WO2007043637A1 - スプラインシャフト - Google Patents

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WO2007043637A1
WO2007043637A1 PCT/JP2006/320433 JP2006320433W WO2007043637A1 WO 2007043637 A1 WO2007043637 A1 WO 2007043637A1 JP 2006320433 W JP2006320433 W JP 2006320433W WO 2007043637 A1 WO2007043637 A1 WO 2007043637A1
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WO
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spline
shaft
outer peripheral
thin film
amorphous carbon
Prior art date
Application number
PCT/JP2006/320433
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English (en)
French (fr)
Inventor
Junji Ando
Yoshiaki Senga
Tomoo Suzuki
Kazunori Aoki
Toshiyuki Saito
Hirofumi Kuwabara
Original Assignee
Jtekt Corporation
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Filing date
Publication date
Application filed by Jtekt Corporation filed Critical Jtekt Corporation
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Priority to US12/089,214 priority patent/US7963852B2/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/22—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or type of main drive shafting, e.g. cardan shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/22—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or type of main drive shafting, e.g. cardan shaft
    • B60K17/24—Arrangements of mountings for shafting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/10—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
    • F16D1/101—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially without axial retaining means rotating with the coupling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/02—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions
    • F16D3/06—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions specially adapted to allow axial displacement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/10—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
    • F16D2001/103—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially the torque is transmitted via splined connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2300/00—Special features for couplings or clutches
    • F16D2300/10—Surface characteristics; Details related to material surfaces

Definitions

  • the present invention relates to a spline shaft that transmits torque while allowing relative movement in the axial direction.
  • a spline shaft is a propeller shaft that transmits the driving force of a power unit mounted on a vehicle to wheels.
  • This propeller shaft is arranged between the transmission connected to the power unit and the differential gear connected to the wheels, and transmits the output of the transmission to the differential gear.
  • the relative positional relationship between the transmission and the differential gear moves depending on the impact from the road surface or the driving state of the vehicle.
  • the propeller shaft is divided into a first shaft formed with an outer peripheral spline and a second shaft formed with an inner peripheral spline. (Refer to Japanese Patent Laid-Open No. 20 0 4-3 5 9 0 87)
  • the outer periphery spline and the inner periphery spline are configured to be slidable in the axial direction (vehicle longitudinal direction). Disclosure of the invention
  • Stick slip is a phenomenon in which the outer peripheral spline of the first shaft and the inner peripheral spline of the second shaft move intermittently in the axial direction. And, by stick-slip, car body vibration and abnormal noise are generated.
  • This stick-slip is caused by static friction between the outer and inner splines. It can be suppressed by lowering the friction coefficient. Therefore, in order to reduce the coefficient of static friction, it is conceivable to reduce the surface roughness of the outer and inner splines. However, for example, if the surface roughness is very low, such as R z (10-point average roughness based on JISB 0 60 1 .1 9 94, the same shall apply hereinafter) 0.1 ⁇ or less, the squeeze effect However, the coefficient of static friction increases. Furthermore, when the surface roughness is reduced to RzO.1 / m or less, the intermediate sliding area, that is, the relative sliding speed of the first shaft and the second shaft is 0.1 mZ s or more.
  • the dynamic friction coefficient with respect to the sliding speed has a negative slope. This is because the mixed lubrication state shifts as the macroscopic oil film increases between the outer peripheral spline and the inner peripheral spline.
  • the case where the dynamic friction coefficient has a negative gradient with respect to the sliding speed is a case where the dynamic friction coefficient decreases as the sliding speed increases.
  • the dynamic friction coefficient with respect to the sliding speed becomes a negative gradient in this manner, there is a possibility that a stick slip will still occur.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a spline shaft that can reliably suppress the occurrence of stick-slip by means other than simply reducing the surface roughness.
  • the purpose is to do.
  • the spline shaft of the present invention is a spline shaft that transmits torque while allowing relative movement in the axial direction of each other, and includes a first shaft and a second shaft.
  • the first 'shaft is a shaft with an outer peripheral spline formed on the outer peripheral surface.
  • the second shaft is a shaft in which an inner peripheral spline that is engaged in the circumferential direction with respect to the outer peripheral spline and slidable in the axial direction is formed on the circumferential surface.
  • At least one of the outer peripheral spline and the inner peripheral spline includes a base material whose surface is formed with a predetermined surface roughness, and an amorphous carbon-based hard thin film that covers and forms the surface of the base material.
  • the amorphous carbon-based hard thin film is formed only on the surface portion of the outer peripheral spline, only on the surface portion of the inner peripheral spline, or on the surface portions of both the outer peripheral spline and the inner peripheral spline.
  • the amorphous carbon-based hard thin film is formed only on the surface of the outer peripheral spline, Is very easy to manufacture. This is because, when an amorphous carbon-based hard thin film is formed by physical vapor deposition or chemical vapor deposition, film formation on the outer surface of the shaft-like member can be performed very easily.
  • surface means the surface of the member itself, that is, the surface of the member exposed to the front.
  • surface portion means not only the surface of the member but also a range from the surface of the member to a predetermined depth.
  • the amorphous carbon-based hard thin film means an amorphous hard thin film mainly composed of carbon.
  • this amorphous carbon-based hard thin film for example, diamond-like carbon (DLC) only, or DLC containing either silicon (S i), tungsten (W), or titanium (T i) It can also be used as a laminated film (WC / C) of carbonized tandasten (WC) and DLC.
  • WC Z C the D L C layer should be placed on the outermost surface.
  • Both the first shaft and the second shaft base material are mainly metal materials such as steel.
  • carbon steel and alloy steel for machine structure are used for these base materials.
  • these base materials include not only those made of a metal material but also those made of a metal material part and a surface treated on its surface. ,
  • the amorphous carbon-based hard thin film has a property (trace property) that follows the surface roughness of the base, that is, the surface roughness of the member before the amorphous carbon-based hard thin film is formed. That is, in the spline shaft of the present invention, the surface roughness of the amorphous carbon hard thin film follows the surface roughness of the base material corresponding to the base. In other words, when the surface roughness of the substrate is large, the surface roughness after forming the amorphous carbon-based hard thin film also increases.
  • the amorphous carbon-based hard thin film When the surface roughness of the substrate is small, the amorphous carbon-based hard thin film The surface roughness after forming is also reduced. Furthermore, since the surface roughness of the amorphous carbon-based hard thin film itself is small, when the surface roughness of the base material is made sufficiently small, the surface roughness after forming the amorphous carbon-based hard thin film is also sufficiently small. . Therefore, according to the spline shaft of the present invention, by forming the surface roughness of the base material to a predetermined surface roughness, the surface roughness after coating the amorphous carbon-based hard thin film is reduced to the predetermined surface roughness. It can be. In other words, the surface roughness of the spline after the amorphous carbon-based hard thin film is formed can be controlled appropriately.
  • the static friction coefficient between the outer peripheral spline and the inner peripheral spline is ensured.
  • the outer peripheral spline and the inner peripheral spline can perform smooth continuous relative movement without intermittent relative movement. That is, the occurrence of stick slip can be suppressed. Furthermore, since the amorphous carbon-based hard thin film does not easily wear, the occurrence of stick slip can be suppressed even when the spline shaft of the present invention is used for a long period of time.
  • the amorphous carbon-based hard thin film contains silicon, tungsten, titanium, or the like in DLC, a relatively thick film can be formed. By forming a relatively thick film, the durability of the amorphous carbon-based hard thin film can be ensured.
  • a nylon coat or a diamond coat can be considered as a material for covering the surface of the substrate.
  • the nylon coat does not have the property of imitating the surface roughness of the base material corresponding to the base, and the diamond coat has traceability, but it is very inferior to the traceability of the amorphous carbon-based hard thin film.
  • the diamond coat has a fine roughness due to its crystallinity, resulting in a large surface roughness.
  • the present invention can suppress the occurrence of stick-slip as described above by utilizing the unique properties of the amorphous carbon-based hard thin film not possessed by the nylon coat diamond coat or the like.
  • the predetermined surface roughness of the base material is preferably R z (10-point average roughness based on JISB 0 60 1: 1 9 94) 0. R z O.
  • R z 10-point average roughness based on JISB 0 60 1: 1 9 94
  • R z O the surface roughness of the amorphous carbon-based hard thin film
  • the surface roughness of the amorphous carbon-based hard thin film can be set to R z 0.1 W in or more. That is, as described above, when the surface roughness of the spline is too small, the static friction coefficient can be prevented from increasing. In other words, the coefficient of static friction can be reliably reduced.
  • the dynamic friction coefficient with respect to the sliding speed can be a positive slope in the intermediate slip region, that is, in the region where the relative sliding speed of the first shaft and the second shaft is 0.1 lmZs or more.
  • the case where the friction coefficient is positive with respect to the sliding speed is a case where the friction coefficient is constant or increases as the sliding speed increases.
  • the predetermined surface roughness of the substrate is preferably R z 5. ⁇ ⁇ or less.
  • the friction coefficient relationship between the outer peripheral spline and the inner peripheral spline is as follows. That is, the coefficient of friction between the outer peripheral spline and the inner peripheral spline is set to 0.15 or less when the relative sliding speed between the first shaft and the second shaft is 0.1 lmZs or less. Furthermore, the ratio of the coefficient of static friction between the outer peripheral spline and the inner peripheral spline to the dynamic friction coefficient between the outer peripheral spline and the inner peripheral spline at a sliding speed of 0.1 lmZs should be 1.4 or less.
