JP2019027570A - 推進軸 - Google Patents

Abstract

【課題】自在継手として等速ジョイントを備えた推進軸において、簡単な構造で締結ボルトを締め付ける際の推進軸の回転を規制する。【解決手段】内輪部材８と、ボルト１６で締結される外輪部材７とを有した等速ジョイント３を一端に備えた推進軸１００であって、内部に孔スプライン１７を有して第１推進軸１に接合されるスリーブ１８と、一端が内輪部材８と一体回転可能に設けられ、他端がスリーブ１８とスプライン嵌合するスタブシャフト１９と、一端が外輪部材７に支持され、他端がスリーブ１８の外周面に嵌合するブーツ２０と、を備え、スリーブ１８の外周面におけるブーツ嵌合部３０とパイプ接合部３１との間に、推進軸１００の回転を規制する回転規制用工具を係止可能な係止部３３を形成する。【選択図】図２

Description

本発明は、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、推進軸には、少なくとも変速装置の直後と終減速装置の直前に２つの自在継手が設けられている。推進軸は、自在継手以外は一般に鋼管等で構成されている。また、推進軸を中間で分割してこの分割部分に中間の自在継手を設けることもある。この場合、中間の自在継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。

自在継手としては、十字軸継手や等速ジョイント等があるが、いずれの場合でも変速装置および終減速装置の入出力用のフランジに対してボルトを締結して動力伝達を行うのが主流である。このボルトの締結部で伝達される動力は、ボルトの締め付けで発生する軸力とボルトのピッチ円直径とを乗算した値で与えられる。車体フロアには排気管等も配置されることから推進軸周辺の隙間が狭められる傾向にあり、ボルトのピッチ円直径の大径化には制限がある。そのため、ボルトは高強度材で形成されるとともに、トルクレンチ等によって高いトルクで締め付けられる。

このようなボルトの締付け工程においては、通常、車両をリフトアップした状態で行う。この状態では、変速装置および終減速装置が空転可能な状態となっているので、ボルトを締め付けようとすると、推進軸が回ってしまい、作業性が低下するという問題がある。この問題を解決する技術として特許文献１に記載のものが挙げられる。特許文献１には、十字軸継手を構成するフランジヨークに、切欠部または突起部からなる回り止め部を形成し、工具を回り止め部に係止させることでフランジの回転を止める技術が記載されている。

特許第５９２８９４５号公報

近年、動力伝達系の振動騒音を低減させることを目的として推進軸に用いられる自在継手を等速ジョイントとするものが増えている。よって、等速ジョイントを備えた推進軸においても、ボルトの締め付け作業時において、推進軸の回転を規制できる構造が望まれている。

本発明は、自在継手として等速ジョイントを備えた推進軸において、簡単な構造で締結ボルトを締め付ける際の推進軸の回転を規制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、内輪部材と、ボルトで締結される外輪部材とを有した等速ジョイントを一端に備えた推進軸であって、内部に孔スプラインを有してパイプに接合される円筒部材と、一端が前記内輪部材と一体回転可能に設けられ、他端が前記円筒部材とスプライン嵌合する軸部材と、一端が前記外輪部材に支持され、他端が前記円筒部材の外周面に嵌合するブーツと、を備え、前記円筒部材の外周面におけるブーツ嵌合部とパイプ接合部との間に、推進軸の回転を規制する回転規制用工具を係止可能な係止部が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、次のような効果が奏される。
（１）外輪部材をボルトで締め付ける際に、この締め付け部の近傍に回転規制用の工具を係止させることが可能となるので、作業性が向上する。
（２）径の大きい円筒部材に係止部を形成することにより、強度低下の影響を低減できる。
（３）軸部材と円筒部材とをスプライン嵌合させる構造としたことにより、車両の前方衝突等で荷重が入力した際、スプライン嵌合部を利用して軸部材の移動ストロークを確保でき、推進軸による衝撃吸収の効率を高めることができる。

また、本発明は、前記係止部は、前記ブーツ嵌合部と同一の外径部に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ボルトの締め付け部に一層近い位置で、回転規制用の工具を係止させることができる。

