(57)【要約】　　　（修正有）【課題】エラストマ材料を使用せずに、内側の噛合い輪郭と外側の噛合い輪郭の間の予め決められた間隙を形成する方法を開発する。【解決手段】ドライブライン組立体を形成するための方法が、第１部材１２を第２部材１４の内部に挿入するステップ、第１部材１２を第２部材１４よりも高い温度に加熱するステップ、および、前記両方の部材をダイ３８に挿入するステップを含む。ダイ３８の内面４０は、トルクを伝達する噛み合い輪郭を含む。流体圧力を内側部材１２の内径に加えて両方の部材をダイの内面の輪郭へと膨張させる。内側部材１２および外側部材１４をダイ３８から取り外して、両方の部材が同じ温度になるように冷却する。内側部材１２はより高い温度に加熱されており、それにより外側部材１４よりも多量に膨張されたため、部材を冷却すると、これらの部材の間に、内側部材１２と外側部材１４との軸方向の相対移動をもたらす間隙が生じることになる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のためのドライブシャフトを形成する方法であって、
ａ．第１の中空の部材を第２の中空の部材の内部に挿入するステップと、
ｂ．前記第１部材および第２部材をダイに挿入するステップと、
ｃ．前記第１部材の内径に圧力を、前記第１部材および第２部材が膨張し、前記ダイの内径と接触して前記ダイの形状と同形になるように加えるステップと、
ｄ．前記第１部材の内側から圧力を解放するステップと、
ｅ．前記第１部材および前記第２部材を前記第ダイから取り外すステップとを含む方法。
【請求項２】
さらに、前記第１部材を前記第２部材よりも高い温度に加熱するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１部材を前記第２部材よりも高い温度に加熱することにより、前記第１部材が前記第２部材の前記熱膨張に対して予め決められた量だけ熱膨張する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記方法が、さらに、前記第１部材を前記第２部材と実質的に同一の温度まで冷却して、前記第１部材と前記第２部材の間に予め決められた間隙を形成するステップを含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップｃが、さらに、前記第１部材内に加圧流体を供給して前記第１部材および前記第２部材を前記ダイの前記内径まで膨張させることにより画定される請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記第１部材が前記加圧流体により加熱されるように前記加圧流体が前記第１部材の望ましい温度に加熱される請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ダイの前記内径が、トルクを伝達する噛み合い輪郭を前記第１部材および前記第２部材内に形成するための形状を有する面を含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記輪郭が一連の頂部および谷部を含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
さらに、前記第１部材と前記第２部材の間に、前記第１部材と前記第２部材との摩擦を調節するための材料の層を加えるステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記摩擦調節層がエラストマ配合物を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ステップｃが、さらに、前記第１の中空部材に圧力を、前記ダイに対応する形状を有するマンドレルにより加えることにより画定される請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１部材および前記第２部材が、各部材に沿った不連続の位置においてのみ前記ダイの形状と同形にされる請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
自動車のためのドライブシャフトを形成するための方法であって、
ａ．第１の中空の部材を第２の中空の部材の内部に挿入するステップと、
ｂ．前記第１部材および第２部材をダイ内に挿入するステップと、
ｃ．マンドレルを前記第１部材の内径に、前記第１部材および第２部材が膨張し、前記ダイの内面と接触して前記ダイおよびマンドレルの形状と同形になるように押し込むステップと、
ｄ．前記第１部材および前記第２部材を前記第ダイから取り外すステップとを含む方法。
【請求項１４】
前記ダイの前記面および前記マンドレルの外面が、トルク伝達噛み合い輪郭を前記第１部材および第２部材内に形成するための形状を有する面を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
さらに、前記第１部材と前記第２部材の間に、前記第１部材と前記第２部材との摩擦を調節するための材料の層を加えるステップを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１部材および前記第２部材が、各部材に沿った不連続の位置において前記ダイの形状と同形にされる請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
