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特開2024-140274シャフト、シャフトの製造工具、およびシャフトの製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024140274
(43)【公開日】2024-10-10
(54)【発明の名称】シャフト、シャフトの製造工具、およびシャフトの製造方法
(51)【国際特許分類】
F16C 3/02 20060101AFI20241003BHJP
B21K 1/06 20060101ALI20241003BHJP
B21J 5/06 20060101ALI20241003BHJP
C22C 38/00 20060101ALI20241003BHJP
C22C 38/60 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
F16C3/02
B21K1/06
B21J5/06 Z
C22C38/00 301Z
C22C38/60
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023051336
(22)【出願日】2023-03-28
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100090273
【弁理士】
【氏名又は名称】國分 孝悦
(72)【発明者】
【氏名】藤堂 尚二
(72)【発明者】
【氏名】大橋 徹也
(72)【発明者】
【氏名】宮西 慶
【テーマコード（参考）】
3J033
4E087
【Ｆターム（参考）】
3J033AA01
3J033AB03
3J033AC01
3J033BA01
3J033BA12
3J033BA15
4E087AA02
4E087CA29
4E087EC28
4E087EC38
4E087HA31
4E087HA82
(57)【要約】
【課題】 製造時に粉塵の発生のリスクを低減し、且つ、高いねじり疲労強度を有するシャフト、当該シャフトの製造工具、および当該シャフトの製造方法を提供する。
【解決手段】 １つ以上の枝穴１２ａ～１２ｂのうちの少なくとも１つの枝穴１２ａの同じ深さ位置（中心軸１４ａが延びる方向の位置）において、枝穴１２ａに対する強化部位５４ａ～５４ｄのビッカース硬さが、枝穴１２ａに対する比較部位５５ａ～５５ｃ等のビッカース硬さの最低値よりも１５ＨＶ以上大きい。
【選択図】 図５
【解決手段】 １つ以上の枝穴１２ａ～１２ｂのうちの少なくとも１つの枝穴１２ａの同じ深さ位置（中心軸１４ａが延びる方向の位置）において、枝穴１２ａに対する強化部位５４ａ～５４ｄのビッカース硬さが、枝穴１２ａに対する比較部位５５ａ～５５ｃ等のビッカース硬さの最低値よりも１５ＨＶ以上大きい。
【選択図】 図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
長手方向に延びる穴である１つ以上の幹穴と、外周面において開口し当該幹穴に連通する穴である１つ以上の枝穴と、を有するシャフトであって、
前記１つ以上の枝穴のうちの少なくとも１つの枝穴に対する強化部位のビッカース硬さは、当該枝穴に対する比較部位のビッカース硬さの最低値よりも１５ＨＶ以上大きく、
前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する前記強化部位および比較部位の、当該枝穴の径方向における深さ位置は、当該枝穴の壁面より当該枝穴の直径の０．０１５倍だけ深い位置であり、
前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する前記強化部位および比較部位の、当該枝穴の深さ方向における深さ位置は、前記シャフトの外周面側における当該枝穴の周回部の端部の位置よりも、当該枝穴の深さ方向における当該枝穴の周回部の長さの半分以上深い位置を含み、
前記枝穴の周回部は、当該枝穴の領域のうち、当該枝の中心軸周りの方向に当該枝穴の中心軸を３６０°囲む領域であって、面取りされていない領域であり、
前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する強化部位は、当該枝穴の中心軸に垂直な規定面上において当該枝穴の中心軸を通る２つの直線であって、前記規定面上の基準線とのなす角度のうち小さい方の角度が４５°となる２つの直線のうちの少なくとも１つの直線である強化部位規定線上の位置にあり、
前記規定面は、前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する強化部位の位置において当該枝穴の中心軸に垂直な面であり、
前記基準線は、前記幹穴の中心軸を示す直線を前記規定面に投影した場合に前記規定面に出来る直線であり、
前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する比較部位は、前記ビッカース硬さを対比する当該枝穴に対する強化部位と異なる位置にある、シャフト。
前記１つ以上の枝穴のうちの少なくとも１つの枝穴に対する強化部位のビッカース硬さは、当該枝穴に対する比較部位のビッカース硬さの最低値よりも１５ＨＶ以上大きく、
前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する前記強化部位および比較部位の、当該枝穴の径方向における深さ位置は、当該枝穴の壁面より当該枝穴の直径の０．０１５倍だけ深い位置であり、
前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する前記強化部位および比較部位の、当該枝穴の深さ方向における深さ位置は、前記シャフトの外周面側における当該枝穴の周回部の端部の位置よりも、当該枝穴の深さ方向における当該枝穴の周回部の長さの半分以上深い位置を含み、
前記枝穴の周回部は、当該枝穴の領域のうち、当該枝の中心軸周りの方向に当該枝穴の中心軸を３６０°囲む領域であって、面取りされていない領域であり、
前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する強化部位は、当該枝穴の中心軸に垂直な規定面上において当該枝穴の中心軸を通る２つの直線であって、前記規定面上の基準線とのなす角度のうち小さい方の角度が４５°となる２つの直線のうちの少なくとも１つの直線である強化部位規定線上の位置にあり、
前記規定面は、前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する強化部位の位置において当該枝穴の中心軸に垂直な面であり、
前記基準線は、前記幹穴の中心軸を示す直線を前記規定面に投影した場合に前記規定面に出来る直線であり、
前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する比較部位は、前記ビッカース硬さを対比する当該枝穴に対する強化部位と異なる位置にある、シャフト。
【請求項2】
前記強化部位規定線は、前記２つの直線の双方である、請求項１に記載のシャフト。
【請求項3】
前記枝穴に対する強化部位は、当該枝穴の周回部の深さ方向の全長にわたって存在する、請求項１または２に記載のシャフト。
【請求項4】
前記シャフトの表面より２ｍｍ以上深い位置において前記シャフトを構成する金属材料の成分は、質量％で、
Ｃ：０．１０～０．４５％
Ｓｉ：０．０２～２．０％
Ｍｎ：０．３～３．０％
Ｐ：０．０５％以下
Ｓ：０～０．１００％
Ｃｒ：０．０１～３．０％
Ａｌ：０．００１～０．１％
Ｎ：０．０３％以下
Ｍｏ：０～１．０％
Ｃｕ：０～１．０％
Ｎｉ：０～１％
Ｖ：０～０．５％
Ｎｂ：０～０．１％
Ｔｉ：０～０．２％
Ｂｉ：０～０．１００％
Ｐｂ：０～０．１００％を含有し、
残部はＦｅおよび不純物からなる、請求項１または２に記載のシャフト。
Ｃ：０．１０～０．４５％
Ｓｉ：０．０２～２．０％
Ｍｎ：０．３～３．０％
Ｐ：０．０５％以下
Ｓ：０～０．１００％
Ｃｒ：０．０１～３．０％
Ａｌ：０．００１～０．１％
Ｎ：０．０３％以下
Ｍｏ：０～１．０％
Ｃｕ：０～１．０％
Ｎｉ：０～１％
Ｖ：０～０．５％
Ｎｂ：０～０．１％
Ｔｉ：０～０．２％
Ｂｉ：０～０．１００％
Ｐｂ：０～０．１００％を含有し、
残部はＦｅおよび不純物からなる、請求項１または２に記載のシャフト。
【請求項5】
前記シャフトの表面のうち、前記枝穴の壁面以外の表面のビッカース硬さは、７００ＨＶ以上８５０ＨＶ以下であり、
前記シャフトの表面より２ｍｍ以上深い位置におけるビッカース硬さは、５００ＨＶ以下である、請求項１または２に記載のシャフト。
前記シャフトの表面より２ｍｍ以上深い位置におけるビッカース硬さは、５００ＨＶ以下である、請求項１または２に記載のシャフト。
【請求項6】
長手方向に延びる穴である１つ以上の幹穴と、外周面において開口し当該幹穴に連通する穴である１つ以上の枝穴と、を有するシャフトの製造工具であって、
前記枝穴に少なくとも一部分が挿入される挿入部材を有し、
前記挿入部材は、当該挿入部材の表面の２つの領域であって、前記挿入される方向に垂直な方向において当該挿入部材の中心軸を介して相互に対向する２つの領域に、外側に張り出すように形成された２つの曲面部を有し、
前記２つの曲面部の少なくとも一部の領域は、前記枝穴の壁面に同時に接触する領域であり、
前記挿入部材が前記枝穴に挿入された状態において、前記挿入される方向に垂直な方向における前記２つの曲面部の間の最大距離は、前記挿入部材が挿入される前の前記枝穴の直径の１．０２倍以上１．２０倍以下である、シャフトの製造工具。
前記枝穴に少なくとも一部分が挿入される挿入部材を有し、
前記挿入部材は、当該挿入部材の表面の２つの領域であって、前記挿入される方向に垂直な方向において当該挿入部材の中心軸を介して相互に対向する２つの領域に、外側に張り出すように形成された２つの曲面部を有し、
前記２つの曲面部の少なくとも一部の領域は、前記枝穴の壁面に同時に接触する領域であり、
前記挿入部材が前記枝穴に挿入された状態において、前記挿入される方向に垂直な方向における前記２つの曲面部の間の最大距離は、前記挿入部材が挿入される前の前記枝穴の直径の１．０２倍以上１．２０倍以下である、シャフトの製造工具。
【請求項7】
前記挿入される方向における前記２つの曲面の曲率半径は、略同一である、請求項６に記載のシャフトの製造工具。
【請求項8】
前記挿入される方向周りの方向における前記２つの曲面の曲率半径は、前記挿入部材が挿入される前の前記枝穴の直径の０．１２倍以上０．４９倍以下である、請求項６または７に記載のシャフトの製造工具。
【請求項9】
前記挿入される方向における前記２つの曲面の曲率半径は、前記挿入される方向周りの方向における前記２つの曲面の曲率半径以下である、請求項８に記載のシャフトの製造工具。
【請求項10】
前記最大距離は、不変である、請求項６または７に記載のシャフトの製造工具。
【請求項11】
前記最大距離は、可変である、請求項６または７に記載のシャフトの製造工具。
【請求項12】
押込部材をさらに有し、
前記挿入部材は、前記挿入される方向に延びる押込穴を有し、
前記押込部材の少なくとも一部分は、前記押込穴に前記押込部材が押し込まれ、
前記押込部材の少なくとも一部分の、前記挿入される方向に垂直な方向における最大長さは、内部に物体が存在していない場合の前記押込穴の、前記挿入される方向に垂直な方向における最大長さよりも長く、
前記押込穴に前記押込部材が押し込まれることにより、前記最大距離が可変となる、請求項１１に記載のシャフトの製造工具。
前記挿入部材は、前記挿入される方向に延びる押込穴を有し、
前記押込部材の少なくとも一部分は、前記押込穴に前記押込部材が押し込まれ、
前記押込部材の少なくとも一部分の、前記挿入される方向に垂直な方向における最大長さは、内部に物体が存在していない場合の前記押込穴の、前記挿入される方向に垂直な方向における最大長さよりも長く、
前記押込穴に前記押込部材が押し込まれることにより、前記最大距離が可変となる、請求項１１に記載のシャフトの製造工具。
【請求項13】
請求項１または２に記載のシャフトを製造するシャフトの製造方法であって、
前記強化部位を含む領域を塑性変形させることにより当該領域に圧縮残留応力を付与する塑性加工工程を有する、シャフトの製造方法。
前記強化部位を含む領域を塑性変形させることにより当該領域に圧縮残留応力を付与する塑性加工工程を有する、シャフトの製造方法。
【請求項14】
前記塑性加工工程では、請求項６または７に記載のシャフトの製造工具が有する前記挿入部材の少なくとも一部分を１回以上前記枝穴に挿入する、請求項１３に記載のシャフトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、シャフト、シャフトの製造工具、およびシャフトの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車等における動力伝達用のシャフトには、シャフトの中心軸が延びる方向に延びる穴と、シャフトの外周面において開口し当該穴に連通する穴と、が油路として形成される。以下の説明では、穴の位置関係が直観的に分かり易いように、シャフトの中心軸が延びる方向に延びる穴を、必要に応じて幹穴と称し、シャフトの外周面において開口し幹穴に連通する穴を、必要に応じて枝穴と称する。なお、ここでは、幹穴および枝穴の用語を用いるが、必ずしも、幹穴が幹に対応し、枝穴が枝に対応する関係になるわけではない。このような枝穴を有するシャフトにおいては、使用時に枝穴にねじり荷重が集中し易い。したがって、枝穴のねじり疲労強度を増大させることが必要である。圧縮残留応力が付与されると疲労限度が増大し、疲労限度が増大すると疲労強度も増大する。したがって、枝穴に対して圧縮残留応力を付与することが行われる。
【0003】
この種の技術として特許文献１、２には、ショットピーニングを用いて枝穴に対して圧縮残留応力を付与することが開示されている。また、特許文献３には、成形前の枝穴（円筒部）よりも曲率半径が５／１００～２０／１００ｍｍ大きい周回部（工具）を枝穴（円筒部）に挿入することにより枝穴に対して圧縮残留応力を付与することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平１０－３１０８２３号公報
【特許文献2】特開２０００－３４３４２９号公報
【特許文献3】特開２０１６－１６９７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１、２に記載の技術ではショットピーニングを用いるため、粉塵が発生する。したがって、集塵機などを用いて粉塵を回収する必要がある。よって、例えば、粉塵に付着した油が集塵機に堆積すると、発火する虞がある。さらにショットピーニングの際に枝穴の壁面に対して吹きつけるショット（微細な球）が枝穴の壁面に残留する虞がある。また、特許文献３に記載の技術では、枝穴全体を一度に加工する（塑性変形させる）。したがって、十分な塑性変形量を枝穴に付与することが出来ない虞がある。例えば、浸炭処理や高周波焼入れ等により表面が硬くなった材料のシャフトの枝穴に対し特許文献３に記載の技術を適用すると、工具自体が弾性変形する虞がある。以上のことから、製造時に粉塵の発生の虞がなく、且つ、高いねじり疲労強度を有するシャフトが望まれる。