また、前記円筒部材は、前記ブーツ嵌合部と同一の小外径部と、前記パイプに接合される大外径部とを備え、前記係止部は、前記大外径部に形成されているようにしてもよい。

また、本発明は、前記係止部は、互いに反対側を向く一対の平面を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、係止部の構造が簡単となり、回転規制用工具として汎用のスパナを用いることができる。

また、本発明は、前記軸部材は、前記内輪部材と一体に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、軸部材と内輪部材とを、スプライン嵌合等で連結する必要がなく、スプライン加工も要しない。

本発明に係る推進軸によれば、簡単な構造で締結ボルトを締め付ける際の推進軸の回転を規制できる。

本発明の推進軸の平面図である。 第１実施形態のスタブシャフトおよびスリーブ周りの拡大平面図である。 図２におけるIII−III断面図である。 第２実施形態のスタブシャフトおよびスリーブ周りの拡大平面図である。

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。実施形態では、ＦＦ（Front-engine Front-drive）ベースの四輪駆動車に搭載された推進軸１００を例に挙げて説明する。図１において、推進軸１００は、フロアパネル（不図示）の下方で車体前部から車体後部に亘って延在し、車体前部の変速装置（不図示）からの動力を車体後部の終減速装置（不図示）に伝達するための軸部材である。

推進軸１００は、前後方向の中間部分で分割された２ピース構造であり、金属製のパイプである前側の第１推進軸１と後側の第２推進軸２とを備えて構成されている。推進軸１００は、第１推進軸１および第２推進軸２以外に、変速装置と第１推進軸１とを連結する自在継手である等速ジョイント３と、第１推進軸１と第２推進軸２とを連結する自在継手である等速ジョイント４と、第２推進軸２と終減速装置とを連結する自在継手である十字軸ジョイント５と、推進軸１の前後方向中程を車体に支持する軸受構造体６とを備えて構成されている。以下では、等速ジョイント３と第１推進軸１との間で本発明を適用した場合について説明する。

「第１実施形態」
等速ジョイント３は、例えばダブルオフセット型ジョイントである。図２において、等速ジョイント３は、軸方向（推進軸１００の軸心Ｏ方向）に沿う転動溝１０が内周面に複数形成され、前後端が開口した外輪部材７と、転動溝１１が外周面に複数形成された内輪部材８と、転動溝１０と転動溝１１との間で転動する複数のボール９とを備えている。ボール９が転動溝１０を転動することで、外輪部材７と内輪部材８とが軸方向に相対移動する。

外輪部材７の内部にはボール９の潤滑用のグリースが封入されている。このグリースの漏れおよび外部からの泥水等の浸入を防止するため、外輪部材７の前端側の開口部はキャップ１２により塞がれ、後端側の開口部は後記するブーツ２０により塞がれている。キャップ１２と内輪部材８とは、軸方向の距離Ｓ１だけ離間している。

外輪部材７の前端には、径方向外側に延び、変速装置側の出力軸のフランジ１３にあてがわれるフランジ１４が形成されている。フランジ１４には、軸心Ｏ回りに間隔を空けて複数のボルト通し孔１５が形成されている。フランジ１３にも、ボルト通し孔１５に対応した位置に、ボルト通し孔、若しくはねじ孔が形成されている。以上により、ボルト通し孔１５に後方から挿入したボルト１６を、フランジ１３のボルト通し孔に通したうえでナットに螺合させるか、若しくはフランジ１３のねじ孔に螺合させることで、フランジ１３とフランジ１４とが互いに締結固定される。ボルト１６は所定の締付けトルクとなるようにトルクレンチで締め付けられる。

推進軸１００は、内部に孔スプライン１７を有して第１推進軸１の前端に接合される円筒部材としてのスリーブ１８と、一端である前端が内輪部材８と一体回転可能に設けられ、他端である後端がスリーブ１８とスプライン嵌合する軸部材としてのスタブシャフト１９と、一端が外輪部材７に支持され、他端がスリーブ１８の外周面に嵌合するブーツ２０とを備えている。

