JP3420754B2 - プロペラシャフト - Google Patents

プロペラシャフト

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、部材間の接合構造
に関し、詳しくは、プロペラシャフトにおける金属製ヨ
ークとＦＲＰ製円筒の接合構造に関するものである。さ
らに、一方が他方に挿入された二つのシャフト部分を有
するプロペラシャフトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車のプロペラシャフトは、トランス
ミッション及びディファレンシャル装置の間に配置され
てトルクを伝達する。そのため、ねじりや曲げに強くし
かも軽量とするために、最近では繊維強化プラスチック
（ＦＲＰ）によって形成されたプロペラシャフトが開発
されている。また、強度確保・軽量化とともに重要な問
題として、車両が衝突を起こした際の乗員の安全確保の
問題があり、近年における自動車の設計思想は、ボディ
をクラッシャブル構造とし、衝突時の衝撃エネルギをボ
ディの圧縮破壊によって吸収し、乗員に及ぶ衝撃を緩和
することを企図している。そして、かかる思想のもとに
プロペラシャフトも一方が他方内に挿入される少なくと
も二つのシャフト部分から構成され、衝突時、一方のシ
ャフト部分が他方のシャフト部分内により深く没入する
ことでシャフト長さが短くなり、ボディの圧縮破壊を阻
害しないように配慮されていた。
【０００３】図２１及び図２２に示されるように、プロ
ペラシャフト１は、第２部材として、ＦＲＰより形成さ
れた円筒状部材からなるＦＲＰ円筒２と、第１部材とし
て、金属より形成されＦＲＰ円筒２内に挿入される金属
ヨーク３とを備えている。次に、ＦＲＰ円筒２と金属ヨ
ーク３との接続について説明する。金属ヨーク３の挿入
部の外周面にはほぼ挿入方向に延長したセレーション歯
４が設けられている。セレーション歯４の歯先端の部分
における金属ヨーク３の挿入部の直径は、ＦＲＰ円筒２
の内周面に関する穴径よりも若干大きくなっている。し
たがって、金属ヨーク３をＦＲＰ円筒２内へ圧入する
と、金属ヨーク３がＦＲＰ円筒２を押し広げながら円筒
内へ進入していく。またこのとき、金属ヨーク３のセレ
ーション歯４は、ＦＲＰ円筒２の内周面を切削しながら
進入していく。これにより、ＦＲＰ円筒２の内周面に
は、セレーション歯４と噛み合うような形状の溝５が形
成される。このように構成されたプロペラシャフト１に
おいては、ＦＲＰ円筒２及び金属ヨーク３がセレーショ
ン歯４及びそれと噛み合う溝を介してトルクを伝達する
と共に、衝突時は金属ヨーク３がＦＲＰ円筒２を押し広
げながらさらにＦＲＰ円筒２内に深く没入し、プロペラ
シャフト１の全長が短縮することで衝撃が吸収される。
【０００４】また、一般にプロペラシャフトは、車両に
おいてエンジン等の駆動源の動力を伝達するものであ
り、上述したようにミッションやデファレンシャル等に
連結される金属製のヨークと、金属製ヨークに接合され
るＦＲＰ製の円筒とから構成される。樹脂部材であるＦ
ＲＰ製部材の採用の目的は、プロペラシャフトの軽量化
により、シャフトの共振点を上昇させること及び車両総
重量を軽量化することにある。
【０００５】ＦＲＰ製円筒は特開２０００−１０８２１
３号公報にみられるようにフィラメントワインディング
法等により製造される。これによると、樹脂が含浸され
た繊維束をマンドレルに巻き付けた後、樹脂を硬化成形
させ、マンドレルをとり外すことにより製品が製造され
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術においては以下の問題があった。一般に、前記製
造方法にみられるように、ＦＲＰ製円筒内周面はマンド
レルに接しているため真円に形成されるが、成形後のＦ
ＲＰ製円筒の真円度は厳密に出ていないことが多い。そ
の理由として、巻き付け成形によりＦＲＰ製円筒の厚み
に多少の誤差（ばらつき）が生じるため、樹脂の硬化時
にＦＲＰ製円筒が収縮する際、ＦＲＰ製円筒の厚みの誤
差が収縮に影響することでその内周面に多少の歪みが生
じることが一因として考えられる。そのようなＦＲＰ製
円筒に金属製ヨークを圧入して接合すると、ＦＲＰ製円
筒の真円度が出ていない状態のまま金属製ヨークの先端
の面取部に沿って接合されることになる。これにより、
金属製ヨーク外周面に設けられたセレーション部により
ＦＲＰ製円筒内周面に形成される切削溝の深さは周方向
で不均一になり、金属製ヨークとＦＲＰ製円筒が偏心し
た状態で接合されてしまう。
【０００７】切削溝の深さが周方向で不均一であると、
プロペラシャフトの各セレーション部にかかる負荷が不
均一となり、過大な負荷のかかった箇所のセレーション
部が破損してしまう恐れがある。また、車両衝突時の対
