JP6151200B2

JP6151200B2 - 推進軸

Info

Publication number: JP6151200B2
Application number: JP2014031395A
Authority: JP
Inventors: 和秀古口
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2017-06-21
Anticipated expiration: 2034-02-21
Also published as: JP2015155733A

Description

本発明は、自動車の推進軸に関する。

自動車の推進軸は、車両前部に搭載された原動機で発生し変速装置で減速された動力を、車両後部に搭載された終減速装置に伝達するものである。一般に推進軸はその長さが一定の長さを超えると共振点が低くなる傾向にある。そして従来より、この共振点が実用域内で生じないようにするため、推進軸を途中で分割することにより各推進軸の長さを抑えることが行われている。たとえば、推進軸を車両前方寄りの第１推進軸と車両後方寄りの第２推進軸とに分割構成し、両者を継手により連結する技術が知られている。一般にこの種の推進軸は、継手が軸受構造体を介して車体に支持されている。

車両の前方衝突時にエンジンルームをクラッシャブルゾーンとして衝突エネルギーを吸収するにあたり、推進軸は、クラッシャブルゾーンの変形を確保するために要するエンジンおよび変速装置の後方移動に対し、所謂”つっかえ棒”として働くおそれがある。この問題に対し、推進軸に一定の荷重が軸方向に作用したときに推進軸を短縮させる技術が知られている。たとえば、分割構成された推進軸の場合、前記第１推進軸を、スプライン結合した外管および内管から構成し、車両の衝突時に外管をスプラインに沿って後退させることでエンジンおよび変速機の後退を可能にし、クラッシャブルゾーンを確保する技術が知られている。推進軸を、スプライン結合した外管および内管から構成する構造はたとえば特許文献１に記載されている。

特開２０００−１８２３４号公報

内管と継手との接合が摩擦圧接による接合の場合、内管の外周面上にはカール状のバリが突出形成される。このバリは、車両衝突時に外管が後退したとき、外管の後端開口縁と当たることにより外管の後退を阻害する要因となる。
また、第１推進軸の後方には前記した軸受構造体も存在するため、この軸受構造体も外管の後退を阻害する要因となり得る。

本発明はこのような課題を解決するために創作されたものであり、スプライン結合した車両前方寄りの外管および車両後方寄りの内管を有する推進軸において、車両衝突時の外管の後退ストロークを大きく確保できる推進軸を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明は、スプライン結合した車両前方寄りの外管および車両後方寄りの内管と、前記内管の後部に接合される被軸支部材とを備え、前記被軸支部材が軸受構造体を介して車体に軸支され、前記内管または前記被軸支部材の外周面には径外方向に突出する突起体が形成された推進軸において、前記軸受構造体は、前記被軸支部材を軸支する軸受と、前記軸受の外輪に外嵌される内環部材と、車体側に固定される外環部材と、前記内環部材と前記外環部材とを連結するゴム製のマウント部材とを備え、前記外管のスプライン内径Ｄ_ＳＦは、前記突起体の外径Ｄ_ＦＷおよび前記内環部材の外径Ｄ_ＣＩよりも大きく、前記外管の外径Ｄ_ＯＬは、前記外環部材の内径Ｄ_ＣＯよりも小さいことを特徴とする。

この推進軸によれば、外管を突起体と衝突させることなく後退させ、かつ軸受構造体のマウント部材を突き破ってさらに後退させることができる。これにより、外管の後退ストロークをかせぐことができる。

また、本発明は、前記外管は、車両後方寄りにスプライン穴が形成され、車両前方寄りは非スプライン領域とされ、前記内管のスプライン外径Ｄ_ＳＭは、前記外管の非スプライン領域の内径Ｄ_ＩＬよりも小さいことを特徴とする。

この推進軸によれば、外管を内管に干渉させることなく後退させることができる。

本発明によれば、車両衝突時において推進軸の後退ストロークを大きくとることができ、エンジンルームのクラッシャブルゾーンにおいて信頼性の高い衝撃吸収構造を得ることができる。

