JP2011140998A - Power transmission shaft - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動力伝達シャフトに関し、特に、車両に搭載された駆動源と駆動輪との間の動力伝達経路に設けられる車両用の動力伝達シャフトに関する。 The present invention relates to a power transmission shaft, and more particularly to a vehicle power transmission shaft provided in a power transmission path between a drive source mounted on a vehicle and drive wheels.
一般に、車両に搭載されたエンジンから出力されたトルクは、トルクコンバータおよび変速機などを介して差動歯車装置に入力され、差動歯車装置に入力されたトルクは、差動歯車装置と駆動輪との間の動力伝達経路(以下、ドライブラインという)に設けられたドライブシャフトなどの車両用動力伝達シャフトを介して駆動輪に伝達されるようになっている。 In general, torque output from an engine mounted on a vehicle is input to a differential gear device via a torque converter, a transmission, and the like, and torque input to the differential gear device is transmitted between the differential gear device and a drive wheel. Is transmitted to the drive wheels via a vehicle power transmission shaft such as a drive shaft provided in a power transmission path (hereinafter referred to as a drive line) between the vehicle and the vehicle.
この種の車両用動力伝達シャフトには、差動歯車装置から伝達されるトルクに加えて、エンジンの周期的な気筒点火(爆発)やピストンの往復運動に伴うエンジンのトルク変動が伝達される。このため、車両用動力伝達シャフトには、上述のトルク変動による回転変動を強制源(振動源、振動強制力)として捩じり振動が生じる。その結果、このような捩じり振動に起因して車室内にこもり音が発生する。 In addition to the torque transmitted from the differential gear device, this kind of vehicle power transmission shaft transmits engine torque fluctuations associated with periodic cylinder ignition (explosion) and piston reciprocation. For this reason, the torsional vibration is generated in the vehicle power transmission shaft by using the rotation fluctuation due to the torque fluctuation described above as a forced source (vibration source, vibration forcing force). As a result, a booming noise is generated in the passenger compartment due to such torsional vibration.
特に、燃費向上の観点から、エンジンと変速機との間の動力伝達経路に設けられたトルクコンバータのロックアップクラッチが係合する車速の領域(以下、ロックアップ領域という)を低車速領域まで拡大させた場合には、低車速領域においてエンジンの出力軸と変速機の入力軸とが直結されることとなり、エンジンのトルク変動がトルクコンバータを介さず変速機の入力軸に伝達されることとなる。このような場合には、低車速領域でのトルク変動によるドライブラインでの捩じり振動に起因したこもり音がより一層顕著に発生する。
そこで、ドライブラインにおいて、このようなこもり音の発生原因ともなり得る捩じり振動の発生を防止することが望まれている。
In particular, from the viewpoint of improving fuel efficiency, the vehicle speed range (hereinafter referred to as the lockup range) where the lockup clutch of the torque converter provided in the power transmission path between the engine and the transmission is engaged is expanded to the low vehicle speed range. In this case, the engine output shaft and the transmission input shaft are directly connected in the low vehicle speed range, and the engine torque fluctuation is transmitted to the transmission input shaft without passing through the torque converter. . In such a case, a booming noise caused by torsional vibration in the drive line due to torque fluctuation in the low vehicle speed region is more prominently generated.
Therefore, it is desired to prevent the generation of torsional vibration that can be a cause of such a booming noise in the drive line.
従来、この種のエンジン回転に起因する振動を抑制することを目的とした車両用動力伝達シャフトとして、ドライブラインに設けられ、中空構造のアウターシャフトと、アウターシャフトの内周側に嵌合された中実構造のインナーシャフトと、アウターシャフトの内周面から径方向内方に突出して形成された凸部と、インナーシャフトの外周面から径方向内方に彫り込まれ、凸部が周方向に移動可能なように周方向に所定の範囲で形成された凹部と、周方向に形成された凸部と凹部との隙間に介装されたゴム等の弾性材料からなる緩衝部材と、を備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a vehicle power transmission shaft for the purpose of suppressing vibration caused by this kind of engine rotation, it is provided in a drive line and fitted to a hollow outer shaft and an inner peripheral side of the outer shaft. A solid inner shaft, a convex part that protrudes radially inward from the inner peripheral surface of the outer shaft, and a convex part that is engraved radially inward from the outer peripheral surface of the inner shaft, and the convex part moves in the circumferential direction. A concave portion formed in a predetermined range in the circumferential direction as possible, and a buffer member made of an elastic material such as rubber interposed in a gap between the convex portion and the concave portion formed in the circumferential direction. Is known (see, for example, Patent Document 1).
この特許文献1に記載の車両用動力伝達シャフトは、周方向に形成された凸部と凹部との間に隙間が設けられていることにより、車両のアイドリング時に発生する振動の伝達を抑制するようになっている。一方、車両の走行時にあっては、凸部および凹部を介して、差動歯車装置から駆動輪への動力伝達が行われるようになっている。さらに、アウターシャフトとインナーシャフトとが相対回転したとき、緩衝部材により歯打ち音の発生が防止される。 The vehicle power transmission shaft described in Patent Document 1 has a gap provided between a convex portion and a concave portion formed in the circumferential direction so as to suppress transmission of vibrations generated during idling of the vehicle. It has become. On the other hand, when the vehicle is traveling, power is transmitted from the differential gear device to the drive wheels via the convex and concave portions. Further, when the outer shaft and the inner shaft are rotated relative to each other, generation of rattling noise is prevented by the buffer member.
また、動力伝達経路において伝達される振動を抑制することを目的とした固定式等速自在継手として、ドライブシャフトなどの動力伝達軸に適用されるものが知られている(例えば、特許文献2参照)。 Moreover, what is applied to a power transmission shaft such as a drive shaft is known as a fixed type constant velocity universal joint for the purpose of suppressing vibration transmitted in the power transmission path (see, for example, Patent Document 2). ).
この特許文献2に記載の従来の固定式等速自在継手は、外輪と、外輪の径方向内方に配置された内輪と、外輪と内輪との間に介挿されたボールと、外輪と内輪との間に設けられ、ボールを保持するケージと、を備えた固定式等速自在継手であって、内輪が、内側部材と外側部材とから構成されている。この固定式等速自在継手においては、外側部材の内周面に軸方向に延在する突条を形成し、外側部材の内周面に突条が回転方向に所定の隙間を介して嵌合する溝を形成し、さらに、内側部材と外側部材との間であって回転方向に所定間隔で配置された各突条の間に、ゴム等の弾性材料からなる防振部材が介挿されている。
The conventional fixed type constant velocity universal joint described in
このような特許文献2に記載の固定式等速自在継手においては、継手を通じて伝達される振動をその伝達途中において防振部材によって吸収するようになっている。
一方で、固定式等速自在継手にトルク負荷が作用し、内側部材と外側部材とが相対的に回転方向に変位すると、突条が溝の側面に当接し、内側部材と外側部材との相対的な変位が規制されるようになっている。
In the fixed type constant velocity universal joint described in
On the other hand, when a torque load acts on the fixed type constant velocity universal joint and the inner member and the outer member are displaced relative to each other in the rotational direction, the ridge contacts the side surface of the groove, and the relative relationship between the inner member and the outer member increases. General displacement is regulated.
しかしながら、特許文献1および特許文献2に記載の車両用動力伝達シャフトおよび固定式等速自在継手にあっては、緩衝部材および防振部材がいずれもゴム等の弾性材料からなるので、高温域での耐久性を確保することが困難であるという問題があった。
However, in the vehicle power transmission shaft and the fixed type constant velocity universal joint described in Patent Document 1 and
このように、従来の車両用動力伝達シャフトおよび固定式等速自在継手にあっては、高温域での耐久性が低下しているため、熱劣化による緩衝部材および防振部材の特性変化を招来し、結果として動力伝達経路を伝達される振動の抑制が不十分であるという問題があった。 As described above, in the conventional vehicle power transmission shaft and the fixed type constant velocity universal joint, since the durability in the high temperature range is lowered, the characteristics of the buffer member and the vibration isolating member are changed due to thermal deterioration. As a result, there is a problem that the suppression of vibration transmitted through the power transmission path is insufficient.
