JP2005106257A - ドライブシャフト - Google Patents
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Abstract
【目的】 軽量化および低振動化の向上を容易に図り得るドライブシャフトを提供する。
【構成】 炭素繊維を含む複合材により成形された中間軸1と、その中間軸1の両端部のそれぞれに結合され、内周面にスプライン7が形成された内方部材3を有する等速自在継手とからなり、前記中間軸1の外径A1を内方部材3のスプライン小径B1より大きく、かつ、スプライン大径C1より小さく設定して中間軸1を内方部材3に圧入した構造を具備する。
【選択図】 図1
【構成】 炭素繊維を含む複合材により成形された中間軸1と、その中間軸1の両端部のそれぞれに結合され、内周面にスプライン7が形成された内方部材3を有する等速自在継手とからなり、前記中間軸1の外径A1を内方部材3のスプライン小径B1より大きく、かつ、スプライン大径C1より小さく設定して中間軸1を内方部材3に圧入した構造を具備する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、例えば自動車などの回転力伝達手段として用いられ、中間軸の両端部に等速自在継手を結合させたドライブシャフトに関する。
自動車エンジンからの駆動力を車輪に伝達するドライブシャフトは、1本の中間軸の両端部に一対の等速自在継手をトルク伝達可能に結合させたユニット構造を有する。このドライブシャフトの中間軸は、適用される車種によって多くの種類のものが量産されており、従来から、鋼製棒材から加工された中実シャフトが広く使用されている。
最近、車両の燃費向上や静粛性向上が要望されている中で、鋼製中実シャフトを使用したドライブシャフトは、重量が大きく、剛性が低いことが原因となって、燃費向上のための軽量化や静粛性向上のための振動低減を目的とした高剛性化の要求が課せられているというのが現状である。
この問題を解消するための手段として、鋼管等から加工された中空シャフトを使用することにより振動特性の改善を達成するようにした提案がなされている(例えば、特許文献1参照)。
特開平5−263819号公報
ところで、前述の特許文献1では、中空シャフトの管区分が軸方向対称形かつ回転対称形に構成されており、中間部区分の曲げこわさに対する端部区分の曲げこわさの比を著しく大きくして20:1程度に設定されている。
この特許文献1では、中間部区分と端部区分との間の曲げこわさについて前述のような極端な比によって、低い固有振動数を有する中空シャフトにつながる基準値が得られ、この場合、設定に変化を与えることによって固有振動数を最小の外的励起エネルギーの範囲にずらすことが可能である。このような固有共振振動数のずらしによって不都合な振動騒音を排除することができる。
しかしながら、中空シャフトを構成する素材が鋼製であることから、ドライブシャフトの軽量化の効果は小さく、より軽量で、かつ、低振動なシャフトを持つドライブシャフトが要望されているというのが現状である。
そこで、本発明は前述の要望に対応すべく提案されたもので、その目的とするところは、より一層の軽量化および低振動化を容易に図り得るドライブシャフトを提供することにある。
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、炭素繊維を含む複合材により成形された中間軸と、その中間軸の両端部のそれぞれに結合された等速自在継手とからなることを特徴とする。この等速自在継手は、内周面にスプラインが形成された内方部材を有し、前記中間軸の外径を内方部材のスプライン小径より大きく、かつ、スプライン大径より小さく設定して中間軸を内方部材に圧入した構造とすることが望ましい。
ここで、「内方部材のスプライン小径」とは、内方部材の内周面に形成されたスプラインの歯頂部を結ぶ径寸法であり、また、「内方部材のスプライン大径」とは、内方部材の内周面に形成されたスプラインの歯底部を結ぶ径寸法を意味する。
なお、前述の内方部材としては、固定型等速自在継手の一部を構成する内輪あるいは摺動型等速自在継手の一部を構成するトリポード部材または内輪であることが望ましい。また、前述の中間軸は、中実部材あるいは中空部材のいずれにも適用可能である。
