JP2018184980A - 十字継手および推進軸 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で重量増加を抑えつつ屈曲角度を制限できる十字継手および推進軸を提供する。【解決手段】基端部２１と基端部２１の両側から延び軸孔を有する一対のアーム部２２とを備えたフランジヨーク２と、スタブヨーク３と、フランジヨーク２の軸孔に嵌合する第１軸４１およびスタブヨーク３の軸孔３３に嵌合する第２軸４２を有する十字軸４と、を備えた十字継手１であって、フランジヨーク２において、所定角度まで屈曲したとき、基端部２１の突状部６と十字軸４の鍔部４４とが互いに当接して屈曲角度を制限する屈曲制限部５Ａを備える。【選択図】図６

Description

本発明は、十字継手および推進軸に関する。

自動車の推進軸は、車両前方に搭載された原動機で発生し、車両前方に搭載された変速装置で減速された動力を、車両後方に搭載された終減速装置に伝達するものである。変速装置と終減速装置との間は一定の長さではなく、また両者の回転中心は一致していないため、変速装置の直後と終減速装置の直前には自在継ぎ手が設けられている。推進軸は、自在継ぎ手以外は一般に鋼管で構成されている。推進軸はその長さが一定の長さを超えると共振点が低くなる傾向にあり、この共振点が実用域内にあってはならないため、推進軸を中間で分割してこの分割部分に中間の自在継ぎ手を設けることもある。この場合、中間の自在継ぎ手の近傍に中間軸受を設けて推進軸を車体側に支持させる。

自動車が前方衝突した際、衝突による衝撃をエンジンルームも含むボディパネルで吸収するために、原動機および変速機を速やかに後退させ、ボディを変形させて衝撃を吸収することが求められる。変速機の後方には推進軸が車両前後方向に延在しており、これが所謂「つっかい棒」になってしまうと原動機および変速機の後退を阻害してしまい、ひいてはボディの変形を阻害し、乗員への衝撃が増加する要因になりかねない。そのため、推進軸には予め脆弱部が設定され、所定の荷重が脆弱部に加わったときに収縮または脱落するように構成されている。しかし、自在継手の屈曲角度が大きい場合、自在継手の部位で推進軸が大きく折れ曲がってしまい、前記脆弱部に荷重が作用しなくなる恐れがある。

この問題に対し、特許文献１には、十字継手を構成する一対のスタブヨークの各アーム側面に張り出し部を形成し、所定の屈曲角度になると張り出し部同士が干渉することで屈曲角度を規制する技術が記載されている。

一方、特許文献２には、十字軸が装着されるヨークと、ヨークから径方向外側に延在しコンパニオンフランジにボルトで締結されるフランジと、を有するフランジヨークを備えた推進軸が記載されている。

特許第４９４５２５３号公報 特開２０１３−１９４８３４号公報

特許文献１の技術によれば、アーム側面に張り出し部を形成することから、ヨークが大型化するとともに重量が増加するという問題がある。

また、特許文献１の技術をフランジヨークに適用すると、前記張り出し部がフランジのボルト孔の近くに形成され、ボルトやボルト締め付け工具が張り出し部に干渉することがある。これを回避するにはボルトのピッチサークル径を大きくする必要がある。しかし、ピッチサークル径を大きくする分、フランジの外形が大きくなるので、重量が増加するとともに、フランジと周囲部材例えば車体側の部材とのクリアランスを確保することが困難となる。

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、簡単な構造で重量増加を抑えつつ屈曲角度を制限できる十字継手および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、本発明は、基端部と該基端部の両側から延び軸孔を有する一対のアーム部とを各々備えた第１ヨークおよび第２ヨークと、前記第１ヨークの軸孔に嵌合する第１軸および前記第２ヨークの軸孔に嵌合する第２軸を有する十字軸と、を備えた十字継手であって、前記第１ヨークおよび第２ヨークのうちの少なくとも一方のヨークにおいて、所定角度まで屈曲したとき、前記基端部と前記十字軸とが互いに当接して屈曲角度を制限する屈曲制限部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ヨークの基端部と十字軸とが互いに当接して屈曲角度を制限する屈曲制限部を備えることにより、簡単な構造で重量増加を抑えつつヨークの屈曲角度を制限できる。

