JP4008215B2

JP4008215B2 - Vehicle shaft coupling

Info

Publication number: JP4008215B2
Application number: JP2001238635A
Authority: JP
Inventors: 英和青木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2001-08-07
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2021-08-07
Also published as: JP2003049863A

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、軸方向の挙動変位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、例えば、実開昭６３-１７８６３２号公報に記載されたもののようにゴム弾性体を用いたものが知られている。
【０００３】
この軸継手は、図８及び図９に示すように、ゴム弾性体から成るほぼ円環状の本体部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】
この軸継手は、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、この軸継手にあっては、部品点数が多くなるばかりか、装置全体が大型化し易い等の問題がある。そこで、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１０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位置にボルト（締結手段）を挿通する複数の挿通孔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８及び図９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形成されていると共に、一定の径方向幅Ｗの円環状に形成されている。なお、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間の円周方向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、軸方向の挙動変位入力に対して曲げ方向に弾性変形することによりその挙動変位を吸収することができ、回動方向（捩り方向）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】
しかしながら、この後者の従来の軸継手にあっては、挙動変位の吸収性能を高めるために、環状プレート９の肉厚を薄くしたり、あるいは連結アーム部９ａの長さを長くして該各連結アーム部９ａの軸方向剛性を低減する必要があるが、前記環状プレート９全体の肉厚を薄くするのには限界があり、また、連結アーム部９ａの長さを長くしようとすると環状プレート９の外径が大きくなって、軸継手全体の大型化を招く。
【０００９】
つまり、環状プレート９は、変位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９，９同士の相対変位によってボルト挿通孔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招き易くなり、したがって、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。また、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、軸方向の挙動変位の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】
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、前記環状プレートの円周方向へ所定間隔をもって穿設された前記締結手段が挿通する各挿通孔間の部位を連結アーム部とし、該各連結アームの弾性変形により、軸方向の挙動変位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すると共に、前記連結アーム部を、隣接する前記両挿通孔の中心を結ぶ環状プレートと同心円の円弧曲線の仮想線よりも径方向外側に位置される外側アーム部と、同仮想線よりも径方向内側に位置される内側アーム部とに設定し、該内側アーム部の前記挿通孔の中心と環状プレートの中心を結ぶ線上に切欠孔を形成し、前記肉抜き孔と切欠孔との間に、環状プレートのほぼ径方向に沿った一対の連結部位を形成すると共に、前記連結部位の前記肉抜き孔と切欠孔との間の幅を、前記挿通孔側よりも環状プレートの中心側の方を小さく設定したことを特徴としている。
【００１２】
したがって、この発明によれば、連結アーム部に肉抜き孔を形成したため、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。また、連結アーム部を、仮想線に対して径方向外側と内側の外側アーム部と内側アーム部に設定したため、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。
【００１３】
しかも、挿通孔と環状プレートの中心側との間に切欠部を形成したため、前記挿通孔の内側アーム部側の剛性が小さくなって、かかる内側アーム部の挿通孔近傍に作用する軸方向変位時の集中応力を挿通孔の両側方向に分散させることが可能になる。
【００１５】
特に、連結部位の剛性を内側（環状プレートの中心側）と外側（挿通孔側）で変化させ、外側より内側の方の剛性を小さくしたことから、軸方向の変位時に該内側の撓み変形が大きくなり、連結部位に作用する集中応力をさらに分散させることができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、前記仮想線上の前記挿通孔と肉抜き孔との間に、小孔を穿設したことを特徴としている。
【００１７】
