(57)【要約】  ハイドロフォーミング法を使用して形成されたハイドロフォーミングされたドライブシャフト管が提供される。ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管は第１の端部分、第２の端部分、および中央部分を備える。中央部分は、少なくとも部分的に、円弧形状の回転面によって画される。中央部分の少なくとも一部は、第１の端部分および第２の端部分の直径より大きい直径を有する。中央部分は、第１の端部分と第２の端部分との間に形成される。中央部分は、ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管の臨界速度および呼吸モード振動数に影響を与える。ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管は、ドライブシャフトアセンブリのコストを減少させる。
2016502478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端部分と、
第２の端部分と、
中央部分とを備えるハイドロフォーミングされたドライブシャフト管であって、
前記中央部分は少なくとも部分的に、円弧形状の回転面によって画され、かつ前記中央部分の少なくとも一部は、前記第１の端部分および前記第２の端部分の直径より大きい直径を有し、
前記中央部分は前記第１の端部分と前記第２の端部分との間に形成され、
前記中央部分は前記ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管の臨界速度および呼吸モード振動数に影響を与える、ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項２】
前記中央部分は、第１の膨張、収縮、および第２の膨張を有し、前記収縮は前記第１の膨張と前記第２の膨張との間に形成される、請求項１に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項３】
さらに、
第１の接線移行および第２の接線移行を備え、
前記第１の接線移行は前記第１の端部分と前記第１の膨張との間に形成され、
前記第２の接線移行は前記第２の端部分と前記第２の膨張との間に形成される、請求項２に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項４】
さらに、
第３の接線移行および第４の接線移行を備え、
前記第３の接線移行は前記収縮と前記第１の膨張との間に形成され、
前記第４の接線移行は前記収縮と前記第２の膨張との間に形成される、請求項３に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項５】
前記第１の膨張および前記第２の膨張の少なくとも１つは、前記円弧形状の回転面によって画され、前記円弧形状の回転面は前記第１の端部分および前記第２の端部分の半径より約４０倍大きい半径を有する、請求項２に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項６】
前記収縮の凹面は前記第１の膨張および前記第２の膨張の凹面と反対である、請求項２に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項７】
前記収縮は、前記ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管を形成すべく使用されるハイドロフォーミング法の処理中に発生し得る管の座屈を阻止すべく、データムを提供する、請求項２に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項８】
さらに、
第１の移行部分、第１の収縮部分、第２の収縮部分、および第２の移行部分を備え、前記中央部分は前記第１の収縮部分と前記第２の収縮部分との間に形成される、請求項１に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項９】
前記円弧形状の回転面は、前記第１の移行部分、前記中央部分、および前記第２の移行部分の形状に対応する、請求項８に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項１０】
前記円弧形状の回転面は、前記第１の端部分および前記第２の端部分の半径より約１５０倍大きい半径を有する、請求項９に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項１１】
前記第１の収縮および前記第２の収縮の凹面は、前記第１の移行部分、前記中央部分、および前記第２の移行部分の凹面と反対である、請求項８に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項１２】
前記ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管を形成すべく使用されるハイドロフォーミング法の処理中に発生し得る管の座屈を阻止すべく、前記第１の収縮および前記第２の収縮はそれぞれ、データムを提供する、請求項８に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項１３】
前記第１の収縮および前記第２の収縮の直径は、前記第１の端部分および前記第２の端部分の前記直径より大きい、請求項８に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項１４】