スリーブ１８は、前側の小外径部１８Ａと後側の大外径部１８Ｂとを有する段差付きの円筒形状を呈しており、前後端は開口形成されている。大外径部１８Ｂの後端は摩擦圧接により第１推進軸１の前端に接合されている。孔スプライン１７は、小外径部１８Ａにおける後寄りの内周面に形成されている。

スタブシャフト１９の前端には軸スプライン２１が形成されており、内輪部材８の孔スプライン２２にスプライン嵌合することでスタブシャフト１９と内輪部材８とが一体に回転する。スタブシャフト１９の前端は内輪部材８から若干前方突出しており、この突出部に形成した溝に嵌合させたスナップリング３５により、スタブシャフト１９と内輪部材８とが軸方向に位置決めされる。

スタブシャフト１９の後端には軸スプライン２３が形成されており、スリーブ１８の孔スプライン１７にスプライン嵌合することでスタブシャフト１９とスリーブ１８とが一体に回転する。軸スプライン２３および孔スプライン１７にはそれぞれ環状の溝２４，２５が形成され、これら溝２４，２５にかけて収納されたスナップリング２６によりスタブシャフト１９とスリーブ１８とが軸方向に位置決めされる。スナップリング２６は、所定の軸方向荷重が作用したときに、溝２５から離脱するように設定されている。

スリーブ１８の前端面と内輪部材８の後端面とは互いに対向した位置関係にあり、両者は軸方向の距離Ｓ２だけ離間している。軸スプライン２３と孔スプライン１７とのスプライン嵌合部よりも後側には、グリースの漏れを防止するための円板状のプラグ２７がカシメ等の手段によりスリーブ１８の内周面に取り付けられている。

ブーツ２０は、一端がブーツアダプタ２８を介して外輪部材７に支持されている。ブーツアダプタ２８は、前後端が開口した筒状の板金部材である。ブーツアダプタ２８は、外輪部材７の後端の外周面に嵌合する外輪取付部２８Ａと、外輪取付部２８Ａの後端から径方向内側に延びて外輪部材７の後端面に突き当てられる段差部２８Ｂと、段差部２８Ｂの内端から後方に延びたうえで内側に折り返され、ブーツ２０の一端が取り付けられるブーツ取付部２８Ｃとを備えた形状からなる。ブーツ２０は、ゴム材等の弾性部材から構成され、一端がブーツ取付部２８Ｃに挟持固定され、一旦前方に延びた後に内側に折り返されて後方に延びている。そして、ブーツ２０の他端である後端は、スリーブ１８の小外径部１８Ａの外周面の前寄りに嵌合してブーツバンド２９により締着されている。

スリーブ１８の外周面におけるブーツ嵌合部３０とパイプ接合部３１との間には、推進軸１００の回転を規制する回転規制用工具３２を係止可能な係止部３３が形成されている。ブーツ嵌合部３０とは、スリーブ１８とブーツ２０との嵌合部を指し、パイプ接合部３１とは、スリーブ１８と第１推進軸１との接合部を指す。本実施形態では、係止部３３は、ブーツ嵌合部３０と同一の外径部である小外径部１８Ａの外周面に形成されている。係止部３３は、図３に示すように、小外径部１８Ａの外径寸法よりも小さい離間距離Ｌをもって、互いに反対側を向く一対の平面３４，３４を備えて構成されている。回転規制用工具３２は、例えば一対の平面３４，３４に係止可能なスパナから構成される。

「作用」
以上の構成からなる推進軸１００の組み付け工程の一例を説明する。先ず変速装置および終減速装置が組み付けられた車両をハンガー等によりリフトアップさせる。この状態では、変速装置の出力軸や終減速装置の入力軸は空転状態にある。したがって、フランジ１３も空転状態である。リフトアップ状態の車両の下方において、推進軸１００は例えばリフタに載置され、該リフタを上昇させることで推進軸１００を車両のフロアパネルの下部に位置させる。

次いで、軸受構造体６を介して推進軸１００を車体のフロアパネルに取り付ける。次いで、フランジ１４のボルト通し孔１５と、フランジ１３のボルト通し孔若しくはねじ孔とを周方向に位相合わせした後、ボルト１６により締め付ける。このときに、回転規制用工具３２を係止部３３に係止させて保持する。これにより、ボルト１６をトルクレンチで締め付けた際に推進軸１００が軸心Ｏ回りに回転しようとしても、回転規制用工具３２によって推進軸１００の回転が規制されるため、トルクレンチによるボルト１６の締付け作業を迅速に効率良く行うことができる。

