JP2021115997A - Propeller shaft - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、プロペラシャフトに関する。 The present disclosure relates to propeller shafts.
例えば、車両に搭載される内燃機関(エンジン)などの原動機の動力は、クラッチ、トランスミッション、トランスファー、プロペラシャフト、デファレンシャル、および、アクスルを介して駆動輪へ伝達される。 For example, the power of a prime mover such as an internal combustion engine (engine) mounted on a vehicle is transmitted to a drive wheel via a clutch, a transmission, a transfer, a propeller shaft, a differential, and an axle.
車両の走行中において、トランスファーは車体と一体に移動するのに対し、デファレンシャルは車体に対して相対移動する。これにより、トランスファーとデファレンシャルとの間の距離が変化する。この距離の変化に対応して伸縮する伸縮型のプロペラシャフトが知られている。 While the vehicle is running, the transfer moves integrally with the vehicle body, while the differential moves relative to the vehicle body. This changes the distance between the transfer and the differential. A telescopic propeller shaft that expands and contracts in response to this change in distance is known.
例えば、特許文献1には、外周面に雄スプラインを有する第一軸部材と内周面に前記雄スプラインに対してかみ合う雌スプラインを有する第二軸部材とを備える伸縮型のプロペラシャフトが開示されている。例えば、第一軸部材がトランスファーに連結され、第二軸部材がデファレンシャルに連結される。トランスファーとデファレンシャルとの間の距離が変化した場合、雄スプラインと雌スプラインとが相互に滑動し、プロペラシャフトが伸縮する。また、原動機の動力は、雄スプラインと雌スプラインとが互いにかみ合うかみ合い部(接触部)を介して、トランスファーからデファレンシャルに伝達される。
For example,
例えば、駆動輪(後輪)から車体後端までの車両前後方向の長さであるリアオーバーハング長さが長い場合、特に車両を左折又は右折させる時に、車体後端が車線からはみ出し易いため、運転がし難く、また、特に車両がスロープを走行する時に、車体後端がスロープでこすられ易い。 For example, when the rear overhang length, which is the length from the drive wheels (rear wheels) to the rear end of the vehicle body in the front-rear direction of the vehicle, is long, the rear end of the vehicle body easily protrudes from the lane, especially when the vehicle is turned left or right. It is difficult to drive, and the rear end of the vehicle body is easily rubbed by the slope, especially when the vehicle runs on the slope.
車両を左折又は右折させる時の運転をし易く、また、車体後端がスロープでこすられ難くするため、リアオーバーハング長さはできるだけ短くすることが好ましい。リアオーバーハング長さを短くする場合、車体最後部にエンジンが配置されたリアエンジンバスにおいては、トランスファーとデファレンシャルとの間の距離を短くする必要があり、また、プロペラシャフトを短くする必要がある。 It is preferable to make the rear overhang length as short as possible in order to facilitate driving when the vehicle is turned left or right and to prevent the rear end of the vehicle body from being rubbed by a slope. When shortening the rear overhang length, in the rear engine bus where the engine is located at the rear end of the vehicle body, it is necessary to shorten the distance between the transfer and the differential, and it is necessary to shorten the propeller shaft. ..
また、例えば、原動機であるモーターに電力を供給する1又は複数のバッテリーが搭載されたEV(Electric Vehicle)や、HEV(Hybrid Electric Vehicle)等の電動車(所謂xEV)の場合、バッテリーのレイアウトの自由度を上げるため、バッテリーの周辺に配置される場合のプロペラシャフトはできるだけ短いことが好ましい。 Further, for example, in the case of an EV (Electric Vehicle) equipped with one or more batteries for supplying power to a motor which is a prime mover, or an electric vehicle (so-called xEV) such as an HEV (Hybrid Electric Vehicle), the layout of the battery In order to increase the degree of freedom, it is preferable that the propeller shaft when placed around the battery is as short as possible.