  • the ratio of the static friction coefficient to the dynamic friction coefficient is preferably 1.2 or less, more preferably 1.0 or less. Then, by making the dynamic friction coefficient and the static friction coefficient between the outer peripheral spline and the inner peripheral spline as described above, it is possible to reliably suppress the occurrence of stick slip.
  • the ratio of the static friction coefficient to the dynamic friction coefficient should be 1.0 or less when the sliding speed is 0 lmZs or less.
  • the friction coefficient can be a positive gradient with respect to the sliding speed in a range where the sliding speed is 0.1 lmZs or less. Therefore, the occurrence of stick-slip It can be reliably suppressed.
  • the surface roughness of the amorphous carbon-based hard thin film is preferably R z (10-point average roughness based on JIS B 06 01. 1 994) 5.0 m or less.
  • the surface roughness is preferably R z 3.0 / zm or less, more preferably R z O. 5 ⁇ m or less.
  • the surface roughness of the amorphous carbon-based hard thin film is R z O. 1 ⁇ or less.
  • the film thickness of the amorphous carbon-based hard thin film should be between 0.4 and 10. O / im.
  • the upper limit value of the film thickness is preferably 0.7 ⁇ or more, more preferably 0.8 ⁇ or more.
  • the lower limit value of the film thickness is preferably 8. 8. ⁇ or less, more preferably 4. O / zm or less.
  • the hardness of the amorphous carbon-based hard thin film is preferably 80 OHV or higher. Thereby, the wear of the amorphous carbon hard thin film can be suppressed. Therefore, even when the spline shaft of the present invention is used for a long time, the occurrence of stick-slip can be suppressed.
  • the adhesion strength of the amorphous carbon-based hard thin film to the base material should be 1 ON or more. Therefore, it can suppress that an amorphous carbon type hard thin film peels from a base material. Therefore, even when the spline shaft of the present invention is used for a long time, the occurrence of stick slip can be suppressed.
  • a small number of the outer peripheral spline and inner peripheral spline it is preferable that a surface treatment of at least one of the base materials is subjected to a base treatment including any of a nitride layer, a Si layer, a Cr layer, and a CrN layer.
  • the amorphous carbon-based hard thin film is formed by coating the underlayer formed on the surface portion of the substrate. Then, the adhesion between the amorphous carbon-based hard thin film and the substrate can be sufficiently obtained by the foundation layer formed by this foundation treatment.
  • An intermediate layer may be formed between the base material and the amorphous carbon-based hard book film.
  • the film thickness of this intermediate layer is very thin compared to the film thickness of the amorphous carbon-based hard thin film, the surface roughness of the surface of the intermediate layer follows the surface roughness of the substrate. ing.
  • the amorphous carbon-based hard thin film may be formed by physical vapor deposition (P V D) or high-frequency plasma chemical vapor deposition (C V D) of 200 ° C. or less.
  • P V D physical vapor deposition
  • C V D high-frequency plasma chemical vapor deposition
  • the above-described spline shaft may be applied to a propeller shaft of a vehicle. That is, in this case, the spline shaft is a propeller shaft that transmits the driving force of the unit mounted on the vehicle to the wheels, and the first shaft has one end connected to one of the power unit and the wheels, An outer peripheral spline is formed on the outer peripheral surface on the other end side, one end side of the second shaft is connected to the other side of the power unit and the wheel, an inner peripheral surface on the other end side is engaged with the outer peripheral spline in the circumferential direction, and An inner peripheral spline that is slidable in the axial direction is formed.
  • the spline shaft of the present invention to the propeller shaft, it is possible to reliably suppress vehicle body vibration and abnormal noise accompanying the occurrence of stick slip.
  • lubricating oil should be interposed between the outer peripheral spline and the inner peripheral spline.
  • the coefficient of static friction between the outer peripheral spline and the inner peripheral spline is appropriately set. It is possible to extend the service life while reducing the size.
  • the present invention is regarded as a spline shaft has been described, but the present invention can also be regarded as a method for manufacturing a spline shaft.
  • the spline shaft manufacturing method of the present invention is a spline shaft manufacturing method that transmits torque while allowing relative movement in the axial direction.
  • the spline shaft has a first shaft having an outer peripheral spline formed on the outer peripheral surface, and an inner peripheral surface that engages the inner peripheral surface with the outer peripheral spline in the circumferential direction and is slidable in the axial direction.
  • a second shaft having a spline formed thereon. Then, at least one of the outer periphery spline and the inner periphery spline is formed by coating the surface of the base material with an amorphous carbon-based hard thin film after forming the surface of the base material with a predetermined surface roughness.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a drive system of a vehicle.
  • FIG. 2 shows a partial cross-sectional view of the propeller shaft 10.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an axial cross section of the outer peripheral spline 1 1 1.
  • FIG. 4 shows the experimental results.
  • Figure 6 shows the experimental results.
  • the spline shaft of the present invention is applied to a propeller shaft 10 mounted on a vehicle. explain.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the drive system of the vehicle.
  • the vehicle is a front engine rear drive (F R) vehicle. That is, the drive system of the vehicle includes an engine 20 (power unit in the present invention) disposed in front of the vehicle, a transmission 30, a propeller shaft 10, a differential gear 40, and a rear axle 50. I have.
  • the transmission 30 is disposed on the front side of the vehicle and behind the engine 20. The transmission 30 shifts the driving force output from the engine 20.
  • the propeller shaft 10 is disposed so as to extend in the vehicle front-rear direction.
  • the front end side of the propeller shaft 10 is connected to an output shaft (not shown) of the transmission 30.
  • the rear end side of the propeller shaft 10 is connected to an input shaft (not shown) of a differential gear 40 disposed on the rear side of the vehicle. That is, the propeller shaft 10 transmits the driving force of the engine 20 output from the transmission 30 to the differential gear 40. Then, the differential gear 40 transmits the driving force transmitted through the propeller shaft 10 to the left and right rear wheels 60 through the left and right rear axles 50.
  • the propeller-jaft 10 is a shaft for transmitting the driving force of the engine 20 disposed in front of the vehicle to the rear wheels 60.
  • the relative positions of the transmission 30 and the differential gear 40 move according to the impact from the road surface or the driving state of the vehicle. Even when the transmission 30 and the differential gear 40 are relatively moved in the vehicle front-rear direction, the vehicle left-right direction, and the vehicle up-down direction, the propeller shaft 10 is securely connected to the transmission 30.
  • the driving force can be transmitted from the motor to the differential gear 40.
  • the vehicle front end side of the propeller shaft 10 and the output shaft of the transmission 30 are connected by a universal joint 10a.
  • propeller The vehicle rear end side of the shaft 10 and the input shaft of the differential gear 40 are connected by a universal joint 10 b. Further, the propeller shaft 10 is configured to be extendable and contractable in the axial direction. Hereinafter, a detailed configuration of the propeller shaft 10 will be described.
  • FIG. 2 shows a partial cross-sectional view of the propeller shaft 10.
  • the propeller shaft 10 is composed of a first shaft 11 and a second shaft 12.
  • the first shaft 11 has an axial shape.
  • a universal joint 10 b connected to the input shaft of the differential gear 40 is arranged on the vehicle rear end side of the first shaft 11.
  • a spline (hereinafter referred to as “outer peripheral spline”) 1 1 1 is formed on the outer peripheral surface of the first shaft 11 on the vehicle front end side.
  • the radial cross-sectional shape of the outer peripheral spline 11 1 1 is uneven in the circumferential direction.
  • the uneven shape of the outer peripheral spline 11 1 1 is formed so as to extend in the axial direction.
  • the first shaft 11 is mainly made of carbon steel or alloy steel for machine structure.
  • an amorphous carbon-based hard thin film is formed on the surface portion of the outer peripheral spline 1 1 1. ⁇ Specifically, amorphous carbon-based hard thin films are formed on all the convex, concave, and side surfaces of the outer peripheral spline. The details of the surface portion of the outer peripheral spline 11 1 will
  • the second shaft 12 has a shaft shape.
  • a universal joint 10 a connected to the output shaft of the transmission 30 is arranged on the vehicle front end side of the second shaft 12.
  • the vehicle rear end side of the second shaft 12 has a cylindrical shape, and a spline (hereinafter referred to as “inner peripheral spline”) 1 2 1 is formed on the inner peripheral surface of the cylindrical portion.
  • the radial cross-sectional shape of the inner spline 1 2 1 is uneven in the circumferential direction.
  • the uneven shape of the circumferential spline 1 2 1 is formed to extend in the axial direction.
  • the inner peripheral spline 1 2 1 is engaged with the outer peripheral spline 1 1 in the circumferential direction and slides in the axial direction.
  • the second shaft 12 is mainly made of carbon steel or alloy steel for machine structure. That is, the rotation of the second shaft 12 is transmitted to the first shaft 11 by engaging the outer peripheral spline 1 1 1 and the inner peripheral spline 1 21 in the circumferential direction. Further, since the outer peripheral spline 11 1 1 and the inner peripheral spline 121 can slide in the axial direction, the entire length of the propeller shaft 10 can be expanded and contracted.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an axial cross section of the outer peripheral spline 1 1 1.
  • the outer peripheral spline 1 1 1 is composed of a base material 1 1 1 a and a DLC layer 1 1 1 b.
  • the base material 1 1 1 a is made of, for example, carbon steel for mechanical structure or alloy steel.