ドライブライン組立体であって、
共通の軸を中心に配置された第１の中空部材および第２の中空部材を含み、前記第１および第２の中空部材の各々が、トルクを伝達する噛み合い輪郭を含み、
前記第１部材と第２部材の前記噛み合い輪郭が、前記第１部材を第２部材内に配置し、前記第１部材内に圧力を加えて前記部材をダイの内面に押し付けることにより同時に形成されるドライブライン組立体。
【請求項１８】
さらに、前記第１部材と前記第２部材の間に配置された、前記部材の互いに対する移動を制御するための摩擦調節層を含む請求項１７記載の組立体。
【請求項１９】
さらに、前記第１部材と前記第２部材の間に予め決められた間隙を含む請求項１７に記載の組立体。
【請求項２０】
前記予め決められた間隙の形成が、前記第１部材の温度を前記第２部材よりも高温に上昇させて前記第１部材を前記第２部材よりも多量に熱膨張させ、その結果冷却時には前記第１部材が前記第２部材よりも多量に収縮して前記予め決められた間隙が形成されることにより行われる請求項１９に記載の組立体。
【請求項２１】
前記噛み合い輪郭が一連の交互の頂部および谷部を含む請求項１７に記載の組立体。
【請求項２２】
前記噛み合い輪郭が、前記第１部材および第２部材に沿った不連続の位置に配置されている請求項１７に記載の組立体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両トランスミッションとドライブアクスルの間の軸方向移動に適合するドライブシャフトを形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
典型的に、自動車のためのドライブラインは、トランスミッションとドライブアクスルのディファレンシャルとの間の軸に沿って延在するシャフトを含む。シャフトの各端部は、Ｕ字状のジョイントの一部を形成するヨークを含む。Ｕ字状のジョイントは、シャフト部材が、道路の不備によるドライブアクスルの移動に適合するように移動することを可能にする。
【０００３】
シャフトまたはドライブラインには、ドライブアクスルの移動にさらに適合するように設計されたタイプものがある。典型的に、このようなドライブラインは、共通の軸に沿って互いに対してスライド可能に配置された、係合する第１の部材と第２の部材を含む。第１部材および第２部材は、薄壁管からつくられて、トルクを伝達しかつ軸方向移動に適合するように互いに係合された内側と外側の噛み合い輪郭（ｉｎｔｅｒｌｏｃｋｉｎｇ　ｐｒｏｆｉｌｅ）を形成する。噛み合い輪郭間の間隙はドライブライン組立体の動作にとって重要である。過剰な間隙は、過度の騒音や不十分なトルク伝達を生じることになり、また、不十分な間隙は、ドライブライン部材間の必要な軸方向移動を妨げる。或るタイプのドライブライン組立体においては、第１の噛み合い輪郭と第２の噛み合い輪郭の間の均一な間隙を、エラストマ材料を噛み合い輪郭間に昇温状態にて射出し、次いでエラストマ材料を冷却することにより得ている。冷却後のエラストマ材料の熱収縮により、噛み合い輪郭間の予め決められた間隙が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
エラストマ材料の射出は、より長い管においては幾分複雑である。したがって、エラストマ材料の使用を必要とせずに、内側の噛み合い輪郭と外側の噛み合い輪郭の間の予め決められた間隙を形成する方法を開発することが望ましい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の実施形態は、トルクを伝達する噛み合い輪郭を有する第１部材および第２部材を含むドライブライン組立体を形成する方法である。これらの部材は、第１部材と第２部材が互いに対して移動可能であるように予め決められた間隙をもたらすように同時に形成される。
【０００６】
本発明の方法は、第１の中空の部材を第２の中空の部材の内部に挿入するステップ、および、前記第１部材と第２部材をダイ内に配置するステップを含む。ダイは、トルクを伝達する嵌合輪郭を有する内面を含む。第１部材の内径に加えられた圧力が第１部材を第２部材に向けて膨張させ、そして、前記嵌合輪郭を有するダイの内面へと膨張させる。
【０００７】
第１部材の温度は、第２部材の温度よりも高温にされ、これにより第１部材は第２部材の熱膨張よりも多量に熱膨張した。第１部材の温度を第２部材の温度よりも高くした状態で、第１部材に加えられた圧力が第１部材を外向きに第２部材内へと移動させ、さらにダイの内面へと移動させる。加圧流体が、第１部材の内径に充填されることにより圧力を第１部材に加える。
【０００８】
次いで、流体を除去し、第１部材および第２部材をダイから外す。第１部材は第２部材よりも高温に昇温されて第２部材よりも高い膨張率で熱膨張したため、第１部材は、第２部材よりも多量に収縮することになる。第１部材の収縮量の、第２部材の収縮量との差が、噛み合い輪郭間の予め決められた間隙をもたらす。
【０００９】
