JP4828452B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両用のプロペラシャフトに適用され、一方の軸とこれに対応するヨークとがフランジを介して互いにボルト締結されてなる動力伝達装置の改良に関する。

従来の動力伝達装置としては、例えば車両用のプロペラシャフトに適用された以下の特許文献１に記載されたようなものが知られている。

このプロペラシャフトは、周知のように、車両前方のトランスミッションから出力されたエンジンの駆動力を車両後方のデファレンシャルに伝達するものであり、かかるプロペラシャフトと前記デファレンシャルとは、プロペラシャフトの一端部（車両後端部）に設けられたいわゆる十字継手の一端を構成する第１ヨークと、前記デファレンシャルの入力軸にスプライン結合される接続部材と、をボルト締結することによって連結固定されている。

前記第１ヨークは、一端側にほぼ矩形状に形成されて、四隅にボルト挿通孔が貫通形成されたフランジを有する一方、前記接続部材も、前記第１ヨークのフランジに接合されるほぼ円形状のフランジ部を一体に有しており、かかる第１ヨークと前記接続部材とは、前記両フランジを介して四組のボルト及びナットによって締結されるようになっている。

そして、前記第１ヨークのフランジにおける前記各ボルト挿通孔の孔縁には、ボルトの頭部よりも大きい内径を有し、該各ボルトを締結する際に使用する工具が嵌挿されるほぼ円形状の座ぐり部（工具接触面）が穿設されている。これによって、ボルトの締結に供するソケットレンチなどの工具を確実に使用することが可能となっており、前記第１ヨークと前記接続部材との組み付けが容易に行えるようになっている。
特開平６−２２７２７４号公報

近時、車両のエンジンの出力向上に伴いプロペラシャフトに作用するトルクも増大化される傾向にある。このため、トランスミッション又はデファレンシャルとプロペラシャフトとの結合部には、高い結合強度が要求されている。

そこで、従来の動力伝達装置のように、プロペラシャフトとデファレンシャルとの結合がボルト締結によって行われる場合には、前記第１ヨークと前記接続部材との間の結合強度を高める手段として、ボルトの材質変更やボルトの大径化など種々様々あるが、最も望ましい手段としては、前記各ボルト挿通孔のボルトサークル径（Ｐ．Ｃ．Ｄ．）を大きくして各ボルトに作用する負荷を低減する方法が挙げられる。

しかしながら、従来の動力伝達軸装置にあっては、前記第１ヨークに設けられた前記各工具接触面の全てが前記フランジの側面内に位置する構成となっていることから、かかるフランジの大きさとしては、前記各ボルト挿通孔のボルトサークル径に加えて、前記工具接触面の直径分以上の長さの対角線を有する矩形面積を確保する必要がある。

そうすると、前記各ボルト挿通孔のボルトサークル径を大径化した場合には、前記各工具接触面の取り代（スペース）の確保によって前記フランジの大型化がさらに助長され、かかるフランジの必要以上の大型化が余儀なくされてしまう。これにより、結果的に、動力伝達装置の大型化や重量の増加を招来してしまうという問題があった。

本発明は、このような技術的課題に着目して案出されたものであって、ボルト締結されてなる一方の軸とヨークの結合部に設けられたフランジに、締結工具が接触可能な工具接触面を外周域に有するボルト挿通孔を形成しつつも、該ボルト挿通孔のボルトサークル径の拡径化に伴うフランジの大型化を最小限に抑制し得る動力伝達装置を提供するものである。

請求項１に記載の発明は、駆動源に連係された軸部材と、該軸部材により入力された駆動力によって駆動される被駆動要素に連係した軸部材と、が一対のヨークを有する軸継手によって連係され、少なくとも前記一方の軸部材のシャフト本体と前記一方のヨークのヨーク本体とがフランジを介して複数のボルトによって締結してなる動力伝達装置であって、
前記フランジは、該フランジの外端縁に近接する位置に前記軸部材の回転方向へ沿ってそれぞれ所定の間隔を隔てて設けられ、前記各ボルトが挿通される複数のボルト挿通孔と、該各ボルト挿通孔の外周域に設けられ、前記各ボルトの頭部が着座する平坦面状のボルト着座面と、該各ボルトの着座面の外周域に形成され、前記各ボルトを締結するための工具の端面が接触する工具接触面と、を有し、前記ボルト着座面を確保しつつ、前記各工具接触面を含む前記フランジの外端縁を切除したことを特徴としている。