  • the surface portion of the base material 1 1 1 a is subjected to induction hardening or the like. Further, after the induction hardening, the surface portion of the base material 1 1 1 1 a is subjected to a treatment such as diamond blasting or microblasting.
  • the diamond blast treatment is a treatment performed by projecting resin particles having a particle diameter of several to several hundreds; um mixed with diamond particles onto the surface of the substrate 11 1 1 a. By these treatments, the surface roughness of the substrate 1 1 1 a is set to R z 0.. ⁇ or more and 5. ⁇ or less.
  • the surface portion of the substrate 1 1 1 a (which is a part of the substrate 1 1 1 a) has a base layer 1 such as a nitride layer, a Si layer, a Cr layer, or a Cr N layer.
  • 1 1 c may be subjected to a base treatment.
  • the surface roughness of the base layer 1 1 1 c when the base treatment is performed is R z O. l wm or more and 5.0 or less / m.
  • the thickness of the foundation layer 1 1 1 c formed by this foundation treatment is, for example, 2 to 10 Atm.
  • the DLC layer 1 1 1 b is formed so as to cover the surface side of the substrate 1 1 1 a. If the base layer 1 1 1 c is formed on the surface of the base material 1 1 1 a, the DLC layer 1 1 lb is formed so as to cover the surface side of the base layer 1 1 1 c. Is done.
  • the DLC layer 1 1 1 b is made of an amorphous carbon-based hard thin film such as diamond-like carbon (hereinafter referred to as “DLC”).
  • the DLC layer 1 1 1 b includes DLC, DLC—Si containing silicon (S i) in the DLC, DLC—T i containing titanium (T i) in the DLC, tungsten ( W) D in DLC LC—W, laminated film of tungsten carbide (WC) and DLC (WCZC).
  • the 0 0 layer 1 1 11) is formed by physical vapor deposition or high-frequency plasma chemical vapor deposition at 200 ° C. or less.
  • the DLC layer 1 1 1 b has a surface roughness of R z 0.1 jum or more and 5. or less. This is because the second layer 1 1 1 1 b has the property of following the surface roughness of the base material 1 1 1 a, so the surface roughness of the first layer 1 1 lb is the base material 1 1 1 a The surface roughness is almost the same as the surface roughness.
  • the DLC layer 1 1 1 b has a film thickness of 0.4 ⁇ or more and 10.0 or less; m and a hardness of 80 ⁇ or more.
  • the adhesion of the 01 layer 1 1 1 b to the base material 1 1 1 a is secured to 1 ON or more.
  • the friction coefficient ⁇ between the outer peripheral spline 1 11 and the inner peripheral spline 121 is an index of stick slip generated between the outer peripheral spline 1, 11 and the inner peripheral spline 121.
  • reducing the friction coefficient ⁇ between the outer peripheral spline 1 1 1 and the inner peripheral spline 1 21 acts to suppress the occurrence of stick slip.
  • the fact that the friction coefficient has a positive gradient with respect to the relative sliding speed V between the outer peripheral spline 1 1 1 and the outer peripheral spline 1 21 acts to suppress the occurrence of stick-slip.
  • FIG. 4 shows the results of this experiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing the above experimental results, and is a diagram showing a so-called ⁇ -V characteristic in which the horizontal axis is the sliding speed V and the vertical axis is the friction coefficient ⁇ .
  • the sliding speed V is a friction coefficient of OmZs, so-called static friction coefficient ⁇ s is about 0.12.
  • ⁇ d which is the friction coefficient when the sliding speed V is about 0.0 lmZs or more, is almost constant near 0.13.
  • the dynamic friction coefficient ⁇ d when the sliding speed V is 0.1 lmZs is about 0.13.
  • the sliding speed V at which stick-slip may occur between the outer peripheral spline 1 1 1 and the inner peripheral spline 1 21 is in the range of 0.1 lmZs or less.
  • the friction coefficient ⁇ is less than the sliding speed V in the range where the sliding speed V at which stick slip may occur is 0.lmZs or less. It has a positive slope.
  • the friction coefficient ⁇ is 0.15 or less.
  • the case where the friction coefficient ⁇ has a positive gradient with respect to the sliding speed V is a case where the friction coefficient ⁇ is constant or increases as the sliding speed V increases.
  • the coefficient of static friction; us is about 0.23.
  • the friction coefficient gradually decreases to around 0.19.
  • the dynamic friction coefficient when the sliding speed V is 0.1 lmZs; ud is about 0.20.
  • the sliding speed V is in the range of 0.1 lmZs or less compared to the case where the 0 and 1 layers 1 1 lb are not formed.
  • the coefficient of friction; u can be lowered.
  • the friction coefficient is set to a positive gradient with respect to the sliding speed V that could not be achieved when the 0 layer 1 1 1 b was not formed. Can do.
  • the DLC layer 1 1 1 By forming b, the friction coefficient ⁇ can be reduced and the slope can be positive at the sliding speed V at which stick-slip may occur. it can.
  • the DLC layer 1 1 1 b has a characteristic that it is not easily worn. Therefore, even when the propeller shaft 10 is used for a long period of time, the above-described ⁇ -V characteristic is maintained. This is because the u-V characteristics when the DLC layer 1 1 1 b described above is formed are greatly affected by the formation of the 0 layer 1 1 1 b. In other words, even if the grease or drive system lubricating oil that was placed between the outer peripheral spline 1 1 1 and the inner peripheral spline 1 21 is consumed, the friction coefficient ⁇ is hardly increased. On the other hand, when the zero layer 1 1 1 b is not formed, the friction coefficient u increases when grease or drive system lubricant is consumed. This is because the ⁇ -V characteristics when the 0-fold layer 1 1 1 b is not formed are greatly influenced by grease and drive system lubricant.
  • the friction coefficient can be lowered, the friction coefficient can be a positive gradient with respect to the sliding speed V, and This state can be maintained for a long time. Therefore, the occurrence of stick-slip can be suppressed for a long time.
  • the friction coefficient between the outer peripheral spline 1 1 1 and the inner peripheral spline 121 when the surface roughness of the outer peripheral spline 1 1 1 was changed was measured.
  • the 0-fold layer 1 1 11) has a Si content of 2 Ow of 1% by DC plasma CVD at a processing temperature of 500 degrees. 1 3 1 was deposited.
  • the O layer 1 1 1 b has a film thickness of 3. ⁇ , an adhesion strength of 30 to 40 mm, a hardness of 200 OH ⁇ , and the underlayer is a nitride layer.
  • the surface pressure between the outer peripheral spline 1 1 1 and the inner peripheral spline 121 was set to about 1.7 GPa in the drive system lubricant.
  • the same experiment was conducted for the case of using the outer peripheral spline 1 1 1 where the 0 and 0 layers 1 1 1 b were not formed.
  • Figure 5 shows the results of this experiment.
  • Figure 5 shows the results of the above experiment, where the horizontal axis is the surface roughness of the outer spline 1 1 1 and the vertical axis is the static friction coefficient ⁇ s and the dynamic friction coefficient d.
  • FIG. Here, the static friction coefficient / zs on the vertical axis in Fig. 5 and the dynamic friction coefficient ⁇ (ratio with 1 is the ratio of the static friction coefficient ⁇ s to the dynamic friction coefficient d when the sliding speed V is 0.1 lmZs, that is, the static friction coefficient.
  • the static friction coefficient and the dynamic friction coefficient are about 1.1 when the surface roughness is R z l. 0 Atm or less.
  • the static friction coefficient and the dynamic friction coefficient are about 1.25.
  • the static friction coefficient and the dynamic friction coefficient are about 1.4.
  • the sliding speed V is in the range of 0.1 lm / s or less and the surface roughness is R z 3. ⁇ ⁇ or less
  • the sliding speed is The friction coefficient ⁇ is positive with respect to V.
  • the surface roughness is R z 3.0 to 5.0 jum
  • the surface roughness is less than R z 5.0 / m If so, the occurrence of stick-slip can be suppressed.
  • the surface roughness is R z 3 or less, the occurrence of stick slip can be further suppressed.
  • the surface roughness is R z O. 5 ⁇ or less, the occurrence of stick slip can be further suppressed.
  • the DLC layer 1 1 1 1 b has a characteristic that it is difficult to wear. Therefore, even when the propeller shaft 10 is used for a long time, the friction coefficient ⁇ with respect to the sliding speed V can be maintained in a positive gradient state or a state close to a positive gradient.
  • the friction coefficient ⁇ was measured when the type of DLC layer 1 1 1 b was changed.
  • the DLC layer 1 1 1 b was DLC—S i, DLC, and WCZC.
  • 13 13 layer 1 1 115 consisting of 0 _3 1 is a DLC with an Si content of 20 wt%, and is formed by DC plasma CVD at a processing temperature of 500 ° C., and the surface roughness is R z 2 6 ⁇ , film thickness is 3 ⁇ , adhesion is 40 mm, hardness is 2000 mm, and the underlayer is a nitride layer.
  • Layer 1 1 1 1 b consisting of 01 ⁇ is deposited by PVD with a processing temperature of 1500 degrees, surface roughness is R z 2.5 m, film thickness is 3 zm, adhesion is 20 N, hardness Is 2 000 Hv, and the underlayer is a nitride layer.
  • DLC layer 1 1 1 b made of WCZC is formed by PVD with a processing temperature of 180 degrees, surface roughness is R z 3.6 ⁇ , film thickness is 3 m, adhesion is 40 N, hardness is 100 OH v, the underlayer is a nitride layer.
