JP4924391B2 - プロペラシャフト - Google Patents

Description

本発明は、プロペラシャフトの円環振動を抑制する技術に関する。

この種の技術としては、特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報では、プロペラシャフト（プロペラチューブ）の内径と略同径に形成した補強材を、プロペラチューブ内に固着したものが開示されている。
実開平４−９３５１３号公報

しかしながら、上記従来技術では、ヨークが中実であるため、ヨークが中空である場合の補強材の設け方には開示しておらず、中空のヨークの剛性を向上する際に、どのようにして補強材を設けるべきか検討の余地を残していた。

本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、中空のヨークに補強部材を設け、プロペラシャフトの円環振動を抑制することができるプロペラシャフトを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明においては、軸方向視においてヨークの管部内周に沿った円形状であるとともに、外径部の軸方向断面が前記ユニバーサルジョイント側に曲折している形状である補強部材を、ヨークの管部内に固定した。

そのため、エンジントルク変動の加振力によるヨークの円環振動を抑制し、車両駆動時のプロペラシャフトの放射音を低減することができる。

以下、本発明のプロペシャフトを実現する最良の形態を、実施例１に基づいて説明する。

実施例１のプロペラシャフト１の構成について説明する。
図１は、実施例１のプロペラシャフト１を示す側面図である。プロペラシャフト１は、プロペラチューブ２の両端部にヨーク３が接合され、このヨーク３にはユニバーサルジョイント４が接続している。プロペラチューブ２、ヨーク３、ユニバーサルジョイント４は、例えば、鉄鋼、アルミニウム、合金やカーボン等で形成している。

［ヨークの構造］
図２はヨーク３の断面図である。図２（ａ）はヨーク３の全体断面図であり、図２（ｂ）はヨーク３の部分拡大断面図である。ヨーク３は、有底カップ状に一端側が開放した管部３１と、この管部３１から軸方向に突出しユニバーサルジョイント４のスパイダ４０と連結するジョイント部３０とを有する。

管部３１は、底側の小径部３１ａと開放側の大径部３１ｃとを有し、大径部３１ｃの底側端部には係合溝３１ｂを有している。係合溝３１ｂと小径部３１ａとの間は段状になっており、この段状部分は後述する補強部材５と軸方向に当接する当接部３１ｄを形成する。小径部３１ａの径の大きさを径A、係合溝３１ｂの径の大きさを径B、大径部３１ｃの径の大きさを径Cとすると、各径の関係は径A<径C<径Bとなる。

ヨーク３は、管部３１内に補強部材５を有している。補強部材５は、軸方向視において管部３１の周面に沿った円形状に形成されている。補強部材５は、管部３１の係合溝３１ｂに挿入した状態で軸方向断面が湾曲した形状となっており、外径部５ａはジョイント部３０側に曲折し、中心部５ｂはジョイント部３０側に窪ませた形状となっている。

［補強部材の挿入方法］
図３は、補強部材５の挿入方法について説明する図である。補強部材５は凸レンズ状であって、管部３１の大径部３１ｃの径Cと略同径に形成している。この補強部材５を凹部側から管部３１の大径部３１ｃに挿入して（図３（ａ））、当接部３１ｄに当接するまで押圧する（図３（ｂ））。補強部材５が当接部３１ｄに当接した後に、補強部材５の中心部５ｂを更に押圧して中心部５ｂに窪みを形成する。このとき、中心部５ｂの窪み変形によって補強部材５の外周が外方向に押圧されて、補強部材５は係合溝３１ｂと確実に係合する。

補強部材５を凹部側から管部３１の大径部３１ｃに挿入しているため、中心部５ｂに窪み変形を形成することができ、補強部材５の外周を外方向に押圧することができる。また、補強部材５の外周が管部３１の内周面を外方向に押圧するため、管部３１が内側に変形することを抑制することができる。

［円環振動について］
車両走行時には、プロペラシャフト１にエンジントルクの変動による加振力が入力し、円環振動が発生する。

図４はヨーク３の管部３１を軸方向視した模式図であり、点線は円環振動による変形前の形状、実線は変形後の形状を示す。円環振動は図４に示すように径方向内側への変形と、径方向外側の変形が同時に生じる。

図５は、ヨーク３の軸方向断面図であり、点線は円環振動による変形前の形状、実線は変形後の形状を示す。なお図５の変形後の形状は誇張して描いており実際の変形後の形状を描いたものではない。

管部３１のジョイント部３０側は中実であるため強度が高く、管部３１の開放側は中空であるため強度が低い。そのため図５に示すように、軸方向断面においては管部３１のジョイント部３０側を節とし、開放側を腹とした振動が発生する。

［作用］
実施例１のプロペラシャフト１の作用について説明する。
プロペラチューブ２内に補強部材を設けることによりプロペラシャフト１の振動を抑制することもできるが、プロペラチューブ２は軽量化のため肉厚が十分でないこと、また軸方向長さが比較的長いことにより、プロペラチューブ２内に補強部材を設けることは困難であった。

そこで実施例１では、プロペラチューブ２に比べて肉厚であって、軸方向長さが短いヨーク３内に補強部材５を設けることとした。エンジントルク変動による加振力の入力はヨーク３に入力し、ヨーク３で発生した振動がプロペラチューブ２に伝達する。そのため、ヨーク３の振動を抑制することによってプロペラシャフト１の振動を抑制することができる。

