(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
等速ジョイント同士を連結してトルクを伝達するドライブシャフトであって、
一端側に前記等速ジョイントを取り付け可能であり、且つ他端側にセレーションが形成されたセレーション部を有する金属製の軸部材と、
前記セレーション部に外嵌されて嵌合部を形成する炭素繊維複合材料製の筒部材と、
前記軸部材と前記筒部材の外周面に跨って配設されることで前記嵌合部を覆う外装スリーブと、を有し、
前記筒部材の外周面と前記外装スリーブの内周面との間に、接着剤と、吸盤構造からなる接合補助部位を有するフィルムとが介在することを特徴とするドライブシャフト。
【請求項２】
請求項１記載のドライブシャフトにおいて、
前記接合補助部位は、前記フィルムに対して整列して設けられる複数からなることを特徴とするドライブシャフト。
【請求項３】
請求項１又は２記載のドライブシャフトにおいて、
前記接合補助部位は、前記フィルムの両面に設けられることを特徴とするドライブシャフト。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載のドライブシャフトにおいて、
前記外装スリーブの内径はそれぞれ大きさの異なる大内径部と、中内径部と、前記大内径部と前記中内径部との間に配置される小内径部とからなり、
前記大内径部は、前記フィルム及び接着剤を介して前記筒部材を覆い、
前記中内径部は、前記軸部材の前記セレーションが形成されていない他部位を覆い、
前記小内径部は、前記セレーション部に外嵌され、
前記軸部材の前記セレーション部と前記他部位との間に形成された軸部材段部と、前記外装スリーブの前記中内径部と前記小内径部との間に形成された第１段部とが当接することで前記軸部材と前記外装スリーブとが位置決めされ、
前記外装スリーブの前記大内径部と前記小内径部との間に形成された第２段部と、前記筒部材の端面とが当接することで前記外装スリーブと前記筒部材とが位置決めされることを特徴とするドライブシャフト。
【請求項５】
等速ジョイント同士を連結してトルクを伝達するドライブシャフトの製造方法であって、
一端側に前記等速ジョイントを取り付け可能であり、且つ他端にセレーションが形成されたセレーション部を有する金属製の軸部材の他端側を外装スリーブに内嵌する内嵌工程と、
前記外装スリーブの内周面と前記セレーション部との間に形成された隙間に、炭素繊維複合材料製の筒部材を圧入することにより、前記セレーション部に前記筒部材を外嵌して嵌合部を形成する外嵌工程と、を有し、
前記外嵌工程では、吸盤構造からなる接合補助部位を設けたフィルムと接着剤とを、前記外装スリーブの内周面又は前記筒部材の外周面に沿って配置した状態で、前記隙間に前記筒部材を圧入することにより、前記フィルム及び前記接着剤を前記筒部材と前記外装スリーブとの間に介在させることを特徴とするドライブシャフトの製造方法。
【請求項６】
請求項５記載のドライブシャフトの製造方法において、
前記フィルムに対して複数の前記接合補助部位を整列させて設けることを特徴とするドライブシャフトの製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６記載のドライブシャフトの製造方法において、
前記フィルムの両面に前記接合補助部位を設けることを特徴とするドライブシャフトの製造方法。
【請求項８】
請求項５〜７の何れか１項に記載のドライブシャフトの製造方法において、
前記外装スリーブの内径をそれぞれ大きさの異なる、大内径部と、中内径部と、前記大内径部と前記中内径部との間に配置される小内径部とから構成し、
前記内嵌工程では、前記外装スリーブの前記中内径部側から前記軸部材を挿入し、前記軸部材の前記セレーション部と前記セレーションが形成されていない他部位との間に形成された軸部材段部と、前記外装スリーブの前記中内径部と前記小内径部との間に形成された第１段部とを当接させることで前記軸部材と前記外装スリーブとを位置決めするとともに、前記小内径部を前記セレーション部に外嵌し、
前記外嵌工程では、前記外装スリーブの前記大内径部側から前記筒部材を圧入し、前記筒部材の端面と、前記外装スリーブの前記大内径部と前記小内径部との間に形成された第２段部とを当接させることで前記外装スリーブと前記筒部材とを位置決めするとともに、前記大内径部と前記筒部材との間に前記フィルム及び接着剤を介在させることを特徴とするドライブ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、等速ジョイント同士を連結してトルクを伝達するドライブシャフト及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン又は電動駆動式の自動車では、減速装置と駆動車輪との間に配設された動力伝達装置を介して、エンジン又は電動機から駆動車輪に動力（回転トルク）が伝達される。この動力伝達装置は、一般的に、軸方向の２箇所に間隔をおいて配置された等速ジョイントと、該等速ジョイント同士を連結してトルクを伝達するドライブシャフトとを備えている。つまり、上記のトルクを良好に伝達するためには、ねじり強度及び疲労強度に優れた材料からドライブシャフトを構成する必要がある。このようなドライブシャフトの材料としては、高周波焼入れにより硬度を上昇させた炭素鋼等が一般的に用いられる。
