JP7441000B2

JP7441000B2 - プロペラシャフトおよびその製造方法

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Publication number: JP7441000B2
Application number: JP2018207843A
Authority: JP
Inventors: 大喜堤; 康史穐田; 健一郎石倉
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2018-11-05
Filing date: 2018-11-05
Publication date: 2024-02-29
Anticipated expiration: 2038-11-05
Also published as: JP2020076413A; US20210372482A1; WO2020095782A1; CN112955672A; DE112019005527T5

Description

本発明は、プロペラシャフトおよびその製造方法に関する。

特許文献１には、動力伝達軸として、雄スプライン部と雌スプライン部とからなるコラプス（衝撃吸収）構造を有するプロペラシャフトが開示されている。

国際公開第2018/070180号

上記従来の動力伝達軸において、衝突時の雌スプライン部に対する雄スプライン部の挿入荷重であるコプラス荷重をより安定化して欲しいとのニーズがある。
本発明の目的の一つは、コラプス荷重をより安定化できるプロペラシャフトおよびその製造方法を提供することにある。

本発明の一実施形態におけるプロペラシャフトでは、第２スプライン部のクラウニング部は、第２軸部材の回転軸線の方向において第２スプライン第１端部を含む所定範囲に設けられ、第２スプライン歯先面の歯厚は、第２スプライン第１端部から第２スプライン部の第２軸部材の回転軸線の方向における中間部に向かって徐々に増大する形状を有する。

よって、本発明にあっては、コラプス荷重をより安定化できる。

実施形態１のプロペラシャフトPSの半縦断面図である。外筒部材112および内筒部材121の組み付け前の状態を示す斜視図である。第２コラプス部C2の要部半縦断面図である。内筒部材121の要部斜視図である。外筒部材112への内筒部材121の圧入時において、雌スプライン部113および雄スプライン部123を径方向外側から見た図である。圧入工程を示す説明図である。

〔実施形態１〕
図１は、実施形態１のプロペラシャフトPSの半縦断面図である。
プロペラシャフトPSは、車両の駆動源および駆動輪間に設けられた動力伝達軸であり、駆動源の回転力を駆動輪に伝達する。以下の説明では、図１の左側、すなわち車両前方側を「前」、右側、すなわち車両後方側を「後」として説明する。また、プロペラシャフトPSの回転軸線Zに沿う方向を「軸方向」、回転軸線Zの放射方向を「径方向」、回転軸線Z周りの方向を「周方向」とする。
プロペラシャフトPSは、第１軸1、第２軸2および等速ジョイント3を有する。第１軸1は、図外の駆動源の駆動力を伝達する。第２軸2は、第１軸1から伝達される駆動力によって第１軸1と一体に回転する。等速ジョイント3は、第１軸1と第２軸2とを一体回転可能に連結する。

第１軸1は、前端部が第１軸継手である第１十字継手J1を介して図外の変速装置（トランスミッション）に連係された入力軸ISに一体回転可能に連結されると共に、後端部が周知のブラケットBKによって図外の車体に懸架されるセンターベアリングCBを介して回転自在に支持されている。第１軸1は、前側に配置された筒状の第１軸部材11と後側に配置された筒状の第２軸部材12とにより軸方向に２分割形成されている。第１軸部材11および第２軸部材12は、後述する雌スプライン部113と雄スプライン部123との噛み合い（スプライン嵌合）により連結されている。このスプライン嵌合によって、後述する第２コラプス部C2が構成されている。

第１軸部材11の回転軸線の方向は、プロペラシャフトPSの回転軸線Zの方向と一致する。第１軸部材11は、円筒部材111および外筒部材112を有する。円筒部材111は、比較的薄肉な円筒形状を有し、前端が摩擦圧接により第１十字継手J1に接合されている。外筒部材112は、比較的厚肉な円筒形状を有し、前端が円筒部材111の後端に摩擦圧接により接合されている。
第２軸部材12の回転軸線の方向は、プロペラシャフトPSの回転軸線Zの方向と一致する。第２軸部材12は、周方向に縫目のないシームレス管によって形成されている。第２軸部材12は、内筒部材121および軸状部材122を有する。内筒部材121は、比較的大径の円筒形状を有し、前端がスプライン嵌合により第１軸部材11に連結されている。軸状部材122は、後端側へ向かって段差状に縮径する比較的小径の軸形状を有し、前端が内筒部材121の後端に摩擦圧接により接合されている。第２軸2は、後端部が第２軸継手である第２十字継手J2を介して図外の差動装置（ディファレンシャル）に連係された図外の出力軸に一体回転可能に連結されている。

等速ジョイント3は、外輪部材31、内輪部材32および複数のボール33を有する。外輪部材31は、筒状に形成され、第２軸2の前端部に設けられている。内輪部材32は、筒状に形成され、軸状部材122の後端部の外周側に設けられ、外輪部材31の内周側に対向配置されている。複数のボール33は、外輪部材31と内輪部材32の間に転動可能に介装されている。
外輪部材31の内周側には、ボール33が転動することにより外輪部材31と内輪部材32との軸方向の相対移動を許容しつつボール33が係合することで外輪部材31と内輪部材32の周方向の相対移動を規制する軸方向溝310が、軸方向に沿って直線状に切り欠き形成されている。

内輪部材32の内周側には、内部軸方向に沿って軸挿通孔321が貫通形成されている。軸挿通孔321の内周側には、軸状部材122の後端部の外周側に切り欠き形成された雄スプライン部124が軸方向から嵌合する雌スプライン部322が、軸方向に沿って切り欠き形成されている。また、内輪部材32の外周側には、外輪部材31の軸方向溝310と同様に形成された軸方向溝320が、軸方向に沿って切り欠き形成されている。
軸状部材122の雄スプライン部124と、内輪部材32の雌スプライン部322とで、いわゆるコラプス機構を構成する第１コラプス部C1が形成されている。すなわち、車両の衝突時に前後方向から入力される衝突荷重に基づき、両スプライン部124,322を介して軸状部材122と内輪部材32とが短縮方向へ相対移動することによって、車両衝突時におけるプロペラシャフトPSの屈曲変形が抑制される。