このような問題に起因して、従来の車両用動力伝達シャフトおよび固定式等速自在継手にあっては、特にエンジンや排気管からの熱伝達等によって温度上昇する差動歯車装置近傍のドライブラインに設けるには適さないという問題があった。 Due to such problems, in the conventional vehicle power transmission shaft and the fixed type constant velocity universal joint, the drive line in the vicinity of the differential gear device that rises in temperature due to heat transfer from the engine or the exhaust pipe, etc. There was a problem that it was not suitable for installation.
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、高温域での耐久性を確保することにより、動力伝達経路を伝達される振動を確実に低減することのできる動力伝達シャフトを提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems. By ensuring durability in a high temperature range, power that can reliably reduce vibration transmitted through a power transmission path. An object is to provide a transmission shaft.
本発明に係る動力伝達シャフトは、上記目的達成のため、(1)内周面を有するアウターシャフトと、前記内周面に対向する外周面を有するとともに、前記アウターシャフトに対して周方向に相対的に変位可能に嵌合されたインナーシャフトと、を備え、前記アウターシャフトおよび前記インナーシャフトのいずれか一方に入力された動力を前記アウターシャフトおよび前記インナーシャフトのいずれか他方に伝達可能な動力伝達シャフトであって、前記アウターシャフトの前記内周面および前記インナーシャフトの前記外周面のいずれか一方に形成された凹部と、前記アウターシャフトの前記内周面および前記インナーシャフトの前記外周面のいずれか他方であって前記凹部に対向する位置に形成された凹部対向面部と、前記凹部と前記凹部対向面部とにより画成された収容室に転動自在に収容された金属からなる複数の転動体と、を備え、前記凹部対向面部が、前記アウターシャフトと前記インナーシャフトとの前記周方向の一方への相対的な変位に伴い前記収容室の容積が減少するよう形成されたテーパ面を有する。 In order to achieve the above object, a power transmission shaft according to the present invention has (1) an outer shaft having an inner peripheral surface, an outer peripheral surface facing the inner peripheral surface, and relative to the outer shaft in the circumferential direction. An inner shaft that is movably fitted to the outer shaft, and the power input to one of the outer shaft and the inner shaft can be transmitted to the other of the outer shaft and the inner shaft. A shaft, a recess formed in one of the inner peripheral surface of the outer shaft and the outer peripheral surface of the inner shaft, and any of the inner peripheral surface of the outer shaft and the outer peripheral surface of the inner shaft. A recess-facing surface portion formed at a position opposite to the recess, and the recess and the recess. A plurality of rolling elements made of metal that are slidably accommodated in a storage chamber defined by the opposing surface portion, wherein the concave facing surface portion is one of the outer shaft and the inner shaft in the circumferential direction. And a taper surface formed so that the volume of the storage chamber decreases with relative displacement.
この構成により、凹部対向面部が、アウターシャフトとインナーシャフトとの周方向の一方への相対的な変位に伴い収容室の容積が減少するよう形成されたテーパ面を有するので、アウターシャフトおよびインナーシャフトにトルク負荷がかかり、アウターシャフトとインナーシャフトとが周方向の一方に相対的に変位すると、複数の転動体が収容された収容室の容積が減少することとなる。 With this configuration, the concave portion facing surface portion has a tapered surface formed so that the volume of the storage chamber decreases with relative displacement of the outer shaft and the inner shaft in one circumferential direction. Therefore, the outer shaft and the inner shaft When a torque load is applied to the outer shaft and the inner shaft is relatively displaced in the circumferential direction, the volume of the storage chamber in which the plurality of rolling elements are stored is reduced.
このとき、収容室に収容された複数の転動体には、上述のトルク負荷に起因した荷重がかかるので、各転動体同士の間には接触面圧が生じるとともに、各転動体にはヘルツ応力が生じる。このヘルツ応力は、各転動体の弾性限度内に留まっており、各転動体は、弾性限度内で圧縮変形することとなる。一方、トルク負荷が解除されると、すなわちヘルツ応力が零となると、各転動体は、元の形状に復帰することができる。 At this time, since the load resulting from the above-mentioned torque load is applied to the plurality of rolling elements accommodated in the accommodating chamber, a contact surface pressure is generated between the rolling elements, and Hertz stress is applied to each rolling element. Occurs. The Hertz stress remains within the elastic limit of each rolling element, and each rolling element is compressively deformed within the elastic limit. On the other hand, when the torque load is released, that is, when the Hertz stress becomes zero, each rolling element can return to its original shape.
このため、複数の転動体により、アウターシャフトとインナーシャフトとの周方向への相対的な変位に対してバネ特性を確保することができる。すなわち、アウターシャフトとインナーシャフトとが相対的に変位しても、トルク負荷が解除されて元の状態に復帰することができる。
したがって、複数の転動体により確保されたバネ特性によって、動力伝達シャフトに伝達されるトルクの変動に起因して生じる捩じり振動が減衰する。
For this reason, a spring characteristic is securable with respect to the relative displacement to the circumferential direction of an outer shaft and an inner shaft by several rolling elements. That is, even if the outer shaft and the inner shaft are relatively displaced, the torque load is released and the original state can be restored.
Therefore, the torsional vibration caused by the fluctuation of the torque transmitted to the power transmission shaft is attenuated by the spring characteristics secured by the plurality of rolling elements.
また、収容室に収容された複数の転動体が、金属からなるので、高温域での耐久性を向上させることができ、熱劣化による動力伝達シャフトのバネ特性の変化を防止することができる。
このため、動力伝達シャフトが高温域で用いられる場合にあっても、転動体によるバネ特性が変化することがなく、動力伝達シャフトを介して伝達されるトルクの変動に起因して生じる捩じり振動を好適に減衰させることができる。
In addition, since the plurality of rolling elements housed in the housing chamber are made of metal, durability in a high temperature region can be improved, and changes in the spring characteristics of the power transmission shaft due to thermal degradation can be prevented.
For this reason, even when the power transmission shaft is used in a high temperature range, the spring characteristics due to the rolling elements do not change, and the torsion caused by the fluctuation of the torque transmitted through the power transmission shaft Vibration can be suitably damped.
本発明に係る動力伝達シャフトは、上記目的達成のため、上記(1)に記載の動力伝達シャフトにおいて、(2)前記テーパ面が、前記内周面および前記外周面のいずれか一方から前記アウターシャフトおよび前記インナーシャフトが相対的に変位する前記周方向の一方であって前記凹部から離隔する径方向に向かう程前記収容室の容積が減少するよう傾斜している構成を有する。 In order to achieve the above object, the power transmission shaft according to the present invention is the power transmission shaft according to the above (1), wherein (2) the tapered surface extends from either the inner peripheral surface or the outer peripheral surface to the outer surface. The shaft and the inner shaft are inclined in such a way that the volume of the storage chamber decreases as it goes in one of the circumferential directions in which the shaft and the inner shaft are relatively displaced and away from the recess.
この構成により、アウターシャフトとインナーシャフトとの間に相対的な変位が生じ、収容室の容積が減少すると、複数の転動体が圧縮された弾性限度内で収縮する。この収縮作用により、トルクの変動に起因して生じる捩じり振動が減衰する。 With this configuration, when a relative displacement occurs between the outer shaft and the inner shaft and the volume of the storage chamber decreases, the plurality of rolling elements contract within the compressed elastic limit. This contraction action attenuates torsional vibration caused by torque fluctuations.
本発明に係る動力伝達シャフトは、上記目的達成のため、上記(1)または(2)に記載の動力伝達シャフトにおいて、(3)前記アウターシャフトの前記内周面および前記インナーシャフトの前記外周面のいずれか一方にオススプラインが形成され、前記アウターシャフトの前記内周面および前記インナーシャフトの前記外周面のいずれか他方に前記オススプラインに対応するメススプラインが形成され、前記オススプラインと前記メススプラインとを周方向に所定の隙間を有するスプライン構造で構成し、前記オススプラインおよび前記メススプラインは、前記アウターシャフトと前記インナーシャフトとの相対的な変位が所定の変位量に達することにより、互いに係合する構成を有する。 In order to achieve the above object, the power transmission shaft according to the present invention is the power transmission shaft according to (1) or (2), wherein (3) the outer peripheral surface of the outer shaft and the outer peripheral surface of the inner shaft are provided. A male spline is formed on one of the inner spurs and a female spline corresponding to the male spline is formed on the other of the inner peripheral surface of the outer shaft and the outer peripheral surface of the inner shaft. The spline is configured with a spline structure having a predetermined gap in the circumferential direction, and the male spline and the female spline are mutually connected when the relative displacement between the outer shaft and the inner shaft reaches a predetermined displacement amount. It has the structure to engage.
