動力傳遞軸、主動軸及驅動軸的製作方法

2023-07-25 01:03:41

專利名稱：動力傳遞軸、主動軸及驅動軸的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於機動車或各種產業機械中的動力傳遞的動力傳遞軸、主動軸 (drive shaft)及馬區雲力$由(propeller shaft)。
背景技術：
機動車、產業機械等很多機械部件中使用的動力傳遞軸通常通過使形成在其外周 的細齒或花鍵等與匹配構件(凸臺)嵌合而進行轉矩傳遞。考慮塑性加工性、機械加工性 及成本，細齒或花鍵等轉矩傳遞用齒部通過對中碳鋼或低合金鋼進行高頻淬火、滲碳淬火、 氮化等的表面硬化處理或調質等熱處理提高軸強度而被使用。例如，作為機動車的主動軸使用的動力傳遞軸的一般的製造工序進行圖5A所示 的棒狀的母材的切制工序一圖5B所示的母材的外徑的車削工序一圖5C所示的兩端部的細 齒5的滾軋工序一圖5D所示的兩端部的夾槽6的車削工序一圖5E所示的高頻淬火及回火 工序一圖5F所示的外徑的燒結塗裝工序。作為通過熱處理來提高軸強度的一例，例如有專利文獻1所述的發明，在該發明 中，對軸形狀機械部件實施高頻淬火、滲碳淬火，將有效硬化層深度與部件半徑的比設定為 0. 4 0. 8。此外，在專利文獻2、3、4中也公開有設定有效硬化層深度與部件半徑的比(以下， 稱硬化層比)的發明。專利文獻2、3、4所述的發明分別將硬化層比設定為0.4以上、0.45 以上、0. 5以上。在上述公報所述的發明中，不特別區分花鍵等的轉矩傳遞用齒部與不具有該種齒 的滑面狀的平滑部而進行熱處理。可以將轉矩傳遞用齒部與平滑部認為是同時以相同條件 進行熱處理的部分，此時的淬火深度在轉矩傳遞用齒部與平滑部中大致相同(參照圖5E的 剖面線部參照)。為了提高動力傳遞軸的強度，需要從靜態扭轉強度(靜態強度)和扭轉疲勞強度 (動態強度)這兩方面進行強度提高。靜態扭轉強度主要由軸徑的大小決定，疲勞強度主要 由軸徑和應力集中係數決定。另外，若比較花鍵等轉矩傳遞用齒部與平滑部的各自的靜態 扭轉強度，則平滑部的靜態扭轉強度比轉矩傳遞用齒部的靜態扭轉強度低。另一方面，平滑 部的扭轉疲勞強度存在比轉矩傳遞用齒部的扭轉疲勞強度高的傾向。著眼於這樣的轉矩傳遞用齒部和平滑部的性質的差異，專利文獻5和6所述的發 明使轉矩傳遞用齒部與平滑部的淬火深度存在差異。即，專利文獻5和專利文獻6的發明 使平滑部的有效硬化層深度(或硬化層比)比轉矩傳遞用齒部的有效硬化層深度(或硬化 層比)深。專利文獻1日本專利第3194093號公報專利文獻2日本特開2007-1070 號公報專利文獻3日本專利第3539981號公報專利文獻4日本特開2007-107027號公報
專利文獻5日本特開2000-240669號公報專利文獻6日本特開2006-138007號公報近年來，隨著地球環境問題被重視，強烈要求例如在機動車中排氣限制的強化和 燃料利用率的提高，作為其對策，對於驅動軸或主動軸等動力傳遞軸也強烈要求其進一步 的輕量化、強度提高。此外，為了使在驅動軸、主動軸等中使用等速萬向接頭取到儘可能大 的動作角，要求動力傳遞構件的小徑化、強度提高。對於這樣的需求，可以預想到通過上述 專利文獻中所述的發明無法充分地應對。

