JP2011012793A - Power transmission shaft - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スプライン嵌合により連結された動力伝達軸に関する。 The present invention relates to a power transmission shaft connected by spline fitting.
自動車等のエンジンの動力を伝達する動力伝達軸は、複数の軸材が連結されることによって構成されている。例えば、一方の軸の端部に雄スプライン溝を形成し、他方の軸の端部に雌スプライン溝を形成して、上記雌スプラインに上記雄スプラインを挿入嵌合して回転一体となるようにしたものが車両の動力伝達軸として使用される(例えば特許文献1,2を参照。)。
A power transmission shaft that transmits the power of an engine such as an automobile is configured by connecting a plurality of shaft members. For example, a male spline groove is formed at the end of one shaft, a female spline groove is formed at the end of the other shaft, and the male spline is inserted and fitted into the female spline so as to be integrally rotated. Is used as a power transmission shaft of a vehicle (see, for example,
図3は、従来の四輪駆動車のトランスアクスル51、トランスファー52等を示している。符号57は、デファレンシャルギヤ、符号55はデファレンシャルギヤ57のデフケースである。また、符号10は車両の前輪に連結されているドライブシャフトである。トランスアクスルケース61は、図示しないエンジンに固定されており、トランスファーケース62は、スティフナ64を介して図示しないエンジンに固定されている。
FIG. 3 shows a
また、トランスファー52は、中空軸状のリングギヤマウンティングケース56と、このリングギヤマウンティングケース56に固設されたリングギヤ66と、このリングギヤ66に噛合したドリブンギヤ67とで構成されている。リングギヤ66とドリブンギヤ67とはハイポイドギヤを形成している。なお、ドリブンギヤ67は、図示しないプロペラシャフトに回転一体に連結されている。
The
図4は、図3に示すスプライン嵌合部65の拡大図である。この図4に示すように、デフケース55の一側部には、中空軸部55aが形成されており、この中空軸部55aの端部に雌スプライン溝55aaが形成されている。この中空軸部55aの雌スプライン溝55aaには、リングギヤマウンティングケース6の端部に形成された雄スプライン溝56aが挿入嵌合されている。
FIG. 4 is an enlarged view of the
デフケース55に固設されたリングギヤ54にはヘリカルギヤが採用されているため、エンジン側から駆動輪側へ動力が伝達される際に、そのリングギヤ54は、図5に示すように、矢印F1で示す方向の力(反力)を受ける。また、トランスファー52にはハイポイドギヤが採用されているため、トランスファー52のリングギヤ66は、矢印F2で示す方向の力(反力)を受ける。このため、デフケース55およびリングギヤマウンティングケース56には、矢印Mで示す方向の曲げモーメントが発生する。
Since the
スプライン嵌合部65を有する動力伝達軸(デフケース55およびリングギヤマウンティングケース56)に曲げモーメントが発生すると、そのスプライン嵌合部65に最大応力が発生し易くなる。特に最近は、エンジンの駆動力の増大に伴って上記曲げモーメントも増大しており、仮にスプライン嵌合部65の強度が不十分であれれば、スプライン嵌合部65のデフケース55側が内径を押し広げられるようにして変形するおそれがある。
When a bending moment is generated in the power transmission shaft (the
このような変形を防止するために、トランスアクスルケース61をエンジンに固定し、さらに、図3に示すように、スティフナ64等を用いてトランスファーケース62もエンジンに固定することが行われるようになった。これにより、上記曲げモーメントおよびスプライン嵌合部65における最大曲げ応力の低減が図られる。
In order to prevent such deformation, the
また、デフケース55の中空軸部55aのスプライン嵌合部65における肉厚を一様に厚くして、当該部分の最大曲げ応力の低減を図ることも可能である。
Further, it is possible to uniformly increase the thickness of the
しかしながら、スティフナ64を設けると重量増加や組付け工数の増加を招くという問題がある。また、FF4WD車においては、トランスファーケース62周辺にスティフナ64の取り付けスペースを確保することが困難であったり、トランスファーケース62の形状が制約を受けるおそれがあった。
However, when the
また、デフケース55の中空軸部55aのスプライン嵌合部65における肉厚を一様に厚くすることも重量増加を招く点で問題があった。
Further, evenly increasing the thickness of the spline fitting
本発明は上記問題点に鑑みて創案されたものであり、トランスファーケースをエンジンに固定することなく、スプライン嵌合部の重量増加をできるだけ抑えつつ、当該スプライン嵌合部における最大曲げ応力を低減できる動力伝達軸を提供することを目的とする。 The present invention was devised in view of the above problems, and the maximum bending stress in the spline fitting portion can be reduced while suppressing the increase in the weight of the spline fitting portion as much as possible without fixing the transfer case to the engine. An object is to provide a power transmission shaft.
