JP2001021003A - 車両用継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転軸の剛性もしくは強度を低下させること
なく、回転軸に入力される振動が出力側に伝達されるこ
とを抑制する。 【解決手段】 インターミディエイトシャフト４とドラ
イブシャフト１とが、等速自在継手５介して動力伝達可
能に連結され、かつ、ドライブシャフト１とシャフト１
８とが等速自在継手１９により接続されている車両用継
手において、ドライブシャフト１における回転力の入力
側に、ドライブシャフト１の曲げ一次振動モードの節Ｃ
１を設定するバランスウェイト１０が、ドライブシャフ
ト１０に取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両の動力伝達
装置の一部に配置される継手に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両に搭載されているエンジンの回転力
（トルク）は、トランスミッション、プロペラシャフ
ト、ドライブシャフトなどの動力伝達装置を介して車輪
に伝達される。これらの動力伝達装置のうち、プロペラ
シャフトやドライブシャフトなどの回転軸は、回転力の
入力側および出力側が、入力側伝達部材および出力側伝
達部材に接続された状態で回転し、トルクを伝達するよ
うに構成されている。なお、出力側伝達部材は、ナック
ルアームなどの構成部材に接続されている。このため、
エンジンおよびトランスミッションなどのパワープラン
トからの強制力によって回転軸に曲げ一次振動が発生す
ると、この振動がナックルアームを介してボデーに伝達
され、さらにはドライバーに伝達されて、振動もしくは
こもり音、ギャノイズ、エンジンノイズをドライバーに
感知させる。

【０００３】このようなこもり音は、回転軸の共振周波
数を、車両の走行時におけるエンジン回転数の常用域か
ら外すように高く設定すれば低減することができる。こ
れは回転軸を中空化することにより可能であり、このよ
うに回転軸を中空化する技術の一例が、特開平６−２８
１０１０号公報に記載されている。この公報に記載され
た車両用継手は、駆動軸と従動軸（回転軸）とを等速ジ
ョイントにより連結するとともに、従動軸の端部に小径
孔を形成することにより、従動軸の中空化を図ってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記公報のように構成
すれば、回転軸の共振周波数を高くすることができ、こ
もり音の原因になりにくい。しかしながら、回転軸の中
空化は限界がある。すなわち、回転軸の内径をある程度
まで大きくすると質量は減るので、共振周波数を高くす
ることはできるが、回転軸の剛性もしくは強度が低下す
る。その結果、回転軸の動力伝達機能および耐久性が低
下するという別の問題が生じる可能性がある。

【０００５】この発明は上記事情を背景としてなされた
もので、回転軸の剛性もしくは強度を低下させることな
く、回転軸の入力される振動が出力側に伝達されること
を抑制することのできる車両用継手を提供することを目
的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段およびその作用】上記目的
を達成するためこの発明は、回転軸における回転力の入
力側および出力側が、入力側伝達部材および出力側伝達
部材に接続されている車両用継手において、前記回転軸
の入力側または前記出力側の少なくとも一方が、曲げ一
次振動の節となるように、前記回転軸に調整錘が取り付
けられていることを特徴とするものである。

【０００７】この発明によれば、回転軸の曲げ一次振動
の節を、回転力の入力側に近づけることができるため、
回転軸に対して半径方向の振動が入力された場合でもそ
の振動が出力側に伝達されにくくなる。また、回転軸自
体に加工を施す必要がないので、その強度もしくは剛性
の低下が抑制される。