ところで、プロペラシャフトを短くしようとする場合、かみ合い部の軸方向の長さ(かみ合い長さ)を短縮すると、かみ合い長さの短縮に応じて、面圧が生じるかみ合い部の面積(接触面積)が小さくなる。接触面積が小さくなると、かみ合い部の面圧が増大して、かみ合い部の滑動不良が発生し、伸縮型のプロペラシャフトとして成立しない場合がある。 By the way, when trying to shorten the propeller shaft, if the axial length (engagement length) of the meshing portion is shortened, the area (contact area) of the meshing portion where surface pressure is generated corresponds to the shortening of the meshing length. It becomes smaller. When the contact area becomes small, the surface pressure of the meshing portion increases, causing poor sliding of the meshing portion, and the telescopic propeller shaft may not be established.
本開示の目的は、かみ合い部の面圧を低減させることが可能なプロペラシャフトを提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a propeller shaft capable of reducing the surface pressure of the meshing portion.
上記の目的を達成するため、本開示におけるプロペラシャフトは、
軸方向に延在する筒状部と、前記筒状部の外周面に配置される第1スプライン歯と、前記筒状部の内周面に配置される第2スプライン歯と、を有する第一軸部材と、
前記軸方向に延在する管状部と、前記管状部内に同軸上に配置され、前記軸方向に延在する軸芯部と、前記管状部の内周面に配置され、前記第1スプライン歯にかみ合う第3スプライン歯と、前記軸芯部の外周面に配置され、前記第2スプライン歯にかみ合う第4スプライン歯と、を有する第二軸部材と、
備える。
In order to achieve the above object, the propeller shaft in the present disclosure is
A first having a tubular portion extending in the axial direction, a first spline tooth arranged on the outer peripheral surface of the tubular portion, and a second spline tooth arranged on the inner peripheral surface of the tubular portion. Shaft member and
A tubular portion extending in the axial direction, a shaft core portion coaxially arranged in the tubular portion and extending in the axial direction, and an inner peripheral surface of the tubular portion, and the first spline tooth. A second shaft member having a third spline tooth that meshes with a fourth spline tooth that is arranged on the outer peripheral surface of the shaft core portion and meshes with the second spline tooth.
Be prepared.
本開示のプロペラシャフトによれば、かみ合い部の面圧を低減させることができる。 According to the propeller shaft of the present disclosure, the surface pressure of the meshing portion can be reduced.
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本開示の一実施の形態に係るプロペラシャフト1の部分縦断面図である。図2は、プロペラシャフト1の部分横断面図である。図1には、X軸およびY軸が描かれている。図1において左右方向をX方向または軸方向といい、左方向を「+X方向」または軸方向一側といい、右方向を「−X方向」または軸方向他側という。また、図1において上下方向をY方向または径方向といい、X軸からY方向へ離れる方向を「+Y方向」または径方向外側といい、X軸にY方向から近づく方向を「−Y方向」または径方向内側という。
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a partial vertical sectional view of the
図1および図2に示すように、プロペラシャフト1は、第一軸部材10と第二軸部材20とを備える。例えば、第一軸部材10および第二軸部材20のいずれか一方の部材がトランスファーに連結され、他方の部材がデファレンシャルに連結される。第一軸部材10および第二軸部材20の材料には、例えば、炭素鋼が使用される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
