JP2008132952A - 自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置において、第１のプロペラシャフトと第２のプロペラシャフトの相対的ストローク量を大きくして衝突時の衝撃吸収効果を高くするとともに、第１のプロペラシャフトを支持するゴム状弾性部材の内環等をコンパクトトに形成すること。
【解決手段】 第１のプロペラシャフト１０の軸状インナ１２がベアリング４０を介してゴム状弾性部材５０の内環５１に支持され、このゴム状弾性部材５０を車体側のブラケットに支持し、第２のプロペラシャフト２０の筒状アウタ２２に被着したブーツアダプタ６０と、第１のプロペラシャフト１０の軸状インナ１２の中間部に、ゴムブーツ６１の両端部のそれぞれを取着してなる自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置１において、ゴム状弾性部材５０の内環５１の外径を、ブーツアダプタ６０の内径より小径にするもの。
【選択図】 図１

Description

本発明は自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置に関する。

自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置として、特許文献１に記載の如く、第１と第２のプロペラシャフトを等速継手により連結したものであり、第１のプロペラシャフトに軸状インナを設け、第２のプロペラシャフトに筒状アウタを設け、第１のプロペラシャフトの軸状インナの先端部が等速継手を介して第２のプロペラシャフトの筒状アウタに嵌合され、第１のプロペラシャフトの軸状インナの基端部がベアリングを介してゴム状弾性部材の内環に支持され、このゴム状弾性部材を車体側のブラケットに支持し、第２のプロペラシャフトの筒状アウタの先端部に被着したブーツアダプタと、第１のプロペラシャフトの軸状インナの中間部に、ゴムブーツの両端部のそれぞれを取着し、第２のプロペラシャフトの筒状アウタの基端側に衝撃吸収部を形成し、第１と第２のプロペラシャフトが衝撃力を受けて収縮し、軸状インナが筒状アウタを押し込むとき、上記衝撃吸収部を破断可能にするものがある。

このプロペラシャフト装置では、車両の衝突による衝撃力が第１のプロペラシャフトを第２のプロペラシャフトの側へストロークさせるとき、第１のプロペラシャフトの軸状インナが第２のプロペラシャフトの筒状アウタに設けてある衝撃吸収部を破断して衝突エネルギを吸収するとともに、ゴム状弾性部材の内環等がブーツアダプタに軸方向から衝突し、それら互いの圧潰変形により衝突エネルギを吸収する。
特開2003-312284

特許文献１のプロペラシャフト装置には以下の問題点がある。
(1)第１のプロペラシャフトの軸状インナが第２のプロペラシャフトの筒状アウタに設けてある衝撃吸収部を破断した後、第１のプロペラシャフトのストローク量はゴム状弾性部材の内環等とブーツアダプタとの衝突により制限される。従って、第１のプロペラシャフトと第２のプロペラシャフトの相対的ストローク（変位）量をそれだけ大きくとれず、衝突時の衝撃吸収効果が低下する。

(2)ゴム状弾性部材の内環等をブーツアダプタに対して自由に小径化できず、内環等のコンパクト化（小径化）に困難がある。

本発明の課題は、自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置において、第１のプロペラシャフトと第２のプロペラシャフトの相対的ストローク量を大きくして衝突時の衝撃吸収効果を高くするとともに、第１のプロペラシャフトを支持するゴム状弾性部材の内環等をコンパクトに形成することにある。

