JP4080093B2 - 駆動軸 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、両側の端部にそれぞれにユニバーサルジョイントの一部を構成するヨークを具え、雄軸部材及び雌軸部材のスプライン嵌合による中間摺動部分を有する駆動軸に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような駆動軸において、所定伸縮ストロークを越えて収縮するような軸線方向の応力が加わったときに雄軸部材又は雌軸部材のいずれかが軸線方向に収縮できるようにすることが望ましい場合がある。このため、雄軸部材又は雌軸部材を少なくとも２個の部分によって構成し、これらの２個の部分を所定荷重が加わったときに破断するシャー（剪断）ピンにより連結することが提案されている。更に、雄軸部材又は雌軸部材を軸線方向に所定荷重を越える応力が加わったときに軸線方向に収縮するチューブに雄軸部材又は雌軸部材を連結して構成するものも提案されている。更にまた、スナップリング連結、キー連結、金属面同士のスプライン嵌合、接着剤により２部分間を連結するものもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなシャーピンにおいては、２個の部材の連結支持部分が直径方向に対向する２個所だけであり、長期間の使用中にピンの材料疲労により荷重コントロールが所期のものとは異なるものになってしまう欠点がある。即ち、初期の荷重限界が低下する。また変形チューブを利用するものは荷重コントロールが困難である。即ち、初期にどのくらいの荷重で収縮するかの荷重限界を見極めにくいという欠点がある。
【０００４】
従って、本発明の目的は、所定荷重以上の応力が加わったときの収縮の荷重コントロールがしやすい上述のタイプの駆動軸を得るにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明駆動軸は、前記雄軸部材を、
a)一方の端部をユニバーサルジョイントのヨークに連結し、かつ前記雌軸部材の外径よりも大きい内径の内面を有する中空シャフト部材と、
b)前記雌軸部材のスプライン孔に摺動自在にスプライン嵌合する摺動スプライン部と、前記中空シャフト部材の内面に嵌合する固定部とを有し、前記中空シャフト部材の内面と前記固定部との間に弾性体を介在させて前記中空シャフト部材の内面に固定した雄形スプライン部材と
により構成したことを特徴とする。
【０００６】
本発明のこの構成によれば、摺動スプライン部に設定値よりも収縮を生じた場合、雌軸部材は雄形スプライン部材の摺動スプライン部を越えて雌軸部材の端面が雄形スプライン部材の固定部の端面に接触して雄形スプライン部材を軸線方向に押圧する。この軸線方向荷重が中空シャフトと雄形スプライン部材の固定部との間の弾性体による中空シャフト部材と雄形スプライン部材との間の摩擦掛合の保持力の限界を越えると、雄形スプライン部材が中空シャフト部材に対して軸線方向に摺動し、雄軸部材は全体として収縮する即ち、駆動軸全体が大きく収縮する。
【０００７】
本発明によれば、荷重コントロールは中空シャフト部材と雄形スプライン部材との間の弾性体による両者間の摩擦掛合力によって制御することができる。
【０００８】
本発明の好適な実施例においては、通常使用範囲外の軸線方向変位と軸線方向荷重が作用するとき、前記雌軸部材の端面が雄形スプライン部材の固定部の端面に接触して前記雄形スプライン部材の前記中空シャフト部材に対する固定が外れる構成とする。例えば、一般的に、自動車、農業機械用車両、産業機械用車両、建設機械用等の車両における通常使用時の軸線方向変位は０〜２００ｍｍ、通常使用時の軸線方向荷重は０〜１０００ｋｇである。
【０００９】
更に、本発明の好適な実施例においては、前記中空シャフト部材の内面に固定用スプライン形状部を設け、前記雄形スプライン部材の固定部を前記中空シャフト部材の固定用スプライン形状部に嵌合する固定用スプライン部により構成し、前記固定用スプライン形状部と前記固定用スプライン部との間に弾性体を介在させる。摺動スプライン部と固定用スプライン部との寸法が同一である場合、摺動スプライン部と固定用スプライン部の位相を１／２ピッチずらして形成すると好適である。
【００１０】
