JP2020133764A

JP2020133764A - 車両用パワートレインのスプライン摺動部構造

Info

Publication number: JP2020133764A
Application number: JP2019028260A
Authority: JP
Inventors: 好久濱中; Yoshihisa Hamanaka; 壮加藤; Takeshi Kato; 知宏石川; Tomohiro Ishikawa
Original assignee: IJTT Co Ltd
Current assignee: IJTT Co Ltd
Priority date: 2019-02-20
Filing date: 2019-02-20
Publication date: 2020-08-31
Anticipated expiration: 2039-02-20
Also published as: WO2020170661A1; JP7214499B2

Abstract

【課題】駆動系からの異音や振動を安価に抑制できる車両用パワートレインのスプライン摺動部構造を提供する。【解決手段】車両用パワートレイン１のスプライン摺動部構造は、前方に延びるアウトプットシャフト９の前端部外周に、前後方向に延びて形成された雄側スプライン２３と、雄側スプライン２３の外周を囲む筒状に形成されたスリーブ部１７と、スリーブ部１７の内周に形成され雄側スプライン２３とスプライン嵌合される雌側スプライン２４とを備え、雄側スプライン２３の周方向に向く歯面２３ｃと雄側スプライン２３の前端面２３ｂとの間には、曲面状に形成されると共に雄側スプライン２３の歯面２３ｃに滑らかに接続される雄側周方向逃げ面３６が形成される。【選択図】図４

Description

本開示は車両用パワートレインのスプライン摺動部構造に関する。

車両用パワートレインは、図８に示すように、軸方向の変位を吸収するためのスプライン摺動部４０を備える。

例えばスプライン摺動部４０は、トランスミッションのアウトプットシャフト４３の前端部外周に形成された雄側スプライン４４と、アウトプットシャフト４３の外周を覆うスリーブヨーク４１の内周に形成され雄側スプライン４４とスプライン嵌合される雌側スプライン４２とを備える。雄側スプライン４４及び雌側スプライン４２は、それぞれ軸方向に延びて形成され、互いに軸方向に摺動自在に構成される。

特開２０１２−２５３４１号公報

ところで、スプライン摺動部４０は、アイドル状態のＡＴ車両をフットブレーキを踏むなどして停止させているときなど、エンジンから流体クラッチを介して比較的大きなトルクを受けている状態では摺動せず、ブレーキリリース時など、雄側スプライン４４及び雌側スプライン４２に作用するトルクが小さくなったとき摺動しやすい。

また、ブレーキリリース時にスプライン摺動部４０が軸方向に急激に摺動した場合、駆動系全体が軸方向に急激に変位することとなり、駆動系から異音や振動が発生しやすい。例えば、アウトプットシャフト４３の軸方向Ｄ₁に対してスリーブヨーク４１の軸方向Ｄ₂が若干傾き、雄側スプライン４４の前端Ｅ（図９参照）が雌側スプライン４２の歯面４２ａに局所的に当たった状態から摺動し始めた場合、スプライン摺動部４０が軸方向に急激に摺動しやすく、駆動系から異音や振動が発生しやすい。

このため、雌側スプライン４２には、摩擦低減のためのコーティングやメッキ等の表面処理が所定の条件のもとで施される。この所定の条件とは耐久性である。例えば、コーティング等が剥がれ、これが異物となってトランスミッション等の内部に侵入した場合、トランスミッション等に機能低下が生じるおそれがある。このため、一定の耐久性を満足する表面処理であることが条件となる。

しかし、かかる耐久性を満足する表面処理には、十分な摩擦低減効果を有し且つ安価なものが存在しない。このため、耐久性を満足する表面処理のみでは、十分な異音対策および振動対策は困難である。また、特殊な表面処理及び構造はコスト上昇の要因となる。

そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、駆動系からの異音や振動を安価に抑制できる車両用パワートレインのスプライン摺動部構造を提供することにある。

本開示の一の態様によれば、
前方に延びるアウトプットシャフトの前端部外周に、前後方向に延びて形成された雄側スプラインと、
前記雄側スプラインの外周を囲む筒状に形成されたスリーブ部と、
前記スリーブ部の内周に形成され前記雄側スプラインとスプライン嵌合される雌側スプラインとを備え、
前記雄側スプラインの周方向に向く歯面と前記雄側スプラインの前端面との間には、前記雄側スプラインの歯面と滑らかに接続される曲面状の雄側周方向逃げ面が形成された
ことを特徴とする車両用パワートレインのスプライン摺動部構造が提供される。

