JP2010036821A - 車両用動力伝達部材 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性や操縦安定性を確保しつつロックアップクラッチを低回転で係合させた際に駆動系ねじり共振が発生することを抑制できる動力伝達部材を提供する。
【解決手段】ロックアップクラッチ付トルクコンバータ１６を備えた車両に用いられるドライブシャフト１０であって、ロックアップクラッチ２９が係合されるときのねじり剛性をそれが解放されるときのねじり剛性よりも低くする中間シャフト部材３８を含むことから、ロックアップクラッチ２９係合時の駆動系の共振周波数が解放時に比較して低下するので、ロックアップクラッチ２９を低回転で係合させた際に駆動系ねじり共振が発生することを抑制することができる。また、例えば加速走行時など、ロックアップクラッチ２９解放時のねじり剛性は、ロックアップクラッチ２９係合時に比較して高いので、ドライブシャフト１０の耐久性や車両の操縦安定性が確保できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ロックアップクラッチ付トルクコンバータを備えた車両において用いられる車両用動力伝達部材に関するものである。

例えば定常走行時などに係合されることにより入力軸および出力軸を直結状態にするロックアップクラッチを有するトルクコンバータを備えた車両において用いられ、動力源から出力された動力を伝達するための車両用動力伝達部材が知られている。例えば、特許文献１に記載されたドライブシャフト（駆動軸）がそれである。この特許文献１に記載されたドライブシャフトは、ＦＦ車両において差動歯車装置と駆動輪との間に設けられ、差動歯車装置から駆動輪へトルクを伝達するようになっている。
特開２００４−９８４３号公報

ところで、上記ロックアップクラッチ付トルクコンバータを備えた車両において、燃費向上のために、そのロックアップクラッチの係合をより低回転で行うことが検討されている。しかしながら、ロックアップクラッチの係合をより低回転で行う際に発生する駆動系ねじり共振により、振動や例えば車内こもり音等の騒音が増大するという問題がある。そこで、駆動系の一部である前記動力伝達部材のねじり剛性を低下させてその駆動系の共振周波数を低下させることにより上記ねじり共振を抑制させることが考えられるが、一律にねじり剛性を低下させると、動力伝達部材の耐久性や車両の操縦安定性が低下するという問題がある。

本発明は以上の事情を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、耐久性や操縦安定性を確保しつつ、ロックアップクラッチを低回転で係合させた際に駆動系ねじり共振が発生することを抑制できる動力伝達部材を提供することにある。

かかる目的を達成するための請求項１にかかる発明の要旨とするところは、ロックアップクラッチ付トルクコンバータを備えた車両の動力伝達経路に用いられる車両用動力伝達部材であって、前記ロックアップクラッチが係合されるときのねじり剛性をそのロックアップクラッチが解放されるときのねじり剛性よりも低くする可変剛性手段を含むことにある。

また、請求項２にかかる発明の要旨とするところは、請求項１に係る発明において、前記車両用動力伝達部材は、前記動力伝達経路の一部に設けられたドライブシャフトであり、前記可変剛性手段は、そのドライブシャフトの長手方向の中間部に設けられていることにある。

また、請求項３にかかる発明の要旨とするところは、請求項１または２に係る発明において、前記可変剛性手段は、伝達トルクが予め設定された値を越える場合には第１部材を介してトルクを伝達し、伝達トルクが予め設定された値以上である場合にはその第１部材に加えて第２部材を介してトルクを伝達することにある。

また、請求項４にかかる発明の要旨とするところは、請求項１または２に係る発明において、前記可変剛性手段は、トルク伝達方向に長手状に配設されたコアシャフトと、一端がそのコアシャフトに固定され、そのコアシャフトと同心に設けられたスリーブシャフトと、そのスリーブシャフトの他端に設けられ、上記コアシャフトのねじり角が所定値を越えるとそのコアシャフトに周方向に当接して伝達トルクの一部をスリーブシャフトからコアシャフトへ伝達するストッパとを、含むことにある。

また、請求項５にかかる発明の要旨とするところは、請求項１または２に係る発明において、前記可変剛性手段は、互いに同心に設けられた第１シャフトおよび第２シャフトと、一端にその第１シャフトの一端が挿入され、他端がその第２シャフトの一端に固定されたスリーブシャフトと、そのスリーブシャフトの内周面と上記第１シャフトの外周面との間に設けられてトルクを伝達する弾性部材と、上記スリーブシャフトに設けられ、上記第１シャフトとそのスリーブシャフトとの相対回転角度が所定値を越えると、その第１シャフトとスリーブシャフトとの相対回転を阻止するストッパとを、含むことにある。

請求項１にかかる発明の車両用動力伝達部材によれば、ロックアップクラッチ付トルクコンバータを備えた車両の動力伝達経路に用いられる車両用動力伝達部材であって、前記ロックアップクラッチが係合されるときのねじり剛性をそのロックアップクラッチが解放されるときのねじり剛性よりも低くする可変剛性手段を含むことから、比較的低いトルクが伝達されるロックアップクラッチ係合時の駆動系の共振周波数がロックアップクラッチ解放時に比較して低下するので、ロックアップクラッチを低回転で係合させた際に駆動系ねじり共振が発生することを抑制することができる。また、例えば加速走行時など、比較的高いトルクが伝達されるロックアップクラッチ解放時のねじり剛性は、ロックアップクラッチ係合時に比較して高いので、車両用動力伝達部材の耐久性や車両の操縦安定性が確保できる。つまり、耐久性や操縦安定性を確保しつつ、ロックアップクラッチを低回転で係合させた際に駆動系ねじり共振が発生することを抑制できる車両用動力伝達部材が得られる。

