JP2001315539A

JP2001315539A - ドライブシャフト

Info

Publication number: JP2001315539A
Application number: JP2000136202A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Watanabe; 幸弘渡辺; Kaga Shioda; 佳雅潮田
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2000-05-09
Filing date: 2000-05-09
Publication date: 2001-11-13

Abstract

(57)【要約】【課題】自動車のドライブシャフト用中間軸に、軽量
で高品質、製造コストの安いものを使用する。【解決手段】両端部に等速自在継手２，３が結合され
る中間軸２１を、冷間鍛造により成形されたスタブシャ
フト２２，２３の端面同士を摩擦圧接等で接合して成形
する。各スタブシャフト２２，２３は軸部２２ａ、２３
ａと円筒部２２ｂ、２３ｂを有し、これらを冷間鍛造す
ることで円筒部、スプライン部等が精度良く塑性加工さ
れて中間軸２１の品質向上が容易となる。中間軸２１は
材料コスト、製造設備コストを安くして量産できること
から、多品種少量生産の自動車のドライブシャフトに最
適となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車等の回転
力伝達手段として用いられ、中間軸の両端部に等速自在
継手を結合させたドライブシャフトに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車エンジンからの駆動力を車輪に伝
達するドライブシャフトは、１本の中間軸の両端部に一
対の等速自在継手をトルク伝達可能に結合させたユニッ
ト構造を有する。このドライブシャフトの中間軸は、適
用される車種によって多くの種類のものが量産されてお
り、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タイプと、鋼管等から加工され
た中空シャフトタイプがある。自動車の軽量化やドライ
ブシャフト剛性アップによる車室内の静粛性向上の要求
から、中空シャフトタイプの中間軸が多車種に使用され
る傾向にある。

【０００３】また、中空シャフトタイプの中間軸につい
ても、大別すると一本の鋼管等のパイプ材を塑性加工し
た一体型中空シャフトと、一対のスタブシャフトを一本
のパイプ材に圧接や溶接で接合した二箇所接合タイプの
パイプ接合型中空シャフトがある。この二種の中間軸を
使用したドライブシャフトの従来例を図４と図５に示
し、二種の中間軸の概略構造を図３（Ｂ）（Ｃ）に示
す。

【０００４】図４に示すドライブシャフトの中間軸１は
前述した一体型中空シャフトであり、この中間軸１の両
端部は同一外径で肉厚の軸部１ａ，１ｃに、中央部は軸
部１ａ，１ｃより大径化した肉薄の円筒部１ｂに塑性加
工されている。中間軸１の一方の軸部１ａに摺動型等速
自在継手２がスプラインによりトルク伝達可能に結合さ
れ、他方の軸部１ｃに固定型等速自在継手３がスプライ
ンによりトルク伝達可能に結合される。一方の等速自在
継手２は自動車のエンジンの駆動軸側に連結され、他方
の等速自在継手３は車輪側に連結される。

【０００５】なお、これら各等速自在継手２，３は、中
間軸１にスプラインにより結合されたトリポード部材２
ａ，内輪３ａと、自動車のエンジン側、車輪側にそれぞ
れ連結された外輪２ｂ，３ｂ等を具備し、それぞれの外
輪２ｂ，３ｂの開口端と中間軸１間にブーツ２ｃ，３ｃ
が装着されている。

【０００６】図５に示すドライブシャフトの中間軸１１
は、図３（Ｃ）の概略構造に示すような二箇所圧接タイ
プのパイプ接合型中空シャフトで、左右一対のスタブシ
ャフト１２，１３と中央一本のパイプ材１４を同軸に連
結している。二本のスタブシャフト１２，１３は中実の
棒材を熱鍛（亜熱鍛）から機械加工（旋削、スプライン
転造）を行ってから熱処理して製作される。各スタブシ
ャフト１２，１３は、中実棒材の熱鍛により成形された
中実棒状の軸部１２ａ，１３ａと、軸部１２ａ，１３ａ
の片端に大径に機械加工された円筒部１２ｂ，１３ｂを
有する。円筒部１２ｂ，１３ｂとパイプ材１４が同径
で、パイプ材１４の両端面に円筒部１２ｂの開口端面と
円筒部１３ｂの開口端面を突き合わせて溶接又は圧接で
接合されて、一本の中間軸１１が製作される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記中空シ
ャフトタイプの中間軸は、軽量でシャフト剛性に優れる
ことから多品種の車両に適用されているが、構造に基づ
く製法上に次なる問題があった。

