JP2012233542A - Power transmission shaft - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動力伝達軸に関し、特に、ジョイントとの連結部分がブーツにより覆われた、例えばドライブシャフト、プロペラシャフトなどの動力伝達軸に関する。 The present invention relates to a power transmission shaft, and more particularly, to a power transmission shaft such as a drive shaft or a propeller shaft in which a connection portion with a joint is covered with a boot.
車両の駆動輪に駆動力を伝達するためのドライブシャフトなどでは、中間シャフトの両端にジョイントを取り付けた構造が採用される。具体的には、中間シャフトのインボード側に取り付けられるインボードジョイントには、例えばトリポード型等速ジョイントなどがある。中間シャフトのアウトボード側に取り付けられるアウトボードジョイントには、バーフィールド型等速ジョイントなどがある。 In a drive shaft or the like for transmitting a driving force to a driving wheel of a vehicle, a structure in which joints are attached to both ends of the intermediate shaft is employed. Specifically, the inboard joint attached to the inboard side of the intermediate shaft includes, for example, a tripod type constant velocity joint. The outboard joint attached to the outboard side of the intermediate shaft includes a barfield type constant velocity joint.
このようなドライブシャフトでは、ジョイント内部に充填されたグリースの漏出やジョイント外部からの異物侵入を防止するため、開口を塞ぐブーツがインボードジョイントおよびアウトボードジョイントのそれぞれに用いられる。これらのブーツは、具体的には、軸方向一端部側から他端側に向けて漸次拡径する円錐筒形状に形成された胴部を有し、この胴部がその小径端部側から大径端部側に向けて波打つような蛇腹形状に形成されている。 In such a drive shaft, boots that close the opening are used for the inboard joint and the outboard joint, respectively, in order to prevent leakage of grease filled in the joint and entry of foreign matter from the outside of the joint. Specifically, these boots have a body portion formed in a conical cylinder shape that gradually increases in diameter from one end side in the axial direction toward the other end side, and this body portion is large from the small diameter end portion side. It is formed in a bellows shape that undulates toward the radial end side.
ところで、上述した各ジョイントとブーツは、各ジョイントの稼働時に発生する自己発熱や、エンジン、排気管およびその他の発熱体からの輻射熱の影響により、高温に曝される。これにより、ブーツが高温状態と常温状態あるいは低温状態との間で温度変化を繰り返し受けると、ブーツ内圧が大きく変動することとなる。このようなブーツ内圧の変動は、ブーツの変形や、例えばドライブシャフト周りの部材との接触による異常摩耗を引き起こす原因となり得る。 By the way, the joints and boots described above are exposed to high temperatures due to the effects of self-heating generated during operation of the joints and radiant heat from the engine, the exhaust pipe and other heating elements. Thus, when the boot is repeatedly subjected to a temperature change between a high temperature state and a normal temperature state or a low temperature state, the boot internal pressure greatly fluctuates. Such a change in the boot internal pressure can cause deformation of the boot or abnormal wear due to contact with members around the drive shaft, for example.
近年、このようなブーツ内圧の変動に起因した不具合を防止することを目的として、ブーツの内表面および外表面の少なくともいずれか一方に、気体の通過を許容するが液体の通過は阻止するクレイズを生成してなる通気性フィルムを付着したブーツが知られている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に記載のブーツによれば、ブーツ内外に圧力差が生じた場合であっても、通気性フィルムにより空気の通過を許容することでブーツ内外の圧力差を緩和することができる。また、通気性フィルムが液体、すなわちブーツ内の潤滑剤を通過させないので、潤滑剤の外部への漏出を防止することができる。 In recent years, for the purpose of preventing such troubles due to fluctuations in the internal pressure of the boot, a craze that allows the passage of gas but prevents the passage of liquid on at least one of the inner and outer surfaces of the boot. A boot having a breathable film formed thereon is known (for example, see Patent Document 1). According to the boot described in Patent Document 1, even if a pressure difference occurs inside and outside the boot, the pressure difference inside and outside the boot can be relaxed by allowing air to pass through the breathable film. Moreover, since the air permeable film does not allow liquid, that is, the lubricant in the boot to pass therethrough, leakage of the lubricant to the outside can be prevented.
しかしながら、上述の特許文献1に記載のブーツにあっては、ブーツ内部に密封されたグリースなどの潤滑剤が通気性フィルム全体を覆ってしまうと、空気が通気性フィルムを通過できなくなってしまう。特に、ジョイントの稼働時は、中間シャフトも高速で回転しており、潤滑剤がブーツ内表面に飛散し、通気性フィルム全体を覆い易くなる。このため、ジョイントの稼働時にブーツ内の温度が上昇し、ブーツ内圧が高まってもブーツ内の圧力を逃がすことができず、結果として上述したブーツ内圧の変動が生じるおそれがある。このように、特許文献1に記載のブーツにおいては、ブーツ内圧の変動を防止することに関して未だ改善の余地がある。 However, in the boot described in Patent Document 1 described above, if a lubricant such as grease sealed inside the boot covers the entire breathable film, air cannot pass through the breathable film. In particular, when the joint is in operation, the intermediate shaft also rotates at a high speed, so that the lubricant is scattered on the inner surface of the boot and easily covers the entire breathable film. For this reason, the temperature in the boot rises during operation of the joint, and even if the boot internal pressure increases, the pressure in the boot cannot be released, and as a result, the above-described fluctuation in the boot internal pressure may occur. Thus, in the boot described in Patent Document 1, there is still room for improvement with respect to preventing fluctuations in the boot internal pressure.