  • FIG. 6 is a diagram showing the friction coefficient ⁇ for various DLC layers 1 1 lb and comparative examples. As shown in Fig. 6, when DLC-Si is formed, the friction coefficient is about 0.13. When only DLC is formed, the friction coefficient ⁇ is about 0.125. If WCZC is formed, the coefficient of friction; u is about 0.1 2. In addition, when the 0 layer 1 1 1 b is not formed and only the base material 1 1 1 a is formed, the friction coefficient ⁇ is about 0.2.
  • the friction coefficient u can be lowered compared to the case of the base material 1 1 1 a alone.
  • the film formation of the 01 layer 1 1 1 13 was performed by DC plasma CVD at a processing temperature of 500 degrees.
  • the 0 layer 1 1 11) is formed by PVD or high-frequency plasma CVD at 200 degrees or less, preferably 150 degrees or less.
  • the 0 and 0 layers 1 1 1 b are formed on the outer peripheral spline 1 1 1, but may be formed on the inner peripheral line 121. Even when the DLC layer is formed on the inner spline 121, the same effect as when the DLC layer 1 1 1b is formed on the outer spline 11 1 is obtained. Furthermore, a DLC layer ′ may be formed on both the outer peripheral spline 1 1 1 and the inner peripheral spline 1 21. In this case, the occurrence of stick-slip can be suppressed more effectively.

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Abstract

表面粗さを単に小さくすること以外の手段により、スティックスリップが生じることを確実に抑制することができるスプラインシャフトを提供する。スプラインシャフト１０は、外周スプライン１１１が形成された第１シャフト１１と、外周スプライン１１１に周方向に係合し軸方向に摺動可能な内周スプライン１２１が形成された第２シャフト１２とを備える。そして、外周スプライン１１１及び内周スプライン１２１の少なくとも何れか一方は、表面を所定の表面粗さに形成された基材１１１１ａと、基材１１ａの表面を被覆形成するアモルファス炭素系硬質薄膜１１１ｂとを備える。

Description

明細書 スプラインシャフト 技術分野
本発明は、 相互に軸線方向の相対移動を可能としつつトルクを伝達するスプラ インシャフトに関するものである。 背景技術
スプラインシャフトの一例として、 車両に搭載されたパワーュニッ卜の駆動力 を車輪に伝達するプロペラシャフトがある。 このプロペラシャフトは、 パワーュ ニッ卜に連結されるトランスミッションと車輪に連結されるディファレンシャル ギヤとの間に配置され、 トランスミッションの出力をディファレンシャルギヤへ 伝達する。 ここで、 路面からの衝撃や車両の運転状態などにより、 トランスミツ ションとディファレンシャルギヤとの相対位置関係が移動する。 特に車両前後方 向の相対位置の移動を吸収するために、 プロペラシャブトは、 外周スプラインが 形成された第 1シャフトと、 内周スプラインが形成された第 2シャフトとに分割 されている。 （特開 2 0 0 4— 3 5 9 0 8 7号公報参照） つまり、 外周スプライ ンと内周スプラインとが、 軸方向 （車両前後方向） に摺動できるような構成とし ている。 発明の開示
ところで、 車両の加減速時などにトランスミツションとディファレンシャルギ ャとの間が変動することにより、 スティックスリップという現象が生じることが ある。 スティックスリップとは、 第 1シャフトの外周スプラインと第 2シャフト の内周スプラインとが、 軸方向に断続的に相対移動するという現象である。 そし て、 スティックスリップにより、 車体振動や異音が発生することになる。
このスティックスリップの発生は、 外周スプラインと内周スプラインとの静摩 擦係数を低くすることにより、 抑制することができる。 そこで、 静摩擦係数を低 くするために、 外周スプラインと内周スプラインの表面の表面粗さを小さくする ことが考えられる。 しかし、 例えば、 表面粗さを R z ( J I S B 0 6 0 1 . 1 9 9 4に基づく十点平均粗さ、 以下同様） 0 . 1 μ πι以下と非常に低く した場 合には、 スクイズ効果等により、 却って静摩擦係数が増加してしまう。 さらに、 表面粗さを R z O . 1 / m以下と小さくした場合には、 中すベり領域、 すなわち 第 1シャフトと第 2シャフ卜の相対的な摺動速度が 0 . l mZ s以上の領域にお いて、 摺動速度に対する動摩擦係数が負勾配となる。 これは、 外周スプラインと 内周スプラインとの間における巨視的な油膜の増加に伴い、 混合潤滑状態に移行 するためである。ここで、動摩擦係数が摺動速度に対して負勾配である場合とは、 摺動速度が増加するにつれて、 動摩擦係数が減少する場合である。 そして、 この ように摺動速度に対する動摩擦係数が負勾配となることにより、 やはりステイツ クスリップが発生するおそれがある。 ，
本発明は、 このような事情に鑑みて為されたものであり、 表面粗さを単に小さ くすること以外の手段により、 スティックスリップが生じることを確実に抑制す ることができるスプラインシャフトを提供することを目的とする。
本発明のスプラインシャフトは、 相互に軸線方向の相対移動を可能としつつト ルクを伝達するスプラインシャフトであって、 第 1シャフトと、 第 2シャフトと を備える。 第 1 'シャフトとは、 外周面に外周スプラインが形成されたシャフトで ある。 第 2シャフトとは、 內周面に外周スプラインに对して周方向に係合し且つ 軸方向に摺動可能な内周スプラインが形成されたシャフトである。 そして、 外周 スプライン及び内周スプラインのうち少なくとも何れか一方は、 表面を所定の表 面粗さに形成された基材と、 基材の表面を被覆形成するァモルファス炭素系硬質 薄膜とを備えることを特徴とする。
つまり、 本発明のスプラインシャフトは、 外周スプラインの表面部のみ、 内周 スプラインの表面部のみ、 又は、 外周スプライン及び内周スプラインの双方の表 面部に、 アモルファス炭素系硬質薄膜が形成されている。 ただし、 アモルファス 炭素系硬質薄膜が、 外周スプラインの表面部のみに形成されるようにした場合に は、 非常に製造が容易となる。 これは、 アモルファス炭素系硬質薄膜を物理的蒸 着法又は化学的蒸着法で成膜する際に、 軸状部材の外表面への成膜は非常に容易 にできるからである。 ここで、 単に 「表面」 という場合は、 その部材の表面その もの、 すなわち、 その部材のうち表に露出している面を意味する。 また、 「表面 部」 という場合は、 その部材の表面のみならず、 その部材の表面から所定深さま での範囲を含む意味である。
ここで、 アモルファス炭素系硬質薄膜は、 炭素を主成分とするアモルファスの 硬質薄膜を意味する。 このアモルファス炭素系硬質薄膜としては、 例えば、 ダイ ャモンドライクカーボン （D L C ) のみものや、 D L Cにシリコン （S i ) 、 タ ングステン （W) 、 チタン （T i ) の何れかを含有させたものや、 炭化タンダス テン （WC ) と D L Cとの積層膜 （WC / C ) としてもよレ、。 なお、 WC Z Cの 場合には、 最表面に D L Cの層が配置されるようにする。 また、 第 1シャフ ト及 び第 2シャフト 基材は、 いずれも鋼材などの金属製材料を主とする。 例えば、 これらの基材には、 機械構造用炭素鋼 ·合金鋼などが用いられる。 ただし、 これ らの基材は、 金属製材料のみからなるものの他、 金属製材料部とその表面に下地 処理を施したものからなるものを含む。 ，
