JP2002160543A

JP2002160543A - 自動車

Info

Publication number: JP2002160543A
Application number: JP2000358576A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Suzuki; 俊朗鈴木
Original assignee: Kanto Jidosha Kogyo KK; Kanto Auto Works Ltd
Current assignee: Kanto Jidosha Kogyo KK; Toyota Motor East Japan Inc
Priority date: 2000-11-24
Filing date: 2000-11-24
Publication date: 2002-06-04

Abstract

(57)【要約】【課題】２分割式プロペラシャフトのリヤシャフトと
ディファレンシャルギア装置との成すジョイント角が、
いかなる走行状態においても最小となるように、そのジ
ョイント角を自動的に修正できる自動車を提供する。【解決手段】自動車の発進時に、ディファレンシャル
ギア装置８の前部が上方に振れ動いたとき、フロントシ
ャフト１を支持するセンタベアリング９を上昇させ、ジ
ョイント角θ３が大きくなることを阻止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２分割式プロペラ
シャフトを有する自動車に関する。

【０００２】

【従来の技術】フロントエンジンリヤドライブ形式の自
動車や４輪駆動形式の自動車においては、トランスミッ
ションと後輪側のディファレンシャルギア装置をプロペ
ラシャフトによって連結し、回転を後輪に伝えている。
このようなプロペラシャフトとして２分割式プロペラシ
ャフトが従来より広く採用されている。

【０００３】この２分割式プロペラシャフトは、図６に
例示するようにフロントシャフト１とリヤシャフト２と
を有し、フロントシャフト１の前端側は、エンジン３の
後方に配置されたトランスミッション４にフロントジョ
イント５を介して連結されている。リヤシャフト２はフ
ロントシャフト１よりも後方側に位置し、その前端側が
フロントシャフト１の後端側にセンタジョイント６を介
して連結され、またリヤシャフト２の後端側はリヤジョ
イント７を介してディファレンシャルギア装置８に連結
されている。各ジョイント５，６，７はユニバーサルジ
ョイントより成る。またセンタジョイント６の近傍のフ
ロントシャフト１の部分は、センタベアリング９を介し
て、図示していない車体に一体に設けられたシャフトサ
ポートメンバ１０に回転自在に支持されている。シャシ
フレームを有する自動車においては、シャフトサポート
メンバ１０は、そのシャシフレームに固定される。この
ようにフロントシャフトはセンタベアリング９を介して
シャシフレーム又は車体側に回転自在に支持されるので
ある。

【０００４】上述のようにトランスミッション４とディ
ファレンシャルギア装置８が、フロントシャフト１とリ
ヤシャフト２を介して連結され、かつこれらがそれぞれ
ジョイント５，６，７を介して連結されているので、自
動車の走行中に、トランスミッション４とディファレン
シャルギア装置８の相対位置が変化しても、トランスミ
ッション４からの回転を円滑にディファレンシャルギア
装置８に伝えることができる。しかも、フロントシャフ
ト１とリヤシャフト２とを有する２分割式プロペラシャ
フト１００は、一体型のプロペラシャフトに比べ、高速
回転が可能となるほか、静粛性が高められ、かつ車体の
フロアパネルを下げることができるため、車室内の居住
性を向上させることが可能である。なお、本明細書にお
ける「前」「後」なる文言は、自動車の前進方向Ｆｒを
基準としたものである。

【０００５】ところで、上述の２分割式プロペラシャフ
ト１００においては、図７に模式的に示すように、トラ
ンスミッション４とフロントシャフト１の間と、そのフ
ロントシャフト１とリヤシャフト２との間と、さらにリ
ヤシャフト２とディファレンシャルギア装置８との間に
それぞれジョイント角θ１，θ２，θ３ができる。ジョ
イント角θ３は、リヤシャフト２の軸線と、ディファレ
ンシャルギア装置８の図示していないドライブピニオン
の軸線との成す角度であり、両軸線が一致して両者が直
線状となったとき、ジョイント角θ３は０°となる。こ
れは、他のジョイント角θ１，θ２の場合も同様であ
る。

