JP2019031114A - 車両用推進軸 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造によりボルトの締め付け作業時に回転を規制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、車両の前後方向に延在し、等速ジョイント３と筒状部材１との間に介在する軸状部材１０を備え、軸状部材１０の一端部は、小径に形成され、等速ジョイント３と嵌合する小径部１１であり、軸状部材１０の他端部は、小径部１１よりも大径に形成され、筒状部材１と接合する大径部１２であり、大径部１２の外周面には、外側に突出するフランジ１４が形成され、フランジ１４には、軸回りの回転を規制するための工具を係止させることが可能な係止部１５が形成されていることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、車両用推進軸に関する。

車体前部にエンジンを搭載する後輪駆動車又は四輪駆動車は、車体前部に搭載された変速装置から車体後部に搭載された終減速装置に動力を伝達するため、前後方向に延びる車両用推進軸（プロペラシャフト）を備える。
このような車両用推進軸は、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、両端に十字軸ジョイントや等速ジョイントなどの自在継手が設けられ、そして、その自在継手を介して変速装置及び終減速装置と連結している。

また、自在継手を変速装置の出力軸（又は終減速装置の入力軸）に連結させるため、自在継手のフランジと出力軸のフランジをボルトで締め付けている。このような構造で伝達される動力は、ボルトの軸力と、フランジにおける回転軸を中心とするピッチサークルダイアと、を乗じたもので決定される。よって、ボルトは、高強度材で形成され、トルクレンチ等によって高いトルクで締め付けられる。

ところで、ボルトの締め付け作業は、一般に、車両をリフトアップした状態、つまり、変速装置の出力軸及び終減速装置の入力軸が空転可能な状態で行われるため、ボルトを締め付けようとすると、車両用推進軸（自在継手）が回転してしまい、作業性が低下する。よって、下記特許文献では、十字軸ジョイントのフランジヨークに係止部を形成し、その係止部に工具を係止させて車両用推進軸の回転を規制する技術が提案されている。

特許第５９２８９４５号公報

しかしながら、近年、動力伝達系の騒音を低減させるため、十字軸ジョイントよりも等速ジョイントが利用されている。よって、等速ジョイントを備えた車両用推進軸においても、ボルトの締め付け作業時において、車両用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、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、等速ジョイントを備え、簡易な構造によりボルトの締め付け作業時の回転を規制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、車両の前後方向に延在し、等速ジョイントと筒状部材との間に介在する軸状部材を備え、前記軸状部材の一端部は、小径に形成され、前記等速ジョイントと嵌合する小径部であり、前記軸状部材の他端部は、前記小径部よりも大径に形成され、前記筒状部材と接合する大径部であり、前記大径部の外周面には、外側に突出するフランジが形成され、前記フランジには、軸回りの回転を規制するための工具を係止させることが可能な係止部が形成されていることを特徴とする。

前記発明によれば、係止部に係止させた工具を固定する（工具が回転しないように保持する）ことで車両用推進軸の回転が規制され、ボルトの締め付けの作業性が向上する。
また、係止部は、大径部から外側に突出するフランジに形成されており、比較的径方向外側に位置する。よって、工具により車両用推進軸に作用する固定トルクが比較的大きい。この結果、工具を固定するために必要な力が小さくて済み、作業性が向上する。
また、摩擦圧接により軸状部材の他端部と筒状部材を接合する場合、係止部により軸状部材の回転を規制することが容易となる。さらに、フランジの前面又は後面を押圧することで軸状部材を筒状部材に圧接させることが容易となる。以上から、摩擦圧接を行う場合の作業性が向上する。
また、軸状部材の一端部と等速ジョイントとを嵌合させる場合、フランジの前面又は後面を押圧することで、軸状部材を等速ジョイントに圧入することができ、組み付けの作業性が向上する。

また、前記発明において、前記係止部は、前記フランジの外周に形成され、互いに反対側を向く一対の平面であり、前記係止部は、前記一対の平面を少なくても１つ以上有していてもよい。

また、前記発明において、前記係止部は、前記フランジの外周から互いに径方向外側に突出する一対の突起、又は、前記フランジの外周から径方向内側に窪む一対の凹部
であってもよい。

また、前記発明において、前から前記筒状部材、前記軸状部材、前記等速ジョイントの順に配置され、前記小径部は、前記大径部よりも後側に位置していることが好ましい。

前記構成によれば、等速ジョイントの前方から等速ジョイントに向って飛散する霧状の泥水やチッピング（小石）は、等速ジョイントの前方に位置するフランジに接触するため等速ジョイントに到達し難く、等速ジョイントが保護される。

