JP5946637B2

JP5946637B2 - プロペラシャフトの脱落防止構造

Info

Publication number: JP5946637B2
Application number: JP2011275277A
Authority: JP
Inventors: 陽平小野
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2031-12-16
Also published as: EP2792527A1; JP2013124058A; US9347483B2; EP2792527A4; EP2792527B1; WO2013088592A1; US20140348579A1

Description

本発明は、プロペラシャフトの脱落防止構造に関する。

車両駆動系にはトランスミッションと終減速装置との間にプロペラシャフトが接続され、エンジンの動力がトランスミッションからプロペラシャフトを介して終減速装置へ伝達され、更に、終減速装置を経て車両後部の駆動輪側へ動力が伝達されるようになっている。

また、前部機関後輪駆動でホイールベースの長い大型トラック等では、図７及び図８に示すようにプロペラシャフトＰを第一プロペラシャフト１と第二プロペラシャフト３に分割し、両プロペラシャフト１、３をコンパニオンフランジ５で結合すると共に、センタベアリング７でプロペラシャフトＰをフレームに支持している。

図８に示すようにコンパニオンフランジ５は、第一プロペラシャフト１のスプラインシャフト９にスプライン嵌合しており、スプラインシャフト９の先端側端部にナット１１を螺着して、スプラインシャフト９の軸方向にコンパニオンフランジ５を締め付け固定している。

そして、コンパニオンフランジ５には、ユニバーサルジョイント１３を介して第二プロペラシャフト３のスプラインヨーク１５が連結され、スプラインヨーク１５に第二プロペラシャフト３のスプラインシャフト１７がスプライン嵌合している。

ところで、プロペラシャフトＰは、整備時にナット１１を外して部品交換を行うことがあり、作業後にはナット１１を正規の方法で締め付けなければならない。

しかし、作業ミスや部品不良等によってナット１１が緩んだ状態で使用されると、図９の如く走行中にナット１１が外れ、図１０、図１１に示すように第二プロペラシャフト３が最短になった状態で、コンパニオンフランジ５がスプラインシャフト９から抜け出し、この後、コンパニオンフランジ５が第二プロペラシャフト３のスプラインヨーク１５と共に路上に脱落してしまう虞がある。

この結果、第二プロペラシャフト３は第一プロペラシャフト１の支持がなくなるため、図７中、Ａ部を支点に振れ回ってプロペラシャフトプロテクタ１９を破壊し、周辺機器を破損してしまう虞があった。尚、図１０、図１１中、ナット１１は図示を省略している。

一方、特許文献１には、図１２に示すように梁材２１をループ状に曲げ加工して交差させた保護部材２３の両端２５、２７を、ループ状部２９によりプロペラシャフト３１を囲繞した状態でシャーシフレーム３３に取り付けて、プロペラシャフト３１の脱落を防止したプロペラシャフトの保護装置３５が開示されている。

実開平７−３１４５３号公報

しかし、前記保護装置３５は、プロペラシャフト３１が折損して脱落した際に、ループ状部２９でプロペラシャフト３１を緩衝的に受け止めようとするもので、積極的にプロペラシャフトの折損を防止するものではなかった。

本発明は斯かる実情に鑑み案出されたもので、ナットが緩んで外れても、コンパニオンフランジがスプラインシャフトから完全に抜け出て落下することのないプロペラシャフトの脱落防止構造を提供することを目的とする。

