JP4945253B2 - 自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置 - Google Patents

Description

本発明は自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置に関する。

自動車では、特許文献１に記載の如く、車体前側のエンジン及びトランスミッション等からなる駆動ユニットの出力を、第１と第２のプロペラシャフト等を介して、車体後側のデファレンシャルギヤから後輪に伝達している。このとき、前側の駆動ユニットとデファレンシャルギヤの相対的な変位を吸収して出力を伝達可能にすべく、第１と第２のプロペラシャフトは自在継手により連結されている。自在継手は、第１のプロペラシャフトの端部に設けた第１のヨークスタブと、第２のプロペラシャフトの端部に設けた第２のヨークスタブがクロスピンにより互いに折り曲げ可能に連結される。

また、自動車では、第１と第２のプロペラシャフトの少なくとも一方がベアリングを介してゴム状弾性部材の内環に支持され、このゴム状弾性部材を車体側のブラケットに支持し、第１と第２のプロペラシャフトが衝撃力を受けて収縮するとき、第１のプロペラシャフトが第２のプロペラシャフトを軸方向に押し込んで衝撃吸収部を破断可能にし、前方からの衝撃エネルギーを吸収可能にしている。
特開平10-35304

従来の自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置には以下の問題点がある。
(1)自動車の衝突時に、第１と第２のプロペラシャフトが衝撃力を受けて収縮し、それらのプロペラシャフトが車体側のブラケットに対しゴム状弾性部材を変形させて軸直角方向に変位し、結果として、第１のプロペラシャフトの側の第１のヨークスタブと第２のプロペラシャフトの側の第２のヨークスタブが大きく折り曲げられる現象を生ずる。

(2)上述(1)の第１のヨークスタブと第２のヨークスタブの大きな折り曲げは、第１と第２のプロペラシャフトが大きく折り曲げられ、第１のプロペラシャフトが第２のプロペラシャフトを軸方向に押し込む押し込み力を大きく減じ、特に大きく折り曲げられたヨークスタブが車体に干渉するときには、その押し込み力を大きく減ずる。このことは、押し込み力に起因する衝撃吸収部の破断の程度を減じ、衝撃吸収効果を低くすることを意味する。

本発明の課題は、自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置において、第１のプロペラシャフトの側の第１のヨークスタブと第２のプロペラシャフトの側の第２のヨークスタブの折曲角度を簡易確実に規制することにある。

請求項１の発明は、第１と第２のプロペラシャフトを自在継手により連結するに際し、自在継手が第１のプロペラシャフトの端部に設けた第１のヨークスタブと、第２のプロペラシャフトの端部に設けた第２のヨークスタブとをクロスピンにより互いに折り曲げ可能に連結してなり、第１と第２のプロペラシャフトの少なくとも一方がベアリングを介してゴム状弾性部材の内環に支持され、このゴム状弾性部材を車体側のブラケットに支持し、第１と第２のプロペラシャフトが衝撃力を受けて収縮するとき、第１のプロペラシャフトが第２のプロペラシャフトを軸方向の後方に押し込んで衝撃吸収部を破断可能にする自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置において、第１と第２のプロペラシャフトを連結する前記自在継手よりも軸方向の後方に前記衝撃吸収部が配置されるとき、該自在継手は、第１のヨークスタブが基部の両側から軸方向に張り出されてクロスピンの十字をなす一方のピンを受ける二又状張出部を備えるとともに、第２のヨークスタブが基部の両側から軸方向に張り出されてクロスピンの十字をなす他方のピンを受ける二又状張出部を備え、第１と第２のヨークスタブがクロスピンを介して互いに折り曲げられたときに、第１と第２のヨークスタブの折曲角度を一定の最大折曲角度内に規制する折曲角度規制部を設けてなるようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記第１と第２のヨークスタブの軸方向で相対するそれらの二又状張出部の肩面のそれぞれに、互いに衝合する前記折曲角度規制部を設けてなるようにしたものである。

（請求項１）
(a)自動車の衝突時に、第１と第２のプロペラシャフトが衝撃力を受けて収縮し、それらのプロペラシャフトが車体側のブラケットに対しゴム状弾性部材を変形させて軸直角方向に変位し、結果として、第１のプロペラシャフトの側の第１のヨークスタブと第２のプロペラシャフトの側の第２のヨークスタブが折り曲げられるとき、折曲角度規制部が第１と第２のヨークスタブの折曲角度を一定の最大折曲角度内に規制する。

