JP4450721B2 - プロペラシャフトの衝撃吸収構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両等に用いられるプロペラシャフトの衝撃吸収構造に関する。

所謂ＦＲ車および４輪駆動車は、前方からの衝撃に対して前部エンジンルームが効果的に潰れることで、衝撃を緩和させる方法が有効であるが、その際エンジンルーム内の内燃機関を含む駆動ユニットを適当に後退させるものとして、プロペラシャフトの衝撃吸収構造が知られている（下記特許文献１参照）。

上記プロペラシャフトの衝撃吸収構造は、内燃機関側に接続する第１プロペラシャフトと、後輪側に接続する第２プロペラシャフトと、第１プロペラシャフトと第２プロペラシャフトとを連結する連結部材と、を備えている。また、第１プロペラシャフトの後端にはアウターレースが形成されている。このアウターレースの底部の前面には所定の深さの環状溝が形成されている。

また、連結部材の前部にはインナー軸部が形成され、このインナー軸部の先端部には放射方向に突出した３個の軸受けに相当するトリポードが設けられ、アウターレースの円筒内周面に軸方向に指向して形成された３条の溝条に各トリポードが摺動自在に嵌合してトリポード自在継手を構成している。

また、インナー軸部の後方にはセンターベアリングで回転自在に支持される中間軸部が形成されており、中間軸部のさらに後方には第２プロペラシャフトに接続する後側拡径部が形成されている。このセンターベアリングは後側拡径部により直接位置決めされて、固定保持されている。

上記したプロペラシャフトの衝撃吸収構造によれば、車両の前方から衝撃力が作用すると、第１プロペラシャフトはアウターレースと共に後方に移動していき、アウターレースの底壁にインナー軸部とトリポードが接触する。このとき、インナー軸部がアウターレースの底壁の環状溝近傍部位に接触し、アウターレースの底壁が環状溝に沿って破壊される。さらに、破壊されたアウターレースは、トリポードを押しながら、さらに後方に移動していく。このとき、トリポードはインナー軸部上を摺動していき、トリポードとインナー軸との間に発生する摺動摩擦力により衝撃力が吸収緩和される。

特開平１０−２５０３９０号公報

ところで、上記プロペラシャフトの衝撃吸収構造では、センターベアリングと後側拡径部との間に摺動空間部が形成されておらず両者が直接当接した構成であるため、アウターレースがセンターベアリングに接触してしまうと、アウターレース及びトリポードがそれ以上後方に移動することができないため、吸収できる衝撃力（摺動変位量）が限られてしまう。
かかる構成のプロペラシャフトの衝撃吸収構造でさらに衝撃力を吸収させるためには、別部材を設けなければならず、重量及び部品点数が大幅に増加する問題がある。さらに、吸収できる衝撃力を予め設定することが困難になるという問題がある。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、重量及び部品点数をほとんど増加させることなく、吸収できる衝撃力を増大させかつ吸収可能な衝撃力を容易に設定調整することができるプロペラシャフトの衝撃吸収構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、内燃機関側に接続する第１プロペラシャフトと、後輪側に接続する第２プロペラシャフトと、前記第１プロペラシャフトと前記第２プロペラシャフトとを連結する連結部材と、前記連結部材を回転可能に支持するセンターベアリングと、前記第１プロペラシャフト又は前記第２プロペラシャフトに衝撃力が作用したときに前記第１プロペラシャフトにより押圧された前記センターベアリングの前記連結部材の軸方向への移動を可能にさせる移動許容手段と、を有するプロペラシャフトの衝撃吸収構造であって、前記移動許容手段は、前記センターベアリングと前記第２プロペラシャフトとの間に設けられた摺動空間部であり、前記センターベアリングが前記連結部材の軸方向に移動することで前記センターベアリングと前記連結部材との間に発生する摺動摩擦力により、前記衝撃力を吸収することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、車両の前方に内燃機関が搭載されている車両では、前方から衝撃力が作用すると、その衝撃力が第１プロペラシャフトに伝達される。第１プロペラシャフトに衝撃力が伝達されると、第１プロペラシャフトが車両の後方に移動し、センターベアリングと接触する。第１プロペラシャフトがセンターベアリングに接触すると、移動許容手段が設けられているため、センターベアリングが第１プロペラシャフトと共に連結部材の軸方向に沿って車両の後方に移動する。このとき、センターベアリングと連結部材との間には摺動摩擦力が発生するため、この摩擦力により衝撃力を吸収することができる。この結果、従来のように、移動許容手段が設けられておらずセンターベアリングが移動しない構成と比較して、衝撃吸収荷重特性を向上させることができる。移動許容手段がセンターベアリングと第２プロペラシャフトとの間に設けられた摺動空間部であるため、部品点数の増加を防止でき、プロペラシャフトの衝撃吸収構造の重量が増加することを防止できる。これにより、プロペラシャフトの衝撃吸収構造の製造コストが増大することを防止できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプロペラシャフトの衝撃吸収構造において、前記センターベアリングの連結部材軸方向一方側及び他方側には、前記センターベアリングと共に前記連結部材の軸方向に沿って移動可能なストッパー部材が設けられ、前記ストッパー部材が前記連結部材の軸方向に移動することで前記ストッパー部材と前記連結部材との間に発生する摺動摩擦力により、前記衝撃力を吸収することを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、センターベアリングの連結部材軸方向一方側及び他方側にはセンターベアリングと共に連結部材の軸方向に沿って連結部材の軸方向に移動可能な２つのストッパー部材が設けられているため、第１プロペラシャフト及び第２プロペラシャフトがセンターベアリングに直接接触することを防止でき、センターベアリングを保護することができる。さらに、２つのストッパー部材のそれぞれで衝撃吸収荷重の調整を精度良く設定できる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のプロペラシャフトの衝撃吸収構造において、前記ストッパー部材と前記連結部材との間には所定の圧入力が作用していることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、ストッパー部材と連結部材との間には所定の圧入力が作用しているため、ストッパー部材がセンターベアリングと共に連結部材の軸方向に沿って移動する際に、ストッパー部材と連結部材との間に大きな摺動摩擦力が発生する。このため、さらに大きな衝撃力を吸収することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のプロペラシャフトの衝撃吸収構造において、前記ストッパー部材と前記連結部材との間に作用する摩擦力を調整する摩擦力調整手段を設け、前記摩擦力調整手段で前記ストッパー部材と前記連結部材との間に作用する摺動摩擦力を調整することにより、吸収可能な衝撃力を設定調整することを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、ストッパー部材と連結部材との間に作用する摩擦力を調整する摩擦力調整手段が設けられており、摩擦力調整手段でストッパー部材と連結部材との間に作用する摺動摩擦力を調整することにより、所定の摺動変位量で吸収可能な衝撃力を容易に設定調整することができる。