この構成により、オススプラインおよびメススプラインが、アウターシャフトとインナーシャフトとの相対的な変位が所定の変位量に達することにより、互いに係合する構成のスプライン構造としたので、アウターシャフトおよびインナーシャフトにかかるトルク負荷が増大してアウターシャフトとインナーシャフトとの相対的な変位が所定の変位量に達した場合には、オススプラインおよびメススプラインの係合により増大したトルク(以下、高トルクという)を確実に伝達することができる。 With this configuration, the male spline and the female spline have a spline structure that engages with each other when the relative displacement between the outer shaft and the inner shaft reaches a predetermined displacement amount. When the torque load increases and the relative displacement between the outer shaft and the inner shaft reaches a predetermined displacement amount, the torque increased by the engagement of the male spline and the female spline (hereinafter referred to as high torque) It can be transmitted reliably.
本発明に係る動力伝達シャフトは、上記目的達成のため、上記(1)〜(3)に記載のいずれか1の動力伝達シャフトが、(4)車両に搭載された駆動源から出力された動力が入力されるデファレンシャルと、前記デファレンシャルと駆動輪との間の動力伝達経路上に設けられ、前記デファレンシャルと前記駆動輪との間で動力の伝達を行うドライブシャフトと、前記ドライブシャフトと前記デファレンシャルとの間の前記動力伝達経路上に設けられた継手と、を備えた車両に設けられた動力伝達シャフトであって、前記デファレンシャルと前記継手との間の前記動力伝達経路上に設けられたデフアウトプットシャフトを構成する。 In order to achieve the above object, the power transmission shaft according to the present invention is configured such that any one of the power transmission shafts described in (1) to (3) is (4) power output from a drive source mounted on a vehicle. , A drive shaft that is provided on a power transmission path between the differential and the drive wheel and transmits power between the differential and the drive wheel, the drive shaft and the differential A power transmission shaft provided on a vehicle having a joint provided on the power transmission path between the differential and the joint, and a differential output plug provided on the power transmission path between the differential and the joint. Constitute the shaft.
この構成により、動力伝達シャフトが、デファレンシャルと継手との間の動力伝達経路上に設けられたデフアウトプットシャフトを構成するので、特に高温域での耐久性が要求されるデファレンシャルの近傍の動力伝達経路上に好適に実施することができる。 With this configuration, the power transmission shaft forms a differential output shaft provided on the power transmission path between the differential and the joint, so that the power transmission path in the vicinity of the differential that is particularly required to be durable in a high temperature range. It can be suitably implemented above.
本発明に係る動力伝達シャフトは、上記目的達成のため、上記(1)〜(4)に記載の動力伝達シャフトにおいて、(5)前記転動体が、ニードル転動体で構成されている。 In order to achieve the above object, the power transmission shaft according to the present invention is the power transmission shaft according to the above (1) to (4), wherein (5) the rolling element is constituted by a needle rolling element.
この構成により、転動体がニードル転動体であると、球状の転動体と比較して、アウターシャフトとインナーシャフトとの周方向への相対的な変位に伴い収容室に収容された複数のニードル転動体にかかる比較的大きな荷重に対する負荷容量を大きくすることができる。 With this configuration, when the rolling element is a needle rolling element, a plurality of needle rolling elements accommodated in the accommodating chamber are associated with the relative displacement of the outer shaft and the inner shaft in the circumferential direction as compared with the spherical rolling element. The load capacity for a relatively large load applied to the moving body can be increased.
本発明に係る動力伝達シャフトは、上記目的達成のため、上記(1)〜(5)に記載の動力伝達シャフトにおいて、(6)前記凹部、前記凹部対向面部および前記収容室に収容された前記複数の転動体により圧縮バネ部を構成し、前記圧縮バネ部が少なくとも2以上設けられ、一方の圧縮バネ部は、前記凹部対向面部が前記アウターシャフトと前記インナーシャフトとの前記周方向の一方への相対的な変位に伴い前記収容室の容積が減少するよう形成されたテーパ面を有し、他方の圧縮バネ部は、前記凹部対向面部が前記アウターシャフトと前記インナーシャフトとの前記周方向の他方への相対的な変位に伴い前記収容室の容積が減少するよう形成されたテーパ面を有する。 In order to achieve the above object, the power transmission shaft according to the present invention is the power transmission shaft according to any one of (1) to (5), wherein (6) the concave portion, the concave portion facing surface portion, and the accommodating chamber are accommodated. A plurality of rolling elements constitute a compression spring portion, and at least two compression spring portions are provided, and one compression spring portion has the concave portion facing surface portion toward one of the circumferential directions of the outer shaft and the inner shaft. A taper surface formed so that the volume of the storage chamber decreases with relative displacement of the storage chamber, and the other compression spring portion has the concave facing surface portion in the circumferential direction of the outer shaft and the inner shaft. It has a tapered surface formed so that the volume of the storage chamber decreases with relative displacement to the other.
この構成により、アウターシャフトとインナーシャフトとが周方向の一方へ相対的に変位した場合には、一方の圧縮バネ部により、複数の転動体により確保されたバネ特性によって動力伝達シャフトを介して伝達されるトルクの変動に起因して生じる捩じり振動を減衰させることができる。また、アウターシャフトとインナーシャフトとが周方向の他方へ相対的に変位した場合には、他方の圧縮バネ部により、複数の転動体により確保されたバネ特性によって動力伝達シャフトを介して伝達されるトルクの変動に起因して生じる捩じり振動を減衰させることができる。 With this configuration, when the outer shaft and the inner shaft are relatively displaced in one circumferential direction, the transmission is transmitted through the power transmission shaft by the spring characteristic secured by the plurality of rolling elements by one compression spring portion. The torsional vibration caused by the fluctuation of the applied torque can be attenuated. Further, when the outer shaft and the inner shaft are relatively displaced to the other in the circumferential direction, they are transmitted by the other compression spring portion through the power transmission shaft by the spring characteristics secured by the plurality of rolling elements. Torsional vibration caused by torque fluctuation can be attenuated.
本発明によれば、高温域での耐久性を確保することにより、動力伝達経路を伝達される振動を好適に低減することのできる動力伝達シャフトを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power transmission shaft which can reduce suitably the vibration transmitted through a power transmission path | route can be provided by ensuring durability in a high temperature range.
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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態においては、本発明に係る動力伝達シャフトを備えた車両の構成について、図1に示す車両の概略構成図を参照して説明する。
(First embodiment)
In the first embodiment of the present invention, the configuration of a vehicle including a power transmission shaft according to the present invention will be described with reference to the schematic configuration diagram of the vehicle shown in FIG.
まず、構成について説明する。
図1に示すように、本実施の形態に係る車両1(全体は図示していない)は、フロントエンジン・フロントドライブ形式のいわゆるFF車であって、横置きに設置された駆動源としてのエンジン2と、エンジン2から出力されたトルクを変換するトランスミッション3と、トランスミッション3の出力側に接続された差動歯車装置としてのデファレンシャル4と、デファレンシャル4と左右の駆動輪5L、5Rとの間の動力伝達経路(以下、ドライブラインという)に設けられた一対の動力伝達装置6L、6Rとを含んで構成されている。ここで、トランスミッション3およびデファレンシャル4は、トランスアクスル8を構成している。
First, the configuration will be described.
As shown in FIG. 1, a vehicle 1 according to the present embodiment (the whole is not shown) is a so-called FF vehicle of a front engine / front drive type, and is an engine as a drive source installed horizontally. 2, a transmission 3 that converts torque output from the
なお、本実施の形態においては、動力伝達シャフトをFF車に適用した場合について説明するが、これに限らず、他のドライブ形式の車両に適用するようにしてもよい。例えばフロントエンジン・リヤドライブ形式のFR車に適用するようにしてもよい。 In the present embodiment, the case where the power transmission shaft is applied to an FF vehicle will be described. However, the present invention is not limited to this and may be applied to other drive type vehicles. For example, the present invention may be applied to a front engine / rear drive type FR vehicle.
