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驅動軸及其製造方法與流程

2023-07-18 00:36:51


本發明涉及一種驅動軸及其製造方法,其中所述驅動軸被連接到等速接頭並且在這些等速接頭之間傳遞扭矩。



背景技術:

在電動或由發動機驅動的汽車中,經由配置在驅動輪與減速齒輪之間的動力傳遞裝置將動力(旋轉扭矩)從發動機或馬達傳遞到驅動輪。一般而言,動力傳遞裝置配備有:等速接頭(等速萬向接頭),該等速接頭在軸向方向上以一定間隔布置在兩個部位處;以及驅動軸,該驅動軸連接到等速接頭並且在這些等速接頭之間傳遞扭矩。更具體地,為了適當地傳遞上述扭矩,驅動軸必須由扭轉強度以及疲勞強度優異的材料構成。作為用於這樣的驅動軸的材料,一般使用高頻淬火提高硬度的碳鋼。

順便提及,近年來,已經嘗試以減少燃料消耗等為目的來減輕汽車的重量。從這個觀點出發,為了在能夠維持足夠的扭轉強度和疲勞強度的範圍內減輕驅動軸的重量,可在驅動軸上提供直徑減少或所謂的薄壁部。然而,存在能夠通過這樣的技術減輕重量的極限。

由此,為了有效地減輕驅動軸的重量,例如,重量輕於碳鋼的碳纖維複合材料(碳纖維增強塑料,cfrp)能夠用作驅動軸的材料。在這種情況下,驅動軸的兩端有必要形成為使等速接頭能夠附接在其上的形狀,並且有一種擔憂,即:如果使用cfrp,不能獲得足夠的加工精度。另一方面,驅動軸的中心部分對其形狀的限制很少,如上所述。因此,驅動軸的相對兩端由諸如碳鋼的金屬構件構成,而優選地,中心部分由cfrp構件構成。為了獲得這樣的驅動軸,金屬構件和cfrp構件有必要接合在一起。

作為用於將金屬構件和cfrp構件牢固地接合的方法,一般已知諸如鉚接等的機械接合技術。此外,例如,如日本特開平公報no.05-215119中公開的,為了製造推進器軸,提出了用於通過粘合劑將柱形金屬構件和cfrp構件的端部接合的方法。



技術實現要素:

按照前述方式,利用將金屬材料和cfrp材料機械接合的方法,因為有必要刺穿金屬材料和cfrp材料以將鉚釘等插入到其中,所以趨於在cfrp材料內出現損壞區域或切斷區域。在這種情況下,cfrp材料的強度降低,因而,由於驅動軸的強度整體降低,有一種擔憂,即:不能獲得足夠的扭轉強度和疲勞強度。此外,不能避免重量的增加。

此外,如日本特開平公報no.05-215119中描述的接合方法,如果僅使用粘合劑進行接合,則金屬材料與cfrp材料之間的結合強度很可能不足。因此,在這樣的方法中,也難以獲得配備有適當的扭轉強度和疲勞強度的驅動軸。

本發明的主要目的是提供一種具有足夠的扭轉強度和疲勞強度的驅動軸。

本發明的另一目的是提供一種能夠有效地使重量更輕的驅動軸。

本發明的另一目的是提供一種用於製造上述驅動軸的製造方法。

根據本發明的一個實施方式,提供了一種驅動軸,該驅動軸連接相應等速接頭並且在這些相應等速接頭之間傳遞扭矩,並且該驅動軸包括:軸構件,所述軸構件由金屬製成並被構造成將該軸構件的一個端側附接至所述等速接頭中的一個等速接頭,並且所述軸構件的另一個端側上包括形成有鋸齒的鋸齒狀部分;管狀構件,所述管狀構件由碳纖維複合材料製成並且形成有從外部裝配在所述鋸齒狀部分上的裝配部分;以及外部套筒,所述外部套筒被構造成通過在所述軸構件和所述管狀構件的外周面上延伸地配置而覆蓋所述裝配部分;其中粘合劑和設置有結合輔助區域的膜被構造成插置在所述管狀構件的外周面與所述外部套筒的內周面之間。