次いで、車両が前方衝突したときの衝撃吸収の作用について説明する。前方衝突により変速装置が後方に移動するとそれに伴って外輪部材７が後方に移動し、距離Ｓ１を移動した段階でキャップ１２と内輪部材８とが当接する。これにより、スタブシャフト１９に衝突荷重が作用してスナップリング２６が溝２５から離脱し、今度は、内輪部材８の後端面がスリーブ１８の前端面に当接するまでの距離Ｓ２だけスタブシャフト１９が後退する。プラグ２７はスタブシャフト１９の後端部からの押圧力により容易にスリーブ１８から外れるようになっている。このように、車両の前方衝突時において、等速ジョイント３の内部における距離Ｓ１の移動ストロークと、内輪部材８とスリーブ１８との距離Ｓ２の移動ストロークが存在するため、推進軸１００による衝撃吸収の効率を高めることができる。

「効果」
以上のように、一端（前端）に等速ジョイント３を備えた推進軸１００において、孔スプライン１７を有して第１推進軸１に接合されるスリーブ１８と、一端が内輪部材８と一体回転可能に設けられ、他端がスリーブ１８とスプライン嵌合するスタブシャフト１９と、一端が外輪部材７に支持され、他端がスリーブ１８の外周面に嵌合するブーツ２０とを備えるものとし、スリーブ１８の外周面におけるブーツ嵌合部３０とパイプ接合部３１との間に、推進軸１００の回転を規制する回転規制用工具３２を係止可能な係止部３３を形成すれば、次のような効果が奏される。

（１）外輪部材７をボルト１６で締め付ける際に、この締め付け部の近傍に回転規制用の工具を係止させることが可能となる。例えば、一方の手で回転規制用工具３２を保持しつつ他方の手でトルクレンチの回転操作を行うにあたり、無理な姿勢をとることもなくなるので、作業性が向上する。
（２）径の小さいスタブシャフト１９に係止部３３を形成すると推進軸１００の強度低下を招くおそれがあるが、径の大きいスリーブ１８に係止部３３を形成することにより、強度低下の影響を低減できる。
（３）スタブシャフト１９とスリーブ１８とをスプライン嵌合させたことにより、車両の前方衝突等で荷重が入力した際、スプライン嵌合部を利用してスタブシャフト１９の移動ストロークを確保でき、推進軸１００による衝撃吸収の効率が向上する。
（４）スタブシャフト１９とスリーブ１８とのスプライン嵌合部に等速ジョイント３内のグリースを利用でき、スプライン嵌合部にシール剤を塗布する必要がない。また、ブーツ２０で簡単に封止できる。グリースによりスタブシャフト１９とスリーブ１８とのスプライン嵌合部に錆が生じるおそれがないので、前方衝突等で荷重が入力した際、スタブシャフト１９の摺動荷重も安定する。

また、係止部３３を、ブーツ嵌合部３０と同一の外径部（小外径部１８Ａ）に形成することにより、ボルト１６の締め付け部に一層近い位置で、回転規制用の工具を係止させることができる。これにより、楽な姿勢でボルト１６の締付け作業を行うことができ、作業性が一層向上する。場合により、係止部３３を、スリーブ１８の大外径部１８Ｂに形成してもよい。

また、係止部３３を、互いに反対側を向く一対の平面３４，３４から構成すれば、係止部３３の構造が簡単となり、回転規制用工具３２として汎用のスパナを用いることができる。特に、係止部３３として、スリーブ１８の外径寸法よりも小さい離間距離Ｌを有する平面３４，３４を形成した場合、スパナを係止したときにスリーブ１８の軸方向の動きも規制できる。したがって、スタブシャフト１９とスリーブ１８とのスプライン嵌合の組み付け作業において、係止部３３にスパナを係止させることにより、スリーブ１８の回転および軸方向移動を規制した状態でスタブシャフト１９をスムーズに組み付けることができる。