請求項１の発明は、第１と第２のプロペラシャフトを等速継手により連結したものであり、第１のプロペラシャフトに軸状インナを設け、第２のプロペラシャフトに筒状アウタを設け、第１のプロペラシャフトの軸状インナの先端部が等速継手を介して第２のプロペラシャフトの筒状アウタに嵌合され、第１のプロペラシャフトの軸状インナの基端部がベアリングを介してゴム状弾性部材の内環に支持され、このゴム状弾性部材を車体側のブラケットに支持し、第２のプロペラシャフトの筒状アウタの先端部に被着したブーツアダプタと、第１のプロペラシャフトの軸状インナの中間部に、ゴムブーツの両端部のそれぞれを取着し、第２のプロペラシャフトの筒状アウタの基端側に衝撃吸収部を形成し、第１と第２のプロペラシャフトが衝撃力を受けて収縮し、軸状インナが筒状アウタを押し込むとき、上記衝撃吸収部を破断可能にする自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置において、ゴム状弾性部材の内環の外径を、ブーツアダプタの内径より小径にす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、前記ゴム状弾性部材の内環の外径を、筒状アウタの開口径より小径にするようにしたものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において更に、前記ベアリングが軸状インナの基端部に設けた拡径段差部と、軸状インナの中間部の側から該軸状インナの外周に挿着されたストッパピースにより挟持されるとき、ストッパピースの外径を、ブーツアダプタの内径より小径にす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、前記ストッパピースの外径を、筒状アウタの開口径より小径に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、前記軸状インナの先端部の軸スプラインを等速継手のインナレースの穴スプラインに嵌合するとき、軸スプラインの外周に設けた環状溝と、穴スプラインの内周に設けた環状溝の両者に、ストッパリングを係合させることにより、軸スプラインと穴スプラインを軸方向で係止するようにしたものである。

（請求項１）
(a)第１のプロペラシャフトの軸状インナが第２のプロペラシャフトの筒状アウタに設けてある衝撃吸収部を破断した前又は後に、ゴム状弾性部材の内環がブーツアダプタの中に潜り込む。従って、衝撃吸収部を破断前又は後の第１のプロペラシャフトのストロークが、ゴム状弾性部材の内環とブーツアダプタとの衝突により規制される如くがなく、第１のプロペラシャフトと第２のプロペラシャフトの相対的ストローク量が可及的に大きくとれ、衝突時の衝撃吸収効果は高い。

(b)ゴム状弾性部材の内環をブーツアダプタに対して自由に小径化でき、内環を軽量化等、コンパクト化でき、結果としてゴム状弾性部材そのものを小型化できる。

（請求項２）
(c)前述(a)において、ゴム状弾性部材の内環は筒状アウタの開口の中にも潜り込む。従って、衝撃吸収部を破断前又は後の第１のプロペラシャフトのストロークが、ゴム状弾性部材の内環と筒状アウタの開口の周縁との衝突により規制される如くがなく、第１のプロペラシャフトと第２のプロペラシャフトの相対的ストローク量が可及的により大きくとれ、衝撃吸収効果はより高い。

(d)ゴム状弾性部材の内環径を筒状アウタの開口径に対して自由に小径化でき、内環を軽量化等、コンパクト化して配置レイアウトすることができる。

（請求項３）
(e)第１のプロペラシャフトの軸状インナが第２のプロペラシャフトの筒状アウタに設けてある衝撃吸収部を破断した前又は後に、ベアリング位置決めのためのストッパピースがブーツアダプタの中に潜り込む。従って、衝撃吸収部を破断前又は後の第１のプロペラシャフトのストロークが、ベアリング位置決めのためのストッパピースとブーツアダプタとの衝突により規制される如くがなく、第１のプロペラシャフトと第２のプロペラシャフトの相対的ストローク量が可及的に大きくとれ、衝突時の衝撃吸収効果は高い。

(f)ベアリング位置決めのためのストッパピースをブーツアダプタに対して自由に小径化でき、内環とともに軽量化等、コンパクト化して配置レイアウトすることができる。

（請求項４）
(g)前述(e)において、ベアリング位置決めのためのストッパピースは筒状アウタの開口の中にも潜り込む。従って、衝撃吸収部を破断前又は後の第１のプロペラシャフトのストロークが、ベアリング位置決めのためのストッパピースと筒状アウタの開口の周縁との衝突により規制される如くがなく、第１のプロペラシャフトと第２のプロペラシャフトの相対的ストローク量が可及的により大きくとれ、衝撃吸収効果はより高い。