また、請求項２にかかる発明の車両用動力伝達部材によれば、その車両用動力伝達部材は、前記動力伝達経路の一部に設けられたドライブシャフトであり、前記可変剛性手段は、そのドライブシャフトの長手方向の中間部に設けられていることから、比較的低いトルクが伝達されるロックアップクラッチ係合時の駆動系の共振周波数がロックアップクラッチ解放時に比較して低下するので、ロックアップクラッチを低回転で係合させた際に駆動系ねじり共振が発生することを抑制することができる。また、例えば加速走行時など、比較的高いトルクが伝達されるロックアップクラッチ解放時のねじり剛性は、ロックアップクラッチ係合時に比較して高いので、車両用動力伝達部材の耐久性や車両の操縦安定性が確保できる。つまり、耐久性や操縦安定性を確保しつつ、ロックアップクラッチを低回転で係合させた際に駆動系ねじり共振が発生することを抑制できる車両用動力伝達部材が得られる。

また、請求項３にかかる発明の車両用動力伝達部材によれば、前記可変剛性手段は、伝達トルクが予め設定された値以下である場合には第１部材を介してトルクを伝達し、伝達トルクが予め設定された値を越える場合にはその第１部材に加えて第２部材を介してトルクを伝達することから、第１部材だけを介してトルクを伝達する場合の駆動系の共振周波数は、第１部材および第２部材を介してトルクを伝達する場合に比較して低下するので、伝達トルクが低い例えば定常走行時などにおいてロックアップクラッチを低回転で係合させた際に、駆動系ねじり共振が発生することを抑制することができる。また、例えば加速走行時など、伝達トルクが高い場合のロックアップクラッチ解放時のねじり剛性は、ロックアップクラッチ係合時に比較して高いので、車両用動力伝達部材の耐久性や車両の操縦安定性が確保できる。つまり、耐久性や操縦安定性を確保しつつ、ロックアップクラッチを低回転で係合させた際の駆動系ねじり共振の発生を抑制することができる車両用動力伝達部材が得られる。

また、請求項４にかかる発明の車両用動力伝達部材によれば、前記可変剛性手段は、トルク伝達方向に長手状に配設されたコアシャフトと、一端がそのコアシャフトに固定され、そのコアシャフトと同心に設けられたスリーブシャフトと、そのスリーブシャフトの他端に設けられ、上記コアシャフトのねじり角が所定値を越えるとそのコアシャフトに周方向に当接して伝達トルクの一部をスリーブシャフトからコアシャフトへ伝達するストッパとを、含むことから、コアシャフトだけを介してトルクを伝達する場合の駆動系の共振周波数は、コアシャフトおよびスリーブシャフトを介してトルクを伝達する場合に比較して低下するので、伝達トルクが低く上記ねじり角が所定値以下である例えば定常走行時などにおいてロックアップクラッチを低回転で係合させた際に、駆動系ねじり共振が発生することを抑制できる。また、例えば加速走行時など、高負荷がかかることで上記ねじり角が所定値を越える場合のロックアップクラッチ解放時のねじり剛性は、ロックアップクラッチ係合時に比較して高いので、車両用動力伝達部材の耐久性や車両の操縦安定性が確保できる。つまり、耐久性や操縦安定性を確保しつつ、ロックアップクラッチを低回転で係合させた際の駆動系ねじり共振の発生を抑制することができる車両用動力伝達部材が得られる。

また、請求項５にかかる発明の車両用動力伝達部材によれば、前記可変剛性手段は、互いに同心に設けられた第１シャフトおよび第２シャフトと、一端にその第１シャフトの一端が挿入され、他端がその第２シャフトの一端に固定されたスリーブシャフトと、そのスリーブシャフトの内周面と上記第１シャフトの外周面との間に設けられてトルクを伝達する弾性部材と、上記スリーブシャフトに設けられ、上記第１シャフトとそのスリーブシャフトとの相対回転角度が所定値を越えると、その第１シャフトとスリーブシャフトとの相対回転を阻止するストッパとを、含むことから、弾性部材だけを介してトルクを伝達する場合の駆動系の共振周波数は、弾性部材およびスリーブシャフトを介してトルクを伝達する場合に比較して低下するので、伝達トルクが低く上記相対回転角度が所定値より小さい例えば定常走行時などにおいてロックアップクラッチを低回転で係合させた際に、駆動系ねじり共振が発生することを抑制することができる。また、例えば加速走行時など、高負荷がかかることで上記相対回転角度が所定値以上になる場合のロックアップクラッチ解放時のねじり剛性は、ロックアップクラッチ係合時に比較して高いので、車両用動力伝達部材の耐久性や車両の操縦安定性が確保できる。つまり、耐久性や操縦安定性を確保しつつ、ロックアップクラッチを低回転で係合させた際の駆動系ねじり共振の発生を抑制することができる車両用動力伝達部材が得られる。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明の一実施例のドライブシャフト（車両用動力伝達部材）１０を備える車両の駆動装置１２の概略構成およびその車両に設けられた制御系統の要部を示す図である。図１において、駆動装置１２は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車両用のものであり、走行用の動力源としてエンジン１４を備えている。例えば内燃機関にて構成されているエンジン１４で発生された動力は、エンジン１４のクランクシャフト、流体伝動装置として機能するトルクコンバータ１６、および自動変速機１８をそれぞれ介して差動歯車装置２２に伝達され、その差動歯車装置２２から一対のドライブシャフト１０を介して一対の駆動輪２４へそれぞれ分配される。

