JP3202755U - 伝動軸の構造 - Google Patents

Abstract

【課題】全体の重量を減少させ、伝動の負荷を軽減し、掛けられるトルク値を高めて、伝動の効果を向上させる伝動軸の構造を提供する。【解決手段】炭素繊維複合材によってなる管体と、管体に設ける２つのジョイントとを具え、管体は両端をそれぞれ第１端部と第２端部とし、第１端部に、複数の第１凸歯を形成するとともに、各第１凸歯の間に第１係合溝を形成し、第２端部に複数の第２凸歯を形成するとともに、各第２凸歯の間に第２係合溝を形成してなる。２つのジョイントは管体の第１端部と第２端部とにそれぞれ設けられ、それぞれ外環部と内環部とを具え、外環部と内環部との間には複数の第１嵌合部を形成するとともに、各第１嵌合部の間に第２嵌合部を形成し、各ジョイントの第１嵌合部と第２嵌合部が、それぞれ管体端部の第１、第２係合溝と第１、第２凸歯とに嵌合し、内環部の外周面に複数の接合溝を形成し管体内に嵌挿する。【選択図】図２

Description

この考案は、伝動軸に関し、特に重量を減少させ、掛けられるトルク値を高めた伝動軸に関する。

従来の電動軸は、管体にジョイントを設けてなる。該管体とジョイントとは、いずれも例えば鉄などの金属材によってなり、該管体と該ジョイントとを溶接によって接続し、固定する。よって、係る構成の伝動軸はある程度のトルク値を受けることができる。但し、金属材を使用することは全体の重量を増加させることになり、特に高いトルク値が掛けられるようにするには管壁を肉厚にする必要があり、重量がさらに増加する。

上述する伝動軸の重量の問題に鑑みて、伝動軸の管体に炭素繊維材が使用されるようになってきた。但し、炭素繊維材と金属材とを溶接することができないため、通常は炭素繊維材によってなる管体に、金属材によってなるジョイントを嵌操し、かつ接着剤を用いて接続する。但し、係る構成の伝動軸は、許容範囲を超えるトルク値が掛かった場合、管体の接続端がジョイント内でずれて、甚だしくは脱落するという問題が発生する。特に、寒冷地域において、気温が極限を越えた場合、接着剤が容易に崩壊するという問題が発生する。

上述する炭素繊維材による管体を用いた伝動軸の欠点に鑑みて、当業者が構造の改良を試みた。これには、例えば、管体とジョイントとの接合部にスリーブを嵌挿して強度を増したり、もしくは管体の接続端の外周面に凹状部を形成して該凹状部上にスリーブを嵌挿し、さらに該スリーブと管体の接続端との間に接着剤を用いて接続したりする方式などが見られる。

但し、上述するスリーブを介在させる方式の伝動軸は、考案者が実験した結果、高トルク値を伝動する場合にスリーブが損壊した。また、スリーブは金型によって成形しなければならず、その組み立ても極めて不便な作業となる。したがって、これら欠点を如何にして改善するかが課題となる。

この考案は、全体の重量を減少させ、伝動の負荷を軽減し、掛けられるトルク値を高めて、伝動の効果を向上させる伝動軸の構造を提供することを課題とする。

また、この考案は、組立てが容易で、製造コストを低減させることのできる伝動軸の構造を提供することを課題とする。

そこで、本考案者は従来の伝動軸に見られる欠点について鋭意研究を重ねた結果、炭素繊維複合材によってなる管体と、該管体に設ける２つのジョイントとを具えてなる伝動軸であって、該管体は、両端をそれぞれ第１端部と第２端部とし、該第１端部に、複数の第１凸歯を形成するとともに、それぞれの第１凸歯との間に第１係合溝を形成し、該第２端部に複数の第２凸歯を形成するとともに、それぞれの第２凸歯との間に第２係合溝を形成してなり、
該２つのジョイントは該管体の該第１端部と該第２端部とにそれぞれ設け、かつ該２つのジョイントはそれぞれ外環部と内環部とを具え、該外環部と該内環部との間には複数の第１嵌合部を形成するとともに、それぞれの第１嵌合部の間に第２嵌合部を形成し、
一方の該ジョイントの該第１嵌合部と該第２嵌合部とが該第１係合溝と該第１凸歯とに嵌合し、他方の該ジョイントの該第１嵌合部と該第２嵌合部とが該第２係合溝と該第２凸歯とに嵌合し、
該内環部を該管体内に嵌挿するとともに、該内環部の外周面に複数の接合溝を形成してなる伝動軸の構造によって課題を解決できる点に着眼し、係る知見に基づいて本考案を完成させた。

