JP2020153376A - 推進軸の締結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両への搭載作業性を向上させ、小型軽量化も可能となる推進軸を提供すること。【解決手段】推進軸の端部に配置される自在継手に備えられる被締結部材３３と、前記被締結部材に圧入嵌合されるボルト９と、前記ボルトに螺合されるナット１０とを具備し、前記ボルトは、前記推進軸が取り付けられる相手側部材Ｆに備えられる挿通孔Ｇに挿通され、前記ボルト９は、軸方向視で中心に沿った少なくとも一つの平面部９ｅを備え、前記被締結部材３３は、前記平面部９ｅと当接する当接部３３ｇを有し、前記挿通孔Ｇから突出する前記ボルトの突出部９ｆに前記ナット１０が螺合される、推進軸の締結構造。【選択図】図４

Description

本発明は、推進軸の締結構造に関する。

自動車等に使用される推進軸は、動力を伝達する装置であって、例えば車体の前側に搭載された原動機の動力は、変速機で減速された後、推進軸を介して車体の後側に搭載された終減速装置に伝達される。

推進軸は特許文献１に記載のように、少なくとも二つの自在継手を備え、十字軸式の自在継手を用いるのが一般的である。
十字軸式の自在継手は、十字軸と、針状軸受を介して該十字軸を支持する一対のヨークからなり、一方のヨークはスタブヨークと呼ばれ、針状軸受を支持する腕部を一端に備え、他端に鋼管が接合される円筒部を備える。
他方のヨークはフランジヨークと呼ばれ、針状軸受を支持する腕部を一端に備え、他端に複数のボルト締結部を有するフランジ面と、相手側減速機に接続する際に回転中心を合わせるための嵌合突起部を備える。
フランジヨークのフランジ面には、腕部の基端で、腕部に干渉しないように複数のボルト孔が配置されている。

推進軸と接続される減速機側のコンパニオンフランジにはボルト挿通孔が設けられ、フランジヨーク側からボルトが挿通され、コンパニオンフランジのフランジ裏側からナットを螺合することで推進軸と減速機が接続される。
ボルトは、その頭部にソケットレンチが係合されて締め付けられ、その後、トルクレンチで所定の締付トルクで締め付けられる。

特許第５９２８９４５号公報

特許文献１に記載の推進軸は、車両へ搭載する際は、事前に搭載された減速機のコンパニオンフランジに、推進軸のフランジヨークの嵌合突起部を嵌合し、次いで両者のボルト挿通孔の位相を合わせてからボルトを挿通し、ボルト先端にナットを手で仮組みする。ここで、嵌合突起部は高さが低いため、嵌合させた状態でも落下しないように作業者が保持しなければならず、他方の手でボルトとナットを組み付けるか、二人作業で行なうことが必要となる。また、ボルトの締付トルクを管理する作業において、コンパニオンフランジ側に螺合したナットに回り止めの工具を係合したうえでボルトにトルクレンチを係合することが必要となり作業性が良くない。また、推進軸側のボルトを締結するための工具がフランジヨークの腕部に干渉しないようにボルト位置を配置しなければならず、フランジヨークの大型化を招来する。さらに、推進軸が完成した後に塗装を行なうが、ボルトの着座面には塗膜が介在してはならないため、塗装する際にボルト着座面をマスキングして塗装されないようにする必要があり、作業が煩雑となる。

本発明は、上記の問題を鑑みて考案されたものであり、その目的は、車両への搭載作業性を向上させ、小型軽量化も可能となる締結構造を備える推進軸を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、第一の態様は、推進軸の端部に配置される自在継手に備えられる被締結部材と、前記被締結部材に圧入嵌合されるボルトと、前記ボルトに螺合されるナットとを具備し、前記ボルトは、前記推進軸が取り付けられる相手側部材（例えばコンパニオンフランジ）に備えられる挿通孔に挿通され、前記ボルトは、軸方向視で中心に沿った少なくとも一つの平面部を備え、前記被締結部材は、前記平面部と当接する当接部を有し、前記挿通孔から突出する前記ボルトの突出部に、前記ナットが螺合される、推進軸の締結構造である。

