CN109538621A - 车辆用传动轴 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆用传动轴。在车辆用传动轴中，已知一种为了减小轴向压缩屈服点而设置有外径不同的阶梯部的结构。在为了进一步减小轴向压缩屈服点而使部件的厚度减小时，车辆用传动轴所容许的旋转转矩也会减小。因此，本发明提供一种能够减小轴向压缩屈服点、且不降低所容许的旋转转矩的传动轴。在相对于车辆用传动轴(22)的轴心(CL)具有预定的角度(θ1)的部分处，形成第一焊接部(50a)。虽然由于焊接而使其附近的强度降低，并且在车辆用传动轴(22)上被施加有压缩载荷(Fc)的情况下，在相对于轴心(CL)倾斜的第一焊接部(50a)附近将产生沿径向弯曲的力，因此，虽然降低了轴向屈服点，但是所容许的旋转转矩能够维持不变。

Description

车辆用传动轴

技术领域

本发明涉及一种车辆用传动轴，尤其涉及一种减小车辆用传动轴在碰撞时的碰撞能量的技术，所述车辆用传动轴被设置在车辆的长度方向上且从车辆的驱动力源向后部车轮侧传递动力。

背景技术

已知一种如下的技术，即，通过在车辆用传动轴的一部分上形成外径不同的阶梯部，并以使所述阶梯部在车辆碰撞时因冲击而屈曲、即在碰撞方向上变形的方式进行设计，从而吸收车辆碰撞时的碰撞能量的技术。例如，专利文献1的车辆用传动轴即为如此。在专利文献1的车辆用传动轴中，具备在车辆碰撞时从车辆前方接受到碰撞能量的情况下传动轴的阶梯部在车辆的行进方向即传动轴的轴向上发生屈曲变形的结构，且通过对由该碰撞产生的能量进行吸收的结构而实现了碰撞时产生的冲击力的缓和。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-79840号公报

在车辆用传动轴中，期望在车辆碰撞时使沿着碰撞方向开始变形的能量减小，从而即使在较轻度的碰撞中也使车辆用传动轴的变形开始，即，期望能够将轴向压缩屈服点设定得较低。虽然通过减小形成车辆用传动轴的材料的厚度，从而能够将轴向压缩屈服点设定得较低，但是，车辆用传动轴能够传递的转矩容量、即为了驱动车辆所容许的驱动转矩也会同时减小。因此，难以使车辆用传动轴的轴向压缩屈服点的降低、和能够通过车辆用传动轴的旋转而传递的转矩容量的维持同时实现。

发明内容

本发明为将以上的事实情况作为背景而完成的发明，其目的在于，提供一种能够在车辆碰撞时将车辆用传动轴的轴向压缩屈服点设定得较低，并且能够维持车辆用传动轴可传递的旋转方向上的转矩容量的车辆用传动轴。

用于解决问题的方法

第一发明的要点为一种车辆用传动轴(a)，其用于将从驱动力源输出的旋转力向驱动轮传递，(b)其特征在于，具备：大径管部，其在一端具有直径朝向端部而缩小的缩径部；小径管部，其在一端具有直径朝向端部而扩大的扩径部；以及焊接部，其通过焊接而对所述缩径部的端部与所述扩径部的端部进行接合。

第二发明的要点为，在第一发明的车辆用传动轴中，其特征在于，所述小径管部与所述大径管部相比壁厚较厚。

第三发明的要点为，在第一发明或第二发明的车辆用传动轴中，其特征在于，所述大径管部在与所述缩径部相反一侧的端部具备直径恒定的直管部，所述直管部通过焊接而与其它的管状部件的端部接合。

第四发明的要点为，在第一发明或第二发明的车辆用传动轴中，其特征在于，在所述小径管部的内周面的一部分上形成有阴花键，所述阴花键用于以能够在轴向上进行相对移动、且不能够围绕轴进行相对旋转的方式而进行花键嵌合。

第五发明的要点为，在第一发明或第二发明的车辆用传动轴中，其特征在于，所述缩径部和所述扩径部在车辆用传动轴的旋转轴方向上的端面相对于车辆用传动轴的旋转轴的垂直面而倾斜了预定的角度。

