JP3912957B2

JP3912957B2 - 車両用軸継手

Info

Publication number: JP3912957B2
Application number: JP2000171047A
Authority: JP
Inventors: 英和青木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2000-06-07
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2020-06-07
Also published as: JP2001349339A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のプロペラシャフト部分等に用いられる軸継手に関し、とりわけ、軸方向の振動を弾性的に吸収する機能を備えた軸継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のプロペラシャフト部分に用いられる軸継手として、ゴム弾性体を用いたものが知られている（例えば、実開昭６３-１７８６３２号公報参照）。
【０００３】
この軸継手は、図９，図１０に示すように、ゴム弾性体から成る略円環状の本体部１に周方向等間隔に複数のブッシュ２が設けられ、隣接するブッシュ２，２相互が剛性の高い補強線材８によって連結されている。第１軸３と第２軸４の各端部には、複数の分岐アーム（結合部）５ａ，６ａを有するヨーク５，６が夫々取付けられ、この両ヨーク５，６の分岐アーム５ａ，６ａが軸継手のブッシュ２に円周方向で交互にボルト１２（締結手段）によって結合されている。そして、第１軸３の先端部は軸継手の本体部１を貫通して突出し、第２軸４にゴムブッシュ７を介してセンタリングされている。
【０００４】
この軸継手の場合、隣接するブッシュ２が補強線材８によって結合されているため、両軸３，４間の軸方向の相対変位は弾性的に許容し、回転方向の動力は補強線材８の張力によって剛的に伝達することができる。
【０００５】
しかし、この従来からある軸継手においては、部品点数が多いうえに装置全体が大型化し易い等の問題があり、近年、これに代わる軸継手として金属プレート等を用いたものも開発されている（例えば、実開昭６０−１８９６２０号公報参照）。
【０００６】
この軸継手は、図１１に示すように、金属製の環状プレート９に円周方向に等間隔にボルト（締結手段）の挿通孔１０…が設けられ、これらの挿通孔１０…に、第１軸側の結合部と第２軸側の結合部（図示は省略してあるが、図９，図１０の分岐アーム５ａ，６ａに相当。）が円周方向で交互になるように結合されている。そして、環状プレート９は剛性の高い金属によって一定の肉厚で、かつ、一定の径方向幅Ａ’の円環状に形成されている。尚、同図中１１は、ボルト締結時に用いられるワッシャである。
【０００７】
したがって、今、環状プレート９上の隣接する挿通孔１０，１０間の領域を連結アーム部９ａと呼ぶとすると、各連結アーム部９ａは、軸方向の振動入力に対し曲げ方向に弾性変形してその振動を吸収することができ、回動方向の入力に対しては変形を生じることなくトルクを剛的に伝達することができる。また、この軸継手の場合、第１軸と第２軸は剛性の高いの環状プレート９を介してセンタリングされるため、特別なセンタリング機構を設ける必要もない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の軸継手の場合、振動吸収性能を高めるためには前記各連結アーム部９ａの軸方向剛性を低減する必要があるが、環状プレート９全体の肉厚を薄くするのには限界があり、また、アーム部９ａの長さを長くしようとすると継手全体の大型化を招く。
【０００９】
つまり、環状プレート９は、振動吸収のために軸方向に変位したとき、締結手段との相対変位や環状プレート同士の相対変位によって挿通孔１０の周域部分に摩耗を生じるが、環状プレート全体の肉厚を薄くしていくと、板厚に対しての摩耗量が多くなることから耐久性の低下を来し易くなり、このことが原因して環状プレート９全体の厚みはある程度以上には薄くすることができない。そして、連結アーム部９ａは、その長さを単純に長くしようとすると、環状プレート９の外径が大きくなり、それに伴って軸継手全体が大型化してしまう。