この発明によれば、前記各ボルトの着座に要する前記各ボルト着座面の面積を確保しつつ、前記各工具接触面を含む前記フランジの外端縁を切除したため、前記各ボルトの締結力を低下させることなく、前記各ボルト挿通孔を前記フランジの外端縁により近接させて配置する、すなわち、ボルトサークル径方向における前記フランジの外端縁から前記各ボルト挿通孔の孔縁までの径方向距離を縮小させることが可能となり、これによって、かかる縮小した径方向距離の分だけ前記各ボルト挿通孔のボルトサークル径を拡径させることができる。したがって、前記フランジの不必要な大型化を伴うことなく、前記一方の軸部材とヨークとの結合強度の向上が図れる。

また、このとき、前記各工具接触面においては、前記各ボルト挿通孔のボルトサークル径の拡径化に供する範囲のみを切除することにより、前記各ボルトを締結する場合に、工具が使用できない、又は工具が使用しづらくなる、といった不具合が生じるおそれもない。よって、かかる締結作業性の低下を招来させることもなく、前記各ボルト挿通孔のボルトサークル径の拡径化のみを確実に行うことができる。

請求項２に記載の発明は、前記各ボルト挿通孔の孔縁から前記フランジの外端縁までの最短距離と、前記各ボルト着座面の径方向距離と、をほぼ同じ長さに設定したことを特徴としている。

この発明によれば、前記各ボルト着座面の面積を必要最小限に抑えて、前記各ボルト挿通孔のボルトサークル径の拡径化に供する前記工具接触面の切除を最大限に行うこととしたため、かかるボルトサークル径を最大限に確保することが可能となる。これにより、前記一方の軸部材とヨークの結合強度を最も効果的に向上させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、前記各ボルト挿通孔は前記各軸部材の回転方向へ等間隔に四箇所に形成されて、隣接する前記各工具着座面間に肉抜き部を形成したことを特徴としている。

この発明によれば、前記肉抜き部を形成したことによって前記フランジを軽量化が図れるため、該フランジの拡径化を余儀なくされた場合であっても、装置の重量の増加を最小限に抑えることができる。

請求項４に記載の発明によれば、前記各ボルト着座面及び前記各工具着座面を共に座ぐりによって形成したことを特徴としている。

この発明によれば、前記各ボルト挿通孔の形成と同時に行うことができるため、加工作業性が良好となる。しかも、前記各ボルト挿通孔の外周域に肉盛りを施す必要もないことから、装置の重量増の抑制も図れる。

以下、本発明に係る動力伝達軸装置の各実施の形態を図面に基づいて詳述する。なお、各実施の形態では、この動力伝達軸装置を従来と同様に車両用のプロペラシャフトに適用したものを示している。

図１〜図４は本発明の動力伝達軸装置の第１の実施形態を示し、この動力伝達装置であるプロペラシャフト１は、図４に示すように、四輪駆動車やＦＲ車（フロントエンジン・リヤドライブの車両）などにおいて車体のほぼ中央部に車両前後方向に沿って配設されて、車両前方の第１シャフト２と車両後方の第２シャフト３とが、前記第２シャフトの前端部に設けられた等速ジョイント４を介して連結されている。

また、前記プロペラシャフト１は、前記第１シャフト２の前端部に設けられた第１自在継手５を介して図外のトランスミッションの出力軸と連結されている一方、前記第２シャフト３の後端部に設けられた第２自在継手６を介して図外のリヤデファレンシャルの入力軸と連結されており、車体に対して上下及び左右方向へ揺動可能に設けられている。

さらに、前記プロペラシャフト１は、前記第１シャフト２と等速ジョイント４との間に設けられたセンターベアリング７によって回転自在に支持されていると共に、該センターベアリング７に固設された支持部材８を介して車体のフロア下部に支持固定されることによって全体の撓みが防止されている。

前記第１、第２自在継手５，６は、いわゆる十字形（フック形）の自在継手であって、プロペラシャフト１の相手側となる前記トランスミッション及びデファレンシャルとの各結合部の形状が若干異なるものの、基本構造は同様であるため、以下には第１自在継手５についてのみ詳述する。

この第１自在継手５は、図３に示すように、後述する接続部材１５を介して前記トランスミッションの出力軸に連結された第１ヨーク１１と、前記第１シャフト２の前端部に固定された第２ヨーク１２と、これら両ヨーク１１，１２の間に介装されて、該各ヨーク１１，１２を揺動自在に支持する十字軸１３と、から主として構成されている。

