JP2005003031A

JP2005003031A - プロペラシャフト部品およびプロペラシャフト

Info

Publication number: JP2005003031A
Application number: JP2003164914A
Authority: JP
Inventors: Seiji Yamaguchi; 清司山口; Takumi Matsumoto; 巧松本; Masatoshi Kimura; 雅俊木村; Koji Kato; 浩二加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-06-10
Filing date: 2003-06-10
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】衝突安全性能を向上させ、なおかつ、曲げ強度の高いプロペラシャフトを提供する。
【解決手段】プロペラシャフト１は、筒状の内部空間３１を有する筒状部材３０と、内部空間３１に圧入されている筒状部材３０に接触する複数の圧入部分である第１および第２のセレーション部分２１および２２を有するヨーク部材２０とを備える。第１および第２の圧入部分２１および２２は矢印２３で示す圧入される方向に沿って離隔して設けられる。第１および第２のセレーション部分２１および２２の長さの合計ａは第１および第２のセレーション部分２１および２２の外径Ｄの１／２以下である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プロペラシャフト部品およびプロペラシャフトに関し、特に車両用のプロペラシャフトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プロペラシャフトは、たとえば特開２０００−３３７３４４号公報（特許文献１参照）に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３３７３４４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の文献に開示されたプロペラシャフトでは、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）の筒体と、その筒体の端部にユニバーサルジョイントの接合部が内嵌し接合し、車両衝突時には、圧入部分がスライドし、ヨーク部材が筒状部材内に更に圧入される。このような構造のプロペラシャフトで衝突安全性能を向上させるため、圧入される方向の長さを短くし、更に低い荷重でスライドさせる場合、接合部の曲げ強度が低下するという問題があった。
【０００５】
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、衝突安全性能を向上させることができ、なおかつ、曲げ強度を低下させないプロペラシャフト部品およびプロペラシャフトを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に従ったプロペラシャフト部品は、筒状の内部空間を有する筒状部材と、内部空間に圧入されて筒状部材に接触する複数の圧入部分を有するヨーク部材とを備える。複数の圧入部分は圧入される方向に沿って離隔して設けられる。
【０００７】
このように構成されたプロペラシャフトでは、内部空間に圧入されて筒状部材に接触する複数の圧入部分は圧入される方向に沿って離隔して設けられるため、圧入方向に沿って複数の部位でヨーク部材が筒状部材と接触する。そのため、圧入方向と垂直な方向から力を受けてもヨーク部材が筒状部材から外れることがなく、プロペラシャフトの曲げ強度を向上させることができる。
【０００８】
また好ましくは、複数の圧入部分の長さの合計は、圧入部分の外径の１／２以下である。
【０００９】
この発明に従ったプロペラシャフト部品は、筒状の空間に圧入される。プロペラシャフト部品は、圧入される方向に沿って互いに離隔して設けられ、かつ筒状の空間に圧入される複数の圧入部分を含む。
【００１０】
このように構成されたプロペラシャフト部品では、筒状の空間に圧入される複数の圧入部分は圧入される方向に沿って離隔して設けられるため、圧入方向に沿って複数の部位でプロペラシャフト部品が相手部材と接触する。そのため、圧入方向と垂直な方向から力を受けてもプロペラシャフト部品が相手部材から外れることがなく、プロペラシャフトの曲げ強度を向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態において、同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明は繰返さない。