發明內容
因此，本發明的目的在於提高動力傳遞軸的強度，特別是平滑部的靜態扭轉強度 的提高。發明的第一方案為一種動力傳遞軸，其具有在端部側的外周面形成的轉矩傳遞 用齒部；以在與該轉矩傳遞用齒部鄰接的外周面階段性地縮徑的方式形成的平滑部，其中， 所述平滑部的最小直徑與所述轉矩傳遞用齒部的最小直徑的比設定為0. 9以上且1. 02以 下，對所述轉矩傳遞用齒部及所述平滑部進行熱處理而形成有熱處理硬化層，且該熱處理 硬化層形成為從所述轉矩傳遞用齒部側向所述平滑部側變深，在所述平滑部的至少最小直 徑部進行了從表面到軸心形成所述熱處理硬化層的全硬化。本發明的動力傳遞軸以硬化層從轉矩傳遞用齒部側朝向平滑部側變深的方式形 成，且在平滑部的至少最小直徑部進行全硬化，因此能夠提高平滑部的靜態扭轉強度。因 此，在平滑部、尤其在最小直徑部能夠在維持充分的強度的同時實現進一步的小徑化。此外，本發明將平滑部的最小直徑與轉矩傳遞用齒部的最小直徑的比設定為0. 9 以上且1. 02以下。這樣設定的原因在於，當平滑部的最小直徑與轉矩傳遞用齒部的最小直 徑的比小於0. 9時，無法得到足夠的靜態扭轉強度。另一方面，當平滑部的最小直徑與轉矩 傳遞用齒部的最小直徑的比超過1.02時，難以實現平滑部的最小直徑的進一步小徑化。在第一方案所述的動力傳遞軸的基礎上，發明的第二方案為，所述轉矩傳遞用齒 部的所述熱處理硬化層設定成層厚與軸半徑的比為0. 4以上且0. 65以下，並且所述轉矩傳 遞用齒部的表面硬度設定為Hv650以上且Hv690以下。當層厚與軸半徑的比小於0. 4時，無法獲得足夠的靜態扭轉強度。另一方面，當層 厚與軸半徑的比超過0. 65時，轉矩傳遞用齒部的表面壓縮殘餘應力下降，疲勞強度可能下 降。另外，當轉矩傳遞用齒部的表面硬度小於Hv650時，可能導致反覆載荷引起磨損的產 生。另一方面，若轉矩傳遞用齒部的表面硬度超過Hv690，則可能發生脆化引起的疲勞強度 的降低。在第一或第二方案所述的動力傳遞軸的基礎上，發明的第三方案為，所述轉矩傳 遞用齒部的表面硬度設定為比所述平滑部的最小直徑部的表面硬度小，該平滑部的最小直 徑部與轉矩傳遞用齒部的表面硬度差的上限值設定為Hv60。由於轉矩傳遞用齒部會發生切口脆化，因此需要使轉矩傳遞用齒部的硬度比平滑 部的硬度低。另外，若平滑部的最小直徑部與轉矩傳遞用齒部的表面硬度差超過Hv60，則高 循環域的壽命明顯下降，因此將其上限值設定為Hv60。在第一 第三方案中任一方案所述的動力傳遞軸的基礎上，發明的第四方案為，所述平滑部的進行了全硬化的部分的軸心部的硬度設定為Hv400以上且Hv600以下。若平滑部的進行了全硬化的部分的軸心部的硬度小於Hv400，則會招致靜態扭轉 強度的下降。另一方面，若平滑部的進行了全硬化的部分的軸心部的硬度超過Hv600，則表 面殘餘應力難以獲得，疲勞強度(高循環條件)可能下降。在第一 第四方案中任一方案所述的動力傳遞軸的基礎上，發明的第五方案為， 所述平滑部的進行了全硬化的部分的表面壓縮殘餘應力設定為400MPa以上且SOOMPa以 下。若平滑部的進行了全硬化的部分的表面壓縮殘餘應力小於400MPa，則無法獲得充 分的疲勞強度。