JP2001347845A

JP2001347845A - 自動車用プロペラシャフト

Info

Publication number: JP2001347845A
Application number: JP2000170824A
Authority: JP
Inventors: Kenji Konaka; 健司小中; Yukio Nakaishi; 幸夫仲石; 巧 ▲吉▼川; Takumi Yoshikawa
Original assignee: HAMANA PARTS INDUSTRY CO Ltd; NTN Corp; Suzuki Motor Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: HAMANA PARTS INDUSTRY CO Ltd; NTN Corp; Suzuki Motor Corp
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2000-06-07
Publication date: 2001-12-18
Anticipated expiration: 2020-06-07
Also published as: JP4459388B2

Abstract

(57)【要約】【課題】スライド式等速自在継手を備えたプロペラシ
ャフトの振動や異音の抑制、軽量・コンパクト化を図り
つつ、自動車の衝突に伴ってプロペラシャフトに過大な
荷重が加わったとき車体に生じる衝撃を低減させる。【解決手段】スライド式等速自在継手の外輪とコンパ
ニオンフランジを締結した自動車用プロペラシャフトに
おいて、等速自在継手10としてクロスグルーブジョイン
トを採用し、かつ、コンパニオンフランジ70に内輪20を
収容し得る中空部72を設け、その中空部72にシールプレ
ート80を装着し、自動車の衝突時に、内輪20がシールプ
レート80を押し退けて中空部72に進入し得るようにし
た。

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、４ＷＤ（四輪駆
動）車やＦＲ（前置きエンジン後輪駆動）車等において
トランスミッションからディファレンシャルに回転駆動
力を伝達するプロペラシャフト（推進軸）に関し、より
詳しくは、自動車が前面衝突した時にプロペラシャフト
に作用する軸方向の変位をスムーズに吸収できるように
したものである。

【０００２】

【従来の技術】ＦＲ車では、エンジン、クラッチ、変速
機（トランスミッション）が前方に、減速歯車装置（デ
ィファレンシャル）、駆動車軸が後方にあるため、この
間の動力伝達にプロペラシャフトを用いる。また、ＦＲ
ベースの４ＷＤ車ではリアプロペラシャフトとフロント
プロペラシャフトが必要である（図７参照）。プロペラ
シャフトは自在継手および滑り継手を有して、トランス
ミッションとディファレンシャルの間の相対位置の変化
による長さと角度の変化に対応できる構造を持ってい
る。プロペラシャフトは車両の構造や要求特性により２
継手型、３継手型、４継手型などが用いられる。

【０００３】従来は十字継手、フランジ、パイプ等によ
り構成されており、衝突時の軸方向衝撃力によるトラン
スミッションとディファレンシャルの間の軸方向変位を
プロペラシャフトでは吸収できない構造である。すなわ
ち、衝突時の軸方向衝撃によるトランスミッションとデ
ィファレンシャルの間の軸方向変位を吸収するところが
ないため、プロペラシャフトが突っ張り、車体に生じる
衝撃が高くなる。

【０００４】この軸方向変位を吸収し得るプロペラシャ
フトとして、過大な軸方向荷重が作用したとき、環状凹
部に圧入したシールプレートを突き破ることによって衝
突吸収が可能な構造のものが知られている（特開平１１
−２２７４７８号公報、特開平１１−２２７４７９号公
報参照）。これらのプロペラシャフトでは等速自在継手
としてダブルオフセット型の等速自在継手（ダブルオフ
セットジョイント：以下、ＤＯＪという。）が使用され
ている。

【０００５】図１１に示されるように、ＤＯＪ１０’
は、球面状外周面に軸方向に延びるボール溝２２’を形
成した内輪２０’と、円筒形内周面に軸方向に延びるボ
ール溝３２’を形成した外輪３０’と、対をなす内輪２
０’のボール溝２２’と外輪３０’のボール溝３２’と
の間に組み込まれたボール４０’と、内輪２０’の球状
外周面と外輪３０’の円筒形内周面との間に介在してボ
ール４０’を保持するケージ５０’とで構成されてい
る。ケージ５０’の内・外球面の曲率中心は継手中心を
挟んで軸方向で反対側にオフセットしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ＤＯＪを使用したプロ
ペラシャフトにおいて軸方向変位を吸収させようとする
場合、次のような問題がある。すなわち、ＤＯＪには内
部すきまが必要であり、周方向すきまを有するため、プ
ロペラシャフトとして音振の悪化が懸念される。また、
プロペラシャフトを車両に組み付ける時、通常走行時の
軸方向変位を吸収するためにＤＯＪにてスライド量を確
保しようとすると、外輪長さが長くなり、軽量・コンパ
クト化に限界が生じる。