【０００３】
ところで、近年、低燃費化等を目的とした自動車の軽量化が試みられている。この観点から、ドライブシャフトについて軽量化を図る場合、十分なねじり強度及び疲労強度を維持できる範囲内で、小径化することや、いわゆる肉抜き部を設けること等が行われる。しかしながら、これらによって削減できる重量には限界がある。
【０００４】
そこで、ドライブシャフトを効果的に軽量化するべく、例えば、ドライブシャフトの材料として、炭素鋼よりも軽量である炭素繊維複合材料（ＣＦＲＰ）を用いることが挙げられる。この場合、ドライブシャフトの両端部は、等速ジョイントを取り付け可能な形状とする必要があり、ＣＦＲＰ製とすると十分な加工精度が得られない懸念がある。一方、ドライブシャフトの中央部は、上記のような形状に関する制約が少ない。従って、ドライブシャフトの両端部を炭素鋼等の金属部材から構成し、中央部をＣＦＲＰ部材から構成することが好ましい。このようなドライブシャフトを得るためには金属部材とＣＦＲＰ部材とを接合する必要がある。
【０００５】
一般的に、金属部材とＣＦＲＰ部材とを強固に接合する方法としては、リベット留め等の機械的な接合が知られている。また、例えば、特許文献１には、プロペラシャフトを製造するべく、円筒状の金属部材及びＣＦＲＰ部材の端部同士を接着剤により接合する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２１５１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、金属部材とＣＦＲＰ部材とを機械的に接合する方法では、リベット等を挿通するべく金属部材及びＣＦＲＰ部材に穿孔する必要があるため、ＣＦＲＰ部材中の炭素繊維に損傷部位や切断部位が生じることがある。この場合、ＣＦＲＰ部材の強度が低下し、ひいてはドライブシャフト全体の強度が低下するため、十分なねじり強度や疲労強度が得られない懸念がある。また、重量の増大が避けられない。
【０００８】
さらに、特許文献１記載の接合方法のように、接着剤のみによる接合では、金属部材とＣＦＲＰ部材との接合強度が不足し易い。従って、このような接合方法によっても、十分なねじり強度や疲労強度を備えるドライブシャフトを得ることは困難である。
【０００９】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、十分なねじり強度や疲労強度を有し、且つ効果的に軽量化が図られたドライブシャフト及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するために、本発明は、等速ジョイント同士を連結してトルクを伝達するドライブシャフトであって、一端側に前記等速ジョイントを取り付け可能であり、且つ他端側にセレーションが形成されたセレーション部を有する金属製の軸部材と、前記セレーション部に外嵌されて嵌合部を形成する炭素繊維複合材料製の筒部材と、前記軸部材と前記筒部材の外周面に跨って配設されることで前記嵌合部を覆う外装スリーブと、を有し、前記筒部材の外周面と前記外装スリーブの内周面との間に、接着剤と、接合補助部位を有するフィルムとが介在することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るドライブシャフトは、加工性に優れる金属製の軸部材の一端側に等速ジョイントを取り付ける部位が設けられる。このため、軸部材の一端側を容易且つ高精度に加工して等速ジョイントを取り付け可能な形状とすることができる。また、ドライブシャフトのうち、上記の等速ジョイントを取り付ける部位に比して形状の制約が少ない部位を金属よりも軽量であるＣＦＲＰ製の筒部材から構成する。これによって、加工精度を低下させることなく、ドライブシャフトの重量を効果的に削減することができる。
【００１２】
このように金属製の軸部材とＣＦＲＰ製の筒部材とからドライブシャフトを構成しても、該軸部材と筒部材とを強固に接合することができる。すなわち、このドライブシャフトは、軸部材の他端側にセレーション部が設けられ、該セレーション部に筒部材が外嵌されることで、軸部材と筒部材とがセレーション嵌合した嵌合部を形成する。この嵌合部を含む軸部材及び筒部材の外周面は、該軸部材と筒部材とに跨るように設けられた外装スリーブによって覆われる。
【００１３】
また、外装スリーブと筒部材との間に、接合補助部位を有するフィルムと接着剤とが介在する。この接合補助部位は、外装スリーブと筒部材との接合強度を高めるものである。従って、接合補助部位と接着剤の接合力が相俟って外装スリーブと筒部材とを強固に接合することができる。
【００１４】
以上から、このドライブシャフトでは、軸部材と筒部材とがセレーション嵌合され、且つその嵌合部が外装スリーブ内に配設される。また、外装スリーブと筒部材とがフィルム及び接着剤を介して強固に接合される。このため、軸部材と筒部材との接合強度を、例えば、接着剤のみによる接合強度よりも大幅に高めることができる。また、機械的な接合とは異なり、筒部材中の炭素繊維に損傷部位や切断部位が生じることを回避できる。その結果、等速ジョイント同士を連結してトルクを伝達するために十分な大きさのねじり強度及び疲労強度を有し、且つ効果的に軽量化が図られたドライブシャフトを得ることができる。