【０００８】図４と図３（Ｂ）に示す一体型中空シャフ
トの中間軸１は、長尺な鋼管等のパイプ材を塑性加工し
て成形されるため、これを塑性加工するためのスウェー
ジング機や型などの設備コストが高くなる。さらに、原
材にパイプ材を使用するが、パイプ材は中実棒材に比べ
てコスト高であり、材料コストが高く付く。そのため、
中間軸１は、製造単価が高くなって多品種少量生産の車
両用中間軸には不適当であり、汎用性に劣る。また、パ
イプ材から中間軸１を成形した後、中央の円筒部１ｂの
内面のキズや欠陥の有無、大小を検査することが難し
く、これが中間軸全体の品質管理の工数を多くし、高精
度な検査を難しくしている。

【０００９】図５と図３（Ｃ）に示すパイプ接合型中空
シャフトの中間軸１１を構成する一対のスタブシャフト
１２，１３を中実の棒材を熱鍛加工（亜熱鍛加工）し機
械加工（旋削、スプライン転造）をして、熱処理してか
らパイプ材１４と接合して製造しているが、この機械加
工のときに円筒部１２ｂ，１３ｂを中空部に旋削し、軸
部１２ａ，１３ａの端部外周のスプライン部を転造によ
り形成しているため、スプライン部を同軸度など高精度
に仕上げすることが技術的に難しく、また、高精度仕上
げするための設備コストが高くなる。また、中間軸１１
は二本のスタブシャフト１２，１３と一本のパイプ材１
４の計三本が必要で、その保守管理が煩雑となる。ま
た、スタブシャフト１２，１３とパイプ材１４を連結す
るためには、計二箇所を溶接又は圧接で接合しなければ
ならず、この二回の接合工程が製造コストを高くしてい
る。

【００１０】そこで、本発明は前記問題点に鑑みて提案
されたもので、その目的は、低コストで高精度な中間軸
を備えたドライブシャフトを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するこの
発明の請求項１の発明は、中間軸の両端部に等速自在継
手をそれぞれ結合させたドライブシャフトにおいて、前
記中間軸は、冷間鍛造により形成された軸部と円筒部を
有する一対のスタブシャフトからなり、このスタブシャ
フトの円筒部同士を同軸に接合したことを特徴とする。

【００１２】ここで、スタブシャフトは，中実の棒材を
冷間鍛造して成形されることにより機械加工する部所が
大幅に減り、その分、量産性や精度が良くなる。また、
一対のスタブシャフトを接合して中間軸を成形する構造
は、接合箇所が一箇所となって低コストで製造される。

【００１３】また、請求項２の発明は、等速自在継手と
結合されるスタブシャフトの軸部スプラインをしごき加
工により形成したことを特徴とする。つまり、スタブシ
ャフトを冷間鍛造するときに、軸部の端部を機械加工せ
ずに冷間鍛造によるしごき加工でスプラインを形成すれ
ば、軸部スプラインの同軸度などが高精度に仕上げられ
る。

【００１４】請求項３の発明は、前記スタブシャフトの
円筒部をしごき加工により形成したことを特徴とする。
この場合もスタブシャフトを冷間鍛造するときに、円筒
部を機械加工せずに冷間鍛造によるしごき加工で形成す
れば、円筒部が高精度に仕上げられる。

【００１５】請求項４の発明は、前記スタブシャフトの
円筒部同士を摩擦圧接にて接合したことを特徴とする。
つまり、スタブシャフト同士の接合は溶接も可能である
が、冷間鍛造されたスタブシャフトにおいては摩擦圧接
による接合が強度的かつ設備的に有利である。

【００１６】請求項５の発明は、前記スタブシャフトの
円筒部の開口側が、この開口側と反対の軸部側より大径
に形成されていることを特徴とする。このようにスタブ
シャフトの円筒部を開口側に拡径させた形状にすること
で、スタブシャフトの接合部の径が増して、接合強度が
増大する。

【００１７】請求項６の発明は、前記スタブシャフトの
少なくとも軸部に高周波焼き入れにより表面硬化層を形
成したことを特徴とする。スタブシャフトの軸部は、そ
の外周にスプラインが形成され、円筒部に比べ断面係数
が小さく、捩り強度が弱くなるため、前記軸部に表面硬
化層を形成しておけば、高強度となる点で好ましい。

