JP5304692B2

JP5304692B2 - 動力伝達装置

Info

Publication number: JP5304692B2
Application number: JP2010057701A
Authority: JP
Inventors: 大介坂上; 武郎山本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2030-03-15
Also published as: JP2011190870A

Description

本発明は、動力伝達装置に関し、特に、車両に搭載された駆動源と駆動輪との間の動力伝達経路に設けられる車両用の動力伝達装置に関する。

一般に、車両に搭載されたエンジンから出力されたトルクは、トルクコンバータおよび変速機などを介して差動歯車装置に入力され、差動歯車装置に入力されたトルクは、差動歯車装置と駆動輪との間の動力伝達経路に設けられたドライブシャフトなどの車両用の動力伝達装置を介して駆動輪に伝達されるようになっている。

この種の動力伝達装置として、差動歯車装置と駆動輪との間の動力伝達経路に設けられ、差動歯車装置と駆動輪とを連結する車両用の動力伝達装置であって、角度変位のみを許容するいわゆるバーフィールド型等速自在継手と、角度変位に加えて軸方向変位も許容するいわゆるダブルオフセット型等速自在継手と、これら両継手を連結する中間シャフトとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載の動力伝達装置において、中間シャフトは、軸方向中央部を大径部とし、かつ大径部から連続的に延在する軸方向両端部を小径部とし、この両端部の小径部がバーフィールド型等速自在継手およびダブルオフセット型等速自在継手にそれぞれ連結されている。また、バーフィールド型等速自在継手およびダブルオフセット型等速自在継手は、継手内部に充填されたグリースの漏洩や継手外部からの異物侵入を防止するため、ゴムあるいは樹脂製の蛇腹状ブーツを装着した構造となっている。この蛇腹状ブーツは、中間シャフトの軸方向両端部の各小径部を覆うよう両継手にそれぞれ固定されている。

しかし、特許文献１に記載の動力伝達装置においては、中間シャフトに対して許容値を超える応力が加えられて万が一中間シャフトが破損する場合には、大径部に比べて剛性の低い小径部において破損する可能性が高い。

このため、特許文献１に記載の動力伝達装置にあっては、万が一中間シャフトの小径部が破損した場合、その破損部により、小径部を覆っている蛇腹状ブーツが破れるなど破損してしまう。この場合、蛇腹状ブーツの破損箇所からグリースが外部に漏洩したり、小径部の破損による破片の飛散や中間シャフト自体の脱落が生じるおそれがある。

したがって、特許文献１に記載の動力伝達装置にあっては、中間シャフトの小径部の破損に伴うグリースの漏洩、破片の飛散や中間シャフトの脱落に起因して、差動歯車装置や駆動輪連結部などの周辺部品が損傷してしまう２次損傷を生じるという問題があった。

このような従来の動力伝達装置にあっては、上述のような２次損傷を防止する必要がある。

ところで、上述の特許文献１に記載の動力伝達装置と構成は異なるが、ドライブシャフトの損傷に起因した２次損傷を防止することを目的とした動力伝達装置として、差動歯車装置と駆動輪とを連結するドライブシャフトを備えた動力伝達装置において、ドライブシャフトの駆動輪側の一端部近傍に、その外径が小さくなるよう外周に沿って環状溝が形成されたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

この特許文献２に記載の動力伝達装置は、ドライブシャフトに小径となる環状溝を形成したことにより、特殊な事情により許容値を超える応力がドライブシャフトに加えられて万が一ドライブシャフトが破損する場合には、環状溝が形成された箇所にて破損させることができる。このため、この動力伝達装置にあっては、ドライブシャフト破損時において、他端部に連結された差動歯車装置の２次損傷を防止することができる。

特開２００９−１２１６１２号公報特開２００４−３５２１７１号公報

しかしながら、上述の特許文献２に記載の動力伝達装置にあっては、ドライブシャフトの破損部を特定箇所とすることについては言及されているものの、その構成として特許文献１に記載のような各継手を備えていないばかりか、これら各継手に固定される蛇腹状ブーツも有していないので、このような構成についてなんら考慮されていない。その結果、特許文献２に記載の動力伝達装置においては、ドライブシャフトの破損に伴うグリースの漏洩、破片の飛散やドライブシャフトの脱落に起因して周辺部品が損傷してしまうという問題を解決することができない。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、動力伝達装置におけるドライブシャフトの破損に起因した周辺部品への損傷を防止することのできる動力伝達装置を提供することを目的とする。

