JP4137167B2 - プロペラシャフトの支持装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば車両の変速装置から駆動輪に動力を伝達するプロペラシャフトの支持装置の改良技術に関する。
この種のプロペラシャフトの支持装置としては、以下の特許文献1に記載されているものが知られている。
周知のように、車両のトランスミッションとデファレンシャルギアとの間に配置されるプロペラシャフトは、例えば車両の前面衝突などでエンジン側から軸方向に過大な入力荷重が作用した場合に、車体フロアパネルの下面に設けられた支持ブラケットからプロペラシャフトを脱落させて車両に掛かる前後方向の過大入力を回避するための支持装置が種々提供されており、その一つとして、以下の特許文献1に記載されたものが知られている。
概略を説明すれば、このプロペラシャフトの支持装置は、車体フロアパネルの下面にボルトによって取り付けられたほぼU字形状の板状ブラケットと、該ブラケットの内側に設けられて、内周側に前記プロペラシャフトをベアリングを介して回転自在に支持する弾性部材などからなるラバーマウントとを備えている。
前記ブラケットは、両端部に前記ボルトが挿通する一対のボルト挿通孔が穿設されていると共に、該各ボルト挿通孔の車体前方側にスリットがそれぞれ形成されている。
そして、前述のように、プロペラシャフトに軸方向へ過大な荷重が入力されて、軸方向へ移動すると、前記ラバーマウントと一緒にブラケットが両スリットを介して各ボルトから離脱してプロペラシャフトを車体から脱落させる。これにより、車両の前後方向の過大な入力の発生を防止するようになっている。
実開平4−46925号公報
しかしながら、この従来の支持装置にあっては、前述のように、プロペラシャフトが軸方向へ移動した際に、この入力荷重が前記ブラケットに対して若干傾いた方向に作用した場合は、ブラケットの両端部が各ボルト挿通孔やスリットの存在によって脆弱になっていることから、この両端部が前記ボルトの軸部に巻き付くように捩り変形してしまい、ブラケットの両端部が各ボルトから外れなくなってしまうおそれがある。
そこで、ブラケットが捩れ変形してもボルトから容易に外れるようにブラケット全体の強度を低下させたり、前記スリットの幅を大きく形成するといった工夫もされたが、これらは支持剛性の低下によって通常走行時に大きな振動を発生させる要因となっている。
本発明は、従来のプロペラシャフトの支持装置の実情に鑑みて案出されたもので、前記請求項1に記載の発明は、プロペラシャフトを回転自在に支持するベアリングと、該ベアリングをマウント部材を介して車体に固定するブラケットと、該ブラケットに形成され、前記ブラケットを車体に固定するボルトが挿通するボルト挿通孔と、前記ブラケットに路面側へ延出するように設けられ、前記プロペラシャフトの固有振動数に起因する共振周波数を調整するマス部材と、該マス部材よりも車両の前方側に前記マス部材と対峙した位置に設けられ、外周側が前記ブラケット側へ湾曲状に折曲形成されたストッパと、前記ボルト挿通孔に前記ストッパ側へ向かって連続して形成され、該ストッパの先端縁が少なくとも前記マス部材及びブラケットに所定以上の荷重で当接した際に車体に対する前記ブラケットの固定状態を解除するスリットと、を備えたことを特徴としている。
この発明によれば、プロペラシャフトに例えば軸方向から所定以上の荷重が入力されて、プロペラシャフトと一緒に前記ストッパが移動して前記ブラケットやマス部材に当接すると、この初期の当接状態がたとえ平行になっていない場合であっても、前記マス部材によって全体の当接面積が大きくなり、平行となるように矯正されるため、ブラケットの車体との固定部位の捩れ量が少なくなる。したがって、前記ブラケットを、前記スリットを介して車体から容易に外すことができる。
以下、本発明にかかるプロペラシャフトの支持装置の参考例及び実施形態を図面に基づいて詳述する。なお、図1〜図8は本発明にかかるプロペラシャフトの支持装置の基本的な構成を有する参考例を示し、図9〜図11は本発明の技術的思想とは別の観点から前記従来の技術的課題を解決しうるプロペラシャフトの支持装置の第2の参考例を示す。そして、図14及び図15に、前記参考例に基づく本発明にかかるプロペラシャフトの支持装置の実施の形態を示すものとする。