另一方面，若進行了全硬化的部分的表面壓縮殘餘應力超過800MPa，則製造 成本提高而不優選。在第一 第五方案中任一方案所述的動力傳遞軸的基礎上，發明的第六方案為， 所述熱處理硬化層的舊奧氏體平均粒徑設定為8μπι以上且35 μ m以下。若熱處硬化層的舊奧氏體平均粒徑超過35 μ m,則無法得到充分的晶界強度。另一 方面，若舊奧氏體平均粒徑小於8 μ m，則需要降低淬火溫度。因此，容易不完全淬火，可能無 法得到規定的強度。在第一 第六方案中任一方案所述的動力傳遞軸的基礎上，發明的第七方案為， 原材料的含碳量設定為0. 37重量％以上且0. 44重量％以下。通過將碳(C)的含量設定在上述的範圍內，能夠充分獲得高頻淬火後的硬化層的 硬度和深度而提高強度。其原因在於，若C的含量小於0. 37重量％，則難以確保必要的強 度，並且也難以生成貝氏體組織。另一方面，若C的含量超過0. 44重量％，則晶界強度下降， 導致切削性、冷鍛性及耐淬裂性的下降。在第一 第七方案中任一方案所述的動力傳遞軸的基礎上，發明的第八方案為， 含有的Si為0. 02重量％以上且0. 25重量％以下，含有的Mn為0. 6重量％以上且1. 2重 量％以下，含有的P為0. 02重量％以下，含有的S為0. 025重量％以下，含有的B為0. 0005 重量％以上且0. 0035重量％以下，含有的Ti為0. 01重量％以上且0. 05重量％以下。通過如上述那樣設定各元素的含量，從而在強度、耐久性、製造性等方面變得優 良ο在第一 第八方案中任一方案所述的動力傳遞軸的基礎上，發明的第九方案是與 等速萬向接頭連結的動力傳遞軸，所述平滑部的最小直徑部形成於在所述等速萬向接頭取 到最大動作角時與該等速萬向接頭接近的部位。通過實現在上述的部位形成的最小直徑部的進一步的小徑化，在等速萬向接頭取 動作角時，等速萬向接頭與動力傳遞軸變得不易互相干涉，因此能夠實現等速萬向接頭的 高動作角化。在第一 第九方案中任一方案所述的動力傳遞軸的基礎上，發明的第十方案適用 於短軸。由此，能夠在充分地維持短軸的強度的同時實現小徑化。發明的第十一方案為一種主動軸，其在中間軸的兩端部安裝等速萬向接頭而形 成，其中，在所述中間軸中適用技術方案1 9中任一方案所述的動力傳遞軸。由此，能夠在充分地維持主動軸的中間軸的強度的同時實現小徑化。
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發明的第十二方案為一種驅動軸，其在中間軸的兩端部經由短軸安裝等速萬向接 頭而形成，其中，在所述短軸中適用技術方案1 9中任一方案所述的動力傳遞軸。由此，能夠在充分地維持驅動軸具有的短軸的強度的同時實現小徑化。發明效果根據本發明，由於能夠提高平滑部的靜態扭轉強度，因此能夠在維持平滑部的充 分的強度的同時實現進一步的小徑化。由此，能夠提供可實現輕量化及等速萬向接頭的高 動作角化的可靠性高的動力傳遞軸。


