JP2016183732A - 車両用推進軸 - Google Patents

Abstract

【課題】バランス修正作業の効率化と、自在継手の小型化及び軽量化とを図ることができる車両用推進軸を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る車両用推進軸１００は、前後方向に延びる筒体１，２と、筒体１，２の外周面上に配置されるバランスウエイト４と、筒体１，２の外周面及びバランスウエイト４を被覆する被覆部材５と、を備え、被覆部材５は、加熱により収縮する熱収縮チューブであることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用推進軸に関する。

ＦＦベースの四輪駆動の車両は、前部に原動機及び変速装置が搭載され、後部に終減速機が搭載されている。この前部に配置された変速装置と後部に配置された終減速装置とを連結するための部材として、車両の前後方向に延びる車両用推進軸（以下、単に「推進軸」と称する場合がある）が従来から利用されている。
また、変速装置と終減速装置との距離が一定でないこと、及び変速装置の出力軸と終減速装置の入力軸との回転中心が同軸上にないことから、推進軸と変速装置等との間には自在継手が設けられている。

推進軸は、従来、金属で形成された円筒状の筒体で構成されていたが、近年においては、炭素繊維強化樹脂（Ｃａｒｂｏｎ−Ｆｉｂｅｒ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ、以下「ＣＦＲＰ」と称する）で形成された筒体で構成される場合がある。
推進軸がＣＲＰＦで形成された筒体で構成される場合、筒体の開口部に自在継手の嵌合部を嵌め込み、推進軸（筒体）と自在継手とを連結している。
このような推進軸によれば、車両の衝突により前後方向（軸方向）の圧縮荷重が推進軸に作用した場合、自在継手が推進軸（筒体）を軸方向に裂き、推進軸が短縮する。この結果、原動機及び変速機がエンジンルーム内から後退し易くなり、エンジンルームのボディパネルで衝突エネルギーを吸収することができる。

また、推進軸では、重心が回転中心に一致していない場合、つまり不釣り合い（アンバランス）の場合、回転時に振動が発生する。このような振動は、車内に伝達すると乗員に不快を与えるため、好ましくない。このため、推進軸を組み立てた後にバランスウエイトを固定して釣り合いの状態とするバランス修正作業が行われている（下記特許文献１，２参照）。

なお、バランス修正に関し、下記特許文献１では、ＣＦＲＰで形成された筒体内に、磁性体を含むとともに溶融した樹脂を注入している。そして、その樹脂を硬化させてバランスウエイトとしている。
下記特許文献２では、自在継手のヨーク部と嵌合部との間に、円柱状の被溶接部（「ネック部２２」参照）を設けている。そして、被溶接部の外周面にバランスウエイトを溶接により固定している。

特開平３−２６５７３８号公報 特開２００９−２２７０２８号公報

しかしながら、特許文献１のバランス修正は、磁力によって溶融した樹脂を所定部位に誘導するのが困難である。また、樹脂の硬化を待つのに比較的時間がかかる。このため、作業効率が低い。
また、特許文献２のバランス修正のように溶接を利用する場合、溶接される部位及びバランスウエイトを溶接前に塗装（防錆処理）することができない。このため、溶接によってバランスウエイトを固定した後に塗装する必要があり、作業効率が低い。
以上から、バランス修正作業の効率化を図ることができる推進軸の開発が望まれている。

さらに、推進軸がＣＦＲＰで形成された筒体で構成される場合、特許文献２のように、自在継手には被溶接部が必要となり、自在継手の大型化及び重量化を招いている。このため、自在継手の小型化及び軽量化を図れることができる推進軸の開発が望まれている。

本発明は、このような課題を解決するために創作されたものであり、バランス修正作業の効率化と、自在継手の小型化及び軽量化とを図ることができる車両用推進軸を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る車両用推進軸は、前後方向に延びる筒体と、前記筒体の外周面上に配置されるバランスウエイトと、前記筒体の外周面及び前記バランスウエイトを被覆する被覆部材と、を備え、前記被覆部材は、加熱により収縮する熱収縮チューブであることを特徴とする。

前記発明によれば、熱収縮チューブを加熱することでバランスウエイトを固定する被覆部材を形成することができ、バランスウエイトを固定する作業が簡易である。また、従来技術で説明したような磁力によって樹脂を誘導したり、樹脂の硬化を待ったりする必要がない。さらに、バランスウエイトが被覆部材に被覆されるため、バランスウエイトが露出せず、バランスウエイトの固定後に塗装（防錆処理）する必要がない。
以上から、前記発明によれば、バランス修正作業の効率化を図ることができる。
また、前記発明によれば、筒体にバランスウエイトが固定されるため、自在継手に被溶接部を設ける必要がない。このため、自在継手の小型化及び軽量化が図れる。

