JP2006144944A - 摩擦圧接シャフトおよび該摩擦圧接シャフトの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 摩擦圧接によって結合された第１、第２軸部材において、第１軸部材の外周に弾性体を短時間に簡単に装着できるようにする
【解決手段】 摩擦圧接部１４の軸径Ｃを、摩擦圧接部１４のイン側エンドシャフト１２（第２軸部材）側の軸径Ａよりも小さく、かつ、摩擦圧接部１４の中間シャフト１１（第１軸部材）側の軸径Ｂ以上となるように加工した後に、イン側エンドシャフト１２の摩擦圧接部１４とは反対側の端部から摩擦圧接部１４を通過して中間シャフト１１の外周面にダイナミックダンパ１５を嵌着したので、ダイナミックダンパ１５は、円滑に摩擦圧接部を乗り越えて中間シャフト１１の外周に移動することができ、ダイナミックダンパ１５を損傷させることなく中間シャフト１１の外周に嵌着することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、弾性体が外周面に嵌合された第１軸部材と、第1軸部材の端面に摩擦圧接された第2軸部材とを備えた摩擦圧接シャフトおよび摩擦圧接シャフトの製造方法に関するものである。

自動車のデファレンシャルギヤと操向駆動車輪を連結するドライブシャフトは、中空または中実のドライブシャフトとその両端に設けられた等速ジョイントにより構成されている。中空ドライブシャフトは、軸内部を中空にして軽量化が図られている。この中空ドライブシャフトを製造するには、一端にそれぞれ等速ジョイントが設けられたエンドシャフトを中間シャフトの両端に結合して製造される。このときエンドシャフトと中間シャフトの結合には、特許文献１に記載されるような摩擦圧接が用いられている。この摩擦圧接は、特許文献１の図１に示される如く、中空部１ａを形成した第１軸部材１（中間シャフト）および中空部２ａを形成した第２軸部材２（エンドシャフト）を相対回転させながら、第１、第２軸部材１，２の両端面を押付けて摩擦熱によって溶融させ、第１、第２軸部材１，２を結合することにより行われる。

ところで、中空ドライブシャフトには、エンジン等の振動によって共振することを防止するために、第１軸部材（中間シャフト）１の外周にダイナミックダンパが装着される。このダイナミックダンパを装着するには、第２軸部材２側から挿入して第１軸部材１に向かって移動させて固定する必要がある。

中空ドライブシャフトを摩擦圧接にて成形した場合、第１軸部材１と第２軸部材２を互いに押付けて接合することから、接合部３にバリを伴った第１、第２軸部材１，２の軸径より大径の盛り上がり部が形成され、従来は、この盛り上がり部とともに成形されるバリを切削工具や砥石を用いて加工して除去していた。
特開平５−１０３１９号公報（段落［０００９］〜段落［００１２］、図１）

接合部３を加工した場合、第１、第２軸部材１，２より接合部３が大径の凸部に形成され、ダイナミックダンパの装着時に接合部３の凸部に引っ掛かって、ダイナミックダンパが損傷する虞れがあった。このため、従来では図４に示すようにダイナミックダンパ４が円滑に接合部３を通過できるよう、円錐状の冶具５を用いることにより、ダイナミックダンパ４を第１軸部材１に装着していた。ところが、ダイナミックダンパ４の装着に冶具５を用いることが必要となることから作業時間を要することとなっていた。

本発明は、上述した各問題を解消するためになされたもので、ダイナミックダンパを短時間に簡単に装着できるようにすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、第１軸部材の端面に第２軸部材の端面を両軸部材の軸線が一致するように摩擦圧接し、第１軸部材の外周面に環状の弾性体を嵌着してなる摩擦圧接シャフトにおいて、 摩擦圧接部の軸径を、摩擦圧接部の第２軸部材側の軸径よりも小さく、かつ、摩擦圧接部の第１軸部材側の軸径以上となるように加工した後に、第2軸部材の摩擦圧接部とは反対側の端部から摩擦圧接部を通過して第１軸部材の外周面に環状の弾性体を嵌着したことである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、摩擦圧接される第２軸部材の端面は、摩擦圧接される第１軸部材の端面よりも大径であることである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１または請求項２において、第1軸部材は、等速ジョイントが結合されるエンドシャフトが摩擦圧接される中間シャフトであり、第2軸部材は、エンドシャフトの一方であり、弾性体は、ダイナミックダンパであることである。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、環状の弾性体が外周面に嵌着された第１軸部材と、第1軸部材の端面に同一軸線上で摩擦圧接された第2軸部材とを備えた摩擦圧接シャフトの製造方法であって、第1軸部材の端面における軸径よりも大径の第2軸部材の端面を第1軸部材の端面に摩擦圧接して結合する第1工程と、摩擦圧接により発生した盛り上がり部の軸径を、摩擦圧接部の第２軸部材側の軸径以上となるように加工する第2工程と、弾性体を、第2軸部材の摩擦圧接部とは反対側の端部から摩擦圧接部を通過して第1軸部材の外周面に嵌着する第3工程とからなることである。