好ましくは、前記雄側スプラインの外周面と前記雄側スプラインの前端面との間には、前記外周面と滑らかに接続される曲面状の径方向逃げ面が形成される。

好ましくは、前記雌側スプラインの後端面と前記雌側スプラインの周方向に向く歯面との間には、前記雌側スプラインの歯面と滑らかに接続される曲面状の雌側周方向逃げ面が形成される。

好ましくは、前記雄側スプラインの前端面は、径方向外方に向かうにつれて後方に退くように傾斜される。

好ましくは、前記雌側スプラインの後端面は、径方向内方に向かうにつれて前方に退くように傾斜される。

好ましくは、前記アウトプットシャフトがトランスミッションのアウトプットシャフトで構成され、前記スリーブ部がプロペラシャフトを構成する。

好ましくは、前記雌側スプラインには、ナイロンコートが施される。

上記の態様によれば、駆動系からの異音や振動を安価に抑制できる。

本開示の一実施の形態に係る車両用パワートレインの概略上面図である。図１の要部拡大断面図である。図２のＡ部拡大図である。図３のＢ−Ｂ線矢視断面図である。雌側スプライン後端部の水平断面図である。スリーブヨークがアウトプットシャフトの延長方向前方に摺動した状態の断面図である。スプライン当接部にかかる回転トルクと、スプライン当接部におけるスラスト荷重との関係を表すグラフである。従来のスプライン摺動部の概略説明図である。図８のＣ部拡大図である。

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお、後述する実施の形態においては、説明の便宜のため、トランスミッション３のアウトプットシャフト９の延長方向を前方（車両における前後方向とは逆）とする。

図１は、本実施形態に係る車両用パワートレイン１を車両における上方から視た概略上面図である。車両用パワートレイン１は、エンジン（内燃機関）２と、エンジン２に接続されるトランスミッション３と、トランスミッション３に接続されるプロペラシャフト４と、プロペラシャフト４に接続されるファイナルギア５とを備える。

トランスミッション３は、ハウジング６と、ハウジング６内に収容されエンジン２と接続される流体クラッチ７と、ハウジング６内に収容され流体クラッチ７と接続される変速機構８とを備える。変速機構８はプロペラシャフト４に回転駆動力を伝達するためのアウトプットシャフト９を備える。アウトプットシャフト９は、前方に延びて形成される。また、ハウジング６には、アウトプットシャフト９の外周を径方向に間隔を隔てて覆う筒状のカバー部１０が形成されている。

プロペラシャフト４は、前後方向に延びるロッド部１１と、ロッド部１１の後端（トランスミッション３側の端）に設けられアウトプットシャフト９に接続される第１カルダンジョイント１２と、ロッド部１１の前端に設けられファイナルギア５に接続される第２カルダンジョイント１３とを備える。

図１及び図２に示すように、第１カルダンジョイント１２は、ロッド部１１の後端に設けられたＵ字状の第１結合腕部１４と、第１結合腕部１４にクロススパイダ１５を介して屈曲自在に結合されるスリーブヨーク１６とを備える。スリーブヨーク１６は、筒状に形成されたスリーブ部１７と、スリーブ部１７の前端に設けられクロススパイダ１５を介して第１結合腕部１４に屈曲自在に結合される第２結合腕部１８とを備える。スリーブ部１７は、アウトプットシャフト９に対して前後方向に摺動自在にスプライン嵌合される。

第２カルダンジョイント１３は、ロッド部１１の前端に設けられた第３結合腕部１９と、第３結合腕部１９にクロススパイダ１５を介して屈曲自在に結合されるフランジヨーク２０とを備える。フランジヨーク２０は、ファイナルギア５の入力軸２１にフランジ結合される。

さて、本実施の形態にかかる車両用パワートレイン１は、軸方向の変位を吸収するためのスプライン摺動部２２を備える。このスプライン摺動部２２について説明する。

図２及び図３に示すように、スプライン摺動部２２は、アウトプットシャフト９の前端部外周に形成される雄側スプライン２３と、スリーブ部１７と、スリーブ部１７の内周に形成され雄側スプライン２３とスプライン嵌合される雌側スプライン２４とを備える。

雄側スプライン２３は、前方に延びるアウトプットシャフト９の前端部外周に、前後方向に延びて形成される。また、雄側スプライン２３は、アウトプットシャフト９の周方向に沿って複数形成されている。また、アウトプットシャフト９の前端には、その外周に沿って面取２６が施されている。これにより、雄側スプライン２３の前端面２３ｂは、径方向外方に向かうにつれて後方に退くように傾斜される。

