专利名称：动力传递轴的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将两端部与等速万向联轴器等联轴器连接并用来传递动力的动力传递轴。
背景技术：
在将两端部与联轴器连接且传递动力的动力传递轴上，联轴器连接部被一体地设置在两端，在整个长度上轴被形成为中空。在这种一体中空式的动力传递轴上，广泛使用具有将联轴器连接部的一方或两方、内嵌在联轴器上的花键部的结构。例如，在机动车驱动力传递机构用的动力传递轴上，多数情况下，使用的是将两侧的联轴器连接部、内嵌在等速万向联轴器的内环上的花键部的结构。
一体的中空动力传递轴与实心传递轴相比，具有重量轻、可获得相同的静态强度的优点，。作为这种动力传递轴的强化措施，在多数情况下采用从外周侧进行高频淬火或由缩径引起的加工硬化措施。而且还有轴的中间部通过加工硬化来强化，其两端的联轴器连接部，利用高频淬火进行强化的结构(例如参考专利文献1)。
专利文献1特开平2001-208037号公报(第3-4页，图1)在上述一体中空式中，以花键部作为至少一方的联轴器连接部的动力传递轴，静态强度和疲劳强度的平衡与实心轴的不同，如果将其设计为轻量化且具有与实心传递轴相同的静态强度，则与实心传递轴相比，其疲劳强度将变差。疲劳裂纹多数以花键向上切削部为起点产生。
针对这个问题，本发明的目的是提供一种静态强度和疲劳强度的平衡优良的一体式中空动力传递轴。
发明内容
为了解决上述课题，本发明的动力传递轴，在两端一体地设置联轴器连接部，在整个长度上形成中空，将所述联轴器连接部中至少一方作为内嵌在联轴器上的花键部；从外周侧对所述轴进行高频淬火，使所述花键部的轴的内表面的硬度比其它部位的轴的内表面的硬度低即，在采用从外周侧进行高频淬火作为轴的硬化措施的同时，上述花键部的轴的内表面的硬度，比其它部位的轴的内表面的硬度低，提高了容易变成疲劳破坏起点的花键部的轴的韧性和压缩残留应力，静态强度和疲劳强度的平衡性优良。
以洛氏硬度计算，最好上述花键部的轴的外表面和内表面的硬度差，为洛氏硬度的ΔHRC9以上。该硬度差的下限值ΔHRC9，是从下文所述轴的扭转疲劳试验的结果中获得的。
优选对于所述花键部的轴壁厚的淬火深度比，为0.3以上，该花键部的轴的内表面的硬度，为洛氏硬度的HRC43以下。所述淬火深度比的下限值0.3和轴的内表面硬度的上限值HRC43，也是从下文所述的轴的扭转疲劳试验的结果中获得的。
通过在上述花键部的轴的内表面上、残留着未硬化层，可以更加可靠地确保花键部的轴的韧性。
通过上述花键部的淬火深度、从花键部前端侧向基端侧圆滑地变深，在提高承受来自联轴器的大负荷的花键部基端侧的轴的强度的同时，可以防止应力集中。
优选上述花键部的轴的内表面硬度比其它部位低的终端位置，为设置在上述花键部的基端侧的花键肩部的范围内。
图1是表示动力传递轴的实施例的剖切的纵剖面图。
图2是放大表示图1所示花键部附近的剖切的纵剖面图。
图3是表示图2的变形例的剖切的纵剖面图。
图4是表示在疲劳试验中淬火深度比γ和重复次数N之间关系的图表。
图5是表示在疲劳试验中内表面硬度HRC和重复次数N之间关系的图表。
图中1-轴，2-花键部，2a-前端，2b-基端，3-挡环槽，4-花键肩部，5-淬火硬化层。
具体实施例方式
以下，基于图1～5说明本发明的实施例。该动力传递轴，是机动车驱动力传递机构用轴，如图1所示，在整个长度上，形成中空的一体中空式轴1，并且作为与等速万向联轴器(未图示)相连的联轴器连接部的花键部2，被设置在两侧。在各花键部2的前端侧，分别设置了用于固定等速万向联轴器内环的挡环槽3，将花键肩部4设置在基端侧。另外，轴1由结构用碳钢钢管(STKM)制成，对外周侧实施高频淬火，除了从挡环槽3开始的前端侧部分之外，在整个长度上形成淬火硬化层5。
