JP2021000862A

JP2021000862A - 車両用プロペラシャフトの遮熱構造

Info

Publication number: JP2021000862A
Application number: JP2019114131A
Authority: JP
Inventors: 悠介齊藤; Yusuke Saito
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-06-19
Filing date: 2019-06-19
Publication date: 2021-01-07

Abstract

【課題】遮熱部材の剛性を向上させて共振による遮熱部材の耐久性の低下を抑制する、車両用プロペラシャフトの遮熱構造を提供する。【解決手段】プロペラシャフト１０は、トランスファ１８から突き出す連結シャフト１０ａと連結シャフト１０ａの先端部にジョイント部１０ｂを介して連結シャフト１０ａに連結されるメインシャフト１０ｃとを含んでいる。遮熱部材２０は、トランスファ１８に固定され且つジョイント部１０ｂを覆うように車両前後方向に伸びるように形成されている。遮熱部材２０と連結シャフト１０ａの長手方向の中央よりもジョイント部１０ｂ側との間には、遮熱部材２０を支持する軸受４０が設けられている。これにより、遮熱部材２０は、軸受４０によって径方向に支持されるので、軸受４０によって支持されない場合に比べて、剛性の固有値を向上させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用プロペラシャフトの遮熱構造に関し、特に車両用プロペラシャフトの温度上昇を抑制するための遮熱部材を有する、車両用プロペラシャフトの遮熱構造に関するものである。

車両前後方向に伸びる車両用プロペラシャフトと車両用プロペラシャフトの径方向外側に配設される遮熱部材とを含む、車両用プロペラシャフトの遮熱構造が知られている。たとえば特許文献１に記載の車両用プロペラシャフトの遮熱構造がそれである。特許文献１に記載の車両用プロペラシャフトの遮熱構造では、車両用プロペラシャフトの近傍に設けられる排気管の輻射熱から車両用プロペラシャフトを保護するために、車両用プロペラシャフトと排気管との間に遮熱部材が設けられている。これにより、排気管の輻射熱が遮熱部材によって遮断あるいは反射されて車両用プロペラシャフトの温度上昇が抑制されている。

特開２０１７−２０６１３２号公報

ところで、特許文献１に記載の車両用プロペラシャフトの遮熱構造では、遮熱部材は、トランスファから突き出す車両用プロペラシャフトを長手方向に覆うとともに、車両用プロペラシャフトと車両用プロペラシャフトの近傍に設けられた排気管との間に配設させられるので、構造上、たとえば一端部がトランスファに固定され、他端部側が自由端となる片持ち状に取り付けられている。そのため、たとえばエンジンの駆動に伴うエンジントルクなどを起振源とする強制力いわゆるエンジン爆発強制力により遮熱部材が振動させられて、遮熱部材の剛性の固有値がエンジン爆発強制力に基づく共振域に入った場合には、遮熱部材は、エンジン爆発強制力による共振によって耐久性が低下する可能性があった。また、遮熱部材の剛性の固有値を向上させるために遮熱部材の板厚や形状を変更することが考えられるが、周辺部品との干渉などの構造上の制約によって実現が困難であった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、遮熱部材の剛性を向上させて共振による遮熱部材の耐久性の低下を抑制する、車両用プロペラシャフトの遮熱構造を提供することにある。

本発明の要旨とするところは、車両前後方向に伸びる車両用プロペラシャフトと前記車両用プロペラシャフトの径方向外側に配設される遮熱部材とを含む、車両用プロペラシャフトの遮熱構造であって、前記車両用プロペラシャフトは、トランスファから突き出す連結シャフトと、前記連結シャフトの先端部にジョイント部を介して前記連結シャフトに連結されるメインシャフトとを含み、前記遮熱部材は、前記トランスファに固定され、且つ前記ジョイント部を覆うように車両前後方向に伸びるように形成され、前記遮熱部材と前記連結シャフトの長手方向の中央よりも前記ジョイント部側との間には、前記遮熱部材を支持する軸受が設けられている。