スリーブ部１７は、筒状に形成される。スリーブ部１７は、雄側スプライン２３の外周を囲むと共にハウジング６のカバー部１０内に挿入される。また、スリーブ部１７には、その前端開口を液密に塞ぐプラグ２７が設けられる。また、スリーブ部１７の前端部には、鍔部２８が設けられる。鍔部２８は、その後方のスリーブ部１７より外径を大きく形成されている。鍔部２８には、第２結合腕部１８が設けられている。

また、鍔部２８及びカバー部１０には、鍔部２８とカバー部１０の間に形成される隙間２９を覆うためのダストカバー３０が設けられる。ダストカバー３０は、カバー部１０に設けられる親カバー３１と、鍔部２８に設けられ親カバー３１内に遊嵌される子カバー３２とを備える。また、鍔部２８より後方のスリーブ部１７の外周面とカバー部１０の内周面との間には、オイルシール３３が設けられている。

図３に示すように、雄側スプライン２３の外周面２３ａと雄側スプライン２３の前端面２３ｂとの間には、曲面状の径方向逃げ面３５が形成される。具体的には、径方向逃げ面３５は、クラウニング形状に形成される。ここでクラウニング形状とは、凸状に膨らむ緩やかな円弧形状である。また、径方向逃げ面３５は、雄側スプライン２３の外周面２３ａと滑らかに接続される。これにより、例えばアウトプットシャフト９の外周面２３ａとスリーブ部１７の溝底面２４ｃとが当接された状態からスリーブ部１７が傾斜される場合、その溝底面２４ｃに当接する雄側スプライン２３の部分を外周面２３ａから径方向逃げ面３５に滑らかに移行させることができる。そして、雄側スプライン２３が雌側スプライン２４の溝底面２４ｃに引っ掛かることを抑制できる。

また、図４に示すように、雄側スプライン２３の周方向に向く歯面２３ｃと雄側スプラインの前端面２３ｂとの間には、曲面状の雄側周方向逃げ面３６が形成される。具体的には、雄側周方向逃げ面３６は、クラウニング形状に形成される。また、雄側周方向逃げ面３６は、雄側スプライン２３の歯面２３ｃと滑らかに接続される。これにより、例えばスリーブ部１７の歯面２４ｂとアウトプットシャフト９の歯面２３ｃとが当接された状態からスリーブ部１７が傾斜される場合、スリーブ部１７の歯面２４ｂに当接する雄側スプライン２３の部分を歯面２３ｃから雄側周方向逃げ面３６に滑らかに移行させることができる。そして、雄側スプライン２３が雌側スプライン２４の歯面２４ｂに引っ掛かることを抑制できる。

また、図５に示すように、雌側スプライン２４の後端面２４ａと雌側スプライン２４の周方向に向く歯面２４ｂとの間には、曲面状の雌側周方向逃げ面３７が形成される。具体的には、雌側周方向逃げ面３７は、クラウニング形状に形成される。また、雌側周方向逃げ面３７は、雌側スプライン２４の歯面２４ｂと滑らかに接続される。

なお、径方向逃げ面３５、雄側周方向逃げ面３６及び雌側周方向逃げ面３７は、クラウニング形状に形成されるものとしたが、これに限られない。径方向逃げ面３５、雄側周方向逃げ面３６及び雌側周方向逃げ面３７は、凸状に膨らむ曲面形状であれば、他の形状に形成されてもよい。

また、雌側スプライン２４の後端面２４ａは、径方向内方に向かうにつれて前方に退くように傾斜して形成される。これにより、スリーブ部１７内にアウトプットシャフト９を挿入して雌側スプライン２４と雄側スプライン２３を嵌合させ始めるとき、雌側スプライン２４の後端面２４ａと雄側スプライン２３の前端面２３ｂとが当たって傷つけ合うことを抑制できる。

次に本実施の形態の作用について述べる。

走行中のＡＴ車両が比較的急なブレーキで停車した場合、アウトプットシャフト９には、エンジン２から流体クラッチ７を介して回転駆動力が伝わっている。これにより、雄側スプライン２３と雌側スプライン２４にはトルクが掛かり、雄側スプライン２３の歯面２３ｃは雌側スプライン２４の歯面２４ｂに圧着された状態となる。そして、雄側スプライン２３と雌側スプライン２４は、互いに摺動し難い状態となる。またこのとき、スリーブ部１７は、停車時のサスペンションの伸縮の影響で、図６に示すように、アウトプットシャフト９に対して前方に移動されると共に、若干傾斜された状態になる。

