(57)【要約】【課題】等速ジョイント等被伝達部材と動力伝達軸のスプライン連結構造において、被伝達部材と動力伝達軸間の相対回転時の、被伝達部材側スプラインと動力伝達軸側スプラインのスプライン嵌合部の先端側の歯面における応力集中を緩和して、大きな応力集中に起因するスプライン歯部の歯欠の要因、疲労強度の低下の要因を解消する。【解決手段】被伝達部材側スプライン１１ｂと動力伝達軸側スプライン１８ａをスプライン嵌合して被伝達部材と動力伝達軸を連結する連結構造において被伝達部材側スプライン１１ｂの少なくとも先端部位における歯先隅部１１ｂ６を、鋭い角部を切欠いた円弧状または面取り形状に形成して、当該部位での応力集中を緩和する。【選択図】    図５
2004225853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被伝達部材の連結部の内周側に軸線に平行に設けたスプラインと動力伝達軸の端部の外周側に軸方向に平行に設けたスプラインをスプライン嵌合して、前記被伝達部材と前記動力伝達軸を互いに動力伝達可能に連結するスプライン連結構造であり、前記被伝達部材側スプラインの少なくとも先端部位における歯先隅部が円弧形状または面取り形状に形成されていることを特徴とするスプライン連結構造。
【請求項２】
請求項１に記載のスプライン連結構造において、前記被伝達部材側スプラインの先端部は面取りされたテーパ形状に形成されていて、同テーパ形状部位の歯先隅部が円弧形状または面取り形状に形成されていることを特徴とするスプライン連結構造。
【請求項３】
請求項１に記載のスプライン連結構造において、前記被伝達部材側スプラインは先端側が他の部位に比較して浅溝部に形成されていて、同浅溝部の歯先隅部が円弧形状または面取り形状に形成されていることを特徴とするスプライン連結構造。
【請求項４】
被伝達部材の連結部の内周側に軸線に平行に設けたスプラインと動力伝達軸の端部の外周側に軸方向に平行に設けたスプラインをスプライン嵌合して、前記被伝達部材と前記動力伝達軸を互いに動力伝達可能に連結するスプライン連結構造であり、前記動力伝達軸側スプラインの先端から所定の長さの部位は、同スプラインの他の部位に比較して易変形部位に形成されていることを特徴とするスプライン連結構造。
【請求項５】
請求項４に記載のスプライン連結構造において、前記動力伝達軸側スプラインの易変形部位は、前記動力伝達軸の同易変形部位に対応する部位と他の部位との熱処理の程度の差または熱処理の有無によって形成されていることを特徴とするスプライン連結構造。
【請求項６】
請求項４または５に記載のスプライン連結構造において、前記動力伝達軸側スプラインの易変形部位の長さは、前記被伝達部材側スプラインの軸方向の全長の少なくとも１０〜１５％であることを特徴とするスプライン連結構造。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のスプライン連結構造において、前記被伝達部材は等速ジョイントであることを特徴とするスプライン連結構造。
【請求項８】
請求項７に記載のスプライン連結構造において、前記等速ジョイントはトリポード型等速ジョイントであって、同トリポード型等速ジョイントにおける連結部は複数のトラニオンを有するインナー部材であることを特徴とするスプライン連結構造。
【請求項９】
請求項７に記載のスプライン連結構造において、前記等速ジョイントはボール型等速ジョイントであって、同ボール型等速ジョイントの連結部は複数の転動ボールを支承する内輪であることを特徴とするスプライン連結構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被伝達部材と動力伝達軸を互いに連結するスプライン連結構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被伝達部材と動力伝達軸を互いに連結するスプライン連結構造は、例えば、自動車用のドライブシャフトにおける中間シャフトとインボードジョイント間の連結手段や、中間シャフトとアウトボードジョイント間の連結手段として採用されるものである。
【０００３】
これらのスプライン連結構造は、例えば、被伝達部材である等速ジョイントを構成する連結部材の内周側に同連結部材の軸線に平行に設けたスプラインと、動力伝達軸である中間シャフトの端部の外周側に軸方向に平行に設けたスプラインをスプライン嵌合して、等速ジョイントとを互いに動力伝達可能に連結する構成となっている（特許文献１を参照）。
【０００４】
当該スプライン連結構造のスプライン嵌合においては、被伝達部材である等速ジョイントの連結部材側スプラインの複数のスプライン歯部および複数のスプライン溝部と、動力伝達軸側スプラインの複数のスプライン溝部および複数のスプライン歯部とが互いに噛合していて、これらのスプライン歯部とスプライン溝部間で動力伝達の受渡がなされて、等速ジョイント側から動力伝達軸側へ、または、動力伝達軸側から等速ジョイント側へ動力が伝達される。