【0006】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、製造時に粉塵の発生のリスクを低減し、且つ、高いねじり疲労強度を有するシャフト、当該シャフトの製造工具、および当該シャフトの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明のシャフトは、長手方向に延びる穴である１つ以上の幹穴と、外周面において開口し当該幹穴に連通する穴である１つ以上の枝穴と、を有するシャフトであって、前記１つ以上の枝穴のうちの少なくとも１つの枝穴に対する強化部位のビッカース硬さは、当該枝穴に対する比較部位のビッカース硬さの最低値よりも１５ＨＶ以上大きく、前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する前記強化部位および比較部位の、当該枝穴の径方向における深さ位置は、当該枝穴の壁面より当該枝穴の直径の０．０１５倍だけ深い位置であり、前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する前記強化部位および比較部位の、当該枝穴の深さ方向における深さ位置は、前記シャフトの外周面側における当該枝穴の周回部の端部の位置よりも、当該枝穴の深さ方向における当該枝穴の周回部の長さの半分以上深い位置を含み、前記枝穴の周回部は、当該枝穴の領域のうち、当該枝の中心軸周りの方向に当該枝穴の中心軸を３６０°囲む領域であって、面取りされていない領域であり、前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する強化部位は、当該枝穴の中心軸に垂直な規定面上において当該枝穴の中心軸を通る２つの直線であって、前記規定面上の基準線とのなす角度のうち小さい方の角度が４５°となる２つの直線のうちの少なくとも１つの直線である強化部位規定線上の位置にあり、前記規定面は、前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する強化部位の位置において当該枝穴の中心軸に垂直な面であり、前記基準線は、前記幹穴の中心軸を示す直線を前記規定面に投影した場合に前記規定面に出来る直線であり、前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する比較部位は、前記ビッカース硬さを対比する当該枝穴に対する強化部位と異なる位置にある。
【0008】
本発明の製造工具は、長手方向に延びる穴である１つ以上の幹穴と、外周面において開口し当該幹穴に連通する穴である１つ以上の枝穴と、を有するシャフトの製造工具であって、前記枝穴に少なくとも一部分が挿入される挿入部材を有し、前記挿入部材は、当該挿入部材の表面の２つの領域であって、前記挿入される方向に垂直な方向において当該挿入部材の中心軸を介して相互に対向する２つの領域に、外側に張り出すように形成された２つの曲面部を有し、前記２つの曲面部の少なくとも一部の領域は、前記枝穴の壁面に同時に接触する領域であり、前記挿入部材が前記枝穴に挿入された状態において、前記挿入される方向に垂直な方向における前記２つの曲面部の間の最大距離は、前記挿入部材が挿入される前の前記枝穴の直径の１．０２倍以上１．２０倍以下である。
【0009】
本発明のシャフトの製造方法は、前記シャフトを製造するシャフトの製造方法であって、前記強化部位を含む領域を塑性変形させることにより当該領域に圧縮残留応力を付与する塑性加工工程を有する。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、製造時に粉塵の発生のリスクを低減し、且つ、高いねじり疲労強度を有するシャフト、当該シャフトの製造工具、および当該シャフトの製造方法を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】シャフトの一部分の構成の概要の第１の例を示す図である。
【図2】シャフトの一部分の構成の概要の第２の例を示す図である。
【図3】シャフトの一部分の構成の概要の第３の例を示す図である。
【図4】枝穴に対する強化部位および比較部位の一例を説明する図である。
【図5】枝穴の周回部の一例を示す図である。
【図6】枝穴が斜め穴である場合の周回部の一例を説明する図である。
【図7】ビッカース硬さの差と残留応力との関係の一例を示す図である。
【図8】製造工具の構成の第１の例を示す図である。
【図9】シャフトの枝穴に第１の例の製造工具が挿入されている状態の一例を示す図である。
【図10】製造工具（挿入部材）の構成の第２の例を示す図である。
【図11】製造工具（押込部材）の構成の第２の例を示す図である。
【図12】シャフトの枝穴に第２の例の製造工具が挿入されている状態の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。なお、長さ、位置、大きさ、間隔等、比較対象が同じであることは、厳密に同じである場合の他、発明の主旨を逸脱しない範囲で異なるもの（例えば、設計時に定められる公差の範囲内で異なるもの）も含むものとする。また、各図において、説明および表記の都合上、必要に応じて、構成を簡略、誇張、変形、または省略して示す。また、各図において、説明および表記の都合上、必要に応じて、断面図におけるハッチングを省略する。また、各図において、二点鎖線は仮想線であり、一点鎖線は中心線（中心軸）であり、破線は隠れ線を示す。
【0013】
（シャフトの概要）
シャフトは、例えば、自動車等において使用される動力伝達用のシャフトである。シャフトは、オイルが流れる穴（いわゆる油穴）として、当該シャフトの長手方向に延びる穴である幹穴と、当該シャフトの外周面において開口し当該幹穴に連通する穴である枝穴と、をそれぞれ１つ以上有する。
シャフトは、例えば、自動車等において使用される動力伝達用のシャフトである。シャフトは、オイルが流れる穴（いわゆる油穴）として、当該シャフトの長手方向に延びる穴である幹穴と、当該シャフトの外周面において開口し当該幹穴に連通する穴である枝穴と、をそれぞれ１つ以上有する。
【0014】
図１は、シャフトの一部分の構成の概要の第１の例を示す図である。図１（ａ）は、正面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩ－Ｉ断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＡ矢視図である。
図１において、シャフト１０は、幹穴１１と、枝穴１２ａ～１２ｂと、を有する。前述したように幹穴１１は、シャフト１０の長手方向に延びる穴である。図１では、シャフト１０の中心軸１３が延びる方向が、シャフト１０の長手方向であり、シャフト１０の中心軸１３と、幹穴１１の中心軸１３と、が一致する場合を例示する。また、図１では、深さ方向（中心軸１３が延びる方向）の全体に亘って幹穴１１の穴形状が、直径が同じ円である場合（すなわち、幹穴１１の直径は変わらない場合）を例示する。なお、穴形状は、穴の中心軸（幹穴１１である場合には中心軸１３）に垂直な方向に切断した場合に当該穴の壁面として表れる線の形状である。
図１において、シャフト１０は、幹穴１１と、枝穴１２ａ～１２ｂと、を有する。前述したように幹穴１１は、シャフト１０の長手方向に延びる穴である。図１では、シャフト１０の中心軸１３が延びる方向が、シャフト１０の長手方向であり、シャフト１０の中心軸１３と、幹穴１１の中心軸１３と、が一致する場合を例示する。また、図１では、深さ方向（中心軸１３が延びる方向）の全体に亘って幹穴１１の穴形状が、直径が同じ円である場合（すなわち、幹穴１１の直径は変わらない場合）を例示する。なお、穴形状は、穴の中心軸（幹穴１１である場合には中心軸１３）に垂直な方向に切断した場合に当該穴の壁面として表れる線の形状である。
【0015】
また、前述したように枝穴１２ａ～１２ｂは、シャフト１０の外周面において開口し、幹穴１１に連通する穴である。図１では、枝穴１２ａ～１２ｂの中心軸１４ａ～１４ｂが延びる方向が、シャフト１０の中心軸１３が延びる方向に対して垂直になる場合を例示する。また、図１では、枝穴１２ａ～１２ｂの中心軸１４ａ～１４ｂが同一の直線になる場合を例示する。
【0016】
図１では、枝穴１２ａ～１２ｂおよび幹穴１１によって、シャフト１０の中心軸１３に垂直な方向において、シャフト１０全体を貫通する貫通穴が形成される場合を例示する。このように、枝穴１２ａ～１２ｂおよび幹穴１１によって貫通穴を形成することで、油穴を流れるオイルの流量を多くすることが出来る。また、図１では、枝穴１２ａ～１２ｂの壁面の領域のうち、シャフト１０の外周面側の端部１５ａ～１５ｂが面取りされている場合を例示する。以下の説明では、シャフトの外周面側の端部（図１に示す例では端部１５ａ～１５ｂ）を、必要に応じて面取り部と称する。
【0017】
また、図１では、深さ方向（中心軸１４ａ～１４ｂが延びる方向）の全体に亘って枝穴１２ａ～１２ｂの穴形状が略円である場合を例示する。略円とは、後述するようにして枝穴に対して塑性加工を行って硬さを強化する際に生じる圧痕などにより穴形状が真円にならないことを指す。この場合、枝穴の直径は、例えば、圧痕が生じていない領域において定められる。すなわち、この場合、枝穴１２ａ～１２ｂの壁面上の圧痕が生じていない領域上の２点であって、中心軸１４ａ～１４ｂに垂直な方向において中心軸１４ａ～１４ｂを介して相互に対向する２点の距離が、枝穴の直径として定められる。なお、この場合、枝穴の直径は、後述するようにして枝穴に対して塑性加工を行って硬さを強化する前の枝穴の直径に対応する。また、枝穴の直径は、面取り部１５ａ～１５ｂ以外の領域において定められる。なお、一般に、自動車等において使用される動力伝達用のシャフトでは、枝穴は面取り部を有するが、必ずしも枝穴が面取り部を有する必要はない。
【0018】
図２は、シャフトの一部分の構成の概要の第２の例を示す図である。図２（ａ）は、正面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩ－Ｉ断面図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）のII－II断面図であり、図２（ｄ）は、図２（ａ）のＡ矢視図である。
図２において、シャフト２０は、幹穴２１ａ～２１ｂと、枝穴２２ａ～２２ｂと、を有する。幹穴２１ａ～２１ｂは、シャフト２０の長手方向に延びる穴である。図２では、シャフト２０の中心軸２３が延びる方向が、シャフト２０の長手方向であり、シャフト２０の中心軸２３と、幹穴２１ａ～２１ｂの中心軸２４ａ～２４ｂと、が、相互に間隔を有して同一の方向に延びる場合を例示する。したがって、幹穴２１ａ～２１ｂの中心軸２４ａ～２４ｂが延びる方向は、シャフト２０の長手方向になる。また、図２では、幹穴２１ａ～２２ｂが有底穴（止まり穴）である場合を例示する。また、図２では、深さ方向（中心軸２４ａ～２４ｂが延びる方向）の全体に亘って幹穴２１ａ～２２ｂの穴形状が、直径が同じ円である場合を例示する。
図２において、シャフト２０は、幹穴２１ａ～２１ｂと、枝穴２２ａ～２２ｂと、を有する。幹穴２１ａ～２１ｂは、シャフト２０の長手方向に延びる穴である。図２では、シャフト２０の中心軸２３が延びる方向が、シャフト２０の長手方向であり、シャフト２０の中心軸２３と、幹穴２１ａ～２１ｂの中心軸２４ａ～２４ｂと、が、相互に間隔を有して同一の方向に延びる場合を例示する。したがって、幹穴２１ａ～２１ｂの中心軸２４ａ～２４ｂが延びる方向は、シャフト２０の長手方向になる。また、図２では、幹穴２１ａ～２２ｂが有底穴（止まり穴）である場合を例示する。また、図２では、深さ方向（中心軸２４ａ～２４ｂが延びる方向）の全体に亘って幹穴２１ａ～２２ｂの穴形状が、直径が同じ円である場合を例示する。
【0019】
また、枝穴２２ａ、２２ｂは、シャフト２０の外周面において開口し、それぞれ、幹穴２１ａ、２１ｂに連通する穴である。図２では、枝穴２２ａ～２２ｂの中心軸２５ａ～２５ｂが延びる方向が、シャフト２０の中心軸２３が延びる方向に対して垂直になる場合を例示する。また、図２では、枝穴２２ａ～２２ｂの中心軸２５ａ～２５ｂが、シャフト２０の長手方向において相互に間隔を有した位置にある場合を例示する。
【0020】
図２では、枝穴２２ａおよび幹穴２１ａによって、シャフト２０の中心軸２３に垂直な方向に延びる止まり穴（貫通していない穴）が形成され、同様に、枝穴２２ｂおよび幹穴２１ｂによって、シャフト１０の中心軸１３に垂直な方向に延びる止まり穴が形成される場合を例示する。このように、枝穴２２ａ～２２ｂおよび幹穴２１ａ～２１ｂによって止まり穴を形成することにより、図１に示すように枝穴１２ａ～１２ｂおよび幹穴１１によって貫通穴を形成する場合に比べて、ねじりに対する剛性を高めることが出来る。
【0021】
したがって、例えば、油穴を流れるオイルの流量を多くことを、ねじり疲労強度を高めることよりも優先させる場合には、図１に例示したようにして枝穴１２ａ～１２ｂを形成しても良い。また、ねじり疲労強度を高めることを、油穴を流れるオイルの流量を多くことよりも優先させる場合には、図２に例示したようにして枝穴２２ａ～２２ｂを形成しても良い。なお、シャフト１０を貫通する貫通穴を構成する枝穴１２ａ～１２ｂと、シャフト２０を貫通しない止まり穴を構成する枝穴２２ａ～２２ｂと、のいずれに対しても、後述するようにして塑性加工により硬さを強化（圧縮残留応力を付与する）ことが出来、ねじり疲労強度を高めることが出来る。
【0022】
また、図２では、深さ方向（中心軸２５ａ～２５ｂが延びる方向）の全体に亘って枝穴２２ａ～２２ｂの穴形状が略円である場合を例示する。前述したように略円とは、後述するようにして枝穴に対して塑性加工を行って硬さを強化する際に生じる圧痕などにより穴形状が精密に円にならないことを指す。また、図２では、枝穴２２ａ～２２ｂが面取り部２６ａ～２６ｂを有する場合を例示する。
【0023】
図３は、シャフトの一部分の構成の概要の第３の例を示す図である。図３（ａ）は、正面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ矢視図である。
図３において、シャフト３０は、幹穴３１と、枝穴３２と、を有する。幹穴３１は、シャフト３０の長手方向に延びる穴である。図３では、シャフト３０の中心軸３３が延びる方向が、シャフト３０の長手方向であり、シャフト３０の中心軸１３と、幹穴３１の中心軸３３と、が一致する場合を例示する。また、図３では、深さ方向（中心軸３３が延びる方向）の全体に亘って幹穴３１の穴形状が、直径が同じ円である場合を例示する。
図３において、シャフト３０は、幹穴３１と、枝穴３２と、を有する。幹穴３１は、シャフト３０の長手方向に延びる穴である。図３では、シャフト３０の中心軸３３が延びる方向が、シャフト３０の長手方向であり、シャフト３０の中心軸１３と、幹穴３１の中心軸３３と、が一致する場合を例示する。また、図３では、深さ方向（中心軸３３が延びる方向）の全体に亘って幹穴３１の穴形状が、直径が同じ円である場合を例示する。
【0024】
また、枝穴３２は、シャフト３０の外周面において開口し、幹穴３１に連通する穴である。図３では、枝穴３２の中心軸３４が延びる方向が、シャフト３０（幹穴３１）の中心軸３３が延びる方向に対して垂直にならず、当該中心軸３３に対して傾斜した方向に延びる穴である場合を例示する。
【0025】
また、図３では、枝穴３２が面取り部３５を有する場合を例示する。また、図３では、シャフト３０の外周面側の領域においては、枝穴３２の穴形状が略円であるのに対し、シャフト３０の幹穴３１側の領域においては、枝穴３２の穴形状が略円ではない（例えば円弧）である場合を例示する。前述したように略円とは、後述するようにして枝穴に対して塑性加工を行って硬さを強化する際に生じる圧痕などにより穴形状が精密に円にならないことを指す。
【0026】
