JP4313014B2 - シャフト及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や各種産業機械に装備されるシャフト及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、等速ジョイント等に使用されるシャフトは、外周面にスプライン部を有する軸部を備えている。そして、このスプライン部に嵌合されるインナーレース等の嵌合部材が挿入される方向の端部には、スプライン部の外周縁の径よりも大きな径を有する大径部が設けられている。この大径部は、嵌合部材が圧入されたときに、嵌合部材を係止するストッパとしての役割を果たす。
【０００３】
このような軸部は、先ず、図９（ａ）に示すように、軸心から一定の径を有する一般部１０５と傾斜部１０２と大径部１０１とを有する軸部１００が用意される。この傾斜部１０２は、図９（ｂ）に示すように、大径部１０１に隣接する部分から連続してテーパ部１０２ａとアール部１０２ｂとが形成されている。
【０００４】
この軸部１００が加工成形されて、図１０（ａ）に示すように、一般部１０５において、大径部１０１側から細径部１０３及びスプライン部１０４が形成される。この細径部１０３は、大径部１０１とスプライン部１０４の加工時の刃具の干渉を防ぐために設けられる。そして、細径部１０３の径はその全長に亘って一定とされ、通常、スプライン部１０４の溝部１０４ａの径以上でスプライン部加工前の一般部１０５の径以下とされる。
【０００５】
また、スプライン部１０４の溝部１０４ａから細径部１０３へとつながる部分には、切り上がり部１０４ｂが形成されている。この切り上がり部１０４ｂは、図１０（ｂ）に示すように、細径部１０３側からテーパ部１０４ｂ１とアール部１０４ｂ２とが形成されている。
【０００６】
上記の構成の軸部１００には、図１１に示すように、大径部１０１に向かってスプライン部２０４を有する等速ジョイントの内方継手部材としての嵌合部材２００が嵌合される。このとき、傾斜部１０２に嵌合部材２００が当接される。すると、嵌合部材２００から傾斜部１０２に荷重がかかる（図１０（ｂ）図中矢印方向）。また、等速ジョイントには、スプライン部１０４の歯面にかかる荷重が、切り上がり部１０４ｂにかかり、切り上がり部１０４ｂと細径部１０３の間に応力集中が生ずる。
【０００７】
上記従来の場合のシャフトにおいて、この応力集中の状態を理解するために、その一例として、嵌合部材２００を嵌合した際の軸部１００の軸心に沿った方向での引張応力を図７に示す。なお、図１１に示すように、軸部１００のスプライン部１０４の大径部１０１側の開始位置をＰ１とし、スプライン部１０４において嵌合部材２００との嵌合開始位置Ｐ２とする。
【０００８】
図７に示すように、Ｐ１からＰ２の範囲及びＰ２から軸部端面側の近傍に大きな引張応力が係ることが分かる。
このため、この切り上がり部１０４ｂと、大径部１０１間の細径部１０３の応力集中を緩和するための構造が提案されている（特許文献１参照）。
【０００９】
この構造は、細径部１０３の部分に、スプライン部１０４の溝部１０４ａの径以下の径を有する平滑部を設ける構成とされている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−４２３０３号公報（「００１５」及び「００１６」、第２図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１の場合、切り上がり部付近での応力集中は緩和されるが、軸部自体に径の小さい部分が形成されているため、すなわち、スプライン部１０４の溝部１０４ａの径以下の平滑部が形成されているため、軸部の強度が低下してしまう。
【００１２】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は軸部自体の強度を保持しながら局部的に生じる応力集中を緩和することができるシャフト及び容易に前記シャフトを得ることができる製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、シャフトに係る請求項１に記載の発明は、外周面に、等速ジョイントの内方継手部材がスプライン嵌合するスプライン部と、該スプライン部とは離間した外径部とが形成された軸部を有する等速ジョイントのシャフトにおいて、前記外径部の前記スプライン部側端部には前記スプライン部の外周縁の径よりも大きな径を有する大径部が形成され、前記大径部のスプライン部側側面には前記内方継手部材を係止する傾斜部が前記スプライン部側に向けて縮径するように形成され、前記スプライン部の溝部の前記外径部側端部には切り上がり部が形成され、前記傾斜部の前記スプライン部側の端部と前記切り上がり部の前記外径部側端部との間には、前記傾斜部の前記スプライン部側の端部に連続して形成され、前記スプライン部側に向かって縮径する第１アール部と、該第１アール部の前記スプライン部側の端部から連続して形成され、軸心からの径が一定の直線部と、該直線部の前記スプライン部側の端部から連続して形成され、前記スプライン部側に向って縮径する第２アール部とが形成されていることを特徴としている。
【００１４】
なお、本明細書では、スプライン部とは、軸部の軸心に平行に複数のキー溝を備えたものや、断面三角状の山形を備えたセレーションも含む趣旨である。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記傾斜部には前記内方継手部材を係止するテーパ部が形成されていることを特徴としている。
【００１５】
更には、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２において、前記外径部の前記スプライン部側の端部と前記切り上がり部の前記外径部側端部との間には、３つ以上のアール部が形成されていることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載のシャフトの製造方法であって、冷間鍛造、切削加工及び転造加工を施すことによって、スプライン部を所定の形状に成形加工し、その後、前記アール部を転造成形により成形加工し、その後焼入れを行うことを特徴としている。
【００１８】
更には、請求項５に記載の発明は、請求項４において、前記焼入れの後に、ショットピーニングを行うことを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を等速ジョイントであるトリポードジョイントのシャフトに具体化した第１実施形態を図１及び図２を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１に示すように、シャフト１の一端に設けられる軸部１０は、外周面に、スプライン部１４と、該スプライン部１４とは離間した外径部としての大径部１１とが形成されている。この大径部１１は、スプライン部１４の外周縁の径よりも大きな径を有する。
