嵌合接触部位３８全域が密着する凹凸嵌合構造Ｍを確実に形成することができる。しかも、凹部３６が形成される部材には、スプライン部等を形成しておく必要がなく、生産性に優れ、しかもスプライン同士の位相合わせを必要とせず、組立性の向上を図るとともに、圧入時の歯面の損傷を回避することができ、安定した嵌合状態を維持できる。
【００５８】
凹凸嵌合構造Ｍは、凸部３５と凹部３６との嵌合接触部位３８の全体が密着しているので、この嵌合構造Ｍにおいて、径方向及び円周方向においてガタが生じる隙間が形成されない。このため、嵌合部位の全てが回転トルク伝達に寄与し、安定したトルク伝達が可能であり、しかも、異音の発生も生じさせない。
【００５９】
凸部３５の面取部５３を設けることによって、圧入時の圧入力の軽減を図ることができ、食い込み性に優れ、連結作業の簡略化を図ることができる。なお、面取部５３の傾斜角θが４５°を越えると、食い込み性に劣ることになる。また、凸部３５の圧入開始端面の軸方向に対して８０°〜１１０°を成すように構成した場合、相手部材に対して安定した圧入力でもって圧入していくことができ、圧入作業性の向上を図ることができる。凸部３５の圧入開始端面３５ａの縁に、相手部材（この場合、筒状軸部材３０の内径面）への圧入力軽減用の丸みのない角部を設けた場合、圧入時にこの角部が相手部材に対して切り込んで行くことができ、圧入力の軽減を図ることができ、連結作業の時間の短縮及び作業性の向上を図ることができる。径方向嵌合範囲を、凸部３５の高さの１／２以上とすることによって、径方向嵌合範囲を比較的多くとることができ、結合力が安定する。凸部３５に熱処理硬化を施すことによって、表面硬度と捩り強度を確保することができ、高品質な製品を提供できる。
【００６０】
図１０に示す中間軸１は、図１に示す中間軸１において、各筒状軸部材３０の端部を内径側へ縮径させる加締を行っている。このため、加締部６０ａ、６０ｂの内径部が、軸部材３１の周方向溝４６に嵌合して、軸方向に抜け止めを構成することができる。
【００６１】
なお、図１０に示す中間軸１では、凸部３５の圧入開始端面３５ａの頂部側に、傾斜角θが４５°以下の面取部５３を設けたものであって、あまりはみ出し部５０が形成されないが、図１１と図１２に示すように、凸部３５の圧入開始端面３５ａの軸方向に対する角度θ１が８０°〜１１０°を成すように構成した場合に、はみ出し部５０が形成される。なお、図１０と図１１においてクロスハッチングは熱硬化処理にて形成された硬化層Ｈの範囲を示している。また、硬化層Ｈは周方向全体に設けられる。
【００６２】
次に、図１３に示す動力伝達機構では、図１に示す動力伝達機構において、摺動型等速自在継手３の外輪１６の軸部１６ｂに本発明に係る動力伝達用軸構造体Ｓを用いている。すなわち、図１４に示すように、この場合の外輪１６の軸部１６ｂは、外輪１６のカップ部１６ａから突設される短軸５５と、この短軸５５に連結される筒体５６と、この筒体５６に連設される端部軸５７とからなる。
【００６３】
そして、短軸５５および端部軸５７が動力伝達用軸構造体Ｓの軸部材３１を構成し、筒体５６が筒状軸部材３０を構成する。この場合、図１４に示すように、軸部材３１である短軸５５には、凸部３５が形成された凸部形成部４５が設けられ、この凸部形成部４５が筒状軸部材３０としての筒体５６の一方の開口部(継手側端部)に圧入される。このため、凸部３５が相手部材である筒体５６の内径面に食い込むことによって、短軸５５と筒体５６とが一体化する。この際、短軸５５には筒体５６の端面４８ａが、周方向溝４６よりも継手側に設けられた大径部４７の端面４７ａに当接している。
【００６４】
また、軸部材３１である端部軸５７には、凸部３５が形成された凸部形成部４５が設けられ、この凸部形成部４５が筒状軸部材３０としての筒体５６の他方の開口部(反継手側端部)に圧入される。このため、凸部３５が相手部材である筒体５６の内径面に食い込むことによって、端部軸５７と筒体５６とが一体化する。この際、端部軸５７には筒体５６の反継手側端面４８ｂが、周方向溝４６よりも反継手側に設けられた大径部４７の端面４７ａに当接している。
【００６５】