【０００５】
【特許文献１】
特表平１１−５１４０７９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、被伝達部材と動力伝達軸の従来のスプライン連結構造においては、等速ジョイント（被伝達部材）と動力伝達軸が相対回転を開始した場合、連結部材側スプラインと動力伝達軸側スプライン間では、スプライン歯部とスプライン溝の先端側の噛合部位における歯面同士が先ず当接を開始する。この際には、当該噛合部位に応力が集中することになる。このため、当該噛合部位においては、応力集中がスプライン歯部の歯欠の原因となる。
【０００７】
また、当該噛合部位における応力の集中する部位（歯面）は、スプライン溝部の底部（歯底）での引張応力発生部位と一致するため、歯面での大きな応力は歯底の引張応力を増大させ、当該噛合部位の疲労強度を低下させる。
【０００８】
従って、本発明の目的は、当該形式のスプライン連結構造において、被伝達部材と動力伝達軸間での動力伝達開始時に、スプライン歯部とスプライン溝の先端側の噛合部位で発生する応力集中を緩和することにより、上記した不具合を解消することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、スプライン連結構造に関するもので、被伝達部材の連結部の内周側に軸線に平行に設けたスプラインと、動力伝達軸の端部の外周側に軸方向に平行に設けたスプラインをスプライン嵌合して、前記被伝達部材と前記動力伝達軸を互いに動力伝達可能に連結する形式のスプライン連結構造を適用対象とするものである。
【００１０】
しかして、本発明に係るスプライン連結構造における第１の連結構造は、上記した形式のスプライン連結構造であって、前記被伝達部材側スプラインの少なくとも先端部位における歯先隅部が円弧形状または面取り形状に形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
当該第１の連結構造においては、前記被伝達部材側スプラインの先端部が面取りされたテーパ形状に形成されている場合には、同テーパ形状部位の歯先隅部を、円弧形状または面取り形状に形成する構成とすることができる。
【００１２】
また、当該第１の連結構造において、前記被伝達部材側スプラインの先端側が他の部位に比較して浅溝部に形成されている場合には、同浅溝部の歯先隅部を、円弧形状または面取り形状に形成する構成とすることができる。
【００１３】
当該第１の連結構造は、動力伝達軸と等速ジョイント、なかでも、トリポード型等速ジョイントを連結するためのスプライン連結構造に採用することができ、この場合の連結部としては、複数のトラニオンを有するインナー部材を選定することができる。また、当該第１の連結構造は、動力伝達軸とボール型等速ジョイントを連結するためのスプライン連結構造に採用することができ、この場合の連結部としては、複数の転動ボールを支承する内輪を選定することができる。
【００１４】
本発明に係るスプライン連結構造における第２の連結構造は、上記した形式のスプライン連結構造であって、前記被伝達部材側スプラインにスプライン嵌合する前記動力伝達軸側スプラインにおける先端から所定の長さの部位が、同スプラインの他の部位に比較して易変形部位に形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
当該第２の連結構造においては、前記動力伝達軸側スプラインの易変形部位を、前記動力伝達軸の同易変形部位に対応する部位と他の部位との熱処理の程度の差または熱処理の有無によって形成する構成とすることができる。
【００１６】
また、当該第２の連結構造においては、前記動力伝達軸側スプラインの易変形部位の長さを、前記被伝達部材側のスプラインにおける軸方向の全長の少なくとも１０〜１５％である構成とすることができる。
【００１７】
当該第２の連結構造においても、動力伝達軸と等速ジョイント、まはでも、トリポード型等速ジョイントを連結するためのスプライン連結構造に採用することができ、この場合の連結部としては、複数のトラニオンを有するインナー部材を選定することができる。また、当該第２の連結構造は、動力伝達軸とボール型等速ジョイントを連結するためのスプライン連結構造にも採用することができ、この場合の連結部としては、複数の転動ボールを支承する内輪を選定することができる。
【００１８】
【発明の作用・効果】