(h)ベアリング位置決めのためのストッパピースを筒状アウタの開口に対して自由に小径化でき、内環とともに軽量化等、コンパクト化できる。

（請求項５）
(i)第１のプロペラシャフトの軸状インナと等速ジョイントのインナレースとを、軸状インナの軸スプラインとインナレースの穴スプラインの両者に係合するストッパリングにより、簡易に位置決め固定できる。

図１はプロペラシャフト装置の通常時の状態を示す断面図、図２は第１のプロペラシャフトの支持部分を示す断面図、図３は等速継手部分を示す断面図、図４はプロペラシャフト装置の衝突初期状態を示す断面図、図５はプロペラシャフト装置の衝突中間状態を示す断面図、図６はプロペラシャフト装置の衝突最終状態を示す断面図である。

自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置１は、図１〜図３に示す如く、複数分割された第１と第２のプロペラシャフト１０、２０等の連結体であり、例えばその一部において、エンジン側のプロペラシャフト１０と後輪側のプロペラシャフト２０を等速継手３０により連結するとともに、プロペラシャフト１０をセンタベアリング４０により車体に対して回転自在に支持してなるものである。

第１のプロペラシャフト１０は、中空パイプ１１の一端部に軸状インナ１２を摩擦溶接により設ける。第２のプロペラシャフト２０は、中空パイプ２１の一端部に筒状アウタ２２を摩擦溶接により設ける。

プロペラシャフト装置１は、第１のプロペラシャフト１０の軸状インナ１２の先端部が等速継手３０を介して第２のプロペラシャフト２０の筒状アウタ２２に嵌合される。等速継手３０は、ボール３１、ボールケージ３２、インナレース３３を有し、軸状インナ１２の先端部の軸スプライン１２Ａを等速継手３０のインナレース３３の穴スプライン３３Ａに嵌合して固定し、筒状アウタ２２の内周の周方向複数位置に設けてある各レース溝２２Ａに等速継手３０のボール３１を転動自在に装填する。筒状アウタ２２のレース溝２２Ａが設けられている内周の開口２２ＢにはＣ字状ストッパリング２３が係着され、等速継手３０のボール３１がレース溝２２Ａから外方に脱落することを防止している。

第１のプロペラシャフト１０の軸状インナ１２と等速継手３０のインナレース３３との固定は、軸状インナ１２の軸スプライン１２Ａの軸方向中間部の外周に設けた環状溝１２Ｂと、インナレース３３の穴スプライン３３Ａの軸方向中間部の内周に設けた環状溝３３Ｂの両者に、Ｃ字状ストッパリング１３を係合させることにより、軸スプライン１２Ａと穴スプライン３３Ａを軸方向で係止することにてなされる。ストッパリング１３は、自由状態において穴スプライン３３Ａ上に設けられた上述の環状溝３３Ｂの溝径より大外径をなし、軸スプライン１２Ａ上に設けられた上述の環状溝１２Ｂに組み込まれて縮径された状態で、軸スプライン１２Ａとともに穴スプライン３３Ａに嵌合され、軸スプライン１２Ａの環状溝１２Ｂと穴スプライン３３Ａの環状溝３３が合致したときに、弾発的に拡径して環状溝１２Ｂと環状溝３３Ｂの両者に係合する。

プロペラシャフト装置１は、第１のプロペラシャフト１０の軸状インナ１２の基端部がセンタベアリング４０を介して、湾曲状ゴム状弾性部材５０の内環５１に支持され、このゴム状弾性部材５０の外環５２を介して車体側の支持ブラケットに支持される。センタベアリング４０は、ボール４１、内輪４２、外輪４３、ボールシールド４４を備える。センタベアリング４０の内輪４２が、軸状インナ１２の基端部に設けた拡径段差部と、軸状インナ１２の中間部の側から該軸状インナ１２の外周に挿着されて固定されたストッパピース４５により挟持される。センタベアリング４０の外輪４３が、ゴム状弾性部材５０の内環５１の内周に挿着されて固定される。