このため、この摺動型等速自在継手３の外輪１６の軸部１６ｂとして、接合に溶接を用いる必要がない。しかも、凸部が相手部材に食い込むものであるので、一体化した状態では、安定した接合力を発揮することができる。
【００６６】
ところで、図１３と図１４に示す動力伝達用軸構造体Ｓでは、凸部３５の圧入開始端面３５ａの頂部側に、傾斜角θが４５°以下の面取部５３を設けたものであって、あまりはみ出し部５０が形成されないが、図１５と図１６に示すように、凸部３５の圧入開始端面３５ａの軸方向に対する角度θ１が８０°〜１１０°を成すように構成した場合に、はみ出し部５０が形成される。
【００６７】
次に図１７では、軸部材３１の先端側（圧入開始端側）に周方向溝６１を設け、この周方向溝６１をポケット５１としている。
【００６８】
また、図１８に示す動力伝達用軸構造体Ｓは、等速自在継手３のカップ部１６ａと、このカップ部１６ａに接続される中実状の軸部材６２とで構成される。この場合、カップ部１６ａの底部６３に孔部６４が形成され、軸部材６２の端部連結部６６がこの孔部６４に圧入されることによって、カップ部１６ａと軸部材６２とが一体化される。
【００６９】
カップ部１６ａの孔部６４は、大径部６４ａと、小径部６４ｂとを有する。大径部６４ａは、底部６３に突設される短筒部６５の内径面にて構成される。また、軸部材６２は、軸本体６２ａと、この軸本体６２ａの反カップ部側の端部に雄スプライン６２ｂと、この軸本体６２ａのカップ部側の大径ボス部６２ｃとを備える。そして、大径ボス部６２ｃの端部に前記端部連結部６６が形成されている。
【００７０】
端部連結部６６は、大径ボス部６２ｃの外径より小径の第１部６６ａと、第１部６６ａの外径より小径の第２部６６ｂを備える。第１部６６ａに、凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５を設けるとともに、カップ部１６ａの孔部６４の大径部６４ａの内径面に凹凸嵌合構造Ｍの凹部３６を設けている。
【００７１】
この場合も、図２に示すように、凸部３５の大径寸法をＤ１とし、凸部３５の小径寸法をＤ２とし、カップ部１６ａの孔部６４の内径面をＤ３とした際に、Ｄ１＞Ｄ３＞Ｄ２とする。好ましくは、｛（Ｄ１＋Ｄ２）／２｝＞Ｄ３とする。さらに、凸部３５の硬度を孔部６４の内径面の硬度よりも２５ポイント以上大きくする。
【００７２】
このため、軸部材６２の端部連結部６６をカップ部１６ａの孔部６４に圧入していけば、この凸部３５が孔部６４の大径部６４ａの内径面に食い込んでいき、図１９に示すように、凸部３５が嵌合する凹部３６を、軸方向に沿って形成していくことになる。この場合の圧入は、軸部材６２の端部連結部６６の段差端面６６ｃがカップ部１６ａの短筒部６５の端面６５ａに当接するまで行われる。
【００７３】
圧入によって形成されるはみ出し部５０が端部連結部６６の第２部６６ｂ側に配置されることになる。なお、端部連結部６６の第２部６６ｂの外径寸法は、孔部６４の小径部６４ｂの内径寸法と略同一に設定されている。このため、端部連結部６６の孔部６４への圧入によって、端部連結部６６の第２部６６ｂの外径面と、孔部６４の小径部６４ｂの内径面とが接触状となっている。
【００７４】
ところで、端部連結部６６を孔部６４へ圧入した後は、端部連結部６６の先端外径部を、図示省略の圧潰（加締）冶具によって、圧潰して外径方向に突出する周方向係止部８０を設け、この周方向係止部８０にて抜け止めを構成する。すなわち、周方向係止部８０と、第２部６６ｂと第１部６６ａとの間の段差部８２との間に、孔部６４の小径部６４ｂの内径部と、はみ出し部５０とを収納するポケット５１を構成することになる。
【００７５】
したがって、図１８に示す動力伝達用軸構造体Ｓでは、凸部３５が相手部材に食い込むことによって、カップ部１６ａと軸部材６２とを一体化するものである。このため、「カップ部１６ａと軸部材６２との接合に溶接を用いる必要がない。しかも、凸部３５が相手部材に食い込むものであるので、一体化した状態では、安定した接合力を発揮することができる。」等の図１に示す動力伝達用軸構造体Ｓと同様の作用効果を奏する。また、周方向係止部８０と、軸部材６２の段差端面６６ｃとでもってカップ部１６ａの底部５３が挟持され、安定した抜け止め機能を発揮できる。
