JP2017511454A - 軽量ドライブアクスルシャフト - Google Patents

Abstract

軽量のドライブアクスルは、差動装置のサイドギヤに結合するために構成された第１の長手方向端部、及び車両車輪を支持するように構成された第２の長手方行端部を有する細長い管状体を含む。シャフトは、本体の第１の長手方向端部に配置されるネジもさらに含む。ネジは本体のボアの中に受け入れられるように構成されたシャンク、並びに第１の部分及び第２の部分を有する先端を含む。第１の部分はネジの一方の長手方向端部に配置され、第１の直径を有し、本体の第１の長手方向端部から離間される。第２の部分は第１の部分とシャンクとの間に配置され、本体の第１の長手方向端部並びに先端の第１の部分及び第２の部分がシャフトリテーナを受け入れるように構成された溝を画定するように、第１の直径未満である第２の直径を有する。

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、開示全体が参照することにより本明細書に組み込まれる、２０１４年４月８日に出願された米国特許出願第１４／２４７，７０２号の利点、及び米国特許出願第１４／２４７，７０２号に対する優先権を主張する。

本発明は、ドライブアクスルに関する。特に、本発明は、軽量且つ半浮動式アクスルでの使用を可能にするドライブアクスルシャフトに関する。

車両のドライブアクスルシャフトは著しい荷重にさらされている。シャフトは車両車輪にかなりのトルクを伝達し、操作中の急な始動及び停止の影響を受ける。半浮動式アクスルでは、ドライブシャフトは車両重量の一部分も支持する。シャフトに課される著しい荷重のため、大部分のシャフトは十分な剛性及び強度を提供するために固体金属から形成される。しかしながら、中実アクスルシャフトは、車両にかなりの重量を加える。この重量は燃費にマイナス影響を及ぼし、他の車両構成部品に追加の荷重を課す。さらに、中実アクスルシャフトはかなりの材料費を発生させる。

米国特許第５，２１３，２５０号明細書

中実ドライブアクスルシャフトに関連する不利な点のため、例えば、開示全体が参照することにより本明細書に組み込まれる特許文献１に示されるように、中空ドライブアクスルシャフトが開発されてきた。しかしながら、中空シャフトは概して半浮動式アクスルでは使用できない。典型的な半浮動式アクスルでは、ドライブアクスルシャフトの内側端部はスプラインを付けられる、つまり車両差動装置のサイドギヤに固定される。外側方向でのシャフトの移動を妨げるために、半円形の保持クリップつまり「Ｃクリップ」がサイドギヤの内側側面に配置され、ドライブアクスルシャフトの外面に形成された機械加工された溝の中に配置される。中空ドライブアクスルシャフトの寸法（つまり、シャフトの外径と内径の間の距離）は、概して溝を機械加工することを困難又は不可能にし、それにより半浮動式アクスル用途での中空ドライブアクスルシャフトの使用を制限する又は妨げる。

発明者は、上記に識別された欠陥の内の１つ又は複数を最小限に抑える及び／又は排除するドライブアクスルシャフトの必要性を認識している。

本発明はドライブアクスルに関する。特に、本発明は、軽量且つ半浮動式アクスルでの使用を可能にするドライブアクスルシャフトに関する。

本発明の一実施形態に係るドライブアクスルシャフトは、差動装置のサイドギヤに結合するために構成された第１の長手方向端部、及び車両車輪を支持するように構成された第２の長手方向端部を有する細長い管状体を含む。ドライブアクスルシャフトは、管状体の第１の長手方向端部に配置されるネジをさらに含む。ネジは管状体のボアの中に受け入れられるように構成されたシャンクを含む。ネジは第１の部分及び第２の部分を有する先端をさらに含む。第１の部分はネジの一方の長手方向端部に配置され、第１の直径を有する。第１の部分は管状体の第１の長手方向端部から離間される。第２の部分は第１の部分とシャンクとの間に配置され、管状体の第１の長手方向端部並びに先端の第１の部分及び第２の部分がシャフトリテーナを受け入れるように構成された溝を画定するように、第１の直径未満の第２の直径を有する。