本発明に係る動力伝達装置は、上記目的達成のため、（１）車両に搭載された差動歯車機構と駆動輪との間に設けられ、前記差動歯車機構から出力された動力を前記駆動輪に伝達する動力伝達装置であって、前記差動歯車機構側に設けられた第１の等速ジョイントと、前記駆動輪側に設けられた第２の等速ジョイントと、前記第１の等速ジョイントに連結される一端部と前記第２の等速ジョイントに連結される他端部とを有するドライブシャフトと、一端で前記ドライブシャフトに固定されるとともに他端で前記第１の等速ジョイントに固定され、前記ドライブシャフトの一端部側を覆う第１のブーツと、一端で前記ドライブシャフトに固定されるとともに他端で前記第２の等速ジョイントに固定され、前記ドライブシャフトの他端部側を覆う第２のブーツと、を備え、前記ドライブシャフトは、前記第１の等速ジョイントおよび前記第２の等速ジョイントに連結された状態において前記第１のブーツおよび前記第２のブーツから露出する露出部を有し、前記露出部における前記第１の等速ジョイントおよび前記第２の等速ジョイントのいずれか一方側に、その径が最小となる小径部が形成され、前記小径部に近接する第１のブーツおよび第２のブーツのいずれかが、前記小径部を含む軸方向の所定範囲を覆うよう前記ドライブシャフトに固定される一端を軸方向に延在させた延在部を有する構成である。

この構成により、本発明に係る動力伝達装置は、ドライブシャフトが、その径が最小となる小径部を第１のブーツおよび第２のブーツから露出した露出部に形成し、かつ小径部に近接する第１のブーツおよび第２のブーツのいずれかが、小径部を含む軸方向の所定範囲を覆うよう一端を軸方向に延在させた延在部を有するので、ドライブシャフトに対して許容値を超える応力が加えられて万が一ドライブシャフトが延在部に覆われた小径部を破損部として破損するような場合であっても、破損した小径部を延在部により保持することができる。

このため、本発明に係る動力伝達装置は、ドライブシャフトの脱落を防止することができるとともに、ドライブシャフトの破損によるブーツの過度な捩じれや破損したドライブシャフトがブーツを突き破ることによるブーツの損傷に起因したグリースの漏洩や破片の飛散を防止することができる。

その結果、本発明に係る動力伝達装置は、ドライブシャフトの破損に起因した周辺部品への損傷を防止することができる。

また、本発明に係る動力伝達装置は、小径部に近接したブーツの一端を軸方向に延在させるだけの簡単な構成により、破損した小径部を保持する保護部材として機能させることができるので、部品点数を増加させることなく、上述の効果を達成することができる。

本発明によれば、動力伝達装置におけるドライブシャフトの破損に起因した周辺部品への損傷を防止することのできる動力伝達装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る動力伝達装置が適用される車両の概略を示す概略構成図である。本発明の実施の形態に係る動力伝達装置の概略構成を示す断面図である。本発明の実施の形態に係る動力伝達装置の一部拡大断面図であって、第２の等速ジョイント部分を示す拡大断面図である。本発明に係る動力伝達装置の変形例を示す概略構成図である。本発明に係る動力伝達装置の他の形態を示す概略構成図であって、ドライブシャフトの中央部に小径部を設けた構成を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

本実施の形態においては、本発明に係る動力伝達装置６Ｌ、６Ｒを備えた車両１の構成について、図１に示す車両１の概略構成図を参照して説明する。

まず、構成について説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る車両１（全体は図示していない）は、フロントエンジン・フロントドライブ形式のいわゆるＦＦ車であって、横置きに設置された駆動源としてのエンジン２と、エンジン２から出力されたトルクを変換するトランスミッション３と、トランスミッション３の出力側に接続された差動歯車機構としてのデファレンシャル４と、デファレンシャル４と左右の駆動輪５Ｌ、５Ｒとの間の動力伝達経路に設けられた一対の動力伝達装置６Ｌ、６Ｒとを含んで構成されている。ここで、トランスミッション３およびデファレンシャル４は、トランスアクスル８を構成している。