また、例えばブーツ内外を連通する通気孔をブーツに設ければ、ブーツ内の圧力を大気圧に維持することができ、ブーツ内圧の変動を防止できるが、グリースなどの潤滑剤をブーツ内に密封することができなくなる。このように、通気孔をブーツに設けるだけでは、潤滑剤を密封するための新たな構成が必要であり、コストが増大するという問題がある。 In addition, for example, if a vent is provided in the boot to communicate with the inside and outside of the boot, the pressure inside the boot can be maintained at atmospheric pressure and fluctuations in the boot internal pressure can be prevented, but a lubricant such as grease is sealed in the boot. Can not do. Thus, simply providing the vent hole in the boot requires a new structure for sealing the lubricant, and there is a problem that the cost increases.
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、低コストな構成でブーツ内圧の変動を防止することができる動力伝達軸を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a power transmission shaft that can prevent fluctuations in boot internal pressure with a low-cost configuration.
本発明に係る動力伝達軸は、上記目的達成のため、(1)継手に連結された端部がブーツで覆われた動力伝達軸であって、前記動力伝達軸の回転中心軸線と中心軸線が一致し軸方向に延在するよう内部に設けられたシリンダと、前記シリンダの内部に摺動可能に収容されたピストンと、前記ピストンが前記シリンダの軸方向一端部に達した際に前記ピストンを前記シリンダの軸方向他端部に向けて付勢する内側付勢部材と、前記ピストンが前記シリンダの軸方向他端部に達した際に前記ピストンを前記シリンダの軸方向一端部に向けて付勢する外側付勢部材と、を備え、前記シリンダは、前記軸方向一端部において前記ブーツの内部と連通するブーツ内連通孔と、前記軸方向他端部において前記ブーツの外部と連通する外部連通孔とを有し、前記ピストンは、前記シリンダの前記軸方向他端部に移動し前記外側付勢部材を押圧した際に前記外部連通孔と前記シリンダの内部とを連通する第1の空気通路と、前記シリンダの前記軸方向一端部に移動し前記内側付勢部材を押圧した際に前記ブーツ内連通孔と前記シリンダの内部とを連通する第2の空気通路と、を有し、前記第1の空気通路は、前記シリンダの軸方向一端部側に開口する開口部を有し、前記開口部が前記シリンダの内壁面から離隔した位置に設けられた構成を有する。 In order to achieve the above object, the power transmission shaft according to the present invention is (1) a power transmission shaft whose end connected to the joint is covered with a boot, and the rotation center axis and the center axis of the power transmission shaft are A cylinder internally provided to coincide and extend in the axial direction, a piston slidably received in the cylinder, and the piston when the piston reaches one end in the axial direction of the cylinder. An inner biasing member biasing toward the other axial end of the cylinder, and when the piston reaches the other axial end of the cylinder, the piston is biased toward one axial end of the cylinder. An external urging member that urges the cylinder, and the cylinder communicates with the inside of the boot at the one end in the axial direction, and communicates with the outside of the boot at the other end in the axial direction. With holes, The piston moves to the other axial end of the cylinder and presses the outer urging member, and a first air passage that communicates the external communication hole and the inside of the cylinder; A second air passage that communicates with the communication hole in the boot and the inside of the cylinder when the inner urging member is pressed by moving to one end in the axial direction, and the first air passage includes: It has the structure which has the opening part opened to the axial direction one end part side of the said cylinder, and the said opening part was provided in the position spaced apart from the inner wall face of the said cylinder.
この構成により、本発明に係る動力伝達軸は、動力伝達軸内部にシリンダを有し、このシリンダの内部に第1および第2の空気通路を有するピストンが摺動可能に収容されている。このため、例えばブーツ内圧が大気圧に対して正圧になったときには、ピストンがシリンダの内部を軸方向他端部側に移動し、外側付勢部材を押圧することにより、第1の空気通路を介して外部連通孔とシリンダの内部とが連通する。これにより、ブーツの内部の空気をブーツの外部に逃がすことができる。この結果、ブーツ内圧を大気圧に維持することができる。 With this configuration, the power transmission shaft according to the present invention has a cylinder inside the power transmission shaft, and a piston having first and second air passages is slidably accommodated inside the cylinder. For this reason, for example, when the internal pressure of the boot becomes positive with respect to the atmospheric pressure, the piston moves to the other end side in the axial direction inside the cylinder and presses the outer biasing member, whereby the first air passage The external communication hole communicates with the inside of the cylinder through the. As a result, the air inside the boot can escape to the outside of the boot. As a result, the boot internal pressure can be maintained at atmospheric pressure.
これとは逆に、ブーツ内圧が大気圧に対して負圧となったときには、ピストンがシリンダの内部を軸方向一端部側に移動し、内側付勢部材を押圧することにより、第2の空気通路を介してブーツ内連通路とシリンダの内部とが連通する。これにより、ブーツの外部の空気をブーツの内部に取り込むことができる。この結果、ブーツ内圧を大気圧に維持することができる。 On the contrary, when the internal pressure of the boot becomes negative with respect to the atmospheric pressure, the piston moves inside the cylinder toward one end in the axial direction and presses the inner urging member. The in-boot communication path and the inside of the cylinder communicate with each other through the path. Thereby, the air outside the boot can be taken into the boot. As a result, the boot internal pressure can be maintained at atmospheric pressure.