中間軸が中空部材で構成されている場合、中空部材からなる中間軸の両端部内径にバックアップ部材を嵌入させた構造とすることが望ましい。このようにバックアップ部材を使用したことにより、内方部材と中間軸とのスプライン嵌合が強固となり、さらに、バックアップ部材を接着材により中間軸と接着することにより、中間軸の捩り剛性を向上させることができる。
中間軸としては、両端部内径に中空部を有する中実部材を使用することも可能である。この中間軸の両端中空部に軸方向に延びる複数のスリットを円周方向に配設し、そのスリット間に位置する両端部外径に、前記内方部材の端面に係止可能な突起を設けた構造とすれば、中間軸の抜け止めが容易となる。
なお、中間軸の外径に、圧入代を残したスプラインを形成するようにしてもよい。
また、本発明は、炭素繊維を含む複合材により成形され、両端部内径に中空部を有する中間軸と、その中間軸の両端部のそれぞれに結合され、外周面にスプラインが形成されたボス部を持つ内方部材を有する等速自在継手とからなり、前記中間軸の中空部内径を内方部材のボス部のスプライン小径より大きく、かつ、スプライン大径より小さく設定して中間軸を内方部材に圧入したことを特徴とする。なお、中間軸の中空部の内径に、圧入代を残したスプラインを形成するようにしてもよい。
前述の中間軸の両端部に軸方向に延びる複数のスリットを円周方向に配設し、そのスリット間に位置する両端部内径に突起を設けると共に、内方部材のボス部の付根部にスプライン大径よりも小さな径の円周溝を形成した構造とすれば、内方部材と中間軸との結合状態を強固なものにできる。
また、等速自在継手は、外周面にスプラインが形成された軸部を持つ外方部材を有し、前記中間軸の内径を外方部材の軸部のスプライン小径より大きく、かつ、スプライン大径より小さく設定して外方部材を中間軸に圧入した構造とすることも可能である。
なお、中間軸と内方部材または外方部材とのセレーション嵌合部分に接着材を介在させて固定した構造とすることも可能である。
本発明によれば、炭素繊維を含む複合材により成形された中間軸と、その中間軸の両端部のそれぞれに結合され、内周面にスプラインが形成された内方部材を有する等速自在継手とからなり、前記中間軸の外径を内方部材のスプライン小径より大きく、かつ、スプライン大径より小さく設定して中間軸を内方部材に圧入したことにより、振動吸収性が高く、かつ、軽量である炭素繊維を含む複合材で中間軸を構成したことから、より一層の軽量化および低振動化を容易に図ることができ、車両の燃費向上および振動特性の向上が図れる。
本発明に係るドライブシャフトの実施形態を詳述する。自動車エンジンからの駆動力を車輪に伝達するドライブシャフトは、1本の中間軸の両端部に一対の等速自在継手、例えば自動車のアウトボード側に固定型等速自在継手、インボード側に摺動型等速自在継手をトルク伝達可能に結合させたユニット構造を有する。前述の中間軸の一端部は、固定型等速自在継手の構成要素である内輪がトルク伝達可能に結合され、他端部には、摺動型等速自在継手の構成要素であるトリポード部材または内輪がトルク伝達可能に結合される。
図1(a)(b)および図2は、中間軸1の端部に固定型等速自在継手の内輪3を結合させた実施形態で、図3(a)(b)および図4は、中間軸2の端部に摺動型等速自在継手のトリポード部材4を結合させた実施形態である。
両実施形態において、中間軸1,2は、炭素繊維を含む複合材により成形された中実部材であり、また、内輪3またはトリポード部材4は、軸方向に貫通形成された孔5,6の内周面にスプライン7,8が形成されている。この中間軸1,2の端部外径A1,A2は、内輪3またはトリポード部材4のスプライン小径B1,B2(スプラインの歯頂部での径)より大きく、かつ、スプライン大径C1,C2(スプラインの歯底部での径)より小さく設定されている。
このドライブシャフトでは、中間軸1,2の端部を内輪3またはトリポード部材4の孔5,6に圧入することにより組み付けられる。この時、内輪3またはトリポード部材4のスプライン7,8が中間軸1,2の外周面に転写されることにより、両者が嵌合してトルク伝達可能な状態となる。
なお、前述の実施形態では、内輪3またはトリポード部材4の内径にスプライン7,8を形成し、中間軸1,2の外径にはスプラインを形成していない場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、中間軸1,2の外径に、圧入代を残したスプラインを形成するようにしてもよい。
