JP2018184981A - 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の基端部２１に形成された穴部６と、十字軸４に一体に形成され穴部６に遊嵌する突起部７と、を有し、フランジヨーク２が所定角度まで屈曲したとき、突起部７と穴部６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５

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の基端部に形成された穴部と、前記十字軸に一体に形成され前記穴部に遊嵌する突起部と、を有し、一方のヨークが所定角度まで屈曲したとき、前記突起部と前記穴部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、突起部と前記穴部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、前記穴部は、一方のヨークを軸支する軸に沿って長手方向の長穴であることを特徴とする。

本発明によれば、ヨークと十字軸とを組み付けるに当たり、突起部を基端部に干渉することなく容易に穴部内に遊嵌させることができる。

また、本発明は、前記穴部は、その短方向の内面に前記突起部が当接するように形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ヨークの屈曲の制限角度を容易に設定できる。

また、本発明は、前記突起部の先端に傾斜面が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、傾斜面によって突起部の先端と穴部の縁部との干渉を容易に回避でき、ヨークと十字軸との組み付け性が向上する。

また、本発明は、前記突起部は、前記十字軸とは別部材の軸状部材であ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さほどの形状変更を伴うことなく、突起部を形成できる。

また、本発明は、前記軸状部材は、前記十字軸に設けた嵌合穴に嵌合される構成であることを特徴とする。
また、本発明は、前記軸状部材は、前記十字軸に設けたねじ穴に螺合される構成であることを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構造で突起部を十字軸に取り付けることができる。

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１実施形態の十字継手の組み付け工程を示す説明図である。 第２実施形態の十字軸の説明図であり、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ平面図、正面図である。 第３実施形態の十字軸の平断面図である。

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の基端部２１に形成された穴部６と、十字軸４に一体に形成され穴部６に遊嵌する突起部７と、を有し、フランジヨーク２が所定角度まで屈曲したとき、突起部７と穴部６とが互いに当接して屈曲角度を制限する屈曲制限部５Ａを備えている。同様に、十字継手１は、スタブヨーク３の基端部３１に形成された穴部８と、十字軸４に形成され穴部８に遊嵌する突起部９と、を有し、スタブヨーク３が所定角度まで屈曲したとき、突起部９と穴部８とが互いに当接して屈曲角度を制限する屈曲制限部５Ｂを備えている。

図２、図３において、穴部６は、軸心Ｏ３を中心としてフランジヨーク２の基端部２１を前後に貫通するように形成されている。十字軸４とフランジヨーク２とを組み付ける際、突起部７を基端部２１に干渉することなく穴部６内に遊嵌させるため、穴部６は、フランジヨーク２を軸支する軸、すなわち第１軸４１の軸心Ｏ１に沿って長手方向の長穴として形成されている。したがって、穴部６の短方向は軸心Ｏ２に沿う方向となる。図３に、長手方向寸法をＬ１、短方向寸法をＬ２にて示す。穴部６の短方向の内面が突起部７と当接する部位となり、短方向寸法Ｌ２は、フランジヨーク２の所望の屈曲角度の制限が得られる幅寸法に設定されている。

図２において、穴部８は、軸心Ｏ３を中心としてスタブヨーク３の基端部２１に凹状の穴として形成されている。穴部８も穴部６と同様の理由で長穴に形成されている。すなわち、十字軸４とスタブヨーク３とを組み付ける際、突起部９を基端部３１に干渉することなく穴部８内に遊嵌させるため、穴部８は、スタブヨーク３を軸支する軸、すなわち第２軸４２の軸心Ｏ２に沿って長手方向の長穴として形成されている。したがって、穴部８の短方向は軸心Ｏ１に沿う方向となる。穴部８の短方向の内面が突起部９と当接する部位となり、その短方向寸法は、スタブヨーク３の所望の屈曲角度の制限が得られる幅寸法に設定されている。

突起部７は、十字軸４から軸心Ｏ３を中心にフランジヨーク２側に向けて突設された略円柱形状、具体的には先端に向かうにしたがい僅かに縮径する軸状部から構成されている。突起部９も、十字軸４から軸心Ｏ３を中心にスタブヨーク３側に向けて突設された略円柱形状の軸状部から構成されている。本実施形態では、突起部７，９は十字軸４に一体成形により形成されている。

「作用」
図５において、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、突起部７が穴部６の右側に当接する。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、突起部７が穴部６の左側に当接する。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、突起部９が穴部８の一方（例えば図５における紙面奥側）の内面に当接する。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、突起部９が穴部８の他方（図５における紙面手前側）の内面に当接する。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。