【００１０】
そこで本発明は、耐久性の低下や装置の大型化を招くことなく、振動吸収性能を高めることのできる車両用軸継手を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、第１軸と第２軸の突合せ部に回動方向の剛性の大きい環状プレートを配置し、前記第１軸と第２軸の各端部に円周方向に間隔をおいて設けられた結合部を、第１軸側のものと第２軸側のものが円周方向で交互になるように、前記環状プレートに締結手段を介して結合し、前記環状プレート上の、締結手段の挿通孔間に位置される連結アーム部の弾性変形により、軸方向の振動を吸収するようにした車両用軸継手において、前記連結アーム部に肉抜き孔を形成し、該肉抜き孔を、隣接する前記挿通孔の中心を直線で結ぶ仮想線を通るように配置すると共に、前記隣接する前記挿通孔の孔縁の径方向外端縁を結ぶ仮想線よりも径方向の内側寄りに配置形成し、前記連結アーム部を、前記隣接する挿通孔の中心を直線で結ぶ仮想線よりも径方向外側に位置される第１アーム部と、同仮想線よりも径方向内側に位置される第２アーム部とに分割形成し、該第１アーム部と第２アーム部の長さをほぼ等しく設定したことを特徴としている。
【００１２】
したがって、この発明の場合、連結アーム部に肉抜き孔を形成したために、環状プレートの厚さを薄くしたり、径を増大させることなく、連結アーム部の軸方向剛性を下げることができる。しかも、第１アーム部と第２アーム部は仮想線に対して径方向外側と内側に位置されるため、隣接する挿通孔間に作用する引張力や押付力が一方のアーム部にモーメントとして作用しても、そのアーム部の変形は他方のアーム部によって抑えられる。
しかも、第１アーム部と第２アーム部の長さを略等しく設定するようにしたため、隣接する挿通孔間に作用する引張力や押付力による応力が第１アーム部と第２アーム部に均等に分散される。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、肉抜き孔を、環状プレート上の各挿通孔の中心を通るピッチ円と同心の円弧状に形成し、環状プレートの内周面を前記ピッチ円と同心に形成するようにした。したがって、この発明の場合、第１アーム部と第２アーム部に幅の狭い部分が部分的にできにくくなるうえ、環状プレートの径方向内側に有効利用できる広い円形スペースが確保される。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、第１アーム部と第２アーム部の長さを略等しく設定するようにした。この発明の場合、隣接する挿通孔間に作用する引張力や押付力による応力が第１アーム部と第２アーム部に均等に分散される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。
【００１８】
まず、図１，図２に示す第１の実施形態について説明する。
【００１９】
図２は、本発明にかかる軸継手を適用した車両のプロペラシャフト部分の断面を示すものであり、２０は、変速機側の出力軸、２１は、プロペラシャフトのシャフト本体である。尚、この実施形態においては、この出力軸２０とシャフト本体２１が本発明における第１軸と第２軸を構成している。
【００２０】
出力軸２０側の端部には鍛造製のヨーク２２が結合され、シャフト本体２１側の端部にはプレス成形されたヨーク２３が溶接固定されている。これらのヨーク２２，２３はいずれも三叉状に等間隔に分岐した分岐アーム２２ａ，２３ａを有し、これらの各分岐アーム２２ａ，２３ａの先端が結合部とされている。そして、両ヨーク２２，２３の間には重合した二枚の金属製の環状プレート２４，２４が配置され、両ヨーク２２，２３がこれらの環状プレート２４，２４を介して連結されている。本発明にかかる軸継手はヨーク２２，２３とこの環状プレート２４，２４を主だった部品として構成されている。
【００２１】
各環状プレート２４には６つの挿通孔２５が同心円上に等間隔に形成されており、出力軸２０側とシャフト本体２１側の各分岐アーム２２ａ，２３ａが、円周方向で交互になるように両環状プレート２４，２４の挿通孔２５部分にボルト２６及びナット２７（締結手段）によって締結されている。この各締結にあたっては、両環状プレート２４，２４の外面側に夫々ワッシャ２８，２８が重合配置され、この一対のワッシャ２８，２８で両環状プレート２４，２４を直接挟み込むかたちとなっている。