また、本発明は、前記ヨーク側の屈曲制限部は、その基端部に形成された突状部から構成されることを特徴とする。

本発明によれば、既存仕様のヨークに対してさほどの形状変更を要することなく、簡単な構造で屈曲角度を制限できる。

また、本発明は、前記十字軸と前記軸孔との間に軸受が介設され、前記十字軸には、前記軸受用のシール部材を支持する鍔部が形成され、前記十軸軸側の屈曲制限部は、他方のヨークを軸支する軸の鍔部から構成されることを特徴とする。

本発明によれば、既存仕様の十字軸に対し新たに屈曲制限用の当接部を設ける必要がなく、鍔部にシール部材の支持機能とヨークの屈曲制限機能の両方を兼用させることができる。鍔部は軸の外周面よりも大径に形成されているので、その分、当接させるに当たり、ヨークの突状部の突出高さを抑えることができる。

また、本発明は、前記屈曲制限部の鍔部の外径が前記シール部材の外径よりも大きいことを特徴とする。

本発明によれば、突状部をシール部材と干渉させることなく、所定の当接部である鍔部のみに確実に当接させることができる。

また、本発明は、前記屈曲制限部の鍔部に、一方のヨークの基端部に向けて延び当該基端部と当接する延出部が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、鍔部の外径はシール部材の外径と略同一としつつ、突状部をシール部材と干渉させることなく、延出部のみに確実に当接させることができる。延出部は鍔部の一部に形成すればよいので、重量増加を抑えることができる。

また、本発明は、前記一方のヨークは、基端部から径方向外側に延在し伝達部材にボルトで締結されるフランジを有するフランジヨークであることを特徴とする。

本発明によれば、屈曲制限部としてアーム部の側部に張り出し部を形成する必要がない。したがって、ボルトやボルト締め付け工具と張り出し部との干渉を避けるためにボルトのピッチサークル径を大きくするという問題も生じず、フランジの大型化および重量増加を抑えることができる。

本発明に係る十字継手および推進軸によれば、簡単な構造で重量増加を抑えつつ屈曲角度を制限できる。

本発明の推進軸の平面図である。 第１実施形態の十字継手の平断面図である。 第１実施形態のフランジヨークの背面図である。 第１実施形態の十字軸の説明図であり、（ａ），（ｂ）はそれぞれ正面図、平面図である。 第１実施形態の十字軸の外観斜視図である。 第１実施形態の十字継手の作用説明図である。 第２実施形態の十字軸の平面図である。 第３実施形態の十字軸の平面図である。 第４実施形態の十字軸の平面図である。

図１において、推進軸６０は、例えば後輪駆動の四輪車に搭載される。推進軸６０は、車両の前側に配置された変速機（図示せず）が出力する動力を、車両の後側に配置された終減速装置（図示せず）に伝達する動力伝達軸であり、車両前後方向に延びている。推進軸６０は、例えば２ピース構造であり、前側の第１推進軸６１と、後側の第２推進軸６２と、第１推進軸６１と第２推進軸６２とを連結する等速ジョイント６３と、推進軸１の前後方向中程で推進軸１を車体に支持する中間軸受ユニット６４と、前側の十字継手１と、後側の十字継手６５と、を備えている。この他、推進軸６０が等速ジョイント６３を備えず、第１推進軸６１と第２推進軸６２とが十字軸ジョイントで連結された構成でもよい。

十字継手１は、コンパニオンフランジ６６と第１推進軸６１の前端部とを連結する。コンパニオンフランジ６６は、円筒部６７と、円筒部６７の後側から径方向外側に延出したリング状の円盤部６８と、を備えている。円筒部６７にはインボリュートスプラインが形成されており、円筒部６７は変速機の出力軸と連結されている。円盤部６８には、ボルト６９が挿通するボルト孔が形成されている。