【０００７】本発明の目的は、スライド式等速自在継手
を備えたプロペラシャフトの振動や異音の抑制、軽量・
コンパクト化を図りつつ、自動車の衝突に伴ってプロペ
ラシャフトに過大な荷重が加わったとき車体に生じる衝
撃を低減させることのできる自動車用プロペラシャフト
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、スラ
イド式等速自在継手１０の外輪３０とコンパニオンフラ
ンジ７０を締結した自動車用プロペラシャフトにおい
て、前記等速自在継手１０が、軸線に対して角度をなす
トラック２２を外周面に形成した内輪２０と、前記内輪
２０のトラック２２とは逆方向に軸線に対して角度をな
すトラック３２を内周面に形成した外輪３０と、対をな
す前記内輪２０のトラック２２と前記外輪３０のトラッ
ク３２が交差する位置に組み込んだボール４０と、前記
内輪２０の外周面と前記外輪３０の内周面との間に介在
して前記ボール４０を保持するケージ５０とを有し、前
記コンパニオンフランジ７０が前記内輪２０を収容し得
る中空部７２を有し、前記中空部７２にシールプレート
８０を装着してなり、自動車の衝突時に、前記内輪２０
が前記シールプレート８０を押し退けて前記中空部７２
に進入し得るようにしたことを特徴とする自動車用プロ
ペラシャフトである。

【０００９】自動車に衝撃が生じたとき、内輪２０、ボ
ール４０、ケージ５０といった内輪まわり部品がユニッ
トとしてコンパニオンフランジ７０側に移動しようとす
る。そして、コンパニオンフランジ７０の中空部７２の
内径とボール４０とが干渉し、かつ、ボール４０が外輪
トラック３２から脱落することにより、内輪２０とスタ
ブシャフト９のみが移動してコンパニオンフランジ７０
の中空部７２に進入する。これにより、トランスミッシ
ョンとディファレンシャルとの間の軸方向変位（短縮
分）が吸収され、ディファレンシャルを介して車体後部
に入力する衝撃力が低減する。したがって、車体に生じ
る衝撃が大幅に低減して安全性が向上する。

【００１０】前記構成よりなる等速自在継手１０はクロ
スグルーブジョイントと呼ばれるものである。ＤＯＪに
代えてクロスグルーブジョイントを採用することによ
り、周方向すきまを抑えることが可能となり、振動や異
音の発生を抑制することができる。しかも、ジョイント
外輪を軸方向に短くできるため（図9：Ｂ１＜Ｂ２）、
軽量化、コンパクト化の面で有利である。ＤＯＪはスタ
ブシャフト、内輪、ボール、ケージが一体となってスラ
イドするのに対し、クロスグルーブジョイントは外輪と
ボール、ケージおよびボール、ケージとスタブシャフ
ト、内輪が相対変位するため通常スライド領域に必要な
外輪を軸方向に短くできるのである。

【００１１】さらに、ＤＯＪに代えてクロスグルーブジ
ョイントを採用することにより、衝突時にはスタブシャ
フト９がシールプレート８０を押し退け、ボール４０は
内外輪のトラック２２，３２から外れて中空部端面に当
たり、スタブシャフト９と内輪２０のみ中空部へ入って
いく。したがって、衝撃吸収に必要な中空部７２の径を
小さくできるためコンパニオンフランジ７０の外径が縮
小され（図９：φＤ１＜φＤ２）、この点でも軽量化、
コンパクト化に寄与する。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１に記載の自動
車用プロペラシャフトにおいて、前記外輪３０と締結さ
れる前記コンパニオンフランジ７０の締結部７４が、前
記中空部７２より大径で、かつ、前記外輪３０の内径と
略同径の内径を有することを特徴とする。

【００１３】請求項３の発明は、請求項１または２に記
載の自動車用プロペラシャフトにおいて、前記中空部７
２の内径が前記内輪２０の外径より大きいことを特徴と
する。これにより、内輪２０がスタブシャフト９と嵌合
したまま中空部７２内に進入することができる。

