(57)【要約】【課題】孔の内周面にナノ結晶層を形成することにより、捩じり疲労強度の高い孔付きシャフトを得る。【解決手段】鋼製のシャフト主体（２）にその外周面から内周部に向かう孔（５）を形成するとともに、該孔（５）の表面にナノ結晶層（Ｃ）を形成し、該ナノ結晶層（Ｃ）により孔（５）の内周面の強度を高くして孔付きシャフト（１）の捩じり疲労強度を高くする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製のシャフト主体（２）にその外周面から内周部に向かう孔（５）を形成するとともに該孔（５）の表面にナノ結晶層（Ｃ）を形成したことを特徴とする孔付きシャフト。
【請求項２】
硬化処理された鋼製のシャフト主体（２）を設け、孔あけ工具（６）により前記シャフト主体（２）にその外周面から内周部に向かう孔（５）をあけるとともに、該孔（５）をあける際に前記孔あけ工具（６）により孔（５）の表層部に高速大歪みを付与して該表面にナノ結晶層（Ｃ）を生成したことを特徴とする孔付きシャフト。
【請求項３】
孔あけ工具（６）の周速は毎分５０ｍ以上、送りは１回転当たり０．１ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項２記載の孔付きシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オートマチックトランスミッション用のインプットシャフト、アウトプットシャフト、電動モータにより回転される駆動軸等、高トルクが要求される孔付きシャフトに関し、特に外周部に潤滑用、あるいは冷却用の孔が形成された孔付きシャフトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来におけるオートマチックトランスミッション用のインプットシャフト、アウトプットシャフトは、バー切断材あるいは鍛造材等の長尺の生材を外形旋削、スプライン加工、及び油孔あけ加工し、これを浸炭焼き入れ、高周波焼き入れなどにより熱処理して一次硬化処理した後、ショットピーニング加工して表面を二次硬化処理し、次いで研削加工して仕上げ、表面硬度及び疲労強度を高めるようにしていた。
【特許文献１】特公平２−１７６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述したショットピーニング加工による硬化処理は、油孔においてはその口部のみが高い表面硬度及び疲労強度を有することになり、またショットピーニング加工は特殊な装置が必要になるとともに、ショットピーニング加工時にショットやグリット等が小孔（油孔）に入り込むため、該加工後の前洗浄などの工程が必要となる。さらに、ショットやグリット等が小孔（油孔）に残ったままユニットに組まれれば機能不良を発生させるため、その後の検査工程も必要となり、コストアップになるとともに生産性が低下するものであった。本発明は、上記不具合を解消した新規な孔付きシャフトを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１に係る発明は、鋼製のシャフト主体にその外周面から内周部に向かう孔を形成するとともに、該孔の表面にナノ結晶層を形成する構成にしたものである。
請求項２に係る発明は、硬化処理された鋼製のシャフト主体を設け、孔あけ工具により前記シャフト主体にその外周面から内周部に向かう孔をあけるとともに、該孔をあける際に前記孔あけ工具により孔の表層部に高速大歪みを付与して該表面にナノ結晶層を生成する構成にしたものである。
請求項３係る発明は、前記孔あけ工具の周速を毎分５０ｍ以上、送りを１回転当たり０．１ｍｍ以下としたものである。
【発明の効果】
【０００５】
本願の請求項１に係る発明は、孔部の表面、つまり内周面がナノ結晶層により補強されることになり、孔付きシャフトの捩じりトルク時に発生する応力集中に対して十分に耐えることができ、捩じり疲労強度の高い孔付きシャフトの小型化、軽量化を図ることができる。
本願の請求項２に係る発明は、孔あけ工具によって孔部の表面にナノ結晶層を形成するようにしたので、特別な装置及び後処理を要することなくナノ結晶層を形成することができ、捩じり疲労強度の高い孔付きシャフトを安価に得ることができる。