在根據本發明的所述驅動軸上,附接有所述等速接頭的區域設置在由可加工性優異的金屬材料製成的所述軸構件的一個端側上。因此,所述軸構件的所述一個端側能夠容易地以高精度進行加工,並且能夠形成為能附接所述等速接頭的形狀。此外,在所述驅動軸內,與附接有上述等速接頭的所述區域比較,形狀限制很少的區域由(由重量輕於金屬的cfrp製成的)所述管狀構件構成。鑑於該特徵,在不降低加工精度的情況下,可以有效地減輕所述驅動軸的重量。

即使所述驅動軸以這種方式由(由金屬製成的)所述軸構件和(由cfrp製成的)所述管狀構件構建,所述軸構件和所述管狀構件也能夠牢固地接合至彼此。更具體地,在所述驅動軸上,鋸齒設置在所述軸構件的另一個端側上,並且通過將所述管狀構件裝配在所述鋸齒上,形成所述軸構件和所述管狀構件以鋸齒的方式裝配到一起的裝配部分。包括所述裝配部分的所述軸構件和所述管狀構件的所述外周面被在所述軸構件和所述管狀構件上延伸地配置的所述外部套筒覆蓋。

此外,具有所述結合輔助區域的所述膜和所述粘合劑被插置在所述外部套筒與所述管狀構件之間。所述結合輔助區域用來增加所述外部套筒與所述管狀構件之間的結合強度。因此,通過將所述粘合劑的結合強度與所述結合輔助區域的結合強度組合,所述外部套筒和所述管狀構件能夠牢固地接合在一起。

根據上文,利用所述驅動軸,將所述軸構件和所述管狀構件以鋸齒的方式裝配,並且將所述裝配部分布置在所述外部套筒的內部中。此外,經由所述膜和所述粘合劑將所述外部套筒和所述管狀構件牢固地接合在一起。因此,所述軸構件與所述管狀構件之間的結合強度能夠顯著地增加,例如,遠高於僅由粘合劑提供的結合強度。此外,與機械接合技術不同,能夠避免所述管狀構件內的碳纖維中的損壞區域或切斷區域。結果,能夠獲得有效地使重量更輕的驅動軸,並且扭轉強度和疲勞強度的大小或幅度足以連接所述等速接頭並在所述等速接頭之間傳遞扭矩。

在上述驅動軸中,所述結合輔助區域優選地包括抽吸墊結構。在這種情況下,所述抽吸墊結構的在所述外部套筒與所述管狀構件之間被壓潰的內部部分被置於減壓狀態下,從而生成抽吸力。藉助這樣的抽吸力,能夠增加所述外部套筒與所述管狀構件之間的結合強度。此外,由於所述粘合劑在所述抽吸墊結構被壓潰時能夠通過變形或者通過其它手段流動,所述粘合劑能夠充分而均勻地填充在所述外部套筒與所述管狀構件之間。更具體地,利用本發明,能夠避免當使用普通粘合劑接合時不可避免地發生的空氣夾帶。因此,通過所述抽吸墊結構的抽吸力和粘合劑的適當填充兩者,所述外部套筒和所述管狀構件能夠更牢固地接合在一起。此外,實現的優點在於,所述膜防止cfrp和鋼的電解腐蝕。

另外,即使所述粘合劑的粘合強度由於某種原因而降低,鑑於由所述抽吸墊結構構成的所述結合輔助區域,能夠維持所述外部套筒與所述管狀構件之間的接合狀態。此外,通過調整所述膜的厚度或所述抽吸墊結構的大小,等等,能夠容易地調整所述粘合劑層的厚度。此外,如果抽吸墊結構的減壓狀態與所述粘合劑的熔化一起被消除,則由於所述膜能夠容易地從所述外部套筒和所述管狀構件剝離,可維護性也是優異的。

在上述驅動軸中,所述結合輔助區域優選地由相對於所述膜布置成一直線的多個構件構成。在這種情況下,由於可以抑制所述膜的每個相應部位處的結合強度的偏差,能夠更有效地執行所述外部套筒和所述管狀構件的接合。

在上述驅動軸中,所述結合輔助區域優選地配置在所述膜的兩個表面上。在這種情況下,可以有效地施加所述結合輔助區域的結合強度,並且所述外部套筒和所述管狀構件能夠更牢固地接合在一起。

