JP4037995B2 - Drive shaft - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のエンジンの動力を車輪に伝達するドライブシャフト、より詳しくは、中間シャフトと、中間シャフトの一端に取り付けた固定式等速自在継手と、中間シャフトの他端に取り付けたスライド式等速自在継手とで構成されるドライブシャフトに関するもので、ドライブシャフトの振動がエンジン振動などと関係することに起因してうなり音が発生することを防止し、振動、騒音特性の改善を図ったものである。
【0002】
【従来の技術】
自動車のドライブシャフトは、独立懸架方式の駆動輪車軸とディファレンシャル(終減速装置)との間で駆動力を伝達するために使用される。駆動輪車軸は車両荷重を分担する役目と駆動力を車輪に伝達する役目を持っている。また、駆動輪前車軸はかじ取り機能が必要なため大きな作動角と共に等速性が要求される。さらに、独立懸架方式では、ディファレンシャルが車体に取り付けられていることから、車輪または車体のバウンス等に伴うサスペンションの動きを許容する作動角が要求される。この作動角は車輪側継手ほど大きくないが、サスペンションの動きに追随した車軸の長さ変化を可能にする必要がある。これらの要求を満たすため、車輪側継手にはバーフィールド型固定式(ツェッパ型)、トリポード型固定式などの固定式継手が用いられる。一方、車体側継手にはバーフィールド型スライド式、トリポード型スライド式、クロスグルーブ型(レブロ型)などのスライド式継手が用いられる。そして、バーフィールド型、クロスグルーブ型といったボールタイプの等速自在継手ではトルク伝達要素として6個のボールを使用するのが従来一般的であった。
【0003】
たとえば、図9および図10に示すドライブシャフトは、中間シャフト50とその両端部に装着した等速自在継手51,53とで構成されている。一方の等速自在継手51は中間シャフト50の端部をディファレンシャル52の出力軸に連結するためのものであって、中間シャフト50はディファアレンシャル52の出力軸に対して屈曲可能、かつ、スラスト方向にスライド可能である。他方の等速自在継手53は中間シャフト50の端部を駆動輪車軸54に連結するための固定式等速自在継手であって、中間シャフト50は駆動輪車軸54に対して屈曲のみ可能である。このような構成によれば、車両走行時において駆動輪が上下動してもこれに追随して中間シャフト50の角度が変化し、しかも中間シャフト50の角度変化に関係なく、ディファレンシャル52から入力されるトルクを駆動輪車軸54に等速で伝達することができる。また、スライド側と固定側のいずれにも作動角を大きくとることが可能なボールタイプの等速自在継手を用いているが、とくに固定側(駆動輪側)にもボールタイプの等速自在継手を採用することにより、駆動輪車軸54と中間シャフト50との相対角度変化の許容範囲を大きくとることが可能となり、駆動輪が上下動するストロークが大きい場合にも好適に対処できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
等速自在継手51,53と中間シャフト50とが角度をとった状態でトルクを伝達する際、中間シャフト50を曲げようとする曲げモーメント(2次モーメント)が発生する。すなわち、等速自在継手51,53は、それぞれの内部に等角度間隔で配置されたトルク伝達要素(ボールまたはローラ)によってトルクを伝達する構造となっている。このような構造では、ディファレンシャル52の出力軸、中間シャフト50、および駆動輪車軸54の三者が一直線上にあるときには、トルク伝達要素が格別顕著な挙動動作を生じることはなく、大きな起振力を生じさせないものの、上記三者が非直線状に屈曲した場合には、トルク伝達要素が大きく挙動する現象がみられ、これがドライブシャフトの起振力となり、車体に伝達されて音となる。
【0005】
車両走行時に駆動輪が上下動すると、図10に示すように、中間シャフト50が角度αで傾斜した状態となる。このような状況下において、ディファレンシャル52から中間シャフト50にトルクを入力し、このトルクを駆動輪車軸54に伝達させる場合には、中間シャフト50に入力するトルクの方向と駆動輪からの反作用として生ずるトルクの方向とが互いに相違することに原因して、ドライブシャフトに上記トルクの釣り合いを保つための曲げモーメントが発生することとなる。具体的には、図11に示すように、中間シャフト50に対する入力トルクをT1、駆動輪からの反作用のトルクをT2とすると、これらのトルクT1、T2の方向が相違するために、外部からは何らかのかたちでこれらのトルクの釣り合いを保つための回転モーメントMが関与するはずである。この曲げモーメントMは、ディファレンシャル52の出力軸に垂直な方向のモーメントM1と、駆動輪車軸54に垂直な方向の曲げモーメントM2とに分けることができ、このM1、M2が2次モーメントである。なお、このM1、M2を正の2次モーメントとすると、逆向きのM1’、M2’は負の2次モーメントとなる。
【0006】
この2次モーメントは等速自在継手の構造と関連した周期的な変動成分をもち、ドライブシャフトを振動させる起振力となる。通常、2次モーメントによるドライブシャフトの振動はエンジンの振動に比較してレベル的にはかなり小さく、それ自体で不快な振動・騒音を生じさせるものではないが、その周波数がエンジンの振動の周波数と接近してくると、車室内で共振(共鳴)現象が起こり、こもり音あるいはビート音などと呼ばれる異音が発生して、乗員に不快感を与えるという問題がある。
【0007】
たとえば、それぞれ6個のボールを有する固定式等速自在継手とスライド式等速自在継手を用いてドライブシャフトの両端を連結した場合、等速自在継手に作用する2次モーメントは固定式、スライド式ともに、ボールの個数および角度位相に関連した6次の変動成分が主体となり、また、各2次モーメントの変動のピーク値(最大値、最小値)も同じ回転角で現われる。そのため、固定式、スライド式等速自在継手の各2次モーメントを合成した全体の2次モーメント(固定式+スライド式)は6次変動成分が主体となり、その振幅も増幅されて大きくなる。
【0008】
ここで、2次モーメント(固定式+スライド式)の6次変動成分の周波数をFD6、ホイール(車輪)の回転数をFWHEEL 、エンジンの回転数をFENGINE、ディファレンシャルの減速比を0.35とすると、FD6はFWHEEL の6倍になるので、FD6=6×FWHEEL =6×FENGINE×0.35=FENGINE×2.1である。一方、エンジンの振動は2次変動成分が主体であるので、FD6=(2×FENGINE)×1.05となり、2次モーメントの6次変動成分の周波数FD6は、エンジンの2次変動成分の周波数(2×FENGINE)の1.05倍となる。このように、両者の周波数が接近してくると共振(共鳴)現象によって車室内で異音が発生しやすくなる。
【0009】
固定式等速自在継手にはボールが6個、スライド式等速自在継手には、トリポードタイプの場合はローラが3個、ボールタイプの場合はボールが6個使用されているため、回転3次と6次に起因するNVH問題が発生する。固定側はボール数が6であるため回転6次の振動成分が発生するが、同時に回転3次の振動成分も発生する。これは、外側継手部材の案内溝が6本あることが影響して、外側継手部材の外径形状が三角変形しやすいためと考えられる。したがって、固定側、スライド側で発生する次数の同じ振動成分が重なり合うことにより、車両のNVH特性に悪影響を与える。
【0010】
さらに、次数の同じ振動成分が合成される場合、位相によって振幅が増減する(図12および図13参照)。なお、特開平10−122253号公報において提案されているように、固定側等速自在継手とスライド側等速自在継手のボールの位相合わせを行なうことで振幅を小さくすることは可能であるが、位相合わせのためにさらに工数が必要となるという問題がある。
【0011】
本発明の目的は、ドライブシャフトの高次振動を抑制することにより、車両のNVH性能を向上させることにある。
【0012】
【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、固定式等速自在継手とスライド式等速自在継手を次数の異なる振動特性にすることで、振動成分の低次での重なり合いを回避し、その重なりの回数をも減少させて振幅の増加を抑制するようにしたものである。振幅を減少させることはできないが、工数を要して位相合わせをする必要がなく、かつ、振幅を車両のNVH特性に影響のないレベルに抑えることができる。
【0013】
たとえば、請求項1および請求項2に記載のように、固定側に8個のボールを使用する等速自在継手を採用し、スライド側に6個のボールを使用する等速自在継手を採用することにより、固定側が回転8次、スライド側が回転6次の振動特性となるため、車両のNVH特性が改善される。
【0014】
