(57)【要約】【課題】  強度面および転造加工性またはプレス加工性が向上し、これによって、軽量化、加工負荷低減、コスト低減等が可能な中空シャフトを提供する。【解決手段】  スプライン３を有する中空シャフトである。成形後の内径が成形前の内径よりも小さいスプライン下径１５を塑性加工にて成形する。スプライン下径１５の肉厚を成形前後で略同一とする。塑性加工がスウェージング加工であったり、アプセット加工であったりする。塑性加工を冷間で実施しても、熱間で実施してもよい。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部外径にスプラインが形成されたスプライン形成部を有する中空シャフトにおいて、前記スプライン加工の前加工が、塑性加工により成形され、その成形後の内径が成形前の内径よりも小さい小径部とし、かつその肉厚を成形前後で略同一としたことを特徴とする中空シャフト。
【請求項２】
前記塑性加工がスウェージング加工であることを特徴とする請求項１に記載の中空シャフト。
【請求項３】
前記塑性加工がアプセット加工であることを特徴とする請求項１に記載の中空シャフト。
【請求項４】
前記塑性加工を冷間で行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の中空シャフト。
【請求項５】
前記塑性加工が熱間で行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の中空シャフト。
【請求項６】
等速自在継手の中空ステムに適用されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の中空シャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は中空シャフトに関し、詳しくは、自動車の等速ジョイント等に使用される中空シャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の中空シャフトは、回転運動を伝達する機能を有し、伝達部材との連結手段にスプラインが使用される。すなわち、シャフトの端部にスプラインが形成される。このような中空シャフトのスプラインは、プレス加工や転造加工等にて形成される（特許文献１参照）。
【０００３】
転造加工またはプレス加工によってスプラインを形成する場合、転造加工またはプレス加工する前に、スプラインを形成する部位において、その径（外径）をスプライン下径に切削加工する必要があった。すなわち、図６（ａ）（ｂ）に示すように、スプラインを形成する前のシャフト（以後、中空素材と呼ぶ）５０の端部５１外周面を切削加工にて、スプライン下径５２を形成する。
【０００４】
そして、このスプライン下径５２において、転造加工またはプレス加工にてスプラインを形成する。ここで、スプラインとは、周方向に沿って所定ピッチで配設される複数の軸方向凸部と、軸方向凸部間に配設される複数の軸方向凹部とからなる。転造加工は、一対のダイスを使用し、このダイス間に中空素材５０を介在させ、ダイスを回転させてスプラインを成形する加工である。プレス加工は、中空素材５０をダイスに軸方向に押し込んでスプラインを成形する加工である。
【特許文献１】特開２００１−１２１２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
小径部からなるスプライン下径を切削加工で成形すると、小径部を成形する前に比べて、スプライン下径５２の肉厚Ｔ２が小さく（薄く）なる。すなわち、切削加工後の外径ｄは切削加工前の外径Ｄよりも小さく、切削加工後の内径Ｄ２と切削加工前の内径Ｄ１とは同一であり、スプライン下径５２の肉厚Ｔ２が切削加工前の肉厚Ｔ１よりも小さくなっている。
【０００６】
スプライン下径５２の肉厚Ｔが薄くなれば、スプライン下径５２は強度的に劣り、スプラインを形成する際の転造加工性またはプレス性が悪くなる。すなわち、肉厚が薄いと転造加工またはプレス加工時に肉が内径側に逃げて精度が落ちたり、転造割れが発生するからである。
【０００７】
中空素材５０には、図７（ａ）に示すように、ファイバーフロー（繊維状金属組織）５４があり、切削加工では、図７（ｂ）のように、Ａ部において、ファイバーフロー５４が切断されることになる。このように、ファイバーフロー５４が切断されれば、強度低下に一層繋がることになる。なお、Ａ部とは、スプライン下径５２と、非スプライン下径（大径部）５３との境界部分をいう。
【０００８】
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、強度面および転造加工性またはプレス加工性が向上し、これによって、軽量化、加工負荷低減、コスト低減等が可能な中空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】
【０００９】
本発明は、端部外径にスプラインが形成されたスプライン形成部を有する中空シャフトにおいて、前記スプライン加工の前加工が、塑性加工により成形され、その成形後の内径が成形前の内径よりも小さい小径部とし、かつその肉厚を成形前後で略同一としたものである。
