專利名稱：中空狀傳動(dòng)軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種與等速萬向接頭等連結(jié)的中空狀傳動(dòng)軸。本發(fā)明的中空狀傳動(dòng)軸，例如能夠適用于構(gòu)成汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)軸(drive shaft)和推進(jìn)軸(propeller shaft)等。
背景技術(shù)：
例如，在汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)中，從減速裝置(差速器)向驅(qū)動(dòng)輪傳遞動(dòng)力的傳動(dòng)軸，往往被稱為驅(qū)動(dòng)軸(drive shaft)。特別是在FF車使用的驅(qū)動(dòng)軸中，前輪轉(zhuǎn)向時(shí)要求大的工作角和等速性，另外，在與懸架裝置的關(guān)系中要求吸收軸向位移的功能，因此，大多采用將其一端部介由雙效補(bǔ)償型等速萬向接頭和三球銷型等速萬向接頭等滑動(dòng)型等速萬向接頭與減速裝置側(cè)連結(jié)、將其另一端介由球籠式等速萬向接頭(有時(shí)也稱為球籠式等速萬向節(jié))等固定側(cè)等速萬向接頭與驅(qū)動(dòng)輪側(cè)連結(jié)的機(jī)構(gòu)。
作為如上所述的驅(qū)動(dòng)軸，以前多使用實(shí)心軸，不過，從汽車的輕量化、由驅(qū)動(dòng)軸剛性增大而帶來的功能提升、由彎曲一次固有振動(dòng)頻率的調(diào)節(jié)作業(yè)最適宜化而提高車廂內(nèi)安靜性等觀點(diǎn)出發(fā)，使驅(qū)動(dòng)軸中空軸化的要求日益增加。
另外，在這種中空軸中，利用型鍛(swaging)加工使管收縮，中間形成大徑部、兩端形成小徑部，在該小徑部的端部外周利用輥軋成形加工形成花鍵(專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1特開平11-101259號(hào)公報(bào)作為現(xiàn)有中空狀傳動(dòng)軸的原材料使用的管，由鋼材形成管后，為了去除應(yīng)力和軟化等采用退火進(jìn)行熱處理，其后，進(jìn)行型鍛加工和輥軋成形加工等。
可是，采用退火進(jìn)行了熱處理的管具有強(qiáng)度比較弱，存在型鍛加工時(shí)強(qiáng)度不足的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明的目的在于提供一種提高管加工時(shí)的強(qiáng)度的中空狀傳動(dòng)軸。
為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的中空傳動(dòng)軸，其特征在于，對(duì)塑性加工前的管采用正火處理進(jìn)行熱處理，從而，管由于鋼具有的很強(qiáng)粘性的性質(zhì)而增加強(qiáng)度，因此，在其后的塑性加工之際強(qiáng)度上升。
根據(jù)本發(fā)明，由于對(duì)原材的管采用正火處理進(jìn)行熱處理后使用，因此，能夠防止塑性加工、輥軋成形加工時(shí)管強(qiáng)度不足，能夠排除浪費(fèi)材料這樣的作業(yè)。另外，與利用退火進(jìn)行熱處理的材料相比較，扁平強(qiáng)度增加，從而，可以用更高碳鋼成形，能夠?qū)崿F(xiàn)軸強(qiáng)度的提高。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)使中空狀傳動(dòng)軸薄壁化或小徑化、輕量、小型化，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)成本降低。


圖1是表示汽車的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的圖。
圖2是表示中空狀傳動(dòng)軸的局部剖視圖。
圖3是管的剖視圖。
圖中，1-傳動(dòng)軸，1d-連結(jié)部，1d1-花鍵，P-管。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1表示汽車的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括中空狀傳動(dòng)軸1、與傳動(dòng)軸1一端部連結(jié)的滑動(dòng)型等速萬向接頭2、與傳動(dòng)軸1另一端部連結(jié)的固定型等速萬向接頭3。