本発明に係る推進軸の全体構成図である。本発明に係る推進軸の要部拡大図である。図２におけるＡ−Ａ断面図である。軸受構造体の平断面図である。外管の後退の様子を示す作用説明図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、自動車用の推進軸１は、車両のフロアパネル（不図示）の下面に固定された軸受構造体２により回転自在に支持され、フロアパネルの下方で車両前部から車両後部にわたって延在する軸部材である。推進軸１の前部側は車体前部に配された変速装置（不図示）に連結され、推進軸１の後部側は車両後部に配された終減速装置（不図示）に連結されている。推進軸１は、変速装置からの動力を終減速装置に伝達する機能を担う。

推進軸１は、前方寄りに設けられて第１ジョイント５を介して変速装置側の出力軸に連結する第１推進軸３と、後方寄りに設けられて第２ジョイント（図示せず）を介して終減速装置側の入力軸に連結する第２推進軸４と、第１推進軸３と第２推進軸４とを連結する継手である等速ジョイント６と、を備えている。

第１推進軸３は、スプライン結合した車両前方寄りの外管８および車両後方寄りの内管９と、を備えている。

「外管８」
図２において、外管８は、前後端が開口形成され全長にわたり一定径の中空円管部材である。外管８の前端開口縁８Ａは全周にわたり、第１ジョイント５のスタブヨーク５Ａと摩擦圧接により接合されており、その接合箇所には径内方向および径外方向に向けてカール状のバリ３１が突出形成されている。外管８は、車両後方寄りにスプライン穴４１が形成され、車両前方寄りは非スプライン領域とされている。外管８の後端開口縁８Ｂ寄りの内周面には、外管８の全長の約１／３の長さ範囲にわたり、スプライン穴４１が形成されている。スプライン穴４１はたとえば転造加工あるいはプレス加工により形成される。スプライン穴４１の形成により、外管８の断面形状は図３に示すように外側周壁部５１と内側周壁部５２とを有するものとなる。ここで、スプライン穴４１（内側周壁部５２）の内径を、「スプライン内径Ｄ_ＳＦ」というものとする。また、外管８の外径を「外径Ｄ_ＯＬ」、非スプライン領域における外管８の内径を「内径Ｄ_ＩＬ」というものとする。

「内管９」
図２に戻り、内管９は、前後端が開口形成された中空円管部材である。内管９は車両前方寄りから順に、大径部９１と、大径部９１の後端から後方に向かうにしたがい縮径する縮径部９２と、縮径部９２の後端から後方に延びる小径部９３とを有する。大径部９１の前端に前端開口縁９Ａが形成され、小径部９３の後端に後退開口縁９Ｂが形成されている。大径部９１の外周面には、外管８のスプライン穴４１とスプライン結合するスプライン軸４２が形成されている。スプライン軸４２はたとえば転造加工あるいはプレス加工により形成されている。スプライン軸４２の形成により、内管９の断面形状は図３に示すように外側周壁部５３と内側周壁部５４とを有するものとなる。ここで、スプライン軸４２（外側周壁部５３）の外径を、「スプライン外径Ｄ_ＳＭ」というものとする。

「等速ジョイント６」
図１において、等速ジョイント６は、第２推進軸４に連結され、軸方向に沿う摺動溝１０が内周面に等間隔で複数形成された外輪部材１１と、第１推進軸３に連結され、各摺動溝１０をそれぞれ摺動可能なローラ１２を備えた動力伝達部材１３と、を備えている。等速ジョイント６はダブルオフセット型である。動力伝達部材１３は、推進軸１の軸心Ｏと略同軸に配される連結軸（被軸支部材）１４と、連結軸１４の後端に外嵌固定されるボス部１５と、ボス部１５の外周面側に配されるローラ１２と、を備えている。ローラ１２が摺動溝１０を摺動することで外輪部材１１と動力伝達部材１３とが軸方向に相対移動可能となる。また、球状のローラ１２の存在により、外輪部材１１と連結軸１４とに角度がついた場合であってもローラ１２は摺動溝１０をスムーズに摺動する。