【００１８】以上のような中間軸の両端部に結合される
等速自在継手の種類は限定されないが、自動車のドライ
ブシャフト等においては、中間軸両端の等速自在継手の
一方が固定型等速自在継手で、他方が摺動型等速自在継
手であること（請求項７の発明）が、実用上、好適であ
る。特に、自動車のドライブシャフトの場合、中間軸の
自動車車輪側に固定型等速自在継手を、自動車エンジン
側に摺動型等速自在継手を結合させることが望ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１に第１の実施形態を、図２に
第２の実施形態を示し、これら実施形態における中間軸
の概略構造を図３（Ａ）に示して、以下、これらの図を
参照して詳述する。なお、図１（Ａ）と図２（Ａ）はド
ライブシャフト全体の部分断面が示され、図１（Ｂ）と
図２（Ｂ）はドライブシャフトに使用される中間軸の分
解断面が示される。また、同図に示されるドライブシャ
フトは、自動車エンジンの駆動力を車輪に伝達するため
のもので、図４と図５のドライブシャフトと同一又は相
当部分には同一符号を付している。

【００２０】図１（Ａ）に示されるドライブシャフト
は、両端部に等速自在継手２，３が装着される中間軸２
１を、中実の棒材を冷間鍛造して成形された一対のスタ
ブシャフト２２，２３の中空端面同士を接合して成形し
たことを特徴としている。一対のスタブシャフト２２，
２３は、中実の軸部２２ａ，２３ａと基端閉塞先端開口
の円筒部２２ｂ，２３ｂを一体にして同軸に有する。各
スタブシャフト２２，２３の相互に接合される円筒部２
２ｂ，２３ｂは同一の寸法形状でよく、軸部２２ａ，２
３ａは結合される等速自在継手２，３に対応させた寸法
形状にしてある。図１（Ａ）においては一方のスタブシ
ャフト２２側に摺動型等速自在継手２が、他方のスタブ
シャフト２３側に固定型等速自在継手３が結合されて、
自動車に好適なドライブシャフトを構成している。

【００２１】一対のスタブシャフト２２，２３は、それ
ぞれに中実の棒材を冷間鍛造で成形されてから、両者の
円筒部２２ｂ，２３ｂの端面同士が同時に突き合わされ
て接合される。両スタブシャフト２２，２３は、パイプ
材より安価な中実の棒材を素材とするため、材料コスト
を安くした製作が可能である。両スタブシャフト２２，
２３の冷間鍛造による冷鍛加工で、円筒部、スプライン
部等が塑性加工される。また、各スタブシャフト２２，
２３の冷間鍛造において、仮に円筒部２２ｂ，２３ｂの
長さ違いが必要となった場合には、短いものに対しては
材料（中実棒材）の投入重量管理で対応可能となって新
たな型製作は不要であるし、長いものに対しては通常の
スタブシャフト製作型が軸部側と円筒側の二つの型で成
形するために、円筒側の型（ポンチ）のみ製作すれば対
応可能であり、設備コストはほとんど増大しない。ま
た、各スタブシャフト２２，２３の円筒部２２ｂ，２３
ｂを冷間鍛造で成形することで、この部分の曲げ剛性等
を調整するために形状を自由に変えることが容易にで
き、この形状変更例が図２の実施形態に示される。

【００２２】各スタブシャフト２２，２３の冷間鍛造時
において、各々の円筒部２２ｂ，２３ｂ自体と軸部端部
のスプラインをしごき加工することで、必要な精度出し
を行うようにする。このようにスタブシャフト２２，２
３の円筒部、軸部スプラインをしごき加工すれば、機械
加工する部分が大幅に減って製造工数及び設備的に有利
に製造でき、しごき加工で各部位を高精度に安定して仕
上げることが容易となる。また、各スタブシャフト２
２，２３の冷間鍛造としごき加工に要する設備とそのコ
ストは、機械加工で成形する設備の半分程度で済み、そ
の分、中間軸製造の設備コストと製造単価が低減され
て、多品種少量生産が容易となる。なお、各スタブシャ
フト２２，２３においては旋削が必要な箇所もあり、こ
のような旋削箇所はクリップ溝等の必要最小限の箇所で
あり、旋削が容易な箇所であることから、旋削箇所でコ
スト高となることは無い。

【００２３】また、一対のスタブシャフト２２，２３を
接合する前に、高周波焼き入れにより表面硬化層を形成
して強化する。この高周波焼き入れは、少なくとも、等
速自在継手２，３と結合されるスタブシャフト２２，２
３の軸部２２ａ，２３ａについて行えばよい。この端部
２２ａ，２３ａは円筒部に比べ、断面係数が小さく、捩
り強度が弱くなる。このため、必要強度を得るために少
なくともこの部所を高周波焼き入れにより表面硬化層を
形成して強化しておくことが有効である。両スタブシャ
フト接合の前に、両者の円筒部２２ｂ，２３ｂの内面の
キズ、欠陥の検査を行う。この検査は目視検査で容易
に、高い信頼度で実行可能である。また、検査の自動化
も容易となる。

