JP5928945B2 - フランジヨーク及び推進軸並びにフランジヨークの回転防止方法 - Google Patents

Description

本発明は、フランジヨーク及び推進軸並びにフランジヨークの回転防止方法に関する。

推進軸（プロペラシャフト）は、動力を伝達する装置であって、例えば、後輪駆動車又は四輪駆動車（車両）の車体の中央下部に搭載される。そして、車体の前側に搭載された内燃機関（原動機）の動力は、変速機で変速された後、推進軸を介して、終減速装置に入力される。

すなわち、推進軸は、少なくとも２つ以上の十字軸ジョイント（自在継手）、つまり、前側に配置され変速機の出力軸と一体で回転するコンパニオンフランジと連結する第１十字軸ジョイントと、後側に配置され終減速装置のドライブピニオンと一体で回転する第２十字軸ジョイントと、を備え、第１十字軸ジョイントと第２十字軸ジョイントとの間に、例えば鋼管で構成された軸を備えている。

そして、この軸の共振点を実用回転数域よりも高くする場合、例えば、前側の第１軸と後側の第２軸とに分割され、第１軸と第２軸とは十字軸ジョイントや等速ジョイントで連結される。なお、第１軸又は第２軸は、中間軸受ユニットを介して車体に回転自在に支持される。

ここで、第１十字軸ジョイント又は第２十字軸ジョイントを構成するフランジヨークと、相手部品であるコンパニオンフランジとは、一般的に、ボルトで締結される。そして、フランジヨークとコンパニオンフランジとの間を伝達可能な動力の大きさは、ボルトの締め付けにより発生する軸力と、ボルトのピッチ円直径（Ｐ．Ｃ．Ｄ．，Pitch Circle Diameter、ボルトサークル径）とを乗算した値で与えられる。よって、ボルトは高強度材で形成されると共に、トルクレンチ等によって高いトルクで締め付けられる。

ところで、このようなボルトの締め付け作業は、通常、車両をリフトアップした状態で行なわれ、変速機及び終減速装置が空転可能な状態であるので、ボルトを締め付けようとすると、フランジヨーク、コンパニオンフランジ等が回ってしまい、作業性が低下していた。

このような問題に関連して、バーフィールド型の等速ジョイントのインナーレース（内輪部材）と一体であるスタブ軸に断面六角形状の係合部を形成し、この係合部にスパナを係合する技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００９−２２７０２８号公報

しかしながら、十字軸ジョイントを構成するフランジヨークは、その中心にＵ字形のヨークを有するため、特許文献１に記載のスタブ軸を形成することはできない。

そこで、本発明は、簡易な構成でボルトを回転する際に回り止め可能なフランジヨーク及びこれを備える推進軸と、フランジヨークの回転防止方法とを提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明は、第１部材と第２部材とを連結する十字軸ジョイントを構成し、前記第１部材とボルトで締結されるフランジヨークであって、十字軸が装着される装着孔を有するヨークと、前記ヨークから径方向外側に延出し、前記ボルトで締結されるフランジと、前記ボルトを回転する場合において前記フランジを非回転とするための工具が係止する回り止め部と、を備え、前記フランジの外形は、前記第１部材を構成する被締結部の外形と同形であることを特徴とするフランジヨークである。

このような構成によれば、フランジヨークと第１部材とを締結するためにボルトを締め方向に回転する場合、工具が回り止め部に係止することで、フランジ（フランジヨーク）を非回転、つまり、回り止めできる。これにより、フランジヨーク及び第１部材が空転しないので、トルクレンチ等によって良好にボルトを回転させ、所望のトルクで容易に締め付けることができる。
また、フランジヨークと第１部材とを分離するためにボルトを緩め方向に回転する場合も、工具が回り止め部に係止することで、フランジ（フランジヨーク）を非回転とできる。
さらに、このような構成によれば、フランジの外形は、第１部材を構成する被締結部の外形と同形であるので、被締結部の合わせ面は外部に露出していない。したがって、被締結部の合わせ面に雨水等が付着し難くなる。これにより、被締結部の合わせ面に、錆び防止用の塗装等を施す必要はない。

また、前記フランジヨークにおいて、前記ヨークは、前記装着孔を有すると共に一直径方向（図４では上下方向）で配置された一対のアーム部を備え、２つの前記回り止め部を備え、２つの前記回り止め部は、前記フランジの中心を挟むと共に前記一直径方向と直交する方向（図４では左右方向）で配置されていることが好ましい。