なお、本実施の形態においては、本発明に係る動力伝達装置６Ｌ、６ＲをＦＦ車に適用した場合について説明するが、これに限らず、例えばフロントエンジン・リヤドライブ形式のＦＲ車などの他のドライブ形式の車両に適用してもよい。

一対の動力伝達装置６Ｌ、６Ｒは、それぞれデファレンシャル４から伝達されたトルクを各駆動輪５Ｌ、５Ｒに伝達するものである。

一対の動力伝達装置６Ｌ、６Ｒについて、動力伝達装置６Ｒを例に図２を参照して詳細に説明する。なお、動力伝達装置６Ｌについては、動力伝達装置６Ｒと同様の構成であるので、その説明を省略する。

図２に示すように、動力伝達装置６Ｒは、デフアウトプットシャフト１０と、デフアウトプットシャフト１０と連結された第１の等速ジョイント１１と、端部で駆動輪５Ｒ（図１参照）のハブ（図示省略）に連結された軸部１２と、軸部１２と連結された第２の等速ジョイント１３と、第１の等速ジョイント１１と第２の等速ジョイント１３とに連結されたドライブシャフト１４とを含んで構成されている。

また、動力伝達装置６Ｒは、第１の等速ジョイント１１および第２の等速ジョイント１３のそれぞれに固定された蛇腹状のブーツ２１、２３を有している。

デフアウトプットシャフト１０は、一方の端部がデファレンシャル４（図１参照）に連結され、他方の端部が第１の等速ジョイント１１に連結されており、デファレンシャル４から出力されたトルクを第１の等速ジョイント１１に伝達するようになっている。

第１の等速ジョイント１１は、デファレンシャル４（図１参照）側に設けられ、トリポード型、ダブルオフセット型などの主に駆動輪５Ｒ（図１参照）の駆動輪５Ｒの軸方向の変化に対応する摺動式等速ジョイントで構成されている。

第２の等速ジョイント１３は、駆動輪５Ｒ（図１参照）側に設けられ、ツェッパ型、バーフィールド型などの主に上下動に対応する固定式等速ジョイントで構成されている。

ドライブシャフト１４は、第１の等速ジョイント１１に連結される一端部１４ａと、第２の等速ジョイント１３に連結される他端部１４ｂとを含んで構成されている。

ここで、ドライブシャフト１４は、第１の等速ジョイント１１に連結された一端部１４ａが軸方向に所定の変位量Ｌだけ変位可能とされる。すなわち、ドライブシャフト１４の一端部１４ａは、変位量Ｌの範囲で軸方向に変位可能である。

また、一端部１４ａおよび他端部１４ｂは、それぞれ第１の等速ジョイント１１および第２の等速ジョイント１３に連結された状態において、第１のブーツ２１および第２のブーツ２３により覆われている。本実施の形態において、一端部１４ａとは、後述する第１のブーツ２１の伸縮部２１ｃと第１の等速ジョイント１１とで画成された収容室１１ａを含む収容空間内部に位置するドライブシャフト１４の一部をいう。また、同様に、他端部１４ｂとは、後述する第２のブーツ２３の伸縮部２３ｃと第２の等速ジョイント１３とで画成された収容室１３ａを含む収容空間内部に位置するドライブシャフト１４の一部をいう。

また、ドライブシャフト１４は、一端部１４ａと他端部１４ｂとの間に位置し、第１の等速ジョイント１１および第２の等速ジョイント１３に連結された状態において上述の各収容空間から外部に露出した露出部１４ｃを有している。

図３に示すように、露出部１４ｃの他端部１４ｂ側、すなわち第２の等速ジョイント１３側には、ドライブシャフト１４の径が最小となる小径部１４ｄが形成されている。小径部１４ｄは、露出部１４ｃの外周に沿って環状の溝で構成され、ドライブシャフト１４においてその剛性が最も低い低剛性部となっている。なお、この小径部１４ｄは、従来のドライブシャフトに設けられている小径部（例えば、特許文献１に記載の小径部）と同様の強度を確保した径の太さに設定されている。