したがって、この発明によれば、隣接する挿通孔間の仮想線上に位置する部位が、小孔によって、細長い内外側部位に分離されてトルク伝達経路が小孔を迂回する形になって長さが長くなり、この部位の強度が小さくなる。このため、回転方向の捩りトルク作用するとかかる内外側部位が容易に撓み変形して、前記捩りトルクにより挿通孔の周囲に作用する集中応力を分散させることができる。
【００１８】
また、前記内外側部位によって軸方向のトルクに対しても分散させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる車両用軸継手の各実施形態を図面に基づいて詳述する。
【００２０】
図１及び図２は、本発明の第１の実施形態の軸継手が適用された車両のプロペラシャフト部分の断面を示し、図中２０は第１軸である変速機側の出力軸、２１は第２軸であるプロペラシャフトのシャフト本体である。
【００２１】
前記出力軸２０側は、その端部に鍛造製のヨーク２２が結合され、シャフト本体２１側は、その端部に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。
【００２２】
前記各環状プレート２４は、図１に示すように、その外周縁が円形状に形成されていると共に、中央に比較的小さな円形孔３１が形成されて、環状プレート２４の外周縁と円形孔３１の内周縁との間が比較的幅のある円環部に形成されている。また、外周部側に６つのボルト挿通孔２５が同心円上に等間隔位置に穿設されており、前記出力軸２０側とシャフト本体２１側の各分岐アーム２２ａ，２３ａが、図２に示すように円周方向で交互になるように両環状プレート２４，２４のボルト挿通孔２５、２５部分で締結手段であるボルト２６及びナット２７によって締結されている。この各ボルト２６とナット２７の締結にあたっては、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を直接挟み込む形になっている。
【００２３】
また、前記各環状プレート２４は、図１に示すように、前記隣接するボルト挿通孔２５，２５間に連結アーム部２９が形成されていると共に、この連結アーム部２９に肉抜き孔３０が形成されている。
【００２４】
この肉抜き孔３０は、外周側の矩形部３０ａと内周側の三角形部３０ｂでほぼ扇状に形成され、その矩形部３０ａが隣接するボルト挿通孔２５、２５の中心Ｘ、Ｘを環状プレート２４と同心円の円弧曲線で結ぶ仮想線ｐを通る位置に形成されている。そして、連結アーム部２９が、仮想線ｐよりも径方向外側に位置される外側アーム部２９ａと、同仮想線ｐよりも径方向内側に位置される内側アーム部２９ｂとに分離設定されている。また、肉抜き孔３０の矩形部３０ａの円周方向の両端部や三角形部３０ｂの内側端部は、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。
【００２５】
したがって、内外側アーム部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。
【００２６】
また、前記内側アーム部２９ｂの前記ボルト挿通孔２５の中心Ｘと前記円形孔３１の中心Ｙを結ぶ半径方向線Ｓ上に６つの切欠孔３２が形成されている。この各切欠孔３２は、前記半径方向線Ｓを中心としたほぼ二等辺三角形状に形成され、その両辺と前記肉抜き孔３０の三角形部３０ｂの両辺との間に、左右一対の連結部位３３，３３が形成されている。
【００２７】
この各連結部位３３は、半径方向線Ｓを中心に左右対称形状に細長く形成され、その幅はボルト挿通孔２５側の幅Ｗ１よりも円形孔３１側の幅Ｗ２の方が漸次小さく設定されている。
【００２８】
なお、前記肉抜き孔３０や切欠孔３２は、環状プレート２４にボルト挿通孔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。
【００２９】
したがって、この軸継手によれば、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、内外側アーム部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、軸方向の挙動変位の吸収性能を十分に高めることができる。
【００３０】
また、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。
【００３１】
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外側アーム部２９ａと内側を通る内側アーム部２９ｂとに分離設定されているため、隣接するボルト挿通孔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。
【００３２】
即ち、図６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７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。
【００３３】
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内外の外側アーム部２９ａと内側アーム部２９ｂとに分離設定されているため、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。
【００３４】
しかも、ボルト挿通孔２５と円形孔３１との間に切欠部３２を形成したため、前記ボルト挿通孔２５の内側アーム部２９ｂ側の剛性が小さくなって、環状プレート２４に作用する軸方向の変位時における内側アーム部２９ｂのボルト挿通孔２５近傍に作用する集中応力をボルト挿通孔２５の両側方向に分散させることが可能になる。
【００３５】
また、各連結部位３３が、半径方向線Ｓを中心に左右対称形状に細長く形成され、その幅はボルト挿通孔２５側の幅Ｗ１よりも円形孔３１側の幅Ｗ２の方が漸次小さく設定されて、連結部位３３の剛性をボルト挿通孔２５側より円形孔３１の方の剛性を小さくしたことから、軸方向の変位時に該円形孔３１側の撓み変形が大きくなり、ボルト挿通孔２５付近から連結部位３３に作用する集中応力をさらに分散させることができる。
【００３６】
