JP3333344B2 - スプライン継手 - Google Patents

スプライン継手

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    • B60K17/22—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or type of main drive shafting, e.g. cardan shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y10T403/7026—Longitudinally splined or fluted rod

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スプライン継手に関
し、詳しくは、自動車等の動力伝達系に使用されるプロ
ペラシャフトのスプライン継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】プロペラシャフトは自動車等においてエ
ンジンの回転動力をトランスミッションギアからファイ
ナルギアまで伝達するために設けられている。ところで
かかるプロペラシャフトでは車体の上下振動によって発
生するギア間の距離の変化を吸収するために例えば継手
部のスリーブシャフトにスプライン嵌合するスプライン
継手が用いられてきた。１９８０年１０月発行の「マツ
ダタイタン整備書」のＦｉｇ ８−１４に、一体型プロ
ペラシャフトに適用されるこの種のスプライン継手の構
成例が開示されており、その構成の概要を図５の
（Ａ），（Ｂ）に示す。
【０００３】図５の（Ａ）において、１はそのプロペラ
シャフト、２および３はプロペラシャフト１のチューブ
部および一端側がチューブに接合されたスリーブシャフ
ト、４はユニバーサルジョイント５のチューブ部２側に
固定されるヨークフランジ（シャフト）、６はスリーブ
型ユニバーサルジョイント７のスタブヨークである。か
くして、スタブヨーク６はスリーブシャフト３の内周面
に形成されたスプライン部８にスプライン嵌合され、こ
のスプライン嵌合によりジョイント５，７間の距離の変
化が吸収されるようにしている。またここで、チューブ
部２とスリーブシャフト３とは図５の（Ｂ）に示すよう
にスリーブシャフト３フランジ形成部の段付きとした接
合部３Ａにチューブ部２の端部内周面２Ａを嵌め合わせ
た上、その結合部９で双方を溶接によって溶着させるこ
とによりプロペラシャフト１として一体化されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のプロペラシャフトのスプライン継手では、回
転動力の伝達の際にスタブヨーク６からスプライン部８
を介してスリーブシャフト３に、さらにスリーブシャフ
ト３からチューブ部２との結合部９を介してチューブ部
２にトルクが伝達されるので、スリーブシャフト３の長
さや肉厚を強度上、短くしたり薄くする訳にいかず、軽
量化が図れない。また、プロペラシャフト１全体の長さ
としては変更ができず、スリーブシャフト３の一端側を
チューブに接合しているため、チューブ部２の長さが限
定されてしまう。従ってプロペラシャフト１全体の剛性
を高めることによって危険回転数を高い方に移行させる
ことが望ましいが、径の大きいチューブ側の長さが規制
されてしまうことにより、プロペラシャフト１の安全な
使用回転域が限定されてしまうという問題があった。
【０００５】本発明の目的は、上記従来の問題に着目
し、かかる問題の解決を図り、プロペラシャフトの危険
回転数を高い方に移行させることができ、動力伝達機構
の機能的向上に貢献できるスプライン継手を提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、スリーブシャフトのフランジ部を介し
てチューブ部と接続されるプロペラシャフトの前記スリ
ーブシャフトとスタブヨークシャフトとの間に設けられ
る軸方向のスプライン継手において、前記フランジ部を
前記スリーブシャフトの前記軸方向における雌スプライ
ン形成領域の略軸方向中央部に位置させるとともに、該
雌スプライン形成領域を前記チューブ部内に突出させた
ことを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】本発明によれば、フランジ部をスリーブシャフ
トの軸方向における雌スプライン形成領域の略軸方向中
央部に位置させるとともに、雌スプライン形成領域をチ
ューブ部内に突出させたのでプロペラシャフト全体の剛
性が高められ、危険回転数を高い方に移行させるように
使用回転数領域の拡大が図られる。
【０００８】
【実施例】以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳
細かつ具体的に説明する。
