(57)【要約】【課題】プロペラシャフトのエネルギー吸収用の軟化部を回転バランス調整作業と一緒の装置と工程によって行うことによって、製造作業能率の向上とコスト低減化が図れるプロペラシャフトを提供する。【解決手段】アルミ合金製の円筒部材７と、該円筒部材の両端部に結合されたヨーク部及びスタブ軸とを備え、該円筒部材に両連結部材が結合された状態で回転バランス調整が行われるプロペラシャフトである。予め熱処理された円筒部材の周壁１１の所定位置に、回転バランス調整用のバランスピース１２を加熱溶着すると共に、前記周壁のバランスピースを加熱溶着する際に、該加熱部位に衝突エネルギー吸収用の軟化部１３を同じ加熱により形成した。【選択図】  図１
2004324690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の円筒部材と、該円筒部材の両端部に結合された連結部材とを備え、該円筒部材に両連結部材が結合された状態で回転バランス調整が行われるプロペラシャフトにおいて、
非加熱処理状態にある前記円筒部材の周壁に、加熱処理装置により回転バランス調整用のバランスピースを加熱溶着する際に、円筒部材の周壁の所定位置を前記加熱処理装置を用いて加熱して高硬度部位を形成し、他の非加熱の低硬度部位との硬度差によって衝突エネルギー吸収部を形成したことを特徴とするプロペラシャフト。
【請求項２】
金属製の円筒部材と、該円筒部材の両端部に結合された連結部材とを備え、該円筒部材に両連結部材が結合された状態で回転バランス調整が行われるプロペラシャフトにおいて、
予め前記円筒部材の全体を予め熱処理すると共に、該熱処理された円筒部材の所定位置に、加熱処理装置により回転バランス調整用のバランスピースを加熱溶着し、かつ前記円筒部材の前記バランスピースを加熱溶着する際に、該加熱部位に衝突エネルギー吸収用の軟化部を前記溶着加熱により形成したことを特徴とするプロペラシャフト。
【請求項３】
金属製の円筒部材と、該円筒部材の両端部に結合された連結部材とを備え、該円筒部に両連結部材が結合された状態で回転バランス調整が行われるプロペラシャフトにおいて、
予め熱処理された前記円筒部材の所定位置に、加熱処理装置により回転バランス調整用のバランスピースを加熱溶着すると共に、前記円筒部材の前記バランスピースを加熱溶着する部位以外の所定位置に、前記加熱処理装置によって衝突エネルギー吸収用の軟化部を形成したことを特徴とするプロペラシャフト。
【請求項４】
金属製の円筒部材と、該円筒部材の両端部に結合された連結部材とを備え、該円筒部に両連結部材が結合された状態で回転バランス調整が行われるプロペラシャフトの製造方法において、
予め熱処理された前記円筒部材の所定位置に、回転バランス用のバランスピースを加熱溶着する工程と、
前記加熱溶着工程時に、前記円筒部材の所定部位に前記同じ加熱処理によって衝突エネルギー吸収用の軟化部を形成する工程とを備えたことを特徴とするプロペラシャフトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の動力伝達装置であるプロペラシャフトに関し、とりわけ、プロペラシャフトの円筒部材に、車両の衝突時に円筒部材の所定部位を座屈変形させて衝撃を吸収可能な部分を有するプロペラシャフト及びこの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の車両のプロペラシャフトとしては、以下の特許文献１に記載されているものが知られている。
【０００３】
このプロペラシャフトは、トランスミッション側からデフェレンシャルギア側へ動力を伝達し、軸交差角が変化しても回転を伝達できる自在継手と、例えば金属製の円筒部材と、該円筒部材の両端部に連結されて前記自在継手を構成するヨーク部材とを備えている。
【０００４】
また、前記円筒部材の周壁には、エネルギー吸収用の凹部が複数設けられており、この凹部は円筒部材の外周の軸方向に所定の配列ピッチで、かつ円周方向に所定のねじれ角で整列するように多数設けられて凹部列が形成されている。
【０００５】
そして、この各凹部は、車両の衝突時などに、プロペラシャフトに衝撃が加わった際に、これを起点として円筒部材が均等に座屈することにより、そのエネルギーを吸収するものであり、各種パラメータの設定によって凹部列の座屈荷重等を変更することができるようになっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−８７０８５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のプロペラシャフトにあっては、円筒部材に複数の凹部を設けることによって、衝突時などの衝撃を効果的に吸収できるものの、この凹部を円筒部材に設けるには、プロペラシャフトの通常の製造装置や製造工程以外に、特別な装置を用いたり付加的な製造工程が必要になる。