策として、車両衝突時に発生する荷重によって金属製ヨ
ークがＦＲＰ製円筒内に没入することで、プロペラシャ
フトの全長が短くなる設計をしているため、没入に要す
る荷重が個体間でばらついてしまう原因となる。
【０００８】さらに、金属製ヨークとＦＲＰ製円筒が偏
心接合された状態でプロペラシャフトが駆動されると、
プロペラシャフトに振動が生じて共振、破損の原因とな
る。
【０００９】また、一般にプロペラシャフトは車両の幅
方向中心軸と平行に組み付けられていないことが多いた
め、衝撃荷重が車両の中心軸と平行に作用しても、プロ
ペラシャフトにおいては衝撃荷重の作用方向がプロペラ
シャフト軸心方向に対し傾いたものとなる。この場合、
図２１及び図２２に示されるように衝突荷重の中心軸方
向成分により金属ヨーク３がＦＲＰ円筒２内に没入する
が、衝突荷重の中心軸直角方向成分は金属ヨーク３を回
転させるモーメントＭを生じさせる。これにより、金属
ヨーク３は傾きながらＦＲＰ円筒２内に没入し、その結
果、衝突荷重を効率よく吸収するためには没入力が小さ
い方が望ましいにも拘わらず、傾いたセレーション歯４
の先端がより強くＦＲＰ円筒２の内面に当接して切削が
なされるため、没入力が増加してしまうことになる。
【００１０】従って、本発明は、上述した従来の問題に
鑑みてなされたものであり、セレーション部を備える第
１部材を精度よく第２部材に挿入することができる少な
くとも二部材からなる接合構造体を提供することを目的
とする。
【００１１】また、本発明は、ＦＲＰ製円筒を金属製ヨ
ークに接合させる際に切削溝の深さを一定にすることに
より、接合精度（同軸度）の高いプロペラシャフト、ひ
いては接合精度の高い接合構造を提供することにある。
【００１２】さらに、本発明は、シャフト中心軸に対し
て斜めに衝突荷重が作用しても没入力が増加することを
防止することができるプロペラシャフトを提供すること
を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、端部に筒状部を有するＦＲＰ製円筒と、
該筒状部に挿入される金属製ヨークとを備えるプロペラ
シャフトであって、前記金属製ヨークの挿入部の外周面
には周方向に山部及び谷部から成るセレーション部が設
けられ、前記挿入部の外周面には面接触部が設けられて
おり、該面接触部は、前記セレーション部の挿入方向後
方に位置し、前記筒状部の内周面と面接触することで挿
入時の金属製ヨークの傾きを抑制する傾き抑制面を含
み、該傾き抑制面には、前記金属製ヨークのジョイント
部の外周面も含まれ、該傾き抑制面の外径は、前記セレ
ーション部の外径よりも小さく、前記面接触部は、前記
挿入部前端の外周面であって前記セレーション部の挿入
方向前方に設けられ、前記筒状部の内周面と面接触する
ことで挿入開始時の両シャフト部分間の同軸度を確保す
る導入面を含み、前記導入面の径は前記筒状部の内周面
の径よりも大きく且つ前記セレーション部の外径よりも
小さくした、ことを要旨とする。
【００１４】この構造によると、金属製ヨークのセレー
ション部をＦＲＰ製円筒に接合するに際して、金属製ヨ
ークの面接触部がＦＲＰ製円筒と面接触するため同軸度
が良好に接合される。さらに、金属製ヨークとＦＲＰ製
円筒を接合する際、ＦＲＰ製円筒の筒状部が金属製ヨー
クの導入面で真円に形成され、セレーション部により形
成される切削溝の深さを一定にして、セレーション部に
接合される。また、金属部材と樹脂部材の接合であるた
め、接合部材全体としては金属部材単独の場合に比べ軽
量となる。
【００１５】さらに、この構造によると、傾いた衝撃荷
重が作用しても、セレーション部の挿入方向の後方で、
ＦＲＰ製円筒の内周面と金属製ヨークの傾き抑制面とが
面接触し、金属製ヨークの傾きが抑制される。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。 実施の形態１． 図１はプロペラシャフト１１０の全体図であり、プロペ
ラシャフト１１０は第１部材である金属製ヨーク１０１
が第２部材であるＦＲＰ製円筒１０２の両端にそれぞれ
圧入接合された接合部材である。
【００１７】図２の接合部分の部分断面図に示すよう
に、金属製ヨーク１０１の一方端にはＦＲＰ製円筒に接
合するための圧入端部１０８が設けられており、その先
端は先端部１０８ｓであり、先端部１０８ｓから軸線方
向に延在して段付部１０４が設けられている。前記先端
部１０８ｓから段付部１０４にかけては面取りがなされ
面取り部１０３が設けられている。段付部１０４からさ
らに軸線方向に延在してセレーション部１０７が設けら
れている。
【００１８】尚、図６に示すように、前記セレーション
部１０７は山部１０７ａと谷部１０７ｂよりなり、前記
段付部１０４は、セレーション部１０７の山部１０７ａ