【００７６】
次に図２０は、等速自在継手２のカップ部１６ａと、このカップ部１６ａに接続される中実状の軸部材６２とで構成される動力伝達用軸構造体Ｓにおいて、凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５をカップ部１６ａの孔部６４の内径面側に設け、凹凸嵌合構造Ｍの凹部３６を軸部材６２の端部連結部６６の外径面側に設けている。
【００７７】
軸部材６２の端部連結部６６は小径の圧入軸部８３を有し、図２１に示すように、この圧入軸部８３の反カップ部側の段差部の外径部に、カップ部側へ延びる短筒部８４が設けられている。そして、図２２に示すように、カップ部１６ａの孔部６４の内径面に、硬化処理を施されたスプライン７１（凸条７１ａ及び凹条７１ｂとからなる）を形成するとともに、端部連結部６６の圧入軸部８３には硬化処理を施さないものとする。なお、このスプライン７１も公知公用の手段であるブローチ加工、切削加工、プレス加工、引き抜き加工等の種々の加工方法によって、形成することがきる。また、熱硬化処理としても、高周波焼入れ、浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用することができる。
【００７８】
この場合、図２２（ａ）に示すように、前記スプライン７１の凸条７１ａにて構成される凸部３５の突出方向中間部位が、凹部形成前の凹部形成面（端部連結部６６の圧入軸部８３の外径面）の位置に対応する。すなわち、スプライン７１の凸部７１ａである凸部３５の頂点を結ぶ円の径寸法（凸部３５の最小径寸法）Ｄ４を、端部連結部６６の圧入軸部８３の外径面の外径寸法Ｄ６よりも小さく、スプライン７１の凹部７１ｂの底を結ぶ円の径寸法（凸部間の内径寸法）Ｄ５を端部連結部６６の圧入軸部８３の外径寸法Ｄ６よりも大きく設定する。すなわち、Ｄ４＜Ｄ６＜Ｄ５とされる。この場合も、｛（Ｄ４＋Ｄ５）／２｝＞Ｄ６とする。このため、カップ部１６ａの凸部３５は、少なくとも頂点から突出方向中間部位までが端部連結部６６の圧入軸部８３の外径面に圧入される。
【００７９】
端部連結部６６の圧入軸部８３をカップ部１６ａの孔部６４に圧入すれば、凸部３５によって、端部連結部６６の圧入軸部８３の外周面に、凸部３５が嵌合する凹部３６を形成することができる。これによって、凸部３５とこれに嵌合する凹部との嵌合接触部位３８の全体が密着している。
【００８０】
ここで、嵌合接触部位３８とは、図２２（ｂ）に示す範囲Ｂであり、凸部３５の断面における山形の中腹部から山頂にいたる範囲である。また、周方向の隣合う凸部３５間において、軸部材３１の外周面よりも外径側に隙間７２が形成される。端部連結部６６の圧入軸部８３のカップ部１６ａの孔部６４への圧入は、図２１に示すように、カップ部１６ａの底部６３の外面６３ａと、短筒部８４の端面８４ａと当接するまで行われる。この際、短筒部８４の内径側において、はみ出し部５０が収納されるポケット５１が形成される。
【００８１】
このようなものであっても、端部連結部６６の圧入軸部８３をカップ部１６ａの孔部６４に圧入することによって、カップ部１６ａの孔部６４の凸部３５が端部連結部６６の圧入軸部８３の外周面に食い込んでいき、カップ部１６ａと軸部材６２とが一体化される。
【００８２】
この図２２に示すように、カップ部１６ａの孔部６４に凸部３５を設けたものであっても、凸部３５の圧入開始端面の頂部側に、傾斜角が４５°以下の面取部５３を設けても、凸部３５の圧入開始端面３５ａの軸方向に対して８０°〜１１０°を成すように構成してもよい。
【００８３】
このため、前記図１、図１０、図１１、図１３等に示す動力伝達用構造体における凹凸嵌合構造Ｍにおいて、筒状軸部材３０の内径面側に凸部３５を設けるとともに、軸部材３１の外径面側に凹部３６を設けるものであってもよい。
【００８４】