そして、 このアモルファス炭素系硬質薄膜は、 固体潤滑性に富み、 ァモルファ スであるため、 アモルファス炭素系硬質薄膜自体の表面粗さは小さい。 さらに、 アモルファス炭素系硬質薄膜は、 その下地の表面粗さ、 すなわち、 アモルファス 炭素系硬質薄膜を形成する前の部材の表面粗さに倣う性質 （トレース性） を有し ている。 つまり、 本発明のスプラインシャフトにおいては、 アモルファス炭素系 硬質薄膜の表面粗さは、 その下地に相当する基材の表面粗さに倣うものとなる。 つまり、 基材の表面粗さが大きい場合には、 アモルファス炭素系硬質薄膜を形 成した後の表面粗さも大きくなり、 基材の表面粗さが小さい場合には、 ァモルフ ァス炭素系硬質薄膜を形成した後の表面粗さも小さくなる。 さらに、 ァモルファ ス炭素系硬質薄膜自体の表面粗さは小さいため、 基材の表面粗さを十分に小さく した場合には、 アモルファス炭素系硬質薄膜を形成した後の表面粗さも、 十分に 小さくなる。 従って、 本発明のスプラインシャフ トによれば、 基材の表面粗さを所定の表面 粗さに形成することで、 アモルファス炭素系硬質薄膜を被覆形成した後の表面粗 さを、 所定の表面粗さとすることができる。 つまり、 アモルファス炭素系硬質薄 膜を形成した後のスプラインの表面粗さを、 適切にコントロールすることができ る。
つまり、 基材の表面粗さを適切な表面粗さに形成しておき、 この基材の表面を ァモルファス炭素系硬質薄膜により被覆形成することで、 外周スプラインと内周 スプラインとの静摩擦係数が確実に低くなるように設定することができる。
その結果、 外周スプラインと内周スプラインとが断続的な相対移動をすること なく、 滑らかな連続的な相対移動をすることができる。 つまり、 スティックスリ ップの発生を抑制することができる。 さらに、 アモルファス炭素系硬質薄膜は摩 耗しにくいので、本発明のスプラインシャフトを長期間使用した場合であっても、 スティックスリ ップの発生を抑制することができる。 また、 アモルファス炭素系 硬質薄膜として、 シリコン、 タングステン、 チタンなどを D L Cに含有させたも のとした場合は、 比較的厚い膜を形成することができる。 比較的厚い膜を形成す ることで、 ァモルファス炭素系硬質薄膜の摩耗に対する耐久性を確保することが できる。
ところで、 基材の表面を被覆するものとして、 例えばナイロンコートやダイヤ モンドコート等が考えられる。 しかし、 ナイロンコートは下地に相当する基材の 表面粗さを倣う性質はなく、 ダイヤモンドコートはトレース性はあるが、 ァモル ファス炭素系硬質薄膜のトレース性に比べて非常に劣るものである。 さらに、 ダ ィャモンドコートは、 それ自体の結晶性により微細な粗さが形成され、 結果とし て表面粗さが大きくなつてしまう。 このように、 本発明は、 ナイロンコートゃダ ィャモンドコート等が有しないアモルファス炭素系硬質薄膜の特有の性質を利用 することで、 上述したように、 スティックスリップの発生を抑制することができ る。
ここで、 基材の所定の表面粗さは、 R z ( J I S B 0 6 0 1 : 1 9 9 4に 基づく十点平均粗さ） 0 . Ι μ ΐη以上とするとよい。 基材の表面粗さを R z O . 1 / m以上とすることで、 アモルファス炭素系硬質薄膜の表面粗さを R z 0. 1 W in以上とすることができる。 つまり、 上述したように、 スプラインの表面粗さ が小さすぎることにより、 却って静摩擦係数を大きくすることを抑制できる。 換 言すると、確実に静摩擦係数を小さくすることができる。さらに、中すベり領域、 すなわち第 1シャフトと第 2シャフトの相対的な摺動速度が 0. lmZs以上の 領域において、 摺動速度に対する動摩擦係数を正勾配とすることができる。 従つ て、 两シャフトの相対的な摺動速度が 0. lmZs以上となるような場合におい て、 確実にスティックスリ ップの発生を抑制することができる。 なお、 摩擦係数 が摺動速度に対して正勾配である場合とは、 摺動速度が増加するにつれて、 摩擦 係数が一定若しくは増加する場合である。
また、 基材の所定の表面粗さは、 R z 5. Ο μπι以下とするとよい。 このよう に、 十分に小さな表面粗さとすることで、 外周スプラインと内周スプラインとの 静摩擦係数を十分に小さくすることができる。
また、 外周スプラインと内周スプラインとの摩擦係数の関係が次のようになる ようなアモルファス炭素系硬質薄膜を形成するようにするとよい。 すなわち、 外 周スプラインと内周スプラインとの摩擦係数は、 第 1シャフトと第 2シャフトと の相対的な摺動速度が 0. lmZs以下の範囲において 0. 15以下であるよう にする。 さらに、 摺動速度が 0. lmZsにおける外周スプラインと内周スプラ インとの動摩擦係数に対する外周スプラインと内周スプラインとの静摩擦係数の 比は、 1. 4以下であるようにする。 ，動摩擦係数に対する静摩擦係数の比 （動摩 擦係数と静摩擦係数との比） は、 好ましくは 1. 2以下、 より好ましくは 1. 0 以下である。 そして、 外周スプラインと内周スプラインとの動摩擦係数及び静摩 擦係数を上記のようにすることで、 確実にスティックスリップの発生を抑制する ことができる。
特に、 動摩擦係数に対する静摩擦係数の比 （動摩擦係数と静摩擦係数との比） は、摺動速度が 0. lmZs以下の範囲において、 1. 0以下にするとよりよい。 これにより、 摺動速度が 0. lmZs以下の範囲において、 摩擦係数が摺動速度 に対して正勾配とすることができる。 従って、 スティックスリップの発生をより 確実に抑制できる。
ここで、 アモルファス炭素系硬質薄膜の表面粗さは、 R z (J I S B 06 01 . 1 994に基づく十点平均粗さ） 5. 0 m以下とするとよい。 当該表面 粗さは、 好ましくは R z 3. 0 /zm以下、 より好ましくは R z O. 5 μ m以下で ある。 さらに、好ましくは、アモルファス炭素系硬質薄膜の表面粗さを、 R z O. 1 μηι以下とするとよい。 つまり、 アモルファス炭素系硬質薄膜の表面粗さを上 記の範囲にすることで、 外周スプラインと内周スプラインとの静摩擦係数及び動 摩擦係数を低くすることができる。 さらには、 外周スプラインと内周スプライン との摩擦係数の関係を上述したような関係とすることができる。
また、 アモルファス炭素系硬質薄膜の膜厚は、 0. 4以上 10. O /im以下と するとよレ、。 当該膜厚の上限値は、 好ましくは 0. 7 μπι以上、 より好ましくは 0. 8 μπι以上である。 また、 当該膜厚の下限値は、好ましくは 8. Ο μπι以下、 より好ましくは 4. O /zm以下 ある。 これにより、 アモルファス炭素系硬質薄 膜は、 基材の表面粗さを確実に倣うことができる。 さらに、 本発明のスプライン シャフトを長期間使用した場合であっても、 摩耗 ·剥離などの生じにくいァモル ファス炭素系硬質薄膜とすることができる。 従って、 本発明のスプラインシャフ トを長期間使用した場合であっても、 スティックスリップの発生をより確実に抑 制することができる。
また、 アモルファス炭素系硬質薄膜の硬度は、 80 OH V以上とするとよい。 これにより、 アモルファス炭素系硬質薄膜の摩耗を抑制することができる。 従つ て、 本発明のスプラインシャフトを長期間使用した場合であっても、 スティック スリップの発生を抑制することができる。
また、 アモルファス炭素系硬質薄膜の基材への密着力は、 1 ON以上とすると よい。 これにより、 アモルファス炭素系硬質薄膜が基材から剥離することを抑制 することができる。 従って、 本発明のスプラインシャフトを長期間使用した場合 であっても、 スティックスリップの発生を抑制することができる。
特に、 アモルファス炭素系硬質薄膜の基材への密着力を向上させるために、 以 下のようにするとよい。 すなわち、 外周スプライン及び内周スプラインのうち少 なくとも何れか一方の基材のうちの表面部に、 窒化層、 S i層、 C r層、 及ぴ C r N層の何れかからなる下地処理が施されているようにするとよい。 この場合、 アモルファス炭素系硬質薄膜は、 基材のうちの表面部に形成された下地層を被覆 形成することになる。 そして、 この下地処理により形成される下地層により、 ァ モルファス炭素系硬質薄膜と基材との密着力を十分に得ることができる。
なお、 基材とアモルファス炭素系硬質簿膜との間に、 中間層を形成するように してもよい。 ただし、 この中間層の膜厚は、 アモルファス炭素系硬質薄膜の膜厚 に比べて非常に薄く形成されるため、 中間層の表面の表面粗さは、 基材の表面粗 さに倣うものとなっている。
また、 アモルファス炭素系硬質薄膜は、 2 0 0度以下の物理的蒸着法 （P V D) 又は高周波プラズマ化学的蒸着法（C V D)により成膜されるようにするとよい。 ここで、 例えば 5 0 0度などの非常に高い温度でアモルファス炭素系硬質薄膜を 成膜する場合には、 成膜対象である第 1シャフト及びノ又は第 2シャフ卜の基材 の強度を低下させるおそれがある。 しかし、 2 0 0度以下にてアモルファス炭素 系硬質薄膜を成膜することで、 成膜対象である基材の強度の低下を防止すること ができる。 特に、 アモルファス炭素系硬質薄膜の成膜温度を 1 5 0度以下とする と、 基材の強度の低下をより確実に防止できる。
ここで、 上述したスプラインシャフトは、 車両のプロペラシャフトに適用する とよい。 すなわち、 この場合、 当該スプラインシャフトは、 車両に搭載されたパ ヮーュニットの駆動力を車輪に伝達するプロペラシャフトであり、 第 1シャフト は、 一端側が前記パワーユニット及び車輪の何れか一方側に連結され、 他端側の 外周面に外周スプラインが形成され、 第 2シャフトは、 一端側がパワーユニット 及び車輪の他方側に連結され、 他端側の内周面に外周スプラインに対して周方向 に係合し且つ軸方向に摺動可能な内周スプラインが形成される。 このように、 本 発明のスプラインシャフトをプロペラシャフトに適用することで、 スティックス リップの発生に伴う車体振動や異音を確実に抑制することができる。