を削除し削除部分の外形の連続線が円筒状になるように
形成されている。
【００１９】一方、ＦＲＰ製円筒１０２は全体が筒部で
あり、その左右両端には、それぞれ金属製ヨーク１０１
に接合される圧入部１０９が備えられている。
【００２０】段付部１０４の外径の寸法ｂとＦＲＰ製円
筒１０２の圧入部１０９の内径の寸法ａとの関係は、ｂ
≧ａである。段付部１０４の外径の寸法ｂが圧入前のＦ
ＲＰ製円筒１０２の圧入部１０９の内径の寸法ａ以上で
あれば、圧入の際に段付部１０４によりＦＲＰ製円筒１
０２圧入部内周面１０９Ｐを真円に形成することが可能
となる。
【００２１】さらに、段付部１０４の外径の寸法ｂとセ
レーション部１０７の外径寸法ｃとの関係は、ｂ＜ｃで
ある。段付部１０４の外径の寸法ｂよりセレーション部
１０７の外径の寸法ｃが大きければセレーション部によ
ってＦＲＰ製円筒１０２の圧入部内周面１０９Ｐに切削
溝を形成することが可能となる。
【００２２】また、段付部１０４とセレーション部１０
７は４５度の傾斜角度を有する傾斜面１０５により接続
されている（傾斜面１０５の傾斜角度は４５度に限定さ
れるものではなく、セレーション部１０７に圧入が進む
につれて段付部１０４とＦＲＰ製円筒１０２の圧入部内
周面１０９Ｐが離隔するという効果を発揮する適宜角度
が選択される）。
【００２３】傾斜面１０５と段付部１０４との接続部に
は、断面Ｃ状の窪みである逃がし部１０６が形成されて
いる（金属製ヨーク１０１の形成過程においては、旋盤
加工のバイトにより傾斜面１０５を切削し形成するが、
バイトの先端が入る前記逃がし部１０６を形成すること
によって段付部１０４と傾斜面の傾斜角度を正確に形成
することが可能となる。また逃がし部１０６の形状は金
属製ヨーク１０１の形成過程において、バイトの先端が
逃げることが可能であればよいため、その形状は断面Ｃ
状に限らずＵ状でもＶ状でもよい）。
【００２４】次に、図３〜５を参照して前記金属製ヨー
ク１０１と前記ＦＲＰ製円筒１０２の圧入接合過程につ
いて説明する。
【００２５】図３に示すように、圧入第１段階では、金
属製ヨーク１０１の面取り部１０３によりＦＲＰ製円筒
１０２が導かれ圧入部１０９の内径の寸法ａが拡張され
ながら圧入される。
【００２６】そして、図４に示すように、圧入第２段階
では、ＦＲＰ製円筒１０２は段付部１０４まで圧入さ
れ、ここで真円度の低いＦＲＰ製円筒１０２の圧入部内
周面１０９Ｐは、外形の連続線が円筒形状を有する段付
部１０４により拡張され真円に形成される。
【００２７】さらに、図５に示すように、圧入第３段階
では、セレーション部１０７の山部１０７ａによりＦＲ
Ｐ製円筒１０２の圧入部内周面１０９Ｐが切削されなが
らセレーション部１０７に圧入され、ＦＲＰ製円筒１０
２の圧入部内周面１０９Ｐに切削溝が形成されて圧入接
合が完了する。また、圧入時には、セレーション部１０
７が圧入部内周面１０９Ｐを切削することで、切削粉が
発生するが、金属製ヨーク１０１における傾斜面１０５
と段付部１０４と間には、逃がし部１０６が形成されて
いるため、切削粉は、逃がし部１０６に貯留・退避さ
れ、セレーション部１０７と圧入部との間に切削粉が残
留することが回避される。したがって、切削粉の残留に
起因する圧入荷重の増大が抑制される。
【００２８】圧入第３段階のセレーション部１０７への
圧入の際には、圧入部内周面１０９Ｐは傾斜面１０５に
より誘導され、かつＦＲＰ製円筒１０２の圧入部１０９
の内径寸法ａは更に拡張されながら圧入されるため、圧
入部内周面１０９Ｐと段付部１０４の間には隙間ｄが形
成される。これにより、ＦＲＰ製円筒１０２の圧入部内
周面１０９Ｐは、段付部１０４と非接触となる（例え、
接触していたとしても接触圧はきわめて低い）。また、
段付部１０４の外径ｂは、圧入部１０９の内径の寸法ａ
とほぼ等しいか或いは若干大きく設定されており、本実
施の形態では、外径ｂと内径の寸法ａとの差は０〜０．
１ｍｍに設定されている。これにより、圧入部１０９
は、段付部１０４になじんで真円となり、その後にセレ
ーション部１０７を圧入接合することができ、ＦＲＰ製
円筒１０２内面に形成される切削溝深さを周方向で均一
にし偏心を防ぐことが可能となる。
【００２９】次に、本実施の形態の効果を以下に記載す
る。 （１）本実施の形態によれば、第１部材である金属製ヨ
ーク１０１と第２部材であるＦＲＰ製円筒１０２を接合
する際、筒部材であるＦＲＰ製円筒１０２の圧入部内周
面１０９Ｐが金属製ヨーク１０１の段付部１０４で真円
に形成され、セレーション部１０７により形成される切
削溝の深さを一定にして、セレーション部１０７に接合
されるため、接合精度の高い接合構造を実現できる。
【００３０】（２）又、金属製ヨーク１０１の外周面に
設けられたセレーション部１０７にＦＲＰ製円筒１０２
が接合されており、セレーション部１０７を外周面に設