一方で、ドライブシャフト１４に対して許容値を超える応力が加えられて、万が一ドライブシャフト１４が破損する場合には、小径部１４ｄが破損部となるようその径の太さが設定されている。

図２に示すように、ブーツ２１は、樹脂材料やゴム材料からなり、ドライブシャフト１４の一端部１４ａ側を覆うよう第１の等速ジョイント１１およびドライブシャフト１４に固定されている。

具体的には、ブーツ２１は、第１の等速ジョイント１１に固定される他端としての大径端部２１ａ（図中、左端）と、ドライブシャフト１４に固定される一端としての小径端部２１ｂ（図中、右端）と、蛇腹状に形成された伸縮部２１ｃとを含んで構成されている。

大径端部２１ａは、第１の等速ジョイント１１の開口を覆うよう第１の等速ジョイント１１の外周に図示しない締め付けバンドにより固定されている。

小径端部２１ｂは、ドライブシャフト１４の外周に図示しない締め付けバンドにより固定されている。

伸縮部２１ｃは、大径端部２１ａから小径端部２１ｂに向うに従い徐々に縮径するよう大径端部２１ａおよび小径端部２１ｂと一体成形されている。また、伸縮部２１ｃは、ドライブシャフト１４の軸方向の変位に応じて伸縮可能とされている。

このように構成されたブーツ２１は、第１の等速ジョイント１１の収容室１１ａを密封するようになっている。この収容室１１ａ内には、グリースが封入されている。封入されたグリースは、第１の等速ジョイント１１の各部材の潤滑に供される。本実施の形態におけるブーツ２１は、本発明に係る第１のブーツを構成している。

ブーツ２３は、樹脂材料からなり、ドライブシャフト１４の他端部１４ｂ側を覆うよう第２の等速ジョイント１３およびドライブシャフト１４に固定されている。

具体的には、ブーツ２３は、第２の等速ジョイント１３に固定される他端としての大径端部２３ａ（図中、右端）と、ドライブシャフト１４に固定される一端としての小径端部２３ｂ（図中、左端）と、蛇腹状に形成された伸縮部２３ｃとを含んで構成されている。

大径端部２３ａは、第２の等速ジョイント１３の開口を覆うよう第２の等速ジョイント１３の外周に図示しない締め付けバンドにより固定されている。

小径端部２３ｂは、固定部２３ｄの位置において、図示しない締め付けバンドによりドライブシャフト１４の外周に固定されている。なお、固定部２３ｄは、ドライブシャフト１４に形成された小径部１４ｄより他端部１４ｂ側、すなわち第２の等速ジョイント１３側に位置している。

図３に示すように、小径端部２３ｂは、ドライブシャフト１４の軸方向に所定の長さだけ延在している。すなわち、小径端部２３ｂは、小径部１４ｄの軸方向中央部から一端部１４ａ（図２参照）側に、所定の長さＬ_Ｂだけ延在している。

このため、小径端部２１ｂは、ドライブシャフト１４の他端部１４ｂが第２の等速ジョイント１３に連結された状態において、小径部１４ｄを覆うようになっている。すなわち、小径端部２３ｂは、ドライブシャフト１４の小径部１４ｄを含む軸方向の所定範囲を覆う保護部材として機能するようになっている。

したがって、小径端部２３ｂは、万が一ドライブシャフト１４が破損した場合、例えば小径部１４ｄで破断するなどの事態が生じた際には、破損した小径部１４ｄを保持するようになっている。本実施の形態における小径端部２３ｂは、本発明に係る延在部を構成する。

ここで、小径端部２３ｂにおいて、上述の所定の長さＬ_Ｂは、図２に示すドライブシャフト１４の一端部１４ａの変位量Ｌよりも長く（Ｌ_Ｂ＞Ｌ）設定されている。したがって、ドライブシャフト１４が小径部１４ｄで破損、特に破断した状態において、ドライブシャフト１４が変位量Ｌ分だけ軸方向に変位した場合であっても、ドライブシャフト１４が小径端部２３ｂから脱落することがなく、ドライブシャフト１４の脱落が防止される。