このような構成によれば、２つの回り止め部が、フランジの中心を挟むと共に一直径方向と直交する方向で配置されているので、２つの回り止め部をそれぞれ係止することで、フランジ（フランジヨーク）を安定して非回転状態とできる。
また、後記する実施形態のように、一方側が一対のアームと干渉しないように二股である工具によって２つの回り止め部をそれぞれ係止することもできる。

また、前記フランジヨークにおいて、前記回り止め部は、前記フランジに形成された切欠部であることが好ましい。

また、前記フランジヨークにおいて、前記回り止め部は、前記フランジに形成された突起部であることが好ましい。

このような構成によれば、切欠部又は突起部によって、回り止め部を容易に構成できる。

また、本発明は、車両に搭載され、変速機と終減速装置との間において動力を伝達させる推進軸であって、前記フランジヨークを備える十字軸ジョイントを備え、前記第１部材は、前記変速機の出力軸と一体で回転する部品、又は、前記終減速装置のドライブピニオンと一体で回転する部品、であることを特徴とする推進軸である。

また、本発明は、第１部材と第２部材とを連結する十字軸ジョイントを構成し、前記第１部材とボルトで締結されるフランジヨークの回転防止方法であって、前記フランジヨークは、十字軸が装着される装着孔を有し一直径方向で配置された一対のアーム部を有するヨークと、前記ヨークから径方向外側に延出し、前記ボルトで締結されるフランジと、前記ボルトを回転する場合において前記フランジを非回転とするための工具が係止する回り止め部と、を備え、前記フランジの外形は、前記第１部材を構成する被締結部の外形と同形であり、一方側が前記一対のアームと干渉しないように二股である工具アーム部と、前記工具アーム部に設けられると共に前記回り止め部に係止する係止部と、を備える工具を使用し、前記工具の前記係止部を前記フランジヨークの前記回り止め部に係止した状態で前記ボルトを回転することを特徴とするフランジヨークの回転防止方法である。

本発明によれば、簡易な構成でボルトを回転する際に回り止め可能なフランジヨーク及びこれを備える推進軸と、フランジヨークの回転防止方法とを提供することができる。

第１実施形態に係る推進軸の平面図である。 第１実施形態に係る十字軸ジョイントの平面図であり、図４のＸ１−Ｘ１線断面に対応している。 第１実施形態に係るフランジヨークの側面図である。 第１実施形態に係るフランジヨークを後方から見た図である。 第１実施形態に係るフランジヨークに係止する工具の図であって、（ａ）は前方から見た図（正面図）、（ｂ）は側面図である。 第１実施形態に係るフランジヨークの効果を作用説明する図である。 第２実施形態に係るフランジヨークの側面図である。 第２実施形態に係るフランジヨークを後方から見た図である。 比較例に係るフランジヨークを後方から見た図である。

≪第１実施形態≫
本発明の第１実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。

≪推進軸の構成≫
第１実施形態に係る推進軸２００（プロペラシャフト）は、後輪駆動の四輪車（車両）に搭載されており、車両の前側に配置された変速機（図示しない）の出力する動力を、車両の後側に配置された終減速装置（図示しない）に伝達させる動力伝達軸であり、前後方向かつ水平方向で延びている。変速機は車両の前側のボンネット下に配置された内燃機関（原動機）が出力する動力を変速するものである。

推進軸２００は、２ピース構造（２分割構造）を有しており、前側（一方側）の第１軸２１１と、後側（他方側）の第２軸２１２と、第１軸２１１の後端部及び第２軸２１２の前端部を連結する等速ジョイント２２０と、推進軸２００の前後方向中間で推進軸２００を車体に対して回転自在で支持する中間軸受ユニット２３０と、前側の十字軸ジョイント１（自在継手、ユニバーサルジョイント）と、後側の十字軸ジョイント２と、を備えている。等速ジョイント２２０は、例えば、トリポート型、ダブルオフセット型、レブロ型、バーフィールド型で構成されている。
この他、推進軸２００が等速ジョイント２２０を備えず、第１軸２１１と第２軸２１２が十字軸ジョイントで連結された構成でもよい。

≪十字軸ジョイントの構成≫
前側の十字軸ジョイント１は、コンパニオンフランジ３１０（図２参照、第１部材）と、第１軸２１１（第２部材）の前端部とを連結するジョイントである。

コンパニオンフランジ３１０は、円筒部３１１と、円筒部３１１の後側から径方向外側に延出したリング状のフランジ部３１２（被締結部）と、を備えている。円筒部３１１にはインボリュートスプラインが形成され、円筒部３１１は変速機の出力軸と連結されており、円筒部３１１（コンパニオンフランジ３１０）は、出力軸と一体で回転する部品である。