また、図5に示すように中間軸12の端部先端に、トリポード部材4のスプライン径よりも僅かに小さい径を有する円筒部9を形成し、その一部に円周凹溝10を形成するようにしてもよい。この実施形態では、トリポード部材4の孔6に中間軸12の端部を圧入し、そのトリポード部材4の端面から突出する円筒部9の円周凹溝10に止め輪11を嵌着することにより、中間軸12の抜け止めが可能となる。なお、この実施形態は、固定型等速自在継手の内輪にも適用可能である。
図7(a)(b)〜図9および図10(a)(b)〜図12は、中間軸13として、図6(a)(b)に示すように両端部内径に中空部14を有する中実部材を使用した実施形態で、図7(a)(b)〜図9は固定型等速自在継手の内輪15への適用例であり、図10(a)(b)〜図12は摺動型等速自在継手のトリポード部材16への適用例である。両実施形態では、中間軸13の両端中空部14に軸方向に延びる複数のスリット17を円周方向に配設し、そのスリット17間に位置する両端部外径に、内輪15またはトリポード部材16の端面に係止可能な突起18を設けた構造を具備する。
この実施形態において、中間軸13は、炭素繊維を含む複合材により成形された中実部材であり、また、内輪15またはトリポード部材16は、軸方向に貫通形成された孔19,20の内周面にスプライン21,22が形成されている。この中間軸13の端部外径A3,A4は、内輪15またはトリポード部材16のスプライン小径B3,B4より大きく、かつ、スプライン大径C3,C4より小さく設定されている。
このドライブシャフトでは、中間軸13の端部を内輪15またはトリポード部材16の孔19,20に圧入することにより組み付けられる。この時、内輪15またはトリポード部材16のスプライン21,22が中間軸13の外周面に転写されることにより、両者が嵌合してトルク伝達可能な状態となる。また、中間軸13の先端の突起18が内輪15またはトリポード部材16の端面に係止されることにより、中間軸13の抜け止めとなる。
図13(a)〜(c)は、中間軸23として、炭素繊維を含む複合材により成形され、両端部内径に中空部24を有する中実部材を使用し、外周面にスプライン25が形成されたボス部26を持つ内輪27に適用した実施形態で、中間軸23の中空部24の内径A5は、内輪27のボス部26のスプライン小径B5より大きく、かつ、スプライン大径C5より小さく設定されている。
この実施形態では、中間軸23の中空部24に内輪27のボス部26を圧入することにより組み付けられる。この時、内輪27のボス部26のスプライン25が中間軸23の中空部24の内径に転写されることにより、両者が嵌合してトルク伝達可能な状態となる。
なお、この実施形態では、内輪27のボス部26の外径にスプライン25を形成し、中間軸23の中空部24の内径にはスプラインを形成していないが、中間軸23の中空部24の内径に、圧入代を残したスプラインを形成するようにしてもよい。また、この実施形態は、摺動型等速自在継手のトリポード部材にも適用可能である。
図15(a)(b)および図16は、中間軸28として、炭素繊維を含む複合材により成形され、両端部内径に中空部29を有する中実部材を使用し、中間軸28の両端部に軸方向に延びる複数のスリット30を円周方向に配設し、そのスリット30間に位置する両端部内径に突起31を設けると共に、外周面にスプライン32が形成されたボス部33を持つ内輪34を使用し、その内輪34のボス部33の付根部にスプライン大径よりも小さな径の円周溝35を形成した構造を具備する。
この実施形態では、中間軸28の中空部29に内輪34のボス部33を圧入するに際して、内輪34のボス部33のスプライン32が中間軸28の中空部29の内径に転写されることにより、両者が嵌合してトルク伝達可能な状態となり、また、中間軸28の先端の突起31が内輪34の円周溝35に嵌まり込んで係止されることにより、中間軸28の抜け止めとなる。
以上の実施形態は、中間軸として、炭素繊維などの複合材により成形された中実部材を使用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、炭素繊維などの複合材により成形された中空部材を使用することも可能である。