前記円弧形状の回転面は、前記第１の端部分および前記第２の端部分の半径より約２００倍大きい半径を有する、請求項１に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項１５】
第１の端部分と、
第２の端部分と、
中央部分とを備えるハイドロフォーミングされたドライブシャフト管であって、
前記中央部分は少なくとも部分的に、円弧形状の回転面によって画され、前記中央部分の少なくとも一部は前記第１の端部分および前記第２の端部分の直径より大きい直径を有し、
前記中央部分は第１の膨張、収縮、および第２の膨張を含み、
前記中央部分は前記第１の端部分と前記第２の端部分との間に形成され、
前記収縮は前記第１の膨張と前記第２の膨張との間に形成され、かつ
前記中央部分は前記ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管の臨界速度および呼吸モード振動数に影響を与える、ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項１６】
さらに、
第１の接線移行および第２の接線移行を備え、
前記第１の接線移行は前記第１の端部分と前記第１の膨張との間に形成され、
前記第２の接線移行は前記第２の端部分と前記第２の膨張との間に形成される、請求項１５に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項１７】
さらに、
第３の接線移行および第４の接線移行を備え、
前記第３の接線移行は前記収縮と前記第１の膨張との間に形成され、
前記第４の接線移行は前記収縮と前記第２の膨張との間に形成される、請求項１６に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項１８】
前記第１の膨張および前記第２の膨張の少なくとも１つが前記円弧形状の回転面によって画され、前記円弧形状の回転面は、前記第１の端部分および前記第２の端部分の半径より約４０倍大きい半径を有する、請求項１５に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項１９】
第１の端部分と、
第２の端部分と、
中央部分とを備えるハイドロフォーミングされたドライブシャフト管であって、
前記中央部分は少なくとも部分的に、円弧形状の回転面によって画され、かつ前記中央部分の少なくとも一部は前記第１の端部分および前記第２の端部分の直径より大きい直径を有し、
前記中央部分は第１の移行部分、第１の収縮部分、第２の収縮部分、および第２の移行部分を含み、
前記中央部分は前記第１の収縮部分と前記第２の収縮部分との間に形成され、
前記中央部分は前記ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管の臨界速度および呼吸モード振動数に影響を与える、ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項２０】
前記円弧形状の回転面は、前記第１の移行部分、前記中央部分、および前記第２の移行部分の形状に対応する、請求項１９に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は複数のドライブシャフトに関し、具体的には、ハイドロフォーミング法を使用して形成される車両用の複数のドライブシャフトに関する。
[優先権主張]
本願は、２０１２年１１月８日に出願された米国仮出願第６１／７２４、１５４の優先権を主張し、参照により本明細書に全体として組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
ドライブシャフトの共振振動数の箇所における、またはその近傍でのドライブシャフトの回転は、ドライブシャフトの望まれない振動につながる可能性がある。更に、不均衡なドライブシャフトの回転も、ドライブシャフトの望まれない振動につながる可能性があり、結果的に顧客の不満足をもたらす。望まれない振動を持つドライブシャフトの回転は、そのソースに関わらず、ドライブシャフトの複数のコンポーネントの過度な摩耗につながる可能性もある。複数のセンタベアリング、複数のシャフト端コンポーネント（複数のヨーク等）、複数のユニバーサルジョイントクロス、複数のニードルベアリング、およびドライブシャフトの管状部分は、すべてドライブシャフトの望まれない振動によって過度に摩耗される可能性がある。
【０００３】
通常、ドライブシャフトの長さが増大すると、共振振動数は減少する。商用トラック等、車両のパワートレインおよび車軸の間に長さが長いドライブシャフトを有する複数の車両において、ドライブシャフトの共振振動数はドライブシャフトの作動速度に近づく場合がある。望まれない振動を軽減すべく、ドライブシャフトは複数のジョイントによって結合された複数の部分を備えることができる。残念ながら、ドライブシャフトに複数のジョイントを追加すると、ドライブシャフトのコストおよび重量を大幅に増大させ、つまり、ドライブシャフトが組み込まれている車両のコストおよび重量が大幅に増大されることになる。
【０００４】
あるいは、望まれない振動を軽減すべく、ドライブシャフトの直径、つまり、複数のシャフト端コンポーネントの直径を増大させることができる。しかしながら、ドライブシャフトの直径および複数のシャフト端コンポーネントの直径を増大させると、ドライブシャフトのコスト、すなわちドライブシャフトが組み込まれている車両のコストをまた大幅に増大させる。
【０００５】