なお、シャフトは、図１～図３に示すシャフトに限定されない。例えば、シャフトは、図１に示す枝穴１２ａ～１２ｂと、図２に示す枝穴２２ａ～２２ｂと、を有していても良いし、図１に示す枝穴１２ａ～１２ｂと、図３に示す枝穴３２と、を有していても良いし、図１に示す枝穴１２ａ～１２ｂと、図２に示す枝穴２２ａ～２２ｂと、図３に示す枝穴３２と、を有していても良い。また、シャフトは、例えば、自動車の変速機用のシャフトであっても、その他のシャフトであっても良い。
【0027】
また、以下の説明では、図１および図２に示す枝穴１２ａ～１２ｂ、２２ａ～２２ｂのように、枝穴１２ａ～１２ｂ、２２ａ～２２ｂの中心軸１４ａ～１４ｂ、２５ａ～２５ｂが延びる方向が、シャフト１０、２０の中心軸１３、２３が延びる方向に対して垂直になる枝穴を、必要に応じて垂直穴と称する。また、図３に示す枝穴３２のように、枝穴３２の中心軸３４が延びる方向が、シャフト３０の中心軸３３が延びる方向に対して垂直ではない枝穴を、必要に応じて斜め穴と称する。
【0028】
（強化部位および比較部位）
以下の説明では、シャフト１０、２０、３０において共通する事項については、シャフト１０を例に挙げて説明し、幹穴１１、２１、３１において共通する事項については、幹穴１１を例に挙げて説明し、枝穴１２ａ～１２ｂ、２２ａ～２２ｂ、３２において共通する事項については、枝穴１２ａを例に挙げて説明し、その他のシャフト、幹枝、および枝穴についての詳細な説明を省略する。
以下の説明では、シャフト１０、２０、３０において共通する事項については、シャフト１０を例に挙げて説明し、幹穴１１、２１、３１において共通する事項については、幹穴１１を例に挙げて説明し、枝穴１２ａ～１２ｂ、２２ａ～２２ｂ、３２において共通する事項については、枝穴１２ａを例に挙げて説明し、その他のシャフト、幹枝、および枝穴についての詳細な説明を省略する。
【0029】
特許文献１、２に記載の技術のように、ショットピーニングを用いることにより、枝穴１２ａに圧縮残留応力を付与すると、粉塵が発生する虞がある。また、特許文献３に記載の技術のように、枝穴１２ａの中心軸１４ａ周りの方向の領域の全体を一度に塑性変形させると、十分な塑性変形量を枝穴に付与することが出来ない虞がある。そこで、本発明者らは、一度に塑性変形させる領域を、枝穴１２ａの中心軸１４ａ周りの方向の領域の一部分として、使用時にねじり荷重による破壊起点になり易い領域を含む領域を塑性変形させて圧縮残留応力を付与することを着想した。
【0030】
そして、本発明者らは、後述するようにして相互にビッカース硬さを対比する強化部位および比較部位を、枝穴１２ａ～１２ｂのうちの少なくとも１つの枝穴に対して定め、定めた枝穴に対する強化部位のビッカース硬さが、当該枝穴に対する比較部位のビッカース硬さの最低値よりも１５ＨＶ以上、このましくは２０ＨＶ以上大きくなるようにすれば、当該枝穴に対して圧縮残留応力を付与しない（すなわち硬さを強化しない）シャフトよりも１．３倍以上のねじり疲労強度を得ることが出来るという知見を得た。
【0031】
なお、シャフト１０が有する全ての枝穴１２ａ～１２ｂに対する強化部位のビッカース硬さが、当該枝穴１２ａ～１２ｂに対する比較部位のビッカース硬さの最低値よりも１５ＨＶ以上大きくなるようにするのが好ましいが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、シャフト１０の使用時に破壊の起点となる可能性が低い枝穴がある場合には、当該枝穴を塑性変形させなくても良い。
【0032】
図４は、枝穴１２ａに対する強化部位および比較部位の一例を説明する図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩ－Ｉ断面図であり、図４（ａ）は、図４（ｂ）のII－II断面図である。
図４において、枝穴１２ａに対する強化部位および比較部位は、シャフト１０を構成する金属材料の部位である。なお、金属材料の具体例については（化学組成）の項で後述する。
図４において、枝穴１２ａに対する強化部位および比較部位は、シャフト１０を構成する金属材料の部位である。なお、金属材料の具体例については（化学組成）の項で後述する。
【0033】
本発明者らは、シャフト１０にねじり負荷が生じた場合に、枝穴１２ａの径方向（中心軸１４ａに垂直な方向）における領域が以下の（Ａ）であり、且つ、枝穴１２ａの深さ方向（中心軸１４ａが延びる方向）における領域が以下の（Ｂ）である領域において、材料強度よりも高い応力が生じるという知見を得た。したがって、当該領域に圧縮残留応力が付与されるように枝穴１２ａを塑性変形させる必要がある。ここで、材料強度は、残留応力がない状態での疲労強度である。
【0034】
（Ａ）枝穴１２ａの壁面の位置から、枝穴１２ａの径方向において０．０１５×ｄだけ深い位置までの領域。ここで、ｄは、枝穴１２ａの直径ｄである。
（Ｂ）シャフト１０の外周面側における枝穴１２ａの周回部４１の端部４３の位置から、枝穴１２ａの深さ方向における枝穴１２ａの周回部４１の長さＬの半分（＝Ｌ／２）以上の位置までの領域。
（Ｂ）シャフト１０の外周面側における枝穴１２ａの周回部４１の端部４３の位置から、枝穴１２ａの深さ方向における枝穴１２ａの周回部４１の長さＬの半分（＝Ｌ／２）以上の位置までの領域。
【0035】
ここで、枝穴１２ａの周回部４１は、当該枝穴１２ａの領域のうち、当該枝穴１２ａの中心軸１４ａ周りの方向に当該枝穴１２ａの中心軸１４ａを３６０°囲む領域であって、面取り部１５ａを除く領域である。なお、図４において、周回部４１の側面は、枝穴１２ａの壁面を表す実線と重なる。図５は、枝穴１２ａの周回部４１の一例を示す図である。図５において、枝穴１２ａの周回部４１の中心軸は、枝穴１２ａの中心軸１４ａと一致する。
【0036】
本発明者らは、前記（Ａ）に示すように、枝穴１２ａの壁面付近のみの硬さ（疲労強度）を強化するだけでは十分ではなく、また、前記（Ｂ）に示すように、枝穴１２ａの開口部付近の硬さを強化するだけでは十分ではないという知見を得た。
そこで、前記（Ａ）に基づき、図４に示すように、枝穴１２ａに対する強化部位および比較部位のうち、ビッカース硬さを対比する強化部位および比較部位の、枝穴１２ａの径方向における深さ位置を、枝穴１２ａの壁面より０．０１５×ｄだけ深い位置４２に定める。以下の説明では、この位置４２を、必要に応じて、ビッカース硬さを対比する強化部位および比較部位の径方向における深さ位置４２、または単に強化部位および比較部位の径方向における深さ位置４２と称する。このようにビッカース硬さを対比する強化部位および比較部位の径方向における深さ位置４２は、枝穴１２ａの壁面から当該枝穴１２ａの中心軸１４ａとは反対側に向かって当該中心軸１４ａに垂直な方向に０．０１５×ｄだけ離れた位置にある。前述したようにｄは、枝穴１２ａの直径ｄである。また、前述したように枝穴の直径ｄは、例えば、圧痕が生じていない領域において定められる。枝穴１２ａの直径ｄは、実測値であっても良いし、設計値であっても良い。図４では、強化部位および比較部位の径方向における深さ位置４２が、直径がｄ＋０．０３０ｄであり、高さがＬである円柱の側面上の位置である場合を例示する。
そこで、前記（Ａ）に基づき、図４に示すように、枝穴１２ａに対する強化部位および比較部位のうち、ビッカース硬さを対比する強化部位および比較部位の、枝穴１２ａの径方向における深さ位置を、枝穴１２ａの壁面より０．０１５×ｄだけ深い位置４２に定める。以下の説明では、この位置４２を、必要に応じて、ビッカース硬さを対比する強化部位および比較部位の径方向における深さ位置４２、または単に強化部位および比較部位の径方向における深さ位置４２と称する。このようにビッカース硬さを対比する強化部位および比較部位の径方向における深さ位置４２は、枝穴１２ａの壁面から当該枝穴１２ａの中心軸１４ａとは反対側に向かって当該中心軸１４ａに垂直な方向に０．０１５×ｄだけ離れた位置にある。前述したようにｄは、枝穴１２ａの直径ｄである。また、前述したように枝穴の直径ｄは、例えば、圧痕が生じていない領域において定められる。枝穴１２ａの直径ｄは、実測値であっても良いし、設計値であっても良い。図４では、強化部位および比較部位の径方向における深さ位置４２が、直径がｄ＋０．０３０ｄであり、高さがＬである円柱の側面上の位置である場合を例示する。
【0037】
また、前記（Ｂ）に基づき、図４および図５に示すように、枝穴１２ａに対する強化部位および比較部位のうち、ビッカース硬さを対比する強化部位および比較部位の、枝穴１２の深さ方向（中心軸１４ａが延びる方向）における深さ位置を、シャフト１０の外周面側における枝穴１２ａの周回部４１の端部４３の位置よりも、枝穴１２ａの深さ方向における枝穴１２ａの周回部４１の長さＬの半分（＝Ｌ／２）以上深い位置を含む１つまたは複数の位置に定める。以下の説明では、この位置を、必要に応じて、ビッカース硬さを対比する強化部位および比較部位の穴軸方向における深さ位置、または単に強化部位および比較部位の穴軸方向における深さ位置と称する。なお、ビッカース硬さを対比する強化部位および比較部位の穴軸方向における深さ位置は、相互に同じ位置である。また、以下の説明では、シャフトの外周面側の端部を、必要に応じて、外周面側端部と称する。また、以下の説明では、枝穴１２ａの深さ方向における枝穴１２ａの周回部４１の長さＬを、必要に応じて、枝穴１２ａの周回部４１の高さＬと称する。また、以下の説明では、枝穴１２ａの周回部４１の外周面側端部４３の位置よりも、枝穴１２ａの周回部４１の高さＬの半分（＝Ｌ／２）以上深い範囲を、必要に応じて、強化部位および比較部位の穴軸方向対比範囲４４と称する（図５を参照）。また、枝穴１２ａの周回部４１の外周面側端部４３の位置から、枝穴１２ａの周回部４１の高さＬだけ深い位置までの範囲を、必要に応じて、強化部位および比較部位の軸方向全範囲４５と称する（図５を参照）。
【0038】
図５において、比較部位と対比される枝穴１２ａに対する強化部位は、当該中心軸１４ａに垂直な規定面５６上において当該中心軸１４ａを通る２つの直線であって、規定面５６上の基準線５７とのなす角度のうち小さい方の角度が４５°となる２つの直線５１ａ～５１ｂのうちの少なくとも１つの直線である強化部位規定線上の位置にある。規定面５６は、強化部位規定線を規定する面であり、比較部位と対比される枝穴１２ａに対する強化部位の位置において枝穴１２ａの中心軸１４ａに垂直な面である。基準線５７は、幹穴１１の中心軸１３を示す直線を規定面５６に投影した場合に規定面５６に出来る直線であり、例えば、規定面５６において、枝穴１２ａの中心軸１４ａを通る直線である。図５では、枝穴１２ａの周回部４１の外周面側端部４３よりＬ／２（枝穴１２ａの周回部４１の高さＬの半分）だけ深い位置において定められる直線５１ａ～５１ｂを示す。
【0039】
図５において、図５の右方向を見て反時計回りの方向５２にトルク（ねじり）が生じる場合には、シャフト１０の最大主応力の方向は、直線５１ａが延びる方向である。また、図５の右方向を見て時計回りの方向５３にトルク（ねじり）生じる場合には、シャフト１０の最大主応力の方向は、直線５１ｂが延びる方向である。したがって、図５の右方向を見て反時計回りの方向５２にトルク生じる場合には、直線５１ａ～５１ｂのうち少なくとも直線５１ａを強化部位規定線として定めれば良い（直線５１ｂを強化部位規定線として定めても定めなくても良い）。図５の右方向を見て時計回りの方向５３にトルクが生じる場合には、直線５１ａ～５１ｂのうち少なくとも直線５１ｂを強化部位規定線として定めれば良い（直線５１ａを強化部位規定線として定めても定めなくても良い）。シャフト１０が、図５の右方向を見て反時計回りの方向５２と時計回りの方向５３との双方に回転し得る場合には、直線５１ａ～５１ｂの双方を強化部位規定線として定めるのが好ましい。本実施形態では、直線５１ａ～５１ｂの双方が強化部位規定線である場合を例示する。
【0040】
図５では、強化部位５４ａ～５４ｄが、比較部位とビッカース硬さが対比される強化部位である場合を例示する。図５において、強化部位５４ａ～５４ｂは、枝穴１２ａの周回部４１の外周面側端部４３の位置よりも、枝穴１２ａの周回部４１の高さＬの半分（＝Ｌ／２）だけ深い位置において、強化部位および比較部位の径方向における深さ位置４２ａを示す曲線と、強化部位規定線５１ａと、が交わる位置を含む。また、強化部位５４ｃ～５４ｄは、枝穴１２ａの周回部４１の外周面側端部４３の位置よりも、枝穴１２ａの周回部４１の高さＬの半分（＝Ｌ／２）だけ深い位置において、強化部位および比較部位の深さ位置４２ａを示す曲線と、強化部位規定線５１ｂと、が交わる位置を含む。
【0041】
なお、枝穴１２ａの周回部４１の外周面側端部４３の位置よりも、枝穴１２ａの周回部４１の高さＬの半分（＝Ｌ／２）だけ深い位置は、強化部位および比較部位の穴軸方向全範囲４５の中央の位置、および、強化部位および比較部位の穴軸方向対比範囲４４の外周面側端部（上端部）の位置である。
また、強化部位および比較部位の穴軸方向における深さ位置４２ａは、図４に示す強化部位および比較部位の穴軸方向における深さ位置４２のうち、強化部位および比較部位の穴軸方向全範囲４５の中央における位置である。
また、強化部位および比較部位の穴軸方向における深さ位置４２ａは、図４に示す強化部位および比較部位の穴軸方向における深さ位置４２のうち、強化部位および比較部位の穴軸方向全範囲４５の中央における位置である。
【0042】
強化部位５４ａ～５４ｄは、強化部位および比較部位の深さ位置４２ａを示す曲線と、強化部位規定線５１ａ～５１ｂと、が交わる一点で定めても良いが、ビッカース硬さの測定精度などの観点から、強化部位５４ａ～５４ｄは、枝穴１２ａの中心軸１４ａ周りの方向と、枝穴１２ａの深さ方向（中心軸１４ａが延びる方向）と、枝穴１２ａの径方向（中心軸１４ａに垂直な方向）のうちの少なくとも１つの方向において広がりを持った領域であっても良い。例えば、枝穴１２ａ壁面に生じている圧痕のうち、強化部位規定線５１ａ～５１ｂと交わる領域に存在する圧痕の大きさに基づいて、強化部位５４ａ～５４ｄの領域の大きさを定めても良い。
【0043】
図５において、ビッカース硬さを強化部位と対比する枝穴１２ａに対する比較部位は、強化部位および比較部位の深さ位置４２ａを定める曲線上の位置のうち、枝穴１２ａに対する強化部位５４ａ～５４ｄとは異なる位置の部位である。強化部位と同様に比較部位も、強化部位および比較部位の深さ位置４２ａを定める曲線上の一点で定めても良いが、広がりを持った領域であっても良い。
【0044】
本実施形態のシャフト１０では、以上のようにして定められる位置において、枝穴１２ａに対する強化部位のビッカース硬さが、枝穴１２ａに対する比較部位のビッカース硬さの最低値よりも１５ＨＶ以上大きいことが確認される。前述したように、枝穴１２ａに対して圧縮残留応力を付与せずに硬さを強化しないシャフトよりも１．３倍以上のねじり疲労強度を得ることが出来るようにするためである。図５に示す例では、強化部位および比較部位の深さ位置４２ａを定める曲線上の位置のうち、枝穴１２ａに対する強化部位５４ａ～５４ｄの位置のビッカース硬さが、強化部位および比較部位の深さ位置４２ａを定める曲線上の位置のうち、枝穴１２ａに対する強化部位５４ａ～５４ｄとは異なる位置のビッカース硬さの最低値よりも１５ＨＶ以上大きいことが確認される。以下の説明では、枝穴１２ａの深さ方向（中心軸１４ａが延びる方向の位置）において、枝穴１２ａに対する強化部位および比較部位のビッカース硬さを対比する位置を、必要に応じて硬さ対比位置と称する。硬さ対比位置は、強化部位および比較部位の穴軸方向対比範囲４４において少なくとも１つ定めれば良い。例えば、硬さ対比位置は、強化部位および比較部位の穴軸方向対比範囲４４において１つ定めても２つ以上定めても良い、また、硬さ対比位置は、強化部位および比較部位の穴軸方向対比範囲４４に加えて、強化部位および比較部位の穴軸方向対比範囲４４以外の位置に１つ以上定めても良い（ただし、強化部位および比較部位の穴軸方向全範囲４５内とする）。なお、後述する実施例では、強化部位および比較部位の穴軸方向全範囲４５のうち、強化部位および比較部位の穴軸方向対比範囲４４に２つ、強化部位および比較部位の穴軸方向対比範囲４４以外に１つ、合計３つの硬さ対比位置が定められる場合を例示する。