【００１５】
上記のドライブシャフトにおいて、前記接合補助部位は吸盤構造である。この場合、外装スリーブと筒部材との間で潰された吸盤構造の内部が減圧状態になることで吸着力が生じる。この吸着力によって、外装スリーブと筒部材との間の接合強度を高めることができる。また、吸盤構造が潰される際の変形等によって接着剤を流動させることができるため、外装スリーブと筒部材との間に接着剤を満遍なく充填することができる。すなわち、通常の接着剤を用いた接合では不可避的に発生してしまうエアの巻き込みを本発明では回避することができる。従って、吸盤構造の吸着力と、良好に充填された接着剤との両方によって、外装スリーブと筒部材とを一層強固に接合することが可能になる。また、フィルムがＣＦＲＰと鋼の電食を防止する効果がある。
【００１６】
しかも、何らかの理由で接着剤の接着力が低下した場合であっても、吸盤構造からなる接合補助部位によって、外装スリーブと筒部材との接合状態を維持することができる。また、フィルムの厚さや吸盤構造の大きさ等を調整することにより、接着剤層の厚さを容易に調整することができる。さらに、接着剤を溶かすとともに吸盤構造の減圧状態を解除すれば、外装スリーブ及び筒部材からフィルムを容易に剥がすことができるためメンテナンス性にも優れる。
【００１７】
上記のドライブシャフトにおいて、前記接合補助部位は、前記フィルムに対して整列して設けられる複数からなることが好ましい。この場合、フィルムの場所ごとに接合力がばらつくことを抑制できるため、外装スリーブと筒部材とをより効果的に接合することが可能になる。
【００１８】
上記のドライブシャフトにおいて、前記接合補助部位は、前記フィルムの両面に設けられることが好ましい。この場合、接合補助部位の接合力を効果的に発揮させて、外装スリーブと筒部材とを一層強固に接合することが可能になる。
【００１９】
上記のドライブシャフトにおいて、前記外装スリーブの内径はそれぞれ大きさの異なる大内径部と、中内径部と、前記大内径部と前記中内径部との間に配置される小内径部とからなり、前記大内径部は、前記フィルム及び接着剤を介して前記筒部材を覆い、前記中内径部は、前記軸部材の前記セレーションが形成されていない他部位を覆い、前記小内径部は、前記セレーション部に外嵌され、前記軸部材の前記セレーション部と前記他部位との間に形成された軸部材段部と、前記外装スリーブの前記中内径部と前記小内径部との間に形成された第１段部とが当接することで前記軸部材と前記外装スリーブとが位置決めされ、前記外装スリーブの前記大内径部と前記小内径部との間に形成された第２段部と、前記筒部材の端面とが当接することで前記外装スリーブと前記筒部材とが位置決めされることが好ましい。
【００２０】
この場合、軸部材のセレーション部と、外装スリーブの小内径部とがセレーション嵌合することによって、軸部材と外装スリーブとを一層強固に接合することができる。また、上記のようにして、外装スリーブに対する軸部材及び筒部材の位置決めを行うことができるため、ドライブシャフトの長さ方向の寸法精度を容易に高めることができる。
【００２１】
また、本発明は、等速ジョイント同士を連結してトルクを伝達するドライブシャフトの製造方法であって、一端側に前記等速ジョイントを取り付け可能であり、且つ他端にセレーションが形成されたセレーション部を有する金属製の軸部材の他端側を外装スリーブに内嵌する内嵌工程と、前記外装スリーブの内周面と前記セレーション部との間に形成された隙間に、炭素繊維複合材料製の筒部材を圧入することにより、前記セレーション部に前記筒部材を外嵌して嵌合部を形成する外嵌工程と、を有し、前記外嵌工程では、接合補助部位を設けたフィルムと接着剤とを、前記外装スリーブの内周面又は前記筒部材の外周面に沿って配置した状態で、前記隙間に前記筒部材を圧入することにより、前記フィルム及び前記接着剤を前記筒部材と前記外装スリーブとの間に介在させることを特徴とする。
【００２２】
本発明に係るドライブシャフトの製造方法では、内嵌工程において、金属製の軸部材のセレーション部を含む他端側を外装スリーブに内嵌する。これによって、外装スリーブの内周面とセレーション部との間には隙間が形成される。次に、接合補助部位を設けたフィルムと接着剤とを外装スリーブの内周面又はＣＦＲＰ製の筒部材の外周面に沿って配置した状態で、上記の隙間に筒部材を圧入する外嵌工程を行う。これによって、セレーション部に筒部材を外嵌して嵌合部を形成することができるとともに、フィルム及び接着剤を筒部材と外装スリーブとの間に介在させることができる。
【００２３】
すなわち、軸部材と筒部材とをセレーション嵌合し、且つその嵌合部を外装スリーブ内に配設することができる。また、外装スリーブと筒部材とをフィルム及び接着剤を介して強固に接合することができる。これによって、軸部材と筒部材とを強固に接合することができるため、十分な大きさのねじり強度及び疲労強度を有し、且つ効果的に軽量化が図られたドライブシャフトを得ることができる。
【００２４】
