JP4898599B2 - プロペラシャフト - Google Patents
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Description
本発明は、自動車などの車両に用いられるプロペラシャフトに係り、特に、内部にダイナミックダンパとペーパーダンパを設けたプロペラシャフトに関する。
図７に示すように、従来からプロペラシャフト１００の中には、内部にダイナミックダンパ１０２とペーパーダンパ１０４が設けられたものが知られている（下記特許文献１参照）。すなわち、車両の前部に搭載された内燃機関の出力は、一般に変速機を経てプロペラシャフト１００により後方の駆動輪に伝達されるが、このプロペラシャフト１００の特性は車両の振動に大きな影響を与えるため、プロペラシャフト１００の内部にダイナミックダンパ１０２を装着しダイナミックダンパ１０２で振動を減衰することにより、プロペラシャフト１００の振動特性を改善することができる。
また、プロペラシャフト１００の回転時には、こもり音などが生じることになるが、プロペラシャフト１００の内部にペーパーダンパ１０４を設けることで、こもり音を低減又は消滅させることができる。なお、図８に示すように、ペーパーダンパ１０４は展開した状態において平面視にて略長方形状に形成されるものであり、これを筒状に巻いた状態でプロペラシャフト１００の内部に挿入する（下記特許文献２参照）。
特開２００１−１２４４６号公報
特許第３５４４５７９号公報
特許第３７５３１９１号公報
ところで、プロペラシャフトの内部にダイナミックダンパとペーパーダンパとを設けた構成では、ダイナミックダンパとペーパーダンパをプロペラシャフトの内部に同時に入れる際に、ダイナミックダンパの一部（ウエイト部材など）がペーパーダンパと接触することがある。ダイナミックダンパのウエイト部材がペーパーダンパと接触すると、ダイナミックダンパの周波数特性が変わることになるため、ダイナミックダンパ本来の機能が発揮できなくなる問題が生じる。
一般的に、ダイナミックダンパは、径方向外側に位置するリング状部材と、リング状部材の径方向内側に位置するウエイト部材と、で構成されているが、特に、リング状部材の軸方向長さを意図的に長くして、ウエイト部材とペーパーダンパとの接触を回避することも考えられる。しかしながら、リング状部材の軸方向長さを長くすると、ダイナミックダンパが大型化し重量増となり、また製造コストが増大するという別の問題が生じる。
そこで、本発明は、上記事情を考慮し、製造コストが増大することを防止するとともに、ペーパーダンパがダイナミックダンパのウエイト部材に接触することを容易に防止できるプロペラシャフトを提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明は、シャフト部材の内部にダイナミックダンパと筒状に巻回されたペーパーダンパを収容したプロペラシャフトであって、前記ダイナミックダンパは、径方向外側に位置するリング状部材と、前記リング状部材の径方向内側に位置して弾性保持されたウエイト部材と、を有し、前記ペーパーダンパは、前記シャフト部材に収容された状態で、径方向外側に位置した外側ペーパー部と、前記外側ペーパー部の径方向内側に位置した内側ペーパー部と、を有し、前記外側ペーパー部が前記内側ペーパー部よりも前記ダイナミックダンパ側に延在するように長く構成され、前記外側ペーパー部が前記リング状部材と接触することにより、前記内側ペーパー部の前記ウエイト部材に対する接触が阻止されることを特徴とする。
