(57)【要約】【課題】  固定式等速自在継手および摺動式等速自在継手が連結されるシャフトの小径部の疲労強度を向上させる。【解決手段】  中央部位に位置する大径部５１およびその大径部５１から軸方向両側に延びる小径部５３，５５を有する中間シャフト５０と、その中間シャフト５０の一方の小径部５３の端部５２に連結され、かつ、小径部５３を囲撓するように中間シャフト５０との間にブーツ１１０が装着された固定式等速自在継手１０１と、中間シャフト５０の他方の小径部５５の端部５４に連結され、かつ、小径部５５を囲撓するように中間シャフト５０との間にブーツ１２０が装着された摺動式等速自在継手１０２と備え、中間シャフト５０の小径部５３，５５の外周面に多数の窪み１３０，１４０を設ける。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部位に位置する大径部およびその大径部から軸方向両側に延びる小径部を有する中間シャフトと、その中間シャフトの一方の小径部の端部に連結され、かつ、小径部を囲撓するように中間シャフトとの間にブーツが装着された固定式等速自在継手と、前記中間シャフトの他方の小径部の端部に連結され、かつ、小径部を囲撓するように中間シャフトとの間にブーツが装着された摺動式等速自在継手と備え、前記中間シャフトの小径部の外周面に多数の窪みを設けたことを特徴とするドライブシャフト。
【請求項２】
前記多数の窪みを、中間シャフトの小径部の外周面に複数列で形成した請求項１に記載のドライブシャフト。
【請求項３】
前記多数の窪みを、中間シャフトの小径部の外周面にその円周方向に沿って配列させた請求項１又は２に記載のドライブシャフト。
【請求項４】
前記多数の窪みを、中間シャフトの小径部の外周面にその軸方向に沿って配列させた請求項１又は２に記載のドライブシャフト。
【請求項５】
前記多数の窪みを、中間シャフトの小径部の外周面に螺旋状に配列させた請求項１又は２に記載のドライブシャフト。
【請求項６】
前記窪みは、中間シャフトの小径部の外周面を塑性変形により成形されている請求項１〜５のいずれか一項に記載のドライブシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のホイール側とディファレンシャルギア側（以下、デフ側と称す）を連結する動力伝達軸として使用されるもので、角度変位のみを許容する固定式等速自在継手と、角度変位のみならず軸方向変位も許容する摺動式等速自在継手と、両継手を連結する中間シャフトとを備えたドライブシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の動力伝達系、例えば前輪駆動車や独立懸架方式の後輪駆動車または四輪駆動車の駆動軸には、自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達する手段として、固定式等速自在継手と、摺動式等速自在継手と、両継手を連結する中間シャフトとを備えたドライブシャフトが使用されている。
【０００３】
このドライブシャフトにおいて、固定式等速自在継手は角度変位のみを許容する構造を有することから、車両のホイール側に配置されて車輪軸受装置に連結され、摺動式等速自在継手は角度変位および軸方向変位の両方を許容する構造を有することから、車両のデフ側に連結される。ただし、後輪の駆動軸に適用される場合は、逆向きの構成で連結されてもよい。
【０００４】
中間シャフトのホイール側軸端に装着された固定式等速自在継手としては、バーフィールド型等速自在継手（ＢＪ）やアンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）がよく知られており、中間シャフトのデフ側軸端に装着された摺動式等速自在継手としては、ダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）やクロスグルーブ型等速自在継手（ＬＪ）が広く知られている。
【０００５】
例えば、ＢＪタイプの固定式等速自在継手は、軸方向に延びる複数のトラック溝が球面状内周面に形成された外輪と、その外輪のトラック溝と対をなして軸方向に延びるトラック溝が球面状外周面に形成された内輪と、外輪のトラック溝と内輪のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、外輪の球面状内周面と内輪の球面状外周面との間に介在してボールを保持するケージとを主要な構成要素として備えている。
【０００６】