尚、ゴム状弾性部材５０の内環５１は中空パイプ１１の側の大径部５１Ａに外輪４３を挿着し、大径部５１Ａに連なる小径部５１Ｂが大径部５１Ａとの間に形成する段差面を外輪４３の端面に当接する。大径部５１Ａと小径部５１Ｂの内周にはシール部材５３、５４が取着され、シール部材５３、５４は軸状インナ１２、ストッパピース４５の外周に摺接してセンタベアリング４０を両側からシールする。ストッパピース４５は、センタベアリング４０の内輪４２に衝合するとともにシール部材５４が摺接する小外径部４５Ａと、小外径部４５Ａに連なる大外径部４５Ｂを備え、大外径部４５Ｂの端面をゴム状弾性部材５０の内環５１の小径部５１Ｂの端面に小隙間を介して対向し、この小隙間により外界に対するラビリンスシール部５５を形成する。軸状インナ１２の基端部であってゴム状弾性部材５０の内環５１の大径部５１Ａに対する側傍にはダストカバー５６が取着され、ダストカバー５６は内環５１の大径部５１Ａを外界に対して被覆シールする。

プロペラシャフト装置１は、第２のプロペラシャフト２０の筒状アウタ２２の先端部に被着した金属製の筒状ブーツアダプタ６０と、第１のプロペラシャフト１０の軸状インナ１２の略中間部に、ゴムブーツ６１の両端部のそれぞれを取着する。ブーツアダプタ６０は、Ｏリング６０Ａを介して筒状アウタ２２の先端部の外周に緊着されてゴム状弾性部材５０に軸方向で相対し、先端折曲げ部にゴムブーツ６１の一端部を保持する。ゴムブーツ６１の他端部はブーツバンド６２により軸状インナ１２の中間部の外周に設けた取付溝に固定される。ブーツアダプタ６０とゴムブーツ６１は、等速継手３０のための軸状インナ１２と筒状アウタ２２の間のグリース封入空間６３を外界に対し封止し、グリースもれと外部からの泥水の浸入を防止する。

プロペラシャフト装置１は、第２のプロペラシャフト２０の筒状アウタ２２の基端側に衝撃吸収部７０を形成し、第１のプロペラシャフト１０と第２のプロペラシャフト２０が車両の衝突に伴なう衝撃力を受けて収縮し、軸状インナ１２が筒状アウタ２２を押し込むとき、衝撃吸収部７０を破断可能にする。本実施例の衝撃吸収部７０は、筒状アウタ２２の基端部であって、軸状インナ１２の先端面が軸方向において対向する部分に設けた孔２２Ｃに適度の荷重で圧入され、軸状インナ１２により突き破られる板（環状キャップ）７１にて構成される。孔２２Ｃの孔径は、等速継手３０のインナレース３３の外径より小径をなし、軸状インナ１２を通し、インナレース３３を不通とする。これにより、第２のプロペラシャフト２０の筒状アウタ２２の基端側の衝撃吸収部７０の大きさは、軸状インナ１２の軸スプライン部１２Ａが貫通するだけの大きさで良く、筒状アウタ２２に連結される中空パイプ２１の内径を、軸状インナ１２の軸スプライン部１２Ａが貫通するだけの最小径で構成することが可能となる。

しかるに、プロペラシャフト装置１は、ゴム状弾性部材５０の内環５１の小径部５１Ｂの外径を、ブーツアダプタ６０の内径より小径にし、更に筒状アウタ２２の開口２２Ｂの口径より小径にする。

また、プロペラシャフト装置１は、センタベアリング４０のためのストッパピース４５の外径を、ブーツアダプタ６０の内径より小径にし、更に筒状アウタ２２の開口２２Ｂの口径より小径にする。

以下、プロペラシャフト装置１の衝撃吸収動作について説明する。
(1)車両が衝突し、エンジンやトランスミッションが後退すると、第１のプロペラシャフト１０が後方に押し出される。

(2)第１のプロペラシャフト１０を後方に押出す荷重は、ゴム状弾性部材５０を変形させながら、軸状インナ１２とともにセンタベアリング４０、ストッパピース４５、内環５１を後方に押出す。尚、図４〜図６は便宜上、ゴム状弾性部材５０の変形状態の表示を省略している。