このように、本発明に係る動力伝達軸は、ブーツ内圧の上昇および低下が生じた場合であっても、シリンダの内部のピストンが、ブーツ内圧を大気圧に維持する圧力制御弁としての機能を有するので、簡易な構成すなわち低コストな構成でブーツ内圧の変動を防止することができる。したがって、ブーツ内圧の変動に起因して、ブーツの変形や、例えば動力伝達軸周りの部材との接触による異常摩耗が生じることを防止することができる。 Thus, the power transmission shaft according to the present invention functions as a pressure control valve in which the piston inside the cylinder maintains the boot internal pressure at atmospheric pressure even when the boot internal pressure rises and falls. Therefore, the boot internal pressure can be prevented from changing with a simple configuration, that is, a low-cost configuration. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of abnormal wear due to the deformation of the boot or the contact with the members around the power transmission shaft due to the fluctuation of the boot internal pressure.
また、本発明に係る動力伝達軸は、第1の空気通路の開口部がシリンダの内壁面から離隔した位置に設けられているので、シリンダの内部に流入したグリースなどの潤滑剤を動力伝達軸の回転に応じた遠心力の作用によりシリンダ内壁面に押し付け、ブーツの内部の空気のみを外部に排出できる。 Further, since the power transmission shaft according to the present invention is provided at a position where the opening of the first air passage is separated from the inner wall surface of the cylinder, lubricant such as grease that has flowed into the cylinder is supplied to the power transmission shaft. Only the air inside the boot can be discharged to the outside by being pressed against the inner wall surface of the cylinder by the action of the centrifugal force according to the rotation of.
本発明によれば、低コストな構成でブーツ内圧の変動を防止することができる動力伝達軸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 prevent the fluctuation | variation of boot internal pressure with a low-cost structure can be provided.
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.
本実施の形態においては、本発明の動力伝達軸を、ジョイントに連結された端部がブーツで覆われた車両用のドライブシャフトに適用した例について説明する。 In the present embodiment, an example in which the power transmission shaft of the present invention is applied to a vehicle drive shaft whose end connected to a joint is covered with a boot will be described.
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ドライブシャフト1は、図示しない車両のデファレンシャルと駆動輪との間の動力伝達経路に設けられている。
First, the configuration will be described.
As shown in FIG. 1, the drive shaft 1 according to the present embodiment is provided in a power transmission path between a vehicle differential and a drive wheel (not shown).
具体的には、動力伝達軸としてのドライブシャフト1は、一方の端部1aが駆動輪側の継手としての等速ジョイント2に連結されている。また、ドライブシャフト1の図示しない他方の端部は、デファレンシャル側の等速ジョイントに連結されている。等速ジョイント2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固定式等速ジョイントで構成されている。これに対して、デファレンシャル側の等速ジョイントは、トリポード型、ダブルオフセット型などの主に駆動輪の軸方向の変化に対応する摺動式等速ジョイントで構成されている。
Specifically, a drive shaft 1 as a power transmission shaft has one
また、ドライブシャフト1の端部1aは、ドライブシャフト1および等速ジョイント2に固定された蛇腹状のブーツ3により覆われている。本実施の形態において、端部1aとは、後述するブーツ3の伸縮部3cと等速ジョイント2とで画成された収容室2aを含む収容空間内部に位置するドライブシャフト1の一部をいう。端部1aと同様に、ドライブシャフト1の他方の端部も図示しない蛇腹状のブーツにより覆われている。
The
ブーツ3は、樹脂材料やゴム材料からなり、等速ジョイント2に固定される大径端部3a(図中、右端)と、ドライブシャフト1に固定される小径端部3b(図中、左端)と、蛇腹状に形成された伸縮部3cとを含んで構成されている。大径端部3aは、等速ジョイント2の開口を覆うよう等速ジョイント2の外周に図示しない締め付けバンドにより固定されている。小径端部3bは、図示しない締め付けバンドによりドライブシャフト1の外周に固定されている。伸縮部3cは、大径端部3aから小径端部3bに向うに従い徐々に縮径するよう大径端部3aおよび小径端部3bと一体成形されている。また、伸縮部3cは、ドライブシャフト1の上下方向の変位に応じて伸縮可能とされている。
The
このように構成されたブーツ3は、等速ジョイント2の収容室2aを密封するようになっている。つまり、収容室2aは、ブーツ3の内部と連通している。収容室2aおよびブーツ3の内部には、潤滑剤としてのグリースが封入されている。封入されたグリースは、等速ジョイント2の各部材の潤滑に供される。
The
ところで、上述した等速ジョイント2とブーツ3は、等速ジョイント2の稼働時に発生する自己発熱や、図示しないエンジン、排気管およびその他の発熱体からの輻射熱の影響により、高温に曝される。これにより、ブーツ3が高温状態と常温状態あるいは低温状態との間で温度変化を繰り返し受けると、ブーツ内圧が大きく変動することとなる。このようなブーツ内圧の変動は、ブーツ3の変形や、例えばドライブシャフト周りの部材との接触によるブーツ3の異常摩耗を引き起こす原因となり得る。
By the way, the constant velocity joint 2 and the
そこで、本実施の形態では、上述したようなブーツ内圧の変動を防止するために、ドライブシャフト1に、以下に示す構成を付加した。 Therefore, in the present embodiment, the following configuration is added to the drive shaft 1 in order to prevent the fluctuation of the boot internal pressure as described above.