フランジ部３１２は、後記するフランジ３０と締結される被締結部であり、軸方向視におけるフランジ部３１２の外形は円形である、つまり、フランジ部３１２の外形線は円周状である。そして、フランジ部３１２には、後記するボルト１０１が挿通するボルト孔が形成されている。

また、フランジ部３１２の十字軸ジョイント１側には、リング状の凹部３１３が形成されており、後記するフランジ３０との合わせ面は径方向内側が凹んだ段違い面となっている。凹部３１３には、フランジ３０の後記する突起部３４が内嵌しており、これにより、フランジ部３１２とフランジ３０とが径方向において位置決めされるようになっている。

後側の十字軸ジョイント２は、コンパニオンフランジ３２０（第１部材）と、第２軸２１２（第２部材）の後端部とを連結するジョイントである。

コンパニオンフランジ３２０は、コンパニオンフランジ３１０と同様に、円筒部３２１と、円筒部３２１の前側から径方向外側に延出したリング状のフランジ部３２２（被締結部）と、を備えている。円筒部３２１にはインボリュートスプラインが形成されており、円筒部３２１は終減速装置のドライブピニオンと連結されている。つまり、円筒部３２１（コンパニオンフランジ３２０）は、ドライブピニオンと一体で回転する部品である。

十字軸ジョイント１と十字軸ジョイント２とは、前後逆であるものの、同様の構成であるので、以下、十字軸ジョイント１について具体的に説明する。

十字軸ジョイント１は、図２に示すように、コンパニオンフランジ３１０のフランジ部３１２にボルト締結されたフランジヨーク１０と、第１軸２１１の前端に摩擦溶接等で固定されたスタブヨーク５０と、フランジヨーク１０及びスタブヨーク５０で保持され、軸方向視で十字形の十字軸７１（スパイダ）と、を備えている。

そして、フランジヨーク１０とスタブヨーク５０とは、十字軸７１を節として屈曲自在となっている。また、十字軸７１の各先端部（被保持部）とフランジヨーク１０又はスタブヨーク５０との間には、回動自在となるように軸受７２が装着されている。軸受７２は、例えばニードルベアリングで構成されている。

≪スタブヨーク≫
スタブヨーク５０は、鍛造品又は鋳造品であって、円筒状を呈し第１軸２１１の前端に固定された円筒部５１と、円筒部５１の前側において平断面視で横Ｕ字形を呈するヨーク５２と、を備えている。ヨーク５２を構成する一対のアーム部５３、５３には、十字軸７１が装着される貫通孔５３ａ（装着孔）が形成されている。

≪フランジヨークの構成≫
フランジヨーク１０は、鍛造品又は鋳造品であって、縦断面視で横Ｕ字形を呈するヨーク２０と、ヨーク２０の基端部２１から軸直角方向（輪切り断面方向）の外側（径方向外側）に延出するように形成されたフランジ３０と、を備えている。

＜フランジヨーク−ヨーク＞
ヨーク２０は、Ｕ字形の底部に対応する部分に配置され軸方向視において長方形を呈する基端部２１と、基端部２１の両端（図３、図４では上端部、下端部）からそれぞれ後方に延びる一対のアーム部２２、２２と、を備えている。すわなち、一対のアーム部２２、２２は、フランジ３０の一直径方向（図４では上下方向）で配置されている。

基端部２１は、軸方向視において長方形状を呈している。
各アーム部２２の後側には、十字軸７１が装着される貫通孔２２ａ（装着孔）が形成されている。そして、貫通孔２２ａには十字軸７１が回動自在に装着されている。

＜フランジヨーク−フランジ＞
フランジ３０は、コンパニオンフランジ３１０と、ボルト１０１及びナット１０２によって締結する部分であり、その外形が軸方向視において円形を呈しており、コンパニオンフランジ３１０のフランジ部３１２と同形である。

言い換えると、軸方向視において、フランジ３０の外形はフランジ部３１２の外形と重なっており、径方向において、フランジ部３１２からはみ出していない。そして、フランジ３０の形状はフランジ部３１２の形状に対応し、フランジ３０の外形線はフランジ部３１２の外形線と重なっており、フランジ３０の合わせ面（前面）はフランジ部３１２に対応して径方向外側に拡大されている。

すなわち、フランジ部３１２の後面（合わせ面）にはフランジ３０が重なっており、後面は外部に露出していない。これにより、フランジ部３１２の後面には雨水、泥水等が付着し難くなり、後面が錆び難くなっている。したがって、後面に錆び止め用の塗装を施す必要はなく、フランジ３０の締結後における塗装工程を省略可能となる。