上記のように構成した請求項１に係る発明においては、摩擦圧接部の軸径を、摩擦圧接部の第２軸部材側の軸径よりも小さく、かつ、摩擦圧接部の第１軸部材側の軸径以上となるように加工した後に、第2軸部材の摩擦圧接部とは反対側の端部から摩擦圧接部を通過して第１軸部材の外周面に前記環状の弾性体を嵌着したので、弾性体は、円滑に摩擦圧接部を乗り越えて第１軸部材の外周に移動することができるため、弾性体を損傷させることなく第１軸部材の外周に嵌着することができる。

上記のように構成した請求項２に係る発明においては、第１軸部材の端面を、それよりも大きな軸径を有する第２軸部材の端面に摩擦圧接するので、摩擦圧接によって生じた盛り上がり部を削ることで、容易に弾性体を嵌着することができるようになる。

上記のように構成した請求項３に係る発明においては、摩擦圧接部の軸径を、摩擦圧接部のエンドシャフト側の軸径よりも小さく、かつ、摩擦圧接部の中間シャフト側の軸径以上に加工した後、ダイナミックダンパを中間シャフトに嵌着するので、円滑に摩擦圧接部をダイナミックダンパが乗り越えて中間シャフトの外周に移動することができ、ダイナミックダンパを損傷させることなく、ダイナミックダンパを中間シャフトに嵌着することができる。

上記のように構成した請求項４に係る発明においては、弾性体が円滑に摩擦圧接部を乗り越えて第１軸部材の外周に移動するため、従来のように摩擦圧接部を被うような冶具を使用する必要がないことから、弾性体の第１軸部材への装着作業を簡単にでき、作業性を向上することができる。

以下、本発明によるドライブシャフトの一実施の形態を図面を参照して説明する。図１において、ドライブシャフト１０は、中間シャフト（第1軸部材）１１、イン側エンドシャフト（第２軸部材）１２、およびアウト側エンドシャフト１３を備えている。イン側エンドシャフト１２の一端、およびアウト側エンドシャフト１３の一端には、等速ジョイントであるインボードジョイントJ１と、アウトボードジョイントJ２がそれぞれ設けられている。

前記インボードジョイントJ１は、アウタレース２０、およびインナレースとしてのトリポート２２を備えている。アウタレース２０は、有底筒状に形成され、内面に３本の係合溝２４が形成されている。アウタレース２０の一端には駆動軸２５が連結され、他端にはブーツ２６の一端部が固定されている。トリポート２２は、イン側エンドシャフト１２の一端部に固定され、トリポート２２は、軸方向に突設したボス部２２ａとこのボス部２２ａから半径方向に延びる３本のトラニオン２２ｂにより構成されている。各トラニオン２２ｂには３個のローラ２７が回転自在に支持されており、これらローラ２７がそれぞれ係合溝２４内に係合されている。

一方、前記アウトボードジョイントJ２は、インナレース３０、ケージ３４、トルク伝達ボール３２、アウタレース３３を備えている。インナレース３０は、アウト側エンドシャフト１３の一端部に固定され、インナレース３０の外周面には、複数のボール溝３０ａが形成されている。インナレース３０の外周には、ボール保持窓３４ａを有するケージ３４が嵌合され、同ボール保持窓３４ａにはトルク伝達ボール３５が保持されている。前記ケージ３４の外周には、アウタレース３３が嵌合され、アウタレース３３の内周には、複数の曲線状をなすボール溝３３ａが軸方向に延びるように形成されている。前記トルク伝達ボール３５は、ボール溝３０ａ，３３ａに嵌合され、同ボール溝３０ａ，３３ａに転動自在にされている。アウタレース３３の一端には被動軸３６が連結され、他端にはブーツ２６の一端部が固定されている。

図２（ｂ）に示すように、前記イン側エンドシャフト１２の中間シャフト１１側の一端部は、軸径Ａに形成され、長手方向の中程には、周方向に沿ってブーツ固定溝Ｇ１が形成され、インボードジョイントJ１のブーツ７６の他端部が固定されている。前記インボード側シャフト１２の他端部には、凹部１２ａが形成されている。