ドライブシャフトの製造後であって、車両へのドライブシャフトの設置前に、通常ドライブシャフトは均衡が取られている。ダイナミックバランシングマシンの使用を用いて、ドライブシャフトのバランスウェイトの質量および位置が決定される。バランスウェイトの適用後、ドライブシャフトはほぼ均衡が取られ、作動中のドライブシャフトの望まれない振動が低減される。しかしながら、ドライブシャフトのバランシングはドライブシャフトの製造時間を増大させ、それによって、ドライブシャフトのコスト、つまり、ドライブシャフトが組み込まれている車両のコストを増大させる。
【０００６】
アルミニウムから形成されたドライブシャフトはドライブシャフトの重量を減少させる。ドライブシャフトがハイドロフォーミング法を使用して形成される場合、ドライブシャフトは共振振動数の増大および製造コストの低減を有する。従って、ハイドロフォーミング法を使用し、アルミニウムから形成されるドライブシャフトは、ハイドロフォーミング法を使用し、鋼から形成されるドライブシャフトに対し、有利である。しかしながら、複数のドライブシャフトをハイドロフォームすべく使用される複数の従来方法のアルミニウムへの適用は成功していない。というのは、アルミニウムを形成するための最大ひずみ限度が、鋼を形成するための最大ひずみ限度より小さいからである。
【０００７】
ハイドロフォーミング法を使用し形成可能で、ドライブシャフトのコストを減少させ、かつ増大された臨界速度を有するドライブシャフトを開発すると有益であろう。
【発明の概要】
【０００８】
本発明によって現在提供される、ハイドロフォーミング法を使用し形成可能で、ドライブシャフトのコストを減少させ、かつ増大された臨界速度を有するドライブシャフトが驚くべきことに見いだされた。
【０００９】
一実施形態において、本願発明はハイドロフォーミングされたドライブシャフト管に関する。ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管は、第１の端部分、第２の端部分、および中央部分を備える。中央部分は少なくとも部分的に円弧形状の回転面によって画される。少なくとも中央部分の一部は、第１の端部分および第２の端部分の直径より大きい直径を有する。中央部分は第１の端部分と第２の端部分との間に形成される。中央部分は、ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管の臨界速度および呼吸モード振動数に影響を与える。
【００１０】
別の実施形態において、本願発明はハイドロフォーミングされたドライブシャフト管に関する。ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管は第１の端部分、第２の端部分、および中央部分を備える。中央部分は少なくとも部分的に、円弧形状の回転面によって画される。中央部分の少なくとも一部は、第１の端部分および第２の端部分の直径より大きい直径を有する。中央部分は、第１の膨張、収縮、および第２の膨張を有する。中央部分は第１の端部分と第２の端部分との間に形成される。収縮は、第１の膨張と第２の膨張との間に形成される。中央部分は、ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管の臨界速度および呼吸モード振動数に影響を与える。
【００１１】
別の実施形態において、本願発明はハイドロフォーミングされたドライブシャフト管に関する。ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管は第１の端部分、第２の端部分、および中央部分を備える。中央部分は少なくとも部分的に、円弧形状の回転面によって画される。中央部分の少なくとも一部は、第１の端部分および第２の端部分の直径より大きい直径を有する。中央部分は、第１の移行部分、第１の収縮部分、第２の収縮部分、および第２の移行部分を備える。中央部分は第１の収縮部分と第２の収縮部分との間に形成される。中央部分は、ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管の臨界速度および呼吸モード振動数に影響を与える。
【００１２】
複数の添付図面に照らし、好ましい実施形態に係る以下の詳細な説明が読まれると、当業者にとって本発明の様々な態様が明らかになる。上記に加え、本願発明の他の複数の利点は、以下の複数の添付図面に照らし、以下の詳細な説明から当業者にとって明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本願発明の一実施形態に係るドライブシャフト管の斜視図である。
【図１Ｂ】図１Aに示されるドライブシャフト管の側面図である。
【図２Ａ】本願発明の別の実施形態に係るドライブシャフト管の斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示されるドライブシャフト管の側面図である。
【図３Ａ】本願発明の別の実施形態に係るドライブシャフト管の斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示されるドライブシャフト管の側面図である。
【図４】コントロールとして使用されるまっすぐな管、図１Ａに示されるドライブシャフト管、図２Ａに示されるドライブシャフト管、および図３Ａに示されるドライブシャフト管から収集された実験データを表示する表である。
【図５】コントロールとして使用されるまっすぐな管、図１Ａに示されるドライブシャフト管、図２Ａに示されるドライブシャフト管、および図３Ａに示されるドライブシャフト管について、長さおよび形状に基づく臨界速度の比較を示す、図４に示される実験データの一部を示す棒グラフである。