圖1是表示本發明的動力傳遞軸的一端部的圖。圖2是主動軸的整體結構圖。圖3是驅動軸的整體結構圖。圖4是表示動力傳遞軸與固定型等速萬向接頭連結且固定型等速萬向接頭取到 最大動作角的狀態的圖。圖5A是用於說明動力傳遞軸的切制工序的圖。圖5B是用於說明動力傳遞軸的外徑的車削工序的圖。圖5C是用於說明動力傳遞軸的兩端部的細齒的滾軋工序的圖。圖5D是用於說明動力傳遞軸的兩端部的夾槽的車削工序的圖。圖5E是用於說明動力傳遞軸的高頻淬火及回火工序的圖。圖5F是用於說明動力傳遞軸的外徑的燒結塗裝工序的圖。符號說明
1動力傳遞軸
2轉矩傳遞用齒部
3平滑部
3a最小直徑部
4硬化層
10主動軸
11中間軸
12滑動型等速萬向接頭
13固定型等速萬向接頭
20驅動軸
21中間軸
22滑動型等速萬向接頭
23固定型等速萬向接頭
24短軸
25短軸
31動力傳遞軸
32轉矩傳遞用齒部
33平滑部
33a最小直徑部40固定型等速萬向接頭D2min最小直徑D3min最小直徑X軸線
具體實施例方式對本發明所涉及的動力傳遞軸的結構進行說明。圖1是表示本發明所涉及的動力傳遞軸的一端部的圖。圖1所示的動力傳遞軸1 由實心軸構成。在動力傳遞軸1的端部的外周面形成有用於進行轉矩傳遞的、與匹配構件 嵌合的轉矩傳遞用齒部2。轉矩傳遞用齒部2通過在軸向上形成細齒或花鍵等多個凹部5 而構成。並且，在轉矩傳遞用齒部2沿周向形成有用於嵌入止動用的夾鉗的夾槽6。在動力傳遞軸1的與轉矩傳遞用齒部2鄰接的外周面形成有不具備細齒等的齒的 滑面狀的平滑部3。該平滑部3以階段性地縮徑的方式形成。在圖1中，從平滑部3的兩端 部朝向中央部階段性地縮徑。動力傳遞軸1的外周面通過高頻淬火被熱處理。在圖1中，比軸線X靠下側的剖 面線部表示通過熱處理形成的熱處理硬化層4(以下，簡稱硬化層4)。需要說明的是，通過 熱處理形成的硬化層4沿動力傳遞軸1的周向形成為同樣，圖1的剖面線部表示硬化層4 的剖面(深度)。上述硬化層4以從轉矩傳遞用齒部側2向平滑部3側變深的方式形成。並且，在 平滑部3的至少最小直徑部3a進行從表面到軸心X形成硬化層4的全硬化。另外，若著眼 於平滑部3的硬化層4的深度，則硬化層4的深度從平滑部3的兩端側的最大直徑部朝向 中央部的最小直徑部3a增加，硬化層4的深度在最小直徑部3a及其周邊到達軸心X。另外，平滑部3的進行了全硬化的部分的軸心部的硬度設定為Hv400以上且Hv600 以下。若進行了全硬化的部分的軸心部的硬度小於Hv400，則會招致靜態扭轉強度的下降。 另一方面，若進行了全硬化的部分的軸心部的硬度超過Hv600，則表面殘餘應力難以獲得， 疲勞強度(高循環條件)可能下降。進而，平滑部3的進行了全硬化的部分的表面壓縮殘餘應力設定為400MPa以上且 SOOMPa以下。若進行了全硬化的部分的表面壓縮殘餘應力小於400MPa，則無法獲得充分的 疲勞強度。另一方面，若進行了全硬化的部分的表面壓縮殘餘應力超過800MPa，則製造成本 提高而不優選。在圖1中，轉矩傳遞用齒部2的最小直徑由符號D2min表示，平滑部3的最小直徑 由符號D3min表示。本發明中，平滑部3的最小直徑D3min與轉矩傳遞用齒部2的最小直 徑D2min的比(D3min/D2min)設定為0. 9以上且1. 02以下。在該D3min/D2min小於0. 9 時，無法獲得充分的靜態扭轉強度。另一方面，當D3min/D2min超過1. 02時，平滑部3的最 小直徑D3min變大，難以實現動力傳遞軸1的輕量化和等速萬向接頭的高動作角化等目的 因而不優選。