本発明に係るスプライン連結構造の第１の連結構造においては、動力伝達軸に連結する被伝達部材側スプラインの断面形状を特殊な形状とすることによって、被伝達部材と動力伝達軸間での動力伝達開始時における、スプライン歯部とスプライン溝部の噛合部位の先端側で発生する応力集中を大幅に緩和しようとするものである。
【００１９】
当該第１の連結構造では、被伝達部材側スプラインの少なくとも先端部の歯先隅部を円弧形状または面取り形状に形成し、被伝達部材と動力伝達軸間での動力伝達開始時における当該噛合部位で発生する応力集中を、同スプラインの円弧形状または面取り形状の当接によって緩和している。
【００２０】
これによって、当該噛合部位での応力集中に起因するスプライン歯部の歯欠の発生を防止することができる。また、当該噛合部位における応力の集中に起因するスプライン歯底の引張応力の増大を抑制し得て、当該噛合部位における疲労強度の低下を抑制することができる。
【００２１】
また、本発明に係るスプライン連結構造の第２の連結構造においては、被伝達部材に連結する動力伝達軸側スプラインを特殊な強度特性とすることによって、被伝達部材と動力伝達軸間での動力伝達開始時における、スプライン歯部とスプライン溝部の噛合部位の先端部で発生する応力集中を大幅に緩和しようとするものである。
【００２２】
当該第２の連結構造では、動力伝達軸側スプラインの先端から所定の長さの部位を、同スプラインの他の部位に比較して易変形部位に形成し、被伝達部材と動力伝達軸間での動力伝達開始時における当該噛合部位で発生する応力集中を、同スプラインの変形によって、かつ、その後の変形状態の残存によって緩和するものである。
【００２３】
これによって、当該噛合部位での応力集中に起因するスプライン歯部の歯欠の発生を防止することができる。また、当該噛合部位における応力の集中に起因するスプライン歯底の引張応力の増大を抑制して、当該噛合部位における疲労強度の低下を抑制することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明は、スプライン連結構造に関するものである。図１には、被伝達部材である等速ジョイントと動力伝達軸である中間シャフトの連結構造に、本発明に係るスプライン連結構造を採用した自動車用ドライブシャフトを示している。当該ドライブシャフトは、動力伝達軸である中間シャフト１０ａと、中間シャフト１０ａの一端部に連結されたインボードジョイント１０ｂと、中間シャフト１０ａの他端部に連結されたアウトボードジョイント１０ｃとからなるもので、中間シャフト１０ａとインボードジョイント１０ｂの連結、および、中間シャフト１０ａとアウトボードジョイント１０ｃの連結に、当該形式の連結構造が採用されている。
【００２５】
当該ドライブシャフトにおいては、インボードジョイント１０ｂとしてトリポード型等速ジョイントが採用されていて、中間シャフト１０ａを連結する連結部材には、３本のトラニオン１１ａを有するインナ部材１１が選定されている。インボードジョイント１０ｂにおいては、インナ部材１１の各トラニオン１１ａの外周にローラ１２が回転自在に支持されていて、各ローラ１２は、アウタ部材１３の各案内溝１３ａに転動可能に係合している。かかる構造は、トリポード型等速ジョイントとして公知の構造であって、公知の作動を行う。
【００２６】
また、当該ドライブシャフトにおいては、アウトボードジョイント１０ｃとしてボール型等速ジョイントが採用されていて、中間シャフト１０ａを連結する連結部材には内輪１４が選定されている。内輪１４は、保持器１５にて保持されている３個の転動ボール１６を支承して、各転動ボール１６を内輪１４の各円弧溝１４ａと外輪１７の円弧溝１７ａに、転動自在に嵌合させている。かかる構造は、ボール型等速ジョイントとして公知の構造であって、公知の作動を行う。
【００２７】
インボードジョイント１０ｂを中間シャフト１０ａに連結するインナ部材１１においては、その内周側に、その軸線に平行に設けたスプライン１１ｂを備えている。また、インナ部材１１に連結する中間シャフト１０ａにおいては、そのシャフト部１８の一端部外周側に、その軸方向に平行に設けたスプライン１８ａを備えている。インボードジョイント１０ｂのインナ部材１１と中間シャフト１０ａのシャフト部１８の一端部とは、両スプライン１１ｂ，１８ａの多数のスプライン歯部とスプライン溝部を噛合させるスプライン嵌合によって、互いに連結されている。
【００２８】
アウトボードジョイント１０ｃを中間シャフト１０ａに連結する内輪１４においては、その内周側に、その軸線に平行に設けたスプライン１４ｂを備えている。また、内輪１４に連結する中間シャフト１０ａにおいては、そのシャフト部１８の他端部外周側に、その軸方向に平行に設けたスプライン１８ｂを備えている。アウトボードジョイント１０ｃの内輪１４と中間シャフト１０ａのシャフト部１８の他端部とは、両スプライン１４ｂ，１８ｂの多数のスプライン歯部とスプライン溝部を噛合させるスプライン嵌合によって、互いに連結されている。
