(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、製造を安価にしつつ、溶接された管シャフトの構造的な安定性と寿命を高めることである。【解決手段】  溶接された管シャフトのための端部ピースは、中心軸線（Ｘ−Ｘ）と、結合端部である第１の端部（１４）を有する第１の軸線部分（１０）と、管状で、管（８）に溶接すべく適合している第２の軸線部分（１２）と、から構成される。第２の軸線部分（１２）は第２の自由端（１８）を形成し、外面（２２）と、内面（２４）と、端部壁の母線によって形成された端部壁面（２６）とを有している。内面（２４）は第２の自由端（１８）に向かって朝顔形に開いた形状であり、端部壁の母線とは異なる内側の母線によって形成されている。端部ピースは、自動車のトランスミッション・シャフトに適している。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接された管シャフト用の端部ピースであって、該端部ピースは、
中心軸線（Ｘ−Ｘ）と、
結合端部を構成する第１の端部（１４）を有する第１の軸線部分（１０）と、
管状で、管（８）に溶接されるようになっている第２の軸線部分（１２）であって、該第２の軸線部分（１２）は、第２の端部（１８）を形成し、かつ外面（２２），内面（２４）および端部壁の母線（２８Ａ，３０Ａ）によって画定される端部壁面（２６）とを呈する該第２の軸線部分とを備え、
該端部ピースは、その内面（２４）が、第２の端部（１８）に向かって口を開いたフレア状であり、端部壁の母線とは異なる内側の母線（３２）によって画定されていることを特徴とする端部ピース。
【請求項２】
請求項１に記載の端部ピースであって、
該端部壁の母線は端部壁曲率半径（Ｔ）を有し、内側母線（３２）は、該端部壁曲率半径（Ｔ）に比べて大きな曲率半径を有していることを特徴とする端部ピース。
【請求項３】
請求項１に記載の端部ピースであって、
端部壁の母線は、該端部壁曲率半径（Ｔ）を有し、内側母線（３２）は、直線状であって、内面（２４）は円錐台の形状になっていることを特徴とする端部ピース。
【請求項４】
請求項３に記載の端部ピースであって、
内側母線（３２）の傾斜角度は、中心軸線に対して少なくとも１゜で、中心軸線に対して最大６０゜であり、好ましくは、少なくとも１０゜で最大５０゜であることを特徴とする端部ピース。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか一項に記載の端部ピースであって、
端部壁面（２６）は、円環体（２０）の一部分の形状である移行部分に結合された端部部分（２８）を備え、端部壁の母線は、端部部分を形成する端部壁の母線（２８Ａ）の一部分と、移行部分を形成する移行母線（３０Ａ）の一部分とから形成されていることを特徴とする端部ピース。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の端部ピースであって、
端部ピースは鋼から作られていて、熱処理された外側領域（４０）と、外側領域（４０）の材料構造とは異なる材料構造である内側領域（４２，４４）とを有し、これらの領域は分離線（４６）によって隔てられ、分離線（４６）は内面（２４）にて終端していることを特徴とする端部ピース。
【請求項７】
請求項６に記載の端部ピースであって、
内面は、非熱処理（４２）又は中間領域（４４）、特にベイナイトの領域であることを特徴とする端部ピース。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の端部ピースであって、
熱処理は、誘導による熱処理であることを特徴とする端部ピース。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の端部ピースであって、
端部ピースは、焼きなましをすることなく冷間鍛造されることを特徴とする端部ピース。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の端部ピースであって、
第１の端部（１４）は、溝付き端部（１６）又は定速ジョイントのチューリップ又はベルであることを特徴とする端部ピース。
【請求項１１】