另外，將硬化層4的層厚t相對於動力傳遞軸1的軸半徑r的比(t/r)定義為硬 化層比時，將轉矩傳遞用齒部2的硬化層比設定為0. 4以上且0. 65以下。在該硬化層比小於0. 4時，無法獲得充分的靜態扭轉強度。另一方面，當硬化層比超過0. 65時，轉矩傳遞用 齒部2的表面壓縮殘餘應力下降，疲勞強度可能下降。另外，將轉矩傳遞用齒部2的基於熱處理的表面硬度設定為Hv650以上且Hv690 以下。當轉矩傳遞用齒部2的表面硬度小於Hv650時，可能導致反覆載荷引起磨損的產生。 另一方面，當轉矩傳遞用齒部2的表面硬度超過Hv690時，可能會因脆化而使疲勞強度下 降。由於轉矩傳遞用齒部2會發生切口脆化，因此需要使轉矩傳遞用齒部2的硬度比 平滑部3的硬度低。因此，將轉矩傳遞用齒部2的基於熱處理的表面硬度設定成小於平滑 部3的最小直徑部3a的基於熱處理的表面硬度。為了降低硬度，通過使淬火時的轉矩傳遞 用齒部2的最高加熱溫度比平滑部3的淬火時的最高加熱溫度低，由此緩和急冷度。但是， 若平滑部3的最小直徑部3a與轉矩傳遞用齒部2的表面硬度差超過Hv60，則高循環域的壽 命明顯下降，因此將其上限值設定為Hv60。此外，硬化層4的舊奧氏體平均粒徑設定為8μπι以上且35μπι以下。若該舊奧氏 體平均粒徑超過35 μ m，則無法得到充分的晶界強度。另一方面，若舊奧氏體平均粒徑小於 8 μ m，則需要降低淬火溫度。因此，容易不完全淬火，可能無法得到規定的強度。以上，在圖1中，對動力傳遞軸1的一端部的結構進行了說明，在與其相反的一側 的另一端部也可以為同樣的結構。 以下，對本發明的動力傳遞軸的原材料進行說明。在構成本發明的動力傳遞軸的鋼材成分中，碳(C)是對動力傳遞軸的淬火性的影 響最大的元素。此外，若動力傳遞軸的母材的組織即淬火前的組織為含有特定的比率的貝 氏體組織的組織，則該貝氏體組織是與鐵素體一珠光體組織相比碳化物微細地分散的組 織，因此在淬火加熱時作為奧氏體的核生成位置的鐵素體/碳化物的界面的面積增加，生 成的奧氏體微細化。其結果是，淬火硬化層的粒徑變得微細，由此提高晶界強度，扭轉疲勞 強度及耐淬裂性提高。在本發明中，C的含量設定為0.37重量％以上且0.44重量％以下。通過將C的含 量設定在上述的範圍內，能夠充分獲得高頻淬火後的硬化層的硬度和深度而提高強度。其 原因在於，若C的含量小於0. 37重量％，則難以確保必要的強度，並且也難以生成貝氏體組 織。另一方面，若C的含量超過0. 44重量％，則晶界強度下降，導致切削性、冷鍛性及耐淬 裂性的下降。此外，使矽(Si)的含量為0.02重量％以上且0.25重量％以下，使錳(Mn)的含量 為0.6重量％以上且1.2重量％以下，使磷(P)的含量為0.02重量％以下，使硫磺(S)的 含量為0.025重量％以下，硼(B)的含量為0.0005重量％以上且0.0035重量％以下，鈦 (Ti)的含量為0.01重量％以上且0.05重量％以下。以下，對這樣設定各元素的含量的理 由進行說明。Si是具有抑制因回火引起的軟化的作用，但若Si過多則會招致切削性、滾軋性等 加工性的下降及耐淬裂性的下降，因此如上述那樣設定。Mn是提高淬火性的元素，對於確保高頻淬火後的硬化層4的深度是不可或缺的。 但是，當Mn的含量小於0. 6重量％時，其添加效果難以獲得。另一方面，若Mn的含量超過 1. 2重量％，則原材料的硬度上升，滾軋性、切削性等加工性下降，且耐淬裂性也下降。