またヨーク３は、軸方向断面においては管部３１のジョイント部３０側を節とし、開放側を腹とした振動が発生することから、ヨーク３の管部３１に挿入した状態で、補強部材５の軸方向断面が湾曲し、径方向外側はジョイント部３０側に曲折するようにした。

この構造の作用について、比較例との比較によって説明する。図６は比較例のヨーク３の断面図である。ヨーク３自体の構造は実施例１と同じであるが、管部３１内の補強部材６の径方向断面は湾曲したものではなく、平面状になっている。

図７は、比較例のヨーク３の軸方向断面図であり、点線は円環振動による変形前の形状、実線は変形後の形状を示す。なお図７の変形後の形状は誇張して描いており実際の変形後の形状を描いたものではない。
比較例のヨーク３も実施例１のヨーク３と同様に、図７に示すように軸方向断面においては管部３１のジョイント部３０側を節とし、開放側を腹とした振動が発生する。

図８は実施例１のヨーク３における円環振動による変形後の管部３１と補強部材５の模式図、図９は比較例のヨーク３における円環振動による変形後の管部３１と補強部材６の模式図である。

前述のように実施例１の補強部材５の外径部５ａは、ジョイント部３０側に曲折している。また、管部３１はジョイント部３０側を節とし、開放側を腹とした振動が発生する。そのため、図８に示すように、実施例１の補強部材５の外径部５ａは変形後の管部３１に対して略垂直に接合している。

一方、比較例の補強部材６の外径部は変形後の管部３１に対して鋭角に接合している。実施例１の補強部材５と比較例の補強部材６が材質同一であり、厚さも同一であるならば、部材の圧縮方向に作用する力に対する強度は、部材の曲げ方向に作用する力に対する強度の方が高い。すなわち、変形後の管部３１に対し略垂直に接合している実施例１の補強部材５の方が、鋭角に接合している比較例の補強部材６よりも管部３１の変形方向に作用する力に対する強度が強い。

図１０は、ヨーク３の管部３１に実施例１の補強部材５を設けた場合と比較例の補強部材６を設けた場合の、放射音低減効果を示すグラフである。図１０では、ヨーク３に円環振動を抑制する部材を設けなかったときと比べた抑制量を示している。図１０に示すように、比較例の補強部材６を設けた場合と比べて、ヨーク３の管部３１に実施例１の補強部材５を設けた場合の方が、放射音低減効果は高いことが分かる。

［効果］
次に実施例１の効果について述べる。

（１）回転を伝達する中空のプロペラチューブ２と、プロペラチューブ２の端部に接合するとともにユニバーサルジョイント４と結合し、中空の管部３１を有するヨーク３と、管部３１内に固定され、軸方向視において管部３１内周に沿った円形状であるとともに軸方向断面が湾曲した形状である補強部材５とを設けた。

よって、エンジントルク変動の加振力によるヨーク３の円環振動を抑制し、車両駆動時のプロペラシャフト１の放射音を低減することができる。

（２）補強部材５の外径部の軸方向断面をユニバーサルジョイント４側に曲折するようにした。
よって、ヨーク３の管部３１の変形によって補強部材５の圧縮方向に力が作用するため、ヨーク３の円環振動を抑制し。プロペラシャフト１の放射音を低減することができる。

（３）管部３は係合溝３１ｂ有し、補強部材５を係合溝３１ｂまで挿入した状態において、補強部材５の中心部５ｂはユニバーサルジョイント４側に窪みを有するようにした。
よって、中心部５ｂの窪み変形によって補強部材５の外周が外側方向に押圧されて、補強部材５は係合溝３１ｂと確実に係合する。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

実施例１のプロペラシャフトを示す側面図である。 実施例１のヨークの断面図である。 実施例１の補強部材の挿入方法について説明する図である。 実施例１のヨークの管部を軸方向視した模式図である。 実施例１のヨークの軸方向断面図である。 比較例のヨークの軸方向断面図である。 比較例のヨークの軸方向断面図である。 実施例１のヨークの模式図である。 比較例のヨークの模式図である。 実施例１の放射音低減効果を示す図である。

符号の説明

１ プロペラシャフト
２ プロペラチューブ
３ ヨーク
４ ユニバーサルジョイント
５ 補強部材
５ａ 外径部
５ｂ 中心部
３１ 管部
３１ｂ 係合溝

Claims (3)

1. 回転を伝達する中空のプロペラチューブと、
   該プロペラチューブの端部に接合するとともにユニバーサルジョイントと結合し、前記プロペラチューブ側に中空の管部を有し、前記ユニバーサルジョイント側は中実に形成されているヨークと、
   前記管部内に固定され、軸方向視において前記管部内周に沿った円形状であるとともに、外径部の軸方向断面が前記ユニバーサルジョイント側に曲折している形状である補強部材と、
   を設けたことを特徴とするプロペラシャフト。
2. 請求項１に記載のプロペラシャフトにおいて、
   前記管部内周に係合溝有し、
   前記補強部材を前記係合溝まで挿入した状態において、前記補強部材の中心部は前記ユニバーサルジョイント側に窪みを有することを特徴とするプロペラシャフト。
3. 請求項２に記載のプロペラシャフトにおいて、
   前記係合溝は、前記補強部材挿入時に、前記補強部材の挿入方向側と当接する当接部を有し、
   前記補強部材の中心部の窪みは、前記補強部材挿入時に、前記補強部材を前記当接部に当接させた後に、更に前記中心部を押圧して形成することを特徴とするプロペラシャフト。

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