２つの端部ピース（４，６）と、
２つの端部ピースの間に延在する管（８）とから構成されるタイプのシャフトであって、２つの端部ピース（４，６）は、それぞれに溶接（２０）のビードを形成することで管（８）に溶接され、
該少なくともひとつの端部ピースが、請求項１から１０のいずれか一項に記載の端部ピースであることを特徴とするシャフト。
【請求項１２】
請求項１１に記載のシャフトであって、
端部ピース（４，６）は少なくとも請求項６に従った端部ピースであって、熱処理された外側領域（４０）は溶接（２０）のビードを越えて延び、管（８）は全断面及び全長にわたって熱処理されていることを特徴とするシャフト。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載のシャフトであって、
端部ピース（４，６）は、３８Ｂ３鋼などの硼素鋼の端部ピースであり、該管は、炭素含有量が異なる、好ましくは端部ピースの鋼の炭素含有量よりも少ない、例えば３４ＭｎＢ５鋼から作られていることを特徴とするシャフト。
【請求項１４】
請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載のシャフトを製造するための方法であって、
２つの端部ピース（４，６）を管（８）に溶接して固定し、シャフトブランクを得る段階と、
端部ピースを回転させて機械加工する段階と、
シャフトブランクを変化する処理速度にて誘導コイルに通す段階とを備え、
溶接のビード及び管を処理する間の処理速度は、端部ピースを処理する間の処理速度に比べて速くなっていることを特徴とするシャフトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接された管シャフトのための端部ピースであって、中心軸線と、結合端部を構成する第１の端部を有する第１の軸線部分と、管状であって該管に溶接されるようになっている第２の軸線部分であって、該第２の軸線部分は、第２の端部を形成し、かつ外面，内面，および端部壁の母線によって画定された端部壁面とを呈する該第２の軸線部分とを備えた端部ピースに関する。
本発明は、より詳しくは、自動車のトランスミッションにおける結合シャフトに適用される。
【背景技術】
【０００２】
現在の技術水準において、２つの端部ピースのそれぞれを中空管の端部に溶接して構成された、溶接された管シャフトが知られている。それぞれの端部ピースは、結合溝部が設けられた第１の部分を備えている。溝部は、シャフトを、例えば定速ジョイントに結合するために適合している。それぞれの端部ピースは、中空管に溶接される、管状断面部分を有している。第２の部分は、円筒形の内面と、実質的に平坦な端部壁面とを有している。円筒形の内面は、円環体の一部分を形成する表面を介して、端部壁面に結合される。
【０００３】
公知の溶接された管シャフトでは、製造段階で、常態に戻す焼きなましがなされ、円環体の部分を形成する表面の位置にて、端部ピースにおいて局所的に炭素が除去される。
【０００４】
さらに、溶接の後には、溶接された管シャフトは誘導加熱処理を受け、シャフトの外側部分に加熱処理された領域を作ると共に、端部ピースの内側に非加熱の領域を作り、２つの領域は分離線によって隔てられる。通常、分離線は、円環体の部分の形状の表面にて終端する。
【０００５】
それらの様々な製造パラメータのために、公知のシャフトの構造的安定性と寿命は小さい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、製造を安価にしつつ、溶接された管シャフトの構造的安定性と寿命とを高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このため、本発明によって提供される、上述したタイプの端部ピースは、内面が第２の端部に向かって口を開いたフレア形状であって、端部壁の母線とは異なった内側の母線によって画定されてることを特徴とする。
【０００８】
特定の実施形態においては、本発明の端部ピースは、以下のとおり、一以上の特徴を備える。
・端部壁の母線は端部壁曲率半径を有し、内側母線は、端部壁曲率半径に比べて大きな曲率半径を有していること。
・端部壁の母線は端部壁曲率半径を有し、内側母線は、直線状であって、内面は円錐台の形状になっていること。