更に、本発明の他の好適な実施例においては、雄形スプライン部材の固定部を雌軸部材の大径よりも大きい半径方向拡大部分として形成し、この端面に雌軸部材の先端が進入する環状溝を設ける。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、図面につき本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００１２】
図１に示すように、本発明による駆動軸１は、一方のユニバーサルジョイント２のヨーク３（図１の（ｂ）参照）に連結した雄軸部材４と、この雄軸部材４とスプライン嵌合するシャフト部５を有しかつ他方のユニバーサルジョイント６のヨーク７に連結した雌軸部材８とよりなる。
【００１３】
本発明の好適な実施の形態においては、雄軸部材４を、ユニバーサルジョイント２のヨーク３に一方の端部を連結した中空チューブ９と、この中空チューブの他方の端部に連結した中空シャフト部材１０と、この中空シャフト部材１０と嵌合する雄形スプライン部材１１とにより構成する。中空チューブ９を介することなく、中空シャフト部材１０を直接ヨーク３に連結することもできる。
【００１４】
図示の好適な実施の形態においては、中空シャフト部材１０の内面は雌軸部材８の外径よりも大きい内面１２を有するものとする。更に、必要に応じて、図示のように、この固定用スプライン形状部１３の雌軸部材とは反対側の端面を中空シャフト部材１０の内面１２に対して直交する肩部１４として形成する。またこの肩部１４から離れた位置で中空チューブ９側の内面１２に環状溝１５を形成すると好適である。
【００１５】
雄形スプライン部材１１には、雌軸部材８のスプライン孔１６に摺動自在にスプライン嵌合する、好適には、樹脂コーティングした摺動スプライン部１７を設ける。更に、この摺動スプライン部１７とは反対側の領域に、中空シャフト部材の内面に固定する固定部を設け、中空シャフト部材の内面と雄形スプライン部材の固定部との間に弾性体を介在させる。好適には、図示のように、中空シャフト部材１０の内面に固定用スプライン形状部を設け、雄形スプライン部材１１の固定部１８は固定用スプライン部として形成し、この固定用スプライン部１８に弾性体１９を設ける。
【００１６】
弾性体１９によって外側輪郭が中空シャフト部材１０の固定用スプライン形状部１３よりも僅かに大きい固定用スプライン部１８を中空シャフト部材１０の固定用スプライン形状部１３に圧入により締まり嵌めし、中空シャフト部材１０に雄形スプライン部材１１を摩擦によって固定する。
【００１７】
雄形スプライン部材１１が雌軸部材８方向に向かって中空シャフト部材１０に対して軸線方向に不慮に摺動するのを防止するため、中空シャフト部材１０に形成した環状溝１５にストッパプレート２０の周縁を嵌合させ、通常雄形スプライン部材１１が中空チューブ９内に突入するのを阻止する。更に、雄形スプライン部材１１の雌軸部材８側とは反対側の固定用スプライン部１８に隣接する部分を半径方向に拡大した段差部２１を形成し、この段差部２１を中空シャフト部材１０の肩部１４に掛合させる構成にすると好適である。
【００１８】
この段差部２１を設ける場合には、雄形スプライン部材１１は中空シャフト部材に対して環状溝１５側の開口部から前方の摺動スプライン部１７を挿入し、次に、段差部２１が中空シャフト部材の肩部１４に掛合するまで固定用スプライン部１８を固定用スプライン形状部１３に圧入する。この後、環状溝１５にストッパプレート２０の周縁を嵌合させ、雄形スプライン部材１１の中空シャフト部材１０に対する固定を完了する。
【００１９】
段差部２１を設けない場合は、まず環状溝１５にストッパプレート２０の周縁を嵌合させておき、雄形スプライン部材１１を中空シャフト部材１０の雌軸部材に対向する側の開口から固定用スプライン部１８の端部をストッバプレート２０に突き当たるまで圧入し、固定用スプライン部１８の弾性体１９と中空シャフト部材の固定用スプライン形状部１８との摩擦掛合によりしまり嵌めする。
【００２０】
雌軸部材８のスプライン孔１６に摺動自在に嵌合する雄形スプライン部材の摺動スプライン部１７と、中空シャフト部材１０の固定用スプライン形状部１３に圧入嵌合する固定用スプライン部１８の位相を、スプラインの山又は谷のピッチの１／２の位相差をつけるようにすると好適である。
【００２１】
この位相のずれにより、摺動スプライン部１７に設定値よりも収縮を生じた場合、雌軸部材８は雄形スプライン部材１１の摺動スプライン部１７を越えて雌軸部材の端面８ａが雄形スプライン部材１１の固定用スプライン部１８の端面に確実に掛合して雄形スプライン部材１１を軸線方向に押圧する。
【００２２】