在該實(shí)施方式的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)中，滑動(dòng)型等速萬向接頭2與減速裝置(差速器)連結(jié)，固定型等速萬向接頭3與驅(qū)動(dòng)輪側(cè)連結(jié)。傳動(dòng)軸1一端部與滑動(dòng)型等速萬向接頭2的三球銷構(gòu)件2a花鍵連結(jié)，在滑動(dòng)型等速萬向接頭2的外圈2b的端部外周和傳動(dòng)軸1的外周分別固定有橡皮套(boot)2c。
另外，傳動(dòng)軸1的另一端部與固定型等速萬向接頭3內(nèi)圈3a花鍵連結(jié)，在固定型等速萬向接頭3外圈3b的端部外周和傳動(dòng)軸1的外周分別固定有橡皮套3c。
還有，該圖中，作為滑動(dòng)型等速萬向接頭2例示了三球銷型等速萬向接頭，作為固定型等速萬向接頭3例示了球籠式等速萬向接頭，不過，有時(shí)也采用其他型號(hào)的等速萬向接頭。
圖2中，示出了傳動(dòng)軸(驅(qū)動(dòng)軸)1。該傳動(dòng)軸1，在軸向全域形成中空狀，在軸向中間部具有大徑部1a，在比大徑部1a靠軸向兩側(cè)部別具有小徑部1b。大徑部1a和小徑部1b，介由向軸端側(cè)逐漸縮徑的錐形部1c而連接。小徑部1b具有在用于與等速萬向接頭(2、3)連結(jié)的端部側(cè)外周形成的連結(jié)部1d(本發(fā)明的連結(jié)單元)和固定橡皮套(2d、3c)的軸向中間部側(cè)的橡皮套固定部1e。另外，當(dāng)固定型等速萬向接頭3選取高工作角時(shí)，為了使之不與傳動(dòng)軸1干涉還具有最小徑部1f。
在連結(jié)部1d上形成與等速萬向接頭(2、3)連結(jié)的花鍵1d1和止動(dòng)圈槽1d2，該止動(dòng)圈槽1d2用以安裝相對(duì)于等速萬向接頭(2、3)軸向止脫用的止動(dòng)圈。在橡皮套固定部1e上形成用以配合橡皮套(2c、3c)的小徑端部內(nèi)周的配合槽1e1。
另外，該傳動(dòng)軸1，除了從止動(dòng)圈槽1d2附近到軸端的局部區(qū)域以外，幾乎在軸向的全域具有利用淬火處理產(chǎn)生的硬化層。該硬化層從外周表面形成到規(guī)定深度的區(qū)域或整個(gè)深度的區(qū)域。
所述傳動(dòng)軸1，對(duì)由鋼材形成的中空管P(圖3的直管)采用正火進(jìn)行熱處理，用以使管P產(chǎn)生鋼所具有的很強(qiáng)粘性的性質(zhì)。
作為形成管P的鋼材，主要使用結(jié)構(gòu)用碳鋼鋼管(STKM)等。該鋼材能夠使用含有C為0.30wt％以上0.45wt％以下、Si為0.05wt％以上0.35wt％以下、Mn為1.0wt％以上2.0wt％以下、Al為0.05wt％以下、S為0.01wt％以下且余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)的材料。
在此，一般已知的是對(duì)于中空傳動(dòng)軸1上的扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度而言，硬度成為很大的主因，硬度很大程度上取決于鋼材成分。也就是說，決定淬火硬度的元素是C，而要決定深度方向的淬火后的硬度，就其他元素(例如，Si、Mn等)有效作用而言，有必要調(diào)整這些成分。
C是用來確保中空傳動(dòng)軸1的扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度所必需的元素，為了獲得規(guī)定的熱處理后的硬度，在0.30wt％以上是必要的。另外，超過0.45wt％時(shí)，就鋼材的硬度過于增加而使加工性降低而言，以此為上限。
Si作為鋼材的脫氧劑需要一些量，同時(shí)也是用來確保鋼材的高頻淬火性所必需的元素，其含量低于0.05wt％，該效果小。另外，若添加超過0.35wt％，則加工性顯著下降，因此，以此為上限。
Mn為了確保高的鋼材的高頻淬火性必需1.0wt％以上的添加量。不過，若添加超過2.0wt％，則加工性顯著下降，因此，以此為上限。
Al是作為鋼材的脫氧劑而添加的，為了不損害鋼材的純凈度而優(yōu)選是降低含量，以0.05wt％為上限。
另外，S可使低溫加工時(shí)的變形能力下降，若超過0.01wt％則變形能力顯著下降，因而以0.01wt％為上限。