・内側母線の傾斜角度は、中心軸線に対して少なくとも１゜で、中心軸線に対して最大６０゜であり、好ましくは、少なくとも１０゜で最大５０゜であること。
・端部壁面は、円環体の一部分の形状である移行部分に結合された端部部分を備え、端部壁の母線は、端部部分を形成する端部壁の母線の一部分と、移行部分を形成する移行母線の一部分とから形成されていること。
・端部ピースは鋼から作られていて、熱処理された外側領域と、外側領域の材料構造とは異なる材料構造である内側領域とを有し、これらの領域は分離線によって隔てられ、分離線は内面にて終端していること。
・内面は、非熱処理又は中間領域、特にベイナイトの領域であること。
・熱処理は、誘導による熱処理であること。
・端部ピースは、焼きなましをすることなく、冷間鍛造されること。
・第１の端部は、溝付き端部又は定速ジョイントのチューリップ又はベルであること。
【０００９】
また、本発明によって提供される、２つの端部ピースと、２つの端部ピースの間に延在する管とから構成されるタイプのシャフトにおいては、２つの端部ピースはそれぞれに溶接のビードを形成することで管に溶接され、シャフトは、少なくともひとつの端部ピースが上述の構成を有する端部ピースであることを特徴とする。
【００１０】
特定の実施形態においては、本発明によるシャフトは、以下のとおり、一以上の特徴を備える。
・端部ピースは上述した端部ピースであって、熱処理された外側領域は溶接のビードを越えて延び、管は全断面及び全長にわたって熱処理されていること。
・端部ピースは、３８Ｂ３鋼などの硼素鋼の端部ピースであり、管は、炭素含有量が異なる、好ましくは端部ピースの鋼の炭素含有量よりも少ない、例えば３４ＭｎＢ５鋼から作られていること。
【００１１】
また、本発明は上述したシャフトの製造方法を提供し、方法は以下の連続した段階を備える。
・２つの端部ピースを管に溶接して固定し、シャフトブランクを得る段階と、
・端部ピースを回転させて機械加工する段階と、
・シャフトブランクを変化する処理速度にて誘導コイルに通す段階と、を備え、
溶接のビード及び管を処理する間の処理速度は、端部ピースを処理する間の処理速度に比べて速くなっている、ことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、単なる例示として与えられた以下の詳細な説明と添付図面とを参照することでより良く理解される。
【００１３】
図１では、全体に参照符号２が付されている本発明による溶接された管シャフトの一部分を破断して示している。
【００１４】
溶接された管シャフト２は、２つの端部ピース４，６と、中央の管８とから作られる。
２つの端部ピース４，６は、少なくとも以下に述べる特性に関する限り、同一である。従って、以下、端部ピース４だけを参照する。
【００１５】
溶接された管シャフト２は、中心軸線Ｘ−Ｘを形成する。以下、「軸線方向」及び「半径方向」などの用語は、前記中心軸線Ｘ−Ｘに対して用いられる。
【００１６】
端部ピース４は、第１の軸線部分１０と、第２の軸線部分１２とを備える。
第１の軸線部分１０は、第１の端部１４を有し、この端部は、例えば三脚ジョイント（図示せず）などの相補的な要素との結合に用いられる。この目的のために、結合端部１４には、結合溝部１６が設けられる。
【００１７】
第２の軸線部分１２は、軸線Ｘ−Ｘを中心とした、管状の形状である。第２の部分１２は、第２の端部１８を形成している。端部ピースの未組立状態においては、この端部１８は自由端であり、一方、組立状態においては、好ましくは摩擦溶接のビードである、溶接２０のビードによって、管８に結合される。第２の軸線部分１２は、半径方向に外側の表面２２と、半径方向に内側の表面２４と共に、端部壁面２６を形成している（図２参照）。
【００１８】
端部壁面２６は、実質的に平坦な軸線端部部分２８と、軸線移行部分３０とによって構成されている。軸線端部部分２８は、軸線Ｘ−Ｘに対して実質的に垂直であり、端部壁の母線２８Ａ（直線）の一部分によって形成される。例としては、端部部分２８は、軸線Ｘ−Ｘに垂直に延在する平面に対して、最大１０度、５度、又は３度だけ傾斜している。いずれにせよ、中心軸線Ｘ−Ｘに対する端部壁の母線（２８Ａ）のかかる部分の傾斜は、内側母線３２（後述）の傾斜角度に比べて大きくなっている。さらに、母線２８Ａの傾斜角度は、軸線Ｘ−Ｘに対して垂直に延在する平面によって制限される。移行部分３０は、移行曲率半径Ｔを有する移行母線３０Ａ（円弧）の一部分によって形成される、円環体の部分の形状である。