【００２１】
スプライン部１４は、本実施形態では軸部１０の軸心に平行に複数のキー溝（以下、溝部１４ａという）が形成され、軸部１０の周方向に沿って複数のスプライン歯１４ｃが形成されている。前記溝部１４ａの径は大径部１１側の端部を除いて、軸部１０の軸心から一定とされている。
【００２２】
そして、前記スプライン部１４には、嵌合部材としてのトリポードジョイントの内方継手部材２が圧入嵌合されている。
大径部１１のスプライン部１４側側面には、内方継手部材２を係止するテーパ部１２を備えている。テーパ部１２は、大径部１１の外周面からスプライン部１４側に向かうほど軸部１０の軸心からの径がリニアに小さくなるように形成されている。なお、テーパ部１２のスプライン部１４側の端部を小径端部という。
【００２３】
図２に示すように、上記溝部１４ａの大径部１１側端部は、第２アール部１３ｂに連結されたアール部が形成され、切り上がり部１４ｂとされている。従って、スプライン部１４の溝部１４ａにおいて、切り上がり部１４ｂを除いた部分の径と第２アール部１３ｂのスプライン部１４側の端部の径とは径差ｄ１が生ずる。
【００２４】
そして、テーパ部１２の小径端部と切り上がり部１４ｂとの間は、テーパ部１２側から順に、アール部としての第１アール部１３ａと、直線部である軸心からの径が一定の平坦部１５と、アール部としての第２アール部１３ｂとを介在して連結されている。即ち、切り上がり部１４ｂとテーパ部１２との間には、２つのアール部と１つの直線部が存在している。
【００２５】
この第１及び第２アール部１３ａ，１３ｂの大径部１１側の端部は、切り上がり部１４ｂよりも軸部１０の軸心からの径（距離）が大きくされている。
次に、上記のシャフト１の製造方法について説明する。
【００２６】
先ず、従来の技術において説明したように、軸部１００が用意される。そして、冷間鍛造、切削加工及び転造加工を施すことによって、スプライン部１４が所定の形状に成形加工され、このとき切り上がり部１４ｂを含む溝部１４ａが形成される。
【００２７】
その後、転造成形により、第２アール部１３ｂ、平坦部１５、第１アール部１３ａ、テーパ部１２が成形加工される。これらの各部分の成形は、連続して順番に行われる。
【００２８】
そして、焼入れが行われ、第２アール部１３ｂ、平坦部１５、第１アール部１３ａ、テーパ部１２を含む部分に対してショットピーニングが行われる。
次に、上記の構成のシャフト１の作用について説明する。
【００２９】
上述したように、テーパ部１２と切り上がり部１４ｂとの間には、第１アール部１３ａ、平坦部１５、第２アール部１３ｂが介在する。
テーパ部１２には、内方継手部材２により軸部１０の軸心方向に沿った方向（図２中矢印方向）に荷重がかかるため、その方向と平行な面、つまり平坦部１５にはその荷重は分散されない。しかし、第１及び第２アール部１３ａ，１３ｂは、この荷重がテーパ部１２から伝達されるため、第１及び第２アール部１３ａ，１３ｂが形成されることで、テーパ部１２に発生する応力集中が緩和される。
【００３０】
また、テーパ部１２と切り上がり部１４ｂとの間に２つの第１及び第２アール部１３ａ，１３ｂが設けられることで、径差ｄ１が、従来と比較して小さくなる。
【００３１】
図２において、スプライン部１４と大径部１１の大きさに従来のスプライン部と大径部とをそれぞれ合わせた場合の、従来構成の細径部の大きさを２点鎖線部分において、Ｈで示している。この場合、図２に示すように従来のスプライン部の溝部の径と細径部のスプライン部側の端部の径とは径差ｄ０が生ずる。
【００３２】
このように、従来と比較して、切り上がり部１４ｂの径方向の長さが短くなり、従来と比較してスプラインピッチ円の直径周辺部の剛性が低下して、スプライン歯１４ｃが軸部１０の周方向に曲がりやすくなる。
【００３３】
そのため、トリポードジョイントの作動により、スプライン歯１４ｃの歯面が荷重を受けると、スプライン部１４の外周端部は荷重を受けた方向に撓み、受けた荷重を吸収する。このように、スプライン歯１４ｃの歯面で受ける荷重が緩和される結果、切り上がり部１４ｂに発生する集中応力が緩和される。
【００３４】
なお、径差ｄ１を調節することで、スプライン部１４の周方向に受ける荷重をスプライン歯１４ｃの歯面で受けるものとすれば、切り上がり部１４ｂにかかる荷重をさらに抑制することも可能である。
【００３５】
従って、上記第１実施形態のシャフト１及びその製造方法によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１） 本実施形態では、スプライン部１４の切り上がり部１４ｂとテーパ部１２間を、第１及び第２アール部１３ａ，１３ｂの２つのアール部と１つの平坦部１５の組合せによって連結されている。
【００３６】
従って、軸部１０自体の強度を保持しながら局部的に生じる応力集中が緩和される。
（２） また、第１及び第２アール部１３ａ，１３ｂの大径部１１側の端部は、切り上がり部１４ｂよりも軸部１０の軸心からの径（距離）を大きくした。従って、切り上がり部１４ｂからテーパ部１２に至るまでの間において軸部１０の径は徐々に拡張され、軸部１０自体の強度を保持しながら局部的に生じる応力集中を緩和することができる。
【００３７】
（３） また、本実施形態では、第１及び第２アール部１３ａ，１３ｂの２つを備えた。従って、切り上がり部１４ｂからテーパ部１２に至るまでの間において軸部１０の径は段階的に徐々に拡張され、軸部１０自体の強度を保持しながら局部的に生じる応力集中を緩和することができる。
【００３８】
（４） 更には、本実施形態では、冷間鍛造、切削加工及び転造加工を施すことによってスプライン部１４を所定の形状に成形加工し、その後、第１アール部１３ａ、直線部としての平坦部１５、第２アール部１３ｂを転造成形により成形加工した。そして、その後焼入れを行った。従って、テーパ部１２と切り上がり部１４ｂとの間の加工を１回の転造成形で行うことができ、簡易な製造方法で上記（１）乃至（３）に記載された効果を有するシャフトを製造することができる。
【００３９】
（５） また、焼入れの後に、ショットピーニングを行う。従って、簡易な製造方法により、シャフト１の疲労強度を向上させることができる。
（第２実施形態）
次に、本発明のシャフトの第２実施形態を図３を参照して説明する。なお、本実施形態を含めて以下の各実施形態の説明では、上述した第１実施形態と同じ構成である部分については、同一符号を付しその説明を省略し、異なるところを説明する。また、以下の各実施形態でのシャフト１は第１実施形態と同様の製造方法により形成されるため、説明を省略する。
【００４０】
第２実施形態においては、図３に示すように、スプライン部１４の切り上がり部１４ｂとテーパ部１２の小径端部間の構成が異なっている。即ち、両者間は、テーパ部１２側から順に、第１アール部２３ａと、第１アール部２３ａの曲率半径よりも大きい第２アール部２３ｂとを介在して連結されている。つまり、切り上がり部１４ｂとテーパ部１２との間には、２つのアール部が存在している。