いくつかの実装では、ネジ及びシャフトリテーナは、差動装置のサイドギヤに対するドライブアクスルシャフトの外側の軸方向外側への移動を協調して妨げるように構成される。

いくつかの実装では、ドライブアクスルシャフトは、管状体の第２の長手方向端部に配置される車輪フランジをさらに含む。

いくつかの実装では、車輪フランジは円環形を有し、そこを通って伸長する複数のボアを含む。

いくつかの実装では、管状体は、ネジのシャンク上で雄ねじと係合するように構成された雌ねじを画定する。

いくつかの実装では、管状体は、先端の第２の部分を受け入れるように構成された第１の長手方向端部にカウンターボアを画定する。

いくつかの実施形態では、先端は、ネジを回転するための工具を受け入れるように構成された複数の真っすぐな側面を有するソケットを画定する。

いくつかの実装では、シャンクは、第１の長手方向端部での管状体の内径にほぼ等しい外径を有する。

いくつかの実装では、ドライブアクスルシャフトは、第２の長手方向端部がアクスルチューブから外向きに伸長するようにアクスルチューブの中に部分的に配置されるように構成される。

いくつかの実装では、管状体は一様な外径、及び変化する厚さの壁を画定するように管状体の長さに沿って変化する内径を有する。

いくつかの実装では、内径は、第１の長手方向端部及び第２の長手方向端部のそれぞれに近接して削減される。

いくつかの実装では、リテーナは、溝の中に受け入れられるために十分な幅及び内径、及びサイドギヤに対するドライブアクスルシャフトの軸方向外側への移動を妨げるのに十分である外径を有するＣクリップを含む。

いくつかの実装では、第１の長手方向端部は、ドライブアクスルシャフトをサイドギヤとともに回転させるために、サイドギヤのボアの対応するスプラインと係合するように構成された、軸に沿って伸長する複数のスプラインを画定する半径方向の外面を含む。

いくつかの実装では、管状体は管状体の全長に沿って伸長するボアを画定する。

いくつかの実装では、管状体は管状体の一部分だけに沿って伸長するボアを画定する。

本発明に係るドライブアクスルシャフトは、従来のドライブアクスルシャフトに対する改善策を表す。ドライブアクスルシャフトは中空であるため、シャフトは従来のシャフト未満の重量であり（それによって車両の燃費を改善し、他の車両構成部品にかかる荷重を削減する）、より少ない材料を必要とする。さらに、シャフトリテーナのための溝を形成するためにネジを使用することにより、従来の中空シャフトと異なり、半浮動式アクスル用途でドライブアクスルシャフトを使用できるようになる。

本発明の上記の及び他の態様、特徴、詳細、効用、及び優位点は以下の説明及び特許請求の範囲を読むことから、並びに添付図面を検討することから明らかになる。

本発明の一実施形態に係るドライブアクスルシャフトの斜視図である。 図１のドライブアクスルシャフトの断面図である。 図１から図２のドライブアクスルシャフトを組み込んだドライブアクスルアセンブリの一部分の断面図である。 図１から図２のドライブアクスルシャフトの一部分の断面図である。

ここで類似する参照番号が多様な図で同一の構成部品を識別するために使用される図面を参照すると、図１から図２は、本発明の一実施形態に係るドライブアクスルシャフト１０を示す。シャフト１０は特に車両ドライブアクスルでの使用に適合される。ただし、シャフト１０が多種多様の車両で、及び車両用ではない用途で使用され得ることが理解されるべきである。シャフト１０は、本体１２、車輪フランジ１４、及びネジ１６を含んでよい。