【００２２】
ここで、図１に示すように、両環状プレート２４，２４は、その外周面が円形状に形成される一方で、内周面が各挿通孔２５の対応位置に頂部を有する六角形状に形成され、隣接する挿通孔２５，２５間の連結アーム部２９には長孔状の肉抜き孔３０が形成されている。この肉抜き孔３０は、隣接する挿通孔２５の中心を直線で結ぶ仮想線ｐを通るように形成され、連結アーム部２９を、仮想線ｐよりも径方向外側に位置される第１アーム部２９ａと、同仮想線ｐよりも径方向内側に位置される第２アーム部２９ｂとに分離するようになっている。
また、該第１アーム部２９ａと第２アーム部２９ｂは、互いの長さがほぼ等しく設定されている。
さらに、肉抜き孔３０の各端部には円弧状の丸みが設けられ、応力集中の緩和とそれによる耐久性の向上が図られている。
【００２３】
したがって、第１アーム部２９ａと第２アーム部２９ｂの各径方向幅を合わせた幅は挿通孔２５周域の幅Ａよりも狭くなっており、しかも、第１，第２アーム部２９ａ，２９ｂは、その各径方向幅の中心ｑ₁，ｑ₂が仮想線ｐの径方向外側と内側を通ることから、これらの各長さは仮想線ｐよりも長く設定されている。
【００２４】
また、上記肉抜き孔３０や内周面側の六角形状は、環状プレート２４に挿通孔２５等をプレス成形する際に同時に打ち抜かれて形成されている。したがって、この環状プレート２４は、一度のプレス作業によって製造を完了することができ、特別な後加工が必要でないため、低コストでの製造が可能である。
【００２５】
この軸継手は、以上で構成を述べたように、肉抜き孔３０を設けることにより連結アーム部２９全体の径方向幅を狭め、かつ、第１，第２連結アーム部２９ａ，２９ｂの各長さを長く設定してあるため、これらの相乗効果によって連結アーム部２９の軸方向剛性を充分に低減し、振動吸収性能を確実に高めることができる。しかも、環状プレート２４を必要以上に薄肉にしたり、径を大きくする必要がないため、挿通孔２５周域の摩耗の増大による耐久性の低下や、軸継手全体の大型化を招くこともない。
【００２６】
さらに、この軸継手は、環状プレート２４の各連結アーム部２９が、仮想線ｐの径方向外側を通る第１アーム部２９ａと内側を通る第２アーム部２９ｂとに分離形成されているため、隣接する挿通孔２５，２５間に作用する引張力や押付力に起因したモーメントにより、連結アーム部２９に座屈が生じる不具合も生じない。
【００２７】
即ち、図７の比較例のように、連結アーム部１２９は、その径方向幅を挿通孔２５周域の径方向幅よりも狭めて仮想線ｐの径方向外側若しくは内側に形成すれば、軸方向剛性を低く設定することができるが、このように連結アーム部１２９を仮想線ｐの径方向外側と内側のいずれかに偏寄させると、隣接する挿通孔２５，２５に作用する回転駆動力による引張力Ｆ₁や押付力Ｆ₂が各連結アーム部１２９にモーメントとして作用する。例えば、同図の例のようにの各連結アーム部１２９を仮想線ｐの径方向外側に形成した場合には、引張力Ｆ₁は連結アーム部１２９の略中間位置を基点に挿通孔２５，２５相互を離反させるようにモーメントＭ₁ を生じさせ、押付力Ｆ₂は逆に連結アーム部１２９の略中間位置を基点に挿通孔２５，２５相互を近接させるようにモーメントＭ₂を生じさせる。そして、このときの引張力Ｆ₁によるモーメントＭ₁は、連結アーム部１２９の略中間位置の径方向外側部に図８に示すような口開きを起こすような座屈ａを生じさせ、押付力Ｆ₂によるモーメントＭ₂は逆に径方向内側部に同様の座屈ｂを生じさせる。
【００２８】
しかし、この実施形態においては、連結アーム部２９が仮想線ｐよりも外側の第１アーム部２９ａと内側の第２アーム部２９ｂとに分割形成されているため、一方のアーム部２９ａ（２９ｂ）に比較例のようなモーメントが作用しても、そのモーメントによる一方のアーム部２９ａ（２９ｂ）の変形を他方のアーム部２９ｂ（２９ａ）で抑えることができ、このことから比較例のような座屈の発生は確実に阻止することができる。したがって、座屈部分が形状復帰する際に生じる反転音や、環状プレート２４，２４間での異物の噛み込み等は未然に防止することができる。