(b)第１と第２のヨークスタブの折曲角度が上述(a)により規制される結果、第１と第２のプロペラシャフトが大きく折り曲げられることを回避し、折り曲げられたヨークスタブが車体に干渉することもないから、第１のプロペラシャフトが第２のプロペラシャフトを軸方向に押し込む押し込み力を大きく減ずることがない。これにより、第１のプロペラシャフトが第２のプロペラシャフトを軸方向に沿って確実に押し込んで衝撃吸収部を確実に破断し、所期の衝撃吸収効果を確保できる。

（請求項２）
(c)第１と第２のヨークスタブの二又状張出部に設けた互いに衝合する折曲角度規制部をそれらの二又状張出部の肩面のそれぞれに設けた。従って、第１と第２のヨークスタブの折曲角度の規制の安定を図ることができる。

図１は自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置を示す全体図、図２はプロペラシャフトの弾性支持構造と自在継手を示す断面図、図３はプロペラシャフトの衝撃吸収部を示す断面図、図４は自在継手を示す斜視図、図５は第１のヨークスタブを示す斜視図、図６は第１のヨークスタブを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図７は第２のヨークスタブを示す斜視図、図８は第２のヨークスタブを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置１は、図１に示す如く、複数分割された第１と第２と第３のプロペラシャフト１０、２０、３０の連結体であり、第１のプロペラシャフト１０の前端部は自在継手（スライダブルジョイント）４０を介してエンジン側のトランスミッションの出力軸に連結され、第１のプロペラシャフト１０の後端部と第２のプロペラシャフト２０の前端部は自在継手（クロスジョイント）５０を介して連結され、第２のプロペラシャフト２０の後端部と第３のプロペラシャフト３０の前端部は自在継手（スライダブルジョイント）６０を介して連結され、第３のプロペラシャフト３０の後端部は自在継手（クロスジョイント）７０を介してデファレンシャルギヤ側に連結される。

第１のプロペラシャフト１０は、図２に示す如く、中空パイプ１１の後端部に連結軸１２を摩擦溶接により設け、この連結軸１２に自在継手５０の第１のヨークスタブ５１の基部１０１をスプライン接合し、この基部１０１を連結軸１２の中間段差部と連結軸１２の先端部に螺着されるナット１３との間に挟み固定している。第２のプロペラシャフト２０は、中空パイプ２１の前端部に自在継手５０の第２のヨークスタブ５２の基部２０１を摩擦溶接により設けている。そして、第１のヨークスタブ５１と第２のヨークスタブ５２が十字状（直交するＸ軸とＹ軸をもつ）のクロスピン５３により互いに折り曲げ可能に連結される。

第２のプロペラシャフト２０は、図３に示す如く、中空パイプ２１の後端部に軸状インナ２２を摩擦溶接により設ける。第３のプロペラシャフト３０は、中空パイプ３１の前端部に筒状アウタ３２を摩擦溶接により設ける。軸状インナ２２の先端部が等速自在継手６０を介して筒状アウタ３２に嵌合される。自在継手６０は、ボール６１、ボールケージ６２、インナレース６３を有し、インナレース６３を軸状インナ２２にスプライン結合するとともにストッパリング２３により固定し、ボール６１を筒状アウタ３２の内周のレース溝に転動自在に装填し、筒状アウタ３２の開口に係着してあるストッパリング３３によりボール６１の脱落を防止する。このとき、第３のプロペラシャフト３０の筒状アウタ３２の前端部に被着した金属製の筒状ブーツアダプタ３４と、第２のプロペラシャフト２０の軸状インナ２２の概ね中間部に、ゴムブーツ３５の両端部のそれぞれを取着する。ブーツアダプタ３４とゴムブーツ３５は、自在継手６０のための軸状インナ２２と筒状アウタ３２の間のグリース封入空間３６を外界に対し封止し、グリースもれと外部からの泥水の浸入を防止する。