【図６】コントロールとして使用されるまっすぐな管、図１Ａに示されるドライブシャフト管、図２Ａに示されるドライブシャフト管、および図３Ａに示されるドライブシャフト管について、長さおよび形状に基づく呼吸モード振動数の比較を示す、図４に示される実験データの一部を示す棒グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本願発明は、別途逆として明示した場合を除き、様々な代替的向きおよび手順の順序を想定し得ることを理解されたい。また、複数の添付図面に示される、および以下の明細書に記載される、複数の特定のデバイスおよび処理は、添付の特許請求の範囲に画定される複数の本発明コンセプトの複数の例示的実施形態にすぎないことを理解されたい。従って、開示された複数の実施形態に関する、複数の特定の寸法、向きまたは他の物理的特徴は、特許請求の範囲において別途明示される場合を除き、限定的なものと解釈されるべきではない。
【００１５】
図１Ａおよび１Ｂは、ハイドロフォーミング法を使用して形成された第１のドライブシャフト管１００を示す。第１のドライブシャフト管１００は６０６１アルミニウム合金から形成されている。しかしながら、他の複数の合金が使用されてよいことを理解されたい。ハイドロフォーミング法を使用して第１のドライブシャフト管１００を形成すべく使用される管状のアルミニウムブランク（不図示）は、押出処理またはシーム溶接処理を使用して形成されてよい。管状のアルミニウムブランクは円筒状のアルミニウム管である。
【００１６】
第１のドライブシャフト管１００は、第１の端部分１０２、中央部分１０４、および第２の端部分１０６を含む。２つ一組のシャフト端コンポーネント（不図示）と嵌着されると、第１のドライブシャフト管１００は車両に用いられるドライブシャフトアセンブリ（不図示）の一部を形成する。
【００１７】
第１の端部分１０２および第２の端部分１０６はほぼ円筒形状であり、第１のドライブシャフト管１００の長さの約１３％を構成するが、他の複数の比率も使用されてよいことを理解されたい。第１の端部分１０２および第２の端部分１０６の壁の厚みは、ほぼ一定である。第１の端部分１０２および第２の端部分１０６はそれぞれ、第１の接線移行１０８および第２の接線移行１１０において中央部分１０４と接する。第１の接線移行１０８および第２の接線移行１１０を形成するほぼ円弧の回転面の半径は、第１の端部分１０２および第２の端部分１０６の半径より約４倍大きい。
【００１８】
中央部分１０４の形状は、ほぼ円弧を第１の端部分１０２および第２の端部分１０６の軸を中心に回転させることで形成される回転面である。非限定的な例として、中央部分１０４のほぼ円弧の回転面は、約４度の鋭角で画されてよいが、他の角度も使用されてよいことを理解されたい。更に、中央部分１０４の回転面のほぼ円弧の半径は、第１の端部分１０２および第２の端部分１０６の半径より約２００倍大きいが、他の複数の比率も使用されてよいことを理解されたい。中央部分１０４の壁の厚みは、第１のドライブシャフト管１００を形成すべく使用されるハイドロフォーミング法により、一定ではない。中央部分１０４の厚みの最も薄い箇所、すなわち、第１のドライブシャフト管１００の中心における厚みは第１の端部分１０２および第２の端部分１０６の厚みの約９０％であるが、他の複数の比率が使用されてよいことを理解されたい。第１のドライブシャフト管１００の中央部分１０４の形状は、一般に樽形と表現されてよい。
【００１９】
コントロールとして使用されるまっすぐな管と比較された際、第１のドライブシャフト管１００は、第１の長さを有するドライブシャフトの臨界速度または第１の曲げモードを平均で約２６％向上させる。ここでまっすぐな管は端部分１０２、１０６の直径とほぼ等しい外径を有する。コントロールとして使用されるまっすぐな管と比較された際、第１のドライブシャフト管１００は、第２の長さを有するドライブシャフトの臨界速度または第１の曲げモードを平均で約２３％向上させる。ここで、まっすぐな管は端部分１０２、１０６の直径とほぼ等しい外径を有する。第１のドライブシャフト管１００の臨界速度は、管の平均直径に大きく依存するので、第１のドライブシャフト管１００を形成するまっすぐな管のフォーミングの形状および割合に対する複数の調整をなすと、臨界速度におけるこの向上が調整され得る。また実験を通して、コントロールとして使用されるまっすぐな管と比較された際、第１のドライブシャフト管１００の呼吸モード振動数は、顕著に向上されることが見いだされた。ここで、まっすぐな管は中央部分１０４の最大直径とほぼ等しい外径を有する。第１の長さを有する第１のドライブシャフト管１００は、コントロールとして使用されるまっすぐな管に対し、約６７％の向上を提供する。第２の長さを有する第１のドライブシャフト管１００は、コントロールとして使用されるまっすぐな管に対し、約７２％の向上を提供する。複数の呼吸モードは、管の周囲が非真円に曲げられたときの複数の固有モードである。これが発生すると、車両の任意の他の複数のノイズ、通常トランスミッションまたは車軸ギア音に対する増幅エージェントとして機能する。
【００２０】
図２Ａおよび２Ｂは、ハイドロフォーミング法を使用して形成される第２のドライブシャフト管２００を示す。第２のドライブシャフト管２００は６０６１アルミニウム合金から形成されている。しかしながら、他の合金が使用されてよいことを理解されたい。ハイドロフォーミング法を使用して第２のドライブシャフト管２００を形成すべく使用される管状のアルミニウムブランク（不図示）は、押出処理またはシーム溶接処理を使用して形成されてよい。管状のアルミニウムブランクは円筒状のアルミニウム管である。
【００２１】