図１に示すように、前記中間シャフト１１は中空状で、且つ搭載する車種に応じて、長さを設定して形成されている。主に図２（ｂ）に示すように、中間シャフト１１のイン側エンドシャフト１２側の端部は、イン側エンドシャフト１２の軸径Ａに対して小径の軸径Ｂに形成されている。中間シャフト１１のインボードジョイント J１のインナレースが形成された一端部とイン側エンドシャフト１２一端は、摩擦圧接部１４によって結合されている。従って、摩擦圧接部１４ではイン側エンドシャフト１２の凹部１２ａと中間シャフト１１が結合され、その内部は中空に形成される。摩擦圧接部１４はイン側エンドシャフト１２および中間シャフト１１を摩擦圧接によって結合する際に成形される両軸の溶融部である。摩擦圧接によって発生した盛り上がり部１４ａは、イン側エンドシャフト１２の軸径Ａおよび中間シャフト１１の軸径Ｂに対し、中間の軸径Ｃになるように削られる。中間シャフト１１の長手方向の中程には、弾性体から形成されるダイナミックダンパ１５が金属製の固定バンド１６によって中間シャフト１１の外周に固定されている。このダイナミックダンパ１５は、ドライブシャフト１０がエンジン等の振動により共振しないように所定の形状および重さに形成されている。

一方、前記アウト側エンドシャフト１３の中間シャフト１１側の一端部は、イン側エンドシャフト１２と同径の軸径Ａに形成されている。前記アウト側エンドシャフト１３の長さ方向中程には、周方向に沿ってブーツ固定溝Ｇ２が形成され、同ブーツ固定溝Ｇ２には、ブーツ３７の他端部が固定されている。前記アウト側シャフト１３の一端部には、凹部１３ａが形成され、図１に示すように、中間シャフト１１の他端には、圧接部１２ａと同様にアウト側エンドシャフト１３の他端部が摩擦圧接によって結合され、この摩擦圧接部１７は摩擦圧接部１４と同様に軸径Ｃになるように加工されている。

次に、以上のように構成されたドライブシャフト１０の組み付け方法を説明する。図２（ａ）に示すように、イン側エンドシャフト１２を中間シャフト１３に固定する際には、イン側エンドシャフト１２の凹部１２ａが形成された端面（軸径Ａ）を中間シャフト１１の一端面（軸径Ｂ）とを同軸上に併せ、両側から押付けながら相対回転させる。これによりイン側エンドシャフト１２および中間シャフト１１の端面には、摩擦熱が発生して溶融する。この溶融状態でイン側ドライブシャフト１２および中間シャフト１１の相対回転を停止し、両側から押付け力のみを付与することにより、イン側ドライブシャフト１２および中間シャフト１１が結合される。このとき、イン側ドライブシャフト１２および中間シャフト１１の結合部、すなわち摩擦圧接部１４には溶融の押付け力の作用によって肉盛りとともにバリが成形される。このため、この摩擦圧接部１４に成形されたバリを除去すべく図２（ｂ）の如くバイトＴによって摩擦圧接部１４を軸径がイン側エンドシャフト１２の軸径Ａおよび中間シャフト１１の軸径Ｂに対し、中間の軸径Ｃになるように加工する。

そして、中間シャフト１１とアウト側エンドシャフト１３を固定する際には、上記イン側エンドシャフト１２と中間シャフト１１の組み付け方法と同様の方法で行う。

次にダイナミックダンパ１５をイン側エンドシャフト１２の外周に挿入し、摩擦圧接部１４を通過させて中間シャフト１１の外周に移動する。このとき、イン側エンドシャフト１２の軸径Ａ、中間シャフト１１の軸径Ｂおよび摩擦圧接部１４の軸径Ｃは、Ａ>Ｃ≧Ｂの関係となっている。このため、ダイナミックダンパ１５は、図２（ｃ）に示すように摩擦圧接部１４に引っ掛かることなく円滑に、摩擦圧接部１４を乗り越えて中間シャフト１１の外周に移動する。

そして、この後、ダイナミックダンパ１５を固定バンド１６によって固定し、イン側エンドシャフト１２およびアウト側エンドシャフト１３にインボードジョイント J１およびアウトボードジョイントJ２を組み付けることにより、ドライブシャフト１０の組み付けを完了する。