【0045】
強化部位（硬さが強化された部位）は、枝穴１２ａの径方向および深さ方向において、硬さ対比位置以外にも存在する。本実施形態では、強化部位が、枝穴１２ａの径方向において、枝穴１２ａの壁面の位置から、ビッカース硬さを対比する強化部位および比較部位の径方向における深さ位置４２ａまでを含む領域に存在する場合を例示する。また、本実施形態では、強化部位が、枝穴１２ａの深さ方向において、枝穴１２ａの周回部４１の外周側端部４３の位置から、強化部位および比較部位の穴軸方向における深さ位置のうち最も深い位置または当該位置よりも深い位置まで存在する場合を例示する。前述したように強化部位および比較部位の穴軸方向における深さ位置には、強化部位および比較部位の穴軸方向対比範囲４４内の位置が含まれる。したがって、強化部位は、枝穴１２ａの周回部４１の外周側端部４３の位置から、強化部位および比較部位の穴軸方向対比範囲４４のいずれかの位置までの領域に存在する。なお、中心軸１４ａ周りの方向においては、枝穴１２ａに対する強化部位（硬さが強化された部位）は、硬さ対比位置以外にあってもなくても良い（この点については後述する）。
【0046】
なお、枝穴１２ａの中心軸１４ａ周りの方向において強化部位５４ａ～５４ｄから遠くなるとビッカース硬さの強化代は小さくなる。したがって、例えば、強化部位５４ａ～５４ｄの中心を特定することが出来る場合、強化部位および比較部位の径方向における深さ位置４２ａを示す曲線において、強化部位５４ａ～５４ｄの中心に対し、中心軸１４ａ周りの方向において１５°以上離れた部位を硬さ対比位置としても良い。このようにすれば、硬さ対比位置の数を削減することが出来る。
【0047】
図６は、枝穴３２が斜め穴である場合の周回部６１の一例を説明する図である。前述したように、枝穴３２の周回部６１は、当該枝穴３２の領域のうち、当該枝穴３２の中心軸３３周りの方向に当該枝穴３２の中心軸３３を３６０°囲む領域であって、面取り部３５を除く領域である。図６に示すように、枝穴３２の幹穴３１側の領域６２においては、当該枝穴３２の中心軸３３周りの方向に当該枝穴３２の中心軸３３を３６０°囲まない。したがって、枝穴３２の幹穴３１側の領域６２は枝穴３２の周回部６１に含まれない。枝穴３２に対する強化部位および比較部位は、例えば、図５に示した周回部４１を、周回部６１と同じように傾けた状態としたものとして定められる。
【0048】
本実施形態では、硬さ対比位置において、枝穴１２ａに対する強化部位のビッカース硬さが、枝穴１２ａに対する比較部位のビッカース硬さの最低値よりも１５ＨＶ以上大きいことを確認する。その際に、強化部位５４ａ～５４ｄに対して外部から局所的に荷重を付加することにより強化部位５４ａ～５４ｂを塑性変形させる。図７は、ビッカース硬さの差と残留応力との関係の一例を示す図である。ビッカース硬さの差は、４５°位置を含む部位のビッカース硬さと、９０°位置を含む部位のビッカース硬さと、の差である。４５°位置は、図５に示す強化部位５４ｃの位置（４５°位置）に対応し、９０°位置は、図５に示す部位５５ａの位置（９０°位置）に対応する。なお、部位５５ａは、比較部位である。
【0049】
４５°位置は、強化部位および比較部位の径方向における深さ位置４２ａを示す曲線と、枝穴１２ａの中心軸１４ａに垂直な規定面５６上において当該中心軸１４ａを通り、且つ、規定面５６上の基準線５７とのなす角度のうち小さい方の角度が４５°となる２つの直線５１ａ～５１ｂのうちの一方の直線５１ａと、の２つの交点のうちの一方の交点を含む部位の位置である。なお、図５において、強化部位５４ｄの位置を、２２５°位置と表記している。２２５°位置は、当該２つの交点のうちの他方の交点を含む部位の位置である。
【0050】
同様に、図５において、強化部位５４ｂ、５４ａの位置を、それぞれ、１３５°位置、３１５°位置と表記している。１３５°位置（３１５°位置）は、強化部位および比較部位の径方向における深さ位置４２ａを示す曲線と、枝穴１２ａの中心軸１４ａに垂直な規定面５６上において当該中心軸１４ａを通り、且つ、規定面５６上の基準線５７とのなす角度のうち小さい方の角度が４５°となる２つの直線５１ａ～５１ｂのうちの他方の直線５１ｂと、の２つの交点のうちの一方の交点（他方の交点）を含む部位の位置である。
【0051】
９０°位置は、強化部位および比較部位の径方向における深さ位置４２ａを示す曲線と、枝穴１２ａの中心軸１４ａに垂直な規定面５６上において当該中心軸１４ａを通りあり、且つ、規定面５６上の基準線５７とのなす角度が９０°となる直線と、の２つの交点のうちの一方の交点を含む部位の位置である。また、図５において、部位５５ｂの位置を、２７０°位置と表記している。２７０°位置は、当該２つの交点のうちの他方の交点を含む部位の位置である。なお、部位５５ｂは、比較部位である。
【0052】
図５に示すようにして強化部位５４ａ～５４ｄを定める場合、４５°位置のビッカース硬さは、強化部位５４ｃのビッカース硬さであり、９０°位置のビッカース硬さは、比較部位である部位５５ａのビッカース硬さである。また、図７では、強化部位および比較部位の径方向における深さ位置４２ａが、枝穴１２ａの壁面より０．０６ｍｍだけ深い位置にある場合を例示する（０．０１５×ｄ＝０．０６ｍｍ）。
【0053】
図７において、点群７１は、枝穴１２ａに対して圧縮残留応力を付与する工程を行っていない場合の値を示す。点７２は、枝穴１２ａの前述の位置に対して塑性変形により圧縮残留応力を付与した場合の値であって、塑性変形の量が相対的に小さい場合の値を示す。点７３ａ～７３ｂは、枝穴１２ａの前述の位置に対して塑性変形により圧縮残留応力を付与した場合の値であって、、塑性変形の量が相対的に大きい場合の値を示す。点７４は、枝穴１２ａの前述の位置に対してショットピーニングにより圧縮残留応力を付与した場合の値である。図７に示すように、強化部位に圧縮残留応力が付与され、強化部位および比較部位のビッカース硬さの差が１５ＨＶ以上になると、大きな圧縮残留応力が付与されることが分かる。ショットピーニングによっても強化部位に大きな圧縮残留応力が付与されるが、前述したように、粉塵が発生するリスクがある。
【0054】
なお、枝穴１２ａの中心軸１４ａ周りの方向における強化部位の位置のうち、比較部位とビッカース硬さを対比する位置は、４５°位置および２２５°位置と、１３５°位置および３１５°位置と、のうちの少なくともいずれか一方である。しかしながら、枝穴１２ａの中心軸１４ａ周りの方向における強化部位（硬さが強化された部位）の位置には、その他の位置が含まれていても良い。すなわち、強化部位および比較部位の径方向における深さ位置４２ａを示す曲線上の、強化部位５４ａ～５４ｄ以外の位置に強化部位（硬さが強化された部位）があっても良い。例えば、シャフト１０に曲げモーメントが付加される場合、枝穴１２ａ付近の領域においては、枝穴１２ａの中心軸１４ａに垂直な規定面５６上において当該中心軸１４ａを通り、且つ、規定面５６上の基準線５７とのなす角度が９０°となる直線上の位置に応力が集中し易い。したがって、９０°位置および２７０°位置のうちの少なくとも一方の位置をさらに強化部位として定めても良い。この場合、比較部位にも強化部位（硬さが強化される部位）が含まれるが、前述したように、４５°位置および２２５°位置と、１３５°位置および３１５°位置と、のうちの少なくともいずれか一方の位置の強化部位のビッカース硬さは、比較部位のビッカース硬さの最低値と比較される。したがって、４５°位置および２２５°位置と、１３５°位置および３１５°位置とのうちの少なくともいずれか一方の位置の強化部位とビッカース硬さが対比される比較部位は、通常は、硬さが強化されていない部位になる。
【0055】
前述したように、強化部位５４ａ～５４ｄの中心を特定することが出来る場合、強化部位および比較部位の径方向における深さ位置４２ａを示す曲線上において、強化部位５４ａ～５４ｄの中心に対し、中心軸１４ａ周りの方向において１５°以上離れた部位を比較部位としても良い。この場合、比較部位は、０°位置（＝３６０°位置）から３０°位置までの範囲と、６０°位置から１２０°位置までの範囲と、２４０°位置から３００°位置までの範囲と、３３０°位置から３６０°位置までの範囲のうちの任意の位置が比較部位として定められる。なお、０°位置、３０°位置、６０°位置、１２０°位置、２４０°位置、３００°、３３０°位置、３６０°位置は、４５°位置、９０°位置、１３５°位置、２２５°位置、２７０°、３１５°位置に対し角度を変更した位置になるだけである。したがって、これらの位置の詳細な説明を省略する。なお、図５には、参考として、０°位置に対応する部位５５ｃを示す。部位５５ｃは、比較部位である。
【0056】
（枝穴以外の表面硬さ）
表面の硬さが高いと、ねじり疲労強度が高くなる。一方で、表面のビッカース硬さが８５０ＨＶを超えると、枝穴１２ａの壁面の表面のビッカース硬さも高くなる。したがって、枝穴１２ａに対して塑性加工により圧縮残留応力を付与することが容易でない場合がある。よって、シャフト１０の表面のうち、枝穴１２ａ～１２ｂの壁面以外の表面のビッカース硬さは、７００ＨＶ以上８５０ＨＶ以下であるのが好ましい。なお、シャフト１０の表面のうち、枝穴１２ａ～１２ｂの壁面以外の表面のビッカース硬さは、塑性加工により硬さが強化（圧縮残留応力が付与）される前の枝穴１２ａ～１２ｂの壁面のビッカース硬さに対応する。
表面の硬さが高いと、ねじり疲労強度が高くなる。一方で、表面のビッカース硬さが８５０ＨＶを超えると、枝穴１２ａの壁面の表面のビッカース硬さも高くなる。したがって、枝穴１２ａに対して塑性加工により圧縮残留応力を付与することが容易でない場合がある。よって、シャフト１０の表面のうち、枝穴１２ａ～１２ｂの壁面以外の表面のビッカース硬さは、７００ＨＶ以上８５０ＨＶ以下であるのが好ましい。なお、シャフト１０の表面のうち、枝穴１２ａ～１２ｂの壁面以外の表面のビッカース硬さは、塑性加工により硬さが強化（圧縮残留応力が付与）される前の枝穴１２ａ～１２ｂの壁面のビッカース硬さに対応する。
【0057】
（内部の硬さ）
シャフト１０の表面（表層）より２ｍｍ以上深い位置（すなわち、シャフト１０の表面からシャフト１０の中心軸１３に垂直な方向にシャフト１０の中心軸１３に向かって２ｍｍ以上離れた位置）の硬さは、いわゆる内部硬さである。内部硬さが高すぎると、枝穴１２ａに対して塑性加工により圧縮残留応力を付与することが容易でない場合がある。したがって、シャフト１０の表面（表層）より２ｍｍ以上深い位置におけるビッカース硬さは、５００ＨＶ以下であるのが好ましい。なお、この位置でのビッカース硬さの下限値は、シャフト１０としての強度が保たれる範囲であれば特に限定されないが、例えば、１５０ＨＶである。また、浸炭焼入れや高周波焼入れ等、枝穴１２ａ～１２ｂだけでなくシャフト１０の外周面の表層部分を硬化させる硬化処理が行われる場合、シャフト１０の表面より２ｍｍ以上深い領域は、浸炭などによる当該硬化が生じていない領域に対応する。
シャフト１０の表面（表層）より２ｍｍ以上深い位置（すなわち、シャフト１０の表面からシャフト１０の中心軸１３に垂直な方向にシャフト１０の中心軸１３に向かって２ｍｍ以上離れた位置）の硬さは、いわゆる内部硬さである。内部硬さが高すぎると、枝穴１２ａに対して塑性加工により圧縮残留応力を付与することが容易でない場合がある。したがって、シャフト１０の表面（表層）より２ｍｍ以上深い位置におけるビッカース硬さは、５００ＨＶ以下であるのが好ましい。なお、この位置でのビッカース硬さの下限値は、シャフト１０としての強度が保たれる範囲であれば特に限定されないが、例えば、１５０ＨＶである。また、浸炭焼入れや高周波焼入れ等、枝穴１２ａ～１２ｂだけでなくシャフト１０の外周面の表層部分を硬化させる硬化処理が行われる場合、シャフト１０の表面より２ｍｍ以上深い領域は、浸炭などによる当該硬化が生じていない領域に対応する。
【0058】
（化学組成）
シャフト１０を構成する金属材料は、鋼材など、シャフト１０に用いられる一般的な金属材料で良いが、例えば、シャフト１０の表面より２ｍｍ以上深い位置において、質量％で、Ｃ：０．１０～０．４５％、Ｓｉ：０．０２～２．０％、Ｍｎ：０．３～３．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０～０．１００％、Ｃｒ：０．０１～３．０％、Ａｌ：０．００１～０．１％、Ｎ：０．０３％以下、Ｍｏ：０～１．０％、Ｃｕ：０～１．０％、Ｎｉ：０～１％、Ｖ：０～０．５％、Ｎｂ：０～０．１％、Ｔｉ：０～０．２％、Ｂｉ：０～０．１００％、Ｐｂ：０～０．１００％を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる鋼材を用いても良い。
シャフト１０を構成する金属材料は、鋼材など、シャフト１０に用いられる一般的な金属材料で良いが、例えば、シャフト１０の表面より２ｍｍ以上深い位置において、質量％で、Ｃ：０．１０～０．４５％、Ｓｉ：０．０２～２．０％、Ｍｎ：０．３～３．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０～０．１００％、Ｃｒ：０．０１～３．０％、Ａｌ：０．００１～０．１％、Ｎ：０．０３％以下、Ｍｏ：０～１．０％、Ｃｕ：０～１．０％、Ｎｉ：０～１％、Ｖ：０～０．５％、Ｎｂ：０～０．１％、Ｔｉ：０～０．２％、Ｂｉ：０～０．１００％、Ｐｂ：０～０．１００％を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる鋼材を用いても良い。
【0059】
［Ｃ：０．１０～０．４５％］
炭素（Ｃ）は、浸炭部品の芯部硬度を高める。Ｃの含有量が低すぎると、この効果が得られない。一方、Ｃの含有量が高すぎると、芯部硬度が高くなりすぎ、靭性が低下するため、ねじり疲労強度が低下する。このような観点から、Ｃの含有量は、例えば、０．１０～０．４５％とする。Ｃの含有量のより好ましい下限は、０．１３％であり、より一層好ましい下限は、０．１６％である。Ｃの含有量のより好ましい上限は、０．２８％であり、より一層好ましい上限は、０．２５％である。
炭素（Ｃ）は、浸炭部品の芯部硬度を高める。Ｃの含有量が低すぎると、この効果が得られない。一方、Ｃの含有量が高すぎると、芯部硬度が高くなりすぎ、靭性が低下するため、ねじり疲労強度が低下する。このような観点から、Ｃの含有量は、例えば、０．１０～０．４５％とする。Ｃの含有量のより好ましい下限は、０．１３％であり、より一層好ましい下限は、０．１６％である。Ｃの含有量のより好ましい上限は、０．２８％であり、より一層好ましい上限は、０．２５％である。
【0060】
［Ｓｉ：０．０２～２．００％］
Ｓｉは、鋼材の焼入れ性を高めるため、硬さを高める。しかし、Ｓｉの含有量が低すぎると、この効果が得られない。一方、Ｓｉの含有量が高すぎると、芯部に軟質なフェライト相が生成され、かえって硬さが低下する。このような観点から、Ｓｉの含有量は、例えば、０．０２～２．００％とする。また、Ｓｉの含有量のより好ましい範囲は、０．０５～１．１０％であり、より一層好ましい範囲は、０．１０～０．５０％である。