【０００８】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の車両用継手を
図面に基づいて説明する。図２はこの発明の車両用継手
をドライブシャフト（言い換えれば継手シャフト）１を
含む構成要素に適用した場合の平面図であり、ドライブ
シャフト１により、デファレンシャル２とアクスルハブ
（サスペンションホイール）３とが接続されている。こ
のデファレンシャル２には、エンジン（図示せず）の動
力がトランスミッション（図示せず）を経由して入力さ
れる。デファレンシャル２はリングギヤ、ピニオンギ
ヤ、サイドギヤなどを備えた公知の構造のものであり、
サイドギヤにはインターミディエイトシャフト４が接続
されている。このインターミディエイトシャフト４とド
ライブシャフト１の一端とが等速自在継手５により連結
されているとともに、ドライブシャフト１の他端とアク
スルハブ３のシャフト１８とが等速自在継手１９により
連結されている。そして、アクスルハブ３には車輪２０
が取り付けられている。

【０００９】図１は、ドライブシャフト１とインターミ
ディエイトシャフト４との連結部分の第１の実施形態を
示す図である。等速自在継手５は、有底円筒形状のアウ
ターレース６と円筒形状のインナーレース７とを備えて
いる。アウターレース６はインターミディエイトシャフ
ト４の端部に形成され、インナーレース７はドライブシ
ャフト１の端部に取り付けられている。アウターレース
６の内側に円周方向に形成されている突出部６Ａ、およ
びインナーレース７の外周面には、それぞれボール溝が
円周方向に沿って複数形成されているとともに、これら
のボール溝によりボール８が保持されている。

【００１０】上記構成の等速自在継手５により、ドライ
ブシャフト１とインターミディエイトシャフト４とが連
結され、ドライブシャフト１およびインターミディエイ
トシャフト４を車両に取り付けると、ドライブシャフト
１の軸線Ａ１と、インターミディエイトシャフト４の軸
線Ｂ１とに所定の交差角が設定される。

【００１１】また、ドライブシャフト１におけるインタ
ーミディエイトシャフト４側の端部には、軸線方向に雌
ねじ部９が形成され、この雌ねじ部９に対してバランス
ウェイト１０がねじ込まれている。このバランスウェイ
ト１０は、頭部１１および雄ねじ部１２を有するねじ部
材であり、その雄ねじ部１２が雌ねじ部９にねじ込まれ
ている。さらに頭部１１には、インターミディエイトシ
ャフト４側から見た形状が六角形の締め付け用穴１３が
形成されている。上記構成のバランスウェイト１０は金
属材料、例えば鉄により一体成形されている。

【００１２】前記ドライブシャフト１は、その軸線方向
の所定位置毎に、その直径（つまり太さ）が異なる。す
なわち、インターミディエイトシャフト４側の端面１４
側に大径部１５が形成され、この大径部１５に対してテ
ーパ部１６が接続され、このテーパ部１６に小径部１７
が接続されている。頭部１１の外径は、大径部１５の外
径よりも大きく設定されている。

【００１３】一方、等速自在継手１９は、シャフト１８
に接続された円筒形状のアウターレース２０と、ドライ
ブシャフト１の端部に固定された円筒形状のインナーレ
ース２１と、アウターレース２０とインナーレース２１
との間に保持された複数のボール２２とを有している。
また、この等速自在継手１９も等速自在継手５と同様に
構成されているとともに、ドライブシャフト１のアクス
ルハブ３側の端部にも、前述したバランスウェイト１０
が取り付けられている。なお、ドライブシャフト１の軸
線Ａ１とシャフト１８の軸線（図示せず）とには、所定
の交差角が設定される。

【００１４】ここで、各構成部品の材質や構造形式を説
明する。ドライブシャフト１は炭素鋼、炭素鋼鋼管、ボ
ロン鋼などの材料により構成され、アウターレース６，
２０およびインナーレース７，２１は炭素鋼、クロム鋼
などの材料により構成され、ボール８，２２は軸受鋼な
どの材料により構成されている。また、等速自在継手
５，１９の形式としては、クロスグルーブ形、バーフィ
ールド形（ツェッパ形）などを適宜用いることができ
る。さらに、等速自在継手５，１９は、同じ形式のもの
でもよいし、異なる形式のものでもよい。