以下この考案について説明する。請求項１に記載する伝動軸は、炭素繊維複合材によってなる管体と、該管体に設ける２つのジョイントとを具えてなる伝動軸であって、
該管体は、両端をそれぞれ第１端部と第２端部とし、該第１端部に、複数の第１凸歯を形成するとともに、それぞれの第１凸歯との間に第１係合溝を形成し、該第２端部に複数の第２凸歯を形成するとともに、それぞれの第２凸歯との間に第２係合溝を形成してなり、
該２つのジョイントは該管体の該第１端部と該第２端部とにそれぞれ設け、かつ該２つのジョイントはそれぞれ外環部と内環部とを具え、該外環部と該内環部との間には複数の第１嵌合部を形成するとともに、それぞれの第１嵌合部の間に第２嵌合部形成し、
一方の該ジョイントの該第１嵌合部と該第２嵌合部とが該第１係合溝と該第１凸歯とに嵌合し、他方の該ジョイントの該第１嵌合部と該第２嵌合部とが該第２係合溝と該第２凸歯とに嵌合し、
該内環部を該管体内に嵌挿するとともに、該内環部の外周面に複数の接合溝を形成する。

請求項２に記載する伝動軸は、請求項１における管体と該内環部との間に粘着性ゲル体を介在させ、該第１係合溝と該第２係合溝とが該第１嵌合部に垂直に接続し、該第１凸歯と該第２凸歯とが該第２嵌合部に垂直に接続し、
該第１嵌合部と該第１係合溝及び第２係合溝との間に粘着性ゲル体を介在させ、
該第２嵌合部と該第１凸歯及び該第凸歯との間に粘着性ゲル体を介在させる。

請求項３に記載する伝動軸は、請求項１における管体が炭素繊維複合材で一体に形成してなり、かつ該管体の該第１端部と該第２端部に、複数の孔部を穿設した金属補強部材を内壁に沿って設ける。

請求項４に記載する伝動軸は、請求項１における２つのジョイントが金属材で一体に形成してなり、
該外環部が延伸して該第１嵌合部と該第２嵌合部と該内環部とが一体に形成され、かつ該第１嵌合部と該第２嵌合部とが該外環部より低くなるよう形成されるとともに、該第１嵌合部の上端縁部が該第２嵌合部の底端縁部と該外環部の上端縁部との中間に位置するように形成される。

請求項５に記載する伝動軸は、請求項１における接合溝が、該内環部の外周面に形成される複数の環状の溝である。

請求項６に記載する伝動軸は、請求項１における接合溝が、該該内環部の外周面に形成される複数の円形孔状の溝である。

請求項７に記載する伝動軸は、請求項１における接合溝が、該該内環部の外周面に形成される複数の環状の溝と軸方向に沿った複数の溝である。

この考案による伝動軸具の斜視図である。 図１に開示する伝動軸の分解図である。 図１に開示する伝動軸の局部構造を示した説明図である。 図１に開示する伝動軸の局部構造を示した他の説明図である。 図１に開示する伝動軸の構造を示した断面図である。 この考案の伝動軸の使用態様を示した説明図である。 第２の実施形態による伝動軸を示した説明図である。 第３の実施形態による伝動軸を示した説明図である。 その他の実施形態による伝動軸を示した説明図である。

この考案は、全体の重量を減少させ、伝動の負荷を軽減し、掛けられるトルク値を高めて、伝動の効果を向上させる伝動軸の構造を提供するとともに、組立てが容易で、製造コストを低減させることのできる伝動軸の構造を提供すものであって、炭素繊維複合材によってなる管体と、該管体に設ける２つのジョイントとを具えてなる伝動軸によってなり、該管体は、両端をそれぞれ第１端部と第２端部とし、該第１端部に、複数の第１凸歯を形成するとともに、それぞれの第１凸歯との間に第１係合溝を形成し、該第２端部に複数の第２凸歯を形成するとともに、それぞれの第２凸歯との間に第２係合溝を形成してなり、
該２つのジョイントは該管体の該第１端部と該第２端部とにそれぞれ設け、かつ該２つのジョイントはそれぞれ外環部と内環部とを具え、該外環部と該内環部との間には複数の第１嵌合部を形成するとともに、それぞれの第１嵌合部の間に第２嵌合部形成し、
一方の該ジョイントの該第１嵌合部と該第２嵌合部とが該第１係合溝と該第１凸歯とに嵌合し、他方の該ジョイントの該第１嵌合部と該第２嵌合部とが該第２係合溝と該第２凸歯とに嵌合し、
該内環部を該管体内に嵌挿するとともに、該内環部の外周面に複数の接続溝を形成する。係る伝動軸の特徴を説明するために、具体的な実施例を挙げ、図面を参照にして以下に詳述する。