本発明によれば、重量及び部品点数をほとんど増加させることなく、吸収できる衝撃力を増大させかつ吸収可能な衝撃力を容易に設定調整することができる。

次に、本発明の一実施形態に係るプロペラシャフトの衝撃吸収構造について、図面を参照して説明する。

図１に示すように、本実施形態のプロペラシャフトの衝撃吸収構造１０は、ＦＦベースの内燃機関側に接続する略円筒状の第１プロペラシャフト１２を備えている。この第１プロペラシャフト１２の一端（前端）には、クロスジョイント（図示省略）を介して内燃機関の出力側に連結されている。また、プロペラシャフトの衝撃吸収構造１０は、後輪側に接続する略円筒状の第２プロペラシャフト１４を備えている。この第２プロペラシャフト１４の後端は、自在継手（図示省略）を介して差動装置（図示省略）に連結されている。また、第１プロペラシャフト１２と第２プロペラシャフト１４との間には、両者を連結する連結部材１６が設けられている。

この第１プロペラシャフト１２の他端（後端）にはトリポード自在継手１８のアウターレース２０が形成されている。また、連結部材１６の前部にはインナー軸部２２が形成されている。このインナー軸部２２には放射状に突出した３個の軸受けに相当するトリポード２４が設けられており、この各トリポード２４がアウターレース２０の内周面に軸方向（図１中矢印Ｘ方向）に沿って形成された３条の溝条（図示省略）に摺動自在に嵌合してトリポード自在継手１８を構成し等速の動力伝達が実現される。

また、アウターレース２０は有底円筒状をなし、アウターレース２０の底壁２０Ａに対して反対側の開口は円環部材２６とブーツ２８により覆われている。
また、連結部材１６を構成する中間軸部３０は、センターベアリング３２により回転自在に支持されている。このセンターベアリング３２は環状支持部材３４の環状弾性体３６により支持されており、環状支持部材３４は車体側に固定されるブラケット３８に支持されている。

このように連結部材１６は環状支持部材３４及びセンターベアリング３２により車体側に支持されており、その中間軸部３０の後方（図１中矢印Ｒ方向）には径が拡大された後側拡径部４０が形成されている。この後側拡径部４０には、第２プロペラシャフト１４の前端が摩擦溶着されている。

また、トリポード自在継手１８を構成するトリポード２４は、その内環４２がインナー軸部２２とスプライン嵌合されて圧入されており、インナー軸部２２の回転と共に一体回転するように構成されている。このトリポード２４がアウターレース２０の内周面の溝条に嵌合してインナー軸部２２と共にアウターレース２０内に挿入されると、インナー軸部２２とトリポード２４の前方（図１中矢印Ｆ方向側）にアウターレース２０の底壁２０Ａが対向した状態となっている。

