JP6578042B2 - プロペラシャフト - Google Patents

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Description

本発明は、例えば車両用の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は、以下の特許文献1に記載されたものが知られている。
このプロペラシャフトは、周知のように、車両前方のトランスミッションから出力されたエンジンの駆動力を車両後方のデファレンシャルに伝達するものであり、該プロペラシャフトと前記トランスミッションとは、プロペラシャフトの前端部に設けられた自在継手のヨークと前記トランスミッションの出力軸の先端部に設けられた接続部材とをボルトとナットとの締結によって連結固定されている。
前記ヨークは、4隅に4つのボルト挿通孔が形成されたほぼ矩形状の取付フランジと、該取付フランジの一側面から突出した一対の二股状ヨーク部とを有している。一方、前記接続部材は、前記取付フランジに軸方向から当接されるほぼ円形状のフランジ部を有し、このフランジ部の周方向の4箇所に4つの前記ボルト挿通孔にそれぞれ挿通する4本の例えばスタッドボルトが固定されており、前記ヨークと接続部材とは、前記取付フランジとフランジ部を介して締結工具である例えばソケットレンチによってナットを前記各スタッドボルトに締め付けることによって結合されるようになっている。
特開2008−208919号公報
ところで、近年、部品の軽量化や共通化が進み、プロペラシャフトの締結相手であるトランスミッションやデファレンシャルが小型化傾向にあり、それに伴い両締結相手の結合部である前記取付フランジやフランジ部のボルトサークル径、つまり、前記各スタッドボルトや各ボルト挿通孔の形成サークル径が縮小化している。
このように、前記ボルトサークル径が縮小化されたことによって、前記スタッドボルトの固設位置や各ボルト挿通孔の形成位置が前記ヨークの軸心方向へ寄ってしまい、前記ナットとヨーク部側面との間の隙間が制約されて、前記ナットに対するソケットレンチの装着時などに、該ソケットレンチが前記ヨーク部の各側面に干渉して装着作業が困難になる。
また、たとえ装着できたとしても、離脱時にはソケットレンチを前記ボルトの軸方向に沿って直線状に長く引き抜かなければならないことから離脱作業がさらに困難になる。この結果、プロペラシャフトの締結作業能率の低下を招いている。
本発明は、軸部と第1ヨークとの固定部に、前記軸部の回転軸線の径方向の外側に向かって開口する凹形状を有し、前記回転軸線を通る断面において、前記回転軸線に対し傾斜しており、第2ヨークと車両側軸部との締結に供する締結部材を締結する締結工具の外周面を逃がす第1肉盗部が設けられている。
本発明によれば、締結工具の外周面が第1ヨークに干渉するのを抑制することができる。
本発明に係るプロペラシャフトの全体図である。 本発明の第1実施形態に供される第1自在継手の斜視図である。 本発明の第1実施形態に供されるヨークの正面図である。 本実施形態のプロペラシャフトに対する締結作業を説明する斜視図である。 本実施形態のプロペラシャフトに対する締結作業を説明する斜視図である。 本実施形態のプロペラシャフトに対する締結作業を説明する側面図である。 本実施形態のプロペラシャフトに対する締結作業を説明する側面図である。 本実施形態のプロペラシャフトに対する締結作業を説明する図7のAの要部拡大断面図である。 本発明の第2実施形態に係るプロペラシャフトの第2ヨークの正面図である。
以下、本発明に係るプロペラシャフトの各実施形態を図面に基づいて詳述する。この実施形態は、本発明を自動車用のプロペラシャフトに適用したものである。
〔第1実施形態〕
このプロペラシャフト1は、図1に示すように、車両前方側の第1軸部2と車両後方側の第2軸部3とが、該第2軸部3の前端部に設けられた等速ジョイント4を介して連結されている。