前記第１ヨーク１１は、軸方向へ沿って二股に分岐する一対の分岐アーム１４ａを有するほぼＵ字形状に形成された第１ヨーク本体１４と、該第１ヨーク本体１４の基端部から軸直角方向外側へ突設されたフランジ２０と、によって構成され、これらが鍛造によって一体に形成されている。

一方、前記第２ヨーク１２は、前記第１ヨーク１１と同様に鍛造によって一体形成されてなり、軸方向へ二股に分岐する一対の分岐アーム１６ａを有するほぼＵ字形状に形成された第２ヨーク本体１６と、該第２ヨーク本体１６の基端部から軸方向へ延設されて、前記第１シャフト２の前端縁とほぼ同径に形成された円筒部１７と、によって構成され、前記円筒部１７の端縁と第１シャフト２の前端縁とが摩擦溶接によって接合されている。

前記接続部材１５は、鍛造によってほぼ円筒状に形成されており、前記トランスミッションの出力軸に接続される円筒軸部１８と、該円筒軸部１９の前記第１ヨーク１１との対向端部に径方向外側へ突設されて、該第１ヨーク１１のフランジ２０に四組のボルト９及びナット１０によって締結接合される円環状のフランジ部１９と、を有している。そして、前記フランジ部１９は、外周縁に近接する円周方向に沿った等間隔位置に、前記各ボルト９が挿通されるボルト挿通孔１９ａがそれぞれ貫通形成されていると共に、前記フランジ２０との対向端面には、有底円筒状の円形凹部１９ｂが切欠形成されている。

なお、前記接続部材１５の円筒軸部１８には、内周面における軸方向ほぼ中央位置にスプライン状の溝部１８ａが形成されており、かかる溝部１８ａを介して前記トランスミッションの出力軸にスプライン結合されている。

前記フランジ２０は、図１に示すように、ほぼ矩形板状に形成されると共に、その四隅が、角部ではなく、前記接続部材１５の外周縁に沿ってそれぞれ円弧状に形成された円弧状隅部２１となっている。そして、かかる円弧状隅部２１の外端縁に近接する位置には、前記各ボルト９が挿通されるボルト挿通孔２２がそれぞれ貫通形成されている。

また、前記フランジ２０の一側面（前記第２ヨーク１２との対向面）には、前記各ボルト挿通孔２２のそれぞれの外周域に、前記各ボルト９の頭部９ａが着座するボルト着座面２３と、該各ボルト９を締結する際に要するソケットレンチなどの工具の端面が接触する工具接触面２４と、が同心状にいわゆる座ぐりによって窪み形成されており、かかるボルト着座面２３と工具接触面２４によって一つの連続した平坦面が構成されている。

このとき、前記各ボルト着座面２３は、図１、図２に示すように、前記各ボルト挿通孔２２の孔縁２２ａから径方向距離ｒの外周域に設けられており、かかるボルト着座面２３の径方向距離ｒは、前記フランジ２０の円弧状隅部２１の外端縁から前記ボルト挿通孔２２の孔縁２２ａまでの径方向距離（最短距離）Ｌとほぼ同じに設定されている。これにより、前記ボルト９の頭部９ａが、前記フランジ２０の外端縁よりも外方へほとんどはみ出すことなく、前記ボルト着座面２３上に確実に着座するようになっている。

なお、前記フランジ２０の他側面（前記接続部材１５との対向面）には、前記接続部材１５のフランジ部１９の円形凹部１９ｂに嵌合するほぼ円形状の円形凸部２０ａが突設されており、これによって前記第１ヨーク１１と前記接続部材１５とを接合する際の位置決めが容易に行えるようになっている。

以下に、本発明に係る動力伝達装置において最も特徴的な構成を有する前記第１ヨーク１１の製造方法について説明する。

まず、前記第１ヨーク本体１４と前記フランジ２０とを鍛造によって一体に形成すると共に、前記フランジ２０を図１中の仮想線によって示す四隅の各角部Ｃを残したままのほぼ完全な矩形状に形成する。

続いて、前記フランジ２０の四隅の外端縁に近接するように予め最大限に大きく設定されたボルトサークル径Ｄの寸法に従い、かかるフランジ２０の回転方向に沿った所定の位置に、前記四つのボルト挿通孔２２をドリリングによってそれぞれ貫通形成する。そして、これと同時又はかかる工程の後に、前記各ボルト着座面２３と各工具接触面２４を、フライスなどによって一体に座ぐり形成する。