【００２９】
しかして、本発明に係る第１の連結構造の第１実施形態においては、インボードジョイント１０ｂを構成するインナ部材が図２に示す構造に形成されている。本実施形態においては、当該インナ部材を、図１に示す従来のインナ部材１１と区別するため、インナ部材１１Ａと称する。
【００３０】
また、本発明に係る第１の連結構造の第２実施形態においては、インボードジョイント１０ｂを構成するインナ部材が図３に示す構造に形成されている。本実施形態においては、当該インナ部材を、図１に示す従来のインナ部材１１と区別するため、インナ部材１１Ｂと称する。
【００３１】
本発明に係る第１の連結構造の第１実施形態においては、図２に示すインナ部材１１Ａを採用している。インナ部材１１Ａにおいては、図２に示すように、スプライン１１ｂが多数のスプライン歯部１１ｂ１と、これに並列する多数のスプライン溝部１１ｂ２にて構成されていて、先端側が面取りされて径内方へ傾斜するテーパ面１１ｂ３に形成されている。当該スプライン１１ｂにあっては、テーパ面１１ｂ３の部位とそれ以外の部位である主体部１１ｂ４とのスプラインの軸線に交差する断面では、形状を異にしている。
【００３２】
図４には、当該スプライン１１ｂにおける主体部１１ｂ４の部位の断面（図２の４−４線での断面：一般断面）を示しており、また、図５（ｂ）には、当該スプライン１１ｂにおけるテーパ面１１ｂ３の部位の断面（図２の５−５線での断面）を示している。なお、図５には、従来のインナ部材１１のスプライン１１ｂにおけるテーパ面１１ｂ３の部位の断面を、同図（ａ）に併せて示している。
【００３３】
当該スプライン１１ｂにおいては、主体部１１ｂ４の部位の断面にあっては、図４に示すように、その歯先隅部１１ｂ５（エッジ部）は鋭い角度に形成されている。当該歯先隅部１１ｂ５の断面形状は、従来のインナ部材１１の当該歯先隅部の形状と同じである。一方、テーパ面１１ｂ３の部位の断面では、図５（ｂ）に示すように、その歯先隅部１１ｂ６は、鋭い角部を切欠いた円弧状で滑らかな形状に形成されている。従来のインナ部材１１の当該歯先隅部１１ｂ６の形状は、図５（ａ）に示すように鋭い角度に形成されている。インナ部材１１Ａにおけるスプライン歯部１１ｂの歯先隅部１１ｂ６の形状は、この点で、従来のインナ部材１１の歯先隅部１１ｂ６の形状とは大きく相違している。
【００３４】
第１実施形態に係る連結構造では、インナ部材１１Ａに形成したスプライン１１ｂの多数のスプライン歯部１１ｂ１およびスプライン溝部１１ｂ２と、中間シャフト１０ａのスプライン１８ａの多数のスプライン溝部１８ａ２およびスプライン歯部１８ａ１とを噛合させるスプライン嵌合によって、中間シャフト１０ａとインボードジョイント１０ｂが互いに連結されている。
【００３５】
ところで、当該形式の従来の連結構造においては、インナ部材１１のスプライン１１ｂにおけるスプライン歯部１１ｂ１の歯先隅部１１ｂ６が、図５（ａ）に示すように、長さ方向の全体に鋭い角度に形成されている。このため、インボードジョイント１０ｂと中間シャフト１０ａが相対回転を開始した場合、インナ部材１１のスプライン１１ｂと中間シャフト１０ａのスプライン１８ａ間では、スプライン歯部１１ｂ１の先端側とスプライン歯部１８ａ１の先端側の噛合部位における歯面同士で当接を開始し、この際には、当該噛合部位に応力が集中することになる。このため、当該噛合部位では、応力集中がスプライン歯部１１ｂ１、および／またはスプライン歯部１８ａ１の歯欠の原因となる。
【００３６】
また、当該噛合部位におけるスプライン歯部１１ｂ１，１８ａ１での応力の集中する部位（歯面）は、スプライン溝部１１ｂ２，１８ａ２の底部（歯底）での引張応力の発生する部位と一致するため、歯面での大きな応力は歯底の引張応力を増大させ、当該噛合部位の疲労強度を大きく低下させるおそれがある。
【００３７】
これに対して、本発明に係る第１の連結構造における第１実施形態の連結構造においては、インナ部材１１Ａのスプライン１１ｂの先端側のテーパ面１１ｂ３の部位の歯先隅部１１ｂ６を、鋭い角部を切欠いた円弧状で滑らかな形状に形成している。
【００３８】
このため、中間シャフト１０ａとインボードジョイント１０ｂ間での動力伝達開始時における相対回転の際、スプライン歯部１１ｂ１およびスプライン溝部１１ｂ２とスプライン歯部１８ａ１およびスプライン溝部１８ａ２間の噛合部位の先端側での局部的な当接が回避され、これにより、当該噛合部位の先端側で発生する応力集中が緩和される。また、当該噛合部位における応力の集中に起因するスプライン溝部１１ｂ２，１８ａ２の歯底での引張応力の増大を抑制し得て、当該噛合部位における疲労強度の低下を大きく抑制することができる。
【００３９】