ロペラシャフト1は、図1に示すように、トランスミッションに接続された第1シャフトであるトランスミッション側の駆動側シャフト(図示せず)と等速ジョイント2を介して連結されたセンターシャフト3と、該センターシャフト3にセンターベアリング4と自在継手5とを介して軸方向から連結されたデファレンシャルギア側の従動側シャフト6と、前記センターベアリング4の外周に設けられて、センターシャフト3の従動側シャフト6側の端部を車体のフロア部材の一部を構成するクロスメンバ(図示せず)に回転自在支持する支持装置7とから主として構成されている。
前記センターシャフト3は、トランスミッション側の管状本体3aと、該管状本体3aの一端部に軸方向から溶接によって結合された段差径状のスタブ軸3bと管状本体3aの他端部に軸方向から溶接によって結合された段差径状のスタブ軸3cとから構成されており、前記他端側のスタブ軸3cの外周にストッパである円板状のストッパプレート8が固定されている。前記スタブ軸3cは、縮径部の前記等速ジョイント2側(前方側)の端縁に大径フランジ部3dが一体に形成されている。
このストッパプレート8は、中央に軸挿通孔8aが貫通形成されて、この軸
挿通孔8aを介して前記他端側のスタブ軸3cの縮径部に挿通固定されていると共に、前記大径フランジ部3dによって前方側への軸方向の移動が規制されるようになっている。
前記自在継手5は、前記入力軸ヨーク9と出力軸ヨーク10との間に介装された十字軸11と、各ヨーク9,10の先端部に形成されたベアリング保持孔にそれぞれ保持されて、内部に前記十字軸11の各ジャーナル軸を回転自在に支持するニードルベアリングとから構成されている。
前記支持装置7は、図1〜図5に示すように、前記クロスメンバに左右一対の脚部13,13を介して取り付けられる環状部材である取付ブラケット12と、該取付ブラケット12の内側にマウント部材14を介して固定されたケーシング15と、前記取付ブラケット12の下端部に取り付けられた延出部材である一対のマス部材16,16とを備えている。また、前記ケーシング14の内部には、前記他端側スタブ軸3cを回転自在に支持する前記センターベアリング4が配置されている。
前記取付ブラケット12は、例えばアルミ合金材によって一体に形成され、図2にも示すように、ほぼ円環状の本体12aと、該本体12aの両側に一体に設けられた脚部13,13と、本体12aと脚部13,13の付け根部前後端に一体に形成されたほぼ三角形状の補強リブ12b,12b、12c,12cと、から構成されている。
前記本体12aは、その肉厚が支持剛性を確保する程度の大きさに設定されていると共に、前記脚部13,13などと一緒に例えば押出し加工によって一体に形成されている。
前記各脚部13,13は、前記本体12aの外端部両側からほぼ径方向に沿って細長いプレート状に形成され、その平坦な各上面が前記車体フロア部材の底面に対して前方側が僅かに低い傾斜状に形成されていると共に、ほぼ中央位置に、前記クロスメンバに固定する各スタッドボルト17,17が挿通するボルト挿通孔13a,13aが貫通形成されている。また、このボルト挿通孔13a,13aの孔縁端部から前記ストッパプレート8側に向う固定解除手段であるスリット13b,13bが形成されている。このスリット13b,13bは、その幅が前記スタッドボルト17,17の軸径よりも十分に小さく設定されている。そして、この各スリット13b,13bは、例えば各車両の衝突時にプロペラシャフト1から軸方向の所定以上の入力荷重を受けた際に、支持装置5全体を車両から脱落させて入力荷重を吸収するようになっている。
なお、この各脚部13,13は、前記各スタッドボルト17,17と図外の各ナットとの間に介装された防振ブッシュを介して支持されている。
前記マウント部材14は、図1に示すように、断面ほぼ折り返し状に折曲形成された弾性ゴムによって主として構成されて、全体がほぼ円筒状に形成されており、外周部が前記取付ブラケット12の本体12aと、該本体12aに溶接によって一体に固定されるカラー部材18に加硫接着されていると共に、内周部が前記ケーシング15の外周面に加硫接着されている。
前記ケーシング15は、図2にも示すように、薄肉な金属板を段差径のほぼ円筒状に形成してなり、大径部側に前記センターベアリング4内へ塵などの侵入を阻止するダストカバー19が圧入固定されている。
