(57)【要約】【課題】中空シャフト１１と制振体１２からなる二層構造の制振性中空シャフトを製造するのに、制振体１２を形成する弾性材料を少量の使用で、所定の制振機能を得ることができるようにすること、および、弾性材料の選択の自由度を増大して制振機能の調整範囲を大きく増大させる。【解決手段】金属材料に形成されている筒状のシャフト（中空シャフト１１）と、弾性材料にて形成されて中空シャフト１１の内周面に貼着している筒状の制振体１２からなる二層構造の制振性中空シャフトであって、制振体１２は、高分子物質または高分子物質を主要成分とする弾性材料にて形成されているものである。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動を減衰させる制振機能を有する制振性中空シャフトであり、当該中空シャフトは、金属材料にて形成されている筒状のシャフトと、弾性材料にて形成されて前記シャフトの内周面に貼着している筒状の制振体からなる二層構造の中空シャフトであって、前記制振体は、高分子物質または高分子物質を主要成分とする弾性材料にて形成されていることを特徴とする制振性中空シャフト。
【請求項２】
請求項１に記載の制振性中空シャフトにおいて、前記弾性材料は、高分子物質中に同高分子物質より比重の大きい無機物質の粉粒体が所定量均一に混在しているもので、前記制振体は前記弾性部材にて形成されて高分子物質のみからなる制振体に比較して大きな質量を有していることを特徴とする制振性中空シャフト。
【請求項３】
請求項２に記載の制振性中空シャフトにおいて、前記制振体の質量は、前記高分子物質と前記粉粒体との配合割合を変更することによって調整されることを特徴とする制振性中空シャフト。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の制振性中空シャフトにおいて、前記制振体は、振動源に近い部位側で層厚みが厚くなっていることを特徴とする制振性中空シャフト。
【請求項５】
振動を減衰させる制振機能を有する制振性中空シャフトであって、金属材料にて形成されている筒状のシャフトと、同シャフトの内周面に貼着されている高分子物質または高分子物質を主要成分とする弾性材料にて形成されている筒状の制振体からなる二層構造の制振性中空シャフトを製造する制振性中空シャフトの製造方法であり、当該製造方法は、前記シャフトの中空部に弾性材料を流動状態で注入する弾性材料の注入工程と、前記シャフトを軸線を中心にして回転して注入されている前記弾性材料を同シャフトの内周面に塗布する弾性材料の塗布工程と、前記シャフトの内周面に塗布されている弾性材料を固化して前記制振体を形成する弾性材料の固化工程を備えることを特徴とする制振性中空シャフトの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の制振性中空シャフトの製造方法において、前記弾性材料を構成する高分子物質として未加硫ゴムが採用されている場合には、前記固化工程では、前記未加硫ゴムを加硫して固化する処理を施し、同処理を前記弾性材料が前記シャフトに注入されている状態でまたは注入終了後に施すことを特徴とする制振性中空シャフトの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の制振性中空シャフトの製造方法において、前記弾性部材の固化工程では、前記未加硫ゴムを加硫して固化する処理と、前記シャフトを低温で焼戻す焼戻し処理とを同時に行うことを特徴とする制振性中空シャフトの製造方法。
【請求項８】
請求項５に記載の制振性中空シャフトの製造方法において、前記弾性材料を構成する高分子物質として熱可塑性エラストマーが採用されている場合には、前記注入工程および前記塗布工程では、前記シャフトを加熱した状態で、前記熱可塑性エラストマーを注入する処理および塗布する処理を行い、前記固化工程では、加熱状態にある前記シャフトを冷却する処理を行うことを特徴とする制振性中空シャフトの製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の制振性中空シャフトの製造方法において、前記注入工程および前記塗布工程では、前記弾性材料の流動性の保持と、前記シャフトを低温で焼戻す焼戻し処理とを同時