JP4111838B2 - プロペラシャフト - Google Patents
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Description
【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に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両の衝突等による衝撃荷重を吸収するプロペラシャフトとして、特許文献1、2に記載のものがある。
【0003】
特許文献1のプロペラシャフトは、相互にスプライン嵌合された外側軸と内側軸を有し、外側軸の延出部で内側軸の先端をかしめるものにした。衝突等による過大な衝撃荷重が作用すると、かしめ部が塑性変形し、内側軸の先端がかしめ部から抜け出ることにより、内側軸と外側軸が収縮し、この過程で衝撃荷重を吸収緩和する。
【0004】
また、特許文献1のプロペラシャフトでは、内側軸が外側軸に対して抜け出ることを防止しながら、外側軸に対する内側軸の突出位置を定めるスナップリングを内側軸の端部に設けた溝に係着している。
【0005】
特許文献2のプロペラシャフトは、相互にスプライン嵌合された外側軸と内側軸を有し、内側軸の自由端部に形成したテーパ部を外側軸の内周のテーパ部に対し軸方向嵌合したものである。衝突等による過大な衝撃荷重が作用すると、テーパ部の軸方向嵌合が外れることにより、内側軸と外側軸が収縮し、この過程で衝撃荷重を吸収緩和する。
【0006】
【特許文献1】
特開平11-303846([0021]、[0022]、図1)
【0007】
【特許文献2】
特開平7-305715([0011]、[0014]、図1)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1のプロペラシャフトは、外側軸の先端をかしめ加工することにて衝撃吸収部を構成するものであり、加工複雑でコスト高になる。
【0009】
また、特許文献1のプロペラシャフトでは、内側軸の端部にスナップリングを係着する必要があり、部品点数が多く、組付工数も多くなり、この点でもコスト高になる。
【0010】
特許文献2のプロペラシャフトは、外側軸に対する内側軸の軸方向嵌合部(テーパ部)が、その自由端部に設けられるとはいっても、そのスプライン部と部材的に一体であり、外側軸と内側軸のスプライン嵌合の回転方向のがたの影響がこの軸方向嵌合部に及ぶ。このため、外側軸と内側軸の軸方向嵌合部の嵌合強度を衝撃荷重に対し長期安定して高精度に設定することができない。
【0011】
本発明の課題は、プロペラシャフトにおいて、簡易かつ高精度に衝撃吸収部を構成し、衝撃吸収性能の安定を図ることにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、相互にスプライン嵌合された外側軸と内側軸を衝撃荷重により収縮し得るように連結する衝撃吸収部を有するプロペラシャフトにおいて、前記衝撃吸収部が、内側軸と軸方向に係着した、内側軸と別体で内側軸と相対回転できる環状の支持部材の外周を外側軸の内径に圧入してなるとともに、前記支持部材が複数の分割カラーからなり、各分割カラーを内側軸の外周に設けた環状溝に係着してなるようにしたものである。
【0014】
請求項2の発明は、請求項1の発明において更に、複数の前記衝撃吸収部を軸方向に並置してなるようにしたものである。
【0015】
支持部材は、環状カラー、円盤ディスク等、外側軸の内径に圧入されるものであれば、いかなる形態でも良い。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1はプロペラシャフトを示す平面図、図2は図1の要部を一部破断して示す拡大図、図3は第1衝撃吸収部を示す断面図、図4は第2衝撃吸収部を示す断面図、図5は支持部材を内側軸に係着する過程を示す斜視図、図6は支持部材を外側軸に圧入する過程を示す断面図である。
【0017】
自動車のプロペラシャフト10は、図1に示す如く、前側シャフト11と後側シャフト12に分割された2本のシャフト部材からなり、両シャフト11、12を自在継手13により連結して構成される。前側シャフト11の前端部は、自在継手14を介して、エンジン側のトランスミッションの出力軸に接続される連結ヨーク15に連結される。後側シャフト12の後端部には、自在継手16を介して、デファレンシャルギヤに接続される連結ヨーク17に連結される。尚、前側シャフト11の後述する第2内側軸22は、センタベアリング18、ゴム状弾性部材18Aを介してセンタブラケット19に支持される。