前記センターベアリング4は、ボールベアリングによって構成され、そのインナーレースとアウターレースを介して前記他端側のスタブ軸3cの中径部の外周面と前記ケーシング15の内周面に圧入固定されていると共に、前記インナーレースの外端縁が前記他端側スタブ軸3cの先端部に螺着されたナット20に締め付けられたコンパニオンフランジ21によって挟持されている。
そして、前記両マス部材16,16は、それぞれ鉄系金属によって成形され、図1〜図4に示すように、ほぼ矩形ブロック状に形成されていると共に、その前後方向の長さが前記前後の補強リブ12b,12c、12b,12cの間に嵌合する長さに設定されている。また、各マス部材16,16は、その下面16a,16aまでの長さが本体12aの下端縁12eよりも短く設定されていると共に、上端部の対向面が前記本体12aの外形に沿って円弧状に形成され、この上端部が前記各脚部13,13の付け根部の下面と本体12aの外周面に溶接によって固定されている
したがって、この参考例によれば、例えば車両が前面衝突した場合などにおいて、図6に示すように、プロペラシャフト1に、エンジン側から軸方向へ所定以上の過大な荷重が入力されて矢印の軸方向に移動すると、前記ストッパプレート8も同方向へ移動してこの後面8bが前記マウント部材14の前面に干渉して変形させた後に、取付ブラケット12や各マス部材16,16の前面に突き当って押し出す。
したがって、取付ブラケット12は、前記大きな押出荷重によって、図7に示すように、各脚部13,13が各スリット13b,13bを通る各ボルト17,17によって該スリット13b,13b周囲が拡開変形して各ボルト17,17から離脱して、センターベアリング4と一緒にプロペラシャフト1を車体フロア部材から脱落させる。これによって、前記入力荷重を吸収して車体への前後方向の過大な衝撃の発生を抑制することができる。
このとき、前記ストッパプレート8が、取付ブラケット12に対して平行に当接せずに傾いて当接した場合でも、このストッパプレート8は、後面8bが本体12aの前端縁に当たると同時に各マス部材16,16の前面16b,16bの外周側に当接することから、全体の当接面積が大きくなってほぼ平行状態に矯正されるため、取付ブラケット12の車体フロア部材との固定部位である各脚部13,13の捩れ量が少なくなる。
したがって、前記取付ブラケット12を、前記スリット13,13bを介して車体である車体フロア部材から容易に外すことができる。
また、前記各マス部材16,16は、各脚部13,13の上面側ではなく下面側に設けられて路面側に突出していることから、この各マス部材16,16の存在によっても車体フロア部材側のレイアウトの自由度が制約されることがない。
また、マス部材16,16の自重によって支持装置の重量がアップすることから、プロペラシャフト1を車体から速やかに脱落させることができる。このため、車体に作用する前後方向の過大入力を緩和することが可能になる。
さらに、前記マス部材16,16を左右対称位置に2つ設けたことにより、前記ストッパプレート8の当接箇所が拡大するため、ストッパプレート8をマス部材16,16に対してバランス良く当接させることが可能になる。
また、プロペラシャフト1に対するあらゆる角度からの軸方向の入力荷重においても前記取付ブラケット12の脚部13,13の捩れを効果的に抑制することが可能になる。したがって、前記各スリット13b,13bによる取付ブラケット12の解除作用をさらに容易に行うことが可能になる。
しかも、前記マス部材16,16を設けることによって、図8A〜Cに示すように、プロペラシャフト1の固有振動数とエンジンの振動音などとの間で発生する共振周波数のピーク周波数をずらすことが可能になる。
すなわち、図8A〜Cは車体の前後、上下、左右方向の変位と取付ブラケット12の振動周波数との関係で、周波数応答解析結果をマス部材16,16が存在するもの(実線)と存在しないもの(破線)とを比較して示したものであり、これらのグラフをみると明らかなように、車体前後、上下、左右方向の各変位のいずれの場合においても、取付ブラケット12の振動周波数のピーク値Pを低周波領域へずらすことが可能になった。
このため、取付ブラケット12とエンジンの振動周波数との共振周波数がずれて、プロペラシャフト1から車体に伝播される振動騒音を効果的に抑制することができる。