(3)第１のプロペラシャフト１０の軸状インナ１２が後方に移動すると、軸状インナ１２の先端部にストッパリング１３を介して固定されている等速継手３０のインナレース３３も後方に移動し、インナレース３３は筒状アウタ２２のレース溝２２Ａの閉塞端である摺動限界位置まで移動する（図４）。

(4)第１のプロペラシャフト１０を後方に押し出す荷重が更に作用すると、軸状インナ１２と等速継手３０のインナレース３３を固定しているストッパリング１３が外れ、軸状インナ１２の先端部がインナレース３３を筒状アウタ２２内に残したまま更に後方へ移動する。そして、軸状インナ１２の先端部は筒状アウタ２２の基端部の衝撃吸収部７０（以下７１）を孔２２Ｃから押出すとともに、孔２２Ｃを通って中空パイプ２１内に入り込む（図５）。

(5)第１のプロペラシャフト１０を後方に押出す荷重が更に作用すると、軸状インナ１２の外周側に設けられているストッパピース４５、内環５１がブーツアダプタ６０の内側、筒状アウタ２２の開口２２Ｂ内に潜り込む（図５、図６）。また、ブーツアダプタ６０は内環５１の外側を通る。そして、ストッパピース４５は、等速継手３０のインナレース３３との間に、ゴムブーツ６１の軸状インナ１２に固定されている部分を挟み込む位置まで移動する（図６）。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)第１のプロペラシャフト１０の軸状インナ１２が第２のプロペラシャフト２０の筒状アウタ２２に設けてある衝撃吸収部７０の破断前又は後に、ゴム状弾性部材５０の内環５１がブーツアダプタ６０の中に潜り込む。従って、衝撃吸収部７０の破断前又は後の第１のプロペラシャフト１０のストロークが、ゴム状弾性部材５０の内環５１とブーツアダプタ６０との衝突により何ら規制される如くがなく、第１のプロペラシャフト１０と第２のプロペラシャフト２０の相対的ストローク量がスムーズに大きくとれ、衝突時の衝撃吸収効果は高い。

(b)ゴム状弾性部材５０の内環５１をブーツアダプタ６０に対して自由に小径化でき、内環５１を軽量化等、コンパクト化でき配置の自由度が高い。

(c)前述(a)において、ゴム状弾性部材５０の内環５１は筒状アウタ２２の開口２２Ｂの中にも潜り込む。従って、衝撃吸収部７０の破断前又は後の第１のプロペラシャフト１０のストロークが、ゴム状弾性部材５０の内環５１と筒状アウタ２２の開口２２Ｂの周縁との衝突により何ら規制される如くがなく、第１のプロペラシャフト１０と第２のプロペラシャフト２０の相対的ストローク量がより大きくとれ、衝撃吸収効果はより高い。

(d)ゴム状弾性部材５０の内環５１を筒状アウタ２２の開口２２Ｂに対して自由に小径化でき、内環５１を軽量化等、コンパクト化が容易にできる。

(e)第１のプロペラシャフト１０の軸状インナ１２が第２のプロペラシャフト２０の筒状アウタ２２に設けてある衝撃吸収部７０の破断前又は後に、センタベアリング４０の位置決めのためのストッパピース４５がブーツアダプタ６０の中に潜り込む。従って、衝撃吸収部７０の破断前又は後の第１のプロペラシャフト１０のストロークが、センタベアリング４０の位置決めのためのストッパピース４５とブーツアダプタ６０との衝突により、何ら規制される如くがなく、第１のプロペラシャフト１０と第２のプロペラシャフト２０の相対的ストローク量がそれだけ大きくとれ、衝突時の衝撃吸収効果は高い。