すなわち、かかる応力の分布を示す図３に基づいて具体的に説明すれば、環状プレート２４に軸方向のトルクが作用すると、まず、そのトルクがボルト挿通孔２５の周囲の切欠孔３２側近傍（丸Ａ箇所）に大きく掛かるが、切欠孔３２の存在によって前記内側アーム部２９ｂの剛性が小さくなっていることから、この付近が容易に撓み変形して、図３のａ、ｂの指示箇所で示すように応力が切欠孔３２の頂部３２ａからボルト挿通孔２５の肉抜き孔３０方向の両側に及び肉抜き孔３０の三角形部３０ｂの内側頂部付近に分離移動して分散される。
【００３７】
また、連結部位３３側では、幅の細い円形孔３１側の付近（図３のｃ箇所）が容易に撓み変形して前記応力を吸収することから、ボルト挿通孔２５付近に掛かる応力集中をさらに幅広く分散させることが可能になる。
【００３８】
なお、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。
【００３９】
図４は本発明の第２の実施形態を示し、この実施形態の軸継手は、肉抜き孔４０の形状を変更すると共に、該肉抜き孔４０とボルト挿通孔２５との間に、小孔４１をそれぞれ穿設したものである。
【００４０】
すなわち、前記各肉抜き孔４０は、それぞれほぼ菱形状に形成され、外側の三角部位４０ａと内側の三角部位４０ｂとを合わせた形状に形成され、外側三角部位４０ａの頂点４０ｃ付近に前記仮想線ｐが位置していると共に、内側三角部位４０ｂの下部頂点４０ｄが比較的曲率の小さな円弧状に形成されている。
【００４１】
一方、前記小孔４１は、前記仮想線ｐ上に全部で１２個設けられ、それぞれが隣接する外側三角部位４０ａの１辺の傾斜角度に沿ったほぼ長円形状に形成されており、したがって、連結アーム２９の外側アーム部２９ａと内側アーム部２９ｂが小孔４１を挟んで配置されることから、内外側アーム部２９ａ、２９ｂの小孔４１回りの内外側部位の見かけ上の長さが長くなっている。その他、切欠孔３２や連結部位３３，３３の構成などは第１の実施形態と同様である。
【００４２】
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、各小孔４１の存在によって、隣接するボルト挿通孔２５間の仮想線ｐ上に位置する連結アーム部２９の外側アーム部２９ａと内側アーム部２９ｂの小孔４１回りの細長い内外側部位に分離設定されて、トルク伝達経路（図４の矢印方向）が各小孔４１を迂回する形になって長さが長くなる。したがって、この内外側部位の強度が小さくなり、容易に撓み変形することから、かかる部位に作用する回転方向の捩りトルクを効果的に吸収できる。このため、図５の指示箇所ｄ、ｅに示すように、前記捩りトルクによりボルト挿通孔２５の周囲に作用する集中応力を各肉抜き孔４０の各頂部４０ｃ、４０ｄ付近や各小孔４１の周囲内外部位に分散させることができる。
【００４３】
また、前記内外側部位の容易な撓み変形によって軸方向のトルクに対しても分散させることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載の発明は、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。また、連結アーム部を、仮想線に対して径方向外側と内側の外側アーム部と内側アーム部に設定したため、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。
【００４５】
さらに、挿通孔と環状プレートの中心側との間に切欠部を形成したため、前記挿通孔の内側アーム部側の剛性が小さくなって、軸方向変位時に内側アーム部の挿通孔近傍に作用する集中応力を挿通孔の両側方向に分散させることが可能になる。
【００４６】
この結果、環状プレートの特に挿通孔周辺部に経時的な亀裂や破損などの発生が確実に防止されて、環状プレートの耐久性の向上が図れる。
【００４７】
そして、特に、連結部位の剛性を内側（環状プレートの中心側）と外側（挿通孔側）で変化させ、外側より内側の方の剛性を小さくしたことから、軸方向の変位時に該内側の撓み変形が大きくなり、前記挿通孔周辺に作用する集中応力をさらに分散させることができる。
【００４８】
請求項２に記載の発明によれば、小孔の存在によって、隣接する挿通孔間の仮想線上に位置する部位が細長い内外側部位に分離されて、これらの長さが長くなり、この部位の強度が小さくなることから、かかる内外側部位に作用する回転方向の捩りトルクを効果的に吸収することができる。このため、前記捩りトルクにより挿通孔の周囲に作用する集中応力を分散させることができる。
【００４９】
また、前記内外側部位によって軸方向のトルクに対しても分散させることができる。したがって、環状プレートの耐久性を一層向上させることが可能になる。
【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正面図。
【図２】同実施形態を示す軸継手の断面図。
【図３】本実施形態における環状プレートに作用する軸方向の応力分布図。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す環状プレートの正面図。
【図５】本実施形態における環状プレートに作用する軸方向の応力分布図。
【図６】本発明の比較例を示す環状プレートの正面図。
【図７】同比較例を示す図６のａ，ｂ部分の側面図。
【図８】従来の技術を示す断面図。
【図９】同技術を示すＣ矢視図。
【図１０】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…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…連結アーム部
２９ａ…外側アーム部
２９ｂ…内側アーム部
３０・４０…肉抜き孔
３２…切欠孔
３３…連結部位
４１…小孔
ｐ…仮想線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a shaft coupling used for a propeller shaft portion of a vehicle, and more particularly to a shaft coupling having a function of elastically absorbing a behavioral displacement in an axial direction.