上記のドライブシャフトの製造方法において、前記接合補助部位として、吸盤構造を前記フィルムに設ける。この場合、外嵌工程において、外装スリーブと筒部材との間にフィルム及び接着剤を介在させる際に、吸盤構造を潰して吸着力を生じさせるとともに、接着剤を流動させてエアの巻き込み等を回避することができる。これによって、吸盤構造による吸着力と、良好に充填された接着剤との両方によって、外装スリーブと筒部材とを一層強固に接合することが可能になる。しかも、接合補助部位を吸盤構造とすることで、接着剤の接着力が低下しても外装スリーブと筒部材との接合状態を維持することや、接着剤層の厚さを容易に調整すること、及びメンテナンス性を向上させること等が可能になる。
【００２５】
上記のドライブシャフトの製造方法において、前記フィルムに対して複数の前記接合補助部位を整列させて設けることが好ましい。この場合、フィルムの場所ごとに接合力がばらつくことを抑制できるため、外装スリーブと筒部材とをより効果的に接合することが可能になる。
【００２６】
上記のドライブシャフトの製造方法において、前記フィルムの両面に前記接合補助部位を設けることが好ましい。この場合、フィルムの接合補助部位による接合力を効果的に発揮させて、一層強固に外装スリーブと筒部材とを接合することができる。
【００２７】
上記のドライブシャフトの製造方法において、前記外装スリーブの内径をそれぞれ大きさの異なる、大内径部と、中内径部と、前記大内径部と前記中内径部との間に配置される小内径部とから構成し、前記内嵌工程では、前記外装スリーブの前記中内径部側から前記軸部材を挿入し、前記軸部材の前記セレーション部と前記セレーションが形成されていない他部位との間に形成された軸部材段部と、前記外装スリーブの前記中内径部と前記小内径部との間に形成された第１段部とを当接させることで前記軸部材と前記外装スリーブとを位置決めするとともに、前記小内径部を前記セレーション部に外嵌し、前記外嵌工程では、前記外装スリーブの前記大内径部側から前記筒部材を圧入し、前記筒部材の端面と、前記外装スリーブの前記大内径部と前記小内径部との間に形成された第２段部とを当接させることで前記外装スリーブと前記筒部材とを位置決めするとともに、前記大内径部と前記筒部材との間に前記フィルム及び接着剤を介在させることが好ましい。
【００２８】
この場合、軸部材のセレーション部と、外装スリーブの小内径部とをセレーション嵌合させることによって、軸部材と外装スリーブとを一層強固に接合できる。また、上記のように外装スリーブに対して軸部材及び筒部材を容易に位置決めすることができるため、ドライブシャフトの長さ方向の寸法精度を容易に高めることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明では、金属製の軸部材とＣＦＲＰ製の筒部材とがセレーション嵌合され、且つその嵌合部が外装スリーブ内に配設される。また、外装スリーブと筒部材とが接合補助部位を有するフィルム及び接着剤を介して強固に接合される。これによって、軸部材と筒部材とが強固に接合することができるため、等速ジョイント同士を連結してトルクを伝達するために十分な大きさのねじり強度及び疲労強度を有し、且つ効果的に軽量化が図られたドライブシャフトを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係るドライブシャフトの両端に等速ジョイントが取り付けられることで構成された動力伝達装置の要部概略断面図である。
【図２】図１のドライブシャフトの要部拡大図である。
【図３】図１のドライブシャフトの外装スリーブと筒部材との間に介在するフィルム及び接着剤を説明するための概略断面図である。
【図４】図３のフィルムの吸盤構造を説明するための概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係るドライブシャフトについて、その製造方法との関係で好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００３２】
図１に示すように、本実施形態に係るドライブシャフト１０は、第１等速ジョイント１２及び第２等速ジョイント１４とともに自動車の動力伝達装置１６を構成する。そこで、先ず、動力伝達装置１６について説明する。
【００３３】
第１等速ジョイント１２は、アウトボード側、すなわち、ドライブシャフト１０の一端側（図１の左端側）とハブ（不図示）との間に介在するバーフィールド型であり、アウタカップ１８と、インナリング２０と、ボール２２とから基本的に構成される。アウタカップ１８は、有底穴が形成されたカップ状部を有し、ハブに一体的に連結されている。アウタカップ１８の球面からなる内面には、軸方向に沿って延在し、軸心の回りにそれぞれ等間隔をおいて、例えば６本の第１ボール溝２４が形成される。
【００３４】
インナリング２０は、上記の第１ボール溝２４に対応するように、複数個の第２ボール溝２６が外周壁に設けられた円環状であり、アウタカップ１８の内部に収納される。また、インナリング２０は、その中心に形成された孔部を介して、ドライブシャフト１０の一端部にスプライン嵌合される。
【００３５】