【０００６】ここで、自動車の走行中に３つのジョイン
ト角θ１，θ２，θ３のうちの２つのジョイント角θ
２，θ３、特に最後方のジョイント角θ３が大きくなる
と、騒音や振動が発生し、乗員に不快感を与えるおそれ
がある。このジョイント角θ３は、自動車の走行状態に
より変化する。例えば自動車の発進時には、ディファレ
ンシャルギア装置８はタイヤから受ける反力によって、
その前部が図７に矢印Ａで示すように上方に振れ、また
自動車の減速時には、逆にディファレンシャルギア装置
８の前部が図７に矢印Ｂで示すように下方に振れ、これ
に伴ってジョイント角θ３が変化し、振動と騒音が発生
するのである。発進時の騒音は、プロペラシャフトの発
進時異音とも称せられている。

【０００７】そこで、従来は、図７に誇張して示したよ
うに、ディファレンシャルギア装置８の前部の上方への
振れを見込んで、停止状態でジョイント角θ３が０°よ
りも大きな角度となるように、そのジョイント角θ３を
設定していた。このようにすれば、自動車の発進時にデ
ィファレンシャルギア装置８の前部が、図８に誇張して
示すように上方に振れたとき、ジョイント角θ３が大き
くなることを阻止でき、発進時異音の発生を抑えること
ができる。ところが、このように構成すると、自動車の
減速時にディファレンシャルギア装置８の前部が、図９
に誇張して示すように下方に振れたとき、ジョイント角
θ３は、停止時のジョイント角θ３を０°に設定した場
合よりも大きくなってしまい、減速時の騒音と振動の発
生がかえって大きくなるおそれがある。また、自動車を
中高速走行させている時に、加速又は減速したときに
も、ジョイント角θが拡大して、こもり音や振動が発生
する。

【０００８】上述のように、全ての走行状態において、
振動と騒音の発生を阻止できるように、自動車停止時の
ジョイント角θ３の大きさを設定することは不可能であ
り、このため従来は自動車の走行時に振動や騒音が発生
する不具合を確実に抑制することはできなかった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した新
規な認識に基づきなされたものであり、その目的とする
ところは、走行状態に合せて、リヤシャフトとディファ
レンシャルギア装置との成すジョイント角を調整でき、
いかなる走行状態においても振動と騒音の発生を最低限
に抑えることの可能な自動車を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、センタベアリングを介してシャシフレーム
又は車体側に回転自在に支持され、かつ前端側がフロン
トジョイントを介してトランスミッションに連結された
フロントシャフトと、該フロントシャフトよりも後方側
に配置され、前端側が前記フロントシャフトの後端側に
センタジョイントを介して連結され、後端側がリヤジョ
イントを介してディファレンシャルギア装置に連結され
たリヤシャフトとを有する２分割式プロペラシャフトを
具備する自動車において、前記センタベアリングを上下
方向に移動させるベアリング駆動手段と、前記ディファ
レンシャルギア装置の前部側の高さ位置を検知する高さ
センサと、該高さセンサの検知結果に基づいて、前記リ
ヤシャフトとディファレンシャルギア装置との成すジョ
イント角が小さくなる向きに、前記センタベアリングの
高さ位置が調整されるように、前記ベアリング駆動手段
を制御する制御手段とを具備することを特徴とする自動
車を提案する（請求項１）。

【００１１】その際、自動車の車速を検知する車速セン
サを有し、前記制御手段は、前記車速センサの検知結果
と前記高さセンサの検知結果とに基づいて、前記リヤシ
ャフトとディファレンシャルギア装置との成すジョイン
ト角が小さくなる向きに、前記センタベアリングの高さ
位置が調整されるように、前記ベアリング駆動手段を制
御すると有利である（請求項２）。

【００１２】また、上記請求項１又は２に記載の自動車
において、前記ベアリング駆動手段は、前記シャシフレ
ーム又は車体に対して回転自在に支持されたねじ軸と、
該ねじ軸を回転駆動するステップモータと、前記センタ
ベアリングに固定されたナットとを具備し、該ナットは
前記ねじ軸の回転によって該ねじ軸に沿って上下動する
ように、当該ねじ軸にねじ係合していると有利である
（請求項３）。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面
に従って詳細に説明する。

【００１４】本例の自動車は、図１に示した２分割式プ
ロペラシャフト１００を有し、ここに示した２分割式プ
ロペラシャフト１００の基本的な構成は、図６を参照し
て先に説明した従来の構成と変りはない。よって図１に
おける従来と変りのない部分には、図６における符号と
同一の符号を付してその説明を省略する。