(f)センタベアリング４０のためのストッパピース４５をブーツアダプタ６０に対して自由に小径化でき、内環５１を軽量化等、コンパクト化できる。

(g)前述(e)において、センタベアリング４０の位置決めのためのストッパピース４５は筒状アウタ２２の開口２２Ｂの中にも潜り込む。従って、衝撃吸収部７０の破断前又は後の第１のプロペラシャフト１０のストロークが、センタベアリング４０の位置決めのためのストッパピース４５と筒状アウタ２２の開口２２Ｂの周縁との衝突により規制される如くがなく、第１のプロペラシャフト１０と第２のプロペラシャフト２０の相対的ストローク量がそれだけ大きくとれ、衝撃吸収効果はより高い。

(h)センタベアリング４０の位置決めのためのストッパピース４５を筒状アウタ２２の開口２２Ｂに対して自由に小径化でき、内環５１を小径化でき、軽量化等、コンパクト化できる。

(i)第１のプロペラシャフト１０の軸状インナ１２と等速ジョイント３０のインナレース３３とを、軸状インナ１２の軸スプライン１２Ａとインナレース３３の穴スプライン３３Ａの両者に係合する少なくとも1つのストッパリング１３により、簡易に固定できる。

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はプロペラシャフト装置の通常時の状態を示す断面図である。 図２は第１のプロペラシャフトの支持部分を示す断面図である。 図３は等速継手部分を示す断面図である。 図４はプロペラシャフト装置の衝突初期状態を示す断面図である。 図５はプロペラシャフト装置の衝突中間状態を示す断面図である。 図６はプロペラシャフト装置の衝突最終状態を示す断面図である。

符号の説明

１ プロペラシャフト装置
１０ 第１のプロペラシャフト
１２ 軸状インナ
１２Ａ 軸スプライン
１２Ｂ 環状溝
１３ ストッパリング
２０ 第２のプロペラシャフト
２２ 筒状アウタ
２２Ｂ 開口
３０ 等速継手
３３ インナレース
３３Ａ 穴スプライン
３３Ｂ 環状溝
４０ ベアリング
４５ ストッパピース
５０ ゴム状弾性部材
５１ 内環
６０ ブーツアダプタ
６１ ゴムブーツ
７０ 衝撃吸収部

Claims (5)

1. 第１と第２のプロペラシャフトを等速継手により連結したものであり、
   第１のプロペラシャフトに軸状インナを設け、
   第２のプロペラシャフトに筒状アウタを設け、
   第１のプロペラシャフトの軸状インナの先端部が等速継手を介して第２のプロペラシャフトの筒状アウタに嵌合され、
   第１のプロペラシャフトの軸状インナの基端部がベアリングを介してゴム状弾性部材の内環に支持され、このゴム状弾性部材を車体側のブラケットに支持し、
   第２のプロペラシャフトの筒状アウタの先端部に被着したブーツアダプタと、第１のプロペラシャフトの軸状インナの中間部に、ゴムブーツの両端部のそれぞれを取着し、
   第２のプロペラシャフトの筒状アウタの基端側に衝撃吸収部を形成し、第１と第２のプロペラシャフトが衝撃力を受けて収縮し、軸状インナが筒状アウタを押し込むとき、上記衝撃吸収部を破断可能にする自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置において、
   ゴム状弾性部材の内環の外径を、ブーツアダプタの内径より小径にすることを特徴とする自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置。
2. 前記ゴム状弾性部材の内環の外径を、筒状アウタの開口径より小径にする請求項１に記載の自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置。
3. 前記ベアリングが軸状インナの基端部に設けた拡径段差部と、軸状インナの中間部の側から該軸状インナの外周に挿着されたストッパピースにより挟持されるとき、
   ストッパピースの外径を、ブーツアダプタの内径より小径にする請求項１又は２に記載の自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置。
4. 前記ストッパピースの外径を、筒状アウタの開口径より小径にする請求項１〜３のいずれかに記載の自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置。
5. 前記軸状インナの先端部の軸スプラインを等速継手のインナレースの穴スプラインに嵌合するとき、
   軸スプラインの外周に設けた環状溝と、穴スプラインの内周に設けた環状溝の両者に、ストッパリングを係合させることにより、軸スプラインと穴スプラインを軸方向で係止する請求項１〜４のいずれかに記載の自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置。

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