還有，為了補(bǔ)償鋼材的高頻淬火性，可以含有0.1wt％以上0.35wt％以下的Cr、0.0005wt％以上0.005wt％以下的B。也可以含有Cr和B兩者至少任意一方。Cr若其含量低于0.1wt％，則補(bǔ)償鋼材的高頻淬火性的效果小，另外，若添加超過0.35wt％，則導(dǎo)致鋼材的成本上升。另外，B若其含量低于0.0005wt％，則補(bǔ)償鋼材的高頻淬火性的效果小，另外，即使添加超過0.005wt％高頻淬火性的效果也不會(huì)變化。
另外，還可以在高頻淬火、回火處理后，對(duì)中空狀傳動(dòng)軸1的整個(gè)外周上施行噴丸硬化處理。增大傳動(dòng)軸1表面部的殘余壓縮應(yīng)力，從而能夠更進(jìn)一步提高扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度。在此，所述所謂噴丸硬化處理，一般是在壓縮空氣或離心力作用下把小鋼粒敲在金屬表面，使表面應(yīng)力均勻化。
并且，對(duì)所述正火處理過的管P施行型鍛加工作為塑性加工，在軸方向中間部成形大徑部1a，在軸方向兩側(cè)部成形小徑部1b，在小徑部1b的兩端外周，施行輥軋成形加工，成形加工為花鍵1d1。施行了正火處理的管P，由于形成鋼所具有的很強(qiáng)粘性的性質(zhì)，因此，在型鍛加工時(shí)和輥軋成形或型鍛加工后的輥軋成形時(shí)等很難發(fā)生管強(qiáng)度的不足。
這種型鍛加工時(shí)的裂紋、輥軋成形時(shí)的扁平強(qiáng)度，如以下所示。
·進(jìn)行斷面收縮率40％的型鍛加工時(shí)有無裂紋發(fā)生

2)變形為外形＝25mm，內(nèi)徑＝8.6mm，長度＝20mm時(shí)發(fā)生初始龜裂的轉(zhuǎn)矩[表2]

*以退火件發(fā)生龜裂的負(fù)載為100。
如表1、表2所示，施行了正火處理的管P與施行了退火處理的管相比具有很強(qiáng)粘性的性質(zhì)，因此，加工時(shí)獲得均勻的加工強(qiáng)度，很難在管上發(fā)生強(qiáng)度不足。因此，不會(huì)浪費(fèi)材料而實(shí)現(xiàn)資源的有效利用。
另外，施行了正火處理的管P，因?yàn)楹軓?qiáng)粘性的性質(zhì)而使扁平強(qiáng)度增大，所以可用高碳鋼成形，從而實(shí)現(xiàn)軸強(qiáng)度的提高。若該強(qiáng)度提高，則能夠使軸薄壁化或小外徑化，以致輕量化還有成本降低。
權(quán)利要求
1.一種中空狀傳動(dòng)軸，是對(duì)由鋼材形成的管實(shí)施塑性加工而形成要求的形狀的中空狀傳動(dòng)軸，其特征在于，對(duì)所述塑性加工前的管進(jìn)行作為熱處理的正火處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中空狀傳動(dòng)軸，其特征在于，作為所述塑性加工是對(duì)管實(shí)施型鍛加工。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中空狀傳動(dòng)軸，其特征在于，作為所述塑性加工是對(duì)管實(shí)施輥軋成形加工。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中空狀傳動(dòng)軸，其特征在于，作為所述塑性加工是在實(shí)施型鍛加工后對(duì)管實(shí)施輥軋成形加工。
5.一種中空狀傳動(dòng)軸，是利用型鍛加工使由鋼材形成的管成形為要求的形狀并在其兩端利用輥軋成形加工形成花鍵的中空狀傳動(dòng)軸，其特征在于，對(duì)進(jìn)行所述型鍛加工及輥軋成形加工前的管進(jìn)行作為熱處理的正火處理。
全文摘要
以提供一種提高管加工時(shí)的強(qiáng)度、加工時(shí)很難發(fā)生裂紋的中空狀傳動(dòng)軸為目的。對(duì)由鋼材形成的管(P)施行正火處理，從而能夠提高原材料的加工性、獲得均勻的強(qiáng)度，因此，在型鍛加工和輥軋成形加工等時(shí)很難發(fā)生裂紋。
文檔編號(hào)F16D1/06GK1973141SQ200580020678
公開日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2005年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月16日
發(fā)明者櫻井勝弘, 中川亮 申請(qǐng)人:Ntn株式會(huì)社