【００１４】請求項４の発明は、請求項１ないし３のい
ずれかに記載の自動車用プロペラシャフトにおいて、前
記ボール４０の外接円径が前記外輪３０と締結される前
記コンパニオンフランジ７０の締結部７４の内径よりも
小さく、かつ、前記コンパニオンフランジの中空部の内
径よりも大きいことを特徴とする。これにより、ボール
４０が締結部７４の端面と干渉するため、スタブシャフ
ト９と内輪２０のみが中空部７２内へ進入することとな
る。

【００１５】請求項５の発明は、請求項１ないし４のい
ずれかに記載の自動車用プロペラシャフトにおいて、前
記ケージ５０の最小内径が前記内輪２０の外径より大き
いことを特徴とする。これにより、内輪２０がケージ５
０と干渉することなくスタブシャフト９と共に中空部７
２内へ進入することができる。

【００１６】請求項６の発明は、請求項１ないし５のい
ずれかに記載の自動車用プロペラシャフトにおいて、前
記内外輪２０，３０のトラック交差角αが７°〜１２°
の範囲内であることを特徴とする。

【００１７】請求項７の発明は、請求項１ないし６のい
ずれかに記載の自動車用プロペラシャフトにおいて、前
記内外輪２０，３０のトラック接触角βが３５°〜４５
°の範囲内であることを特徴とする。

【００１８】請求項８の発明は、請求項１ないし７のい
ずれかに記載の自動車用プロペラシャフトにおいて、前
記等速自在継手１０の軸方向センターが前記外輪３０の
センターより前記コンパニオンフランジ７０側にオフセ
ットしていることを特徴とする。ボール４０の、したが
ってまた内輪２０の軸方向スライド量が、反コンパニオ
ンフランジ側へはジョイント内部の干渉によって規制さ
れ、コンパニオンフランジ側へはスタブシャフトとシー
ルプレートの干渉によって規制される構造とＳるためで
ある。より具体的には、前記等速自在継手１０の軸方向
センターから前記外輪３０のコンパニオンフランジ７０
側端面までの距離をＬ１、前記等速自在継手１０の軸方
向センターから前記外輪３０の反コンパニオンフランジ
側端面までの距離をＬ２、前記内外輪２０，３０のトラ
ック交差角をα、前記ケージ５０のポケット周方向長さ
をＬｐ、前記ボール４０の径をｄとしたとき、等速自在
継手の作動角が０ｄｅｇ．で、Ｌ１＜（Ｌｐ−ｄ）／２
ｔａｎα＜Ｌ２であることが好ましい（請求項９）。

【００１９】請求項１０の発明は、請求項１ないし９の
いずれかに記載の自動車用プロペラシャフトにおいて、
前記等速自在継手１０の反コンパニオンフランジ側に密
封装置６０を装着し、等速自在継手１０がプランジング
した時に前記ボール４０が前記密封装置６０のブーツア
ダプタ６８と干渉することを特徴とする。前記ブーツア
ダプタ６８は、前記外輪３０の外径と嵌合させ、内径を
前記ケージ５０の外径より大きくすることが好ましい
（請求項１１）。

【００２０】請求項１２の発明は、請求項１ないし１１
のいずれかに記載の自動車用プロペラシャフトにおい
て、四輪駆動車のフロントプロペラシャフトに適用した
ことを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、四輪駆動車のフロントプロ
ペラシャフトに適用した場合を例示した図面に従って本
発明の実施の形態を説明する。

【００２２】まず、四輪駆動車の駆動系統を図７に従っ
て説明すると、エンジン１の出力は、トランスミッショ
ン２を経ると、一方ではフロントプロペラシャフト３を
介してフロントデフ４から前輪５へ伝達され、他方では
リアプロペラシャフト６を介してリアデフ７から後輪８
へ伝達される。フロントプロペラシャフト３は、一端に
てフックジョイントを介してフロントデフ４の入力軸と
連結され、他端にてスライド式等速自在継手１０を介し
てコンパニオンフランジ７０と連結されている。コンパ
ニオンフランジ７０はトランスミッション２の出力軸と
連結される。

