(57)【要約】【目的】  中実シャフトと同等に耐力を増加させ、中空シャフトの疲労強度を向上させることにある。【構成】  一体型中空シャフト３の内径部４に、その一体型中空シャフト３とトルク伝達可能な状態で詰め物５を配設し、詰め物５の外径面に例えばローレット加工による凹凸部６を形成し、一体型中空シャフト３を縮径させて加締めることにより、一体型中空シャフト３と詰め物５をトルク伝達可能とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体型中空シャフトの内径部に、その一体型中空シャフトとトルク伝達可能な状態で詰め物を配設したことを特徴とする動力伝達シャフト。
【請求項２】
前記一体型中空シャフトを縮径させて加締めることにより、一体型中空シャフトと詰め物をトルク伝達可能とした請求項１に記載の動力伝達シャフト。
【請求項３】
前記一体型中空シャフトの内径面あるいは詰め物の外径面の少なくともいずれか一方に凹凸部を形成した請求項２に記載の動力伝達シャフト。
【請求項４】
前記凹凸部がローレット加工である請求項３に記載の動力伝達シャフト。
【請求項５】
前記詰め物を一体型中空シャフトの内径部に圧入することにより、一体型中空シャフトと詰め物をトルク伝達可能とした請求項１に記載の動力伝達シャフト。
【請求項６】
前記一体型中空シャフトの内径面あるいは詰め物の外径面の少なくともいずれか一方に溝加工を施した請求項５に記載の動力伝達シャフト。
【請求項７】
前記詰め物は、一体型中空シャフトの内径面に形成された溝加工の小径よりも大きな外径を有する請求項６に記載の動力伝達シャフト。
【請求項８】
前記一体型中空シャフトは、詰め物の外径面に形成された溝加工の大径よりも小さな内径を有する請求項６に記載の動力伝達シャフト。
【請求項９】
前記溝加工は、スプラインの形成である請求項６乃至８のいずれか一項に記載の動力伝達シャフト。
【請求項１０】
前記詰め物は、炭素繊維を含む複合材を材質とした請求項１乃至９のいずれか一項に記載の動力伝達シャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は動力伝達シャフトに関し、例えば、自動車の動力伝達系の一部を構成するドライブシャフト（駆動軸）やプロペラシャフト（推進軸）に使用される動力伝達シャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の動力伝達系を構成するシャフトには、エンジンと車輪軸受装置を繋ぐドライブシャフトや、変速機から減速歯車装置に動力を伝達するプロペラシャフトがあり、いずれも中間軸となる動力伝達シャフトの軸端部に等速自在継手が連結されている。この動力伝達シャフトは、その種類を基本構造で大別すると、中実の棒材から加工された中実シャフトと、鋼管などから加工された中空シャフトとがある。
【０００３】
従来は、中実シャフトを使用していたが、近年における自動車の高機能化や車室内の静粛性向上の要求から、動力伝達シャフトにも、強度、耐久性のみならず、軽量化、コンパクト化、ＮＶＨ特性の向上など様々な機能が必要になってきている。また、自動車の発進時の操縦性やダイレクト感を得るために捩り剛性の向上が必要である。捩り剛性の向上を図るためにはシャフト径を大きくすることが考えられるが、重量増加を招来し、連結部の削り量も増加してコストアップを招くことになる。さらに、自動車の走行時、エンジン振動とシャフトが共振して車内への騒音を招くのでそれを回避するために固有振動数のチューニングが必要である。固有振動数のチューニングを図るためには動力伝達シャフトにダンパー等を取り付けることが考えられるが、部品点数の増加や組み付け工数の増加などからコストアップを招来する。
【０００４】
これら機能面での必要性から、中実シャフトに代えて中空シャフトを多用する傾向にある。この種の中空シャフトは、一体型中空シャフトと接合型中空シャフトに大別される。一体型中空シャフトは、最大径部と最小径部を同一素管から一体成形した構造を有する。これに対して、接合型中空シャフトは、パイプ部と軸部とを別々に成形して摩擦圧接や溶接などにより接合した構造を有する。このため、コスト低減を目的とすることから、一体型中空シャフトの要求が多くなっている。
【０００５】
この一体型中空シャフトの場合、その端部外周面にスプラインを形成することから、そのスプライン形成時にシャフトが内方へ凹むことを未然に防止するため、シャフト内径部に詰め物を配設する手段が講じられている（例えば、特許文献１参照）。このようにシャフト内径部に詰め物を配設することにより、簡素な型構造で高精度なスプライン成形を可能にしている。
