JP2007120544A - ドライブシャフト - Google Patents

Abstract

【課題】 ロックアップ回転数の低減化を図っても、不快な騒音現象（ロックアップこもり音）が発生することを未然に防止する。
【解決手段】 中間軸の両端に摺動式等速自在継手１０および固定式等速自在継手をそれぞれ装着し、前記両等速自在継手１０のうち少なくともいずれか一方の等速自在継手を、ドライブシャフトの捩り固有振動数を低減する防振材２２を具備した構造とする。
【選択図】図２

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。

例えば、自動車の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、中間軸の一方の端部（ディファレンシャル側）に摺動式等速自在継手を接続し、他方の端部（車輪側）に固定式等速自在継手を接続した構成を具備している。この種のドライブシャフトを組み込んだ自動車の駆動装置には、駆動系の振動減衰およびエンジン側からの各種振動の絶縁を図るため、等速自在継手に防振型等速自在継手を使用しているものがある（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に開示された駆動装置は、エンジンに付設されたディファレンシャルギアから左右に延びる短いドライブシャフトと長いドライブシャフトについて、その短い方のドライブシャフトのディファレンシャル側に装着された摺動式等速自在継手に防振型等速自在継手を適用している。
特開平４−１２９８３６号公報

ところで、特許文献１に開示された従来のドライブシャフトでは、捩りおよび曲げ剛性が高く振動伝達の寄与率の高い、短い方のドライブシャフトの摺動式等速自在継手に防振型等速自在継手を適用することにより、駆動系の振動減衰およびエンジン側からの各種振動の絶縁を図るようにしている。このような防振型等速自在継手は、自動車の駆動系における音振問題を解決する一つの手段として採用されていた。

一方、自動車の燃費向上対策の一つとして、ロックアップ回転数の低減化がある。つまり、ＡＴ車はトルクコンバータを搭載しているが、このトルクコンバータは流体を介して動力を伝達することから自動車のスムーズな走行を可能にしている反面、流体のスリップによるエネルギーロスのため、燃費が悪くなる。

これを防止するため、エンジンとトランスミッションの回転軸を直結可能とするロックアップ機構（クラッチ機構）を付設したトルクコンバータが採用されている。このロックアップ機構付きトルクコンバータでは、エンジンの回転速度がある一定値以上になると、ロックアップ機構が作動してエンジンとトランスミッションの回転軸を直結状態とする。このロックアップ機構でエンジンとトランスミッションの回転軸を直結することにより、流体のスリップによるエネルギーロスを回避し、燃費の向上を図っている。

しかしながら、このロックアップ回転数を低減化すると、ロックアップこもり音という不快な騒音現象を引き起こすことになる。この現象は、エンジンのトルク変動と駆動系の捩り共振によって発生するため、ロックアップ回転数の低減化を実現するためには、駆動系の捩り固有振動数を下げる必要がある。

そこで、本発明は前述した問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、ロックアップ回転数の低減化を図っても、不快な騒音現象（ロックアップこもり音）が発生することを未然に防止し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、本発明に係るドライブシャフトは、中間軸の両端に固定式等速自在継手および摺動式等速自在継手をそれぞれ装着し、前記両等速自在継手のうち少なくともいずれか一方の等速自在継手を、捩り固有振動数を低減する防振材を具備した構造としたことを特徴とする。

本発明に係るドライブシャフトでは、固定式等速自在継手あるいは摺動式等速自在継手のうち少なくともいずれか一方の等速自在継手を、捩り固有振動数を低減する防振材を具備した構造とし、この防振材でドライブシャフトの捩り固有振動数を低減することで、駆動系であるドライブシャフトの捩り剛性を下げることができ、不快な騒音現象（ロックアップこもり音）の発生を抑制しつつ、ロックアップ回転数の低減化が図れる。

なお、前述した構成における中間軸は、中実構造あるいは中空構造とすることが望ましい。本発明のドライブシャフトを構成する中間軸としては、中実構造のものが可能であるが、燃費向上や静粛性向上のための振動低減を目的とした場合、軽量で高剛性の中空構造のものを使用することも可能である。

本発明によれば、固定式等速自在継手あるいは摺動式等速自在継手のうち少なくともいずれか一方の等速自在継手を、捩り固有振動数を低減する防振材を具備した構造としたことにより、ドライブシャフトの捩り剛性を下げることができ、不快な騒音現象（ロックアップこもり音）の発生を抑制しつつ、ロックアップ回転数の低減化が図れる。その結果、大幅な燃費向上を図ることができ、環境対策としての有効な手段となる。