【0018】
プロペラシャフト10は、衝突等による衝撃荷重を吸収するため、第1と第2の衝撃吸収部30、40を前側シャフト11の中間部の軸方向に並置して備える。即ち、前側シャフト11は、中空外側軸20の両端部に第1内側軸21と第2内側軸22のそれぞれをスプライン嵌合し、外側軸20と第1内側軸21を衝撃荷重により収縮し得るように連結する第1衝撃吸収部30と、外側軸20と第2内側軸22を衝撃荷重により収縮し得るように連結する第2衝撃吸収部40を以下の如くに有する。
【0019】
尚、外側軸20は、図2に示す如く、鋼管20Aの一端に第1スリーブ20Bを溶接するとともに、鋼管20Aの他端に第2スリーブ20Cを溶接し、第1スリーブ20Bと第2スリーブ20Cの内周面に軸方向に延びるスプライン歯20D、20Eを形成している。第1内側軸21は、一端21Aを自在継手14の取付部とし、他端21Bを中抜き軸部とし、他端21Bの外周面に軸方向に延びるスプライン歯21Cを形成している。スプライン歯21Cは第1スリーブ20Bのスプライン歯20Dに軽圧入されてスプライン嵌合する。第2内側軸22は、一端22Aを自在継手(等速ジョイント)13のインナー軸取付部とし、他端22Bの外周面に軸方向に延びるスプライン歯22Cを形成している。スプライン歯22Cは第2スリーブ20Cのスプライン歯20Eに軽圧入されてスプライン嵌合する。
【0020】
(第1衝撃吸収部30)(図3、図5、図6)
第1衝撃吸収部30は、外側軸20の一端の第1スリーブ20Bに設けた圧入内径部20Fに、第1内側軸21の他端21Bに軸方向で係着した、環状カラーからなる支持部材31の外周を圧入する。支持部材31は、圧入内径部20Fに圧入される外周を備えた筒体の一端側内周に、第1内側軸21の他端21Bのスプライン歯21Cに対する外端側の側傍に設けた環状溝21Dに係着する環状突部32を備える。これにより、第1内側軸21は外側軸20に対する収縮方向(第1内側軸21が外側軸20の中空部に入って収縮する方向、図3の右向き方向)と伸長方向の双方向で一体組付状態になる。尚、支持部材31は、筒体の他端にも環状突部33を備え、環状突部32と環状突部33の間の環状凹部34に、第1内側軸21の環状溝21Dと端面との間の環状突部21Fを嵌合する。但し、環状突部33は必須でない。
【0021】
支持部材31は、図5に示す如く、複数、本実施形態では2個に半割した、分割カラー31A、31Bからなり、各分割カラー31A、31Bを第1内側軸21の外周に設けた環状溝21Dに係着するように組付ける。支持部材31は、図6に示す如く、第1内側軸21の環状溝21Dに各分割カラー31A、31Bを組付けた後、外側軸20の圧入内径部20Fに圧入される。
【0022】
外側軸20の一端の第1スリーブ20Bは、支持部材31のための圧入内径部20Fよりスプライン歯20Dを小径にし、圧入内径部20Fとスプライン歯20Dとの間に環状段差部20Gを設ける。外側軸20の圧入内径部20Fに圧入される支持部材31は、その圧入過程の終端で段差部20Gに衝合し、結果として、外側軸20に対する第1内側軸21の突出位置(組付位置)を簡易に位置出し可能にする。
【0023】
第1衝撃吸収部30の組付け手順は以下の如くなされる。
(1)外側軸20の第1スリーブ20Bに設けたスプライン歯20Dと、第1内側軸21の他端21Bに設けたスプライン歯21Cを軽圧入する。
【0024】
(2)外側軸20と第1内側軸21を、第1内側軸21の環状溝21Dが外方に突出するまで軸方向にスライド(短縮)させ、環状溝21Dに支持部材31(分割カラー31A、31B)を係着する。
【0025】
(3)外側軸20と第1内側軸21を、第1内側軸21に係着した支持部材31が外側軸20の圧入内径部20Fに到達するまでスライド(伸長)させ、支持部材31を外側軸20の圧入内径部20Fに圧入する。この際、支持部材31の端面が外側軸20の段差部20Gに衝合するまで圧入し、外側軸20に対する第1内側軸21の突出位置(組付位置)を定める。
(4)外側軸20の第1スリーブ20Bに鋼管20Aの一端を溶接する。
【0026】
(第2衝撃吸収部40)(図4)