すなわち、請求項1の発明は、中間シャフトと、前記中間シャフトの一端に取り付けた固定式等速自在継手と、前記中間シャフトの他端に取り付けたスライド式等速自在継手とで構成されるドライブシャフトにおいて、
前記固定式等速自在継手が、凹球面状の内周面に軸方向に延びる8本の案内溝を形成した外側継手部材と、凸球面状の外周面に軸方向に延びる8本の案内溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とで形成される8本のボールトラックにそれぞれ配された8個のボールと、前記ボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、
前記スライド式等速自在継手が、円筒状の内周面に軸方向に延びる6本の案内溝を形成した外側継手部材と、凸球面状の外周面に軸方向に延びる6本の案内溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とで形成される6本のボールトラックにそれぞれ配された6個のボールと、前記ボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、
振動成分の低次での重なり合いを回避したことを特徴とする。
【0015】
請求項2の発明は、中間シャフトと、前記中間シャフトの一端に取り付けた固定式等速自在継手と、前記中間シャフトの他端に取り付けたスライド式等速自在継手とで構成されるドライブシャフトにおいて、
前記固定式等速自在継手が、凹球面状の内周面に軸方向に延びる8本の案内溝を形成した外側継手部材と、凸球面状の外周面に軸方向に延びる8本の案内溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とで形成される8本のボールトラックにそれぞれ配された8個のボールと、前記ボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、
前記スライド式等速自在継手が、内周面に軸線に対して傾斜した6本の案内溝を形成した外側継手部材と、外周面に軸線に対して外側継手部材とは逆方向に傾斜した6本の案内溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とで形成される6本のボールトラックにそれぞれ配された6個のボールと、前記ボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、
振動成分の低次での重なり合いを回避したことを特徴とする。
【0016】
また、請求項3および請求項4に記載のように、固定側に8個のボールを使用する等速自在継手を採用し、スライド側にトリポード型等速自在継手を採用することにより、固定側が回転8次、スライド側が回転3次の振動特性となるため、車両のNVH特性が改善される。
【0017】
すなわち、請求項3の発明は、中間シャフトと、前記中間シャフトの一端に取り付けた固定式等速自在継手と、前記中間シャフトの他端に取り付けたスライド式等速自在継手とで構成されるドライブシャフトにおいて、
前記固定式等速自在継手が、凹球面状の内周面に軸方向に延びる8本の案内溝を形成した外側継手部材と、凸球面状の外周面に軸方向に延びる8本の案内溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とで形成される8本のボールトラックにそれぞれ配された8個のボールと、前記ボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、
前記スライド式等速自在継手が、円周方向に向き合って配置されたローラ案内面を有する3本のトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した3本の脚軸を有するトリポード部材と、前記脚軸に回転自在に支持され前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能なローラとを具備し、
振動成分の低次での重なり合いを回避したことを特徴とする。
【0018】
請求項4の発明は、中間シャフトと、前記中間シャフトの一端に取り付けた固定式等速自在継手と、前記中間シャフトの他端に取り付けたスライド式等速自在継手とで構成されるドライブシャフトにおいて、
前記固定式等速自在継手が、凹球面状の内周面に軸方向に延びる8本の案内溝を形成した外側継手部材と、凸球面状の外周面に軸方向に延びる8本の案内溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とで形成される8本のボールトラックにそれぞれ配された8個のボールと、前記ボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、
前記スライド式等速自在継手が、円周方向に向き合って配置されたローラ案内面を有する3本のトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した3本の脚軸を有するトリポード部材と、前記脚軸に回転自在に支持され前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能なローラとを具備し、
振動成分の低次での重なり合いを回避し、
前記脚軸と前記ローラの間に回転自在にリングを介在させ、前記リングの内周面を円弧状凸断面に形成すると共に、前記脚軸の外周面を、縦断面においてはストレート形状とし、かつ、横断面においては、継手の軸線と直交する方向で前記リングの内周面と接触するとともに継手の軸線方向で前記リングの内周面との間にすきまを形成するようにしたことを特徴とする。脚軸の横断面形状について、継手の軸線と直交する方向で前記リングの内周面と接触するとともに継手の軸線方向で前記リングの内周面との間にすきまを形成するような形状とは、言い換えれば、トリポード部材の軸方向で互いに向き合った面部分が相互方向に、つまり、仮想円筒面よりも小径側に退避している形状を意味する。その一つの具体例として楕円形が挙げられる(請求項5)。
【0019】
従来円形であった脚軸の断面形状を上記の形状としたことにより、継手が作動角をとったとき、ローラアセンブリの姿勢を変えることなく、脚軸が外側継手部材に対して傾くことができる。しかも、脚軸の外周面とリングとの接触楕円が横長から点に近づくため(図5(C)参照)、ローラアセンブリを傾けようとする摩擦モーメントが低減する。したがって、ローラアセンブリの姿勢が常に安定し、ローラがローラ案内面と平行に保持されるため円滑に転動することができる。これにより、スライド抵抗の低減ひいては誘起スラストの低減に寄与する。さらに、脚軸の根元部の断面係数が増加することによる脚軸の曲げ強度が向上するという利点もある。
【0020】
なお、ローラアセンブリは脚軸と外側継手部材との間に介在してトルクを伝達する役割を果たすものであるが、この種の等速自在継手におけるトルクの伝達方向は常に継手の軸線に直交する方向であるため、当該トルクの伝達方向において脚軸とリングとが接していることでトルクの伝達は可能であり、継手の軸線方向において両者間にすきまがあってもトルク伝達に支障を来すことはない。
【0021】
請求項5の発明は、請求項4に記載のドライブシャフトにおいて、脚軸の横断面を長軸が継手の軸線に直交する略楕円形としたことを特徴とする。略楕円形とは、字義どおりの楕円に限らず、一般に卵形、小判形等と称される形状を含むものとする。
【0022】
請求項6の発明は、請求項4または請求項5に記載のドライブシャフトにおいて、リングの内周面の母線を、中央部の円弧部と両端部の逃げ部とで構成したことを特徴とする。円弧部の曲率半径は、2〜3°程度の脚軸の傾きを許容できる大きさとするのが好ましい。
【0023】
請求項7の発明は、請求項4乃至6のいずれかに記載のドライブシャフトにおいて、リングとローラの間に複数の転動体を配置してリングとローラを相対回転自在としたことを特徴とする。請求項8の発明は、請求項7に記載のドライブシャフトにおいて、上記転動体が針状ころであることを特徴とする。
【0024】
請求項9の発明は、請求項3乃至8のいずれかに記載のドライブシャフトにおいて、上記ローラの外周面が球状に形成され、該ローラの球状外周面が外側継手部材のローラ案内面とがアンギュラコンタクトをなすことを特徴とする。ローラとローラ案内面とがアンギュラコンタクトをなすことにより、ローラが振れにくくなってその姿勢が一層安定するため、ローラが外側継手部材の軸方向に移動する際にローラ案内面上をより少ない抵抗で円滑に転動する。かかるアンギュラコンタクトを実現するための具体的な構成を例示するならば、ローラ案内面の断面形状をテーパ形状またはゴシックアーチ形状とすることが挙げられる。
【0025】
