JP4693117B2 - 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。

従来のプロペラシャフトの衝撃吸収構造の中には、前端部がクロスジョイントを介して内燃機関の出力側に連結された第１プロペラシャフトと、自在継手を介して差動装置に連結された第２プロペラシャフトと、を有し、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部材により連結した構成のものが知られている。この連結部材はセンターベアリングにより回転可能に支持されており、その軸方向の前後にはストッパーピースがそれぞれ配置されている。

上記センターベアリングは、連結部材に対して軽圧入されて定位置に保持されている。これにより、センターベアリングが連結部材から抜ける際に必要な抜け荷重はストッパーピースの連結部材に対する圧入力に大きく依存することになるため、各ストッパーピースについての高い寸法精度が要求されている。
特開平１０−２５０３９０号公報 特開平１０−３３８０４６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、連結部材の外周面に破断可能な凸部等が無いため、ストッパーピースを連結部材に圧入した場合に、所定の衝撃力によりストッパーピースを軸方向に摺動変位可能に保持できないという問題がある。

また、各ストッパーピースの圧入荷重設定と抜け荷重設定を各ストッパーピースの寸法精度のみで調整しているため、各ストッパーピースには高い圧入寸法精度が要求されるが、これにより、ストッパーピースの安定した摺動荷重の設定と各ストッパーピースの組付性との両立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、ストッパーピースを容易に位置決めできるとともに、ストッパーピースの連結部材に対する組付性を向上させ、ストッパーピースにおける衝撃吸収荷重（例えば、圧入荷重、抜け荷重、摺動摩擦荷重など）を安定させ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、内燃機関側の駆動力を駆動輪側に伝達するプロペラシャフトの衝撃吸収構造であって、内燃機関側に位置する第１プロペラシャフトと、駆動輪側に位置する第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シャフトと、前記連結シャフトを回転可能に支持するセンターベアリングと、前記連結シャフトに圧入されて前記センターベアリングを位置決めするとともに所定の衝撃力が作用したときに前記連結シャフト上を摩擦摺動するストッパーピースと、を有し、前記連結シャフトの外周面又はその近傍には、前記ストッパーピースに当接して破断する突起部が設けられていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、第１プロペラシャフト又は第２プロペラシャフトに衝撃力が作用すると、ストッパーピースは連結シャフト上を摩擦摺動しようとする。ストッパーピースが連結シャフト上を摩擦摺動しようとすると、突起部にはストッパーピースから衝撃力が作用し、その衝撃力によって突起部が破断され、衝撃力が吸収される。このように、突起部を破断させて軸方向に摺動させることにより衝撃力を吸収緩和させることができる。また、ストッパーピースが連結シャフトに対して摩擦摺動するときの摺動摩擦力によりさらに衝撃力を低減させることができる。これに伴い、ストッパーピースの連結シャフトに対する圧入荷重や抜け荷重を容易に設定調整することができる。この結果、ストッパーピースの寸法精度も比較的ルーズに設定することができるため、ストッパーピースの連結シャフトに対する圧入組付性を向上させることができるとともに、高度な寸法精度が要求されない分だけストッパーピースの連結シャフトに対する圧入荷重や抜け荷重を安定させることができる。