また、 外周スプラインと内周スプラインとの間に潤滑油を介在するようにする とよい。 これにより、 適切に外周スプラインと内周スプラインとの静摩擦係数を 小さくしつつ、 超寿命化を図ることができる。
これまでは、 本発明をスプラインシャフトとして捉えた場合について説明した が、 この他に、 本発明は、 スプラインシャフトの製造方法としても捉えることが できる。
すなわち、 本発明のスプラインシャフトの製造方法は、 相互に軸線方向の相対 移動を可能としつつトルクを伝達するスプラインシャフトの製造方法である。 こ こで、 スプラインシャフトは、 外周面に外周スプラインが形成された第 1シャフ トと、 内周面に前記外周スプラインに対して周方向に係合し且つ軸方向に摺動可 能な内周スプラインが形成された第 2シャフトとを備える。 そして、 外周スプラ イン及び内周スプラインのうち少なくとも何れか一方は、 基材の表面を所定の表 面粗さに形成した後、 当該基材の表面にァモルファス炭素系硬質薄膜を被覆形成 することを特徴とする。
これにより、 上述したスプラインシャフトによる効果と同一の効果を発揮する ことができる。 さらに、 上述したスプラインシャフトに適用する他の特徴を、 当 該スプラインシャフトの製造方法に同様に適用することができる。 この場合、 そ れぞれの効果と同様の効果を発揮する。 ， ― 図面の簡単な説明
第 1図は、 車両の駆動系の構成を示す斜視図である。
第 2図は、 プロペラシャフト 1 0の部分断面図を示す。
第 3図は、 外周スプライン 1 1 1の軸方向断面を示す模式図である。 ' 第 4図は、 実験結果を示す図である。
第 5図は、 実験結果を示す図である。
第 6図は、 実験結果を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
次に、 実施形態を挙げ、 本発明をより詳しく説明する。 本発明のスプラインシ ャフトを、 車両に搭載されるプロペラシャフト 1 0に適用した場合を例に挙げて 説明する。
( 1 ) 車両の駆動系の構成
まず、 プロペラシャフト 1 0が適用される車両の駆動系の構成について図 1を 参照して説明する。 ここで、 図 1は、 車両の駆動系の構成を示す斜視図である。 図 1に示すように、 当該車両は、 フロントエンジンリアドライブ （F R ) 車であ る。 すなわち、 当該車両の駆動系は、 車両前方に配置されたエンジン 2 0 (本発 明におけるパワーユニット） と、 トランスミッション 3 0と、 プロペラシャフト 1 0と、 ディファレンシャルギヤ 4 0と、 リアアクスル 5 0とを備えている。 トランスミッション 3 0は、 車両の前方側であって、 エンジン 2 0の後方に配 置されている。 そして、 トランスミッション 3 0は、 エンジン 2 0から出力され る駆動力を変速する。 プロペラシャフト 1 0は、 車両前後方向に延伸するように 配置されている。 このプロペラシャフト 1 0の車両前端側は、 トランスミツショ ン 3 0の出力シャフ ト （図示せず） に連結されている。 プロペラシャフト 1 0の 車両後端側は、 車両後方側に配置されたディファレンシャルギヤ 4 0の入力シャ フト （図示せず） に連結されている。 すなわち、 プロペラシャフト 1 0は、 トラ ンスミッション 3 0から出力されるエンジン 2 0の駆動力をディファレンシャル ギヤ 4 0に伝達している。 そして、 ディファレンシャルギヤ 4 0は、 プロペラシ ャフト 1 0を介して伝達された駆動力を左右の後輪 6 0へ左右のリアアクスル 5 0を介して伝達する。
このように、 プロペラジャフト 1 0は、 車両前方に配置されたエンジン 2 0の 駆動力を後輪 6 0へ伝達するためのシャフトである。 ここで、 トランスミツショ ン 3 0及びディファレンシャルギヤ 4 0の相対的位置は、 路面からの衝撃や車両 の運転状態などにより、 移動する。 そして、 トランスミッション 3 0とディファ レンシャルギヤ 4 0とが相対的に車両前後方向、 車両左右方向、 及び車両上下方 向に移動した場合であっても、 プロペラシャフト 1 0は、 確実にトランスミツシ ヨン 3 0からディファレンシャルギヤ 4 0へ駆動力を伝達できる構成とされてい る。 具体的には、 プロペラシャフト 1 0の車両前端側と トランスミッション 3 0 の出力シャフトとは、 自在継手 1 0 aにより連結されている。 さらに、 プロペラ シャフト 1 0の車両後端側とディファレンシャルギヤ 4 0の入力シャフトとは、 自在継手 1 0 bにより連結されている。 さらに、 プロペラシャフト 1 0は、 軸方 向に伸縮可能な構成とされている。 以下、 プロペラシャフト 1 0の詳細構成につ いて説明する。
( 2 ) プロペラシャフト 1 0の詳細構成
プロペラシャフト 1 0の詳細構成について図 2を参照して説明する。 図 2は、 プロペラシャフト 1 0の部分断面図を示す。 図 2に示すように、 プロペラシャフ ト 1 0は、 第 1シャフト 1 1と、 第 2シャフト 1 2とから構成されている。
第 1シャフト 1 1は、軸状からなる。この第 1シャフト 1 1の車両後端側には、 ディファレンシャルギヤ 4 0の入力シャフトと連結する自在継手 1 0 bが配置さ れている。第 1シャフト 1 1の車両前端側には、外周面にスプライン（以下、 「外 周スプライン」 とレヽう） 1 1 1が形成されている。 この外周スプライン 1 1 1の 径方向断面形状は、 周方向に凹凸状をなしている。 そして、 外周スプライン 1 1 1の凹凸状は、 軸方向に延伸するように形成されている。 また、 この第 1シャフ ト 1 1は、 主として、 機械構造用炭素鋼 ·合金鋼などからなる。 さらに、 外周ス プライン 1 1 1の表面部には、 アモルファス炭素系硬質薄膜が形成されている。― 具体的には、 外周スプライン 1 1 1の凸面、 凹面、 側面の全ての表面部にァモル ファス炭素系硬質薄膜が形成されている。 なお、 この外周スプライン 1 1 1の表 面部の詳細については、 後述する。
第 2シャフト 1 2は、軸状からなる。この第 2シャフト 1 2の車両前端側には、 トランスミッション 3 0の出力シャフトと連結する自在継手 1 0 aが配置されて いる。 第 2シャフト 1 2の車両後端側は、 筒状をなしており、 この筒状部分の内 周面にスプライン（以下、 「内周スプライン」 という） 1 2 1が形成されている。 内周スプライン 1 2 1の径方向断面形状は、 周方向に凹凸状をなしている。 そし て、內周スプライン 1 2 1の凹凸状は、軸方向に延伸するように形成されている。 この内周スプライン 1 2 1は、 外周スプライン 1 1 1に対して周方向に係合し、 且つ、 軸方向に摺動するようにされている。 また、 この第 2シャフト 1 2は、 主 として、 機械構造用炭素鋼 ·合金鋼などからなる。 つまり、 外周スプライン 1 1 1と内周スプライン 1 21とが周方向に係合する ことにより、 第 2シャフト 1 2の回転が第 1シャフト 1 1へ伝達される。 また、 外周スプライン 1 1 1と内周スプライン 1 21とが軸方向に摺動することができ るので、 プロペラシャフト 1 0全体の長さを伸縮することができる。
(3) 外周スプライン 1 1 1の表面部の詳細構成
次に、 外周スプライン 1 1 1の表面部の詳細構成について図 3を参照して説明 する。 図 3は、 外周スプライン 1 1 1の軸方向断面を示す模式図である。 図 3に 示すように、 外周スプライン 1 1 1は、 基材 1 1 1 aと、 DLC層 1 1 1 bとか らなる。
基材 1 1 1 aは、 例えば、 機械構造用炭素鋼 ·合金鋼などからなる。 この基材 1 1 1 aの表面部は、 高周波焼き入れ処理などが施されている。 さらに、 高周波 焼き入れが施された後、 基材 1 1 1 aの表面部には、 ダイヤモンドブラスト又は マイクロブラストなどの処理が施されている。 ここで、 例えば、 ダイヤモンドブ ラスト処理ほ、 ダイヤモンド粒子を配合した粒直径が数 -〜数百; umの樹脂粒子 を基材 1 1 1 aの表面に投射することにより行う処理である。 これらの処理によ り、 基材 1 1 1 aの表面粗さは、 R z 0. Ι μπι以上 5. Ο μπι以下とする。 な お、基材 1 1 1 aのうちの表面部（基材 1 1 1 aの一部分である） には、窒化層、 S i層、 C r層、 又は C r N層などの下地層 1 1 1 cを形成する下地処理が施さ れるようにしてもよい。 もちろん、 下地処理を施した場合における下地層 1 1 1 cの表面粗さは、 R z O. l wm以上 5. 0以下 / mとする。 この下地処理によ り形成される下地層 1 1 1 cの厚みは、 例えば、 2〜 10 At mなどとする。
