JP4967896B2 - プロペラシャフト - Google Patents

Description

本発明は、プロペラシャフトに係り、特に、プロペラチューブの円環振動を抑制する技術に関する。

従来のプロペラシャフトとしては、ヨーク内部にリブを設けてジョイント部の拡開を抑制するものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
実開平４−７４７３８号公報

本願発明者は、鋭意研究の結果、車両走行時にユニバーサルジョイントへ入力されるねじり加振力（エンジントルク）によって、プロペラシャフトのプロペラチューブに円環振動が発生することを究明した。そして、この円環振動において、最も振動が大きくなる振動の腹は、管状部において剛性の低い位置、すなわち、ヨークの２つのジョイント部付近以外の位置に現れることがわかった。

ところが、上記従来技術にあっては、ジョイント部同士を結ぶ直線と同一方向にリブが設けられているため、ねじり加振力に対する剛性が弱く、円環振動の抑制効果が低い。このため、ヨークの変形によって円環振動が励起され、不快な放射音が発生するという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたものであって、その目的とするところは、プロペラチューブの円環振動を抑制して不快な放射音を低減することができるプロペラシャフトを提供することにある。

上述の目的を達成するため、回転を伝達する中空のプロペラチューブと、このプロペラチューブの一端に接合されたヨークとを備えたプロペラシャフトにおいて、前記ヨークは、管状部と、この管状部の一方の端部に前記プロペラチューブの端部が接合され、他方の端部に、前記プロペラチューブの軸線方向に突出するように径方向に対して対称的に設けられたジョイント部と、前記管状部内であって、両ジョイント部同士を結ぶ直線に対し所定の角度を有する直線と同一方向に延びるリブと、で構成され、前記リブを、両ジョイント部同士を結ぶ直線に対し４５度の角度を有する十字形状としたことを特徴とする。

本発明にあっては、管状部で剛性の低いジョイント部付近以外の位置の剛性がリブにより高められるため、ヨークの振動速度レベルを低減することができる。この結果、プロペラチューブの円環振動が抑制され、不快な振動音の発生を低減することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜３に基づいて説明する。

図１は、実施例１のプロペラシャフトを示す側面図であり、実施例１のプロペラシャフト１は、プロペラチューブ２の両端部にヨーク３が接合されている。プロペラチューブ２およびヨーク３は、例えば、鉄鋼やアルミニウム等の金属で形成されている。なお、プロペラチューブ２については合金、カーボン等を用いてもよい。

図２はヨーク３の斜視図、図３はヨーク３の縦断面図であり、ヨーク３は、図外のユニバーサルジョイントのスパイダーと連結するため径方向に２箇所突出したジョイント部４と、このジョイント部４に対し軸線方向に延びる管状部５とから構成される。

管状部５は、中空に形成され、端部には接合部５ａが形成されている。この接合部５ａは、プロペラチューブ２に嵌挿状態で溶接されている。また、管状部５の内部には、プロペラチューブ２の円環振動を抑制するためのリブ６が設けられている。このリブ６は、ジョイント部４，４同士を結ぶ直線に対して左右に４５度角度ずらして配置した２つのリブ６ａ，６ｂにより正面視十字形状に形成されている。
ヨーク３において、２つのジョイント部４，４、管状部５およびリブ６は、一体成形されている。

［つぶれモードについて］
本願発明者は、鋭意研究の結果、車両走行時にユニバーサルジョイントへ入力されるねじり加振力（エンジントルク）によって、プロペラチューブに円環振動モード（以下、つぶれモードと称す。）が発生することを究明した。図４は、プロペラチューブにつぶれモードが発生した状態を誇張して表した図である。そして、このつぶれモードにおいて、最も振動の大きな振動の腹は、管状部において剛性の低い位置、すなわち、ジョイント部付近以外の位置に現れることがわかった。

ヨークの剛性を高める技術としては、例えば、実開平４−７４７３８において、ヨーク内部にリブを設けてジョイント組み付け時におけるジョイント部の拡開を抑制するものが開示されている。

