JP2011255732A - プロペラシャフト - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＶ性能の悪化及びシール部材の破裂の虞を解消することができるプロペラシャフトを提供する。
【解決手段】プロペラシャフト１は、雌スプライン部２ａを有する第１のシャフト２と、第１のシャフト２に相対移動可能に連結され、雌スプライン部２ａにスプライン嵌合する雄スプライン部３０ａを有する第２のシャフト３と、第２のシャフト３及び第１のシャフト２の外周囲に伸縮可能に配置され、雄スプライン部３０ａと雌スプライン部２ａとの間を封止する蛇腹状のシール部材４と、シール部材４の内周面と第１のシャフト２及び第２のシャフト３の外周面との間に伸縮可能に配置され、シール部材４の内周面を支持可能な支持部材５とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力軸及び出力軸を備えたプロペラシャフトに関する。

従来のプロペラシャフトとして、入力軸及び出力軸を備え、トランスミッションとディファレンシャルとの間に介在してトランスミッションの出力をディファレンシャルに伝達するものが知られている（例えば特許文献１）。

入力軸は、円筒部を有し、トランスミッションの出力部に第１のジョイント部を介して連結されている。

出力軸は、入力軸に伸縮部を介して接続され、かつディファレンシャルの入力部に第２のジョイント部を介して連結されている。出力軸の外周囲には、グリスを内封し、かつ入力軸の円筒部の一部を覆う蛇腹状のシール部材（ブーツ）が伸縮可能に配置されている。これにより、伸縮部が封止され、シール性が高められる。

伸縮部は、スプライン機構からなり、入力軸の円筒部の内周面と出力軸の外周面との間に配置されている。

以上の構成により、入力軸及び出力軸が伸縮部を介して相対移動すると、プロペラシャフトがシール部材と共に伸縮する。

特開平６−１７３９３４号公報

しかしながら、特許文献１に示すプロペラシャフトによると、高速回転時に遠心力に基づくグリスの偏り等によるシール部材の振れ回りが発生し、回転アンバランスによるノイズ・バイブレーション（ＮＶ）性能が悪化したり、あるいはシール部材が破裂したりする恐れがあった。このことは、比較的大きい伸縮量をもつシール部材を備えたプロペラシャフトに顕著である。

従って、本発明の目的は、シール部材の振れ回りを抑制することができ、もってＮＶ性能の悪化及びシール部材の破裂の虞を解消することができるプロペラシャフトを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、（１）〜（３）のプロペラシャフトを提供する。

（１）雌スプライン部を有する第１のシャフトと、前記第１のシャフトに相対移動可能に連結され、前記雌スプライン部にスプライン嵌合する雄スプライン部を有する第２のシャフトと、前記第２のシャフト及び前記第１のシャフトの外周囲に伸縮可能に配置され、前記雄スプライン部と前記雌スプライン部との間を封止する蛇腹状のシール部材と、前記シール部材の内周面と前記第１のシャフト及び前記第２のシャフトの外周面との間に伸縮可能に配置され、前記シール部材の内周面を支持可能な支持部材とを備えたプロペラシャフト。

（２）上記（１）に記載のプロペラシャフトにおいて、前記支持部材は、前記第１のシャフト及び前記第２のシャフトの軸線方向に相対移動可能に嵌合する内外一対のエレメントからなる。

（３）上記（２）に記載のプロペラシャフトにおいて、前記内外一対のエレメントのうち一方のエレメントは、前記第１のシャフトを挿通させる第１の環状部、及び前記第１の環状部の円周方向に並列する複数の第１の嵌合部を有し、前記第１の環状部が前記第１のシャフトの外周面に取り付けられ、前記内外一対のエレメントのうち他方のエレメントは、前記第２のシャフトを挿通させる第２の環状部、及び前記第２の環状部の円周方向に並列して前記複数の第１の嵌合部に相対移動可能に嵌合する複数の第２の嵌合部を有し、前記第２の環状部が前記第２のシャフトの外周面に取り付けられている。