第２のドライブシャフト管２００は、第１の端部分２０２、第１の移行部分２０４、第１の収縮部分２０６、中央部分２０８、第２の収縮部分２１０、第２の移行部分２１２、および第２の端部分２１４を含む。２つ一組のシャフト端コンポーネント（不図示）と嵌着されると、第２のドライブシャフト管２００は、車両に用いられるドライブシャフトアセンブリ（不図示）の一部を形成する。
【００２２】
第１の端部分２０２および第２の端部分２１４はほぼ円筒形状であり、それぞれ第２のドライブシャフト管２００の長さの約１１％を構成するが、他の複数の比率が使用されてよいことを理解されたい。第１の端部分２０２および第２の端部分２１４の壁の厚みは、ほぼ一定である。第１の端部分２０２および第２の端部分２１４はそれぞれ、第１の接線移行２１６および第２の接線移行２１８において、第１の移行部分２０４および第２の移行部分２１２と接する。第１の接線移行２１６および第２の接線移行２１８を形成する回転面のほぼ円弧の半径は、第１の端部分２０２および第２の端部分２１４の半径より約４．５倍大きい。
【００２３】
第１の移行部分行２０４、中央部分２０８、および第２の移行部分２１２の形状は、ほぼ円弧を第１の端部分２０４および第２の端部分２１４の軸を中心に回転させることで形成される回転面の形状に対応する。第１の移行部分２０４および第２の移行部分２１２はそれぞれ、第２のドライブシャフト管２００の長さの約１１％を構成するが、他の複数の比率が使用されてよいことを理解されたい。中央部分２０８は第２のドライブシャフト管２００の長さの約４０％を占めるが、他の複数の比率が使用されてよいことを理解されたい。非限定的な例として、第１の移行部分２０４、中央部分２０８、および第２の移行部分２１２の形状に対応する回転面のほぼ円弧は、約７度の鋭角で画されてよいが、他の複数の角度も使用されてよいことを理解されたい。更に、第１の移行部分２０４、中央部分２０８、および第２の移行部分２１２の形状に対応する回転面のほぼ円弧の半径は、第１の端部分２０２および第２の端部分２１４の半径より約１５０倍大きいが、他の複数の比率が使用されてよいことを理解されたい。中央部分２０８の壁の厚みは、第２のドライブシャフト管２００を形成すべく使用されるハイドロフォーミング法により、一定ではない。中央部分２０８の厚みの最も薄い箇所、すなわち、中央部分２０８の中心における厚みは、第１の端部分２０２および第２の端部分２１４の厚みの約９０％であるが、他の複数の比率が使用されてよいことを理解されたい。第１の移行部分２０４、中央部分２０８、第２の移行部分２１２の形状は、第１の収縮部分２０６および第２の収縮部分２１０によって分割されてよい。
【００２４】
第１の収縮部分２０６および第２の収縮部分２１０はそれぞれ、第１の端部分２０２および第２の端部分２１４の軸を中心に、ほぼ円弧を回転させることで形成される回転面である。非限定的な例として、第１の収縮部分２０６および第２の収縮部分２１０のほぼ円弧の回転面は、それぞれ、約２０度の鋭角で画されてよいが、他の複数の角度が使用されてよいことを理解されたい。更に、第１の収縮部分２０６および第２の収縮部分２１０の回転面のほぼ円弧の半径は、第１の端部分２０２および第２の端部分２１４の半径より約４．５倍大きいが、他の複数の比率が使用されてよいことを理解されたい。第１の収縮部分２０６および第２の収縮部分２１０の凹面は、第１の移行部分２０４、中央部分２０８、および第２の移行部分２１２の凹面と反対である。第１の収縮部分２０６および第２の収縮部分２１０の壁の厚みは、第１の端部分２０２および第２の端部分２１４の厚みとほぼ等しい。第１の収縮部分２０６および第２の収縮部分２１０の直径は、第１の端部分２０２および第２の端部分２１４の直径より約１６％大きい。第１の収縮部分２０６は、第３の接線移行２２０において第１の移行部分２０４と、第４の接線移行２２２において中央部分２０８とそれぞれ接線方向に接する。第３の接線移行２２０および第４の接線移行２２２を形成する回転面のほぼ円弧の半径は、第１の端部分２０２および第２の端部分２１４の半径より約４．５倍大きい。第２の収縮部分２１０は、第５の接線移行２２４において第２の移行部分２１２と、第６の接線移行２２６において中央部分２０８とそれぞれ接線方向に接する。第５の接線移行２２４および第６の接線移行２２６を形成する回転面のほぼ円弧の半径は、第１の端部分２０２および第２の端部分２１４の半径より約４．５倍大きい。
【００２５】
ハイドロフォーミング法の処理中に発生し得る管の座屈を阻止すべく、第２のドライブシャフト管２００の第１の収縮部分２０６および第２の収縮部分２１０は、それぞれ３次データム２２６および４次データム２２８（第１の端部分２０２および第２の端部分２１４に加え）を提供する。結果的に、第２のドライブシャフト管２００の第１の収縮部分２０６および第２の収縮部分２１０は、ハイドロフォーミング法の処理中に第２のドライブシャフト管２００に生成される軸振れの量を減少させる。第２のドライブシャフト管２００の第１の収縮部分２０６および第２の収縮部分２１０は、ハイドロフォーミングダイの形状で作成される。第１の収縮部分２０６および第２の収縮部分２１０における第２のドライブシャフト管２００の直径は、第１の端部分２０２および第２の端部分２１４の直径より大きい。これにより、ハイドロフォーミング法の処理中に、ハイドロフォーミングダイが第２のドライブシャフト管２００を第１の端部分２０２および第２の端部分２１４に固定できるようにする。
【００２６】
コントロールとして使用されるまっすぐな管と比較された際、第２のドライブシャフト管２００は、第１の長さを有するドライブシャフトの臨界速度または第１の曲げモードを平均で約２９％向上させる。ここでまっすぐな管は端部分２０２、２１４の直径とほぼ等しい外径を有する。第２のドライブシャフト管２００の臨界速度は、管の平均直径に大きく依存するので、第２のドライブシャフト管２００を形成するまっすぐな管のフォーミングの形状および割合に対する複数の調整をなすと、臨界速度におけるこの向上が調整され得る。