ボール２２は、相互に対向する第１ボール溝２４と第２ボール溝２６との間にそれぞれ１個ずつ転動可能に配設され、アウタカップ１８の内面とインナリング２０の外面との間に介在するリテーナ２８に保持されている。このボール２２が、第１ボール溝２４と第２ボール溝２６の各々に接触することで、アウタカップ１８とインナリング２０の間でトルク伝達を行う。
【００３６】
アウタカップ１８とドライブシャフト１０との間には、蛇腹部を有するゴム製又は樹脂製の継手用ブーツ（不図示）が装着され、該継手用ブーツ内には、潤滑材として、グリース組成物が封入されている。
【００３７】
第２等速ジョイント１４は、インボード側、すなわち、ドライブシャフト１０の他端側（図１の右端側）とデファレンシャルギヤ（不図示）との間に介在するトリポード型であり、外輪部材３０と、スパイダ３２と、ローラ３４とから基本的に構成される。
【００３８】
外輪部材３０は、有底穴が形成されたカップ状部を有し、デファレンシャルギヤに一体的に連結されている。外輪部材３０の内面には、軸心の回りにそれぞれ等間隔をおいて、例えば、３本のトラック溝３６が形成される。
【００３９】
スパイダ３２は、円環部３８と、該円環部３８の外周壁から突出した複数個のトラニオン４０とを有している。このトラニオン４０がトラック溝３６内にそれぞれ収容されるように、スパイダ３２が外輪部材３０に内挿される。また、円環部３８は、その中心に形成された孔部を介して、ドライブシャフト１０の他端部にセレーション嵌合される。
【００４０】
ローラ３４は、複数本の転動体４２を介して、トラニオン４０に回転自在に嵌着される円環状であり、トラック溝３６の内壁に摺接する。つまり、ローラ３４の内周壁がトラニオン４０の外壁に接触し、且つローラ３４の外周壁がトラック溝３６の内壁に接触することで、外輪部材３０とスパイダ３２との間でローラ３４を介してトルク伝達が行われる。なお、転動体４２は、例えば、ニードル、ころ等を含む転がり軸受であればよい。
【００４１】
外輪部材３０とドライブシャフト１０との間にも、上記の継手用ブーツと同様の継手用ブーツ（不図示）が装着されている。
【００４２】
ドライブシャフト１０は、上記の通り、一端側に第１等速ジョイント１２のインナリング２０がスプライン嵌合され、他端側に第２等速ジョイント１４のスパイダ３２がセレーション嵌合されている。このため、例えば、外輪部材３０からスパイダ３２に伝達されたトルクは、ドライブシャフト１０を介して、インナリング２０からアウタカップ１８に伝達される。すなわち、ドライブシャフト１０が第１等速ジョイント１２と第２等速ジョイント１４とを連結してトルクを伝達する。
【００４３】
ドライブシャフト１０は、その一端側から他端側に向かって、第１軸部材５０と、第１外装スリーブ５２と、筒部材５４と、第２外装スリーブ５６と、第２軸部材５８とがこの順に配設されて構成される。
【００４４】
第１軸部材５０は、例えば、鋼等の金属製であり、レース加工等によって、その一端側（図１の左端側）に第１取付部６０が設けられ、他端側（図１の右端側）に第１セレーション部６２が設けられている。なお、第１軸部材５０の材料となる金属は特に限定されるものではないが、例えば、成分調整や高周波焼入れ等によって、ロックウェル硬さＨＲＣが５５以上に設定されることが好ましく、６０以上に設定されることが一層好ましい。
【００４５】
第１取付部６０は、第１等速ジョイント１２のインナリング２０とスプライン嵌合するスプラインが形成された部位である。第１セレーション部６２は、後述するように第１外装スリーブ５２及び筒部材５４とセレーション嵌合するセレーションが形成された部位である。すなわち、第１軸部材５０の他端側には、第１セレーション部６２と、前記セレーションが形成されていない他部位５０ａとの間に第１軸部材段部６４が形成される。
【００４６】
第２軸部材５８は、一端側（図１の右端側）に第２取付部６６が設けられていることを除いて、前記第１軸部材５０と同様に構成される。すなわち、第２軸部材５８の他端側（図１の左端側）には、第１セレーション部６２と同様に第２セレーション部６８が設けられる。第２取付部６６は、第２等速ジョイント１４のスパイダ３２（円環部３８）とセレーション嵌合するセレーションが形成された部位である。また、第２軸部材５８の他端側には、第２セレーション部６８と、前記セレーションが形成されていない他部位５８ａとの間に第２軸部材段部７０が形成される。
【００４７】
筒部材５４は、炭素繊維複合材料（ＣＦＲＰ）製の筒形状であり、一端側（図１の左端側）が第１軸部材５０の第１セレーション部６２に外嵌されることで第１嵌合部７２を形成し、他端側（図１の右端側）が第２軸部材５８の第２セレーション部６８に外嵌されることで第２嵌合部７４を形成する。このような第１嵌合部７２及び第２嵌合部７４を良好に形成するために、筒部材５４の内径は、第１セレーション部６２及び第２セレーション部６８の外径よりも０．１〜１．５ｍｍ小さく設定されることが好ましい。
【００４８】
すなわち、上記の内径と外径との差を１．５ｍｍ以下とすることで、第１セレーション部６２及び第２セレーション部６８と筒部材５４との嵌合が外れてしまうことを抑制できる。また、上記の内径と外径との差を０．１ｍｍ以上とすることで、第１セレーション部６２及び第２セレーション部６８に筒部材５４を外嵌する際に、筒部材５４が損傷してしまうことを抑制できる。