【００１０】
スプライン下径の肉厚を成形前後で略同一としたので、従来のように切削加工にてスプライン下径を成形した場合に比べて、その肉厚を大きくでき、スプライン下径の強度が向上する。強度が向上するので、転造加工またはプレス加工時に肉が内径側に逃げることを防止できる。スプライン下径を塑性加工にて成形するので、切削加工と異なってファイバーフロー（繊維状金属組織）が切断されない。しかも塑性加工であるので、その塑性変形によって被加工面が加工硬化する。
【００１１】
強度面や転造加工性またはプレス加工性に優れるので、このため、中空素材（素管）の肉厚や外径を小さくして軽量化を図ることができる。
【００１２】
また、前記塑性加工がスウェージング加工であったり、アプセット加工であったりする。
【００１３】
前記塑性加工を冷間で実施しても、熱間で実施してもよい。
【００１４】
前記のように成形された中空シャフトとして、固定側ジョイントと摺動側ジョイントと連結する中空シャフトに適用するが、中空ステムや中空ロングステムに適用しても良い。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、スプライン下径の強度が向上する。また、強度が向上するので、転造加工またはプレス加工時に肉が内径側に逃げることを防止でき、転造加工性またはプレス加工性が向上する。このため、高精度スプラインを形成することができ、安定したスプライン係合（嵌合）が可能となる。
【００１６】
また、切削加工と異なってファイバーフロー（繊維状金属組織）が切断されず、むしろ密になる。このため、強度が一層向上する。しかも塑性加工であるので、その塑性変形によって被加工面が加工硬化し、一層の強度の強化を図ることができる。
【００１７】
強度面や転造加工性またはプレス加工に優れるので、中空素材（素管）の肉厚や外径を小さくして軽量化や加工負荷軽減を図ることができる。さらに、設計自由度が向上し、コスト低減も期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る中空シャフトの実施形態を以下に詳述する。図１に示す中空シャフト１は、例えば、自動車のドライブシャフトに使用される。このため、両端部に等速自在継手（図示省略）が連結される。中空シャフト１は、軸方向中間部が大径部２に形成されると共に、両端部の外周側にはスプライン３、４が形成されている。なお、一端側のスプライン３と大径部２との間には、小径部５と中径部６等が形成されている。また、他端側のスプライン４と大径部２との間には、小径部７等が形成されている。
【００１９】
前記各スプライン３、４は、周方向に沿って所定ピッチで配設される複数の軸方向凸部と、軸方向凸部間に配設される複数の軸方向凹部とからなる。一端側のスプライン３に例えば固定式等速自在継手（図示省略）が装着され、他端側のスプライン４に例えば摺動式等速自在継手（図示省略）が装着される。一端側においては、スプライン３の軸方向範囲内、この中空シャフト１が固定式等速自在継手に装着された際に、抜け止めとなる止め輪の嵌合用の周方向溝８が形成されている。他端側においては、そのスプライン４の軸方向範囲外（反大径部側）に周方向溝９が形成されている。
【００２０】
次にスプライン３、４の成形方法を説明する。まず、両端部にスプライン３、４が形成されていない中空素材１０を図２に示すように形成する。すなわち、端部にその外周面にスプライン３、４を形成するための端部中径部１１、１２を設けた中空素材１０を形成する。なお、この中空素材１０は、この端部中径部１１、１２以外は図１に示す完成品と同一形状とする。
【００２１】
この場合、図３（ａ）に示すように、端部中径部１１は、その内周面には段差が形成されていない筒状とされる。この図３（ａ）に示す状態から、図３（ｂ）に示すように、スプライン下径１５を塑性加工にて成形する。
【００２２】
塑性加工法としてスウェージング加工やアプセット加工等を用いることができる。スウェージング加工とは、パイプ（中空体）の端部を絞って外径を減少させる加工法であり、アプセット加工とは、パイプの端を加熱したのち、ダイスとマンドレルの間で据え込み加工する方法である。
【００２３】
このスプライン下径１５は、その塑性加工後（成形後）の外径ｄが成形前の外径Ｄよりも小さく、成形後の内径Ｄ３が成形前の内径Ｄ１よりも小さくなっている。このため、スプライン下径１５の肉厚Ｔ３は成形前の肉厚Ｔ１と略同一に維持されている。すなわち、肉厚Ｔ３は、成形前後で内径同一時のスプライン形成部の肉厚Ｔ２（図６（ｂ）参照）よりも大きくなっている。
【００２４】
そして、このようにスプライン下径１５を形成した後は、転造加工またはプレス加工にてスプライン加工を行って、中空シャフト１を完成する。なお、前記では、一端側のスプライン３についてのみ説明したが、他端側のスプライン４についても同様であるので、その説明を省略する。転造加工は、一対のダイスを使用し、このダイス間に中空素材１０を介在させ、ダイスを回転させてスプラインを成形する加工である。プレス加工は、中空素材１０をダイスに軸方向に押し込んでスプラインを成形する加工である。