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において、前記ペーパーダンパは、前記外側ペーパー部を構成し前記ペーパーダンパを展開した状態で全体として方形状に形成された外側方形部と、前記内側ペーパー部を構成し前記ペーパーダンパを展開した状態で前記外側方形部と連続して形成されかつ全体として方形状に形成された内側方形部と、を有し、前記外側方形部の前記内側方形部側に位置する一方側端部から前記一方側端部と対向する他方側端部にわたる寸法と、前記内側方形部の前記外側方形部側に位置する一方側端部から前記一方側端部と対向する他方側端部にわたる寸法が、前記シャフト部材の内周長の略整数倍であることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のプロペラシャフトにおいて、前記ペーパーダンパは、前記外側ペーパー部を構成し前記ペーパーダンパを展開した状態で全体として方形状に形成された外側方形部と、前記内側ペーパー部を構成し前記ペーパーダンパを展開した状態で前記外側方形部と連続して形成されかつ全体として方形状に形成された内側方形部と、を有し、前記外側方形部の前記内側方形部側に位置する一方側端部から前記一方側端部と対向する他方側端部にわたる寸法と、前記内側方形部の前記外側方形部側に位置する一方側端部から前記一方側端部と対向する他方側端部にわたる寸法が、略同じ寸法であることを特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、ペンパーダンパがダイナミックダンパに接触するときには、先ず、ペンパーダンパの外側ペーパー部がダイナミックダンパのリング状部材と接触する。このとき、ペンパーダンパの外側ペーパー部及び内側ペーパー部は、ダイナミックダンパのウエイト部材に接触していない。これにより、ペーパーダンパがダイナミックダンパのウエイト部材と接触することがなく、ペーパーダンパがダイナミックダンパの周波数特性に悪影響を及ぼすことを防止できる。特に、ダイナミックダンパのリング状部材を軸方向に伸ばす必要がないため、ダイナミックダンパを小型軽量化でき、また製造コストの増大も防止できる。
請求項２に記載の発明によれば、ペーパーダンパの外側ペーパー部を構成する外側方形部の内側方形部側に位置する一方側端部からこの一方側端部と対向する他方側端部にわたる寸法と、ペーパーダンパの内側ペーパー部を構成する内側方形部の外側方形部側に位置する一方側端部からこの一方側端部と対向する他方側端部にわたる寸法が、シャフト部材の内周長の整数倍となるように設定されている。すなわち、例えば、シャフト部材の内周長の２倍となるように設定されていると、外側方形部及び内側方形部が２周に巻回されてシャフト部材に収容される。また、シャフト部材の内周長の３倍となるように設定されていると、外側方形部及び内側方形部が３周に巻回されてシャフト部材に収容される。このため、ペーパーダンパが巻回されてシャフト部材に収容された状態で、シャフト部材の周方向にわたってペーパーダンパの質量のばらつきを押さえることができる。この結果、ダイナミックダンパの周波数特性に悪影響を与えることを防止できるとともに、ペーパーダンパによるこもり音の消音性能を高めることができる。
請求項３に記載の発明によれば、ペーパーダンパの外側ペーパー部を構成する外側方形部の内側方形部側に位置する一方側端部からこの一方側端部と対向する他方側端部にわたる寸法と、ペーパーダンパの内側ペーパー部を構成する内側方形部の外側方形部側に位置する一方側端部からこの一方側端部と対向する他方側端部にわたる寸法が、略同じ寸法となるように設定されている。このため、ペーパーダンパの製作時において、ペーパーダンパの上下を反転させて型抜きすることにより材料歩留を向上することができる。
また、ペーパーダンパを、適宜、上下方向に反転させることにより、内側方形部を外側ペーパー部として使用でき、外側方形部を内側ペーパー部として使用できる。この結果、ペーパーダンパを巻回してシャフト部材の内部に収容するときの作業性を向上することができる。
さらに、１つのダイナミックダンパの両側に２つのペーパーダンパを内装する場合には、それぞれのペーパーダンパの外側ペーパー部からのダイナミックダンパ側への延出方向が異なるが、ペーパーダンパの上下を反転させて型抜きすることで、仕様の違いを容易に製作できる。
次に、本発明の一実施形態に係るプロペラシャフトについて、図面を参照して説明する。図１は、車両の動力伝達機構の一部を示しており、部分的に省略して第１プロペラシャフトと第２プロペラシャフトの連結した状態を示している。