本体１２は、車両ドライブトレイン（不図示）から１つ又は複数の車両車輪（不図示）へ等、駆動部材と被駆動部材との間でトルクを伝達するために使用されてよい。本体１２は、従来の金属及び金属合金から作られてよく、開示全体が参照することにより本明細書に組み込まれる特許文献１により詳細に説明されるように、変化する直径の一連のパンチ及びマンドレルを使用し、金型を通して管状のブランクを押し出すことによって形成されてよい。図３を参照すると、本体１２は、車両ドライブアクスルアセンブリのアクスルチューブ１７又はハウジングの中に部分的に配置され、ベアリング（不図示）の１つ又は複数のセットによってハウジングの中で支持されてよい。本体１２は細長く、回転軸１８の回りに配置され、回転軸１８を中心としてよい。本体１２の一方の長手方向端部２０はチューブ１７から外向きに伸長し、車両車輪を支持するように構成されてよい。本体１２の他の長手方向端部２２は、差動装置のサイドギヤ２６のボア２４を通って伸長してよい。再び図１を参照すると、端部２２の半径方向の外面は、回転のためのシャフト１０をサイドギヤ２６と結合するためにサイドギヤ２６のボア２４の対応するスプラインと係合するように構成された複数の軸方向に伸長するスプライン２８を画定してよい。スプラインは、例えば圧延又はスェージングによって形成されてよい。図２を参照すると、本発明の一実施形態に従って、本体１２は、従来の中実ドライブアクスルシャフトに比べてアクスルシャフト１０の重量を削減するために管状つまり中空であり、本体１２の長さの一部分又はすべてに沿って伸長するボア３０を画定する。本体１２の外径は一様であってよい。一方、本体１２の内径は、本体１２の長さに沿って荷重の変動に対応するために変化する厚さの壁（及び変化する直径のボア３０）を画定するために本体１２の長さに沿って変化してよい。示されている実施形態では、例えば、本体１２の内径は、本体１２がそれぞれ車両車輪及びサイドギヤ２６に対する接続を通して荷重の増加の影響を受ける、各長手方向端部２０、２２に近接して削減される。図面に図示されている本体１２の内径の特定の変動が例示的にすぎないこと、及び壁の実際の厚さ（及びボア３０の直径）が用途の必要性に応じて変化することが理解されるべきである。さらに、本体１２の内径及び外径のどちらか又は両方を変えることによって壁の厚さを変えることができることが理解されるべきである。図４を参照すると、本体１２の端部２２で、本体１２は雌ねじ３２を画定してよく、ボア３０は以下に説明される目的のためにカウンターボア３４の中に広がってよい。

再び図１から図２を参照すると、車輪フランジ１４は、車両車輪等の被駆動部材を支持するため、及びそれとの回転のためにアクスルシャフト１０に被駆動部材を結合するために提供される。フランジ１４は、従来の金属及び金属合金から作られてよい。フランジ１４は、特許文献１に説明されるように本体１２にスピン溶接される別個の鍛造構成部品を含んでよい。代わりに、フランジ１４及び本体１２は、上記に参照された管状ブランクの押出し後に形成されたフランジ１４を有する同じ管状ブランクから形成された一体の、すなわち継ぎ目なしの構造を含んでよい。フランジ１４は円環形であってよく、軸１８に平行に伸長し、車両車輪を支持するために使用されるボルト（不図示）を受け入れるように構成された複数のボア３６を含んでよい。

ここで図３を参照すると、ネジ１６はサイドギヤ２６に関してシャフト１０の軸方向の移動を抑制するためにシャフトリテーナ３８と組み合わされて動作する。特に、ネジ１６及びシャフトリテーナ３８は、サイドギヤ２６に対するシャフト２６の外側移動を妨げる（内側移動は、クロスピン（不図示）等の差動装置の他の構成部品によって制限される）。ネジ１６は従来の金属及び金属合金から作られてよい。ネジ１６はシャンク４０及び先端４２を含む。

シャンク４０は、本体１２のボア３０の中に受け入れられるように構成される。シャンク４０の外径は、本体１２の端部２２でのボア３０の内径にほぼ等しい。図４を参照すると、シャンク４０はボア３０内で雌ねじ３２と係合するように構成された雄ねじ４４を画定してよい。

先端４２はシャンク４０及び本体１２から外向きに伸長する。先端４２の一部分４６は、シャンク４０に向かい合うネジ１６の一方の長手方向端部に配置される。部分４６は、直径ｄ_１を有し、本体１２の端部２２から離間される。部分４６は、ネジ１６を回転するための工具を受け入れるように構成された複数の真っすぐな側面（例えば、６つの側面を有する六角形のソケット）を有するソケット４８を画定してよい。先端４２の別の部分５０は部分４６とシャンク４０との間に配置され、部分４６の直径ｄ_１未満である直径ｄ_２を有する。本体１２の中にネジ１６が挿入されると、本体１２の端部２２及びネジ１６の先端４２の部分４６、５０はリテーナ３８を受け入れるように構成された管状の溝５２を画定する。リテーナ３８は、溝５２の中に受け入れられるように構成された幅及び内径、及びサイドギヤ２６のボア２４の直径の直径よりも大きい外径を有し、シャフト１０が軸１８に沿った外側方向でサイドギヤ２６を通って引っ張られることを防ぐようにギヤ２６の内側側面の凹部５４の中に受け入れられるように構成された従来の長穴付きワッシャ、つまり「Ｃクリップ」リテーナを含んでよい。ただし、リテーナ３８は、当技術分野で常用のさまざまな形状をとってよいことが理解されるべきである。