に行うことを特徴とする制振性中空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、伝達される振動や自ら発生する振動を減衰させる制振機能を有する制振性中空シャフト、および、当該制振性中空シャフトを製造する制振性中空シャフトの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用のドライブシャフトは、エンジンからの駆動力を駆動輪側に伝達する伝達経路を構成するもので、エンジン側の振動源からは振動が伝達され、伝達された振動はドライブシャフトを介して駆動輪側へ伝達される。また、駆動力伝達経路を構成するドライブシャフトに限らず、各種の部品を連結するために使用される各種の連結シャフトにおいても、振動源から振動が伝達され、また、連結シャフト自身の回転によっても振動が発生することがある。このため、駆動力を伝達するシャフトにおいては、振動を減衰するための制振性能（制振機能）が要請されるとともに、シャフトの軽量化が要請される。
【０００３】
これらの要請に対処するには、シャフトを中空部が軸方向に延びる中空シャフトに形成するとともに、中空シャフトの外周にダイナミックダンパーを配設する手段や、中空シャフトの中空部に弾性体を介して質量体を配設する手段が採られるのが一般である。しかしながら、中空シャフトの外周にダイナミックダンパーを配設する手段においては、中空シャフトがダイナミックダンパーの大きさ分だけ径方向に大型化し、中空シャフトが配設される周辺スペースは大きく制約されるという問題がある。また、中空シャフトの中空部に弾性体を介して質量体を配設する手段においては、上記した問題は生じないが、質量体の配設部位が中空シャフト内の軸方向へ延びる空間部であることから、質量体を空間部内の設定された部位に精度良く位置決めすることが困難で、質量体の取付け作業には熟練を要するとともに、質量体を位置決めするため、位置決め装置を別途に用意する必要がある。このため、これらの問題を解消すべき中空シャフトおよびその製造方法が要請され、かかる要請に対処すべく、「ドライブシャフトおよびその製造方法」なる名称の下で、すでに特許出願されている（特許文献１を参照）。
【０００４】
上記した特許文献１にて提案されているドライブシャフトは、中空シャフトと、同中空シャフトの軸方向に延びる空間部に充填されている弾性発泡体からなる制振体にて構成されているもので、制振体は、発泡性弾性材料を中空シャフトの空間部に注入し、注入された発泡性弾性部材を発泡処理することによって形成されている。かかる構成のドライブシャフトにおいては、シャフト本体が中空シャフトであることからシャフトの軽量化が達成され、かつ、シャフトの空間部に充填されている弾性発泡体からなる制振体によって、振動を減衰する制振機能が付与されている。
【特許文献１】特開２００４−２３９３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記した特許文献１にて提案されているドライブシャフトにおいては、その中空部に充填されている弾性発泡体を制振体としていることから、所定の制振機能を付与するのに大量の弾性発泡材料を必要とするとともに、制振機能を所望する範囲に調整することができないという問題がある。また、制振体は弾性発泡体であることから、制振体を形成するための弾性材料が大きく制約されることになって、制振機能を調整する自由度が大きく低減するという問題がある。
【０００６】
本発明は、これらの問題に対処するもので、本発明の主たる目的は、少量の弾性材料にて所定の制振機能を得ることができるようにすること、および、弾性材料の選択の自由度を増大して制振機能の調整範囲を大きく増大させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、振動を減衰させる制振機能を有する制振性中空シャフトである。