JP5527032B2 - プロペラシャフト - Google Patents

Description

本発明は、入力軸及び出力軸を備えたプロペラシャフトに関する。

従来のプロペラシャフトとして、入力軸及び出力軸を備え、トランスミッションとディファレンシャルとの間に介在してトランスミッションの出力をディファレンシャルに伝達するものが知られている（例えば特許文献１）。

入力軸は、円筒部を有し、トランスミッションの出力部に第１のジョイント部を介して連結されている。

出力軸は、入力軸に伸縮部を介して接続され、かつディファレンシャルの入力部に第２のジョイント部を介して連結されている。出力軸の外周囲には、グリスを内封し、かつ入力軸の円筒部の一部を覆うブーツ状のシール部材が伸縮可能に配置されている。これにより、伸縮部が封止され、シール性が高められる。

伸縮部は、スプライン機構からなり、入力軸の円筒部の内周面と出力軸の外周面との間に配置されている。

以上の構成により、入力軸及び出力軸が伸縮部を介して相対移動すると、プロペラシャフトがシール部材と共に伸縮する。

特開平６−１７３９３４号公報

しかしながら、特許文献１に示すプロペラシャフトによると、高速回転時に遠心力に基づくグリスの偏り等によってシール部材の振れ回りが発生し、回転アンバランスによるノイズ・バイブレーション（ＮＶ）性能が悪化したり、あるいはシール部材が破裂したりする虞があった。このことは、比較的大きい伸縮量をもつシール部材を備えたプロペラシャフトに顕著である。

従って、本発明の目的は、シール部材の振れ回りを抑制することができ、もってＮＶ性能の悪化及びシール部材の破裂の虞を解消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。

本発明は、上記目的を達成するために、（１）〜（３）のプロペラシャフトを提供する。

（１）第１のスプライン部を有する第１のシャフトと、前記第１のシャフトの軸線上に配置され、第２のスプライン部を有する第２のシャフトと、前記第２のシャフト及び前記第１のシャフトに相対移動可能に連結され、前記第１のスプライン部にスプライン嵌合する第３のスプライン部、及び前記第２のスプライン部にスプライン嵌合する第４のスプライン部を有する中間シャフトと、前記中間シャフトと前記第１のシャフトとの間に及び前記中間シャフトと前記第２のシャフトとの間にそれぞれ伸縮可能に配置され、前記第１のスプライン部と前記第３のスプライン部との間を及び前記第２のスプライン部と前記第４のスプライン部との間をそれぞれ封止する一対の円筒状のシール部材とを備え、前記中間シャフトは、一方端部に前記第１のシャフトとの連結を維持するための第１の連結維持部材が、また他方端部に前記第２のシャフトとの連結を維持するための第２の連結維持部材がそれぞれ配置され、前記第１の連結維持部材は、前記中間シャフトと前記第１のシャフトとを相対移動可能かつ抜け止めすることで、前記中間シャフトと前記第１のシャフトとの連結を維持し、前記第２の連結維持部材は、前記中間シャフトと前記第２のシャフトとを相対移動可能かつ抜け止めすることで、前記中間シャフトと前記第２のシャフトとの連結を維持する、プロペラシャフト。

（２）上記（１）に記載のプロペラシャフトにおいて、前記中間シャフトは、初期位置に自己復帰するためのスプリングが前記第１のシャフト及び前記第２のシャフトとの間に配置されている。

本発明によると、シール部材の振れ回りを抑制することができ、ＮＶ性能の悪化及びシール部材の破裂の虞を解消することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るプロペラシャフトの全体を説明するために示す断面図。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施の形態に係るプロペラシャフトの要部を説明するために示す断面図。（ａ）は一方側の連結維持部材を、（ｂ）は他方側の連結維持部材をそれぞれ示す。 本発明の第２の実施の形態に係るプロペラシャフトの全体を説明するために示す断面図。