【００１５】従来の自動車と異なるところは、先ず図２
に示すように、フロントシャフト１を回転自在に支持す
るセンタベアリング９を上下方向に移動させるベアリン
グ駆動手段１１を有している点である。ここに例示した
ベアリング駆動手段１１は、車体のフロアパネル１２の
下側面に固着されたフレーム１３と、フロアパネル１２
に固定された一対のステップモータ１４と、その各ステ
ップモータ１４により回転駆動される一対のねじ軸１５
と、その各ねじ軸１５にねじ係合するナット１６とを有
している。シャシフレーム付きの自動車の場合には、フ
レーム１３をそのシャシフレームに固定することもでき
る。またねじ軸１５は上下に延び、その上端がステップ
モータ１４の出力軸に固定され、下端がフレーム１３に
回転自在に支持されている。このように、ねじ軸１５
は、フレーム１３を介して、シャシフレーム又は車体に
対して回転自在に支持されている。また各ナット１６
は、フレーム１３に形成されたガイド２６に沿って上下
動可能ではあるが、その回転は禁止されている。

【００１６】一方、図２に示したセンタベアリング９
は、リング状の軸受部材１７と、その外周面に固定され
たリング状の弾性体１８と、その弾性体１８の外周面に
固定された剛体より成るリング１９とから成り、フロン
トシャフト１は軸受部材１７内に挿入され、その軸受部
材１７に回転自在に支持されている。また、前述のナッ
ト１６はセンタベアリング９のリング１９に固着されて
いる。このようにしてナット１６はセンタベアリング９
に固定されている。

【００１７】ステップモータ１４の作動により、ねじ軸
１５が回転すると、ナット１６はねじ軸１５に沿って上
下に作動する。ナット１６は、ねじ軸１５の回転によっ
て該ねじ軸１５に沿って上下動するように、そのねじ軸
１５にねじ係合しているのである。

【００１８】また、本例の自動車は、図１に示すよう
に、ディファレンシャルギア装置８の前部側の高さ位置
を検知する高さセンサ２０を有しており、ここに示した
高さセンサ２０は、ディファレンシャルギア装置８のケ
ースに固定された検知部材２０Ａと、フロアパネル１２
の下側面に固定された検知部材２０Ｂとを有している。
両検知部材２０Ａ，２０Ｂは、非接触状態で対向し、デ
ィファレンシャルギア装置８の前部が上下動すると、両
検知部材２０Ａ，２０Ｂの相対高さ位置が変化し、これ
によってディファレンシャルギア装置８の前部側の高さ
位置が検知される。

【００１９】その検知信号は、図２に示したローパスフ
ィルタ２１を介して演算回路２２に取り込まれ、ここで
センタベアリング高さ修正値が演算される。そして、そ
の演算結果に応じて、モータ制御回路２３がステップモ
ータ１４を制御し、これによって所定角度だけ、ねじ軸
１５が所定の方向に回転駆動される。これによってセン
タベアリング９が上方又は下方に移動する。演算回路２
２とモータ制御回路２３は、高さセンサ２０の検知結果
に基づいて、ベアリング駆動手段１１を制御する制御手
段２４の一例を構成している。そのより具体的な作動態
様は以下のとおりである。

【００２０】図３は、自動車停止時のフロントシャフト
１とリヤシャフト２の状態の一例を示す説明図である。
このとき、図７を参照して先に説明した各ジョイント角
θ１，θ２，θ３は全て０°となっている。

【００２１】自動車の発進に伴って、ディファレンシャ
ルギア装置８の前部が図４に矢印Ａで示し、かつ誇張し
て示すように上向きに振れ動くと、図１に示した高さセ
ンサ２０がこれを検知し、その検知結果に基づいて、図
２に示した制御手段２４は、センタベアリング９が上方
に移動するように、ベアリング駆動手段１１を制御す
る。図４の符号Ｈ１は、自動車停止時のセンタベアリン
グ９の高さ位置を示しているが、自動車の発進によりデ
ィファレンシャルギア装置８の前部が矢印Ａで示す如く
上方に振れると、図２に示すステップモータ１４の作動
によりねじ軸１５が回転し、これによりナット１６が上
方に移動し、センタベアリング９が図４に誇張して示す
ように、Ｈ２で示した高さ位置まで上昇する。その結
果、リヤシャフト２とディファレンシャルギア装置８と
の成すジョイント角θ３が０°に留められるか、又はこ
れが変化してもその値は極く小さなものとなる。これに
より、自動車の発進時の振動や騒音の発生が効果的に抑
制される。