すなわち、筒状軸部材３０の内径面に、硬化処理を施されたスプライン７１（凸条７１ａ及び凹条７１ｂとからなる）を形成するとともに、軸部材３１には硬化処理を施さないものとする。また、熱硬化処理としても、高周波焼入れ、浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用することができる。なお、熱硬化処理としては、筒状軸部材３０の全域に施すのが好ましい。
【００８５】
この場合、凸部３５の突出方向中間部位が、凹部形成前の凹部形成面（軸部材３１の外径面）の位置に対応する。すなわち、スプライン７１の凸部７１ａである凸部３５の頂点を結ぶ円の径寸法（凸部３５の最小径寸法）Ｄ４を、軸部材３１の外径寸法Ｄ６よりも小さく、スプライン７１の凹部７１ｂの底を結ぶ円の径寸法（凸部間の嵌合用孔内径面の内径寸法）Ｄ５を軸部材３１の外径寸法Ｄ６よりも大きく設定する。すなわち、Ｄ４＜Ｄ６＜Ｄ５とされる。この場合も、｛（Ｄ４＋Ｄ５）／２｝＞Ｄ６とする。このため、筒状軸部材３０の凸部３５は、少なくとも頂点から突出方向中間部位までが軸部材３１の外径面に圧入される。
【００８６】
軸部材３１を筒状軸部材３０の孔部３２に圧入すれば、筒状軸部材３０の凸部３５によって、軸部材３１の外周面に、凸部３５が嵌合する凹部３６を形成することができる。これによって、凸部３５とこれに嵌合する凹部との嵌合接触部位３８の全体が密着している。
【００８７】
このようなものであっても、軸部材３１を筒状軸部材３０に圧入することによって、筒状軸部材３０の凸部３５が軸部材３１の外周面に食い込んでいき、軸部材３１を筒状軸部材３０と一体化される。しかも、筒状軸部材３０の熱硬化処理として、筒状軸部材３０の全域に施した場合、表面硬度と捩り強度を確保できる。
【００８８】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、軸部材３１は中実体であっても中空体であってもよい。また、固定型等速自在継手２側の軸部２ｂを動力伝達用軸構造体にて構成してもよい。中間軸１において、一対の軸部材３１ａ、３１ｂを同一形状部材でもって構成したものであってもよい。固定型等速自在継手２としては、前記実施形態では、ゼッパタイプを示したが、アンダーカットフリータイプの他の固定型等速自在継手であってもよい。摺動型等速自在継手３としても、ダブルオフセットタイプ以外のトリポード型等速自在継手であってもよい。また、中間軸としては、ドライブシャフト用の中間軸であっても、プロペラシャフト用の中間軸であってもよい。
【００８９】
凸部３５として、前記実施形態以外の半円形状、半楕円形状、矩形形状等の種々の形状のものを採用でき、凸部３５の面積、数、周方向配設ピッチ等も任意に変更できる。すなわち、雄スプライン４１を形成し、この雄スプライン４１の凸部（凸歯）４１ａをもって凹凸嵌合構造Ｍの凸部３５とする必要はなく、キーのようなものであってもよく、曲線状の波型の合わせ面を形成するものであってもよい。要は、軸方向に沿って配設される凸部３５を相手側に圧入し、この凸部３５にて凸部３５に密着嵌合する凹部３６を相手側に形成することができればよい。
【００９０】
筒状軸部材３０の孔部３２としては円孔以外の多角形孔等の異形孔であってよく、この孔部３２に嵌挿する軸部材３１の端部の断面形状も円形断面以外の多角形等の異形断面であってもよい。さらに、凸部３５を相手部材に圧入する際に凸部３５の圧入始端部のみが、相手部材より硬度が高ければよいので、凸部３５の全体の硬度を高くする必要がない。図７等では隙間４０が形成されるが、このような隙間４０を設けないものであってもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１     中間軸
１６ａ カップ部
１６ｂ 軸部
３０   筒状軸部材
３１   軸部材
３５   凸部
３５ａ 圧入開始端面
３６   凹部
５３   面取部
６２   軸部材
６４   孔部
Ｍ     凹凸嵌合構造
Ｓ     動力伝達用軸構造体
【図１】
2011106566.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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