斯かる目的を達成するため、一態様のプロペラシャフトの脱落防止構造は、軸方向の一端側に第一のスプラインシャフトを有する第一プロペラシャフトと、スプラインヨークと、スプラインヨークにスプライン嵌合されスプラインヨークの軸方向に摺動可能な第二のスプラインシャフトとを有する第二プロペラシャフトと、第一プロペラシャフトと第二プロペラシャフトとを連結するコンパニオンフランジと、を備え、第一のスプラインシャフトの一端側には、第一プロペラシャフトとコンパニオンフランジとの連結を固定するナットが一端側から螺着され、第一プロペラシャフトの軸方向に延在する棒状体が形成され、コンパニオンフランジの第一プロペラシャフトの取付部には、第一のスプラインシャフトおよび棒状体が挿入され、取付部において第一のスプラインシャフトが挿入される部分の軸方向長さは、棒状体の軸方向長さより短く設定され、取付部において第一のスプラインシャフトが挿入される部分の軸方向長さと棒状体の軸方向長さの和は、第二プロペラシャフトにおけるスプラインヨークと第二のスプラインシャフトとの軸方向の許容摺動量よりも大きく設定され、コンパニオンフランジにおける取付部の内径は、第一のスプラインシャフトおよび棒状体が摺動可能な大きさで、かつ棒状体の軸方向長さよりも小さく設定されることを特徴とする。

そして、他の一態様に係るプロペラシャフトの脱落防止構造は、軸方向の一端側に第一のスプラインシャフトを有する第一プロペラシャフトと、スプラインヨークと、スプラインヨークにスプライン嵌合されスプラインヨークの軸方向に摺動可能な第二のスプラインシャフトとを有する第二プロペラシャフトと、第一プロペラシャフトと第二プロペラシャフトとを連結するコンパニオンフランジと、を備え、コンパニオンフランジの第一プロペラシャフトの取付部には、第一のスプラインシャフトが挿入され、取付部における第一のスプラインシャフトとコンパニオンフランジとのスプライン噛み合いの軸方向長さは、第二プロペラシャフトにおけるスプラインヨークと第二のスプラインシャフトとの軸方向の許容摺動量よりも大きく設定されることを特徴とする。

一態様に係る発明によれば、コンパニオンフランジ締め付け用のナットが緩んで外れてコンパニオンフランジがスプラインシャフトから抜け出ようとしても、コンパニオンフランジの内側が丸軸部の先端に接触して、それ以上コンパニオンフランジがスプラインシャフトから抜け出すことができないため、コンパニオンフランジが完全にスプラインシャフトから抜け落ちてしまうことがない。

また、斯様にコンパニオンフランジの内側が丸軸部の先端に接触するため、第二プロペラシャフトが振れ回る幅が最小限に抑えられてブレーキ配管等の周辺機器を破損してしまうことがないため、異常時でも通常のブレーキ操作で車両を停止することができる。

更に、ナットが緩んで外れても、丸軸部上でコンパニオンフランジが空転してトルク伝達が遮断されるため、運転者は即座に異常を検知することができる利点を有する。

他の一態様に係る発明によれば、ナットが緩んで外れても、スプライン噛み合い長さが許容スライド量よりも長いため、コンパニオンフランジがスプラインシャフトから抜け落ちることがなく、第二プロペラシャフトが触れ回って周辺機器を破損してしまうことがない。

また、ナットが緩んで外れるとスプライン噛み合い長さが減少していくが、スプライン噛み合い長さが減少した状態でトルク入力が続くと、異常振動が発生したりスプラインの摩耗によってトルク伝達が遮断されるため、運転者は即座にプロペラシャフトの異常を検知することができる利点を有する。

一態様の脱落防止構造を備えたプロペラシャフトの一実施形態に係る側面図である。図１に示すプロペラシャフトの通常の状態の側面図である。ナットが緩んで外れた状態のプロペラシャフトの側面図である。第二プロペラシャフトが最短になった状態のプロペラシャフトの側面図である。コンパニオンフランジが抜け出ようとしている状態のプロペラシャフトの側面図である。他の一態様の脱落防止構造を備えたプロペラシャフトの一実施形態に係る側面図である。従来のプロペラシャフトを備えた車両駆動系の側面図である。図７に示すプロペラシャフトの通常の状態の側面図である。ナットが緩んで外れた状態のプロペラシャフトの側面図である。第二プロペラシャフトが最短になった状態のプロペラシャフトの側面図である。コンパニオンフランジが抜け出した状態のプロペラシャフトの側面図である。従来のプロペラシャフトの保護装置の斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、図７以下に示す従来例と同一のものには同一符号を付して表示する。