【００４１】
この第１及び第２アール部２３ａ，２３ｂの大径部１１側の端部は、切り上がり部１４ｂよりも軸部１０の軸心からの径（距離）が大きくされている。
又、第１実施形態と同様にスプライン部１４の溝部１４ａにおいて、切り上がり部１４ｂを除いた部分の径と第２アール部２３ｂのスプライン部１４側の端部の径とは径差ｄ２が生ずる。
【００４２】
図３においても、スプライン部１４と大径部１１の大きさに従来のスプライン部と大径部とをそれぞれ合わせた場合の、従来構成の細径部の大きさを２点鎖線部分において、Ｈで示している。この場合、図３に示すように従来のスプライン部の溝部の径と細径部のスプライン部側の端部の径とは径差ｄ０が生ずる。
【００４３】
このため、従来と比較して、切り上がり部１４ｂの径方向の長さが短くなり、従来と比較してスプラインピッチ円の直径周辺部の剛性が低下して、スプライン歯１４ｃが軸部１０の周方向に曲がりやすくなる。
【００４４】
従って、上記第２実施形態のシャフト１によれば、第１実施形態の（２）、（４）、（５）の作用効果に加え、以下のような効果を得ることができる。
（１） 第２実施形態では、スプライン部１４の大径部１１側端部に形成された切り上がり部１４ｂとテーパ部１２間を、２つの（複数の）第１及び第２アール部２３ａ，２３ｂの連結によって連結されている。従って、上記第１実施形態の（１）、（３）と同様の効果を奏する。
【００４５】
（第３実施形態）
次に、本発明のシャフト１の第３実施形態を図４を参照して詳細に説明する。
第３実施形態においては、図４に示すように、スプライン部１４の切り上がり部１４ｂとテーパ部１２の小径端部間の構成が異なっている。即ち、両者間は、テーパ部１２側から順に、第１アール部３３ａと、第１アール部３３ａよりも曲率半径が異なる第２アール部３３ｂと、直線部である軸心からの径が一定の平坦部３５とを介在して連結されている。つまり、切り上がり部１４ｂとテーパ部１２との間には、２つのアール部と１つの直線部とが存在している。
【００４６】
この第１及び第２アール部３３ａ，３３ｂの大径部１１側の端部は、切り上がり部１４ｂよりも軸部１０の軸心からの径（距離）が大きくされている。
又、第１実施形態と同様にスプライン部１４の溝部１４ａにおいて、切り上がり部１４ｂを除いた部分の径と第２アール部３３ｂのスプライン部１４側の端部の径とは径差ｄ３が生ずる。
【００４７】
図４においても、スプライン部１４と大径部１１の大きさに従来のスプライン部と大径部とをそれぞれ合わせた場合の、従来構成の細径部の大きさを２点鎖線部分において、Ｈで示している。
【００４８】
従って、上記第３実施形態のシャフト１によれば、第１実施形態の（２）、（４）、（５）の作用効果に加え、以下のような効果を得ることができる。
（１） 第３実施形態では、スプライン部１４の大径部１１側端部に形成された切り上がり部１４ｂとテーパ部１２の小径端部間を、切り上がり部１４ｂ側から平坦部３５と第１及び第２アール部３３ａ，３３ｂによって連結されている。即ち、１つの平坦部と２つのアール部の組合せによって連結されている。従って、上記第１実施形態の（１）、（３）の効果を奏する。
【００４９】
（第４実施形態）
次に、本発明のシャフト１の第４実施形態を図５を参照して詳細に説明する。
第４実施形態においては、図５に示すように、スプライン部１４の切り上がり部１４ｂとテーパ部１２の小径端部間の構成が異なっている。即ち、両者間はテーパ部１２側から順に、第１アール部４３ａと、直線部である軸心からの距離が一定である第１平坦部４５ａと、第２アール部４３ｂと、直線部である軸心からの距離が一定である第２平坦部４５ｂとを介在して連結されている。つまり、切り上がり部１４ｂとテーパ部１２との間には、２つのアール部と２つの直線部とが存在している。
【００５０】
この第１及び第２アール部４３ａ，４３ｂの大径部１１側の端部は、切り上がり部１４ｂよりも軸部１０の軸心からの径（距離）が大きくされている。
又、第１実施形態と同様にスプライン部１４の溝部１４ａにおいて、切り上がり部１４ｂを除いた部分の径と第２アール部４３ｂのスプライン部１４側の端部の径とは径差ｄ４が生ずる。
【００５１】
図５においても、スプライン部１４と大径部１１の大きさに従来のスプライン部と大径部とをそれぞれ合わせた場合の、従来構成の細径部の大きさを２点鎖線部分において、Ｈで示している。
【００５２】
従って、第４実施形態のシャフト１によれば、第１実施形態の（２）、（４）、（５）の作用効果に加え、以下のような効果を得ることができる。
（１） 第４実施形態では、スプライン部１４の大径部１１側端部に形成された切り上がり部１４ｂとテーパ部１２の小径端部間を、第１及び第２アール部４３ａ，４３ｂと第１及び第２平坦部４５ａ，４５ｂの組合せによって連結されている。従って、上記第１実施形態の（１）及び（３）の効果を奏する。
【００５３】
（２） また、第１平坦部４５ａ，及び第２平坦部４５ｂの直線部を２つ備えた。従って、応力の分散を調節することが可能となる。
（第１〜第４実施形態の効果の確認）
次に、第１実施形態から第４実施形態のシャフト１及び従来例のシャフトの軸部１０，１００における特定部分での発生応力を測定し、各実施形態の各特定部分で発生した応力と、従来例の対応する部分で発生した応力との比（以下、発生応力比という）を算出した。
【００５４】
なお、各実施形態と従来例でのシャフトは大きさの条件を同じとするため、軸部１０，１００の径（スプライン部での径）及び大径部１１，１０１の径は同じとしている。また、テーパ部１２，１０２の軸方向長さ、及び軸部１０，１００の軸心とのなす角度は同じとした。さらに、軸部１０，１００の終端面（図１においては軸部１０の左端面）から大径部までの軸方向距離は同じとし、スプライン部１４，１０４に嵌合した内方継手部材も同じ大きさのものを使用した。
【００５５】
ここで、軸部１０，１００における特定部分とは、下記Ａ〜Ｃの部分である。
Ａ：切り上がり部１４ｂ，１０４ｂ
Ｂ：第２アール部２３ｂ，３３ｂ，４３ｂ
Ｃ：第１アール部１３ａ，２３ａ，３３ａ，４３ａ及びアール部１０２ｂ
なお、第１実施形態の第２アール部１３ｂについては、発生応力は未測定である。また、従来例では、第２アール部に対応する該当個所がないため、未測定である。
【００５６】
図８（ａ）は、従来例の各Ａで発生した応力を１とした時の他の特定部分での応力比を表で表している。
また、図８（ｂ）は前記各特定部分での応力比を棒グラフで表している。
【００５７】
次に、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、第１実施形態では、従来例と比較すると、特定部分Ａ（切り上がり部１４ｂ）での応力が緩和されている。
第２実施形態と従来例と比較すると、特定部分Ｃ（第１アール部２３ａ）での応力と、特定部分Ａ（切り上がり部１４ｂ）での応力が緩和されている。
【００５８】