また、前記被覆部材は、前記筒体の端部に連結される自在継手と前記筒体の端部との合わせ面を被覆していることが好ましい。

前記構成によれば、被覆部材により合わせ面が被覆されるため、筒体内に水が浸入し難い。このため、自在継手において、筒体内に挿入されて嵌合する部分（嵌合部）が錆び難い。

また、前記バランスウエイトは、接着剤で前記筒体に接着していることが好ましい。

前記構成によれば、バランスウエイトの固定力が向上する。また、熱収縮チューブを熱収縮させる際、バランスウエイトの位置ずれを防止できる。

また、前記筒体は、炭素繊維強化樹脂、鋼、及びアルミニウムのうちいずれか１つで形成されてもよい。

本発明によれば、バランス修正作業の効率化と、自在継手の小型化及び軽量化とを図ることができる車両用推進軸を提供することができる。

実施形態に係る推進軸を平面視した平面図である。 図１の枠線ＩＩで囲まれた範囲の拡大図である。 図２の枠線ＩＩＩで囲まれた範囲の断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ矢視端面図である。 被覆部材の形成工程を説明する図であり、（ａ）はバランスウエイトを配置する前の状態を示す図であり、（ｂ）はバランスウエイトを配置した状態を示す図であり、（ｃ）は熱収縮チューブを配置した状態を示す図であり、（ｄ）は熱収縮チューブを加熱した後の状態を示す図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、推進軸１００は、ＦＦベースの四輪駆動の車両に搭載されて前後方向に延びる動力伝達軸である。
推進軸１００の前側には、第１等速ジョイント８が連結されている。そして、第１等速ジョイント８を介して、車両前部の変速装置（不図示）から出力された動力が推進軸１００に伝達され、推進軸１００が中心軸Ｏ回りに回転する。
推進軸１００の後側には、十字軸ジョイント９が連結されている。そして、十字軸ジョイント９を介して、推進軸１００に入力された動力が車両後部の終減速装置（不図示）に伝達され、後輪が駆動する。

推進軸１００は、中間部分で分割された２ピース構造のものである。
推進軸１００は、車両前寄りに配置された第１推進軸（筒体）１と、第１推進軸１の後方に配置された第２推進軸（筒体）２と、第１推進軸１の後端部１２と第２推進軸２の前端部２１とを連結する第２等速ジョイント３と、３つのバランスウエイト４と、第１推進軸１及び第２推進軸２の外周面とバランスウエイト４を被覆する３つの被覆部材５とを備えている。

（第１推進軸）
第１推進軸１は、ＣＦＲＰで形成され、前後方向に延びる円筒状の筒体である。
第１推進軸１の前端部１１には、第１等速ジョイント８の後述する第１スタブシャフト８１の嵌合部（不図示）が挿入される開口が形成されている。
また、第１推進軸１の後端部１２には、第２等速ジョイント３の後述する第２スタブシャフト３１の嵌合部（不図示）が挿入される開口が形成されている。

（第２推進軸）
第２推進軸２は、ＣＦＲＰで形成され、前後方向に延びる円筒状の筒体である。
第２推進軸２の前端部２１には、第２等速ジョイント３の後述する第３スタブシャフト３４の嵌合部（不図示）が挿入される開口が形成されている。
図２に示すように、第２推進軸２の後端部２２には、十字軸ジョイント９の後述するスタブヨーク９１の嵌合部９４が挿入される開口２２ａが形成されている。

図４に示すように、第２推進軸２の後端部２２には、スタブヨーク９１の嵌合部９４が嵌合している。
この嵌合に関し、嵌合部９４は、径方向外側に突出し、かつ、前後方向に延びる鋭角な外周突条９７が周方向に複数形成されている。一方で、後端部２２の内周面は、嵌合部９４が嵌合される前において外周突条９７よりも径が小さい円形状に形成されている。そして、後端部２２に嵌合部９４が圧入されることで、後端部２２の内周面に外周突条９７が食い込んだ状態で嵌合している。
なお、特に図示しないが、第１スタブシャフトの嵌合部、第２スタブシャフトの嵌合部並びに第３スタブシャフトの嵌合部にも、外周突条９７が形成されている。
次に、自在継手（十字軸ジョイント９、第１等速ジョイント８、第２等速ジョイント３）について説明する。