本実施の形態において、小径端部２３ｂの厚みは、ドライブシャフト１４を保持可能な強度を有する所定の厚み（例えば１ｍｍ〜３ｍｍ程度）に設定されている。なお、ブーツ２３がゴム材料からなる場合には、前述のブーツ２３が樹脂材料からなる場合の所定の厚みよりも厚い所定の厚み（例えば７ｍｍ程度）に設定される。

伸縮部２３ｃは、大径端部２３ａから小径端部２３ｂに向うに従い徐々に縮径するよう大径端部２３ａおよび小径端部２３ｂと一体成形されている。また、伸縮部２３ｃは、ドライブシャフト１４の上下方向の変位に応じて伸縮可能とされている。

このように構成されたブーツ２３は、第２の等速ジョイント１３の収容室１３ａを密封するようになっている。この収容室１３ａ内には、グリースが封入されている。封入されたグリースは、第２の等速ジョイント１３の各部材の潤滑に供される。本実施の形態におけるブーツ２３は、本発明に係る第２のブーツを構成している。なお、ブーツ２３は、樹脂材料に限らず、ゴム材料によって構成されるものであってもよい。

以上のように、本実施の形態に係る動力伝達装置６Ｒは、前述のように構成されているので、以下のような効果が得られる。

本実施の形態に係る動力伝達装置６Ｒにおいては、ドライブシャフト１４が、その径が最小となる小径部１４ｄをブーツ２１およびブーツ２３から露出した露出部１４ｃに形成し、かつ小径部１４ｄに近接するブーツ２３が、小径部１４ｄを含む軸方向の所定範囲を覆うよう一端を軸方向に延在させた小径端部２３ｂを有する。

このため、本実施の形態に係る動力伝達装置６Ｒは、ドライブシャフト１４に対して許容値を超える応力が加えられて万が一ドライブシャフト１４がブーツ外部に露出した小径部１４ｄを破損部として破損するような場合であっても、破損した小径部１４ｄを小径端部２３ｂにより保持することができる。

したがって、本実施の形態に係る動力伝達装置６Ｒは、ドライブシャフト１４の脱落を防止することができるとともに、ドライブシャフト１４の破損によるブーツ２３の過度な捩じれや破損したドライブシャフト１４がブーツ２３を突き破ることによるブーツ２３の損傷に起因したグリースの漏洩や破片の飛散を防止することができる。

その結果、本実施の形態に係る動力伝達装置６Ｒは、ドライブシャフト１４の破損に起因した周辺部品への損傷を防止することができる。

また、本実施の形態に係る動力伝達装置６Ｒは、小径部１４ｄに近接したブーツ２３の一端を軸方向に延在させるだけの簡単な構成により、破損した小径部１４ｄを保持する保護部材として機能させることができるので、部品点数を増加させることなく、上述の効果を得ることができる。

また、本実施の形態においては、ドライブシャフト１４の小径部１４ｄを露出部１４ｃにおいて、他端部１４ｂ側、すなわち第２の等速ジョイント１３側に形成したが、これに限らず、一端部１４ａ側、すなわち第１の等速ジョイント１１側に形成してもよい。この場合、ブーツ２３の小径端部２３ｂに代えて、ブーツ２１の小径端部２１ｂを軸方向に延在させて小径部を覆う構成とする。この構成においては、ドライブシャフト１４の軸方向の変位を考慮する必要がないため、所定の長さＬ_Ｂの制約がなくなり、より短い長さに設定された小径端部２１ｂとすることが可能である。なお、この構成において、小径端部２１ｂは、所定の長さＬ_Ｂを確保した長さとすることも可能である。

また、本実施の形態においては、ブーツ２３の小径端部２３ｂを軸方向に延在させて、小径部１４ｄを覆う保護部材として機能させる構成としたが、これに限らず、図４に示すように、小径端部２３ｂを従来通りの軸方向の長さとし、小径部１４ｄを覆う保護部材として、別途、樹脂材料やゴム材料からなる筒状部材２７を設ける構成としてもよい。この場合にあっても、筒状部材２７は、小径部１４ｄの軸方向中央部から一端部１４ａ（図２参照）側の端部までの長さが所定の長さＬ_Ｂに設定される。