請求項10の発明は、請求項1乃至9のいずれかに記載のドライブシャフトにおいて、前記中間シャフトが中空であることを特徴とする。中間シャフトを中空とすることで、固定式等速自在継手のボール数を8個にしたことによる小型・コンパクト化と相俟って、ドライブシャフトの15〜20%の軽量化が達成できる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【0027】
図1に示す実施の形態は、中間シャフト50と、その一方の端部にスライド式等速自在継手の一種であるトリポード型スライド式等速自在継手51を装着し、他方の端部に固定式ジョイントの一種であるバーフィールド型固定式等速自在継手53を装着したものである。図示するように、中間シャフト50を全長にわたって筒状となし軽量化を図っている。
【0028】
まず固定側について述べると、図2に示すように、固定式等速自在継手53の一種であるバーフィールド型固定式等速自在継手は外側継手部材1と、内側継手部材2と、8個のボール3と、ケージ4を主要な構成要素としている。外側継手部材1は凹球面状の内周面1aを有し、その内周面1aの円周方向に等間隔で8本の案内溝1bを軸方向に形成してある。内側継手部材2は凸球面状の外周面2aを有し、その外周面2aの円周方向に等間隔で8本の案内溝2bを軸方向に形成してある。内側継手部材2の軸心部には、中間シャフト50の一端に歯型結合するためのセレーション孔またはスプライン孔2cを形成してある。外側継手部材1の案内溝1bと内側継手部材2の案内溝2bとは対をなして8本のボールトラックを形成し、各ボールトラックに1個のボール3が組み込まれてある。すべてのボール3はケージ4によって同一平面内に保持される。
【0029】
この実施の形態では、外側継手部材1の案内溝1bの曲率中心O1 は内周面1aの球面中心に対して、内側継手部材2の案内溝2bの曲率中心O2 は外周面2aの球面中心に対して、それぞれ、軸方向に等距離(F)だけ反対側に、つまり、曲率中心O1 は継手の開口側、曲率中心O2 は継手の奥側に、オフセットしている。そのため、案内溝1b,2bによって形成されるボールトラックは継手の開口側に向かって楔状に開いた形状を呈している。
【0030】
ケージ4の外周面4aの球面中心、および、ケージ4の外周面4aの案内面となる外側継手部材1の内周面1aの球面中心は、いずれも、ボール3の中心O3 を含む継手中心面O内にある。また、ケージ4の内周面4bの球面中心、および、ケージ4の内周面4bの案内面となる内側継手部材2の外周面2aの球面中心は、いずれも、継手中心面O内にある。それゆえ、外側継手部材1の上記オフセット量Fは案内溝1bの中心O1 と継手中心面Oとの間の軸方向距離に等しく、内側継手部材2の上記オフセット量Fは案内溝2bの中心O2 と継手中心面Oとの間の軸方向距離に等しい。外側継手部材1の案内溝1bの中心O1 と内側継手部材2の案内溝2bの中心O2 とは、継手中心面Oに対して軸方向に等距離(F)だけ反対側にずれた位置にある。つまり、案内溝1bの中心O1 は継手の開口側に位置し、案内溝2bの中心O2 は継手の奥側に位置している。
【0031】
外側継手部材1と内側継手部材2とが角度をなすとき、ケージ4に保持されたボール3はあらゆる作動角θにおいて作動角θを二等分する平面内に維持される。その結果、ボール3の中心O3 から外側継手部材1の軸線までの距離と内側継手部材2の軸線までの距離が常に相等しくなるため、継手の等速性が確保される。ここで、外側継手部材1の案内溝1bの中心O1 とボール3の中心O3 を結ぶ線分の長さ、内側継手部材2の案内溝2bの中心O2 とトルク伝達ボール3の中心O3 を結ぶ線分の長さが、それぞれPCRであり、両者は相等しい。ボール3の直径(DBALL)とボール3のピッチ円径(PCDBALL)との比r1=PCDBALL/DBALL)は、3.3≦r1≦5.0の範囲内の値とすることができる。3.3≦r1≦5.0とした理由は、外側継手部材等の強度、継手の負荷容量および耐久性を6個のボールを使用する固定式等速自在継手(以下、「比較品」という)と同等以上に確保するためである。すなわち、等速自在継手においては、限られたスペースの範囲で、ボールのピッチ円径(PCDBALL)を大幅に変更することは困難である。そのため、r1の値は主にボールの直径(DBALL)に依存することになる。r1<3.3であると(主に直径DBALLが大きい場合)、他の部品(外側継手部材、内側継手部材等)の肉厚が薄くなりすぎて、強度の点で懸念が生じる。逆にr1>5.0であると(主に直径DBALLが小さい場合)、負荷容量が小さくなり、耐久性の点で懸念が生じる。また、直径DBALLが小さくなると接触部分の接触楕円が小さくなるため、ボールと案内溝との接触部分の面圧が上昇し、案内溝の溝肩エッジ部分の欠け等の要因になることが懸念される。3.3≦r1≦5.0とすることにより、外側継手部材等の強度、継手の負荷容量および耐久性を比較品と同等以上に確保することができる。より好ましくは、3.5≦r1≦5.0の範囲、例えば、r1=3.83、またはその近傍の値に設定するのがよい。
【0032】
外側継手部材1の外径(DOUTER )と内側継手部材2の歯型(セレーションまたはスプライン)2cのピッチ円径(PCDSERR)との比r2(=DOUTER /PCDSERR)は2.5≦r2≦3.5の範囲内の値に設定することができる。2.5≦r2≦3.5とした理由は次のとおりである。内側継手部材の歯型2cのピッチ円径(PCDSERR)は、ドライブシャフトの強度等との関係で大幅に変更することはできない。そのため、r2の値は、主に外側継手部材の外径(DOUTER )に依存することになる。r2<2.5であると(主に外径DOUTER が小さい場合)、各部品(外側継手部材、内側継手部材等)の肉厚が薄くなりすぎて、強度の点で懸念が生じる。一方、r2>3.5であると(主に外径DOUTER が大きい場合)、寸法的な面等から実用上の問題が生じる場合があり、また、コンパクト化という目的も達成できない。2.5≦r2≦3.5とすることにより、外側継手部材等の強度および継手の耐久性を比較品と同等以上に確保することができ、かつ、実用上の要請も満足できる。好ましくは、2.5≦r2<3.2とするのがよい。
【0033】
この実施の形態の等速自在継手は、ボール3の数が8であり、比較品に比べ、継手の全負荷容量に占めるボール1個当りの負荷割合が少ないので、同じ呼び寸法の比較品に対して、ボール3の直径(DBALL)を小さくし、外側継手部材1の肉厚および内側継手部材2の肉厚を比較品と同程度に確保することが可能である。また、同じ呼び寸法の比較品に対して、比r2(=DOUTER /PCDSERR)を小さくして(比較品におけるr2の一般的な値はr2≧3.2である)、比較品と同等以上の強度、負荷容量および耐久性を確保しつつ、外径寸法(DOUTER )のより一層のコンパクト化を図ることができる。また、比較品に比べて低発熱でもあることが実験の結果確認されている。
【0034】
図示は省略したが、上述のバーフィールド型固定式等速自在継手の変形態様として、案内溝のアンダーカットをなくして高角度化を図ったいわゆるアンダーカットフリータイプを採用することもできる。
【0035】
次にスライド側について述べると、図3および図4はスライド式等速自在継手21の一種であるトリポード型スライド式等速自在継手を示す。ここで、図3(A)に継手の横断面を示し、図4(A)に作動角θをとった状態の継手の縦断面を示す。
【0036】
この等速自在継手は外側継手部材10とトリポード部材20とからなり、外側継手部材10は内周面に軸方向に延びる3本のトラック溝12を有する。各トラック溝12の円周方向で向かい合った側壁にローラ案内面14が形成されている。トリポード部材20は半径方向に突出した3本の脚軸22を有し、各脚軸22にはローラ34が取り付けてあり、このローラ34が外側継手部材10のトラック溝12内に収容される。ローラ34の外周面はローラ案内面14に適合する凸曲面である。
【0037】
ここでは、ローラ34の外周面は脚軸22の軸線から半径方向に離れた位置に曲率中心を有する円弧を母線とする凸曲面であり、ローラ案内面14の断面形状はゴシックアーチ形状であって、これにより、ローラ34とローラ案内面14とがアンギュラコンタクトをなす。図3(A)において、二つの当たり位置を一点鎖線で示してある。球面状のローラ外周面に対してローラ案内面14の断面形状をテーパ形状としても両者のアンギュラコンタクトが実現する。このようにローラ34とローラ案内面14とがアンギュラコンタクトをなす構成を採用することによって、ローラが振れにくくなるため姿勢が安定する。なお、アンギュラコンタクトを採用しない場合には、たとえば、ローラ案内面14を軸線が外側継手部材10の軸線と平行な円筒面の一部で構成し、その断面形状をローラ34の外周面の母線に対応する円弧とすることもできる。
【0038】