本発明に係る第１の連結構造における第２実施形態においては、図３に示すインナ部材１１Ｂを採用している。当該インナ部材１１Ｂにおいては、図３に示すように、スプライン１１ｂが多数のスプライン歯部１１ｂ１と、これに並列する多数のスプライン溝部１１ｂ２にて構成されていて、先端側が面取りされて径内方へ傾斜するテーパ面１１ｂ３に形成されている。また、スプライン１１ｂのテーパ面１１ｂ３に続く先端部は、所定長さにわたって浅溝部１１ｂ７に形成されていて、浅溝部１１ｂ７と主体部１１ｂ４の境界がテーパ面１１ｂ８に形成されている。
【００４０】
当該インナ部材１１Ｂのスプライン１１ｂにあっては、テーパ面１１ｂ８の部位および浅溝部１１ｂ７の部位と、それ以外である主体部１１ｂ４の部位とでは、スプラインの軸線に交差する断面を異にしている。
【００４１】
図４には、インナ部材１１Ｂのスプライン１１ｂにおける主体部１１ｂ４の断面（図３の矢印４−４部位での断面：一般断面）を示しており、当該断面はインナ部材１１Ａのスプライン１１ｂにおける主体部１１ｂ４の断面と共通している。図５（ｂ）には、インナ部材１１Ｂのスプライン１１ｂにおけるテーパ面１１ｂ８の部位の断面（図３の矢印５−５部位での断面）を示しており、当該断面は、インナ部材１１Ａのスプライン１１ｂにおけるテーパ面１１ｂ３の部位の断面と共通している。
【００４２】
また、図６（ｂ）には、インナ部材１１Ｂのスプライン１１ｂにおける浅溝部１１ｂ７の部位の断面（図３の矢印６−６部位での断面）を示している。なお、図６には、従来のインナ部材１１のスプライン１１ｂにおける浅溝部１１ｂ７に対応する部位の断面を、同図（ａ）に併せて示している。
【００４３】
インナ部材１１Ｂのスプライン１１ｂにおいては、主体部１１ｂ４の部位の断面では、図４に示すように、その歯先隅部１１ｂ５（エッジ部）は鋭い角度に形成されている。当該歯先隅部１１ｂ５の断面形状は、従来のインナ部材１１の当該歯先隅部の形状と同じである。
【００４４】
一方、テーパ面１１ｂ８の部位の断面では、図５（ｂ）に示すように、スプライン歯部１１ｂの歯先隅部１１ｂ６は、鋭い角部を切欠いた円弧状で滑らかな形状に形成されている。従来のインナ部材１１の当該歯先隅部１１ｂ６の形状は、図５（ａ）に示すように鋭い角度に形成されており、この点で、スプライン歯部１１ｂの歯先隅部１１ｂ６の形状は、従来のインナ部材１１の当該歯先隅部１１ｂ６の形状とは大きく相違している。
【００４５】
また、浅溝部１１ｂ７の部位の断面では、図６（ｂ）に示すように、その歯先隅部１１ｂ９は、鋭い角部を切欠いた円弧状で滑らかな形状に形成されている。これに対して、従来のインナ部材１１の当該歯先隅部１１ｂ９の形状は、図６（ａ）に示すように鋭い角度に形成されており、この点でも、スプライン１１ｂの歯先隅部１１ｂ９の形状は、従来のインナ部材１１の当該歯先隅部１１ｂ９の形状とは大きく相違している。
【００４６】
第２実施形態に係る連結構造では、インナ部材１１Ｂに形成したスプライン１１ｂの多数のスプライン歯部１１ｂ１およびスプライン溝部１１ｂ２と、中間シャフト１０ａのスプライン１８ａの多数のスプライン溝部１８ａ２およびスプライン歯部１８ａ１とを噛合させるスプライン嵌合によって、中間シャフト１０ａとインボードジョイント１０ｂが互いに連結されている。
【００４７】
ところで、当該形式の従来の連結構造においては、インナ部材１１のスプライン１１ｂにおけるテーパ面１１ｂ８の部位の歯先隅部１１ｂ８が、図５（ａ）に示すように、鋭い角度に形成されている。また、インナ部材１１のスプライン１１ｂにおける浅溝部１１ｂ７の部位の歯先隅部１１ｂ９も、図６（ａ）に示すように、鋭い角度に形成されている。
【００４８】
このため、インボードジョイント１０ｂと中間シャフト１０ａが相対回転を開始した場合、インナ部材１１のスプライン１１ｂと中間シャフト１０ａのスプライン１８ａ間では、スプライン歯部１１ｂ１，１８ａ１の先端側とスプライン溝部１１ｂ２，１８ａ２の先端側の噛合部位における歯面同士で当接を開始し、この際には、当該噛合部位の歯面に応力が集中することになる。このため、当該噛合部位では、応力集中がスプライン歯部１１ｂ１，１８ａ１の歯欠の原因となる。
【００４９】
また、当該噛合部位におけるスプライン歯部１１ｂ１，１８ａ１での応力の集中する部位（歯面）は、スプライン溝部１１ｂ２，１８ａ２の底部（歯底）での引張応力の発生する部位と一致するため、スプライン歯部１１ｂ１，１８ａ１の歯面での大きな応力は、スプライン溝部１１ｂ２，１８ａ２の歯底の引張応力を増大させ、当該噛合部位の疲労強度を大きく低下させるおそれがある。
【００５０】
これに対して、本発明に係る第１の連結構造における第２実施形態の連結構造においては、インナ部材１１Ｂのスプライン１１ｂの先端側のテーパ面１１ｂ８の部位における歯先隅部１１ｂ６、および、浅溝部１１ｂ７の部位における歯先隅部１１ｂ９を、鋭い角部を切欠いた円弧状で滑らかな形状に形成している。
