JP2007064266A - Hollow shaft - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、等速自在継手等に連結される中空シャフトに関し、例えば、自動車の動力伝達系を構成するドライブシャフト(駆動軸)やプロペラシャフト(推進軸)に適用することができる。 The present invention relates to a hollow shaft connected to a constant velocity universal joint or the like, and can be applied to, for example, a drive shaft (drive shaft) and a propeller shaft (propulsion shaft) that constitute a power transmission system of an automobile.
例えば、自動車の動力伝達系において、減速装置(ディファレンシャル)から駆動輪に動力を伝達する動力伝達シャフトは、ドライブシャフト(駆動軸)と呼ばれることがある。特に、FF車に使用されるドライブシャフトでは、前輪操舵時に大きな作動角と等速性が要求され、また、懸架装置との関係で軸方向の変位を吸収する機能が要求されるので、その一端部をダブルオフセット型等速自在継手やトリポード型等速自在継手等の摺動型等速自在継手を介して減速装置側に連結し、その他端部をバーフィールド型等速自在継手(ゼッパジョイントと呼ばれることもある。)等の固定側等速自在継手を介して駆動輪側に連結する機構が多く採用されている。 For example, in a power transmission system of an automobile, a power transmission shaft that transmits power from a speed reducer (differential) to drive wheels may be called a drive shaft (drive shaft). In particular, a drive shaft used in an FF vehicle requires a large operating angle and constant velocity during front wheel steering, and also requires a function of absorbing axial displacement in relation to the suspension system. Is connected to the reducer side through a sliding type constant velocity universal joint such as a double offset type constant velocity universal joint or a tripod type constant velocity universal joint, and the other end is connected to a barfield type constant velocity universal joint (Zepper joint). In many cases, a mechanism that is connected to the drive wheel side via a fixed-side constant velocity universal joint is employed.
上記のようなドライブシャフトとしては、従来、また現在においても、中実シャフトが多く使用されているが、自動車の軽量化、ドライブシャフトの剛性増大による機能向上、曲げ一次固有振動数のチューニング最適化による車室内の静粛性向上等の観点から、近時では、ドライブシャフトを中空シャフト化する要求が増えてきている。 As a drive shaft as described above, a solid shaft is often used in the past and now, but the weight of the car is improved, the function is improved by increasing the rigidity of the drive shaft, and the tuning of the bending primary natural frequency is optimized. Recently, there has been an increasing demand for a drive shaft to be a hollow shaft from the viewpoint of improving the quietness of the interior of the vehicle.
この種の中空状動力伝達シャフト(中空シャフト)は、等速自在継手の内部に封入された潤滑剤(グリース)が中空部に侵入するのを防止するために、中空部の端部内周に封止プラグを装着している。この封止プラグは金属製のものを使用する場合もあるが、中空部に対する圧入代や圧入位置を管理するために、端部内周を削り加工によって仕上げる必要があり、加工コストが高くなるという問題がある。そのため、クロロプレンゴム(CR)やニトリルゴム(NBR)等のゴムで形成した封止プラグ(特許文献1)や、エラストマーで形成した封止プラグ(特許文献2)が提案されている。
特許文献1、2のゴム製封止プラグは、比較的大きな力で中空部に圧入する必要があるので、組付け作業に手間が掛かるという問題がある。また、封止プラグは、所要の形状および寸法に成形された部品形態のものであるため、製作費が高くなるという問題もある。なお、発泡樹脂等を充填させて開口部を塞ぐようにすることも可能であるが、この方法では、充填作業を必要として、前記封止プラグを使用する場合よりもコスト安となるものの組付け作業に手間が掛かるという欠点がある。
Since the rubber sealing plugs of
本発明の課題は、潤滑剤(グリース)が中空部に侵入するのを安定して防止でき、しかも、中空部を塞ぐ部材をなくし、コスト低減も図ることができる中空シャフトを提供することである。 An object of the present invention is to provide a hollow shaft that can stably prevent a lubricant (grease) from entering a hollow portion, eliminate a member that closes the hollow portion, and reduce costs. .
上記課題を解決するため、本発明は、端部の外周面にスプラインが形成された中空シャフトにおいて、前記端部が塑性加工されてその開口部が塞がれているものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a hollow shaft in which splines are formed on the outer peripheral surface of the end portion, and the end portion is plastically processed to close the opening.
前記端部が塑性加工されてその開口部が塞がれているので、潤滑剤(グリース)等の異物が中空部に侵入するのを防止できる。また、封止プラグ等の栓部材を使用して開口部を塞ぐ必要がない。 Since the end portion is plastically processed and the opening thereof is blocked, foreign matters such as a lubricant (grease) can be prevented from entering the hollow portion. Further, it is not necessary to close the opening using a plug member such as a sealing plug.