发明效果

根据第一发明，车辆用传动轴用于将从驱动力源输出的旋转力向驱动轮传递，并具备：大径管部，其在一端具有直径朝向端部而缩小的缩径部；小径管部，其在一端具有直径朝向端部而扩大的扩径部；以及焊接部，其通过焊接而对所述缩径部的端部与所述扩径部的端部进行接合。由此，在现有的结构、即焊接部被设置于大径管部或小径管部的直管状的部分处的情况下，在碰撞时压缩载荷仅被施加于焊接部处，相对于此，在所述大径管部的所述缩径部及所述小径部的所述扩径部的端部处设置有所述焊接部的情况下，弯曲载荷将与压缩载荷一起被施加于所述焊接部处。焊接部附近为与其它的部分相比屈服点较弱的部分，容易因被施加弯曲载荷而进行屈曲以及破裂，从而能够减小在车辆碰撞时传动轴在轴向上开始变形的轴向压缩屈服点。此外，能够维持传动轴可传递的旋转方向上的转矩容量。

根据第二发明，所述小径管部与所述大径管部相比壁厚较厚。由此，所述小径管部的所述扩径部的刚性与所述大径管部的所述缩径部的刚性相比而较大，在产生了车辆用传动轴沿轴向的变形的情况下，容易产生所述小径管部进入所述大径管部的内部的屈曲。由此，能够抑制因脱离轴向的变形而导致的对其它的车辆零件的影响。

根据第三发明，所述大径管部在与所述缩径部相反一侧的端部处具备直径恒定的直管部，所述直管部通过焊接而与其它的管状部件的端部接合。由此，能够将所述直管部与被焊接的其它的管状部件的焊接设为与现有的结构相同，从而能够按原样使用一直以来所使用着的所述其它的管状部件。

根据第四发明，在所述小径管部的内周面的一部分上形成有阴花键，所述阴花键用于以能够在轴向上进行相对移动、且不能够围绕轴进行相对旋转的方式而进行花键嵌合。由此，即使在车辆碰撞时车辆用传动轴的所述焊接部附近破裂之后，被组装于所述小径管部的内部且形成有阳花键的部件也能够在轴向上进行移动，从而易于吸收碰撞时的冲击。

根据第五发明，所述缩径部和所述扩径部在车辆用传动轴的旋转轴方向上的端面相对于车辆用传动轴的旋转轴的垂直面而倾斜了预定的角度。由此，能够限制所述缩径部和所述扩径部在径向上的相互移动，从而容易进行焊接时的轴对齐。

附图说明

图1为对应用本发明的车辆的示意结构进行说明的图，且为对车辆中的传动轴的示意位置进行说明的图。

图2为对图1的被设置于车辆上的传动轴的一个示例进行说明的图。

图3为表示在图2的传动轴中被使用的缩径部和扩径部的焊接部的一个示例的剖视图和主视图。

图4为表示在图2的传动轴中被使用的缩径部和扩径部的截面上相对于传动轴的旋转轴设置有预定的角度的示例的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施例进行详细说明。另外，在以下的实施例中，附图被恰当地简化或变形，各部分的尺寸以及形状等未必被准确地描绘出。

实施例一

图1为对应用了本发明的混合动力车辆10的驱动系统进行说明的示意图。在图1中，车辆10为FR(Front Engine Rear Drive：前置发动机后轮驱动)式，且作为驱动力源而具备：发动机12，其为作为行驶用的驱动力源的汽油发动机或柴油发动机等的内燃机；以及电动发电机14，其作为电动机及发电机而发挥功能。这些发动机12及电动发电机14的输出、即旋转力从作为流体式动力传递装置的变矩器16而被传递至自动变速器18，此外还经由传动轴22而被传递至差动齿轮装置24，并通过车轴26进行旋转而驱动左右的驱动轮28。

图2为对应用了本发明的车辆用传动轴22进行说明的图，图2的右上部分表示车辆用传动轴22的剖视图，除此之外的部分为示出了外形的主视图。传动轴22由传动轴前部43和传动轴后部35构成，传动轴前部43通过第一万向联轴器30a而与自动变速器18的未图示的输出轴相连接，传动轴后部35通过第二万向联轴器30b而与差动齿轮装置24的未图示的输入轴相连接。

第一万向联轴器30a由第一轭部44a和十字轴62a构成，其中，所述第一轭部44a通过焊接而与花键轴部42接合且构成传动轴前部43的一部分，所述十字轴62a以在与自动变速器18的输出轴接合的轭部60a中自由旋转的方式而与所述轭部60a连接。另外，第二万向联轴器30b由第二轭部44b和十字轴62b构成，其中，所述第二轭部44b构成传动轴后部35的一部分，所述十字轴62b以在与差动齿轮装置24的输入轴接合的轭部60b中自由旋转的方式而与所述轭部60b连接。即使在驱动轮28因路面状态而上下颠簸的情况下、即在产生了传动轴22的倾斜的情况下，第一万向联轴器30a和第二万向联轴器30b也能够将从自动变速器18输入至传动轴22的旋转传递至差动齿轮装置24。而且，即使在因驱动轮28产生上下方向上的运动从而第一万向联轴器30a的未图示的输入轴和传动轴22产生角度变化进而使第一万向联轴器30a的旋转速度产生变化的情况下，也能够通过第二万向联轴器30b的未图示的输出轴和传动轴22产生与其相反的角度变化，从而抵消第一万向联轴器30a的旋转速度的变化。