Ｓｉは、鋼材の焼入れ性を高めるため、硬さを高める。しかし、Ｓｉの含有量が低すぎると、この効果が得られない。一方、Ｓｉの含有量が高すぎると、芯部に軟質なフェライト相が生成され、かえって硬さが低下する。このような観点から、Ｓｉの含有量は、例えば、０．０２～２．００％とする。また、Ｓｉの含有量のより好ましい範囲は、０．０５～１．１０％であり、より一層好ましい範囲は、０．１０～０．５０％である。
【0061】
［Ｍｎ：０．３～３．０％］
Ｍｎは、焼入れ性を高める効果があり、硬さを高めるのに有効な元素である。しかしながら、Ｍｎの含有量が低すぎると、この効果が十分に得られない。一方、Ｍｎの含有量が高すぎると、効果が飽和するばかりか、残留オーステナイトが多く残存し、硬さが低下する。このような観点から、Ｍｎの含有量は、例えば、０．３～３．０％とする。また、Ｍｎの含有量のより好ましい範囲は、０．４～１．５％である。
Ｍｎは、焼入れ性を高める効果があり、硬さを高めるのに有効な元素である。しかしながら、Ｍｎの含有量が低すぎると、この効果が十分に得られない。一方、Ｍｎの含有量が高すぎると、効果が飽和するばかりか、残留オーステナイトが多く残存し、硬さが低下する。このような観点から、Ｍｎの含有量は、例えば、０．３～３．０％とする。また、Ｍｎの含有量のより好ましい範囲は、０．４～１．５％である。
【0062】
［Ｐ：０．０５％以下］
Ｐは、粒界偏析して粒界を脆化させやすい元素である。このため、Ｐの含有量が高すぎると、曲げ疲労強度や面疲労強度を低下させる。したがって、Ｐの含有量は、例えば、０．０５０％以下とする。Ｐの含有量の好ましい上限は、０．０２０％である。なお、Ｐは鋼材中に不可避的に含有されるもので、Ｐの含有量を低くしようとすると、鋼材の製造コストが上昇する。そのため、Ｐの含有量のより好ましい下限は、０．００３％である。Ｐの含有量のより一層好ましい下限は、０．００６％である。
Ｐは、粒界偏析して粒界を脆化させやすい元素である。このため、Ｐの含有量が高すぎると、曲げ疲労強度や面疲労強度を低下させる。したがって、Ｐの含有量は、例えば、０．０５０％以下とする。Ｐの含有量の好ましい上限は、０．０２０％である。なお、Ｐは鋼材中に不可避的に含有されるもので、Ｐの含有量を低くしようとすると、鋼材の製造コストが上昇する。そのため、Ｐの含有量のより好ましい下限は、０．００３％である。Ｐの含有量のより一層好ましい下限は、０．００６％である。
【0063】
［Ｓ：０～０．１００％］
Ｓは、不純物として含有される元素である。また、積極的にＳを含有させると、被削性を高める作用を有する。一方、Ｓの含有量が高すぎると、ねじり疲労強度が低下する。このような観点から、Ｓの含有量は、例えば、０．１００％以下とする。Ｓの含有量の好ましい上限は、０．０３０％である。しかしながら、Ｓを０．００１％未満に低減すると、鋼材の製造コストが上昇する。そのため、Ｓのより好ましい下限は、０．００１％である。
Ｓは、不純物として含有される元素である。また、積極的にＳを含有させると、被削性を高める作用を有する。一方、Ｓの含有量が高すぎると、ねじり疲労強度が低下する。このような観点から、Ｓの含有量は、例えば、０．１００％以下とする。Ｓの含有量の好ましい上限は、０．０３０％である。しかしながら、Ｓを０．００１％未満に低減すると、鋼材の製造コストが上昇する。そのため、Ｓのより好ましい下限は、０．００１％である。
【0064】
［Ｃｒ：０．０１～３．００％］
Ｃｒは、鋼材の焼入れ性を高めるため、硬さを高める。しかしながら、Ｃｒの含有量が低すぎると、この効果が得られない。一方、Ｃｒの含有量が高すぎると、効果が飽和するばかりか、表層に粗大なセメンタイトが残存し、かえって強度を低下させる。このような観点から、Ｃｒの含有量は、例えば、０．０１～３．０％とする。また、Ｃｒの含有量のより好ましい範囲は０．６０～２．０％である。
Ｃｒは、鋼材の焼入れ性を高めるため、硬さを高める。しかしながら、Ｃｒの含有量が低すぎると、この効果が得られない。一方、Ｃｒの含有量が高すぎると、効果が飽和するばかりか、表層に粗大なセメンタイトが残存し、かえって強度を低下させる。このような観点から、Ｃｒの含有量は、例えば、０．０１～３．０％とする。また、Ｃｒの含有量のより好ましい範囲は０．６０～２．０％である。
【0065】
［Ａｌ：０．００１～０．１００％］
Ａｌは、ＡｌＮを形成して、結晶粒の粗大化を防止して靭性を高めるため、ねじり疲労強度を高める効果を有する。しかしながら、Ａｌの含有量が低すぎると、この効果は得られない。一方、Ａｌは、硬質な酸化物系介在物を形成しやすいため、Ａｌの含有量が高すぎると、ねじり疲労強度が低下する。このような観点から、Ａｌの含有量は、例えば、０．００１～０．１００％とする。Ａｌの含有量のより好ましい範囲は、０．０１５～０．０５０％である。
Ａｌは、ＡｌＮを形成して、結晶粒の粗大化を防止して靭性を高めるため、ねじり疲労強度を高める効果を有する。しかしながら、Ａｌの含有量が低すぎると、この効果は得られない。一方、Ａｌは、硬質な酸化物系介在物を形成しやすいため、Ａｌの含有量が高すぎると、ねじり疲労強度が低下する。このような観点から、Ａｌの含有量は、例えば、０．００１～０．１００％とする。Ａｌの含有量のより好ましい範囲は、０．０１５～０．０５０％である。
【0066】
［Ｎ：０．０３％以下］
窒素（Ｎ）は、Ａｌと結合してＡｌＮを形成し、結晶粒の粗大化を防止して靭性を高めるため、ねじり疲労強度を高める効果を有する。しかしながら、Ｎの含有量を高め過ぎると、効果が飽和する。このような観点から、Ｎの含有量は、例えば、０．０３０％以下とする。Ｎの含有量の好ましい上限は、０．０２０％であり、より好ましくい上限は、０．０１８％である。なお、ＡｌＮの形成以外に結晶粒の粗大化を防止する場合、Ｎは含まなくて良い。ただし、製鋼プロセスの都合上、Ｎの含有量を０．００３％未満に低減するのは困難である。そのため、Ｎの含有量の好ましい下限は０．００３％とする。Ｎの含有量のより好ましい下限は、０．００７％であり、より一層好ましい下限は、０．０１１％である。
窒素（Ｎ）は、Ａｌと結合してＡｌＮを形成し、結晶粒の粗大化を防止して靭性を高めるため、ねじり疲労強度を高める効果を有する。しかしながら、Ｎの含有量を高め過ぎると、効果が飽和する。このような観点から、Ｎの含有量は、例えば、０．０３０％以下とする。Ｎの含有量の好ましい上限は、０．０２０％であり、より好ましくい上限は、０．０１８％である。なお、ＡｌＮの形成以外に結晶粒の粗大化を防止する場合、Ｎは含まなくて良い。ただし、製鋼プロセスの都合上、Ｎの含有量を０．００３％未満に低減するのは困難である。そのため、Ｎの含有量の好ましい下限は０．００３％とする。Ｎの含有量のより好ましい下限は、０．００７％であり、より一層好ましい下限は、０．０１１％である。
【0067】
［Ｍｏ：０～１．０％］
Ｍｏは、鋼材の焼入れ性を高めるため、硬さを高める。Ｍｏが少しでも含まれていれば、この効果がある程度得られる。一方、Ｍｏの含有量が高すぎると、効果が飽和するばかりか、鋼材の製造コストが上昇する。このような観点から、Ｍｏの含有量は、例えば、１．０％以下とする。Ｍｏの含有量の上限は、０．５０％未満であることが好ましく、０．２５％以下であることより好ましい。また、Ｍｏは、他の元素によって必要な焼き入れ性を確保できるのであれば添加しないことが好ましく、その場合のＭｏの含有量は、積極的に添加しない場合の条件である０．０１％以下とするのが好ましい。
Ｍｏは、鋼材の焼入れ性を高めるため、硬さを高める。Ｍｏが少しでも含まれていれば、この効果がある程度得られる。一方、Ｍｏの含有量が高すぎると、効果が飽和するばかりか、鋼材の製造コストが上昇する。このような観点から、Ｍｏの含有量は、例えば、１．０％以下とする。Ｍｏの含有量の上限は、０．５０％未満であることが好ましく、０．２５％以下であることより好ましい。また、Ｍｏは、他の元素によって必要な焼き入れ性を確保できるのであれば添加しないことが好ましく、その場合のＭｏの含有量は、積極的に添加しない場合の条件である０．０１％以下とするのが好ましい。
【0068】
［Ｃｕ：０～１．０％］
Ｃｕは、鋼材の靱性を高めるため、ねじり疲労強度を高める。Ｃｕが少しでも含有されていれば、この効果がある程度得られる。一方、Ｃｕの含有量が高すぎると、効果が飽和する。このような観点から、Ｃｕの含有量は、例えば、０～１．０％である。Ｃｕの含有量が０．１％以上であると、前述の効果が顕著に得られる。Ｃｕの含有量は、好ましくは０．３０以下である。
Ｃｕは、鋼材の靱性を高めるため、ねじり疲労強度を高める。Ｃｕが少しでも含有されていれば、この効果がある程度得られる。一方、Ｃｕの含有量が高すぎると、効果が飽和する。このような観点から、Ｃｕの含有量は、例えば、０～１．０％である。Ｃｕの含有量が０．１％以上であると、前述の効果が顕著に得られる。Ｃｕの含有量は、好ましくは０．３０以下である。
【0069】
［Ｎｉ：０～１％］
Ｎｉは、鋼材の靱性を高めるため、ねじり疲労強度を高める。Ｎｉが少しでも含有されていれば、この効果がある程度得られる。一方、Ｎｉの含有量が高すぎると、効果が飽和するばかりか、鋼材の製造コストが上昇する。このような観点から、Ｎｉの含有量は、０～１％とする。Ｎｉの含有量が０．１０％以上であると、前述の効果が顕著に得られる。Ｎｉの含有量は、好ましくは０．５０％以下である。
Ｎｉは、鋼材の靱性を高めるため、ねじり疲労強度を高める。Ｎｉが少しでも含有されていれば、この効果がある程度得られる。一方、Ｎｉの含有量が高すぎると、効果が飽和するばかりか、鋼材の製造コストが上昇する。このような観点から、Ｎｉの含有量は、０～１％とする。Ｎｉの含有量が０．１０％以上であると、前述の効果が顕著に得られる。Ｎｉの含有量は、好ましくは０．５０％以下である。
【0070】
［Ｖ：０～０．５％］
Ｖは、窒素と結合することで析出物を形成し、結晶粒の粗大化を防止して靭性を高めため、ねじり疲労強度を高める効果を有する。しかしながら、Ｖの含有量が高すぎると、効果が飽和する。このような観点から、Ｖの含有量は、０～０．５％とする。Ｖの含有量の好ましい上限は、０．３０％であり、より好ましい上限は、０．１％である。
Ｖは、窒素と結合することで析出物を形成し、結晶粒の粗大化を防止して靭性を高めため、ねじり疲労強度を高める効果を有する。しかしながら、Ｖの含有量が高すぎると、効果が飽和する。このような観点から、Ｖの含有量は、０～０．５％とする。Ｖの含有量の好ましい上限は、０．３０％であり、より好ましい上限は、０．１％である。
【0071】
［Ｎｂ：０～０．１％］
Ｎｂは、炭窒化物を形成し、結晶粒の粗大化を防止して靭性を高めため、ねじり疲労強度を高める効果を有する。しかしながら、Ｎｂの含有量が高すぎると、効果が飽和する。このような観点から、Ｎｂの含有量は、例えば、０～０．１％とする。Ｎｂの含有量の好ましい上限は、０．０６％である。
Ｎｂは、炭窒化物を形成し、結晶粒の粗大化を防止して靭性を高めため、ねじり疲労強度を高める効果を有する。しかしながら、Ｎｂの含有量が高すぎると、効果が飽和する。このような観点から、Ｎｂの含有量は、例えば、０～０．１％とする。Ｎｂの含有量の好ましい上限は、０．０６％である。
【0072】
［Ｔｉ：０～０．２％］
Ｔｉは、炭窒化物を形成し、結晶粒の粗大化を防止して靭性を高めため、ねじり疲労強度を高める効果を有する。しかしながら、Ｔｉの含有量が高すぎると、効果が飽和する。このような観点から、Ｔｉの含有量は、例えば、０～０．２％とする。Ｔｉの含有量の好ましい上限は、０．１０％であり、より好ましい上限は、０．０６％である。
Ｔｉは、炭窒化物を形成し、結晶粒の粗大化を防止して靭性を高めため、ねじり疲労強度を高める効果を有する。しかしながら、Ｔｉの含有量が高すぎると、効果が飽和する。このような観点から、Ｔｉの含有量は、例えば、０～０．２％とする。Ｔｉの含有量の好ましい上限は、０．１０％であり、より好ましい上限は、０．０６％である。
【0073】
［Ｂｉ：０～０．１００％］
Ｂｉは、鋼の被削性を向上させる。しかしながら、Ｂｉの含有量が高すぎると、靭性が低下する。このような観点から、Ｂｉの含有量は、例えば、０～０．１００％とする。Ｂｉの含有量の好ましい上限は、０．０６％であり、より好ましい上限は、０．００５％である。
Ｂｉは、鋼の被削性を向上させる。しかしながら、Ｂｉの含有量が高すぎると、靭性が低下する。このような観点から、Ｂｉの含有量は、例えば、０～０．１００％とする。Ｂｉの含有量の好ましい上限は、０．０６％であり、より好ましい上限は、０．００５％である。
【0074】
［Ｐｂ：０～０．１０％］
Ｐｂは、鋼の被削性を向上させる。しかしながら、Ｐｂの含有量が高すぎると、靭性が低下する。したがって、Ｐｂの含有量は、例えば、０～０．１００％とする。Ｐｂの含有量の好ましい上限は、０．０６％であり、より好ましい上限は、０．０４％である。
Ｐｂは、鋼の被削性を向上させる。しかしながら、Ｐｂの含有量が高すぎると、靭性が低下する。したがって、Ｐｂの含有量は、例えば、０～０．１００％とする。Ｐｂの含有量の好ましい上限は、０．０６％であり、より好ましい上限は、０．０４％である。
【0075】
（シャフトの製造工具）
次に、シャフトの製造工具の一例を説明する。以下の説明では、シャフトの製造工具を、必要に応じて製造工具と略称する。製造工具は、前述した強化部位を含む領域に塑性加工により圧縮残留応力を付与するためのものである。なお、枝穴に面取り部が形成されている場合、塑性加工される領域に当該面取り部が含まれていても良い。
次に、シャフトの製造工具の一例を説明する。以下の説明では、シャフトの製造工具を、必要に応じて製造工具と略称する。製造工具は、前述した強化部位を含む領域に塑性加工により圧縮残留応力を付与するためのものである。なお、枝穴に面取り部が形成されている場合、塑性加工される領域に当該面取り部が含まれていても良い。
【0076】
図８は、製造工具８０の構成の第１の例を示す図である。図８（ａ）は、製造工具８０の正面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＩ－Ｉ断面図である。図９は、シャフト１０の枝穴１２ａに製造工具８０が挿入されている状態の一例を示す図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＩ－Ｉ断面図であり、図９（ａ）は、図９（ｂ）のII－II断面図である。
【0077】
図８において、製造工具８０は、挿入部材８１を有する。挿入部材８１の一部分は、枝穴１２ａに挿入される。図８（ａ）および図９（ａ）に示す白抜きの矢印線の方向が、挿入部材８１が挿入される方向である。以下の説明では、挿入部材８１が挿入される方向を、必要に応じて、挿入方向と称する。本実施形態では、挿入方向が、挿入部材８１の中心軸が延びる方向および挿入部材８１の長手方向に一致する場合を例示する。
【0078】
挿入部材８１は、挿入部材８１の表面の２つの領域であって、挿入方向に垂直な方向において挿入部材８１の中心軸を介して相互に対向する２つの領域に、外側に張り出すように形成された２つの曲面部８２ａ～８２ｂを有する。２つの曲面部８２ａ～８２ｂの少なくとも一部の領域は、枝穴１２ａの壁面に同時に接触する領域である。このようにすることで、枝穴１２ａの壁面の領域のうち、中心軸１４ａを介して相互に対応する２つの領域を同時に加工することが出来る。したがって、例えば、強化部位５４ａ～５４ｂに対して同時に圧縮残留応力を付与することと、強化部位５４ｃ～５４ｄに対して同時に圧縮残留応力を付与することと、を実現することが出来る。また、枝穴１２ａの壁面に対して垂直な方向への加工荷重が、２つの曲面部８２ａ～８２ｂ間で相殺されるため、枝穴１２ａの壁面に曲面部を押し付けるための別の機構が不要となる。なお、曲面部８２ａ～８２ｂは、例えば、型鍛造および焼入れ、浸炭焼入れ、窒化処理を含む硬化熱処理を行うことにより製造される。ただし、曲面部８２ａ～８２ｂの製造方法は限定されない。