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、前記突起部の前記ストッパーピースと当接する部位には、軸方向に対して傾斜した傾斜部が形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、突起部のストッパーピースと当接する部位には、軸方向に対して傾斜した傾斜部が形成されていることにより、突起部の連結シャフトの外周から突出している体積が小さくなるため、突起部の剛性が低下する。これにより、突起部の破断荷重を応力集中により低下させることができる。この結果、突起部がさらに破断し易くなり、突起部を破断（塑性変形）させる荷重（衝撃力）をさらに安定させることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のプロペラシャフトの衝撃吸収構造において、前記ストッパーピースの角部の面取部が前記突起部に当接することを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、ストッパーピースの角部が突起部に接触するため、ストッパーピースが突起部に対して面接触ではなく点（線も含む）で接触することになる。ストッパーピースが突起部に対して点で接触すると、突起部の接触した点で応力集中が発生する。突起部に応力集中が発生すると、その応力集中部分では、わずかな衝撃力で突起部の破断荷重を超えてしまい、破断（塑性変形も含む）し易くなる。これが破壊の起点となり連続的に突起部を容易に破断（変形）させることができ、突起部の寸法誤差や、ストッパーピースの連結シャフトに対する摺動摩擦力の誤差などが多少生じても、突起部を破断させる荷重（衝撃力）のバラツキを押さえて略一定にすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプロペラシャフトの衝撃吸収構造において、前記突起部は、前記連結シャフトの外周面又はその近傍に嵌められるサークリップであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、突起部は連結シャフトの外周面又はその近傍に嵌められるサークリップであるため、既存のプロペラシャフトに既存のサークリップを嵌めるだけでプロペラシャフトの衝撃吸収構造を容易に構成することができる。このように、既存のプロペラシャフトと、既存のサークリップをそのまま用いるだけで済むため、製造コストが大幅に増大してしまうことを防止でき、プロペラシャフトの衝撃吸収構造の製造も容易になる。

本発明によれば、ストッパーピースの連結部材に対する組付性を向上させ、ストッパーピースの摺動荷重（例えば、圧入荷重、抜け荷重など）を安定させることができる。

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、第１プロペラシャフト１２と第２プロペラシャフト１４と同様にプロペラシャフトを構成し両者を連結する連結シャフト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、連結シャフト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アダプタ２６が取り付けられている。また、このアダプタ２６には、ブーツ２８の一方側端部が取り付けられている。また、ブーツ２８の他方側端部（軸側端部）は、ブーツバンド２９により連結シャフト１６に固着されている。

また、連結シャフト１６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。

このように連結シャフト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、その後方（図１中矢印Ｒ方向側）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、図１に示すように、トリポード自在継手１８を構成するトリポード２４は、その内環部４２がインナー軸部２２にスプライン嵌合されており、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。この内環部４２の軸方向両端は、軸方向に対して傾斜しかつ径方向外側から内側に向かって軸方向の長さが狭くなるように形成されている。また、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。

また、図１に示すように、センターベアリング３２の軸方向一方側及び他方側には、金属性のストッパーピース４６、４８が設けられている。各ストッパーピース４６、４８は環状に形成されており、各ストッパーピース４６、４８は連結シャフト１６に圧入保持されている。また、各ストッパーピース４６、４８が連結シャフト１６に圧入保持されることにより、センターベアリング３２が連結シャフト１６上に位置決め支持されている。

また、図１に示すように、連結シャフト１６の軸上であってストッパーピース４８の近傍には、突起部５０が設けられている。この突起部５０は、連結シャフト１６に一体形成されていてもよく、また連結シャフト１６とは別体のものを連結シャフト１６の外周に固着してもよい。また、突起部５０のストッパーピース４８と対向する対向部位には、連結シャフト１６の後方側（図１中矢印Ｒ方向側）に向かって上り傾斜した傾斜部５２が形成されている。これにより、ストッパーピース４８は、その角部が突起部５０の傾斜部５２に接触した状態で、連結シャフト１６上に位置決め固着されている。

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、第１プロペラシャフト１２又は第２プロペラシャフト１４に衝撃力が作用すると、アウターレース２０との当接によりストッパーピース４６、４８がセンターベアリング３２とともに連結シャフト１６上を摩擦摺動しようとする。

ここで、ストッパーピース４６、４８が連結シャフト１６上を摩擦摺動しようとすると、突起部５０にはストッパーピース４８から衝撃力が作用し、その衝撃力によって突起部５０が破断され、衝撃力が吸収緩和される。このように、突起部を破断させることにより衝撃力を吸収させることができるため、その分だけ、ストッパーピース４６、４８が連結シャフト１６に対して摩擦摺動するときの摺動摩擦力を低減させることができる。これに伴い、ストッパーピース４６、４８の連結シャフト１６に対する圧入荷重や抜け荷重のバラツキを抑制し安定させることができる。この結果、ストッパーピース４６、４８の寸法精度も比較的ルーズに設定することができるため、ストッパーピース４６、４８の連結シャフト１６に対する組付性を向上させることができるとともに、高度な寸法精度が要求されない分だけストッパーピース４６、４８の連結シャフト１６に対する圧入荷重や抜け荷重の管理も容易となる。