図１乃至図５は一態様のプロペラシャフトの脱落防止構造の一実施形態を示し、図７に示すプロペラシャフトＰと同様、プロペラシャフトＰ１は第一プロペラシャフト４１と第二プロペラシャフト３とに分割され、両プロペラシャフト４１、３がコンパニオンフランジ４３で結合されている。

図１乃至図３に示すように第一プロペラシャフト４１のスプラインシャフト４５には、コンパニオンフランジ４３がスプライン嵌合するスプライン部４７に加え、ナット１１が螺着する螺刻部４９がスプラインシャフト４５の略中央部に形成され、スプラインシャフト４５の先端側に丸軸部５１が形成されている。そして、前記螺刻部４９にナット１１を螺着して、コンパニオンフランジ４３がスプラインシャフト４５の軸方向に締め付け固定されている。

更に、コンパニオンフランジ４３には、ユニバーサルジョイント１３を介して第二プロペラシャフト３のスプラインヨーク１５が連結され、スプラインヨーク１５に第二プロペラシャフト３のスプラインシャフト１７がスプライン嵌合している。

そして、図１に示すように、コンパニオンフランジ４３とスプラインシャフト４５とのスプライン噛み合い長さＬ１が、スプラインヨーク１５とスプラインシャフト１７との許容スライド量（第二プロペラシャフト３の許容スライド量）Ｌ３より短く（Ｌ１＜Ｌ３）なっている。

而して、本実施形態は、上述の如き構成からなるプロペラシャフトＰ１において、前記螺刻部４９と丸軸部５１との長さＬ２を、コンパニオンフランジ４３の先端部からナット１１の座面までの長さＬ４よりも長く（Ｌ２＞Ｌ４）すると共に、螺刻部４９と丸軸部５１との長さＬ２とコンパニオンフランジ４３の先端部からナット１１の座面までの長さＬ４の合計長さを、前記許容スライド量Ｌ３よりも長く（Ｌ２＋Ｌ４＞Ｌ３）したことを特徴とする。尚、図４、図５中、ナット１１は図示を省略している。

本実施形態はこのように構成されているから、前記ナット１１が十分な締め付けトルクで螺刻部４９に締め付けられている場合、図２に示す通常の状態で、前記許容スライド量Ｌ３の範囲でプロペラシャフトＰ１が伸縮し、エンジンの動力がトランスミッションからプロペラシャフトＰ１を介して終減速装置へ伝達され、終減速装置から車両後部の駆動輪側へ動力が伝達される。

一方、作業ミスや部品不良等によってナット１１が緩んだ状態で使用されると、図３に示すように走行中にナット１１が外れ、コンパニオンフランジ４３がスプラインシャフト４５から抜け始めてスプライン噛み合い長さＬ１が徐々に減少し、第二プロペラシャフト３が徐々に短くなっていく。図４は第二プロペラシャフト３が最短（許容スライド量Ｌ３＝０）となった状態を示している。

しかし、図４の状態から、図５の如くコンパニオンフランジ４３がスプラインシャフト４５から抜け出ようとしても、螺刻部４９と丸軸部５１との長さＬ２が、コンパニオンフランジ４３の先端部からナット１１の座面までの長さＬ４よりも長く（Ｌ２＞Ｌ４）設定され、且つ螺刻部４９と丸軸部５１との長さＬ２とコンパニオンフランジ４３の先端部からナット１１の座面までの長さＬ４の合計長さが、許容スライド量Ｌ３よりも長く（Ｌ２＋Ｌ４＞Ｌ３）設定されているため、コンパニオンフランジ４３の内側が丸軸部５１の先端に接触して、これ以上コンパニオンフランジ４３がスプラインシャフト４５から抜け出すことができず、丸軸部５１上でコンパニオンフランジ４３が空転する。この結果、トルク伝達（終減速装置への動力伝達）が遮断されることとなる。