ところが、この従来技術では、ジョイント部の並び方向と同一方向にリブを設けているため、管状部の低剛性部分、すなわちつぶれモードにおいて振動の腹となる位置の変形を抑制する効果は低く、つぶれモードが励起されやすいため、プロペラチューブからファイナルドライブを介して、車室内に不快な放射音が伝達される。

一方、プロペラチューブのつぶれモードは、プロペラチューブ自身の剛性を高めることで抑制できる。例えば、実開平４−９３５１３号公報には、プロペラチューブ内に複数の補強材を挿入して剛性を向上させたものが開示されている。ところが、プロペラシャフトに複数の補強材を挿入する作業は大変な手間を要するとともに、部品点数も増加するため、大幅なコストアップを招く。

［つぶれモード抑制］
これに対し、実施例１のプロペラシャフトでは、図５の模式図に示すように、ヨーク３のジョイント部４，４を結ぶ直線Ｌに対し周方向に角度をずらしてリブ６ａ，６ｂを配置した。これにより、ねじり加振力に対して剛性の低い部分の変形を抑制することができる。言い換えると、つぶれモード発生時のプロペラチューブつぶれ方向と略同一方向にリブ６を設けて振動を抑制できるため、つぶれモード発生時の振動速度レベルを低下させることができる。

そして、このリブ６は、ヨーク３の管状部５と一体成形されているため、プロペラチューブ２に複数の補強材を挿入する場合と比較して、加工や組み付けの手間も少なく、部品数増も抑えることができ、コストダウンを図ることができる。

また、実施例１では、リブ６を、ジョイント部４，４を結ぶ直線Ｌに対し周方向左右に４５度角度をずらした２つのリブ６ａ，６ｂからなる十字形状としたため、管状部５の低剛性部分、すなわちジョイント部４付近以外の部分の剛性を満遍なく高めることができる。よって、振動の腹の位置にかかわらず、つぶれモードを効果的に抑制することができる。

図６は、実施例１のつぶれモード抑制効果を示す図である。プロペラチューブ２のつぶれモードの次数は、プロペラシャフト１の回転数、すなわちエンジン回転数に応じて変化するが、実施例１のプロペラシャフト１では、従来の中空ヨークに対し、１〜３次の各振動モードでいずれも振動速度レベルが大幅に低減されている。

次に、効果を説明する。
実施例１のプロペラシャフトは、以下に列挙する効果を奏する。

(1) 回転を伝達する中空のプロペラチューブ２と、このプロペラチューブ２の一端に接合されたヨーク３とを備えたプロペラシャフト１において、ヨーク３を、管状部５と、この管状部５の一方の端部にプロペラチューブ２の端部が接合され、他方の端部に、プロペラチューブ２の軸線方向に突出するように径方向に対して対称的に設けられたジョイント部４，４と、管状部５内であって、両ジョイント部４，４同士を結ぶ直線Ｌに対し所定の角度（４５度）を有する直線と同一方向に延びるリブ６（６ａ，６ｂ）と、で構成した。このため、プロペラチューブ２のつぶれモードを抑制でき、不快な放射音の発生を低減することができる。

(2) リブ６を、両ジョイント部４，４同士を結ぶ直線Ｌに対し４５度の角度を有する十字形状としたため、管状部５の低剛性部分の剛性が満遍なく高められ、プロペラチューブ２のつぶれモードをより効果的に抑制することができる。

実施例２は、プロペラチューブとヨークとの接合部に補強板を介装した例である。
すなわち、実施例２では、図７，８に示すように、プロペラチューブ２とヨーク３との接合部に、円盤状の補強板７が介装されている。プロペラチューブ２と補強板７、および補強板７とヨーク３の管状部５は、それぞれ全周溶接により接合されている。なお、ヨーク３は、従来の中空ヨークである。
他の構成については、図１，２に示した実施例１と同様であるため、図示ならびに説明を省略する。

次に、作用を説明すると、実施例２では、プロペラチューブ２と管状部５との接合部に円盤状の補強板７が介装されているため、プロペラチューブ２から入力されるねじり加振力は、一旦補強板７へと入力される。ここで、補強板７は、径方向の剛性が高く、径方向の変形がほとんど生じないため、管状部５の変形量も小さく抑えられる。よって、管状部５の変形に伴うつぶれモードが励起されにくく、ヨーク３の振動速度レベルが小さく抑えられる。