本発明によると、シール部材の振れ回りを抑制することができ、ＮＶ性能の悪化及びシール部材の破裂の恐れを解消することができる。

本発明の実施の形態に係るプロペラシャフトの全体を説明するために示す断面図。 本発明の実施の形態に係るプロペラシャフトのスプライン嵌合部を説明するために示す断面図。 本発明の実施の形態に係るプロペラシャフトの要部を説明するために示す斜視図。 本発明の実施の形態に係るプロペラシャフトの要部を説明するために示す断面図。

[実施の形態]
（プロペラシャフトの全体構成）
図１はプロペラシャフトの全体を示す。図２はプロペラシャフトのスプライン嵌合部を示す。図３及び図４は支持部材を示す。図１及び図２に示すように、プロペラシャフト１は、第１のシャフト２，第２のシャフト３，シール部材４及び支持部材５を備え、トランスミッション（図示せず）とディファレンシャル（図示せず）との間に配置されている。そして、プロペラシャフト１は、エンジンからトランスミッションを介してディファレンシャルに駆動力を伝達するように構成されている。

（第１のシャフト２の構成）
第１のシャフト２は、雌スプライン部２ａを有し、トランスミッションにユニバーサルジョイント６を介して連結されている。そして、第１のシャフト２は、第２のシャフト３に対して軸線方向に移動するように構成されている。雌スプライン部２ａの内周面には、第１のシャフト２の軸線方向に沿って延びる雌スプライン２０ａが設けられている。

（第２のシャフト３の構成）
第２のシャフト３は、各外径が互いに異なる大中小３つのシャフト部３ａ〜３ｃからなり、小径のシャフト部３ａが第１のシャフト２に、また大径のシャフト部３ｂがディファレンシャルにユニバーサルジョイント７を介してそれぞれ連結されている。

小径のシャフト部３ａは、雌スプライン部２ａに対応する雄スプライン部３０ａを有し、第２のシャフト３のトランスミッション側に配置されている。雄スプライン部３０ａの外周面には、雌スプライン２０ａにスプライン嵌合する雄スプライン３００ａが設けられている。

大径・薄肉のチューブからなるシャフト部３ｂは、第２のシャフト３のディファレンシャル側に配置され、かつ中間径（シャフト部３ａの外径よりも大きく、シャフト部３ｂの外径よりも小さい外径）のシャフト部３ｃに溶接されている。大径のシャフト部３ｂの外周面には、第２のシャフト３の軸線方向に離れて位置する一対のバランスウエイト８，９が取り付けられている。

中間径のシャフト部３ｃは、外径が第１のシャフト２の雌スプライン部２ａの外径よりも大きい寸法に設定されている。

（シール部材４の構成）
シール部材４は、第１のシャフト２及び第２のシャフト３の外周囲に伸縮可能に配置され、全体がグリスを内封する例えばゴムからなる蛇腹円筒状のブーツによって形成されている。シール部材４の一方端部は第１のシャフト２の外周面にブーツバンド１０によって、また他方端部は第２のシャフト３（中間径のシャフト部３ｃ）の外周面に外方のエレメント５ｂ（後述）を介しブーツバンド１１によってそれぞれ取り付けられている。これにより、雌スプライン部２ａと雄スプライン部３０ａとの間が封止され、シール部材４外へのグリス洩れ及びシール部材４内への泥水等の浸入を抑制することができる。

（支持部材５の構成）
支持部材５は、第１のシャフト２及び第２のシャフト３の軸線方向に相対移動可能に嵌合する内外一対のエレメント５ａ，５ｂからなり、シール部材４の内周面と第１のシャフト２及び第２のシャフト３の外周面との間に伸縮可能に配置されている。そして、支持部材５は、シール部材４の内周面（図１では凸部）を当接させて支持するように構成されている。これにより、支持部材５の外周部でシール部材４の中心軸線Ｏ側への移動が規制され、プロペラシャフト１の高速回転時に遠心力に基づくグリスの偏りによるシール部材４の振れ回りを抑制することができる。