本発明の車両用プロペラシャフトの遮熱構造によれば、前記車両用プロペラシャフトは、トランスファから突き出す連結シャフトと、前記連結シャフトの先端部にジョイント部を介して前記連結シャフトに連結されるメインシャフトとを含んでいる。また、前記遮熱部材は、前記トランスファに固定され、且つ前記ジョイント部を覆うように車両前後方向に伸びるように形成されている。また、前記遮熱部材と前記連結シャフトの長手方向の中央よりも前記ジョイント部側との間には、前記遮熱部材を支持する軸受が設けられている。これにより、前記遮熱部材は、前記トランスファに固定されるとともに、前記連結シャフトの長手方向の中央よりも前記ジョイント部側に設けられた前記軸受によって支持されるので、剛性の固有値を上昇させることができる。そのため、前記遮熱部材は、たとえばエンジンの駆動に伴うエンジントルクなどを起振源とする強制力いわゆるエンジン爆発強制力に基づく共振域から外すことができ、エンジン爆発強制力による共振が抑制されるので耐久性が低下することを抑制できる。

本発明が適用された車両用プロペラシャフトの遮熱構造の要部を拡大して示す斜視図である。図１の車両用プロペラシャフトの遮熱構造の要部を拡大して示す側面図である。軸受を拡大して示す拡大図であって、図２のIII−III視正面図である。本発明の他の実施例における、車両用プロペラシャフトの遮熱構造の要部を拡大して示す断面図である。

本発明は、走行用の駆動力源としてエンジンを備えるエンジン駆動車両、走行用の駆動力源としてエンジンの他に走行用回転機すなわち駆動用電動機を有するハイブリッド車両や、電気自動車等に適用される。

以下、本発明の一実施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明が適用された、車両用プロペラシャフト１０（以下、プロペラシャフト１０という）の遮熱構造１２の要部を拡大して示す斜視図である。プロペラシャフト１０は、たとえば図示しないエンジンから出力される動力を図示しない駆動輪に伝達するために車両１４に設けられた動力伝達軸である。プロペラシャフト１０は、たとえば上記エンジンに連結された図示しない変速機を含むトランスミッション機構と、上記駆動輪の車軸に連結された図示しない車両用差動歯車装置を含むデファレンシャル機構との間に配設されている。たとえば車両１４が４輪駆動車両である場合には、上記エンジンから出力された動力は、上記エンジンから上記駆動輪のうちの主駆動輪に伝達される動力の一部を上記駆動輪のうちの副駆動輪に伝達させるトランスファ１８、プロペラシャフト１０および図示しない動力配分装置などを介して副駆動輪たとえば図示しない後輪に伝達される。

図２は、プロペラシャフト１０の遮熱構造１２の要部を拡大して示す側面図であって、プロペラシャフト１０の遮熱構造１２を図１の紙面左側すなわち車両１４の左側から視た側面図である。図２の一点鎖線は、たとえば図示しないエンジンに取り付けられた排気管３０を概略的に示している。排気管３０は、プロペラシャフト１０の近傍、たとえばプロペラシャフト１０から所定の間隔を隔てた車両上方を通り、プロペラシャフト１０の車両前後方向に対して交差方向に伸びるように配設されている。上記エンジンから出力される高温の燃焼ガスは、排気管３０を通って排出される。

プロペラシャフト１０は、図１および図２に示すように、車両前後方向、具体的には車両後方向に向かってトランスファ１８から突き出すように設けられている。プロペラシャフト１０の径方向外側には、車両前後方向に伸びるように形成されプロペラシャフト１０の外周を覆う遮熱部材２０が配設されている。プロペラシャフト１０の遮熱構造１２は、プロペラシャフト１０と遮熱部材２０とを含んで構成されている。

プロペラシャフト１０は、トランスファ１８に連結された連結シャフト１０ａと、連結シャフト１０ａのトランスファ１８に連結された端部側とは反対側の先端部に設けられるジョイント部１０ｂと、ジョイント部１０ｂを介して連結シャフト１０ａに連結されるメインシャフト１０ｃとを含んでいる。連結シャフト１０ａは、車両後方向に向かってトランスファ１８から突き出すように設けられ、トランスファ１８から車両後方向に伸びるに従って径寸法が小さくなるテーパ状に形成された基端部１０ｄと、その基端部１０ｄに続く円柱部１０ｅとを備えている。ジョイント部１０ｂは、たとえば自在継手であって、メインシャフト１０ｃの中心軸線Ｃ１の交差角度に拘わらず回転を伝達可能な自在継手である。図１では、ジョイント部１０ｂを構成する一対のヨークの一方が示されている。図２では、連結シャフト１０ａの中心軸線Ｃ２およびメインシャフト１０ｃの中心軸線Ｃ１がそれぞれ同心である状態を示している。