（十字軸ジョイント）
図２に示すように、十字軸ジョイント９は、第２推進軸２の後端部２２に連結するスタブヨーク９１と、終減速装置の入力軸に連結するコンパニオンフランジに対し締結されるフランジヨーク９２と、スタブヨーク９１とフランジヨーク９２とを連結する十字軸９３と、を備えている。

図２、図３に示すように、スタブヨーク９１は、第２推進軸２の後端部２２に嵌合する嵌合部９４と、第２推進軸２の後端部２２の開口２２ａを閉塞する円盤状の蓋部９５と、蓋部９５から後方に二又に分かれて十字軸９３を回転自在に支持するヨーク部９６とを備え、これらの構成が一体に形成されている。
つまり、本実施形態では、蓋部９５とヨーク部９６との間にバランスウエイト４を溶接するための円柱状の被溶接部が形成されていないスタブヨーク９１が使用されている。

図４に示すように、嵌合部９４は、円筒状を呈している。嵌合部９４の外周面には、前記したように鋭角な外周突条９７が周方向に複数形成されている。そして、外周突起９７が後端部２２の内周面に食い込み、第２推進軸２と外周突条９７とが周方向に係合している。これにより、第２推進軸２が回転するとスタブヨーク９１も確実に回転する。
また、第２推進軸２の後端部２２と、スタブヨーク９１の嵌合部９４との間には、図示しない接着剤が塗布され、第２推進軸２の後端部２２からスタブヨーク９１が軸方向に脱落しないようになっている。

図３に示すように、蓋部９５は、嵌合部９４よりも大径に形成されている。そして、蓋部９５の周端部９５ａが後端部２２の後端面２２ｂと当接する鍔部を成している。
なお、第２推進軸２と十字軸ジョイント９とにおいて、周端部９５ａの前端面９５ｂと後端部２２の後端面２２ｂとが、特許請求の範囲に記載される「合わせ面」に相当する構成である。

（第１等速ジョイント）
図１に示すように、第１等速ジョイント８は、ダブルオフセット型ジョイントである。
第１等速ジョイント８は、第１推進軸１から前方に延びる略円柱状の第１スタブシャフト８１と、第１スタブシャフト８１の先端に設けられた動力伝達部材８２と、前後方向に貫通する筒状の外輪８３とを備えている。
外輪８３の外周面の前端側には、変速装置の出力軸に連結するコンパニオンフランジと連結するためのフランジ８３ａが形成されている。

第１スタブシャフト８１は、第１推進軸１の前端部１１に嵌合する嵌合部（不図示）と、第１推進軸１の前端部１１の開口を閉塞する蓋部（不図示）と、蓋部（不図示）から前方に延びる軸部８５とを備え、これらの構成が一体に形成されている。
つまり、本実施形態では、蓋部と軸部８５との間にバランスウエイト４を溶接するための円柱状の被溶接部が形成されていない第１スタブシャフト８１が使用されている。
また、第１スタブシャフト８１の嵌合部の外周面には、図４に示されるスタブヨーク９１の嵌合部９４と同様に、鋭角な外周突条が周方向に複数形成されている。そして、第１推進軸１の前端部１１の内周面に食い込み、外周突条と第１推進軸１とが周方向に係合している。

なお、第１推進軸１に嵌合する第１スタブシャフト８１と後述する第２スタブシャフト３１との蓋部（不図示）には、スタブヨーク９１の蓋部９５のように第２推進軸２の後端面２２ｂと当接する鍔部（周端部９５ａ）が設けられていない（図３参照）。このため、前方からの衝突による荷重を受けた場合、第１スタブシャフト８１と第２スタブシャフト３１とが第１推進軸１内に入り込み易く、言い換えると短縮し易くなっている。

（第２等速ジョイント）
第２等速ジョイント３は、クロスグルーブ型のジョイントである。
第２等速ジョイント３は、第１推進軸１の後端部１２から後方に延びる略円柱状の第２スタブシャフト３１と、第２スタブシャフト３１の後端に取り付けられて後方に開口する略円筒状のコンパニオンフランジ３２と、コンパニオンフランジ３２に支持された外輪３３と、第２推進軸２の前端部２１から前方に延びる略円柱状の第３スタブシャフト３４と、第３スタブシャフト３４に設けられた動力伝達部材３５とを備えている。