請求項３に係る発明は、孔あけ工具の周速を毎分５０ｍ以上、送りを１回転当たり０．１ｍｍ以下にしたので、孔部表層部の組織が高速大歪みを生気し、ナノ結晶層が円滑に生成されることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。図面において、図１は本発明が摘要される孔付きシャフトの断面図、図２は孔あけ工具による孔部表面へのナノ結晶層形成状態を示す要部拡大断面図、図３はナノ結晶層が形成された孔部の要部拡大断面図、図４は本発明と従来との孔あけ工具の切削条件を示す比較図である。
【０００７】
図１において、１はオートマチックトランスミッション用のインプットシャフトからなる孔付きシャフトであり、ＳＣＭ４２０Ｈ、ＳＣｒ４２０Ｈ、Ｓ４５Ｃ等の焼き入れ材料により形成されている。
【０００８】
上記孔付きシャフト１は以下の如くして形成する。即ち、バー切断材あるいは鍛造材等の長尺の生材を外形旋削、スプライン３ａ，３ｂの加工、及び軸方向に延びる油導入用の横孔４ａ，４ｂ，４ｃの加工を行って所定の形状及び寸法を有するシャフト主体２を形成する。次いでこれを浸炭焼き入れなどの熱処理を行って歪み取り、及び硬化処理する。本例では、浸炭焼き入れを行って、表面の硬度が約６．８ＧＰａ（７００Ｈｖ）、内部の硬度が約３．４ＧＰａ（３５０Ｈｖ）となるように硬化処理する。ついで、研削加工して仕上げる。なお、この研削加工は、次工程の横孔４ａ，４ｂ，４ｃ加工後に行うようにしてもよい。
【０００９】
次いでドリルからなる孔あけ工具６（図２）により、上記シャフト主体２の外周部にその外周面から上記各横孔４ａ，４ｂ，４ｃ向かって連通する油供給用の分岐孔５（５ａ，５ｂ，５ｃ・・・）を軸方向に所定の間隔をおいてあける。この場合、本発明は上記各分岐孔５を以下の如くしてあける。即ち、孔あけ工具６の切削条件は、図４の上段で示すナノ結晶層生成切削条件、即ち、孔あけ工具６の回転速度を、その周速が毎分５０ｍ以上、好ましくは毎分約７５ｍとなる回転速度とし、該孔あけ工具６の送りを一回転当たり０．１ｍｍ以下、好ましくは一回転当たり約０．０５ｍｍとし、この状態で図２に示すようにして各分岐孔５をあける。
【００１０】
上記各分岐孔５の形成は、規定よりも小径のドリルで下孔５’（図２の仮想線）をあけ、次いで規定の径を有するドリル、又はリーマで上記下孔５’を規定の径に仕上げるようにしてもよい。この場合、下孔５’をあけるドリルは、図４の下段で示す従来の切削条件、即ち、周速が毎分１０〜２０ｍとなる回転速度、送りが一回転当たり約０．０５ｍｍとし、該下孔５’を規定の径に仕上げるドリル、又はリーマの切削条件は前述した本発明による周速及び送りで仕上げるようにする。なお、上記下孔５’はシャフト主体２を焼き入れ処理する前にあけるようにしてもよい。
【００１１】
上記実施例によれば、孔あけ工具６の周速を従来の２．５倍以上に高めて分岐孔５を形成するようにしたので、分岐孔５の表層部の組織が高歪大歪みを生気する超強加工となり、図２、図３に示すように、該分岐孔５の表面、つまり内周面にナノ結晶層Ｃが円滑に生成されることになる。実験によると、ＳＣＭ４２０Ｈ部材の例では、上記ナノ結晶層Ｃは、粒径が１００ｎｍ（0.1μｍ）、硬度が９．８ＧＰａ（９８０Ｈｖ）、面粗さがＲａ０．７となり、孔付きシャフト１の捩じり疲労強度テストをしたところ、図１の分岐孔５ａ，５ｂ，５ｃ部における捩じり疲労強度は、付加トルク３９２Ｎｍで平均３７８６５３回、付加トルク４５１Ｎｍで平均９５７２７回となり、この捩じり疲労強度は、従来工法（ショットピーニング加工なし）品に比べ約２０％の強度アップの評価結果となる。
【００１２】
本発明による孔あけ工具６は、孔の種類、深さ等によってドリル、リーマ、ガンドリル（半月きり）等、適宜設定される。また、前述した横孔４ａ，４ｂ，４ｃも前述と同様の孔加工を行ってその表面（内周面）にナノ結晶層を形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明が摘要される孔付きシャフトの断面図である。
【図２】孔あけ工具による孔部表面へのナノ結晶層形成状態を示す要部拡大断面図である。
【図３】ナノ結晶層が形成された孔部の要部拡大断面図である。
【図４】本発明と従来との孔あけ工具の切削条件を示す比較図である。
【符号の説明】
【００１４】
１    孔付きシャフト
２    シャフト主体
３ａ，３ｂ  スプライン
４ａ，４ｂ，４ｃ  横孔
５（５ａ，５ｂ，５ｃ）  分岐孔
６    孔あけ工具
Ｃ    ナノ結晶層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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