また、斯様にコンパニオンフランジ４３がスプラインシャフト４５から抜け出すことができず、コンパニオンフランジ４３の内側が丸軸部５１の先端に接触することで、第二プロペラシャフト３が振れ回る幅が最小限に抑えられることとなる。

このように本実施形態に係るプロペラシャフトＰ１の脱落防止構造によれば、ナット１１が緩んで外れて、コンパニオンフランジ４３がスプラインシャフト４５から抜け出ようとしても、コンパニオンフランジ４３の内側が丸軸部５１の先端に接触して、それ以上コンパニオンフランジ４３がスプラインシャフト４５から抜け出すことができないため、コンパニオンフランジ４３が完全にスプラインシャフト４５から抜け落ちてしまうことがない。

また、斯様にコンパニオンフランジ４３の内側が丸軸部５１の先端に接触するため、第二プロペラシャフト３が振れ回る幅が最小限に抑えられてブレーキ配管等の周辺機器を破損してしまうことがないため、異常時でも通常のブレーキ操作で車両を停止することができる。

更に、既述したようにナット１１が緩んで外れても、丸軸部５１上でコンパニオンフランジ４３が空転してトルク伝達が遮断されるため、運転者は即座に異常を検知することができる利点を有する。

図６は他の一態様のプロペラシャフトの脱落防止構造の一実施形態を示し、本実施形態のプロペラシャフトＰ２も第一プロペラシャフト５３と第二プロペラシャフト３とに分割され、両プロペラシャフト５５、３がコンパニオンフランジ４３で結合されている。

そして、第一プロペラシャフト５３のスプラインシャフト５５に、コンパニオンフランジ４３がスプライン嵌合するスプライン部５７が形成されると共に、ナット１１が螺着する螺刻部がスプラインシャフト５５の先端側に形成され、スプラインシャフト５５の先端に丸軸部５９が形成されている。

而して、本実施形態は、上述の如き構成において、図１のプロペラシャフトＰ１に比し、螺刻部と丸軸部５９との長さＬ２を短くすると共に、コンパニオンフランジ４３とスプラインシャフト５５とのスプライン噛み合い長さＬ１を長尺に形成して、コンパニオンフランジ４３とスプラインシャフト５５とのスプライン噛み合い長さＬ１を、スプラインヨーク１５とスプラインシャフト１７との許容スライド量（第二プロペラシャフト３の許容スライド量）Ｌ３より長く（Ｌ１＞Ｌ３）したことを特徴としている。尚、その他の構成は前記実施形態と同一であるため、同一のものには同一符号を付してそれらの説明は省略する。

本実施形態はこのように構成されているから、ナット１１が十分な締め付けトルクで螺刻部に締め付けられている場合、許容スライド量Ｌ３の範囲でプロペラシャフトＰ２が伸縮し、プロペラシャフトＰ２を介してトルク伝達が行われる。

一方、作業ミスや部品不良等によってナット１１が緩んだ状態で使用されると、走行中にナット１１が外れ、コンパニオンフランジ４３がスプラインシャフト４５から抜け始めてスプライン噛み合い長さＬ１が徐々に減少していく。

しかし、コンパニオンフランジ４３とスプラインシャフト５５とのスプライン噛み合い長さＬ１が、スプラインヨーク１５とスプラインシャフト１７との許容スライド量（第二プロペラシャフト３の許容スライド量）Ｌ３より長く（Ｌ１＞Ｌ３）設定されているため、コンパニオンフランジ４３がスプラインシャフト４５から抜け落ちることがない。