これに対して、図９の比較例に示すように、軸方向視において、フランジ３０Ａの外形が四角形であり、フランジ３０Ａがコンパニオンフランジ３１０のフランジ部３１２よりも小さく、フランジ部３１２が露出している場合、この露出した部分に錆び止め用の塗装を施す必要がある。

図４に戻って説明を続ける。
フランジ３０は、４つの座面部３１を備えている。４つの座面部３１は、軸方向において、ボルト１０１及びナット１０２によって、コンパニオンフランジ３１０のフランジ部３１２とボルト締結される被締結部である。４つの座面部３１は、フランジ３０の外周縁寄りに配置されると共に、周方向において等間隔で配置されている。

座面部３１は、軸方向視において、略円形を呈しており、その略中心に、ボルト１０１が挿通されるボルト孔３２が形成されている（図４参照）。

ボルト孔３２の回転直径、つまり、ボルト１０１のピッチ円直径（Ｐ．Ｃ．Ｄ．）は、フランジ３０とコンパニオンフランジ３１０との間を伝達する動力の大きさ、締め付けた場合におけるボルト１０１の軸力等に基づいて、設計されている。つまり、伝達する動力が大きくなるにつれて、ボルト孔３２の回転直径（ボルト１０１のピッチ円直径）は大きくなる。

フランジ３０の外周縁には、２つの切欠部３３（回り止め部）が形成されている。切欠部３３は、フランジヨーク１０とコンパニオンフランジ３１０とをボルト締結する際に、フランジヨーク１０を非回転とするための工具４００（図５、図６参照）が係止する部分である。切欠部３３は、周方向において隣り合う座面部３１の間に配置されると共に、その径方向外側、前側及び後側は外部に開口している。

２つの切欠部３３は、フランジ３０の一直径線上に配置されており、十字軸ジョイント１（推進軸２００）の回転軸線を中心として対称に配置されている。また、２つの切欠部３３は、ヨーク２０を構成する長方形状の基端部２１の短手方向（図４では左右方向）に配置されている。すなわち、２つの切欠部３３は、フランジ３０の回転軸線（中心）を挟むと共に一対のアーム部２２が配置する図４の上下方向（一直径方向）と直交する左右方向で配置されている。これにより、切欠部３３と回転軸線との距離を大きくでき、フランジヨーク１０を安定して非回転の状態とできる。

このような切欠部３３は、フランジヨーク１０が鍛造又は鋳造で成型されると同時に、成型される構成でもよいし、フランジヨーク１０が鍛造又は鋳造での成型後、機械加工によって形成される構成でもよい。

フランジ３０の前面には、リング状の突起部３４が形成されている。そして、突起部３４がフランジ部３１２の凹部３１３に内嵌するようになっている。

≪回り止め用の工具≫
ここで、図５を参照して、回り止め用の工具４００について説明する。
工具４００は、上側（一方側）が一対のアーム部２２と干渉しないように二股でありＵ字形を呈するアーム４１１（工具アーム部）と、アーム４１１の先端部にそれぞれ形成された突起部４１２（係止部）と、アーム４１１の中間部から下方に延出した棒状のハンドル４２０と、を備えている。

アーム４１１は、前記したようにＵ字形を呈し二股であるので、アーム４１１の内部にフランジヨーク１０の一対のアーム部２２が配置される。つまり、フランジヨーク１０の一対のアーム部２２に邪魔されずに、径方向においてアーム４１１を挿入可能となっている。

各突起部４１２は、切欠部３３に対応した形状であり、切欠部３３に後側から差し込み可能に構成されている。２つの突起部４１２の間隔は、２つの切欠部３３の間隔に対応している。

≪フランジヨークの回転防止方法、フランジヨーク等の効果≫
次に、本実施形態に係るフランジヨークの回転防止方法、フランジヨーク１０の作用効果を説明する。フランジヨークの回転防止方法は、工具４００の突起部４１２をフランジヨーク１０の切欠部３３に係止した状態でボルト１０１を回転することを特徴とする。
なお、ここでは、ボルト１０１を締め方向に回転させてフランジ３０とフランジ部３１２を締結する場合を例示するが、ボルト１０１を緩め方向に回転させてフランジ３０とフランジ部３１２を分離する場合も同様である。

前提として、変速機及び終減速装置は車体に組み付けられており、車体は、リフト、ハンガー等に持ち上げられている。よって、コンパニオンフランジ３１０、コンパニオンフランジ３２０は空転可能な状態である。