図１に示すように、第１プロペラシャフト１０（シャフト部材）の前端は、クロスジョイント１２を介して内燃機関の出力側に連結されている。第２プロペラシャフト１４は、リング状のベアリングサポート１６に回転自在に弾性支持された前部が第１プロペラシャフト１０とトリポード型の等速自在継手１８によって連結されて、構成されている。また、第２プロペラシャフト１４の後端は、クロスジョイント２０を介して次段の動力伝達部材に連結されている。
図１及び図２に示すように、第１プロペラシャフト１０の内部には、ダイナミックダンパ２２が収容されている。このダイナミックダンパ２２は、円筒状の外環部材２８（リング状部材、図１では図示省略）と、外環部材２８の径方向内側に位置する円柱状のインナーウエイト（ウエイト部材）２４と、その両者を連結するゴム部材２６と、で構成されている。このダイナミックダンパ２２は、第１プロペラシャフト１０の内部に圧入固着されることにより第１プロペラシャフト１０の所定位置に装着される。なお、ダイナミックダンパ２２の構造は、上述した特許文献３に詳しく開示されているので、その説明を省略する。
また、図２に示すように、第１プロペラシャフト１０の内部であってダイナミックダンパ２２に対して軸方向（図１中矢印Ｘ方向）両側の位置には、ペーパーダンパ３０がそれぞれ配置されている。このペーパーダンパ３０は、円筒状に巻回された状態で第１プロペラシャフト１０の内部に収容されている。ペーパーダンパ３０は、ペーパーダンパ３０が第１プロペラシャフト１０の内部に収容された状態において径方向外側に位置する外側ペーパー部３２と、外側ペーパー部３２の径方向内側に位置する内側ペーパー部３４と、を有している。ここで、外側ペーパー部３２の軸方向長さは、内側ペーパー部３４の軸方向長さよりも長くなるように設定されており、特に、外側ペーパー部３２のダイナミックダンパ側端部３６が内側ペーパー部３４のダイナミック側端部３８よりも軸方向外側に突出するように延在して構成されている。換言すれば、内側ペーパー部３４は、外側ペーパー部３２から軸方向内側に凹むようにして構成されており、外側ペーパー部３２の径方向内側であってかつ内側ペーパー部３４の軸方向端部の外側には、段差部４０が形成されている。
ここで、ペーパーダンパ３０の詳細な形状について説明する。
図３に示すように、このペーパーダンパ３０は、外側ペーパー部３２を構成しペーパーダンパ３０を展開した状態で平面視にて全体として長方形状に形成された外側方形部４２と、内側ペーパー部３４を構成しペーパーダンパ３０を展開した状態で平面視にて外側方形部４２と連続して一体形成されかつ全体として長方形状に形成された内側方形部４４と、を有している。
また、外側方形部４２の内側方形部４４側に位置する一方側端部４６からこの一方側端部４６と対向する他方側端部４８にわたる寸法Ｔ１と、内側方形部４４の外側方形部４２側に位置する一方側端部５０からこの一方側端部５０と対向する他方側端部５２にわたる寸法Ｔ２が、第１プロペラシャフト１０の内周長の整数倍となるように設定されている。特に、本実施形態は、外側方形部４２の内側方形部４４側に位置する一方側端部４６からこの一方側端部４６と対向する他方側端部４８にわたる寸法Ｔ１が第１プロペラシャフト１０の円周長と同等であり、内側方形部４４の外側方形部４２側に位置する一方側端部５０からこの一方側端部５０と対向する他方側端部５２にわたる寸法Ｔ２が第１プロペラシャフト１０の内周長の略２倍となるように設定されている。
また、外側方形部４２の軸方向一方側端部５４から軸方向他方側端部５６の寸法Ｌ１は、内側方形部４４の軸方向一方側端部５８から軸方向他方側端部６０の寸法Ｌ２よりも長くなるように設定されている。
ここで、ペーパーダンパ３０は、内側方形部４４の他方側端部５２から巻回されていく。すなわち、内側方形部４４の他方側端部５２が巻回の中心になり、内側方形部４４から外側方形部４２にかけて径方向外側に向かって積層されていく。