上記トルクコンバータ１６は、エンジン１４のクランクシャフトに連結され、エンジン１４から回転駆動されることによってトルクコンバータ１６内の作動油の流動による流体流を発生させるポンプ翼車２５と、自動変速機１８の入力軸に連結され、ポンプ翼車２５からの流体流を受けて回転駆動されるタービン翼車２６と、そのタービン翼車２６からポンプ翼車２５への流体流中に配設されたステータ翼車２７とを備えており、トルクを増幅しつつ作動油を介して動力伝達を行うようになっている。また、それ等のポンプ翼車２５とタービン翼車２６との間には、油圧制御回路２８から供給される油圧によって係合または解放されるロックアップクラッチ２９が設けられている。このようなトルクコンバータ１６においては、ロックアップクラッチ２９が完全係合状態とされることによってポンプ翼車２５およびタービン翼車２６が機械的に直結状態とされ、エンジン１４のクランクシャフトと自動変速機１８の入力軸とが一体的に回転されるようになっており、これにより、作動油を介して動力伝達を行う場合に比較して動力伝達効率が良くなる。また、ポンプ翼車２５には、自動変速機１８の変速制御やロックアップクラッチ２９の係合解放制御などに用いられる油圧を油圧制御回路２８に供給するための機械式のオイルポンプ３０が連結されている。

電子制御装置３１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェイス等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されている。この電子制御装置３１には、スロットルセンサ３２からのスロットル弁開度θ_ＴＨを示す信号、または車速センサ３３からの車速Ｖを示す信号などが供給されるようになっており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、エンジン１４の出力制御、自動変速機１８の変速制御、またはトルクコンバータ１６のロックアップクラッチ２９の係合解放制御などを行うようになっている。上記ロックアップクラッチ２９の係合解放制御は、例えば、図２に示すような車速軸とスロットル弁開度軸との二次元座標内において設定されたロックアップクラッチ２９の作動領域すなわち解放領域および係合領域から構成される予め記憶された関係（マップ、ロックアップ領域線図）から、実際のスロットル弁開度θ_ＴＨおよび車速Ｖに基づいてロックアップクラッチ２９の作動領域を決定し、その決定された作動領域に基づいてロックアップクラッチ２９の作動状態を切り換えるためのロックアップ制御指令信号Ｓ_Ｌを油圧制御回路２８に出力することにより行われる。油圧制御回路２８は、上記ロックアップ制御指令信号Ｓ_Ｌに従ってロックアップクラッチ２９の作動状態が切り換わるように、例えば内部に有するソレノイド弁等を作動させてロックアップクラッチ２９へ供給される油圧を制御するようになっている。

図１に戻って、ドライブシャフト１０は、一端が差動歯車装置２２に連結された第１連結シャフト部材３４と、一端がその第１連結シャフト３４の他端に自在継手３６を介して連結された中間シャフト部材３８と、一端がその中間シャフト部材３８に自在継手４０を介して連結された第２連結シャフト部材４２とを含んで構成されている。

図３は、図１のドライブシャフト１０の長手方向の中間部すなわち中間シャフト部材３８のIII矢視部を拡大して断面で示す図である。図３において、中間シャフト部材３８は、トルク伝達方向に長手状に配設されたコアシャフト４４と、一端がコアシャフト４４に固定されるとともにそのコアシャフト４４と同心に設けられたスリーブシャフト４６と、そのスリーブシャフト４６の他端に設けられ、コアシャフト４４のねじり角θＴが所定値θＴ１を越えるとそのコアシャフト４４に周方向に当接して伝達トルクの一部をスリーブシャフト４６からコアシャフト４４へ伝達するストッパ４８とを、含んで構成されている。以下、この中間シャフト部材３８に関して具体的に説明する。

図４は、図３に示す中間シャフト部材３８のIV−IV矢視断面を示す断面図であり、図５は、図３に示す中間シャフト部材３８のV−V矢視断面を示す断面図である。図３乃至図５において、コアシャフト４４は、一端が図１に示す自在継手３６に、他端が図１に示す自在継手４０にそれぞれ連結されたシャフト部材である。このコアシャフト４４は、駆動系の動力伝達経路における上流側すなわち自在継手３６側から順に、円柱状の第１シャフト部５０と、外周に周方向の等間隔に歯溝が形成された円柱状の第１スプライン軸部５２と、第１シャフト部５０および後述の第２シャフト部５８に比較して直径が小さく形成された円柱状の低ねじり剛性部５４と、外周に周方向の等間隔に歯溝が形成された円柱状の第２スプライン軸部５６と、円柱状の第２シャフト部５８とを有している。上記低ねじり剛性部５４は、第１シャフト部５０および第２シャフト部５８に比較して、ねじり剛性が小さく（低く）されている。