DLC層 1 1 1 bは、 基材 1 1 1 aの表面側を被覆するように形成される。 仮 に、 基材 1 1 1 aの表面部に下地層 1 1 1 cが形成されている場合には、 DLC 層 1 1 l bは、 下地層 1 1 1 cの表面側を被覆するように形成される。 この DL C層 1 1 1 bは、 ダイヤモンドライクカーボン （以下、 「DLC」 という） など のアモルファス炭素系硬質薄膜からなる。 具体的には、 DLC層 1 1 1 bは、 D LC、 シリコン （S i ) を DLCに含有させた DLC— S i、 チタン （T i ) を DLCに含有させた DLC— T i、 タングステン （W) を DLCに含有させた D LC— W、 炭化タングステン （WC) と DLCとの積層膜 （WCZC) などであ る。
そして、 0 0層 1 1 11)は、 200度以下の物理的蒸着法又は高周波プラズ マ化学的蒸着法により成膜される。この DLC層 1 1 1 bは、表面粗さが R z 0. 1 jum以上 5. 以下である。 これは、 0乙じ層1 1 1 bは基材 1 1 1 aの 表面粗さに倣う性質を有しているため、 0 じ層1 1 l bの表面粗さは、 基材 1 1 1 aの表面粗さとほぼ同一の表面粗さとなる。 また、 D L C層 1 1 1 bは、 膜 厚が 0. 4 μπι以上 10. 0 ; m以下であり、 硬度が 80 ΟΗν以上である。 そ して、 01 じ層1 1 1 bの基材 1 1 1 aへの密着力は、 1 ON以上確保されてい る。
(4) 0し。層1 1 1 bの摩擦係数/ iに関する実験
ここで、 外周スプライン 1 1 1と内周スプライン 1 21との摩擦係数 μは、 外 周スプライン 1 ,1 1と内周スプライン 121との間にて発生するスティックスリ ップの指標となる。 具体的には、 外周スプライン 1 1 1と内周スプライン 1 21 との摩擦係数 μを低下させることが、 スティックスリップの発生を抑制するよう に作用する。 さらに、 外周スプライン 1 1 1と內周スプライン 1 21との相対的 な摺動速度 Vに対して摩擦係数 が正勾配となるようにすることが、 スティック スリップの発生を抑制するように作用する。
そこで、 スティックスリップの発生の指標である外周スプライン 1 1 1と内周 スプライン 1 2 1との摩擦係数 μに関する実験を行った。
(a) まず、 第 1シャフト 1 1と第 2シャフト 1 2との相対的な摺動速度 Vを 変化させた場合における外周スプライン 1 1 1と内周スプライン 121との摩擦 係数 を計測した。 ここで、 0しじ層1 1 11)は、 処理温度 500度の直流ブラ ズマ CVDにより、 S 1含有量 20 w t %の D LC— S iを成膜した。 また、 D しじ層1 1 113は、表面粗さが R z 2. 0 ^m,膜厚が 3 m、密着力が 4 ON、 硬度が 200 OH v、 下地層が窒化層である。
そして、 当該実験は、 駆動系潤滑油中にて、 外周スプライン 1 1 1と内周スプ ライン 121との面圧を約 1. 7 GP aとして行った。 比較のため、 0し0層1 1 1 bが形成されていない外周スプライン 1 1 1を用いた場合についても同様の 実験を行った。
この実験結果を図 4に示す。 図 4は、 上記の実験結果を示す図であり、 横軸を 摺動速度 Vとし、縦軸を摩擦係数 μとする、いわゆる μ— V特性を示す図である。 図 4に示すように、 DLC層 1 1 1 bが形成されている場合には、 摺動速度 Vが OmZsの摩擦係数 、 いわゆる静摩擦係数 μ sが、 約 0. 12程度である。 そ して、摺動速度 Vの増加に伴って、摩擦係数 が 0. 1 3付近まで増加している。 そして、 摺動速度 Vが約 0. 0 lmZs以上における摩擦係数な、 いわゆる動摩 擦係数 μ dは、 0. 1 3付近でほぼ一定となっている。例えば、摺動速度 Vが 0. lmZsの場合における動摩擦係数 μ dは、 約 0. 1 3である。 ' ここで、 外周スプライン 1 1 1と内周スプライン 1 21との間にてスティック スリップが発生するおそれのある摺動速度 Vは、 0. lmZs以下の範囲である。 つまり、 DLC層 1 1 1 bが形成されている場合には、 スティックスリップが発 生するおそれのある摺動速度 Vが 0. lmZs以下の範囲において、 摩擦係数 μ が摺動速度 Vに対して正勾配となっている。 さらに、 摺動速度 Vが 0. lmZs 以下の範囲において、 摩擦係数 μは 0. 1 5以下となっている。 なお、 摩擦係数 μが摺動速度 Vに対して正勾配である場合とは、摺動速度 Vが増加するに従って、 摩擦係数 μが一定若しくは増加する場合である。
一方、 0 0層1 1 1 bが形成されていない場合には、 静摩擦係数; u sが、 約 0. 23程度である。 そして、 摺動速度 Vが増加するのに伴って、 摩擦係数 が 0. 1 9前後まで徐々に減少する。 例えば、 摺動速度 Vが 0. lmZsの場合に おける動摩擦係数； u dは、 約 0. 20である。 つまり、 摺動速度 Vが 0. lmZ s以下の範囲において、摩擦係数 は摺動速度 Vに対して正勾配となっていなレ、。 このように、 0し〇層1 1 1 bが形成されている場合には、 0しじ層1 1 l b が形成されていない場合に比べて、 摺動速度 Vが 0. lmZs以下の範囲におい て摩擦係数; uを低くすることができる。 さらに、 DLC層 1 1 1 bが形成される ことで、 0 じ層1 1 1 bが形成されていない場合には成し得なかった摺動速度 Vに対して摩擦係数 を正勾配にすることができる。 このように、 DLC層 1 1 1 bを形成することで、 スティックスリップが発生するおそれのある摺動速度 V において、 摩擦係数 μを低下でき、 且つ、 正勾配とすることができるので、 ステ イツクスリップの発生を抑制することができる。
さらに、 DLC層 1 1 1 bは、 摩耗しにくい特性を有している。 従って、 プロ ペラシャフト 10を長期間使用した場合であっても、 上述した μ— V特性が維持 される。 これは、 上述した DLC層 1 1 1 bが形成されている場合における; u— V特性は、 0 じ層1 1 1 bが形成されていることによる影響が非常に大きいた めである。 すなわち、 外周スプライン 1 1 1と内周スプライン 1 21との間に配 置させていたグリスや駆動系潤滑油などが消耗したとしても、 摩擦係数 μはほと んど大きくならない。 これに対して、 0 じ層1 1 1 bが形成されていない場合 には、 グリスや駆動系潤滑油が消耗した場合には、 摩擦係数； uは大きくなる。 こ れは、 0しじ層 1 1 1 bが形成されていない場合における μ—V特性は、 グリス や駆動系潤滑油による影響が非常に大きいためである。
このように、 DLC層 1 1 1 bが形成されている場合には、 摩擦係数 を低く することができ、 摺動速度 Vに対して摩擦係数 を正勾配にすることができ、 さ らに、 この状態を長期間維持することができる。 従って、 スティックスリップの 発生を長期間抑制することができる。
(b) 次に、 外周スプライン 1 1 1の表面粗さを変化させた場合における外周 スプライン 1 1 1と内周スプライン 121との摩擦係数 を計測した。 ここで、 0しじ層1 1 11)は、 処理温度 500度の直流プラズマ CVDにより、 S i含有 量 2 Ow 1%の0し。一3 1を成膜した。また、 0 〇層1 1 1 bは、膜厚が 3. Ο μπι、 密着力が 30〜40Ν、 硬度が 200 OH ν、 下地層が窒化層である。 そして、 当該実験は、 駆動系潤滑油中にて、 外周スプライン 1 1 1と内周スプ ライン 121との面圧を約 1. 7 GP aとして行った。 比較のため、 0し〇層1 1 1 bが形成されていない外周スプライン 1 1 1を用いた場合についても同様の 実験を行った。
この実験結果を図 5に示す。 図 5は、 上記の実験結果を示す図であり、 横軸を 外周スプライン 1 1 1の表面粗さとし、 縦軸を静摩擦係数 μ sと動摩擦係数 d との比とする図である。 ここで、 図 5における縦軸の静摩擦係数/ z sと動摩擦係 数 μ (1との比とは、 摺動速度 Vが 0. lmZsにおける動摩擦係数 dに対する 静摩擦係数 μ sの比、 すなわち、 静摩擦係数 sを摺動速度 Vが 0. lmZsに おける動摩擦係数; u dで除した値である。 つまり、 図 5は、 表面粗さを変化させ た場合に、 摺動速度 Vに対して摩擦係数 が正勾配となるか否かを判断すること ができる図である。つまり、縦軸の静摩擦係数 μ sと動摩擦係数 μ dとの比が 1. 0以下の場合には、 摺動速度 Vに対して摩擦係数 μが正勾配となり、 1. 0より 大きい場合には、 摺動速度 Vに対して摩擦係数 μが正勾配とならない。 なお、 以 下、 静摩擦係数と動摩擦係数との比を 「静摩擦係数 Ζ動摩擦係数」 と記す。 図 5に示すように、 DLC層 1 1 1 bが形成されている場合には、 表面粗さが R z 3. 以下において、 静摩擦係数ノ動摩擦係数は、 1. 0より小さくな つている。 また、 表面粗さが R z 5. O/ mにおいては、 静摩擦係数 動摩擦係 数は、 約 1. 1である。
一方、 DLC層 1 1 1 bが形成されていない場合には、 表面粗さが R z l. 0 At m以下においては、 静摩擦係数 動摩擦係数は、 約 1. 1である。 表面粗さが R z 2. 0〜3. 0 μηιにおいては、 静摩擦係数 動摩擦係数は、 約 1. 25で ある。また、表面粗さが R ζ 5. 0 μπιにおいては、静摩擦係数 動摩擦係数は、 約 1. 4である。