【００４９】
なお、筒部材５４の材料となるＣＦＲＰは、特に限定されるものではないが、引張弾性率が２３０ＧＰａ以上であり、引張強度が３５００ＭＰａ以上であることが好ましい。
【００５０】
また、第１嵌合部７２では、筒部材５４と第１セレーション部６２との間に接着剤を介在させ、第２嵌合部７４では、筒部材５４と第２セレーション部６８との間に接着剤を介在させることが好ましい。これらによって、筒部材５４と第１軸部材５０との接合、及び筒部材５４と第２軸部材５８との接合を一層強化することができる。
【００５１】
第１外装スリーブ５２は、例えば、金属やＣＦＲＰからなる筒形状であり、第１軸部材５０と筒部材５４の外周面に跨って、換言すると、第１嵌合部７２を含む第１軸部材５０及び筒部材５４の外周面を覆うように配設される。なお、第１外装スリーブ５２の硬さは、第１セレーション部６２の外径等に応じて決定されればよく、特に限定されるものではない。しかしながら、後述する理由から、第１外装スリーブ５２のロックウェル硬さＨＲＣが４０〜５０であり、且つ該第１外装スリーブ５２と第１軸部材５０との硬度差がロックウェル硬さＨＲＣで５〜２０となるように設定されることが好ましい。一層好ましい前記硬度差は、１０〜１５である。
【００５２】
図２に示すように、第１外装スリーブ５２の内径はそれぞれ大きさの異なる中内径部８０と、大内径部８２と、これら中内径部８０と大内径部８２との間に配置される小内径部８４とからなる。すなわち、図２の左端側から右端側に向かって、中内径部８０、小内径部８４、大内径部８２の順で配置される。
【００５３】
中内径部８０は、小内径部８４よりも大径であるため、該小内径部８４との間に第１段部８６を形成する。また、中内径部８０は、第１外装スリーブ５２に挿通された第１軸部材５０の他部位５０ａを覆う。この際、第１軸部材段部６４と、第１段部８６とが当接することで第１軸部材５０と第１外装スリーブ５２とが位置決めされる。
【００５４】
小内径部８４は、第１セレーション部６２に外嵌する。すなわち、第１外装スリーブ５２と第１軸部材５０とは、小内径部８４と第１セレーション部６２とのセレーション嵌合によって接合される。
【００５５】
なお、中内径部８０及び小内径部８４と、第１軸部材５０との間には接着剤を介在させることが好ましい。これによって、第１外装スリーブ５２と第１軸部材５０とを一層強固に接合することができる。
【００５６】
大内径部８２は、小内径部８４よりも大径であるため、該小内径部８４との間に第２段部８８を形成する。また、大内径部８２は、接合補助部位９０を有するフィルム９２及び接着剤９４を介して第１嵌合部７２を覆う。この際、筒部材５４の端面と、第２段部８８とが当接することで筒部材５４と第１外装スリーブ５２とが位置決めされる。
【００５７】
図３及び図４に示すように、フィルム９２は、その両面に複数の接合補助部位９０が整列して設けられている。この接合補助部位９０は吸盤構造であり、第１外装スリーブ５２と筒部材５４との間で圧潰されることで内部が減圧されている。なお、接合補助部位９０を構成する吸盤構造は、その内部が減圧されることにより吸着力を発揮するものであれば、特に形状や大きさが限定されるものではない。しかしながら、例えば、第１外装スリーブ５２と筒部材５４との間のスペースを過度に増大させることなく介在させることができ、且つ十分な吸着力が得られるように、吸盤構造の大きさはマイクロメートルオーダであることが好ましい。
【００５８】
フィルム９２の寸法のうち、筒部材５４の周方向に沿う周方向長さは、該筒部材５４の外周と略等しいことが好ましい。この場合、フィルム９２によって、筒部材５４の周方向を過不足なく覆うことができるため、接合補助部位９０による接着力を効果的に得ることができる。
【００５９】
フィルム９２の寸法のうち、筒部材５４の軸方向に沿う軸方向長さについては、大きくするほど、接合補助部位９０が設けられたフィルム９２の表面積を増大させて接着力を高めることができる。しかしながら、フィルム９２の軸方向長さを過度に大きくすると、筒部材５４と第１外装スリーブ５２との間にフィルム９２を介在させる作業が煩雑となるため、ドライブシャフト１０の製造効率が低下する懸念がある。また、第１外装スリーブ５２と筒部材５４との間に介在させるフィルム９２の軸方向長さを大きくすると、それに合わせて第１外装スリーブ５２の軸方向の長さも大きくする必要がある。従って、フィルム９２の軸方向長さを過度に大きくすると、ドライブシャフト１０の重量が増加する懸念もある。
【００６０】
そこで、フィルム９２の軸方向長さは、接合補助部位９０による接着力を十分に高めることと、ドライブシャフト１０の製造効率の低下や重量の増加を回避することとの均衡が適切に図られるように設定することが好ましい。このようなフィルム９２の軸方向長さとしては、筒部材５４の外径の０．５〜３．０倍とすることが挙げられ、一層好適には１．０〜１．５倍とすることが挙げられる。
【００６１】
図３に示すように、接着剤９４は、複数の接合補助部位９０同士の間を含む第１外装スリーブ５２と筒部材５４との間に充填され、フィルム９２を介して、第１外装スリーブ５２と筒部材５４とを接着する。なお、接着剤９４の種類は、上記の通りフィルム９２を介して第１外装スリーブ５２と筒部材５４とを良好に接着することが可能なものであれば特に限定されない。