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。塑性加工を冷間で実施しても、熱間で実施してもよい。 The plastic working may be a swaging process or an upset process. The plastic working may be performed cold or hot.
前記のように成形された中空シャフトとして、中空ステム、特に中空ロングステムに適用するのが好ましい。 The hollow shaft formed as described above is preferably applied to a hollow stem, particularly a hollow long stem.
本発明によれば、潤滑剤(グリース)等の異物が中空部に侵入するのを防止できる。封止プラグ等の栓部材を使用して開口部を塞ぐ必要がないので、組付け作業の簡略化が可能であり、しかも、栓部材を必要としない分、部品点数が減少して、コスト低減化および部品管理の簡略化を図ることができる。さらに、塑性加工にて開口部を塞ぐので、その加工性に優れ、安定して確実に塞ぐことができ、潤滑剤(グリース)等の異物侵入防止機能の信頼性が向上する。また、軸端部が中実状となるので、端部において強度が向上する。 According to the present invention, foreign matter such as a lubricant (grease) can be prevented from entering the hollow portion. Since it is not necessary to close the opening using a plug member such as a sealing plug, the assembly work can be simplified, and the number of parts is reduced and the cost is reduced because the plug member is not required. And simplification of parts management. Further, since the opening is closed by plastic working, the workability is excellent, the work can be stably and reliably closed, and the reliability of the function of preventing entry of foreign matter such as a lubricant (grease) is improved. Further, since the shaft end portion is solid, the strength is improved at the end portion.
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は、中空状の動力伝達シャフト(中空シャフト)1と、中空シャフト1の一端部に連結された摺動型等速自在継手2と、中空シャフト1の他端部に連結された固定型等速自在継手3とを備えた自動車の動力伝達機構を示している。
Embodiments of the hollow shaft according to the present invention will be described in detail below. FIG. 1 shows a hollow power transmission shaft (hollow shaft) 1, a sliding type constant velocity
この実施形態の動力伝達機構において、摺動型等速自在継手2は減速装置(ディファレンシャル)に連結され、固定型等速自在継手3は駆動輪側に連結される。中空シャフト1の一端部は摺動型等速自在継手2のトリポード部材2aにスプライン連結され、摺動型等速自在継手2の外輪2bの端部外周と動力伝達シャフト1の外周にブーツ2cがそれぞれ固定されている。
In the power transmission mechanism of this embodiment, the sliding type constant velocity
また、中空シャフト1の他端部は固定型等速自在継手3の内輪3aにスプライン連結され、固定型等速自在継手3の外輪3bの端部外周と動力伝達シャフト1の外周にブーツ3cがそれぞれ固定されている。なお、図1においては、摺動型等速自在継手2としてトリポード型等速自在継手が例示され、固定型等速自在継手3としてバーフィールド型等速自在継手が例示されているが、他の型式の等速自在継手が用いられる場合もある。
The other end of the
図2は、中空シャフト(ドライブシャフト)1を示している。この中空シャフト1は、軸方向中間部の大径部5と、両端部側の小径部6、7と、一端側の小径部6と大径部5との間に設けられる中径部8と、他端側の小径部7と大径部5との間に設けられる中径部9等を有する。
FIG. 2 shows a hollow shaft (drive shaft) 1. The
各小径部6、7の外周側にはスプライン10、10が形成されている。また、中径部8、9には、ブーツ2c、3cの小径端部の内周を嵌合するための嵌合溝11、11を有するブーツ固定部12、12が形成されている。さらに、小径部6、7には、等速自在継手2、3に対する軸方向抜け止め用の止め輪を装着するための止め輪溝13、13が形成されている。
中空シャフト1は、軸方向略全体に中空部14が形成されているが、その端部(具体的には、スプライン10が形成されたスプライン形成部15)が塑性加工されてその開口部が塞がれている。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。
The
この中空シャフト1を製造する場合、例えば、まず、パイプ素材を形成し、このパイプ素材にマンドレルを挿入し、この状態で塑性加工を施すことによって、前記大径部5、中径部8、9および小径部6、7等を形成することになる。
When manufacturing the
このため、マンドレルを前記スプライン形成部15に対応させない状態として、塑性加工して、このスプライン形成部15を縮径させる。これによって、図2に示すように、スプライン形成部15の孔部を押し潰すことになり、その開口部が塞がれる。
Therefore, the