遮熱部材２０は、プロペラシャフト１０に沿って車両前後方向に伸びるように形成され、周方向の半分が開口する、断面が半円状の半円筒形状に形成されている。遮熱部材２０は、たとえば金属板材により構成され、プレス加工により半円筒形状に形成されている。遮熱部材２０は、連結シャフト１０ａの中心軸線Ｃ２に同心に配設されている。遮熱部材２０は、トランスファ１８から車両前後方向に伸びるように配設され、連結シャフト１０ａおよびジョイント部１０ｂの外周、具体的には連結シャフト１０ａおよびジョイント部１０ｂの周方向の半分の外周を覆っている。遮熱部材２０は、車両前後方向において、たとえばトランスファ１８側すなわち一端部側の径寸法よりもトランスファ１８側とは反対側すなわち他端部側の径寸法の方が大きくなるように形成されている。具体的には、遮熱部材２０は、一端部側すなわち車両前側に設けられた径寸法が一定の小径部２０ａと、他端部側すなわち車両後側に設けられた径寸法が一定であって、小径部２０ａよりも径寸法が大きい大径部２０ｃと、小径部２０ａと大径部２０ｃとの間に設けられて径寸法が滑らかに連続的に変化しているテーパ形状の傾斜部２０ｂとを備えている。

遮熱部材２０は、取付ブラケット２４を介してトランスファ１８に一体的に取り付けられている。取付ブラケット２４は、たとえば金属板材により構成され、プレス加工により形成されている。取付ブラケット２４は、たとえば溶接によって遮熱部材２０の一端部側に固定されている。取付ブラケット２４は、たとえば取付ボルト２６によってトランスファ１８に固定されている。遮熱部材２０は、たとえば複数個の取付ブラケット２４を介してトランスファ１８に一体的に取り付けられている。

遮熱部材２０は、たとえば図２に示すように、径方向において排気管３０とプロペラシャフト１０との間に配設されている。遮熱部材２０は、排気管３０からの輻射熱を遮熱して、プロペラシャフト１０を輻射熱から保護するためのヒートインシュレータである。プロペラシャフト１０の遮熱構造１２では、排気管３０の輻射熱が半円筒形状に形成された遮熱部材２０によって遮断あるいは反射されるので、たとえば排気管３０に起因するプロペラシャフト１０のジョイント部１０ｂの温度上昇が抑制される。さらに、たとえば車両走行時には、遮熱部材２０によってプロペラシャフト１０が覆われていない部分、すなわち遮熱部材２０の開口部分により、プロペラシャフトのジョイント部１０ｂが外気に晒されることによってジョイント部１０ｂが冷却される。

本実施例のプロペラシャフト１０の遮熱構造１２では、図１および図２に示すように、遮熱部材２０と連結シャフト１０ａの長手方向の中央よりもジョイント部１０ｂ側との間に、遮熱部材２０を連結シャフト１０ａの径方向に支持する軸受４０が設けられている。図３は、軸受４０を拡大して示す拡大図であって、図２のIII−III視正面図である。図３は、連結シャフト１０ａに組み付けられた軸受４０を示しており、たとえば遮熱部材２０などは省略している。軸受４０は、連結シャフト１０ａのジョイント部１０ｂの近傍、すなわち連結シャフト１０ａの長手方向の中央よりもジョイント部１０ｂ側の円柱部１０ｅに組み付けられている。軸受４０は、連結シャフト１０ａが挿通可能な厚さ方向に貫通する内周穴４０ａを有する円形状部材である。軸受４０は、遮熱部材２０の長手方向の略中間部を径方向に支持している。軸受４０には、たとえばテーパ形状の連結シャフト１０ａに固設可能な反割りタイプの軸受が用いられる。すなわち軸受４０は、たとえば中心軸線Ｃ２に直交する径方向の線分Ｅに対して対称に二つに分割された半円状部材４２ａ、４２ｂを含んで構成され、図示しない軸受締結ボルトによって半円状部材４２ａ、４２ｂが一体的に締結される。軸受４０は、軸受４０の内周に連結シャフト１０ａが挿通された状態で半円状部材４２ａ、４２ｂが上記軸受締結ボルトにより締結されることによって、連結シャフト１０ａに一体的に組み付けられる。