【００２９】
尚、各連結アーム部２９に肉抜き孔３０を設けたことによる環状プレート２４の回動方向の剛性低下は、環状プレート２４の重合枚数を適宜増加することによって補うことができる。
【００３０】
図３は、本発明の第２の実施形態を示すものであり、この実施形態の軸継手は、環状プレート３４の各連結アーム部３９に形成する肉抜き孔４０が各挿通孔２５の中心を通るピッチ円ｓと同心の円弧状に形成され、かつ、環状プレート３４の外周面と内周面が前記ピッチ円ｓと同心に形成されている。そして、肉抜き孔４０は、第１の実施形態のものと同様に、仮想線ｐを挟んで径方向外側の第１アーム部３９ａと内側の第２アーム部３９ｂとに分離形成するようになっている。
【００３１】
したがって、この実施形態の軸継手においては、基本的には第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができるが、さらに、肉抜き孔４０が環状プレート３４の外周面及び内周面と同心の円弧状に形成されていることから、第１アーム部３９ａと第２アーム部３９ｂに局部的に径方向幅の狭い部分ができることがなく、環状プレート３４の内径を大きくしても強度的な問題が生じないという利点がある。
【００３２】
よって、この軸継手を採用した場合には、内周側に他部材と干渉することのない大きな円形スペースを確保することができるため、継手内周側の有効利用を図ることができる。
【００３３】
また、図４は、本発明の第３の実施形態を示すものである。この実施形態の軸継手は、連結アーム部４９に肉抜き孔５０を形成することにより、第１アーム部４９ａと第２アーム部４９ｂを分離形成する点は、図１に示す第１の実施形態のものと同様であるが、図１のものが第２アーム部２９ｂを仮想線ｐにほぼ平行な直線状に形成しているのに対し、第２アーム部４９ｂを、仮想線ｐを挟んで第１アーム部４９ａとほぼ対象な緩やかな曲線状に形成している点で異なる。
【００３４】
この軸継手は、第１アーム部４９ａと第２アーム部４９ｂが略等しい長さに形成されているため、環状プレート４４上の隣り合う挿通孔２５，２５間に作用する引張力や押付力による応力を両アーム部４９ａ，４９ｂに均等に分散させることができる。したがって、一方のアーム部の太さを太くする等の必要がないため、軸継手全体を軽量化することができる。さらに、この軸継手は、第１アーム部４９ａと第２アーム部４９ｂを仮想線ｐと対称形で、かつ、円弧形状に形成してあるため、挿通孔２５，２５間のアーム部４９ａ，４９ｂの長さをより長くして軸方向剛性をより小さくすることができる。また、第２アーム部４９ｂが径方向内側に膨出させて形成されているため、回転体としてのイナーシャは低減される。
【００３５】
図５は、本発明の第４の実施形態を示すものであり、この実施形態の軸継手は、図４に示した第３の実施形態と同様に、第１アーム部５９ａと第２アーム部５９ｂが略等しい長さに形成されているが、この両アーム部５９ａ，５９ｂがさらに仮想線ｐに対して略平行になるように形成されている。
【００３６】
したがって、この実施形態の軸継手は、第３の実施形態と同様の効果を得ることができることに加え、径方向内側と外側の膨らみを無くして、さらなる軽量化を図ることができるという利点がある。
【００３７】
また、図６は、本発明の第５の実施形態を示すものである。この実施形態で用いる環状プレート６４は、図５に示したものを基本形状とし、図５に示したものの六つの連結アーム部５９のうちの、円周方向に沿って一つおきに位置されるものの第２アーム部５９ｂを無くしたものである。第２アーム部５９ｂは、主方向のトルク伝達時（例えば、前方加速時）に隣接する挿通孔間２５，２５に引張力が作用する部分のもののみを残し、他の部分のものは廃止している。
【００３８】
これは軸継手が主に引張力でトルクを伝達することに着目したもので、主方向のトルク伝達時に引張力の作用する連結アーム部５９にだけ第２アーム部５９ｂを設け、押付力の作用する連結アーム部５９の第２アーム５９ｂ部を廃止することにより、主な運転状況下での環状プレート６４の座屈を防止できるようにしたものである。
【００３９】