第２スタブシャフト３１は、第１推進軸１の後端部１２に嵌合する嵌合部（不図示）と、第１推進軸１の後端部１２の開口を閉塞する蓋部（不図示）と、蓋部（不図示）から後方に延びる軸部３６とを備えている。
第３スタブシャフト３４は、第２推進軸２の前端部２１に嵌合する嵌合部（不図示）と、第２推進軸２の前端部２１の開口を閉塞する蓋部３７と、蓋部３７から前方に延びる軸部３８とを備えている。
つまり、本実施形態では、蓋部３７と軸部３６，３８との間にバランスウエイト４を溶接するための円柱状の被溶接部が形成されていない第２スタブシャフト３１と第３スタブシャフト３４が使用されている。

第２スタブシャフト３１の嵌合部の外周面と第３スタブシャフト３４の嵌合部の外周面
には、鋭角な外周突条（図４の「外周突条９７」を参照）が周方向に複数形成されている。そして、第２スタブシャフト３１の外周突条が第１推進軸１の後端部１２の内周面に食い込み、外周突条と第１推進軸１とが周方向に係合している。
同様に、第３スタブシャフト３４の外周突条が第２推進軸２の前端部２１の内周面に食い込み、外周突条と第２推進軸２とが周方向に係合している。
さらに、第２スタブシャフト３１の軸部３６には、車体に対して第２スタブシャフト３１を回転自在に支持する中間軸受ユニット６が取り付けられている。
つぎに、バランスウエイト４と被覆部材５とについて説明する。

（バランスウエイト及び被覆部材）
図４に示すように、バランスウエイト４は、第１推進軸１及び第２推進軸２の外周面上に配置されて推進軸１００の重心と回転中心とを一致させるための金属製の錘である。
被覆部材５は、第１推進軸１及び第２推進軸２の外周面とバランスウエイト４を被覆し、バランスウエイト４を第１推進軸１及び第２推進軸２に固定するための部材である。
なお、バランスウエイト４は、被覆部材５に被覆されていることから、塗装（防錆処理）がされていないものが使用されている。

図１に示すように、バランスウエイト４は、第１バランスウエイト４１と、第２バランスウエイト４２と、第３バランスウエイト４３とを備えている。
第１バランスウエイト４１は、第１推進軸１の前端部１１に位置し、推進軸１００の前側の重心を修正している。
第２バランスウエイト４２は、第１推進軸１の後端部１２に位置し、推進軸１００の中央部の重心を修正している。
ている。
第３バランスウエイト４３は、第２推進軸２の後端部２２に位置し、推進軸１００の後側の重心を修正している。
なお、第１バランスウエイト４１〜第３バランスウエイト４３は、接着剤により各外周面に接着されてもよい。

図１に示すように、被覆部材５は、第１被覆部材５１と、第２被覆部材５２と、第３被覆部材５３とを備えている。
第１被覆部材５１は、第１推進軸１の前端部１１に位置し、第１バランスウエイト４１を固定している。
第２被覆部材５２は、第１推進軸１の後端部１２に位置し、第２バランスウエイト４２を固定している。
第３被覆部材５３は、第２推進軸２の後端部２２に位置し、第３バランスウエイト４３を固定している。

図３に示すように、第３被覆部材５３は、後端部２２からスタブヨーク９１の蓋部９５の後端面９５ｃまで延在している。
このため、第２推進軸２とスタブヨーク９１との合わせ面（後端部２２の後端面２２ｂと周端部９５ａの前端面９５ｂ）は、第３被覆部材５３に被覆されている。よって、この合わせ面から第２推進軸２内に水が浸入し難く、嵌合部９４が錆び難い。
同様に、図１に示すように、第１被覆部材５１は、第１推進軸１と第１スタブシャフト８１との合わせ面を被覆し、第２被覆部材５２は、第１推進軸１と第２スタブシャフト３１との合わせ面を被覆している。

被覆部材５は、加熱により収縮する熱収縮チューブ５４（図５参照）で形成されている。熱収縮チューブ５４を形成する樹脂は、例えば耐熱性の高いフッ素樹脂やポリオレフィン樹脂であり、さらに具体的にはポリフッ化ビニリデン等である。
つぎに、図５を参照しながら被覆部材５の形成方法について説明する。
なお、第１被覆部材５１〜第３被覆部材５３の形成方法は、同一であるため、代表例として第３被覆部材５３の形成方法を説明する。