【特許文献１】特開２００３−９４１４１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述の特許文献１で開示された一体型中空シャフトは、シャフト内径部に詰め物を配設することにより、スプライン成形性を向上させることを目的としたものである。一方、一体型中空シャフトは、中実シャフトに比べて断面係数が減少する等の影響を受けて耐力が低下し、中空シャフトの疲労強度が大幅に低下する虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、簡便な手段により、中空シャフトの疲労強度を向上させ得る動力伝達シャフトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、一体型中空シャフトの内径部に、その一体型中空シャフトとトルク伝達可能な状態で詰め物を配設したことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る動力伝達シャフトでは、中空シャフトの内径部に詰め物を中空シャフトとトルク伝達可能な状態で配設したことにより、中実シャフトと実質的に同様となり、一体型中空シャフトの特性を損ねることなく、従来の一体型中空シャフトよりも耐力が増加し、疲労強度の向上が図れる。
【００１０】
一体型中空シャフトと詰め物をトルク伝達可能にする構造としては、前記一体型中空シャフトを縮径させて加締めるようにすればよく、その場合、一体型中空シャフトの内径面あるいは詰め物の外径面の少なくともいずれか一方に凹凸部を形成することが有効である。この場合、凹凸部が相手部材の表面に食い込むことにより、一体型中空シャフトと詰め物の間でトルク伝達が可能となる。なお、凹凸部としては、例えばローレット加工が好適である。
【００１１】
一体型中空シャフトと詰め物をトルク伝達可能にする他の構造としては、前記詰め物を一体型中空シャフトの内径部に圧入すればよく、その場合、一体型中空シャフトの内径面あるいは詰め物の外径面の少なくともいずれか一方に溝加工を施すことが有効である。この溝加工により、一体型中空シャフトと詰め物が相互に嵌合した状態となることで、一体型中空シャフトと詰め物の間でトルク伝達が可能となる。なお、前述の「少なくともいずれか一方」とは、中空シャフトの内径面に溝加工を施す場合、詰め物の外径面に溝加工を施す場合、中空シャフトの内径面と詰め物の外径面の両方に溝加工を施す場合のすべてを含める意味である。
【００１２】
一体型中空シャフトの内径面に溝加工を施す場合、詰め物としては、一体型中空シャフトの内径面に形成された溝加工の小径よりも大きな外径を有するものを使用することが望ましい。また、詰め物の外径面に溝加工を施す場合、一体型中空シャフトとしては、詰め物の外径面に形成された溝加工の大径よりも小さな内径を有するものを使用することが望ましい。なお、溝加工としては、例えばスプラインが好適である。
【００１３】
前述した一体型中空シャフトの内径部に配設される詰め物としては、炭素繊維を含む複合材を材質としてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、中空シャフトの内径部に詰め物を中空シャフトとトルク伝達可能な状態で配設したことにより、中実シャフトと実質的に同様となり、一体型中空シャフトの特性を損ねることなく耐力を増加させることができるので、疲労強度の向上が図れる。また、詰め物は、埋め栓としての機能も兼ねることができるため、別個に埋め栓を設ける必要がなく、コスト低減が図れる。さらに、詰め物が肉の代わりを担うため、中空シャフト自体の肉厚を薄くすることもできるので、より一層の軽量化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係る動力伝達シャフトの実施形態を以下に詳述する。
【００１６】
図１に示す実施形態の動力伝達シャフトは、最大径部と最小径部を同一素管から一体成形し、その端部１の外周面にスプライン２を形成した一体型中空シャフト３であり、例えば、素管をその軸周りに回転させながら、高速度で直径方向に打撃して縮径させるスウェージング加工などの塑性加工により成形される。この中空シャフト３の端部には、スプライン２により等速自在継手（図示せず）が連結される。
【００１７】
この実施形態の動力伝達シャフトでは、図１に示すように中空シャフト３の内径部４に、その中空シャフト３とトルク伝達可能な状態で詰め物５を配設する。このように中空シャフト３の内径部４に詰め物５を中空シャフト３とトルク伝達可能な状態で配設したことにより、中実シャフトと実質的に同様となり、中空シャフト３の特性を損ねることなく、従来の中空シャフトよりも耐力が増加し、疲労強度の向上が図れる。
【００１８】
中空シャフト３と詰め物５をトルク伝達可能にする構造としては、図２に示すように詰め物５の外径面に、例えばローレット加工などによる凹凸部６を形成し、その凹凸部６が外径面に形成された詰め物５を中空シャフト３の端部１の内径部４に挿入配置し、図３に示すようにその中空シャフト３を縮径させて加締める手段がある。なお、この実施形態では、詰め物５の外径面に凹凸部６を形成したが、本発明はこれに限定されることなく、中空シャフト３の端部１の内径面に形成することも可能であり、詰め物５の外径面と中空シャフト３の端部１の内径面の両方に凹凸部を形成するようにしてもよい。