図１から図６に開示するように、この考案による伝動軸１は、炭素繊維材によってなる管体２と、および２つのジョイント３とによってなる。管体２は炭素繊維複合材を一体成型してなり、管体２の両端をそれぞれ第１端部２１と第２端部２２とする。第１端部２１には複数の第１凸歯２１１と、切欠き状の複数の第１係合溝２１２とを形成し、第２端部２２には複数の第２凸歯２２１と、切欠き状複数の第２係合溝２２２とを形成する。実施例においては、第１端部２１には４か所に第１凸歯２１１を形成し、かつそれぞれの第１凸歯２１１の間に４つの第１係合溝２１２を形成し、第２端部２２においても４か所に第２凸歯２２１を形成し、かつそれぞれの第４凸歯２２１の間に４つの第２１係合溝２２２を形成する。

２つのジョイント３は金属材を一体成型してなり、それぞれ管体２の第１端部２１と第２端部２２とに接続する。

また、ジョイント３は外環部３１と内環部３２とを具え、かつ外環部３１と内環部３２との間には複数の第１嵌合部３３を形成するとともに、それぞれの第１嵌合部３３の間に切欠き状の第２嵌合部３４を形成する。第１嵌合部３３と第２嵌合部３４とは、管体２の第１係合溝２１２と第２係合溝２２２と第１凸歯２１１と第２凸歯２２１とを形成する数と同一の数だけ形成する。

外環部３１は延伸して第１嵌合部３３と第２嵌合部３４と内環部３２とを一体に形成する。第１嵌合部３３と第２嵌合部３４とは、外環部３１より低くなるよう形成され、かつ第１嵌合部３３の上端縁部が、第２嵌合部３４の底端縁部と外環部３１の上端縁部との中間に位置するように形成する。

一方のジョイント３の第１嵌合部３３と第２嵌合部３４とは、管体２の第１係合溝２１２と第１凸歯２１１に対して垂直に嵌合して接続する。また、他方のジョイント３の第１嵌合部３３と第２嵌合部３４とは、管体２の第２係合溝２２２と第２凸歯２２１とに垂直に嵌合して接続する。

内環部３２は外周面に複数の接合溝３２１を形成し、管体２内に嵌挿する。実施例において接合溝３２１は環状の溝であって、内環部３２の外周面に複数形成する。但し、係る形態に限定することはない。

また、管体２と内環部３２との間には粘着性ゲル体４を介在させる。粘着性ゲル体４は、同時に接合溝３２１内にも塗布する。また、第１嵌合部３３と第１係合溝２１２、第２係合溝２２２との間にも粘着性ゲル体４を介在させ、第２嵌合部３４と第１凸歯２１１、第２凸歯２２１との間にも粘着性ゲル体４を介在させる。

また、伝動軸１の一方のジョイント３には複数の接続孔３５と伝動軸継手５か、もしくは変速機のいずれかを組み付ける。実施例においては、伝動軸継手５を組み付ける。また、他方のジョイント３には枢軸３６と差動装置６とを組み付ける。

上述する構成によって、２つのジョイント３が管体２に組み付けられ、２つのジョイント３の第１嵌合部３３が、それぞれ第１係合溝２１２、第２係合溝２２２に接続し、第２嵌合部３４が第１凸歯２１１、第２凸歯２２１に接続し、ジョイント３と管体２との間の接合の度合いと被覆性を効率よく高めることができる。このため、伝動軸１の受けるトルク値を高めることができ、同時に管体２がジョイント３からずれる現象を防ぐことができる。

さらに、管体２を内環部３２に嵌挿する場合、粘着性ゲル体４を塗布するが、内環部３２の外周面に形成した接合溝３２１の作用によって管体２と内環部３２との接着の強度を高めることができ、管体２がジョイント３内で回転して位置がずれたり、引っ張られたりする現象の発生を防ぐことができる。このため、伝動軸１の受けるトルク値をさらに高めることができ、かつ伝動の負荷を軽減し、伝動の効果を高めることができる。また、組立てが容易で、従来の技術に見られるようにスリーブの成型を省くことができ、製造コストを低減させる効果が得られる。上述する構造の最大破断トルク値は、実験の結果７５００Ｎ／Ｍ以上に達した。

別途、図７から図９に他の実施の形態を開示する。図面の開示によれば、第１端部２１の第１凸歯２１１及び第１係合溝２１２と、第２端部２２の第２凸歯２２１及び第２係合溝２２２を形成する数を６にする。また、相対的にジョイント３の第１嵌合部３３と第２嵌合部３４の数も６とする。