以下、本発明を十字継手１に適用した形態について説明する。また、以下の説明において、後記する十字軸４の一方の軸心（フランジヨーク２の回転軸心）をＯ１、他方の軸心（スタブヨーク３の回転軸心）をＯ２とし、軸心Ｏ１と軸心Ｏ２との交点を通り軸心Ｏ１，Ｏ２に対し共に直交する軸心（推進軸６０の軸心）をＯ３とする。

「第１実施形態」
図２を参照して、十字継手１は、フランジヨーク２（第１ヨーク）と、スタブヨーク（第２ヨーク）３と、十字軸４とを備えて構成されている。フランジヨーク２は、軸心Ｏ３との交差方向に延在する基端部２１と、基端部２１の両側から互いに対向するように後方に延びそれぞれ軸孔２３（図３）を有する一対のアーム部２２と、基端部２１から軸心Ｏ３の径方向外側に延在し、相手の伝達部材すなわちコンパニオンフランジ６６の円盤部６８にボルト６９、ナット７０（図１）で締結されるフランジ２４と、を備えている。フランジ２４は、図３に示すように、軸心Ｏ３方向視して円形を呈しているが、例えばボルト６９の座面７１同士の間を辺とする略四角形状等の多角形状であってもよい。４つの座面７１は、各アーム部２２の側部２２Ａの根元近傍に形成されている。

図２において、スタブヨーク３は、軸心Ｏ３との直交方向に延在する基端部３１と、基端部３１の両側から互いに対向するように前方に延びそれぞれ軸孔３３を有する一対のアーム部３２と、基端部３１から後方に延びる円筒部３４と、を備えている。円筒部３４の後端は、図１に示す第１推進軸６１の前端に摩擦溶接等で連結されている。

図２、図４、図５を参照して、十字軸４は、一方の第１軸４１と他方の第２軸４２とが軸心Ｏ３で互いに直交するように形成されている。第１軸４１は、その両端が軸受１１を介してフランジヨーク２の一対の軸孔２３，２３（図３）に嵌合している。図２に示すように、第２軸４２は、その両端が軸受１２を介してスタブヨーク３の一対の軸孔３３，３３に嵌合している。つまり、第１軸４１は、フランジヨーク２を軸支する軸を構成し、第２軸４２はスタブヨーク３を軸支する軸を構成する。

軸受１１，１２は、複数のころ１３とシェル１４とを有するニードルベアリングで構成されている。シェル１４の一端側は蓋状に閉塞されているので、軸受１１，１２には、シェル１４の他端側、すなわち第１軸４１、第２軸４２への挿入側のみにリング状のシール部材１５があてがわれている。シール部材１５は、第１軸４１、第２軸４２に外嵌するように取り付けられている。第１軸４１には、軸心Ｏ１方向の移動を規制するようにシール部材１５を支持する一対の鍔部４３が同心状に形成されている。同様に、第２軸４２にも、軸心Ｏ２方向の移動を規制するようにシール部材１５を支持する一対の鍔部４４が同心状に形成されている。鍔部４３，４４の外径とシール部材１５の外径とは互いに略同一の寸法である。

十字継手１の基本構成は以上の通りであり、フランジヨーク２は軸心Ｏ１を中心に回転することで軸心Ｏ３に対して屈曲し、スタブヨーク３は軸心Ｏ２を中心に回転することで軸心Ｏ３に対して屈曲する。

「屈曲制限部５Ａ，５Ｂ」
図２において、十字継手１は、フランジヨーク２が所定角度まで屈曲したとき、基端部２１と十字軸４とが互いに当接してフランジヨーク２の屈曲角度を制限する屈曲制限部５Ａを備えている。同様に、十字継手１は、スタブヨーク３が所定角度まで屈曲したとき、基端部３１と十字軸４とが互いに当接してスタブヨーク３の屈曲角度を制限する屈曲制限部５Ｂを備えている。