[0002]
[Prior art]
As a shaft coupling used for a propeller shaft portion of a vehicle, for example, one using a rubber elastic body as known in Japanese Utility Model Publication No. 63-178632 is known.
[0003]
As shown in FIGS. 8 and 9, the shaft coupling is provided with a plurality of bushes 2 provided at equal intervals in the circumferential direction on a substantially annular main body 1 made of a rubber elastic body, and the adjacent bushes 2 and 2 are rigid. Are connected by a high reinforcing wire 8. At each end of the first shaft 3 and the second shaft 4, yokes 5 and 6 having a plurality of branch arms (joining portions) 5a and 6a are respectively attached, and the branch arms 5a and 6a of both yokes 5 and 6 are attached. Are coupled to the bush 2 of the shaft joint alternately by bolts 12 (fastening means) in the circumferential direction. The distal end portion of the first shaft 3 protrudes through the body portion 1 of the shaft coupling, and is centered on the second shaft 4 via a rubber bush 7.
[0004]
In this shaft coupling, since the adjacent bushes 2 are coupled by the reinforcing wire 8, the relative displacement in the axial direction between the shafts 3 and 4 is elastically allowed, and the power in the rotational direction is caused by the tension of the reinforcing wire 8. It can be transmitted rigidly.
[0005]
However, this shaft coupling has problems such as an increase in the number of parts and an increase in the size of the entire apparatus. Therefore, in recent years, a shaft joint using a metal plate or the like has been developed as an alternative to this (for example, see Japanese Utility Model Laid-Open No. 60-189620).
[0006]
As shown in FIG. 10, this shaft coupling is provided with a plurality of insertion holes 10 through which bolts (fastening means) are inserted at equal intervals in the circumferential direction in a metal annular plate 9. In addition, the first shaft side coupling portion and the second shaft side coupling portion (not shown, but corresponding to the branch arms 5a and 6a in FIGS. 8 and 9) are alternately arranged in the circumferential direction. Is bound to. The annular plate 9 is formed with a constant thickness by a metal having high rigidity, and is formed in an annular shape with a constant radial width W. In addition, 11 in the same figure is a washer used at the time of bolt fastening.
[0007]
Therefore, if the circumferential region between the adjacent insertion holes 10 and 10 on the annular plate 9 is called a connecting arm portion 9a, each connecting arm portion 9a is bent with respect to an axial behavior displacement input. The behavioral displacement can be absorbed by elastically deforming in the direction, and the torque can be rigidly transmitted to the input in the rotational direction (torsion direction) without causing deformation. In the case of this shaft coupling, since the first shaft and the second shaft are centered via the highly rigid annular plate 9, there is no need to provide a special centering mechanism.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this latter conventional shaft coupling, in order to enhance the behavior displacement absorption performance, the thickness of the annular plate 9 is reduced, or the length of the connecting arm portion 9a is increased to connect each of the connections. Although it is necessary to reduce the axial rigidity of the arm portion 9a, there is a limit to reducing the overall thickness of the annular plate 9, and if the length of the connecting arm portion 9a is increased, the annular plate 9 As a result, the outer diameter of the shaft increases and the overall size of the shaft coupling increases.
[0009]
That is, when the annular plate 9 is displaced in the axial direction to absorb displacement, the peripheral portion of the bolt insertion hole 10 is worn due to relative displacement with the fastening means and relative displacement between the annular plates 9 and 9. When the thickness of the entire annular plate is reduced, the amount of wear with respect to the plate thickness increases, so that the durability tends to be lowered. Therefore, the entire thickness of the annular plate 9 is reduced to a certain extent. I can't. Further, if the connecting arm portion 9a is simply made to have a long length, the outer diameter of the annular plate 9 becomes large, and accordingly, the entire shaft joint becomes large.