脚軸22の外周面にリング32が外嵌している。このリング32とローラ34とは複数の針状ころ36を介してユニット化され、相対回転可能なローラアセンブリを構成している。すなわち、リング32の円筒形外周面を内側軌道面とし、ローラ34の円筒形内周面を外側軌道面として、これらの内外軌道面間に針状ころ36が転動自在に介在する。図3(B)に示されるように、針状ころ36は、できるだけ多くのころを入れた、保持器のない、いわゆる総ころ状態で組み込まれている。符号33,35で指してあるのは、針状ころ36の抜け落ち止めのためにローラ34の内周面に形成した環状溝に装着した一対のワッシャである。
【0039】
脚軸22の外周面は、縦断面(図4(A))で見ると脚軸22の軸線と平行なストレート形状であり、横断面(図3(B))で見ると、長軸が継手の軸線に直交する楕円形状である。脚軸の断面形状は、トリポード部材20の軸方向で見た肉厚を減少させて略楕円状としてある。言い換えれば、脚軸の断面形状は、トリポード部材の軸方向で互いに向き合った面が相互方向に、つまり、仮想円筒面よりも小径側に退避している。
【0040】
リング32の内周面は円弧状凸断面を有する。すなわち、内周面の母線が半径rの凸円弧である(図3(C))。このことと、脚軸22の断面形状が上述のように略楕円形状であり、脚軸22とリング32との間には所定のすきまが設けてあることから、リング32は脚軸22の軸方向での移動が可能であるばかりでなく、脚軸22に対して首振り揺動自在である。また、上述のとおりリング32とローラ34は針状ころ36を介して相対回転自在にユニット化されているため、脚軸22に対し、リング32とローラ34がユニットとして首振り揺動可能な関係にある。ここで、首振りとは、脚軸22の軸線を含む平面内で、脚軸22の軸線に対してリング32およびローラ34の軸線が傾くことをいう(図4(A)参照)。
【0041】
仮に脚軸22の外周面が全周にわたってリング32の内周面と接する構造とした場合、接触楕円が円周方向に延びた横長形状を呈することとなる。そのため、外側継手部材10に対して脚軸22が傾くとき、脚軸22の動きに伴ってリング32を、延いてはローラ34を傾かせるように作用する摩擦モーメントが発生する。これに対し、図3に示した実施の形態では、脚軸22の横断面が略楕円状で、リング32の内周面の横断面が円筒形であることから、図3(C)に破線で示すように、両者の接触楕円は点に近いものとなり、同時に面積も小さくなる。したがって、ローラアセンブリ(32,34)を傾かせようとする力が非常に低減し、ローラ34の姿勢の安定性が一層向上する。
【0042】
図5および図6に示す実施の形態は、リング32の内周面の母線が、上述の実施の形態では単一の円弧で形成されているのに対して、中央の円弧部32aとその両側の逃げ部32bとの組合せで形成されている点でのみ相違する。なお、図5(A)では一部の部品すなわち、リング32、ローラ34、ワッシャ33,35を断面にしたものであるが、引出し線や中心線との輻輳を避けるため、断面を表わすハッチングを省略してある。逃げ部32bは、図5(C)のように作動角θをとったときの脚軸22との干渉を避けるための部分であり、円弧部32aの端からリング32の端部に向かって徐々に拡径した直線または曲線で構成する。ここでは、逃げ部32bを円錐角β=50°の円錐面の一部とした場合を例示してある。円弧部32aは、リング32に対する脚軸22の2〜3°程度の傾きを許容するため、たとえば30mm程度の大きな曲率半径Rとする。トリポード型等速自在継手では、機構上、外側継手部材10が1回転するときトリポード部材20は外側継手部材(10)の中心に対して3回振れ回る。このとき符号e(図4(A)、図5(C))で表わされる偏心量は作動角θに比例して増加する。そして、3本の脚軸22は120°ずつ離間しているが、作動角θをとると、図4(B)に示すように、図の上側に表われている垂直な脚軸22を基本として考えると、他の2本の脚軸22は、一点鎖線で示す作動角0のときのそれらの軸線からわずかに傾く。その傾きは作動角θがたとえば約23°のとき2〜3°程度となる。この傾きがリング32の内周面の円弧部32aの曲率によって無理なく許容されるため、脚軸22とリング32との接触部における面圧が過度に高くなるのを防止することができる。なお、図4(B)は、図4(A)、図5(C)の左側面から見たトリポード部材20の3本の脚軸22を模式的に図示したもので、実線が脚軸を表わしている。
【0043】
スライド式等速自在継手51としては、図7に示すバーフィールド型スライド式等速自在継手(ダブルオフセット型等速自在継手:DOJ)を採用することもできる。この等速自在継手は、外側継手部材1’と、内側継手部材2’と、トルク伝達ボール3’と、ケージ4’を主要な構成要素としている。外側継手部材1’は、円筒状の内周面1a’を有し、その内周面1a’に円周方向で等間隔に6本の軸方向に延びる案内溝1b’を形成してある。内側継手部材2’は、球面状の外周面2a’を有し、その外周面2a’に円周方向で等間隔に、軸方向に延びる6本の案内溝2b’を形成してある。内側継手部材2’の軸心部に、中間軸20と歯型結合するためのセレーション孔またはスプライン孔2c’を形成してある。外側継手部材1’の案内溝1b’と内側継手部材2’の案内溝2b’とが対をなして6本のボールトラックを形成し、各ボールトラックに1個ずつボール3’が組み込まれてある。すべてのボール3’はケージ4’によって同一平面内に保持される。ケージ4’の内周面4a’の球面中心と外周面4b’の球面中心とは、それぞれ、ケージ4’のポケット中心に対して軸方向に等距離だけ反対側にオフセットしている。
【0044】
図8は、スライド式等速自在継手51のさらに別の例としてレブロ型等速自在継手(LJ)を示す。この等速自在継手は、内周面1a”に6本の案内溝1b”を有する外側継手部材1”と、外周面2a”に6本の案内溝2b”を有する内側継手部材輪2”と、対をなす外側継手部材の案内溝1b”と内側継手部材の案内溝2b”とで形成されるボールトラックにそれぞれ組み込まれた6個のボール3”と、すべてのボール3”を同一平面内に保持するケージ4”と、継手の一端側に取り付けられたエンドプレート5と、継手の他端側に取り付けられたダストシール7とを備える。外側継手部材1”とディファレンシャル52の出力軸Sとは、エンドプレート5を挟み込んだ状態でボルト8によって締結される。内側継手部材2”はセレーション孔またはスプライン孔2c”により中間シャフト50と結合される。外側継手部材1”の案内溝1b”と内側継手部材2”の案内溝2b”は、互いに逆方向に、軸線に対して所定角度傾斜しており、案内溝のこのような形状からこの等速自在継手はクロスグルーブ型とも称される。
【0045】
【発明の効果】
本発明は、中間シャフトの両端の等速自在継手を、固定側に8個のボールを使用する等速自在継手を採用し、スライド側に6個のボールを使用する等速自在継手または3個のローラを使用する等速自在継手を採用した組合せとしたので、少なくとも2次モーメントによるドライブシャフトの共振(共鳴)現象が生じにくくなる。これにより、車室内における異音の発生が抑制され、NVH性能の向上に寄与することができる。
【0046】
固定式等速自在継手について、ボールのピッチ円径(PCDBALL)と直径(DBALL)との比r1(=PCDBALL/DBALL)、外側継手部材の外径(DOUTER )と内側継手部材の歯型のピッチ円径(PCDSERR)との比r2(=DOUTER /PCDSERR)を実施の形態に関して例示した数値範囲内に設定することにより等速自在継手のサイズダウンを図ることができるので、ドライブシャフトのコンパクト化が達成され、車体重量の軽量化、低燃費化にとって有利である。さらに、中間シャフトを中空とすることによって一層の軽量化が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図1】ドライブシャフトの縦断面図である。
【図2】(A)はバーフィールド型固定式等速自在継手の縦断面図、
(B)は横断面図である。
【図3】(A)はトリポード型スライド式等速自在継手の横断面図、
(B)は脚軸に垂直な断面図、
(C)は接触楕円を説明するためのリングの断面図である。
【図4】(A)は図3の等速自在継手の縦断面図であって作動角をとった状態を示し、(B)は(A)におけるトリポード部材の模式的側面図である。
【図5】(A)は一部を断面にしたトリポード型スライド式等速自在継手の端面図、
(B)は(A)における脚軸に垂直な断面図、
(C)は(A)の継手の縦断面図であって作動角をとった状態を示す。
【図6】図5におけるリングの拡大断面図である。
【図7】ダブルオフセット型スライド式等速自在継手の縦断面図である。
【図8】クロスグルーブ型等速自在継手の縦断面図である。
【図9】自動車の動力伝達装置を示す縦断面図である。
【図10】図9におけるドライブシャフトの縦断面図である。
【図11】曲げモーメントを説明するベクトル図である。
【図12】振動成分の合成線図である。
【図13】振動成分の合成線図である。
【符号の説明】