けた第１部材と他方第２部材の二部材間の接合構造を実
現している。
【００３１】（３）金属部材である金属製ヨーク１０１
と樹脂部材であるＦＲＰ製円筒１０２の接合であり、全
体として軽量接合部材の提供を可能としている。又、樹
脂部材の伸縮特性は、徐々に円筒内径を拡大していくと
いう本発明に用いる素材として好ましい。
【００３２】（４）ＦＲＰ製円筒１０２が金属製ヨーク
１０１のセレーション部１０７に接合される際、前記段
付部１０４はＦＲＰ製円筒１０２に非接触となるよう形
成されており、段付部１０４が両部材の圧入接合時に抵
抗とならず、圧入接合が容易となる。また、車両衝突の
際の没入確実性を高くする。
【００３３】（５）金属製ヨーク１０１は前記先端部１
０８ｓから段付部１０４にかけて面取り部１０３が設け
られており圧入の過程で先端部１０８ｓでの抵抗が小さ
いため圧入接合が容易となる。
【００３４】（６）段付部１０４とセレーション部１０
７とは傾斜面１０５にて接続されるため、傾斜面１０５
を適宜角度に設定することにより、段付部１０４からセ
レーション部１０７へと圧入が進むにつれ、段付部１０
４とＦＲＰ製円筒１０２の圧入部内周面１０９Ｐが徐々
に離隔して段付部１０４と圧入部内周面１０９Ｐの非接
触を容易とするため、前記（２）及び（４）の効果をよ
り確実に得ることができる。
【００３５】（７）傾斜面１０５と段付部１０４との接
続部には、窪みである逃がし部１０６が設けられている
ため、傾斜面１０５の形成過程において、旋盤加工のバ
イトの先端が逃がし部１０６へ逃げることによって傾斜
面を所望の角度に立ち上げることが可能となり前記
（６）の効果をより確実に得ることができる。
【００３６】（８）段付部１０４は、セレーション部１
０７の山部１０７ａの一部を削除することにより形成さ
れているため、段付部の形成が簡易といえる。
【００３７】（９）同軸性の高いプロペラシャフト１１
０の提供が可能となる。
【００３８】実施の形態２． 実施の形態１では、セレーション部１０７が外周面に設
けられた第１部材である金属製ヨーク１０１と第２部材
であるＦＲＰ製円筒１０２との接合構造をプロペラシャ
フト１１０について説明したが、実施の形態２では圧入
端部１１３が筒状であり、セレーション部１１６を内周
面に有する第１部材１１１と圧入部１１４を備える第２
部材１１２の接合構造について図７〜１０を参照して説
明する。
【００３９】図８に示すように、第１部材１１１の圧入
端は筒状の圧入端部１１３であり、圧入端部１１３の先
端は先端部１１３sであり、先端部１１３ｓから軸線方
向に延在して段付部１１５が設けられている。段付部１
１５からさらに軸線方向に延在してセレーション部１１
６が設けられている。
【００４０】図７に示すように、前記セレーション部１
１６は山部１１６ａと谷部１１６ｂとからなる。又、前
記段付部１１５の外形は円筒状であり、段付部１１５を
別体の円筒部品として作成し、セレーション部１１６に
溶接接合される等して構成されている。
【００４１】一方、第２部材１１２は圧入端を圧入部１
１４としている。段付部１１５の内径寸法ｆと第２部材
１１２の圧入部１１４の外径の寸法ｅとの関係はｅ≧ｆ
である。圧入前の第２部材１１２の圧入部１１４の外径
の寸法ｅが段付部１１５の内径の寸法ｆ以上であれば、
圧入の際に段付部１１５により圧入部外周面１１４Ｐを
真円に形成することが可能となる。
【００４２】さらに、段付部１１５の内径の寸法ｆとセ
レーション部１１６の内径の寸法ｇとの関係は、ｆ＞ｇ
である。段付部１１５の内径の寸法ｆよりセレーション
部１１６の内径の寸法ｇが小さければセレーション部１
１６によって圧入部１１４の外周面に切削溝を設けるこ
とが可能となる。
【００４３】次に、図９及び図１０を参照して前記第１
部材と第２部材の圧入接合過程について説明する。
【００４４】図９に示すように、実施の形態２の圧入第
１段階では、真円度の低い第２部材１１２の圧入部１１
４の外径寸法ｅは段付部１１５により、段付部１１５の
内径寸法ｆまで圧縮変形され真円に形成される。
【００４５】さらに、図１０に示すように、実施の形態
２の圧入第２段階では、セレーション部１１６の山部１
１６ａより第２部材１１２の圧入部外周面１１４Ｐが切
削されながらセレーション部１１６に圧入される。これ
により第２部材１１２の圧入部外周面１１４Ｐに切削溝
が形成されて圧入接合が完了する。
【００４６】前記圧入第２段階のセレーション部１１６
への圧入の際には、第２部材１１２の圧入部外周面１１
４Ｐが完全にセレーション部１１６の山部１１６ａに沿
って削られることはなく、削り残し部分を多少なりとも
残しつつ圧入されるため、第２部材１１２の圧入部外周
面１１４Ｐと段付部１０４間には隙間ｈが形成される。
これにより、部材１１２円筒内周面１１２Ｐは、段付部