[0010]
Therefore, the present invention is intended to provide a vehicle shaft joint capable of enhancing the absorption performance of the behavioral displacement in the axial direction without deteriorating the durability or increasing the size of the apparatus.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, an annular plate having a large rotational direction rigidity is disposed at the abutting portion of the first shaft and the second shaft, and the end portions of the first shaft and the second shaft are arranged in the circumferential direction. The annular plate is coupled to the annular plate via fastening means such that the first shaft side and the second shaft side are alternately arranged in the circumferential direction. A portion between each insertion hole through which the fastening means drilled at a predetermined interval in the circumferential direction is used as a connecting arm portion, and an axial behavior displacement is absorbed by elastic deformation of each connecting arm. In the vehicle shaft joint, a hollow hole is formed in the connecting arm portion, and the connecting arm portion is radially outward from an imaginary line of an arcuate circular curve concentric with an annular plate that connects the centers of the adjacent insertion holes. The outer arm part located in the radial direction from the imaginary line Set to the inner arm portion located on the side, forming a notch hole on the line connecting the center of the insertion hole of the inner arm portion and the center of the annular plate, between the cutout hole and the notch hole, Forming a pair of connecting portions along the radial direction of the annular plate, and making the width between the cutout hole and the cutout hole of the connecting portion closer to the center side of the annular plate than the insertion hole side It is characterized by a small setting .
[0012]
Therefore, according to the present invention, since the lightening hole is formed in the connecting arm portion, the axial rigidity of the connecting arm portion can be lowered without reducing the thickness of the annular plate or increasing the diameter. In addition, since the connecting arm portion is set to the radially outer side and the inner side outer arm portion and the inner arm portion with respect to the imaginary line, the tensile force or pressing force acting between the adjacent insertion holes is applied as a moment to one arm portion. Even if it acts, the deformation of the arm part is suppressed by the other arm part.
[0013]
In addition, since a notch is formed between the insertion hole and the center side of the annular plate, the rigidity of the inner arm portion side of the insertion hole is reduced, and the axial displacement acting near the insertion hole of the inner arm portion is reduced. It is possible to disperse the concentrated stress in both directions of the insertion hole.
[0015]
In particular , since the rigidity of the connecting portion is changed on the inner side (center side of the annular plate) and the outer side (insertion hole side), and the rigidity on the inner side is smaller than the outer side, the inner side is deformed by deformation in the axial direction. It becomes large and the concentrated stress which acts on a connection part can be disperse | distributed further.
[0016]
The invention according to claim 2 is characterized in that a small hole is formed between the insertion hole and the lightening hole on the virtual line.
[0017]
Therefore, according to the present invention, the portion located on the imaginary line between the adjacent insertion holes is separated by the small holes into the elongated inner and outer portions, and the torque transmission path bypasses the small holes. It becomes longer and the strength of this part becomes smaller. For this reason, when the torsional torque acts in the rotational direction, the inner and outer portions are easily bent and deformed, and the concentrated stress acting around the insertion hole can be dispersed by the torsional torque.
[0018]
Further, the inner and outer portions can be dispersed with respect to axial torque.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a vehicle shaft joint according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0020]
1 and 2 show a cross section of a propeller shaft portion of a vehicle to which the shaft coupling of the first embodiment of the present invention is applied. In the figure, 20 is an output shaft on the transmission side which is the first shaft, 21 is It is the shaft main body of the propeller shaft which is a 2nd axis | shaft.
[0021]
A forged yoke 22 is connected to the end of the output shaft 20 side, and a press-molded yoke 23 is welded to the end of the shaft main body 21 side. Each of these yokes 22 and 23 has branch arms 22a and 23a that are branched in a trifurcated manner at equal intervals, and the tips of these branch arms 22a and 23a serve as coupling portions. Between the yokes 22 and 23, two superposed metal annular plates 24 and 24 are arranged, and both the yokes 22 and 23 are connected via the annular plates 24 and 24. The shaft coupling according to the present invention is composed of yokes 22 and 23 and annular plates 24 and 24 as main components.
[0022]
As shown in FIG. 1, the outer peripheral edge of each annular plate 24 is formed in a circular shape, and a relatively small circular hole 31 is formed in the center, so that the outer peripheral edge of the annular plate 24 and the circular hole 31 are formed. It is formed in the annular part with a comparatively wide space between the inner periphery. Further, six bolt insertion holes 25 are formed on the outer peripheral side at equal intervals on a concentric circle, and the branch arms 22a and 23a on the output shaft 20 side and the shaft body 21 side are as shown in FIG. Are fastened by bolts 26 and nuts 27 as fastening means at the bolt insertion holes 25 and 25 of both annular plates 24 and 24 so as to alternate in the circumferential direction. When the bolts 26 and nuts 27 are fastened, washers 28 and 28 are overlapped on the outer surface sides of the annular plates 24 and 24, and the annular plates 24 and 24 are directly sandwiched between the pair of washers 28 and 28. It has become.