【０００８】
この結果、製造作業能率の低下と製造コストの高騰が余儀なくされている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来のプロペラシャフトの技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１に記載の発明は、とりわけ、非加熱処理状態にある前記円筒部材の周壁に、加熱処理装置により回転バランス調整用のバランスピースを加熱溶着する際に、円筒部材の周壁を前記加熱処理装置を用いてて加熱して高硬度部位を形成し、他の非加熱の低硬度部位との硬度差によって衝突エネルギー吸収部を形成したことを特徴としている。
【００１０】
一般にプロペラシャフトは、円筒部材などの各構成部品を製造した後に、仮組付を行って全体の回転バランス調整が必ず行われるが、このバランス調整は、プロペラシャフトの円筒部材の周壁の所定位置に金属製のバランスピースを加熱溶着することによって行われるようになっている。
【００１１】
そこで、この発明は、かかる回転バランス調整作業中、つまりバランスピースを円筒部材に加熱溶着する作業中に、同じ加熱処理装置を利用して周壁の所定位置を加熱し、この加熱された部位が他の非加熱部位よりも高硬度になることから、応力集中部位となる。したがって、この硬度差を利用して衝撃エネルギー吸収部としたものである。
【００１２】
すなわち、円筒部材の周壁の一部は、例えばバランスピースの加熱溶着による加熱によって高硬度になっているのに対して、非加熱部位は軟化（脆弱化）していることから、車両の衝突時などに、プロペラシャフトに軸方向やねじり方向の衝撃荷重が作用した際に、該プロペラシャフトに前記非加熱部位から座屈変形して加熱部位でこの座屈変形を受け止められて、衝撃エネルギーが吸収されるのである。
【００１３】
したがって、衝撃エネルギー吸収部を、従来技術のような特別な装置などを用いずに、既存のバランスピース用の加熱溶着用の加熱処理装置を用いると共に、該加熱溶着工程中に形成することから、バランス調整作業を含めたプロペラシャフトの製造作業能率の向上とコストの低減化が図れる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、予め前記円筒部材の全体を予め熱処理すると共に、該熱処理された円筒部材の所定位置に、加熱処理装置により回転バランス調整用のバランスピースを加熱溶着し、かつ前記円筒部材の前記バランスピースを加熱溶着する際に、該加熱部位に衝突エネルギー吸収用の軟化部を前記溶着加熱により形成したことを特徴としている。
【００１５】
この発明によれば、かかる回転バランス調整作業中、つまりバランスピースを円筒部材に加熱溶着する作業中に、この加熱溶着作業を利用して該再加熱部位を軟化部としたものである。
【００１６】
したがって、請求項１の発明と同じく、従来技術のような特別な装置などを用いずに、既存のバランスピース用の加熱溶着装置を用いると共に、該加熱溶着工程中に形成することから、バランス調整作業を含めたプロペラシャフトの製造作業能率の向上とコストの低減化が図れる。
【００１７】
なお、軟化部は円筒部材のバランスピースの加熱溶着による再加熱によって脆弱化されることから、車両の衝突時などに、プロペラシャフトに軸方向やねじり方向の衝撃荷重が作用した際に、該プロペラシャフトに前記軟化部から座屈変形して衝撃エネルギーが吸収されることは勿論である。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、予め熱処理された前記円筒部材の所定位置に、加熱処理装置により回転バランス調整用のバランスピースを加熱溶着すると共に、前記円筒部材の前記バランスピースを加熱溶着する部位以外の所定位置に、前記加熱処理装置によって衝突エネルギー吸収用の軟化部を形成したことを特徴としている。
【００１９】