【００２３】図７のＩ部の詳細を示したのが図１および
図２である。図示するように、フロントプロペラシャフ
ト３のスタブシャフト９は、軸端に形成したスプライン
軸９２にてスライド式等速自在継手１０の内輪２０に形
成したスプライン孔２４と嵌合している。等速自在継手
１０の外輪３０はコンパニオンフランジ７０とボルトで
締結される。このコンパニオンフランジ７０とスタブシ
ャフト９とが等速自在継手１０により屈曲自在に連結さ
れている。

【００２４】等速自在継手１０はいわゆるクロスグルー
ブジョイントである。クロスグルーブジョイントは、図
３ないし図６に示すように、内輪２０と、外輪３０と、
ボール４０と、ケージ５０を主要な構成要素としてい
る。

【００２５】内輪２０は中心部に上述のスプライン孔２
４を有し、外周面に複数のトラック２２を形成してあ
る。内輪２０はスタブシャフト９の輪溝９４に装着され
たサークリップ９６によって軸方向に位置決めされてい
る（図２）。外輪３０は内輪２０の外周に位置し、内周
面に内輪２０のトラック２２と同数のトラック３２を形
成してある。内輪２０のトラック２２と外輪３０のトラ
ック３２は軸線に対して反対方向に角度をなしている。
各トラック２２，３２が軸線に対してなす角（以下、ト
ラック交差角という。）を図４（Ａ）では符号α１、図
４（Ｂ）では符号α２でそれぞれ示してある。そして、
対をなす内輪２０のトラック２２と外輪３０のトラック
３２との交差部にボール４０を組み込んである。内輪２
０と外輪３０の間にケージ５０が配置され、ボール４０
はケージ５０のポケット５２内に保持されている（図
５、図６）。

【００２６】図５に示すように、トラック２２，３２の
横断面形状はゴシックアーチ状であり、したがって、ボ
ール４０との接触の態様は所定の接触角（β：以下、ト
ラック接触角という。）をもったアンギュラコンタクト
である。トルクＴが負荷されると、ボール４０から内輪
２０と外輪３０のトラック２２，３２に垂直荷重Ｐが作
用する以外に、図３に示すようにボール４０からケージ
５０の軸方向で対向したポケット面５４，５６にも軸方
向荷重Ｑが作用する。このポケット面５４，５６の軸方
向荷重Ｑはトラック交差角αが大きい程大きくなる。

【００２７】上記軸方向荷重Ｑは、ボール４０がトラッ
ク２２，３２の軸方向に動こうとする場合のボール４０
の動きに対する拘束力として作用し、これが大きい程、
スライド抵抗および屈曲抵抗が大きくなる。

【００２８】述べたような構成であるため、通常走向
時、内輪２０は外輪３０に対して軸方向にスライド（プ
ランジング）できる。その際にスタブシャフト９と内輪
２０とボール４０とケージ５０は、ユニットとして、外
輪３０に相対して移動する。

【００２９】一方、クロスグルーブジョイントは、その
構造上、トラック交差角αとトラック接触角βから決ま
る限界作動角をもっており、この限界作動角以上で運転
すると、異常摩耗を生じたり異音を発生したりすること
が一般的に知られている。そのため、最大作動角に２０
°が必要なドライブシャフト用クロスグルーブジョイン
トでは、通常、実用的なトラック接触角βは３５°〜４
５°の範囲内であるのに対し、内輪２０のトラック２２
および外輪３０のトラック３２のトラック交差角αは１
４°〜１８°に各々設定されている（α１：図４
（Ａ））。

【００３０】ところが、現実的には、プロペラシャフト
用クロスグルーブジョイントはドライブシャフトの場合
に比べて高速回転で使用されるため、その焼付問題から
最大作動角が制限され、実用的な最大作動角は１０°〜
１３°で十分である。上述のように、ドライブシャフト
用クロスグルーブジョイントは最大作動角２０°に対応
するようにトラック交差角αを１４°〜１８°に設定し
ているため（α１：図４Ａ））、スライド抵抗および
屈曲抵抗が大きく、このクロスグルーブジョイントを、
高速回転すると共に最大作動角が１０°〜１３°と小さ
なプロペラシャフトにそのまま使用すると、上記スライ
ド抵抗および屈曲抵抗によって、自動車のＮＶＨ特性を
低下させるばかりでなく、高速回転によって温度が上昇
し耐久性も低下するという問題がある。