[第１の実施の形態]
（プロペラシャフトの全体構成）
図１はプロペラシャフトを示す。図２（ａ）及び（ｂ）は連結維持部材を示す。図１に示すように、プロペラシャフト１は、第１のシャフト２，第２のシャフト３，中間シャフト４及びシール部材５，６備え、トランスミッション（図示せず）とディファレンシャル（図示せず）との間に配置されている。そして、プロペラシャフト１は、エンジンからトランスミッションを介してディファレンシャルに駆動力を伝達するように構成されている。

（第１のシャフト２の構成）
第１のシャフト２は、段状の円筒体からなる第１のスプライン部としての雌スプライン部２ａを有し、トランスミッションにユニバーサルジョイント７を介して連結されている。そして、第１のシャフト２は、中間シャフト４に対して軸線方向に移動するように構成されている。第１のシャフト２の中間シャフト４に対する移動量は±２０ｍｍ程度に設定されている。

雌スプライン部２ａのディファレンシャル側開口端部には、第１のシャフト２の内周面に開口する環状溝２０ａ（図２（ａ）に示す）が設けられている。環状溝２０ａ内には、中間シャフト４との連結を維持するための第１の連結維持部材としてのスナップリング９が装着されている。これにより、中間シャフト４と第１のシャフト２との連結状態が維持され、中間シャフト４からの第１のシャフト２の抜け止めが可能となる。雌スプライン部２ａの内周面には、第１のシャフト２の軸線方向に沿って延びる雌スプライン２１ａ（図２（ａ）に示す）が設けられている。

（第２のシャフト３の構成）
第２のシャフト３は、段状の円筒体からなる第２のスプライン部としての雌スプライン部３ａを有し、第１のシャフト２の軸線上に配置され、かつディファレンシャルにユニバーサルジョイント８を介して連結されている。そして、第２のシャフト３は、中間シャフト４に対して軸線方向に移動するように構成されている。第２のシャフト３の中間シャフト４に対する移動量は±２０ｍｍ程度に設定されている。

雌スプライン部３ａのトランスミッション側開口端部には、第２のシャフト３の内周面に開口する環状溝３０ａ（図２（ｂ）に示す）が設けられている。環状溝３０ａ内には、中間シャフト４との連結を維持するための第２の連結維持部材としてのスナップリング１０が装着されている。これにより、中間シャフト４と第２のシャフト３との連結状態が維持され、中間シャフト４からの第２のシャフト３の抜け止めが可能となる。雌スプライン部３ａの内周面には、第２のシャフト２の軸線方向に沿って延びる雌スプライン３１ａ（図２（ｂ）に示す）が設けられている。

（中間シャフト４の構成）
中間シャフト４は、略同一の外径をもつ小径のシャフト部４ａ，４ｂ、及びこれらシャフト部４ａ，４ｂの外径よりも大きい外径をもつ大径のシャフト部４ｃからなり、一方のシャフト部４ａが第１のシャフト２に、また他方のシャフト部４ｂが第２のシャフト３にそれぞれ相対移動可能に連結されている。

一方の小径のシャフト部４ａは、第１のシャフト２の雌スプライン部２ａに対応する第３のスプライン部としての雄スプライン部４０ａを有し、中間シャフト４のトランスミッション側に配置されている。

雄スプライン部４０ａの外周面には、図２（ａ）に示すように、雌スプライン２１ａにスプライン嵌合する雄スプライン４０１ａが設けられている。

他方の小径のシャフト部４ｂは、図１に示すように、第２のシャフト３の雌スプライン部３ａに対応する第４のスプライン部としての雄スプライン部４０ｂを有し、中間シャフト４のディファレンシャル側に配置されている。

雄スプライン部４０ｂの外周面には、図２（ｂ）に示すように、雌スプライン３１ａにスプライン嵌合する雄スプライン４０１ｂが設けられている。

大径のシャフト部４ｃは、図１に示すように、小径のシャフト部４ａ，４ｂ間に介在して配置され、かつ小径のシャフト部４ａ，４ｂに溶接されている。大径のシャフト部４ｃの外周面には、中間シャフト４の軸線方向に沿って並列する一対のバランスウエイト１１，１２が取り付けられている。