支持部材５の材料としては、例えば冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）が用いられる。支持部材５の伸縮量（エレメント５ａ，５ｂの移動量）は±４０ｍｍ程度の伸縮量（移動量）に設定されている。

一方（内方）のエレメント５ａは、図３に示すように、第１のシャフト２を挿通させる第１の環状部５０ａ、及び第１の環状部５０ａの円周方向に等間隔をもって並列する複数（実施の形態では４つ）の第１の嵌合部５１ａを有している。内方のエレメント５ａの厚さは１ｍｍ程度の寸法に設定されている。

第１の環状部５０ａは、内方のエレメント５ａのトランスミッション側に配置され、その内部に雌スプライン部２ａを圧入させて第１のシャフト２に取り付けられ、全体が円筒部材によって形成されている。

複数の第１の嵌合部５１ａは、ディファレンシャル側に突出して第１の環状部５０ａに一体に設けられ、第１の環状部５０ａの曲率と略同一の曲率をもって湾曲形成されている。複数の第１の嵌合部５１ａの長さは外方エレメント５ｂに対する内方のエレメント５ａの移動量よりも大きい寸法に設定されている。

他方（外方）のエレメント５ｂは、第２のシャフト３を挿通させる第２の環状部５０ｂ、及び第２環状部５０ｂの円周方向に等間隔をもって並列する複数（実施の形態では４つ）の第２の嵌合部５１ｂを有している。外方のエレメント５ｂの厚さは、内方のエレメント５ａの厚さと同様に１ｍｍ程度に設定されている。

第２の環状部５０ｂは、外方のエレメント５ｂのディファレンシャル側に配置され、その内部に中間径のシャフト部３ｃを圧入させて第２のシャフト３に取り付けられ、全体が円筒部材によって形成されている。

複数の第２の嵌合部５１ｂは、図４に示すように、基部片５１０ｂ及び鉤形片５１１ｂ，５１２ｂを有し、それぞれが対応する第１の嵌合部５１ａに相対移動可能に嵌合し、かつトランスミッション側に突出して第２の環状部５０ｂに一体に設けられている。複数の第２の嵌合部５１ｂの長さは内方エレメント５ａに対する外方のエレメント５ｂの移動量よりも大きい寸法に設定されている。

基部片５１０ｂは、第１の嵌合部５１ａの外側に配置され、第２の環状部５０ｂの曲率と略同一の曲率をもって湾曲形成されている。鉤形片５１１ｂ，５１２ｂは、基部片５１０ｂの円周方向両側側縁に一体に設けられ、かつ第１の嵌合部５１ａの内側に折り曲げ形成されている。

（プロペラシャフト１の動作）
次に、本発明の実施の形態に示すプロペラシャフト１の動作につき、図１を用いて説明する。

本実施の形態に示すプロペラシャフト１の動作は、自動車が走行することにより行われる。すなわち、自動車の走行中には、車輪を懸架するサスペンションが動作し、これに伴い両ユニバーサルジョイント６，７間の長さ及び角度変化を許容してエンジンからトランスミッション，プロペラシャフト１を介してディファレンシャルに駆動力が伝達される。

この場合、第１のシャフト２及び第２のシャフト３が雌スプライン２０ａ及び雄スプライン３００ａを介して、また内外一対のエレメント５ａ，５ｂが第１の嵌合部５１ａ及び第２の嵌合部５１ｂを介してそれぞれ軸線方向に相対移動すると、プロペラシャフト１及び支持部材５がシール部材４と共に軸線方向に伸縮する。

この際、シール部材４が支持部材５のエレメント５ａ，５ｂに当接する状態を維持し、支持部材５のエレメント５ａ，５ｂからプロペラシャフト１の中心軸線Ｏに向かう位置へのシール部材４の当接点の移動が規制される。