1,1’,1” 外側継手部材
2,2’,2” 内側継手部材
3,3’,3” ボール
4,4’,4” ケージ
10 外側継手部材
14 ローラ案内面
20 トリポード部材
22 脚軸
32 リング
34 ローラ
36 針状ころ
50 中間シャフト
51 スライド式等速自在継手
52 ディファレンシャル
53 固定式等速自在継手
54 駆動輪車軸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a drive shaft for transmitting the power of an automobile engine to a wheel, more specifically, an intermediate shaft, a fixed constant velocity universal joint attached to one end of the intermediate shaft, and a slide type attached to the other end of the intermediate shaft. It relates to drive shafts composed of constant velocity universal joints. It has been designed to improve vibration and noise characteristics by preventing the generation of beating noise due to the vibration of the drive shaft being related to engine vibration. Is.
[0002]
[Prior art]
The drive shaft of an automobile is used to transmit a driving force between a drive wheel axle of an independent suspension system and a differential (final reduction gear). The drive wheel axle has a role of sharing the vehicle load and a role of transmitting the driving force to the wheels. In addition, since the front axle of the driving wheel requires a steering function, constant speed is required with a large operating angle. Further, in the independent suspension system, since the differential is attached to the vehicle body, an operation angle that allows the movement of the suspension accompanying the bounce of the wheel or the vehicle body is required. This operating angle is not as great as that of the wheel side joint, but it is necessary to make it possible to change the length of the axle following the movement of the suspension. In order to satisfy these requirements, fixed joints such as a barfield type fixed type (Zepper type) and a tripod type fixed type are used for the wheel side joint. On the other hand, a sliding joint such as a bar field type sliding type, a tripod type sliding type, or a cross groove type (Rebro type) is used as the vehicle body side coupling. In ball-type constant velocity universal joints such as a bar field type and a cross groove type, it has conventionally been common to use six balls as torque transmitting elements.
[0003]
For example, the drive shaft shown in FIGS. 9 and 10 includes an
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When torque is transmitted in a state where the constant velocity
[0005]
When the driving wheel moves up and down during traveling of the vehicle, the
[0006]
This secondary moment has a periodic fluctuation component related to the structure of the constant velocity universal joint, and becomes a vibration force that vibrates the drive shaft. Normally, the vibration of the drive shaft due to the second moment is considerably small in level compared to the vibration of the engine, and it does not cause unpleasant vibration / noise by itself. When approaching, a resonance (resonance) phenomenon occurs in the passenger compartment, and there is a problem that an abnormal sound called a booming sound or a beat sound is generated, which causes discomfort to the passenger.
[0007]
For example, when both ends of the drive shaft are connected using a fixed type constant velocity universal joint and a slide type constant velocity universal joint each having six balls, the secondary moment acting on the constant velocity universal joint is fixed, sliding type Both are mainly composed of sixth-order fluctuation components related to the number of balls and the angular phase, and peak values (maximum values and minimum values) of fluctuations of the respective second moments also appear at the same rotation angle. For this reason, the total second moment (fixed type + slide type) obtained by synthesizing the second moments of the fixed type and slide type constant velocity universal joints is mainly composed of the sixth order fluctuation component, and its amplitude is amplified and increased.