以上のように、上記実施の形態のドライブシャフト１０によれば、以下のような効果を得られる。

（１）本実施形態では、イン側エンドシャフト１２端部の軸径Ａに対して中間シャフト１１端部の軸径Ｂを小径にし、摩擦圧接部１４の軸径Ｃを軸径Ａと軸径Ｂの中間の軸径に削って形成したことにより、ダイナミックダンパ１５が円滑に摩擦圧接部１４を乗り越えて中間シャフト１１の外周に移動するため、ダイナミックダンパ１５を損傷させることなく、ダイナミックダンパ１５を中間シャフト１１の外周に移動することができる。

（２）本実施の形態では、ダイナミックダンパ１５が摩擦圧接部１４を円滑に乗り越えて中間シャフト１１の外周に移動するため、従来のように摩擦圧接部１４を被うような冶具を使用する必要がないことから、ダイナミックダンパ１５の装着作業を簡単にでき、作業性を向上することができる。

上記各実施形態は以下のような他の実施形態に変更して具体化してもよい。図３に示すように、中間シャフト１１の軸径Bより僅かに大きいイン側エンドシャフト１２の端部に中間シャフト１１の軸径Ｂと同径の軸径Ｂ'の軸幅の短い小径部１８を形成し、この小径部１８と中間シャフト１１とを摩擦圧接させ、その後、形成された摩擦圧接部１４を中間シャフト１１と同径の軸径Ｂもしくは、イン側エンドシャフト１２の軸径Aおよび中間シャフト１１の軸径Bの間の軸径に削って加工してもよい。この場合においては、ダイナミックダンパ１５は小径部１８に接触することなく、円滑に摩擦圧接部１４を乗り越えて中間シャフト１１の外周に移動することができる。

（３）本実施の形態では、ダイナミックダンパ１５を中間シャフト１１にイン側エンドシャフト１２の側から移動したが、アウト側エンドシャフト１３側から移動しても良い。

なお、上記実施の形態ではドライブシャフト１０に適用した場合について述べたが、例えば摩擦圧接されたプロペラシャフトにダイナミックダンパを装着するような場合に用いてもよい。

また、弾性体としてダイナミックダンパを例としたが、ブーツカバーを装着する場合に適用してもよい。

本発明の一実施の形態に係るドライブシャフト概略図である。 ドライブシャフトを製造する工程を説明した図である。 他の実施形態を示す図である。 従来技術に係るドライブシャフトを示す断面図である。

符号の説明

１０…ドライブシャフト、１１…中間シャフト、１２・・・イン側エンドシャフト、１３…アウト側エンドシャフト、１４、１７…摩擦圧接部、１５…ダイナミックダンパ、１６…固定バンド。

Claims (4)

1. 第１軸部材の端面に第２軸部材の端面を両軸部材の軸線が一致するように摩擦圧接し、前記第１軸部材の外周面に環状の弾性体を嵌着してなる摩擦圧接シャフトにおいて、
   前記摩擦圧接部の軸径を、該摩擦圧接部の前記第２軸部材側の軸径よりも小さく、かつ、該摩擦圧接部の前記第１軸部材側の軸径以上となるように加工した後に、
   前記第2軸部材の前記摩擦圧接部とは反対側の端部から前記摩擦圧接部を通過して前記第１軸部材の外周面に前記環状の弾性体を嵌着したことを特徴とする摩擦圧接シャフト。
2. 請求項１において、摩擦圧接される前記第２軸部材の端面は、摩擦圧接される前記第１軸部材の端面よりも大径であることを特徴とする摩擦圧接シャフト。
3. 請求項１または請求項２において、前記第1軸部材は、等速ジョイントが結合されるエンドシャフトが摩擦圧接される中間シャフトであり、
   前記第2軸部材は、前記エンドシャフトの一方であり、
   前記弾性体は、ダイナミックダンパであることを特徴とする摩擦圧接シャフト。
4. 環状の弾性体が外周面に嵌着された第１軸部材と、該第1軸部材の端面に同一軸線上で摩擦圧接された第2軸部材とを備えた摩擦圧接シャフトの製造方法であって、
   前記第1軸部材の端面における軸径よりも大径の第2軸部材の端面を該第1軸部材の端面に摩擦圧接して結合する第1工程と、
   前記摩擦圧接により発生した盛り上がり部の軸径を、摩擦圧接部の前記第２軸部材側の軸径以上となるように加工する第2工程と、
   前記弾性体を、前記第2軸部材の摩擦圧接部とは反対側の端部から摩擦圧接部を通過して前記第1軸部材の外周面に嵌着する第3工程とからなる摩擦圧接シャフトの製造方法。

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