スリーブシャフト４６は、コアシャフト４４の低ねじり剛性部５４の半径方向の外側に位置してそのコアシャフト４４と同心に設けられた中空円筒状部材である。また、そのスリーブシャフト４６の第１スプライン軸部５２側の一端の内周面には、内周に周方向の等間隔に歯溝が形成された中空円筒状の固定スリーブ６０が圧入されている。そして、スリーブシャフト４６は、その固定スリーブ６０の内周の歯溝がコアシャフト４４の第１スプライン軸部５２の外周の歯溝にスプライン嵌合されることにより、その第１スプライン軸部５２に対して周方向の相対回転不能に固定されている。また、スリーブシャフト４６の第２スプライン軸部５６側の他端の内周面には、内周に周方向の等間隔に歯溝が形成された中空円筒状のストッパ４８が圧入されている。また、ストッパ４８は、そのストッパ４８の内周に形成された歯の周方向位置がコアシャフト４４の第２スプライン軸部５６の外周に形成された溝に位置するように、且つその第２スプライン軸部５６に対してドライブシャフト１０の回転方向（図２および図４における矢印ａの方向）に所定角度θ１だけ相対回転可能に設けられている。そして、ストッパ４８は、ドライブシャフト１０へ入力される伝達トルクＴが予め設定された所定値Ｔ１[N・m]を越えてコアシャフト４４のねじり角θＴが所定値θＴ１[rad]を越え、ストッパ４８とコアシャフト４４の第２スプライン軸部５６との相対回転角度が所定角度θ１以上になると、第２スプライン軸部５６に対して周方向に当接して伝達トルクＴの一部をスリーブシャフト４６からコアシャフト４４へ伝達するようになっている。すなわち、伝達トルクＴが所定値Ｔ１以下である場合にはコアシャフト４４を介してトルクを伝達し、伝達トルクＴが所定値Ｔ１を越える場合にはコアシャフト４４に加えてスリーブシャフト４６を介してトルクを伝達するようになっている。本実施例において、コアシャフト４４は、本発明における第１部材に相当し、また、スリーブシャフト４６およびストッパ４８は、本発明における第２部材に相当し、また、中間シャフト部材３８は、本発明におけるドライブシャフト１０の長手方向の中間部に設けられている可変剛性手段に相当する。

図６は、ドライブシャフト１０のねじりに関する特性を示す図であって、ドライブシャフト１０の伝達トルクＴとコアシャフト４４のねじり角θＴとの関係を示す図である。図６に示すように、上述のように構成されるドライブシャフト１０において、伝達トルクＴが所定値Ｔ１以下でありコアシャフト４４だけを介してトルクを伝達する場合は、伝達トルクＴが所定値Ｔ１を越えてコアシャフト４４に加えてスリーブシャフト４６を介してトルクを伝達する場合に比較して、伝達トルクＴの増加量に対するねじり角θＴの増加量が大きくなるすなわちねじり剛性が低くなるようになっている。ここで、上記所定値Ｔ１は、予め実験的に求められた値である。本実施例では、例えば、シミュレーションまたは実走行試験などにより種々の走行パターンを実施した際に、所定のギヤ段における図２に示す所定速度Ｖ１から所定速度Ｖ２までのロックアップクラッチ２９の係合領域内の低速度域Ａにおいて、ロックアップクラッチ２９の係合時の最大トルクが所定値Ｔ１となるように設定される。ここで、図２に示すように、低速度域Ａにおいて伝達トルクＴが最大となるスロットル弁開度θ_ＴＨ、すなわちロックアップクラッチ２９の作動状態が係合状態から解放状態へ切り替わる直前の所定値θ_ＴＨ１は、上記所定値Ｔ１に相当するスロットル弁開度θ_ＴＨとなっている。これにより、中間シャフト部材３８は、ロックアップクラッチ２９が係合されるときのねじり剛性をロックアップクラッチ２９が解放されるときのねじり剛性よりも低くするようになっている。さらに具体的には、本実施例の中間シャフト部材３８は、比較的小さなトルクを伝達する低速度域Ａにおけるロックアップクラッチ２９の係合時にドライブシャフト１０に作用する伝達トルクＴが最も大きいときのねじり剛性を、例えば加速走行時など、高負荷がかかることでねじり角θＴが所定値θＴ１以上となる比較的大きなトルクを伝達する低速度域Ａにおけるロックアップクラッチ２９の解放時のねじり剛性よりも、低くするようになっている。

因みに、図６において２点鎖線で示すように、伝達トルクＴに応じてねじり剛性が変化しない従来例のドライブシャフトでは、ロックアップクラッチ２９が係合されるときのねじり剛性とロックアップクラッチ２９が解放されるときのねじり剛性とが同じになる。そのため、従来例のドライブシャフトにおいては、ねじり剛性は、一般的に、耐久性や操作安定性を確保するために高負荷がかかるときに合わせて設計される。なお、図６において点線で示すように、上記従来例に比較して剛性を落とした一例のドライブシャフトでは、そのドライブシャフトに高負荷がかかった場合の耐久性や操作安定性が確保されない。