フランジヨーク２において、基端部２１の中央周りには、後方に向けて、すなわち十字軸４側に向けて突状部６が形成されている。突状部６は、例えば先端側に向かうにしたがい断面積が縮小する略四角錐台形状を呈している。この突状部６と、フランジヨーク２にとって他方のヨークであるスタブヨーク３を軸支する軸、すなわち第２軸４２の鍔部４４とは、互いに当接することによりフランジヨーク２の屈曲角度を制限する屈曲制限部５Ａを構成する。具体的には、フランジヨーク２が所定角度で屈曲すると、突状部６の先端面６Ａと鍔部４４の周面４４Ａとが当接するようになっている。図５における符号４５は、突状部６の先端面６Ａとの当接箇所を示している。

図２において、スタブヨーク３において、基端部３１の中央周りには、前方に向けて、すなわち十字軸４側に向けて突状部７が形成されている。突状部７も、例えば先端側に向かうにしたがい断面積が縮小する略四角錐台形状を呈している。この突状部７と、スタブヨーク３にとって他方のヨークであるフランジヨーク２を軸支する軸、すなわち第１軸４１の鍔部４３（図４、図５参照）とは、互いに当接することによりスタブヨーク３の屈曲角度を制限する屈曲制限部５Ｂを構成する。具体的には、スタブヨーク３が所定角度で屈曲すると、突状部７の先端面７Ａと鍔部４３の周面４３Ａとが当接するようになっている。

「作用」
図６に示すように、フランジヨーク２が軸心Ｏ１を中心に一方側に回転して屈曲すると、突状部６の先端面６Ａが一方の鍔部４４の周面４４Ａに当接する。フランジヨーク２が軸心Ｏ１を中心に他方側に回転して屈曲すると、突状部６の先端面６Ａが他方の鍔部４４の周面４４Ａに当接する。これにより、フランジヨーク２の一方向側および他方向側における所定角度以上の屈曲が制限される。

また、図示はしないが、スタブヨーク３が軸心Ｏ２を中心に一方側に回転して屈曲すると、突状部７の先端面７Ａが一方の鍔部４３の周面４３Ａに当接する。スタブヨーク３が軸心Ｏ２を中心に他方側に回転して屈曲すると、突状部７の先端面７Ａが他方の鍔部４３の周面４３Ａに当接する。これにより、スタブヨーク３の一方向側および他方向側における所定角度以上の屈曲が制限される。

以上のような屈曲制限部５Ａ，５Ｂを備える十字軸１によれば、簡単な構造で重量増加を抑えつつフランジヨーク２やスタブヨーク３の屈曲角度を制限できる。特に、フランジヨーク２において、図３に示すようにアーム部２２の側部２２Ａと座面７１とが近接している場合、仮に従来のようにアーム部２２の側部２２Ａに角度規制部を張り出すように形成すると、ボルト６９やボルト締め付け工具がその張り出し部に干渉することがある。これを回避するにはボルト６９のピッチサークル径を大きくする必要があり、フランジ２４の大型化および重量増加を招く。これに対し本願発明の屈曲制限部５Ａによれば、アーム部２２の側部２２Ａに張り出し部を形成する必要がないので、ボルト６９のピッチサークル径の大径化の問題は生じず、フランジ２４の大型化および重量増加を抑えることができる。

フランジヨーク２側の屈曲制限部５Ａを、基端部２１に形成された突状部６から構成すれば、或いは、スタブヨーク３側の屈曲制限部５Ｂを、基端部３１に形成された突状部７から構成すれば、既存仕様のフランジヨーク２やスタブヨーク３に対してさほどの形状変更を要することなく、簡単な構造で屈曲角度を制限できる。