【００３１】そこで、内輪２０と外輪３０の実用的な最
大作動角が１０°〜１３°で、トラック接触角が３５°
〜４５°に対し、内輪２０のトラック２２および外輪３
０のトラック３２のトラック交差角αを７°〜１２°の
範囲に設定するのが好ましい（α２：図４（Ｂ））。

【００３２】このように、トラック２２，３２の各トラ
ック交差角αを７°〜１２°と、従来のドライブシャフ
ト用クロスグルーブジョイントよりも小さく設定（α１
＞α２）することにより、屈曲トルクと釣り合うために
発生するケージ５０のポケット面５４，５６に作用する
軸方向荷重Ｑが減少し、クロスグルーブジョイントのス
ライド抵抗および屈曲抵抗が小さくなり、その最大作動
角範囲内において高速回転しても、異常摩耗、異音発生
がなく、耐久性が向上する。

【００３３】すなわち、クロスグルーブジョイントで
は、トラックからボールを制御する力は、作動角が小さ
いほど大きく、作動角が大きくなると小さくなる。ま
た、トラック交差角が小さいほど小さい。したがって、
トラック接触角が３５°〜４５°でトラック交差角αを
７°〜１２°とすれば、最大作動角が１０°〜１３°で
もトラックからボールを制御する保持力は失われず、異
常摩耗、異音発生を防止できる。

【００３４】なお、トラック２２，３２のトラック交差
角αが７°を下回ると、等速性が低下するばかりでな
く、最大作動角範囲内で高速回転すると異常摩耗、異音
発生を生じるため好ましくない。

【００３５】等速自在継手１０の反コンパニオンフラン
ジ側には密封装置６０を装着してある。密封装置６０は
ブーツ６２と金属製のブーツアダプタ６８とからなる。
ブーツ６２は小端部６４と大端部６６を有し、中間にて
Ｖ字形に折り返した格好になっている。ブーツアダプタ
６８は円筒形で、一端に外輪３０の外周面と嵌合するフ
ランジ６９を有している。ブーツ６２の小端部６４はス
タブシャフト９に取り付けてブーツバンド６５で締め付
けてある。ブーツ６２の大端部６６はブーツアダプタ６
８の端部をかしめて保持させてある。

【００３６】ブーツアダプタ６８の内径はボール４０の
外接円径より小さく、等速自在継手１０がプランジング
した時にボール４０がブーツアダプタ６８と干渉する。
図示する実施の形態では、ブーツアダプタ６８は、外輪
３０のトラック３２と対応する位置に、ボール４０を受
け止めるための凹球部を備えている。また、ブーツアダ
プタ６８の内径はケージ５０の外径より大きく、したが
って、等速自在継手１０がプランジングしてもケージ５
０とブーツアダプタ６８が干渉することはない。

【００３７】コンパニオンフランジ７０は、この実施の
形態では両端にて開口した中空円筒状であって、中空部
７２の内径は等速自在継手１０の内輪２０の外径より大
きい。コンパニオンフランジ７０の一端に等速自在継手
１０の外輪３０と締結するための締結部７４が形成され
ている。締結部７４は穴７６を持った円筒状で、締結部
７４の内径つまり穴７６の内径は中空部７２の内径より
も大きく、等速自在継手１０の外輪３０の内径と略同径
である。また、穴７６の内径は、等速自在継手１０のボ
ール４０の外接円径よりも小さい。言い換えれば、ボー
ル４０の外接円径が、締結部７４の穴７６の内径と略同
径かそれよりも小さく、かつ、コンパニオンフランジ７
０の中空部７２の内径よりも大きい。

【００３８】締結部７４には円周方向に複数のねじ孔７
５を設けてある。このねじ孔７５と同一ピッチで、等速
自在継手１０の外輪３０およびブーツアダプタ６８のフ
ランジ６９にボルト孔３４を設けてある。そして、固定
ボルト（３６：図２）を外輪３０のボルト孔３４から挿
入して締結部７４のねじ孔７５にねじ込むことにより、
外輪３０とコンパニオンフランジ７０が締結される。こ
のとき、締結部７４は、その端部に形成された凹部７８
の内周面にて外輪３０と嵌合するとともに、凹部７８の
底面と外輪３０の端面とが当接する。