上述の課題を解決するための手段として、本発明の動力伝達軸は、以下のように構成されている。すなわち、本発明の動力伝達軸は、端部に雄スプライン溝が形成された第1軸と、前記雄スプライン溝に挿入嵌合された雌スプライン溝が端部に形成された第2軸と、を備えることを前提とし、第1軸と第2軸とがスプライン嵌合により重なり合う重合部の両端位置において、第2軸の外周部に径方向外側に突出した凸部が形成されている、ことを特徴としている。 As means for solving the above-described problems, the power transmission shaft of the present invention is configured as follows. That is, the power transmission shaft of the present invention includes a first shaft having a male spline groove formed at an end thereof, a second shaft having a female spline groove inserted and fitted into the male spline groove formed at an end thereof, and On both ends of the overlapping portion where the first shaft and the second shaft overlap with each other by spline fitting, and a convex portion protruding radially outward is formed on the outer peripheral portion of the second shaft. It is characterized by.
かかる構成を備える動力伝達軸によれば、第2軸の外周部の肉厚を部分的に厚くするだけで、スプライン嵌合部の変形を抑制することができ、しかも、スプライン嵌合部における重量増加を最小限に抑えることができる。 According to the power transmission shaft having such a configuration, the deformation of the spline fitting portion can be suppressed only by partially increasing the thickness of the outer peripheral portion of the second shaft, and the weight in the spline fitting portion can be suppressed. The increase can be minimized.
本発明に係る動力伝達軸によれば、トランスファーケースをエンジンに固定しなくても、スプライン嵌合部における重量増加を最小限に抑えつつ、スプライン嵌合部の変形を抑制することができる。 According to the power transmission shaft of the present invention, it is possible to suppress deformation of the spline fitting portion while minimizing the weight increase in the spline fitting portion without fixing the transfer case to the engine.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、四輪駆動車両用のトランスアクスル1およびトランスファー2を示している。図2は、後述するスプライン嵌合部15の拡大図である。本発明の動力伝達軸3は、互いにスプライン嵌合されているデフケース5およびリングギヤマウンティングケース6に適用されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a
符号7はデファレンシャルギヤである。デファレンシャルギヤ7は、上記デフケース5、このデフケース5に固設されたヘリカルギヤからなるリングギヤ4、一対のピニオンギヤ8,8および一対のサイドギヤ9,9で構成されている。
Reference numeral 7 denotes a differential gear. The differential gear 7 includes the
符号10,10はドライブシャフトであり、それぞれの端部は上記サイドギヤ9,9にスプライン嵌合されている。
トランスアクスルケース11は、図示しないエンジンに固定され、トランスファーケース12は、トランスアクスルケース11に固定されている。従来例で説明したようにトランスファーケース12をスティフナを用いてエンジンに固定してもよいが、本実施形態では、トランスファーケース12はトランスアクスルケース11のみに固定されておりエンジンには固定されていない。
The transaxle case 11 is fixed to an engine (not shown), and the
デファレンシャルギヤ7のリングギヤ4およびデフケース5は、図示しないエンジンにより変速機を介して回転駆動されるようになっている。このデフケース5の回転駆動力は、ピニオンギヤ8,8、サイドギヤ9,9を介してドライブシャフト10,10に伝達され、図示しない車両の前輪を回転させる。デフケース5は、トランスアクスルケース11内に軸受18,19によって回転自在に支持されている。
The
デフケース5の一側部には、ドライブシャフト10の周囲に沿って中空軸部5aが延在しており、この中空軸部5aの端部に雌スプライン溝5aa(図2参照)が形成されている。この中空軸部5aには、雄スプライン溝6aが端部に形成された中空軸状のリングギヤマウンティングケース6がスプライン嵌合されている。つまり、上記雌スプライン溝5aaに上記雄スプライン溝6aが挿入嵌合されている。なお、ドライブシャフト10とリングギヤマウンティングケース6とは相対回転自在となっている。
On one side of the
図1に示すように、リングギヤマウンティングケース6は、トランスファーケース12内の軸受20,21に回転自在に支持されている。リングギヤマウンティングケース6にはリングギヤ16が固設されており、このリングギヤ16と、このリングギヤ16に噛合したドリブンギヤ17とがハイポイドギヤを形成してトランスファー2を構成している。なお、ドリブンギヤ17は、図示しないプロペラシャフトに回転一体に連結されている。
As shown in FIG. 1, the ring