したがって、この軸継手においては、座屈の発生防止と軽量化の両立を図ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載の発明は、環状プレートの厚みを薄くしたり、径を増大させることなく、連結アーム部の軸方向剛性を下げることができるため、耐久性の低下や装置の大型化等の不具合を招くことなく、振動吸収性能を確実に高めることができる。
しかも、この発明においては、隣接する挿通孔間に作用する引張力や押付力が第１アーム部と第２アーム部のうちの一方にモーメントとして作用しても、そのアーム部の変形を他方のアーム部によって抑えることができるため、モーメントの作用によるアーム部中央付近の座屈の発生を無くすことができ、この座屈に起因する反転音の発生や、環状プレートを複数枚重ねて用いたときの異物の噛み込み等を確実に防止することができる。
さらに、この発明では、第１アーム部と第２アーム部の長さをほぼ等しくなるように設定したため、隣接する挿通孔間に作用する引張力や押付力による応力が第１アーム部と第２アーム部に均等に分散させることができるため、強度向上のために一方のアーム部の幅を増大させる必要がなく、その分、軸継手全体の軽量化を図ることができる。
【００４１】
請求項２に記載の発明は、第１アーム部と第２アーム部に極端に幅の狭い部分を作ることなく、環状プレートの径方向内側に広い円形スペースを確保することができるため、他部材との干渉を招くことなく径方向内側スペースを有効利用できる、というさらなる効果を奏する。
【００４３】
請求項３に記載の発明は、環状プレートの径方向外側方向の必要外の膨らみがなくなるため、その分、軸継手全体を小型・軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す環状プレートの平面図。
【図２】同実施形態を示す軸継手の断面図。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す環状プレートの平面図。
【図４】本発明の第３の実施形態を示す環状プレートの平面図。
【図５】本発明の第４の実施形態を示す環状プレートの平面図。
【図６】本発明の第５の実施形態を示す環状プレートの平面図。
【図７】本発明の比較例を示す環状プレートの平面図。
【図８】同比較例を示す図７のａ，ｂ部分の側面図。
【図９】従来の技術を示す断面図。
【図１０】同技術を示すＣ矢視図。
【図１１】別の従来の技術を示す環状プレートの平面図。
【符号の説明】
２０…出力軸（第１軸）
２１…シャフト本体（第２軸）
２２ａ，２３ａ…分岐アーム（結合部）
２４，３４，４４，５４，６４…環状プレート
２５…挿通孔
２６…ボルト（締結手段）
２７…ナット（締結手段）
２９，３９，４９，５９…連結アーム部
２９ａ，３９ａ，４９ａ，５９ａ…第１アーム部
２９ｂ，３９ｂ，４９ｂ，５９ｂ…第２アーム部
３０…肉抜き孔
ｐ…仮想線
ｓ…ピッチ円

Claims

第１軸と第２軸の突合せ部に回動方向の剛性の大きい環状プレートを配置し、前記第１軸と第２軸の各端部に円周方向に間隔をおいて設けられた結合部を、第１軸側のものと第２軸側のものが円周方向で交互になるように、前記環状プレートに締結手段を介して結合し、前記環状プレート上の、締結手段の挿通孔間に位置される連結アーム部の弾性変形により、軸方向の振動を吸収するようにした車両用軸継手において、
前記連結アーム部に肉抜き孔を形成し、
該肉抜き孔を、隣接する前記挿通孔の中心を直線で結ぶ仮想線を通るように配置すると共に、前記隣接する前記挿通孔の孔縁の径方向外端縁を結ぶ仮想線よりも径方向の内側寄りに配置形成し、
前記連結アーム部を、前記隣接する挿通孔の中心を直線で結ぶ仮想線よりも径方向外側に位置される第１アーム部と、同仮想線よりも径方向内側に位置される第２アーム部とに分割形成し、
該第１アーム部と第２アーム部の長さをほぼ等しく設定したことを特徴とする車両用軸継手。
前記肉抜き孔を、環状プレート上の各挿通孔の中心を通るピッチ円と同心の円弧状に形成し、前記環状プレートの内周面を前記ピッチ円と同心に形成したことを特徴とする請求項１に記載の車両用軸継手。
前記第１アーム部と第２アーム部を前記仮想線に対して平行に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用軸継手。