図17(a)(b)および図18は、中間軸41として、炭素繊維を含む複合材により成形された中空部材を使用した実施形態で、内輪42は、軸方向に貫通形成された孔43の内周面にスプライン44が形成されている。この中間軸41の端部外径A6は、内輪42のスプライン小径B6より大きく、かつ、スプライン大径C6より小さく設定されている。
この実施形態では、中間軸41の端部を内輪42の孔43に圧入することにより組み付けられる。この時、内輪42のスプライン44が中間軸41の外周面に転写されることにより、両者が嵌合してトルク伝達可能な状態となる。なお、この実施形態は、摺動型等速自在継手のトリポード部材にも適用可能である。
中間軸41として中空部材を使用した場合、図19に示すように中間軸41の両端部内径にバックアップ部材45を嵌入させた構造や、図20に示すように中間軸13の両端に軸方向に延びる複数のスリット17を円周方向に配設し、そのスリット17間に位置する両端部外径に、内輪15の端面に係止可能な突起18を設けた実施形態の場合も、その中間軸13の両端部内径にバックアップ部材46を嵌入させた構造とする。
このようにバックアップ部材45,46を使用したことにより、内輪15,42と中間軸13,41とのスプライン嵌合が強固となる。なお、バックアップ部材45,46は、鋼製や複合材などの部品であり、接着材により中間軸13,41と接着することにより、中間軸13,41の捩り剛性を向上させることが可能となる。また、この実施形態についても、摺動型等速自在継手のトリポード部材または内輪にも適用可能である。
また、図21(a)〜(c)および図22に示すように外周面にスプライン47が形成された軸部48を持つ固定型等速自在継手の外輪49を使用した場合、中空状の中間軸50の内径A7を外輪49の軸部48のスプライン小径B7より大きく、かつ、スプライン大径C7より小さく設定して、外輪49の軸部48を中間軸50に圧入した構造にも適用可能である。なお、中間軸50の反対側には、摺動型等速自在継手の外輪51が圧入される。この外輪51も、固定型等速自在継手の外輪49と同様、外周面にスプライン52が形成された軸部53を有する。
以上の各実施形態においては、内輪またはトリポード部材のセレーションと中間軸の内外径の少なくともいずれか一方に接着材を塗布し、中間軸を内輪またはトリポード部材に圧入することにより、両者のセレーション嵌合部分に接着材を介在させて固定した構造とすることも可能である。
1 中間軸
3 内方部材(内輪)
4 内方部材(トリポード部材)
7,8 スプライン
13 中間軸
14 中空部
17 スリット
18 突起
23 中間軸
24 中空部
25 スプライン
26 ボス部
27 内方部材(内輪)
28 中間軸
29 中空部
30 スリット
31 突起
35 円周溝
32 スプライン
33 ボス部
34 内方部材(内輪)
45,46 バックアップ部材
A1 中間軸の外径
B1 スプライン小径
C1 スプライン大径
3 内方部材(内輪)
4 内方部材(トリポード部材)
7,8 スプライン
13 中間軸
14 中空部
17 スリット
18 突起
23 中間軸
24 中空部
25 スプライン
26 ボス部
27 内方部材(内輪)
28 中間軸
29 中空部
30 スリット
31 突起
35 円周溝
32 スプライン
33 ボス部
34 内方部材(内輪)
45,46 バックアップ部材
A1 中間軸の外径
B1 スプライン小径
C1 スプライン大径
Claims (15)
- 炭素繊維を含む複合材により成形された中間軸と、その中間軸の両端部の少なくとも一方に結合された等速自在継手とからなることを特徴とするドライブシャフト。
- 前記等速自在継手は、内周面にスプラインが形成された内方部材を有し、前記中間軸の外径を内方部材のスプライン小径より大きく、かつ、スプライン大径より小さく設定して中間軸を内方部材に圧入した請求項1に記載のドライブシャフト。
- 前記内方部材は、固定型等速自在継手の一部を構成する内輪である請求項1又は2に記載のドライブシャフト。
- 前記内方部材は、摺動型等速自在継手の一部を構成するトリポード部材又は内輪である請求項1又は2に記載のドライブシャフト。
- 前記中間軸は、中実部材からなる請求項1乃至4のいずれか一項に記載のドライブシャフト。
- 前記中間軸は、中空部材からなる請求項1乃至4のいずれか一項に記載のドライブシャフト。