この後、ブレーキが解除されると、雄側スプライン２３と雌側スプライン２４に掛かっていたトルクは抜け、雄側スプライン２３と雌側スプライン２４は、摺動しやすい状態になる。これにより、図２に示すように、スリーブ部１７に形成された雌側スプライン２４は、雄側スプライン２３に対して後方に摺動する。また、アウトプットシャフト９に対してスリーブ部１７が停車中に若干傾斜されているので、雄側スプライン２３に対して雌側スプライン２４は若干片当たりの状態から摺動し始める。

図９に示すように、このような場合、従来のスプライン摺動部４０にあっては、雄側スプライン４４の前端Ｅが雌側スプライン４２の歯面４２ａに局所的に当たり、スプライン摺動部４０が摺動し難い状態から摺動し始めることとなる。このため、スプライン摺動部４０が、ブレーキの解除から一瞬遅れて軸方向に急激に摺動することがあった。この場合、駆動系から異音や振動が発生しやすい。また、雌側スプライン４２の歯面４２ａの後端部と雄側スプライン４４の歯面４４ａも局所的に当たった状態から摺動し始めることがあり、駆動系からから異音や振動が発生することもあった。そして、雌側スプライン４２にコーティングやメッキ等の表面処理が施されている場合、その表面処理層が剥がれて異物となり、その異物がトランスミッション３内に侵入するおそれがあった。

しかし、図３及び図４に示すように、本実施の形態に係る雄側スプライン２３には、径方向逃げ面３５及び雄側周方向逃げ面３６が形成される。このため、雌側スプライン２４は、雄側スプライン２３の先端部と曲面で当接することとなる。たとえ雌側スプライン２４と雄側スプライン２３が片当たりしていても、雌側スプライン２４及び雄側スプライン２３の当接部の面圧を下げ、雌側スプライン２４に対する雄側スプライン２３の引っ掛かりを抑制できる。その結果、スプライン摺動部２２はブレーキが解除されると同時にスムーズに摺動し始める。このため、駆動系から異音や振動が発生することを抑えることができる。

また、図５に示すように、雌側スプライン２４には、雌側周方向逃げ面３７が形成される。このため、雌側スプライン２４の後端部は、雄側スプライン２３の歯面２３ｃに曲面で当接することとなる。このため、スプライン摺動部２２の急激な摺動を抑えることができる。

図７は、雌側スプライン２４及び雄側スプライン２３の当接部にかかる回転トルクと、雌側スプライン２４及び雄側スプライン２３の当接部における軸方向の荷重（スラスト荷重）との関係を表すグラフである。図中、実線は本実施の形態に係るスプライン摺動部２２の特性を表し、破線は、従来のスプライン摺動部４０の特性を表す。

図示するように、本実施の形態に係るスプライン摺動部２２（実線）は、従来のスプライン摺動部４０よりも雌側スプライン２４及び雄側スプライン２３にかかる回転トルクが大きなうちに摺動し始める。すなわち、本実施の形態に係るスプライン摺動部２２は、従来のスプライン摺動部４０よりもトルク抜け始めの早い時期から摺動し始める。このため、従来のスプライン摺動部４０がトルクの抜け終わりに急激に摺動するのに対して、本実施の形態に係るスプライン摺動部２２は、トルクの抜け始めから比較的長い時間をかけてゆっくりと摺動することとなり、駆動系からの異音や振動が発生しにくい。

以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示は以下のような他の実施形態も可能である。

（１）雄側スプライン２３及び雌側スプライン２４には、ナイロンコートが施されてもよい。ナイロンコートは、摩擦低減効果に優れ、比較的安価にできる。しかし、従来のスプライン摺動部においては、雄側スプライン２３の前端Ｅが雌側スプライン４２の歯面４２ｂに当たって攻撃する。このため、スプライン摺動部４０からナイロン摩耗粉が発生することがあった。しかし、本実施の形態に係るスプライン摺動部２２においては、スリーブ部１７がアウトプットシャフト９に対して傾斜されているとき、雌側スプライン２４の歯面２４ｂは、雄側スプライン２３の雄側周方向逃げ面３６と当接し、雄側スプライン２３の歯面２３ｃは、雌側スプライン２４の雌側周方向逃げ面３７と当接し、雌側スプライン２４の溝底面２４ｃは雄側スプライン２３の径方向逃げ面３５と当接する。このため、表面処理層に求められる耐久性能を下げることができ、ナイロンコートを採用することができる。そして、雄側スプライン２３及び雌側スプライン２４にナイロンコートを施した場合、雄側スプライン２３と雌側スプライン２４の摺動抵抗を低減でき、異音や振動の発生をさらに抑制できる。