在上述驅動軸中,優選地,所述外部套筒由大內徑區段、中間內徑區段和配置在所述大內徑區段與所述中間內徑區段之間的小內徑區段構成,各區段的內徑大小分別不同;所述大內徑區段被構造成隔著所述膜和所述粘合劑覆蓋所述管狀構件;所述中間內徑區段被構造成覆蓋所述軸構件的未形成所述鋸齒的另一區域;所述小內徑區段被構造成從外部裝配在所述鋸齒狀部分上;所述軸構件和所述外部套筒被構造成通過在軸構件臺階部分與第一臺階部分之間進行抵接而被定位,所述軸構件臺階部分形成在所述軸構件的所述另一區域與所述鋸齒狀部分之間,並且所述第一臺階部分形成在所述外部套筒的所述小內徑區段與所述中間內徑區段之間;並且所述外部套筒和所述管狀構件被構造成通過在第二臺階部分與所述管狀構件的端面之間進行抵接而被定位,所述第二臺階部分形成在所述外部套筒的所述小內徑區段與所述大內徑區段之間。

在這種情況下,通過以鋸齒的方式裝配在所述軸構件的所述鋸齒狀部分與所述外部套筒的所述小內徑區段之間,所述軸構件和所述外部套筒能夠更牢固地接合在一起。此外,按照前述方式,由於能夠進行所述軸構件和所述管狀構件相對於所述外部套筒的定位,能夠容易地增加所述驅動軸的所述縱向方向上的尺寸精度。

根據本發明的另一實施方式,提供了一種用於驅動軸的製造方法,所述驅動軸連接相應等速接頭並且在這些相應等速接頭之間傳遞扭矩,並且所述驅動軸包括由金屬製成的軸構件,所述軸構件被構造成將該軸構件的一個端側附接至所述等速接頭中的一個等速接頭,並且所述軸構件的另一個端側上包括形成有鋸齒的鋸齒狀部分。所述方法的特徵在於:內部裝配步驟:將所述軸構件的所述另一個端側從內部裝配到外部套筒中;以及外部裝配步驟:通過將由碳纖維複合材料製成的管狀構件壓入到形成在所述鋸齒狀部分與所述外部套筒的內周面之間的間隙中而將所述管狀構件從外部裝配在所述鋸齒狀部分上,且由此形成裝配部分。在所述外部裝配步驟中,在粘合劑和設置有結合輔助區域的膜沿著所述外部套筒的所述內周面或所述管狀構件的外周面布置的狀態下,將所述管狀構件壓入裝配到所述間隙中,由此將所述膜和所述粘合劑插置在所述管狀構件與所述外部套筒之間。

利用根據本發明的用於驅動軸的製造方法,在所述內部裝配步驟中,將由金屬製成的所述軸構件的包括所述鋸齒狀部分的另一個端側裝配到所述外部套筒中。鑑於該特徵,在所述鋸齒狀部分與所述外部套筒的所述內周面之間形成間隙。接下來,在設置有所述結合輔助區域的所述膜和所述粘合劑沿著所述外部套筒的所述內周面或由cfrp製成的所述管狀構件的所述外周面布置的狀態下,進行將所述管狀構件壓入裝配到上述間隙中的所述外部裝配步驟。根據該特徵,可以通過將所述管狀構件從外部裝配在所述鋸齒狀部分之上而形成所述裝配部分,並且,所述膜和所述粘合劑能夠被插置在所述管狀構件與所述外部套筒之間。

更具體地,所述軸構件和所述管狀構件能夠以鋸齒的方式裝配到一起,並且所述裝配部分能夠布置在所述外部套筒的內部中。此外,能夠經由所述膜和所述粘合劑將所述外部套筒和所述管狀構件牢固地接合在一起。結果,由於所述軸構件和所述管狀構件能夠牢固地接合在一起,能夠獲得扭轉強度和疲勞強度具有足夠的大小或幅度並且有效地使重量更輕的驅動軸。

在驅動軸的上述製造方法中,作為所述結合輔助區域,將抽吸墊結構優選地配置在所述膜上。在這種情況下,在所述外部裝配步驟中,當將所述膜和所述粘合劑插置在所述外部套筒與所述管狀構件之間時,所述抽吸墊結構被壓潰並生成抽吸力,並且,使所述粘合劑流動並能夠避免空氣的夾帶等。因此,通過所述抽吸墊結構的抽吸力和粘合劑的適當填充兩者,所述外部套筒和所述管狀構件能夠更牢固地接合在一起。另外,即使所述粘合劑的粘合強度降低,通過提供採取所述抽吸墊結構形式的所述結合輔助區域,能夠維持所述外部套筒與所述管狀構件之間的接合狀態,能夠容易地調整所述粘合劑層的厚度,並且能夠增強可維護性。