本発明に係るドライブシャフトの実施形態を詳述する。図１はドライブシャフトの全体的な基本構成を示す。

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、一本の中間軸１の両端部に一対の等速自在継手１０，３０、例えば自動車のインボード側（ディファレンシャル側）に摺動式等速自在継手１０を、アウトボード側（車輪側）に固定式等速自在継手３０をそれぞれ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１の一端部は、摺動式等速自在継手１０の構成要素であるトリポード部材または内輪がスプライン嵌合などによりトルク伝達可能に結合され、他端部には、固定式等速自在継手３０の構成要素である内輪がスプライン嵌合などによりトルク伝達可能に結合される。この中間軸１は、中実構造あるいは中空構造のいずれであってもよい。中空構造の中間軸を使用すれば、燃費向上や静粛性向上のための振動低減を目的とした場合、ドライブシャフトの軽量化および高剛性化が実現容易となる。

摺動式等速自在継手１０は、駆動軸と中間軸１の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し、しかも、軸方向の相対変位をも許容することができる構造を備えている。この摺動式等速自在継手１０としては、ダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）、トリポード型等速自在継手（ＴＪ）やクロスグルーブ型等速自在継手（ＬＪ）がある。また、固定式等速自在継手３０は、中間軸１と従動軸の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達する構造を備えている。この固定式等速自在継手３０としては、ツェッパ型等速自在継手（ＢＪ）やアンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）がある。

まず、摺動式等速自在継手１０の一例として、図２のトリポード型等速自在継手の基本構成について説明する。このトリポード型等速自在継手は、内周に三本のトラック溝１１が軸方向に形成され、各トラック溝１１の両側にローラ案内面１２を有する外方部材としての外輪１３と、半径方向に突出した三本の脚軸１４を有する内方部材としてのトリポード部材１５と、そのトリポード部材１５の各脚軸１４に回転自在に担持されて外輪１３のトラック溝１１に収容されたトルク伝達部材としてのローラ１６とを主要な構成要素として具備している。連結すべき二軸の一方である駆動軸が外輪１３に接続され、他方の中間軸１がトリポード部材１５に接続される。なお、図中の符号２３は、外輪１３と中間軸１との間に装着されたブーツである。

この等速自在継手１０の外輪１３は、軸部と一体の有底カップ形の外側外筒１７とその内側に嵌合される内側外筒１８との組み合わせにより構成されている。図３および図４に示すように、外側外筒１７の内面には、周方向に三等分された間隔をおいて、干渉用突条１９が形成される。この干渉用突条１９はトラック溝１１の溝底を形成する位置に設けられている。内側外筒１８は、外側外筒１７の底面と対向した閉塞壁２０を有し、その閉塞壁２０の周縁から開放端に亘り、周方向に三等分された間隔をおいて干渉用嵌合溝２１が設けられている。各嵌合溝２１は、前述の干渉用突条１９の幅より若干広く形成され、その両側内面が干渉用突条１９の外側面と若干の隙間Ｘをおいて相対的に対向する。また、前述の干渉用嵌合溝２１の内径側に断面円弧形のローラ案内面１２が形成され、前述の溝底と合わせてトラック溝１１を構成する。

前述の干渉用嵌合溝２１によって三等分された内側外筒１８の外周面と、干渉用突条１９によって三等分された外側外筒１７の内周面との間に、ゴム等の弾性体からなる防振材２２が介在されている。この防振材２２と外側外筒１７の内径面および内側外筒１８の外径面はそれぞれ接着されている。

この等速自在継手１０にトルクが負荷されて外側外筒１７と内側外筒１８とがその回転方向に一定以上相対変位すると、隙間Ｘが０となり干渉用突条１９と干渉用嵌合溝２１の側面が相互に衝合して干渉しあうので、それ以上の相対変位が制限され、防振材２２の異常変形が避けられる。

この等速自在継手１０では、外側外筒１７と内側外筒１８との間に防振材２２を介在させたことにより、その防振材２２でドライブシャフトの捩り固有振動数を低減することでドライブシャフトの捩り剛性を下げることができ、不快な騒音現象（ロックアップこもり音）の発生を抑制しつつ、ロックアップ回転数の低減化が図れる。この防振材２２は、ゴム等の弾性体からなるが、ドライブシャフトの捩り固有振動数を低減することが可能な材質を選定する必要がある。