前記する第一の態様によれば、ボルトは事前に推進軸に取り付けられているため、推進軸を車両に搭載する際には作業者がボルトを組み付ける必要が無い。また、自在継手のフランジヨークから突出するボルトの突出部をコンパニオンフランジのボルト挿通孔に挿通させることにより、推進軸とコンパニオンフランジの回転中心は確実に嵌合される。また、ボルト先端がコンパニオンフランジに挿通されることで、推進軸がコンパニオンフランジから外れて落下することも無くなり、作業者の負荷が軽減される。また、ボルト座面とフランジヨークのボルト座面間に塗膜が介在しなくなり、締結信頼性が向上する。

また、前記第一の態様において、前記被締付部材が十字継手のフランジヨークであり、前記当接部が、前記ボルトの頭部が着座する前記フランジヨークの着座面から垂直に延在する、前記フランジヨークの壁面であっても良い。
また、この壁面は、フランジヨークのボルト孔から離間していても良い。

前記ボルトに形成された平面部と、前記フランジヨークの壁面とが当接することで、ナットを締付ける際にボルトが共回りすることが効果的に抑制される。
なお、前記ボルトと前記フランジヨークとの圧入嵌合は、ボルト側にローレット加工を施すのが好適である。

また、前記第一の態様において、前記被締付部材が、等速自在継手の外輪部材であり、前記当接部が、前記ボルトの頭部が着座する前記外輪部材の着座面から垂直に延在する、前記外輪部材の壁面であっても良い。
また、この壁面は、等速自在継手の外輪部材のボルト孔から離間していても良い。

前記ボルトに形成された平面部と、前記等速継手の外輪部材の壁面とが当接することで、ナットを締付ける際にボルトが共回りすることが効果的に抑制される。

また、前記第一の態様において、前記等速自在継手は、複数のボルトを具備し、隣接する複数のボルトを連結する中間部を有する座金をさらに備え、前記当接部は、前記中間部に対して垂直に延在する壁面であることが好ましい。
また、この壁面は、座金のボルト孔から離間していても良い。
特にクロスグルーブ型等速自在継手においては、隣接するボルト孔と共用する座金が用いられるが、この座金においてボルト孔の近傍をボルト座面から垂直に折り曲げて、挿通されるボルトの頭部に形成される平面部と当接させることで、座金の共回りを抑制しながらボルトの共回りが抑制される。

本発明によれば、推進軸を車両に搭載する作業において作業性が向上する。
また、スタブヨーク側に締付工具を係合しないためボルト位置をフランジヨークの腕部側に移設することが可能となり、ボルトのピッチサークルダイヤの小径化、及びフランジヨークの軽量化と回転半径の小径化が可能となる。
さらに、フランジヨークのボルト孔にボルトを嵌合させてから推進軸を塗装するため、フランジヨークのボルト着座面のマスキング作業が省略することが可能となる。

推進軸全体を上方より視た半断面図である。 第一実施形態の締結構造の要部拡大図である。 図２のIII−III断面を示す図である。 図３のIV−IV断面を示す図である。 第二実施形態の締結構造の要部拡大図である。 図５のVI−VI断面を示す図である。 第三実施形態の締結構造の要部拡大図である。 図７のVIII−VIII断面を示す図である。 図８のIX−IX断面を示す図である。 第三実施形態のボルト及び座金を示した立体図である。 第四実施形態の締結構造の要部拡大図である。 図１１の断面XII−XIIである。

続いて各実施形態の締結構造２，１０２，２０２について図面を参照しながら説明する。各実施形態で共通する技術的要素には、共通の符号を付するとともに説明を省略する。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態を推進軸に適用した例を図１乃至図４を用いて説明する。
推進軸１は、車両の前方に搭載された原動機（不図示）及び変速機（不図示）から出力された動力を、車両の後方に搭載された終減速装置（不図示）に伝達する。
図１に示すように、推進軸１は、その軸方向（以下において、「前後方向」とも称する。）両端に自在継手３、４を備えるほか、前後方向の中央部付近にも自在継手５と中間軸受６を備えている。
自在継手３と自在継手４とは、前後逆であるものの、同様の構成であるので、以下、自在継手３及び自在継手３を含む締結構造について具体的に説明する。