図２は外筒部材112および内筒部材121の組み付け前の状態を示す斜視図、図３は第２コラプス部C2の要部半縦断面図である。
外筒部材112は、外筒部材本体部1121および雌スプライン部（第１スプライン部）113を有する。外筒部材本体部1121は、円筒形状を有する。雌スプライン部113は、軸方向において、外筒部材本体部1121の後端部（外筒部材第１端部）1122と前端部（外筒部材第２端部）1123のうち、後端部1122を含む所定範囲において、外筒部材本体部1121の内周側に設けられている。雌スプライン部113の後端部（雌スプライン第１端部、第１スプライン第１端部）1131は、前端部（雌スプライン第２端部、第１スプライン第２端部）1132よりも後側に設けられている。外筒部材112には、後端部1122の側から内筒部材121が圧入されている。

内筒部材121は、内筒部材本体部1211および雄スプライン部（第２スプライン部）123を有する。内筒部材本体部1211は、円筒形状を有する。雄スプライン部123は、軸方向において、内筒部材本体部1211の前端部（内筒部材第１端部）1212と後端部（内筒部材第２端部）1213のうち、前端部1212を含む所定範囲において、内筒部材本体部1211の外周側に設けられている。雄スプライン部123の前端部（雄スプライン第１端部、第２スプライン第１端部）1231は、後端部（雄スプライン第２端部、第２スプライン第２端部）1232よりも前側に設けられている。内筒部材121は、前端部1231の側から外筒部材112に対し圧入されている。図３に示すように、雄スプライン部123の前端部1231は雌スプライン部113の前端部1132よりも前側に位置し、雄スプライン部123の後端部1232は雌スプライン部113の後端部1131よりも後側に位置する。つまり、軸方向における雄スプライン部123の長さは、雌スプライン部113の長さよりも長い。

図４は、内筒部材121の要部斜視図である。
雄スプライン部123は、歯先面（第２スプライン歯先面）125、歯底面（第２スプライン歯底面）126およびクラウニング部127を有する。クラウニング部127は、軸方向において前端部1231を含む所定範囲に設けられている。クラウニング部127は、歯先面125の歯厚が、軸方向において前端部1231から雄スプライン部123の中間部1233に向かって徐々に増大する形状を有する。また、クラウニング部127は、前端部1212における歯先面125の歯厚が、0よりも大きくなるように形成されている。つまり、歯先面125の先端部において、角部は２つとなり、それぞれの角部の角度は鈍角となる。なお、内筒部材121が外筒部材112に圧入された状態において、クラウニング部127は、その軸方向における全範囲が、雌スプライン部113の外側（前端部1132よりも前側）に位置するように形成されている。

内筒部材121は、内筒部材テーパ部128を有する。内筒部材テーパ部128は、軸方向において、歯底面126の前側であって、前端部1212を含む所定範囲に設けられている。内筒部材テーパ部128は、歯底面126における内筒部材本体部1211の外径が、前端部1212から後端部1213の方に向かうに従い、徐々に大きくなるテーパ形状を有する。クラウニング部127は、内筒部材テーパ部128と重ならない範囲に形成されている。つまり、内筒部材テーパ部128にはクラウニング部127が設けられていない。
内筒部材121は、第２スプラインテーパ部129を有する。第２スプラインテーパ部129は、軸方向において、前端部1231を含む所定範囲に設けられている。第２スプラインテーパ部129は、歯先面125の外径が、前端部1212から後端部1213の方に向かうに従い、徐々に大きくなるテーパ形状を有する。軸方向における第２スプラインテーパ部129の長さは、クラウニング部127の長さよりも短い。

図５は、外筒部材112への内筒部材121の圧入時において、雌スプライン部113および雄スプライン部123を径方向外側から見た図である。
図５に示すように、雌スプライン部113は、その歯すじの方向が、軸方向に沿った形状を有する。一方、雄スプライン部123は、その歯すじの方向が、軸方向に対し傾斜したスプライン形状を有する。歯先面125を含む平面上において、軸方向に沿った軸線Xと雄スプライン部123の歯すじの方向に沿った軸線によって挟まれる角度のうち劣角をヘリカル角度（第１角度）θ1とする。また、雄スプライン部123の歯すじの方向に沿った軸線Yとクラウニング部127の外縁の接線によって挟まれる角度のうち劣角をクラウニング角度（第２角度）θ2とする。このとき、クラウニング部127は、クラウニング角度θ2がヘリカル角度θ1よりも大きくなる形状を有する。なお、クラウニング部127が円弧形状を有する場合、クラウニング角度θ2は、クラウニング部127のうち、第２軸部材12の軸方向における中間部（２等分点）におけるクラウニング部127の外縁の接線を用いて求められる。

次に、プロペラシャフトPSの製造方法のうち、特に、内筒部材テーパ部128の形成方法、クラウニング部127の形成方法および外筒部材112への内筒部材121の圧入方法について説明する。
内筒部材テーパ部128は、内筒部材テーパ部形成工程により形成される。内筒部材テーパ部形成工程では、内筒部材121の軸方向において前端部1212を含む所定範囲において、歯底面126における内筒部材本体部1211の外径が、前端部1212から後端部1213の方に向かうに従い徐々に大きくなる内筒部材テーパ部128を形成する。
クラウニング部127は、クラウニング部形成工程により形成される。クラウニング部形成工程は、内筒部材テーパ部形成工程後に行われる。クラウニング部形成工程では、内筒部材121の軸方向において前端部1231を含む所定範囲において、歯先面125の肉厚が、前端部1231から中間部1233の方に向かうに従い徐々に増大するように、ホブ加工によりクラウニング部127を形成する。クラウニング部形成工程は、内筒部材121に接触してから離れるまでの間に連続して行われる。つまり、クラウニング部形成工程では、周方向に複数個存在する雄スプライン部123の全てを連続して形成する。また、クラウニング部形成工程では、ホブ加工に用いられるホブが、前端部1231から後端部1232に向かう方向に移動する工程において行われる。