この発明によれば、軟化部を、同じ加熱処理装置を用いて、かつバランスピースを加熱溶着作業中に形成することから、請求項２の発明とほぼ同じ作用効果が得られるが、請求項２に記載の発明とは異なり、円筒部材の加熱部位ではなく、それ以外の自由に選択した位置に形成したため、プロペラシャフトの回転バランス調整作業が容易になる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、プロペラシャフトの製造方法であって、予め熱処理された前記円筒部材の所定位置に、回転バランス用のバランスピースを加熱溶着する工程と、前記加熱溶着工程時に、前記円筒部材の所定部位に前記加熱溶着によって衝突エネルギー吸収用の軟化部を形成する工程とを備えたことを特徴としている。
【００２１】
したがって、この製造方法の発明によれば、バランスピースの加熱溶着工程時に、同時に軟化部を形成するので、請求項１〜３の発明と同じく、バランス調整作業を含めたプロペラシャフトの製造作業能率の向上とコストの低減化が図れる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるプロペラシャフト及びこのプロペラシャフトの製造方法にかかる実施形態を図面に基づいて詳述する。
【００２３】
この車両のプロペラシャフト１は、図３に示すように、トランスミッションに接続されたトランスミッション側の駆動側シャフト２と、該駆動側シャフト２に自在継手４を介して軸方向から連結されたデフェレンシャルギア側の従動側シャフト３とから主として構成されている。
【００２４】
前記駆動側シャフト２は、内部中空状に形成されて、一端部に前記自在継手４の十字軸５に連係するヨーク部６が軸方向から結合されている。
【００２５】
前記従動側シャフト３は、金属製の円筒部材７と、該円筒部材７の一端部に軸方向から溶接によって結合されて、前記自在継手４の十字軸５に連係する連結部材であるヨーク部８と、円筒部材７の他端部に軸方向から溶接によって結合されて、デフェレンシャルギアにボールベアリング９を介して連係されたスタブ軸１０とから構成されている。
【００２６】
また、前記円筒部材７は、アルミ合金材によって比較的薄肉に形成された周壁１１の所定位置に、回転バランス調整用の複数のバランスピース１２が加熱溶着によって固定されていると共に、この加熱溶着個所に、衝撃エネルギー吸収用の軟化部１３が形成されている。
【００２７】
すなわち、前記各バランスピース１２は、アルミ合金材によって小さなほぼ矩形板状に形成されて、プロペラシャフト１を車両などに組み付けた後に行われる回転バランス調整作業時に円筒部材７の周壁１１の外面にスポット溶接によって加熱溶着され、この加熱部位を軟化部１３として形成したものである。
【００２８】
以下、図１及び図２に基づいて周壁１１に対するバランスピース１２の加熱溶着及び軟化部１３の形成方法を説明する。
【００２９】
まず、予め熱処理された円筒部材７に各バランスピース１２の取付位置を決定しておき、その後、その位置に図２Ａ、Ｂに示すように、スポット溶接機１４の一方の電極部１４ａの先端にバランスピース１２を保持しながら両電極部１４ａ、１４ｂによって円筒部材７の周壁１１を挟持状態に配置する。
【００３０】
この時点では、バランスピース１２のナゲット部１２ａが周壁１１の外面所定位置に当接しており、この状態で図１Ａ、Ｂに示すように、スポット溶接機１４によってバランスピース１２を周壁１１に加圧しつつ通電して接触点を加熱溶融（再加熱）する。これによって、ナゲット部１２ａが周壁１１に点状に溶着接合する（加熱溶融工程）。
【００３１】
また、このスポット溶接機１４による再加熱時に、前記周壁１１の加熱溶融部位を加熱によって所定の大きさに拡げることによって、エネルギー吸収用の軟化部１３を形成した（軟化部形成工程）。
【００３２】
つまり、この軟化部１３は、円筒部材７の部分的な再加熱によっていわゆる焼きなまし状態になることから、この部分が脆弱化されることで形成されるのである。そして、この軟化部１３は、加熱溶着されるバランスピース１１と同数及び同一の位置に周壁１１に対応して形成されることになる。
【００３３】
このように、本実施形態では、通常行われるプロペラシャフト１の回転バランス調整作業中、つまりバランスピース１１を周壁１１に加熱溶着する際に、この加熱溶着工程を利用して該加熱部位を軟化部１３として形成したものである。
【００３４】
したがって、エネルギー吸収用の軟化部１３を、従来技術のような特別な装置などを用いずに、既存のバランスピース１２用のスポット溶接機１４と、加熱溶着工程を用いることから、バランス調整作業を含めたプロペラシャフト１の製造作業能率の向上とコストの低減化が図れる。
【００３５】