次に、固定式等速自在継手３０の一例として、図５のツェッパ型等速自在継手の基本構成について説明する。このツェッパ型等速自在継手は、球面状内周面に複数のトラック溝３１が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外方部材としての外輪３２と、球面状外周面に外輪３２のトラック溝３１と対をなす複数のトラック溝３３が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内方部材としての内輪３４と、外輪３２のトラック溝３１と内輪３４のトラック溝３３との間に介在してトルクを伝達する複数のボール３５と、外輪３２の内周面と内輪３４の外周面との間に介在してボール３５を保持するケージ３６とを備えている。複数のボール３５は、ケージ３６に形成されたポケットに収容されて円周方向等間隔に配置されている。連結すべき二軸の一方である従動軸が外輪３２に接続され、他方の中間軸１が内輪３４に接続される。なお、図中の符号４２は、外輪３２と中間軸１との間に装着されたブーツである。

この等速自在継手３０の外輪３２は、軸部と一体の有底椀状の外側外筒３７とその内側に嵌合される内側外筒３８との組み合わせにより構成されている。図６および図７に示すように、外側外筒３７の内面には、周方向に三等分された間隔をおいて、干渉用突条３９が形成される。また、内側外筒３８の外面には、周方向に三等分された間隔をおいて干渉用嵌合溝４０が設けられている。各嵌合溝４０は、前述の干渉用突条３９の幅より若干広く形成され、その両側内面が干渉用突条３９の外側面と若干の隙間Ｙをおいて相対的に対向する。内側外筒３８の内面には、複数のトラック溝３３が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成されている。

前述の干渉用嵌合溝４０によって三等分された内側外筒３８の外周面と、干渉用突条３９によって三等分された外側外筒３７の内周面との間に、ゴム等の弾性体からなる防振材４１が介在されている。防振材４１と外側外筒３７の内径面および内側外筒３８の外径面はそれぞれ接着されている。

この等速自在継手３０にトルクが負荷されて外側外筒３７と内側外筒３８とがその回転方向に一定以上相対変位すると、隙間Ｙが０となり干渉用突条３９と干渉用嵌合溝４０の側面が相互に衝合して干渉しあうので、それ以上の相対変位が制限され、防振材４１の異常変形が避けられる。

この等速自在継手３０では、外側外筒３７と内側外筒３８との間に防振材４１を介在させたことにより、その防振材４１でドライブシャフトの捩り固有振動数を低減することでドライブシャフトの捩り剛性を下げることができ、不快な騒音現象（ロックアップこもり音）の発生を抑制しつつ、ロックアップ回転数の低減化が図れる。この防振材４１は、ゴム等の弾性体からなるが、ドライブシャフトの捩り固有振動数を低減することが可能な材質を選定する必要がある。

なお、前述の実施形態では、中間軸１の一端に装着される摺動式等速自在継手１０として、トリポード型等速自在継手（ＴＪ）を、他端に装着される固定式等速自在継手３０として、ツェッパ型等速自在継手（ＢＪ）を採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、他の摺動式等速自在継手として、ダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）やクロスグルーブ型等速自在継手（ＬＪ）、他の固定式等速自在継手として、アンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）を採用することも可能である。

また、摺動式等速自在継手１０あるいは固定式等速自在継手３０のいずれについても、その外輪１３，３２に設けられた干渉用突条１９，３９の個数は、三つに限定されるものではなく、少なくとも一つ以上であればよい。

本発明に係るドライブシャフトの実施形態を示す正面図である。 図１の中間軸の一端部に装着された摺動式等速自在継手の一例を示す縦断面図である。 図２の摺動式等速自在継手の外輪を示す横断面図である。 図３のＡ−Ｏ−Ａ線に沿う断面図である。 図１の中間軸の他端部に装着された固定式等速自在継手の一例を示す縦断面図である。 図５の固定式等速自在継手の外輪を示す横断面図である。 図６のＢ−Ｏ−Ｂ線に沿う断面図である。

符号の説明

１ 中間軸
１０ 摺動式等速自在継手
２２ 防振材
３０ 固定式等速自在継手
４１ 防振材

Claims (2)

1. 中間軸の両端に固定式等速自在継手および摺動式等速自在継手をそれぞれ装着し、前記両等速自在継手のうち少なくともいずれか一方の等速自在継手を、捩り固有振動数を低減する防振材を具備した構造としたことを特徴とするドライブシャフト。
2. 前記中間軸は、中実構造あるいは中空構造のいずれかである請求項１に記載のドライブシャフト。

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