特に、ストッパーピース４８の角部のテーパ面取部が突起部５０に接触するため、ストッパーピース４８が突起部５０に対して面接触ではなく点（線も含む）で接触することになる。特に、テーパ面取部の傾斜角度を調整して突起部５０との接触角を変えれば、衝撃荷重の分力を所定方向（径方向内側）に大きく作用させて破断荷重をより小さく設定することもできる。さらに、ストッパーピース４８が突起部５０に対して点で接触すると、突起部５０の接触した点で応力集中が発生する。突起部５０に応力集中が発生すると、その応力集中部分では、わずかな衝撃力で突起部５０の破断荷重を超えてしまい、破断（塑性変形も含む）し易くなる。これにより、突起部５０を連続的に容易に破断させることができ、突起部５０の寸法誤差や、ストッパーピース４６、４８の連結シャフト１６に対する摺動摩擦力の誤差などが生じても、突起部５０を破断させる荷重（衝撃力）を安定させることができる。

また、突起部５０のストッパーピース４８と接触する部位には、軸方向に対して傾斜した傾斜部５２が形成されていることにより、突起部５０の連結シャフト１６の外周から突出している体積が小さくなるため、突起部５０の剛性が低下する。これにより、突起部５０の破断荷重をさらに低下させることができる。この結果、突起部５０がさらに破断し易くなり、突起部５０を破断（塑性変形）させる荷重（衝撃力）をさらに安定させることができる。

なお、図２に示すように、上記した突起部５０を、連結シャフト１６の外周面又はその近傍に嵌められる既存のサークリップ５４で構成してもよい。

この構成によれば、既存のプロペラシャフトに既存のサークリップ５４を嵌めるだけでプロペラシャフトの衝撃吸収構造を容易に構成することができる。このように、既存のプロペラシャフトと、既存のサークリップ５４をそのまま用いるだけで済むため、製造コストが大幅に増大してしまうことを防止でき、プロペラシャフトの衝撃吸収構造の製造も容易になる。

本発明の第１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構成図である。 本発明の第１実施形態に係るプロペラシャフトの衝撃吸収構造の変形例の部分的な構成図である。

符号の説明

１０ プロペラシャフトの衝撃吸収構造
１２ 第１プロペラシャフト（プロペラシャフト）
１４ 第２プロペラシャフト（プロペラシャフト）
１６ 連結シャフト（プロペラシャフト）
３２ センターベアリング
４６ ストッパーピース
４８ ストッパーピース
５０ 突起部
５２ 傾斜部
５４ サークリップ

Claims (4)

1. 内燃機関側の駆動力を駆動輪側に伝達するプロペラシャフトの衝撃吸収構造であって、
   内燃機関側に位置する第１プロペラシャフトと、駆動輪側に位置する第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シャフトと、前記連結シャフトを回転可能に支持するセンターベアリングと、前記連結シャフトに圧入されて前記センターベアリングを位置決めするとともに所定の衝撃力が作用したときに前記連結シャフト上を摩擦摺動するストッパーピースと、を有し、
   前記連結シャフトの外周面又はその近傍には、前記ストッパーピースに当接して破断する突起部が設けられてい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. 前記突起部の前記ストッパーピースと当接する部位には、軸方向に対して傾斜した傾斜部が形成されてい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. 前記ストッパーピースの角部の面取部が前記突起部に当接することを特徴とする請求項１又は２に記載のプロペラシャフトの衝撃吸収構造。
4. 前記突起部は、前記連結シャフトの外周面又はその近傍に嵌められるサークリップであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプロペラシャフトの衝撃吸収構造。
   

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