十字軸４側の屈曲制限部５Ａ，５Ｂを、フランジヨーク２に対しては、他方のスタブヨーク３を軸支する第２軸４２の鍔部４４から構成し、スタブヨーク３に対しては、他方のフランジヨーク２を軸支する第１軸４１の鍔部４３から構成すれば、既存仕様の十字軸４に対し新たに屈曲制限用の当接部を設ける必要がなく、鍔部４４，４３にそれぞれシール部材１５の支持機能とフランジヨーク２、スタブヨーク３の屈曲制限機能の両方を兼用させることができる。鍔部４３，４４は第１軸４１，第２軸４２の各外周面よりも大径に形成されているので、その分、当接させるに当たり、フランジヨーク２の突状部６やスタブヨーク３の突状部７の突出高さを抑えることができる。

「第２実施形態」
第１実施形態では、鍔部４３，４４の外径とシール部材１５の外径とが互いに略同一の寸法であったのに対し、第２実施形態では、図７に示すように、鍔部４３、４４の外径Ｄ１がシール部材１５の外径Ｄ２よりも大きく設定されている。これにより、突状部６，７をシール部材１５と干渉させることなく、所定の当接部である鍔部４３，４４のみに確実に当接させることができる。

「第３実施形態」
図８に示すように、第３実施形態は、鍔部４４に、フランジヨーク２の基端部２１に向けて延び基端部２１（突状部６）と当接する延出部４６が形成され、鍔部４３に、スタブヨーク３の基端部３１に向けて延び基端部３１（突状部７）と当接する延出部４７が形成された形態である。延出部４６，４７は、それぞれ鍔部４４，４３の周面４４Ａ、４３Ａから略接線方向に沿って滑らかに膨出するカム形状部４８から構成されている。

これにより、フランジヨーク２やスタブヨーク３が屈曲したとき、鍔部４４，４３の外径はシール部材１５の外径と略同一としつつ、突状部６，７をシール部材１５と干渉させることなく、所定の当接部であるカム形状部４８の先端のみに確実に当接させることができる。カム形状部４８は鍔部４４，４３の一部に形成すればよいので、鍔部４３，４４の全体を大径化する第２実施形態に比して重量増加を抑えることができる。

「第４実施形態」
図９に示すように、第４実施形態も、鍔部４４に、フランジヨーク２の基端部２１に向けて延び基端部２１（突状部６）と当接する延出部４６が形成され、鍔部４３に、スタブヨーク３の基端部３１に向けて延び基端部３１（突状部７）と当接する延出部４７が形成された形態である。第３実施形態は、延出部４６，４７をカム形状部４８としたが、第４実施形態は、延出部４６，４７が、それぞれ鍔部４４，４３の周面４４Ａ、４３Ａから段差をもって局所的に突出した段差突起部４９から構成されている。

これにより、フランジヨーク２やスタブヨーク３が屈曲したとき、鍔部４４，４３の外径はシール部材１５の外径と略同一としつつ、突状部６，７をシール部材１５と干渉させることなく、所定の当接部である段差突起部４９の先端のみに確実に当接させることができる。段差突起部４９も鍔部４４，４３の一部に形成すればよいので、鍔部４３，４４の全体を大径化する第２実施形態に比して重量増加を抑えることができる。

以上、本発明に係る十字継手１の好適な実施形態を説明した。本発明の十字継手１を備える推進軸６０によれば、自動車が前方衝突等した際、屈曲制限部５Ａ，５Ｂにより十字継手１における推進軸６０の過度の屈曲を制限できる。したがって、推進軸６０に設定された脆弱部に所定の荷重を加えることができ、脆弱部に設定された所望の収縮機能や脱落機能等を良好に発揮できる。

十字継手１において、フランジヨーク２の突状部６やスタブヨーク７の突状部７の形状は略四角台形状に限られず、十字軸４側に向けて突出し十字軸４に当接するものであればその形状は問わない。

１ 十字継手
２ フランジヨーク（第１ヨーク）
３ スタブヨーク（第２ヨーク）
４ 十字軸
５Ａ，５Ｂ 屈曲制限部
６，７ 突状部
１１，１２ 軸受
１５ シール部材
２１ 基端部
２２ アーム部
２３ 軸孔
２４ フランジ
３１ 基端部
３２ アーム部
３３ 軸孔
４１ 第１軸
４２ 第２軸
４３，４４ 鍔部
４６，４７ 延出部
６０ 推進軸

