專利名稱：動力傳遞軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將兩端部與等速萬向聯(lián)軸器等聯(lián)軸器連接并用來傳遞動力的動力傳遞軸。
背景技術(shù)：
在將兩端部與聯(lián)軸器連接且傳遞動力的動力傳遞軸上，聯(lián)軸器連接部被一體地設(shè)置在兩端，在整個長度上軸被形成為中空。在這種一體中空式的動力傳遞軸上，廣泛使用具有將聯(lián)軸器連接部的一方或兩方、內(nèi)嵌在聯(lián)軸器上的花鍵部的結(jié)構(gòu)。例如，在機(jī)動車驅(qū)動力傳遞機(jī)構(gòu)用的動力傳遞軸上，多數(shù)情況下，使用的是將兩側(cè)的聯(lián)軸器連接部、內(nèi)嵌在等速萬向聯(lián)軸器的內(nèi)環(huán)上的花鍵部的結(jié)構(gòu)。
一體的中空動力傳遞軸與實心傳遞軸相比，具有重量輕、可獲得相同的靜態(tài)強(qiáng)度的優(yōu)點，。作為這種動力傳遞軸的強(qiáng)化措施，在多數(shù)情況下采用從外周側(cè)進(jìn)行高頻淬火或由縮徑引起的加工硬化措施。而且還有軸的中間部通過加工硬化來強(qiáng)化，其兩端的聯(lián)軸器連接部，利用高頻淬火進(jìn)行強(qiáng)化的結(jié)構(gòu)(例如參考專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1特開平2001-208037號公報(第3-4頁，圖1)在上述一體中空式中，以花鍵部作為至少一方的聯(lián)軸器連接部的動力傳遞軸，靜態(tài)強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度的平衡與實心軸的不同，如果將其設(shè)計為輕量化且具有與實心傳遞軸相同的靜態(tài)強(qiáng)度，則與實心傳遞軸相比，其疲勞強(qiáng)度將變差。疲勞裂紋多數(shù)以花鍵向上切削部為起點產(chǎn)生。
針對這個問題，本發(fā)明的目的是提供一種靜態(tài)強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度的平衡優(yōu)良的一體式中空動力傳遞軸。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述課題，本發(fā)明的動力傳遞軸，在兩端一體地設(shè)置聯(lián)軸器連接部，在整個長度上形成中空，將所述聯(lián)軸器連接部中至少一方作為內(nèi)嵌在聯(lián)軸器上的花鍵部；從外周側(cè)對所述軸進(jìn)行高頻淬火，使所述花鍵部的軸的內(nèi)表面的硬度比其它部位的軸的內(nèi)表面的硬度低即，在采用從外周側(cè)進(jìn)行高頻淬火作為軸的硬化措施的同時，上述花鍵部的軸的內(nèi)表面的硬度，比其它部位的軸的內(nèi)表面的硬度低，提高了容易變成疲勞破壞起點的花鍵部的軸的韌性和壓縮殘留應(yīng)力，靜態(tài)強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度的平衡性優(yōu)良。
以洛氏硬度計算，最好上述花鍵部的軸的外表面和內(nèi)表面的硬度差，為洛氏硬度的ΔHRC9以上。該硬度差的下限值ΔHRC9，是從下文所述軸的扭轉(zhuǎn)疲勞試驗的結(jié)果中獲得的。
優(yōu)選對于所述花鍵部的軸壁厚的淬火深度比，為0.3以上，該花鍵部的軸的內(nèi)表面的硬度，為洛氏硬度的HRC43以下。所述淬火深度比的下限值0.3和軸的內(nèi)表面硬度的上限值HRC43，也是從下文所述的軸的扭轉(zhuǎn)疲勞試驗的結(jié)果中獲得的。