また、第２実施形態では、特定部分Ｂ（第２アール部２３ｂ）と共に、特定部分Ａ，Ｃにおいて、応力の分散が効率よくされている。
第３実施形態と従来例と比較すると、特定部分Ｃ（第１アール部３３ａ）での応力と、特定部分Ａ（切り上がり部１４ｂ）での応力が大幅に緩和されている。特に、特定部分Ｃ（第１アール部３３ａ）で発生する応力が軽減されている。
【００５９】
なお、特定部分Ｂ（第２アール部３３ｂ）で大きな応力が発生しているが、従来例の特定部分Ａ（切り上がり部１０４ｂ）の応力よりは低くなっている。
第４実施形態でと従来例と比較すると、特定部分Ａ（切り上がり部１４ｂ）での応力が緩和されている。
【００６０】
また、第４実施形態では、特定部分Ｂ（第２アール部４３ｂ）と共に、特定部分Ａ，Ｃにおいて、応力の分散が効率よくされている。
（第５実施形態）
次に、本発明のシャフト１の第５実施形態を図６を参照して詳細に説明する。
【００６１】
第５実施形態においては、図６に示すように、スプライン部１４の切り上がり部１４ｂとテーパ部１２の小径端部間は、アール部５３を介在して連結されている。即ち、切り上がり部１４ｂとテーパ部１２との間には、１つのアール部が存在している。
【００６２】
このアール部５３の大径部１１側の端部は、切り上がり部１４ｂよりも軸部１０の軸心からの径（距離）が大きくされている。
又、第１実施形態と同様にスプライン部１４の溝部１４ａにおいて、切り上がり部１４ｂを除いた部分の径と第２アール部３３ｂのスプライン部１４側の端部の径とは径差ｄ５が生ずる。
【００６３】
図６においても、スプライン部１４と大径部１１の大きさに従来のスプライン部と大径部とをそれぞれ合わせた場合の、従来構成の細径部の大きさを２点鎖線部分において、Ｈで示している。
【００６４】
従って、第５実施形態のシャフト１によれば、第１実施形態の（２）、（４）、（５）の作用効果に加えて以下のような効果を得ることができる。
（１） 本実施形態では、スプライン部１４の大径部１１側端部に形成された切り上がり部１４ｂとテーパ部１２の小径端部間を、１つのアール部５３によって連結されている。溝部１４ａの大径部１１側端部に形成された切り上がり部１４ｂとテーパ部１２の小径端部間で応力を効率よく分散させることができる。
なお、第２、３、及び５実施形態は、特許請求の範囲に該当するものではなく、参考例として記載するものである。
【００６５】
なお、上記各実施形態は以下のような別例に変更してもよい。
・ 上記各実施形態では、切り上がり部１４ｂとテーパ部１２との間では、直線部は最大で２つ備えられた場合について説明しているが、直線部は３つ以上備えられてもよい。
【００６６】
・ また、上記各実施形態では、切り上がり部１４ｂとテーパ部１２との間では、アール部は最大で２つ備えられた場合について説明しているが、アール部は３つ以上備えられてもよい。
【００６７】
・ 更には、上記各実施形態では、アール部の大径部１１側の端部は、切り上がり部１４ｂよりも軸部１０の軸心からの距離を大きくしたが、そのように形成されるのであれば、アール部の曲率はどのような値に調整されてもよい。
【００６８】
・ また、上記各実施形態では、直線部は径が一定の平坦部としたが、切り上がり部１４ｂから大径部１１に向かって徐々に拡径されたテーパ部であってもよい。
【００６９】
・ 上記実施形態では、シャフト１を製造する際に、焼入れの後にショットピーニングを行ったが、ショットピーニングは行われなくてもよい。
・ また、スプライン部１４を所定の形状に成形加工し、その後、第１及び第２アール部１３ａ，１３ｂを転造成形により成形加工しその後焼入れを行うこととしたが、これに限定されるものではない。例えば、高硬ショット粒によるショットピーニング処理が施されてもよい。
【００７０】
・ 前記各実施形態では、シャフトは、等速ジョイントであるトリポードジョイントのシャフトに具体化したが、例えば、トリポードジョイント以外の等速ジョイントや、歯車やプーリ等の軸部を有するトルク伝達部材のシャフトに適用しても可能である。
【００７１】
・ 前記各実施形態では、軸部１０のスプライン部１４側端部は、大径部１１が形成され、大径部１１のスプライン部１４側側面にテーパ部１２を備えているものとした。この代わりに、大径部１１及びテーパ部１２を省略し、例えば、図２に示す平坦部１５が延在する軸部としてもよい。この例では、平坦部１５の径を有する部分が外径部に相当する。その場合、例えば、軸部の外周に環状溝を設け、この環状溝に弾性復元力を有するクリップを係合し、嵌合部材のストッパとすればよい。
【００７２】
【発明の効果】
以上、詳述したように、請求項１乃至請求項３に記載の発明によれば、軸部自体の強度を保持しながら局部的に生じる応力集中を緩和することができる効果を奏する。
【００７３】
又、請求項４及び請求項５に記載の発明によれば、容易に前記シャフトを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態のシャフトの一部断面図である。
【図２】 同じく一部拡大側面図。
【図３】 第２実施形態のシャフトの拡大側面図。
【図４】 第３実施形態のシャフトの拡大側面図。
【図５】 第４実施形態のシャフトの拡大側面図。
【図６】 第５実施形態のシャフトの拡大側面図。
【図７】 従来例においてシャフトの軸方向の長さと引張応力との関係を表すグラフ。
【図８】 シャフトの各部分の発生応力比の（ａ）は表で、（ｂ）はグラフ。
【図９】 従来のシャフトの加工前の（ａ）は側面図で、（ｂ）は一部拡大側面図。
【図１０】 同じく（ａ）は一部拡大側面図で、（ｂ）は更にその一部拡大側面図。
【図１１】 同じく嵌合部材を嵌合した状態を示す側面図。
【符号の説明】
１…シャフト、１０…軸部、１１…大径部、１２…テーパ部、１３ａ…アール部としての第１アール部、１３ｂ…アール部としての第２アール、１４…スプライン部、１４ｂ…切り上がり部、１５…平坦部（直線部）。
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や各種産業機械に装備されるシャフト及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、等速ジョイント等に使用されるシャフトは、外周面にスプライン部を有する軸部を備えている。そして、このスプライン部に嵌合されるインナーレース等の嵌合部材が挿入される方向の端部には、スプライン部の外周縁の径よりも大きな径を有する大径部が設けられている。この大径部は、嵌合部材が圧入されたときに、嵌合部材を係止するストッパとしての役割を果たす。
【０００３】
このような軸部は、先ず、図９（ａ）に示すように、軸心から一定の径を有する一般部１０５と傾斜部１０２と大径部１０１とを有する軸部１００が用意される。この傾斜部１０２は、図９（ｂ）に示すように、大径部１０１に隣接する部分から連続してテーパ部１０２ａとアール部１０２ｂとが形成されている。
【０００４】