前記課題を解決するため、本発明は、基端部と該基端部の両側から延び軸孔を有する一対のアーム部とを各々備えた第１ヨークおよび第２ヨークと、前記第１ヨークの軸孔に嵌合する第１軸および前記第２ヨークの軸孔に嵌合する第２軸を有する十字軸と、を備えた十字継手であって、前記第１ヨークおよび第２ヨークのうちの少なくとも一方のヨークにおいて、所定角度まで屈曲したとき、前記基端部と前記十字軸とが互いに当接して屈曲角度を制限する屈曲制限部を備え、前記十字軸と前記軸孔との間に軸受が介設され、前記十字軸には、前記軸受用のシール部材を支持する鍔部が形成され、前記十字軸側の屈曲制限部は、他方のヨークを軸支する軸の鍔部から構成されることを特徴とする。

本発明によれば、ヨークの基端部と十字軸とが互いに当接して屈曲角度を制限する屈曲制限部を備えることにより、簡単な構造で重量増加を抑えつつヨークの屈曲角度を制限できる。
本発明によれば、既存仕様の十字軸に対し新たに屈曲制限用の当接部を設ける必要がなく、鍔部にシール部材の支持機能とヨークの屈曲制限機能の両方を兼用させることができる。鍔部は軸の外周面よりも大径に形成されているので、その分、当接させるに当たり、ヨークの突状部の突出高さを抑えることができる。

以上のような屈曲制限部５Ａ，５Ｂを備える十字継手１によれば、簡単な構造で重量増加を抑えつつフランジヨーク２やスタブヨーク３の屈曲角度を制限できる。特に、フランジヨーク２において、図３に示すようにアーム部２２の側部２２Ａと座面７１とが近接している場合、仮に従来のようにアーム部２２の側部２２Ａに角度規制部を張り出すように形成すると、ボルト６９やボルト締め付け工具がその張り出し部に干渉することがある。これを回避するにはボルト６９のピッチサークル径を大きくする必要があり、フランジ２４の大型化および重量増加を招く。これに対し本願発明の屈曲制限部５Ａによれば、アーム部２２の側部２２Ａに張り出し部を形成する必要がないので、ボルト６９のピッチサークル径の大径化の問題は生じず、フランジ２４の大型化および重量増加を抑えることができる。

Claims (7)

1. 基端部と該基端部の両側から延び軸孔を有する一対のアーム部とを各々備えた第１ヨークおよび第２ヨークと、前記第１ヨークの軸孔に嵌合する第１軸および前記第２ヨークの軸孔に嵌合する第２軸を有する十字軸と、を備えた十字継手であって、
   前記第１ヨークおよび第２ヨークのうちの少なくとも一方のヨークにおいて、所定角度まで屈曲したとき、前記基端部と前記十字軸とが互いに当接して屈曲角度を制限する屈曲制限部を備えることを特徴とする十字継手。
2. 前記ヨーク側の屈曲制限部は、その基端部に形成された突状部から構成されることを特徴とする請求項１に記載の十字継手。
3. 前記十字軸と前記軸孔との間に軸受が介設され、
   前記十字軸には、前記軸受用のシール部材を支持する鍔部が形成され、
   前記十軸軸側の屈曲制限部は、他方のヨークを軸支する軸の鍔部から構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の十字継手。
4. 前記屈曲制限部の鍔部の外径が前記シール部材の外径よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の十字継手。
5. 前記屈曲制限部の鍔部に、一方のヨークの基端部に向けて延び当該基端部と当接する延出部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の十字継手。
6. 前記一方のヨークは、基端部から径方向外側に延在し伝達部材にボルトで締結されるフランジを有するフランジヨークであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の十字継手。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の十字継手を備えた推進軸。

Images