外筒部材112への内筒部材121の圧入は、圧入工程により行われる。圧入工程は、クラウニング部形成工程後に行われる。圧入工程では、外筒部材112の後端部1122から、内筒部材121の前端部1212を挿入し、雌スプライン部113と雄スプライン部123とが互いに噛み合うまで、内筒部材121を外筒部材112に圧入する。
図６は、圧入工程を示す説明図である。図中の実線は外筒部材112を表し、二点鎖線は内筒部材121を表している。
具体的には、図６(a)に示すように、雌スプライン部113の後端部1131と雄スプライン部123の前端部1231とを突き合わせる。続いて、雌スプライン部113と雄スプライン部123に相対角度（ヘリカル角度θ1）がついた状態から、図６(b)のように雄スプライン部123を同図中の矢印の方向へ捩るようにして外筒部材112の内部へ挿入する。これにより、雄スプライン部123の歯が歯幅方向へ捩れるように弾性変形し、隣接する雌スプライン部113の歯に圧接するかたちで嵌合していく。そして、図６(c)に示すように、雌スプライン部113と雄スプライン部123とが軸方向の全域において嵌合したところで、外筒部材112と内筒部材121との連結、すなわち第１軸部材11と第２軸部材12との連結が完了する。

第２コラプス部C2において、雌スプライン部113と雄スプライン部123とは、傾斜の分だけ雄スプライン部123の歯が歯幅方向に捩れ変形することにより嵌合する。なお、この際、雄スプライン部123の歯は、弾性変形領域の範囲内で互いに隣接する雌スプライン部113,113間の溝内に挿入（圧入）されている。すなわち、雄スプライン部123の弾性変形に基づく復元力でもって、雄スプライン部123の歯が周方向に隣接する雌スプライン部113の歯に圧接して所定の摩擦力を発生させることにより、第１軸部材11および第２軸部材12間の軸方向位置が維持されている。車両の衝突時には、第１コラプス部C1と同様、両スプライン部113,123を介して第１軸部材11と第２軸部材12とが短縮方向へ相対移動することで、プロペラシャフトPSの屈曲変形が抑制される。

次に、実施形態１のプロペラシャフトPSの作用効果を説明する。
雌スプライン部に対して雄スプライン部が圧入嵌合されたコラプス構造を持つプロペラシャフトにおいて、コラプス荷重を一定幅で管理するためには、摩擦の安定および両スプライン部の締め代の安定が必要不可欠である。ところが、鉄部品同士の圧入嵌合では、圧入時に歯面同士がかじることで摩擦が大きく変化し、コプラス荷重が高くなるおそれがある。このため、従来のプロペラシャフトにおいて、コプラス荷重を安定化して欲しいとのニーズがある。そこで、実施形態１のプロペラシャフトPSでは、雄スプライン部123のクラウニング部127は、軸方向において前端部1231を含む所定範囲に設けられ、歯先面125の歯厚は、前端部1231から雄スプライン部123の軸方向における中間部1233に向かって徐々に増大する形状を有する。内筒部材121が外筒部材112に圧入される際、雌スプライン部113と雄スプライン部123とが噛み合い始めるとき、先ず、前端部1231と後端部1131とが重なり、次に、前端部1231が徐々に雌スプライン部113に圧入されていく。このとき、雄スプライン部123の前端部1231には、クラウニング部127が設けられており、前端部1231と後端部1131との噛み合いの始めにおいて、互いの干渉が抑制されるため、雌スプライン部113と雄スプライン部123との噛み合いがスムーズに行われる。その結果、雌スプライン部113に対する雄スプライン部123の圧入荷重（コラプス荷重）の安定化が図られ、ひいては、車両の衝突時においてプロペラシャフトPSが軸方向の荷重を受け、短縮するときのストローク荷重の安定化が図られる。

雌スプライン部113の歯すじの方向は、軸方向に沿った形状を有し、雄スプライン部123の歯すじの方向は、軸方向に対し傾斜したスプライン形状を有する。このように、両スプライン部113,123の歯すじの方向に相対角度を持たせることにより、両スプライン部113,123の歯が捩れ変形した状態で嵌合することになるため、両スプライン部113,123の嵌め合い強度を向上できる。この結果、適度な圧入荷重が得られ、外筒部材112および内筒部材121間で充分な結合力が得られる。また、雄スプライン部123と比較して形成が困難な雌スプライン部113側を軸方向に沿った形状とすることにより、雌スプライン部113の加工が容易になるというメリットがある。
歯先面125を含む平面上において、軸方向に沿った軸線Xと雄スプライン部123の歯すじの方向に沿った軸線によって挟まれる角度のうち劣角をヘリカル角度θ1とし、雄スプライン部123の歯すじの方向に沿った軸線Yとクラウニング部127の外縁の接線によって挟まれる角度のうち劣角をクラウニング角度θ2としたとき、クラウニング部127は、クラウニング角度θ2がヘリカル角度θ1よりも大きくなる形状を有する。θ2＞θ1としたことにより、前端部1231と後端部1131とが重なり始めるとき、両者が干渉するのを抑制できる。

雄スプライン部123の軸方向における長さは、雌スプライン部113の軸方向における長さよりも長く形成されており、クラウニング部127は、内筒部材121が外筒部材112に圧入された状態において、軸方向における全範囲が、雌スプライン部113の外側に位置するように形成されている。雄スプライン部123において、クラウニング部127を設けた領域は、歯先面125の歯厚が小さくなっており、雌スプライン部113と雄スプライン部123との噛み合いの大きさが小さくなっている。よって、雌スプライン部113と雄スプライン部123とが噛み合っている領域の外にクラウニング部127を設けることにより、雌スプライン部113と雄スプライン部123との噛み合い力の低下を抑制できる。
第２軸部材12は、内筒部材121である。内筒部材121は、雄スプライン部123が内筒部材本体部1211の外周側に設けられているため、外筒部材本体部1121の内周側に設けられた雌スプライン部113にクラウニング加工を施す場合に比べ、容易にクラウニング部127を形成できる。