第2衝撃吸収部40は、外側軸20の他端の第2スリーブ20Cに設けた圧入内径部20Hに、第2内側軸22の他端22Bに軸方向で係着した、環状カラーからなる支持部材41の外周を圧入する。支持部材41は、圧入内径部20Hに圧入される外周を備えた筒体の一端側内周に、第2内側軸22の他端22Bのスプライン歯22Cに対する外端側の側傍に設けた環状溝22Dに係着する環状突部42を備える。これにより、第2内側軸22は外側軸20に対する収縮方向(第2内側軸22が外側軸20の中空部に入って収縮する方向、図4の左向き方向)と伸長方向の双方向で一体組付状態になる。尚、支持部材41は、筒体の他端にも環状突部43を備え、環状突部42と環状突部43の間の環状凹部44に、第2内側軸22の環状溝22Dと端面との間の環状突部22Fを嵌合する。但し、環状突部43は必須でない。
【0027】
支持部材41は、図5の支持部材31と同様に、複数、本実施形態では2個に半割した、分割カラー41A、41Bからなり、各分割カラー41A、41Bを第2内側軸22の外周に設けた環状溝22Dに係着するように組付ける。支持部材41は、第2内側軸22の環状溝22Dに各分割カラー41A、41Bを組付けた後、外側軸20の圧入内径部20Hに圧入される。
【0028】
外側軸20の他端の第2スリーブ20Cは、支持部材41のための圧入内径部20Hよりスプライン歯20Eを小径にし、圧入内径部20Hとスプライン歯20Eとの間に環状段差部20Iを設ける。外側軸20の圧入内径部20Hに圧入される支持部材41は、その圧入過程の終端で段差部20Iに衝合し、結果として、外側軸20に対する第2内側軸22の突出位置(組付位置)を簡易に位置出し可能にする。
【0029】
第2衝撃吸収部40の組付け手順は以下の如くなされる。
(1)外側軸20の第2スリーブ20Cに設けたスプライン歯20Eと、第2内側軸22の他端22Bに設けたスプライン歯22Cを軽圧入する。
【0030】
(2)外側軸20と第2内側軸22を、第2内側軸22の環状溝22Dが外方に突出するまで軸方向にスライド(短縮)させ、環状溝22Dに支持部材41(分割カラー41A、41B)を係着する。
【0031】
(3)外側軸20と第2内側軸22を、第2内側軸22に係着した支持部材41が外側軸20の圧入内径部20Hに到達するまでスライド(伸長)させ、支持部材41を外側軸20の圧入内径部20Hに圧入する。この際、支持部材41の端面が外側軸20の段差部20Iに衝合するまで圧入し、外側軸20に対する第2内側軸22の突出位置(組付位置)を定める。
(4)外側軸20の第2スリーブ20Cに鋼管20Aの他端を溶接する。
【0032】
次に、プロペラシャフト10の作動について説明する。
車両の前方から衝撃荷重が、車体のエンジンルーム等のクラッシャブルゾーンを変形させた後、エンジンに作用すると、この衝撃荷重がトランスミッションからプロペラシャフト10の前側シャフト11に及び、前側シャフト11の第1衝撃吸収部30と第2衝撃吸収部40で順に吸収緩和される。
【0033】
即ち、第1衝撃吸収部30にあっては、衝撃荷重が外側軸20の第1スリーブ20Bのスプライン歯20Dと第1内側軸21の他端21Bのスプライン歯21Cとのスプライン嵌合を外すとともに、外側軸20の第1スリーブ20Bの圧入内径部20Fに圧入してある支持部材31を抜き外し、第1内側軸21の他端21Bを外側軸20の鋼管20A内部に侵入させ、外側軸20と第1内側軸21を相対収縮させる。衝撃荷重は、支持部材31を第1スリーブ20Bの圧入内径部20Fから抜き外すエネルギーとその相対変位とにより効率的に吸収緩和されることになる。第1内側軸21の移動は、第1内側軸21の一端21A側のストッパ部21E(フランジ)(図1)が外側軸20の第1スリーブ20Bの端面に当接することで停止する。
【0034】
第1衝撃吸収部30で衝撃荷重が吸収しきれない場合には、第1内側軸21の一端21A側のストッパ部21Eが外側軸20の第1スリーブ20Bの端面に当接することで、衝撃荷重が外側軸20を介して第2衝撃吸収部40の側に及び、第2衝撃吸収部40が第1衝撃吸収部30と同様にして衝撃荷重を更に吸収する。即ち、衝撃荷重が外側軸20の第2スリーブ20Cのスプライン歯20Eと第2内側軸22の他端22Bのスプライン歯22Cとのスプライン嵌合を外すと共に、外側軸20の第2スリーブ20Cの圧入内径部20Hに圧入してある支持部材41を抜き外し、外側軸20の鋼管20Aの内部に第2内側軸22の他端22Bを侵入させ、外側軸20と第2内側軸22を相対収縮させる。このとき、外側軸20の鋼管20A、第2スリーブ20Cはセンタブラケット19のゴム状弾性部材18Aを突き破って移動する。衝撃荷重は、支持部材41を第2スリーブ20Cの圧入内径部20Hから抜き外すエネルギーとその相対変位とにより効率的に吸収緩和されることになる。外側軸20の移動は、外側軸20の第2スリーブ20Cの端面が第2内側軸22の一端22A側のストッパ部22E(図1)に当接することで停止する。