「第２実施形態」
図４を参照して第２実施形態を説明する。第２実施形態は、スタブシャフト１９を内輪部材８と一体に形成した点、プラグ２７およびスリーブ１８にそれぞれエア抜き孔３７，３８を形成した点を除けば、第１実施形態と同じ構成であるので、同じ構成要素についてはその説明は省略する。

スタブシャフト１９と内輪部材８とを一体に形成することにより、第１実施形態のように両者をスプライン嵌合させる必要もなくなり、その分、内輪部材８の内部に肉抜き部３６を設けることができる。つまり、スタブシャフト１９の長さが短くて済み、重量増加を抑えることができる。また、第１実施形態の場合、スタブシャフト１９の軸スプライン２１と、内輪部材８の孔スプライン２２と、スナップリング３５を嵌合させる溝とに、それぞれ高い加工精度を要していた。これに対し、スタブシャフト１９と内輪部材８とを一体に形成すれば、それらを加工する必要もなく、スナップリング３５の取り付け作業も不要となる。

エア抜き孔３７は、プラグ２７の軸心Ｏ上に軸方向に貫通するように設けられ、エア抜き孔３８は、スリーブ１８の大外径部１８Ａに径方向に貫通するように設けられている。これにより、等速ジョイント３の内部が高温となった場合に、内部の圧力をエア抜き孔３７，３８を通して外部に開放することができる。大外径部１８Ａにエア抜き孔３８を形成することで、等速ジョイント３から離間して開放口が位置することとなり、等速ジョイント３内への外部からの水の浸入のおそれを抑制できる。仮に水がエア抜き孔３８から大外径部１８Ｂ内に浸入したとしても、推進軸１００の回転による遠心力で水は径方向外側に移動する。したがって、水は再びエア抜き孔３８から排出されることとなり、軸心Ｏ上に位置するエア抜き孔３７に浸入するおそれはほとんどない。また、等速ジョイント３内のグリースも遠心力により径方向外側に移動するので、グリースが軸心Ｏ上に位置するエア抜き孔３７から外部に漏れるおそれはほとんどない。

以上、本発明に係る推進軸の好適な実施形態を説明した。等速ジョイントとしては、ダブルオフセット型ジョイントに限られることなく、内輪部材と、ボルトで締結される外輪部材とを有したものであれば、クロスグルーブ型ジョイントやトリポード型ジョイントであってもよい。また、推進軸と終減速装置との間の等速ジョイントに本発明を適用してもよい。また、係止部としては、平面に限られることなく、スリーブの外周面に形成した凹部や凸部であってもよい。

１ 第１推進軸
２ 第２推進軸
３ 等速ジョイント
７ 外輪部材
８ 内輪部材
１４ フランジ
１５ ボルト通し孔
１６ ボルト
１８ スリーブ
１８Ａ 小外径部
１８Ｂ 大外径部
１９ スタブシャフト
２０ ブーツ
２７ プラグ
３０ ブーツ嵌合部
３１ パイプ接合部
３２ 回転規制用工具
３３ 係止部
３４ 平面
１００ 推進軸

Claims (5)

1. 内輪部材と、ボルトで締結される外輪部材とを有した等速ジョイントを一端に備えた推進軸であって、
   内部に孔スプラインを有してパイプに接合される円筒部材と、
   一端が前記内輪部材と一体回転可能に設けられ、他端が前記円筒部材とスプライン嵌合する軸部材と、
   一端が前記外輪部材に支持され、他端が前記円筒部材の外周面に嵌合するブーツと、
   を備え、
   前記円筒部材の外周面におけるブーツ嵌合部とパイプ接合部との間に、推進軸の回転を規制する回転規制用工具を係止可能な係止部が形成されていることを特徴とする推進軸。
2. 前記係止部は、前記ブーツ嵌合部と同一の外径部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の推進軸。
3. 前記円筒部材は、前記ブーツ嵌合部と同一の小外径部と、前記パイプに接合される大外径部とを備え、
   前記係止部は、前記大外径部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の推進軸。
4. 前記係止部は、互いに反対側を向く一対の平面を備えていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の推進軸。
5. 前記軸部材は、前記内輪部材と一体に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の推進軸。

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