また、前記プロペラシャフト1は、前記第1軸部2の前端部に設けられた第1自在継手5を介して図外のトランスミッションの出力軸と連結されている。一方、前記第2軸部3の後端部に設けられた第2自在継手6を介して図外のデファレンシャルの入力軸と連結されており、車両に対して上下方向及び左右方向へ揺動可能に設けられている。
さらに、前記プロペラシャフト1は、前記第1軸部2と等速ジョイント4との間に設けられたセンターベアリング7によって回転自在に支持されていると共に、該センターベアリング7に固設された支持部材8を介して車両のフロア下部に支持固定されることによって全体の撓みが抑制されている。
前記第1、第2自在継手5、6は、いわゆる十字形の自在継手であって、プロペラシャフト1の前後の結合対象となる前記トランスミッション及びデファレンシャルとの各結合部の形状が若干異なるものの、基本構造は同様であるため、以下では、第1自在継手5についてのみ詳述する。
この第1自在継手5は、図2に示すように、前記第1軸部2の前端部に固定された第1ヨークであるボールヨーク9と、後述する接続部材11を介して前記トランスミッションの出力軸に連結される第2ヨークであるフランジヨーク10と、これら両ヨーク9、10の間に介装されて、該各ヨーク9、10を揺動自在に支持する十字軸12と、から主として構成されている。
前記ボールヨーク9は、図2に示すように、前記第1軸部2の前端縁とほぼ同径に形成された円筒部9aと、該円筒部9aの先端に一体に設けられ、軸方向へ沿って二股に形成された一対の第1ヨーク部9b、9bと、によって構成され、これらが鋳造によって一体に形成されている。
前記円筒部9aは、後端部と前記第1軸部2の前端部とが摩擦圧接によって軸方向から接合されている。
前記各第1ヨーク部9b、9bは、それぞれの両側面に第1肉盗部である第1凹部13が形成されている。この各第1凹部13は、横断面が後述するソケットレンチ19の外周面19dの円弧形状とほぼ同様な円弧溝状に形成されていると共に、前記各第1ヨーク部9b、9bの前端部側から前記円筒部9aの外周面の軸方向のほぼ中央位置まで形成されて、第1ヨーク部9b、9bの前端側の先端部13aから円筒部9a側の後端部13bまで漸次拡開状に形成されている。また、その溝深さは、各第1ヨーク部9b、9bのテーパ状の両側面のテーパ角度にしたがって先端部側から漸次深くなるように形成されていると共に、巾方向の中央位置が最も深くなっている。
さらに、前記各第1凹部13は、図8に示すように、前記円筒部9a側の後端部13bの端縁が円筒部外周面に向かって立ち上がりテーパ状の傾斜面13cに形成されている。
前記各傾斜面13cは、それぞれ対向する前記各第1ヨーク部9b、9b側へと周方向が偏倚して設けられて、前記ソケットレンチ19の外周面を逃がすようになっている。
また、前記各第1ヨーク部9b、9bの先端側には、2つの第1軸受孔9dが内周面から外周面へ向かって径方向に貫通形成され、該各第1軸受孔9dの内部に前記十字軸12を軸受けする第1軸受12aが設けられている。
一方、前記フランジヨーク10は、図2に示すように、前記ボールヨーク9と同様に鋳造によって一体形成されてなるフランジ部としての取付フランジ10aと、該取付フランジ10aの先端に一体に形成され、軸方向へ沿って二股に形成された一対の第2ヨーク部10b、10bとによって構成されている。この第2ヨーク部10b、10bのU字形状前端側には、前記十字軸12を軸受けする2つの第2軸受孔10cが内周面から外周面へ向かって径方向に貫通形成され、前記各第2軸受孔10cの内部に前記十字軸12を軸受けする第2軸受12bが設けられている。
前記各第2ヨーク部10b、10bは、両側面に前記各第1ヨーク部9b、9bと同様に、第2肉盗部である第2凹部14が形成されている。この各第2凹部14は、後述するナット着座面15aの外周縁の円弧形状とほぼ同形状(ソケットレンチ19の外周面19d形状とほぼ同一)の円弧形状溝に形成され、前記各第2ヨーク部10b、10bの前端部からナット着座面15aに臨む位置まで軸方向に沿って形成されて、各第2ヨーク部10b、10bの前端側の先端部14aから後端部14bまで漸次拡開状に形成されている。また、その溝深さは、各第2ヨーク部10b、10bのテーパ状の両側面のテーパ角度にしたがって先端部側から漸次深くなるように形成されていると共に、巾方向のほぼ中央位置が最も深く形成されている。