【００６２】
図１に示すように、第１嵌合部７２を含む第１軸部材５０及び筒部材５４の外周面を覆う第１外装スリーブ５２と同様にして、第２外装スリーブ５６は、第２嵌合部７４を含む第２軸部材５８及び筒部材５４の外周面を覆う。すなわち、第２外装スリーブ５６は、第１外装スリーブ５２と同様に構成することができるため、該第２外装スリーブ５６についての詳細な説明は省略する。
【００６３】
本実施形態に係るドライブシャフト１０の製造方法では、筒部材５４に対して第１軸部材５０及び第２軸部材５８のそれぞれを以下に説明するように接合してドライブシャフト１０を得る。この際、第１軸部材５０及び第２軸部材５８の各々は、互いに同様の工程を経て筒部材５４に接合することができる。このため、以下では、筒部材５４に第１軸部材５０を接合する工程を例に挙げて説明し、筒部材５４に第２軸部材５８を接合する工程の具体的な説明については省略する。
【００６４】
先ず、第１外装スリーブ５２の中内径部８０側から第１軸部材５０の第１セレーション部６２及び他部位５０ａを挿入する内嵌工程を行う。この際、第１軸部材段部６４を第１段部８６に当接させることで、第１外装スリーブ５２と第１軸部材５０との位置決めを容易に行うことができる。
【００６５】
この内嵌工程において、第１セレーション部６２と小内径部８４とをセレーション嵌合するとともに、他部位５０ａを中内径部８０に内嵌することにより、第１軸部材５０と第１外装スリーブ５２とを接合することができる。なお、このセレーション嵌合では、第１外装スリーブ５２と第１軸部材５０との硬度差を上記の範囲に設定することで、第１外装スリーブ５２に第１セレーション部６２を食い込ませて塑性流動を生じさせることができる。このため、第１外装スリーブ５２と第１軸部材５０とを強固に接合することができる。また、第１外装スリーブ５２を金属製とする場合、内嵌工程を行う前に、例えばブローチ加工等によって、小内径部８４に第１セレーション部６２と嵌合するセレーションを予め形成しておけばよい。
【００６６】
さらに、内嵌工程では、第１セレーション部６２及び他部位５０ａの外周面と、中内径部８０及び小内径部８４の内周面との少なくとも何れか一方に接着剤を塗布した状態で第１軸部材５０を第１外装スリーブ５２に挿入することが好ましい。この場合、中内径部８０と他部位５０ａ、及び小内径部８４と第１セレーション部６２をそれぞれ嵌合させるとともに、互いの間に接着剤を介在させることができるため、第１軸部材５０と第１外装スリーブ５２とを一層強固に接合することができる。
【００６７】
上記のようにして、第１外装スリーブ５２の中内径部８０側から挿入した第１セレーション部６２の先端側は、該第１外装スリーブ５２の大内径部８２内まで到達する。このため、第１外装スリーブ５２の大内径部８２の内周面と、第１セレーション部６２との間には隙間が形成される。
【００６８】
次に、第１外装スリーブ５２の大内径部８２の内周面、又は筒部材５４の一端側（図２の左端側）の外周面に沿ってフィルム９２と接着剤９４を配置する。この状態で、大内径部８２と第１セレーション部６２の隙間に筒部材５４の一端側を圧入する外嵌工程を行う。この際、筒部材５４の端面が第２段部８８に当接するまで、上記の隙間に筒部材５４を挿入することで、第１外装スリーブ５２と筒部材５４との位置決めを容易に行うことができる。
【００６９】
この外嵌工程によって、フィルム９２及び接着剤９４を筒部材５４の外周面と大内径部８２の内周面の間に介在させるとともに、第１セレーション部６２に筒部材５４を外嵌させて第１嵌合部７２を形成することができる。この際、フィルム９２の吸盤構造からなる接合補助部位９０は、筒部材５４と大内径部８２との間で潰されて、その内部が減圧状態になる。また、このように接合補助部位９０が変形して接着剤９４を流動させることにより、エアが巻き込まれること等を回避しながら、筒部材５４と大内径部８２との間に接着剤９４を満遍なく充填することができる。
【００７０】
その結果、接合補助部位９０による吸着力と、良好に充填された接着剤９４の接着力とが相俟って第１外装スリーブ５２と筒部材５４とが強固に接合される。しかも、何らかの理由で接着剤９４の接着力が低下した場合であっても、接合補助部位９０によって、第１外装スリーブ５２と筒部材５４との接合状態を維持することができる。また、フィルム９２の厚さや、該フィルム９２の表面から突出する接合補助部位９０の長さ等を調整することにより、接着剤９４からなる接着剤層の厚さを容易に調整することができる。さらに、接着剤９４を溶かすとともに、接合補助部位９０の減圧状態を解除すれば、第１外装スリーブ５２及び筒部材５４からフィルム９２を容易に剥がすことができるため、メンテナンス性にも優れる。
【００７１】
以上のように、内嵌工程及び外嵌工程を行うことで、第１嵌合部７２が第１外装スリーブ５２内に配設されるとともに、該第１外装スリーブ５２に対して第１軸部材５０及び筒部材５４の両方が強固に接合される。これによって、例えば、接着剤のみによって接合する場合に比して、第１軸部材５０を筒部材５４の一端側に強固に接合することができる。同様にして、筒部材５４の他端側に第２軸部材５８を強固に接合することで、ドライブシャフト１０を得ることができる。