この軸部１００が加工成形されて、図１０（ａ）に示すように、一般部１０５において、大径部１０１側から細径部１０３及びスプライン部１０４が形成される。この細径部１０３は、大径部１０１とスプライン部１０４の加工時の刃具の干渉を防ぐために設けられる。そして、細径部１０３の径はその全長に亘って一定とされ、通常、スプライン部１０４の溝部１０４ａの径以上でスプライン部加工前の一般部１０５の径以下とされる。
【０００５】
また、スプライン部１０４の溝部１０４ａから細径部１０３へとつながる部分には、切り上がり部１０４ｂが形成されている。この切り上がり部１０４ｂは、図１０（ｂ）に示すように、細径部１０３側からテーパ部１０４ｂ１とアール部１０４ｂ２とが形成されている。
【０００６】
上記の構成の軸部１００には、図１１に示すように、大径部１０１に向かってスプライン部２０４を有する等速ジョイントの内方継手部材としての嵌合部材２００が嵌合される。このとき、傾斜部１０２に嵌合部材２００が当接される。すると、嵌合部材２００から傾斜部１０２に荷重がかかる（図１０（ｂ）図中矢印方向）。また、等速ジョイントには、スプライン部１０４の歯面にかかる荷重が、切り上がり部１０４ｂにかかり、切り上がり部１０４ｂと細径部１０３の間に応力集中が生ずる。
【０００７】
上記従来の場合のシャフトにおいて、この応力集中の状態を理解するために、その一例として、嵌合部材２００を嵌合した際の軸部１００の軸心に沿った方向での引張応力を図７に示す。なお、図１１に示すように、軸部１００のスプライン部１０４の大径部１０１側の開始位置をＰ１とし、スプライン部１０４において嵌合部材２００との嵌合開始位置Ｐ２とする。
【０００８】
図７に示すように、Ｐ１からＰ２の範囲及びＰ２から軸部端面側の近傍に大きな引張応力が係ることが分かる。
このため、この切り上がり部１０４ｂと、大径部１０１間の細径部１０３の応力集中を緩和するための構造が提案されている（特許文献１参照）。
【０００９】
この構造は、細径部１０３の部分に、スプライン部１０４の溝部１０４ａの径以下の径を有する平滑部を設ける構成とされている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−４２３０３号公報（「００１５」及び「００１６」、第２図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１の場合、切り上がり部付近での応力集中は緩和されるが、軸部自体に径の小さい部分が形成されているため、すなわち、スプライン部１０４の溝部１０４ａの径以下の平滑部が形成されているため、軸部の強度が低下してしまう。
【００１２】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は軸部自体の強度を保持しながら局部的に生じる応力集中を緩和することができるシャフト及び容易に前記シャフトを得ることができる製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、シャフトに係る請求項１に記載の発明は、外周面に、等速ジョイントの内方継手部材がスプライン嵌合するスプライン部と、該スプライン部とは離間した外径部とが形成された軸部を有する等速ジョイントのシャフトにおいて、前記外径部の前記スプライン部側端部には前記スプライン部の外周縁の径よりも大きな径を有する大径部が形成され、前記大径部のスプライン部側側面には前記内方継手部材を係止する傾斜部が前記スプライン部側に向けて縮径するように形成され、前記スプライン部の溝部の前記外径部側端部には切り上がり部が形成され、前記傾斜部の前記スプライン部側の端部と前記切り上がり部の前記外径部側端部との間には、前記傾斜部の前記スプライン部側の端部に連続して形成され、前記スプライン部側に向かって縮径する第１アール部と、該第１アール部の前記スプライン部側の端部から連続して形成され、軸心からの径が一定の直線部と、該直線部の前記スプライン部側の端部から連続して形成され、前記スプライン部側に向って縮径する第２アール部とが形成されていることを特徴としている。
【００１４】
なお、本明細書では、スプライン部とは、軸部の軸心に平行に複数のキー溝を備えたものや、断面三角状の山形を備えたセレーションも含む趣旨である。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記傾斜部には前記内方継手部材を係止するテーパ部が形成されていることを特徴としている。
【００１５】
更には、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２において、前記外径部の前記スプライン部側の端部と前記切り上がり部の前記外径部側端部との間には、３つ以上のアール部が形成されていることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載のシャフトの製造方法であって、冷間鍛造、切削加工及び転造加工を施すことによって、スプライン部を所定の形状に成形加工し、その後、前記アール部を転造成形により成形加工し、その後焼入れを行うことを特徴としている。
【００１８】
更には、請求項５に記載の発明は、請求項４において、前記焼入れの後に、ショットピーニングを行うことを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を等速ジョイントであるトリポードジョイントのシャフトに具体化した第１実施形態を図１及び図２を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１に示すように、シャフト１の一端に設けられる軸部１０は、外周面に、スプライン部１４と、該スプライン部１４とは離間した外径部としての大径部１１とが形成されている。この大径部１１は、スプライン部１４の外周縁の径よりも大きな径を有する。
【００２１】
スプライン部１４は、本実施形態では軸部１０の軸心に平行に複数のキー溝（以下、溝部１４ａという）が形成され、軸部１０の周方向に沿って複数のスプライン歯１４ｃが形成されている。前記溝部１４ａの径は大径部１１側の端部を除いて、軸部１０の軸心から一定とされている。
【００２２】
そして、前記スプライン部１４には、嵌合部材としてのトリポードジョイントの内方継手部材２が圧入嵌合されている。
大径部１１のスプライン部１４側側面には、内方継手部材２を係止するテーパ部１２を備えている。テーパ部１２は、大径部１１の外周面からスプライン部１４側に向かうほど軸部１０の軸心からの径がリニアに小さくなるように形成されている。なお、テーパ部１２のスプライン部１４側の端部を小径端部という。
【００２３】
図２に示すように、上記溝部１４ａの大径部１１側端部は、第２アール部１３ｂに連結されたアール部が形成され、切り上がり部１４ｂとされている。従って、スプライン部１４の溝部１４ａにおいて、切り上がり部１４ｂを除いた部分の径と第２アール部１３ｂのスプライン部１４側の端部の径とは径差ｄ１が生ずる。
