JP4455975B2 - プロペラシャフトの衝撃吸収構造 - Google Patents

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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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