１０４に接触せず圧入抵抗となることがない（例え、接
触していたとしても接触圧はきわめて低い）。
【００４７】次に、本実施の形態の効果を以下に記載す
る。 （１）本実施の形態によれば、第１部材１１１と第２部
材１１２を接合する際、第２部材２の圧入部外周面１１
４Ｐが第１部材１１１の段付部１１５で真円に形成さ
れ、セレーション部１１６により形成される切削溝の深
さを一定にして、セレーション部１１６に接合されるた
め、接合精度の高い接合構造を実現できる。
【００４８】（２）又、第１部材１１１の接合端部１１
３の内周面に設けられたセレーション部１１６に第２部
材１１２が接合されており、セレーション部１１６を内
周面に設けた第１部材１１１と他方第２部材１１２との
二部材間の接合構造を実現している。
【００４９】（３）段付部１１５が円筒状であるため、
圧入時の段付部１１５と第２部材１１２の圧入部外周面
１１４Ｐとの接触面積が広く、引き延ばし及び圧縮が正
確に行われ、製品の精度が高くなる。また、セレーショ
ン部に別体である円筒部品を取り付けることで形成を容
易にする事も可能である。
【００５０】尚、本発明において実施の形態は上記実施
の形態に限らず、以下のように変更してもよい。実施の
形態１の金属製ヨーク１０１の段付部１０４は金属製ヨ
ーク１０１の中心軸に平行になるように設けられている
が、先端部１０８ｓに向けて段付部１０４の外径の寸法
ｂが小さくなるテーパー状に形成してもよい。実施の形
態２の第１部材１１１の段付部１１５は第１部材１１１
の中心軸に平行になるように設けられているが、先端部
１１４に向けて段付部１１５の内径の寸法ｆが大きくな
るテーパー状に形成してもよい。実施の形態１のセレー
ション部１０７は金属製ヨーク１０１の中心軸に平行に
なるように設けられているが、先端部１０８ｓに向けて
セレーション部１０７の外径の寸法ｃが小さくなるテー
パー状に形成してもよい。実施の形態２のセレーション
部１１６は第１部材１１１の中心軸に平行になるように
設けられているが、先端部１１４に向けてセレーション
部１１６の内径の寸法ｇが大きくなるテーパー状に形成
してもよい。実施の形態１では段付部１０４をセレーシ
ョン部１０７の谷部１０７ｂを残して形成したが、セレ
ーション部１０７の山部１０７ａの高さによっては、セ
レーション部１０７の山部１０７ａを全て削り図７のよ
うな完全な円筒状としてもよい。複数本の部材を、例え
ば第２部材１１２―第１部材１１１―第２部材１１２―
第１部材１１１と交互に接合してもよい。第１部材１１
１と第２部材１１２の双方を筒部材としてもよい。
【００５１】実施の形態３． 図１１にこの発明の実施の形態３に係るプロペラシャフ
トの断面を示す。プロペラシャフト２１１は、第２部材
として、ＦＲＰより形成された円筒状部材からなるＦＲ
Ｐ円筒２１２と、第１部材として、金属より形成されＦ
ＲＰ円筒２１２内に挿入される金属ヨーク２１３とを備
えている。図１２及び図１３に示されるように、金属ヨ
ーク２１３の挿入部の外周面のうち挿入方向前端部に
は、導入面２１４が形成されている。導入面２１４が設
けられた金属ヨーク２１３の部分は、ＦＲＰ円筒２１２
の内周面に関する穴径より僅かに大きいかほぼ同じ直径
を有して当該内周面と同形状に延びており、それにより
金属ヨーク２１３をＦＲＰ円筒２１２内に同軸的に挿入
する際の芯合わせが図られ、金属ヨーク２１３及びＦＲ
Ｐ円筒２１２の挿入開始時の同軸度が確保される。金属
ヨーク２１３の挿入部の外周面のうち、導入面２１４の
挿入方向後方には、セレーション歯２１５が形成されて
いる。セレーション歯２１５は、金属ヨーク２１３の挿
入方向にほぼ沿って延長している。また、セレーション
歯２１５の歯先端部分における金属ヨーク２１３の直径
は、ＦＲＰ円筒２１２の内周面に関する穴径よりも大き
く設定されている。さらに、金属ヨーク２１３の挿入部
の外周面のうち、セレーション歯２１５の挿入方向後方
には、傾き抑制面２１６が形成されている。傾き抑制面
２１６が設けられた金属ヨーク２１３の部分は、ＦＲＰ
円筒２１２の内周面に関する穴径より僅かに小さいかほ
ぼ同じ直径を有して当該内周面と同形状に延びている。
また、傾き抑制面２１６の直径は、導入面２１４の直径
とほぼ等しくなっており、切削により形成する際の生産
性の向上が図られている。
【００５２】次に、ＦＲＰ円筒２１２と金属ヨーク２１
３との接続について説明する。まず、金属ヨーク２１３
の端部をＦＲＰ円筒２１２の端部にあてがいＦＲＰ円筒
２１２内への金属ヨーク２１３の挿入を開始する。この
とき、導入面２１４とＦＲＰ円筒２１２の内周面とがほ
ぼ平行に延び且つほぼ同様な直径を有しているので、金
属ヨーク２１３はＦＲＰ円筒２１２内へ同軸的に真っ直
ぐ進入していく。続いて、金属ヨーク２１３のセレーシ