また、前記各マス部材16,16の各下面16a,16aを本体12aの下端縁より車体側に配置したことから、該各マス部材16,16が路面側に延出するのを防止でき、該路面との不用意な接触を回避できる。また、装置のコンパクト化が図れるため、マス部材16,16の存在によっても車体のレイアウトの自由度の制約を防止できる。
図9〜図11は本発明にかかる第2の参考例を示し、前記両マス部材16,16の構造を変更したものであって、該マス部材16,16を横断面ほぼL字形状に形成し、つまり前面16b,16bの下部に、前記ストッパプレート8側へ延出した突起部16c,16cを一体に設けたものである。
この各突起部16c,16cは、上面が内側に傾斜した横断面ほぼ三角形状に形成されていると共に、その先端面16d,16dが前記マウント部材14の前面よりも若干突出した位置まで突出形成され、前記プロペラシャフト1に対する軸方向の所定以上の入力荷重が作用した際に、前記ストッパプレート8が前記取付ブラケット12より先にマス部材16,16に当接するように形成した。他の構成は、前記参考例と同様である。
したがって、この第2の参考例によれば、前記プロペラシャフト1が軸方向に移動すると、ストッパプレート8は、図12に示すように、まず最初に前記突起部16c,16cの先端面16d,16dに突き当たり、その後に、図13に示すように、取付ブラケット12に段階的に突き当たって、各スリット13b,13bを介してボルト17,17から離脱する。
このため、ストッパプレート8が取付ブラケット12と当接する距離が結果的に短くなるので、プロペラシャフト1を車体フロア部から速やかに脱落させることができる。したがって、衝突時の車体に作用する前後方向の過大な入力を緩和することが可能になる。
また、ストッパプレート8は、その構造が前記参考例と同じく単純な円環状に形成されており、例えば、前記マウント部材14を避けるような複雑な構造にする必要がないので、構造の簡素化によって該ストッパプレート8の成形作業が容易になる。
図14及び図15は本発明にかかるプロペラシャフトの支持装置の実施形態を示し、基本構成は前記参考例に示したとおりであって、ストッパプレート8の構造を変更したもので、該ストッパプレート8の外周部8cを取付ブラケット12側へ湾曲状に折曲形成して、該外周部8cを突出形成したものである。前記外周部8cは、その内径が前記取付ブラケット12の本体12aの外径よりも大きく形成されて、前記マウント部材14を含めた本体12aに被嵌可能な形状になっている。
したがって、この実施形態によれば、プロペラシャフト1に軸方向へ所定以上の荷重が入力されてストッパプレート8がマウント部材14方向へ移動すると、図16に示すように、ストッパプレート8の外周部8cが前記マウント部材14などを覆うような形で該外周部8cの先端縁が取付ブラケット12及び各マス部材16,16に突き当たる。さらに押圧力が作用することによって、図17に示すように、各スリット13b,13bを介してボルト17,17から離脱する。
したがって、ストッパプレート8と取付ブラケット12とが当接するまでの距離を外周部8cの突出分だけ短縮することができる。このため、前記ボルト17,17から各スリット13b,13bの離脱作用を速やかに行うことが可能になり、これによってプロペラシャフト1を車体から迅速に脱落させることができるので、車体に作用する前後方向の過大入力を緩和できる。
また、ストッパプレート8を前記特異な構造とすることにより、ストッパプレート8との当接時期を早めるために前記マス部材16,16の前端を突出させる必要がなくなるので、前述したプロペラシャフト1の回転に伴う取付ブラケット12の振動周波数とエンジンの振動周波数の共振点の設定の自由度が向上する。
なお、本実施形態ではストッパプレート8の外周部8cを取付ブラケット12側へ突出形成することのみについて開示したが、前記第2の参考例のように前記マス部材16,16をストッパプレート8側へ延出させる構成と組み合わせてもよい。
前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。
請求項(1)前記延出部材を、鉄系金属によって形成したことを特徴とする請求項1または2に記載のプロペラシャフトの支持装置。
前記延出部材を鉄系金属によって形成することによってマス部材として利用することができる。