最後に、前記フランジ２０において図１中に仮想線によって図示された前記各工具接触面２４を含む四隅の各角部Ｃを、該フランジ２０の中心Ｏから所定の半径Ｒ（前記各ボルト挿通孔２２のボルトサークル径Ｄの半径に前記各ボルト挿通孔２２の半径及び各ボルト着座面２３の径方向距離ｒを加えた長さ）に沿って旋盤などによる切削加工により切除して、前記第１ヨーク１１の加工が完了する。

このように、矩形状に形成した前記フランジ２０の四隅に収容するように前記各工具接触面２４を形成しつつも、最終的にかかる工具接触面２４の一部を含む前記各角部Ｃを切除するようにしたことにより、前記各ボルト挿通孔２２をフランジ２０の外端縁である円弧状隅部２１に対してより近接させて配置することが可能となる。これによって、前記円弧状隅部２１から前記各ボルト挿通孔２２の孔縁２２ａまでの径方向距離Ｌが縮小されることから、かかる縮小した径方向距離の範囲においては、前記フランジ２０の大型化を伴うことなく前記各ボルト挿通孔２２のボルトサークル径Ｄを拡径することができる。

また、このとき、前記各工具接触面２４の一部を切除するにあたって、前記各ボルト挿通孔２２のボルトサークル径Ｄの拡径化に供する範囲のみを切除するようにしてかかる切除面積を必要最低限としたため、前記各ボルト９を締結する際に、該各工具接触面２４に対する工具の端面の接触が不安定になってしまうなど、かかる締結作業性が低下してしまうおそれがない。これにより、前記各ボルト９の締結作業性を損なうことなく、前記各ボルト挿通孔２２のボルトサークル径Ｄの拡径化のみを確実に行うことができる。

そして、前述のように、前記各工具接触面２４の一部を切除しつつも、前記各ボルト着座面２３にあっては、前記各ボルト９の頭部９ａが確実に着座し得るだけの面積が確保されているため、該各ボルト９の軸力の低下させてしまうおそれもない。このため、前記各ボルト挿通孔２２のボルトサークル径Ｄの拡径化により、前記第１ヨーク１１と前記接続部材１５との結合強度を確実に向上させることができる。

したがって、この実施の形態によれば、前記各ボルト着座面２３に要する面積を確保しつつ、前記各工具接触面２４を含む前記フランジ２０の各角部Ｃを切除したことにより、前記各ボルト９の締結力を低下させることなく、前記各ボルト挿通孔２２のボルトサークル径Ｄを拡径することができる。これによって、前記フランジ２０の不必要な大型化を伴うことなく、前記第１ヨーク１１と前記接続部材１５との結合強度の向上が図れる。

そして、前記各ボルト挿通孔２２の孔縁２２ａから前記フランジ２０の円弧状隅部２１までの最短距離Ｌと前記各ボルト着座面２３の径方向距離ｒとをほぼ同じ長さに設定し、前記各ボルト着座面２３として必要最小限の面積のみを残して前記各ボルト挿通孔２２のボルトサークル径Ｄの拡径化に供する前記各工具接触面２４の切除を最大限に行うこととしたため、かかるボルトサークル径Ｄを最大限に確保することが可能となる。これにより、前記第１ヨーク１１と前記接続部材１５との結合強度を最も効果的に向上させることができる。

さらに、前記各ボルト着座面２３及び各工具接触面２４を座ぐりによって形成したことから、かかるボルト着座面２３及び工具接触面２４を前記各ボルト挿通孔２２と同時に形成することが可能となり、加工作業性が良好となる。しかも、前記各ボルト挿通孔２２の外周域に肉盛りを施す必要もないことから、かかる装置の重量増の抑制も図れる。

図５は、本発明に係る動力伝達軸装置の第２の実施の形態を示し、基本的な構成は前記第１の実施の形態と同様であって、異なるところは、前記フランジ２０の対向辺部にそれぞれ凹部２５が形成されていると共に、かかるフランジ２０における前記第１ヨーク本体１４の各分岐アーム１４ａに対して回転方向へ９０°位相をずらした位置に、前記各凹部２５よりもさらに内方へ窪んだ一対の肉抜き部２６が対向形成されている。