ョン歯２１５の部分もＦＲＰ円筒２１２内へ挿入する。
セレーション歯２１５の先端部分における金属ヨーク２
１３の直径はＦＲＰ円筒２１２の内周面に関する穴径よ
りも大きいため、セレーション歯２１５はＦＲＰ円筒２
１２を押し広げながら円筒内へ進入していく。すなわ
ち、ＦＲＰ円筒２１２はセレーション歯２１５が内部に
位置する部分が弾性変形して拡張する。またかかる圧入
時、セレーション歯２１５は、ＦＲＰ円筒２１２の内周
面を切削しながら進入していく。これにより、図１４に
示されるようにＦＲＰ円筒２１２の内周面には、セレー
ション歯２１５と噛み合うような形状の溝２１７が形成
される。セレーション歯２１５及び溝２１７によりＦＲ
Ｐ円筒２１２と金属ヨーク２１３とはトルク伝達可能に
接続される。また、上述したように、導入面２１４の外
径ＤｓはＦＲＰ円筒２１２の内径の寸法Ｄとほぼ等しい
か或いは若干大きく設定され、具体的には、外径Ｄｓと
内径の寸法Ｄとの差は０〜０．１ｍｍに設定されている
ので、ＦＲＰ円筒２１２は、導入面２１４になじんで真
円となり、その後にセレーション歯２１５をＦＲＰ円筒
２１２内へ同軸的に真っ直ぐ圧入することができ、ＦＲ
Ｐ円筒２１２内面に形成される切削溝深さを周方向で均
一にし偏心を防ぐことが可能となる。
【００５３】さらに、図１２に示されるように金属ヨー
ク２１３の傾き抑制面２１６もＦＲＰ円筒２１２内へ挿
入する。傾き抑制面２１６が設けられた金属ヨーク２１
３の部分の直径は、セレーション歯２１５の先端部分に
おける金属ヨーク２１３の直径よりも小さいため、セレ
ーション歯２１５が通ることで押し広げられたＦＲＰ円
筒２１２の部分は、セレーション歯２１５が通り過ぎ傾
き抑制面２１６が挿入されたときには弾性回復して拡張
前の本来の穴径に戻る。すなわち、図１５に示されるよ
うに、セレーション歯２１５が通り過ぎ傾き抑制面２１
６が在る溝２１７の部分２１７ａは、弾性回復し、それ
によりセレーション歯２１５と噛み合っている溝２１７
の部分よりも周方向の幅が狭く、深さも浅くなってい
る。換言するならば、セレーション歯２１５が通り過ぎ
た位置の２つの溝部分２１７ａの間の内周面２１８ａ
は、弾性回復し、セレーション歯２１５と噛み合ってい
る位置の２つの溝２１７の間の内周面２１８よりも周方
向の幅が広くなり且つ穴径も小さくなる。これによっ
て、セレーション歯２１５が通り過ぎた位置の２つの溝
部分２１７ａの間の内周面２１８ａは、金属ヨーク２１
３の傾き抑制面２１６と殆ど接触していないか又は軽く
面接触する。
【００５４】次に、本プロペラシャフト２１１を備えた
車両の衝突などにより、プロペラシャフト２１１に圧縮
方向の衝撃荷重が作用した場合について説明する。ま
ず、プロペラシャフト２１１にその軸心に平行な衝撃荷
重が作用した場合、金属ヨーク２１３はＦＲＰ円筒２１
２を押し広げながらそのまま真っ直ぐにさらにＦＲＰ円
筒２１２内に深く没入し、プロペラシャフト２１１の全
長が短縮することで衝撃が吸収される。一方、プロペラ
シャフト軸心方向に対し傾いた作用方向の衝撃荷重がプ
ロペラシャフト２１１に作用した場合、図２１で説明し
たように、衝撃荷重の中心軸方向成分は金属ヨーク２１
３をＦＲＰ円筒２１２内に没入させるが、衝突荷重の中
心軸直角方向成分は金属ヨーク２１３を回転させるモー
メントを生じさせる。しかしながら、本実施の形態で
は、セレーション歯２１５の挿入方向の後方で、ＦＲＰ
円筒２１２の内周面２１８ａと金属ヨーク２１３の傾き
抑制面２１６とが殆ど接触していないか又は軽く面接触
しているため、傾いた衝撃荷重が作用すると内周面２１
８ａと傾き抑制面２１６とが完全に面接触し、それによ
り、モーメントによる金属ヨーク２１３の傾きが抑制さ
れる。よって、傾いた衝撃荷重が作用したときにも、金
属ヨーク２１３はＦＲＰ円筒２１２内に同軸的に真っ直
ぐ没入し、従来のようにセレーション歯の先端がＦＲＰ
円筒の内面を切削することもなく、よって没入力が増加
することもない。
【００５５】実施の形態４． 実施の形態４として、実施の形態３に係るプロペラシャ
フトの金属ヨーク２１３において周方向に分離していた
導入面２１４及び傾き抑制面２１６に代えて、図１６に
示されるような、周方向に連続した環状の導入面２２４
及び傾き抑制面２２６を設けてもよい。かかる傾き抑制
面２２６によれば、傾き抑制面の面積が拡大され当接可
能領域が増加していることから、ＦＲＰ円筒２１２の内
周面と金属ヨーク２１３の傾き抑制面２２６との面接触
領域が増大し、より大きな没入力抑制効果が得られる。
なお、導入面２２４の外径ＤｓとＦＲＰ円筒２１２の内
径の寸法Ｄとの差は、実施の形態３と同様に０〜０．１
ｍｍにすることが可能である。
【００５６】実施の形態５． 実施の形態５として、実施の形態３に係るプロペラシャ