【００３９】等速自在継手１０部分に充填したグリース
の漏洩を防ぐとともに異物の侵入を防止するため、コン
パニオンフランジ７０の中空部７２にキャップ状のシー
ルプレート８０を装着してある。シールプレート８０
は、芯金８２の外面にゴム８４を一体的に付着させて形
成されている。そして、中空部７２に、リム部８６の開
口端側を等速自在継手１０側に向けて圧入することによ
り、リム部８６のゴムが中空部７２の内周面に密着して
良好なシール効果を果たす。

【００４０】ケージ５０の最小内径が内輪２０の外径よ
り大きいため、ボール４０がコンパニオンフランジ７０
と干渉して停止しても、スタブシャフト９と内輪２０は
さらに中空部７２内へ進入できる。その際、スタブシャ
フト９の先端でシールプレート８０を押し退ける。

【００４１】図１の実施の形態では、等速自在継手１０
の軸方向センターが外輪３０のセンターよりコンパニオ
ンフランジ７０側にオフセットしている。すなわち、等
速自在継手１０の軸方向センターから外輪３０のコンパ
ニオンフランジ側端面までの距離をＬ１、等速自在継手
１０の軸方向センターから外輪３０の反コンパニオンフ
ランジ側端面までの距離をＬ２、内外輪２０，３０のト
ラック交差角をα、ボール４０の径をｄ、ケージ５０の
ポケット周方向長さをＬｐとしたとき、等速自在継手の
作動角が０ｄｅｇ．で、Ｌ１＜（Ｌｐ−ｄ）／２ｔａｎ
α＜Ｌ２の関係にある。

【００４２】ボール４０がトラック２２，３２から脱落
することなくスライドできる許容スライド量Ｌは、作動
角θとスライド量との関係式から次式で表わされる。Ｌ＝（Ｌｐ−ｄ）（１＋ｃｏｓθ）／２ｔａｎα−Ｒ・
ｔａｎθ／２（１＋ｃｏｓθ）ここに、Ｒはボールのピッチ円半径である。

【００４３】これを図８に従って説明するならば次のと
おりである。

【００４４】ポケット長さの余裕量（片側）ａは次式で
表わされる。ａ＝（Ｌｐ−ｄ）／２…式１余裕量ａのトラック軸方向への変換量すなわちボールの
軸方向移動可能量ｂは次式で表わされる。ｂ＝ａ／ｔａｎα…式２ｂからスライドに費やすボール軸方向移動量ｆを差し引
いた量ｃは次式で表わされる。ｃ＝ｂ−ｆ＝ｂ−Ｌ／（１＋ｃｏｓθ）…式３ｃより取り得る作動角θは次式で表わされる。 θ／２＝ｔａｎ−１（ｃ／Ｒ）…式４式１〜４より、ポケット柱とボールが干渉する場合の作
動角θとスライド量Ｌとの関係を表わしたのが数１であ
る。

【００４５】継手センターから外輪３０のコンパニオン
フランジ側端面までの寸法をＬ１、継手センターから外
輪３０の反コンパニオンフランジ側端面までの寸法をＬ
２としたとき、Ｌ１＜（Ｌｐ−ｄ）／２ｔａｎα＜Ｌ２
となるように設定すれば、自動車に衝撃が生じたとき、
スタブシャフト９、内輪２０、ボール４０およびケージ
５０は一体となってコンパニオンフランジ７０側に移動
するが、コンパニオンフランジ７０の中空部７２の内径
がボール４０の外接円径より小さいことから、コンパニ
オンフランジ７０とボール４０とが干渉し、かつ、ボー
ル４０が外輪トラック３２から脱落することにより、内
輪２０とスタブシャフト９のみが移動してコンパニオン
フランジ７０の中空部７２に埋没する。

【００４６】Ｌ１とＬ２の関係を上記のように設定し、
かつ、中空部７２の内径を、内輪２０の外径よりも大き
く、好ましくは、ケージ５０の外径よりも大きく設定す
れば、内輪２０が相対変位するために必要な外輪３０の
スライド領域を軸方向にコンパクト化できる。なお、ケ
ージ５０のスライド量は内外輪２０，３０のスライド量
の１／２である。

【００４７】図９に、クロスグルーブジョイント１０を
採用した実施例のプロペラシャフトと、比較例としてＤ
ＯＪ１０’（図１１）を使用したプロペラシャフトとを
対比して示す。また、図１０に、自動車が衝突した後の
図９のプロペラシャフトの状態を示す。