【００２７】
また実験を通して、コントロールとして使用されるまっすぐな管と比較された際、第２のドライブシャフト管２００の呼吸モード振動数は、顕著に向上されることが見いだされた。ここで、まっすぐな管は中央部分２０８の最大直径とほぼ等しい外径を有する。第１の長さを有する第２のドライブシャフト管２００は、コントロールとして使用されるまっすぐな管に対し、約５２％の向上を提供する。
【００２８】
図３Ａおよび３Ｂはハイドロフォーミング法を使用して形成された第３のドライブシャフト管３００を示す。第３のドライブシャフト管３００は、６０６１アルミニウム合金から形成されている。しかしながら、他の複数の合金が使用されてよいことを理解されたい。ハイドロフォーミング法を使用して第３のドライブシャフト管３００を形成すべく使用される管状のアルミニウムブランク（不図示）は、押出処理またはシーム溶接処理を使用して形成されてよい。管状のアルミニウムブランクは円筒状のアルミニウム管である。
【００２９】
第３のドライブシャフト管３００は、第１の端部分３０２、第１の膨張３０４、収縮３０６、第２の膨張３０８、および第２の端部分３１０を含む。２つ一組のシャフト端コンポーネント（不図示）と嵌着されると、第３のドライブシャフト管３００は車両に用いられるドライブシャフトアセンブリ（不図示）の一部を形成する。
【００３０】
第１の端部分３０２および第２の端部分３１０はほぼ円筒形の形状であり、それぞれが第３のドライブシャフト管３００の長さの約７％を構成するが、他の複数の比率が使用されてよいことを理解されたい。第１の端部分３０２および第２の端部分３１０の壁の厚みはほぼ一定である。第１の端部分３０２は、第１の接線移行３１２において第１の膨張３０４と、第２の端部分３１０は第２の接線移行３１４において第２の膨張３０８とそれぞれ接する。第１の接線移行３１２および第２の接線移行３１４を形成する回転面のほぼ円弧の半径は、第１の端部分３０２および第２の端部分３１０の半径より約４倍大きい。
【００３１】
第１の膨張３０４の形状は、第１の端部分３０２および第２の端部分３１０の軸を中心にほぼ円弧を回転させることで形成される回転面である。非限定的な例として、第１の膨張３０４の回転面のほぼ円弧は、鋭角約１０度で画されてよいが、他の複数の角度が使用されてよいことを理解されたい。更に、第１の膨張３０４の回転面のほぼ円弧の半径は、第１の端部分３０２および第２の端部分３１０の半径より約４０倍大きいが、他の複数の比率が使用され得ることを理解されたい。第１の膨張３０４の壁の厚みは、第３のドライブシャフト管３００を形成すべく使用されるハイドロフォーミング法により、一定ではない。第１の膨張３０４の最も薄い箇所、すなわち第１の膨張３０４の中心の厚みは、第１の端部分３０２および第２の端部分３１０の厚みの約９０％であるが他の複数の比率が使用されてよいことを理解されたい。第３のドライブシャフト管３００の第１の膨張３０４の形状は、一般に樽形として表現されてよい。
【００３２】
収縮３０６は、第１の端部分３０２および第２の端部分３１０の軸を中心に、ほぼ円弧を回転させることで形成される回転面である。非限定的な例として、収縮３０６の回転面のほぼ円弧は、約６度の鋭角で画されてよいが、他の複数の角度が使用されてよいことを理解されてよい。更に、収縮３０６の回転面のほぼ円弧の半径は、第１の端部分３０２および第２の端部分３１０の半径より約４倍大きいが、他の複数の比率が使用されてよいことを理解されたい。収縮３０６の凹面は、第１の膨張３０４および第２の膨張３０８の凹面と対向する。収縮３０６の壁の厚みおよび直径は、第１の端部分３０２および第２の端部分３１０の厚みおよび直径とほぼ等しい。収縮３０６は、第３の接線移行３１６において第１の膨張３０４と、第４の接線移行３１８において第２の膨張３０８とそれぞれ接する。第３の接線移行３１６および第４の接線移行３１８をそれぞれ形成する回転面のほぼ円弧の半径は、第１の端部分３０２および第２の端部分３１０の半径より約４倍大きい。
【００３３】
第２の膨張３０８の形状は、第１の端部分３０２および第２の端部分３１０の軸を中心に、ほぼ円弧を回転させることで、形成される回転面である。非限定的な例として、第２の膨張３０８の回転面のほぼ円弧は約１０度の鋭角で画されてよいが、他の複数の角度が使用されてよいことを理解されたい。更に、第２の膨張３０８の回転面のほぼ円弧の半径は、第１の端部分３０２および第２の端部分３１０の半径より約４０倍大きいが、他の複数の比率が使用されてよいことを理解されたい。第２の膨張３０８の壁の厚みは、第３のドライブシャフト管３００を形成すべく使用されるハイドロフォーミング法により、一定ではない。第２の膨張３０８の最も薄い箇所、すなわち第２の膨張３０８の中心における厚みは、第１の端部分３０２および第２の端部分３１０の厚みの約９０％であるが、他の複数の比率が使用されてよいことを理解されたい。第３のドライブシャフト管３００の第２の膨張３０８の形状は、一般に樽形として表現されてよい。
【００３４】
ハイドロフォーミング法の処理中に発生し得る管の座屈を阻止すべく、第３のドライブシャフト管３００の収縮３０６は、３次データム３２０（第１の端部分３０２および第２の端部分３１０に加え）を提供する。結果的に、第３のドライブシャフト管３００の収縮３０６はハイドロフォーミング法の処理中に第３のドライブシャフト管３００に生成される軸振れの量を減少させる。第３のドライブシャフト管３００の収縮３０６は、ハイドロフォーミングダイの形状で作成される。収縮３０６における第３のドライブシャフト管３００の直径は、第１の端部分３０２および第２の端部分３１０と同一の直径である。これにより、ハイドロフォーミング法の処理中に、ハイドロフォーミングダイが第３のドライブシャフト管３００の中心を第１の端部分３０２および第２の端部分３１０に固定できるようにする。