エンジン2は、ガソリンあるいは軽油等の炭化水素系の燃料と空気との混合気を、図示しないシリンダの燃焼室内において燃焼させることにより動力を出力する公知の動力装置で構成されている。このエンジン2は、燃焼室内で混合気の吸気、圧縮、燃焼および排気の一連の工程を繰り返し行うことにより、シリンダ内のピストンを往復動させて、ピストンと動力伝達可能に連結されたクランクシャフト2a(図2参照)を回転させるようになっている。
The
なお、エンジン2は、その種類について特に制限はなく、例えば、直列4気筒等のガソリンエンジンであってもよく、またディーゼルエンジンであってもよい。また、エンジン2に用いられる燃料は、炭化水素系の燃料に限らず、エタノール等のアルコールを含むアルコール燃焼であってもよい。
The type of the
トランスミッション3は、エンジン2のクランクシャフト2aに連結されたトルクコンバータ10と、図示しない自動変速機とを含んで構成されており、エンジン2からトルクコンバータ10に伝達されたトルクを自動変速機により所望の変速比に応じたトルクに変換してデファレンシャル4に伝達するようになっている。
The transmission 3 includes a
図2に示すように、トルクコンバータ10は、エンジン2のクランクシャフト2aに連結されたドライブプレート11と、ドライブプレート11に固定されたフロントカバー12と、フロントカバー12に取り付けられたポンプインペラ13と、ポンプインペラ13と対向するよう、クランクシャフト2aと略同軸に延在する自動変速機の入力軸3aに取り付けられたタービンランナ14と、ワンウェイクラッチ15により一方向のみ回転可能に設けられたステータ16とを含んで構成されている。また、ステータ16は、ワンウェイクラッチ15を介して中空軸18に連結されている。自動変速機の入力軸3aは、中空軸18の内部に挿通されている。
As shown in FIG. 2, the
このように構成されたトルクコンバータ10は、クランクシャフト2aを介して伝達されるエンジン2からのトルクを、流体を介して自動変速機の入力軸3aに伝達するようになっている。
The
また、トルクコンバータ10は、ポンプインペラ13とタービンランナ14との間にロックアップクラッチ19を備えており、このロックアップクラッチ19は、エンジン2のクランクシャフト2aと自動変速機の入力軸3aとを一体的に連結、すなわち直結するようになっている。ロックアップクラッチ19により直結されたクランクシャフト2aおよび入力軸3aは、相互に一体回転するようになっている。これにより、車両1における伝達効率を高め、最終的には車両1の燃費を向上することが可能である。
The
また、ロックアップクラッチ19は、油圧により作動するようになっており、予め定められたロックアップ条件に従い、係合あるいは解放が切り換えられるようになっている。ロックアップクラッチ19が係合された場合には、エンジン2のクランクシャフト2aと自動変速機の入力軸3aとが直結される。
The
また、ロックアップクラッチ19の係合および解放は、車両1に搭載された各種センサの検出結果に応じて、電子制御装置(図示省略)により図示しないソレノイドバルブが制御されることによって切り換えられるようになっている。 Further, engagement and disengagement of the lock-up clutch 19 are switched by controlling a solenoid valve (not shown) by an electronic control device (not shown) in accordance with detection results of various sensors mounted on the vehicle 1. It has become.
ここで、エンジン2から出力されるトルクは、エンジン2の周期的な気筒点火(爆発)やピストンの往復運動に伴い変動する(このようなトルクの変動を、以下、単にトルク変動という)。このようなトルク変動は、ロックアップクラッチ19が係合していない場合には、流体を介してトルクを伝達するトルクコンバータ10により吸収することができる。一方で、ロックアップクラッチ19が係合している場合には、エンジン2の出力側と自動変速機の入力側とが直結されるため、このようなトルク変動がエンジン2のクランクシャフト2aから自動変速機の入力軸3aに流体を介さず直接伝達されてしまう。
Here, the torque output from the
このようなトルク変動を吸収するため、ロックアップクラッチ19と自動変速機の入力軸3aとの間にダンパ機構を設けたものもあるが、完全にトルク変動を吸収するには至っていない。このため、エンジン2のトルク変動により、動力伝達経路上、特にドライブラインにおいて捩じり振動が生じることがある。
したがって、本実施の形態においては、このようなトルク変動に起因したドライブラインにおける捩じり振動を抑制するため、後述する動力伝達シャフトを設けたものである。
In order to absorb such torque fluctuations, some damper mechanisms are provided between the
Therefore, in the present embodiment, a power transmission shaft, which will be described later, is provided in order to suppress torsional vibration in the drive line due to such torque fluctuation.
デファレンシャル4は、図1に示すように、トランスミッション3と左右の動力伝達装置6L、6Rとの間の動力伝達経路上に設けられ、エンジン2から出力されたトルクがトランスミッション3を介して入力されるようになっている。また、デファレンシャル4は、入力されたトルクを左右の動力伝達装置6L、6Rにそれぞれ分配して伝達するようになっている。
さらに、デファレンシャル4は、車両1の旋回時に生ずる左右の駆動輪5L、5R間での回転差を許容するようになっている。
一対の動力伝達装置6L、6Rは、それぞれデファレンシャル4から伝達されたトルクを各駆動輪5L、5Rに伝達するものである。
As shown in FIG. 1, the differential 4 is provided on a power transmission path between the transmission 3 and the left and right power transmission devices 6 </ b> L and 6 </ b> R, and torque output from the
Further, the differential 4 allows a difference in rotation between the left and
The pair of
次いで、一対の動力伝達装置6L、6Rの詳細について、動力伝達装置6Rを例に図3を参照して説明する。なお、動力伝達装置6Lについては、動力伝達装置6Rと同様の構成であるので、その説明を省略する。
Next, details of the pair of
図3に示すように、動力伝達装置6Rは、動力伝達シャフトとしてのデフアウトプットシャフト20と、デフアウトプットシャフト20と連結された継手としての第1のジョイント21と、第1のジョイント21と連結された第1のドライブシャフト22と、第1のドライブシャフト22と連結された第2のジョイント23と、第2のジョイント23と連結された第2のドライブシャフト24とを含んで構成されている。なお、本実施の形態における第1のドライブシャフト22は、本発明におけるドライブシャフトを構成している。
As shown in FIG. 3, the power transmission device 6 </ b> R is connected to a
デフアウトプットシャフト20は、一方の端部がデファレンシャル4(図2参照)に連結されており、他方の端部が第1のジョイント21に連結されている。すなわち、デフアウトプットシャフト20は、デファレンシャル4と第1のジョイント21との間の動力伝達経路上に設けられ、デファレンシャル4から出力されたトルクを第1のジョイント21に伝達するようになっている。
The
第1のジョイント21は、トリポード型、ダブルオフセット型などの主に駆動輪5R(図1参照)の駆動輪5Rの軸方向の変化に対応する等速ジョイントで構成されており、第2のジョイント23は、ツェッパ型、バーフィールド型などの主に上下動に対応する等速ジョイントで構成されている。なお、本実施の形態における第1のジョイント21は、本発明における継手を構成している。
第2のドライブシャフト24は、端部で駆動輪5R(図1参照)のハブ(図示省略)に連結されている。
The first joint 21 is composed of a constant velocity joint such as a tripod type or a double offset type mainly corresponding to a change in the axial direction of the
The
このように構成された動力伝達装置6Rにおいて、デファレンシャル4から出力されたトルクは、デフアウトプットシャフト20、第1のジョイント21、第1のドライブシャフト22、第2のジョイント23および第2のドライブシャフト24を介して、駆動輪5Rに伝達されるようになっている。
In the
また、エンジン2の周期的な気筒点火(爆発)やピストンの往復運動に伴い発生するトルク変動は、デファレンシャル4を介して動力伝達装置6Rに伝達され、動力伝達装置6Rの各構成要素において捩じり振動を生じさせる原因となる。特に、このトルク変動は、上述の通り、ロックアップクラッチ19が係合した際には、顕著に動力伝達装置6Rに伝達されることとなる。
Further, torque fluctuations generated by periodic cylinder ignition (explosion) of the
したがって、本実施の形態に係る動力伝達装置6Rにおいては、このようなトルク変動に起因した捩じり振動を減衰させるため、デフアウトプットシャフト20を以下のような構成とした。
Therefore, in the
図4および図5に示すように、デフアウトプットシャフト20は、アウターシャフト30と、インナーシャフト40とに2分割された分割構造の動力伝達シャフトとして構成されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
ここで、アウターシャフト30は、内周面31を有しており、この内周面31は、曲率半径R1を有する第1内周面31aと、曲率半径R1より小さい曲率半径R2を有する第2内周面31bとを含んで構成されている。
Here, the
一方、インナーシャフト40は、内周面31に対向する外周面41を有するとともに、アウターシャフト30に対して周方向に相対的に変位可能に嵌合されている。
外周面41は、上述の曲率半径R1より僅かに小さい曲率半径r1を有する第1外周面41aと、上述の曲率半径R2より僅かに小さく、かつ曲率半径r1より小さい曲率半径r2を有する第2外周面41bとを含んで構成されている。
On the other hand, the
The outer
また、インナーシャフト40の第1外周面41aは、アウターシャフト30の第1内周面31aに対向しており、インナーシャフト40の第2外周面41bは、アウターシャフト30の第2内周面31bにそれぞれ対向している。なお、曲率半径r1および曲率半径r2が曲率半径R1および曲率半径R2より僅かに小さく設定されているのは、アウターシャフト30と、アウターシャフト30の径方向内方に嵌合されたインナーシャフト40とが、周方向に相対的に変位可能なように、アウターシャフト30とインナーシャフト40との間に所定のクリアランスを有するためである。