【００４８】ＤＯＪ１０’は、図９（Ｂ）に示すよう
に、スタブシャフト９、内輪２０’、ボール４０’、ケ
ージ５０’が一体となって軸方向にスライドする構造で
あるため、これを許容するために必要な外輪３０’の軸
方向寸法Ｂ２は比較的長くならざるを得ない。また、図
１０（Ｂ）に示すように、衝突時にはスタブシャフト
９、内輪２０’、ボール４０’、ケージ５０’が一体と
なってコンパニオンフランジ７０’の中空部７２’へ進
入するため、中空部７２’の内径はボール４０’の外接
円径φｄ２より大径でなければならない。

【００４９】これに対してクロスグルーブジョイント１
０は、図９（Ａ）に示すように、外輪３０とボール４
０、ケージ５０およびボール４０、ケージ５０とスタブ
シャフト９、内輪２０が相対変位するため、通常スライ
ド領域に必要な外輪３０の軸方向寸法Ｂ１をＤＯＪ１０
‘に比べて短くできる（Ｂ１＜Ｂ２）。また、図１０
（Ａ）に示すように、衝突時にスタブシャフト９がシー
ルプレート８０を押し退け、ボール４０は内外輪のトラ
ック２２，３２から外れて中空部７２内径と干渉し、ス
タブシャフト９と内輪２０のみが中空部７２へ入ってい
くため、中空部７２の内径は内輪２０の外径φｄ１より
僅かに大きくしておけばよい。したがって、コンパニオ
ンフランジ７０の中空部７２外径も小さくてすむ（φＤ
１＜φＤ２）。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の自動車
用プロペラシャフトによれば、自動車に衝撃が生じたと
き、内輪、ボール、ケージといった内輪まわり部品がユ
ニットとしてコンパニオンフランジ側に移動しようとす
る。そして、コンパニオンフランジの中空部の内径とボ
ールとが干渉し、かつ、ボールが外輪トラックから脱落
することにより、内輪とスタブシャフトのみが移動して
コンパニオンフランジの中空部に進入する。これによ
り、トランスミッションとディファレンシャルとの間の
軸方向変位（短縮分）が吸収され、ディファレンシャル
を介して車体後部に入力する衝撃力が低減する。したが
って、車体に生じる衝撃が大幅に低減して安全性が向上
する。また、等速自在継手として従来のＤＯＪに代えて
クロスグルーブジョイントを採用したことにより、周方
向すきまを抑えることが可能となることに加えて、等速
自在継手の軸方向寸法が短縮されるためコンパクト化に
寄与する。

【００５１】さらに、前記内外輪のトラック交差角を７
〜１２°の範囲に設定すれば、外輪長さ、外径寸法をさ
らに縮小することができる。最大作動角が１０°〜１３
°のプロペラシャフト用クロスグルーブジョイントにお
いて、内輪のトラックおよび外輪のトラックの接触角が
３５°〜４５°でトラック交差角を７°〜１２°に設定
することで、ボールのケージポケットに対する荷重が小
さくなると共に、トラックからボールを制御する保持力
を失わない範囲でスライド抵抗および屈曲抵抗を低減す
ることができるので、最大作動角範囲内で高速回転して
も異常摩耗、異音発生がない。

【００５２】また、スライド抵抗および屈曲抵抗が低減
するため、ジョイントの温度上昇を抑えて耐久性を向上
させ、自動車のＮＶＨ特性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す縦断面図である。