第一軸部材10は、軸部11と、軸部11の軸方向一側(+X方向)端から軸方向一側に延在する筒状部12と、筒状部12の外周面14に配置される第1スプライン歯31と、筒状部12の内周面16に配置される第2スプライン歯32と、を有する。
The first shaft member 10 is arranged on the shaft portion 11, the
第1スプライン歯31は、外周面14から径方向外側(+Y方向)に凸出する。第1スプライン歯31は、外周面14に周方向に等間隔で例えば所定数Za個配置されている。第1スプライン歯31は、所定の大きさ(モジュールMa)を有している。第1スプライン歯31は、例えば、インボリュートスプライン歯である。
The
第2スプライン歯32は、内周面16から径方向内側(−Y方向)に凸出する。第2スプライン歯32は、内周面16に周方向に等間隔で例えば所定数Zb個配置されている。第2スプライン歯32は、所定の大きさ(モジュールMb)を有している。第2スプライン歯32は、例えば、インボリュートスプライン歯である。
The
第二軸部材20は、軸部21と、管状部22Aと、軸芯部22Bと、第3スプライン歯33と、第4スプライン歯34と、を有する。
The second shaft member 20 has a shaft portion 21, a
管状部22Aは、軸部21の軸方向他側(−X方向)端から軸方向他側に延在する。軸芯部22Bは、管状部22Aの径方向内側(−Y方向)に同軸上に配置され、軸部21の軸方向他側端から軸方向他側に延在する。
The
第3スプライン歯33は、管状部22Aの内周面26から径方向外側(+Y方向)に凹入する。第3スプライン歯33は、内周面26に周方向に等間隔で所定の複数個Za(第1スプライン歯31と同じ歯数)配置されている。第3スプライン歯33は、所定の大きさ(モジュールMa:第1スプライン歯31と同じ大きさ)を有している。第3スプライン歯33は、例えば、インボリュートスプライン歯である。第1スプライン歯31と第3スプライン歯33とは、相互に滑動するようにかみ合う。図1に、第1スプライン歯31と第3スプライン歯33とが互いにかみ合うかみ合い部311,331を斜め格子状ハッチングで概略的に示す。また、図1にかみ合い部311,331の軸方向の長さLa(かみ合い長さ)を示す。
The
第4スプライン歯34は、軸芯部22Bの外周面24から径方向内側(−Y方向)に凹入する。第4スプライン歯34は、外周面24に周方向に等間隔で所定の複数個Zb(第2スプライン歯32と同じ歯数)配置されている。第4スプライン歯34は、所定の大きさ(モジュールMb:第2スプライン歯32と同じ大きさ)を有している。第4スプライン歯34は、例えば、インボリュートスプライン歯である。第2スプライン歯32と第4スプライン歯34とは、第一軸部材10と第二軸部材20とが相互に軸方向に滑動するようにかみ合う。図1に、第2スプライン歯32と第4スプライン歯34とが互いにかみ合うかみ合い部321,341を斜め格子状ハッチングで概略的に示す。また、図1にかみ合い長さLbを示す。また、図1に、第一軸部材10と第二軸部材20との滑動を許容するストローク許容長さLsを示す。図1に示すように、かみ合い長さLaとかみ合い長さLbは同一である。
The
モジュールMa,Mbは、第1スプライン歯31と第3スプライン歯33とが互いにかみ合うかみ合い部311,331(接触面)の面圧Paと、第2スプライン歯32と第4スプライン歯34とが互いにかみ合うかみ合い部321,341(接触面)の面圧Pbとが均等になるように設定される。
In the modules Ma and Mb, the surface pressure Pa of the meshing
一般的に、接触面の面圧Pは、次の式(1)で表される。
P=2T/(η*H*L*Z*d) …(1)
ここで、Tは軸トルク、ηはかみ合い率、Hはかみ合い歯丈、Lはかみ合い長さ、Zは接触している歯数、dはピッチ円直径である。
Generally, the surface pressure P of the contact surface is expressed by the following equation (1).
P = 2T / (η * H * L * Z * d)… (1)
Here, T is the shaft torque, η is the meshing ratio, H is the meshing tooth length, L is the meshing length, Z is the number of teeth in contact, and d is the pitch circle diameter.
したがって、面圧Pa、Pbは、次の式(2)、(3)で表される。
Pa=2Ta/(ηa*Ha*La*Za*da) …(2)
Pb=2Tb/(ηb*Hb*Lb*Zb*db) …(3)
ここで、Ta,Tbは軸トルク、ηa,ηbはかみ合い率、Ha,Hbはかみ合い歯丈、La,Lbはかみ合い長さ、Za,Zbは接触している歯数、da,dbはピッチ円直径である。
Therefore, the surface pressures Pa and Pb are represented by the following equations (2) and (3).
Pa = 2Ta / (ηa * Ha * La * Za * da)… (2)
Pb = 2Tb / (ηb * Hb * Lb * Zb * db)… (3)
Here, Ta and Tb are axial torques, ηa and ηb are meshing ratios, Ha and Hb are meshing tooth lengths, La and Lb are meshing lengths, Za and Zb are the number of teeth in contact, and da and db are pitch circles. The diameter.