In addition, the first outer
本実施の形態におけるアウターシャフト30の内周面31は、本発明におけるアウターシャフトの内周面を構成し、インナーシャフト40の外周面は、本発明におけるインナーシャフトの外周面を構成している。
The inner
また、デフアウトプットシャフト20は、周方向に所定間隔で配置された複数(本実施の形態においては、各3つ)の圧縮バネ部50a、50bを有する。
この圧縮バネ部50aは、インナーシャフト40が図中矢印Aで示す方向に変位したとき、あるいはアウターシャフト30が図中矢印Bで示す方向に変位したとき、圧縮バネ部として機能するようになっている。なお、このときのインナーシャフト40およびアウターシャフト30の変位が、アウターシャフト30とインナーシャフト40との周方向の一方への相対的な変位に相当する。
The
The
一方、圧縮バネ部50aとは対照的に、圧縮バネ部50bは、インナーシャフト40が図中矢印Bで示す方向に変位したとき、あるいはアウターシャフト30が図中矢印Aで示す方向に変位したとき、圧縮バネ部として機能するようになっている。なお、このときのインナーシャフト40およびアウターシャフト30の変位が、アウターシャフト30とインナーシャフト40との周方向の他方への相対的な変位に相当する。
On the other hand, in contrast to the
したがって、圧縮バネ部50a、50bは、車両1の前進加速時および車両1の前進減速時または後進時に、それぞれ圧縮バネ部として機能するようになっている。
なお、本実施の形態においては、圧縮バネ部50a、50bの数を各3つとしたが、これに限らず、各1つずつであってもよいし、各2つあるいは各4つ以上であってもよい。
Therefore, the
In the present embodiment, the number of
次いで、上述のような機能を有する圧縮バネ部50a、50bの詳細な構成について、圧縮バネ部50aを例に、図6を参照して説明する。
図6に示すように、圧縮バネ部50aは、アウターシャフト30の内周面31に形成された凹部32と、凹部32に対向するようインナーシャフト40の外周面41に形成された凹部対向面部42と、凹部32の内壁面部と凹部対向面部42とにより画成された収容室51a内に転動自在に収容された複数の転動体52とを含んで構成されている。
Next, a detailed configuration of the
As shown in FIG. 6, the
凹部32は、アウターシャフト30の内周面31から径方向外方に向けて彫り込まれており、内壁面部としての周方向に対向する側壁面部32a、32bと底面部32cとから構成されている。側壁面部32a、32bは、それぞれアウターシャフト30の内周面31を構成する第1内周面31aおよび第2内周面31bから底面部32cに向けて延在するよう形成されている。
The
凹部対向面部42は、インナーシャフト40の第2外周面41bから第1外周面41aに向けて連続的に形成されるとともに、第1外周面41a側の一端に形成されたテーパ面42aを有している。
このテーパ面42aは、第1外周面41aから矢印Aで示す方向(図5参照)であって、凹部32から離隔する径方向内方側に向かって傾斜している。
The recess facing
The
また、収容室51aは、インナーシャフト40の矢印A(図5参照)で示す方向への変位、あるいはアウターシャフト30の矢印B(図5参照)で示す方向への変位に伴い、テーパ面42aにより、その容積が減少するようになっている。
Further, the
転動体52は、円柱状に形成された金属製のニードル転動体からなり、収容室51aの容積が最大のとき、収容室51a内でガタつきが生じない程の個数だけ収容室51aに収容されている。
この他、転動体としては、ニードル転動体に限らず、例えば高硬度で低価格な高炭素鋼などを素材とする球状の転動体であってもよい。また、本実施の形態においては、各転動体52の径を同一径としたが、これに限らず、各転動体ごとにその径を異ならせるようにしてもよい。
The rolling elements 52 are made of a metal needle rolling element formed in a columnar shape, and are accommodated in the
In addition, the rolling element is not limited to the needle rolling element, and may be a spherical rolling element made of, for example, high-hardness and low-cost high carbon steel. Moreover, in this Embodiment, although the diameter of each rolling element 52 was made into the same diameter, you may make it vary the diameter for every rolling element, without limiting to this.
このように構成された圧縮バネ部50aは、インナーシャフト40の矢印A(図5参照)で示す方向への変位、あるいはアウターシャフト30の矢印B(図5参照)で示す方向への変位に伴い収容室51aの容積が減少することにより、テーパ面42aによって収容室51a内に収容された複数の転動体52に荷重がかかるようになっている。
これにより、各転動体52同士の間には、接触面圧が生じるとともに、各転動体52には、ヘルツ応力が生じるようになっている。
The
Thereby, contact surface pressure is generated between the rolling elements 52, and Hertz stress is generated in the rolling elements 52.
なお、圧縮バネ部50bについては、上述の圧縮バネ部50aに対して周方向に対向するよう形成されている点で異なるものの、その他の構成については圧縮バネ部50aと同一の構成である。
The
すなわち、圧縮バネ部50bは、インナーシャフト40が矢印B(図5参照)で示す方向に変位したとき、あるいはアウターシャフト30が矢印A(図5参照)で示す方向に変位したとき、収容室51b(図5参照)の容積を減少させることができるよう上述のような構成とされる。
That is, when the
また、図5に示すように、アウターシャフト30の内周面31には、周方向に所定の間隔で、径方向外方に向けて凹状のスプライン溝として複数(本実施の形態においては、3つ)のメススプライン34が形成されている。
Further, as shown in FIG. 5, the inner
これに対して、インナーシャフト40の外周面41には、メススプライン34に対応するよう径方向外方に向けて凸状のスプライン突起として複数のオススプライン44が形成されている。このオススプライン44は、周方向の幅がメススプライン34の周方向の幅に比べて小さく設定されている。
On the other hand, a plurality of
したがって、オススプライン44は、メススプライン34に対して周方向に所定の隙間d1、d2を介して嵌合するようになっている。
このため、メススプライン34およびオススプライン44は、互いに隙間d1、d2の分だけ、図中矢印AおよびBに示す周方向に変位可能になっている。隙間d1、d2は、アウターシャフト30とインナーシャフト40とが互いに図中矢印AおよびBに示す周方向に所定角度θ(例えば、5°)だけ変位することのできる隙間に設定される。
Therefore, the
For this reason, the
なお、上述の所定角度θは、アウターシャフト30およびインナーシャフト40などの各構成部材の材質や寸法等の仕様に応じて、最適な角度に設定される。この角度θは、アウターシャフト30とインナーシャフト40との周方向への相対的な変位量に相当する。
The predetermined angle θ described above is set to an optimum angle in accordance with specifications such as the material and dimensions of each component member such as the
このように構成されたメススプライン34およびオススプライン44からなるスプライン構造は、アウターシャフト30とインナーシャフト40とが図中矢印AおよびBに示すいずれかの周方向に所定角度θだけ互いに変位した際に、メススプライン34とオススプライン44とが係合するようになっている。
なお、本実施の形態においては、メススプライン34およびオススプライン44の数を3つとしたが、これに限らず、少なくとも2つ以上あればよい。
The spline structure composed of the
In the present embodiment, the number of
次いで、本実施の形態に係るデフアウトプットシャフト20の作用について説明する。
なお、以下の説明においては、インナーシャフト40がデファレンシャル4側に連結され、アウターシャフト30が第1のジョイント21側に連結された構成のものについて、説明するが、これらの連結が逆であっても同一の作用を有するため、その説明を省略する。
Next, the operation of the
In the following description, the
図5に示すように、まずインナーシャフト40にトルクが作用していない状態においては、インナーシャフト40は、メススプライン34とオススプライン44とが周方向に隙間d1、d2を有する位置に保持されている。
As shown in FIG. 5, first, when no torque is applied to the
この状態において、デファレンシャル4(図1参照)からインナーシャフト40に比較的低いトルク(以下、低トルクという)が入力されると、インナーシャフト40がアウターシャフト30に対して図中矢印Aで示す周方向に回転、すなわち変位する。
In this state, when a relatively low torque (hereinafter referred to as low torque) is input from the differential 4 (see FIG. 1) to the
このとき、図6に示すテーパ面42aにより収容室51aの容積が減少させられる。このため、収容室51a内に収容された複数の転動体52には、インナーシャフト40に入力された低トルクに応じた荷重が、テーパ面42aを介して収容室51a内の複数の転動体52に作用する。これにより、各転動体52同士の間には、接触面圧が生じるとともに、各転動体52には、ヘルツ応力が生じる。
このヘルツ応力は、各転動体52の弾性限度内に留まっており、各転動体52は、弾性限度内で圧縮変形することとなる。
At this time, the volume of the
This Hertzian stress remains within the elastic limit of each rolling element 52, and each rolling element 52 is compressed and deformed within the elastic limit.