在驅動軸的上述製造方法中,多個結合輔助區域優選地相對於所述膜布置成一直線。在這種情況下,由於能夠抑制所述膜的每個相應部位處的結合強度的偏差,能夠更有效地執行所述外部套筒和所述管狀構件的接合。

在驅動軸的上述製造方法中,將所述結合輔助區域優選地配置在所述膜的兩個表面上。在這種情況下,有效地施加所述膜的所述結合輔助區域的結合強度,並且所述外部套筒和所述管狀構件能夠更牢固地接合在一起。

在驅動軸的上述製造方法中,優選地,所述外部套筒由大內徑區段、中間內徑區段和配置在所述大內徑區段與所述中間內徑區段之間的小內徑區段構成,各區段的內徑大小分別不同。在所述內部裝配步驟中,通過從所述外部套筒的所述中間內徑區段這一側插入所述軸構件並且通過在軸構件臺階部分與第一臺階部分之間進行抵接,所述軸構件和所述外部套筒被定位,並且所述小內徑區段被從外部裝配在所述鋸齒狀部分上,所述軸構件臺階部分形成在所述軸構件的未形成所述鋸齒的另一區域與所述鋸齒狀部分之間,並且所述第一臺階部分形成在所述外部套筒的所述小內徑區段與所述中間內徑區段之間。此外,在所述外部裝配步驟中,通過從所述外部套筒的所述大內徑區段這一側壓入插入所述管狀構件並且通過在所述管狀構件的端面與第二臺階部分之間進行抵接,所述外部套筒和所述管狀構件被定位,並且所述膜和所述粘合劑被插置在所述大內徑區段與所述管狀構件之間,所述第二臺階部分形成在所述外部套筒的所述小內徑區段與所述大內徑區段之間。

在這種情況下,通過以鋸齒的方式裝配在所述軸構件的所述鋸齒狀部分與所述外部套筒的所述小內徑區段之間,所述軸構件和所述外部套筒能夠更牢固地接合在一起。此外,按照前述方式,由於所述軸構件和所述管狀構件能夠容易地相對於所述外部套筒進行定位,能夠容易地增加所述驅動軸的所述縱向方向上的尺寸精度。

當結合附圖時,根據以下描述,本發明的以上和其它目的、特徵及優點將變得更顯而易見,作為說明性示例示出本發明的優選實施方式。

附圖說明

圖1是根據本發明的一個實施方式在驅動軸的兩端安裝有等速接頭的動力傳遞裝置的主要部件的示意性剖視圖;

圖2是圖1的驅動軸的主要部分的放大視圖;

圖3是用於描述插置在圖1的驅動軸的外部套筒與管狀構件之間的膜和粘合劑的示意性剖視圖;以及

圖4是用於描述圖3的膜的抽吸墊結構的示意性剖視圖。

具體實施方式

關於根據本發明的驅動軸,將在下面參考附圖詳細地描述關於其製造方法的優選實施方式。

如圖1中示出的,根據本實施方式的驅動軸10與第一等速接頭12和第二等速接頭14一起構成汽車的動力傳遞裝置16。首先,將描述動力傳遞裝置16。

第一等速接頭12是外側上的birfield型等速接頭,其插置在驅動軸10的一個端側(圖1中的左端側)與轂(未示出)之間,並且基本上由外杯18、內圈(滾道)20和滾珠22構成。外杯18包括形成有底孔的杯形部分,並且一體地連接到轂。在外杯18的採取球面形式的內表面上,形成有沿著軸向方向且分別圍繞中心軸線等間隔地延伸的多個(例如,六個)第一滾珠溝槽24。

內圈20具有將多個第二滾珠溝槽26與上述第一滾珠溝槽24成對應關係地配置在其外周壁上的環形形狀,並被容納在外杯18的內部中。此外,內圈20經由形成在其中心的孔被用花鍵裝配到驅動軸10的一端上。

滾珠22分別被布置成能夠分別在相互面對的第一滾珠溝槽24與第二滾珠溝槽26之間滾動,並被保持在插置於內圈20的外表面與外杯18的內表面之間的保持器28中。通過使滾珠22各分別與第一滾珠溝槽24和第二滾珠溝槽26接觸,在外杯18與內圈20之間執行扭矩的傳遞。

