JP2006001477A - 自動車用プロペラシャフト - Google Patents

Abstract

【課題】 自動車用プロペラシャフトにおいて、衝撃荷重吸収特性を簡易に設定可能にすること。
【解決手段】 複数の分割シャフト１１、１２を等速継手２０により連結し、一方の分割シャフト１２を構成する中空パイプ１２Ａに等速継手２０のアウタ２１を設け、他方の分割シャフト１１に等速継手２０のインナ２３を設けた自動車用プロペラシャフト１０において、自動車の衝突時に移動する等速継手２０のインナ２３が衝合して押し込まれる環体４０を前記中空パイプ１２Ａに内挿したものであり、該中空パイプ１２Ａの内径は該環体４０が押し込まれる側に向けて縮径する絞り部１２Ｂを備えるもの。
【選択図】 図２

Description

本発明は自動車用プロペラシャフトに関する。

自動車用プロペラシャフトとして、特許文献１に記載の如く、互いにスプライン嵌合する雌形部材と雄形部材とを有するプロペラシャフトにおいて、少なくとも雌形部材を中空パイプにより構成し、この雌形部材のヨーク側のシャフト部分の直径をスプライン部分の大径部の直径よりも大きくしてスプライン部分とシャフト部分との間に段差部分を生ずるようにしたものがある。このプロペラシャフトによれば、雌形部材を中空パイプにより構成し、スプライン部分とシャフト部分との間に段差部分を形成したため、プロペラシャフトの前後方向に強い衝撃が加わったときこの段差部分が変形若しくは破断して衝撃を吸収することができる。
特開平8-226454

特許文献１の自動車用プロペラシャフトでは、衝撃荷重吸収特性を定めるために、雌形部材のスプライン部分とシャフト部分との間の段差部分の肉厚を、シャフト部分の肉厚に対して一定の比率で薄肉化する必要があり、複雑である。

本発明の課題は、自動車用プロペラシャフトにおいて、衝撃荷重吸収特性を簡易に設定可能にすることにある。

請求項１の発明は、複数の分割シャフトを等速継手により連結し、一方の分割シャフトを構成する中空パイプに等速継手のアウタを設け、他方の分割シャフトに等速継手のインナを設けた自動車用プロペラシャフトにおいて、自動車の衝突時に移動する等速継手のインナが衝合して押し込まれる環体を前記中空パイプに内挿したものであり、該中空パイプの内径は該環体が押し込まれる側に向けて縮径する絞り部を備えるようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記環体が弾性体を介して中空パイプに内挿され、弾性体の摺動抵抗力により衝撃荷重を吸収するようにしたものである。

請求項３の発明は、請求項２の発明において更に、前記環体の軸方向複数位置に弾性体を設けるようにしたものである。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの発明において更に、前記環体が中空パイプに接着されて内挿され、接着剥離力により衝撃荷重を吸収するようにしたものである。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかの発明において更に、前記環体が中空パイプを封止して等速継手の接続空間の一端を密封するようにしたものである。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかの発明において更に、前記環体がダイナミックダンパであるようにしたものである。

（請求項１）
(a)環体は中空パイプの絞り部に押し込まれて径方向から押圧され、環体の軸方向に付与された衝撃荷重を径方向にも分散吸収される。環体が押し込まれる中空パイプの絞り部に設ける縮径量を設定する等により、環体が中空パイプの絞り部に潜り込む際の摩擦摺動抵抗力（初期接着剥離力も含む）を調整し、プロペラシャフトの衝撃荷重吸収特性を簡易に設定できる。

（請求項２、３）
(b)環体の外周に設けられる弾性体の材料、形状、個数等を変更することにより、弾性体の弾性摩擦摺動抵抗力を調整し、プロペラシャフトの衝撃荷重吸収特性を簡易に設定できる。

（請求項４）
(c)環体の外周に設けられる接着剤の材料等を変更することにより、接着剥離力を調整し、プロペラシャフトの衝撃荷重吸収特性を簡易に設定できる。

（請求項５）
(d)環体が中空パイプを封止して等速継手の接続空間の一端を密封するシール部材を兼ねることにより、シールキャップ等の専用シール部材を用いることなく、等速継手の油脂潤滑性能を簡易に維持できる。

（請求項６）
(e)前述(a)の衝撃荷重吸収部材として、プロペラシャフトの振動を低減し、車体振動や騒音を低減するダイナミックダンパを兼用できる。尚、ダイナミックダンパはプロペラシャフトにおける等速継手（屈曲部）の近傍に配置できるものになり、プロペラシャフトに対し高い振動低減作用を営む。