図２に示すように、自在継手３は、十字軸３１と、十字軸３１の先端に配置される針状ころ軸受３２と、十字軸３１の一方の軸の両端に配置される軸受を内嵌するフランジヨーク３３と、十字軸３１の他方の軸の両端に配置される軸受を内嵌するスタブヨーク３４を有する。
フランジヨーク３３は、径方向に離間するとともに前後方向に指向する一対の腕部３３ａを有し、スタブヨーク３４は、径方向に離間するとともに前後方向に指向する一対の腕部３４ａを有する。フランジヨーク３３の腕部３３ａと、スタブヨーク３４の腕部３４ａが、前後方向から見て９０°の位相で配置され、腕部３３ａの先端及び腕部３４ａの先端を対向させて針状ころ軸受３２を保持している。

スタブヨーク３４は、腕部３４ａの後方に腕部３４ａを支持する胴体部３４ｂと、さらにその後方に円筒部３４ｃを有する。円筒部３４ｃには鋼管７が溶接により接合される。

フランジヨーク３３は、腕部３３ａの前方に腕部３３ａを支持するフランジ部３３ｂと、さらにその前方に取り付け面３３ｃと、嵌合突起部３３ｄを有する。フランジ部３３ｂには、前後方向から見て回転中心と同軸の円周上に、ボルト９が圧入嵌合される。４箇所のボルト圧入嵌合孔３３ｅが矩形状に配置されている。フランジ部３３ｂの後方にはボルト座面３３ｆが形成されている。ボルト座面３３ｆから回転軸中心方向には、ボルト座面３３ｆから直角に後方へ指向する壁面３３ｇが形成されている。ボルト座面３３ｆは機械加工で形成され、隣接するボルト孔に向けて面加工をする際に、カッター外周により切削されることで壁面３３ｇも形成される。なお、ボルト座面３３ｆは、ボルト９の頭部が着座するフランジヨーク３３の着座面である。

図３及び図４に示すように、ボルト９は、六角形状の頭部９ａを備え、さらに、この頭部９ａに隣接して順に圧入嵌合部９ｂ、軸部９ｃ、ねじ部９ｄを備える。前後方向から見るボルト頭部９ａの外周には６箇所の平面部９ｅが形成され、六角形状の二面間の幅Ｂは、その１／２であるＢ／２が、フランジヨーク３３のボルト孔３３ｅ中心から、フランジヨーク３３のボルト座面３３ｆから垂直に延在している壁面３３ｇまでの距離Ｃとほぼ同等となるように形成されている。

圧入嵌合部９ｂは、ボルト孔３３ｅに圧入嵌合されるように形成されている。圧入嵌合部９ｂには、軸方向に延在する複数の小突起が円周上に形成されるローレット加工が施されていることが好適である。ボルト９は、フランジ部３３ｂの後方から挿入され、ボルト嵌合部９ｂとボルト孔３３ｅとが嵌合することで抜け落ちることが生じないように取り付けられる。また、ボルト頭部９ａの平面部９ｅの一箇所が、ボルト座面３３ｆに形成された壁面３３ｇに近接して、対向するように配置される。

推進軸１を車両に搭載する作業においては、推進軸１の前方に配置される変速機の出力部材であるコンパニオンフランジＦの後端面と、フランジヨーク３３の取り付け面３３ｃとが対向するように取り付けられる。フランジヨーク３３に嵌合されたボルト９の軸部９ｃがコンパニオンフランジＦのボルト孔に挿通され、コンパニオンフランジＦのフランジ面から突出したボルト９の突出部９ｄにナット１０を仮締めし、次いでエア式工具でナット１０を締結し、トルクレンチで所定の締め付けトルクで締結することで、推進軸１と変速機の連結作業が完了する。