传动轴前部43由小径管部38、花键轴部42、第一轭部44a以及罩部件54构成，其中，所述小径管部38在内周面上具有未被图示于内周面的一部分处的花键嵌合部52的花键齿，所述花键轴部42具有未被图示于外周面的一部分处的花键齿，所述罩部件54是为了阻碍异物从外部进入花键嵌合部52而被设置的。罩部件54的内周与小径管部38的外周的间隙被设定得较窄，由此，能够阻碍异物进入花键嵌合部52中。小径管部38和花键轴部42以能够在花键嵌合部52中于传动轴22的旋转中心轴CL的轴向上进行相对移动、且不能够围绕旋转中心轴CL进行相对旋转的方式而被连结。即，在小径管部38的内周面的一部分上形成有用于进行花键嵌合的阴花键，在花键轴部42的外周面的一部分上形成有用于进行花键嵌合的阳花键，从而能够在旋转中心轴CL的轴向上进行相对移动。小径管部38被构成为包含扩径部40且内径向大径管部32侧变大，从而形成为以下结构，即，因车辆10的碰撞而对传动轴22施加压缩力，在第一焊接部50a附近开始屈曲而破裂之后，花键轴部42进入小径管部38的内侧，且在旋转中心轴CL的轴向上进行移动的结构，由此，易于吸收碰撞时的冲击。此外，被嵌入在小径管部38的内周中的盖56a阻碍了被封入至圆筒状的花键轴部42的内部的润滑油向第一万向联轴器侧流出，同样地，被嵌入在小径管部38的内周中的盖56b阻碍了被封入至小径管部38的内部的润滑油向大径管部32侧流出。

花键轴部42通过焊接而与构成第一万向联轴器30a的一部分的第一轭部44a一体地固定连接。此外，小径管部38和大径管部32通过第一焊接部50a而被一体地固定连接，形成传动轴后部35的第二轭部44b和与大径管部32相比具有较小的直径的直管部36通过由焊接形成的第二焊接部50b而被一体地固定连接。此外，上述焊接基于部件的材质以及对加工精度的要求而选择例如摩擦压接、MIG(熔化极惰性气体保护)焊接、以及电弧焊接等焊接方法。

图3为将图2的A部放大表示的图，上半部分示出了剖视图，下半部分示出了主视图。在A部中，示出了直径朝向小径管部38的端部而扩大的扩径部40以及小径管部38的直管状的部分的一部分、和直径朝向大径管部32的端部而缩小的缩径部34以及大径管部32的直管状的部分的一部分。扩径部40相对于传动轴22的旋转中心轴CL而具有预定的角度θ1的倾斜。此外，在扩径部40与缩径部34的边界处示出了在通过焊接而被接合的外周侧具有隆起的第一焊接部50a。一般而言，在通过焊接而被接合的情况下，作为焊接部位的第一焊接部50a的附近会根据材料因焊接时的热量所产生的变质而表现出强度降低，从而使焊接部位的附近与其它的部位相比较而具有强度降低的倾向。小径管部38的扩径部40以及扩径部40附近的直管状的部分具有相同的厚度ta。此外，如图2所示，与花键轴部42进行花键嵌合的部分的小径管部38的厚度为了在花键嵌合中保持足够的强度而被形成为与扩径部40的厚度ta相比而较厚。大径管部32的缩径部34以及其它的部分具有相同的厚度tb，缩径部34相对于传动轴22的旋转中心轴CL而具有预定的角度θ1的倾斜。该角度θ1与扩径部40大致相同。由于大径管部32在传动轴22的旋转中心轴CL的轴向的长度上占据传动轴22的较大部分，因此，例如为了减轻其重量以降低车辆10的油耗而选择较薄的厚度tb。此外，也能够根据需要而局部性地增加厚度tb。