図１は実施例１の自動車用プロペラシャフトを示す全体図、図２は図１の要部拡大図、図３は衝突初期状態を示す断面図、図４は衝突終期状態を示す断面図、図５は実施例２の自動車用プロペラシャフトを示す全体図、図６は図５の要部拡大図、図７は衝突初期状態を示す断面図、図８は衝突終期状態を示す断面図である。

（実施例１）（図１〜図４）
自動車用プロペラシャフト１０は、図１、図２に示す如く、後側分割シャフト１１と前側分割シャフト１２に分割された２本のシャフト部材からなり、両分割シャフト１１、１２を等速継手（スライダブルジョイント）２０により連結して構成される。後側分割シャフト１１の後端部は、自在継手１４を介して、デファレンシャルギアに接続される連結ヨーク１５と連結され、前側分割シャフト１２の前端部は、自在継手１６を介して、エンジン側のトランスミッションの出力軸に接続される連結ヨーク１７と連結される。尚、等速継手２０の後述するシャフトスタブ２２は、センタベアリング１８、ゴム状弾性部材１８Ａを介してセンタブラケット１９に支持される。

プロペラシャフト１０は、一方の分割シャフト１２を構成する中空パイプ１２Ａの一端に等速継手２０の筒状アウタ２１を摩擦圧接により接続する。また、他方の分割シャフト１１の一端に等速継手２０のシャフトスタブ２２を接続し、シャフトスタブ２２の先端部に軸状インナ２３を備える。インナ２３に設けたトリポード２３Ｂに装填したローラ２４を、アウタ２１に設けた溝２１Ａに嵌入して構成される。

等速継手２０は、アウタ２１とインナ２３の接続空間（グリース充填室）３０を、金属薄板からなるブーツアダプタ３１とゴム状弾性体からなるブーツ３２を用いて密封し、ローラ２４の転動摺動性、耐摩耗性を向上するためのグリースをこの接続空間３０に封入する。即ち、アウタ２１の外周に設けたＯリング等のシール部材３３のまわりに、ブーツアダプタ３１の基部３１Ａを密に挿着して加締め固定するとともに、ブーツ３２の一端部はブーツアダプタ３１の先端部３１Ｂに抱着されて密に嵌着され、ブーツ３２の他端部たる嵌合部３２Ａがインナ２３の外周嵌着部２３Ａに密に嵌着されて、ブーツバンド３４で被着固定されている。

しかるに、プロペラシャフト１０は、自動車の衝突時に移動する等速継手２０のインナ２３の軸端が衝合して押し込まれる環体４０を、分割シャフト１２の中空パイプ１２Ａ及びアウタ２１に内挿してある。

このとき、プロペラシャフト１０は、中空パイプ１２Ａの内径を環体４０が押し込まれる側に向けて縮径する絞り部１２Ｂを備えるものとしている。尚、本実施例の中空パイプ１２Ａでは、プロペラシャフト１０の通常使用状態で環体４０が位置する部分をストレート部とし、このストレート部の側傍に絞り部１２Ｂを備えることとしている。但し、中空パイプ１２Ａは、プロペラシャフト１０の通常使用状態で環体４０が位置する部分から絞り部１２Ｂを備えるものとしても良い。

環体４０は、一端開口の有底筒状体をなし、開口側の外周の軸方向２位置に帯状ゴム環からなる弾性体４１、４２を被着し、底部４０Ａ側の外周にゴム環からなる弾性体４３を被着している。環体４０は、中空パイプ１２Ａの内周との間で弾性体４１、４２を挟圧し、アウタ２１の内周との間で弾性体４３を挟圧するように、中空パイプ１２Ａとアウタ２１に圧入されて保持される。尚、弾性体４１、４２は、中空パイプ１２Ａの内周に挟圧かつ接着されるものでも良い。また、環体４０は、中空パイプ１２Ａ又はアウタ２１のいずれか一方にのみ内装されて圧入保持されても良い。

環体４０は、プロペラシャフト１０の通常使用状態で、図２に示す如く、該環体４０の底部４０Ａがインナ２３の軸端との間に一定距離ａを介する位置に保持される。

プロペラシャフト１０の衝撃荷重吸収動作は以下の如くになる。
(1)自動車の衝突時に、プロペラシャフト１０の軸方向に沿う衝撃荷重が作用すると、分割シャフト１１が分割シャフト１２に対する収縮方向に相対移動し、インナ２３の軸端が図３に示す如くに環体４０の底部４０Ａに衝合するに至る。