【００１９】
以上のように中空シャフト３の端部内径部に詰め物５を入れてその中空シャフト３を縮径させて加締めると、詰め物５の外径面の凹凸部６が中空シャフト３の内径面に食い込むことにより、中空シャフト３と詰め物５が一体化されてトルク伝達可能となり、中実シャフトと同様な状態となる。また、中空シャフト３と詰め物５を隙間なく加締めることで、その詰め物５がグリース止めの機能を発揮するため、中空シャフト３の内部にグリース止め用の埋め栓を別途設ける必要がなくなる。なお、隙間がある場合でも、その隙間に樹脂などを充填して加締めることにより同様の効果が得られる。
【００２０】
また、中空シャフト３と詰め物１５をトルク伝達可能にする他の構造としては、図４に示すように中空シャフト３の端部内径面と詰め物１５の外径面に、例えばスプライン７，１６を形成し、図５に示すようにそのスプライン１６が外径面に形成された詰め物１５を中空シャフト３の内径部４に圧入する手段がある。なお、この実施形態では、中空シャフト３の端部内径面と詰め物１５の外径面の両方にスプライン７，１６を形成したが、本発明はこれに限定されることなく、中空シャフト３の端部内径面または詰め物１５の外径面のいずれか一方だけにスプラインを形成するようにしてもよい。また、一体型中空シャフトの内径面（溝加工なし）に、その内径よりも外径が大きい丸棒のようなピンを圧入するだけでもよい。
【００２１】
なお、前述のスプライン以外であっても、トルク伝達可能な溝加工であればよい。また、中空シャフト３の内径面にスプライン７を形成する場合、詰め物としては、中空シャフト３の内径面に形成されたスプライン７の小径よりも大きな外径を有するものを使用すればよい。逆に、詰め物１５の外径面にスプライン１６を形成する場合、中空シャフト３としては、詰め物１５の外径面に形成されたスプライン１６の大径よりも小さな内径を有するものを使用すればよい。このようにすれば、中空シャフト３と詰め物１５との嵌合状態が強固となる。
【００２２】
以上のように中空シャフト３の内径面と詰め物１５の外径面にスプライン７，１６を形成し、その詰め物１５を中空シャフト３の内径部に圧入すると、中空シャフト３のスプライン７と詰め物１５のスプライン１６が相互に嵌合することにより、中空シャフト３と詰め物１５が一体化されてトルク伝達可能となり、中実シャフトと同様な状態となる。また、中空シャフト３と詰め物１５をスプライン７，１６を介して圧入することで、その詰め物１５がグリース止めの機能を発揮するため、中空シャフト３の内部にグリース止め用の埋め栓を別途設ける必要がなくなる。なお、隙間がある場合でも、その隙間に樹脂などを充填することにより同様の効果が得られる。
【００２３】
前述の中空シャフト３の端部内径部に配設された詰め物５，１５は、金属以外に、炭素繊維を含む複合材を材質としてもよい。また、詰め物５，１５の軸方向長さは、特に限定されないが、その軸方向長さが大きくなり過ぎると、軽量化やコスト低減化に対して不利となるため、中空シャフト３のスプライン２が形成された部位の軸方向寸法以内に配設される程度の軸方向長さを有する詰め物を使用することが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明に係る動力伝達シャフトは、エンジンと車輪軸受装置を繋ぐドライブシャフトや、変速機から減速歯車装置に動力を伝達するプロペラシャフトを構成する中間シャフトに適用されるほか、外輪のロングステムに適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る動力伝達シャフトの実施形態で、一体型中空シャフトの端部内径部に詰め物を配設し、中空シャフトを縮径させて加締めた状態を示す断面図である。
【図２】図１の動力伝達シャフトで、中空シャフトの端部内径部に詰め物を配設する前の状態を示す断面図である。
【図３】図１の動力伝達シャフトで、中空シャフトの端部内径部に詰め物を配設した後、中空シャフトを加締める前の状態を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態で、一体型中空シャフトの端部内径部に、外径面にスプラインが形成された詰め物を配設し、中空シャフトに詰め物を圧入した状態を示す断面図である。
【図５】図４の動力伝達シャフトで、中空シャフトの端部内径部に詰め物を配設する前の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  中空シャフトの端部
３  中空シャフト
４  中空シャフトの内径部
５  詰め物
６  凹凸部
７  スプライン
１５  詰め物
１６  スプライン
【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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