（シール部材５，６の構成）
一方のシール部材５は、図１に示すように、第１のシャフト２と中間シャフト４との間に伸縮可能に配置され、全体がグリスを内封する例えばゴムからなる蛇腹円筒状のブーツによって形成されている。シール部材５の一方端部は第１のシャフト２の外周面に、また他方端部は中間シャフト４（中間径の大径のシャフト部４ｃ）の外周面にそれぞれブーツバンド１３，１４によって取り付けられている。これにより、第１のシャフト２の雌スプライン部２ａと中間シャフト４の雄スプライン部４０ａとの間が封止され、シール部材５外へのグリス洩れ及びシール部材５内への泥水等の浸入を抑制することができる。

他方のシール部材６は、第２のシャフト３と中間シャフト４との間に伸縮可能に配置され、全体がグリスを内封する例えばゴムからなる蛇腹円筒状のブーツによって形成されている。シール部材６の一方端部は第２のシャフト３の外周面に、また他方端部は中間シャフト４（中間径の大径のシャフト部４ｃ）の外周面にそれぞれブーツバンド１５，１６によって取り付けられている。これにより、第２のシャフト３の雌スプライン部３ａと中間シャフト４の雄スプライン部４０ｂとの間が封止され、シール部材６外へのグリス洩れ及びシール部材６内への泥水等の浸入を抑制することができる。

（プロペラシャフト１の動作）
次に、本発明の実施の形態に示すプロペラシャフト１の動作につき、図１及び図２を用いて説明する。

本実施の形態に示すプロペラシャフト１の動作は、自動車が走行することにより行われる。すなわち、自動車の走行中には、車輪を懸架するサスペンションが動作し、これに伴い両ユニバーサルジョイント７，８間の長さ及び角度変化を許容してエンジンからトランスミッション，プロペラシャフト１を介してディファレンシャルに駆動力が伝達される。

この場合、第１のシャフト２及び中間シャフト４が雌スプライン２１ａ及び雄スプライン４０１ａを介して、また第２のシャフト３及び中間シャフト４が雌スプライン３１ａ及び雄スプライン４０１ｂを介してそれぞれ軸線方向に相対移動すると、プロペラシャフト１がシール部材５，６と共に軸線方向に伸縮する。

この際、シール部材５，６が分散してプロペラシャフト１の軸線上に配置されているため、各シール部材５，６の伸縮によるプロペラシャフト１の径方向への移動量が小さくなる。

このため、本実施の形態においては、プロペラシャフト１の高速回転時に遠心力に基づくグリスの偏りによるシール部材５，６の振れ回りが抑制される。

[第１の実施の形態の効果]
以上説明した第１の実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。

プロペラシャフト１の高速回転時に遠心力に基づくグリスの偏り等によるシール部材５，６の振れ回りを抑制することができるため、ＮＶ性能の悪化及びシール部材５，６の破裂の虞を解消することができ、比較的大きい伸縮量をもつシール部材５，６を備えたプロペラシャフト１に使用してきわめて有効である。

[第２の実施の形態]
次に、本発明の第２実施の形態に係るプロペラシャフトにつき、図３を用いて説明する。図３はプロペラシャフトを示す。図３において、図１及び図２（ａ），（ｂ）と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図３に示すように、本発明の第２の実施の形態に係るプロペラシャフト２１の中間シャフト４は、初期位置（プロペラシャフト２１の中立位置）に自己復帰（センタリング）するための圧縮コイルばねからなるスプリング２２，２３が第１のシャフト２及び第２のシャフト３との間に配置されている。