由橡膠或樹脂製成且在其上具有波紋管部的接頭套(未示出)被裝設在外杯18與驅動軸10之間。用作潤滑劑的潤滑脂組合物以密封的方式填充在接頭套的內部中。

第二等速接頭14是內側上的三叉式等速接頭,其插置在驅動軸10的另一個端側(圖1中的右端側)與差動齒輪(未示出)之間,並且基本上由外圈(滾道)構件30、星形輪32和滾子34構成。

外圈構件30包括形成有底孔的杯形部分,並且與差動齒輪一體地連接。例如分別圍繞軸線等間隔地分離的三個軌道溝槽36形成在外圈構件30的內表面上。

星形輪32包括環形部分38,並包括分別從環形部分38的外周壁突出的多個耳軸40。星形輪32插入到外圈構件30中,使得耳軸40分別被容納在軌道溝槽36內。此外,環形部分38經由形成在環形部分38的中心的孔以鋸齒的方式裝配到驅動軸10的另一端上。

滾子34是經由多個滾動體42以可旋轉的方式裝配在耳軸40上的環形構件,並且與軌道溝槽36的內壁接觸地滑動。換句話說,通過使滾子34的內周壁接觸耳軸40的外壁,以及使滾子34的外周壁接觸軌道溝槽36的內壁,經由外圈構件30與星形輪32之間的滾子34來執行扭矩的傳遞。滾動體42可以是包括例如滾針、滾子等等的滾子軸承。

如同上述接頭套,接頭套(未示出)以密封的方式裝設在外圈構件30與驅動軸10之間。

如上所述,在驅動軸10上,第一等速接頭12的內圈20用花鍵裝配到一個端側上,並且第二等速接頭14的星形輪32以鋸齒的方式裝配到另一個端側上。因此,例如,從外圈構件30傳遞到星形輪32的扭矩經由驅動軸10傳遞並且從內圈20傳遞到外杯18。換句話說,驅動軸10將第一等速接頭12和第二等速接頭14連接並且將扭矩傳遞到第一等速接頭12和第二等速接頭14。

驅動軸10通過將第一軸構件50、第一外部套筒52、管狀構件54、第二外部套筒56和第二軸構件58按順序從其一個端側布置到另一個端側而構成。

例如,第一軸構件50由諸如鋼等的金屬通過車床加工(車削加工)製成,第一安裝部分60設置在一個端側(圖1中的左端側)上,並且第一鋸齒狀部分62設置在另一個端側(圖1中的右端側)上。雖然形成第一軸構件50的材料的金屬並未特別限於例如成分調整或高頻淬火等,但是其硬度優選地將洛氏硬度hrc設定為55以上,並且更優選地將洛氏硬度hrc設定為60以上。

第一安裝部分60是將花鍵形成為與第一等速接頭12的內圈20用花鍵裝配的部位。第一鋸齒狀部分62是將鋸齒形成為與第一外部套筒52和管狀構件54以鋸齒的方式裝配的部位。更具體地,在第一軸構件50的另一個端側上,第一軸構件臺階部分64形成在第一鋸齒狀部分62與未形成鋸齒的另一部位50a之間。

第二軸構件58以與第一軸構件50相同的方式構成,除了:第二安裝部分66設置在其一個端側(圖1中的右側)上。更具體地,類似於第一鋸齒狀部分62的第二鋸齒狀部分68設置在第二軸構件58的另一個端側(圖1中的左端側)上。第二安裝部分66是將鋸齒形成為與第二等速接頭14的星形輪32(環形部分38)以鋸齒的方式裝配的部位。此外,在第二軸構件58的另一個端側上,第二軸構件臺階部分70形成在第二鋸齒狀部分68與未形成鋸齒的另一部位58a之間。

管狀構件54是由碳纖維複合材料(碳纖維增強塑料,cfrp)製成的管狀形狀,其一個端側(圖1中的左側)形成裝配在第一軸構件50的第一鋸齒狀部分62上的第一裝配部分72,而另一個端側(圖1中的右端側)形成裝配在第二軸構件58的第二鋸齒狀部分68上的第二裝配部分74。為了以這種方式適當地形成第一裝配部分72和第二裝配部分74,管狀構件54的內徑優選地設定為比第一鋸齒狀部分62和第二鋸齒狀部分68的外徑小0.1mm到1.5mm。