「十字継手１の組み付け方法」
図６において、十字軸４とスタブヨーク３とを組み付ける場合、（ａ）に示すように、第２軸４２の一端側を一方の軸孔３３に差し入れ、その第２軸４２の一端側を正規の取り付け位置よりも一旦奥まで移動させる。次いで、（ｂ）→（ｃ）のように、第２軸４２の一端側を支点として、第２軸４２の他端側を他方の軸孔３３に近づけるように十字軸４を回動させる。次いで、（ｄ）に示すように、軸孔３３，３３と第２軸４２とが同軸となった状態で、外側から軸受１２，１２（図２）を嵌合する。穴部８は、軸孔３３，３３の軸心、すなわち軸心Ｏ２に沿って長手方向の長穴として形成されているので、組み付けの途中に突起部９の先端を基端部３１に引っ掛けることなく、穴部８にスムーズに遊嵌できる。

また、図示はしないが、十字軸４とフランジヨーク２とを組み付ける場合には、第１軸４１の一端側を一方の軸孔２３に差し入れ、その第１軸４１の一端側を正規の取り付け位置よりも一旦奥まで移動させる。次いで、第１軸４１の一端側を支点として、第１軸４１の他端側を他方の軸孔２３に近づけるように十字軸４を回動させる。次いで、軸孔２３，２３と第１軸４１とが同軸となった状態で、外側から軸受１１，１１（図２）を嵌合する。この場合においても、穴部６は、軸孔２３，２３の軸心、すなわち軸心Ｏ１に沿って長手方向の長穴として形成されているので、組み付けの途中に突起部７の先端を基端部２１に引っ掛けることなく、穴部６にスムーズに遊嵌できる。

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。

穴部６を、フランジヨーク２を軸支する第１軸４１に沿って長手方向の長穴とすれば、フランジヨーク２と十字軸４とを組み付けるに当たり、突起部７を基端部２１に干渉することなく容易に穴部６内に遊嵌させることができる。同様に、穴部８を、スタブヨーク３を軸支する第２軸４２に沿って長手方向の長穴とすれば、スタブヨーク３と十字軸４とを組み付けるに当たり、突起部９を基端部３１に干渉することなく容易に穴部８内に遊嵌させることができる。

穴部６を、その短方向の内面に突起部７が当接するように形成すれば、フランジヨーク２の屈曲の制限角度を容易に設定できる。同様に、穴部８を、その短方向の内面に突起部９が当接するように形成すれば、スタブヨーク３の屈曲の制限角度を容易に設定できる。

「第２実施形態」
図７において、突起部７，９の先端には傾斜面１０が形成されている。突起部７の傾斜面１０は、軸心Ｏ１方向視で面が見えるように、軸心Ｏ２方向に沿う一対の楔面として形成されている。突起部９の傾斜面１０は、軸心Ｏ２方向視で面が見えるように、軸心Ｏ１方向に沿う一対の楔面として形成されている。このような傾斜面１０を設けることにより、図６で説明した十字継手１の組み付け工程において、傾斜面１０によって突起部７，９の先端と穴部６，８の縁部との干渉を容易に回避でき、組み付け性が向上する。

「第３実施形態」
図８において、突起部７，９は、十字軸４とは別部材の軸状部材から構成されている。突起部７，９は、十字軸４に設けた嵌合穴への圧入等による嵌合、または十字軸４に設けたねじ穴への螺合により一体に固定される。このように突起部７，９を別部材から構成すれば、既存仕様の十字軸４にさほどの形状変更を伴うことなく、突起部７，９を形成できる。突起部７，９を嵌合または螺合により十字軸４に固定すれば、簡単な構造で突起部７，９を十字軸４に取り付けることができる。

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、突起部７，９の形状は軸状に限られず、穴部６，８に遊嵌して穴部６，８の内面に当接可能な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
６，８ 穴部
７，９ 突起部
１０ 傾斜面
１１，１２ 軸受
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
６０ 推進軸

Claims (9)

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の基端部に形成された穴部と、前記十字軸に一体に形成され前記穴部に遊嵌する突起部と、を有し、一方のヨークが所定角度まで屈曲したとき、前記突起部と前記穴部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. 前記穴部は、一方のヨークを軸支する軸に沿って長手方向の長穴であることを特徴とする請求項１に記載の十字継手。
3. 前記穴部は、その短方向の内面に前記突起部が当接するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の十字継手。
4. 前記突起部の先端に傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の十字継手。
5. 前記突起部は、前記十字軸とは別部材の軸状部材であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の十字継手。
6. 前記軸状部材は、前記十字軸に設けた嵌合穴に嵌合される構成であることを特徴とする請求項５に記載の十字継手。
7. 前記軸状部材は、前記十字軸に設けたねじ穴に螺合される構成であることを特徴とする請求項５に記載の十字継手。
8. 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７のいずれか一項に記載の十字継手。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の十字継手を備えた推進軸。

Images