この各肉抜き部２６は、有底状に窪み形成されたもので、前記フランジ２０の一側面側へのみ開口するように形成されており、かかるフランジ２０の他側面側には底壁２６ａが設けられている。

この実施の形態によれば、前記各凹部２５及び前記各肉抜き部２６を形成したことによって、前記フランジ２０にとって不必要な肉をほぼ最大限にそぎ落とし、該フランジ２０の充分な軽量化が図れるため、前記各ボルト挿通孔２２のボルトサークル径Ｄのさらなる拡径化に伴うフランジ２０の外形の大型化を余儀なくされた場合であっても、かかる装置の重量増を最小限に抑えることができる。

しかも、前記各肉抜き部２６は、前記フランジ２０の他側面側に底壁２６ａを残して形成されているため、該肉抜き部２６によって充分な軽量化を図りつつも、かかる肉抜き部２６を設けることによるフランジ２０の剛性の低下を最小限に抑えることができ、前記第１ヨーク１１の剛性維持と軽量化の両立が図れる。

本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば前記フランジ２０を、ほぼ円形状など、その他の形状に形成した場合であっても、前述の各実施の形態における作用効果と同様の作用効果を奏することができる。

また、前記フランジ２０の各円弧状隅部２１は、円弧形状のみに限定されるものではなく、例えば直線状となる通常の面取りなど、他の形状によって形成することも可能であり、この場合であっても、前述の各実施の形態における作用効果とほぼ同様の作用効果を奏することができる。

また、前記ボルト着座面２３及び工具接触面２４は、座ぐりによる凹状の平面のみに限定されるものではなく、例えば前記各ボルト挿通孔２２の形成位置近傍に肉盛り部を形成し、該肉盛り部を平坦状に加工することによって形成される平面によって構成してもよい。この場合には、各締結部の肉厚が増大するため、前記第１ヨーク１１の剛性及び耐久性の向上が図れる。

そして、前記各自在継手５，６は、十字形のみに限定されるものではなく、例えばボールジョイントなど、車両の仕様などに応じて他の軸継手に変更することも可能である。

さらには、車両の仕様などに応じて、前記第１ヨーク１１と前記接続部材１５との間に、例えば合成樹脂や薄板の積層鋼板などによって構成される緩衝部材を介装してもよく、この場合には、前記プロペラシャフト１に作用する軸方向荷重を効率的に吸収することができる。

本発明に係る動力伝達軸装置の第１の実施の形態を示し、図３のＡ方向から見た矢視図である。 図１の要部拡大図である。 図４のＢ部拡大図である。 同実施の形態を示すプロペラシャフトの全体図である。 本発明に係る動力伝達軸装置の第２の実施の形態を示し、図３のＡ方向から見た矢視図である。

符号の説明

１…プロペラシャフト
２…第１シャフト（被駆動要素に連係した軸部材）
９…ボルト
１１…第１ヨーク（一方のヨーク）
１２…第２ヨーク（他方のヨーク）
１４…第１ヨーク本体（一方のヨークのヨーク本体）
１５…接続部材（駆動源に連係された軸部材）
１９…フランジ部（軸側のフランジ）
２０…フランジ（ヨーク側のフランジ）
２１…円弧状隅部（フランジの外端縁）
２２…ボルト挿通孔
２２ａ…孔縁（ボルト挿通孔の孔縁）
２３…ボルト着座面
２４…工具接触面
２６…肉抜き部

Claims (1)

1. 駆動源に連係された軸部材と、該軸部材により入力された駆動力によって駆動される被駆動要素に連係した軸部材と、が一対のヨークを有する軸継手によって連係され、少なくとも前記一方の軸部材のシャフト本体と前記一方のヨークのヨーク本体とがフランジを介して複数のボルトによって締結してなる動力伝達装置であって、
   前記フランジは、該フランジの外端縁に近接する位置に前記軸部材の回転方向へ沿ってそれぞれ所定の間隔を隔てて設けられ、前記各ボルトが挿通される複数のボルト挿通孔と、該各ボルト挿通孔の外周域に設けられ、前記各ボルトの頭部が着座する平坦面状のボルト着座面と、該各ボルトの着座面の外周域に形成され、前記各ボルトを締結するための工具の端面が接触する工具接触面と、を有し、
   前記ボルト着座面を確保しつつ、前記各工具接触面を含む前記フランジの外端縁を切除したことを特徴とする動力伝達装置。

Images