【００２４】
そして、テーパ部１２の小径端部と切り上がり部１４ｂとの間は、テーパ部１２側から順に、アール部としての第１アール部１３ａと、直線部である軸心からの径が一定の平坦部１５と、アール部としての第２アール部１３ｂとを介在して連結されている。即ち、切り上がり部１４ｂとテーパ部１２との間には、２つのアール部と１つの直線部が存在している。
【００２５】
この第１及び第２アール部１３ａ，１３ｂの大径部１１側の端部は、切り上がり部１４ｂよりも軸部１０の軸心からの径（距離）が大きくされている。
次に、上記のシャフト１の製造方法について説明する。
【００２６】
先ず、従来の技術において説明したように、軸部１００が用意される。そして、冷間鍛造、切削加工及び転造加工を施すことによって、スプライン部１４が所定の形状に成形加工され、このとき切り上がり部１４ｂを含む溝部１４ａが形成される。
【００２７】
その後、転造成形により、第２アール部１３ｂ、平坦部１５、第１アール部１３ａ、テーパ部１２が成形加工される。これらの各部分の成形は、連続して順番に行われる。
【００２８】
そして、焼入れが行われ、第２アール部１３ｂ、平坦部１５、第１アール部１３ａ、テーパ部１２を含む部分に対してショットピーニングが行われる。
次に、上記の構成のシャフト１の作用について説明する。
【００２９】
上述したように、テーパ部１２と切り上がり部１４ｂとの間には、第１アール部１３ａ、平坦部１５、第２アール部１３ｂが介在する。
テーパ部１２には、内方継手部材２により軸部１０の軸心方向に沿った方向（図２中矢印方向）に荷重がかかるため、その方向と平行な面、つまり平坦部１５にはその荷重は分散されない。しかし、第１及び第２アール部１３ａ，１３ｂは、この荷重がテーパ部１２から伝達されるため、第１及び第２アール部１３ａ，１３ｂが形成されることで、テーパ部１２に発生する応力集中が緩和される。
【００３０】
また、テーパ部１２と切り上がり部１４ｂとの間に２つの第１及び第２アール部１３ａ，１３ｂが設けられることで、径差ｄ１が、従来と比較して小さくなる。
【００３１】
図２において、スプライン部１４と大径部１１の大きさに従来のスプライン部と大径部とをそれぞれ合わせた場合の、従来構成の細径部の大きさを２点鎖線部分において、Ｈで示している。この場合、図２に示すように従来のスプライン部の溝部の径と細径部のスプライン部側の端部の径とは径差ｄ０が生ずる。
【００３２】
このように、従来と比較して、切り上がり部１４ｂの径方向の長さが短くなり、従来と比較してスプラインピッチ円の直径周辺部の剛性が低下して、スプライン歯１４ｃが軸部１０の周方向に曲がりやすくなる。
【００３３】
そのため、トリポードジョイントの作動により、スプライン歯１４ｃの歯面が荷重を受けると、スプライン部１４の外周端部は荷重を受けた方向に撓み、受けた荷重を吸収する。このように、スプライン歯１４ｃの歯面で受ける荷重が緩和される結果、切り上がり部１４ｂに発生する集中応力が緩和される。
【００３４】
なお、径差ｄ１を調節することで、スプライン部１４の周方向に受ける荷重をスプライン歯１４ｃの歯面で受けるものとすれば、切り上がり部１４ｂにかかる荷重をさらに抑制することも可能である。
【００３５】
従って、上記第１実施形態のシャフト１及びその製造方法によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１） 本実施形態では、スプライン部１４の切り上がり部１４ｂとテーパ部１２間を、第１及び第２アール部１３ａ，１３ｂの２つのアール部と１つの平坦部１５の組合せによって連結されている。
【００３６】
従って、軸部１０自体の強度を保持しながら局部的に生じる応力集中が緩和される。
（２） また、第１及び第２アール部１３ａ，１３ｂの大径部１１側の端部は、切り上がり部１４ｂよりも軸部１０の軸心からの径（距離）を大きくした。従って、切り上がり部１４ｂからテーパ部１２に至るまでの間において軸部１０の径は徐々に拡張され、軸部１０自体の強度を保持しながら局部的に生じる応力集中を緩和することができる。
【００３７】
（３） また、本実施形態では、第１及び第２アール部１３ａ，１３ｂの２つを備えた。従って、切り上がり部１４ｂからテーパ部１２に至るまでの間において軸部１０の径は段階的に徐々に拡張され、軸部１０自体の強度を保持しながら局部的に生じる応力集中を緩和することができる。
【００３８】
（４） 更には、本実施形態では、冷間鍛造、切削加工及び転造加工を施すことによってスプライン部１４を所定の形状に成形加工し、その後、第１アール部１３ａ、直線部としての平坦部１５、第２アール部１３ｂを転造成形により成形加工した。そして、その後焼入れを行った。従って、テーパ部１２と切り上がり部１４ｂとの間の加工を１回の転造成形で行うことができ、簡易な製造方法で上記（１）乃至（３）に記載された効果を有するシャフトを製造することができる。
【００３９】
（５） また、焼入れの後に、ショットピーニングを行う。従って、簡易な製造方法により、シャフト１の疲労強度を向上させることができる。
（第２実施形態）
次に、本発明のシャフトの第２実施形態を図３を参照して説明する。なお、本実施形態を含めて以下の各実施形態の説明では、上述した第１実施形態と同じ構成である部分については、同一符号を付しその説明を省略し、異なるところを説明する。また、以下の各実施形態でのシャフト１は第１実施形態と同様の製造方法により形成されるため、説明を省略する。
【００４０】
第２実施形態においては、図３に示すように、スプライン部１４の切り上がり部１４ｂとテーパ部１２の小径端部間の構成が異なっている。即ち、両者間は、テーパ部１２側から順に、第１アール部２３ａと、第１アール部２３ａの曲率半径よりも大きい第２アール部２３ｂとを介在して連結されている。つまり、切り上がり部１４ｂとテーパ部１２との間には、２つのアール部が存在している。
【００４１】
この第１及び第２アール部２３ａ，２３ｂの大径部１１側の端部は、切り上がり部１４ｂよりも軸部１０の軸心からの径（距離）が大きくされている。
又、第１実施形態と同様にスプライン部１４の溝部１４ａにおいて、切り上がり部１４ｂを除いた部分の径と第２アール部２３ｂのスプライン部１４側の端部の径とは径差ｄ２が生ずる。
【００４２】
図３においても、スプライン部１４と大径部１１の大きさに従来のスプライン部と大径部とをそれぞれ合わせた場合の、従来構成の細径部の大きさを２点鎖線部分において、Ｈで示している。この場合、図３に示すように従来のスプライン部の溝部の径と細径部のスプライン部側の端部の径とは径差ｄ０が生ずる。
【００４３】
このため、従来と比較して、切り上がり部１４ｂの径方向の長さが短くなり、従来と比較してスプラインピッチ円の直径周辺部の剛性が低下して、スプライン歯１４ｃが軸部１０の周方向に曲がりやすくなる。
【００４４】