また、接合溝３２１は複数の円形孔状の溝か、もしくは複数の環状の溝と軸方向に沿った複数の溝とを内環部３２の外周面に形成する。これら形態のいずれも管体２がジョイント３内で回転して位置がずれたり、引っ張られたりする現象の発生を防ぐことができ、伝動軸１の受けるトルク値をさらに高める効果が得られる。

また、第１端部２１と第２端部２２の位置には、内部に金属補強部材７を内壁に沿って設けてもよい。金属補強部材７は、完全に穿設しない金属リングか、もしくは複数の孔部７１を穿設した金属リングとする。実施例においては複数の孔部７１を穿設した金属リングとする。係る構造によって第１端部２１及び第１凸歯２１１と第２端部及び第２凸歯２２１は金属補強部材７によって補強される。また孔部７１を形成することによって被覆性が増加し、第１凸歯２１１及び第２凸歯２２１の破断の可能性を効率よく抑制することができる。

以上はこの考案の好ましい実施の形態であって、この考案の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この考案の精神の下においてなされ、かつこの考案に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの考案の実用新案登録の範囲に含まれるものとする。

１ 伝動軸
２ 管体
２１ 第１端部
２１１ 第１凸歯
２１２ 第１係合溝
２２ 第２端部
２２１ 第２凸歯
２２２ 第２係合溝
３ ジョイント
３１ 外環部
３２ 内環部
３２１ 接合溝
３３ 第１嵌合部
３４ 第２嵌合部
３５ 接続孔
３６ 枢軸
４ 粘着性ゲル体
５ 伝動軸継手
６ 差動装置
７ 金属補強部材
７１ 孔部

Claims (7)

1. 炭素繊維複合材によってなる管体と、該管体に設ける２つのジョイントとを具えてなる伝動軸において、
   該管体は、両端をそれぞれ第１端部と第２端部とし、該第１端部に、複数の第１凸歯を形成するとともに、それぞれの第１凸歯との間に第１係合溝を形成し、該第２端部に複数の第２凸歯を形成するとともに、それぞれの第２凸歯との間に第２係合溝を形成してなり、
   該２つのジョイントは該管体の該第１端部と該第２端部とにそれぞれ設け、かつ該２つのジョイントはそれぞれ外環部と内環部とを具え、該外環部と該内環部との間には複数の第１嵌合部を形成するとともに、それぞれの第１嵌合部の間に第２嵌合部を形成し、
   一方の該ジョイントの該第１嵌合部と該第２嵌合部とが該第１係合溝と該第１凸歯とに嵌合し、他方の該ジョイントの該第１嵌合部と該第２嵌合部とが該第２係合溝と該第２凸歯とに嵌合し、
   該内環部を該管体内に嵌挿するとともに、該内環部の外周面に複数の接合溝を形成することを特徴とする伝動軸の構造。
2. 前記管体と該内環部との間に粘着性ゲル体を介在させ、該第１係合溝と該第２係合溝とが該第１嵌合部に垂直に接続し、該第１凸歯と該第２凸歯とが該第２嵌合部に垂直に接続し、
   該第１嵌合部と該第１係合溝及び第２係合溝との間に粘着性ゲル体を介在させ、
   該第２嵌合部と該第１凸歯及び該第凸歯との間に粘着性ゲル体を介在させることを特徴とする請求項１に記載の伝動軸の構造。
3. 前記管体が炭素繊維複合材で一体に形成してなり、かつ該管体の該第１端部と該第２端部に、複数の孔部を穿設した金属補強部材を内壁に沿って設けることを特徴とする請求項１に記載の伝動軸の構造。
4. 前記２つのジョイントが金属材で一体に形成してなり、
   該外環部が延伸して該第１嵌合部と該第２嵌合部と該内環部とが一体に形成され、かつ該第１嵌合部と該第２嵌合部とが該外環部より低くなるよう形成されるとともに、該第１嵌合部の上端縁部が該第２嵌合部の底端縁部と該外環部の上端縁部との中間に位置するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の伝動軸の構造。
5. 前記接合溝が、該内環部の外周面に形成される複数の環状の溝であることを特徴とする請求項１に記載の伝動軸の構造。
6. 前記接合溝が、該該内環部の外周面に形成される複数の円形孔状の溝であることを特徴とする請求項１に記載の伝動軸の構造。
7. 前記接合溝が、該該内環部の外周面に形成される複数の環状の溝と軸方向に沿った複数の溝であることを特徴とする請求項１に記載の伝動軸の構造。