(2)上述(1)の経過後、インナ２３は衝撃荷重の作用下で、環体４０を中空パイプ１２Ａのストレート部に対して押し込む。衝撃荷重は環体４０を弾性体４１、４２とともに中空パイプ１２Ａのストレート部に押し込み、中空パイプ１２Ａに対する弾性体４１、４２の摺動抵抗力や接着剥離力が衝撃荷重を吸収緩和するものになる。

(3)上述(2)の経過後、インナ２３は衝撃荷重の更なる作用下で、環体４０を図４に示す如くに中空パイプ１２Ａの絞り部１２Ｂに対して押し込む。衝撃荷重は環体４０を弾性体４１、４２とともに中空パイプ１２Ａの絞り部１２Ｂに押し込み、中空パイプ１２Ａの絞り部１２Ｂに対する弾性体４１、４２の絞り抵抗力や摺動抵抗力や接着剥離力が衝撃荷重を吸収緩和するものになる。

環体４０は、底部４０Ａ及び弾性体４３により、中空パイプ１２Ａ及びアウタ２１を封止し、等速継手２０の接続空間３０の一端を密封する。

尚、プロペラシャフト１０は、分割シャフト１２を構成する中空パイプ１２Ａの軸方向中間部にダイナミックダンパ５０を設けてある。ダイナミックダンパ５０は、中空パイプ１２Ａに圧入して嵌挿されて固定配置され、プロペラシャフト１０の振動を低減し、車体振動や騒音を低減する。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)環体４０は中空パイプ１２Ａの絞り部１２Ｂに押し込まれて径方向から押圧され、環体４０の軸方向に付与された衝撃荷重を径方向にも分散吸収させる。環体４０が押し込まれる中空パイプ１２Ａの絞り部１２Ｂに設ける縮径量を適宜設定する等により、環体４０が中空パイプ１２Ａの絞り部１２Ｂに潜り込む際の摩擦摺動抵抗力（初期接着剥離力も含む）を調整し、プロペラシャフト１０の衝撃荷重吸収特性を簡易に設定できる。

(b)環体４０の外周に設けられる弾性体４１、４２の材料、形状、個数等を変更することにより、弾性体４１、４２の弾性摩擦摺動抵抗力を調整し、プロペラシャフト１０の衝撃荷重吸収特性を簡易に設定調整できる。

(c)環体４０の外周に設けられる接着剤の材料、強度等を変更することにより、接着剥離力を調整し、プロペラシャフト１０の衝撃荷重吸収特性における摺動初期特性を簡易に設定できる。

(d)環体４０が中空パイプ１２Ａを封止して等速継手２０の接続空間３０の一端を密封するシール部材を兼ねることにより、シールキャップ等の専用シール部材を用いることなく、等速継手２０の油脂潤滑性能を簡易に維持できる。

尚、環体４０は、弾性体を介さずに、中空パイプ１２Ａに直接的に内挿されても良い。このとき、環体４０は圧入により、又は接着により、又は圧入と接着の併用により、中空パイプ１２Ａに内挿保持されて良い。

（実施例２）（図５〜図８）
自動車用プロペラシャフト１０は、図５、図６に示す如く、後側分割シャフト１１と前側分割シャフト１２に分割された２本のシャフト部材からなり、両分割シャフト１１、１２を等速継手（スライダブルジョイント）２０により連結して構成される。後側分割シャフト１１の後端部は、自在継手１４を介して、デファレンシャルギアに接続される連結ヨーク１５と連結され、前側分割シャフト１２の前端部は、自在継手１６を介して、エンジン側のトランスミッションの出力軸に接続される連結ヨーク１７と連結される。尚、等速継手２０の後述するシャフトスタブ２２は、センタベアリング１８、ゴム状弾性部材１８Ａを介してセンタブラケット１９に支持される。

プロペラシャフト１０は、一方の分割シャフト１２を構成する中空パイプ１２Ａの一端に等速継手２０の筒状アウタ２１を摩擦圧接により接続する。また、他方の分割シャフト１１の一端に等速継手２０のシャフトスタブ２２を接続し、シャフトスタブ２２の先端部に軸状インナ２３を備える。インナ２３に設けたトリポード２３Ｂに装填したローラ２４を、アウタ２１に設けた溝２１Ａに嵌入して構成される。