【００５１】
このため、中間シャフト１０ａとインボードジョイント１０ｂ間での動力伝達開始時における相対回転の際、スプライン歯部１１ｂ１およびスプライン溝部１１ｂ２とスプライン歯部１８ａ１およびスプライン溝部１８ａ２間の噛合部位の先端側での局部的な当接が回避され、これにより、当該噛合部位の先端側で発生する応力集中が緩和される。また、当該噛合部位における応力の集中に起因するスプライン溝部１１ｂ２，１８ａ２における歯底の引張応力の増大を抑制し得て、当該噛合部位における疲労強度の低下を大幅に抑制することができる。
【００５２】
図７には、第２実施形態に係る連結構造で採用しているインナ部材１１Ｂの製造方法を概略的に示している。当該製造方法は、特殊な押込成形治具Ｃを採用して、インナ部材１１Ｂにおける内周側のスプライン１１ｂを一気に成形することを意図している。使用する押込成形治具Ｃは、先端側の外周に多数の切削刃を有している。
【００５３】
当該切削刃は、先端から所定長さ延びるスプライン１１ｂの主体部１１ｂ４を成形するための主体刃部ｃ１、主体刃部ｃ１から後方へ所定長さ延びるスプライン１１ｂの浅溝部１１ｂ７を成形するための第１副刃部ｃ２、および、第１副刃部ｃ２と主体刃部ｃ１の境界に位置しスプライン１１ｂのテーパ面１１ｂ８を成形するための第２副刃部ｃ３にて構成されている。また、当該切削刃においては、第１副刃部ｃ２および第２副刃部ｃ３の刃溝の底隅部が円弧状に形成されていて、スプライン１１ｂの浅溝部１１ｂ７における歯先隅部１１ｂ９（円弧状隅部）、および、スプライン１１ｂのテーパ面１１ｂ８における歯先隅部１１ｂ６（円弧状隅部）が成形できるようになっている。
【００５４】
押込成形治具Ｃを使用してインナ部材１１Ｂにスプライン１１ｂを成形するには、押込成形治具Ｃをインナ部材１１Ｂの原形材の内孔内に、図７（ａ）に示す方向から内孔内を貫通するまで押し込む。その後、押込成形治具Ｃをインナ部材１１Ｂの原形材の内孔内から、図７（ｂ）に示す方向に引抜く。これにより、当該原形材にはその内孔周面に、主体部１１ｂ４、テーパ面１１ｂ８、および浅溝部１１ｂ７を有するスプライン１１ｂが一気に成形される。換言すれば、インナ部材１１Ｂを一気に製造することができる。
【００５５】
以上の各実施形態は、本発明に係る第１の連結構造をドライブシャフトの中間シャフト１０ａとインボードジョイント１０ｂ間の連結に実施した例であるが、当該第１の連結構造は、当該ドライブシャフトの中間シャフト１０ａとアウトボードジョイント１０ｃ間の連結にも同様の態様で実施することができる。
【００５６】
本発明に係る第１の連結構造では、等速ジョイントと動力伝達軸の連結構造における噛合部位での応力集中を抑制する手段を、等速ジョイントを構成する連結部材側で対処している。これに対して、本発明に係る第２の連結構造では、等速ジョイントと動力伝達軸の連結構造における噛合部位での応力集中を抑制する手段を、動力伝達軸側で対処しようとするものである。図８には、本発明に係る第２の連結構造の実施形態を示している。
【００５７】
第２の連結構造に係る実施形態（第３連結構造）では、動力伝達軸として中間シャフト２０ａを採用し、等速ジョイントとしてインボードジョイント２０ｂを採用して、中間シャフト２０ａとインボードジョイント２０ｂを連結している。インボードジョイント２０ｂは、図１に示すインボードジョイント１０ｂと同一構成のものである。なお、第３連結構造は、アウトボードジョイントと中間シャフトとの連結構造にも実施し得るものである。
【００５８】
中間シャフト２０ａは、中間シャフト１０ａとは基本的には同一構造であって、その一端部にてインボードジョイント２０ｂのインナ部材２１と連結しているが、インボードジョイント２０ｂのインナ部材２１と連結しているシャフト部２２は、中間シャフト１０ａのシャフト部１８とは、その長さ方向の熱処理状態を異にしている。当該熱処理は、中間シャフトに高い剛性を付与するためのものであり、中間シャフト１０ａのシャフト部１８では、その長さ方向には均等に熱処理が施されているのに対して、中間シャフト２０ａのシャフト部２２では、先端側に非熱処理の部位を備えている。
【００５９】
なお、中間シャフト２０ａにおいては、シャフト部２２の図示しない他端部にて、アウトボードジョイントの内輪と連結しているが、シャフト部２２の他端側にも非熱処理の部位を備えていて、第３連結構造を実施している。
【００６０】