このため、一方（図３では左側）のスプリング２２が第１のシャフト２における雌スプライン部２ａの底面と中間シャフト４（一方の小径のシャフト部４ａ）のトランスミッション側端面との間に、また他方（図３では右側）のスプリング２３が第２のシャフト３における雌スプライン部３ａの底面と中間シャフト４（他方の小径のシャフト部４ｂ）のディファレンシャル側端面との間にそれぞれ圧縮した状態で配置されている。

従って、本実施の形態においては、中間シャフト４がスプリング２２によって第２のシャフト３の方向に、またスプリング２３によって第１のシャフト２の方向にそれぞれ押し付けられるため、中間シャフト４がプロペラシャフト２１の中立位置で維持される。これにより、中間シャフト４のトランスミッション側端部が第１のシャフト２の雌スプライン部２ａ内に、また中間シャフト４のディファレンシャル側端部が第２のシャフト３の雌スプライン部３ａ内にそれぞれ常時配置され、第１のシャフト２及び第２のシャフト３の中間シャフト４からの抜け止めが可能となる。

[第２の実施の形態の効果]
以上説明した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態に示す効果と同様の効果が得られる。

以上、本発明のプロペラシャフトを上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。

（１）上記実施の形態では、第１のシャフト２がトランスミッションに、また第２のシャフト３がディファレンシャルにそれぞれ連結されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、トランスミッションに第２のシャフトを、またディファレンシャルに第１のシャフトをそれぞれ連結しても差し支えない。

（２）上記実施の形態では、シール部材５，６の材料にゴムが用いられている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、プロペラシャフト１の伸縮動作を妨げないのであれば、プラスチックなど他の材料を用いてもよい。

１…プロペラシャフト、２…第１のシャフト、２ａ…雌スプライン部、２０ａ…環状溝、２１ａ…雌スプライン、３…第２のシャフト、３ａ…雌スプライン部、３０ａ…環状溝、３１ａ…雌スプライン、４…中間シャフト、４ａ…一方の小径のシャフト部、４０ａ…雄スプライン部、４０１ａ…雄スプライン、４ｂ…他方の小径のシャフト部、４０ｂ…雄スプライン部、４０１ｂ…雄スプライン、５，６…シール部材、７，８…ユニバーサルジョイント、９，１０…スナップリング、１１，１２…バランスウエイト、１３〜１６…ブーツバンド

Claims (2)

1. 第１のスプライン部を有する第１のシャフトと、
   前記第１のシャフトの軸線上に配置され、第２のスプライン部を有する第２のシャフトと、
   前記第２のシャフト及び前記第１のシャフトに相対移動可能に連結され、前記第１のスプライン部にスプライン嵌合する第３のスプライン部、及び前記第２のスプライン部にスプライン嵌合する第４のスプライン部を有する中間シャフトと、
   前記中間シャフトと前記第１のシャフトとの間に及び前記中間シャフトと前記第２のシャフトとの間にそれぞれ伸縮可能に配置され、前記第１のスプライン部と前記第３のスプライン部との間を及び前記第２のスプライン部と前記第４のスプライン部との間をそれぞれ封止する一対の円筒状のシール部材とを備え、
   前記中間シャフトは、一方端部に前記第１のシャフトとの連結を維持するための第１の連結維持部材が、また他方端部に前記第２のシャフトとの連結を維持するための第２の連結維持部材がそれぞれ配置され、
   前記第１の連結維持部材は、前記中間シャフトと前記第１のシャフトとを相対移動可能かつ抜け止めすることで、前記中間シャフトと前記第１のシャフトとの連結を維持し、
   前記第２の連結維持部材は、前記中間シャフトと前記第２のシャフトとを相対移動可能かつ抜け止めすることで、前記中間シャフトと前記第２のシャフトとの連結を維持する、
   プロペラシャフト。
2. 前記中間シャフトは、初期位置に自己復帰するためのスプリングが前記第１のシャフト及び前記第２のシャフトとの間に配置されている請求項１に記載のプロペラシャフト。
   

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