（２）スリーブ部１７は、プロペラシャフト４のスリーブヨーク１６の一部であるものについて説明したがこれに限られない。例えば、プロペラシャフト４が第１カルダンジョイント１２を備えない場合、スリーブ部１７は、プロペラシャフト４のロッド部１１に一体に設けられるものであってもよい。また、プロペラシャフト４が第１カルダンジョイント１２の位置に等速ジョイント（図示せず）を備える場合、スリーブ部１７は、等速ジョイントのアウターレース又はインナーレースに一体に設けられるものであってもよい。また、スリーブ部１７は、ドライブシャフト（ＦＦ駆動車における駆動軸：図示せず）の一部であってもよい。

（３）アウトプットシャフト９がトランスミッション３のアウトプットシャフト９で構成される場合について説明したが、これに限られない。アウトプットシャフト９は、トランスファー（トランスミッション３からの回転駆動力を分配する装置：図示せず）のものであってもよい。

前述の各実施形態の構成は、特に矛盾が無い限り、部分的にまたは全体的に組み合わせることが可能である。本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１車両用パワートレイン
２エンジン
３トランスミッション
４プロペラシャフト
５ファイナルギア
６ハウジング
７流体クラッチ
８変速機構
９アウトプットシャフト
１０カバー部
１１ロッド部
１２第１カルダンジョイント
１３第２カルダンジョイント
１４第１結合腕部
１５クロススパイダ
１６スリーブヨーク
１７スリーブ部
１８第２結合腕部
１９第３結合腕部
２０フランジヨーク
２１入力軸
２２スプライン摺動部
２３雄側スプライン
２３ａ外周面
２３ｂ前端面
２３ｃ歯面
２４雌側スプライン
２４ａ後端面
２４ｂ歯面
２６面取
２７プラグ
２８鍔部
２９隙間
３０ダストカバー
３１親カバー
３２子カバー
３３オイルシール
３５径方向逃げ面
３６雄側周方向逃げ面
３７雌側周方向逃げ面
４０スプライン摺動部
４１スリーブヨーク
４２雌側スプライン
４２ａ歯面
４３アウトプットシャフト
４４雄側スプライン
４４ａ歯面
Ｅ前端

Claims

前方に延びるアウトプットシャフトの前端部外周に、前後方向に延びて形成された雄側スプラインと、
前記雄側スプラインの外周を囲む筒状に形成されたスリーブ部と、
前記スリーブ部の内周に形成され前記雄側スプラインとスプライン嵌合される雌側スプラインとを備え、
前記雄側スプラインの周方向に向く歯面と前記雄側スプラインの前端面との間には、前記雄側スプラインの歯面と滑らかに接続される曲面状の雄側周方向逃げ面が形成された
ことを特徴とする車両用パワートレインのスプライン摺動部構造。
前記雄側スプラインの外周面と前記雄側スプラインの前端面との間には、前記外周面と滑らかに接続される曲面状の径方向逃げ面が形成された
請求項１に記載の車両用パワートレインのスプライン摺動部構造。
前記雌側スプラインの後端面と前記雌側スプラインの周方向に向く歯面との間には、前記雌側スプラインの歯面と滑らかに接続される曲面状の雌側周方向逃げ面が形成された
請求項１又は２に記載の車両用パワートレインのスプライン摺動部構造。
前記雄側スプラインの前端面は、径方向外方に向かうにつれて後方に退くように傾斜された
請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用パワートレインのスプライン摺動部構造。
前記雌側スプラインの後端面は、径方向内方に向かうにつれて前方に退くように傾斜された
請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用パワートレインのスプライン摺動部構造。
前記アウトプットシャフトがトランスミッションのアウトプットシャフトで構成され、
前記スリーブ部がプロペラシャフトを構成する
請求項１から５のいずれか一項に記載の車両用パワートレインのスプライン摺動部構造。
前記雌側スプラインには、ナイロンコートが施された
請求項１から６のいずれか一項に記載の車両用パワートレインのスプライン摺動部構造。