以下においては、上述のように構成される本実施例のドライブシャフト１０を備える車両の駆動系の振動特性について説明する。

先ず、前記従来例のドライブシャフトを備える車両のねじり振動に関して考察する。図７は、車両の駆動装置１２のねじり振動系をマス（質量）とダンパとで表した等価４自由度モデルを示す図である。図７において、マスＭ１は、エンジン１４のクランクシャフトおよびトルクコンバータ１６の１次側（トルクコンバータ１６の入力軸およびポンプ翼車２５）を含み、慣性モーメントＩ１を有している。また、マスＭ２は、トルクコンバータ１６の２次側（トルクコンバータ１６の出力軸およびタービン翼車２６）、自動変速機１８、および差動歯車装置２２を含み、慣性モーメントＩ２を有している。また、マスＭ３は、駆動輪２４を含み、慣性モーメントＩ３を有している。また、マスＭ４は、サスペンションおよび車体を含み、慣性モーメントＩ４を有している。また、マスＭ１とマスＭ２との間は、ねじり剛性Ｋθ１を有するトルクコンバータ１６のロックアップダンパにより連結されている。また、マスＭ２とマスＭ３との間は、ねじり剛性Ｋθ２を有する上記従来例のドライブシャフトにより連結されている。また、マスＭ３とマスＭ４との間は、ねじり剛性Ｋθ３を有する駆動輪２４のタイヤにより連結されている。

ここで、図７の等価４自由度モデルの運動方程式を計算した結果、すなわち、例えば、図７に示す等価４自由度モデルのねじり振動の挙動を電子計算機によってシミュレーションした結果、低回転領域すなわち例えば１０００乃至１５００[rpm]のエンジン回転速度領域のねじり振動に最も影響を与えているのは、ねじり共振２次モードであることがわかる。図８は、そのねじり共振２次モード（振動モード）を示すものであり、マスＭ１乃至Ｍ３のねじれの指標（各マス相互の相対的な振幅または角度）を矢印ｂ、ｃ、ｄの大きさで示した図である。なお、図８において、マスＭ４はほとんど動いていない。図８に示すように、このねじり共振２次モードにおいて最もねじれているのはマスＭ２であり、この駆動モードで効果的に共振を低減させるには、ドライブシャフト１０のねじり剛性Ｋθ２を低下させるということが考えられる。

図９は、本実施例のドライブシャフト１０を備えた車両の振動系全体の振動特性の一部を示す図であって、エンジン１４のエンジン回転速度Ｎ_Ｅと振動伝達レベルＬＶとの関係を示す図である。図９において、点線は、伝達トルクＴが所定値Ｔ１を越えるときのエンジン回転速度Ｎ_Ｅと振動伝達レベルＬＶとの関係を示すものであって、また、前記従来例のドライブシャフトを備えた車両の振動系におけるエンジン回転速度Ｎ_Ｅと振動伝達レベルＬＶとの関係を示すものでもある。なお、本実施例のドライブシャフト１０において伝達トルクＴが所定値Ｔ１を越えるときのねじり剛性は、前記従来のドライブシャフトと同じ値である。また、実線は、伝達トルクＴが所定値Ｔ１以下であるときのエンジン回転速度Ｎ_Ｅと振動伝達レベルＬＶとの関係を示すものである。図９に示すように、実線は、点線に比較して共振点が低下すなわち低回転方向へ移動されている。すなわち、本実施例のドライブシャフト１０では、伝達トルクＴが所定値Ｔ１以下であるロックアップクラッチ２９の係合時には、伝達トルクＴが所定値Ｔ１を越えるロックアップクラッチ２９の解放時に比較して、ねじり剛性が低くされることにより共振周波数が低下されている。これにより、伝達トルクＴが所定値Ｔ１以下となるロックアップクラッチ２９の係合時においては、前記従来例のドライブシャフトを備えた車両に比較して、エンジン回転速度Ｎ_Ｅが例えば１５００[rpm]と同じ値であっても、振動伝達レベルＬＶが所定値ＬＶ１から所定値ＬＶ２へ低下されている。また、伝達トルクＴが所定値Ｔ１以下となるロックアップクラッチ２９の係合時においては、前記従来例のドライブシャフトを備えた車両に比較して、エンジン回転速度Ｎ_Ｅが１５００[rpm]より低い所定値Ｎ_Ｅ１であっても、振動伝達レベルＬＶが同じ値すなわち所定値ＬＶ１を示す。

上述のように、本実施例のドライブシャフト（動力伝達部材）１０によれば、動力伝達経路に設けられたロックアップクラッチ付トルクコンバータ１６を備えた車両に用いられるドライブシャフト１０であって、ロックアップクラッチ２９が係合されるときのねじり剛性をそのロックアップクラッチ２９が解放されるときのねじり剛性よりも低くする中間シャフト部材（可変剛性手段）３８を含むことから、ロックアップクラッチ２９係合時の駆動系の共振周波数がロックアップクラッチ２９解放時に比較して低下するので、ロックアップクラッチ２９を低回転で係合させた際に駆動系ねじり共振が発生することを抑制することができる。また、例えば加速走行時など、ロックアップクラッチ２９解放時のねじり剛性は、ロックアップクラッチ２９係合時に比較して高いので、ドライブシャフト１０の耐久性や車両の操縦安定性が確保できる。つまり、耐久性や操縦安定性を確保しつつ、ロックアップクラッチ２９を低回転で係合させた際に駆動系ねじり共振が発生することを抑制できるドライブシャフト１０が得られる。