面圧Pa,Pbが均等(Pa=Pb)になるためには、以下の式(4)が成立するように各パラメータを設定すればよい。
2Ta/(ηa*Ha*La*Za*da)=2Tb/(ηb*Hb*Lb*Zb*db) …(4)
In order for the surface pressures Pa and Pb to be equal (Pa = Pb), each parameter may be set so that the following equation (4) holds.
2Ta / (ηa * Ha * La * Za * da) = 2Tb / (ηb * Hb * Lb * Zb * db)… (4)
つまり、モジュールMa,Mbは、上式(4)が成立するように、歯数Za,Zbおよびピッチ円直径da,dbなどの各パラメータが設定される。 That is, in the modules Ma and Mb, each parameter such as the number of teeth Za and Zb and the pitch circle diameters da and db is set so that the above equation (4) is satisfied.
上記実施の形態におけるプロペラシャフト1は、軸方向(X方向)に延在する筒状部12と、筒状部12の外周面14に配置される第1スプライン歯31と、筒状部12の内周面16に配置される第2スプライン歯32と、を有する第一軸部材10と、軸方向に延在する管状部22Aと、管状部22A内に同軸上に配置され、軸方向に延在する軸芯部22Bと、管状部22Aの内周面26に配置され、第1スプライン歯31にかみ合う第3スプライン歯33と、軸芯部22Bの外周面24に配置され、第2スプライン歯32にかみ合う第4スプライン歯34と、を有する第二軸部材20と、を備える。
The
上記構成により、径方向外側に第1スプライン歯31と第3スプライン歯33とが互いかみ合うかみ合い部311,331(接触部)が配置され、径方向内側に第2スプライン歯32と第4スプライン歯34とが互いにかみ合うかみ合い部321,341が配置される。これにより、面圧が生じるかみ合い部の面積(接触面積)を増やすことができるため、かみ合い部の面圧を低減することが可能となる。
With the above configuration, meshing portions 311,331 (contact portions) in which the
また、本実施の形態では、モジュールMa,Mbは、かみ合い部311,331の面圧Paとかみ合い部321,341の面圧Pbとが均等になるように設定される。これにより、かみ合い部311,331およびかみ合い部321,341の両方の接触面積を偏りなく増やすことが可能となる。その結果、接触面積を効率的に増やすことができるため、かみ合い部の面圧をさらに低減することが可能となる。
Further, in the present embodiment, the modules Ma and Mb are set so that the surface pressure Pa of the meshing
(変形例)
次に、本実施の形態の変形例について図3を参照して説明する。第一軸部材10の筒状部12および第二軸部材20の管状部22Aおよび軸芯部22Bは、第1スプライン歯31等の機械的強度を上げるため、焼き入れされる。ところで、焼き入れにおいては、肉厚の急変部などに割れが生じ易いという問題がある。
(Modification example)
Next, a modified example of the present embodiment will be described with reference to FIG. The
図3は、筒状部12の部分横断面を直線状に展開した図である。図3に示すように、変形例においては、筒状部12は、周方向において肉厚がほぼ一定になるような形状を有している。具体的には、第1スプライン歯31の周方向のピッチは、第2スプライン歯32の周方向のピッチと同一である。また、第1スプライン歯31と第2スプライン歯32とが周方向で相互に所定量ずらして配置されることで、第1スプライン歯31の歯先と第2スプライン歯32の歯底との間の距離は、第1スプライン歯31の歯底と第2スプライン歯32の歯先との間の距離と同一である。以上によって、筒状部12は、周方向において肉厚がほぼ一定になるような形状を有する。これにより、焼き入れした場合、割れが生じ難い。
FIG. 3 is a linear development of a partial cross section of the
その他、上記実施の形態は、何れも本開示の実施をするにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 In addition, the above embodiments are merely examples of embodiment of the present disclosure, and the technical scope of the present disclosure should not be construed in a limited manner by these. .. That is, the present disclosure can be implemented in various forms without departing from its gist or its main features.
上記実施の形態では、モジュールMa、Mbは、同一であってもよい。この場合、モジュールMa,Mbは、互いに同一となるように、歯数Za,Zbおよびピッチ円直径da,dbなどの各パラメータが設定されるとよい。モジュールMa,Mbを互いに同一とすることにより、スプライン歯を加工する際に同じ工具を利用することが可能となる。 In the above embodiment, the modules Ma and Mb may be the same. In this case, the modules Ma and Mb may be set with parameters such as the number of teeth Za and Zb and the pitch circle diameters da and db so that they are the same as each other. By making the modules Ma and Mb the same as each other, it is possible to use the same tool when processing spline teeth.