本発明によれば、等速ジョイントを備え、簡易な構造によりボルトの締め付け作業時の回転を規制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１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視端面図である。 係止部の第１変形例を示す端面図である。 係止部の第２変形例を示す端面図である。 本発明を車両用推進軸の後部側の等速ジョイントに適用した例を示す平面図である。

次いで、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。
また、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車両用推進軸（以下「推進軸１００」と称する）を例に挙げて説明する。

図１に示すように、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、金属製の円筒状部材である第１推進軸１及び第２推進軸２を備え、前後方向の中間部分で分割された２ピース構造となっている。
また、推進軸１００は、第１推進軸１及び第２推進軸２以外に、複数の自在継手（バーフィールド型等速ジョイント３、トリポード型等速ジョイント４、十字軸ジョイント５）と、トリポード型等速ジョイント４の後述するスタブシャフト４ａを回転自在に支持する軸受構造体６とを備えている。

なお、図１において、軸受構造体６の構成のうちフロアパネルに固定されるブラケットについては図示していない。以下、トリポード型等速ジョイント４、十字軸ジョイント５、バーフィールド型等速ジョイント３の順で説明する。

トリポード型等速ジョイント４は、第１推進軸１と第２推進軸２との間に介在する摺動式の等速ジョイントである。
トリポード型等速ジョイント４は、第１推進軸１の後端に接合されたスタブシャフト４ａと、スタブシャフト４ａの後端部に設けられた動力伝達部材４ｂと、第２推進軸２の前端に接合された外輪部材４ｃと、を備えている。

外輪部材４ｃは、前方に向かって開口する有底円筒状の金属製の部品である。外輪部材４ｃ内には、スタブシャフト４ａの後端部及び動力伝達部材４ｂが収容されている。外輪部材４ｃの開口部とスタブシャフト４ａとの隙間は、ゴム製のブーツ４ｄによって封止されている。

外輪部材４ｃの内周面には、回転軸Ｏ方向に延びる３つの摺動溝４ｅが周方向に等間隔で形成されている。動力伝達部材４ｂは、周方向に等間隔で配置された３つのローラ４ｆを有している。この３つのローラ４ｆのそれぞれは、外輪部材４ｃの摺動溝４ｅ内で周方向に係合するとともに、軸方向に摺動自在に組み付けられている。
そして、推進軸１００に対して回転軸Ｏ方向に伸縮するような荷重が作用した場合、ローラ４ｆが摺動溝４ｅ内を軸方向に摺動又は転動し、第１推進軸１と第２推進軸２とが相対移動するように構成されている。

十字軸ジョイント５は、第２推進軸と終減速装置の入力軸との間に介在する自在継手である。
十字軸ジョイント５は、終減速装置の入力軸（不図示）と連結するフランジヨーク５ａと、第２推進軸２の後端に接合されたスタブヨーク５ｂと、フランジヨーク５ａとスタブヨーク５ｂを連結する十字軸５ｃと、を備えている。
フランジヨーク５ａのフランジ５ｄには、前後方向に貫通する貫通孔（不図示）が形成され、この貫通孔内に挿入されたボルトの軸部は、終減速装置の入力軸に形成されたフランジの雌ねじ穴に螺合している。
そして、フランジヨーク５ａのフランジ５ｄは、雌ねじ穴に螺合するボルトに締め付けられ、フランジヨーク５ａと終減速装置の入力軸とが連結している。

図２に示すように、バーフィールド型等速ジョイント３は、変速装置の出力軸１１０と第１推進軸１との間に介在する固定式の等速ジョイントである。
バーフィールド型等速ジョイント３は、後方に向って開口する有底筒状の外輪部材３ａと、外輪部材３ａ内に収容された内輪部材３ｂと、外輪部材３ａと内輪部材３ｂとの間に介在する複数のボール３ｃと、ボール３ｃを保持するためのケージ３ｄと、前端が内輪部材３ｂに内嵌されたスタブシャフト１０と、を備えている。

外輪部材３ａの外周部には、径方向外側に張り出したフランジ３ｅが形成されている。
フランジ３ｅには、前後方向に貫通する貫通孔３ｆが形成され、この貫通孔３ｆ内に挿入されたボルト１２０の軸部は、変速装置の出力軸１１０に形成されたフランジ１１１の雌ねじ穴１１２に螺合している。よって、外輪部材３ａのフランジ３ｅはボルト１２０に締め付けられ、外輪部材３ａと変速装置の出力軸１１０とが連結している。