この場合、大径部5はその肉厚T1が小とされ、この大径部5からテーパ部16を介して延びる中径部8、9はその肉厚T2が端部側の小径部6、7に向かって順次大きくなっている。そして、中径部8、9からテーパ部17を介して延びる小径部6、7はその肉厚T3が大とされている。
In this case, the large-
すなわち、中空部14は、その大径部5において大径とされ、その中径部8、9において小径部6、7に向かって順次縮径し、スプライン形成部15においてその内周面が密接している。
That is, the
なお、スプライン形成部15に、転造加工によるスプライン加工を行って、スプライン10、10を形成する。転造加工は、一対のダイスを使用し、このダイス間にパイプ素材を介在させ、ダイスを回転させつつパイプ素材の加工部位をパイプ素材の軸方向に沿って移動させるものである。各スプライン10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条と、軸方向凸条間に配設される複数の軸方向凹条とからなる。
The
この中空シャフト1では、端部が塑性加工されてその開口部が塞がれているので、潤滑剤(グリース)等の異物が中空部14に侵入するのを防止できる。封止プラグ等の栓部材を使用して開口部を塞ぐ必要がないので、組付け作業の簡略化が可能であり、しかも、栓部材を必要としない分、部品点数が減少して、コスト低減化および部品管理の簡略化を図ることができる。さらに、塑性加工にて開口部を塞ぐので、その加工性に優れ、安定して確実に塞ぐことができ、潤滑剤(グリース)等の異物侵入防止機能の信頼性が向上する。また、軸端部が中実状となるので、端部において強度が向上する。
In this
次に、図3は等速自在継手の外側継手部材20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20と、その外側継手部材20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20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20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。
Next, FIG. 3 shows the outer
そして、外側継手部材20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21と、そのマウス部21から軸方向に一体的に延びるステム(中空ロングステム)22を有する。
The outer
ステム22は、マウス部21側の大径部23と、反マウス部側の端部のスプライン形成部24と、スプライン形成部24と大径部23との間に設けられる中径部25等を有する。スプライン形成部24は、中径部25から反マウス部側へ延びる小径部26の端部(反マウス部側端部)に形成されている。
The stem 22 includes a
この図3に示すステム22も、前記図1と図2に示す中空シャフト1と同様の成形方法によって形成される。まず、パイプ素材(中空ステムとなる素材)を形成する。そして、このパイプ素材にマンドレルを挿入し、この状態で塑性加工を施すことによって、前記大径部23、中径部25および小径部26等を形成することになる。
The stem 22 shown in FIG. 3 is also formed by the same molding method as the
このため、マンドレルを前記スプライン形成部24に対応させない状態として、塑性加工して、このスプライン形成部24を縮径させる。これによって、スプライン形成部24の孔部を押し潰すことになり、その開口部が塞がれる。
Therefore, the
この場合、大径部23はその肉厚T5が小とされ、この大径部23からテーパ部27を介して延びる中径部25はその肉厚T6が小径部26に向かって順次大きくなっている。そして、小径部26からテーパ部28を介して延びるスプライン形成部24はその肉厚T7が大とされている。
In this case, the large-
すなわち、中空部30は、その大径部5において大径とされ、中径部25において小径部26に向かって順次縮径し、スプライン形成部24においてその内周面が密接している。この場合も、スプライン形成部24に、転造加工によるスプライン加工を行って、スプライン31を形成する。なお、マウス部21には連結用突出部32が形成され、この連結用突出部32に中空ステム22が連結一体化される。
That is, the
このため、この中空ステム22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22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。
For this reason, this hollow stem 22 can also exhibit the same effect as the
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、図2に示す中空シャフト1では、軸方向両端部を塑性加工にて塞ぎ、図3に示す中空ステム(中空シャフト)22では、軸方向一端部(片側端部)のみ塑性加工にて塞いでいるが、図2に示すような中空シャフトであっても、片側端部のみを塑性加工にて塞いで、他方の端部を他の方法、例えば、封止プラグ等の栓部材で塞ぐようにしてもよい。
The plastic working may be performed cold or hot. Further, in the
図2等に示す中空シャフト1では、その肉厚(周壁の肉厚)を種々変化させているが、肉厚を軸方向全体にわたって略同一としてもよい。また、転造加工によって形成されるスプライン10、31として、その軸方向凸条および軸方向凹条の数等は任意に設定することができ、軸方向凸条および軸方向凹条の形状としても、装着される相手側に等に応じて種々変更することができる。
In the
10、31 スプライン
22 中空ステム
10, 31 Spline 22 Hollow stem
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JP2005248213A JP2007064266A (en) | 2005-08-29 | 2005-08-29 | Hollow shaft |
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