【0079】
本実施形態では、挿入部材８１の表面の領域のうち、少なくとも一部分が枝穴１２ａに挿入された状態で枝穴１２ａの壁面に接触するのが、２つの曲面部８２ａ～８２ｂの少なくとも一部の領域のみである場合を例示する。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、挿入部材は、挿入方向において、複数の組の２つの曲面部を有するようにしても良い。この場合、各組における２つの曲面部の形状および大きさを同じにしても良い。また、２つの曲面部の組のうち、相対的に先端側（枝穴１２ａの壁面に先に接触する側）の２つの曲面部よりも、基端側（枝穴１２ａの壁面に後に接触する側）の２つの曲面部が大きく外側に張り出すようにしても良い。また、枝穴１２ａに対して圧縮残留応力が付与されない程度に枝穴１２ａに接触する領域が挿入部材の表面に形成されていても良い。また、４つの強化部位５４ａ～５４ｂに対して同時に圧縮残留応力を付与することが出来るように、４つの曲面部が挿入部材の表面に形成されていても良い。
【0080】
曲面部８２ａ～８２ｂの形状および大きさは、前述したようにして強化部位５４ａ～５４ｄに圧縮残留応力を付与することにより、硬さ対比位置において、枝穴１２ａに対する強化部位のビッカース硬さが、枝穴１２ａに対する比較部位のビッカース硬さの最低値よりも１５ＨＶ以上にすることが出来るように定めれば良いが、本実施形態では、２つの曲面部８２ａ～８２ｂの形状および大きさが略同じである場合を例示する。したがって、２つの曲面部８２ａ～８２ｂの挿入方向における曲率半径（挿入方向における曲率を定める曲率半径）ＲBは、略同じである。また、２つの曲面部８２ａ～８２ｂの挿入方向周り（挿入部材８１の中心軸周り）の方向における曲率半径（挿入方向周りの方向における曲率を定める曲率半径）ＲAも、略同じである。また、本実施形態では、曲面部８２ａ～８２ｂの挿入方向における曲率半径ＲBが、曲面部８２ａ～８２ｂの全体に亘って略一定である場合を例示する。また、曲面部８２ａ～８２ｂの挿入方向周りの方向における曲率半径ＲAが、曲面部８２ａ～８２ｂの全体に亘って略一定である場合を例示する。以下の説明では、曲面部８２ａ～８２ｂの挿入方向周りの方向における曲率半径ＲAを、必要に応じて、曲面部８２ａ～８２ｂの周方向における曲率半径ＲAと称する。以上のように本実施形態では、２つの曲面部８２ａ～８２ｂが、挿入部材８１の中心軸を対称軸とする回転対称（２回対称）の関係にある場合を例示する。
【0081】
図９（ａ）において、挿入部材８１が枝穴１２ａに挿入された状態において、挿入方向に垂直な方向における２つの曲面部８２ａ～８２ｂの間の最大距離Ｄ２が、挿入部材８１が挿入される前の枝穴１２ａの周回部４１の直径Ｄ１よりも大きいほど、枝穴１２ａに対する加工量が大きくなる。したがって、より大きな圧縮残留応力が強化部位５４ａ～５４ｄに付与される。なお、以下の説明では、挿入方向に垂直な方向における２つの曲面部８２ａ～８２ｂの間の最大距離Ｄ２を、必要に応じて、曲面部８２ａ～８２ｂの最外周間隔Ｄ２と称する。
【0082】
一方、挿入部材８１が枝穴１２ａに挿入された状態において、曲面部８２ａ～８２ｂの最外周間隔Ｄ２が、挿入部材８１が挿入される前の枝穴１２ａの周回部４１の直径Ｄ１に対して大きすぎると、挿入部材８１の挿入が出来ない（または困難）になったり、挿入部材８１が破損したりする虞がある。このような観点から、挿入部材８１が枝穴１２ａに挿入された状態において、曲面部８２ａ～８２ｂの最外周間隔Ｄ２を、挿入部材８１が挿入される前の枝穴１２ａの周回部４１の直径Ｄ１の１．０２倍以上１．２０倍以下とする。また、その上限は、１．１０倍であるのがより好ましく、１．０６倍であるのがより一層好ましい。なお、挿入部材８１においては、曲面部８２ａ～８２ｂの最外周間隔Ｄ２が不変であり、挿入部材８１が枝穴１２ａに挿入された状態であっても、挿入されていない状態であっても同じである場合を例示する。
【0083】
曲面部８２ａ～８２ｂの周方向における曲率半径ＲAが大きいほど、また、曲面部８２ａ～８２ｂの挿入方向における曲率半径ＲBが小さいほど、枝穴１２ａの中心軸１４ａ周りの方向の圧縮残留応力が大きくなる。一方、曲面部８２ａ～８２ｂの周方向における曲率半径ＲAが大き過ぎると、挿入部材８１への負荷が大きくなるため、挿入部材８１が破損する虞がある。このような観点から、曲面部８２ａ～８２ｂの周方向における曲率半径ＲAが、挿入部材８１が挿入される前の枝穴１２ａの周回部４１の直径Ｄ１の０．１２倍以上０．４９倍以下であることと、曲面部８２ａ～８２ｂの挿入方向における曲率半径ＲBが、曲面部８２ａ～８２ｂの周方向における曲率半径ＲA以下であるのこと、のうち、一方の条件を満たすのが好ましく、両方の条件を満たすのがより好ましい。また、曲面部８２ａ～８２ｂの周方向における曲率半径ＲAは、挿入部材８１が挿入される前の枝穴１２ａの周回部４１の直径Ｄ１の０．１２倍以上０．４５倍以下であることがより好ましい。
【0084】
なお、曲面部８２ａ～８２ｂの周方向における曲率半径ＲAが小さいほど、また、曲面部８２ａ～８２ｂの挿入方向における曲率半径ＲBが大きいほど、枝穴１２ａの深さ方向（中心軸１４ａが延びる方向）の圧縮残留応力は大きくなる。したがって、例えば、枝穴１２ａの深さ方向の圧縮残留応力を強化部位５４ａ～５４ｄに付与することを意図する場合には、このことを考慮して、曲面部８２ａ～８２ｂの周方向における曲率半径ＲAおよび曲面部８２ａ～８２ｂの挿入方向における曲率半径ＲBを定めれば良い。
【0085】
また、曲面部８２ａ～８２ｂの周方向における曲率半径ＲAおよび曲面部８２ａ～８２ｂの挿入方向における曲率半径ＲBについての前述した条件は、挿入部材８１が枝穴１２ａに挿入された状態と、挿入されていない状態と、のうち少なくとも一方において満たせば良いが、挿入部材８１が枝穴１２ａに挿入された状態において満たすようにするのが好ましい。
また、挿入部材８１を構成する材料は、強化部位５４ａ～５４ｄを製造する前のシャフト１０の表面よりも硬い材料であるのが好ましい。
また、挿入部材８１を構成する材料は、強化部位５４ａ～５４ｄを製造する前のシャフト１０の表面よりも硬い材料であるのが好ましい。
【0086】
図１０および図１１は、製造工具１００の構成の第２の例を示す図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＩ－Ｉ断面図であり、図１０（ａ）は、図１０（ｂ）のII－II断面図である。図１１は、正面図である。図１２は、シャフト１０の枝穴１２ａに製造工具１００が挿入されている状態の一例を示す図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＩ－Ｉ断面図であり、図１２（ａ）は、図１２（ｂ）のII－II断面図である。
【0087】
図１０および図１１において、製造工具１００は、挿入部材１１０と、押込部材１２０と、を有する。挿入部材１１０の一部分は、枝穴１２ａに挿入される。図１０（ａ）および図１２（ａ）に示す白抜きの矢印線の方向が、挿入部材１１０の挿入方向である。
【0088】
挿入部材１１０は、図８に示した挿入部材８１と同様に、挿入部材１１０の表面の２つの領域であって、挿入方向に垂直な方向において相互に対向する２つの領域に、外側に張り出すように形成された２つの曲面部１１１ａ～１１１ｂを有する。２つの曲面部１１１ａ～１１１ｂの少なくとも一部の領域は、枝穴１２ａの壁面に同時に接触する領域である。曲面部１１１ａ～１１１ｂの形状および大きさは、前述したようにして強化部位５４ａ～５４ｄに圧縮残留応力を付与することにより、枝穴１２ａに対する強化部位のビッカース硬さが、枝穴１２ａに対する比較部位のビッカース硬さの最低値よりも１５ＨＶ以上にすることが出来るように定めれば良いが、本実施形態では、２つの曲面部１１１ａ～１１１ｂの形状および大きさが略同じであり、また、曲面部１１１ａ～１１１ｂの周方向における曲率半径ＲA、曲面部１１１ａ～１１１ｂの挿入方向における曲率半径ＲBが、それぞれ、曲面部８２ａ～８２ｂの周方向における曲率半径ＲA、曲面部８２ａ～８２ｂの挿入方向における曲率半径ＲBと、同じようにして定められる場合を例示する。
【0089】
図８に示す挿入部材８１においては、曲面部８２ａ～８２ｂの最外周間隔Ｄ２が不変であり、挿入部材８１が枝穴１２ａに挿入された状態であっても、挿入されていない状態であっても同じである場合を例示する。これに対し、図１０に示す挿入部材１１０においては、曲面部１１１ａ～１１１ｂの最外周間隔Ｄ２が可変であり、挿入部材８１が枝穴１２ａに挿入された状態の方が、挿入されていない状態よりも大きくなる。
【0090】
図１０において、挿入部材１１０は、挿入方向の延びる押込穴１１２を有する。また、図１１において、押込部材１２０は、押込穴１１２に押し込まれる押込部１２１と、挿入部材１１０を枝穴１２ａの深さ方向に押し付ける押付部１２２と、を有する。図１２に示すように、押込部１２１は、押込穴１１２に押し込まれる。このように、押込部材１２０の少なくとも一部分は、押込穴１１２に押し込まれる。
【0091】
押込部１２１の、挿入方向に垂直な方向における最大長さは、内部に物体が存在していない場合の押込穴１１２の、挿入方向に垂直な方向における最大長さよりも長い。図１０および図１１において、挿入方向に垂直な方向における押込部１２１の最大長さＷ１は、挿入方向に垂直な方向における押込穴１１２の最大長さＷ２よりも長い。以下の説明では、挿入方向に垂直な方向における押込部１２１の最大長さを、必要に応じて、押込部１２１の最大幅と称し、挿入方向に垂直な方向における押込穴１１２の最大長さを、必要に応じて、押込穴１１２の最大幅と称する。押込部１２１の最大幅Ｗ１を押込穴１１２の最大幅Ｗ２よりも長くすることにより、押込部１２１が押込穴１１２に押し込まれた場合に押込穴１１２が広がる。したがって、曲面部１１１ａ～１１１ｂの最外周間隔Ｄ２は、押込部１２１が押込穴１１２に押し込まれる前に比べて大きくなる（図１０（ａ）および図１２（ａ）を参照）。押込部１２１の最大幅Ｗ１と、内部に物体が存在していない場合の押込穴１１２の最大幅Ｗ２と、の差は、例えば、挿入部材１１０が枝穴１２ａに挿入された状態で、曲面部１１１ａ～１１１ｂの最外周間隔Ｄ２をどの程度にするかによって定められる。なお、当該程度は、挿入部材１１０が挿入される前の枝穴１２ａの周回部４１の直径Ｄ１の１．０２倍以上１．２０倍以下の範囲内で定められる。
【0092】
このように、製造工具１００を、複数の部材を組み合わることにより構成される組立工具にすれば、製造工具１００の製造が容易になる上、曲面部１１１ａ～１１１ｂの曲率半径の調整と、曲面部１１１ａ～１１１ｂの最外周間隔Ｄ２の調整と、が容易になる。ただし、押込部材１２０が挿入部材１１０に対して固定されない構成である場合には、強化部位５４ａ～５４ｄを製造した後に挿入部材１１０を引き出せない。このため、押込部材１２０が挿入部材１１０に対して固定されない場合には、枝穴１２ａ～１２ｂの周回部４１の深さ方向の全体に亘って塑性加工が行われる。また、押込部材１２０が挿入部材１１０に対して固定されない場合であって、図２に示すように枝穴２２ａ～２２ｂによって貫通穴が形成されない場合には、幹穴１１を通して挿入部材１１０をシャフト２０から取り出す必要があり、挿入部材１１０の取り出しが容易でなくなる虞がある。したがって、枝穴１２ａ～１２ｂの周回部４１の深さ方向の全体に亘って強化部位５４ａ～５４ｄを製造しない場合や、図２に示すように枝穴２２ａ～２２ｂによって貫通穴が形成されない場合には、図８に示すような製造工具８０を用いれば、押込部材１２０を挿入部材１１０に対して固定させるような機構を設けずに、強化部位５４ａ～５４ｄを容易に製造することが出来る。なお、押込部材１２０を挿入部材１１０に対して固定しても良い。
【0093】
（シャフトの製造方法）
次に、シャフトの製造方法の一例を説明する。シャフト１０を製造する一般的な製造工程に対し、強化部位５４ａ～５４ｄを含む領域を塑性変形させることにより当該領域に圧縮残留応力を付与する塑性加工工程が追加される。浸炭焼入れや高周波焼入れ等、枝穴１２ａ～１２ｂだけでなくシャフト１０の外周面の表層部分を硬化させる硬化処理が行われる場合、強化部位５４ａ～５４ｄを製造する工程は、当該硬化処理を行う全体硬化工程の後に実施される。例えば、圧延工程、引抜工程、冷鍛工程、切削工程、全体硬化工程、研削工程が、この順で行われる場合、全体硬化工程が終了した後、研削工程の前および後の少なくとも一方において、塑性加工工程が実施される。
次に、シャフトの製造方法の一例を説明する。シャフト１０を製造する一般的な製造工程に対し、強化部位５４ａ～５４ｄを含む領域を塑性変形させることにより当該領域に圧縮残留応力を付与する塑性加工工程が追加される。浸炭焼入れや高周波焼入れ等、枝穴１２ａ～１２ｂだけでなくシャフト１０の外周面の表層部分を硬化させる硬化処理が行われる場合、強化部位５４ａ～５４ｄを製造する工程は、当該硬化処理を行う全体硬化工程の後に実施される。例えば、圧延工程、引抜工程、冷鍛工程、切削工程、全体硬化工程、研削工程が、この順で行われる場合、全体硬化工程が終了した後、研削工程の前および後の少なくとも一方において、塑性加工工程が実施される。
【0094】
製造工具８０、１００を用いて強化部位５４ａ～５４ｄを含む領域を塑性変形させる場合、中心軸１４ａ周りの方向における曲面部８２ａ～８２ｂ、１１１ａ～１１１ｂの位置を、塑性変形させる位置（例えば、強化部位５４ａ～５４ｄの位置）に合わせたうえで、図９（ａ）および図１２（ａ）に示すようにして挿入部材８１、１１０を枝穴１２ａに挿入する。その際、曲面部８２ａ～８２ｂ、１１１ａ～１１１ｂの所定の位置が、強化部位および比較部位の穴軸方向対比範囲４４を含む位置になるまで、挿入部材８１、１１０を枝穴１２ａに挿入する。曲面部８２ａ～８２ｂ、１１１ａ～１１１ｂの所定の位置は、例えば、曲面部８２ａ～８２ｂ、１１１ａ～１１１ｂの最も外側の位置（すなわち、曲面部８２ａ～８２ｂ、１１１ａ～１１１ｂの最外周間隔Ｄ２の両端の位置）である。
【0095】
また、同じ強化部位５４ａ～５４ｄを製造する際に、挿入部材８１、１１０を枝穴１２ａに挿入する回数は１回以上であれば良いが、２回以上であるのが好ましい。挿入部材８１、１１０の挿入により、中心軸１４ａに垂直に切断した場合の枝穴１２ａの断面形状は、曲面部８２ａ～８２ｂ、１１１ａ～１１１ｂの形状に近づく。したがって、１回目の挿入部材８１、１１０の挿入時よりも２回目の挿入部材８１、１１０の挿入時の方が、曲面部８２ａ～８２ｂ、１１１ａ～１１１ｂと、枝穴１２ａの壁面と、の接触領域が、枝穴１２ａの深さ方向に狭く、枝穴１２ａの中心軸１４ａ周りの方向に広くなる。よって、２回目の挿入部材８１、１１０の挿入によって、枝穴１２ａの中心軸１４ａ周りの方向の圧縮残留応力としてより大きな圧縮残留応力が付与される。シャフト１０の使用時において応力は、枝穴１２ａの中心軸１４ａ周りの方向に発生する。したがって、枝穴１２ａの中心軸１４ａ周りの方向の圧縮残留応力をより大きくすることを意図する場合、挿入部材８１、１１０を枝穴１２ａに２回挿入することにより、シャフト１０のねじり疲労強度をより高めるのが好ましい。なお、挿入部材８１、１１０を枝穴１２ａに挿入する回数を３回以上にしても、枝穴１２ａの中心軸１４ａ周りの方向の圧縮残留応力を付与する効果が飽和する場合には、挿入部材８１、１１０を枝穴１２ａに挿入する回数を２回にするのが好ましい。また、前述したように、挿入部材は、挿入方向において、２つの曲面部の組として、複数の組の２つの曲面部を有するようにしても良い。この場合、挿入部材の１回の挿入で、挿入部材８１、１１０を２回挿入したのと同等の効果が得られる。