等速継手２０は、アウタ２１とインナ２３の接続空間（グリース充填室）３０を、金属薄板からなるブーツアダプタ３１とゴム状弾性体からなるブーツ３２を用いて密封し、ローラ２４の転動摺動性、耐摩耗性を向上するためのグリースをこの接続空間３０に封入する。即ち、アウタ２１の外周に設けたＯリング等のシール部材３３のまわりに、ブーツアダプタ３１の基部３１Ａを密に挿着して加締め固定するとともに、ブーツ３２の一端部はブーツアダプタ３１の先端部３１Ｂに抱着されて密に嵌着され、ブーツ３２の他端部たる嵌合部３２Ａがインナ２３の外周嵌着部２３Ａに密に嵌着されて、ブーツバンド３４で被着固定される。

しかるに、プロペラシャフト１０は、ダイナミックダンパ５０を、分割シャフト１２の中空パイプ１２Ａに内挿してある。ダイナミックダンパ５０は、プロペラシャフト１０の振動を低減し、車体振動や騒音を低減するとともに、自動車の衝突時に相対して移動する等速継手２０のインナ２３の軸端が衝合して押し込まれる衝撃荷重吸収部材としても機能する。

このとき、プロペラシャフト１０は、中空パイプ１２Ａの内径をダイナミックダンパ５０が押し込まれる側に向けて縮径する絞り部１２Ｂを備えるものとしている。尚、本実施例の中空パイプ１２Ａでは、プロペラシャフト１０の通常使用状態でダイナミックダンパ５０が位置する部分をストレート部とし、このストレート部の側傍に絞り部１２Ｂを備えることとしている。但し、中空パイプ１２Ａは、プロペラシャフト１０の通常使用状態でダイナミックダンパ５０が位置する部分から絞り部１２Ｂを備えるものとしても良い。

ダイナミックダンパ５０は、分割シャフト１２の中空パイプ１２Ａ内の上述した軸方向所定位置に圧入して嵌挿され、固定配置される。ダイナミックダンパ５０は、アウタパイプ５１とウエイト５２と弾性体５３を有して構成され、薄肉鋼管等の金属管からなるアウタパイプ５１と、棒鋼等の中実金属棒からなるウエイト５２の間に、ゴム等の弾性体５３を装填して一体化したものである。ダイナミックダンパ５０は、帯状ゴム環からなる弾性体６１をアウタパイプ５１の外周に被着される。ダイナミックダンパ５０は、中空パイプ１２Ａの内周との間で弾性体６１を挟圧し、中空パイプ１２Ａに圧入されて保持される。尚、弾性体６１は中空パイプ１２Ａの内周に挟圧かつ接着されるものでも良い。

ダイナミックダンパ５０は、プロペラシャフト１０の通常使用状態で、図２に示す如く、該ダイナミックダンパ５０のウエイト５２がインナ２３の軸端との間に一定距離ａを介する位置に保持される。尚、中空パイプ１２Ａ内で、ダイナミックダンパ５０のウエイト５２はインナ２３と同軸配置され、ウエイト５２はインナ２３より大径をなす。

プロペラシャフト１０の衝撃荷重吸収動作は以下の如くになる。
(1)自動車の衝突時に、プロペラシャフト１０の軸方向に沿う衝撃荷重が作用すると、分割シャフト１１が分割シャフト１２に対する収縮方向に移動し、インナ２３の軸端が図７に示す如くにダイナミックダンパ５０のウエイト５２に衝合するに至る。

(2)上述(1)の経過後、インナ２３は衝撃荷重の作用下でダイナミックダンパ５０を中空パイプ１２Ａのストレート部に対して押し込む。衝撃荷重はダイナミックダンパ５０を弾性体６１とともに中空パイプ１２Ａのストレート部に押し込み、中空パイプ１２Ａに対する弾性体６１の摺動抵抗力や接着剥離力が衝撃荷重を吸収緩和するものになる。

(3)上述(2)の経過後、インナ２３は衝撃荷重の更なる作用下で、ダイナミックダンパ５０を図８に示す如くに中空パイプ１２Ａの絞り部１２Ｂに対して押し込む。衝撃荷重はダイナミックダンパ５０を弾性体６１とともに中空パイプ１２Ａの絞り部１２Ｂに押し込み、中空パイプ１２Ａの絞り部１２Ｂに対する弾性体６１の絞り抵抗力や摺動抵抗力や接着剥離力が衝撃荷重を吸収緩和するものになる。