軸受４０は、半円状部材４２ａの径方向外側に配設されたアタッチメント４４を含んで構成される。具体的には、アタッチメント４４は、軸受４０が連結シャフト１０ａに組み付けられた状態において、軸受４０を構成する二つの半円状部材４２ａ、４２ｂのうちの径方向において遮熱部材２０側に位置する半円状部材４２ａの径方向外側に設けられている。アタッチメント４４は、比較的変形が容易な材質たとえば樹脂などにより構成されている。アタッチメント４４の外周形状は、たとえば遮熱部材２０の内周形状に沿うように形成される。アタッチメント４４を設けることによって軸受４０と遮熱部材２０との間の径方向の隙間が埋められるので、遮熱部材２０は径方向に確実に支持される。

遮熱部材２０は、軸受４０を介して径方向に支持されることによって、たとえば軸受４０を介して径方向に支持されず一端部がトランスファ１８に固定された片持ち状である場合に比べて、剛性の固有値が向上させられる。そのため、遮熱部材２０は、たとえば図示しないエンジンの駆動に伴うエンジントルクなどを起振源とする強制力いわゆるエンジン爆発強制力に対して、上記片持ち状では共振域に入るが、軸受４０を介して長手方向の略中間部が径方向に支持された場合では剛性の固有値が向上させられてエンジン爆発強制力に対する共振域から外れる。これにより、遮熱部材２０の強度が成立する。

このように、本実施例のプロペラシャフト１０の遮熱構造１２によれば、プロペラシャフト１０は、トランスファ１８から突き出す連結シャフト１０ａと、連結シャフト１０ａの先端部にジョイント部１０ｂを介して連結シャフト１０ａに連結されるメインシャフト１０ｃとを含んでいる。また、遮熱部材２０は、トランスファ１８に固定され、且つジョイント部１０ｂを覆うように車両前後方向に伸びるように形成されている。また、遮熱部材２０と連結シャフト１０ａの長手方向の中央位置よりもジョイント部１０ｂ側の円柱部１０ｅとの間には、遮熱部材２０を支持する軸受４０が設けられている。これにより、遮熱部材２０は、トランスファ１８に固定されるとともに、連結シャフト１０ａの長手方向の中央よりもジョイント部１０ｂ側に設けられた軸受４０によって支持されるので、軸受４０によって支持されない場合に比べて、剛性の固有値を向上させることができる。そのため、遮熱部材２０は、たとえば上記エンジン爆発強制力に基づく共振域から剛性の固有値を外すことができ、上記エンジン爆発強制力による共振が抑制されるので耐久性が低下することを抑制できる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、前述の実施例１と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図４は、本実施例が適用された、プロペラシャフト１０の遮熱構造１００の要部の概略を示す断面図である。プロペラシャフト１０の遮熱構造１００は、プロペラシャフト１０と遮熱部材１０２とを含んで構成されている。本実施例のプロペラシャフト１０の遮熱構造１００では、遮熱部材１０２と連結シャフト１０ａの長手方向の中央よりもジョイント部１０ｂ側との間に、遮熱部材１０２を連結シャフト１０ａの径方向に支持する軸受４０が設けられている。

遮熱部材１０２は、プロペラシャフト１０に沿って車両前後方向に伸びるように形成され、周方向の半分が開口する、断面が半円状の半円筒形状に形成されている。遮熱部材１０２は、たとえば金属板材により構成され、プレス加工により半円筒形状に形成されている。遮熱部材１０２は、連結シャフト１０ａの中心軸線Ｃ２に同心に配設されている。遮熱部材１０２は、トランスファ１８から車両前後方向に伸びるように配設され、連結シャフト１０ａおよびジョイント部１０ｂの外周、具体的には連結シャフト１０ａおよびジョイント部１０ｂの周方向の半分の外周を覆っている。