- 前記中空部材からなる中間軸の両端部内径にバックアップ部材を嵌入させた請求項6に記載のドライブシャフト。
- 前記中間軸は、両端部内径に中空部を有する中実部材からなる請求項1乃至4のいずれか一項に記載のドライブシャフト。
- 前記中間軸の両端中空部に軸方向に延びる複数のスリットを円周方向に配設し、そのスリット間に位置する両端部外径に、前記内方部材の端面に係止可能な突起を設けた請求項6又は8に記載のドライブシャフト。
- 前記中間軸の外径に、圧入代を残したスプラインを形成した請求項1乃至9のいずれか一項に記載のドライブシャフト。
- 前記中間軸の両端部のそれぞれに結合され、外周面にスプラインが形成されたボス部を持つ内方部材を有する等速自在継手を有し、前記中間軸の中空部内径を内方部材のボス部のスプライン小径より大きく、かつ、スプライン大径より小さく設定して中間軸を内方部材に圧入した請求項6又は8に記載のドライブシャフト。
- 前記中間軸の両端部に軸方向に延びる複数のスリットを円周方向に配設し、そのスリット間に位置する両端部内径に突起を設けると共に、内方部材のボス部の付根部にスプライン大径よりも小さな径の円周溝を形成した請求項11に記載のドライブシャフト。
- 前記等速自在継手は、外周面にスプラインが形成された軸部を持つ外方部材を有し、前記中間軸の内径を外方部材の軸部のスプライン小径より大きく、かつ、スプライン大径より小さく設定して外方部材を中間軸に圧入した請求項6又は8に記載のドライブシャフト。
- 前記中間軸の中空部の内径に、圧入代を残したスプラインを形成した請求項11乃至13のいずれか一項に記載のドライブシャフト。
- 前記中間軸と内方部材または外方部材とのセレーション嵌合部分に接着材を介在させて固定した請求項1乃至14のいずれか一項に記載のドライブシャフト。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003344288A JP2005106257A (ja) | 2003-10-02 | 2003-10-02 | ドライブシャフト |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003344288A JP2005106257A (ja) | 2003-10-02 | 2003-10-02 | ドライブシャフト |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005106257A true JP2005106257A (ja) | 2005-04-21 |
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ID=34537973
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003344288A Withdrawn JP2005106257A (ja) | 2003-10-02 | 2003-10-02 | ドライブシャフト |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2005106257A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008008323A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Toyota Motor Corp | 等速継手 |
-
2003
- 2003-10-02 JP JP2003344288A patent/JP2005106257A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008008323A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Toyota Motor Corp | 等速継手 |
JP4729445B2 (ja) * | 2006-06-27 | 2011-07-20 | トヨタ自動車株式会社 | 等速継手 |
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Legal Events
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