本発明に係る制振性中空シャフトは、金属材料に形成されている筒状のシャフトと、弾性材料にて形成されて前記シャフトの内周面に貼着している筒状の制振体からなる二層構造の中空シャフトであって、前記制振体は、高分子物質または高分子物質を主要成分とする弾性材料にて形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明に係る制振性中空シャフトにおいては、前記弾性材料を、高分子物質中に同高分子物質より比重の大きい無機物質の粉粒体を所定の配合割合で均一に混合した組成とし、かかる組成の弾性材料にて制振体を形成することにより、高分子物質のみからなる制振体に比較して大きな質量を有する制振体とすることができる。また、当該制振体の質量については、前記高分子物質と前記粉粒体との配合割合を適宜変更することによって、所望する任意の質量とすることができる。また、当該制振体においては、シャフトの振動源に近い部位側で層厚みが厚くなるように形成することができる。
【０００９】
本発明に係る制振性中空シャフトの製造方法は、本発明に係る制振性中空シャフトを製造する方法、すなわち、金属材料にて形成されている筒状のシャフトと、同シャフトの内周面に貼着されている高分子物質または高分子物質を主要成分とする弾性材料にて形成されている筒状の制振体からなる二層構造の制振性中空シャフトを製造するための製造方法である。
【００１０】
本発明に係る制振性中空シャフトの製造方法においては、前記シャフトの中空部に弾性材料を流動状態で注入する弾性材料の注入工程と、前記シャフトを軸線を中心として回転して注入されている前記弾性材料を同シャフトの内周面に塗布する弾性材料の塗布工程と、前記シャフトの内周面に塗布されている弾性材料を固化して前記制振体を形成する弾性材料の固化工程を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明に係る制振性中空シャフトの製造方法において、前記弾性材料を構成する高分子物質として未加硫ゴムが採用されている場合には、前記固化工程では、前記未加硫ゴムを加硫して固化する処理を施し、同処理を前記弾性材料が前記シャフトに注入されている状態でまたは注入終了後に施すようにすることができる。この場合、前記弾性部材の固化工程では、前記未加硫ゴムを加硫して固化する処理と、前記シャフトを低温で焼戻す焼戻し処理とを同時に行うようにすることができる。
【００１２】
また、本発明に係る制振性中空シャフトの製造方法においては、前記弾性材料を構成する高分子物質として熱可塑性エラストマーが採用されている場合には、前記注入工程および塗布工程では、前記シャフトを加熱した状態で、前記熱可塑性エラストマーを注入する処理および塗布する処理を行い、前記固化工程では、加熱状態にある前記シャフトを冷却する処理を行うようにすることができる。この場合、前記注入工程および前記塗布工程では、前記弾性材料の流動性の保持と、前記シャフトを低温で焼戻す焼戻し処理とを同時に行うようにすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る制振性中空シャフトは、金属材料にて形成されている筒状のシャフトと、弾性材料にて形成されて前記シャフトの内周面に貼着している筒状の制振体からなる二層構造の中空シャフトであって、前記制振体は、高分子物質または高分子物質を主要成分とする弾性材料にて形成されているものである。このため、当該制振体の形成には、制振体がシャフトの中空部に充填されて形成されている制振体に比較して、制振体を形成する弾性材料の使用を大幅に低減することができるとともに、筒状の制振体の層厚みを調整することにより、制振機能を所望する範囲に調整することができ、制振機能の調整の自由度を大幅に拡大することができる。
【００１４】
また、本発明に係る制振性中空シャフトにおいては、制振体を形成する弾性材料を適宜の組成とすることにより、例えば、適宜の高分子物質を選択することにより、また、当該高分子物質に適宜の無機物質の粉粒体を混合することにより、さらにまた、当該高分子物質と当該粉粒体の配合割合を適宜調整することにより、制振性中空シャフトの共振周波数ピークを変更して、振動の減衰性（制振機能）を、制振性中空シャフトの用途に応じて的確に設定することができる。
【００１５】