[0008]
Here, assuming that the frequency of the sixth-order fluctuation component of the second moment (fixed type + sliding type) is FD6, the wheel (wheel) rotation speed is FWHEEL, the engine rotation speed is FENGINE, and the differential reduction ratio is 0.35. FD6 is 6 times FWHEEL, so FD6 = 6 × FWHEEL = 6 × FENGINE × 0.35 = FENGINE × 2.1. On the other hand, since the vibration of the engine is mainly composed of the second order fluctuation component, FD6 = (2 × FENGINE) × 1.05, and the frequency FD6 of the sixth order fluctuation component of the second moment is the frequency of the second order fluctuation component of the engine. 1.05 times (2 × FENGINE). Thus, when both frequencies approach each other, abnormal noise is likely to occur in the passenger compartment due to a resonance (resonance) phenomenon.
[0009]
The fixed type constant velocity universal joint uses 6 balls, and the slide type constant velocity universal joint uses 3 rollers for the tripod type and 6 balls for the ball type. And the NVH problem caused by the sixth order occurs. Since the number of balls on the fixed side is six, a sixth-order rotational vibration component is generated, but at the same time, a third-order rotational vibration component is also generated. This is presumably because the outer joint member has six guide grooves, and the outer diameter shape of the outer joint member easily undergoes triangular deformation. Therefore, when the vibration components having the same order generated on the fixed side and the slide side overlap, the NVH characteristic of the vehicle is adversely affected.
[0010]
Further, when vibration components having the same order are combined, the amplitude increases or decreases depending on the phase (see FIGS. 12 and 13). As proposed in JP-A-10-122253, it is possible to reduce the amplitude by performing phase alignment of the balls of the fixed side constant velocity universal joint and the slide side constant velocity universal joint, There is a problem that more man-hours are required for phase alignment.
[0011]
An object of the present invention is to improve the NVH performance of a vehicle by suppressing higher-order vibrations of the drive shaft.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention avoids the overlap of vibration components at low order by making the constant-type constant velocity universal joint and the slide-type constant velocity universal joint have vibration characteristics having different orders. The number of times is also reduced to suppress the increase in amplitude. Although the amplitude cannot be reduced, it is not necessary to adjust the phase by man-hours, and the amplitude can be suppressed to a level that does not affect the NVH characteristics of the vehicle.
[0013]
For example, a constant velocity universal joint using eight balls on the fixed side and a constant velocity universal joint using six balls on the slide side are employed as described in
[0014]
That is, the invention of claim 1 is a drive comprising an intermediate shaft, a fixed type constant velocity universal joint attached to one end of the intermediate shaft, and a slide type constant velocity universal joint attached to the other end of the intermediate shaft. In the shaft,
The fixed type constant velocity universal joint has an outer joint member in which eight guide grooves extending in the axial direction are formed on the inner surface of the concave spherical surface, and eight guide grooves extending in the axial direction on the outer surface of the convex spherical surface. 8 balls respectively arranged on 8 ball tracks formed by the inner joint member formed with the guide groove of the outer joint member and the guide groove of the inner joint member that form a pair, and the balls on the same plane A cage to be held inside,
The slide type constant velocity universal joint has an outer joint member in which six guide grooves extending in the axial direction are formed on the cylindrical inner peripheral surface, and six guide grooves extending in the axial direction on the convex spherical outer peripheral surface. Six balls disposed on each of six ball tracks formed by the formed inner joint member, the guide groove of the outer joint member and the guide groove of the inner joint member forming a pair, and the balls in the same plane With cage to holdAnd
Avoided low-order overlap of vibration componentsIt is characterized by that.
[0015]
The invention according to
The fixed type constant velocity universal joint has an outer joint member in which eight guide grooves extending in the axial direction are formed on the inner surface of the concave spherical surface, and eight guide grooves extending in the axial direction on the outer surface of the convex spherical surface. 8 balls respectively arranged on 8 ball tracks formed by the inner joint member formed with the guide groove of the outer joint member and the guide groove of the inner joint member that form a pair, and the balls on the same plane A cage to be held inside,
The slide type constant velocity universal joint has an outer joint member formed with six guide grooves inclined with respect to the axis on the inner peripheral surface, and an outer joint member inclined with respect to the axis on the outer peripheral surface in a direction opposite to that of the outer joint member. Six balls respectively arranged on six ball tracks formed by an inner joint member having a guide groove formed therein, a guide groove of the outer joint member forming a pair and a guide groove of the inner joint member; A cage for holding the ball in the same planeAnd
Avoided low-order overlap of vibration componentsIt is characterized by that.
[0016]
Further, as described in
[0017]
That is, the invention of
The fixed type constant velocity universal joint has an outer joint member in which eight guide grooves extending in the axial direction are formed on the inner surface of the concave spherical surface, and eight guide grooves extending in the axial direction on the outer surface of the convex spherical surface. 8 balls respectively arranged on 8 ball tracks formed by the inner joint member formed with the guide groove of the outer joint member and the guide groove of the inner joint member that form a pair, and the balls on the same plane A cage to be held inside,
The sliding type constant velocity universal joint has a tripod having an outer joint member having three track grooves having roller guide surfaces arranged facing each other in the circumferential direction, and three leg shafts projecting in the radial direction. A member, and a roller rotatably supported by the leg shaft and movable in the axial direction of the outer joint member along the roller guide surface.And
Avoided low-order overlap of vibration componentsIt is characterized by that.
[0018]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a drive shaft including an intermediate shaft, a fixed type constant velocity universal joint attached to one end of the intermediate shaft, and a slide type constant velocity universal joint attached to the other end of the intermediate shaft. ,
The fixed type constant velocity universal joint has an outer joint member in which eight guide grooves extending in the axial direction are formed on the inner surface of the concave spherical surface, and eight guide grooves extending in the axial direction on the outer surface of the convex spherical surface. 8 balls respectively arranged on 8 ball tracks formed by the inner joint member formed with the guide groove of the outer joint member and the guide groove of the inner joint member that form a pair, and the balls on the same plane A cage to be held inside,
The sliding type constant velocity universal joint has a tripod having an outer joint member having three track grooves having roller guide surfaces arranged facing each other in the circumferential direction, and three leg shafts projecting in the radial direction. A member and a roller rotatably supported by the leg shaft and movable in the axial direction of the outer joint member along the roller guide surface,
Avoiding overlapping of vibration components at lower order,
A ring is rotatably interposed between the leg shaft and the roller, the inner peripheral surface of the ring is formed in an arcuate convex cross section, and the outer peripheral surface of the leg shaft is a straight shape in the vertical cross section, and The cross section is characterized in that it is in contact with the inner peripheral surface of the ring in a direction perpendicular to the axis of the joint and a gap is formed between the inner peripheral surface of the ring in the axial direction of the joint. To do. About the cross-sectional shape of the leg shaft, the shape that contacts the inner peripheral surface of the ring in a direction orthogonal to the axis of the joint and forms a gap between the inner peripheral surface of the ring in the axial direction of the joint In other words, it means a shape in which the surface portions of the tripod member facing each other in the axial direction are retracted in the mutual direction, that is, on the smaller diameter side than the virtual cylindrical surface. One specific example is an ellipse (Claim 5).