【００７２】
すなわち、このドライブシャフト１０では、加工性に優れる金属製の第１軸部材５０及び第２軸部材５８が両端側に配設される。このため、第１軸部材５０及び第２軸部材５８のそれぞれに第１取付部６０及び第２取付部６６を容易且つ高精度に形成して、第１等速ジョイント１２及び第２等速ジョイント１４を取り付けることができる。また、第１軸部材５０及び第２軸部材５８の間に、金属よりも軽量であるＣＦＲＰ製の筒部材５４が配設されるため、ドライブシャフト１０の重量を効果的に削減することができる。
【００７３】
このように、金属製の第１軸部材５０及び第２軸部材５８と、ＣＦＲＰ製の筒部材５４とからドライブシャフト１０を構成しても、上記の通り筒部材５４に対して第１軸部材５０及び第２軸部材５８のそれぞれを強固に接合することができる。しかも、機械的な接合とは異なり、筒部材５４中の炭素繊維に損傷部位や切断部位が生じることを回避できる。
【００７４】
従って、第１等速ジョイント１２と第２等速ジョイント１４とを連結してトルクを伝達するために十分な大きさのねじり強度及び疲労強度を有し、且つ効果的に軽量化が図られたドライブシャフト１０を得ることができる。
【００７５】
本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００７６】
上記の実施形態では、接合補助部位９０が図３及び図４に示す吸盤構造であることとした。しかしながら、接合補助部位９０は、第１外装スリーブ５２及び第２外装スリーブ５６と筒部材５４との間で接着力を発揮するものであればよく、上記のようにフィルム９２の表面から突出した吸盤構造に限定されるものではない。例えば、弾性体からなるフィルム９２に形成した凹部又は貫通孔から接合補助部位を構成してもよい。この場合、フィルム９２が、例えば、第１外装スリーブ５２と筒部材５４との間で圧縮されることによって、前記凹部又は貫通孔の内部が減圧状態となることにより、吸着力を生じさせることができる。
【００７７】
また、上記の実施形態では、接合力を高めるべく、フィルム９２の両面に接合補助部位９０を設けることとしたが、フィルム９２の簡素化等を図る観点から、該フィルム９２の何れか一方の面にのみ接合補助部位９０を設けてもよい。
【００７８】
さらに、上記の実施形態では、フィルム９２の場所ごとに接合力がばらつくことを抑制するべく、フィルム９２に複数の接合補助部位９０を整列して設けることとしたが、特にこれに限定されるものではない。フィルム９２に設けられる接合補助部位９０の個数や配置は、その材質や使用条件等に応じて適宜調整することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１０…ドライブシャフト                      １２…第１等速ジョイント
１４…第２等速ジョイント                    １６…動力伝達装置
１８…アウタカップ                          ２０…インナリング
２２…ボール                                ２４…第１ボール溝
２６…第２ボール溝                          ２８…リテーナ
３０…外輪部材                              ３２…スパイダ
３４…ローラ                                ３６…トラック溝
３８…円環部                                ４０…トラニオン
４２…転動体                                ５０…第１軸部材
５０ａ、５８ａ…他部位                      ５２…第１外装スリーブ
５４…筒部材                                ５６…第２外装スリーブ
５８…第２軸部材                            ６０…第１取付部
６２…第１セレーション部                    ６４…第１軸部材段部
６６…第２取付部                            ６８…第２セレーション部
７０…第２軸部材段部                        ７２…第１嵌合部
７４…第２嵌合部                            ８０…中内径部
８２…大内径部                              ８４…小内径部
８６…第１段部                              ８８…第２段部
９０…接合補助部位                          ９２…フィルム
９４…接着剤
【図１】
0006310489.tif 000002
【図２】
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【図３】
0006310489.tif 000004
【図４】
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