従って、上記第２実施形態のシャフト１によれば、第１実施形態の（２）、（４）、（５）の作用効果に加え、以下のような効果を得ることができる。
（１） 第２実施形態では、スプライン部１４の大径部１１側端部に形成された切り上がり部１４ｂとテーパ部１２間を、２つの（複数の）第１及び第２アール部２３ａ，２３ｂの連結によって連結されている。従って、上記第１実施形態の（１）、（３）と同様の効果を奏する。
【００４５】
（第３実施形態）
次に、本発明のシャフト１の第３実施形態を図４を参照して詳細に説明する。
第３実施形態においては、図４に示すように、スプライン部１４の切り上がり部１４ｂとテーパ部１２の小径端部間の構成が異なっている。即ち、両者間は、テーパ部１２側から順に、第１アール部３３ａと、第１アール部３３ａよりも曲率半径が異なる第２アール部３３ｂと、直線部である軸心からの径が一定の平坦部３５とを介在して連結されている。つまり、切り上がり部１４ｂとテーパ部１２との間には、２つのアール部と１つの直線部とが存在している。
【００４６】
この第１及び第２アール部３３ａ，３３ｂの大径部１１側の端部は、切り上がり部１４ｂよりも軸部１０の軸心からの径（距離）が大きくされている。
又、第１実施形態と同様にスプライン部１４の溝部１４ａにおいて、切り上がり部１４ｂを除いた部分の径と第２アール部３３ｂのスプライン部１４側の端部の径とは径差ｄ３が生ずる。
【００４７】
図４においても、スプライン部１４と大径部１１の大きさに従来のスプライン部と大径部とをそれぞれ合わせた場合の、従来構成の細径部の大きさを２点鎖線部分において、Ｈで示している。
【００４８】
従って、上記第３実施形態のシャフト１によれば、第１実施形態の（２）、（４）、（５）の作用効果に加え、以下のような効果を得ることができる。
（１） 第３実施形態では、スプライン部１４の大径部１１側端部に形成された切り上がり部１４ｂとテーパ部１２の小径端部間を、切り上がり部１４ｂ側から平坦部３５と第１及び第２アール部３３ａ，３３ｂによって連結されている。即ち、１つの平坦部と２つのアール部の組合せによって連結されている。従って、上記第１実施形態の（１）、（３）の効果を奏する。
【００４９】
（第４実施形態）
次に、本発明のシャフト１の第４実施形態を図５を参照して詳細に説明する。
第４実施形態においては、図５に示すように、スプライン部１４の切り上がり部１４ｂとテーパ部１２の小径端部間の構成が異なっている。即ち、両者間はテーパ部１２側から順に、第１アール部４３ａと、直線部である軸心からの距離が一定である第１平坦部４５ａと、第２アール部４３ｂと、直線部である軸心からの距離が一定である第２平坦部４５ｂとを介在して連結されている。つまり、切り上がり部１４ｂとテーパ部１２との間には、２つのアール部と２つの直線部とが存在している。
【００５０】
この第１及び第２アール部４３ａ，４３ｂの大径部１１側の端部は、切り上がり部１４ｂよりも軸部１０の軸心からの径（距離）が大きくされている。
又、第１実施形態と同様にスプライン部１４の溝部１４ａにおいて、切り上がり部１４ｂを除いた部分の径と第２アール部４３ｂのスプライン部１４側の端部の径とは径差ｄ４が生ずる。
【００５１】
図５においても、スプライン部１４と大径部１１の大きさに従来のスプライン部と大径部とをそれぞれ合わせた場合の、従来構成の細径部の大きさを２点鎖線部分において、Ｈで示している。
【００５２】
従って、第４実施形態のシャフト１によれば、第１実施形態の（２）、（４）、（５）の作用効果に加え、以下のような効果を得ることができる。
（１） 第４実施形態では、スプライン部１４の大径部１１側端部に形成された切り上がり部１４ｂとテーパ部１２の小径端部間を、第１及び第２アール部４３ａ，４３ｂと第１及び第２平坦部４５ａ，４５ｂの組合せによって連結されている。従って、上記第１実施形態の（１）及び（３）の効果を奏する。
【００５３】
（２） また、第１平坦部４５ａ，及び第２平坦部４５ｂの直線部を２つ備えた。従って、応力の分散を調節することが可能となる。
（第１〜第４実施形態の効果の確認）
次に、第１実施形態から第４実施形態のシャフト１及び従来例のシャフトの軸部１０，１００における特定部分での発生応力を測定し、各実施形態の各特定部分で発生した応力と、従来例の対応する部分で発生した応力との比（以下、発生応力比という）を算出した。
【００５４】
なお、各実施形態と従来例でのシャフトは大きさの条件を同じとするため、軸部１０，１００の径（スプライン部での径）及び大径部１１，１０１の径は同じとしている。また、テーパ部１２，１０２の軸方向長さ、及び軸部１０，１００の軸心とのなす角度は同じとした。さらに、軸部１０，１００の終端面（図１においては軸部１０の左端面）から大径部までの軸方向距離は同じとし、スプライン部１４，１０４に嵌合した内方継手部材も同じ大きさのものを使用した。
【００５５】
ここで、軸部１０，１００における特定部分とは、下記Ａ〜Ｃの部分である。
Ａ：切り上がり部１４ｂ，１０４ｂ
Ｂ：第２アール部２３ｂ，３３ｂ，４３ｂ
Ｃ：第１アール部１３ａ，２３ａ，３３ａ，４３ａ及びアール部１０２ｂ
なお、第１実施形態の第２アール部１３ｂについては、発生応力は未測定である。また、従来例では、第２アール部に対応する該当個所がないため、未測定である。
【００５６】
図８（ａ）は、従来例の各Ａで発生した応力を１とした時の他の特定部分での応力比を表で表している。
また、図８（ｂ）は前記各特定部分での応力比を棒グラフで表している。
【００５７】
次に、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、第１実施形態では、従来例と比較すると、特定部分Ａ（切り上がり部１４ｂ）での応力が緩和されている。
第２実施形態と従来例と比較すると、特定部分Ｃ（第１アール部２３ａ）での応力と、特定部分Ａ（切り上がり部１４ｂ）での応力が緩和されている。
【００５８】
また、第２実施形態では、特定部分Ｂ（第２アール部２３ｂ）と共に、特定部分Ａ，Ｃにおいて、応力の分散が効率よくされている。
第３実施形態と従来例と比較すると、特定部分Ｃ（第１アール部３３ａ）での応力と、特定部分Ａ（切り上がり部１４ｂ）での応力が大幅に緩和されている。特に、特定部分Ｃ（第１アール部３３ａ）で発生する応力が軽減されている。
【００５９】
なお、特定部分Ｂ（第２アール部３３ｂ）で大きな応力が発生しているが、従来例の特定部分Ａ（切り上がり部１０４ｂ）の応力よりは低くなっている。
第４実施形態でと従来例と比較すると、特定部分Ａ（切り上がり部１４ｂ）での応力が緩和されている。
【００６０】
また、第４実施形態では、特定部分Ｂ（第２アール部４３ｂ）と共に、特定部分Ａ，Ｃにおいて、応力の分散が効率よくされている。
（第５実施形態）
次に、本発明のシャフト１の第５実施形態を図６を参照して詳細に説明する。
【００６１】