内筒部材テーパ部128は、軸方向において前端部1212を含む所定範囲に設けられ、歯底面126における内筒部材本体部1211の外径が、前端部1212から後端部1213の方に向かうに従い、徐々に大きくなるテーパ形状を有する。これにより、後端部1131と前端部1231とが重なる状態において、雌スプライン部113の歯先面と雄スプライン部123の歯底面126との干渉を抑制できるため、雄スプライン部123を雌スプライン部113へスムーズに導入できる。
クラウニング部127は、内筒部材テーパ部128と重ならない範囲に形成されている。つまり、内筒部材テーパ部128を確実に残すことにより、雄スプライン部123を雌スプライン部113へスムーズに導入できる。

雄スプライン部123の第２スプラインテーパ部129は、軸方向において、前端部1231を含む所定範囲に設けられ、歯先面125の外径は、前端部1212から後端部1213の方に向かうに従い、徐々に大きくなるテーパ形状を有し、クラウニング部127の軸方向の長さは、第２スプラインテーパ部129の軸方向の長さよりも長くなるように形成されている。雄スプライン部123が雌スプライン部113に圧入されていく途中において、後端部1131が第２スプラインテーパ部129を通過した段階で、まだクラウニング部127は残っている状態となっている。この状態では、クラウニング部127による雌スプライン部113への雄スプライン部123の導入性の良さは残りながら、歯先面125は、既に歯先面125の最大外径となっているため、歯先面125がガイド面となり、外筒部材112に対する内筒部材121の倒れが抑制される。このように、外筒部材112に対する内筒部材121の倒れが抑制された状態で内筒部材121が圧入されることになるため、外筒部材112への内筒部材121の圧入作業をさらに向上できる。

クラウニング部127は、前端部1212における歯先面125の歯厚が、所定値以上となるように形成されている。ここで、仮にクラウニング部127が、前端部1212における歯先面125の歯厚が0、すなわち、歯先面125の先端部が鋭角となるように形成される場合、この鋭角な先端部が雌スプライン部113に引っ掛かり易くなり、雌スプライン部113と雄スプライン部123との噛み合い始めのスムーズさを阻害することになる。そこで、歯先面125の先端部の歯厚が所定値以上となるようにしたことにより、歯先面125の先端部において、角部は２つとなり、それぞれの角部の角度は鈍角となる。よって、これら角部と雌スプライン部113とが接触した場合においても、両者が引っ掛かり難くなり、雌スプライン部113と雄スプライン部123との噛み合いがスムーズとなる。
第２軸部材12は、周方向に継目の無い、シームレス管によって形成されている。ここで、仮に第２軸部材12が帯鋼をロールフォーミングし、継目を溶接したいわゆる電縫鋼管で形成されている場合、継目となる電縫部は、他の部分より硬度が高くなり、クラウニング部127の形成が困難となる。特に、第２軸部材12の一部分のみ硬度が異なると、連続して機械加工を行う場合、硬度の異なる部分のみ、仕上がりに変化が生じるおそれがある。そこで、第２軸部材12をシームレス管で形成することにより、上記の課題の発生を抑制できる。

プロペラシャフトPSの製造方法は、軸方向において前端部1231を含む所定範囲において、歯先面125の歯厚が、前端部1231から雄スプライン部123の中間部1233に向かって徐々に増大するようにクラウニング部127を形成するクラウニング部形成工程と、外筒部材112の後端部1122から、内筒部材121の前端部1212を挿入し、雌スプライン部113と雄スプライン部123とが互いに噛み合うまで、内筒部材121を外筒部材112に圧入する圧入工程と、を有する。圧入工程では、クラウニング部127により、前端部1231と後端部1131との噛み合いの始めにおいて、互いの干渉が抑制されるため、雌スプライン部113と雄スプライン部123との噛み合いがスムーズに行われる。その結果、コラプス荷重の安定化が図られ、ひいては、車両の衝突時においてプロペラシャフトPSが軸方向の荷重を受け、短縮するときのストローク荷重の安定化が図られる。
クラウニング部127は、ホブ加工により形成される。周方向に複数個存在するクラウニング部127を、ホブによって連続的に形成することにより、個々のクラウニング部127の形状、サイズの均質化を図れる。

クラウニング部形成工程は、ホブ加工に用いられるホブが第２軸部材12に接触してから離れるまでの間に連続して行われる。つまり、周方向に複数個存在するクラウニング部127の全てを連続して形成することにより、個々のクラウニング部127の形状、サイズについて、さらに均質化を図れる。
クラウニング部形成工程は、ホブが前端部1231から後端部1232に向かう方向に移動する工程においてクラウニング部127を形成する。ここで、仮にホブが後端部1232から前端部1231に向かう方向に移動する工程においてクラウニング部127を形成した場合、発生した切粉が前端部1231に寄せられ、前端部1231においてバリや切粉が発生するおそれがある。これに対し、ホブが前端部1231から後端部1232に向かう方向に移動する工程においてクラウニング部127を形成することにより、前端部1231におけるバリの発生を抑制できる。

プロペラシャフトPSの製造方法は、軸方向において内筒部材121の前端部1212を含む所定範囲において、歯底面126における内筒部材本体部1211の外径が、前端部1212から後端部1213の方に向かうに従い、徐々に大きくなる内筒部材テーパ部128を形成する内筒部材テーパ部形成工程をさらに含み、クラウニング部形成工程は、内筒部材テーパ部形成工程が行われた後に行われる。ここで、仮にクラウニング部127を形成した後で内筒部材テーパ部128を形成する場合、内筒部材テーパ部128を形成する際、形成されたクラウニング部127の表面を損傷するおそれがある。クラウニング部127の表面に傷が存在すると、雌スプライン部113への雄スプライン部123の導入の際、その傷に相手部材が引っ掛かり、雌スプライン部113への雄スプライン部123のスムーズな導入が阻害されるおそれがある。そこで、内筒部材テーパ部128の形成の後にクラウニング部127を形成することにより、上記課題の発生を抑制できる。

〔他の実施形態〕
以上、本発明を実施するための実施形態を説明したが、本発明の具体的な構成は実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
実施形態１では、雌スプライン部を第１スプライン部とし、雄スプライン部を第２スプライン部とした例を示したが、雄スプライン部を第１スプライン部とし、雄スプライン部を第２スプライン部としてもよい。
本発明のクラウニング部は、歯すじ方向の両側端に設けられるものに限らず、一方側端のみに設けられるものも含む。