[0023]
Further, as shown in FIG. 1, each annular plate 24 has a connection arm portion 29 formed between the adjacent bolt insertion holes 25, 25, and a lightening hole 30 is formed in the connection arm portion 29. Has been.
[0024]
The hollow hole 30 is formed in a substantially fan shape with a rectangular portion 30a on the outer peripheral side and a triangular portion 30b on the inner peripheral side, and the centers X and X of the bolt insertion holes 25 and 25 adjacent to the rectangular portion 30a are formed on the annular plate 24. And a virtual line p connected by a concentric circular arc curve. And the connection arm part 29 is separated and set to the outer side arm part 29a located in the radial direction outer side than the virtual line p, and the inner side arm part 29b located in the radial direction inner side from the virtual line p. . Further, both ends in the circumferential direction of the rectangular portion 30a of the lightening hole 30 and the inner end portion of the triangular portion 30b are provided with arc-shaped roundness, so that stress concentration is mitigated and durability is thereby improved. Yes.
[0025]
Accordingly, the inner and outer arm portions 29a and 29b have their respective radial width centers q ₁ and q ₂ passing through the outer side and the inner side of the virtual line p in the radial direction, so that each of these lengths is longer than the virtual line p. Is set.
[0026]
Further, six notch holes 32 are formed on a radial line S connecting the center X of the bolt insertion hole 25 and the center Y of the circular hole 31 of the inner arm portion 29b. Each of the cutout holes 32 is formed in a substantially isosceles triangle shape with the radial line S as the center, and a pair of left and right connecting portions 33 is formed between both sides of the cutout holes 32 and both sides of the triangular portion 30b of the cutout hole 30. , 33 are formed.
[0027]
Each of the connecting portions 33 is elongated in a symmetrical shape with respect to the radial line S. The width W2 on the circular hole 31 side is gradually smaller than the width W1 on the bolt insertion hole 25 side. Yes.
[0028]
Note that the lightening holes 30 and the cutout holes 32 are formed by being simultaneously punched into the annular plate 24 when the bolt insertion holes 25 are press-formed. Accordingly, the annular plate 24 can be manufactured at a low cost because the manufacturing can be completed by a single press operation and no special post-processing is required.
[0029]
Therefore, according to this shaft coupling, the radial width of the entire connecting arm portion 29 is reduced by providing the lightening hole 30, and the lengths of the inner and outer arm portions 29a and 29b are set longer. By these synergistic effects, the axial rigidity of the connecting arm portion 29 can be sufficiently reduced, and the absorption performance of the behavioral displacement in the axial direction can be sufficiently enhanced.
[0030]
Further, since it is not necessary to make the annular plate 24 thinner than necessary or to increase the diameter, there is no reduction in durability due to increased wear around the insertion hole 25 and an increase in the size of the entire shaft coupling.
[0031]
Further, this coupling is adjacent to each other because each connecting arm portion 29 of the annular plate 24 is set to be separated into an outer arm portion 29a passing through the radially outer side of the virtual line p and an inner arm portion 29b passing through the inner side. There is no problem that the connecting arm portion 29 is buckled due to a moment caused by a tensile force or a pressing force acting between the bolt insertion holes 25, 25.
[0032]
That is, as in the comparative example of FIG. 6, the connecting arm portion 1 29, if formed on the radially outer or inner side of the imaginary line p and narrower than the radial width of the insertion hole 25 laps region the radial width, can be set low axial stiffness and thereby biasing this manner the connecting arm portion 1 29 to one of the radially outer and inner imaginary line p, acting on the insertion hole 25, 25 adjacent the rotating force F ₁ and the pressing force F ₂ pulling by the drive force acts as a moment in the connecting arm portion 1 29. For example, in the case of forming the respective connecting arm portions 1 29 of like the example in FIG radially outside the imaginary line p is the tensile force F ₁ is insertion hole starting from the substantially intermediate position of the connecting arm portion 1 29 25, 25 mutually cause moment M ₁ so as to separate the pressing force F ₂ is generated a moment M ₂ so as to close the insertion hole 25 to each other starting from the substantially intermediate position of the connection in the opposite arm 1 29 Let Then, the moment M ₁ by tension F ₁ at this time, cause buckling a that causes the bore opening, such as shown in FIG. 7 in the radially outer portion of the substantially intermediate position of the connecting arm portion 1 29, the pressing moment M ₂ by the force F ₂ causes a similar buckling b radially inner portion reversed.