第１のプロペラシャフト１０は、図２に示す如く、連結軸１２の中間部がセンタベアリング１４を介して、湾曲状ゴム状弾性部材１５の内環１６に支持され、このゴム状弾性部材１５の外環１７を介して車体側の支持ブラケット１８に支持される。センタベアリング１４の内輪が、連結軸１２の基端段差部と、連結軸１２に前述の如くに固定される自在継手５０の第１のヨークスタブ５１の基部１０１の先端面との間に挟み固定される。尚、内環１６の内周にはシール部材１６Ａ、１６Ｂが装填され、両シール部材１６Ａ、１６Ｂはセンタベアリング１４を両側からシールする。また、自在継手５０の第１のヨークスタブ５１の基部１０１は大径フランジ部１０１Ａと小径フランジ部１０１Ｂを備え、大径フランジ部１０１Ａは内環１６の後端内周に近接し、内環１６の内部への水の浸入を防止する。基部１０１と内環１６の隙間から浸入した水は、大径フランジ部１０１Ａと小径フランジ部１０１Ｂの間の環状溝１０１Ｃにガイドされて落下し、内環１６の内部への水の浸入を阻止する。

第２のプロペラシャフト２０は、図３に示す如く、軸状インナ２２の中間部がセンタベアリング２４を介して、湾曲状ゴム状弾性部材２５の内環２６に支持され、このゴム状弾性部材２５の外環２７を介して車体側の支持ブラケット２８に支持される。センタベアリング２４の内輪が、軸状インナ２２の基端段差部と、軸状インナ２２に挿着されて固定されるストッパピース２９の先端面との間に挟み固定される。尚、内環２６の内周にはシール部材２６Ａ、２６Ｂが装填され、両シール部材２６Ａ、２６Ｂはセンタベアリング２４を両側からシールする。また、ストッパピース２９は大径フランジ部２９Ａと小径フランジ部２９Ｂを備え、大径フランジ部２９Ａは内環１６の後端内周に近接し、内環２６の内部への水の浸入を防止する。大径フランジ部２９Ａと内環２６の隙間から浸入した水は、大径フランジ部２９Ａと小径フランジ部２９Ｂの間の環状溝２９Ｃにガイドされて落下し、内環２６の内部への水の浸入を阻止する。

更に、プロペラシャフト装置１は、第３のプロペラシャフト３０の筒状アウタ３２の基端側に衝撃吸収部８０を形成し、第２のプロペラシャフト２０と第３のプロペラシャフト３０が車両の衝突に伴なう衝撃力を受けて収縮し、軸状インナ２２が筒状アウタ３２を押し込むとき、衝撃吸収部８０を破断可能にする。本実施例の衝撃吸収部８０は、筒状アウタ３２の基端部であって、軸状インナ２２の先端面が軸方向において対向する部分に設けた孔３２Ｃに適度の荷重で圧入され、軸状インナ２２により突き破られる板（環状キャップ）８１にて構成される。孔３２Ｃの孔径は、自在継手６０のインナレース６３の外径より小径をなし、軸状インナ２２を通し、インナレース６３を不通とする。これにより、第３のプロペラシャフト３０の筒状アウタ３２の基端側の衝撃吸収部８０の大きさは、軸状インナ２２の軸スプライン部が貫通するだけの大きさで良く、筒状アウタ３２に連結される中空パイプ３１の内径を、軸状インナ２２の軸スプライン部が貫通するだけの最小径で構成することが可能となる。尚、ゴム状弾性部材２５の内環２６の外径を、ブーツアダプタ３４の内径より小径にし、更に筒状アウタ３２の開口の口径より小径にする。また、センタベアリング２４のためのストッパピース２９の外径を、ブーツアダプタ３４の内径より小径にし、更に筒状アウタ３２の開口の口径より小径にする。

以下、プロペラシャフト装置１の衝撃吸収動作について説明する。
(1)車両が衝突し、エンジンやトランスミッションが後退すると、第１の第２のプロペラシャフト１０、２０が衝撃力を受けて収縮し、第１のプロペラシャフト１０が第２のプロペラシャフト２０を軸方向に押し込む。

(2)第２のプロペラシャフト２０を後方に押し込む荷重は、ゴム状弾性部材２５を変形させながら、軸状インナ２２とともにセンタベアリング２４、ストッパピース２９、内環２６を後方に押し出す。

(3)第２のプロペラシャフト２０の軸状インナ２２が後方に移動すると、軸状インナ２２の先端部にストッパリング２３を介して固定されている自在継手６０のインナレース６３も後方に移動し、インナレース６３は筒状アウタ３２のレース溝の閉塞端である摺動限界位置まで移動する。