そして、下方から推進軸２００を車体に取り付ける。つまり、中間軸受ユニット２３０を介して、推進軸２００を車体に取り付ける。次いで、フランジ３０のボルト孔３２とフランジ部３１２のボルト孔とを周方向において位置合わせした後、ボルト１０１を挿通し、ナット１０２と螺合する。

そして、車体の下方から上方に向かって工具４００を挿入し、その２つの突起部４１２をフランジ３０の２つの切欠部３３にそれぞれ差し込み、その状態で保持する（図６参照）。そうすると、工具４００によって、フランジ３０及びフランジ部３１２は周方向において係止されるので、フランジ３０が回り止めされ、非回転となる。

これにより、ボルト１０１をトルクレンチ５００で回転しても、工具４００によってフランジ３０及びフランジ部３１２は回り止めされているので、フランジ３０及びフランジ部３１２は空転せず、ボルト１０１の締め付け作業を良好に進めることができる。

≪変形例≫
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、次のように変更してもよいし、後記する実施形態と適宜組み合わせてもよい。

前記した実施形態では、２つの切欠部３３が形成された構成を例示したが、切欠部３３の数は３つ以上でもよい。

≪第２実施形態≫
本発明の第２実施形態について、図７〜図８を参照して説明する。なお、第１実施形態と異なる部分を説明する。

第２実施形態に係るフランジヨーク１０は、２つの切欠部３３に代えて、後側に突出しフランジ３０と一体で形成された２つの突起部３５（回り止め部）を備えている。これに対応して、工具４００には、突起部４１２（図５参照）に代えて、突起部３５が差し込まれる凹部又は貫通孔（係止部）が形成されている。

そして、フランジ３０の２つの突起部３５を、工具４００の前記凹部又は貫通孔に差し込むことにより、第１実施形態と同様に、フランジ３０及びフランジ部３１２は周方向において係止されるので、回り止めできる。

１、２ 十字軸ジョイント
１０ フランジヨーク
２０ ヨーク
３０ フランジ
３３ 切欠部（回り止め部）
３５ 突起部（回り止め部）
７１ 十字軸
１０１ ボルト
２００ 推進軸
２１１ 第１軸（第２部材）
２１２ 第２軸（第２部材）
３１０、３２０ コンパニオンフランジ（第１部材）
３１２、３２２ フランジ部（被締結部）
４００ 工具
４１１ アーム（工具アーム部）
４１２ 突起部（係止部）

Claims (6)

1. 第１部材と第２部材とを連結する十字軸ジョイントを構成し、前記第１部材とボルトで締結されるフランジヨークであって、
   十字軸が装着される装着孔を有するヨークと、
   前記ヨークから径方向外側に延出し、前記ボルトで締結されるフランジと、
   前記ボルトを回転する場合において前記フランジを非回転とするための工具が係止する回り止め部と、
   を備え、
   前記フランジの外形は、前記第１部材を構成する被締結部の外形と同形である
   ことを特徴とするフランジヨーク。
2. 前記ヨークは、前記装着孔を有すると共に一直径方向で配置された一対のアーム部を備え、
   ２つの前記回り止め部を備え、
   ２つの前記回り止め部は、前記フランジの中心を挟むと共に前記一直径方向と直交する方向で配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のフランジヨーク。
3. 前記回り止め部は、前記フランジに形成された切欠部である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のフランジヨーク。
4. 前記回り止め部は、前記フランジに形成された突起部である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のフランジヨーク。
5. 車両に搭載され、変速機と終減速装置との間において動力を伝達させる推進軸であって、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のフランジヨークを備える十字軸ジョイントを備え、
   前記第１部材は、前記変速機の出力軸と一体で回転する部品、又は、前記終減速装置のドライブピニオンと一体で回転する部品、である
   ことを特徴とする推進軸。
6. 第１部材と第２部材とを連結する十字軸ジョイントを構成し、前記第１部材とボルトで締結されるフランジヨークの回転防止方法であって、
   前記フランジヨークは、十字軸が装着される装着孔を有し一直径方向で配置された一対のアーム部を有するヨークと、前記ヨークから径方向外側に延出し、前記ボルトで締結されるフランジと、前記ボルトを回転する場合において前記フランジを非回転とするための工具が係止する回り止め部と、を備え、
   前記フランジの外形は、前記第１部材を構成する被締結部の外形と同形であり、
   一方側が前記一対のアームと干渉しないように二股である工具アーム部と、前記工具アーム部に設けられると共に前記回り止め部に係止する係止部と、を備える工具を使用し、
   前記工具の前記係止部を前記フランジヨークの前記回り止め部に係止した状態で前記ボルトを回転する
   ことを特徴とするフランジヨークの回転防止方法。

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