P是鋼材成分中含有的不可避免的雜質。因為含有P，存在在舊奧氏體晶界產生偏 析而晶界強度下降並且助長淬裂的缺陷。因此，優選P的含量極少，因此將其含量設定為 0. 02重量％以下。S與鋼材中含有的Mn化合而生成硫化錳(MnS)，是提高切削性的有用元素。然而， 若S的含量超過0. 025重量％，則MnS的量增加而強度可能下降。B具有通過微量添加而提高淬火性、增加淬火深度、提高強度的作用。並且，B在晶 界產生偏析而降低在晶界偏析的P的濃度，發揮提高晶界強度的作用。另外，通過提高晶界 強度，耐淬裂性也提高。但是，若B的含量小於0. 0005重量％，則難以獲得基於添加B所獲 得的作用。另一方面，若B的含量超過0.0035重量％，則其效果飽和反而導致成本的上升。Ti是為了得到基於上述B的淬火性的提高效果而被添加的。即，若鋼材成分中含 有氮(N)，則B與N化合而生成氮化硼(BN)，B的淬火提高效果受阻，若含有Ti，則氮化鈦 (TiN)優先於BN生成，因此能夠高效地發揮B的效果。為此，需要至少含有0.01重量％的 Ti。另一方面，若Ti的含量超過0. 05重量％，則TiN大量生成，這可能會導致強度下降。上述本發明的動力傳遞軸的製造工序(製造方法)與利用上述圖5說明的製造工 序基本相同。但是，在本發明的動力傳遞軸所涉及的高頻淬火工序中，優選使移動加熱盤管 (移動加熱源)從軸端部的轉矩傳遞用齒部2向平滑部3順次移動而進行高頻淬火。通過 這樣進行高頻淬火，控制移動加熱盤管的預熱，能夠形成為硬化層4從轉矩傳遞用齒部側2 向平滑部3側變深，且容易在平滑部3的至少最小直徑部3a進行全硬化。此外，為了使上 述本發明的硬化層4容易形成，高頻淬火優選以3kHz以下的頻率進行。需要說明的是，根 據設定條件的不同，存在在燒結塗裝工序中也能夠得到回火的效果的情況，因此在這種情 況下可以省略回火工序。圖2表示在機動車等中使用的通常的(前側的)主動軸10。主動軸10通過在中 間軸11的兩端安裝等速萬向接頭12、13而構成。圖的右側的等速萬向接頭12為滑動型等 速萬向接頭，左側的等速萬向接頭13為固定型等速萬向接頭。在中間軸11的兩端部形成有 細齒或花鍵的轉矩傳遞用齒部lla、llb，在各轉矩傳遞用齒部IlaUlb連結兩等速萬向接 頭12、13。此外，在中間軸11上形成有與轉矩傳遞用齒部IlaUlb鄰接的平滑部llc、lld。 在這樣的主動軸10的中間軸11的與各等速萬向接頭12、13的連結端部能夠適用上述本發 明的結構。另外，在圖3中表示在機動車等中使用的通常的驅動軸20。驅動軸20通過在中空 的中間軸21的兩端經由實心的短軸M、25安裝等速萬向接頭22、23而構成。圖的右側的 等速萬向接頭22為滑動型等速萬向接頭，左側的等速萬向接頭23為固定型等速萬向接頭。 在各短軸M、25的端部形成有細齒或花鍵的轉矩傳遞用齒部Ma、25a，在各轉矩傳遞用齒 部Ma、2fe連結兩等速萬向接頭22、23。