外輪部材３ａの内周面及び内輪部材３ｂの外周面には、径方向に湾曲し軸方向に延在する複数の係合溝３ｇ，３ｈが形成されている。よって、外輪部材３ａの回転に伴い各ボール３ｃが周方向に移動する。そして、ボール３ｃの一部が係合溝３ｇ，３ｈに係合することで動力が伝達される。

ケージ３ｄは、各ボール３ｃが同一面上に位置するように調整する略円筒状の部材である。ケージ３ｄは、内輪部材３ｂの外周面に相対的に揺動自在に配置されている。これにより、外輪部材３ａの回転軸と内輪部材３ｂの回転軸とが屈曲した場合、各ボール３ｃが外輪部材３ａの回転軸と内輪部材３ｂの回転軸とがなす二等分面上に位置するようになり、等速性を維持しながら動力が伝達される。

スタブシャフト１０は、前後方向に延在する軸状部材である。
スタブシャフト１０は、前寄りの部位であり内輪部材３ｂ内に挿入可能な径に形成されて比較的小径な小径部１１と、後寄りの部位であり第１推進軸１の径と同じ径に形成されて小径部１１よりも大径な大径部１２と、小径部１１と大径部１２との間で延在する中間部１３と、を備えている。なお、中間部１３の径は、小径部１１と略同じ径である。

小径部１１の外周面には、軸スプライン１１ａが形成され、この軸スプライン１１ａは、内輪部材３ｂの内周面に形成された孔スプライン３ｉに対しスプライン嵌合している。
スタブシャフト１０の中間部１３及び外輪部材３ａには、外輪部材３ａの開口部を封止するゴム製のブーツ３ｊの端部が固定されている。

大径部１２は、内部が肉抜きされ、円筒状を呈している。
大径部１２の後端は、第１推進軸１の前端と摩擦圧接により接合している。
なお、摩擦圧接は、最初に、摩擦圧接機にスタブシャフト１０とスタブシャフト４ａと第１推進軸１とを取り付け、スタブシャフト（１０，４ａ）の大径部の端面と第１推進軸１の両端面とを互いに対向させる。そして、スタブシャフト１０とスタブシャフト４ａを高速で回転させながらスライド移動させ、大径部の端面と第１推進軸１の両端面とを突き合わせる。スタブシャフトを高速回転させて摩擦熱を生成することで大径部の端面と第１推進軸１の両端面とが軟化し、大径部の端面と第１推進軸１の両端面とが接合する。次いで、スタブシャフトの回転を急停止し、摩擦熱が残っている間に、スタブシャフトを第１推進軸１に高い圧力で押し付ける。これにより軟化している不純物を含む部分は径方向に押し出され、スタブシャフト１０と第１推進軸１とが強固に接合する。

大径部１２の外周面には、外側に突出するフランジ１４が形成されている。このフランジ１４は、大径部１２の前後方向中間部に形成されている。フランジ１４の前面１４ａ及び後面１４ｂは、平坦に形成されている。

図３に示すように、フランジ１４の外形は、前後方向から視て正六角形状を呈している。つまり、フランジ１４の外周面１４ｃは、６０度間隔で周方向にずれて配置された６つの平面（第１平面１５ａ−第６平面１５ｆ）を備えている。
よって、第１平面１５ａ−第６平面１５ｆのうち互いに反対側を向く面同士は、スパナ５０を係止させるための係止部１６を構成している。つまり、第１平面１５ａと第４平面１５ｄは第１係止部１６Ａを構成し、第２平面１５ｂと第５平面１５ｅは第２係止部１６Ｂを構成し、第３平面１５ｃと第６平面１５ｆは第３係止部１６Ｃを構成している。

「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１１０や終減速装置の入力軸は空転状態にある。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１１１のねじ穴１１２と、フランジ３ｅの貫通孔３ｆとを周方向に位相合わせした後、ボルト１２０により締結する。このときに、スパナ５０を係止部１６（図３においては第２係止部１６Ｂ）に係止させてスパナ５０を保持する。
これにより、ボルト１２０をトルクレンチで締め付けた際に推進軸１００が回転軸Ｏ回りに回転しようとしても、スパナ５０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１２０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、スパナ５０が係止部１６に係止している状態を保持し、終減速装置の出力軸に対して十字軸ジョイント５のフランジ５ｄをボルトで締め付ける。この時においても、スパナ５０によって推進軸１００の回転が規制されるため、ボルトの締め付け作業を迅速に効率良く行うことができる。