【0035】
衝撃吸収部30、40において、衝撃荷重に対する支持部材31、41の圧入強度は、衝撃荷重の入力時に、キャビンの乗員に対して致命的な衝撃となる基準衝撃を発生させない程度に設定する。
【0036】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
(請求項1に対応する作用効果)
(a)衝撃吸収部30、40が外側軸20の内径に支持部材31、41を圧入することにより構成されるから、加工、組付簡易でコスト低減できる。
【0037】
(b)内側軸21、22と軸方向に係着した支持部材31、41を外側軸20の内径に圧入するものであるから、内側軸21、22は支持部材31、41を介して外側軸20に対する収縮方向だけでなく、伸長方向にも不動になる。従って、スナップリング等を用いることなく、支持部材31、41を用いるだけで、内側軸21、22が外側軸20に対して抜け出ることを防止しながら、外側軸20に対する内側軸21、22の突出位置を定め、衝撃吸収時の内側軸21、22の移動量(衝撃吸収ストローク)を定めることができる。
【0038】
(c)外側軸20に圧入される支持部材31、41が、内側軸21、22と別体であり、外側軸20と内側軸21、22のスプライン嵌合の回転方向のがたの影響がこの支持部材31、41の圧入部に及ばない。このため、外側軸20に対する支持部材31、41の圧入強度を衝撃荷重に対し高精度に設定できると共に耐久性が良い。
【0039】
内側軸21、22は支持部材31、41との係着部で、それらの支持部材31、41に対する相対回転を拘束されない。
【0040】
(d)支持部材31、41を複数の分割カラー31A、31B、41A、41Bからなるものとすることにより、支持部材31、41を内側軸21、22の外周に簡易に係着できる。
【0041】
(請求項2に対応する作用効果)
(e)複数の衝撃吸収部30、40を軸方向に並置することにより、衝撃荷重を各衝撃吸収部30、40により順次吸収でき、プロペラシャフト10の衝撃吸収性能を向上できる。
【0042】
以上、本発明の実施の形態を図面により記述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【0043】
【発明の効果】
本発明によれば、プロペラシャフトにおいて、簡易かつ高精度に衝撃吸収部を構成し、衝撃吸収性能の安定を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はプロペラシャフトを示す平面図である。
【図2】図2は図1の要部を一部破断して示す拡大図である。
【図3】図3は第1衝撃吸収部を示す断面図である。、
【図4】図4は第2衝撃吸収部を示す断面図である。
【図5】図5は支持部材を内側軸に係着する過程を示す斜視図である。
【図6】図6は支持部材を外側軸に圧入する過程を示す断面図である。
【符号の説明】
10 プロペラシャフト
20 外側軸
21、22 内側軸
21D、22D 環状溝
30、40 衝撃吸収部
31、41 支持部材
31A、31B、41A、41B 分割カラー
Claims (2)
- 相互にスプライン嵌合された外側軸と内側軸を衝撃荷重により収縮し得るように連結する衝撃吸収部を有するプロペラシャフトにおいて、
前記衝撃吸収部が、内側軸と軸方向に係着した、内側軸と別体で内側軸と相対回転できる環状の支持部材の外周を外側軸の内径に圧入してなるとともに、
前記支持部材が複数の分割カラーからなり、各分割カラーを内側軸の外周に設けた環状溝に係着してなることを特徴とするプロペラシャフト。 - 複数の前記衝撃吸収部を軸方向に並置してなる請求項1に記載のプロペラシャフト。
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