[0019]
Since the cross-sectional shape of the leg shaft, which has been circular in the past, is the above shape, the leg shaft can be inclined with respect to the outer joint member without changing the posture of the roller assembly when the joint takes an operating angle. . In addition, since the contact ellipse between the outer peripheral surface of the leg shaft and the ring approaches the point from the horizontally long (see FIG. 5C), the friction moment for tilting the roller assembly is reduced. Accordingly, the posture of the roller assembly is always stable, and since the roller is held in parallel with the roller guide surface, it can roll smoothly. Thereby, it contributes to the reduction of the slide resistance, and hence the induced thrust. Further, there is an advantage that the bending strength of the leg shaft is improved by increasing the section modulus of the base portion of the leg shaft.
[0020]
The roller assembly plays a role of transmitting torque by being interposed between the leg shaft and the outer joint member, but the torque transmission direction in this type of constant velocity universal joint is always orthogonal to the axis of the joint. Therefore, torque transmission is possible because the leg shaft and ring are in contact with each other in the torque transmission direction, and even if there is a gap between them in the axial direction of the joint, torque transmission will be hindered. There is nothing.
[0021]
According to a fifth aspect of the present invention, in the drive shaft according to the fourth aspect, the transverse cross section of the leg shaft is substantially elliptical with the major axis orthogonal to the axis of the joint. The substantially elliptical shape is not limited to the literal shape of the ellipse, but includes shapes generally referred to as oval shapes, oval shapes, and the like.
[0022]
A sixth aspect of the present invention is the drive shaft according to the fourth or fifth aspect, wherein the generatrix of the inner peripheral surface of the ring is composed of a circular arc portion at the center and relief portions at both ends. . The radius of curvature of the arc portion is preferably set to a size that allows the inclination of the leg shaft to be about 2 to 3 °.
[0023]
A seventh aspect of the present invention is the drive shaft according to any one of the fourth to sixth aspects, wherein a plurality of rolling elements are disposed between the ring and the roller so that the ring and the roller are rotatable relative to each other. . According to an eighth aspect of the present invention, in the drive shaft according to the seventh aspect, the rolling element is a needle roller.
[0024]
According to a ninth aspect of the present invention, in the drive shaft according to any one of the third to eighth aspects, the outer peripheral surface of the roller is formed in a spherical shape, and the spherical outer peripheral surface of the roller is an angular contact with the roller guide surface of the outer joint member. It is characterized by making contact. Since the roller and the roller guide surface form an angular contact, the roller is less likely to swing and the posture thereof is further stabilized.Therefore, when the roller moves in the axial direction of the outer joint member, the roller guide surface has less resistance. Roll smoothly. If the concrete structure for implement | achieving this angular contact is illustrated, it will be mentioned that the cross-sectional shape of a roller guide surface is made into a taper shape or a gothic arch shape.
[0025]
According to a tenth aspect of the present invention, in the drive shaft according to any one of the first to ninth aspects, the intermediate shaft is hollow. By making the intermediate shaft hollow, the weight of the drive shaft can be reduced by 15 to 20% in combination with the reduction in size and size due to the number of balls of the fixed type constant velocity universal joint being eight.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0027]
In the embodiment shown in FIG. 1, an
[0028]
First, the fixed side will be described. As shown in FIG. 2, the Barfield type fixed type constant velocity universal joint, which is a kind of fixed type constant velocity
[0029]
In this embodiment, the center of curvature O1 of the
[0030]
The spherical center of the outer
[0031]
When the outer joint member 1 and the inner
[0032]
The ratio r2 (= DOUTER / PCDSERR) between the outer diameter (DOUTER) of the outer joint member 1 and the pitch circle diameter (PCDSERR) of the tooth type (serration or spline) 2c of the inner
[0033]
In the constant velocity universal joint of this embodiment, the number of
[0034]
Although not shown, a so-called undercut-free type in which the guide groove is undercut and the angle is increased can be employed as a modification of the above-described barfield type fixed type constant velocity universal joint.
[0035]
Next, the slide side will be described. FIGS. 3 and 4 show a tripod type slide type constant velocity universal joint which is a kind of the slide type constant velocity universal joint 21. Here, FIG. 3 (A) shows a cross section of the joint, and FIG. 4 (A) shows a vertical section of the joint in a state where the operating angle θ is taken.
[0036]
This constant velocity universal joint includes an outer
[0037]
Here, the outer peripheral surface of the
[0038]
A
[0039]
The outer peripheral surface of the
[0040]
The inner peripheral surface of the
[0041]
If the outer peripheral surface of the
[0042]
In the embodiment shown in FIG. 5 and FIG. 6, the bus bar on the inner peripheral surface of the
[0043]
As the slide type constant velocity
[0044]
FIG. 8 shows a Lebro type constant velocity universal joint (LJ) as still another example of the slide type constant velocity
[0045]
【The invention's effect】
The present invention employs constant velocity universal joints at both ends of the intermediate shaft, constant velocity universal joints that use eight balls on the fixed side, and constant velocity universal joints that use six balls on the slide side or three Therefore, a drive shaft resonance (resonance) phenomenon due to at least a second moment is less likely to occur. Thereby, generation | occurrence | production of the abnormal noise in a vehicle interior is suppressed and it can contribute to the improvement of NVH performance.
[0046]
For fixed type constant velocity universal joints, the ratio r1 (= PCDBALL / DBALL) of the pitch circle diameter (PCDBBALL) to the diameter (DBALL) of the ball, the outer diameter (DOUTER) of the outer joint member, and the tooth pattern pitch of the inner joint member Since the ratio r2 (= DOUTER / PCDSERR) with the circle diameter (PCDSERR) is set within the numerical range exemplified for the embodiment, the size of the constant velocity universal joint can be reduced, so that the drive shaft can be made compact. This is achieved and is advantageous for reducing the weight of the vehicle body and reducing fuel consumption. Furthermore, further weight reduction is realized by making the intermediate shaft hollow.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a drive shaft.
FIG. 2A is a longitudinal sectional view of a Barfield type fixed type constant velocity universal joint,
(B) is a cross-sectional view.
FIG. 3A is a cross-sectional view of a tripod type slide type constant velocity universal joint,
(B) is a cross-sectional view perpendicular to the leg axis,
(C) is sectional drawing of the ring for demonstrating a contact ellipse.
4A is a longitudinal cross-sectional view of the constant velocity universal joint of FIG. 3 and shows a state in which an operating angle is taken, and FIG. 4B is a schematic side view of the tripod member in FIG.
FIG. 5 (A) is an end view of a tripod type slide type constant velocity universal joint, partly in section,
(B) is a cross-sectional view perpendicular to the leg axis in (A),
(C) is a longitudinal cross-sectional view of the joint of (A) and shows a state in which an operating angle is taken.
6 is an enlarged cross-sectional view of the ring in FIG.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a double offset type slide type constant velocity universal joint.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a cross groove type constant velocity universal joint.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a power transmission device for an automobile.
10 is a longitudinal sectional view of the drive shaft in FIG.
FIG. 11 is a vector diagram for explaining a bending moment.
FIG. 12 is a composite diagram of vibration components.
FIG. 13 is a composite diagram of vibration components.