【０００９】図１の（Ａ），（Ｂ）は本発明の第１実施
例を示す。図１において、１１は本実施例によるプロペ
ラシャフト、１２および１３はプロペラシャフト１１の
チューブ部およびスリーブシャフトである。なお、ユニ
バーサルジョイント５，７間のシャフト構成長さとして
は図５に示したものと変わらないが、チューブ部１２の
長さが図５に示した従来例のチューブ部２より長く、ま
た、スリーブシャフト１３の構成が異なる。すなわち、
スリーブシャフト１３において、１３Ａはチューブ部１
２の端部と接合される接合部であり、スリーブシャフト
１３の接合部１３Ａよりチューブ部１２側は後述する理
由によりその肉厚が薄く形成されている。
【００１０】以下で、接合部１３Ａが設けられるスリー
ブシャフト１３のトルク伝達部分をフランジ部１３Ｂ、
フランジ部１３Ｂよりユニバーサルジョイント７側のシ
ャフト部分を肉厚部１３Ｃ、フランジ部１３Ｂよりユニ
バーサルジョイント５側のシャフト部分を薄肉部１３Ｄ
と呼ぶこととする。なお、スリーブシャフト１３の薄肉
部１３Ｄはチューブ部１２内に突出する形となる。１４
はスリーブシャフト１３のスプライン部８に充填される
潤滑剤（グリース）をシャフト１３内に保持するための
グリース溜（グリースキャップ）、また、１５はスリー
ブシャフト１３のスタブヨーク６突出側に周設されるゴ
ムなどの弾性体で形成されたシール部材である。かくし
て、スタブヨーク６とスリーブシャフト１３とがスプラ
イン部８を介して潤滑されつつ相互に摺動することで、
プロペラシャフト１１における軸方向の長さの変化が吸
収される。
【００１１】ついで、このようにスプライン継手を構成
した理由および原理を以下に説明する。
【００１２】本発明は上述した実施例のようにチューブ
部１２との溶接等により結合される結合部９が設けられ
るスリーブシャフト１３の接合部１３Ａを有するフラン
ジ部１３Ｂをスプライン部８のほぼ中央部近傍に設けた
点に特徴がある。すなわち、スプライン部８での摺動が
発生するのは主として車体が凹凸の多い路上走行時であ
り、かかる場合の伝達トルクは通常の走行時より比較的
に小さいと云える。そのため、本実施例のようにスリー
ブシャフト１３のフランジ部１３Ｂをスタブヨーク６の
挿入側に寄せてスプライン部８のほぼ中央部に位置させ
ることで、フランジ部１３Ｂよりチューブ部１２内に突
出する部分を本例のように薄肉部１３Ｄとすることがで
きる。
【００１３】つまり、厚肉部１３Ｃを介してスタブヨー
ク６から伝達される大きいトルクの大部分がフランジ部
１３Ｂを介してチューブ部１２に伝達されることによ
り、薄肉部１３Ｄはスプライン嵌合に要求される強度維
持に充分な厚さが保たれるだけでよい。かくして、スリ
ーブシャフト１３の軽量化と共にチューブ部１２を長く
したことで、プロペラシャフト１１全体の剛性が高めら
れ、危険回転数ｆを高い方に移行させることができる。
【００１４】すなわち、
【００１５】
【数１】
【００１６】ここで、Ｋは剛性にかかわる係数、ｍは質
量である。
【００１７】式（１）から同じ質量であれば剛性係数Ｋ
の大きい方が危険回転数ｆを高めるのに貢献することが
分り、さらに、ｍを小さくすることで、危険回転数をよ
り高めることが分る。一方、剛性は通常次式（２）に示
す断面２次モーメントＩに比例する。
【００１８】
【数２】 Ｉ＝（ｄ1 4−ｄ2 4）π／６４ …（２） ここで、ｄ1 は円筒体の外径、ｄ2 はその内径 従って、外径寸法の大きいチューブ部１２のプロペラシ
ャフトに占める長さの割合を増したことによりプロペラ
シャフト１１全体としての剛性を高めることができ、そ
の使用可能回転数の領域が増加する。
【００１９】また、スプライン部８や結合部９近傍に例
えば加工誤差などによる角度α°の振れが図２に示した
ように発生した場合、本発明による実施例では（Ａ）に
示すように結合部９（チューブ部１２の溶接端部）が従
来例の（Ｂ）に比してスタブヨーク６の挿入口寄りにな
っているので、回転軸軸芯１２ＣＬに対する偏芯量δが
δ1 ＜δ2 と小さくなり、プロペラシャフト１１の回転
時に発生する初期不釣合い量を低減させることができ、
音振性能の向上と共に不釣合い修正のための工数を削減
できる。なお、図２において６ＣＬはスリーブシャフト
６の軸心、２ＣＬは従来例による回転軸軸心をそれぞれ
示す。
【００２０】続いて図３および図４により本発明の他の
実施例について説明する。
【００２１】図３の（Ａ）および（Ｂ）はスリーブシャ
フト薄肉部１３Ｄの周りに圧入ガイド１６を設けたもの
で、殊に（Ｂ）では圧入ガイド１６のさらに外周部に沿
ってゴムなどの緩衝用弾性体１７が周設されている。か
くして、チューブ部１２へのスリーブシャフト１３の圧
入時にガイド１６を介して薄肉部１３Ｄと共にスリーブ
シャフト１３とチューブ部１２とが容易に軸心合わせさ
れるようにすると共に特に（Ｂ）のように弾性体１７を