【００２４】以上の高周波焼き入れと検査の後、一対の
スタブシャフト２２，２３が接合されて一本の中間軸２
１が製作される。スタブシャフト２２，２３の接合は圧
接、溶接のいずれも可能であるが、冷間鍛造されたスタ
ブシャフト２２，２３においては摩擦圧接による接合が
強度的かつ設備的に有利である。また、両スタブシャフ
ト２２，２３をパイプ材等の中間部材を介することなく
直接に接合することで、接合箇所が一箇所となって設備
及び工数的に有利に接合できて、中間軸２１の製造コス
トの低減化をさらに容易にし、少ない箇所での品質管理
で中間軸全体の高品質化が容易となる。

【００２５】図２（Ａ）に示される実施形態のドライブ
シャフトは、図２（Ｂ）の中間軸２１の分解断面で示す
ようにスタブシャフト２２，２３の円筒部２２ｂ，２３
ｂの形状を変更したもので、図２（Ｂ）に示すように円
筒部２２ｂ，２３ｂの開放開口側を軸部側より大径に成
形し、この大径開口部２２ｃ，２３ｃ同士を接合して中
間軸２１を成形する。この図２の中間軸２１は、図１の
中間軸と同様に製造されて、その両端部に等速自在継手
２，３が結合される。

【００２６】図２の中間軸２１においては、一対のスタ
ブシャフト２２，２３の円筒部大径開口部２２ｃ，２３
ｃが拡径された分に応じて、一対のスタブシャフト同士
の接合部の径が増大し、接合強度が増大して、より強度
アップが要求される車種のドライブシャフトに好適とな
る。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、冷間鍛造により製作さ
れた一対のスタブシャフトを同軸に接合して中間軸を成
形したので、中間軸が安い材料コストで安価に製作さ
れ、また、比較的小規模で安価な冷間鍛造設備を使って
量産性良く製造できて、多品種少量生産に好適な中間軸
を有するドライブシャフトが提供できる。また、中間軸
を構成する一対のスタブシャフトの冷間鍛造時に、要所
をしごき加工して機械加工する箇所を最小限にすること
で、スタブシャフトの円筒部、軸部スプライン等が寸法
精度良く成形されて、中間軸の高品質化が容易となる。
また、スタブシャフト同士を直接に接合して中間軸を成
形するので、中間軸の品質管理を必要とする接合箇所が
一箇所だけとなり、品質管理箇所の低減により品質管理
が容易、確実となって、中間軸の信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は第１の実施形態を示すドライブシャフ
トの部分断面を含む側面図、（Ｂ）は中間軸の部分断面
を含む分解側面図である。

【図２】（Ａ）は第２の実施形態を示すドライブシャフ
トの部分断面を含む側面図、（Ｂ）は中間軸の部分断面
を含む分解側面図である。

【図３】本発明と従来のドライブシャフト用中間軸を比
較するための図で、（Ａ）は図１と図２の中間軸の概略
断面図、（Ｂ）と（Ｃ）は従来の中間軸の概略断面図で
ある。

【図４】従来のドライブシャフトの部分断面を含む側面
図である。

【図５】他の従来のドライブシャフトの部分断面を含む
側面図である。

【符号の説明】

２摺動型等速自在継手３固定型等速自在継手２１中間軸２２スタブシャフト２２ａ軸部２２ｂ円筒部２２ｃ大径開口部２３スタブシャフト２３ａ軸部２３ｂ円筒部２３ｃ大径開口部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中間軸の両端部に等速自在継手をそれぞ
れ結合させたドライブシャフトにおいて、前記中間軸
は、冷間鍛造により形成された軸部と円筒部を有する一
対のスタブシャフトからなり、このスタブシャフトの円
筒部同士を同軸に接合したことを特徴とするドライブシ
ャフト。
【請求項２】前記等速自在継手と結合される前記スタ
ブシャフトの軸部スプラインをしごき加工により形成し
たことを特徴とする請求項１に記載のドライブシャフ
ト。
【請求項３】前記スタブシャフトの円筒部をしごき加
工により形成したことを特徴とする請求項１又は２に記
載のドライブシャフト。
【請求項４】前記スタブシャフトの円筒部同士を摩擦
圧接にて接合したことを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれかに記載のドライブシャフト。
【請求項５】前記スタブシャフトの円筒部の開口側
が、この開口側と反対の軸部側より大径に形成されてい
ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の
ドライブシャフト。
【請求項６】前記スタブシャフトの少なくとも軸部に
高周波焼き入れにより表面硬化層を形成したことを特徴
とする請求項１乃至５のいずれかに記載のドライブシャ
フト。
【請求項７】前記中間軸両端の等速自在継手の一方が
固定型等速自在継手で、他方が摺動型等速自在継手であ
ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の
ドライブシャフト。