【００１２】
図１は、この発明の実施の形態１に従ったプロペラシャフトの一部断面を含む側面図である。図１を参照して、この発明の実施の形態１に従ったプロペラシャフト１は、筒状の内部空間３１を有するＦＲＰ（繊維強化プラスチック）の筒状部材３０と、内部空間３１に圧入されて筒状部材３０に接触する複数の圧入部分としての第１および第２のセレーション部分２１および２２を有するヨーク部材２０とを備える。複数の圧入部分としての第１および第２のセレーション部分２１および２２は圧入される方向（矢印２３で示す方向）に沿って離隔して設けられる。
【００１３】
複数の圧入部分である第１および第２のセレーション部分２１および２２の長さａ／２の合計値ａは、第１および第２のセレーション部分２１および２２の外径Ｄの１／２以下である。
【００１４】
プロペラシャフト部品としてのヨーク部材２０は、筒状の内部空間３１に圧入される。ヨーク部材２０は、圧入される方向に沿って互いに離隔して設けられ、かつ筒状の内部空間３１に圧入される複数の圧入部分としての第１および第２のセレーション部分２１および２２を含む。
【００１５】
プロペラシャフト１はユニバーサルジョイント部品１０と、ユニバーサルジョイント部品１０に接続され、かつ筒状部材３０に圧入されるヨーク部材２０と、円筒形状の筒状部材３０とを有する。
【００１６】
ユニバーサルジョイント部品１０は鉄などの強度の大きい金属により構成され、回転することで駆動力を車輪に伝達する。
【００１７】
ユニバーサルジョイント部品１０にはヨーク部材２０が接続される。ヨーク部材２０もユニバーサルジョイント部品１０と同様に強度の大きい金属により構成される。ユニバーサルジョイント部品１０とヨーク部材２０とが不等速ジョイントを構成している。
【００１８】
これに代えて、ユニバーサルジョイント部品１０を等速ジョイント部品に代えてもよい。等速ジョイント部品としては、通常知られているさまざまな等速ジョイント部品、たとえばワイスジョイント、バーフィールドジョイントまたはトリポートジョイントなどを用いることができる。
【００１９】
ヨーク部材２０の端部には第１および第２のセレーション部分２１および２２が形成されている。なお、このセレーション部分では、歯形が形成されているが、この歯形は一方向に延びるものでもよく、さらにらせん状に歯形が形成されてもよい。さらに、一旦矢印２３で示す方向へ挿入すると逆方向へは抜けないような「返し」が設けられていてもよい。
【００２０】
第１および第２のセレーション部分２１および２２の圧入方向に沿った長さはともにａ／２であり、それらの間の距離はｂである。なお、第１および第２のセレーション部分２１および２２の長さは図１では共通であるが、互いに異なっていてもよい。
【００２１】
すなわち、第１のセレーション部分２１の長さが第２のセレーション部分２２の長さよりも長くてもよく、短くてもよい。さらに、図１では、第１および第２のセレーション部分２１および２２の２つのセレーション部分を設けているが、この数は図１で示したものに限られず３つ以上のセレーション部分を設けてもよい。
【００２２】
筒状部材３０はほぼ円筒形状であり、たとえば繊維強化プラスチック（ＣＦＰＲ）で構成される。図１では、繊維強化プラスチック製のチューブである筒状部材３０と金属性のヨーク部材２０の結合部構造において、ヨーク部材２０の外周部に所定長さ軸方向に離れた位置に所定長さの第１および第２のセレーション部分２１および２２を少なくとも２ヵ所以上設けている。かつ、セレーション部の総長さはセレーション部の外径Ｄの１／２以下である。
【００２３】
図２は衝突後のプロペラシャフトを示す一部断面を含む側面図である。図２を参照して、車両が衝突すると矢印１００で示す方向に荷重が加わる。このとき、ヨーク部材２０は内部空間３１内へ押込まれる。これにより、衝突時の衝撃を和らげることができる。
【００２４】
すなわち、車両衝突時に衝突安全性能を満たす衝突荷重でＣＦＲＰチューブである筒状部材３０とヨーク部材２０の第１および第２のセレーション部分２１および２２が互いにスライドする構造のプロペラシャフト１である。第１および第２のセレーション部分２１および部分では、ねじり強度を確保し、かつ軸方向の荷重を低減させる必要がある。そのため、軸方向の荷重の低減策として、第１および第２のセレーション部分２１および２２の接合長さ（すなわち第１および第２のセレーション部分２１および２２と筒状部材３０との接触面積）を通常より短いか同一にし、なおかつねじり強度を確保するために外径Ｄを大きくしている。