また、本実施の形態に係る動力伝達装置６Ｒにおいては、小径部１４ｄをブーツ２３の小径端部２３ｂで覆う構成としたが、これに限らず、図５に示す動力伝達装置１６Ｒのように、小径部３４ｄをドライブシャフト３４の露出部３４ｃの軸方向中央部に形成し、小径部３４ｄを含む露出部３４ｃ全体を覆う金属製の筒状部材３６をドライブシャフト３４に外嵌する構成であってもよい。この場合、筒状部材３６は、小径部３４ｄを基準に一端部３４ａ側あるいは他端部３４ｂ側のいずれかにおいてドライブシャフト３４に固定されていてもよいし、ドライブシャフト３４に対して固定されていなくともよい。

なお、この動力伝達装置１６Ｒにおいては、ドライブシャフト３４の露出部３４ｃの軸方向中央部に小径部３４ｄを形成したが、軸方向中央部に限らず、露出部３４ｃ上であればいずれの位置に形成してもよい。また、動力伝達装置１６Ｒにおいて、筒状部材３６は、金属材料に限らず、樹脂材料やゴム材料で構成されるものであってもよい。

さらに、本実施の形態においては、本発明に係る動力伝達装置をデファレンシャル４と駆動輪５Ｌ、５Ｒとの間に設けられた動力伝達装置６Ｌ、６Ｒに適用する例について説明したが、これに限らず、例えばＦＲ車のプロペラシャフトに適用することも可能である。

以上説明したように、本発明に係る動力伝達装置は、動力伝達装置におけるドライブシャフトの破損に起因した周辺部品への損傷を防止することができるという効果を有し、車両に搭載された駆動源と駆動輪との間の動力伝達経路に設けられる車両用の動力伝達装置全般に有用である。

１車両
４デファレンシャル（差動歯車機構）
５Ｌ、５Ｒ駆動輪
６Ｌ、６Ｒ、１６Ｒ動力伝達装置
１１第１の等速ジョイント
１３第２の等速ジョイント
１４、３４ドライブシャフト
１４ａ、３４ａ一端部
１４ｂ、３４ｂ他端部
１４ｃ、３４ｃ露出部
１４ｄ、３４ｄ小径部
２１ブーツ（第１のブーツ）
２１ａ大径端部（他端）
２１ｂ小径端部（一端）
２３ブーツ（第２のブーツ）
２３ａ大径端部（他端）
２３ｂ小径端部（一端、延在部）
２７、３６筒状部材

Claims

車両に搭載された差動歯車機構と駆動輪との間に設けられ、前記差動歯車機構から出力された動力を前記駆動輪に伝達する動力伝達装置であって、
前記差動歯車機構側に設けられた第１の等速ジョイントと、
前記駆動輪側に設けられた第２の等速ジョイントと、
前記第１の等速ジョイントに連結される一端部と前記第２の等速ジョイントに連結される他端部とを有するドライブシャフトと、
一端で前記ドライブシャフトに固定されるとともに他端で前記第１の等速ジョイントに固定され、前記ドライブシャフトの一端部側を覆う第１のブーツと、
一端で前記ドライブシャフトに固定されるとともに他端で前記第２の等速ジョイントに固定され、前記ドライブシャフトの他端部側を覆う第２のブーツと、を備え、
前記ドライブシャフトは、前記第１の等速ジョイントおよび前記第２の等速ジョイントに連結された状態において前記第１のブーツおよび前記第２のブーツから露出する露出部を有し、前記露出部における前記第１の等速ジョイントおよび前記第２の等速ジョイントのいずれか一方側に、その径が最小となる小径部が形成され、
前記小径部に近接する第１のブーツおよび第２のブーツのいずれかが、前記小径部を含む軸方向の所定範囲を覆うよう前記ドライブシャフトに固定される一端を軸方向に延在させた延在部を有することを特徴とする動力伝達装置。