また、ＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手は、軸方向に延びる複数の直線状トラック溝が円筒状内周面に形成された外輪と、その外輪のトラック溝と対をなして軸方向に延びる直線状トラック溝が球面状外周面に形成された内輪と、外輪のトラック溝と内輪のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、外輪の円筒状内周面と内輪の球面状外周面との間に介在してボールを保持するケージとを主要な構成要素として備えている。
【０００７】
これら固定式等速自在継手あるいは摺動式等速自在継手は、車両のドライブシャフトに使用されることから、継手内部に充填したグリースの漏洩を防ぐと共に継手外部からの異物侵入を防止するため、ゴムあるいは樹脂製の蛇腹状ブーツを装着した構造が一般的である。この可撓性を有するブーツは、その一方の端部を大径として等速自在継手の外輪にブーツバンドにより締め付け固定し、他方の端部を小径として内輪から延びる中間シャフトにブーツバンドにより締め付け固定することにより、外輪と中間シャフトとの間に装着されている。
【特許文献１】特開平４−２２４４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前述した従来のドライブシャフトにおいて、ホイール側に位置する固定式等速自在継手と、デフ側に位置する摺動式等速自在継手とを連結する中間シャフトは、一般的に、中央部位に位置する大径部およびその大径部から軸方向両側に延びる小径部からなる形状を有する。固定式等速自在継手は、この中間シャフトの一方の小径部の端部に連結され、摺動式等速自在継手は、中間シャフトの他方の小径部の端部に連結されている。
【０００９】
一方、これら固定式等速自在継手と摺動式等速自在継手とを繋ぐ中間シャフトは、二つの等速自在継手間で伝達されるトルクに耐えるための強度を必要とする。この中間シャフトの強度を向上させるには、熱処理を施す等の種々の手段があるが、例えば、中間シャフトの外周面に凹凸を形成する手段がある（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示された中間シャフトでは、中央部位に位置する大径部のみに凹凸を形成しているに過ぎない。そのため、二つの等速自在継手が連結される小径部の端部での強度を確保することが困難であるという問題があった。
【００１１】
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、端部に固定式等速自在継手および摺動式等速自在継手が連結されるシャフトの小径部の強度を向上させ得るドライブ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】
【００１２】
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、中央部位に位置する大径部およびその大径部から軸方向両側に延びる小径部を有する中間シャフトと、その中間シャフトの一方の小径部の端部に連結され、かつ、小径部を囲撓するように中間シャフトとの間にブーツが装着された固定式等速自在継手と、中間シャフトの他方の小径部の端部に連結され、かつ、小径部を囲撓するように中間シャフトとの間にブーツが装着された摺動式等速自在継手と備え、中間シャフトの小径部の外周面に多数の窪みを設けたことを特徴とする。
【００１３】
本発明では、中間シャフトの小径部の外周面に多数の窪みを設けたことにより、端部に固定式等速自在継手あるいは摺動式等速自在継手が連結された小径部の外周面における表面積を増大させることができるので、大径部よりも強度的に弱い小径部の強度向上を図ることができる。
【００１４】
本発明における多数の窪みを、中間シャフトの小径部の外周面に複数列で形成したり、円周方向あるいは軸方向に沿って配列させたり、螺旋状に配列させたりすることが可能である。このようにすれば、小径部の外周面における表面積を増大させて、その小径部の強度向上を図ることが容易となる。
【００１５】
また、本発明における窪みは、中間シャフトの小径部の外周面を塑性変形により成形されていることが望ましい。このようにすれば、小径部の外周面に塑性変形により圧縮残留応力を付与することができ、その小径部の強度向上を図ることが容易となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、中間シャフトの小径部の外周面に多数の窪みを設けたことにより、端部に固定式等速自在継手あるいは摺動式等速自在継手が連結された小径部の外周面における表面積を増大させることができるので、大径部よりも強度的に弱い小径部の強度向上を図ることができる。その結果、信頼性の高い長寿命のドライブシャフトを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係るドライブシャフトの実施形態を詳述する。図１に示す実施形態では、中間シャフト５０の車両ホイール側の軸端部５２に固定式等速自在継手の一つであるバーフィールド型等速自在継手１０１（ＢＪ）を装着し、車両デフ側の軸端部５４に摺動式等速自在継手の一つであるダブルオフセット型等速自在継手１０２（ＤＯＪ）を装着したドライブシャフト１００を例示する。