【００３５】
コントロールとして使用されるまっすぐな管と比較された際、第３のドライブシャフト管３００は、第１の長さを有するドライブシャフトの臨界速度または第１の曲げモードを平均で約２２％向上させる。ここでまっすぐな管は端部分３０２、３１０の直径とほぼ等しい外径を有する。コントロールとして使用されるまっすぐな管と比較された際、第３のドライブシャフト管３００はまた、第２の長さを有するドライブシャフトの臨界速度または第１の曲げモードを平均で約２０％向上させる。ここでまっすぐな管は端部分３０２、３１０の直径とほぼ等しい外径を有する。第３のドライブシャフト管３００の臨界速度は、管の平均直径に大きく依存するので、第３のドライブシャフト管３００を形成するまっすぐな管のフォーミングの形状および割合に対する複数の調整をなすと、臨界速度におけるこの向上が調整され得る。
【００３６】
また実験を通して、コントロールとして使用されるまっすぐな管と比較された際、第３のドライブシャフト管３００の呼吸モード振動数は、顕著に向上されることが見いだされた。ここで、まっすぐな管は膨張３０４、３０８の最大直径とほぼ等しい外径を有する。第１の長さを有する第３のドライブシャフト管３００は、コントロールとして使用されるまっすぐな管に対し、約１０５％の向上を提供する。第２の長さを有する第３のドライブシャフト管３００は、コントロールとして使用されるまっすぐな管に対し、約１１２％の向上を提供する。
【００３７】
図４はコントロールとして使用されるまっすぐな管、第１のドライブシャフト管１００、第２のドライブシャフト管２００、および第３のドライブシャフト管３００から収集された実験データを含む表である。上記された複数の結果が、図４に示されており、上記された複数の結果はそこに示された実験データに基づいている。
【００３８】
図５は、コントロールとして使用されるまっすぐな管（３例）、第１のドライブシャフト管１００、第２のドライブシャフト管２００、および第３のドライブシャフト管３００について、長さおよび形状を基に臨界速度を比較する、棒グラフである。上記棒グラフは、図４に示される実験データを表示する。
【００３９】
図６は、コントロールとして使用されるまっすぐな管（３例）、第１のドライブシャフト管１００、第２のドライブシャフト管２００、および第３のドライブシャフト管３００について、長さおよび形状を基に呼吸モードを比較する、棒グラフである。上記棒グラフは、図４に示される実験データを表示する。
【００４０】
図４から６より理解され得るように、コントロールとして使用されるまっすぐな管と比較された際、ドライブシャフト管１００、２００、３００は臨界速度が向上している。ここで、まっすぐな管は端部分１０２、１０６、２０２、２１４、３０２、３１０の直径にほぼ等しい外径を有する。そのような利点により、ドライブシャフト管１００、２００、３００を含むドライブシャフトアセンブリが、端部分１０２、１０６、２０２、２１４、３０２、３１０の直径とほぼ等しい外径を有するまっすぐな管から形成されたドライブシャフトより大きい直径を有するドライブシャフト管の持つ複数の臨界速度の特徴を具備することが可能になる。ドライブシャフト管１００、２００、３００を含むドライブシャフトアセンブリは、減少された直径を有する複数のドライブシャフト端部金具に適合でき、これにより、ドライブシャフト管１００、２００、３００を含むドライブシャフトアセンブリのコストが大幅に減少される。
【００４１】
図４から６より理解されるように、コントロールとして使用されるまっすぐな管と比較された際、ドライブシャフト管１００、２００、３００は呼吸モード振動数が向上している。ここで、まっすぐな管は中央部分１０４、２０８または膨張３０４、３０８の最大直径にほぼ等しい外径を有する。そのような利点により、ドライブシャフト管１００、２００、３００を含むドライブシャフトアセンブリが、増大された直径を有するドライブシャフト管の臨界速度の複数の利点を得つつ、減少された直径を有するドライブシャフト管の持つ、複数の呼吸モード振動数の特徴を具備することが可能になる。
【００４２】
特許法の複数の規定に従い、本願発明は複数の好ましい実施形態を示すと考えられる態様で記載されている。しかしながら、本発明はその精神および範囲から逸脱することなく、具体的に図示および記載されているのと異なるように実施可能であることに留意されたい。
【図１Ａ】
2016502478.tif 000003
【図１Ｂ】
2016502478.tif 000004
【図２Ａ】
2016502478.tif 000005
【図２Ｂ】
2016502478.tif 000006
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年6月5日(2015.6.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端部分と、
第２の端部分と、
中央部分と、
第１の移行部分と、
第１の収縮部分と、
第２の収縮部分と、
第２の移行部分とを備えるハイドロフォーミングされたドライブシャフト管であって、
前記中央部分は少なくとも部分的に、円弧形状の回転面によって画され、かつ前記中央部分の少なくとも一部は、前記第１の端部分および前記第２の端部分の直径より大きい直径を有し、
前記中央部分は前記第１の収縮部分と前記第２の収縮部分との間に形成され、