以上、第一実施形態によれば、フランジヨーク３３とコンパニオンフランジＦとを接続する際に、突出部９ｄがガイドとなって、フランジヨーク３３とコンパニオンフランジＦとを嵌合する作業が簡単に行なえる。また、圧入嵌合されたボルト９が事前にフランジヨーク３３側に装着されているため、作業者はボルト９の装着を気にすることなく、ナット１０を螺合するだけの締結作業をすることができるので、従来よりも締結作業が簡略化される。さらに、ボルト９がコンパニオンフランジＦの挿通孔Ｇに挿通されることで、ナット１０を螺合する前に推進軸１が落下することも防止されるので、作業者が推進軸１を保持する負荷も軽減される。ボルト９の平面９ｅが、フランジヨーク３３の壁面３３ｇと近接して対向しているため、ナット１０を締結する際にボルト９が共回りをすることがなくなり、フランジヨーク３３側に工具を係合する必要もなくなるので、締結作業が簡略化される。

また、推進軸１を製造する作業においては、推進軸１の組立作業完了後に全体を塗装する。この際、ボルト座面には塗装が付着してはならないため、ボルト座面に塗膜付着防止のマスキングを施す必要がある。本発明によれば、ボルト９がフランジヨーク３３に事前に圧入嵌合された状態で組み立てられるため、塗装の作業を行なう際にはボルト座面３３ｆはボルト９により塞がれている。そのため、ボルト座面３３ｆに塗膜が付着することがなく、マスキングの作業が簡略化される。

また、本発明によれば、フランジヨーク３３側から工具を用いてボルト９を締結する必要がないため、ボルト孔３３ｅの位置を、隣接する腕部３３ａに対して、さらに近接させることが可能となる。その結果、図３に示したボルト９のピッチサークルダイヤ３３ｈを小径にすることが可能となり、フランジヨーク３３及びコンパニオンフランジＦの軽量化が可能となる。

（第二実施形態）
次に、図５及び図６を用いて、本発明の第二実施形態の締結構造を推進軸１０１に適用した例で説明する。
図５及び図６において、本発明の第一実施形態と同様の構成については図１乃至図４と同様の番号を付し、その説明を適宜省略する。推進軸１０１は、推進軸１における十字軸式の自在継手３に代えて、等速自在継手１０３を備えている。
等速自在継手１０３は、外輪部材１１０と、この外輪部材１１０と同軸に配置された内輪部材１２０と、外輪部材１１０の内周に形成された溝と、内輪部材１２０の外周に形成された溝の間を転動する複数のボール１３０を備える。内輪部材１２０には孔スプラインが形成され、一端に軸スプラインを備える軸部材１４０が嵌合される。軸部材１４０の他端には鋼管１０７が溶接により接合される。外輪部材１１０は略円筒状の胴体部１１０ａと、その前方にフランジ部１１０ｂと、さらにその前方には嵌合突起部１１０ｃが形成されている。嵌合突起部１１０ｃの内周にはカバー１５０が嵌合され、外輪部材１１０の他端と軸部材１４０にはブーツ１６０が嵌合される。フランジ部１１０ｂの前面１１０ｄは変速機の出力部材であるコンパニオンフランジＦとの結合に用いられ、フランジ部１１０ｂの後面１１０ｅはボルト９の座面として用いられる。前後方向から見て、フランジ部１１０ｂには回転中心と同軸のピッチサークルダイヤ１１０ｈ上に等間隔で複数のボルト圧入嵌合孔１１０ｆが形成され、それぞれのボルト圧入嵌合孔１１０ｆにはボルト９が圧入嵌合されている。後面１１０ｅには、ピッチサークルダイヤ１１０ｈより小径の円筒部１１０ｇが形成されている。円筒部１１０ｇの外周面から、ピッチサークルダイヤ１１０ｈまでの長さＥは、ボルト９の頭部９ａの二面幅Ｂの１／２と略同等になるように形成されている。
ボルト座面としても用いられる後面１１０ｅは機械加工で形成され、この後面１１０ｅを回転中心に向けてカッターを追い込むことで円筒状の壁面１１０ｇが形成される。