アウターレース２０の底壁２０Ａの前面には所定の深さの環状溝４４が形成されており、有底円筒状のアウターレース２０は、環状溝４４を有する底壁２０Ａと共にプレス成形または鍛造により一体に形成されている。

ここで、本発明の要部について説明する。
図１に示すように、センターベアリング３２の移動方向一方側及び他方側には、ストッパーピース（ストッパー部材）４６、４８が設けられている。これらのストッパーピース４６、４８はそれぞれ環状に形成されており、各ストッパーピース４６、４８には中間軸部３０が圧入されている。各ストッパーピース４６、４８又は／及び中間軸部３０には中間軸部３０の各ストッパーピース４６、４８に対する摩擦力を調整する摩擦力調整手段（図示省略）が設けられている。この摩擦力調整手段として、例えば、中間軸部３０の各ストッパーピース４６、４８に対する摺動摩擦力が所定の大きさとなるように、各ストッパーピース４６、４８の径を拡径、縮径することや、あるいは中間軸部３０の径を縮径、拡径することが挙げられる。さらに、各ストッパーピース４６、４８と中間軸部３０との間に、摩擦係数の比較的高い摩擦部材を挿入することによっても、中間軸部３０のストッパーピース４６、４８に対する摺動摩擦力を適宜設定調整することができる。

一方のストッパーピース４６は、中間軸部３０に対して圧入力を作用させる圧入部４６Ａと、圧入部４６Ａの径よりも大きな径であり衝撃力が作用して移動したときに後側拡径部４０と当接するストッパー部４６Ｂと、で構成されている。また、他方のストッパーピース４８も、同様にして、中間軸部３０に対して圧入力を作用させる圧入部４８Ａと、圧入部４８Ａの径よりも大きな径であり衝撃力が作用してアウターレース２０が移動したときにアウターレース２０と直接当接するストッパー部４８Ｂと、で構成されている。

また、一方のストッパーピース４６と後側拡径部４０との間には、中間軸部３０の軸方向に沿って所定長さの摺動空間部（移動許容手段）１１が設けられている。このように、一方のストッパーピース４６と後側拡径部４０との間に摺動空間部１１が設けられているため、衝撃力が作用した場合に、センターベアリング３２が各ストッパーピース４６、４８と共に後方（図１中矢印Ｒ方向）に移動することが可能となる。

次に、本実施形態のプロペラシャフトの衝撃吸収構造１０の作用について説明する。

図１に示すように、前方（図１中矢印Ｆ方向）から衝撃力が作用すると、その衝撃力が第１プロペラシャフト１２に伝達される。第１プロペラシャフト１２に衝撃力が伝達されると、第１プロペラシャフト１２は、アウターレース２０と共に後方（図１中矢印Ｒ方向）に移動していく。第１プロペラシャフト１２がアウターレース２０と共に後方（図１中矢印Ｒ方向）に移動していくと、インナー軸部２２がアウターレース２０の底壁２０Ａに衝突する。この底壁２０Ａの環状溝４４の近傍には応力集中が生じているため、アウターレース２０がさらに後方に移動することにより、環状溝４４に沿って底壁２０Ａが破断される。このとき、トリポード２４は、底壁２０Ａの環状溝４４の径方向外側に位置しているため、底壁２０Ａの一部により後方に押されインナー軸部２２とのスプライン連結が外れ、第１プロペラシャフト１２及びアウターレース２０と共に中間軸部３０の軸方向に沿って後方に移動していく。

また、第１プロペラシャフト１２がアウターレース２０及びトリポード２４と共に中間軸部３０に沿って後方に移動していくと、円環部材２６及びブーツ２８が他方のストッパーピース４８のストッパー部４８Ｂに衝突する。さらに、第１プロペラシャフト１２がアウターレース２０及びトリポード２４と共に中間軸部３０に沿って後方に移動していくと、円環部材２６及びブーツ２８が破損すると共に、アウターレース２０の後側の端部がストッパーピース４８のストッパー部４８Ｂと衝突する。

アウターレース２０の後側の端部が他方のストッパーピース４８のストッパー部４８Ｂと衝突すると、センターベアリング３２と各ストッパーピース４６、４８がアウターレース２０に押圧されながら、センターベアリング３２と中間軸部３０との間、各ストッパーピース４６、４８の各圧入部４６Ａ、４８Ａと中間軸部３０との間に摺動摩擦力がそれぞれ作用した状態で、センターベアリング３２と各ストッパーピース４６、４８が中間軸部３０の軸方向に沿って後方に移動していく。