更具體地,通過將上述內徑和外徑之間的差值設定為小於或等於1.5mm,可以防止管狀構件54與第一鋸齒狀部分62和第二鋸齒狀部分68之間脫離。此外,通過將上述內徑和外徑之間的差值設定為大於或等於0.1mm,可以防止當將管狀構件54裝配在第一鋸齒狀部分62和第二鋸齒狀部分68上時損壞管狀構件54。

雖然並未特別限制形成管狀構件54的cfrp材料,但是其拉伸彈性模量優選地大於或等於230gpa,並且其拉伸強度優選地大於或等於3500mpa。

此外,利用第一裝配部分72,粘合劑優選地插置在管狀構件54與第一鋸齒狀部分62之間,並且利用第二裝配部分74,粘合劑優選地插置在管狀構件54與第二鋸齒狀部分68之間。鑑於該特徵,能夠進一步加強管狀構件54和第一軸構件50的接合,以及管狀構件54和第二軸構件58的接合。

例如,第一外部套筒52具有由金屬或cfrp材料製成的管狀形狀,並被配置成在第一軸構件50和管狀構件54上(騎跨)延伸,或者換句話說,與第一軸構件50和管狀構件54(包括第一裝配部分72)的外周面以覆蓋關係配置。並未特別限制第一外部套筒52的硬度,只要其確定對應於第一鋸齒狀部分62的外徑等等即可。然而,出於後面討論的原因,第一外部套筒52的洛氏硬度hrc優選地從40到50,並且第一外部套筒52與第一軸構件50之間的硬度差優選地設定洛氏硬度hrc為5到20。更優選地,硬度差為10到15。

如圖2中示出的,第一外部套筒52的內徑由中間內徑區段80、大內徑區段82和布置在中間內徑區段80與大內徑區段82之間的小內徑區段84構成,各區段的大小分別不同。更具體地,中間內徑區段80、小內徑區段84和大內徑區段82按照從圖2中示出的左端側向右端側的這種順序進行布置。

因為中間內徑區段80的直徑大於小內徑區段84,所以第一臺階部分86形成在小內徑區段84與中間內徑區段80之間。此外,中間內徑區段80覆蓋第一軸構件50的插入穿過第一外部套筒52的另一部位50a。此時,通過在第一軸構件臺階部分64與第一臺階部分86之間進行抵接而將第一軸構件50和第一外部套筒52定位。

小內徑區段84裝配在第一鋸齒狀部分62上。更具體地,將第一外部套筒52和第一軸構件50接合成以鋸齒的方式裝配在小內徑區段84與第一鋸齒狀部分62之間。

粘合劑優選地以介入的方式配置在第一軸構件50、中間內徑區段80和小內徑區段84之間。鑑於該特徵,第一外部套筒52和第一軸構件50能夠更牢固地接合在一起。

因為大內徑區段82的直徑大於小內徑區段84,所以第二臺階部分88形成在小內徑區段84與大內徑區段82之間。此外,大內徑區段82隔著具有結合輔助區域90的膜92和粘合劑94來覆蓋第一裝配部分72。此時,通過在第二臺階部分88與管狀構件54的端面之間進行抵接而將管狀構件54和第一外部套筒52定位。

如圖3和圖4中示出的,多個結合輔助區域90在膜92的兩個表面上布置成一直線。結合輔助區域90具有抽吸墊結構,其內部的壓力通過在第一外部套筒52與管狀構件54之間被壓潰而降低。並未特別限制構成結合輔助區域90的抽吸墊結構的形狀和大小,只要能夠由於其內部的壓力降低而施加抽吸力即可。然而,抽吸墊結構的大小優選地在微米量級,以獲得足夠的抽吸力,並且能夠在不過度增加第一外部套筒52與管狀構件54之間的空間的情況下進行插置。

在膜92的尺寸之中,沿著管狀構件54的圓周的圓周方向上的長度優選地與管狀構件54的外周基本相同。在這種情況下,由於管狀構件54的圓周方向能夠被膜92覆蓋而不會過度或不足,結合輔助區域90能夠有效地獲得粘合強度。