在各短軸M、25上形成有與轉矩傳遞用齒部Ma、 2 鄰接的平滑部Mb、25b。在所述短軸M、25的與各等速萬向接頭22、23的連結端部也 能夠適用上述本發明的結構。圖4是適用於主動軸或驅動軸的本發明的動力傳遞軸31與固定型等速萬向接頭 40連結的狀態，示出固定型等速萬向接頭40取到最大動作角的狀態。固定型等速萬向接頭40具有在內周面形成有多個引導槽41的外側接頭構件 42 ；在外周面形成有多個引導槽43的內側接頭構件44 ；介於外側接頭構件42的引導槽41
9與內側接頭構件44的引導槽43之間而傳遞轉矩的多個滾珠45 ；介於外側接頭構件42與 內側接頭構件44之間而保持滾珠45的保持架46。圖4所示的固定型等速萬向接頭是在外 側接頭構件42的引導槽41和內側接頭構件44的引導槽43上分別形成有直線狀底的免根 切型的等速萬向接頭(UJ)。另外，上述固定型等速萬向接頭不局限於免根切型(UJ)，也可 以適用引導槽的整個區域形成為曲線狀的球籠型(BJ)等。另一方面，動力傳遞軸31具有在其端部形成的轉矩傳遞用齒部32和與轉矩傳遞 用齒部32鄰接形成的平滑部33。轉矩傳遞用齒部32與在內側接頭構件44的內周面形成 的細齒或花鍵連結。平滑部33以階段性地縮徑的方式形成，平滑部33的最小直徑部33a 在固定型等速萬向接頭40取到最大動作角時形成在動力傳遞軸31的接近固定型等速萬向 接頭的部位。根據本發明的結構，如圖1所示，以硬化層4從轉矩傳遞用齒部側2朝向平滑部3 側變深的方式形成，且使平滑部3的至少最小直徑部3a全硬化，因此能夠提高平滑部3的 靜態扭轉強度。因此，能夠在維持平滑部3的強度的同時進一步小徑化，能夠實現動力傳遞 軸1的輕量化。另外，如圖4所示，在將本發明的動力傳遞軸31與固定型等速萬向接頭40連結 時，通過使平滑部33、特別是最小直徑部33a小徑化，能夠實現固定型等速萬向接頭40的高 動作角化。或者，能夠使在高動作角時最小直徑部33a接近的固定型等速萬向接頭40的部 分的壁厚增大將平滑部33的最小直徑部33a小徑化的量。因此，能夠提高固定型等速萬向 接頭40的強度。特別地，在使用免根切型的等速萬向接頭(UJ)時，高動作角時的外側接頭 構件的引導槽的滾珠的接觸點設計成接近用於避免與軸(動力傳遞軸)的幹涉的退避面， 通過增大該退避面的形成部位的壁厚能夠期待增大其強度提高效果。另外，通過使平滑部 33的最小直徑部33a僅形成在接近固定型等速萬向接頭的部位，能夠將動力傳遞軸31的扭 轉剛性的降低抑制在最小限度。以上，對本發明的動力傳遞軸進行了說明，但本發明不局限於上述的實施例，在不 脫離本發明的主旨的範圍內能夠進行各種變更是不言而喻的。本發明的結構不局限於機動 車用的主動軸、驅動軸，也可以適用於其他的各種產業機械中使用的動力傳遞軸。
權利要求
1.一種動力傳遞軸，其具有在端部側的外周面形成的轉矩傳遞用齒部；以在與該轉 矩傳遞用齒部鄰接的外周面階段性地縮徑的方式形成的平滑部，其特徵在於，所述平滑部的最小直徑與所述轉矩傳遞用齒部的最小直徑之比設定為0. 9以上且 1.02以下，對所述轉矩傳遞用齒部及所述平滑部進行熱處理而形成有熱處理硬化層，且該熱處理 硬化層形成為從所述轉矩傳遞用齒部側向所述平滑部側變深，在所述平滑部的至少最小直 徑部進行了從表面到軸心形成所述熱處理硬化層的全硬化。