また、本実施例のドライブシャフト（動力伝達部材）１０によれば、そのドライブシャフト１０は、前記動力伝達経路の一部に設けられたものであり、中間シャフト部材３８は、そのドライブシャフト１０の長手方向の中間部に設けられていることから、ロックアップクラッチ２９係合時の駆動系の共振周波数がロックアップクラッチ２９解放時に比較して低下するので、ロックアップクラッチ２９を低回転で係合させた際に駆動系ねじり共振が発生することを抑制することができる。また、例えば加速走行時など、ロックアップクラッチ２９解放時のねじり剛性は、ロックアップクラッチ２９係合時に比較して高いので、ドライブシャフト１０の耐久性や車両の操縦安定性が確保できる。つまり、耐久性や操縦安定性を確保しつつ、ロックアップクラッチ２９を低回転で係合させた際に駆動系ねじり共振が発生することを抑制できるドライブシャフト１０が得られる。

また、本実施例のドライブシャフト（動力伝達部材）１０によれば、中間シャフト部材３８は、伝達トルクＴが予め設定された所定値Ｔ１以下である場合にはコアシャフト（第１部材）４４を介してトルクを伝達し、伝達トルクＴが予め設定された所定値Ｔ１を越える場合にはそのコアシャフト４４に加えてスリーブシャフト４６およびストッパ４８（第２部材）を介してトルクを伝達することから、コアシャフト４４だけを介してトルクを伝達する場合の駆動系の共振周波数は、コアシャフト４４およびスリーブシャフト４６を介してトルクを伝達する場合に比較して低下するので、伝達トルクＴが低い例えば定常走行時においてロックアップクラッチ２９を低回転で係合させた際に、駆動系ねじり共振が発生することを抑制することができる。また、例えば加速走行時など、伝達トルクＴが高い場合のロックアップクラッチ２９解放時のねじり剛性は、ロックアップクラッチ２９係合時に比較して高いので、ドライブシャフト１０の耐久性や車両の操縦安定性が確保できる。つまり、耐久性や操縦安定性を確保しつつ、ロックアップクラッチ２９を低回転で係合させた際の駆動系ねじり共振の発生を抑制することができるドライブシャフト１０が得られる。

また、本実施例のドライブシャフト（動力伝達部材）１０によれば、中間シャフト部材３８は、トルク伝達方向に長手状に配設されたコアシャフト４４と、一端がそのコアシャフト４４に固定され、そのコアシャフト４４と同心に設けられたスリーブシャフト４６と、そのスリーブシャフト４６の他端に設けられ、上記コアシャフト４４のねじり角θＴが所定値θＴ１を越えるとそのコアシャフト４４に周方向に当接して伝達トルクＴの一部をスリーブシャフト４６からコアシャフト４４へ伝達するストッパ４８とを、含むことから、コアシャフト４４だけを介してトルクを伝達する場合の駆動系の共振周波数は、コアシャフト４４およびスリーブシャフト４６を介してトルクを伝達する場合に比較して低下するので、伝達トルクＴが低く上記ねじり角θＴが所定値θＴ１以下である例えば定常走行時などにおいてロックアップクラッチ２９を低回転で係合させた際に、駆動系ねじり共振が発生することを抑制できる。また、例えば加速走行時など、高負荷がかかることで上記ねじり角θＴが所定値θＴ１を越えるロックアップクラッチ２９解放時のねじり剛性は、ロックアップクラッチ２９係合時に比較して高いので、ドライブシャフト１０の耐久性や車両の操縦安定性が確保できる。つまり、耐久性や操縦安定性を確保しつつ、ロックアップクラッチ２９を低回転で係合させた際の駆動系ねじり共振の発生を抑制することができるドライブシャフト１０が得られる。

次に、本発明の他の実施例について説明する。なお、以下の実施例の説明において、前述の実施例と重複する部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図１０は、本発明の他の実施例のドライブシャフト１０の中間シャフト部材（可変剛性手段）７０を示す断面図であり、前述の実施例における図３に相当する図である。また、図１１は、図１０の中間シャフト部材７０におけるXI−XI矢視断面を示す断面図である。図１０および図１１において、中間シャフト部材７０は、互いに同心に設けられた第１シャフト７２および第２シャフト７４と、一端がその第２シャフト７４に固定され、他端に第１シャフト７２の一端が挿入されたスリーブシャフト７６と、そのスリーブシャフト７６の内周面７８と第１シャフト７４の外周面８０との間に設けられてトルクを伝達する例えばゴム等の弾性部材８２と、スリーブシャフト７６に設けられ、そのスリーブシャフト７６と第１シャフト７２との相対回転角度θＲが所定値θＲ１以上になると、スリーブシャフト７６と第１シャフト７２との相対回転を阻止するストッパ８４とを、備えて構成されている。以下、具体的に説明する。

第１シャフト７２は、一端が上述のようにスリーブシャフト７６の他端に挿入され、他端が図１に示す自在継手３６に連結された円筒状のシャフト部材である。また、第２シャフト７４は、一端面が第１シャフト７２の他端面に向かい合うように配設され、他端が図１に示す自在継手４０に連結された円筒状のシャフト部材である。

スリーブシャフト７６は、一端が第２シャフト７４の一端に固定されてその第２シャフト７４と一体的に設けられ、他端が第１シャフト７２の一端を覆うように且つその第１シャフト７２と同心に設けられた有底中空円筒状部材である。