このように有効に制振性能を発揮する本発明に係る制振性中空シャフトは、本発明に係る製造方法、すなわち、金属材料にて形成されている筒状のシャフトの中空部に弾性材料を流動状態で注入する弾性材料の注入工程と、当該シャフトを軸線を中心として回転して注入されている当該弾性材料を同シャフトの内周面に塗布する弾性材料の塗布工程と、当該シャフトの内周面に塗布されている弾性材料を固化して制振体を形成する弾性材料の固化工程を備える製造方法によって、容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、振動を減衰させる制振機能を有する制振性中空シャフト、および、当該制振性中空シャフトを製造する制振性中空シャフトの製造方法である。図１には、本発明に係る制振性中空シャフトの一実施形態である制振機能を有するドライブシャフトを示しており、図２には、当該ドライブシャフトを製造する一実施態様を示している。当該ドライブシャフト１０は、エンジンからの駆動力を車輪に伝達する駆動力伝達装置の駆動力伝達経路を構成するもので、例えば、デファレンシャルの出力軸とホイールハブとに等速ジョイントを介して連結される。このため、当該ドライブシャフト１０には、デファレンシャル側および車輪側から振動が伝達されるとともに、エンジンのトルク変動や駆動輪側から伝達される振動によって、ドライブシャフト１０自身が振動を発生する場合がある。当該ドライブシャフト１０は、これらの振動を減衰すべく機能する。
【００１７】
当該ドライブシャフト１０は、金属材料にて形成されている剛性で筒状のシャフト１１（中空シャフト）と、中空シャフト１１の内周面に貼着されている弾性材料にて形成されている弾性で筒状の制振体１２とからなる二層構造のシャフトである。中空シャフト１１は、従来のドライブシャフトと同等の金属材料にて形成された中空シャフトであって、ドライブシャフトとして機能する外部形状に加工され、かつ、シャフトの強度を向上すべく焼き入れ等の熱処理加工が施されている。
【００１８】
制振体１２は、高分子物質または高分子物質を主要成分とする弾性材料にて形成されているもので、本実施形態では、制振体に所定量の質量を付与すべく、高分子物質に鉄やセラミック等の粉粒体を所定の配合割合で混合してなる弾性材料にて形成されている。弾性材料の主要成分である高分子物質は、制振体を形成する際には流動状態であることが必要であることから、制振体を形成する際に、容易に流動状態になるものを選択する必要がある。これを考慮すれば、弾性材料の主要成分である高分子物質としては、天然ゴム（ＮＲ）、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のゴム類、エステル系エラストマー（ＴＰＥＥ）、オレフィン系エラストマー（ＴＯＰ）、ウレタン系エラストマー等の熱可塑性エラストマー類を好適に採用することができる。さらには、熱硬化性の高分子化合物をも採用することができる。
【００１９】
図２は、当該ドライブシャフト１０を製造する方法の一実施態様を示している。当該製造方法では、ドライブシャフトとしての形状に加工されている中空シャフト１１を、図示しない回転装置の左右の支持部２１ａ，２１ｂにて支持して、中空シャフト１１がその軸線Ｌを中心に回転するように配置する。このように配置された中空シャフト１１には、左右各端部の貫通孔を通して挿入された左右の注入ノズル２２ａ，２２ｂを介して、軸方向に延びる空間部Ｒに、弾性材料を流動状態で注入する。空間部Ｒ内に注入された流動状態の弾性材料は、中空シャフト１１をその軸線Ｌを中心として回転させることにより、中空シャフト１１の内周面に均等に塗布される。中空シャフト１１の回転は、弾性材料を空間部Ｒ内に注入しつつ行うことができ、また、弾性材料を空間部Ｒに設定容量だけ注入した時点で行うことができる。
【００２０】
本実施態様では、後者の回転態様を採っており、この状態で中空シャフト１１を回転すれば、空間部Ｒ内に収容されている流動状態の弾性材料は、その粘性および付与される遠心力によって中空シャフトの内周面に沿ってつれ回りして、最終的には、中空シャフト１１の内周面に略均等に塗布される。塗布された弾性材料は、固化工程に付されて固化し、中空シャフト１１の内周面に貼着された均等の層厚みの制振体１２に形成される。
【００２１】