【００１８】
ホイール側に位置する固定式等速自在継手１０１は車輪軸受装置（図示せず）に連結され、デフ側に位置する摺動式等速自在継手１０２はディファレンシャルギア（図示せず）に連結される。なお、中間シャフト５０は、中実あるいは中空のいずれの構造であってもよい。
【００１９】
ＢＪタイプの固定式等速自在継手１０１は、図２および図３に示すように軸方向に延びる複数（例えば６つ）のトラック溝１２が球面状内周面１４に円周方向等間隔に形成された外側継手部材としての外輪１０と、外輪１０のトラック溝１２と対をなして軸方向に延びる複数（例えば６つ）のトラック溝２２が球面状外周面２４に円周方向等間隔に形成された内側継手部材としての内輪２０と、外輪１０のトラック溝１２と内輪２０のトラック溝２２との間に介在してトルクを伝達する複数（例えば６個）のボール３０と、外輪１０の球面状内周面１４と内輪２０の球面状外周面２４との間に介在してボール３０を保持するケージ４０とを備えている。
【００２０】
複数のボール３０は、ケージ４０に形成されたポケット４２に収容されて円周方向等間隔に配置されている。なお、この等速自在継手１０１においては、６個ボールを例示しているが、３個、４個、５個、８個ボールであってもよい。また、トラック溝１２，２２およびポケット４２は、円周方向不等間隔に配置されていてもよい。
【００２１】
ＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手１０２は、図４および図５に示すように軸方向に延びる複数（例えば６つ）の直線状トラック溝６２が円筒状内周面６４に円周方向等間隔に形成された外側継手部材としての外輪６０と、外輪６０のトラック溝６２と対をなして軸方向に延びる複数（例えば６つ）の直線状トラック溝７２が球面状外周面７４に円周方向等間隔に形成された内側継手部材としての内輪７０と、外輪６０のトラック溝６２と内輪７０のトラック溝７２との間に介在してトルクを伝達する複数（例えば６個）のボール８０と、外輪６０の円筒状内周面６４と内輪７０の球面状外周面７４との間に介在してボール８０を保持するケージ９０とを備えている。
【００２２】
複数のボール８０は、ケージ９０に形成されたポケット９２に収容されて円周方向等間隔に配置されている。なお、この等速自在継手１０２についても、６個ボールを例示しているが、３個、４個、５個、８個ボールであってもよい。また、トラック溝６２，７２およびポケット９２は、円周方向不等間隔に配置されていてもよい。図示しないが、三脚型摺動式等速自在継手も使用できる。
【００２３】
固定式等速自在継手１０１における内輪２０の軸孔２６にトルク伝達可能に中間シャフト５０の端部５２を圧入し、摺動式等速自在継手１０２における内輪７０の軸孔７６にトルク伝達可能に中間シャフト５０の端部５４を圧入することにより、ドライブシャフト１００を構成する。なお、中間シャフト５０の両端部５２，５４は、スナップリング等の止め輪によりそれぞれ抜け止めされている。
【００２４】
この中間シャフト５０の端部５２，５４の外径には雄スプライン５６，５８が形成され、両等速自在継手１０１，１０２の内輪２０，７０の軸孔２６，７６には雌スプライン２８，７８が形成されている。中間シャフト５０の端部５２，５４を等速自在継手１０１，１０２の内輪２０，７０の軸孔２６，７６に圧入することにより、雄スプライン５６，５８と雌スプライン２８，７８とを噛み合わせることで嵌合させ、中間シャフト５０と内輪２０，７０との間でトルク伝達を可能としている（図１参照）。
【００２５】
図１に示すように、中間シャフト５０と外輪１０，６０との間には、外部からの異物の侵入および内部からのグリースの漏洩を防止するため、蛇腹状のブーツ１１０，１２０が装着されている。ブーツ１１０，１２０の大径端部１１２，１２２は外輪１０，６０の開口端でブーツバンド１１４，１２４により締め付け固定され、その小径端部１１６，１２６は中間シャフト５０の所定部位でブーツバンド１１８，１２８により締め付け固定されている。
【００２６】
なお、ブーツ１１０，１２０としては、樹脂製であることが望ましいが、ゴム等の他の可撓性材料を使用することも可能である。樹脂製ブーツとしては、熱可塑性ポリエステル系エラストマーを素材とするものが好適であり、ゴム製ブーツとしては、クロロプレンゴムを素材とするものが好適である。
【００２７】