デフケース5の中空軸部5aとリングギヤマウンティングケース6とがスプライン嵌合することによって重なり合う部分(以下「重合部15a」という。)における両端位置15a1,15a2においては、中空軸部5aの外周部に径方向外側に突出した第1凸部23および第2凸部24が形成されている。これらの第1凸部23および第2凸部24は周方向全体に亘って形成されている。なお、第1凸部23および第2凸部24の径方向外側への突出高さは、後述する曲げモーメントによって生じる最大応力がデフケース5に使用される材料の許容応力以下となるように設定されることが望ましい。
At both end positions 15a1 and 15a2 in a portion where the
上記デフケース5に固設されたリングギヤ4には、ヘリカルギヤが採用されているため、エンジン側から駆動輪側へ動力が伝達される際に、リングギヤ4およびデフケース5は、矢印F1で示す方向の力(反力)を駆動側ギヤ(リングギヤ4と噛合したギヤ)から受ける。また、トランスファー2(リングギヤ16およびドリブンギヤ17)にはハイポイドギヤが採用されているため、リングギヤ16およびリングギヤマウンティングケース6は、矢印F2で示す方向の力(反力)をドリブンギヤ17から受ける。
Since the
このため、デフケース5およびリングギヤマウンティングケース6には、矢印Mで示す方向に曲げモーメントが働く。スプライン嵌合部15を有するデフケース5(中空軸部5a)およびリングギヤマウンティングケース6に曲げモーメントが働くと、そのスプライン嵌合部15の重合部15aの両端位置15a1,15a2に最大応力が発生する。しかし、デフケース5の中空軸部5aの外周部には、重合部15aの両端位置15a1,15a2において、径方向外側に突出した第1凸部23および第2凸部24が形成されて肉厚が増しているため、中空軸部5aに生じる最大曲げ応力が抑制される。これにより、デフケース5の中空軸部5aがリングギヤマウンティングケース6によって押し広げられるような変形が防止される。
For this reason, a bending moment acts on the
なお、本願発明者は、CAE解析により、上記曲げモーメントMが発生する際に、上記重合部15aの両端位置15a1,15a2における雌スプライン溝5aaの歯元の応力が最も高くなることを確認している。本発明によればこの歯元の応力を低減できるようになる。
The inventor of the present application confirmed by CAE analysis that when the bending moment M is generated, the stress at the root of the female spline groove 5aa at both end positions 15a1 and 15a2 of the overlapping
以上の説明から明らかなように、本発明の実施の形態におけるデフケース5とリングギヤマウンティングケース6とから構成される動力伝達軸3によれば、デフケース5の中空軸部5aの肉厚を部分的に厚くするだけで、スプライン嵌合部15の変形および破損を防止することができ、しかも、スプライン嵌合部15における重量増加を最小限に抑えることができる。
As is clear from the above description, according to the
また、本発明によれば、曲げモーメントを抑制するために、スティフナ等を用いてトランスファーケース12をエンジンに固定する必要もなくなる。
Further, according to the present invention, it is not necessary to fix the
本発明は、例えば自動車の動力伝達軸、特に、スプライン嵌合部を有する動力伝達軸に適用することができる。 The present invention can be applied to, for example, a power transmission shaft of an automobile, in particular, a power transmission shaft having a spline fitting portion.
3 動力伝達軸
5 デフケース(第2軸)
5aa 雌スプライン溝
6 リングギヤマウンティングケース(第1軸)
6a 雄スプライン溝
15 スプライン嵌合部
15a 重合部
15a1 重合部の端位置
15a2 重合部の端位置
23 第1凸部
24 第2凸部
3
5aa
6a
Claims (1)
前記雄スプライン溝に挿入嵌合された雌スプライン溝が端部に形成された第2軸と、
を備える動力伝達軸において、
第1軸と第2軸とがスプライン嵌合により重なり合う重合部の両端位置において、第2軸の外周部に径方向外側に突出した凸部が形成されている、
ことを特徴とする動力伝達軸。 A first shaft having a male spline groove formed at the end;
A second shaft having a female spline groove inserted and fitted in the male spline groove formed at an end;
In a power transmission shaft comprising:
At both end positions of the overlapping portion where the first shaft and the second shaft overlap by spline fitting, a convex portion protruding radially outward is formed on the outer peripheral portion of the second shaft.
A power transmission shaft characterized by that.
Priority Applications (1)
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JP2009159461A JP2011012793A (en) | 2009-07-06 | 2009-07-06 | Power transmission shaft |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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JP2009159461A Pending JP2011012793A (en) | 2009-07-06 | 2009-07-06 | Power transmission shaft |
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-
2009
- 2009-07-06 JP JP2009159461A patent/JP2011012793A/en active Pending
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