(4)第２のプロペラシャフト２０を後方に押し出す荷重が更に作用すると、軸状インナ２２と自在継手６０のインナレース６３を固定しているストッパリング２３が外れ、軸状インナ２２の先端部がインナレース６３を筒状アウタ３２内に残したまま更に後方へ移動する。そして、軸状インナ２２の先端部は筒状アウタ３２の基端部の衝撃吸収部８０（環状キャップ８１）を孔３２Ｃから押し出すとともに、孔３２Ｃを通って中空パイプ３１内に入り込む。

(5)第２のプロペラシャフト２０を後方に押し出す荷重が更に作用すると、軸状インナ２２の外周側に設けられているストッパピース２９、内環２６がブーツアダプタ３４の内側、筒状アウタ３２の開口内に潜り込む。また、ブーツアダプタ３４は内環２６の外側を通る。そして、ストッパピース２９は、自在継手６０のインナレース６３との間に、ゴムブーツ３５の軸状インナ２２に固定されている部分を挟み込む位置まで移動する。

しかるに、プロペラシャフト装置１にあっては、第１のプロペラシャフト１０と第２のプロペラシャフト２０が衝撃力を受けて収縮するとき、第１のプロペラシャフト１０の側の第１のヨークスタブ５１と第２のプロペラシャフト２０の側のヨークスタブ５２の折曲角度を簡易確実に規制するため、以下の構成を備える。

第１のヨークスタブ５１は、図４〜図６に示す如く、基部１０１の両側から軸方向に張り出される二又状張出部１０２、１０２を備え、この二又状張出部１０２、１０２はクロスピン５３の十字をなす一方のピン（Ｘ軸）を受けるピン孔１０３、１０３を備える。第２のヨークスタブ５２は、図４、図７、図８に示す如く、基部２０１の両側から軸方向に張り出される二又状張出部２０２、２０２を備え、この二又状張出部２０２、２０２はクロスピン５３の十字をなす他方のピン（Ｙ軸）を受けるピン孔２０３、２０３を備える。

第１と第２のヨークスタブ５１、５２は、図４に示す如く、クロスピン５３を介して互いに一定の最大折曲角度ａまで折り曲げられたときに、互いに衝合する折曲角度規制部１０４Ａ、２０４Ａを、それらの軸方向で相対するそれらの二又状張出部１０２、２０２の肩面１０４、２０４のそれぞれに設ける。第１のヨークスタブ５１は、基部１０１の両側の二又状張出部１０２、１０２のそれぞれにおいて、基部１０１から起立する基端側を広幅部１０２Ａ、ピン孔１０３の上半周に沿う先端側を狭幅部１０２Ｂとし、ピン孔１０３の概ね中心を挟む両側で広幅部１０２Ａと狭幅部１０２Ｂの境界となる部分に段差状の肩面１０４を設ける。第２のヨークスタブ５２は、基部２０１の両側の二又状張出部２０２、２０２のそれぞれにおいて、基部２０１から起立する基端側を広幅部２０２Ａ、ピン孔２０３の上半周に沿う先端側を狭幅部２０２Ｂとし、ピン孔２０３の概ね中心を挟む両側で広幅部２０２Ａと狭幅部２０２Ｂの境界となる部分に段差状の肩面２０４を設ける。

本実施例において、第１と第２のヨークスタブ５１、５２の二又状張出部１０２、２０２に設けた互いに衝合する折曲角度規制部１０４Ａ、２０４Ａは、互いに面接触する。第１のヨークスタブ５１の二又状張出部１０２の折曲角度規制部１０４Ａは、二又状張出部１０２及びピン孔１０３の正面視（図６（Ｂ））で、第１のヨークスタブ５１の中心軸Ｃに直交する水平面Ｈに対し、最大折曲角度ａに相当する角度ａ（例えば10度）だけ狭幅部１０２Ｂの側から広幅部１０２Ａの側に向けて下り勾配をなす肩面１０４にて形成される。第２のヨークスタブ５２の二又状張出部２０２の折曲角度規制部２０４Ａは、二又状張出部２０２及びピン孔２０３の正面視（図８（Ｂ））で、第２のヨークスタブ５２の中心軸Ｃに直交する水平面Ｈに対し、最大折曲角度ａに相当する角度ａ（例えば10度）だけ狭幅部２０２Ｂの側から広幅部２０２Ａの側に向けて下り勾配をなす肩面２０４にて形成される。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)自動車の衝突時に、第１と第２のプロペラシャフト１０、２０が衝撃力を受けて収縮し、それらのプロペラシャフト１０、２０が車体側のブラケット１８、２８に対しゴム状弾性部材１５、２５を変形させて軸直角方向に変位し、結果として、第１のプロペラシャフト１０の側の第１のヨークスタブ５１と第２のプロペラシャフト２０の側の第２のヨークスタブ５２が折り曲げられるとき、これら第１と第２のヨークスタブ５１、５２において、この折り曲げによって接近する側で相対する、それらの二又状張出部１０２、２０２の肩面１０４、２０４のそれぞれに設けた折曲角度規制部１０４Ａ、２０４Ａが互いに衝合する。これにより、第１と第２のヨークスタブ５１、５２はそれらの折曲角度を一定の最大折曲角度内に規制される。