請求項(2)前記延出部材を、前記ブラケットの左右対称位置に複数設けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のプロペラシャフトの支持装置。
延出部材を複数設けたことにより、前記ストッパが当接する当接箇所が拡大するため、ストッパを延出部材に対してバランス良く当接させることが可能になる。
また、プロペラシャフトに対するあらゆる角度からの軸方向の入力荷重においても前記ブラケットの捩れを効果的に抑制することが可能になる。したがって、前記固定解除手段によるブラケットの解除作用をさらに容易に行うことが可能になる。
請求項(3)前記延出部材を、前記マウント部材の下面より車体側でかつ左右に配置したことを特徴とする請求項(2)に記載のプロペラシャフトの支持装置。
この発明によれば、延出部材をマウント部材の下面より車体側に配置したことから、延出部材が路面側に延出するのを防止でき、該路面との不用意な接触を回避できる。また、装置のコンパクト化が図れるため、延出部材の存在によっても車体のレイアウトの自由度の制約を防止できる。
請求項(4)前記延出部材の一端を、前記ブラケットの一端側よりも前記ストッパ方向へ突出して形成し、前記プロペラシャフトに対する軸方向の所定以上の入力荷重が作用した際に、前記ストッパが前記ブラケットより先に延出部材に当接するように形成したことを特徴とする請求項1〜(3)のいずれかに記載のプロペラシャフトの支持装置。
この発明によれば、ストッパがブラケットと当接するまでの距離が結果的に短くなるので、車体からプロペラシャフトを速やかに脱落させることができる。したがって、例えば衝突時の車体に作用する前後方向の過大な入力を緩和することが可能になる。
また、ストッパを従来のようにマウント部材(インシュレータ)を避けるような複雑な構造にする必要がないので、構造の簡素化によって該ストッパの成形作業が容易になる。
請求項(5)前記ストッパは、外周部が前記マウント部材の外周を覆うように延設しかつ前記マウント部材の側部まで延びるプレート部材によって構成したことを特徴とする請求項1〜(3)のいずれかに記載のプロペラシャフトの支持装置。
この発明によれば、プロペラシャフトに軸方向へ所定以上の荷重が入力されてストッパがマウント部材方向へ移動すると、該ストッパの外周部が前記マウント部材を覆うような形で該外周部の先端縁が前記ブラケットに当接することから、ストッパとブラケットとが当接するまでの距離を短縮することができる。したがって、前記固定解除手段の解除作用を速やかに行うことが可能になり、これによってプロペラシャフトを車体から迅速に脱落させることができ、車体に作用する前後方向の過大入力を緩和できる。
また、ストッパを本発明のような特異な構造とすることにより、ストッパとの当接時期を早めるために前記延出部材の前端を突出させる必要がなくなるので、プロペラシャフトの回転に伴う支持装置の振動周波数とエンジンの振動周波数の共振点の設定の自由度が向上する。
請求項(6)前記ブラケットをボルトによって車体に固定すると共に、
前記固定解除手段を、前記ブラケットのボルト固定部における前記ストッパ側の部位を他の部位よりも強度を低下させることによって形成したことを特徴とする請求項1〜(3)のいずれかに記載のプロペラシャフトの支持装置。
請求項(7)前記固定解除手段を、前記ブラケットのボルト固定部から前記ストッパ側に向けて形成されたスリットによって構成したことを特徴とする請求項(6)に記載のプロペラシャフトの支持装置。
本発明は、前記各参考例及び実施形態の構成に限定されるものではなく、取付ブラケット12と脚部13,13をアルミ合金材以外に鉄系金属によって形成することも可能であり、また、マウント部材14の材質は、ゴム以外に軟質樹脂などによって形成することも可能である。
また、前記マス部材16,16は、その形状や大きさを共振周波数などに応じてさらに変更することも可能である。さらに、延出部材としては、前記マス部材16,16の構造に限定されるものではない。また、ストッパも、前記ストッパプレート8の構造に限定されるものではなく、取付ブラケット12やマス部材16,16に当接するものであれば、どのような構造のものであってもよい。さらに、前記センターベアリング4としては、ボールベアリングに限らず、プレーンベアリングやニードルベアリングなどであってもよい。