また、実施例２では、補強板７を円盤状に形成し、管状部５と全周溶接により接合したため、ヨーク３のねじり加振力に対する剛性を効果的に高めることができる。

図９は、実施例２のつぶれモード抑制効果を示す図であり、実施例２のプロペラシャフト１では、１〜３次いずれの振動モードにおいても、従来の中空ヨークに対して、振動速度レベルが大幅に低減されているのがわかる。特に、１次振動モードでは、実施例１よりも振動速度レベルの低減効果が高い。

次に、効果を説明する。
実施例２のプロペラシャフトは、以下に列挙する効果を奏する。

(3) プロペラチューブ２の端部にユニバーサルジョイントのヨーク３が接合されたプロペラシャフト１において、ヨーク３とプロペラチューブ２との接合部に、補強板７を介装したため、プロペラチューブ２のつぶれモードを抑制でき、不快な放射音の発生を低減することができる。

(4) 補強板７を円盤状に形成し、ヨーク３の管状部５と全周溶接したため、ヨーク３のねじり加振力に対する剛性を効果的に高めることができる。

実施例３は、ヨークの管状部に設けたリブに切り欠きを形成した例である。
すなわち、実施例３では、図１０，１１に示すように、リブ６には、管状部５の軸方向に略半球状の切り欠き８が形成されている。
他の構成については、図１，２に示した実施例１と同様であるため、図示ならびに説明を省略する。

次に、作用を説明すると、実施例１では、管状部５に切り欠き８を形成したため、加振力の入力に対しヨーク３の振動レベルの低減を図りつつ、ヨーク３の軽量化を図ることができる。

次に、効果を説明する。
(5) 実施例３のプロペラシャフトにあっては、リブ６に切り欠き８を設けたため、ヨーク３の軽量化を図りつつ、ヨーク３の振動速度レベル低減を図ることができる。

（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１〜３に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１〜３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では、両ジョイント部同士を結ぶ直線に対し４５度の角度を有する直線と同一方向に延びるリブを設けた例を示したが、リブと両ジョイント部同士を結ぶ直線との成す角度は、３０度、９０度等でも良い。すなわち、両ジョイント部同士を結ぶ直線と同一方向以外の方向に延びるリブであれば良い。

実施例２では、リブに略半球状の切り欠きを設けて軽量化を図る例を示したが、切り欠きの形状および大きさは、管状部におけるプロペラチューブつぶれ方向の剛性が低下しない範囲であれば、適宜自由に設定することができる。

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のヨークを示す斜視図である。 実施例１のヨークを示す縦断面図である。 プロペラチューブにつぶれモードが発生した状態を誇張して表した図である。 実施例１のつぶれモード抑制作用を示すヨークの模式図である。 実施例１のつぶれモード抑制効果を示す図である。 実施例２のプロペラシャフトを示す側面図である。 実施例２のヨークを示す斜視図である。 実施例２のつぶれモード抑制効果を示す図である。 実施例３のプロペラシャフトを示す側面図である。 実施例３のヨークを示す斜視図である。

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 ジョイント部
５ 管状部
５ａ 接合部
６ リブ
６ａ，６ｂ リブ
７ 補強板
８ 切り欠き

Claims (2)

1. 回転を伝達する中空のプロペラチューブと、このプロペラチューブの一端に接合されたヨークとを備えたプロペラシャフトにおいて、
   前記ヨークは、
   管状部と、
   この管状部の一方の端部に前記プロペラチューブの端部が接合され、他方の端部に、前記プロペラチューブの軸線方向に突出するように径方向に対して対称的に設けられたジョイント部と、
   前記管状部内であって、両ジョイント部同士を結ぶ直線に対し所定の角度を有する直線と同一方向に延びるリブと、
   で構成され、
   前記リブを、両ジョイント部同士を結ぶ直線に対し４５度の角度を有する十字形状とし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、
   前記リブに切り欠きを形成したことを特徴とするプロペラシャフト。

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