このため、外側方形部４２の内側方形部４４側に位置する一方側端部４６からこの一方側端部４６と対向する他方側端部４８にわたる寸法Ｔ１が第１プロペラシャフト１０の内周長と同等であり、内側方形部４４の外側方形部４２側に位置する一方側端部５０からこの一方側端部５０と対向する他方側端部５２にわたる寸法Ｔ２が第１プロペラシャフト１０の内周長の２倍となるように設定されていると、図２に示すように、外側ペーパー部３２は径方向に沿って１層に巻回され、内側ペーパー部３４は径方向に沿って２層に巻回されることになる。
なお、ペーパーダンパ３０は、段ボールの中芯紙などの厚紙で構成されている。
次に、第１実施形態のプロペラシャフトの作用について説明する。
図２及び図４に示すように、ペーパーダンパ３０がダイナミックダンパ２２に接触するときには、先ず、ペーパーダンパ３０の外側ペーパー部３２がダイナミックダンパ２２の外環部材２８に当接する。このとき、外側ペーパー部３２が内側ペーパー部３４よりもダイナミックダンパ２２側に突出しているので、外側ペーパー部３２がダイナミックダンパ２２の外環部材２８に先に当接した状態において、ペーパーダンパ３０の内側ペーパー部３４は、ダイナミックダンパ２２のインナーウエイト２４に接触していない。なお、外側ペーパー部３２は、ダイナミックダンパ２２の外環部材２８にのみ接触し、インナーウエイト２４には接触していない。これにより、ペーパーダンパ３０の外側ペーパー部３２及び内側ペーパー部３４がダイナミックダンパ２２のインナーウエイト２４に接触することを阻止することができる。この結果、ペーパーダンパ３０がダイナミックダンパ２２の周波数特性に悪影響を及ぼすことを防止できる。
特に、ペーパーダンパ３０の内側ペーパー部３４がダイナミックダンパ２２のインナーウエイト２４に接触することを阻止するために、外環部材２８の軸方向長さをインナーウエイト２４に対し特別長く形成する必要がなくなるため、ダイナミックダンパ２２を小型軽量化でき製造コストが増大することを防止できる。
また、外側方形部４２の内側方形部４４側に位置する一方側端部４６からこの一方側端部４６と対向する他方側端部４８にわたる寸法Ｔ１が第１プロペラシャフト１０の内周長と同等で、内側方形部４４の外側方形部４２側に位置する一方側端部５０からこの一方側端部５０と対向する他方側端部５２にわたる寸法Ｔ２が第１プロペラシャフト１０の円周長の略２倍となるように設定されている。このように、外側方形部４２の内側方形部４４側に位置する一方側端部４６からこの一方側端部４６と対向する他方側端部４８にわたる寸法Ｔ１と、内側方形部４４の外側方形部４２側に位置する一方側端部５０からこの一方側端部５０と対向する他方側端部５２にわたる寸法Ｔ２が、１倍、２倍などの整数倍に設定されていることにより、第１プロペラシャフト１０に内装されるペーパーダンパ３０の各部位における周方向での質量が一定になる。これにより、第１プロペラシャフト１０にペーパーダンパ３０を収容したことによる質量のばらつき（質量アンバランス）が生じることがなくなるため、ペーパーダンパ３０を設置することによりダイナミックダンパ２２の周波数特性に悪影響を与えることを防止できるとともに、ペーパーダンパ３０によるこもり音の消音性能を高めることができる。
ここで、ペーパーダンパ３０の変形例について説明する。
なお、図５及び図６では、上記実施形態のペーパーダンパ３０の構成（部位）と重複する構成（部位）について、同符号を付している。
なお、図５及び図６では、上記実施形態のペーパーダンパ３０の構成（部位）と重複する構成（部位）について、同符号を付している。
図５及び図６に示すように、変形例であるペーパーダンパ６２は、外側方形部４２の内側方形部４４側に位置する一方側端部４６からこの一方側端部４６と対向する他方側端部４８にわたる寸法Ｔ１と、内側方形部４４の外側方形部４２側に位置する一方側端部５０からこの一方側端部５０と対向する他方側端部５２にわたる寸法Ｔ２と、が同じ寸法（Ｔ１＝Ｔ２）となるように設定されている。
また、上記実施形態のペーパーダンパ３０と同じように、外側方形部４２の内側方形部４４側に位置する一方側端部４６からこの一方側端部４６と対向する他方側端部４８にわたる寸法Ｔ１と、内側方形部４４の外側方形部４２側に位置する一方側端部５０からこの一方側端部５０と対向する他方側端部５２にわたる寸法Ｔ２が、１倍、２倍などの整数倍に設定されている。