また、上記実施の形態では、第1スプライン歯31を外周面14から径方向外側(+Y方向)に凸出したが、本開示はこれに限らず、外周面14から径方向内側(−Y方向)に凹入してもよく、また、上記実施の形態では、第2スプライン歯32を内周面16から径方向内側に凸出したが、本開示はこれに限らず、内周面16から径方向外側に凹入してもよい。
Further, in the above embodiment, the
また、上記実施の形態では、第1から第4のスプライン歯31,32,33,34は、インボリュートスプライン歯としたが、本開示はこれに限らず、互いに平行な二つの歯面を有する角形スプライン歯であってもよい。
Further, in the above embodiment, the first to
また、上記実施の形態に係るプロペラシャフト1は、第1のかみ合い部311,331および、第2のかみ合い部321,341を有する二重のスプラインを備える。しかし、本開示はこれに限らず、プロペラシャフト1は、第1のかみ合い部311,331の径方向外側または第2のかみ合い部321,341の径方向内側に第3のかみ合い部を有する三重のスプラインを備えてもよく、また、4重以上のスプラインを備えてもよい。
Further, the
本開示は、かみ合い部の面圧を低減させることが要求されるプロペラシャフトを用いた動力伝達系に好適に利用される。 The present disclosure is suitably used for a power transmission system using a propeller shaft, which is required to reduce the surface pressure of the meshing portion.
10 第一軸部材
11 軸部
12 筒状部
14 外周面
16 内周面
20 第二軸部材
21 軸部
22A 管状部
22B 軸芯部
24 外周面
26 内周面
31 第1スプライン歯
32 第2スプライン歯
33 第3スプライン歯
34 第4スプライン歯
311,321,331,341 かみ合い部
10 1st shaft member 11
Claims (5)
前記軸方向に延在する管状部と、前記管状部内に同軸上に配置され、前記軸方向に延在する軸芯部と、前記管状部の内周面に配置され、前記第1スプライン歯にかみ合う第3スプライン歯と、前記軸芯部の外周面に配置され、前記第2スプライン歯にかみ合う第4スプライン歯と、を有する第二軸部材と、
を備える、プロペラシャフト。 A first having a tubular portion extending in the axial direction, a first spline tooth arranged on the outer peripheral surface of the tubular portion, and a second spline tooth arranged on the inner peripheral surface of the tubular portion. Shaft member and
A tubular portion extending in the axial direction, a shaft core portion coaxially arranged in the tubular portion and extending in the axial direction, and an inner peripheral surface of the tubular portion, and the first spline tooth. A second shaft member having a third spline tooth that meshes with a fourth spline tooth that is arranged on the outer peripheral surface of the shaft core portion and meshes with the second spline tooth.
Propeller shaft.
請求項1に記載のプロペラシャフト。 In the first to fourth spline tooth modules, the surface pressure of the meshing portion where the first spline tooth and the third spline tooth mesh with each other and the second spline tooth and the fourth spline tooth mesh with each other. It is set so that the surface pressure of the meshing part is even.
The propeller shaft according to claim 1.
請求項1または2に記載のプロペラシャフト。 The first spline tooth projects radially outward from the outer peripheral surface or recesses radially inward from the outer peripheral surface.
The propeller shaft according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれか一項に記載のプロペラシャフト。 The second spline tooth projects radially inward from the inner peripheral surface or recesses radially outward from the inner peripheral surface.
The propeller shaft according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から4のいずれか一項に記載のプロペラシャフト。 The modules of the first and third spline teeth and the modules of the second and fourth spline teeth are the same.
The propeller shaft according to any one of claims 1 to 4.
Priority Applications (1)
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JP2020011704A JP2021115997A (en) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Propeller shaft |
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JP2020011704A JP2021115997A (en) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Propeller shaft |
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JP2020011704A Pending JP2021115997A (en) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Propeller shaft |
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