以上説明した実施形態から把握し得る技術的思想について、以下に記載する。
動力伝達軸は、その一つの態様において、車両の駆動源と駆動輪の間に設けられ、前記駆動源の回転力を前記駆動輪に伝達する動力伝達軸であって、外筒部材であって、外筒部材本体部と、雌スプライン部を備え、前記外筒部材本体部は、筒形状を有し、前記雌スプライン部は、前記外筒部材本体部の１対の端部である外筒部材第１端部と外筒部材第２端部のうち、前記外筒部材第１端部を含む所定範囲において、前記外筒部材本体部の内周側に設けられ、前記雌スプライン部は、前記外筒部材の回転軸線の方向における前記雌スプライン部の１対の端部である雌スプライン第１端部と雌スプライン第２端部を含み、前記雌スプライン第１端部は、前記雌スプライン第２端部よりも前記外筒部材第１端部に近い位置に設けられており、前記外筒部材は、前記外筒部材第１端部から内筒部材が圧入されている、前記外筒部材と、前記内筒部材であって、内筒部材本体部と、雄スプライン部を備え、前記内筒部材本体部は、筒形状を有し、前記雄スプライン部は、前記内筒部材本体部の１対の端部である内筒部材第１端部と内筒部材第２端部のうち、前記内筒部材第１端部を含む所定範囲において、前記内筒部材本体部の外周側に設けられ、前記雌スプライン部と噛み合っており、前記雄スプライン部は、前記内筒部材の回転軸線の方向における前記雄スプライン部の１対の端部である雄スプライン第１端部と雄スプライン第２端部を含み、前記雄スプライン第１端部は、前記雄スプラン第２端部よりも前記内筒部材第１端部に近い位置に設けられており、前記内筒部材は、前記内筒部材第１端部から、前記外筒部材に対し圧入されている、前記内筒部材と、を備え、前記外筒部材と前記内筒部材の一方を第１軸部材、他方を第２軸部材としたとき、前記第１軸部材は、前記雌スプライン部と前記雄スプライン部の一方である第１スプライン部を有し、前記第１スプライン部は、前記第１スプライン部の１対の端部である第１スプライン第１端部と第１スプライン第２端部を有し、前記第１スプライン第１端部は、前記雌スプライン第１端部と前記雄スプライン第１端部の一方に対応しており、前記第１スプライン第２端部は、前記雌スプライン第２端部と前記雄スプライン第２端部の他方に対応しており、前記第２軸部材は、前記雌スプライン部と前記雄スプライン部の他方である第２スプライン部を有し、前記第２スプライン部は、前記第２スプライン部の１対の端部である第２スプライン第１端部と第２スプライン第２端部を有し、前記第２スプライン第１端部は、前記雌スプライン第１端部と前記雄スプライン第１端部の一方に対応しており、前記第２スプライン第２端部は、前記雌スプライン第２端部と前記雄スプライン第２端部の他方に対応しており、前記第２スプライン部は、第２スプライン歯先面と、第２スプライン歯底面と、クラウニング部を有し、前記クラウニング部は、前記第２軸部材の回転軸線の方向において前記第２スプライン第１端部を含む所定範囲に設けられ、前記第２スプライン歯先面の歯厚が、前記第２スプライン第１端部から前記第２スプライン部の前記第２軸部材の回転軸線の方向における中間部に向かって徐々に増大する形状を有する。

より好ましい態様では、上記態様において、前記第１スプライン部は、前記第１スプライン部の歯すじの方向が、前記第１軸部材の回転軸線の方向に沿った形状を有しており、前記第２スプライン部は、前記第２スプライン部の歯すじの方向が、前記第２軸部材の回転軸線の方向に対し傾斜したスプライン形状を有している。
別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第２スプライン歯先面を含む平面上において、前記第２軸部材の回転軸線の方向に沿った軸線と前記第２スプライン部の歯すじの方向に沿った軸線によって挟まれる角度のうち劣角を第１角度とし、前記第２スプライン部の歯すじの方向に沿った軸線と前記クラウニング部の外縁の接線によって挟まれる角度のうち劣角を第２角度としたとき、前記クラウニング部は、前記第２角度が前記第１角度よりも大きくなる形状を有している。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第２スプライン部は、前記第２スプライン部の前記第２軸部材の回転軸線の方向における長さが、前記第１スプライン部の前記第１軸部材の回転軸線の方向における長さよりも長く形成されており、前記クラウニング部は、前記内筒部材が前記外筒部材に圧入された状態において、前記クラウニング部の前記第２軸部材の回転軸線の方向における全範囲が、前記第１スプライン部の外側に位置するように形成されている。

さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第２軸部材は、前記内筒部材である。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記内筒部材本体部は、内筒部材テーパ部を備え、前記内筒部材テーパ部は、前記内筒部材の回転軸線の方向において前記内筒部材第１端部を含む所定範囲に設けられ、前記第２スプライン歯底面における前記内筒部材本体部の外径が、前記内筒部材第１端部から前記内筒部材第２端部の方に向かうに従い、徐々に大きくなるテーパ形状を有する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記クラウニング部は、前記内筒部材テーパ部と重ならない範囲に形成されている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第２スプライン部は、さらに第２スプラインテーパ部を含み、前記第２スプラインテーパ部は、前記第２軸部材の回転軸線の方向において、前記第２スプライン第１端部を含む所定範囲に設けられ、前記第２スプライン歯先面の外径が、前記内筒部材第１端部から前記内筒部材第２端部の方に向かうに従い、徐々に大きくなるテーパ形状を有し、前記クラウニング部は、前記第２軸部材の回転軸線の方向の長さが、前記第２スプラインテーパ部の前記第２軸部材の回転軸線の方向の長さよりも長くなるように形成されている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記クラウニング部は、前記内筒部材第１端部における前記第２スプライン歯先面の歯厚が、所定値以上となるように形成されている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第２軸部材は、周方向に継目の無い、シームレス管によって形成されている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、