前記円弧形状の回転面は、前記第１の移行部分、前記中央部分、および前記第２の移行部分の形状に対応し、
前記中央部分は前記第１の端部分と前記第２の端部分との間に形成され、
前記中央部分は前記ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管の臨界速度および呼吸モード振動数に影響を与える、ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項２】
前記円弧形状の回転面は、前記第１の端部分および前記第２の端部分の半径より約１５０倍大きい半径を有する、請求項１に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項３】
前記第１の収縮および前記第２の収縮の凹面は、前記第１の移行部分、前記中央部分、および前記第２の移行部分の凹面に対向する、請求項１または２に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項４】
前記ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管を形成すべく使用されるハイドロフォーミング法の処理中に発生し得る管の座屈を阻止すべく、前記第１の収縮および前記第２の収縮はそれぞれ、データムを提供する、請求項１から３のいずれか一項に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項５】
前記第１の収縮および前記第２の収縮の直径が、前記第１の端部分および前記第２の端部分の前記直径より大きい、請求項１から４のいずれか一項に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項６】
第１の端部分と、
第２の端部分と、
中央部分とを備えるハイドロフォーミングされたドライブシャフト管であって、
前記中央部分は少なくとも部分的に、円弧形状の回転面によって画され、前記中央部分の少なくとも一部は前記第１の端部分および前記第２の端部分の直径より大きい直径を有し、
前記中央部分は第１の膨張、収縮、および第２の膨張を含み、
前記中央部分は前記第１の端部分と前記第２の端部分との間に形成され、
前記収縮は前記第１の膨張と前記第２の膨張との間に形成され、
前記収縮は前記ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管の中心に対応し、かつ
前記中央部分は前記ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管の臨界速度および呼吸モード振動数に影響を与える、ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項７】
さらに、
第１の接線移行および第２の接線移行を備え、
前記第１の接線移行は前記第１の端部分と前記第１の膨張との間に形成され、
前記第２の接線移行は前記第２の端部分と前記第２の膨張との間に形成される、請求項６に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項８】
さらに、
第３の接線移行および第４の接線移行を備え、
前記第３の接線移行は前記収縮と前記第１の膨張との間に形成され、
前記第４の接線移行は前記収縮と前記第２の膨張との間に形成される、請求項７に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項９】
前記第１の膨張および前記第２の膨張の少なくとも１つが前記円弧形状の回転面によって画され、前記円弧形状の回転面は、前記第１の端部分および前記第２の端部分の半径より約４０倍大きい半径を有する、請求項６から８のいずれか一項に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項１０】
前記収縮の凹面が前記第１の膨張および前記第２の膨張の凹面に対向する、請求項６から９のいずれか一項に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項１１】
前記収縮は、前記ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管を形成すべく使用されるハイドロフォーミング法の処理中に発生し得る管の座屈を阻止すべく、データムを提供する、請求項６から１０のいずれか一項に記載のハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【請求項１２】
第１の端部分と、
第２の端部分と、
中央部分とを備えるハイドロフォーミングされたドライブシャフト管であって、
前記中央部分は少なくとも部分的に、円弧形状の回転面によって画され、かつ前記中央部分の少なくとも一部は前記第１の端部分および前記第２の端部分の直径より大きい直径を有し、
前記中央部分は第１の移行部分、第１の収縮部分、第２の収縮部分、および第２の移行部分を含み、
前記中央部分は前記第１の収縮部分と前記第２の収縮部分との間に形成され、
前記中央部分は前記ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管の臨界速度および呼吸モード振動数に影響を与え、かつ、
前記円弧形状の回転面は、前記第１の移行部分、前記中央部分、および前記第２の移行部分の形状に対応する、ハイドロフォーミングされたドライブシャフト管。
【国際調査報告】
2016502478.tif 000012
2016502478.tif 000013
2016502478.tif 000014