【００２５】
この中空シャフトでは、スプライン下径１５の肉厚Ｔ３を成形前後で略同一としたものである。このため、従来のように、切削加工にてスプライ下径を成形した場合よりも肉厚Ｔ３を大きくすることができ、スプライン下径１５の強度が向上する。強度が向上するので、転造加工またはプレス加工時に肉が内径側に逃げることを防止でき、転造加工性またはプレス加工性が向上する。このため、高精度スプラインを形成することができ、安定したスプライン係合（嵌合）が可能となる。
【００２６】
ところで、中空素材１０には、図４（ａ）に示すように、ファイバーフロー（繊維状金属組織）１４があり、このような塑性加工では、切削加工と相違してＡ部においても切断されず、むしろ密になる。このため、強度が一層向上する。しかも塑性加工であるので、その塑性変形によって被加工面が加工硬化し、一層の強度の強化を図ることができる。
【００２７】
強度面や転造加工性またはプレス加工性に優れるので、中空素材（素管）１０の肉厚や外径を小さくして軽量化や加工負荷軽減を図ることができる。さらに、設計自由度が向上し、コスト低減も期待できる。
【００２８】
次に、図５は等速自在継手の外側継手部材１６を示している。一般に、等速自在継手は、内周面にトラック溝が形成された前記外側継手部材１６と、その外側継手部材１６のトラック溝と対向するトラック溝が外周面に形成された内側継手部材と、外側継手部材１６のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に組み込まれたボールと、外側継手部材１６と内側継手部材間に介在してボールを支持する保持器とからなる。なお、外側継手部材１６としてトリポード型ジョイント等の他のジョイントであってもよい。
【００２９】
そして、外側継手部材１６は、内側継手部材、ボールおよび保持器を収容した椀状のマウス部１７と、そのマウス部１７から軸方向に一体的に延びるステム（中空ステム）１８を有する。この中空ステム（中空ロングステム）１８の反マウス部側の端部に、スプライン１９が形成されている。
【００３０】
この図５に示すステム１８のスプライン１９も、前記図２と図３等に示す成形方法によって形成される。まず、図３に示した中空素材１０と同様、端部に、スプライン１９が形成されていない端部中径部を有する中空素材（図示省略）を形成する。この際、この中径部は、その内周面には段差が形成されていない筒状とされる。その後、図３（ｂ）と同様、スプライン下径１５を塑性加工にて成形する。
【００３１】
このスプライン下径１５も、図３に示すように、その塑性加工後（成形後）の外径ｄが成形前の外径Ｄよりも小さく、成形後の内径Ｄ３が成形前の内径Ｄ１よりも小さくなっている。このため、中空ステム１８のための中空素材であっても、スプライン下径１５の肉厚Ｔ３は成形前の肉厚Ｔ１と略同一に維持されている。すなわち、肉厚Ｔ３は、成形前後において内径同一時のスプライン下径の肉厚Ｔ２（従来の方法によって成形したスプライン下径の肉厚）よりも大きくなっている。
【００３２】
そして、このようにスプライン下径１５を形成した後は、転造加工またはプレス加工にてスプライン加工を行って、この中空ステム１８が完成することになる。
【００３３】
このため、この中空ステム１８も、前記中空シャフト１と同一の作用効果を奏することができる。したがって、この中空ステム１８を等速自在継手に使用することによって、等速自在継手は安定した機能を長期にわたって発揮することができる。
【００３４】
なお、塑性加工として、冷間で行っても、熱間で行ってもよい。また、転造加工によって形成されるスプラインとして、その軸方向凸部および軸方向凹部の数等は任意に設定することができ、軸方向凸部および軸方向凹部の形状としても、装着される相手側に応じて種々変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る中空シャフトの実施形態を示す半裁断面図である。
【図２】スプライン下径加工の中空素材の半裁断面図である。
【図３】スプライン下径の成形方法を示し、（ａ）は成形前の簡略断面図であり、（ｂ）は成形後の簡略断面図である。
【図４】ファイバーフローを示し、（ａ）は成形前の簡略断面図であり、（ｂ）は成形後の簡略断面図である。
【図５】中空ステムの一部断面で示す全体図である。
【図６】従来のスプライン下径の成形方法を示し、（ａ）は成形前の簡略断面図であり、（ｂ）は成形後の簡略断面図である。
【図７】従来におけるファイバーフローを示し、（ａ）は成形前の簡略断面図であり、（ｂ）は成形後の簡略断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
３、４、１９  スプライン
１５  スプライン下径
【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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【図７】
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