【図２】自動車の駆動系統の部分断面図である。

【図３】クロスグルーブジョイントの縦断面図である。

【図４】クロスグルーブジョイントの平面図である。

【図５】トラックとボールの部分を示す横断面図であ
る。

【図６】（Ａ）はクロスグルーブジョイントの斜視図、
（Ｂ）は分解斜視図である。

【図７】四輪駆動車の駆動系統の概略平面図である。

【図８】クロスグルーブジョイントにおけるボールの許
容スライド量を説明するための線図である。

【図９】プロペラシャフトの縦断面図であって、（Ａ）
は実施例を示し、（Ｂ）は比較例を示す。

【図10】図９のプロペラシャフトの衝突後の状態を示す
縦断面図である。

【図11】ＤＯＪの縦断面図である。

【符号の説明】

３プロペラシャフト９スタブシャフト１０等速自在継手２０内輪２２トラック３０外輪３２トラック４０ボール５０ケージ６０密封装置６２ブーツ６８ブーツアダプタ７０コンパニオンフランジ７２中空部７４締結部７６穴７８凹部８０シールプレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小中健司静岡県磐田市東貝塚1578番地エヌティエヌ株式会社内 (72)発明者仲石幸夫静岡県浜松市高塚町300番地スズキ株式会社内 (72)発明者 ▲吉▼川巧静岡県湖西市鷲津933−１浜名部品工業株式会社内Ｆターム(参考） 3D042 AA06 AA07 AA08 AA10 AB01 AB17 DA02 DA05 DA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スライド式等速自在継手の外輪とコンパ
ニオンフランジを締結した自動車用プロペラシャフトに
おいて、前記等速自在継手が、軸線に対して角度をなすトラック
を外周面に形成した内輪と、前記内輪のトラック溝とは
逆方向に軸線に対して角度をなすトラックを内周面に形
成した外輪と、対をなす前記内輪のトラックと前記外輪
のトラックが交差する位置に組み込んだボールと、前記
内輪の外周面と前記外輪の内周面との間に介在して前記
ボールを保持するケージとを有し、前記コンパニオンフランジが前記内輪を収容し得る中空
部を有し、前記中空部にシールプレートを装着してな
り、自動車の衝突時に、前記内輪が前記シールプレートを押
し退けて前記中空部に進入し得るようにしたことを特徴
とする自動車用プロペラシャフト。
【請求項２】前記外輪と締結される前記コンパニオン
フランジの締結部が、前記中空部より大径で、かつ、前
記外輪の内径と略同径の内径を有する円筒状であること
を特徴とする請求項１に記載の自動車用プロペラシャフ
ト。
【請求項３】前記中空部の内径が前記内輪の外径より
大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の自動
車用プロペラシャフト。
【請求項４】前記ボールの外接円径が前記外輪と締結
される前記コンパニオンフランジの締結部の内径よりも
小さく、かつ、前記コンパニオンフランジの中空部の内
径よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし３のい
ずれかに記載の自動車用プロペラシャフト。
【請求項５】前記等速自在継手の軸方向センターが前
記外輪のセンターより前記コンパニオンフランジ側にオ
フセットしていることを特徴とする請求項１ないし４の
いずれかに記載の自動車用プロペラシャフト。
【請求項６】前記等速自在継手の軸方向センターか
ら前記外輪のコンパニオンフランジ側端面までの距離を
Ｌ１、前記等速自在継手の軸方向センターから前記外輪の反コ
ンパニオンフランジ側端面までの距離をＬ２、前記内外輪のトラック交差角をα、前記ケージのポケット周方向長さをＬｐ、前記ボールの径をｄとしたとき、等速自在継手の作動角
が０ｄｅｇ．で、Ｌ１＜（Ｌｐ−ｄ）／２ｔａｎα＜Ｌ
２であることを特徴とする請求項５に記載の自動車用プ
ロペラシャフト。
【請求項７】前記ケージの最小内径が前記内輪の外径
より大きいことを特徴とする請求項１ないし６のいずれ
かに記載の自動車用プロペラシャフト。
【請求項８】前記内外輪のトラック交差角が７°〜１
２°の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし７
のいずれかに記載の自動車用プロペラシャフト。
【請求項９】前記内外輪のトラック接触角が３５°〜
４５°の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし
８のいずれかに記載の自動車用プロペラシャフト。
【請求項１０】前記等速自在継手の反コンパニオンフ
ランジ側に密封装置を装着し、等速自在継手がプランジ
ングした時に前記ボールが前記密封装置のブーツアダプ
タと干渉することを特徴とする請求項１ないし９のいず
れかに記載の自動車量プロペラシャフト。
【請求項１１】前記密封装置のアダプタが前記外輪の
外径と嵌合し、前記アダプタの内径が前記ケージの外径
より大きいことを特徴とする請求項１０に記載の自動車
用プロペラシャフト。
【請求項１２】四輪駆動車のフロントプロペラシャフ
トに適用した請求項１ないし１１のいずれかに記載の自
動車用プロペラシャフト。