フトの金属ヨーク２１３においてセレーション歯を一つ
だけ設けるのではなく、図１７に示されるように、挿入
方向に離隔して二つ設けてもよい。挿入方向前方の第１
セレーション歯２３５ａは、導入面２１４の挿入方向後
方に位置する。第１セレーション歯２３５ａの挿入方向
後方には傾き抑制面２３６が設けられている。さらに、
傾き抑制面２３６の挿入方向後方には第２セレーション
歯２３５ｂが設けられている。
【００５７】実施の形態６． 実施の形態６として、実施の形態５に係るプロペラシャ
フトの金属ヨークにおいて周方向に分離していた導入面
２１４及び傾き抑制面２３６に代えて、図１８に示され
るような、周方向に連続した環状の導入面２４４及び傾
き抑制面２４６を設けてもよい。なお、導入面２４４の
外径ＤｓとＦＲＰ円筒２１２の内径の寸法Ｄとの差は、
実施の形態３と同様に０〜０．１ｍｍにすることが可能
である。
【００５８】実施の形態７． 実施の形態７として、実施の形態３に係るプロペラシャ
フトの金属ヨークにおいてセレーション歯及び傾き抑制
面をそれぞれ一つだけ設けるのではなく、図１９に示さ
れるように、セレーション歯を挿入方向に離隔して二
つ、さらに、傾き抑制面も挿入方向に離隔して二つ設け
てもよい。挿入方向前方の第１セレーション歯２５５ａ
は、導入面２１４の挿入方向後方に位置する。第１セレ
ーション歯２５５ａの挿入方向後方には第１傾き抑制面
２５６ａが設けられている。第１傾き抑制面２５６ａの
挿入方向後方には第２セレーション歯２５５ｂが設けら
れている。さらに、第２セレーション歯２５５ｂの挿入
方向後方には第２傾き抑制面２５６ｂが設けられてい
る。かかる構成によれば、各セレーション歯２５５ａ，
２５５ｂの後方且つ挿入方向に離隔するように傾き抑制
面２５６ａ，２５６ｂが２つ設けられているので、金属
ヨークの傾き抑制効果がより高められている。
【００５９】実施の形態８． 実施の形態８として、実施の形態７に係るプロペラシャ
フトの金属ヨークにおいて周方向に分離していた導入面
２１４及び２つの傾き抑制面２５６ａ，２５６ｂに代え
て、図２０に示されるような、周方向に連続した環状の
導入面２６４及び２つの環状の傾き抑制面２６６ａ，２
６６ｂを設けてもよい。なお、導入面２６４の外径Ｄｓ
とＦＲＰ円筒２１２の内径の寸法Ｄとの差は、実施の形
態３と同様に０〜０．１ｍｍにすることが可能である。
【００６０】
【発明の効果】本発明によれば、金属製ヨークのセレー
ション部をＦＲＰ製円筒に接合するに際して、金属製ヨ
ークの面接触部がＦＲＰ製円筒と面接触するため、相互
に傾くこと無く同軸度の高い接合が可能となる。
【００６１】また、金属製ヨークとＦＲＰ製円筒を接合
する際、ＦＲＰ製円筒の筒状部が金属製ヨークの導入面
で真円に形成され、セレーション部により形成される切
削溝の深さを一定にして、セレーション部に接合される
ため、接合精度の高い接合構造を実現でき、例えばトル
ク伝達を行う駆動軸の生産が可能となる。
【００６２】また、金属部材と樹脂部材の接合であり、
全体として軽量接合部材の提供を可能としている。
【００６３】さらに、傾いた衝撃荷重が作用すると、セ
レーション歯の挿入方向の後方で、ＦＲＰ製円筒の内周
面と金属製ヨークの傾き抑制面とが完全に面接触し、そ
れにより、モーメントによる金属製ヨークの傾きが抑制
される。よって、傾いた衝撃荷重が作用したときにも、
金属製ヨークはＦＲＰ製円筒内に同軸的に真っ直ぐ没入
し、ＦＲＰ製円筒の内面が切削されることもなく、没入
力が増加することもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における、プロペラシャフトの全
体図を示した図である。
【図２】実施の形態１における、プロペラシャフトの接
合部分の部分断面図である。
【図３】実施の形態１における、圧入接合作用を示す接
合部分の部分断面図である。
【図４】実施の形態１における、圧入接合作用を示す接
合部分の部分断面図である。
【図５】実施の形態１における、圧入接合作用を示す接
合部分の部分断面図である。
【図６】実施の形態１における、段付部及びセレーショ
ン部を示す斜視図である。
【図７】実施の形態２における、段付部及びセレーショ
ン部を示す斜視図である。
【図８】実施の形態２における、二部材間の接合部分の
部分断面図である。
【図９】実施の形態２における、圧入接合作用を示す接
合部分の部分断面図である。
【図１０】実施の形態２における、圧入接合作用を示す
接合部分の部分断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係るプロペラシャフ
トの断面図である。
【図１２】図１１のＩＩ部の拡大図である。
【図１３】本発明の実施の形態３における金属ヨークの
セレーション歯周辺部分の斜視図である。