本発明の方法の別の実施形態において、第１部材および第２部材の噛み合い輪郭が、ダイおよびマンドレルを用いて形成される。この実施形態において、第１の管が第２の管の内部に配置され、これらの管の両方がダイ内に配置される。ダイの内面は、外側部材と接触し、かつ、噛み合い輪郭を形成するための形状を有する。ダイの輪郭と係合する輪郭を形成するための形状を有する外面を含むマンドレルが、第１部材内に押し込まれる。マンドレルを第１部材内に押し込むことにより、２つの部材が、ダイとマンドレルの間に形成される形状にされる。
【００１０】
噛み合い輪郭は、２つの部材のほぼ全長に沿って形成されることができ、あるいは、ドライブラインの望ましい形状に応じて不連続の位置に形成される。
【００１１】
本発明の方法は、ドライブラインの部材が共通の軸に沿って互いに対して自由に移動するように予め決められた均一な間隙を噛み合い輪郭間に形成する、簡単な、低コストで確実な方法をもたらす。
【００１２】
本発明の種々の特徴および利点は、現在好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明から当業者に明らかになるであろう。詳細な説明に伴う図面の簡単な説明は後に記載する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図面を参照する。複数の図の全体を通じて、類似の番号は、類似の、または対応する部分を示す。図１において、ドライブライン組立体の全体が番号１０で示されている。ドライブライン組立体１０は、第１の管部材および第２の管部材１２，１４を含み、管部材１２と１４は、トルクを伝達するように共通軸１６を中心に嵌合している。好ましくは、第１の、すなわち内側の部材１２は、第２の、すなわち外側の部材１４の内径２０内に嵌り込む外径１８を含む。内側部材１２および外側部材１４の末端部に取り付けられたヨーク２２が車両トランスミッション（図示せず）およびドライブアクスル（図示せず）への連結をもたらす。当業者は、任意のタイプのヨーク組立体を本発明に用いることができ、それらが本発明の範囲内にあることを理解するであろう。好ましくは、管は、好適な金属、最も好ましくはスチールから形成される。
【００１４】
内側部材１２および外側部材１４は、各々、トルクを伝達する嵌合輪郭２４，２６を含む。好ましくは、各輪郭２４，２６は、第１部材１２の外周３４および第２部材１４の内面３２に沿って連続して配置された複数の頂部２８および谷部３０を含む。内側部材１２の輪郭２４は、外側部材１４の内周３２の輪郭２６よりも、内側部材１２と外側部材１４とが軸１６に沿って互いに対して自由に移動することができるように予め決められた量だけ小さい。２個の部材から成るドライブラインが示されているが、互いに対して軸方向に移動可能な３個以上の部材を有するドライブライン組立体を形成することも本発明の意図および範囲内にある。
【００１５】
ドライブライン組立体は、内側部材１２と外側部材１４の間の予め決められた間隙が、トルクの適切な伝達と、内側部材１２と外側部材１４との軸方向の移動を可能にするための予め決められた間隙の量とを可能にするように組み立てられる。図２を参照すると、この方法は、内側部材１２を外側部材１４に挿入するステップを含む。好ましくは、内側部材１２と外側部材１４は同一の壁厚３６，３７を含むが、異なる壁厚を有する部材を用いることも本発明の範囲内である。２つの嵌合部材１２，１４は、トルクを伝達する嵌合輪郭を有する内面４０を含むダイ３８内に配置される。好ましくは、ダイ３８は、部材の成形の前後に嵌合部材１２，１４を配置するためにダイ３８を開き得るように、第１の部分４２と第２の部分４４に分けられている。好ましくは、ダイの内面４０は一連の頂部４６および谷部４８を含む。ダイ３８の内面４０に形成される嵌合輪郭の特定の形状は、トルクを内側部材１２と外側部材１４の間に伝達するために設計されるいずれの形状であってもよい。
【００１６】
好ましくは、摩擦調節層５０が、内側部材１２と外側部材１４の間の空間または間隙５２に充填されて、内側部材１２および外側部材１４が互いに対してスライドすることを補助する。摩擦調節層５０は、内側管と外側管との望ましくない金属間接触を防止する。摩擦調節層５０は、また、汚染物が２つの部材間の間隙に侵入することを防止するための絶縁機能をもたらす。理解されるように、２つの部材間への浸水は、ドライブラインの性能を劣化させることがある。したがって、摩擦調節層は、湿気の侵入も防止する。摩擦調節層は、部材の一方に接着される接着剤側と、部材間のスライド接触を可能にするための剥離剤を有する外側層とから構成されたエラストマ材料から構成され得る。また、摩擦層は、部材間の摩擦を低減し、かつ部材自体を汚染物から保護するように部材の各々に接着される別々の層（５０Ａ、図２Ａ参照）から構成されることができる。テフロンを用いることができる。理解されるように、摩擦調節層５０が当業者に知られた任意の物質から構成され得ることは、本発明の範囲内にある。流体加圧源１００が、加圧流体をダイ３８内に配送するために取り付けられている。流体の供給および適切なシーリングは当業者の技術の範囲内にあり、本発明の一部を形成しない。
【００１７】
図３を参照すると、加圧源１００からの、加圧流体５４が内側部材１２の内部に充填されて内側部材１２を外側に、外側部材１４およびダイ３８の内面４０へと膨張させる。流体５４の圧力の大きさは、内側部材１２および外側部材１４をダイ３８の内面４０へと膨張させ、さらに第１部材および第２部材の形状をダイ３８の内面４０の形状に形成させる大きさである。ダイ３８の内面４０は、第１部材１２および第２部材１４において形成される一連の交互の頂部４６および谷部４８を含み、これにより噛み合い輪郭２４，２６を形成する。