そして、インナーシャフト40は、複数の転動体52にかける荷重を増大させつつ、オススプライン44がメススプライン34と係合するまで図中矢印Aで示す周方向に変位する。すなわち、インナーシャフト40は、アウターシャフト30に対する相対的な角度が所定角度θに達するまで図中矢印Aで示す周方向に変位する。
このとき、インナーシャフト40に入力された低トルクは、圧縮バネ部50aを介してアウターシャフト30に伝達される。
The
At this time, the low torque input to the
次いで、デファレンシャル4からインナーシャフト40に低トルクよりも高い高トルクが入力されると、インナーシャフト40のアウターシャフト30に対する相対的な角度が所定角度θに達し、オススプライン44がメススプライン34に係合する。これにより、インナーシャフト40に入力された高トルクは、メススプライン34およびオススプライン44を介してアウターシャフト30に伝達されるようになる。
Next, when high torque higher than low torque is input from the differential 4 to the
したがって、図7に示すように、デフアウトプットシャフト20は、インナーシャフト40のアウターシャフト30に対する相対的な角度が所定角度θ、すなわちβ(deg)に達するまでは、圧縮バネ部50aにより所定のトルクを伝達する。このとき伝達される所定のトルクとは、α(N・m)までの低トルクである。
Therefore, as shown in FIG. 7, the
一方、デフアウトプットシャフト20は、インナーシャフト40のアウターシャフト30に対する相対的な角度が所定角度θ、すなわちβ(deg)に達した後は、メススプライン34およびオススプライン44によりα(N・m)以上の高トルクを伝達する。
On the other hand, after the relative angle of the
次に、上述のように構成されたデフアウトプットシャフト20を適用したものと、従来構造のデフアウトップシャフトを適用したものと比較して、ドライブラインでのトルク変動の減衰について、図8を参照して説明する。
Next, as shown in FIG. 8, the torque fluctuation is attenuated in the drive line as compared with the case where the
図8において点線Aで示すグラフは、従来構造のデフアウトップシャフトを適用したもの、すなわち本実施の形態に係るデフアウトプットシャフト20のような分割構造とすることなく単一の動力伝達シャフトで構成され、かつ圧縮バネ部50a、50bに相当する構成を有していないものにおけるドライブラインでのトルク変動の減衰について示したものである。
The graph indicated by the dotted line A in FIG. 8 is configured by a single power transmission shaft without applying a split structure such as the
これに対して、図中太実線Bで示したグラフが、本実施の形態に係るデフアウトプットシャフト20を適用したものにおけるドライブラインでのトルク変動の減衰について示したものである。
On the other hand, the graph shown by the thick solid line B in the figure shows the attenuation of the torque fluctuation in the drive line in the case where the
ここで、図8における横軸は、エンジン回転数Ne(rpm)であり、縦軸は、駆動系トルク変動伝達率Gv(dB)である。駆動系トルク変動伝達率Gv(dB)は、エンジン2でのトルク変動をTe(N・m)、ドライブラインでのトルク変動をTds(N・m)としたとき、Gv(dB)=20log(Tds/Te)で定義される。
Here, the horizontal axis in FIG. 8 is the engine speed Ne (rpm), and the vertical axis is the drive system torque fluctuation transmission rate Gv (dB). The drive system torque fluctuation transmission rate Gv (dB) is expressed by Gv (dB) = 20 log (Tg (N · m) when the torque fluctuation in the
図8に示すように、本実施の形態に係るデフアウトプットシャフト20を適用したものにあっては、従来構造のものと比較して駆動系トルク変動伝達率Gv(dB)が大幅に減少している。特に、エンジン回転数Ne(rpm)の低回転領域においても、図中矢印で示すように駆動系トルク変動伝達率Gv(dB)が従来と比較して減少している。
As shown in FIG. 8, in the case where the
つまり、本実施の形態においては、従来構造のものと比較して駆動系トルク変動伝達率Gv(dB)が低減されていることにより、エンジン2からデファレンシャル4を介してドライブラインに伝達されるトルク変動が従来構造のものより大幅に減衰させることが可能となっている。したがって、本実施の形態においては、上述のトルク変動に起因してドライブラインで生じる捩じり振動が従来構造のものより大幅に減少させられている。
In other words, in the present embodiment, the torque transmitted from the
以上のように、本実施の形態に係るデフアウトプットシャフト20は、前述のように構成されているので、以下のような効果が得られる。
As described above, since the
本実施の形態に係るデフアウトプットシャフト20においては、凹部対向面部42が、アウターシャフト30とインナーシャフト40との周方向の一方(例えば、図5中矢印Aで示す方向)への相対的な変位に伴い収容室51aの容積が減少するよう形成されたテーパ面42aを有している。
In the
このため、インナーシャフト40にトルク負荷がかかり、アウターシャフト30とインナーシャフト40とが周方向の一方に相対的に変位すると、複数の転動体52が収容された収容室51aの容積が減少することとなる。
For this reason, when a torque load is applied to the
このとき、収容室51aに収容された複数の転動体52には、上述のトルク負荷に起因した荷重がかかるので、各転動体52同士の間には接触面圧が生じるとともに、各転動体52にはヘルツ応力が生じる。このヘルツ応力は、各転動体52の弾性限度内に留まっており、各転動体52は、弾性限度内で圧縮変形することとなる。一方、トルク負荷が解除されると、すなわちヘルツ応力が零となると、各転動体52は、元の形状に復帰することができる。
At this time, since the load resulting from the above-mentioned torque load is applied to the plurality of rolling elements 52 accommodated in the
このため、複数の転動体52により、アウターシャフト30とインナーシャフト40との周方向への相対的な変位に対してバネ特性を確保することができる。すなわち、アウターシャフト30とインナーシャフト40とが相対的に変位しても、トルク負荷が解除されて元の状態に復帰することができる。
したがって、複数の転動体52により確保されたバネ特性によって、デフアウトプットシャフト20に伝達されるトルク変動に起因して生じる捩じり振動が減衰する。
For this reason, the spring characteristics can be ensured by the plurality of rolling elements 52 against the relative displacement of the
Therefore, the torsional vibration caused by the torque fluctuation transmitted to the
また、収容室51aに収容された複数の転動体52が、金属からなるので、高温域での耐久性を向上させることができ、熱劣化によるデフアウトプットシャフト20のバネ特性の変化を防止することができる。
Further, since the plurality of rolling elements 52 housed in the
このため、デフアウトプットシャフト20が高温域で用いられる場合にあっても、複数の転動体52によるバネ特性が変化することがなく、デフアウトプットシャフト20を介して伝達されるトルク変動に起因して生じる捩じり振動を好適に減衰させることができる。
For this reason, even when the
また、本実施の形態に係るデフアウトプットシャフト20においては、メススプライン34およびオススプライン44が、アウターシャフト30とインナーシャフト40との相対的な角度が所定角度αに達することにより、互いに係合する構成のスプライン構造とした。このため、アウターシャフト30およびインナーシャフト40にかかるトルク負荷が増大してアウターシャフト30とインナーシャフト40との相対的な角度が所定角度αに達した場合には、メススプライン34およびオススプライン44の係合により増大した高トルクを確実に伝達することができる。
In the