【００１５】上記のようにして、ドライブシャフト１は
長手方向（軸線方向）の両端が、等速自在継手５，１９
により２点で支持されている。そして、エンジンのトル
クがトランスミッションを介してデファレンシャル２に
伝達されるとともに、このトルクが等速自在継手５を経
由してドライブシャフト１に入力される。具体的には、
トルクがアウターレース６からボール８に伝達され、ボ
ール８のトルクがインナーレース７を介してドライブシ
ャフト１に伝達される。ドライブシャフト１に伝達され
たトルクは、等速自在継手１９を介して車輪２０に伝達
される。

【００１６】このようなトルクの伝達時には、エンジン
やトランスミッションなどのパワープラント側における
エンジンノイズやギヤノイズなどにより、ドライブシャ
フト１を半径方向に振動させる強制力が入力される。こ
れに対して、この実施形態においては、図３に示すよう
に、ドライブシャフト１の単体の状態における一次曲げ
共振モードの節（ノード）Ｃ１の位置を、ドライブシャ
フト１の軸線方向における回転力（トルク）の入力点Ｄ
１、およびドライブシャフト１から等速自在継手１９に
トルクが出力される出力点Ｅ１側に移動させている。

【００１７】具体的には、入力点Ｄ１および出力点Ｅ１
と節Ｃ１とが同じ位置に設定されている。すなわち、ド
ライブシャフト１の両端の半径方向の移動に対する拘束
力が少なくなり、いわゆるフリーの状態になっている。
このドライブシャフト１の軸線方向における節Ｃ１の位
置は、バランスウェイト１０の質量または締め付け量の
少なくとも一方を変更すれば調整することができる。な
お、節Ｃ１の調整後は、バランスウェイト１０とドライ
ブシャフト１とを溶接して軸線方向の相対移動を防止
し、節Ｃ１を固定する。

【００１８】ここで、実施形態の構成とこの発明の構成
との対応関係を説明する。すなわち、ドライブシャフト
１がこの発明の回転軸に相当し、バランスウェイト１０
がこの発明の調整錘に相当し、等速自在継手５がこの発
明の入力側伝達部材に相当し、等速自在継手１９がこの
発明の出力側伝達部材に相当する。

【００１９】上記構成により、エンジンおよびトランス
ミッションにより構成されるパワープラントを起振源と
する強制力が生し、この強制力がドライブシャフト１に
入力されたとしても出力側には伝達されにくくなる。言
い換えれば、ボデーに振動が伝達されることを抑制でき
る。したがって、車両のこもり音、トランスミッション
のギヤノイズ、エンジンノイズなどを含むＮＶ（ノイズ
バイブレーション；騒音・振動）性能の低下を抑制する
ことができる。なお、本出願人らが、車内音のピーク周
波数とドライブシャフト共振周波数との関係を実験的に
求めたところ、車内音の変化がドライブシャフト共振に
支配されていることが確認された。

【００２０】また、ドライブシャフト１の軸線方向にお
ける節Ｃ１の位置の選択により、ＮＶ性能の低下を抑制
している。したがって、ドライブシャフト１の曲げ強度
や剛性、またはねじり強度や剛性が低下することを回避
でき、トルク伝達性能および耐久性を向上することがで
きる。

【００２１】さらに、ドライブシャフト１の軸線方向に
おける節Ｃ１の位置を調整しており、かつ、バランスウ
ェイト１０が鉄製であるために、ＮＶ性能の低下を抑制
する機能が、車両の周囲の温度、エンジンおよびトラン
スミッションの振動周波数などの条件に影響されにく
く、各種の条件変化に関わりなく、安定したこもりＮＶ
性能制御機能を発揮できる。そして、ダイナミックダン
パをドライブシャフトに取り付けて曲げ共振を抑制する
構成の比較例とこの実施形態とを比較すると、ダイナミ
ックダンパはゴムなどの弾性部材を用いているために、
その共振抑制機能が温度、振動周波数などの条件により
影響されやすく、実際の振動周波数が目的とする振動周
波数から外れやすく、振動低減のための効果を得にく
い。