周設することで長くしたチューブ部１２の共振を抑制す
る効果が得られる。また、図３の（Ｃ）はスリーブシャ
フト１３の薄肉部１３Ｄの周りに制振用のダンパ１８を
周設したものである。このダンパ１８はゴムなどの弾性
体１９と遠心力が作用するリング状錘体２０とからなる
もので、プロペラシャフト１１全体の制振に貢献する。
【００２２】また、図４はグリースキャップ１４のスリ
ーブシャフト１３端末と当接する周囲部にシール２１を
設けたものでよりシール性を向上する。なお、グリース
キャップ１４自体の大きさ等についてはどのような形態
のものであってもよい。
【００２３】さらにまた、以上に述べてきた実施例では
スリーブシャフト１３の薄肉部１３Ｄを利用してここに
圧入ガイドやダンパ、さらには潤滑剤用のシールを設け
る例を個別に説明してきたが、これらの例を組合せる形
で構成してもよいことはいうまでもない。
【００２４】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、フランジ部をスリーブシャフトの軸方向における雌
スプライン形成領域の略軸方向中央部に位置させるとと
もに、雌スプライン形成領域をチューブ部内に突出させ
たのでプロペラシャフト全体の剛性を高めることがで
き、これによって危険回転数が高められ、使用回転数領
域の拡大に貢献できる。さらに、スリーブシャフトに薄
肉部を形成したため、プロペラシャフト全体の軽量化に
なり、危険回転数が高められ、より使用回転数領域が拡
大する。また、製造過程での初期不釣合い量の低減によ
り、その修正工数が削減され、コスト低減、音および振
動の低減性能向上に貢献する。
【００２５】さらにまた、チューブ部側に突設した薄肉
部の周りにガイドやダンパ等を周設することで、プロペ
ラシャフトの機能的効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による構成をジョイント間
全体の概要（Ａ）および主要部の摘要（Ｂ）によって示
す断面図である。
【図２】本発明および従来例によるスリーブシャフトの
振れを（Ａ）および（Ｂ）により模式的に比較して示す
説明図である。
【図３】本発明の他の実施例を（Ａ），（Ｂ）および
（Ｃ）の３つの形態で示す断面図である。
【図４】本発明のさらに他の実施例の形態を示す断面図
である。
【図５】従来例による構成をジョイント間全体の概要
（Ａ）および主要部の摘要（Ｂ）によって示す説明図で
ある。
【符号の説明】
１，１１ プロペラシャフト ８ スプライン部 ９ 結合部 １２ チューブ部 １３ スリーブシャフト １３Ａ 接合部 １３Ｂ フランジ部 １３Ｃ 厚肉部 １３Ｄ 薄肉部 １４ グリースキャップ １５ シール部 １６ ガイド １７ 弾性体 １８ ダンパ １９ 弾性体 ２０ リング状錘体 ２１ シール
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16D 1/02 B60K 17/22 F16C 3/02 - 3/03

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スリーブシャフトのフランジ部を介して
    チューブ部と接続されるプロペラシャフトの前記スリー
    ブシャフトとスタブヨークシャフトとの間に設けられる
    軸方向のスプライン継手において、 前記フランジ部を前記スリーブシャフトの前記軸方向に
    おける雌スプライン形成領域の略軸方向中央部に位置さ
    せるとともに、該雌スプライン形成領域を前記チューブ
    部内に突出させたことを特徴とするスプライン継手。
  2. 【請求項２】 前記フランジ部より前記チューブ部側の
    前記スリーブシャフトにおける前記雌スプライン形成領
    域の肉厚は、前記フランジ部より前記チューブとは反対
    側の雌スプライン形成領域の肉厚より薄いことを特徴と
    する請求項１に記載のスプライン継手。
  3. 【請求項３】 前記スリーブシャフトの前記フランジ部
    より前記チューブ側の周囲部に前記プロペラシャフトの
    制振用ダンパを有することを特徴とする請求項１または
    ２に記載のスプライン継手。
  4. 【請求項４】 前記スリーブシャフトの前記フランジ部
    より前記チューブ側の周囲部に該チューブ側のスリーブ
    シャフトを前記チューブ部内に導くためのガイドを周設
    したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの項
    に記載のスプライン継手。
  5. 【請求項５】 前記ガイドは前記チューブ部の内周面に
    周設する弾性体を有することを特徴とする請求項４に記
    載のスプライン継手。
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