在膜92的其它尺寸之中,關於沿著管狀構件54的軸向方向的軸向長度,因為其軸向長度較大,所以粘合強度能夠通過增加設置有結合輔助區域90的膜92的表面積而增加。然而,如果膜92的軸向長度過大,則將膜92插置在管狀構件54與第一外部套筒52之間的操作變得困難,由此有一種擔憂,即:驅動軸10的生產效率將降低。此外,當插置在第一外部套筒52與管狀構件54之間的膜92的軸向長度較大時,第一外部套筒52沿軸向方向的長度也有必要一致。因此,如果膜92的軸向長度過大,則還有一種擔憂,即:驅動軸10的重量將增加。

由此,膜92的軸向長度優選地設定為使得在充分增加由結合輔助區域90提供的粘合強度與避免驅動軸10的重量增加或生產效率降低之間獲得適當的平衡狀態。因為膜92的軸向長度具有這樣的優點,所以可規定其長度為管狀構件54的外徑的0.5倍至3.0倍,並且更適當地,其長度為管狀構件54的外徑的1.0倍至1.5倍。

如圖3中示出的,將粘合劑94填充在管狀構件54與第一外部套筒52之間,包括多個結合輔助區域90之間,從而將第一外部套筒52和管狀構件54經由膜92粘附至彼此。而且,並未特別限制粘合劑94的類型,只要能夠經由如上所述的膜92將第一外部套筒52和管狀構件54適當地結合至彼此即可。

如圖1中示出的,按照與覆蓋第一軸構件50和管狀構件54(包括第一裝配部分72)的外周面的第一外部套筒52相同的方式,第二外部套筒56覆蓋管狀構件54和第二軸構件58(包括第二裝配部分74)的外周面。更具體地,由於第二外部套筒56能夠按照與第一外部套筒52相同的方式構成,所以省略了第二外部套筒56的詳細描述。

利用根據本實施方式的驅動軸10的製造方法,如將在下面描述的,通過使第一軸構件50和第二軸構件58分別相對於管狀構件54接合而獲得驅動軸10。此時,第一軸構件50和第二軸構件58中的每者均能夠通過相互經歷相同的過程而接合至管狀構件54。因此,在以下描述中,將描述用於將第一軸構件50接合至管狀構件54的方法的示例,而省略了用於將第二軸構件58接合至管狀構件54的方法的詳細解釋。

首先,進行內部裝配步驟:從第一外部套筒52的中間內徑區段80這一側插入第一鋸齒狀部分62和第一軸構件50的另一部位50a。此時,能夠通過在第一軸構件臺階部分64與第一臺階部分86之間進行抵接而容易地進行第一軸構件50和第一外部套筒52的定位。

在內部裝配步驟中,以鋸齒的方式裝配第一鋸齒狀部分62和小內徑區段84,並且,將另一部位50a從內部裝配到中間內徑區段80中,從而將第一軸構件50和第一外部套筒52接合至彼此。此外,利用這樣的鋸齒方式裝配,通過將第一外部套筒52與第一軸構件50之間的硬度差設定在上述範圍內,可以通過使第一鋸齒狀部分62咬入第一外部套筒52而產生塑性流動。因此,第一外部套筒52和第一軸構件50能夠牢固地接合在一起。此外,在第一外部套筒52例如在執行內部裝配步驟之前通過拉削加工等由金屬製成的情況下,鋸齒可預先形成在其中以將第一鋸齒狀部分62裝配到小內徑區段84。

此外,在內部裝配步驟中,優選地在將粘合劑塗覆在第一鋸齒狀部分62和另一部位50a的外周面以及中間內徑區段80和小內徑區段84的內周面的至少任一者上的狀態下,將第一軸構件50插入到第一外部套筒52中。在這種情況下,由於中間內徑區段80和另一部位50a以及小內徑區段84和第一鋸齒狀部分62能夠分別被裝配到一起,第一軸構件50和第一外部套筒52能夠更牢固地接合在一起。

如上所述,第一鋸齒狀部分62的從第一外部套筒52的中間內徑區段80這一側插入的遠端側到達第一外部套筒52的大內徑區段82的內部。因此,在第一鋸齒狀部分62與第一外部套筒52的大內徑區段82的內周面之間形成間隙。

接下來,沿著第一外部套筒52的大內徑區段82的內周面或管狀構件54的一個端側(圖2中的左端側)的外周面布置膜92和粘合劑94。在該狀態下,進行外部裝配步驟,藉此將管狀構件54的一個端側壓入裝配到大內徑區段82與第一鋸齒狀部分62之間的間隙中。此時,將管狀構件54插入到間隙中,直到管狀構件54的端面抵靠第二臺階部分88,從而能夠在第一外部套筒52與管狀構件54之間容易地執行定位。