当該実施態様において、弾性材料を構成する高分子物質としてゴム類を採用する場合には、ゴム類を未加硫の流動状態で中空シャフト１１の空間部Ｒ内に注入することになり、この場合には、弾性材料の固化工程においては、塗布された弾性材料は、高分子物質に配合されている加硫剤によって、塗布中に漸次加硫され、または、塗布の終了後に速やかに加硫されて固化される。これにより、弾性材料は、中空シャフト１１の内周面に貼着された均等の層厚みの制振体１２に形成される。当該実施態様においては、弾性材料である未加硫ゴムを加硫する固化工程では、中空シャフト１１には、未加硫ゴムの加硫を促進するために所定温度（例えば１００℃〜２００℃）に加熱される。このため、当該加熱温度を利用して、中空シャフト１１を低温度の焼戻し処理に施すことができる。
【００２２】
また、当該実施態様において、弾性材料を構成する高分子物質として熱可塑性エラストマーを採用する場合には、中空シャフト１１を注入される弾性材料が流動性を保持し得る程度に加熱保持することになり、この場合には、弾性材料の固化工程においては、塗布された弾性材料は、中空シャフト１１を漸次冷却することにより、塗布中に漸次冷却固化され、または、塗布の終了後に速やかに冷却固化される。これにより、弾性材料は、中空シャフト１１の内周面に貼着された均等の層厚みの制振体１２に形成される。当該実施態様においては、所定温度（例えば１００℃〜２００℃）に加熱されている加熱温度を利用して、中空シャフト１１を低温度の焼戻し処理に施すことができる。
【００２３】
本発明に係る制振性中空シャフトの製造方法においては、制振体１２を形成するための弾性材料を構成する高分子物質として、上記したゴム類や熱可塑性エラストマー等の高分子物質を採用することができることは勿論であるが、熱硬化性の高分子化合物を採用することができるとともに、これ以外の高分子物質であっても、適宜の手段にて流動状態を呈する高分子物質をも採用することができる。また、本発明に係る製造方法で採用する弾性材料については、上記した各高分子物質または高分子物質を主要成分とする弾性材料を採用することができることは勿論であるが、鉄やセラミック等の高分子物質より比重の大きい粉粒体を、上記した各高分子物質に適宜の配合割合で均一に配合してなる弾性材料を採用することができる。
【００２４】
また、本発明に係る製造方法においては、制振体１２の層厚みを、中空シャフト１１の軸方向で略同一に形成することができることは勿論であるが、振動源に近い部位側である中空シャフト１１の一端側または両端側において、制振体１２の層厚みを厚く形成するようにすることができる。また、中空シャフト１１の軸方向の中間部での制振体１２の形成を省略するようにすることもできる。これらの制振体１２の形成は、各注入ノズル２２ａ，２２ｂからの弾性材料の注入量や注入速度、中空シャフト１１の回転速度や傾斜角度を適宜変更することにより可能である。
【００２５】
本発明に係る製造方法により製造されたドライブシャフト１０は、中空シャフト１１の内周面に貼着された筒状の制振体１２からなる二層構造の中空シャフトであって、少ない量の弾性材料にて所望する制振機能を得ることができ、また、制振体１２の層厚みを変更することにより、制振機能を所望する範囲に調整することができる。また、当該ドライブシャフト１０においては、制振体１２を形成する弾性材料として、鉄やセラミック等の高分子物質より比重の大きい粉粒体を高分子物質に適宜の配合割合で均一に配合してなる弾性材料を採用することにより、適宜の質量を有する制振体１２を形成することができる。当該制振体１２を有するドライブシャフト１０においては、制振体１２の質量を容易に変更することができ、制振体１２の質量を調整することにより、共振周波数が様々な周波数帯の振動に対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る制振性中空シャフトの一実施形態であるドライブシャフトを示す断面図である。
【図２】同ドライブシャフトを製造する一実施態様を示す概略的説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０…ドライブシャフト（制振性中空シャフト）、１１…中空シャフト、１２…制振体、２１ａ，２１ｂ…支持部、２２ａ，２２ｂ…注入ノズル。
【図１】
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【図２】
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