また、本実施の形態においては、デフアウトプットシャフト20が、デファレンシャル4と第1のジョイント21との間の動力伝達経路上に設けられているので、特に高温域での耐久性が要求されるデファレンシャル4の近傍の動力伝達経路上に好適に実施することができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施の形態に係るデフアウトプットシャフト20においては、複数の転動体52がニードル転動体で構成されているので、球状の転動体と比較して、アウターシャフト30とインナーシャフト40との周方向への相対的な変位に伴い収容室51aに収容された複数の転動体52にかかる比較的大きな荷重に対する負荷容量を大きくすることができる。
Further, in the
また、本実施の形態に係るデフアウトプットシャフト20においては、インナーシャフト40がアウターシャフト30に対して図5中矢印Aで示す周方向の一方へ相対的に変位した場合には、一方の圧縮バネ部50aにより、複数の転動体52により確保されたバネ特性によってデフアウトプットシャフト20を介して伝達されるトルク変動に起因して生じる捩じり振動を減衰させることができる。
Further, in the
一方、インナーシャフト40がアウターシャフト30に対して図5中矢印Bで示す周方向の他方へ相対的に変位した場合には、他方の圧縮バネ部50bにより、複数の転動体52により確保されたバネ特性によってデフアウトプットシャフト20を介して伝達されるトルク変動に起因して生じる捩じり振動を減衰させることができる。
On the other hand, when the
また、本実施の形態においては、圧縮バネ部50aを構成する凹部32をアウターシャフト30側に形成し、凹部対向面部42をインナーシャフト40側に形成するようにしたが、これに限らず、凹部32をインナーシャフト40側に形成し、凹部対向面部42をアウターシャフト30側に形成するようにしてもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態においては、メススプライン34をアウターシャフト30側に形成し、オススプライン44をインナーシャフト40側に形成するようにしたが、これに限らず、メススプライン34をインナーシャフト40側に形成し、オススプライン44をアウターシャフト30側に形成するようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施の形態においては、デフアウトプットシャフト20をアウターシャフト30とインナーシャフト40とに2分割された分割構造とするとともに、圧縮バネ部50a、50bおよびスプライン構造を有する動力伝達シャフトとして構成したが、デフアウトプットシャフト20に代えて、第2のドライブシャフト24を前述の各構成を有する動力伝達シャフトとして構成してもよい。この場合にあっても、図8において太実線Bで示すグラフの通りの効果を得ることが可能である。
In the present embodiment, the
また、第1のドライブシャフト22に、本実施の形態に係るデフアウトプットシャフト20と同様の構成を適用することも可能である。この場合にあっても、図8において細実線Cで示すグラフの通りの効果を得ることが可能である。
さらに、エンジン2から駆動輪5L、5Rまでの動力伝達経路に設けられた動力伝達軸、例えばカウンタシャフトなどに、本実施の形態に係るデフアウトプットシャフト20と同様の構成を適用することも可能である。
Further, the same configuration as that of the
Furthermore, the same configuration as that of the
(第2の実施の形態)
次に、図9、図10を参照して、本発明の第2の実施の形態に係る動力伝達シャフトについて説明する。
(Second Embodiment)
Next, with reference to FIG. 9, FIG. 10, the power transmission shaft which concerns on the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated.
本実施の形態に係る動力伝達シャフトにおいては、本発明の第1の実施の形態に係る動力伝達シャフトとは圧縮バネ部の構成が異なるが、他の構成は略同様に構成されている。したがって、図1から図8に示した第1の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。 In the power transmission shaft according to the present embodiment, the configuration of the compression spring portion is different from that of the power transmission shaft according to the first embodiment of the present invention, but the other configurations are substantially the same. Therefore, description will be made using the same reference numerals as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 8, and only differences will be described in detail.
図9に示すように、本実施の形態に係る動力伝達シャフトとしてのデフアウトプットシャフト60は、内周面71を有するアウターシャフト70と、内周面71に対向する外周面81を有するインナーシャフト80とに2分割された分割構造の動力伝達シャフトとして構成されている。
As shown in FIG. 9, a
また、デフアウトプットシャフト60は、周方向に所定間隔で配置された複数(本実施の形態においては、各4つ)の圧縮バネ部90を有する。
この圧縮バネ部90は、アウターシャフト70およびインナーシャフト80のいずれかが図中矢印AおよびBで示す方向に変位したとき、圧縮バネ部として機能するようになっている。
Further, the
The
したがって、圧縮バネ部90は、車両1の前進加速時および車両1の前進減速時または後進時に、それぞれ圧縮バネ部として機能するようになっている。
なお、本実施の形態においては、圧縮バネ部90の数を4つとしたが、これに限らず、1つであってもよいし、2つ以上であってもよい。
Therefore, the
In the present embodiment, the number of
次いで、上述のような機能を有する圧縮バネ部90の詳細な構成について、図10を参照して説明する。
図10に示すように、圧縮バネ部90は、アウターシャフト70の内周面71に形成された凹部72と、凹部72に対向するようインナーシャフト80の外周面81に形成された凹部対向面部82と、凹部72の内壁面部と凹部対向面部82とにより画成された収容室91a、91b内に収容された複数の転動体92とを含んで構成されている。
Next, a detailed configuration of the
As shown in FIG. 10, the
凹部72は、アウターシャフト70の内周面71から径方向外方に向けて彫り込まれている。
凹部対向面部82は、インナーシャフト80の外周面81から連続的に周方向に延在するよう形成されている。さらに、凹部対向面部82は、径方向外方に向けて突出して形成された凸状部82aを有している。
The
The recessed portion facing surface portion 82 is formed so as to continuously extend in the circumferential direction from the outer
この凸状部82aの周方向の側面には、凹部対向面部82の一部を構成するテーパ面82b、82cが形成されている。テーパ面82bは、凸状部82aの頂点部82dから矢印Aで示す方向(図9参照)であって、凹部72から離隔する径方向内方側に向かって傾斜している。これとは対照的に、テーパ面82cは、頂点部82dから矢印Bで示す方向(図9参照)であって、凹部72から離隔する径方向内方側に向かって傾斜している。
また、収容室91aは、インナーシャフト80の矢印A(図9参照)で示す方向への変位、あるいはアウターシャフト70の矢印B(図9参照)で示す方向への変位に伴い、テーパ面82bにより、その容積が減少するようになっている。
Further, the
一方、収容室91bは、インナーシャフト80の矢印B(図9参照)で示す方向への変位、あるいはアウターシャフト70の矢印A(図9参照)で示す方向への変位に伴い、テーパ面82cにより、その容積が減少するようになっている。
On the other hand, the
転動体92は、金属製のニードル転動体からなり、収容室91a、91bの容積が最大のとき、収容室91a、91b内でガタつきが生じない程の個数だけ収容室91a、91bに収容されている。
この他、転動体としては、ニードル転動体に限らず、例えば高硬度で低価格な高炭素鋼などを素材とする球状の転動体であってもよい。
The rolling
In addition, the rolling element is not limited to the needle rolling element, and may be a spherical rolling element made of, for example, high-hardness and low-cost high carbon steel.