(b)第１と第２のヨークスタブ５１、５２の折曲角度が上述(a)により規制される結果、第１と第２のプロペラシャフト１０、２０が大きく折り曲げられることを回避し、折り曲げられたヨークスタブ５１、５２が車体に干渉することもないから、第１のプロペラシャフト１０が第２のプロペラシャフト２０を軸方向に押し込む押し込み力を大きく減ずることがない。これにより、第１のプロペラシャフト１０が第２のプロペラシャフト２０を軸方向に確実に押し込んで衝撃吸収部８０を確実に破断し、所期の衝撃吸収効果を確保できる。

(c)第１と第２のヨークスタブ５１、５２の二又状張出部１０２、２０２に設けた互いに衝合する折曲角度規制部１０４Ａ、２０４Ａが互いに面接触にて衝合するように構成された。従って、第１と第２のヨークスタブ５１、５２の折曲角度規制部１０４Ａ、２０４Ａの衝合の安定を図ることができる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

図１は自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置を示す全体図である。 図２はプロペラシャフトの弾性支持構造と自在継手を示す断面図である。 図３はプロペラシャフトの衝撃吸収部を示す断面図である。 図４は自在継手を示す斜視図である。 図５は第１のヨークスタブを示す斜視図である。 図６は第１のヨークスタブを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図７は第２のヨークスタブを示す斜視図である。 図８は第２のヨークスタブを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

符号の説明

１ プロペラシャフト装置
１０ 第１のプロペラシャフト
１４、２４ ベアリング
１５、２５ ゴム状弾性部材
１６、２６ 内環
１８、２８ ブラケット
２０ 第２のプロペラシャフト
５０ 自在継手
５１ 第１のヨークスタブ
５２ 第２のヨークスタブ
５３ クロスピン
８０ 衝撃吸収部
１０１、２０１ 基部
１０２、２０２ 二又状張出部
１０４、２０４ 肩面
１０４Ａ、２０４Ａ 折曲角度規制部

Claims (2)

1. 第１と第２のプロペラシャフトを自在継手により連結するに際し、自在継手が第１のプロペラシャフトの端部に設けた第１のヨークスタブと、第２のプロペラシャフトの端部に設けた第２のヨークスタブとをクロスピンにより互いに折り曲げ可能に連結してなり、
   第１と第２のプロペラシャフトの少なくとも一方がベアリングを介してゴム状弾性部材の内環に支持され、このゴム状弾性部材を車体側のブラケットに支持し、
   第１と第２のプロペラシャフトが衝撃力を受けて収縮するとき、第１のプロペラシャフトが第２のプロペラシャフトを軸方向の後方に押し込んで衝撃吸収部を破断可能にする自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置において、
   第１と第２のプロペラシャフトを連結する前記自在継手よりも軸方向の後方に前記衝撃吸収部が配置されるとき、
   該自在継手は、
   第１のヨークスタブが基部の両側から軸方向に張り出されてクロスピンの十字をなす一方のピンを受ける二又状張出部を備えるとともに、
   第２のヨークスタブが基部の両側から軸方向に張り出されてクロスピンの十字をなす他方のピンを受ける二又状張出部を備え、
   第１と第２のヨークスタブがクロスピンを介して互いに折り曲げられたときに、第１と第２のヨークスタブの折曲角度を一定の最大折曲角度内に規制する折曲角度規制部を設けてなることを特徴とする自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置。
2. 前記第１と第２のヨークスタブの軸方向で相対するそれらの二又状張出部の肩面のそれぞれに、互いに衝合する前記折曲角度規制部を設けてなる請求項１に記載の自動車用衝撃吸収プロペラシャフト装置。

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