ここで、スパナ５０が係止する係止部１６は、大径部１２から径方向外側に突出するフランジ１４の外周面１４ｃに形成されている。このため、係止部１６をスタブシャフト１０の小径部１１、大径部１２及び中間部１３に形成した場合よりも、推進軸１００に作用する固定トルクが大きい。よって、スパナ５０を保持するための力が小さくて済み、作業性が向上する。

そのほかに、摩擦圧接を行う場合において、スタブシャフト１０に係止部１６が形成されているため、スタブシャフト１０の回り止めが容易となる。また、フランジ１４の前面１４ａを押圧することで、スタブシャフト１０を第１推進軸１に高い圧力で押し付けることがで、迅速に効率良く行うことができる。
また、スタブシャフト１０の小径部１１を内輪部材３ｂにスプライン嵌合させる場合、フランジ１４の後面１４ｂを押圧することで小径部１１を内輪部材３ｂに圧入することができ、迅速に効率良く行うことができる。

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。
たとえば、実施形態では、一対の平面から構成される係止部１６が３つ形成されているが、図４に示すように、本発明は、少なくても係止部１７（一対の平面１７ａ，１７ｂ）が１つ形成されていればよい。

また、実施形態の係止部１６は、一対の平面から構成されているが、図５に示すように、フランジ１４の外周から径方向内側に窪む一対の凹部１８ａ，１８ｂにより係止部１８が構成されてもよい。若しくは、特に図示しないが、フランジの外周から径方向外側に突出する一対の突起により構成されてもよい。

また、実施形態では、推進軸１００の前部に設けられた等速ジョイント（バーフィールド型等速ジョイント３）のスタブシャフト（軸状部材）１０に適用した例を挙げたが、本発明は、第１推進軸１と第２推進軸２との間に介在する等速ジョイント（本実施形態におけるトリポード型等速ジョイント４）のスタブシャフト４ａに適用してもよい。このような例によっても車両用推進軸１００の回転を規制することができるからである。
若しくは、図６に示すように、推進軸１００の後部に等速ジョイント３０を設け、この等速ジョイント３０のスタブシャフト３１の大径部３２に本発明を適用してもよい。この例によれば、外輪部材３３の開口を塞ぐブーツ３４の前方に、スタブシャフト３１のフランジ３５が位置する。よって、図６の矢印Ａで示すように、ブーツ３４に向って飛散する霧状の泥水やチッピング（小石）は、フランジ３５に接触して向きを変える（矢印Ｂ参照）。よって、小石等の接触からブーツ３４が保護され、ブーツ３４及び等速ジョイント３０の耐久性が向上する。

１ 第１推進軸
２ 第２推進軸
３ バーフィールド型等速ジョイント
３ａ 外輪部材
３ｂ 内輪部材
３ｃ ボール
３ｄ ケージ
３ｅ フランジ
３ｆ 貫通孔
３ｇ 係合溝
３ｉ 孔スプライン
３ｊ ブーツ
４ トリポード型等速ジョイント
５ 十字軸ジョイント
６ 軸受構造体
１０ スタブシャフト（軸状部材）
１１ 小径部
１２ 大径部
１３ 中間部
１４ フランジ
１５（１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ） 係止部（第１係止部，第２係止部，第３係止部）
１５ａ−１５ｆ 第１平面−第６平面
１６，１７，１８ 係止部
１７ａ 平面
１８ａ 凹部
３０ 等速ジョイント
３１ スタブシャフト
３２ 大径部
３３ 外輪部材
３４ ブーツ
３５ フランジ
１００ 推進軸（車両用推進軸）
Ｏ 回転軸

Claims (4)

1. 車両の前後方向に延在し、等速ジョイントと筒状部材との間に介在する軸状部材を備え、
   前記軸状部材の一端部は、小径に形成され、前記等速ジョイントと嵌合する小径部であり、
   前記軸状部材の他端部は、前記小径部よりも大径に形成され、前記筒状部材と接合する大径部であり、
   前記大径部の外周面には、外側に突出するフランジが形成され、
   前記フランジには、軸回りの回転を規制するための工具を係止させることが可能な係止部が形成されていることを特徴とする車両用推進軸。
2. 前記係止部は、前記フランジの外周に形成され、互いに反対側を向く一対の平面であり、
   前記係止部は、前記一対の平面を少なくても１つ以上有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. 前記係止部は、前記フランジの外周から径方向外側に突出する一対の突起、又は、前記フランジの外周から径方向内側に窪む一対の凹部であることを特徴とする請求項１に記載の車両用推進軸。
4. 前から前記筒状部材、前記軸状部材、前記等速ジョイントの順に配置され、
   前記小径部は、前記大径部よりも後側に位置し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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