【0096】
（実施例）
次に、実施例を説明する。なお、本発明は、実施例の内容に限定されるものではない。
［加工対象部品製造工程］
強化対象となるシャフト部品として、ＪＩＳ Ｇ ４０５３（２００８）に規定されたＳＣＲ４２０に相当する化学組成（鋼Ａ）およびその他表１に示す化学組成（鋼Ｂ～Ｗ）を有する試験鋼に対して、切削加工および研削加工の少なくとも一方を施して、貫通穴・垂直穴付きのシャフトと、止まり穴・垂直穴付きのシャフトと、貫通穴・斜め穴付きのシャフトと、を製造した。
次に、実施例を説明する。なお、本発明は、実施例の内容に限定されるものではない。
［加工対象部品製造工程］
強化対象となるシャフト部品として、ＪＩＳ Ｇ ４０５３（２００８）に規定されたＳＣＲ４２０に相当する化学組成（鋼Ａ）およびその他表１に示す化学組成（鋼Ｂ～Ｗ）を有する試験鋼に対して、切削加工および研削加工の少なくとも一方を施して、貫通穴・垂直穴付きのシャフトと、止まり穴・垂直穴付きのシャフトと、貫通穴・斜め穴付きのシャフトと、を製造した。
【0097】
【表1】
【0098】
貫通穴・垂直穴付きのシャフトは、幹穴が貫通穴であり、枝穴が垂直穴であるシャフトである（図１、表２および表４の穴形態「貫通・垂直穴」を参照）。止まり穴・垂直穴付きのシャフトは、幹穴が止まり穴（有底穴）であり、枝穴が垂直穴であるシャフトである（図２、表４の穴形態「止まり・垂直穴」を参照）。貫通穴・斜め穴付きのシャフトは、幹穴が貫通穴であり、枝穴が斜め穴であるシャフトである（図３、表４の穴形態「貫通・斜め穴」を参照）。
【0099】
【表2】
【0100】
【表3】
【0101】
【表4】
【0102】
また、枝穴の強化前の直径を４ｍｍとした。その後、浸炭焼入れ焼戻しを施し、シャフトの表層部および表層から２ｍｍの深さ位置の硬度を、それぞれ、表２および表４の「表層硬さ」の欄、「表層から２ｍｍ位置の硬さ」の欄に記載のビッカース硬さ（ＨＶ）とした。
【0103】
［工具製造工程］
製造工具は、挿入方向に垂直な方向において相互に対向する２つの領域にそれぞれ１つずつ合計２つの曲面部（球面部）を有する挿入部材と、当該曲面部の最外周間隔を所定の長さに広げる押込部材と、を組み立てて製造した（図１０および図１１を参照）。挿入部材は、ＪＩＳ－ＳＵＪ２を素材とする直径４ｍｍのノックピンを追加工して製造した。まず、曲面部（球面部）の挿入方向における曲率半径が１．５ｍｍであり、且つ、曲面部（球面部）の挿入方向における曲率半径が１．７５ｍｍである曲面部（球面部）を有する形状に機械加工で成形した。すなわち、曲面部の周方向における曲率半径が、強化前の枝穴の直径に対し、０．４３７５倍であるようにした。
製造工具は、挿入方向に垂直な方向において相互に対向する２つの領域にそれぞれ１つずつ合計２つの曲面部（球面部）を有する挿入部材と、当該曲面部の最外周間隔を所定の長さに広げる押込部材と、を組み立てて製造した（図１０および図１１を参照）。挿入部材は、ＪＩＳ－ＳＵＪ２を素材とする直径４ｍｍのノックピンを追加工して製造した。まず、曲面部（球面部）の挿入方向における曲率半径が１．５ｍｍであり、且つ、曲面部（球面部）の挿入方向における曲率半径が１．７５ｍｍである曲面部（球面部）を有する形状に機械加工で成形した。すなわち、曲面部の周方向における曲率半径が、強化前の枝穴の直径に対し、０．４３７５倍であるようにした。
【0104】
その後、放電加工で、挿入部材に対して押込穴を形成した。押込部材は、挿入部材の押込穴に押し込まれて挿入部材を所定の間隔に広げる押込部と、挿入部材を枝穴の深さ方向に押し付ける押付部と、を有する（図１１を参照）。押込部材で押込穴を押し広げた際に、２つの曲面部の最外周間隔を、強化前の枝穴の直径の１．０５倍、すなわち４．２０ｍｍとした。
【0105】
［塑性加工工程］
シャフトの外周面側から、製造工具（挿入部材）を枝穴に挿入した。製造工具（挿入部材）を枝穴に挿入する動力源には、油圧を使用した。枝穴の中心軸周りの方向における硬さの強化位置と、枝穴の深さ方向における硬さの強化範囲と、をそれぞれ、表２および表４の「強化位置・強化範囲」の欄に示す。また、強化回数（挿入部材の挿入回数）を、表２および表４の「強化回数」の欄に示す。「強化位置・強化長」の欄の４５° １３５° ２２５° ３１５°は、それぞれ、４５°位置、１３５°位置、２２５°位置、３１５°位置を指す。「強化位置」の欄のその他の角度も同様である。また、表２および表４の「強化位置・強化長」の欄の「Ｌ（全長）」は、枝穴の周回部の高さ（Ｌ）全体が硬さの強化範囲であることを指す。また、「Ｌ×１／２まで」、「Ｌ×１／４まで」は、それぞれ、枝穴の周回部の外周面側端部から、当該枝穴の周回部の高さ（Ｌ）の１／２倍、１／４倍の深さ位置までの範囲が硬さの強化範囲であることを指す。後述するショットピーニング以外の条件では粉塵の発生は無かった。
シャフトの外周面側から、製造工具（挿入部材）を枝穴に挿入した。製造工具（挿入部材）を枝穴に挿入する動力源には、油圧を使用した。枝穴の中心軸周りの方向における硬さの強化位置と、枝穴の深さ方向における硬さの強化範囲と、をそれぞれ、表２および表４の「強化位置・強化範囲」の欄に示す。また、強化回数（挿入部材の挿入回数）を、表２および表４の「強化回数」の欄に示す。「強化位置・強化長」の欄の４５° １３５° ２２５° ３１５°は、それぞれ、４５°位置、１３５°位置、２２５°位置、３１５°位置を指す。「強化位置」の欄のその他の角度も同様である。また、表２および表４の「強化位置・強化長」の欄の「Ｌ（全長）」は、枝穴の周回部の高さ（Ｌ）全体が硬さの強化範囲であることを指す。また、「Ｌ×１／２まで」、「Ｌ×１／４まで」は、それぞれ、枝穴の周回部の外周面側端部から、当該枝穴の周回部の高さ（Ｌ）の１／２倍、１／４倍の深さ位置までの範囲が硬さの強化範囲であることを指す。後述するショットピーニング以外の条件では粉塵の発生は無かった。
【0106】
［比較例］
比較例では、鋼Ａを用いて、発明例に対し塑性加工工程を変更してシャフトを製造した。比較例１では、圧縮残留応力を付与しなかった。比較例２では、製造工具（挿入部材）の２つの曲面部の最外周間隔を、強化前の枝穴の直径の１．０１２５倍、すなわち４．０５ｍｍとした。比較例３では、製造工具（挿入部材）を枝穴に挿入せずに、枝穴に対し、枝穴の深さ方向と、シャフトの中心軸が延びる方向と、に対し４５°をなす方向から、平均粒子径が０．６ｍｍのショット粒でショットピーニングを施した。ショットノズルと、枝穴の内壁面と、の距離は１０ｍｍであった。比較例４、５では、発明例と同じ製造工具を用いて、発明例とは異なる条件（枝穴の中心軸周りの方向の位置、枝穴の中心軸が延びる方向の範囲）の領域の硬さを強化した。枝穴の中心軸周りの方向における硬さの強化位置を、表２および表４の「強化位置」の欄に示す。また、枝穴の深さ方向における硬さの強化回数、強化範囲と、をそれぞれ、表２および表４の「強化回数・強化範囲」の欄に示す。
比較例では、鋼Ａを用いて、発明例に対し塑性加工工程を変更してシャフトを製造した。比較例１では、圧縮残留応力を付与しなかった。比較例２では、製造工具（挿入部材）の２つの曲面部の最外周間隔を、強化前の枝穴の直径の１．０１２５倍、すなわち４．０５ｍｍとした。比較例３では、製造工具（挿入部材）を枝穴に挿入せずに、枝穴に対し、枝穴の深さ方向と、シャフトの中心軸が延びる方向と、に対し４５°をなす方向から、平均粒子径が０．６ｍｍのショット粒でショットピーニングを施した。ショットノズルと、枝穴の内壁面と、の距離は１０ｍｍであった。比較例４、５では、発明例と同じ製造工具を用いて、発明例とは異なる条件（枝穴の中心軸周りの方向の位置、枝穴の中心軸が延びる方向の範囲）の領域の硬さを強化した。枝穴の中心軸周りの方向における硬さの強化位置を、表２および表４の「強化位置」の欄に示す。また、枝穴の深さ方向における硬さの強化回数、強化範囲と、をそれぞれ、表２および表４の「強化回数・強化範囲」の欄に示す。
【0107】
［硬さの評価］
シャフト部品において、枝穴の周回部の外周面側端部から、当該枝穴の周回部の高さ（Ｌ）の０．２５倍、０．５０倍、０．８５倍の深さ位置を硬さ対比位置とした。各硬さ対比位置において、枝穴の中心軸に垂直な方向に枝穴を含む領域を切断した断面を研磨し、研磨後の断面のビッカース硬さをＪＩＳ Ｚ ２２４４に準拠して測定した。測定誤差を小さくするために、硬さ測定荷重は圧痕サイズが、強化前の枝穴の直径の０．００７５倍以下となる様にし、枝穴の中心軸を介して相互に対向する２か所について、枝穴の中心軸に垂直な方向に、圧痕サイズの３倍以上離れた各３点においてビッカース硬さを測定し、それら３点の測定値の平均値を評価した。
シャフト部品において、枝穴の周回部の外周面側端部から、当該枝穴の周回部の高さ（Ｌ）の０．２５倍、０．５０倍、０．８５倍の深さ位置を硬さ対比位置とした。各硬さ対比位置において、枝穴の中心軸に垂直な方向に枝穴を含む領域を切断した断面を研磨し、研磨後の断面のビッカース硬さをＪＩＳ Ｚ ２２４４に準拠して測定した。測定誤差を小さくするために、硬さ測定荷重は圧痕サイズが、強化前の枝穴の直径の０．００７５倍以下となる様にし、枝穴の中心軸を介して相互に対向する２か所について、枝穴の中心軸に垂直な方向に、圧痕サイズの３倍以上離れた各３点においてビッカース硬さを測定し、それら３点の測定値の平均値を評価した。
【0108】
具体的には、枝穴の中心軸を介して相互に対向する２か所の評価部位を中心に、枝穴の深さ方向に垂直な方向に０．１０ｍｍずつ離れた各３点（合計６点）において、荷重３００ｇｆでビッカース硬さを測定し、それら３点の測定値の平均値を評価部位のビッカース硬さとした。圧痕サイズは３０μｍ以下であった。評価部位は、枝穴の壁面（周回部の側面）より０．０６ｍｍだけ深い位置とした。強化部位は、θ１°位置である。θ１は、４５×ｎ１であり、ｎ１は、１から７までの奇数である。比較部位は、θ２°位置である。θ２は、１５×ｎ２であり、ｎ２は、０と、３、９、１５、２１を除く１から２４までの整数である。各θ２°位置を評価部位とした場合に算出される前述の３点の測定値の平均値のうちの最低値を比較部位のビッカース硬さとした。なお、強化部位および比較部位のビッカース硬さのばらつきは、通常は、７ＨＶ程度であり、１０ＨＶ未満となる。
【0109】
表３および表５において「強化部位・比較部位の硬さ」の欄に、以上のようにして測定した強化部位および比較部位のビッカース硬さを示す。表３および表５において、Ｌ×０．２５、Ｌ×０．５０、Ｌ×０．８５は、それぞれ、枝穴の周回部の外周面側端部から、当該枝穴の周回部の高さ（Ｌ）の０．２５倍、０．５０倍、０．８５倍の深さ位置を硬さ対比位置としていることを示す。また、４５°，１３５°位置は、４５°位置および１３５°位置における値であることを示す。また、低い方とは、４５°位置におけるビッカース硬さおよび１３５°位置におけるビッカース硬さのうちの低い方の値であることを示す。また、最低値は、各比較部位のビッカース硬さのうちの最低値であることを示す。また、強化代は、比較部位に対する強化部位のビッカース硬さの強化代（すなわち、強化部位（低い方）から比較部位（最低値）を減算した値）を示す。
【0110】
【表5】
【0111】
［残留応力の評価］
枝穴を含む領域を切断し、当該枝穴の壁面の残留応力を測定した。表面残留応力は、シャフトの外周面より３．５ｍｍだけ深い位置に対して、ビーム径が１ｍｍのＸ線を照射することによって、枝穴の壁面における、中心軸周りの方向の応力を測定した。その後、枝穴の壁面より０．０６ｍｍだけ深さ位置まで枝穴の周回部の断面（表層）を電解研磨で除去し、ビーム径が１ｍｍのＸ線を照射することによって、当該枝穴の周回部の強化部位における、中心軸周りの方向の応力を測定した。表３および表５の「４５°，１３５°位置 残留応力」の欄に、４５°位置および１３５°位置における中心軸周りの方向の残留応力（平均値）を示す。
枝穴を含む領域を切断し、当該枝穴の壁面の残留応力を測定した。表面残留応力は、シャフトの外周面より３．５ｍｍだけ深い位置に対して、ビーム径が１ｍｍのＸ線を照射することによって、枝穴の壁面における、中心軸周りの方向の応力を測定した。その後、枝穴の壁面より０．０６ｍｍだけ深さ位置まで枝穴の周回部の断面（表層）を電解研磨で除去し、ビーム径が１ｍｍのＸ線を照射することによって、当該枝穴の周回部の強化部位における、中心軸周りの方向の応力を測定した。表３および表５の「４５°，１３５°位置 残留応力」の欄に、４５°位置および１３５°位置における中心軸周りの方向の残留応力（平均値）を示す。
【0112】
［ねじり疲労強度の評価］
硬さの評価や、残留応力の評価に使用しなかったシャフトを用いて、ねじり疲労試験を実施した。表３および表５の「ねじり疲労強度」の欄に、ねじり疲労試験で得られたねじり疲労強度を示す。トルクの負荷方向は、発明例２５を除いて（中心軸周りの）両方向とし、発明例２５でのみトルク比（最小トルク／最大トルク）を０．０５とし（中心軸周りの）一方向とした。試験速度は５Ｈｚであった。き裂が発生したサイクル数と負荷トルクとから１０万サイクル疲労強度を求め、浸炭焼入れ焼き戻しされ強化加工を行っていない場合の値６０２ＭＰａに対する強度比が１．３以上、すなわち７８３ＭＰａ以上となる場合に高い疲労強度であるとして、各シャフトのねじり疲労強度を評価した。
硬さの評価や、残留応力の評価に使用しなかったシャフトを用いて、ねじり疲労試験を実施した。表３および表５の「ねじり疲労強度」の欄に、ねじり疲労試験で得られたねじり疲労強度を示す。トルクの負荷方向は、発明例２５を除いて（中心軸周りの）両方向とし、発明例２５でのみトルク比（最小トルク／最大トルク）を０．０５とし（中心軸周りの）一方向とした。試験速度は５Ｈｚであった。き裂が発生したサイクル数と負荷トルクとから１０万サイクル疲労強度を求め、浸炭焼入れ焼き戻しされ強化加工を行っていない場合の値６０２ＭＰａに対する強度比が１．３以上、すなわち７８３ＭＰａ以上となる場合に高い疲労強度であるとして、各シャフトのねじり疲労強度を評価した。
【0113】
［評価結果］
評価結果を表２～５にまとめて示す。表３および表５において、発明例では、いずれも、強化部位のビッカース硬さが比較部位のビッカース硬さよりも１５ＨＶ以上高く、且つ、ねじり残留応力が（絶対値が）大きな負の値で圧縮側であり、且つ、ねじり疲労強度が７８３ＭＰａ以上と高かった。
評価結果を表２～５にまとめて示す。表３および表５において、発明例では、いずれも、強化部位のビッカース硬さが比較部位のビッカース硬さよりも１５ＨＶ以上高く、且つ、ねじり残留応力が（絶対値が）大きな負の値で圧縮側であり、且つ、ねじり疲労強度が７８３ＭＰａ以上と高かった。
【0114】
一方、比較例については下記の通りである。
まず、表３および表５において、比較例１では、浸炭焼入れ後、枝穴に対して圧縮残留応力を付与していないため、ビッカース硬さの上昇幅が小さくなり、また、圧縮残留応力が付与されておらず引張残留応力が見られ、ねじり疲労強度が低かった。
まず、表３および表５において、比較例１では、浸炭焼入れ後、枝穴に対して圧縮残留応力を付与していないため、ビッカース硬さの上昇幅が小さくなり、また、圧縮残留応力が付与されておらず引張残留応力が見られ、ねじり疲労強度が低かった。
【0115】
また、比較例２では、製造工具（挿入部材）の２つの曲面部の最外周間隔が、枝穴の直径の１．０２倍未満であるため、ビッカース硬さの上昇量（強化代）が小さく、且つ、圧縮残留応力（絶対値）が小さく、且つ、ねじり疲労強度が低かった。