また、他の観点から、動力伝達軸の製造方法は、車両の駆動源と駆動輪の間に設けられ、前記駆動源の回転力を前記駆動輪に伝達する動力伝達軸の製造方法であって、前記動力伝達軸は、外筒部材であって、外筒部材本体部と、雌スプライン部を備え、前記外筒部材本体部は、筒形状を有し、前記雌スプライン部は、前記外筒部材本体部の１対の端部である外筒部材第１端部と外筒部材第２端部のうち、前記外筒部材第１端部を含む所定範囲において、前記外筒部材本体部の内周側に設けられ、前記雌スプライン部は、前記外筒部材の回転軸線の方向における前記雌スプライン部の１対の端部である雌スプライン第１端部と雌スプライン第２端部を含み、前記雌スプライン第１端部は、前記雌スプライン第２端部よりも前記外筒部材第１端部に近い位置に設けられている、前記外筒部材と、前記内筒部材であって、内筒部材本体部と、雄スプライン部を備え、前記内筒部材本体部は、筒形状を有し、前記雄スプライン部は、前記内筒部材本体部の１対の端部である内筒部材第１端部と内筒部材第２端部のうち、前記内筒部材第１端部を含む所定範囲において、前記外筒部材本体部の外周側に設けられ、前記雌スプライン部との噛み合いが可能であり、前記雄スプライン部は、前記内筒部材の回転軸線の方向における前記雄スプライン部の１対の端部である雄スプライン第１端部と雄スプライン第２端部を含み、前記雄スプライン第１端部は、前記雄スプラン第２端部よりも前記内筒部材第１端部に近い位置に設けられている、前記内筒部材と、を備え、前記外筒部材と前記内筒部材の一方を第１軸部材、他方を第２軸部材としたとき、前記第１軸部材は、前記雌スプライン部と前記雄スプライン部の一方である第１スプライン部を有し、前記第１スプライン部は、前記第１スプライン部の１対の端部である第１スプライン第１端部と第１スプライン第２端部を有し、前記第１スプライン第１端部は、前記雌スプライン第１端部と前記雄スプライン第１端部の一方に対応しており、前記第１スプライン第２端部は、前記雌スプライン第２端部と前記雄スプライン第２端部の他方に対応しており、前記第２軸部材は、前記雌スプライン部と前記雄スプライン部の他方である第２スプライン部を有し、前記第２スプライン部は、前記第２スプライン部の１対の端部である第２スプライン第１端部と第２スプライン第２端部を有し、前記第２スプライン第１端部は、前記雌スプライン第１端部と前記雄スプライン第１端部の一方に対応しており、前記第２スプライン第２端部は、前記雌スプライン第２端部と前記雄スプライン第２端部の他方に対応しており、前記第２スプライン部は、第２スプライン歯先面と、第２スプライン歯底面と、クラウニング部を有し、クラウニング部形成工程であって、前記第２軸部材の回転軸線の方向において前記第２スプライン第１端部を含む所定範囲において、前記第２スプライン歯先面の歯厚が、前記第２スプライン第１端部から前記第２スプライン部の前記第２軸部材の回転軸線方向における中間部に向かって徐々に増大するようにクラウニング部を形成する、前記クラウニング部形成工程と、圧入工程であって、前記外筒部材の前記外筒部材第１端部から、前記内筒部材の前記内筒部材第１端部を挿入し、前記雌スプライン部と前記雄スプライン部とが互いに噛み合うまで、前記内筒部材を前記外筒部材に圧入する、前記圧入工程と、を有する。

好ましくは、上記態様において、前記クラウニング部は、ホブ加工により形成される。
別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記クラウニング部形成工程は、前記ホブ加工に用いられるホブが前記第２軸部材に接触してから離れるまでの間に連続して行われる。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記クラウニング部形成工程は、前記ホブ加工に用いられるホブが、前記第２スプライン第１端部から前記第２スプライン第２端部に向かう方向に移動する工程において行われる。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第２軸部材は、前記内筒部材であって、内筒部材テーパ部形成工程をさらに含み、前記内筒部材テーパ部形成工程は、前記内筒部材の回転軸線の方向において前記内筒部材第１端部を含む所定範囲において、前記第２スプライン歯底面における前記内筒部材本体部の外径が、前記内筒部材第１端部から前記内筒部材第２端部の方に向かうに従い、徐々に大きくなる内筒部材テーパ部を形成する工程であって、前記クラウニング部形成工程は、前記内筒部材テーパ部形成工程が行われた後に行われる。

PS プロペラシャフト（動力伝達軸）
11 第１軸部材
12 第２軸部材
112 外筒部材
113 雌スプライン部（第１スプライン部）
121 内筒部材
123 雄スプライン部（第２スプライン部）
125 歯先面（第２スプライン歯先面）
126 歯底面（第２スプライン歯底面）
127 クラウニング部
128 内筒部材テーパ部
129 第２スプラインテーパ部
1121 外筒部材本体部
1122 後端部（外筒部材第１端部）
1123 前端部（外筒部材第２端部）
1131 後端部（雌スプライン第１端部、第１スプライン第１端部）
1132 前端部（雌スプライン第２端部、第１スプライン第２端部）
1211 内筒部材本体部
1212 前端部（内筒部材第１端部）
1213 後端部（内筒部材第２端部）