通過在上述花鍵部的軸的內(nèi)表面上、殘留著未硬化層，可以更加可靠地確保花鍵部的軸的韌性。
通過上述花鍵部的淬火深度、從花鍵部前端側(cè)向基端側(cè)圓滑地變深，在提高承受來自聯(lián)軸器的大負(fù)荷的花鍵部基端側(cè)的軸的強(qiáng)度的同時，可以防止應(yīng)力集中。
優(yōu)選上述花鍵部的軸的內(nèi)表面硬度比其它部位低的終端位置，為設(shè)置在上述花鍵部的基端側(cè)的花鍵肩部的范圍內(nèi)。


圖1是表示動力傳遞軸的實施例的剖切的縱剖面圖。
圖2是放大表示圖1所示花鍵部附近的剖切的縱剖面圖。
圖3是表示圖2的變形例的剖切的縱剖面圖。
圖4是表示在疲勞試驗中淬火深度比γ和重復(fù)次數(shù)N之間關(guān)系的圖表。
圖5是表示在疲勞試驗中內(nèi)表面硬度HRC和重復(fù)次數(shù)N之間關(guān)系的圖表。
圖中1-軸，2-花鍵部，2a-前端，2b-基端，3-擋環(huán)槽，4-花鍵肩部，5-淬火硬化層。
具體實施例方式
以下，基于圖1～5說明本發(fā)明的實施例。該動力傳遞軸，是機(jī)動車驅(qū)動力傳遞機(jī)構(gòu)用軸，如圖1所示，在整個長度上，形成中空的一體中空式軸1，并且作為與等速萬向聯(lián)軸器(未圖示)相連的聯(lián)軸器連接部的花鍵部2，被設(shè)置在兩側(cè)。在各花鍵部2的前端側(cè)，分別設(shè)置了用于固定等速萬向聯(lián)軸器內(nèi)環(huán)的擋環(huán)槽3，將花鍵肩部4設(shè)置在基端側(cè)。另外，軸1由結(jié)構(gòu)用碳鋼鋼管(STKM)制成，對外周側(cè)實施高頻淬火，除了從擋環(huán)槽3開始的前端側(cè)部分之外，在整個長度上形成淬火硬化層5。
如圖2所示，上述花鍵部2附近的淬火硬化層5，從花鍵部2前端2a向基端2b側(cè)方向以S形曲線狀圓滑地變深，在花鍵肩部4的中途到達(dá)軸1的內(nèi)表面，花鍵部2的軸1內(nèi)表面殘留有未硬化層。
圖3表示上述花鍵部2附近的淬火硬化層5的變形示例。在該變形示例中，淬火硬化層5從花鍵部2的前端2a開始直線狀地變深，在花鍵肩部4的中途到達(dá)軸1的內(nèi)表面。
下面，列舉實施例和比較例。
作為實施例，在圖1所示實施例的軸1中，準(zhǔn)備了使對于花鍵部2上的淬火硬化層5與軸1壁厚的淬火深度比γ變化的動力傳遞軸(實施例1～11)。淬火深度比γ，由圖2所示花鍵部2的基端2b處的值來定義。另外，作為比較例，準(zhǔn)備下述軸，即，在相同的軸1中，除了從擋環(huán)槽3開始的前端側(cè)部分，在軸1的整個壁厚上形成淬火硬化層的動力傳遞軸(比較示例1～2)。
對于上述各個實施例和比較例的動力傳遞軸，將單側(cè)的花鍵部2內(nèi)嵌在等速萬向聯(lián)軸器的內(nèi)環(huán)中，進(jìn)行擺動扭轉(zhuǎn)疲勞試驗，檢查至產(chǎn)生疲勞裂紋時的扭轉(zhuǎn)重復(fù)次數(shù)N。疲勞試驗中的重復(fù)次數(shù)N以2.0×106截止。
表1

在圖4和5中表示了表1的疲勞試驗結(jié)果。在表1中，除了記入淬火深度比γ之外，還記入了定義淬火深度比γ的花鍵部2的基端2b中軸1內(nèi)表面硬度HRC、和與其外表面的硬度差ΔHRC。在各個實施例中，無論那個實施例的內(nèi)表面硬度都在HRC 43以下，與外表面的硬度差在ΔHRC9以上。圖4是基于表1所示結(jié)果，表示淬火深度比γ與重復(fù)次數(shù)N之間關(guān)系的曲線圖表，圖5是表示內(nèi)表面硬度HRC和重復(fù)次數(shù)N之間關(guān)系的曲線圖表。