「連結軸（被軸支部材）１４」
図２において、連結軸１４は、車両前方寄りから順に、車両前方に向けて開口形成された大径部１４Ａと、大径部１４Ａの後端から後方に向かうにしたがい縮径する縮径部１４Ｂと、縮径部１４Ｂの後端から後方に延びる小径部１４Ｃとを有する。大径部１４Ａおよび縮径部１４Ｂは中空に形成され、小径部１４Ｃは中実に形成されている。大径部１４Ａの外径は、内管９の小径部９３の外径と略同じ寸法である。小径部１４Ｃの後端には、前記したようにボス部１５（図１）が外嵌固定されている。また、小径部１４Ｃの前端は軸受構造体２により支持されている。

内管９の後端開口縁９Ｂは全周にわたり、連結軸１４の大径部１４Ａと摩擦圧接により接合されている。その接合箇所には、径内方向および径外方向に向けた突起体としてカール状のバリ３２が突出形成されている。ここで、径外方向に向けて突出したバリ３２の外径を「外径Ｄ_ＦＷ」というものとする。

「軸受構造体２」
軸受構造体２は、車体に対して推進軸１を回転自在に支持する機能を担う。図４に示すように、軸受構造体２は、連結軸１４を軸支する軸受２１と、軸受２１の外輪２１Ｂに外嵌される内環部材２２と、車体側に固定される外環部材２３と、内環部材２２と外環部材２３とを連結するゴム製のマウント部材２４とを備えている。

軸受２１は、たとえば内輪２１Ａ、外輪２１Ｂ、ボール２１Ｃを備えたラジアルボールベアリングで構成されており、内輪２１Ａが連結軸１４の小径部１４Ｃに外嵌されている。内環部材２２は環状を呈する金属製の部品であり、軸受２１の外輪２１Ｂに外嵌されている。外環部材２３は内環部材２２よりも大径の環状を呈する金属製の部品であり、ブラケット２５を介して車体の下部に固定されている。内環部材２２および外環部材２３は、環状を呈するゴム製部材であるマウント部材２４に一体に成形されている。マウント部材２４は、弾性変形することで、推進軸１の振動が車体に伝達するのを抑制する機能を担う。ここで、内環部材２２の外径を「外径Ｄ_ＣＩ」、外環部材２３の内径を「内径Ｄ_ＣＯ」というものとする。なお、内環部材２２は一定径ではなく、互いに異なる複数の外径部を有した部材となっている。この場合、前記「外径Ｄ_ＣＩ」とは、内環部材２２の最大外径部での外径をいう。外環部材２３についても、一定径ではなく互いに異なる複数の外径部を有した部材である場合には、前記「内径Ｄ_ＣＯ」とは、外環部材２３の最小内径部での内径をいう。

以上の構成からなる推進軸１において、図２〜図４に示すように、外管８のスプライン内径Ｄ_ＳＦは、バリ３２の外径Ｄ_ＦＷおよび内環部材２２の外径Ｄ_ＣＩよりも大きく設定されている。つまり、推進軸１は、「Ｄ_ＳＦ＞Ｄ_ＦＷ」かつ「Ｄ_ＳＦ＞Ｄ_ＣＩ」の関係を有している。また、外管８の外径Ｄ_ＯＬは、外環部材２３の内径Ｄ_ＣＯよりも小さく設定されている。つまり、推進軸１は、「Ｄ_ＯＬ＜Ｄ_ＣＯ」の関係を有している。

さらに、内管９のスプライン外径Ｄ_ＳＭは、外管８の非スプライン領域の内径Ｄ_ＩＬよりも小さく設定されている。つまり、推進軸１は、「Ｄ_ＳＭ＜Ｄ_ＩＬ」の関係を有している。