【００２５】
また、曲げ強度を確保するために、第１および第２のセレーション部分の２つのセレーション部分を設け、軸方向にセレーション部分の距離を長くしている。
【００２６】
すなわち、セレーション部分を先端部の第２のセレーション部分２２と根元部の第１のセレーション部分２１との２つの部分に分けている。これにより、必要な接合部での曲げ強度を得ると同時に、セレーション部分全体の長さを長くすることがないため、衝突安全性能を満たす低い荷重で第１および第２のセレーション部分２１および２２が軸方向にスライド可能となる。
【００２７】
このように構成された、この発明に従ったプロペラシャフト１では、曲げ強度が高く、かつ低い荷重でスライド可能なプロペラシャフトを得ることができる。
【００２８】
【実施例】
図３は、この発明の実施例に従ったプロペラシャフトの一部断面を含む側面図である。図４は、従来のプロペラシャフトの一部断面を含む側面図である。図３を参照して、まず本発明に従ったプロペラシャフト１を用意した。本発明に従ったプロペラシャフト１の構造は図１で示すものと同様である。なお、図３中のａおよびｂをさまざまに設定したプロペラシャフト１を用意した。
【００２９】
図４を参照して、従来のプロペラシャフト１を用意した。この従来のプロペラシャフト１でも図４中の第１のセレーション部分２１の長さａをさまざまに設定したサンプルを用意した。
【００３０】
それぞれのサンプルについて、ヨーク部材２０の端部に矢印２００で示す方向に力を加えた。加える荷重を大きくしていき、ヨーク部材２０が完全に筒状部材３０から抜け落ちるときの荷重を曲げ強度とした。それぞれのサンプルについて曲げ強度を測定した。その結果を図５に示す。
【００３１】
図５は、曲げ強度を示すグラフである。図５中の「セレーション中間部ｂ」の値が０のサンプルが図４で示す従来の構造である。図５を参照して、セレーション中間部ｂの長さが０を超える本発明品では、従来品であるセレーション中間部ｂの長さが０のサンプルと比較して、曲げ強度が向上していることがわかった。
【００３２】
なお、図５中の「ａ＝２０」、「ａ＝３０」、「ａ＝４０」とは、図３および４中のａが２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍであることを示す。
【００３３】
以上、この発明の実施の形態および実施例について説明したが、ここで示した実施の形態および実施例はさまざまに変形することが可能である。まず、この発明で用いられるプロペラシャフトは、後輪駆動車のトランスミッションからリアデファレンシャルギヤの間で用いられるプロペラシャフトに限られず、四輪駆動車においてトランスファからリアデファレンシャルギヤの間で用いられるプロペラシャフトおよびトランスファからフロントデファレンシャルギヤの間で用いられるフロントプロペラシャフトのいずれにも採用することが可能である。
【００３４】
また、プロペラシャフトの各部材を構成する材質としては、金属だけでなく、樹脂をも用いることができる。
【００３５】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３６】
【発明の効果】
この発明に従えば、曲げ強度が高いプロペラシャフトおよびプロペラシャフト部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に従ったプロペラシャフトの一部断面を含む側面図である。
【図２】衝突後のプロペラシャフトを示す一部断面を含む側面図である。
【図３】この発明の実施例に従ったプロペラシャフトの一部断面を含む側面図である。
【図４】従来のプロペラシャフトの一部断面を含む側面図である。
【図５】曲げ強度を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
１プロペラシャフト、１０ユニバーサルジョイント部品、２０ヨーク部材、２１第１のセレーション部分、２２第２のセレーション部分、３０筒状部材、３１内部空間。

Claims

筒状の内部空間を有する筒状部材と、
前記内部空間に圧入されて前記筒状部材に接触する複数の圧入部分を有するヨーク部材とを備え、
前記複数の圧入部分は圧入される方向に沿って離隔して設けられる、プロペラシャフト。
前記複数の圧入部分の長さの合計は、前記圧入部分の外径の１／２以下である、請求項１に記載のプロペラシャフト。
筒状の空間に圧入されるプロペラシャフト部品であって、
前記プロペラシャフト部品は、圧入される方向に沿って互いに離隔して設けられかつ筒状の空間に圧入される複数の圧入部分を含む、プロペラシャフト部品。