すなわち、ドライブシャフト1は、等速ジョイント2側に、ブーツ内圧の変動を防止するための圧力調整装置10を備えている。圧力調整装置10は、等速ジョイント2側だけでなく、デファレンシャル側の等速ジョイント側においても適用可能である。
That is, the drive shaft 1 includes a
具体的には、圧力調整装置10は、シリンダ20と、ピストン30と、内側付勢部材としての内側付勢ばね41と、外側付勢部材としての外側付勢ばね42とを含んで構成されている。
Specifically, the
シリンダ20は、ドライブシャフト1の内部に形成され、ドライブシャフト1の回転中心軸線ODとシリンダ20の中心軸線OS(図2(a)参照)が一致するよう軸方向に延在している。シリンダ20は、中心軸線OSが回転中心軸線ODから離隔するとともに、回転中心軸線ODと平行となるよう、ドライブシャフト1の内部に形成してもよい。
The
また、シリンダ20の軸方向一端部21(図1中、右端)には、ブーツ3の内部、すなわち収容室2aとシリンダ20の内部とを連通するブーツ内連通孔21aが形成されている。ブーツ内連通孔21aは、軸方向一端部21においてシリンダ20の軸方向と直交する方向に形成された貫通孔で構成される。ブーツ内連通孔21aは、シリンダ20の軸方向と直交する方向に形成したが、これに限らず、シリンダ20の中心軸線OS(図2(a)参照)に対して所定の傾斜角度で傾斜させてもよい。
Further, an in-
さらに、シリンダ20の軸方向他端部22(図1中、左端)には、ブーツ3の外部とシリンダ20の内部とを連通する外部連通孔22aが形成されている。外部連通孔22aは、軸方向一端部21においてシリンダ20の軸方向と直交する方向に形成された貫通孔で構成される。外部連通孔22aは、シリンダ20の軸方向と直交する方向に形成したが、これに限らず、シリンダ20の中心軸線OS(図2(a)参照)に対して所定の傾斜角度で傾斜させてもよい。
Furthermore, an
ピストン30は、シリンダ20の内部に軸方向に摺動可能に収容されている。図2(a)、(b)に示すように、ピストン30は、シリンダ20の中心軸線OSに対して所定の傾斜角度で傾斜した第1の空気通路31および第2の空気通路32を有している。ピストン30の中心軸線は、シリンダ20の中心軸線OSと一致している。
The
第1の空気通路31は、ピストン30がシリンダ20の軸方向他端部22に移動し外側付勢ばね42を押圧した際に、外部連通孔22a(図1参照)とシリンダ20の内部とを連通するようになっている。また、第1の空気通路31は、シリンダ20の軸方向一端部21側(図2中、右側)に開口する第1の内側開口部31aと、シリンダ20の軸方向他端部22側(図2中、左側)で開口する第1の外側開口部31bとを有する。本実施の形態における第1の内側開口部31aは、本発明に係る開口部を構成する。
The
第1の内側開口部31aは、シリンダ20の内壁面(図1参照)から離隔した位置に設けられている。具体的には、第1の内側開口部31aは、その中心がシリンダ20の中心軸線OS、すなわちピストン30の中心軸線と一致するよう、ピストン30の内側面30aに形成されている。第1の外側開口部31bは、ピストン30の外周面に沿って形成された溝からなり、ピストン30の径方向外方に向けて全周に亘って開口している。
The first
第2の空気通路32は、ピストン30がシリンダ20の軸方向一端部21に移動し後述する内側付勢ばね41を押圧した際に、ブーツ内連通孔21a(図1参照)とシリンダ20の内部とを連通するようになっている。また、第2の空気通路32は、シリンダ20の軸方向他端部22側(図2中、左側)に開口する第2の外側開口部32aと、シリンダ20の軸方向一端部21側(図2中、右側)で開口する第2の内側開口部32bとを有する。
When the
第2の外側開口部32aは、第1の内側開口部31aと同様、その中心がピストン30の中心軸線と一致するよう、ピストン30の外側面30bに形成されている。第2の内側開口部32bは、第1の外側開口部31bと同様、ピストン30の外周面に沿って形成された溝からなり、ピストン30の径方向外方に向けて全周に亘って開口している。
Similar to the first
内側付勢ばね41は、圧縮コイルばねからなり、一端(図2中、左端)がピストン30の内側面30aに固定されている。内側付勢ばね41は、図5(b)に示すように、ピストン30がシリンダ20の軸方向一端部21に達した際に、他端(図2中、右端)がシリンダ20の軸方向一端部21の側端面21bに当接することにより、ピストン30をシリンダ20の軸方向他端部22側に向けて付勢するようになっている。
The
外側付勢ばね42は、内側付勢ばね41と同様、圧縮コイルばねからなり、一端(図2中、右端)がピストン30の外側面30bに固定されている。外側付勢ばね42は、図4(b)に示すように、ピストン30がシリンダ20の軸方向他端部22に達した際に、他端(図2中、左端)がシリンダ20の軸方向他端部22の側端面22bに当接することにより、ピストン30をシリンダ20の軸方向一端部21側に向けて付勢するようになっている。
The
次に、圧力調整装置10の動作について説明する。
Next, the operation of the
まず、図3(a)に示すように、ブーツ3の内部の温度(以下、ブーツ内温度という)の上昇に伴いブーツ内圧P(kPa)が上昇、すなわち大気圧を基準(0kPa)に正圧になると、ピストン30がシリンダ20の内部を軸方向他端部22側に移動する。そして、ブーツ内圧P(kPa)が所定圧以上となると、図3(b)に示すように、ピストン30が外側付勢ばね42を押圧し、第1の空気通路31を介して外部連通孔22aとシリンダ20の内部とが連通する。これにより、ブーツ3の内部の空気がブーツ3の外部に排出され、ブーツ3の内部が大気圧に維持される。