以上より、 DLC層 1 1 1 bが形成されている場合には、 0 。層1 1 1 bが 形成されていない場合に比べて、 静摩擦係数ノ動摩擦係数が小さくなっている。 つまり、 DLC層 1 1 1 bが形成されることが、 摺動速度 Vに対して摩擦係数; u を正勾配に近づかせるように作用する。
そして、 DLC層 1 1 1 bが形成されている場合には、 摺動速度 Vが 0. lm /s以下の範囲において、 表面粗さが R z 3. Ο μπι以下であれば、 摺動速度 V に対して摩擦係数 μが正勾配となる。 また、 表面粗さが R z 3. 0〜5. 0 jum においては、 摺動速度 Vに対して摩擦係数 μが正勾配にはならないとしても、 静 摩擦係数； u sと動摩擦係数; u dとの差が非常に小さい。 従って、 正勾配となる場 合とほど同等と考えることができる。 従って、 表面粗さが R z 5. 0 / m以下で あれば、 スティックスリップの発生を抑制することができる。 さらには、 表面粗 さが R z 3. 以下であれば、 スティックスリ ップの発生をより抑制するこ とができる。 特に、 表面粗さが R z O. 5 μπι以下であれば、 スティックスリツ プの発生をさらに抑制することができる。
また、 DLC層 1 1 1 bは、上述したように、摩耗しにくい特性を有している。 従って、 プロペラシャフト 10を長期間使用した場合であっても、 摺動速度 Vに 対して摩擦係数 μが正勾配になる状態又は正勾配に近い状態を維持することでき る。
(c) 次に、 DLC層 1 1 1 bの種類を変化させた場合の摩擦係数 μを計測し た。 ここで、 DLC層 1 1 1 bは、 DLC— S i と、 DLCと、 WCZCとした。 0しじ_3 1からなる13しじ層1 1 115は、 S i含有量 20 w t%の DLCであ つて、処理温度 500度の直流プラズマ CVDにより成膜し、表面粗さが R z 2. 6 μπι, 膜厚が 3 μπι、 密着力が 40 Ν、 硬度が 2000 Η ν、 下地層が窒化層 である。 01^じからなる0乙〇層1 1 1 bは、 処理温度 1 50度の PVDにより 成膜し、 表面粗さが R z 2. 5 m、 膜厚が 3 zm、 密着力が 20N、 硬度が 2 000Hv、 下地層が窒化層である。 WCZCからなる DLC層 1 1 1 bは、 処 理温度 180度の P VDにより成膜し、 表面粗さが R z 3. 6 μπι、 膜厚が 3 m、 密着力が 40 N、 硬度が 100 OH v、 下地層が窒化層である。
そして、 当該実験は、 駆動系潤滑油中にて、 外周スプライン 1 1 1と内周スプ ライン 1 21との面圧を約 1. 7GP a、 摺動速度 Vを 0. O Sm/sとして行 つた。 比較のため、 0 〇層1 1 1 bが形成されていない外周スプライン 1 1 1 についても同様の実験を行った。
この実験結果を図 6に示す。 図 6は、 DLC層 1 1 l bの各種、 及び、 比較例 についての摩擦係数 μを示す図である。 図 6に示すように、 DLC— S iが形成 されている場合には、 摩擦係数 は約 0. 1 3となる。 また、 DLCのみが形成 されている場合には、 摩擦係数 μは約 0. 1 25である。 WCZCが形成されて いる場合には、 摩擦係数； uは約 0. 1 2である。 また、 0 〇層1 1 1 bが形成 されておらず基材 1 1 1 aのみの場合には、 摩擦係数 μは約 0. 2である。 つまり、 DLC—S i、 DLC、 又は WC/Cの DLC層 1 1 1 bが形成され ることで、 基材 1 1 1 aのみの場合に比べて、 摩擦係数; uを低くすることができ る。 すなわち、 DLC層 1 1 1 bの種類を DLC— S ιに代えて、 DLC、 WC ZCとした場合であっても、スティックスリップの発生を抑制することができる。 ここで、 上記各実験において、 01^じ層 1 1 1 13の成膜は、 処理温度 500度 の直流プラズマ CVDにより行った。 ただし、 実際には、 0し〇層1 1 11)は、 200度以下、 好ましくは 1 50度以下の P VD又は高周波プラズマ CVDによ り成膜されるようにする。これにより、 DLC層 1 1 1 bを成膜することにより、 基材 1 1 1 aの焼き鈍しによる強度低下を防止することができる。 なお、 上記実 験において、 処理温度 500度の直流プラズマ CVDにより行ったが、 このこと は、 摩擦係数 μには影響を及ぼすことはない。
なお、 上記実施形態においては、 0し〇層1 1 1 bは、 外周スプライン 1 1 1 に形成するようにしたが、 内周^プライン 121に形成するようにしてもよい。 内周スプライン 12 1に DLC層を形成する場合にも、 外周スプライン 1 1 1に DLC層 1 1 1 bを形成する場合と同様の効果を奏する。 さらに、 外周スプライ ン 1 1 1及び内周スプライン 1 21の双方に DLC層'を形成するようにしてもよ い。 この場合には、 より効果的に、 スティックスリップの発生を抑制することが できる。

Claims

請求の範囲
1. 相互に軸線方向の相対移動を可能としつつトルクを伝達するスプラインシ ャフ卜であって、
外周面に外周スプラインが形成された第 1シャフトと、
内周面に前記外周スプラインに対して周方向に係合し且つ軸方向に摺動可能な 内周スプラインが形成された第 2シャフ卜と、
を備え、
前記外周スプライン及び前記内周スプラインのうち少なくとも何れか一方は、 表面を所定の表面粗さに形成された基材と、
前記基材の表面を被覆形成するァモルファス炭素系硬質薄膜と、
を備えることを特徴とするスプラインシャフト。
2. 前記所定の表面粗さは、 R z (J I S B 0601 ： 1 994に基づく 十点平均粗さ） 0. Ι μπι以上 5. 0 μπι以下である請求項 1記載のスプライン シャフ ト。
3. 前記外周スプラインと前記内周スプラインとの摩擦係数は、 前記第 1シャ フトと前記第 2シャフトとの相対的な摺動速度が 0. lmZs以下の範囲におい て 0. 1 5以下であり、
前記摺動速度が 0. 1 sおける前記外周スプラインと前記内周スプライン との動摩擦係数に対する前記外周スプラインと前記内周スプラインとの静摩擦係 数の比は、 1. 4以下である請求項 1又は 2に記載のスプラインシャフト。
4. 前記アモルファス炭素系硬質薄膜の表面粗さは、 R z (J I S B 06 01 · 1994に基づく十点平均粗さ） 5. 0 μηι以下である請求項 1〜3の何 れか一項に記載のスプラインシャフト。
5. 前記アモルファス炭素系硬質薄膜の膜厚は、 0. 4 m以上 10. 0 zm 以下である請求項 1〜 4の何れか一項に記載のスプラインシャフト。
6. 前記アモルファス炭素系硬質薄膜の硬度は、 80 OHv以上である請求項 1〜5の何れか一項に記載のスプラインシャフト。
7 . 前記アモルファス炭素系硬質薄膜は、 シリコン、 タングステン、 チタンの 何れかを含有する請求項 1〜 6の何れか一項に記載のスプラインシャフト。
8 . 前記アモルファス炭素系硬質薄膜の前記基材への密着力は、 1 O N以上で ある請求項 1〜 7の何れか一項に記載のスプラインシャフト。
9 . 前記外周スプライン及び前記内周スプラインのうち少なくとも何れか一方 の前記基材のうちの表面部に、 窒化層、 S i層、 C r層、 及び C r N層の何れか からなる下地処理が施されている請求項 8記載のスプラインシャフト。
1 0 . 前記ァモルファス炭素系硬質薄膜は、 2 0 0度以下の物理的蒸着法又は 高周波プラズマ化学的蒸着法により成膜される請求項 1〜9の何れか一項に記載 のスプラインシャフ ト。
1 1 . 前記アモルファス炭素系硬質薄膜は、 前記外周スプラインの表面部に形 成されている請求項 1〜1 0の何れか一項に記載のスプラインシャフト。
1 2 . 前記スプラインシャフトは、 車両に搭載されたパワーュニッ卜の駆動力 を車輪に伝達するプロペラシャフトであり、
前記第 1シャフトは、 一端側が前記パワーュニット及ぴ前記車輪の何れか一方 側に連結され、 他端側の外周面に前記外周スプラインが形成され、
前記第 2シャフトは、 一端側が前記パワーュニット及ぴ前記車輪の他方側に連 結され、 他端側の内周面に前記外周スプラインに対して周方向に係合し且つ軸方 向に摺動可能な前記内周スプラインが形成される請求項 1〜 1 1の何れか一項に 記載のスプラインシャフト。
1 3 . 前記外周スプラインと前記内周スプラインとの間に潤滑油を介在する請 求項 1〜1 2の何れか一項に記載のスプラインシャフト。
1 4 . 相互に軸線方向の相対移動を可能としつつトルクを伝達するスプライン シャフ トの製造方法であって、
前記スプラインシャフ トは、
外周面に外周スプラインが形成された第 1シャフトと、
内周面に前記外周スプラインに対して周方向に係合し且つ軸方向に摺動可能な 内周スプラインが形成された第 2シャフ卜と、 を備え、
前記外周スプライン及び前記內周スプラインのうち少なくとも何れか一方は、 基材の表面を所定の表面粗さに形成した後、 当該基材の表面にァモルファス炭素 系硬質薄膜を被覆形成することを特徴とするスプラインシャフ トの製造方法。
15. 前記所定の表面粗さは、 R z (J I S B 0601 ： 1994に基づ く十点平均粗さ） 0. l jum以上 5. 0 m以下である請求項 14記載のスプラ インシャフトの製造方法。
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