【００２２】また自動車の定常走行時には、ディファレ
ンシャルギア装置８の前部の高さは図３の状態に戻る
が、このとき、その高さが高さセンサ２０により検知さ
れ、これによってステップモータ１４が作動し、センタ
ベアリング９は、図３に示した高さ位置に戻される。こ
れにより、ジョイント角θ３は０°となり、騒音や振動
の発生が阻止される。

【００２３】さらに、自動車の減速時には、ディファレ
ンシャルギア装置８の前部は、図５に矢印Ｂで示し、か
つ誇張して示す如く下方に振れ動くが、このときも、そ
の高さが高さセンサ２０により検知され、その結知結果
に基づき、ステップモータ２４が回転駆動されてねじ軸
１５が回転し、センタベアリング９が図５に誇張して示
すように、Ｈ３で示した高さ位置に下げられる。これに
より、ジョイント角θ３が０°に留められるか、又はこ
れが変化してもその値は極く小さなものに留められ、自
動車の減速時の振動や騒音が効果的に抑制される。

【００２４】上述した動作は、自動車の中高速走行時
に、加速又は減速した場合にも実行される。このように
して、自動車がいかなる状態で走行しているときも、ジ
ョイント角θ３が極端に大きくなることはなく、これに
よって振動と騒音の発生が効果的に抑制され、乗員は常
に快く自動車を走行させることができる。

【００２５】上述のように、制御手段２４は、高さセン
サ２０の検知結果に基づいて、リヤシャフト２とディフ
ァレンシャルギア装置８との成すジョイント角θ３が小
さくなる向きに、センタベアリング９の高さ位置が調整
されるように、ベアリング駆動手段１１を制御する用を
なす。

【００２６】自動車の走行時に、路面の凹凸によって車
体やディファレンシャルギア装置８が振動し、その振動
により、ディファレンシャルギア装置８とフロアパネル
１２の間の間隔が変動し、その変動成分が高さセンサ２
０により検知されることも考えられる。このため、図２
に示した例では、上記振動によるディファレンシャルギ
ア装置前部の高さ変動成分の検知結果を取り除くため
に、ローパスフィルタ２１を設け、高さセンサ２０の検
知信号をそのローパスフィルタ２１を介して演算回路２
２に入力させている。ローパスフィルタ２１は必要に応
じて設けられるものであり、これを省略することもでき
る。

【００２７】また、図１及び図２に示すように、上述し
た各構成に、車速センサ２５を追加することもできる。
図１に示した車速センサ２５はトランスミッション４に
取り付けられて自動車の車速を検知する。かかる車速セ
ンサ２５を設けた場合には、前述の制御手段２４は、車
速センサ２５の検知結果と、前述の高さセンサ２０の検
知結果とに基づいて、前述の如く、リヤシャフト２とデ
ィファレンシャルギア装置８との成すジョイント角θ３
が小さくなる向きに、センタベアリング９の高さ位置が
調整されるように、ベアリング駆動手段１１を制御す
る。

【００２８】上述のように、ディファレンシャルギア装
置の前部の高さ位置だけでなく、車速も検知し、その両
検知結果に基づいてセンタベアリング９の高さ修正値を
演算するように構成すると、そのときの自動車の走行状
態をより正確に把握でき、その走行状態に適した高さ位
置にセンタベアリング９をもたらし、ジョイント角θ３
をより正しく制御して、振動と騒音の発生をより効果的
に低減することができる。

【００２９】例えば、検知された車速が３０乃至４０km
/hと比較的低速で、しかもディファレンシャルギア装置
８の前部が大きく上方に振れたことが検知されたとき
は、自動車が急発進中であることを知ることができ、セ
ンタベアリング９がこの走行状態に合った位置に移動す
るように、ベアリング駆動手段１１を制御することがで
きる。また、検知された車速が例えば７０km/hとかなり
の高速であり、かつディファレンシャルギア装置８の前
部がわずかに上方に移動したことが検知されたときは、
高速走行中に自動車を加速したことを意味しているの
で、センタベアリング９をその走行状態に合った高さ位
置にもたらして、ジョイント角θ３を調整し、振動と騒
音の発生を効果的に低減させることができる。