「作用」
車両が前方衝突するなどして外管８が後退すると、外管８のスプライン内径Ｄ_ＳＦがバリ３２の外径Ｄ_ＦＷよりも大きいことにより、図５（ａ）に示すように、外管８の後端開口縁８Ｂがバリ３２と衝突することなく後退する。そして、外管８のスプライン内径Ｄ_ＳＦが内環部材２２の外径Ｄ_ＣＩよりも大きく、外管８の外径Ｄ_ＯＬが外環部材２３の内径Ｄ_ＣＯよりも小さく設定されている。つまり、外管８は軸Ｏ方向から見てマウント部材２４の形成範囲に配置されていることとなり、図５（ｂ）に示すように、外管８の後端開口縁８Ｂがゴム材からなるマウント部材２４を突き破ってさらに後退する。

そして、内管９のスプライン外径Ｄ_ＳＭは、外管８の非スプライン領域の内径Ｄ_ＩＬよりも小さいことにより、外管８の後退は、少なくとも、第１ジョイント５のスタブヨーク５Ａと外管８との接合箇所で径内方向に突出しているバリ３１が、内管９の前端開口縁９Ａに衝突するまで続行されることとなる。

以上のように、外管８のスプライン内径Ｄ_ＳＦをバリ３２の外径Ｄ_ＦＷおよび内環部材２２の外径Ｄ_ＣＩよりも大きくし、外管８の外径Ｄ_ＯＬを外環部材２３の内径Ｄ_ＣＯよりも小さくすれば、外管８をバリ３２と衝突させることなく後退させ、かつ軸受構造体２のマウント部材２４を突き破ってさらに後退させることができ、外管８の後退ストロークをかせぐことができる。

また、内管９のスプライン外径Ｄ_ＳＭを外管８の非スプライン領域の内径Ｄ_ＩＬよりも小さくしたことにより、外管８は内管９の前端開口縁９Ａに干渉することなく後退できる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明した。説明した実施形態では、内管９と連結軸（被軸支部材）１４との接合箇所において径外方向に突出する突起体を、摩擦圧接により生じるバリ３２とした。しかし、本発明において「径外方向に突出する突起体」は、バリ３２に限られるものではなく、たとえば内管９と連結軸１４とをアーク溶接した際の溶接ビードであってもよい。
また、説明した実施形態では、被軸支部材を等速ジョイント６の連結軸１４としたが、軸受構造体２に軸支され得る部材であれば特に限定されるものではない。

１推進軸
２軸受構造体
３第１推進軸
４第２推進軸
６等速ジョイント
８外管
９内管
１４連結軸（被軸支部材）
２１軸受
２２内環部材
２３外環部材
２４マウント部材
３２バリ（突起体）
４１スプライン穴
４２スプライン軸

Claims

スプライン結合した車両前方寄りの外管および車両後方寄りの内管と、前記内管の後部に接合される被軸支部材とを備え、前記被軸支部材が軸受構造体を介して車体に軸支され、前記内管または前記被軸支部材の外周面には径外方向に突出する突起体が形成された推進軸において、
前記軸受構造体は、前記被軸支部材を軸支する軸受と、前記軸受の外輪に外嵌される内環部材と、車体側に固定される外環部材と、前記内環部材と前記外環部材とを連結するゴム製のマウント部材とを備え、
前記外管のスプライン内径Ｄ_ＳＦは、前記突起体の外径Ｄ_ＦＷおよび前記内環部材の外径Ｄ_ＣＩよりも大きく、
前記外管の外径Ｄ_ＯＬは、前記外環部材の内径Ｄ_ＣＯよりも小さいことを特徴とする推進軸。
前記外管は、車両後方寄りにスプライン穴が形成され、車両前方寄りは非スプライン領域とされ、
前記内管のスプライン外径Ｄ_ＳＭは、前記外管の非スプライン領域の内径Ｄ_ＩＬよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の推進軸。