なお、前記円筒部材７に複数のバランスピース１２を加熱溶着した後は、再度プロペラシャフト１の回転バランスの調整作業を行い、バランスされている場合はプロペラシャフト１の組み付け作業が完了するが、アンバランス状態であれば再度計測によってバランスピース１２を加熱溶着すると共に、該加熱部位に軟化部１３を形成する。
【００３６】
図４は本発明の第２の実施形態を示し、軟化部１５をバランスピース１２の加熱溶着位置と異なる位置に形成したものである。
【００３７】
すなわち、前述のように、回転バランス調整のためにスポット溶接機１４によって各バランスピース１２を周壁１１に加熱溶着する工程時において、図４Ａ、Ｂに示すように、バランス計測して予め決定された周壁１１位置、つまりバランスピース１２の加熱溶着位置とは異なる位置にスポット溶接機１４を位置決めしながら挟持状態に配置すると共に、一方側の電極部１４ａの先端を予定の位置に当てて、この接点部を所定時間再加熱する。これによって、かかる再加熱部位が焼きなまし状態になることから軟化部１５が形成されることになる。
【００３８】
したがって、第１の実施形態と同様にプロペラシャフト１の製造作業能率の向上とコストの低減化が図れることは勿論のこと、この実施形態では、軟化部１５の形成位置がバランスピース１２の取付位置のように規制されずに、自由に選択することができるので、プロペラシャフト１の回転バランス調整作業が容易になる。
【００３９】
また、本発明の他の実施形態としては、予め非加熱処理状態にある円筒部材７の周壁１１に、前述のようなスポット溶接機１４により回転バランス調整用のバランスピース１２を加熱溶着する際に、円筒部材７の周壁１１の所定位置、つまり、このバランスピース１２の加熱溶着部位が加熱により熱処理された状態で高硬度部位として形成され、他の非加熱の低硬度部位との硬度差によって衝突エネルギー吸収部を形成するようにした。
【００４０】
すなわち、円筒部材７の周壁１１の加熱溶着部位が高硬度になっているため、、非加熱部位に対して硬度差があるために、車両の衝突時などに、プロペラシャフトに軸方向やねじり方向の衝撃荷重が作用した際に、加熱部と非加熱部の境界に応力集中が生じ、この部分かか変形又は破壊して衝撃エネルギーが吸収されるのである。
【００４１】
したがって、この実施形態も加熱処理をバランスピース１２の加熱溶着作業中に同じスポット溶接機１４を用いて行うので、前記各実施形態と同様な作用効果が得られる。
【００４２】
なお、バランスピース１２の加熱溶着部位以外の個所を、同じスポット溶接機１４を用いて加熱処理して、ここを高硬度部位とすることも可能である。
【００４３】
前記実施形態から把握できる請求項以外の技術的思想について、以下に記載する。
【００４４】
前記軟化部を、円筒部材の複数個所に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のプロペラシャフト。
【００４５】
軟化部を円筒部材に対して複数の個所に形成したため、衝撃エネルギー吸収をより効果的に行うことが可能になる。
【００４６】
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、例えば円筒部材７やバランスピース１２の材質は、アルミ合金材以外の鉄系金属材などにしてもよく、また、加熱溶着装置としてはスポット溶接機以外に、バランスピースを取り付けるために加熱によって円筒部材７の一部を焼きなまし状態できる装置であればいずれの装置でもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＡはＢのＸ部拡大図、Ｂは第１実施形態に供される円筒部材にバランスピースを加熱溶着する工程及び軟化部を形成する工程を示す要部横断面図である。
【図２】ＡはＢのＹ部拡大図、Ｂは本実施形態に供される円筒部材にバランスピースを加熱溶着する初期工程を示す要部横断面図である。
【図３】本実施形態のプロペラシャフトを示す部分断面図である。
【図４】ＡはＢのＸ部拡大図、Ｂは第２実施形態に供される円筒部材に軟化部を形成する工程を示す要部横断面図である。
【符号の説明】
１…プロペラシャフト
３…従動側シャフト
４…自在継手
７…円筒部材
８…ヨーク部（連結部材）
１０…スタブ軸（連結部材）
１１…周壁
１２…バランスピース
１３・１５…軟化部
１４…スポット溶接機
【図１】
2004324690.tif 000003
【図２】
2004324690.tif 000004
【図３】
2004324690.tif 000005
【図４】
2004324690.tif 000006