本発明の参考例に供されるプロペラシャフトを一部断面して示す側面図である。 参考例の支持装置の斜視図である。 参考例の支持装置の正面図である。 参考例の支持装置の背面図である。 参考例の支持装置をプロペラシャフトに組み付けた状態を示す平面図である。 参考例のプロペラシャフトに軸方向の荷重が入力した際の作用説明図である。 参考例のプロペラシャフトに軸方向の荷重が入力した際の作用説明図である。 Aはマス部材の存否による車体前後方向の変位と取付ブラケットの振動周波数との関係を比較して示す特性図、Bはマス部材の存否による車体上下方向の変位と取付ブラケットの振動周波数との関係を比較して示す特性図、Cはマス部材の存否による車体左右方向の変位と取付ブラケットの振動周波数との関係を比較して示す特性図である。 本発明の第の参考例に供されるプロペラシャフトを一部断面して示す側面図である。 参考例の支持装置の斜視図である。 本参考例の支持装置をプロペラシャフトに組み付けた状態を示す平面図である。 本参考例のプロペラシャフトに軸方向の荷重が入力した際の作用説明図である。 参考例のプロペラシャフトに軸方向の荷重が入力した際の作用説明図である。 発明の実施形態に供されるプロペラシャフトを一部断面して示す側面図である。 実施形態の支持装置をプロペラシャフトに組み付けた状態を示す平面図である。 実施形態のプロペラシャフトに軸方向の荷重が入力した際の作用説明図である。 実施形態のプロペラシャフトに軸方向の荷重が入力した際の作用説明図である。
符号の説明
1…プロペラシャフト
3…センターシャフト
4…センターベアリング(ベアリング)
6…従動側シャフト
8…ストッパプレート(ストッパ)
7…支持装置
12…取付ブラケット(ブラケット)
13…脚部
13a…ボルト挿通孔
13b…スリット
14…マウント部材
16…マス部材

Claims (7)

  1. プロペラシャフトと、
    該プロペラシャフトを回転自在に支持するベアリングと、
    該ベアリングをマウント部材を介して車体に固定するブラケットと、
    該ブラケットに形成され、前記ブラケットを車体に固定するボルトが挿通するボルト挿通孔と、
    前記ブラケットに路面側へ延出するように設けられ、前記プロペラシャフトの固有振動数に起因する共振周波数を調整するマス部材と、
    該マス部材よりも車両の前方側に前記マス部材と対峙した位置に設けられたストッパと、
    前記ボルト挿通孔に前記ストッパ側へ向かって連続して形成されたスリットと、を備え
    前記ストッパは、外周側が前記ブラケット側へ湾曲状に折曲形成され、先端縁が少なくとも前記マス部材及びブラケットに所定以上の荷重で当接した際に、前記スリットを介して車体に対する前記ブラケットの固定状態を解除することを特徴とするプロペラシャフトの支持装置。
  2. 前記マス部材を、鉄系金属によって形成したことを特徴とする請求項1に記載のプロペラシャフトの支持装置。
  3. 前記マス部材を、前記ブラケットの左右対称位置に複数設けたことを特徴とする請求項1に記載のプロペラシャフトの支持装置。
  4. 前記マス部材を、前記マウント部材の下面より車体側でかつ左右に配置したことを特徴とする請求項3に記載のプロペラシャフトの支持装置。
  5. 前記マス部材の一端を、前記ブラケットの一端側よりも前記ストッパ方向へ突出して形成し、前記プロペラシャフトに対する軸方向の所定以上の入力荷重が作用した際に、前記ストッパが前記ブラケットより先にマス部材に当接するように形成したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のプロペラシャフトの支持装置。
  6. 前記ストッパは、外周部が前記マウント部材の外周を覆うように延設しかつ前記マウント部材の側部まで延びるプレート部材によって構成したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のプロペラシャフトの支持装置。
  7. 前記スリットを、前記ブラケットにおけるボルト挿通孔の前記ストッパ側の部位を他の部位よりも強度を低下させることによって形成したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のプロペラシャフトの支持装置。
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