そして、コンパニオンフランジ４３とスプラインシャフト５５とのスプライン噛み合い長さＬ１が減少した状態でトルク入力（エンジンからの動力伝達）が続くと、異常振動が発生し、また、スプラインの摩耗によりトルク伝達が遮断されることとなる。

このように本実施形態に係るプロペラシャフトＰ２の脱落防止構造によれば、ナット１１が緩んで外れても、コンパニオンフランジ４３がスプラインシャフト４５から抜け落ちることがないため、第二プロペラシャフト３が触れ回って周辺機器を破損してしまうことがない。

また、ナット１１が緩んで外れるとスプライン噛み合い長さＬ１が減少していくが、スプライン噛み合い長さＬ１が減少した状態でトルク入力が続くと、異常振動が発生したりスプラインの摩耗によってトルク伝達が遮断されるため、運転者は即座にプロペラシャフトＰ２の異常を検知することができる利点を有する。

３第二プロペラシャフト
７センタベアリング
１１ナット
１３ユニバーサルジョイント
１５第二プロペラシャフトのスプラインヨーク
１７第二プロペラシャフトのスプラインシャフト
４１、５３第一プロペラシャフト
４３コンパニオンフランジ
４５、５５第一プロペラシャフトのスプラインシャフト
４７、５７スプライン部
４９螺刻部
５１、５９丸軸部
Ｐ１、Ｐ２プロペラシャフト
Ｌ１スプライン噛み合い長さ
Ｌ２螺刻部と丸軸部との長さ
Ｌ３第二プロペラシャフトの許容スライド量
Ｌ４コンパニオンフランジの先端部からナットの座面までの長さ

Claims

軸方向の一端側に第一のスプラインシャフトを有する第一プロペラシャフトと、
スプラインヨークと、前記スプラインヨークにスプライン嵌合され前記スプラインヨークの軸方向に摺動可能な第二のスプラインシャフトとを有する第二プロペラシャフトと、
前記第一プロペラシャフトと前記第二プロペラシャフトとを連結するコンパニオンフランジと、を備え、
前記第一のスプラインシャフトの前記一端側には、前記第一プロペラシャフトと前記コンパニオンフランジとの連結を固定するナットが前記一端側から螺着され、前記第一プロペラシャフトの軸方向に延在する棒状体が形成され、
前記コンパニオンフランジの前記第一プロペラシャフトの取付部には、前記第一のスプラインシャフトおよび前記棒状体が挿入され、
前記取付部において前記第一のスプラインシャフトが挿入される部分の軸方向長さは、前記棒状体の軸方向長さより短く設定され、
前記取付部において前記第一のスプラインシャフトが挿入される部分の軸方向長さと前記棒状体の軸方向長さの和は、前記第二プロペラシャフトにおける前記スプラインヨークと前記第二のスプラインシャフトとの軸方向の許容摺動量よりも大きく設定され、
前記コンパニオンフランジにおける前記取付部の内径は、前記第一のスプラインシャフトおよび前記棒状体が摺動可能な大きさで、かつ前記棒状体の軸方向長さよりも小さく設定される
ことを特徴とするプロペラシャフトの脱落防止構造。
軸方向の一端側に第一のスプラインシャフトを有する第一プロペラシャフトと、
スプラインヨークと、前記スプラインヨークにスプライン嵌合され前記スプラインヨークの軸方向に摺動可能な第二のスプラインシャフトとを有する第二プロペラシャフトと、
前記第一プロペラシャフトと前記第二プロペラシャフトとを連結するコンパニオンフランジと、を備え、
前記コンパニオンフランジの前記第一プロペラシャフトの取付部には、前記第一のスプラインシャフトが挿入され、
前記取付部における前記第一のスプラインシャフトと前記コンパニオンフランジとのスプライン噛み合いの軸方向長さは、前記第二プロペラシャフトにおける前記スプラインヨークと前記第二のスプラインシャフトとの軸方向の許容摺動量よりも大きく設定される
ことを特徴とするプロペラシャフトの脱落防止構造。