変形例のペーパーダンパ６２によれば、図５に示すように、内側方形部４４の他方側端部５２から巻回した場合でも、図６に示すように、外側方形部４２の軸方向一方側端部５４から巻回した場合でも、上記実施形態のペーパーダンパ３０で示すような外側ペーパー部４２と内側ペーパー部４４を形成することができる。これにより、ペーパーダンパ６２を巻回して第１プロペラシャフト１０の内部に収容するときの作業性を向上することができる。
また、外側方形部４２の内側方形部４４側に位置する一方側端部４６からこの一方側端部４６と対向する他方側端部４８にわたる寸法Ｔ１と、内側方形部４４の外側方形部４２側に位置する一方側端部５０からこの一方側端部５０と対向する他方側端部５２にわたる寸法Ｔ２と、が同じ寸法（Ｔ１＝Ｔ２）となるように設定されているので、ペーパーダンパ６２の制作時において、ペーパーダンパ６２の上下を反転させて型抜きすることにより材料歩留を向上することができる。さらに、１つのダイナミックダンパの両側に２つのペーパーダンパを内装する場合には、それぞれのペーパーダンパの外側ペーパー部からのダイナミックダンパ側への延出方向が異なるが、ペーパーダンパの上下を反転させて型抜きすることで、仕様の違いを容易に製作できる。
１０ 第１プロペラシャフト（シャフト部材）
２２ ダイナミックダンパ
２４ インナーウエイト（ウエイト部材）
２８ 外環部材（リング状部材）
３０ ペーパーダンパ
３２ 外側ペーパー部
３４ 内側ペーパー部
４２ 外側方形部
４４ 内側方形部
２２ ダイナミックダンパ
２４ インナーウエイト（ウエイト部材）
２８ 外環部材（リング状部材）
３０ ペーパーダンパ
３２ 外側ペーパー部
３４ 内側ペーパー部
４２ 外側方形部
４４ 内側方形部
Claims (3)
- シャフト部材の内部にダイナミックダンパと筒状に巻回されたペーパーダンパを収容したプロペラシャフトであって、
前記ダイナミックダンパは、径方向外側に位置するリング状部材と、前記リング状部材の径方向内側に位置して弾性保持されたウエイト部材と、を有し、
前記ペーパーダンパは、前記シャフト部材に収容された状態で、径方向外側に位置した外側ペーパー部と、前記外側ペーパー部の径方向内側に位置した内側ペーパー部と、を有し、
前記外側ペーパー部が前記内側ペーパー部よりも前記ダイナミックダンパ側に延在するように長く構成され、
前記外側ペーパー部が前記リング状部材と接触することにより、前記内側ペーパー部の前記ウエイト部材に対する接触が阻止されることを特徴とするプロペラシャフト。 - 前記ペーパーダンパは、前記外側ペーパー部を構成し前記ペーパーダンパを展開した状態で全体として方形状に形成された外側方形部と、前記内側ペーパー部を構成し前記ペーパーダンパを展開した状態で前記外側方形部と連続して形成されかつ全体として方形状に形成された内側方形部と、を有し、
前記外側方形部の前記内側方形部側に位置する一方側端部から前記一方側端部と対向する他方側端部にわたる寸法と、前記内側方形部の前記外側方形部側に位置する一方側端部から前記一方側端部と対向する他方側端部にわたる寸法が、前記シャフト部材の内周長の略整数倍であ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。 - 前記ペーパーダンパは、前記外側ペーパー部を構成し前記ペーパーダンパを展開した状態で全体として方形状に形成された外側方形部と、前記内側ペーパー部を構成し前記ペーパーダンパを展開した状態で前記外側方形部と連続して形成されかつ全体として方形状に形成された内側方形部と、を有し、
前記外側方形部の前記内側方形部側に位置する一方側端部から前記一方側端部と対向する他方側端部にわたる寸法と、前記内側方形部の前記外側方形部側に位置する一方側端部から前記一方側端部と対向する他方側端部にわたる寸法が、略同じ寸法であ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。
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