【００３０】本発明は、乗用車、バス、トラックなどの
いずれの型式の自動車にも適用できるものである。

【００３１】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、自動車の
走行状態がいかなるときも、リヤシャフトとディファレ
ンシャルギア装置との成すジョイント角が大きくなりす
ぎることによる振動と騒音の発生を効果的に抑制するこ
とができる。

【００３２】請求項２に係る発明によれば、自動車の走
行状態をより正確に知ることができるので、上記効果を
より一層確実なものにすることができる。

【００３３】請求項３に係る発明によれば、簡単かつ低
コストでベアリング駆動手段を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】２分割式プロペラシャフトの概略図である。

【図２】図１におけるII−II線断面図に制御ブロック図
を追加した図である。

【図３】自動車の停止時の２分割式プロペラシャフトの
様子を示す説明図である。

【図４】自動車の発進時の２分割式プロペラシャフトの
様子を示す説明図であって、ジョイント角と、ディファ
レンシャルギア装置の振れ角を誇張して示す図である。

【図５】自動車の減速時の２分割式プロペラシャフトの
様子を示す説明図であって、ジョイント角と、ディファ
レンシャルギア装置の振れ角を誇張して示す図である。

【図６】従来の２分割式プロペラシャフトの概略図であ
る。

【図７】自動車の停止時の従来の２分割式プロペラシャ
フトの様子を示す説明図であって、ジョイント角を誇張
して示す図である。

【図８】自動車の発進時の従来の２分割式プロペラシャ
フトの様子を示す説明図であって、ジョイント角と、デ
ィファレンシャルギア装置の振れ角を誇張して示す図で
ある。

【図９】自動車の減速時の従来の２分割式プロペラシャ
フトの様子を示す説明図であって、ジョイント角とディ
ファレンシャルギア装置の振れ角を誇張して示す図であ
る。

【符号の説明】

１フロントシャフト２リヤシャフト４トランスミッション５フロントジョイント６センタジョイント７リヤジョイント８ディファレンシャルギア装置９センタベアリング１１ベアリング駆動手段１４ステップモータ１５ねじ軸１６ナット２０高さセンサ２４制御手段２５車速センサ１００２分割式プロペラシャフト θ３ジョイント角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】センタベアリングを介してシャシフレー
ム又は車体側に回転自在に支持され、かつ前端側がフロ
ントジョイントを介してトランスミッションに連結され
たフロントシャフトと、該フロントシャフトよりも後方
側に配置され、前端側が前記フロントシャフトの後端側
にセンタジョイントを介して連結され、後端側がリヤジ
ョイントを介してディファレンシャルギア装置に連結さ
れたリヤシャフトとを有する２分割式プロペラシャフト
を具備する自動車において、前記センタベアリングを上下方向に移動させるベアリン
グ駆動手段と、前記ディファレンシャルギア装置の前部
側の高さ位置を検知する高さセンサと、該高さセンサの
検知結果に基づいて、前記リヤシャフトとディファレン
シャルギア装置との成すジョイント角が小さくなる向き
に、前記センタベアリングの高さ位置が調整されるよう
に、前記ベアリング駆動手段を制御する制御手段とを具
備することを特徴とする自動車。
【請求項２】自動車の車速を検知する車速センサを有
し、前記制御手段は、前記車速センサの検知結果と前記
高さセンサの検知結果とに基づいて、前記リヤシャフト
とディファレンシャルギア装置との成すジョイント角が
小さくなる向きに、前記センタベアリングの高さ位置が
調整されるように、前記ベアリング駆動手段を制御する
請求項１に記載の自動車。
【請求項３】前記ベアリング駆動手段は、前記シャシ
フレーム又は車体に対して回転自在に支持されたねじ軸
と、該ねじ軸を回転駆動するステップモータと、前記セ
ンタベアリングに固定されたナットとを具備し、該ナッ
トは前記ねじ軸の回転によって該ねじ軸に沿って上下動
するように、当該ねじ軸にねじ係合している請求項１又
は２に記載の自動車。