図２に示すように、センターベアリング３２と各ストッパーピース４６、４８がアウターレース２０に押圧されながら中間軸部３０の軸方向に沿って後方に移動していくと、やがて、一方のストッパーピース４６のストッパー部４６Ｂが後側拡径部４０と当接する。これにより、第１プロペラシャフト１２、アウターレース２０、各ストッパーピース４６、４８及びセンターベアリング３２が停止する。

以上のように、本実施形態のプロペラシャフトの衝撃吸収構造１０によれば、衝撃力が車両の前方から作用すると、第１プロペラシャフト１２がアウターレース２０、各ストッパーピース４６、４８及びセンターベアリング３２と共に車両の後方に移動することにより、センターベアリング３２と連結部材１６との間、各ストッパーピース４６、４８と連結部材１６との間にそれぞれ発生する摺動摩擦力により衝撃力を吸収することができる。この結果、従来のようにセンターベアリングが移動しない構成と比較して、吸収できる衝撃力を大幅に増大させることができる。

特に、一方のストッパーピース４６と後側拡径部４０との間に摺動空間部１１を設けるだけで済むため、部品点数の増加を防止でき、プロペラシャフトの衝撃吸収構造１０の重量が増加することを防止できる。これにより、プロペラシャフトの衝撃吸収構造１０の製造コストが増大することを防止できる。

また、センターベアリング３２の連結部材軸方向一方側及び他方側にはセンターベアリング３２と共に連結部材１６の軸方向に沿って移動するストッパーピース４６、４８が設けられているため、アウターレース２０及び後側拡径部４０にセンターベアリング３２が直接衝突することがない。これにより、センターベアリング３２が破損してしまうことを防止できる。

また、連結部材１６の各ストッパーピース４６、４８に対する摩擦力を調整する摩擦力調整手段が設けられているため、摩擦力調整手段で連結部材１６の各ストッパーピース４６、４８に対するそれぞれの摺動摩擦力を容易に調整することにより、吸収可能な衝撃力を所定の特性に高精度に設定することができる。

また、上記摺動空間部１１の中間軸部３０の軸方向に沿う長さを調整することにより、センターベアリング３２及び各ストッパーピース４６、４８の移動量を容易に調整することができるため、これによっても衝撃吸収荷重特性を大きな摺動変位で設定することができ特性の設定幅が広がる。

本発明の一実施形態に係るプロペラシャフトの衝撃吸収構造の部分的な断面図である。 本発明の一実施形態に係るプロペラシャフトの衝撃吸収構造に衝撃力が作用したときのプロペラシャフトの衝撃吸収構造の部分的な断面図である。

符号の説明

１０ プロペラシャフトの衝撃吸収構造
１１ 摺動空間部（移動許容手段）
１２ 第１プロペラシャフト
１４ 第２プロペラシャフト
１６ 連結部材
３２ センターベアリング
４６ ストッパーピース（ストッパー部材）
４８ ストッパーピース（ストッパー部材）

Claims (4)

1. 内燃機関側に接続する第１プロペラシャフトと、後輪側に接続する第２プロペラシャフトと、前記第１プロペラシャフトと前記第２プロペラシャフトとを連結する連結部材と、前記連結部材を回転可能に支持するセンターベアリングと、前記第１プロペラシャフト又は前記第２プロペラシャフトに衝撃力が作用したときに前記第１プロペラシャフトにより押圧された前記センターベアリングの前記連結部材の軸方向への移動を可能にさせる移動許容手段と、を有するプロペラシャフトの衝撃吸収構造であって、
   前記移動許容手段は、前記センターベアリングと前記第２プロペラシャフトとの間に設けられた摺動空間部であり、
   前記センターベアリングが前記連結部材の軸方向に移動することで前記センターベアリングと前記連結部材との間に発生する摺動摩擦力により、前記衝撃力を吸収することを特徴とするプロペラシャフトの衝撃吸収構造。
2. 前記センターベアリングの連結部材軸方向一方側及び他方側には、前記センターベアリングと共に前記連結部材の軸方向に沿って移動可能なストッパー部材が設けられ、
   前記ストッパー部材が前記連結部材の軸方向に移動することで前記ストッパー部材と前記連結部材との間に発生する摺動摩擦力により、前記衝撃力を吸収する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衝撃吸収構造。
3. 前記ストッパー部材と前記連結部材との間には所定の圧入力が作用している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衝撃吸収構造。
4. 前記ストッパー部材と前記連結部材との間に作用する摩擦力を調整する摩擦力調整手段を設け、
   前記摩擦力調整手段で前記ストッパー部材と前記連結部材との間に作用する摺動摩擦力を調整することにより、吸収可能な衝撃力を設定調整する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衝撃吸収構造。

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