[0033]
However, in this embodiment, the connecting arm portion 29 is set to be separated into the outer arm portion 29a and the inner arm portion 29b inside and outside the imaginary line p, so that one arm portion 29a (29b) has Even if a moment acts, the deformation of one arm portion 29a (29b) due to the moment can be suppressed by the other arm portion 29b (29a), so that the occurrence of buckling as in the comparative example is ensured. Can be blocked. Therefore, it is possible to prevent inversion sound generated when the buckled portion returns to its shape, and foreign matter biting between the annular plates 24 and 24.
[0034]
In addition, since the notch 32 is formed between the bolt insertion hole 25 and the circular hole 31, the rigidity of the bolt insertion hole 25 on the inner arm portion 29 b side is reduced and the axial displacement acting on the annular plate 24 is reduced. It is possible to disperse the concentrated stress acting in the vicinity of the bolt insertion hole 25 of the inner arm portion 29 b in both directions of the bolt insertion hole 25.
[0035]
Further, each connecting portion 33 is formed to be elongated in a symmetrical shape with respect to the radial line S, and the width is set to be gradually smaller in the width W2 on the circular hole 31 side than on the width W1 on the bolt insertion hole 25 side. Since the rigidity of the connecting portion 33 is smaller in the circular hole 31 than in the bolt insertion hole 25 side, the bending deformation on the circular hole 31 side is increased when displaced in the axial direction, and from the vicinity of the bolt insertion hole 25. Concentrated stress acting on the connecting portion 33 can be further dispersed.
[0036]
Specifically, referring to FIG. 3 showing the distribution of such stress, when an axial torque acts on the annular plate 24, first, the torque is first near the notch hole 32 side around the bolt insertion hole 25 ( 3), but the rigidity of the inner arm portion 29b is reduced due to the presence of the notch hole 32, so that the vicinity thereof is easily bent and deformed, and the points indicated by a and b in FIG. As shown, the stress is separated and moved from the top 32a of the notch hole 32 to both sides of the bolt insertion hole 25 in the direction of the lightening hole 30 and near the inner top of the triangular part 30b of the lightening hole 30.
[0037]
Further, on the connection portion 33 side, the vicinity of the narrow circular hole 31 side (the location c in FIG. 3) easily bends and deforms to absorb the stress, so that the stress concentration applied to the vicinity of the bolt insertion hole 25 is further increased. It becomes possible to disperse widely.
[0038]
It should be noted that the reduction in rigidity in the rotational direction of the annular plate 24 due to the provision of the hole 30 in each connecting arm portion 29 can be compensated by appropriately increasing the number of overlapped annular plates 24.
[0039]
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. In the shaft joint of this embodiment, the shape of the lightening hole 40 is changed, and a small hole is formed between the lightening hole 40 and the bolt insertion hole 25. 41 is drilled.
[0040]
That is, each of the hollow holes 40 is formed in a substantially rhombus shape, and is formed in a shape combining the outer triangular portion 40a and the inner triangular portion 40b, and the virtual line is formed near the vertex 40c of the outer triangular portion 40a. While p is located, the lower vertex 40d of the inner triangular portion 40b is formed in an arc shape having a relatively small curvature.
[0041]
On the other hand, a total of 12 small holes 41 are provided on the imaginary line p, and each of the small holes 41 is formed in a substantially oval shape along the inclination angle of one side of the adjacent outer triangular portion 40a. Since the outer arm portion 29a and the inner arm portion 29b of the connecting arm 29 are arranged with the small hole 41 therebetween, the apparent length of the inner and outer portions around the small hole 41 of the inner and outer arm portions 29a and 29b is long. It has become. In addition, the structure of the notch hole 32 and the connection parts 33 and 33 are the same as those in the first embodiment.
[0042]
Therefore, in the shaft coupling of this embodiment, basically the same effect as that of the first embodiment can be obtained, but furthermore, due to the presence of each small hole 41, between the adjacent bolt insertion holes 25. The outer arm portion 29a of the connecting arm portion 29 located on the imaginary line p and the inner arm portion 29b are set to be separated into elongate inner and outer portions around the small hole 41, and the torque transmission path (in the direction of the arrow in FIG. 4) is small. The length is increased by bypassing the hole 41. Accordingly, the strength of the inner and outer portions is reduced, and it is easily bent and deformed, so that it is possible to effectively absorb the torsional torque in the rotational direction that acts on such portions. For this reason, as shown in the indicated positions d and e of FIG. It can be dispersed to the outside in the surroundings.