本発明に係るドライブアクスルシャフト１０は、従来のドライブアクスルシャフトに対する改善を表す。ドライブアクスルシャフト１０は中空であるため、シャフト１０は従来のシャフト未満の重量であり（それによって車両の燃費を改善し、他の車両構成部品にかかる荷重を削減する）、より少ない材料を必要とする。さらに、シャフトリテーナ３８のための溝５２を形成するためにネジ１６を使用することにより、従来の中空シャフトと異なり、半浮動式アクスル用途でドライブアクスルシャフト１０を使用できるようになる。

本発明はその１つ又は複数の特定の実施形態に関して図示され、説明されてきたが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく多様な変更及び修正を加えることができることが当業者によって理解される。

Claims (15)

1. 差動装置のサイドギヤに結合するために構成された第１の長手方向端部及び車両車輪を支持するように構成された第２の長手方向端部を有する細長い管状体と、
   前記管状体の前記第１の長手方向端部に配置されるネジであって、
   前記管状体のボアの中に受け入れられるように構成されたシャンクと、
   第１の部分及び第２の部分を有する先端であって、前記第１の部分が前記ネジの一方の長手方向端部に配置され、第１の直径を有し、前記第１の部分が前記管状体の前記第１の長手方向端部から離間され、前記第２の部分が前記第１の部分と前記シャンクとの間に配置され、前記管状体の前記第１の長手方向端部並びに前記先端の前記第１の部分及び前記第２の部分がシャフトリテーナを受け入れるように構成された溝を画定するように、前記第１の直径未満の第２の直径を有する、先端と、
   を備えるネジと
   を備えるドライブアクスルシャフト。
2. 前記ネジ及び前記シャフトリテーナが、前記差動装置の前記サイドギヤに対する前記ドライブアクスルシャフトの軸方向外側への移動を協調して妨げるように構成される、請求項１に記載のドライブアクスルシャフト。
3. 前記管状体の前記第２の長手方向端部に配置される車輪フランジをさらに備える、請求項１又は２に記載のドライブアクスルシャフト。
4. 前記車輪フランジが円環形を有し、そこを通って伸長する複数のボアを含む、請求項３に記載のドライブアクスルシャフト。
5. 前記管状体が、前記ネジの前記シャンク上で雄ねじと係合するように構成された雌ねじを画定する、前記請求項のいずれか１項に記載のドライブアクスルシャフト。
6. 前記管状体が、前記先端の前記第２の部分を受け入れるように構成された前記第１の長手方向端部にカウンターボアを画定する、前記請求項のいずれか１項に記載のドライブアクスルシャフト。
7. 前記先端が、前記ネジを回転するための工具を受け入れるように構成された複数の真っすぐな側面を有するソケットを画定する、前記請求項のいずれか１項に記載のドライブアクスルシャフト。
8. 前記シャンクが、前記第１の長手方向端部での前記管状体の内径にほぼ等しい外径を有する、前記請求項のいずれか１項に記載のドライブアクスルシャフト。
9. 前記ドライブアクスルシャフトが、前記第２の長手方向端部がアクスルチューブから外向きに伸長するように前記アクスルチューブの中に部分的に配置されるように構成される、前記請求項のいずれか１項に記載のドライブアクスルシャフト。
10. 前記管状体が一様な外径、及び変化する厚さの壁を画定するように前記管状体の長さに沿って変化する内径を有する、前記請求項のいずれか１項に記載のドライブアクスルシャフト。
11. 前記内径が、前記第１の長手方向端部及び前記第２の長手方向端部のそれぞれに近接して削減される、請求項１０に記載のドライブアクスルシャフト。
12. 前記リテーナが、前記溝の中に受け入れられるために十分な幅及び内径、及び前記サイドギヤに対する前記ドライブアクスルシャフトの軸方向外側への移動を妨げるために十分である外径を有するＣクリップを備える、前記請求項のいずれか１項に記載のドライブアクスルシャフト。
13. 前記第１の長手方向端部が、前記ドライブアクスルシャフトを前記サイドギヤとともに回転させるために、前記サイドギヤのボアの対応するスプラインと係合するように構成された、軸に沿って伸長する複数のスプラインを画定する半径方向の外面を含む、前記請求項のいずれか１項に記載のドライブアクスルシャフト。
14. 前記管状体が前記管状体の全長に沿って伸長するボアを画定する、前記請求項のいずれか１項に記載のドライブアクスルシャフト。
15. 前記管状体が前記管状体の一部分だけに沿って伸長するボアを画定する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のドライブアクスルシャフト。

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