Claims

車両の駆動源と駆動輪の間に設けられ、前記駆動源の回転力を前記駆動輪に伝達するプロペラシャフトであって、
外筒部材であって、外筒部材本体部と、雌スプライン部を備え、
前記外筒部材本体部は、筒形状を有し、
前記雌スプライン部は、前記外筒部材本体部の１対の端部である外筒部材第１端部と外筒部材第２端部のうち、前記外筒部材第１端部を含む所定範囲において、前記外筒部材本体部の内周側に設けられ、
前記雌スプライン部は、前記外筒部材の回転軸線の方向における前記雌スプライン部の１対の端部である雌スプライン第１端部と雌スプライン第２端部を含み、
前記雌スプライン第１端部は、前記雌スプライン第２端部よりも前記外筒部材第１端部に近い位置に設けられており、
前記外筒部材は、前記外筒部材第１端部から内筒部材が圧入されている、
前記外筒部材と、
前記内筒部材であって、内筒部材本体部と、雄スプライン部を備え、
前記内筒部材本体部は、筒形状を有し、
前記雄スプライン部は、前記内筒部材本体部の１対の端部である内筒部材第１端部と内筒部材第２端部のうち、前記内筒部材第１端部を含む所定範囲において、前記内筒部材本体部の外周側に設けられ、前記雌スプライン部と噛み合っており、
前記雄スプライン部は、前記内筒部材の回転軸線の方向における前記雄スプライン部の１対の端部である雄スプライン第１端部と雄スプライン第２端部を含み、
前記雄スプライン第１端部は、前記雄スプライン第２端部よりも前記内筒部材第１端部に近い位置に設けられており、
前記内筒部材は、前記内筒部材第１端部から、前記外筒部材に対し圧入されている、
前記内筒部材と、
を備え、
前記雌スプライン部の歯が周方向に隣接する前記雄スプライン部の歯に圧接して所定の摩擦力を発生させることにより、前記外筒部材および前記内筒部材間の軸方向位置が維持され、
前記外筒部材と前記内筒部材とは、前記車両の衝突時に前後方向から入力される衝突荷重に基づき、前記雌スプライン部および前記雄スプライン部を介して短縮方向へ相対移動し、
前記外筒部材と前記内筒部材の一方を第１軸部材、他方を第２軸部材としたとき、
前記第１軸部材は、前記雌スプライン部と前記雄スプライン部の一方である第１スプライン部を有し、
前記第１スプライン部は、前記第１スプライン部の歯すじの方向が、前記第１軸部材の回転軸線の方向に沿った形状を有しており、
前記第１スプライン部は、前記第１スプライン部の１対の端部である第１スプライン第１端部と第１スプライン第２端部を有し、
前記第１スプライン第１端部は、前記雌スプライン第１端部と前記雄スプライン第１端部の一方に対応しており、
前記第１スプライン第２端部は、前記雌スプライン第２端部と前記雄スプライン第２端部の他方に対応しており、
前記第２軸部材は、前記雌スプライン部と前記雄スプライン部の他方である第２スプライン部を有し、
前記第２スプライン部は、前記第２スプライン部の歯すじの方向が、前記第２軸部材の回転軸線の方向に対し傾斜したスプライン形状を有しており、
前記第２スプライン部は、前記第２スプライン部の１対の端部である第２スプライン第１端部と第２スプライン第２端部を有し、
前記第２スプライン第１端部は、前記雌スプライン第１端部と前記雄スプライン第１端部の一方に対応しており、
前記第２スプライン第２端部は、前記雌スプライン第２端部と前記雄スプライン第２端部の他方に対応しており、
前記第２スプライン部は、第２スプライン歯先面と、第２スプライン歯底面と、クラウニング部を有し、
前記クラウニング部は、前記第２軸部材の回転軸線の方向において前記第２スプライン第１端部を含む所定範囲に設けられ、前記第２スプライン歯先面の歯厚が、前記第２スプライン第１端部から前記第２スプライン部の前記第２軸部材の回転軸線の方向における中間部に向かって徐々に増大する形状を有し、
前記第２スプライン歯先面を含む平面上において、前記第２軸部材の回転軸線の方向に沿った軸線と前記第２スプライン部の歯すじの方向に沿った軸線によって挟まれる角度のうち劣角を第１角度とし、
前記第２スプライン部の歯すじの方向に沿った軸線と前記クラウニング部の外縁の接線によって挟まれる角度のうち劣角を第２角度としたとき、
前記クラウニング部は、前記第２角度が前記第１角度よりも大きくなる形状を有しているプロペラシャフト。
請求項１に記載のプロペラシャフトであって、
前記第２スプライン部は、前記第２スプライン部の前記第２軸部材の回転軸線の方向における長さが、前記第１スプライン部の前記第１軸部材の回転軸線の方向における長さよりも長く形成されており、
前記クラウニング部は、前記内筒部材が前記外筒部材に圧入された状態において、前記クラウニング部の前記第２軸部材の回転軸線の方向における全範囲が、前記第１スプライン部の外側に位置するように形成されているプロペラシャフト。
請求項１に記載のプロペラシャフトであって、
前記第２軸部材は、前記内筒部材であるプロペラシャフト。
請求項３に記載のプロペラシャフトであって、
前記内筒部材本体部は、内筒部材テーパ部を備え、
前記内筒部材テーパ部は、前記内筒部材の回転軸線の方向において前記内筒部材第１端部を含む所定範囲に設けられ、前記第２スプライン歯底面における前記内筒部材本体部の外径が、前記内筒部材第１端部から前記内筒部材第２端部の方に向かうに従い、徐々に大きくなるテーパ形状を有するプロペラシャフト。
請求項４に記載のプロペラシャフトであって、
前記クラウニング部は、前記内筒部材テーパ部と重ならない範囲に形成されているプロペラシャフト。
請求項４に記載のプロペラシャフトであって、
前記第２スプライン部は、さらに第２スプラインテーパ部を含み、
前記第２スプラインテーパ部は、前記第２軸部材の回転軸線の方向において、前記第２スプライン第１端部を含む所定範囲に設けられ、前記第２スプライン歯先面の外径が、前記内筒部材第１端部から前記内筒部材第２端部の方に向かうに従い、徐々に大きくなるテーパ形状を有し、
前記クラウニング部は、前記第２軸部材の回転軸線の方向の長さが、前記第２スプラインテーパ部の前記第２軸部材の回転軸線の方向の長さよりも長くなるように形成されているプロペラシャフト。