中間シャフト２０ａを構成するシャフト部２２においては、熱処理の有無によって、中間主体部である熱処理域２２ａ１と、その各端部の非熱処理域２２ａ２とに区分されていて、シャフト部２２の各側端部には、軸方向へ所定長さ延びるスプライン２２ｂが形成されている。シャフト部２２における熱処理域２２ａ１は、通常の中間シャフトが受ける熱処理を施されて硬くて剛性の高い領域であり、シャフト部２２における非熱処理域２２ａ２は、当該熱処理を施されていない、熱処理域２２ａ１に比較して軟らかくて容易に変形可能な領域（易変形性の領域）である。
【００６１】
インボードジョイント２０ｂのインナ部材２１側のスプライン２１ａとスプライン嵌合する中間シャフト２０ａ側のスプライン２２ｂは、非熱処理域２２ａ２から熱処理域２２ａ１に所定長さ延びて形成されている。スプライン２２ｂの長は、インボードジョイント２０ｂのインナ部材２１側のスプライン２１ａの長さと略同一であるが、非熱処理域２２ａ２は、インナ部材２１側のスプライン２１ａとの噛合端から少なくとも１３％の長さの領域にある。換言すれば、中間シャフト２０ａ側のスプライン２２ｂの先端部は、その先端から少なくとも１３％の長さの領域が非熱処理域２２ａ２であって、易変形部位に形成されている。
【００６２】
図９（ａ）は、中間シャフト２０ａ側のスプライン２２ｂとインナ部材２１側のスプライン２１ａとの噛合状態を模式的に示している。スプライン２２ｂのスプライン歯部２２ｂ１は、スプライン２１ａのスプライン溝部２１ａ２に噛合した状態にあり、かつ、スプライン２１ａのスプライン歯部２１ａ１は、スプライン２２ｂのスプライン溝部２２ｂ２に噛合した状態にある。
【００６３】
スプライン２２ｂとスプライン２１ａがこのような噛合状態にある場合、インボードジョイント２０ｂと中間シャフト２０ａが相対回転を開始すると、中間シャフト２０ａ側のスプライン２２ｂのスプライン歯部２２ｂ１は、スプライン２１ａのスプライン溝部２２ａ２内を相対的に移動して、先ず、その先端側の歯面の先端をスプライン２１ａのスプライン歯部２１ａ１の歯面に当接させる。
【００６４】
中間シャフト２０ａ側のスプライン２２ｂのスプライン歯部２２ｂ１がスプライン２１ａのスプライン歯部２１ａ１の歯面に当接する部位は、非熱処理域２２ａ２の易変形部位の先端にあたり、スプライン歯部２２ｂ１がスプライン歯部２１ａ１に当接した場合には、スプライン歯部２２ｂ１の先端側の隅部（易変形部位）は瞬時に図９（ｂ）に示す状態に変形し、当該変形状態はその後復帰することなく、その形態を永久に残存させる。
【００６５】
このように、本発明に係る第２の連結構造の実施形態（第３連結構造）においては、中間シャフト２０ａのスプライン２２ｂにおけるスプライン歯部２２ｂ１の先端側が非熱処理域２２ａ２の易変形部位に形成されていて、スプライン歯部２２ｂ１がスプライン歯部２１ａ１に当接した場合には、スプライン歯部２２ｂ１の先端側隅部は瞬時に変形して、当該変形状態はその後復帰することなく、その形態を永久に残存する。
【００６６】
このため、中間シャフト２０ａとインボードジョイント２０ｂ間での動力伝達開始時における、スプライン２２ｂのスプライン歯部２２ｂ１およびスプライン溝部２２ｂ２とスプライン２１ａのスプライン溝部２１ａ２およびスプライン歯部２１ａ１の噛合部位の先端側での局部的な当接が回避され、これにより、当該噛合部位の先端側で発生する応力集中が緩和される。また、当該噛合部位における応力の集中に起因するスプライン歯底の引張応力の増大を抑制し得て、当該噛合部位における疲労強度の低下を抑制することができる。
【００６７】
これに対して、当該形式の連結構造において、中間シャフト２０ａのシャフト部２２における易変形部位が存在しない場合には、インナ部材２１のスプライン２１ａと中間シャフト２０ａ間では、スプライン歯部の先端側とスプライン溝部の先端側の噛合部位における歯面同士で当接が開始され、この際には、当該噛合部位に応力が集中することになる。このため、当該噛合部位では、応力集中がスプライン歯部の歯欠の原因となり、かつ、歯面での大きな応力に起因する歯底の引張応力の増大により、当該噛合部位の疲労強度を低下させることにもなる。
【００６８】
本発明に係る第２の連結構造の実施形態（第３連結構造）において、中間シャフト２０ａのシャフト部２２における易変形部位（非熱処理域２２ａ２）の適切な長さを知見すべき実験を試みたところ、図１０のグラフに示す結果を得た。
【００６９】
図１０は、インボードジョイント２０ｂのインナ部材２１側スプライン２１ａの長さＬ１に対する中間シャフト２０ａの易変形部位（非熱処理域２２ａ２）の長さＬ２の割合（Ｌ２／Ｌ１）と、両スプライン２１ａ，２２ｂのスプライン歯部とスプライン溝部の噛合部位における疲労強度との関係を示している。
【００７０】
当該第３連結構造では、中間シャフト２０ａの易変形部位（非熱処理域２２ａ２の長さＬ２）のインナ部材２１側スプライン２１ａの長さＬ１に対する割合（Ｌ２／Ｌ１）が増加すると、これに伴い、疲労強度が急激に増大して向上していることが確認される。但し、疲労強度の増加率は、Ｌ２／Ｌ１が１３％前後に達すると急激に低下し、その後のＬ２／Ｌ１の増加によっても、疲労強度を大きく増大させることは期待できないことが確認される。