如图2所示，上述花键部2附近的淬火硬化层5，从花键部2前端2a向基端2b侧方向以S形曲线状圆滑地变深，在花键肩部4的中途到达轴1的内表面，花键部2的轴1内表面残留有未硬化层。
图3表示上述花键部2附近的淬火硬化层5的变形示例。在该变形示例中，淬火硬化层5从花键部2的前端2a开始直线状地变深，在花键肩部4的中途到达轴1的内表面。
下面，列举实施例和比较例。
作为实施例，在图1所示实施例的轴1中，准备了使对于花键部2上的淬火硬化层5与轴1壁厚的淬火深度比γ变化的动力传递轴(实施例1～11)。淬火深度比γ，由图2所示花键部2的基端2b处的值来定义。另外，作为比较例，准备下述轴，即，在相同的轴1中，除了从挡环槽3开始的前端侧部分，在轴1的整个壁厚上形成淬火硬化层的动力传递轴(比较示例1～2)。
对于上述各个实施例和比较例的动力传递轴，将单侧的花键部2内嵌在等速万向联轴器的内环中，进行摆动扭转疲劳试验，检查至产生疲劳裂纹时的扭转重复次数N。疲劳试验中的重复次数N以2.0×106截止。
表1
在图4和5中表示了表1的疲劳试验结果。在表1中，除了记入淬火深度比γ之外，还记入了定义淬火深度比γ的花键部2的基端2b中轴1内表面硬度HRC、和与其外表面的硬度差ΔHRC。在各个实施例中，无论那个实施例的内表面硬度都在HRC 43以下，与外表面的硬度差在ΔHRC9以上。图4是基于表1所示结果，表示淬火深度比γ与重复次数N之间关系的曲线图表，图5是表示内表面硬度HRC和重复次数N之间关系的曲线图表。
根据这个结果，在于整个壁厚上形成硬化层的比较例中，外表面硬度为HRC56，内表面硬度为HRC53，重复次数N为5.0×105左右，在内表面硬度比外表面硬度低的各个实施例中，任何一个实施例的重复次数N都大于8.0×105，显著地改善了疲劳强度。
在上述实施例中，虽然将两侧的联轴器连接部设为花键部，但是本发明的动力传递轴也适合于仅将单侧的联轴器连接部设为花键部。
(发明效果)如上所述，本发明的动力传递轴，在采用从外周侧进行高频淬火来作为一体中空轴的强化措施，同时，使花键部的轴内表面硬度比其它部位的轴内表面硬度低，提高了容易变成疲劳裂纹起点的花键部的轴的韧性和压缩残留应力，改善了静态强度和疲劳强度的平衡，可以被良好地适用于追求轻量化的机动车驱动力传递机构等。
权利要求
1.一种动力传递轴，在两端一体地设置联轴器连接部，在整个长度上形成中空，将所述联轴器连接部中至少一个作为内嵌在联轴器上的花键部，其特征在于从外周侧对所述轴进行高频淬火，使所述花键部的轴的内表面的硬度比其它部位的轴的内表面的硬度低。
2.如权利要求1所述动力传递轴，其特征在于所述花键部的轴的外表面和内表面的硬度差，为洛氏硬度的△HRC9以上。
3.如权利要求1或2所述动力传递轴，其特征在于对于所述花键部的轴壁厚的淬火深度比，为0.3以上，所述花键部的轴的内表面的硬度，为洛氏硬度的HRC43以下。
4.如权利要求1～3中任意一项所述动力传递轴，其特征在于在所述花键部的轴的内表面上，残留着未硬化层。
5.如权利要求1～4中任意一项所述动力传递轴，其特征在于所述花键部的淬火深度，从花键部前端侧向基端侧圆滑地变深。
6.如权利要求1～5中任意一项所述动力传递轴，其特征在于所述花键部的轴的内表面硬度比其它部位低的终端位置，为设置在所述花键部的基端侧的花键肩部的范围内。
全文摘要
一种动力传递轴，是静态强度和疲劳强度的平衡性优良的一体中空动力传递轴。从外周侧对一体中空轴(1)进行高频淬火，形成淬火硬化层(5)，在花键部(2)残留未硬化层，使其内表面硬度比其它部位的硬度低，由此，提高了容易成为疲劳裂纹的起点的花键部(2)的轴(1)的韧性和压缩残余应力，静态强度和疲劳强度的平衡性优良。
文档编号C21D1/09GK1550684SQ200410063139
公开日2004年12月1日 申请日期2004年5月14日 优先权日2003年5月19日
发明者樱井胜弘, 中川亮, 山崎起佐雄, 佐雄 申请人:Ntn株式会社