ダイナミックダンパ５０は、中空パイプ１２Ａ及びアウタ２１を封止し、等速継手２０の接続空間３０の一端を密封する。但し、ダイナミックダンパ５０はウエイト５２を中空金属棒（ウエイト５２の外径はインナ２３より大径、ウエイト５２の中空孔径はインナ２３より小径をなす）とするものでも良い。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)ダイナミックダンパ５０は中空パイプ１２Ａの絞り部１２Ｂに押し込まれて径方向から押圧され、ダイナミックダンパ５０の軸方向に付与された衝撃荷重を径方向にも分散吸収させる。ダイナミックダンパ５０が押し込まれる中空パイプ１２Ａの絞り部１２Ｂに設ける縮径量を適宜設定する等により、ダイナミックダンパ５０が中空パイプ１２Ａの絞り部１２Ｂに潜り込む際の摩擦摺動抵抗力（初期接着剥離力も含む）を調整し、プロペラシャフト１０の衝撃荷重吸収特性を簡易に設定できる。

(b)ダイナミックダンパ５０の外周に設けられる弾性体６１の材料、形状、個数等を変更することにより、弾性体６１の弾性摩擦摺動抵抗力を調整し、プロペラシャフト１０の衝撃荷重吸収特性を簡易に設定できる。

(c)ダイナミックダンパ５０の外周に設けられる接着剤の材料接着力等を変更することにより、接着剥離力を調整し、プロペラシャフト１０の衝撃荷重吸収特性を簡易に設定できる。

(d)ダイナミックダンパ５０が中空パイプ１２Ａを封止して等速継手２０の接続空間３０の一端を密封するシール機能を兼ねることにより、シールキャップ等の専用シール部材を用いることなく、等速継手２０の油脂潤滑性能を簡易に維持できる。

(e)前述(a)の衝撃荷重吸収部材として、プロペラシャフト１０の振動を低減し、車体振動や騒音を低減するダイナミックダンパを兼用できる。尚、ダイナミックダンパはプロペラシャフト１０における等速継手２０（屈曲部）の近傍に配置できるものになり、プロペラシャフト１０に対し高い振動低減作用を営む。

尚、ダイナミックダンパ５０は、弾性体を介さずに、中空パイプ１２Ａに直接的に内挿されても良い。このとき、ダイナミックダンパ５０は圧入により、又は接着により、又は圧入と接着の併用により、中空パイプ１２Ａに内挿保持されて良い。また、アウタパイプ５１を用いずに内側の弾性体５３と外側の弾性体６１を一体成形して簡易な制振部材としても良いし、ウエイト５２を一体に弾性体で被覆形成しても良い。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

図１は実施例１の自動車用プロペラシャフトを示す全体図である。 図２は図１の要部拡大図である。 図３は衝突初期状態を示す断面図である。 図４は衝突終期状態を示す断面図である。 図５は実施例２の自動車用プロペラシャフトを示す全体図である。 図６は図５の要部拡大図である。 図７は衝突初期状態を示す断面図である。 図８は衝突終期状態を示す断面図である。

符号の説明

１０ プロペラシャフト
１１、１２ 分割シャフト
１２Ａ 中空パイプ
１２Ｂ 絞り部
２０ 等速継手
２１ アウタ
２３ インナ
３０ 接続空間
４０ 環体
４１、４２、６１ 弾性体
５０ ダイナミックダンパ

Claims (6)

1. 複数の分割シャフトを等速継手により連結し、一方の分割シャフトを構成する中空パイプに等速継手のアウタを設け、他方の分割シャフトに等速継手のインナを設けた自動車用プロペラシャフトにおいて、
   自動車の衝突時に移動する等速継手のインナが衝合して押し込まれる環体を前記中空パイプに内挿したものであり、
   該中空パイプの内径は該環体が押し込まれる側に向けて縮径する絞り部を備えることを特徴とする自動車用プロペラシャフト。
2. 前記環体が弾性体を介して中空パイプに内挿され、弾性体の摺動抵抗力により衝撃荷重を吸収する請求項１に記載の自動車用プロペラシャフト。
3. 前記環体の軸方向複数位置に弾性体を設ける請求項２に記載の自動車用プロペラシャフト。
4. 前記環体が中空パイプに接着されて内挿され、接着剥離力により衝撃荷重を吸収する請求項１〜３のいずれかに記載の自動車用プロペラシャフト。
5. 前記環体が中空パイプを封止して等速継手の接続空間の一端を密封する請求項１〜４のいずれかに記載の自動車用プロペラシャフト。
6. 前記環体がダイナミックダンパである請求項１〜５のいずれかに記載の自動車用プロペラシャフト。

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