[Explanation of symbols]
1,1 ', 1 "outer joint member
2,2 ', 2 "inner joint member
3,3 ', 3 "ball
4,4 ', 4 "cage
10 Outer joint member
14 Roller guide surface
20 Tripod members
22 Leg axis
32 rings
34 Laura
36 Needle roller
50 Intermediate shaft
51 Sliding constant velocity universal joint
52 Differential
53 Fixed Constant Velocity Universal Joint
54 Drive wheel axle
Claims (10)
前記固定式等速自在継手が、凹球面状の内周面に軸方向に延びる8本の案内溝を形成した外側継手部材と、凸球面状の外周面に軸方向に延びる8本の案内溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とで形成される8本のボールトラックにそれぞれ配された8個のボールと、前記ボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、
前記スライド式等速自在継手が、円筒状の内周面に軸方向に延びる6本の案内溝を形成した外側継手部材と、凸球面状の外周面に軸方向に延びる6本の案内溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とで形成される6本のボールトラックにそれぞれ配された6個のボールと、前記ボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、
振動成分の低次での重なり合いを回避したことを特徴とするドライブシャフト。In a drive shaft composed of an intermediate shaft, a fixed constant velocity universal joint attached to one end of the intermediate shaft, and a slide type constant velocity universal joint attached to the other end of the intermediate shaft,
The fixed type constant velocity universal joint has an outer joint member in which eight guide grooves extending in the axial direction are formed on the inner surface of the concave spherical surface, and eight guide grooves extending in the axial direction on the outer surface of the convex spherical surface. 8 balls respectively arranged on 8 ball tracks formed by the inner joint member formed with the guide groove of the outer joint member and the guide groove of the inner joint member that form a pair, and the balls on the same plane A cage to be held inside,
The slide type constant velocity universal joint has an outer joint member in which six guide grooves extending in the axial direction are formed on the cylindrical inner peripheral surface, and six guide grooves extending in the axial direction on the convex spherical outer peripheral surface. Six balls disposed on each of six ball tracks formed by the formed inner joint member, the guide groove of the outer joint member and the guide groove of the inner joint member forming a pair, and the balls in the same plane comprising a cage for holding the,
A drive shaft characterized by avoiding low-order overlap of vibration components .
前記固定式等速自在継手が、凹球面状の内周面に軸方向に延びる8本の案内溝を形成した外側継手部材と、凸球面状の外周面に軸方向に延びる8本の案内溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とで形成される8本のボールトラックにそれぞれ配された8個のボールと、前記ボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、
前記スライド式等速自在継手が、内周面に軸線に対して傾斜した6本の案内溝を形成した外側継手部材と、外周面に軸線に対して外側継手部材の案内溝とは逆方向に傾斜した6本の案内溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とで形成される6本のボールトラックにそれぞれ配された6個のボールと、前記ボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、
振動成分の低次での重なり合いを回避したことを特徴とするドライブシャフト。In a drive shaft composed of an intermediate shaft, a fixed constant velocity universal joint attached to one end of the intermediate shaft, and a slide type constant velocity universal joint attached to the other end of the intermediate shaft,
The fixed type constant velocity universal joint has an outer joint member in which eight guide grooves extending in the axial direction are formed on the inner surface of the concave spherical surface, and eight guide grooves extending in the axial direction on the outer surface of the convex spherical surface. 8 balls respectively arranged on 8 ball tracks formed by the inner joint member formed with the guide groove of the outer joint member and the guide groove of the inner joint member that form a pair, and the balls on the same plane A cage to be held inside,
The sliding type constant velocity universal joint has an outer joint member in which six guide grooves inclined with respect to the axis are formed on the inner peripheral surface, and a guide groove of the outer joint member on the outer peripheral surface in a direction opposite to the axis. Six balls respectively disposed on six ball tracks formed by an inner joint member formed with six inclined guide grooves, and a guide groove of an outer joint member and a guide groove of an inner joint member forming a pair. And a cage for holding the balls in the same plane ,
A drive shaft characterized by avoiding low-order overlap of vibration components .
前記固定式等速自在継手が、凹球面状の内周面に軸方向に延びる8本の案内溝を形成した外側継手部材と、凸球面状の外周面に軸方向に延びる8本の案内溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とで形成される8本のボールトラックにそれぞれ配された8個のボールと、前記ボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、
前記スライド式等速自在継手が、円周方向に向き合って配置されたローラ案内面を有する3本のトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した3本の脚軸を有するトリポード部材と、前記脚軸に回転自在に支持され前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能なローラとを具備し、
振動成分の低次での重なり合いを回避したことを特徴とするドライブシャフト。In a drive shaft composed of an intermediate shaft, a fixed constant velocity universal joint attached to one end of the intermediate shaft, and a slide type constant velocity universal joint attached to the other end of the intermediate shaft,
The fixed type constant velocity universal joint has an outer joint member in which eight guide grooves extending in the axial direction are formed on the inner surface of the concave spherical surface, and eight guide grooves extending in the axial direction on the outer surface of the convex spherical surface. 8 balls respectively arranged on 8 ball tracks formed by the inner joint member formed with the guide groove of the outer joint member and the guide groove of the inner joint member that form a pair, and the balls on the same plane A cage to be held inside,
The sliding type constant velocity universal joint has a tripod having an outer joint member having three track grooves having roller guide surfaces arranged facing each other in the circumferential direction, and three leg shafts projecting in the radial direction. A member and a roller rotatably supported by the leg shaft and movable in the axial direction of the outer joint member along the roller guide surface ,
A drive shaft characterized by avoiding low-order overlap of vibration components .
前記固定式等速自在継手が、凹球面状の内周面に軸方向に延びる8本の案内溝を形成した外側継手部材と、凸球面状の外周面に軸方向に延びる8本の案内溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とで形成される8本のボールトラックにそれぞれ配された8個のボールと、前記ボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、
前記スライド式等速自在継手が、円周方向に向き合って配置されたローラ案内面を有する3本のトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した3本の脚軸を有するトリポード部材と、前記脚軸に回転自在に支持され前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能なローラとを具備し、
振動成分の低次での重なり合いを回避し、
前記脚軸と前記ローラの間に回転自在にリングを介在させ、前記リングの内周面を円弧状凸断面に形成すると共に、前記脚軸の外周面を、縦断面においてはストレート形状とし、かつ、横断面においては、継手の軸線と直交する方向で前記リングの内周面と接触するとともに継手の軸線方向で前記リングの内周面との間にすきまを形成するようにしたことを特徴とするドライブシャフト。In a drive shaft composed of an intermediate shaft, a fixed constant velocity universal joint attached to one end of the intermediate shaft, and a slide type constant velocity universal joint attached to the other end of the intermediate shaft,
The fixed type constant velocity universal joint has an outer joint member in which eight guide grooves extending in the axial direction are formed on the inner surface of the concave spherical surface, and eight guide grooves extending in the axial direction on the outer surface of the convex spherical surface. 8 balls respectively arranged on 8 ball tracks formed by the inner joint member formed with the guide groove of the outer joint member and the guide groove of the inner joint member that form a pair, and the balls on the same plane A cage to be held inside,
The sliding type constant velocity universal joint has a tripod having an outer joint member having three track grooves having roller guide surfaces arranged facing each other in the circumferential direction, and three leg shafts projecting in the radial direction. A member and a roller rotatably supported by the leg shaft and movable in the axial direction of the outer joint member along the roller guide surface,
Avoiding overlapping of vibration components at lower order,
A ring is rotatably interposed between the leg shaft and the roller, the inner peripheral surface of the ring is formed in an arcuate convex cross section, and the outer peripheral surface of the leg shaft is a straight shape in the vertical cross section, and The cross section is characterized in that it is in contact with the inner peripheral surface of the ring in a direction perpendicular to the axis of the joint and a gap is formed between the inner peripheral surface of the ring in the axial direction of the joint. drive shaft you.
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