2.根據權利要求1所述的動力傳遞軸，其特徵在於，所述轉矩傳遞用齒部的所述熱處理硬化層設定成層厚與軸半徑之比為0. 4以上且0.65以下，並且所述轉矩傳遞用齒部的表面硬度設定為Hv650以上且Hv690以下。
3.根據權利要求1或2所述的動力傳遞軸，其特徵在於，所述轉矩傳遞用齒部的表面硬度設定為比所述平滑部的最小直徑部的表面硬度小，該 平滑部的最小直徑部與轉矩傳遞用齒部的表面硬度差的上限值設定為Hv60。
4.根據權利要求1 3中任一項所述的動力傳遞軸，其特徵在於，所述平滑部的進行了全硬化的部分的軸心部的硬度設定為Hv400以上且Hv600以下。
5.根據權利要求1 4中任一項所述的動力傳遞軸，其特徵在於，所述平滑部的進行了全硬化的部分的表面壓縮殘餘應力設定為400MPa以上且SOOMPa 以下。
6.根據權利要求1 5中任一項所述的動力傳遞軸，其特徵在於， 所述熱處理硬化層的舊奧氏體平均粒徑設定為8 μ m以上且35 μ m以下。
7.根據權利要求1 6中任一項所述的動力傳遞軸，其特徵在於， 原材料的含碳量設定為0. 37重量％以上且0. 44重量％以下。
8.根據權利要求1 7中任一項所述的動力傳遞軸，其特徵在於，含有的Si為0. 02重量％以上且0. 25重量％以下，含有的Mn為0. 6重量％以上且1.2重量％以下，含有的P為0. 02重量％以下，含有的S為0. 025重量％以下，含有的B為 0. 0005重量％以上且0. 0035重量％以下，含有的Ti為0. 01重量％以上且0. 05重量％以 下。
9.根據權利要求1 8中任一項所述的動力傳遞軸，其特徵在於，所述動力傳遞軸是與等速萬向接頭連結的動力傳遞軸，所述平滑部的最小直徑部形成 於在所述等速萬向接頭取到最大動作角時與該等速萬向接頭接近的部位。
10.根據權利要求1 9中任一項所述的動力傳遞軸，其特徵在於， 所述動力傳遞軸適用於短軸。
11.一種主動軸，其在中間軸的兩端部安裝等速萬向接頭而形成，其特徵在於， 在所述中間軸中適用權利要求1 9中任一項所述的動力傳遞軸。
12.—種驅動軸，其在中間軸的兩端部經由短軸安裝等速萬向接頭而形成，其特徵在於，在所述短軸中適用權利要求1 9中任一項所述的動力傳遞軸。
全文摘要
本發明提供一種實現了平滑部的靜態扭轉強度的提高的動力傳遞軸。本發明的動力傳遞軸具有在端部側的外周面形成的轉矩傳遞用齒部(2)；以在與轉矩傳遞用齒部(2)鄰接的外周面階段性地縮徑的方式形成的平滑部(3)。平滑部(3)的最小直徑(D3min)與轉矩傳遞用齒部(2)的最小直徑(D2min)之比設定為0.9以上且1.02以下。進而，對轉矩傳遞用齒部(2)及平滑部(3)進行熱處理而形成有熱處理硬化層(4)。熱處理硬化層(4)形成為從轉矩傳遞用齒部(2)側向平滑部(3)側變深。在平滑部(3)的至少最小直徑部進行了從表面到軸心(X)形成熱處理硬化層(4)的全硬化。
文檔編號B60K17/22GK102149928SQ200980135769
公開日2011年8月10日 申請日期2009年8月21日 優先權日2008年9月12日
發明者吉田和彥, 大場浩量, 曾根啟助 申請人:Ntn株式會社