【００１８】
内側部材１２の温度は外側部材１４の温度よりも高温にされ、これにより内側部材１２は外側部材１４の熱膨張よりも多量に熱膨張した。内側部材１２に加えられる圧力が、内側部材１２を外向きに、外側部材１４内へ移動させ、さらに、ダイ３８の内面へと移動させる。内側部材１２の温度は、好ましくは、内側部材１２内の圧縮流体５４を、ダイ３８内にあるときに加熱することにより上昇される。内側部材１２を加熱する、当分野で知られている他の方法が、本発明の意図および範囲内にあることに留意されたい。
【００１９】
図４を参照すると、この方法が続行され、内側部材１２および外側部材１４が膨張されてダイ３８の内面４０に沿って形成されている。理解されるように、流体５４は全ての方向に力を加えて、内側部材１２および外側部材１４をダイ３８の内面４０に沿って、各部材が他方の部材と噛み合うように形成する。次いで、流体が除去され、内側部材１２および外側部材１４がダイ３８から取り外される。内側部材１２および外側部材１４を冷却する前には、内側部材１２と外側部材１４の間に間隙がない。内側部材１２が外側部材１４よりも高温にされて外側部材１４の熱膨張率よりも大きい膨張率で熱膨張したため、内側部材１２は外側部材１４よりも多量に収縮することになる。内側部材１２の収縮量の、外側部材１４の収縮量との差が、噛み合い輪郭２４と２６の間の予め決められた間隙５２をもたらす。内側部材１２に均一に加えられた圧力により、噛み合い輪郭２４と２６の間に、接触領域全体の周囲にて均一な間隙が生じる。次いで、ヨーク組立体２２を第１部材および第２部材の末端部に取り付けてドライブライン組立体１０を完成させる。ヨーク組立体２２を内側部材および外側部材に、当業者に知られた任意の方法により取り付けることができることに留意されたい。
【００２０】
図５を参照すると、本発明の方法の別の実施形態が開示されており、この方法においては、噛み合い輪郭が、押出しプロセスと類似のプロセスにより形成される。このプロセスにおいて、内側部材１２を、先に記載した実施形態と同じ方法で外側部材１４内に挿入する。次いで２つの部材を、ダイ５６およびマンドレル５８を用いて押し出して最終的な噛み合い輪郭を形成する。この方法において、内側部材１２に対する、外側部材１４と相対的な加熱は、内側部材１２とマンドレル５８との金属間接触において加えられる圧力による発熱（ｈｅａｔ　ｂｕｉｌｄ　ｕｐ）により達成される。図５Ａおよび５Ｂを参照すると、ダイ５６およびマンドレル５８は、２つの部材１２，１４がマンドレル５８とダイ５６の間で押されたときに噛み合い輪郭２４，２６を形成する対応する輪郭６０を含む。
【００２１】
図６を参照すると、本発明の別の実施形態は、噛み合い輪郭を、ドライブライン１０の全長に沿ってではなく各部材６８，７０に、不連続の位置６２、例えば各部材のジョイント端部６４，６６にて形成することを含む。噛み合い輪郭７２，７４をドライブライン１０に沿った不連続の位置にて形成することは、製造および組立の時間を低減する。理解されるように、ドライブライン１０が組み立られると、ドライブライン部材６８と７０の間の軸方向移動が限定領域７６に制限されることになる。このようにして、部材６８，７０の各々の噛み合い輪郭７２，７４を、軸１６に沿った移動限定領域７６に限定することができる。
【００２２】
層５０または層５０Ａが、図５および６の実施形態において好ましく用いられる。これらの層は、図を単純にするために図示されていない。
【００２３】
上記の説明は例示的であり、材料の単なる詳細な説明ではない。本発明は例示的に示されており、用いられる技術は、本質的に説明のためのものであり、限定的なものでないことが理解されるべきである。本発明の変更および修正が、上記の教示に鑑みて可能である。本発明の好ましい実施形態を開示してきたが、当業者は、幾つかの修正が本発明の範囲内で行われることを理解するであろう。本発明が、特許請求の範囲において、以上に詳細に記載したものと異なるように実行され得ることが理解されよう。このような理由から、本発明の真の範囲および内容を決定するために特許請求の範囲が考察されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ドライブライン組立体の斜視図である。
【図２】図２は、ダイ内に配置された内側部材および外側部材の断面図であり、図２Ａは、内側部材と外側部材の間の層の拡大断面図である。
【図３】図３は、内側部材および外側部材の断面図であり、内側部材内で圧力が加えられている状態を示す。
【図４】図４は、ダイ内の、形成された内側部材および外側部材の断面図である。
【図５】図５は、噛み合い輪郭を形成するためのダイおよびマンドレルの断面図である。
【図６】図６は、噛み合い輪郭が不連続に配置されたドライブライン組立体の斜視図である。
【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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【外国語明細書】
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