通過外部裝配步驟,通過將管狀構件54裝配在第一鋸齒狀部分62上,將膜92和粘合劑94插置在管狀構件54的外周面與大內徑區段82的內周面之間,並且形成第一裝配部分72。此時,由膜92的抽吸墊結構構成的結合輔助區域90在管狀構件54與大內徑區段82之間被壓潰,並且將其內部置於減壓狀態下。此外,以這種方式,通過使結合輔助區域90經歷變形並導致粘合劑94流動,避免了將空氣夾帶在其中,能夠在管狀構件54與大內徑區段82之間充分而均勻地填充粘合劑94。

結果,與結合輔助區域90的粘合強度和適當填充的粘合劑94的結合強度相結合,第一外部套筒52和管狀構件54能夠牢固地接合在一起。另外,甚至倘若粘合劑94的粘合強度由於某種原因降低,則由於結合輔助區域90,能夠維持第一外部套筒52與管狀構件54之間的接合狀態。此外,通過調整膜92的厚度或者從膜92的表面突出的結合輔助區域90的長度等等,能夠容易地調整由粘合劑94構成的粘合劑層的厚度。此外,如果結合輔助區域90的減壓狀態與粘合劑94的熔化一起消除,則由於膜92能夠從第一外部套筒52和管狀構件54容易地剝離,可維護性也是優異的。

按照前述方式,通過進行內部裝配步驟和外部裝配步驟,第一裝配部分72被布置在第一外部套筒52內,並且,第一軸構件50和管狀構件54兩者均相對於第一外部套筒52被牢固地接合。鑑於該特徵,與僅由粘合劑執行結合的情況比較,例如,第一軸構件50能夠更牢固地接合至管狀構件54的一個端側。以相同的方式,通過將第二軸構件58牢固地接合至管狀構件54的另一個端側,能夠獲得驅動軸10。

更具體地,利用驅動軸10,由可加工性優異的金屬製成的第一軸構件50和第二軸構件58布置在管狀構件54的兩端側上。因此,第一安裝部分60和第二安裝部分66能夠容易地以高精度分別形成在第一軸構件50和第二軸構件58上,並且第一等速接頭12和第二等速接頭14能夠附接至第一安裝部分60和第二安裝部分66。此外,通過將由重量輕於金屬的cfrp製成的管狀構件54布置在第一軸構件50與第二軸構件58之間,能夠有效地減輕驅動軸10的重量。

按照前述方式,如上所述,即使驅動軸10以這種方式由第一軸構件50和第二軸構件58(由金屬製成)以及管狀構件54(由cfrp製成)構建,第一軸構件50和第二軸構件58也能夠分別相對於管狀構件54被牢固地接合。另外,與機械接合技術不同,能夠避免管狀構件54內的碳纖維中的損壞區域或切斷區域。

因此,可以獲得這樣的驅動軸10,其有效地使重量更輕,並且扭轉強度和疲勞強度的大小或幅度足以將第一等速接頭12和第二等速接頭14連接並在第一等速接頭12和第二等速接頭14之間傳遞扭矩。

本發明並不限於上述實施方式,並且可在不脫離本發明的本質和要點的情況下對實施方式做出修改。

在上述實施方式中,結合輔助區域90由圖3和圖4中示出的抽吸墊結構構成。然而,只要粘合強度能被施加到管狀構件54與第一外部套筒52和第二外部套筒56兩者之間,本發明的結合輔助區域90並不限於從如上所述的膜92的表面突出的抽吸墊結構。例如,結合輔助區域可由形成在由彈性體製成的膜92中的凹部或通孔構成。在這種情況下,膜92例如被壓縮在第一外部套筒52與管狀構件54之間,從而凹部或通孔的內部被置於減壓狀態下並且生成抽吸力。

此外,利用上述實施方式,為了增加結合強度,結合輔助區域90設置在膜92的兩個表面上。然而,從簡化膜92的觀點來看,結合輔助區域90可僅設置在膜92的任一個表面上。

此外,利用上述實施方式,為了抑制膜92的每個相應部位處的結合強度有偏差,結合輔助區域90由在膜92上布置成一直線的多個構件構成。然而,本發明並不限於該特徵。取決於材料及其使用條件,可以適當地調整布置配置在膜92上的結合輔助區域90的數目和方式。

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