【図１４】図１２のＩＶ−ＩＶ線による断面図である。
【図１５】図１２のＶ−Ｖ線による断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態４における金属ヨークの
セレーション歯周辺部分の斜視図である。
【図１７】本発明の実施の形態５における金属ヨークの
セレーション歯周辺部分の斜視図である。
【図１８】本発明の実施の形態６における金属ヨークの
セレーション歯周辺部分の斜視図である。
【図１９】本発明の実施の形態７における金属ヨークの
セレーション歯周辺部分の斜視図である。
【図２０】本発明の実施の形態８における金属ヨークの
セレーション歯周辺部分の斜視図である。
【図２１】従来のプロペラシャフトの断面図である。
【図２２】図２１のＸＩＩ部の拡大図である。
【符号の説明】
１０１ 金属製ヨーク、１０２ ＦＲＰ製円筒、１０３
面取り部、１０４、１１５ 段付部、１０５ 傾斜
面、１０６ 逃がし部、１０７、１１６ セレーション
部、１０８ｓ、１１３ｓ 先端部、１０８、１１３ 圧
入端部、１０９、１１４ 圧入部、１１０ プロペラシ
ャフト、１１１ 第１部材、１１２ 第２部材、 ２１
１ プロペラシャフト、 ２１２ ＦＲＰ円筒、 ２１
３ 金属ヨーク、２１４，２２４，２４４，２６４，
導入面 ２１５ セレーション歯、２１７ 溝、 ２１
８ 内周面、 ２１６，２２６，２３６，２４６ 傾き
抑制面、 ２３５ａ，２５５ａ 第１セレーション歯、
２３５ｂ，２５５ｂ 第２セレーション歯、 ２５６
ａ，２６６ａ 第１傾き抑制面、 ２５６ｂ，２６６ｂ
第２傾き抑制面、ａ 圧入部の内径の寸法、ｂ 段付
部の外径の寸法、ｃセレーション部の外径の寸法、ｄ、
ｈ 隙間、ｅ 圧入部の外径の寸法、ｆ段付部の内径の
寸法、ｇ セレーション部の内径の寸法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安居 義治 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式 会社豊田自動織機内 (72)発明者 天野 正明 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式 会社豊田自動織機内 (72)発明者 近藤 利郎 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式 会社豊田自動織機内 (72)発明者 竹内 純治 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式 会社豊田自動織機内 (72)発明者 野々垣 保紀 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式 会社豊田自動織機内 (56)参考文献 特開 昭59−140911（ＪＰ，Ａ) 特開2000−120649（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−105429（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 端部に筒状部を有するＦＲＰ製円筒と、
    該筒状部に挿入される金属製ヨークとを備えるプロペラ
    シャフトであって、 前記金属製ヨークの挿入部の外周面には周方向に山部及
    び谷部から成るセレーション部が設けられ、 前記挿入部の外周面には面接触部が設けられており、該
    面接触部は、前記セレーション部の挿入方向後方に位置
    し、前記筒状部の内周面と面接触することで挿入時の金
    属製ヨークの傾きを抑制する傾き抑制面を含み、 該傾き抑制面には、前記金属製ヨークのジョイント部の
    外周面も含まれ、 該傾き抑制面の外径は、前記セレーション部の外径より
    も小さく、 前記面接触部は、前記挿入部前端の外周面であって前記
    セレーション部の挿入方向前方に設けられ、前記筒状部
    の内周面と面接触することで挿入開始時の両シャフト部
    分間の同軸度を確保する導入面を含み、 前記導入面の径は前記筒状部の内周面の径よりも大きく
    且つ前記セレーション部の外径よりも小さくした、こと
    を特徴とするプロペラシャフト。
  2. 【請求項２】 前記導入面と前記傾き抑制面とは直径が
    ほぼ等しいことを特徴とする請求項１に記載のプロペラ
    シャフト。
  3. 【請求項３】 前記傾き抑制面の径は該筒状部の内周面
    の径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のプ
    ロペラシャフト。
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