First, as shown in FIG. 3A, as the temperature inside the boot 3 (hereinafter referred to as the boot internal temperature) increases, the boot internal pressure P (kPa) increases, that is, positive pressure with reference to the atmospheric pressure (0 kPa). Then, the
これに対し、ブーツ内温度の低下に伴いブーツ内圧P(kPa)が低下、すなわち大気圧を基準(0kPa)に負圧になると、ピストン30がシリンダ20の内部を軸方向一端部21側に移動する。そして、ブーツ内圧P(kPa)が所定圧以下となると、図3(c)に示すように、ピストン30が内側付勢ばね41を押圧し、第2の空気通路32を介してブーツ内連通孔21aとシリンダ20の内部とが連通する。これにより、外部の空気がブーツ3の内部に導入され、ブーツ3の内部が大気圧に維持される。
On the other hand, when the boot internal pressure P (kPa) decreases as the boot internal temperature decreases, that is, when the atmospheric pressure becomes negative (0 kPa) as a reference, the
ここで、図4(a)、(b)および図5(a)、(b)を参照して、上述した空気排出時、および空気導入時の動作について、詳細に説明する。 Here, with reference to FIG. 4 (a), (b) and FIG. 5 (a), (b), the operation | movement at the time of the air discharge mentioned above and air introduction is demonstrated in detail.
図4(a)、(b)は、大気圧に対してブーツ内圧が正圧の状態を示す図であり、図5(a)、(b)は、大気圧に対してブーツ内圧が負圧の状態を示す図である。 4A and 4B are diagrams showing a state in which the boot internal pressure is positive with respect to the atmospheric pressure, and FIGS. 5A and 5B are diagrams in which the boot internal pressure is negative with respect to the atmospheric pressure. It is a figure which shows the state of.
まず、図4(a)に示すように、大気圧を基準(0kPa)にブーツ内圧Pが正のブーツ内圧PP1(例えば、10kPa)になると、ピストン30の内側面30aに荷重F1が図中矢印方向に作用する。これにより、外側付勢ばね42の他端(図中、左端)がシリンダ20の側端面22bに当接する位置まで、ピストン30が移動する。このとき、外側付勢ばね42は、ピストン30によりまだ押圧されておらず、非圧縮状態である。ここで、荷重F1(N)は、ブーツ内圧PP1(kPa)に内側面30aの面積S(mm2)を乗じた値で求められる(F1=PP1×S)。
First, as shown in FIG. 4A, when the boot internal pressure P becomes a positive boot internal pressure P P1 (for example, 10 kPa) with reference to the atmospheric pressure (0 kPa), the load F 1 is shown on the
また、本実施の形態の外側付勢ばね42は、上記荷重F1(N)が内側面30aに作用した際に、厚みt(mm)に相当する分だけ変位(圧縮)可能なばね定数k(=F1/t)を有するものが採用される。あるいは、外側付勢ばね42のばね定数k(N/mm)に応じて、上記厚みt(mm)を設定するようにしてもよい。つまり、本実施の形態では、荷重F1(N)よりも大きな荷重F2(N)が内側面30aに作用した際に、図4(b)に示すように、ピストン30が図4(a)に示す位置から距離d(mm)だけ移動するように、上記ばね定数k(N/mm)または上記厚みt(mm)が適宜選択される。ここで、荷重F2(N)は、上記ブーツ内圧PP1(kPa)よりも大きな正のブーツ内圧PP2(kPa)に内側面30aの面積S(mm2)を乗じた値で求められる(F2=PP2×S)。また、厚みt(mm)は、ピストン30の外側面30bと第1の外側開口部31bとの間の軸方向の厚みである。また、上記距離d(mm)は、上記厚みt(mm)よりも大きな値である。
The
したがって、荷重F2(N)が内側面30aに作用すると、ピストン30が図4(a)に示す位置から図4(b)に示す位置まで移動し、外側付勢ばね42を押圧する。このときの外側付勢ばね42の変位量δ(mm)は、上記厚みt(mm)と同一である。
Therefore, when the load F 2 (N) acts on the
この結果、図4(b)に示すように、第1の外側開口部31bと外部連通孔22aとが連通するようになる。これにより、ブーツ3の内部の空気が第1の空気通路31を介してブーツ3の外部に排出される。
As a result, as shown in FIG. 4B, the first
また、このとき、シリンダ20の内部にグリースが浸入する場合があるが、ドライブシャフト1が回転しているため、浸入したグリースは遠心力によりシリンダ20の内壁面に押し付けられる。このため、グリースが第1の内側開口部31aから第1の空気通路31に流入することがない。したがって、グリースがブーツ3の外部に漏出することはない。