この軸線方向荷重が固定用スプライン部１８の弾性体１９と中空シャフト部材１０の固定用スプライン形状部１３との間の摩擦掛合の保持力の限界を越えるとき、雄形スプライン部材１１が中空シャフト部材１０に対して軸線方向に中空チューブ９の内部に向かって移動する。更に、環状溝１５にストッパプレート２０を設けた場合、このとき、ストッパプレート２０の変形若しくは破断、又はストッパプレート２０の環状溝１５からの離脱を生じて固定用スプライン部１８は中空シャフト部材１０に対して摺動し、雄軸部材４は全体として収縮する即ち、駆動軸１全体が大きく収縮する。
【００２３】
【実施例】
図３に本発明の他の好適な実施例を示す。この実施例においては、雄形スプライン部材の固定部又は固定用スプライン部１８を雌軸部材の大径よりも大きい半径方向拡大部分として形成し、この端面に雌軸部材の先端８ａが進入する環状溝２２を設ける。
【００２４】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、駆動軸の通常の摺動ストロールの限界を越える収縮の荷重コントロールは、中空シャフト部材の内面と雄形スプライン部材の固定部との間に介在させた弾性体による中空シャフト部材の内面と雄形スプライン部材の固定部との間の摩擦掛合力によって、また所要に応じてストッパプレートの変形強度若しくは破壊強度、又はストッパプレートの環状溝との摩擦掛合力によって管理することができる。
【００２５】
更に、中空シャフト部材の内面と雄形スプライン部材の固定部との間の弾性体による摩擦掛合のしまり嵌めは、金属相互の接触と異なり、さびなどの影響を受けることがなく、安定した抜け（中空シャフト部材と雄形スプライン部材との相対移動による収縮）のための力の管理を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による駆動軸を示し、（ａ）は駆動軸の主要部分の一部断面とする側面図であり、（ｂ）は雄軸部材に連結する側のユニバーサルジョイントの一部断面とする側面図である。
【図２】 中空シャフト部材と雄形スプライン部材のスプライン嵌合の固定状況を示す拡大部分断面図である。
【図３】 雄形スプライン部材の固定部又は固定用スプライン部を雌軸部材の大径よりも大きい半径方向拡大部分として形成した本発明駆動軸の他の実施例の一部断面とする側面図である。
【符号の説明】
１ 駆動軸
2,6 ユニバーサルジョイント
3,7 ヨーク
４ 雄軸部材
５ シャフト部
８ 雌軸部材
９ 中空チューブ
10 中空シャフト部材
11 雄形スプライン部材
12 内面
13 固定用スプライン形状部
14 肩部
15 環状溝
16 スプライン孔
17 摺動スプライン部
18 固定用スプライン部
19 弾性体
20 ストッパプレート
21 段差部
22 環状溝
Claims (4)
- 両側の端部にそれぞれにユニバーサルジョイントの一部を構成するヨークを具え、雄軸部材及び雌軸部材のスプライン嵌合による中間摺動部分を有する駆動軸において、
前記雄軸部材を、
a)一方の端部をユニバーサルジョイントのヨークに連結し、かつ前記雌軸部材の外径よりも大きい内径の内面を有する中空シャフト部材と、
b)前記雌軸部材のスプライン孔に摺動自在にスプライン嵌合する摺動スプライン部と、前記中空シャフト部材の内面に嵌合する固定部とを有し、前記中空シャフト部材の内面と前記固定部の外面との間に弾性体を介在させて前記中空シャフト部材に固定した雄形スプライン部材と
により構成したことを特徴とする駆動軸。 - 前記中空シャフト部材の内面に固定用スプライン形状部を設け、前記雄形スプライン部材の固定部を前記中空シャフト部材の固定用スプライン形状部に嵌合する固定用スプライン部により構成し、前記固定用スプライン形状部と前記固定用スプライン部との間に前記弾性体を介在させた請求項１記載の駆動軸。
- 通常使用範囲外の軸線方向変位と軸線方向荷重が作用するとき、前記雌軸部材の端面が雄形スプライン部材の固定部の端面に接触して前記雄形スプライン部材の前記中空シャフト部材に対する固定が外れる構成とした請求項１又は２記載の駆動軸。
- 前記雄形スプライン部材の固定部を前記雌軸部材の大径よりも大きい半径方向拡大部分として形成し、この端面に前記雌軸部材の先端が進入する環状溝を設けた請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の駆動軸。
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