在如图1所示的、当车辆10碰撞时受到压缩载荷Fc的情况下，在传动轴22的旋转中心轴CL方向上的轴向压缩屈服点(axial compressive strength)最小的部分处开始产生屈曲变形，从而实施碰撞时的冲击的吸收。如上所述，焊接部位的附近与其它的部位相比较具有强度降低的倾向，若传动轴22内的厚度相同，则会在焊接部位的附近开始屈曲变形。此外，如图3所示，在与传动轴22的旋转中心轴CL具有预定的角度θ1的部分、即在作为扩径部40和缩径部34的接合部分的第一焊接部50a处实施了焊接的情况下，与在直管状的部分处形成焊接部分时仅向焊接部施加旋转中心轴线CL的轴向上的压缩力的情况相比，除了产生旋转中心轴线CL的轴向的压缩力之外，还会产生周向上的弯曲载荷，并且会通过朝向传动轴22的较小的压缩载荷Fc而开始屈曲。此外，传动轴22的在旋转方向上被容许的旋转转矩Tr、即转矩容量受到距旋转中心轴CL的距离、传动轴22的厚度及由焊接产生的强度下降等的影响，而不会受到旋转中心轴CL和扩径部40以及缩径部34所成的角度θ1的影响。即，不会因在与传动轴22的旋转中心轴CL具有预定的角度θ1的部分具有第一焊接部50a而使转矩容量减小。

在图3中，扩径部40和与扩径部40相邻的小径管部38的厚度ta被设定为，与大径管部32的板厚tb相比而较厚。由此，第一焊接部50a的附近的小径管部38的扩径部40的刚性与大径管部32的缩径部34的刚性相比而较大，在对传动轴22施加压缩载荷Fc且在第一焊接部50a附近产生屈曲的情况下，由于扩径部40的刚性较高，因此在小径管部38的形状变化产生之前，在大径管部32的缩径部34中会产生屈曲，从而小径管部38向大径管部32侧移动并进入大径管部32的内侧。

如图2的小径管部38和花键轴部42的剖视图所示，小径管部38的内径被设定为与形成有阳花键的花键轴部42的外径相比而较大。此外，在小径管部38的内侧也形成有阴花键，从而能够随着传动轴22的压缩变形的增加而使花键轴部42向大径管部32的内侧进行移动。该传动轴22的小径管部38进入大径管部32的内侧的动作被称为滑动。

根据本实施例的车辆用传动轴22，该车辆用传动轴22为用于将从作为驱动力源的发动机12以及电动发电机14被输出的旋转力向驱动轮28传递的传动轴22，并具备：大径管部32，其在一端具有直径朝向端部而缩小的缩径部34；小径管部38，其在一端具有直径朝向端部而扩大的扩径部40；以及第一焊接部50a，其通过焊接而对缩径部34的端部与扩径部40的端部进行接合。由此，在第一焊接部50a被设置于大径管部32或小径管部38的直管状的部分处的情况下，在碰撞时压缩载荷将仅被施加于第一焊接部50a处，相对于此，在大径管部32的缩径部34及小径管部38的扩径部40的端部处设置有第一焊接部50a的情况下，会使弯曲载荷与压缩载荷一起被施加于第一焊接部50a处。焊接部附近为与其它的部分相比屈服点较弱的部分，容易因施加弯曲载荷而进行屈曲以及破裂，从而能够以在车辆碰撞时传动轴22在轴向上开始变形的方式来减小轴向压缩屈服点。此外，能够以不减小的方式维持传动轴22可传递的旋转方向上的转矩容量。

此外，根据本实施例的车辆用传动轴22，小径管部38与大径管部32相比壁厚较厚。由此，小径管部38的扩径部40的刚性与大径管部32的缩径部34的刚性相比而较大，在产生传动轴22沿轴向的变形的情况下，容易产生小径管部38进入大径管部32的内部的屈曲。由此，能够抑制因脱离轴向的变形而产生的对其它的车辆零件的影响。

此外，根据本实施例的车辆用传动轴22，大径管部32在与缩径部34相反一侧的端部具备直径恒定的直管部36，直管部36通过焊接而与构成传动轴后部35的管状部件的端部接合。由此，能够将直管部36与被焊接的其它的管状部件的焊接设为与现有的结构相同，从而能够按原样使用目前所使用着的其它的管状部件。另外，虽然在上述的实施例中，将直管部36的直径设为与大径管部32的直径相比而较小，但是并未被限于此，即使将直管部36的直径设为与大径管部32的直径相比而较大，也能够期待相同的效果。