また、比較例３では、ショットピーニングを行ったためため、粉塵の発生が見られた。また、比較例では、比較部位もビッカース硬さが高かった。
また、比較例４では、加工深さが浅かったため、ビッカース硬さの上昇量（強化代）が小さく、且つ、圧縮残留応力が付与されておらず引張残留応力が見られ、且つ、ねじり疲労強度が低かった。
また、比較例５では、４５°位置から大きく離れた位置に圧縮残留応力を付与したため、４５°位置の硬さ上昇幅が小さく、且つ、圧縮残留応力（絶対値）が小さく、疲労強度が低かった。
また、比較例３では、ショットピーニングを行ったためため、粉塵の発生が見られた。また、比較例では、比較部位もビッカース硬さが高かった。
また、比較例４では、加工深さが浅かったため、ビッカース硬さの上昇量（強化代）が小さく、且つ、圧縮残留応力が付与されておらず引張残留応力が見られ、且つ、ねじり疲労強度が低かった。
また、比較例５では、４５°位置から大きく離れた位置に圧縮残留応力を付与したため、４５°位置の硬さ上昇幅が小さく、且つ、圧縮残留応力（絶対値）が小さく、疲労強度が低かった。
【0116】
（その他の実施形態）
なお、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
なお、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【0117】
なお、以上の実施形態の開示は、例えば以下のようになる。
（開示１）
長手方向に延びる穴である１つ以上の幹穴と、外周面において開口し当該幹穴に連通する穴である１つ以上の枝穴と、を有するシャフトであって、
前記１つ以上の枝穴のうちの少なくとも１つの枝穴に対する強化部位のビッカース硬さは、当該枝穴に対する比較部位のビッカース硬さの最低値よりも１５ＨＶ以上大きく、
前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する前記強化部位および比較部位の、当該枝穴の径方向における深さ位置は、当該枝穴の壁面より当該枝穴の直径の０．０１５倍だけ深い位置であり、
前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する前記強化部位および比較部位の、当該枝穴の深さ方向における深さ位置は、前記シャフトの外周面側における当該枝穴の周回部の端部の位置よりも、当該枝穴の深さ方向における当該枝穴の周回部の長さの半分以上深い位置を含み、
前記枝穴の周回部は、当該枝穴の領域のうち、当該枝の中心軸周りの方向に当該枝穴の中心軸を３６０°囲む領域であって、面取りされていない領域であり、
前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する強化部位は、当該枝穴の中心軸に垂直な規定面上において当該枝穴の中心軸を通る２つの直線であって、前記規定面上の基準線とのなす角度のうち小さい方の角度が４５°となる２つの直線のうちの少なくとも１つの直線である強化部位規定線上の位置にあり、
前記規定面は、前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する強化部位の位置において当該枝穴の中心軸に垂直な面であり、
前記基準線は、前記幹穴の中心軸を示す直線を前記規定面に投影した場合に前記規定面に出来る直線であり、
前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する比較部位は、前記ビッカース硬さを対比する当該枝穴に対する強化部位と異なる位置にある、シャフト。
（開示２）
前記強化部位規定線は、前記２つの直線の双方である、開示１に記載のシャフト。
（開示３）
前記枝穴に対する強化部位は、当該枝穴の周回部の深さ方向の全長にわたって存在する、開示１または２に記載のシャフト。
（開示４）
前記シャフトの表面より２ｍｍ以上深い位置において前記シャフトを構成する金属材料の成分は、質量％で、
Ｃ：０．１０～０．４５％
Ｓｉ：０．０２～２．０％
Ｍｎ：０．３～３．０％
Ｐ：０．０５％以下
Ｓ：０～０．１００％
Ｃｒ：０．０１～３．０％
Ａｌ：０．００１～０．１％
Ｎ：０．０３％以下
Ｍｏ：０～１．０％
Ｃｕ：０～１．０％
Ｎｉ：０～１％
Ｖ：０～０．５％
Ｎｂ：０～０．１％
Ｔｉ：０～０．２％
Ｂｉ：０～０．１００％
Ｐｂ：０～０．１００％を含有し、
残部はＦｅおよび不純物からなる、開示１～３のいずれか１つに記載のシャフト。
（開示５）
前記シャフトの表面のうち、前記枝穴の壁面以外の表面のビッカース硬さは、７００ＨＶ以上８５０ＨＶ以下であり、
前記シャフトの表面より２ｍｍ以上深い位置におけるビッカース硬さは、５００ＨＶ以下である、開示１～４のいずれか１つに記載のシャフト。
（開示６）
長手方向に延びる穴である１つ以上の幹穴と、外周面において開口し当該幹穴に連通する穴である１つ以上の枝穴と、を有するシャフトの製造工具であって、
前記枝穴に少なくとも一部分が挿入される挿入部材を有し、
前記挿入部材は、当該挿入部材の表面の２つの領域であって、前記挿入される方向に垂直な方向において相互に対向する２つの領域に、外側に張り出すように形成された２つの曲面部を有し、
前記２つの曲面部の少なくとも一部の領域は、前記枝穴の壁面に同時に接触する領域であり、
前記挿入部材が前記枝穴に挿入された状態において、前記挿入される方向に垂直な方向における前記２つの曲面部の間の最大距離は、前記挿入部材が挿入される前の前記枝穴の直径の１．０２倍以上１．２０倍以下である、シャフトの製造工具。
（開示７）
前記挿入される方向における前記２つの曲面の曲率半径は、略同一である、開示６に記載のシャフトの製造工具。
（開示８）
前記挿入される方向周りの方向における前記２つの曲面の曲率半径は、前記挿入部材が挿入される前の前記枝穴の直径の０．１２倍以上０．４９倍以下である、開示６または７に記載のシャフトの製造工具。
（開示９）
前記挿入される方向における前記２つの曲面の曲率半径は、前記挿入される方向周りの方向における前記２つの曲面の曲率半径以下である、開示８に記載のシャフトの製造工具。
（開示１０）
前記最大距離は、不変である、開示６～９のいずれか１つに記載のシャフトの製造工具。
（開示１１）
前記最大距離は、可変である、開示６～９のいずれか１つに記載のシャフトの製造工具。
（開示１２）
押込部材をさらに有し、
前記挿入部材は、前記挿入される方向に延びる押込穴を有し、
前記押込部材の少なくとも一部分は、前記押込穴に前記押込部材が押し込まれ、
前記押込部材の少なくとも一部分の、前記挿入される方向に垂直な方向における最大長さは、内部に物体が存在していない場合の前記押込穴の、前記挿入される方向に垂直な方向における最大長さよりも長く、
前記押込穴に前記押込部材が押し込まれることにより、前記最大距離が可変となる、開示１１に記載のシャフトの製造工具。
（開示１３）
開示１～５のいずれか１つに記載のシャフトを製造するシャフトの製造方法であって、
前記強化部位を含む領域を塑性変形させることにより当該領域に圧縮残留応力を付与する塑性加工工程を有する、シャフトの製造方法。
（開示１４）
前記塑性加工工程では、開示６～１１のいずれか１つに記載のシャフトの製造工具が有する前記挿入部材の少なくとも一部分を１回以上前記枝穴に挿入する、開示１３に記載のシャフトの製造方法。
（開示１）
長手方向に延びる穴である１つ以上の幹穴と、外周面において開口し当該幹穴に連通する穴である１つ以上の枝穴と、を有するシャフトであって、
前記１つ以上の枝穴のうちの少なくとも１つの枝穴に対する強化部位のビッカース硬さは、当該枝穴に対する比較部位のビッカース硬さの最低値よりも１５ＨＶ以上大きく、
前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する前記強化部位および比較部位の、当該枝穴の径方向における深さ位置は、当該枝穴の壁面より当該枝穴の直径の０．０１５倍だけ深い位置であり、
前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する前記強化部位および比較部位の、当該枝穴の深さ方向における深さ位置は、前記シャフトの外周面側における当該枝穴の周回部の端部の位置よりも、当該枝穴の深さ方向における当該枝穴の周回部の長さの半分以上深い位置を含み、
前記枝穴の周回部は、当該枝穴の領域のうち、当該枝の中心軸周りの方向に当該枝穴の中心軸を３６０°囲む領域であって、面取りされていない領域であり、
前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する強化部位は、当該枝穴の中心軸に垂直な規定面上において当該枝穴の中心軸を通る２つの直線であって、前記規定面上の基準線とのなす角度のうち小さい方の角度が４５°となる２つの直線のうちの少なくとも１つの直線である強化部位規定線上の位置にあり、
前記規定面は、前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する強化部位の位置において当該枝穴の中心軸に垂直な面であり、
前記基準線は、前記幹穴の中心軸を示す直線を前記規定面に投影した場合に前記規定面に出来る直線であり、
前記ビッカース硬さを対比する前記枝穴に対する比較部位は、前記ビッカース硬さを対比する当該枝穴に対する強化部位と異なる位置にある、シャフト。
（開示２）
前記強化部位規定線は、前記２つの直線の双方である、開示１に記載のシャフト。
（開示３）
前記枝穴に対する強化部位は、当該枝穴の周回部の深さ方向の全長にわたって存在する、開示１または２に記載のシャフト。
（開示４）
前記シャフトの表面より２ｍｍ以上深い位置において前記シャフトを構成する金属材料の成分は、質量％で、
Ｃ：０．１０～０．４５％
Ｓｉ：０．０２～２．０％
Ｍｎ：０．３～３．０％
Ｐ：０．０５％以下
Ｓ：０～０．１００％
Ｃｒ：０．０１～３．０％
Ａｌ：０．００１～０．１％
Ｎ：０．０３％以下
Ｍｏ：０～１．０％
Ｃｕ：０～１．０％
Ｎｉ：０～１％
Ｖ：０～０．５％
Ｎｂ：０～０．１％
Ｔｉ：０～０．２％
Ｂｉ：０～０．１００％
Ｐｂ：０～０．１００％を含有し、
残部はＦｅおよび不純物からなる、開示１～３のいずれか１つに記載のシャフト。
（開示５）
前記シャフトの表面のうち、前記枝穴の壁面以外の表面のビッカース硬さは、７００ＨＶ以上８５０ＨＶ以下であり、
前記シャフトの表面より２ｍｍ以上深い位置におけるビッカース硬さは、５００ＨＶ以下である、開示１～４のいずれか１つに記載のシャフト。
（開示６）
長手方向に延びる穴である１つ以上の幹穴と、外周面において開口し当該幹穴に連通する穴である１つ以上の枝穴と、を有するシャフトの製造工具であって、
前記枝穴に少なくとも一部分が挿入される挿入部材を有し、
前記挿入部材は、当該挿入部材の表面の２つの領域であって、前記挿入される方向に垂直な方向において相互に対向する２つの領域に、外側に張り出すように形成された２つの曲面部を有し、
前記２つの曲面部の少なくとも一部の領域は、前記枝穴の壁面に同時に接触する領域であり、
前記挿入部材が前記枝穴に挿入された状態において、前記挿入される方向に垂直な方向における前記２つの曲面部の間の最大距離は、前記挿入部材が挿入される前の前記枝穴の直径の１．０２倍以上１．２０倍以下である、シャフトの製造工具。
（開示７）
前記挿入される方向における前記２つの曲面の曲率半径は、略同一である、開示６に記載のシャフトの製造工具。
（開示８）
前記挿入される方向周りの方向における前記２つの曲面の曲率半径は、前記挿入部材が挿入される前の前記枝穴の直径の０．１２倍以上０．４９倍以下である、開示６または７に記載のシャフトの製造工具。
（開示９）
前記挿入される方向における前記２つの曲面の曲率半径は、前記挿入される方向周りの方向における前記２つの曲面の曲率半径以下である、開示８に記載のシャフトの製造工具。
（開示１０）
前記最大距離は、不変である、開示６～９のいずれか１つに記載のシャフトの製造工具。
（開示１１）
前記最大距離は、可変である、開示６～９のいずれか１つに記載のシャフトの製造工具。
（開示１２）
押込部材をさらに有し、
前記挿入部材は、前記挿入される方向に延びる押込穴を有し、
前記押込部材の少なくとも一部分は、前記押込穴に前記押込部材が押し込まれ、
前記押込部材の少なくとも一部分の、前記挿入される方向に垂直な方向における最大長さは、内部に物体が存在していない場合の前記押込穴の、前記挿入される方向に垂直な方向における最大長さよりも長く、
前記押込穴に前記押込部材が押し込まれることにより、前記最大距離が可変となる、開示１１に記載のシャフトの製造工具。
（開示１３）
開示１～５のいずれか１つに記載のシャフトを製造するシャフトの製造方法であって、
前記強化部位を含む領域を塑性変形させることにより当該領域に圧縮残留応力を付与する塑性加工工程を有する、シャフトの製造方法。
（開示１４）
前記塑性加工工程では、開示６～１１のいずれか１つに記載のシャフトの製造工具が有する前記挿入部材の少なくとも一部分を１回以上前記枝穴に挿入する、開示１３に記載のシャフトの製造方法。
【符号の説明】
【0118】
１０、２０、３０ シャフト
１１、２１、３１ 幹穴
１２ａ～１２ｂ、２２ａ～２２ｂ、３２ 枝穴
１３、３３ シャフト（幹穴）の中心軸
２３ シャフトの中心軸
２４ａ～２４ｂ 幹穴の中心軸
１４ａ～１４ｂ、２５ａ～２５ｂ、３４ 枝穴の中心軸
１５ａ～１５ｂ、２６ａ～２６ｂ、３５ 面取り部
４１ 枝穴の周回部
４２ 強化部位および比較部位の深さ位置
４３ 枝穴の周回部の外周面側端部
４４ 強化部位および比較部位の穴軸方向対比範囲
４５ 強化部位および比較部位の穴軸方向全範囲
５１ａ～５１ｂ 強化部位規定線
５２～５３ シャフトに生じるねじりの方向
５４ａ～５４ｂ 強化部位
５５ａ～５５ｃ 部位（比較部位）
５６ 規定面
５７ 基準線
６１ 枝穴（斜め穴）の周回部
６２ 枝穴（斜め穴）の幹穴側の領域（周回部にならない領域）
７１ 点群（圧縮残留応力を付与しない場合）
７２ 点（塑性変形量が小さい場合）
７３ 点（塑性変形量が大きい場合）
７４ 点（ショットピーニングを行った場合）
８０、１００ シャフトの製造工具
８１、１１０ 挿入部材
８２ａ～８２ｂ、１１１ａ～１１１ｂ 曲面部
１１２ 押込穴
１２０ 押込部材
１２１ 押込部
１２２ 押付部
１１、２１、３１ 幹穴
１２ａ～１２ｂ、２２ａ～２２ｂ、３２ 枝穴
１３、３３ シャフト（幹穴）の中心軸
２３ シャフトの中心軸
２４ａ～２４ｂ 幹穴の中心軸
１４ａ～１４ｂ、２５ａ～２５ｂ、３４ 枝穴の中心軸
１５ａ～１５ｂ、２６ａ～２６ｂ、３５ 面取り部
４１ 枝穴の周回部
４２ 強化部位および比較部位の深さ位置
４３ 枝穴の周回部の外周面側端部
４４ 強化部位および比較部位の穴軸方向対比範囲
４５ 強化部位および比較部位の穴軸方向全範囲
５１ａ～５１ｂ 強化部位規定線
５２～５３ シャフトに生じるねじりの方向
５４ａ～５４ｂ 強化部位
５５ａ～５５ｃ 部位（比較部位）
５６ 規定面
５７ 基準線
６１ 枝穴（斜め穴）の周回部
６２ 枝穴（斜め穴）の幹穴側の領域（周回部にならない領域）
７１ 点群（圧縮残留応力を付与しない場合）
７２ 点（塑性変形量が小さい場合）
７３ 点（塑性変形量が大きい場合）
７４ 点（ショットピーニングを行った場合）
８０、１００ シャフトの製造工具
８１、１１０ 挿入部材
８２ａ～８２ｂ、１１１ａ～１１１ｂ 曲面部
１１２ 押込穴
１２０ 押込部材
１２１ 押込部
１２２ 押付部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】