At this time, grease may enter the inside of the
一方で、図4(b)に示す状態において、ブーツ内圧Pが上記ブーツ内圧PP1(kPa)以下となると、ピストン30の内側面30aに作用する荷重も上記荷重F1(N)以下となり、外側付勢ばね42の付勢力によりピストン30がシリンダ20の軸方向一端部21側(図中、右側)に押し戻される。これにより、図4(a)に示すように、第1の外側開口部31bが閉状態となり、ブーツ3(図1参照)の内部が密閉状態とされる。
On the other hand, in the state shown in FIG. 4B, when the boot internal pressure P becomes equal to or less than the boot internal pressure P P1 (kPa), the load acting on the
これに対して、図5(a)に示すように、大気圧を基準(0kPa)にブーツ内圧Pが負のブーツ内圧PM1(例えば、−10kPa)となった場合には、ピストン30の内側面30aに作用する荷重が負となる。すなわち、上述した荷重F1(N)と逆向きの荷重−F1(N)がピストン30の外側面30bに作用する。これにより、内側付勢ばね41の他端(図中、右端)がシリンダ20の側端面21bに当接する位置まで、ピストン30が移動する。このとき、内側付勢ばね41は、ピストン30によりまだ押圧されておらず、非圧縮状態である。ここで、荷重−F1(N)は、ブーツ内圧PM1(kPa)に外側面30bの面積S(mm2)を乗じた値で求められる(−F1=PM1×S)。なお、内側面30aと外側面30bの面積は、ともにS(mm2)である。
On the other hand, as shown in FIG. 5A, when the boot internal pressure P M1 becomes negative (for example, −10 kPa) with reference to the atmospheric pressure (0 kPa), the inside of the
また、本実施の形態の内側付勢ばね41は、上述した外側付勢ばね42と同一であり、また内側面30aと第2の内側開口部32bとの間の軸方向の厚みは、上記厚みt(mm)と同一である。したがって、荷重−F1(N)よりも大きな荷重−F2(N)が外側面30bに作用した際に、図5(b)に示すように、ピストン30が図5(a)に示す位置から距離d(mm)だけ移動するようになっている。ここで、荷重−F2(N)は、上記ブーツ内圧PM1(kPa)よりも大きな負のブーツ内圧PM2(kPa)に面積S(mm2)を乗じた値で求められる(−F2=PM2×S)。上記距離d(mm)は、上記厚みt(mm)よりも大きな値である。
The
したがって、荷重−F2(N)が外側面30bに作用した場合には、ピストン30が図5(a)に示す位置から図5(b)に示す位置まで移動し、内側付勢ばね41を押圧する。このときの内側付勢ばね41の変位量δ(mm)は、上記厚みt(mm)と同一である。この結果、図5(b)に示すように、第2の内側開口部32bとブーツ内連通孔21aとが連通するようになる。これにより、外部の空気が第2の空気通路32を介してブーツ3の内部に導入される。一方で、図5(b)に示す状態において、ブーツ内圧Pが上記ブーツ内圧PM1(kPa)以上となると、ピストン30の外側面30bに作用する荷重も上記荷重−F1(N)以下となり、内側付勢ばね41の付勢力によりピストン30がシリンダ20の軸方向他端部22側(図中、左側)に押し戻される。これにより、図5(a)に示すように、第2の内側開口部32bが閉状態となり、ブーツ3(図1参照)の内部が密閉状態とされる。
Therefore, when the load −F 2 (N) acts on the
次に、図6に基づき、ブーツ内温度とブーツ内圧との関係を従来と比較して説明する。 Next, the relationship between the boot internal temperature and the boot internal pressure will be described with reference to FIG.
図6のブーツ内圧を示すグラフにおいて、細実線は、本実施の形態に係る圧力調整装置10を備えていない従来のドライブシャフトを適用した場合のブーツ内圧を示すグラフであり、太実線は、圧力調整装置10を備えた本発明のドライブシャフト1を適用した場合のブーツ内圧を示すグラフである。
In the graph showing the boot internal pressure in FIG. 6, the thin solid line is a graph showing the boot internal pressure when the conventional drive shaft not including the
図6に示すように、車両が走行を開始すると、ブーツ内温度がブーツ内温度K1(℃)からブーツ内温度K2(℃)まで上昇する。そして、車両の走行時、ブーツ内温度は、走行開始時のブーツ内温度K1(℃)より高いブーツ内温度K2(℃)で推移する。 As shown in FIG. 6, when the vehicle starts running, the boot internal temperature rises from the boot internal temperature K 1 (° C.) to the boot internal temperature K 2 (° C.). Then, during running of the vehicle, the boot in temperature, to remain at the travel start of the boot in the temperature K 1 (° C.) higher than boots the temperature K 2 (℃).