[0043]
Moreover, it can disperse | distribute also with respect to the torque of an axial direction by the easy bending deformation of the said inner and outer side part.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, since the hollow hole is formed in the connecting arm portion, the axial rigidity of the connecting arm portion can be increased without reducing the thickness of the annular plate or increasing the diameter. Can be lowered. In addition, since the connecting arm portion is set to the radially outer side and the inner side outer arm portion and the inner arm portion with respect to the imaginary line, the tensile force or pressing force acting between the adjacent insertion holes is applied as a moment to one arm portion. Even if it acts, the deformation of the arm part is suppressed by the other arm part.
[0045]
Furthermore, since the formation of the notch between the central side of the insertion hole and the annular plate, the rigidity of the inner arm portion side of the insertion hole is decreased, acting on the insertion hole near the inner arm portion during axial displacement It is possible to disperse the concentrated stress in both directions of the insertion hole.
[0046]
As a result, it is possible to reliably prevent cracks and breakage over time, particularly in the periphery of the insertion hole of the annular plate, and improve the durability of the annular plate.
[0047]
In particular , the rigidity of the connecting portion is changed on the inner side (center side of the annular plate) and the outer side (insertion hole side), and the rigidity on the inner side is smaller than the outer side. The deformation is increased, and the concentrated stress acting around the insertion hole can be further dispersed.
[0048]
According to the second aspect of the present invention, due to the presence of the small holes, the portions located on the imaginary line between the adjacent insertion holes are separated into elongated inner and outer portions, and these lengths are increased. Since the strength is reduced, the torsional torque in the rotational direction acting on the inner and outer portions can be effectively absorbed. For this reason, the concentrated stress acting around the insertion hole can be dispersed by the torsional torque.
[0049]
Further, the inner and outer portions can be dispersed with respect to axial torque. Therefore, the durability of the annular plate can be further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of an annular plate showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a shaft coupling showing the embodiment.
FIG. 3 is an axial stress distribution diagram acting on an annular plate in the present embodiment.
FIG. 4 is a front view of an annular plate showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a stress distribution diagram in the axial direction acting on the annular plate in the present embodiment.
FIG. 6 is a front view of an annular plate showing a comparative example of the present invention.
7 is a side view of portions a and b in FIG. 6 showing the same comparative example.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a conventional technique.
FIG. 9 is a C arrow view showing the technique.
FIG. 10 is a plan view of an annular plate showing another conventional technique.
[Explanation of symbols]
20 ... Output shaft (first shaft)
21 ... Shaft body (second axis)
22a, 23a ... Branch arm (joint part)
24 ... annular plate 25 ... insertion hole 26 ... bolt (fastening means)
27 ... Nut (fastening means)
29 ... Connection arm part 29a ... Outer arm part 29b ... Inner arm part 30/40 ... Meat removal hole 32 ... Notch hole 33 ... Connection part 41 ... Small hole p ... Virtual line

Claims

An annular plate having a large rotational rigidity is arranged at the abutting portion of the first shaft and the second shaft, and a coupling portion provided at each end of the first shaft and the second shaft at a circumferential interval. Are coupled to the annular plate via fastening means so that the first and second shafts are alternately arranged in the circumferential direction, and are drilled at predetermined intervals in the circumferential direction of the annular plate. In the vehicular shaft joint in which a portion between each insertion hole through which the fastening means provided is connected is a connecting arm portion, and the behavioral displacement in the axial direction is absorbed by elastic deformation of each connecting arm.
An outer arm that is formed on the connecting arm portion with a lightening hole and that is positioned radially outward from an imaginary line of a circular arc curve concentric with an annular plate that connects the centers of the adjacent insertion holes. And an inner arm portion located radially inward of the imaginary line, a notch hole is formed on a line connecting the center of the insertion hole of the inner arm portion and the center of the annular plate, While forming a pair of connecting portions along the radial direction of the annular plate between the punched hole and the cutout hole ,
The vehicle shaft coupling according to claim 1, wherein a width between the cutout hole and the cutout hole of the connection portion is set to be smaller on the center side of the annular plate than on the insertion hole side .

The vehicular shaft coupling according to claim 1 , wherein a small hole is formed between the insertion hole and the lightening hole on the imaginary line .