第５実施形態においては、図６に示すように、スプライン部１４の切り上がり部１４ｂとテーパ部１２の小径端部間は、アール部５３を介在して連結されている。即ち、切り上がり部１４ｂとテーパ部１２との間には、１つのアール部が存在している。
【００６２】
このアール部５３の大径部１１側の端部は、切り上がり部１４ｂよりも軸部１０の軸心からの径（距離）が大きくされている。
又、第１実施形態と同様にスプライン部１４の溝部１４ａにおいて、切り上がり部１４ｂを除いた部分の径と第２アール部３３ｂのスプライン部１４側の端部の径とは径差ｄ５が生ずる。
【００６３】
図６においても、スプライン部１４と大径部１１の大きさに従来のスプライン部と大径部とをそれぞれ合わせた場合の、従来構成の細径部の大きさを２点鎖線部分において、Ｈで示している。
【００６４】
従って、第５実施形態のシャフト１によれば、第１実施形態の（２）、（４）、（５）の作用効果に加えて以下のような効果を得ることができる。
（１） 本実施形態では、スプライン部１４の大径部１１側端部に形成された切り上がり部１４ｂとテーパ部１２の小径端部間を、１つのアール部５３によって連結されている。溝部１４ａの大径部１１側端部に形成された切り上がり部１４ｂとテーパ部１２の小径端部間で応力を効率よく分散させることができる。
なお、第２、３、及び５実施形態は、特許請求の範囲に該当するものではなく、参考例として記載するものである。
【００６５】
なお、上記各実施形態は以下のような別例に変更してもよい。
・ 上記各実施形態では、切り上がり部１４ｂとテーパ部１２との間では、直線部は最大で２つ備えられた場合について説明しているが、直線部は３つ以上備えられてもよい。
【００６６】
・ また、上記各実施形態では、切り上がり部１４ｂとテーパ部１２との間では、アール部は最大で２つ備えられた場合について説明しているが、アール部は３つ以上備えられてもよい。
【００６７】
・ 更には、上記各実施形態では、アール部の大径部１１側の端部は、切り上がり部１４ｂよりも軸部１０の軸心からの距離を大きくしたが、そのように形成されるのであれば、アール部の曲率はどのような値に調整されてもよい。
【００６８】
・ また、上記各実施形態では、直線部は径が一定の平坦部としたが、切り上がり部１４ｂから大径部１１に向かって徐々に拡径されたテーパ部であってもよい。
【００６９】
・ 上記実施形態では、シャフト１を製造する際に、焼入れの後にショットピーニングを行ったが、ショットピーニングは行われなくてもよい。
・ また、スプライン部１４を所定の形状に成形加工し、その後、第１及び第２アール部１３ａ，１３ｂを転造成形により成形加工しその後焼入れを行うこととしたが、これに限定されるものではない。例えば、高硬ショット粒によるショットピーニング処理が施されてもよい。
【００７０】
・ 前記各実施形態では、シャフトは、等速ジョイントであるトリポードジョイントのシャフトに具体化したが、例えば、トリポードジョイント以外の等速ジョイントや、歯車やプーリ等の軸部を有するトルク伝達部材のシャフトに適用しても可能である。
【００７１】
・ 前記各実施形態では、軸部１０のスプライン部１４側端部は、大径部１１が形成され、大径部１１のスプライン部１４側側面にテーパ部１２を備えているものとした。この代わりに、大径部１１及びテーパ部１２を省略し、例えば、図２に示す平坦部１５が延在する軸部としてもよい。この例では、平坦部１５の径を有する部分が外径部に相当する。その場合、例えば、軸部の外周に環状溝を設け、この環状溝に弾性復元力を有するクリップを係合し、嵌合部材のストッパとすればよい。
【００７２】
【発明の効果】
以上、詳述したように、請求項１乃至請求項３に記載の発明によれば、軸部自体の強度を保持しながら局部的に生じる応力集中を緩和することができる効果を奏する。
【００７３】
又、請求項４及び請求項５に記載の発明によれば、容易に前記シャフトを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態のシャフトの一部断面図である。
【図２】 同じく一部拡大側面図。
【図３】 第２実施形態のシャフトの拡大側面図。
【図４】 第３実施形態のシャフトの拡大側面図。
【図５】 第４実施形態のシャフトの拡大側面図。
【図６】 第５実施形態のシャフトの拡大側面図。
【図７】 従来例においてシャフトの軸方向の長さと引張応力との関係を表すグラフ。
【図８】 シャフトの各部分の発生応力比の（ａ）は表で、（ｂ）はグラフ。
【図９】 従来のシャフトの加工前の（ａ）は側面図で、（ｂ）は一部拡大側面図。
【図１０】 同じく（ａ）は一部拡大側面図で、（ｂ）は更にその一部拡大側面図。
【図１１】 同じく嵌合部材を嵌合した状態を示す側面図。
【符号の説明】
１…シャフト、１０…軸部、１１…大径部、１２…テーパ部、１３ａ…アール部としての第１アール部、１３ｂ…アール部としての第２アール、１４…スプライン部、１４ｂ…切り上がり部、１５…平坦部（直線部）。
Claims (5)
- 外周面に、等速ジョイントの内方継手部材がスプライン嵌合するスプライン部と、該スプライン部とは離間した外径部とが形成された軸部を有する等速ジョイントのシャフトにおいて、
前記外径部の前記スプライン部側端部には前記スプライン部の外周縁の径よりも大きな径を有する大径部が形成され、前記大径部のスプライン部側側面には前記内方継手部材を係止する傾斜部が前記スプライン部側に向けて縮径するように形成され、
前記スプライン部の溝部の前記外径部側端部には切り上がり部が形成され、
前記傾斜部の前記スプライン部側の端部と前記切り上がり部の前記外径部側端部との間には、
前記傾斜部の前記スプライン部側の端部に連続して形成され、前記スプライン部側に向かって縮径する第１アール部と、
該第１アール部の前記スプライン部側の端部から連続して形成され、軸心からの径が一定の直線部と、
該直線部の前記スプライン部側の端部から連続して形成され、前記スプライン部側に向って縮径する第２アール部とが形成されていることを特徴とするシャフト。 - 前記傾斜部には前記内方継手部材を係止するテーパ部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシャフト。
- 前記外径部の前記スプライン部側端部と前記切り上がり部の前記外径部側端部との間には、３つ以上のアール部が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシャフト。
- 請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載のシャフトの製造方法であって、
冷間鍛造、切削加工及び転造加工を施すことによって、スプライン部を所定の形状に成形加工し、その後、前記アール部を転造成形により成形加工し、その後焼入れを行うシャフトの製造方法。 - 前記焼入れの後に、ショットピーニングを行う請求項４に記載のシャフトの製造方法。
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