このとき、従来のブーツ内圧は、ブーツ内温度の上昇に伴い、大気圧に対して正圧P2(kPa)まで一旦上昇する(時間T0(h)〜時間T1(h)間)。その後、ブーツの内部の空気が抜け始め、従来のブーツ内圧は大気圧まで低下する(時間T1(h)〜時間T2(h)間)。次いで、車両が停止すると、従来のブーツ内圧は、ブーツ内温度の低下に伴い、大気圧に対して負圧P4(kPa)まで一旦低下する(時間T3(h)〜時間T4(h)間)。その後、ブーツの内部に空気が入り始め、従来のブーツ内圧は大気圧まで上昇する(時間T4(h)〜時間T5(h)間)。 At this time, the conventional boot internal pressure temporarily rises to the positive pressure P 2 (kPa) with respect to the atmospheric pressure as the boot internal temperature rises (between time T 0 (h) and time T 1 (h)). Thereafter, the air inside the boot begins to escape, and the conventional boot internal pressure decreases to atmospheric pressure (between time T 1 (h) and time T 2 (h)). Next, when the vehicle stops, the conventional boot internal pressure temporarily decreases to the negative pressure P 4 (kPa) with respect to the atmospheric pressure as the boot internal temperature decreases (from time T 3 (h) to time T 4 (h). )while). Thereafter, air begins to enter the boot, and the conventional boot internal pressure rises to atmospheric pressure (between time T 4 (h) and time T 5 (h)).
これに対して、本発明のブーツ内圧は、従来のブーツ内圧と同様、車両の走行に伴い、正圧P1(kPa)まで一旦上昇する。しかし、正圧P1(kPa)は、正圧P2(kPa)と比較して十分に低い。そして、ブーツ内圧が正圧P1(kPa)に達した後は、速やかにブーツ3の内部の空気が圧力調整装置10により排出されることで、従来と比較して早い段階でブーツ内圧が大気圧に維持される。次いで、車両が停止した後も、本発明のブーツ内圧は、従来のブーツ内圧と同様、ブーツ内温度の低下に伴い、負圧P3(kPa)まで一旦低下する。しかし、負圧P3(kPa)は、負圧P4(kPa)と比較して十分に低い。そして、ブーツ内圧が負圧P3(kPa)に達した後は、速やかにブーツ3の内部に空気が圧力調整装置10により導入されることで、従来と比較して早い段階でブーツ内圧が大気圧に維持される。
On the other hand, the boot internal pressure of the present invention once rises to the positive pressure P 1 (kPa) as the vehicle travels, as in the conventional boot internal pressure. However, the positive pressure P 1 (kPa) is sufficiently lower than the positive pressure P 2 (kPa). Then, after the boot internal pressure reaches the positive pressure P 1 (kPa), the air inside the
このように、本発明のブーツ内圧は、従来のブーツ内圧と比較して大気圧に維持される期間(時間)が長い。このため、本発明のブーツ内圧は、従来のブーツ内圧より変動が大幅に緩和される。 As described above, the boot internal pressure of the present invention has a longer period (time) of maintaining the atmospheric pressure than the conventional boot internal pressure. For this reason, fluctuations in the boot internal pressure of the present invention are significantly reduced compared to the conventional boot internal pressure.
以上のように、本実施の形態に係るドライブシャフト1は、ドライブシャフト1の内部にシリンダ20を有し、このシリンダ20の内部に第1の空気通路31および第2の空気通路32を有するピストン30が摺動可能に収容されている。このため、例えばブーツ内圧が大気圧に対して正圧になったときには、ピストン30がシリンダ20の内部を軸方向他端部22側に移動し、外側付勢ばね42を押圧することにより、第1の空気通路31を介して外部連通孔22aとシリンダ20の内部とが連通する。これにより、ブーツ3の内部の空気をブーツ3の外部に逃がすことができる。この結果、ブーツ内圧を大気圧に維持することができる。
As described above, the drive shaft 1 according to the present embodiment has the
これとは逆に、ブーツ内圧が大気圧に対して負圧となったときには、ピストン30がシリンダ20の内部を軸方向一端部21側に移動し、内側付勢ばね41を押圧することにより、第2の空気通路32を介してブーツ内連通孔21aとシリンダ20の内部とが連通する。これにより、ブーツ3の外部の空気をブーツ3の内部に取り込むことができる。この結果、ブーツ内圧を大気圧に維持することができる。
On the contrary, when the internal pressure of the boot becomes negative with respect to the atmospheric pressure, the
このように、本実施の形態に係るドライブシャフト1は、ブーツ内圧の上昇および低下が生じた場合であっても、シリンダ20の内部のピストン30が、ブーツ内圧を大気圧に維持する圧力制御弁としての機能を有するので、簡易な構成すなわち低コストな構成でブーツ内圧の変動を防止することができる。したがって、ブーツ内圧の変動に起因して、ブーツ3の変形や、例えばドライブシャフト周りの部材との接触によるブーツ3の異常摩耗が生じることを防止することができる。この結果、ブーツ3の劣化を抑制し、寿命を延ばすことができる。
Thus, in the drive shaft 1 according to the present embodiment, the pressure control valve in which the
また、本実施の形態に係るドライブシャフト1は、第1の空気通路31の第1の内側開口部31aがシリンダ20の内壁面から離隔した位置に設けられているので、シリンダ20の内部に流入したグリースをドライブシャフト1の回転に応じた遠心力の作用によりシリンダ20の内壁面に押し付け、ブーツ3の内部の空気のみを外部に排出できる。
Further, the drive shaft 1 according to the present embodiment is provided at a position where the first
また、本実施の形態においては、内側付勢ばね41および外側付勢ばね42をピストン30に固定する構成としたが、これに限らず、例えば内側付勢ばね41をシリンダ20の側端面21bに、外側付勢ばね42をシリンダ20の側端面22bにそれぞれ固定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、図1に示すように、ドライブシャフト1の回転中心軸線ODとシリンダ20の中心軸線OS(図2(a)参照)が一致するよう、シリンダ20をドライブシャフト1の内部に形成したが、これに限らず、例えば中心軸線OSが回転中心軸線ODに対して所定の傾斜角度で傾斜するよう、シリンダ20をドライブシャフト1の内部に形成してもよい。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
さらに、本実施の形態においては、本発明に係る動力伝達軸をデファレンシャルと駆動輪との間に設けられたドライブシャフトに適用する例について説明したが、これに限らず、例えばFR車のプロペラシャフトに適用することも可能である。 Further, in the present embodiment, an example in which the power transmission shaft according to the present invention is applied to a drive shaft provided between a differential and a drive wheel has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, a propeller shaft of an FR vehicle It is also possible to apply to.