また、図9に示すように、アウターシャフト70の内周面71には、周方向に所定の間隔で、径方向外方に向けて凹状のスプライン溝として複数(本実施の形態においては、2つ)のメススプライン74が形成されている。
Further, as shown in FIG. 9, the inner
これに対して、インナーシャフト80の外周面81には、メススプライン74に対応するよう径方向外方に向けて凸状のスプライン突起として複数のオススプライン84が形成されている。
On the other hand, a plurality of
なお、本実施の形態におけるメススプライン74およびオススプライン84は、第1の実施の形態と比較して、その数だけが異なるだけでその他の構成については同一の構成である。したがって、本実施の形態においては、その詳細な説明を省略する。
また、本実施の形態においては、メススプライン74およびオススプライン84の数を2つとしたが、これに限らず、3つ以上であってもよい。
Note that the
In the present embodiment, the number of
このような構成を有するデフアウトプットシャフト60は、1つの圧縮バネ部90によりアウターシャフト70とインナーシャフト80との相対的な周方向の一方あるいは他方への変位にそれぞれ対応することができる点で、第1の実施の形態に係るデフアウトプットシャフト20における圧縮バネ部50a、50bと異なるが、その作用については第1の実施の形態に係るデフアウトプットシャフト20と同一である。
The
すなわち、インナーシャフト80がデファレンシャル4側に連結され、アウターシャフト70が第1のジョイント21側に連結された構成のデフアウトプットシャフト60について説明すると、インナーシャフト80が矢印A(図9参照)で示す周方向に変位した際には、図10に示すテーパ面82bにより収容室91aの容積が減少させられる。一方、アウターシャフト70が矢印A(図9参照)で示す周方向に変位した際には、図10に示すテーパ面82cにより収容室91bの容積が減少させられる。なお、上述のアウターシャフト70およびインナーシャフト80の連結が逆であっても同一の作用を有するため、その説明を省略する。
That is, the
以上のように、本実施の形態に係るデフアウトプットシャフト60は、前述のように構成されているので、上述の第1の実施の形態に係る効果に加えて、以下のような効果が得られる。
As described above, since the
本実施の形態に係るデフアウトプットシャフト60においては、1つの圧縮バネ部90によりアウターシャフト70とインナーシャフト80との相対的な周方向の一方あるいは他方への変位にそれぞれ対応することができるので、構造を簡素化することができる。
In the
以上説明したように、本発明に係る動力伝達シャフトは、高温域での耐久性を確保することにより、動力伝達経路を伝達される振動を確実に低減することができるという効果を有し、車両に搭載された駆動源と駆動輪との間の動力伝達経路に設けられる車両用の動力伝達シャフト全般に有用である。 As described above, the power transmission shaft according to the present invention has an effect that the vibration transmitted through the power transmission path can be surely reduced by ensuring durability in a high temperature range, and the vehicle It is useful for all power transmission shafts for vehicles provided in a power transmission path between a drive source and drive wheels mounted on the vehicle.
1 車両
2 エンジン(駆動源)
4 デファレンシャル
5L、5R 駆動輪
6L、6R 動力伝達装置
20、60 デフアウトプットシャフト(動力伝達シャフト)
21 第1のジョイント(継手)
22 第1のドライブシャフト(ドライブシャフト)
30、70 アウターシャフト
31、71 内周面
31a 第1内周面
31b 第2内周面
32、72 凹部
34、74 メススプライン
40、80 インナーシャフト
41、81 外周面
41a 第1外周面
41b 第2外周面
42、82 凹部対向面部
42a、82b、82c テーパ面
44、84 オススプライン
50a、50b、90 圧縮バネ部
51a、51b、91a、91b 収容室
52、92 転動体
82d 頂点部
1
4 differential 5L,
21 First joint
22 First drive shaft (drive shaft)
30, 70
Claims (6)
前記アウターシャフトの前記内周面および前記インナーシャフトの前記外周面のいずれか一方に形成された凹部と、
前記アウターシャフトの前記内周面および前記インナーシャフトの前記外周面のいずれか他方であって前記凹部に対向する位置に形成された凹部対向面部と、
前記凹部と前記凹部対向面部とにより画成された収容室に転動自在に収容された金属からなる複数の転動体と、を備え、
前記凹部対向面部が、前記アウターシャフトと前記インナーシャフトとの前記周方向の一方への相対的な変位に伴い前記収容室の容積が減少するよう形成されたテーパ面を有することを特徴とする動力伝達シャフト。 An outer shaft having an inner peripheral surface, and an inner shaft having an outer peripheral surface facing the inner peripheral surface and fitted to the outer shaft so as to be relatively displaceable in the circumferential direction. A power transmission shaft capable of transmitting power input to either one of the shaft and the inner shaft to either the outer shaft or the inner shaft;
A recess formed in one of the inner peripheral surface of the outer shaft and the outer peripheral surface of the inner shaft;
A concave portion facing surface portion formed at a position opposite to the concave portion on the other side of the inner peripheral surface of the outer shaft and the outer peripheral surface of the inner shaft;
A plurality of rolling elements made of metal slidably accommodated in a storage chamber defined by the concave portion and the concave portion facing surface portion,
The power that is characterized in that the recess facing surface portion has a tapered surface formed so that the volume of the storage chamber decreases with relative displacement of the outer shaft and the inner shaft in one of the circumferential directions. Transmission shaft.
前記アウターシャフトの前記内周面および前記インナーシャフトの前記外周面のいずれか他方に前記オススプラインに対応するメススプラインが形成され、
前記オススプラインと前記メススプラインとを周方向に所定の隙間を有するスプライン構造で構成し、
前記オススプラインおよび前記メススプラインは、前記アウターシャフトと前記インナーシャフトとの相対的な変位が所定の変位量に達することにより、互いに係合することを特徴とする請求項1または2に記載の動力伝達シャフト。 A male spline is formed on one of the inner peripheral surface of the outer shaft and the outer peripheral surface of the inner shaft,
A female spline corresponding to the male spline is formed on either the inner peripheral surface of the outer shaft or the outer peripheral surface of the inner shaft,
The male spline and the female spline are configured with a spline structure having a predetermined gap in the circumferential direction,
3. The power according to claim 1, wherein the male spline and the female spline are engaged with each other when a relative displacement between the outer shaft and the inner shaft reaches a predetermined displacement amount. Transmission shaft.
前記デファレンシャルと駆動輪との間の動力伝達経路上に設けられ、前記デファレンシャルと前記駆動輪との間で動力の伝達を行うドライブシャフトと、
前記ドライブシャフトと前記デファレンシャルとの間の前記動力伝達経路上に設けられた継手と、を備えた車両に設けられた動力伝達シャフトであって、
前記デファレンシャルと前記継手との間の前記動力伝達経路上に設けられたデフアウトプットシャフトを構成することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1の請求項に記載の動力伝達シャフト。 A differential to which power output from a drive source mounted on the vehicle is input; and
A drive shaft that is provided on a power transmission path between the differential and the drive wheel, and that transmits power between the differential and the drive wheel;
A power transmission shaft provided in a vehicle provided with a joint provided on the power transmission path between the drive shaft and the differential,
The power transmission shaft according to any one of claims 1 to 3, wherein a differential output shaft provided on the power transmission path between the differential and the joint is configured.
前記圧縮バネ部が少なくとも2以上設けられ、
一方の圧縮バネ部は、前記凹部対向面部が前記アウターシャフトと前記インナーシャフトとの前記周方向の一方への相対的な変位に伴い前記収容室の容積が減少するよう形成されたテーパ面を有し、
他方の圧縮バネ部は、前記凹部対向面部が前記アウターシャフトと前記インナーシャフトとの前記周方向の他方への相対的な変位に伴い前記収容室の容積が減少するよう形成されたテーパ面を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1の請求項に記載の動力伝達シャフト。 A compression spring part is constituted by the plurality of rolling elements housed in the recessed part, the recessed part facing surface part and the storage chamber,
At least two or more compression springs are provided;
One compression spring portion has a tapered surface formed such that the concave portion facing surface portion is reduced in volume with respect to the outer shaft and the inner shaft relative to one of the circumferential directions in the circumferential direction. And
The other compression spring portion has a tapered surface formed so that the concave portion facing surface portion is reduced in volume with the relative displacement of the outer shaft and the inner shaft to the other in the circumferential direction. The power transmission shaft according to any one of claims 1 to 5, wherein:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010002554A JP2011140998A (en) | 2010-01-08 | 2010-01-08 | Power transmission shaft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010002554A JP2011140998A (en) | 2010-01-08 | 2010-01-08 | Power transmission shaft |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016075342A (en) * | 2014-10-06 | 2016-05-12 | 株式会社イケヤフォ−ミュラ | Long structure member |
-
2010
- 2010-01-08 JP JP2010002554A patent/JP2011140998A/en active Pending
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