此外，根据本实施例的车辆用传动轴22，在小径管部38的内周面的一部分上形成有阴花键，所述阴花键用于以能够在传动轴22的旋转中心轴CL方向上进行相对移动且不能够围绕轴进行相对旋转的方式而进行花键嵌合。由此，即使在车辆10碰撞时传动轴22的第一焊接部50a的附近破裂之后，被组装于小径管部38的内部且形成有阳花键的部件也能够在轴向上进行移动，从而易于吸收碰撞时的冲击。

接下来，对本发明的其它实施例进行说明。另外，在以下的说明中，对于与上述实施例共通的部分标注相同的符号并省略说明。

实施例二

图4示出了作为另一个示例的扩径部40以及小径管部38的直管状的部分的一部分、和直径朝向大径管部32的端部而缩小的缩径部34及大径管部32的直管状的部分的一部分在焊接前的剖视图。扩径部40的靠焊接侧的截面具有未与传动轴22的旋转中心轴CL方向垂直、但从垂直面起倾斜了预定的角度θ2后的面。另外，缩径部34的靠焊接侧的截面也同样地具有未与传动轴22的旋转中心轴CL方向垂直、但从垂直面起倾斜了预定的角度θ2后的面。

根据本实施例，缩径部34和扩径部40在传动轴22的旋转中心轴CL方向上的端面相对于传动轴22的旋转中心轴CL的垂直面倾斜了预定的角度θ2。由此，能够限制缩径部34和扩径部40在径向上的相互的移动，从而容易进行焊接时的轴对齐。

以上，根据附图而对本发明的实施例进行了说明，但本发明也能够适应于其它方式。

虽然在上述的实施例一及实施例二中，采用了具有发动机12和电动发电机14以作为驱动力源的混合动力车辆，但是并未被特别地限于混合动力车辆，只要是将汽油发动机、柴油发动机、电动发电机14等中的任意一个作为单独的驱动力源的FR车辆、即驱动力源的旋转力通过传动轴22而被传递至驱动轮28的车辆10，就能够应用本发明。

此外，虽然在上述的实施例中，使用了变矩器16和自动变速器18，但是也能够不使用变矩器16。另外，自动变速器18也可以使用有级自动变速器、以及具有被卷挂于一对可变滑轮之间的传动带的无级变速器等中的任意一个。

此外，虽然在上述的实施例中，将第二焊接部50b设为第二轭部44b与大径管部32的直管部36的接合部，但是也可以将第二焊接部50b形成于除此以外的直管状的部分、例如大径管部32的直管状的部分处。即，被形成于具有相同的厚度tb的直管状的部分上的焊接部与相对于传动轴22的旋转中心轴CL成预定的角度θ1的第一焊接部50a相比，具有较高的轴向压缩屈服点。此外，传动轴22无需为外径均匀的圆筒形状，也可以为六边形等根据需要而被改变的形状。

此外，上述内容仅为一个实施方式，本发明能够以根据本领域技术人员的知识而添加了各种各样的改变、改良后的方式进行实施。

符号说明

12：发动机(驱动力源)

14：电动发电机(驱动力源)

22：车辆用传动轴

28：驱动轮

32：大径管部

34：缩径部

36：直管部

38：小径管部

40：扩径部

50a：第一焊接部(焊接部)

θ2：预定的角度

Claims (5)

1.一种车辆用传动轴(22)，其用于将从驱动力源(12、14)输出的旋转力向驱动轮(28)传递，其特征在于，具备：

大径管部(32)，其在一端具有直径朝向端部而缩小的缩径部(34)；

小径管部(38)，其在一端具有直径朝向端部而扩大的扩径部(40)；以及

焊接部(50a)，其通过焊接而对所述缩径部的端部与所述扩径部的端部进行接合。

2.如权利要求1的车辆用传动轴，其特征在于，

所述小径管部与所述大径管部相比壁厚较厚。

3.如权利要求1或2的车辆用传动轴，其特征在于，

所述大径管部在与所述缩径部相反一侧的端部处具备直径恒定的直管部(36)，所述直管部通过焊接而与其它的管状部件(30b)的端部接合。

4.如权利要求1或2的车辆用传动轴，其特征在于，

在所述小径管部的内周面的一部分上形成有阴花键，所述阴花键用于以能够在轴(CL)向上进行相对移动且不能够围绕轴进行相对旋转的方式而进行花键嵌合。

5.如权利要求1或2的车辆用传动轴，其特征在于，

所述缩径部和所述扩径部在车辆用传动轴的旋转轴(CL)方向上的端面相对于车辆用传动轴的旋转轴的垂直面而倾斜了预定的角度(θ2)。