以上説明したように、本発明に係る動力伝達軸は、低コストな構成でブーツ内圧の変動を防止することができるという効果を有し、ジョイントとの連結部分がブーツにより覆われた、例えばドライブシャフト、プロペラシャフトなどの動力伝達軸全般に有用である。 As described above, the power transmission shaft according to the present invention has an effect that it is possible to prevent fluctuations in the boot internal pressure with a low-cost configuration, and the connection portion with the joint is covered by the boot, for example, a drive It is useful for all power transmission shafts such as shafts and propeller shafts.
1 ドライブシャフト(動力伝達軸)
1a 端部
2 等速ジョイント(継手)
3 ブーツ
10 圧力調整装置
20 シリンダ
21 軸方向一端部
21a ブーツ内連通孔
22 軸方向他端部
22a 外部連通孔
30 ピストン
31 第1の空気通路
31a 第1の内側開口部(開口部)
31b 第1の外側開口部
32 第2の空気通路
32a 第2の外側開口部
32b 第2の内側開口部
41 内側付勢ばね(内側付勢部材)
42 外側付勢ばね(外側付勢部材)
OD 回転中心軸線
OS 中心軸線
1 Drive shaft (power transmission shaft)
1a end 2 constant velocity joint (joint)
DESCRIPTION OF
31b First
42 Outer biasing spring (outer biasing member)
O D rotation center O S central axis
Claims (1)
前記動力伝達軸の回転中心軸線と中心軸線が一致し軸方向に延在するよう内部に設けられたシリンダと、
前記シリンダの内部に摺動可能に収容されたピストンと、
前記ピストンが前記シリンダの軸方向一端部に達した際に前記ピストンを前記シリンダの軸方向他端部に向けて付勢する内側付勢部材と、
前記ピストンが前記シリンダの軸方向他端部に達した際に前記ピストンを前記シリンダの軸方向一端部に向けて付勢する外側付勢部材と、を備え、
前記シリンダは、前記軸方向一端部において前記ブーツの内部と連通するブーツ内連通孔と、前記軸方向他端部において前記ブーツの外部と連通する外部連通孔とを有し、
前記ピストンは、前記シリンダの前記軸方向他端部に移動し前記外側付勢部材を押圧した際に前記外部連通孔と前記シリンダの内部とを連通する第1の空気通路と、前記シリンダの前記軸方向一端部に移動し前記内側付勢部材を押圧した際に前記ブーツ内連通孔と前記シリンダの内部とを連通する第2の空気通路と、を有し、
前記第1の空気通路は、前記シリンダの軸方向一端部側に開口する開口部を有し、
前記開口部が前記シリンダの内壁面から離隔した位置に設けられたことを特徴とする動力伝達軸。 A power transmission shaft whose end connected to the joint is covered with boots,
A cylinder provided inside so that the rotation center axis of the power transmission shaft and the center axis coincide with each other and extend in the axial direction;
A piston slidably housed inside the cylinder;
An inner biasing member that biases the piston toward the other axial end of the cylinder when the piston reaches one axial end of the cylinder;
An outer biasing member that biases the piston toward one end in the axial direction of the cylinder when the piston reaches the other end in the axial direction of the cylinder;
The cylinder has an in-boot communication hole that communicates with the inside of the boot at the one axial end, and an external communication hole that communicates with the outside of the boot at the other axial end.
The piston moves to the other axial end of the cylinder and presses the outer urging member, the first air passage communicating the external communication hole and the inside of the cylinder, and the cylinder A second air passage that communicates with the communication hole in the boot and the inside of the cylinder when moving to one end in the axial direction and pressing the inner urging member;
The first air passage has an opening that opens to one end side in the axial direction of the cylinder,
The power transmission shaft, wherein the opening is provided at a position separated from an inner wall surface of the cylinder.
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JP2011103598A JP2012233542A (en) | 2011-05-06 | 2011-05-06 | Power transmission shaft |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017026042A (en) * | 2015-07-23 | 2017-02-02 | Jfeスチール株式会社 | Gear spindle |
WO2023026759A1 (en) * | 2021-08-25 | 2023-03-02 | Jfeスチール株式会社 | Driving force transmission mechanism and method for operating driving force transmission mechanism |
-
2011
- 2011-05-06 JP JP2011103598A patent/JP2012233542A/en not_active Withdrawn
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