第１シャフト７２の外周面８０におけるスリーブシャフト７６の他端に位置する箇所には、周方向の等間隔に且つ半径方向外側に突き出す複数（本実施例では５つ）の突起８６を有する中空円筒状の突起部材８８が嵌着されている。ストッパ８４は、周方向の等間隔に複数（本実施例では５つ）の溝９０が形成された中空円筒状部材であり、スリーブシャフト７６の他端の内周面に圧入されている。また、ストッパ８４は、そのストッパ８４の内周に形成された溝９０の周方向位置が第１シャフト７２に嵌着された突起部材８８の突起８６に位置するように、且つ第１シャフト７２に対して回転方向（図１０および図１１における矢印ａの方向）とは反対方向に所定角度θ１だけ相対回転可能に設けられている。そして、ストッパ８４は、ドライブシャフト１０へ入力される伝達トルクＴが予め設定された所定値Ｔ１[N・m]を越えて中間シャフト部材７０のねじり角θＴが所定値θＴ１[rad]を越え、ストッパ８４と第１シャフト７２との相対回転角度θＲが所定角度θ１以上になると、突起部材８８の突起８６に周方向に当接して、第１シャフト７２とスリーブシャフト７６との相対回転を阻止するようになっている。すなわち、ストッパ８４は、伝達トルクＴが所定値Ｔ１以下である場合には弾性部材８２を介してトルクを伝達し、伝達トルクＴが所定値Ｔ１を越える場合にはその弾性部材８２に加えてスリーブシャフト７６を介してトルクを伝達するようになっている。本実施例において、第１シャフト７２と弾性部材８２と第２シャフト７４とは、本発明における第１部材に相当し、また、スリーブシャフト７６およびストッパ８４は、本発明における第２部材に相当し、また、本実施例において、中間シャフト部材７０は、本発明における可変剛性手段に相当する。

上述のように、本実施例のドライブシャフト１０によれば、中間シャフト部材（可変剛性手段）７０は、互いに同心に設けられた第１シャフト７２および第２シャフト７４と、一端にその第１シャフト７２の一端が挿入され、他端がその第２シャフト７４の一端に固定されたスリーブシャフト７６と、そのスリーブシャフト７６の内周面７８と第１シャフト７２の外周面８０との間に設けられてトルクを伝達する弾性部材８２と、スリーブシャフト７６に設けられ、第１シャフト７２とそのスリーブシャフト７６との相対回転角度θＲが所定値θＲ１を越えると、その第１シャフト７２とスリーブシャフト７６との相対回転を阻止するストッパ８４とを、含むことから、弾性部材８２だけを介してトルクを伝達する場合の駆動系の共振周波数は、弾性部材８２およびスリーブシャフト７６を介してトルクを伝達する場合に比較して低下するので、伝達トルクＴが低く相対回転角度θＲが所定値θＲ１より小さい例えば定常走行時などにおいてロックアップクラッチ２９を低回転で係合させた際に、駆動系ねじり共振が発生することを抑制することができる。また、例えば加速走行時など、高負荷がかかることで相対回転角度θＲが所定値θＲ１以上になるロックアップクラッチ２９解放時のねじり剛性は、ロックアップクラッチ２９係合時に比較して高いので、ドライブシャフト１０の耐久性や車両の操縦安定性が確保できる。つまり、耐久性や操縦安定性を確保しつつ、ロックアップクラッチ２９を低回転で係合させた際の駆動系ねじり共振の発生を抑制することができるドライブシャフト１０が得られる。

以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、別の態様でも実施され得る。

たとえば、前述の実施例において、ドライブシャフト１０は、ＦＦ車両において用いられていたが、ＦＲ車両や４ＷＤ車両などの他の駆動形式の車両において用いられてもよい。またドライブシャフト１０は、ＦＦ車両において差動歯車装置２２と駆動輪２４とを連結し、その差動歯車装置２２から駆動輪２４へ動力を伝達するものであったが、これに限らない。要するに、動力伝達経路に設けられたロックアップクラッチ付トルクコンバータを備えた車両において用いられる動力伝達部材であればよい。例えば、ＦＲ車両において自動変速機から差動歯車装置へ動力を伝達するもの（プロペラシャフト）、または４ＷＤ車両においてトランスファから差動歯車装置へ動力を伝達するもの等であってもよい。

また、前述の実施例において、スリーブシャフト４６の一端とコアシャフト４４との固定は、スリーブシャフト４６の一端の内周面に圧入された固定スリーブ６０の内周の歯溝がコアシャフト４４の第１スプライン軸部５２の外周の歯溝にスプライン嵌合されることにより行われていたが、これに限らない。例えば、溶接、ボルト締付、あるいは固定ピン圧入により行われてもよいなど、種々の態様が考えられる。

また、前述の実施例において、ストッパ４８は、内周に周方向の等間隔に歯溝が形成された中空円筒状の部材であったが、これに限らない。要するに、ストッパ４８は、ドライブシャフト１０へ入力される伝達トルクＴが予め設定された所定値Ｔ１を越えてコアシャフト４４のねじり角θＴが所定値θＴ１を越え、ストッパ４８とコアシャフト４４の第２スプライン軸部５６との相対回転角度が所定角度θ１以上になると、第２スプライン軸部５６に対して周方向に当接して伝達トルクＴの一部をスリーブシャフト４６からコアシャフト４４へ伝達するものであればよい。例えば、ストッパ４８は、コアシャフト４４の外周面に固定されたキーに対して、ドライブシャフト１０の回転方向（図２および図４における矢印ａの方向）に所定角度θ１だけ相対回転可能に形成されたキー溝であってもよい。