このため、本実施の形態においては、プロペラシャフト１の高速回転時に遠心力に基づくグリスの偏りによるシール部材４の振れ回りが抑制される。

[実施の形態の効果]
以上説明した実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。

プロペラシャフト１の高速回転時に遠心力に基づくグリスの偏り等によるシール部材４の振れ回りを抑制することができるため、ＮＶ性能の悪化及びシール部材４の破裂の恐れを解消することができ、比較的大きい伸縮量をもつシール部材４を備えたプロペラシャフト１に使用してきわめて有効である。

以上、本発明のプロペラシャフトを上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。

（１）上記実施の形態では、支持部材５の材料としてＳＰＣＣが用いられる場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、実施の形態と同様の機械的強度を確保できる場合にはプラスチックなど他の材料を用いてもよい。

（２）上記実施の形態では、エレメント５ａが第１のシャフト２に、またエレメント５ｂが第２のシャフト３にそれぞれ圧入によって取り付けられている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えばロールを用いるかしめ加工によって各エレメントをそれぞれ対応するシャフトに取り付けてもよい。

（３）上記実施の形態では、シール部材４が支持部材５に当接して支持されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、支持部材にシール部材を常時当接させる必要はなく、プロペラシャフト１の動作時にシール部材が支持部材に当接して支持されていればよい。

（４）上記実施の形態では、第１のシャフト２がトランスミッションに、また第２のシャフト３がディファレンシャルにそれぞれ連結されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、トランスミッションに第２のシャフトを、またディファレンシャルに第１のシャフトをそれぞれ連結しても差し支えない。

（５）上記実施の形態では、エレメント５ａ，５ｂの厚さが１ｍｍ程度の寸法に設定されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、他の寸法にエレメントの厚さを設定してもよい。また、本発明におけるエレメントの各嵌合部の個数，形状等も特に限定されるものでないことは勿論である。

１…プロペラシャフト、２…第１のシャフト、２ａ…雌スプライン部、２０ａ…雌スプライン、３…第２のシャフト、３ａ…小径のシャフト部、３０ａ…雄スプライン部、３００ａ…雄スプライン、３ｂ…大径のシャフト部、３ｃ…中間径のシャフト部、４…シール部材、５…支持部材、５ａ…内方のエレメント、５０ａ…第１の環状部、５１ａ…第１の嵌合部、５ｂ…外方のエレメント、５０ｂ…第２の環状部、５１ｂ…第２の嵌合部、５１０ｂ…基部片、５１１ｂ，５１２ｂ鉤形片、６，７…ユニバーサルジョイント、８，９…バランスウエイト、１０，１１…ブーツバンド、Ｏ…中心軸線

Claims (3)

1. 雌スプライン部を有する第１のシャフトと、
   前記第１のシャフトに相対移動可能に連結され、前記雌スプライン部にスプライン嵌合する雄スプライン部を有する第２のシャフトと、
   前記第２のシャフト及び前記第１のシャフトの外周囲に伸縮可能に配置され、前記雄スプライン部と前記雌スプライン部との間を封止する蛇腹状のシール部材と、
   前記シール部材の内周面と前記第１のシャフト及び前記第２のシャフトの外周面との間に伸縮可能に配置され、前記シール部材の内周面を支持可能な支持部材と
   を備えたプロペラシャフト。
2. 前記支持部材は、前記第１のシャフト及び前記第２のシャフトの軸線方向に相対移動可能に嵌合する内外一対のエレメントからなる請求項１に記載のプロペラシャフト。
3. 前記内外一対のエレメントのうち一方のエレメントは、前記第１のシャフトを挿通させる第１の環状部、及び前記第１の環状部の円周方向に並列する複数の第１の嵌合部を有し、前記第１の環状部が前記第１のシャフトの外周面に取り付けられ、
   前記内外一対のエレメントのうち他方のエレメントは、前記第２のシャフトを挿通させる第２の環状部、及び前記第２の環状部の円周方向に並列して前記複数の第１の嵌合部に相対移動可能に嵌合する複数の第２の嵌合部を有し、前記第２の環状部が前記第２のシャフトの外周面に取り付けられている請求項２に記載のプロペラシャフト。

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