【００２２】これに対して、この実施形態では、質量体
としてのバランスウェイト１０をドライブシャフト１の
端部に取り付けるのみである。このため、バランスウェ
イト１０の製造精度が高く振動周波数の調整制度が高め
ることができる。したがって、ドライブシャフト１に強
制力が入力された場合に、ドライブシャフト１から出力
される振動伝達力を低減することができる。

【００２３】さらに、ドライブシャフト１の軸線方向に
おける節Ｃ１の位置を調整しているため、ドライブシャ
フト１の周辺のスペースが狭められることがない。した
がって、ドライブシャフト１の周辺に設けられる他の部
品、たとえばスタビライザーなどの取り回しが容易にな
る。

【００２４】また、バランスウェイト１０の頭部１１が
インナーレース７の端面１４に接触することにより、バ
ランスウェイト１０がインナーレース７とドライブシャ
フト１とを軸線方向に位置決めする機能、つまり、スナ
ップリングと同様の機能を備えている。したがって、部
品点数が低減されて車両用継手の軽量化に寄与でき、か
つ、その製造コストを抑制することができる。

【００２５】さらに、ドライブシャフト１には、インタ
ーミディエイトシャフト４側の端部から軸線方向の中央
に向けて外径が細くなるように構成されているため、ド
ライブシャフト１におけるインターミディエイトシャフ
ト４側の端部側を可及的に重くし易くなり、軽量なバラ
ンスウェイト１０により、節Ｃ１と入力点Ｄ１および出
力点Ｅ１とを同じ位置に設定することができる。

【００２６】図４は、ドライブシャフト１とインターミ
ディエイトシャフト４との連結部分の第２の実施形態を
示す断面図である。第２の実施形態においては、ドライ
ブシャフト１の軸線方向の外径が一定に設定されている
点が、第１の実施形態とは異なる。つまり、第２の実施
形態においては、ドライブシャフト１の軸線方向の節Ｃ
１の位置が、バランスウェイト１０の質量またはねじ込
み量によってのみ調整されている。その他の構成は第１
の実施形態と同様である。また、ドライブシャフト１に
おける等速自在継手１９側の端部の構成も、図４の等速
自在継手５側の端部の構成と同様であるため、その説明
を省略する。この第２の実施形態においても、第１の実
施形態と同様の作用効果を得られる。

【００２７】図５は、ドライブシャフト１とインターミ
ディエイトシャフト４との連結部分の第３の実施形態を
示す断面図である。第３の実施形態においては、ドライ
ブシャフト１とバランスウェイト２３との結合形態が、
第１の実施形態とは異なる。つまり、第３の実施形態に
おいては、ドライブシャフト１の端部に円柱形状の取付
孔２４が形成されている。またバランスウェイト２３
は、半球形状の頭部２５Ａと円柱形状の軸部２５とを有
している。

【００２８】そして、軸部２５を取付孔２４に圧入する
ことにより、ドライブシャフト１に対してバランスウェ
イト２３が固定されている。第３の実施形態のその他の
構成は第１の実施形態と同様であるため説明を省略す
る。また、ドライブシャフト１における等速自在継手１
９側の端部の構成も、図５の等速自在継手５側の端部の
構成と同様である。この第３の実施形態においても第１
の実施形態と同様の作用効果を得られる。また、第３の
実施形態によれば、軸部２５を取付孔２４に圧入する量
を調整することにより、節Ｃ１の位置を調整することが
できる。さらに、軸部２５を取付孔２４に圧入するだけ
の作業により、バランスウェイト２３をドライブシャフ
ト１に対して固定することができるため、ドライブシャ
フト１とバランスウェイト２３との組み付け作業性が向
上する。