【００７１】
この結果からすれば、中間シャフト２０ａの易変形部位（非熱処理域２２ａ２）の長さのインナ部材２１側スプライン２１ａに対する割合（Ｌ２／Ｌ１）は１０％以上であることが好ましく、一層好ましくは、少なくとも１０〜１５％である。中間シャフト２０ａの易変形部位（非熱処理域２２ａ２）の長さの上限については、両スプライン２１ａ，２２ｂの噛合強度の面から適宜設定するようにする。好ましい上限は、３０％前後である。易変形部位（非熱処理域２２ａ２）の長さが３０％を越えると、中間シャフトの強度に影響を及ぼすことになって好ましくない。
【００７２】
なお、上記した各実施形態では、等速ジョイントと中間シャフトを連結するスプライン連結構造を例示しているが、本発明に係るスプライン連結構造はこれに限らず、各種の被伝達部材と動力伝達軸間のスプライン連結構造に適用することができる。また、上記した各実施形態では、等速ジョイントとしてインボード側のトリポート型ジョイントを例示しているが、本発明に係るスプライン連結構造はこれに限らず、インボード側およびアウトボード側の各種型の等速ジョイント、例えばＢＩ型、ＧＩ型、トリポート型、ボール型、クロスグルーブ型の等速ジョイントにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用対象とする形式の連結構造を使用している自動車用ドライブシャフトの一部縦断した正面図である。
【図２】本発明に係る連結構造の一実施形態である第１連結構造で採用している連結部材（インナ部材）の一部を省略した縦断面図である。
【図３】本発明に係る連結構造の他の実施形態である第２連結構造で採用している連結部材（インナ部材）の一部を省略した縦断面図である。
【図４】本発明に係る連結構造のスプライン嵌合部における図２またはび図３の４−４線で切断した面を模式的に示す切断面図である。
【図５】本発明に係る連結構造のスプライン嵌合部における図２および図３の５−５線で切断した面を模式的に示す切断面図である。
【図６】本発明に係る連結構造のスプライン嵌合部における図３の６−６線で切断した面を模式的に示す切断面図である。
【図７】本発明に係る連結構造の実施形態である第２連結構造で採用している図３に示すインナ部材の製造方法を概略的に示す一部を省略した縦断面図（ａ），（ｂ）である。
【図８】本発明に係る連結構造のさらに他の実施形態である第３連結構造を採用したドライブシャフトを一部省略して示す側面図である。
【図９】同連結構造におけるスプライン歯部およびスプライン溝部の噛合部位の一部を模式的に示す噛合図である。
【図１０】インボードジョイントのインナ部材側スプラインの長さＬ１に対する中間シャフトの易変形部位の長さＬ２の割合（Ｌ２／Ｌ１）と、両スプラインの噛合部位における疲労強度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ａ…中間シャフト、１０ｂ…インボードジョイント、１０ｃ…アウトボードジョイント、１１，１１Ａ，１１Ｂ…インナ部材、１１ａ…トラニオン、１１ｂ…スプライン、１１ｂ１…スプライン歯部、１１ｂ２…スプライン溝部、１１ｂ３，１１ｂ８…テーパ面、１１ｂ４…主体部、１１ｂ５，１１ｂ６，１１ｂ９…歯先隅部、１１ｂ７…浅溝部、１２…ローラ、１３…アウタ部材、１３ａ…案内溝、１４…内輪、１４ａ…円弧溝、１４ｂ…スプライン、１５…保持器、１６…転動ボール、１７…外輪、１７ａ…円弧溝、１８…シャフト部、１８ａ、１８ａ１…スプライン歯部、１８ａ２…スプライン溝部、１８ｂ…スプライン、２０ａ…中間シャフト、２０ｂ…インボードジョイント、２１…インナ部材、２１ａ…スプライン、２１ａ１…スプライン歯部、２１ａ２…スプライン溝部、２２…シャフト部、２２ａ１…熱処理域、２２ａ２…非熱処理域、２２ｂ…スプライン、２２ｂ１…スプライン歯部、２２ｂ２…スプライン溝部、Ｃ…押込成形治具、ｃ１…主体刃部、ｃ２…第１副刃部、ｃ３…第２副刃部。
【図１】
2004225853.tif 000003
【図２】
2004225853.tif 000004
【図３】
2004225853.tif 000005
【図４】
2004225853.tif 000006
【図５】
2004225853.tif 000007
【図６】
2004225853.tif 000008
【図７】
2004225853.tif 000009
【図８】
2004225853.tif 000010
【図９】
2004225853.tif 000011
【図１０】
2004225853.tif 000012