【００１９】
内側構造２４は、移行部分３０に結合され、直線状の内側母線３２を有し、内側構造２４は錐台の形状を有している。内側母線３２は、中心軸線Ｘ−Ｘに対して、少なくとも１度、最大度゜、傾斜している。内側母線３２は、軸線Ｘ−Ｘに対して、好ましくは１０度から５０度、特に、２０度から４０度の範囲に位置している。
【００２０】
これらの値は、熱処理の深さの変動に対して良好な公差につながり、分離線（後述）が内面２４にて終端することを確保するのに充分な軸線ラチチュードにつながる。
【００２１】
内面２４は、移行表面３０から溶接２０のビードまで延在する。内面２４は、その範囲にわたってなんら凸状部分を有しないで、端部壁面２６から第２の端部１８へ向かって口を開いたフレア状になっている。
【００２２】
変形例においては、内側母線は、屈曲し、移行曲率半径５に比べて大きい曲率半径を有している。
端部ピース４，６は、３８Ｂ３鋼などの硼素鋼から作られ、管８は、炭素含有量が異なり、特に、端部ピース４，６の鋼の炭素含有量よりも少ない炭素含有量を有している。例としては、管８は、３４ＭｎＢ５鋼から作られる。それにもかかわらず、誘導による熱処理を受けるのに適した、他の鋼を使用することも可能である。
【００２３】
端部ピース４は、熱処理された外側領域４０と、熱処理されない内側領域４２とを有する。外側領域４０は、例えばマルテンサイトから構成され、一方、内側領域はフェライトパーライトから構成される。熱処理された領域４０と未処理の領域４２とは、中間分離領域４４によって隔てられる。中間分離領域４４は、例えば、ベイナイトから構成される。分離領域４４と熱処理された領域４０とは、分離線４６を形成し、該分離線は、内面２４において終端し、従って、端部壁面２６から離れて位置している。
【００２４】
さらに、熱処理された外側領域４０は、端部ピース４から溶接２０のビードを越えて、管８にまで延びている。管８は、全断面及び全長にわたって熱処理されており、非熱処理の領域４２を有せず、中間分離領域４４も有しない。言い換えれば、管８は、マルテンサイトによって構成される。
【００２５】
加えて、端部ピース４は、冷間鍛造されて、焼きなましを受けず、従って、炭素除去された領域を含まない。その結果、シャフト２が使用される間には、移行部分３０は機械的な張力ピークを発生させず、従って、シャフトに大きな安定性と長い寿命とを提供する。
【００２６】
また、分離線４６が内面２４にて終端しているという事実は、移行領域３０の機械的応力を減少させ、シャフト２の構造的安定性と寿命を増加させる。
【００２７】
内面２４が中心軸線Ｘ−Ｘに対して浅い角度にて傾斜しているという事実は、外面２２を熱処理する目的のために、シャフト２を誘導コイルに通過させることを可能にし、シャフト２と誘導コイルとの間の相対的な位置決めに大きな公差を許容する。
【００２８】
本発明によるシャフト２は好ましくは、以下の連続した段階を備える製造方法によって製造される。
【００２９】
まず、端部ピース４，６を摩擦溶接によって管８に固定して、シャフトブランクを得る。従って、シャフトブランクを、その端部ピースにて、回転させて機械加工する。
【００３０】
次に、シャフトブランクを変化する速度にて誘導コイルに通して、端部ピースを処理する。
【００３１】
溶接ビードと管とを熱処理する間の処理速度は、端部ピースを熱処理する間の処理速度に比べて速い。
【００３２】
変形例においては、端部１４は、定速ジョイントのチューリップ又はベルを構成する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明によるシャフトの一部を破断した断面図である。
【図２】図１のＩＩの部分の拡大図である。
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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