以上第二実施形態によれば、外輪部材１１０とコンパニオンフランジＦとを接続する際に、ボルト９の突出部９ｄがガイドとなって、外輪部材１１０とコンパニオンフランジＦの嵌合する作業が簡単に行なえる。また、ボルト９が事前に外輪部材１１０側に装着されているため、作業者はボルト９の装着を気にすることなく、ナット１０を螺合するだけの締結作業をすることができるので、従来よりも締結作業が簡略化される。さらに、ボルト９がコンパニオンフランジＦの挿通孔Ｇに挿通されることで、ナット１０を螺合する前に推進軸１０１が落下することも防止されるので、作業者が推進軸１０１を保持する負荷も軽減される。また、ボルト９の平面９ｅが、外輪部材１１０の壁面１１０ｇと近接して対向しているため、ナット１０を締結する際にボルト９が共回りをすることがなくなり、外輪部材１１０側に工具を係合する必要もなくなるので、締結作業が簡略化される。

また、推進軸１を製造する作業においては、推進軸１の組立作業完了後に全体を塗装する。この際、ボルトの座面には塗装が付着してはならないため、ボルト座面に塗膜付着防止のマスキングを施す必要がある。本発明によれば、ボルト９が外輪部材１１０に事前に圧入嵌合された状態で組み立てられるため、塗装の作業を行なう際にはボルト座面（後面１１０ｅ）はボルト９により塞がれている。そのため、後面１１０ｅに塗膜が付着することがなく、マスキングの作業が簡略化される。

（第三実施形態）
次に、図７乃至図１０を用いて、本発明の第三実施形態の締結構造を推進軸２０１に適用した例で説明する。
図７乃至図１０において、本発明の第一実施形態と同様の構成については図１乃至図４と同様の番号を付し、その説明を適宜省略する。推進軸２０１は、推進軸１における十字軸式の自在継手３に代えて、等速自在継手２０３を備え、中でもフランジ部と胴体部が一体になったことが異なる。
等速自在継手２０３は、外輪部材２１０、外輪部材２１０と同軸に配置された内輪部材２２０、及び、外輪部材２１０の内周に形成された溝と、内輪部材２２０の外周に形成された溝の間を転動する複数のボール（不図示）を備える。内輪部材２２０には孔スプラインが形成され、一端に軸スプラインを備える軸部材２４０が嵌合される。軸部材２４０の他端には鋼管７が溶接により接合される。外輪部材２１０は略円筒状をなし、前後方向から見て、その内周に形成された溝（不図示）と、隣接する溝との間に複数のボルト孔２１０ａが設けられている。外輪部材２１０の一端には、変速機のコンパニオンフランジＦに内嵌される嵌合部２１０ｂを備える。外輪部材２１０の嵌合部に隣接してカバー２５０が嵌合され、外輪部材２１０の他端と軸部材２４０にはブーツ２６０が嵌合される。本実施形態においては、ボルト孔２１０ａは６個設けられており、ボルト１２の座面と、外輪部材２１０に外嵌されるブーツアダプター２６０ａとの間には、隣接するボルト１２と共用する座金２３０が配置されている。座金２３０は、図８及び図１０に示すように、前方から見て、円弧状に延在する中間部２３０ａを有し、その両端にボルト挿通孔２３０ｂ（図７及び図９参照）が形成されている。そして、ボルト挿通孔２３０ｂから離間した位置で、ボルト着座面に対して垂直に指向する壁面２３０ｃが、座金部材２３０を折り曲げて形成されている。図１０に示すように、ボルト１２は、頭部１２ａを備え、さらに、この頭部１２ａに隣接して順に嵌合部１２ｂ、軸部１２ｃ、ねじ部１２ｄを備える。前後方向から見る頭部１２ａの外周は馬蹄形状をなし、少なくとも１箇所の平面部１２ｅが形成され、ボルト中心から平面部１２ｅの幅は、前記座金２３０の、ボルト挿通孔２３０ｂの中心から壁面２３０ｃまでの距離とほぼ同等となるように形成されている。ボルト１２は、座金２３０とブーツアダプター２６０ａのボルト挿通孔に挿通され、外輪部材２１０のボルト孔２１０ａに嵌合され、ねじ部１２ｄが、接続される変速機のコンパニオンフランジＦの挿通孔Ｇのフランジ面から突出し、ここにナット１０を螺合する。頭部１２ａの平面部１２ｅは、座金の壁面２３０ｃに対向して挿通されている。

