JP4455975B2 - 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と後側拡径部との間には空間部が形成されておらず、両者が接触した構成となっている。

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。

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。

特開平１０−２５０３９０号公報

ここで、連結部材を延長してセンターベアリングと後側拡径部との間に空間部を設け、第１プロペラシャフトに衝撃力が作用した場合にセンターベアリングを第１プロペラシャフトと共に後方に移動させる方法が考えられるが、延長した連結部材が腐食し拡径したり、また、外部から汚染（塵、泥水付着）等の付着によりその径が増加するおそれがある。かかる場合には、空間部を設けていてもセンターベアリングの移動が困難となり、衝撃力を十分に吸収することができない問題がある。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、連結部材が腐食、汚染した場合でも吸収できる衝撃力の低下を防止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、前記連結部材に設けられ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補助する移動補助手段と、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、空間部であり、前記移動補助手段は、前記空間部が位置する前記連結部材の径が小さく形成された縮径部であり、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。このように、衝撃力が車両の前方から作用すると、第１プロペラシャフトがセンターベアリング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と連結部材との間に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。
ここで、連結部材が腐食すると連結部材の表面が粗くなり、また連結部材の径が大きくなるが、移動補助手段が設けられているため、連結部材が腐食した場合でも、センターベアリングの連結部材の軸方向への移動が可能となる。これにより、連結部材が腐食した場合でも、吸収できる衝撃力が低下することを防止できる。
また、移動補助手段を設けることにより、連結部材が腐食した場合でも、センターベアリングの移動が可能となるため、吸収できる衝撃力の設定を容易に行うことができ、衝撃吸収構造の信頼性を保持できる。
移動許容手段が空間部であるため、この空間部を利用してセンターベアリングが連結部材の軸方向に沿って移動することができる。
ここで、移動補助手段は空間部が位置する連結部材の径が小さく形成された縮径部であるため、連結部材が腐食（外部からの汚物の付着等）して連結部材の径が大きくなった場合や連結部材の表面が粗くなった場合でも、センターベアリングの移動に支障が生じることを簡易に防止できる。
また、移動補助手段を連結部材の径が小さく形成された縮径部で構成することにより、重量及び部品点数の増加を防止でき、ひいては製造コストの増加を防止することができる。
さらに、縮径部を設けるだけで連結部材に特殊な防食処理を施すことがないため、腐食処理に関するコストを削減することもできる。

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、前記連結部材に圧入され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、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、大きな衝撃力を吸収することができる。

本発明によれば、連結部材が腐食、汚染した場合でも吸収できる衝撃力の低下およびその信頼性を向上できる。

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位置する略円筒状の第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、後輪側に位置する略円筒状の第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に摩擦溶着されており、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。

また、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に対する圧入力を調整する圧入力調整手段（図示省略）が設けられている。この圧入力調整手段として、例えば、中間軸部３０の各ストッパーピース４６、４８に対する圧入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の径を大きくすることや、あるいは中間軸部３０の径を大きく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り、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力部４６Ａと、圧入力部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力部４８Ａと、圧入力部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空間部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）に移動することができる。

さらに、一方のストッパーピース４６の後端部と後側拡径部４０の前端部との間に位置する中間軸部３０には、中間軸部３０の他の部位と比較して径が小さく形成された縮径部（移動補助手段）１３が形成されている。この縮径部１３の径は、縮径部１３が腐食して径が大きくなる場合や縮径部１３の表面が粗くなる場合を考慮して、所定の大きさに設定されている。これにより、縮径部１３が腐食、汚染した場合でも、縮径部１３の径が中間軸部３０の縮径部１３以外の部位の径よりも大きくなることを防止できる。
なお、縮径部１３は、一方のストッパーピース４６の後端部と後側拡径部４０の前端部との間に位置する中間軸部３０の全部に形成されている構成が特に好ましいが、その少なくとも一部に形成されていてもよい。

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の各圧入力部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ようとする。

ここで、中間軸部３０には縮径部１３が設けられているため、中間軸部３０の縮径部１３が腐食した場合でも、縮径部１３の径が中間軸部３０の縮径部１３以外の部位の径よりも大きくなることを防止できる。これにより、縮径部１３が腐食した場合でも、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ことが可能となる。

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と衝突する。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、プロペラシャフトの衝撃吸収構造１０によれば、縮径部１３を設けることにより、中間軸部３０の縮径部１３が腐食した場合でも、センターベアリング３２が中間軸部３０の軸方向に移動することを容易に維持することができる。これにより、中間軸部３０の縮径部１３が腐食した場合でも、吸収できる衝撃力が低下することを防止し、耐久信頼性を維持できる。
また、縮径部１３を設けることにより、中間軸部３０が腐食した場合でも、センターベアリング３２の移動が困難となることがないため、吸収できる衝撃力の設定を容易に行うことができる。

また、移動補助手段を中間軸部３０の他の部位よりも径が小さく形成された縮径部１３で構成することにより、重量及び部品点数の増加を防止でき、ひいては製造コストの増加を防止することができる。
さらに、縮径部１３を設けるだけで中間軸部３０に特殊な防食処理を施すことがないため、腐食処理に関するコストを削減することができる。

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 空間部（移動許容手段）
１２ 第１プロペラシャフト
１３ 縮径部（移動補助手段）
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 (2)

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、前記連結部材に設けられ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補助する移動補助手段と、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、空間部であり、
   前記移動補助手段は、前記空間部が位置する前記連結部材の径が小さく形成された縮径部であり、
   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、前記連結部材に圧入され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。

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