まず、組み立てられた推進軸１００の重心をバランス測定器で測定し、バランスウエイト４の重さとバランスウエイト４を配置する位相を求める。
そして、図５（ｂ）に示すように、第２推進軸２の後端部２２の外周面に第３バランスウエイト４３を配置する。なお、第３バランスウエイト４３に接着剤を塗布して第２推進軸２の後端部２２に第３バランスウエイト４３を接着してもよい。

次いで、図５（ｃ）に示すように、推進軸１００の後方から熱収縮チューブ５４を通過させて、熱収縮チューブ５４が第２推進軸２の後端部２２に対して前後方向に重なるように配置する。
また、熱収縮チューブ５４の後端部５４ａは、スタブヨーク９１の蓋部９５よりも後方に位置させて、熱収縮チューブ５４が熱収縮した場合に、熱収縮チューブ５４の後端部５４ａが蓋部９５の後端面９５ｃまで延在するようにする。

次いで、図５（ｄ）に示すように、熱収縮チューブ５４を加熱する。これにより、熱収縮チューブ５４が径方向内側に収縮し、後端部２２と第３バランスウエイト４３とスタブヨーク９１の蓋部９５とを被覆する第３被覆部材５３が形成される。
なお、第３バランスウエイト４３を接着しておけば、熱収縮チューブ５４が収縮する際に位置ずれするおそれがない。

以上、実施形態によれば、熱収縮チューブ５４を加熱することでバランスウエイト４を固定する被覆部材５を形成でき、バランスウエイト４を固定する作業が簡易となる。また、従来技術で説明したような磁力によって樹脂を誘導したり、樹脂の硬化を待ったりする必要がない。さらに、従来技術で説明したようなバランスウエイトの固定後にバランスウエイト４等を塗装（防錆処理）する必要がない。以上から、バランス修正作業の効率化を図ることができる。

また、実施形態によれば、バランスウエイト４が筒体（第１推進軸１、第２推進軸２）に固定されるため、自在継手（十字軸ジョイント９、第１等速ジョイント８、第２等速ジョイント３）に被溶接部を設ける必要がない。このため、自在継手の小型化及び軽量化が図れる。

また、実施形態によれば、自在継手（十字軸ジョイント９、第１等速ジョイント８、第２等速ジョイント３）と、筒体（第１推進軸１、第２推進軸２）との合わせ面を被覆部材５が被覆するため、耐食性が高い。

また、熱収縮チューブ５４が短縮することから、熱収縮チューブ５４を熱収縮させる際に熱収縮チューブ５４（被覆部材５）と筒体（第１推進軸１、第２推進軸２）との間に空気が入り込み難く、筒体（第１推進軸１、第２推進軸２）に対する被覆部材５との密着性が高い。よって、バランスウエイト４の固定力が高まる。

また、被覆部材５のほかにバランスウエイト４を接着剤２４で接着すれば、バランスウエイト４の固定力が高まる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は実施形態で説明した例に限定されない。
例えば、実施形態の第１推進軸１及び第２推進軸２は、ＣＦＲＰで形成された筒体を使用しているが、鋼又はアルミニウムで形成された筒体であってもよい。

１００ 推進軸
１ 第１推進軸（筒体）
２ 第２推進軸（筒体）
３ 第２等速ジョイント（自在継手）
４（４１，４２，４３） バランスウエイト
５（５１，５２，５３） 被覆部材
６ 中間軸受ユニット
８ 第１等速ジョイント（自在継手）
９ 十字軸ジョイント（自在継手）
１１ 前端部（端部）
１２ 後端部（端部）
２１ 前端部（端部）
２２ 後端部（端部）
２２ｂ 後端面（合わせ面）
３１ 第２スタブシャフト
３４ 第３スタブシャフト
５４ 熱収縮チューブ
８１ 第１スタブシャフト
９１ スタブヨーク
９４ 嵌合部
９５ 蓋部
９５ｂ 前端面（合わせ面）

Claims (4)

1. 前後方向に延びる筒体と、
   前記筒体の外周面上に配置されるバランスウエイトと、
   前記筒体の外周面及び前記バランスウエイトを被覆する被覆部材と、
   を備え、
   前記被覆部材は、加熱により収縮する熱収縮チューブである
   ことを特徴とする車両用推進軸。
2. 前記被覆部材は、前記筒体の端部に連結される自在継手と前記筒体の端部との合わせ面を被覆している
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用推進軸。
3. 前記バランスウエイトは、接着剤で前記筒体に接着している
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用推進軸。
4. 前記筒体は、炭素繊維強化樹脂、鋼、及びアルミニウムのうちいずれか１つで形成されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用推進軸。

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