根據(jù)這個結(jié)果，在于整個壁厚上形成硬化層的比較例中，外表面硬度為HRC56，內(nèi)表面硬度為HRC53，重復(fù)次數(shù)N為5.0×105左右，在內(nèi)表面硬度比外表面硬度低的各個實施例中，任何一個實施例的重復(fù)次數(shù)N都大于8.0×105，顯著地改善了疲勞強(qiáng)度。
在上述實施例中，雖然將兩側(cè)的聯(lián)軸器連接部設(shè)為花鍵部，但是本發(fā)明的動力傳遞軸也適合于僅將單側(cè)的聯(lián)軸器連接部設(shè)為花鍵部。
(發(fā)明效果)如上所述，本發(fā)明的動力傳遞軸，在采用從外周側(cè)進(jìn)行高頻淬火來作為一體中空軸的強(qiáng)化措施，同時，使花鍵部的軸內(nèi)表面硬度比其它部位的軸內(nèi)表面硬度低，提高了容易變成疲勞裂紋起點的花鍵部的軸的韌性和壓縮殘留應(yīng)力，改善了靜態(tài)強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度的平衡，可以被良好地適用于追求輕量化的機(jī)動車驅(qū)動力傳遞機(jī)構(gòu)等。
權(quán)利要求
1.一種動力傳遞軸，在兩端一體地設(shè)置聯(lián)軸器連接部，在整個長度上形成中空，將所述聯(lián)軸器連接部中至少一個作為內(nèi)嵌在聯(lián)軸器上的花鍵部，其特征在于從外周側(cè)對所述軸進(jìn)行高頻淬火，使所述花鍵部的軸的內(nèi)表面的硬度比其它部位的軸的內(nèi)表面的硬度低。
2.如權(quán)利要求1所述動力傳遞軸，其特征在于所述花鍵部的軸的外表面和內(nèi)表面的硬度差，為洛氏硬度的△HRC9以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述動力傳遞軸，其特征在于對于所述花鍵部的軸壁厚的淬火深度比，為0.3以上，所述花鍵部的軸的內(nèi)表面的硬度，為洛氏硬度的HRC43以下。
4.如權(quán)利要求1～3中任意一項所述動力傳遞軸，其特征在于在所述花鍵部的軸的內(nèi)表面上，殘留著未硬化層。
5.如權(quán)利要求1～4中任意一項所述動力傳遞軸，其特征在于所述花鍵部的淬火深度，從花鍵部前端側(cè)向基端側(cè)圓滑地變深。
6.如權(quán)利要求1～5中任意一項所述動力傳遞軸，其特征在于所述花鍵部的軸的內(nèi)表面硬度比其它部位低的終端位置，為設(shè)置在所述花鍵部的基端側(cè)的花鍵肩部的范圍內(nèi)。
全文摘要
一種動力傳遞軸，是靜態(tài)強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度的平衡性優(yōu)良的一體中空動力傳遞軸。從外周側(cè)對一體中空軸(1)進(jìn)行高頻淬火，形成淬火硬化層(5)，在花鍵部(2)殘留未硬化層，使其內(nèi)表面硬度比其它部位的硬度低，由此，提高了容易成為疲勞裂紋的起點的花鍵部(2)的軸(1)的韌性和壓縮殘余應(yīng)力，靜態(tài)強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度的平衡性優(yōu)良。
文檔編號C21D1/09GK1550684SQ200410063139
公開日2004年12月1日 申請日期2004年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月19日
發(fā)明者櫻井勝弘, 中川亮, 山崎起佐雄, 佐雄 申請人:Ntn株式會社