遮熱部材１０２は、図４に示すように、車両前後方向において２つに分割された２部品によって構成されている。具体的には、遮熱部材１０２は、車両前後方向において、車両前側すなわちトランスファ１８側に設けられる第１遮熱部材１０４と車両後側すなわちトランスファ１８側とは反対側に設けられる第２遮熱部材１０６とによって構成されている。

第１遮熱部材１０４には、車両前後方向の両端部が径方向に伸びるようにそれぞれ曲げられて、車両前側の端部に形成された第１フランジ部１０４ａおよび車両後側の端部に形成された第２フランジ部１０４ｂが形成されている。第１フランジ部１０４ａは、固定ボルト１１０によってトランスファ１８に固定されている。第１遮熱部材１０４は、車両前後方向の長さ寸法が連結シャフト１０ａの長さ寸法よりも小さくなるように形成されている。第２遮熱部材１０６には、車両前後方向において、車両前側の端部が径方向に伸びるように曲げられて、フランジ部１０６ａが形成されている。第２フランジ部１０４ｂとフランジ部１０６ａとは連結ボルト１１２によって連結されている。第１フランジ部１０４ａとトランスファ１８とが固定ボルト１１０によって固定され、且つ第２フランジ部１０４ｂとフランジ部１０６ａとが連結ボルト１１２によって連結されることによって、遮熱部材１０２は、トランスファ１８に一体的に固定されている。

第１遮熱部材１０４は、図４に示すように、連結シャフト１０ａの外周を覆うように設けられている。第２遮熱部材１０６は、ジョイント部１０ｂの外周を覆うように設けられているとともに、車両前後方向における連結シャフト１０ａの一部の外周を覆うように設けられている。軸受４０は、径方向において連結シャフト１０ａと第１遮熱部材１０４との間に配設され、第１遮熱部材１０４を支持するように配設されている。

本実施例のプロペラシャフト１０の遮熱構造１００によれば、遮熱部材１０２が車両前後方向に分割された２部品により構成されるため、遮熱部材１０２の組付作業において、たとえば車両前側に設けられる第１遮熱部材１０４と軸受４０とをトランスファユニット工場で組み付け、車両後側に設けられる第２遮熱部材１０６を上記トランスファユニット工場とは別の車両工場で組み付けることが可能になる。これにより、遮熱部材１０２を車両１４に効率的に組み付けることができるので、遮熱部材１０２の組付作業性を向上させることができる。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。

たとえば、前述の実施例においては、遮熱部材２０、１０２は、周方向の半分が開口する、断面が半円状の半円筒形状に形成されているが、必ずしもこれに限らない。すなわち遮熱部材２０、１０２は、プロペラシャフト１０の近傍の排気管３０などからの輻射熱を遮断あるいは反射可能な形状に形成され、且つ周方向に開口し車両走行時にプロペラシャフト１０を外気によって冷却可能な形状に形成されていればよい。したがって、遮熱部材２０、１０２は、たとえば排気管３０とプロペラシャフト１０との位置関係などによって、姿勢あるいは形状が変更され得る。

また、前述の実施例においては、遮熱部材２０、１０２は、アタッチメント４４を含んで軸受４０を介して径方向に支持されているが、必ずしもこれに限らず、たとえばアタッチメント４４が設けられていない軸受４０を介して遮熱部材２０、１０２が径方向に支持されていてもよい。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：プロペラシャフト（車両用プロペラシャフト）
１０ａ：連結シャフト
１０ｂ：ジョイント部
１０ｃ：メインシャフト
１２：プロペラシャフト１０の遮熱構造
１８：トランスファ
２０、１０２：遮熱部材
４０：軸受

Claims

車両前後方向に伸びる車両用プロペラシャフトと前記車両用プロペラシャフトの径方向外側に配設される遮熱部材とを含む、車両用プロペラシャフトの遮熱構造であって、
前記車両用プロペラシャフトは、トランスファから突き出す連結シャフトと、前記連結シャフトの先端部にジョイント部を介して前記連結シャフトに連結されるメインシャフトとを含み、
前記遮熱部材は、前記トランスファに固定され、且つ前記ジョイント部を覆うように車両前後方向に伸びるように形成され、
前記遮熱部材と前記連結シャフトの長手方向の中央よりも前記ジョイント部側との間には、前記遮熱部材を支持する軸受が設けられている
ことを特徴とする車両用プロペラシャフトの遮熱構造。