前述した固定式等速自在継手１０１と摺動式等速自在継手１０２とをトルク伝達可能に連結する中間シャフト５０は、中央部位に位置する大径部５１およびその大径部５１から軸方向両側に延びる小径部５３，５５からなる形状を有する。この中間シャフト５０は、二つの等速自在継手１０１，１０２間で伝達されるトルクに耐えるための強度を必要とする。
【００２８】
この実施形態では、図１に示すように、二つの等速自在継手１０１，１０２が連結される中間シャフト５０の小径部５３，５５の外周面に多数の窪み１３０，１４０を設けている。この中間シャフト５０の小径部５３，５５の外周面に多数の窪み１３０，１４０を設けたことにより、端部５２，５４に固定式等速自在継手１０１あるいは摺動式等速自在継手１０２が連結された小径部５３，５５の外周面における表面積を増大させることができるので、大径部５１よりも強度的に弱い小径部５３，５５の疲労強度向上を図ることができる。
【００２９】
図１の実施形態において中間シャフト５０の小径部５３，５５の外周面に形成した多数の窪み１３０，１４０は、複数列で円周方向および軸方向に沿って配列された形態をとっているが、本発明はこれに限定されることなく、図６の実施形態のように複数列で螺旋状に配列された形態とすることも可能である。
【００３０】
この窪み１３０，１４０の配列パターンは、複数列の数、円周方向あるいは軸方向に沿う配列、螺旋状配列を任意に組み合わせることにより種々のものが可能である。このような配列パターンで窪み１３０，１４０を形成することにより、小径部５３，５５の外周面における表面積を増大させて、その小径部５３，５５の疲労強度向上を図ることが容易となる。
【００３１】
また、窪み１３０，１４０の表面形状、つまり、中間シャフト５０の小径部５３，５５の外周面での表面上の形状としては、図７に示すように丸形、四角形、菱形などを含む種々の形状が可能である。また、窪み１３０，１４０の断面形状については、図８に示すように筒型、台形型あるいは逆台形型のいずれか一つを選択すればよい。この断面形状についても、筒型、台形型あるいは逆台形型を含む種々の形状が可能である。
【００３２】
この窪み１３０，１４０の成形は、中間シャフト５０の小径部５３，５５の外周面を塑性変形させることにより実現可能である。このように窪み１３０，１４０を成形することにより、小径部５３，５５の外周面に塑性変形により圧縮残留応力を付与することができ、その小径部５３，５５の疲労強度向上を図ることが容易となる。この窪み１３０，１４０の成形は、転造での複数同時加工またはポンチによる単一窪みの連続成形が好適である。
【００３３】
なお、以上の実施形態では、固定式等速自在継手としてバーフィールド型等速自在継手（ＢＪ）を、摺動式等速自在継手としてダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）をそれぞれ使用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、固定式等速自在継手としてアンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）を、摺動式等速自在継手としてクロスグルーブ型等速自在継手（ＬＪ）をそれぞれ使用することも可能である。
【００３４】
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態で、ドライブシャフトの全体構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態で、バーフィールド型の固定式等速自在継手の全体構成を示し、図３のＢ−Ｏ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の実施形態で、ダブルオフセット型の摺動式等速自在継手の全体構成を示し、図５のＤ−Ｏ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態で、ドライブシャフトの全体構成を示す縦断面図である。
【図７】窪みの表面形状を例示する模式図である
【図８】窪みの断面形状を例示する模式図である。
【符号の説明】
【００３６】
５０  中間シャフト
５１  大径部
５２，５４  端部
５３，５５  小径部
１００  ドライブシャフト
１０１  固定式等速自在継手
１０２  摺動式等速自在継手
１１０，１２０  ブーツ
１３０，１４０  窪み
【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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【図８】
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