以上第三実施形態によれば、外輪部材２１０とコンパニオンフランジＦとを接続する際に、ボルト１２の軸部１２ｃ及びねじ部１２ｄがガイドとなって、外輪部材２１０とコンパニオンフランジＦとを嵌合する作業が簡単に行なえる。また、ボルト１２が事前に外輪部材２１０側に装着されているため、作業者はボルト１２の装着を気にすることなく、ナット１０を螺合するだけの締結作業をすることができるので、従来よりも締結作業が簡略化される。さらに、ボルト１２がコンパニオンフランジＦの挿通孔Ｇに挿通されることで、ナット１０を螺合する前に推進軸２０１が落下することも防止されるので、作業者が推進軸２０１を保持する負荷も軽減される。また、ボルト１２の平面１２ｅが、座金の壁面２３０ｃと近接して対向しているため、ナット１０を締結する際にボルト１２が共回りをすることがなくなり、外輪部材２１０側に工具を係合する必要もなくなるので、締結作業が簡略化される。

（第四実施形態）
次に、図１１及び図１２を用いて、本発明の第四実施形態の締結構造を推進軸１に適用した例で説明する。
図１１及び図１２において、本発明の第一実施形態と同様の構成については図１乃至図４と同様の番号を付し、その説明を適宜省略する。第一実施形態においてはボルト六角頭部の平面部９ｅをフランジヨークの壁面３３ｇに対向させたが、図１１及び図１２に示すように、ボルト１１の頭部１１ａを馬蹄形としても良い。前後方向から見るボルト頭部１１ａの外周には１箇所の平面部１１ｅが形成され、ボルト１１の中心から平面部１１ｅまでの距離Ｄは、フランジヨーク３３のボルト孔３３ｅ中心から壁面３３ｇまでの距離Ｃとほぼ同等となるように形成されている。

以上第四実施形態によれば、ボルト１１の頭部１１ａが小径化され、フランジヨーク３３のフランジ部に形成されたボルト座面３３ｆを小径化することができる。そして、フランジヨーク３３及びコンパニオンフランジＦの小型軽量化も可能となる。

１ 推進軸
９、１１、１２ ボルト
９ｅ、１１ｅ、１２ｅ 平面部
９ｆ、１１ｆ、１２ｆ 突出部
１０ ナット
３３ フランジヨーク
３３ｇ、１１０ｇ、２３０ｃ 当接部（壁面）
１１０、２１０ 外輪部材
２３０ 座金
２３０ａ 中間部
２３０ｂ ボルト挿通孔
Ｆ 相手側締結部材（コンパニオンフランジ）
Ｇ 挿通孔

Claims (4)

1. 推進軸の端部に配置される自在継手、に備えられる被締結部材と、
   前記被締結部材に圧入嵌合されるボルトと、
   前記ボルトに螺合されるナットと、を具備し、
   前記ボルトは、前記推進軸が取り付けられる相手側部材Ｆに備えられる挿通孔に挿通され、
   前記ボルトは、軸方向視で中心に沿った少なくとも一つの平面部を備え、
   前記被締結部材は、前記平面部と当接する当接部を有し、
   前記挿通孔から突出する前記ボルトの突出部に、前記ナットが螺合される、推進軸の締結構造。
2. 前記被締付部材が十字継手のフランジヨークであり、
   前記当接部が、前記ボルトの頭部が着座する前記フランジヨークの着座面から垂直に延在する、前記フランジヨークの壁面である、請求項１に記載の推進軸の締結構造。
3. 前記被締付部材が、等速自在継手の外輪部材であり、
   前記当接部が、前記ボルトの頭部が着座する前記外輪部材の着座面から垂直に延在する、前記外輪部材の壁面である、請求項１に記載の推進軸の締結構造。
4. 複数のボルトを具備し、
   隣接する複数の前記ボルトを連結する中間部、を有する座金をさらに備え、
   前記座金は、前記中間部に対して垂直に延在する壁面を有する、請求項１に記載の推進軸の締結構造。
   
   
   
   

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