請求項３に記載のプロペラシャフトであって、
前記クラウニング部は、前記内筒部材第１端部における前記第２スプライン歯先面の歯厚が、所定値以上となるように形成されているプロペラシャフト。
請求項１に記載のプロペラシャフトであって、
前記第２軸部材は、周方向に継目の無い、シームレス管によって形成されているプロペラシャフト。
車両の駆動源と駆動輪の間に設けられ、前記駆動源の回転力を前記駆動輪に伝達するプロペラシャフトの製造方法であって、
前記プロペラシャフトは、
外筒部材であって、外筒部材本体部と、雌スプライン部を備え、
前記外筒部材本体部は、筒形状を有し、
前記雌スプライン部は、前記外筒部材本体部の１対の端部である外筒部材第１端部と外筒部材第２端部のうち、前記外筒部材第１端部を含む所定範囲において、前記外筒部材本体部の内周側に設けられ、
前記雌スプライン部は、前記外筒部材の回転軸線の方向における前記雌スプライン部の１対の端部である雌スプライン第１端部と雌スプライン第２端部を含み、
前記雌スプライン第１端部は、前記雌スプライン第２端部よりも前記外筒部材第１端部に近い位置に設けられている、
前記外筒部材と、
前記内筒部材であって、内筒部材本体部と、雄スプライン部を備え、
前記内筒部材本体部は、筒形状を有し、
前記雄スプライン部は、前記内筒部材本体部の１対の端部である内筒部材第１端部と内筒部材第２端部のうち、前記内筒部材第１端部を含む所定範囲において、前記外筒部材本体部の外周側に設けられ、前記雌スプライン部との噛み合いが可能であり、
前記雄スプライン部は、前記内筒部材の回転軸線の方向における前記雄スプライン部の１対の端部である雄スプライン第１端部と雄スプライン第２端部を含み、
前記雄スプライン第１端部は、前記雄スプライン第２端部よりも前記内筒部材第１端部に近い位置に設けられている、
前記内筒部材と、
を備え、
前記雌スプライン部の歯が周方向に隣接する前記雄スプライン部の歯に圧接して所定の摩擦力を発生させることにより、前記外筒部材および前記内筒部材間の軸方向位置が維持され、
前記外筒部材と前記内筒部材とは、前記車両の衝突時に前後方向から入力される衝突荷重に基づき、前記雌スプライン部および前記雄スプライン部を介して短縮方向へ相対移動し、
前記外筒部材と前記内筒部材の一方を第１軸部材、他方を第２軸部材としたとき、
前記第１軸部材は、前記雌スプライン部と前記雄スプライン部の一方である第１スプライン部を有し、
前記第１スプライン部は、前記第１スプライン部の歯すじの方向が、前記第１軸部材の回転軸線の方向に沿った形状を有しており、
前記第１スプライン部は、前記第１スプライン部の１対の端部である第１スプライン第１端部と第１スプライン第２端部を有し、
前記第１スプライン第１端部は、前記雌スプライン第１端部と前記雄スプライン第１端部の一方に対応しており、
前記第１スプライン第２端部は、前記雌スプライン第２端部と前記雄スプライン第２端部の他方に対応しており、
前記第２軸部材は、前記雌スプライン部と前記雄スプライン部の他方である第２スプライン部を有し、
前記第２スプライン部は、前記第２スプライン部の歯すじの方向が、前記第２軸部材の回転軸線の方向に対し傾斜したスプライン形状を有しており、
前記第２スプライン部は、前記第２スプライン部の１対の端部である第２スプライン第１端部と第２スプライン第２端部を有し、
前記第２スプライン第１端部は、前記雌スプライン第１端部と前記雄スプライン第１端部の一方に対応しており、
前記第２スプライン第２端部は、前記雌スプライン第２端部と前記雄スプライン第２端部の他方に対応しており、
前記第２スプライン部は、第２スプライン歯先面と、第２スプライン歯底面と、クラウニング部を有し、
クラウニング部形成工程であって、前記第２軸部材の回転軸線の方向において前記第２スプライン第１端部を含む所定範囲において、前記第２スプライン歯先面の歯厚が、前記第２スプライン第１端部から前記第２スプライン部の前記第２軸部材の回転軸線方向における中間部に向かって徐々に増大するように、
かつ、前記第２スプライン歯先面を含む平面上において、前記第２軸部材の回転軸線の方向に沿った軸線と前記第２スプライン部の歯すじの方向に沿った軸線によって挟まれる角度のうち劣角を第１角度とし、
前記第２スプライン部の歯すじの方向に沿った軸線と前記クラウニング部の外縁の接線によって挟まれる角度のうち劣角を第２角度としたとき、
前記クラウニング部は、前記第２角度が前記第１角度よりも大きくなる形状を有するようにクラウニング部を形成する、
前記クラウニング部形成工程と、
圧入工程であって、前記外筒部材の前記外筒部材第１端部から、前記内筒部材の前記内筒部材第１端部を挿入し、前記雌スプライン部と前記雄スプライン部とが互いに噛み合うまで、前記内筒部材を前記外筒部材に圧入する、
前記圧入工程と、
を有するプロペラシャフトの製造方法。
請求項９に記載のプロペラシャフトの製造方法であって、
前記クラウニング部は、ホブ加工により形成されるプロペラシャフトの製造方法。
請求項１０に記載のプロペラシャフトの製造方法であって、
前記クラウニング部形成工程は、前記ホブ加工に用いられるホブが前記第２軸部材に接触してから離れるまでの間に連続して行われるプロペラシャフトの製造方法。
請求項１０に記載のプロペラシャフトの製造方法であって、
前記クラウニング部形成工程は、前記ホブ加工に用いられるホブが、前記第２スプライン第１端部から前記第２スプライン第２端部に向かう方向に移動する工程において行われるプロペラシャフトの製造方法。
請求項９に記載のプロペラシャフトの製造方法であって、
前記第２軸部材は、前記内筒部材であって、
内筒部材テーパ部形成工程をさらに含み、
前記内筒部材テーパ部形成工程は、前記内筒部材の回転軸線の方向において前記内筒部材第１端部を含む所定範囲において、前記第２スプライン歯底面における前記内筒部材本体部の外径が、前記内筒部材第１端部から前記内筒部材第２端部の方に向かうに従い、徐々に大きくなる内筒部材テーパ部を形成する工程であって、
前記クラウニング部形成工程は、前記内筒部材テーパ部形成工程が行われた後に行われるプロペラシャフトの製造方法。