【００２９】図６は、ドライブシャフト１とインターミ
ディエイトシャフト４との接続部分の構成の第４の実施
形態を示す断面図である。第４の実施形態においては、
バランスウェイトの構成が第１の実施形態とは異なる。
つまり、第４の実施形態においては、バランスウェイト
としていわゆるボルト２６が用いられている。このボル
ト２６は、インターミディエイトシャフト４側から見た
形状が六角形の頭部２７を有している。第４の実施形態
のその他の構成は、第１の実施形態の構成と同様であ
る。また、ドライブシャフト１における等速自在継手１
９側の端部の構成も、図６の等速自在継手５側の端部の
構成と同様である。この第４の実施形態においても第１
の実施形態と同様の作用効果を得られる。さらに第４の
実施形態においては、バランスウェイトとして既存のボ
ルト２６を用いることができるため、格別のバランスウ
ェイトを製造する必要がなく、その製造コストを抑制す
ることができる。

【００３０】なお、第１の実施形態ないし第４の実施形
態は、ドライブシャフトを対象として説明しているが、
この実施形態は、トランスミッションとデファレンシャ
ルとの間の動力伝達経路に設けられるプロペラシャフト
に適用することもできる。この場合は、プロペラシャフ
トとトランスミッションおよびデファレンシャルとを２
つの連結装置により別々に連結した車両用継手におい
て、調整錘により、プロペラシャフトの軸線方向におけ
る曲げ振動の節を、トランスミッション側のトルク入力
点側に移動させることになる。この場合、連結装置とし
ては、等速自在継手の他にフックスジョイントを用いる
ことができる。なお、ドライブシャフト１を対象とする
実施形態は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライ
ブ）車またはＦＲ（フロントエンジンリヤドライブ）車
のいずれにも適用することができる。プロペラシャフト
を対象とする実施形態は、ＦＲ車に適用される。

【００３１】上記の具体例に基づいて開示されたこの発
明の特徴的な構成を記載すれば以下のとおりである。す
なわち、回転軸の軸線方向における第１の所定箇所（入
力点）に回転力が入力され前記軸線を中心として回転す
るとともに、前記回転軸の軸線方向における第２の所定
箇所（出力点）から回転力が出力されるように構成され
ている車両用継手において、前記回転軸の一次曲げ振動
の２つの節を、それぞれ前記第１の所定箇所および前記
第２の所定箇所側に移動させる調整錘が、前記回転軸に
取り付けられていることを特徴とする。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、回転軸の曲げ一次振動の節を、回転軸における回転
力の入力側に力側に近づけることができる。このため、
回転軸を半径方向に振動させる強制力が回転軸に入力さ
れた際に、この振動が出力側に伝達されにくくなり、こ
もり音を低減することができる。また、回転軸自体に加
工を施す必要がないので、その強度もしくは剛性の低下
が抑制され、回転軸の動力伝達機能および耐久性を向上
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の車両用継手の第１の実施形態を示
す断面図である。

【図２】 この発明の車両用継手をドライブシャフトに
適用した場合の平面断面図である。

【図３】 この発明の車両用継手において、ドライブシ
ャフトと曲げ共振モードの節との関係を示すモデル図で
ある。

【図４】 この発明の車両用継手の第２の実施形態を示
す断面図である。

【図５】 この発明の車両用継手の第３の実施形態を示
す断面図である。

【図６】 この発明の車両用継手の第４の実施形態を示
す断面図である。

【符号の説明】

１…ドライブシャフト、 ５…等速自在継手、 １０，
２３…バランスウェイト、 １９…等速自在継手、 ２
６…ボルト、 Ａ１…軸線、 Ｃ１…節、 Ｄ１…入力
点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸における回転力の入力側および出
   力側が、入力側伝達部材および出力側伝達部材に接続さ
   れている車両用継手において、 前記回転軸の入力側または前記出力側の少なくとも一方
   が、曲げ一次振動の節となるように、前記回転軸に調整
   錘が取り付けられていることを特徴とする車両用継手。