また、前述の実施例において、ストッパ４８および固定スリーブ６０はスリーブシャフト４６に対して圧入されて固定されたものであったが、これに限らず、例えばスリーブシャフト４６に一体的に形成されたものであってもよい。

また、前述の実施例において、突起部材８８は、周方向の等間隔に且つ半径方向外側に突き出す複数の突起８６を有する中空円筒状であって、第１シャフト７２に嵌着されたものであり、ストッパ８４は、周方向の等間隔に複数の溝９０が形成された中空円筒状部材であって、スリーブシャフト７６に圧入されたものであったが、これに限らない。要するに、ストッパ８４は、スリーブシャフト７６と第１シャフト７２との相対回転角度θＲが所定値θＲ１以上になると、スリーブシャフト７６と第１シャフト７２との相対回転を阻止するものであればよい。例えば、突起部材８８は、第１シャフト７２の外周に固定されたキーであり、ストッパ８４は、スリーブシャフト７６の内周に形成されたキー溝であってもよい。また、例えば突起部材８８は、第１シャフト７２に一体的に形成されたものであってもよいし、ストッパ８４はスリーブシャフト７６に一体的に形成されたものであってもよい。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。

本発明の一実施例のドライブシャフトを備える車両の駆動装置の概略構成およびその車両に設けられた制御系統の要部を示す図である。 車速軸とスロットル弁開度軸との二次元座標内において設定された、図１に示すトルクコンバータのロックアップクラッチの作動領域に関する予め記憶された関係を示す図である。 図１のドライブシャフトの長手方向の中間部すなわち中間シャフト部材のIII矢視部を拡大して断面で示す図である。 図３に示す中間シャフト部材のIV−IV矢視断面を示す断面図である。 図３に示す中間シャフト部材のV−V矢視断面を示す断面図である。 ドライブシャフトのねじりに関する特性を示す図であって、ドライブシャフトの伝達トルクとコアシャフトのねじり角との関係を示す図である。 図１に示す車両の駆動装置のねじり振動系をマスとダンパとで簡素化して表した等価４自由度モデルを示す図である。 図７に示す等価４自由度モデルの運動方程式の計算結果として、ねじれの指標すなわち各マスの相互の相対的な振幅を示した図である。 本実施例のドライブシャフトを備えた車両の振動系全体の振動特性を示す、エンジン回転速度と振動伝達レベルとの関係のうちのねじり共振２次モードに関連する部分を示す図である。 本発明の他の実施例のドライブシャフトの中間シャフト部材を示す断面図であり、前述の実施例における図３に相当する図である。 図１０の中間シャフト部材におけるXI−XI矢視断面を示す断面図である。

符号の説明

１０：ドライブシャフト（車両用動力伝達部材）
１６：トルクコンバータ
２９：ロックアップクラッチ
３８、７０：中間シャフト部材（可変剛性手段）
４４：コアシャフト（第１部材）
４６：スリーブシャフト（第２部材）
４８：ストッパ（第２部材）
７２：第１シャフト
７４：第２シャフト
７６：スリーブシャフト
７８：内周面
８０：外周面
８２：弾性部材
８４：ストッパ
Ｔ：伝達トルク
Ｔ１、θＲ１、θＴ１：所定値
θＲ：相対回転角度
θＴ：ねじり角

Claims (5)

1. ロックアップクラッチ付トルクコンバータを備えた車両の動力伝達経路に用いられる車両用動力伝達部材であって、
   前記ロックアップクラッチが係合されるときのねじり剛性を該ロックアップクラッチが解放されるときのねじり剛性よりも低くする可変剛性手段を含むことを特徴とする車両用動力伝達部材。
2. 前記車両用動力伝達部材は、前記動力伝達経路の一部に設けられたドライブシャフトであり、
   前記可変剛性手段は、該ドライブシャフトの長手方向の中間部に設けられていることを特徴とする請求項１の車両用動力伝達部材。
3. 前記可変剛性手段は、伝達トルクが予め設定された値以下である場合には第１部材を介してトルクを伝達し、伝達トルクが予め設定された値を越える場合には該第１部材に加えて第２部材を介してトルクを伝達することを特徴とする請求項１または２の車両用動力伝達部材。
4. 前記可変剛性手段は、
   トルク伝達方向に長手状に配設されたコアシャフトと、
   一端が該コアシャフトに固定され、該コアシャフトと同心に設けられたスリーブシャフトと、
   該スリーブシャフトの他端に設けられ、前記コアシャフトのねじり角が所定値を越えると該コアシャフトに周方向に当接して伝達トルクの一部を該スリーブシャフトから該コアシャフトへ伝達するストッパと
   を、含むことを特徴とする請求項１または２の車両用動力伝達部材。
5. 前記可変剛性手段は、
   互いに同心に設けられた第１シャフトおよび第２シャフトと、
   一端に該第１シャフトの一端が挿入され、他端が該第２シャフトの一端に固定されたスリーブシャフトと、
   該スリーブシャフトの内周面と前記第１シャフトの外周面との間に設けられてトルクを伝達する弾性部材と、
   前記スリーブシャフトに設けられ、前記第１シャフトと該スリーブシャフトとの相対回転角度が所定値を越えると、該第１シャフトと該スリーブシャフトとの相対回転を阻止するストッパと
   を、含むことを特徴とする請求項１または２の車両用動力伝達部材。

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