前記取付フランジ10aは、図2及び図3に示すように、ほぼ矩形状に形成されると共に、その4隅に、円弧状のボス部15が形成され、該各ボス部15の中央に後述するスタッドボルト17が挿通される4つのボルト挿通孔16が穿設されている。
また、前記各ボス部15の前記ボールヨーク9と対向する一側面には、後述するナット18が着座する平坦なナット着座面15aが形成されている。このナット着座面15aは、前記各第2凹部14が臨むように形成されている。
一方、前記取付フランジ10aの背面には、図1に示すように、前記接続部材11に形成された後述する取付板部11bの図外の環状溝に嵌合するほぼ円環状の環状突部10dが突設されており、これによって前記フランジヨーク10と前記接続部材11とを接合する際の位置決めを行うようになっている。
前記接続部材11は、図2に示すように、ほぼ円筒状に形成されており、前記トランスミッションの出力軸に接続される円筒軸部11aと、該円筒軸部11aの前記フランジヨーク10との対向端部に一体に設けられた円板状の取付板部11bと、該取付板部11bの前記フランジヨーク10側の前端面から突出した4つのスタッドボルト17と、を有している。
前記各スタッドボルト17は、前記取付板部11bの外周縁近傍の4隅位置に予め固設され、軸部の先端側から締結用のナット18が螺合されることによって前記取付フランジ10aと前記取付板部11bとが締結されるようになっている。
前記各ナット18を締め付けるための締結用工具としての前記ソケットレンチ19は、先端側のソケット部19aと、該ソケット部19aの後端部に枢支ピン19bを介して回転自在に連結された比較的長いロッド状の操作部19cと、から構成されている。前記ソケット部19aは、円筒状に形成され、先端内部に前記各ナット18に嵌着する六角面が形成されている。
また、前記プロペラシャフト1は、車両側に設けられている前記トランスミッションなどと締結される前に、前記各構成部品がすべて組み立てられた状態になっており、最後に前記トランスミッション及びデファレンシャルとそれぞれ締結されるようになっている。
〔プロペラシャフトとトランスミッションとの締結方法〕
この締結方法は、図4に示すように、まず、前記取付フランジ10aの各ボルト挿通孔16に前記取付板部11bの各スタッドボルト17を軸方向から挿通する。次に、前記各スタッドボルト17に前記各ナット18を前記各ナット着座面15aに当接するまで手で螺入して仮止めする。
その後、図5及び図6に示すように、前記各スタッドボルト17に螺入された前記各ナット18に前記ソケットレンチ19のソケット部19aをスタッドボルト17の先端側から嵌挿してソケット部19a先端部をナット18に嵌着する。このとき、ソケット部19aは、前記第1、第2ヨーク部9b,10bの第1、第2凹部13、14を利用して前記スタッドボルト17に沿って嵌挿する。つまり、前記第1、第2凹部13、14の円弧溝状の内面とスタッドボルト17の外周面との間に形成された比較的大きな隙間を利用できるので、ソケット部19aをスムーズに嵌挿させることができる。続いて、枢支ピン19bを介して操作部19cを約90°まで倒して回転操作して規定のトルクまで締め付ける。
締め付けが完了した後は、前記ソケットレンチ19を、図7及び図8に示す矢印の方向つまり、前記各スタッドボルト17の軸方向に沿って直線上に引き抜いてソケット部19aをナット18から離脱させて、つまり、前記操作部19cを、枢支ピン19bを介してソケット部19aと同軸上に立ち上げて直線上に引き上げる。このとき、ソケット部19aと操作部19cは、第1、第2凹部13、14の円弧溝状内面に沿って引き抜くことができることから、ソケットレンチ19が各ヨーク部9b、9b、10b、10bの各側面に干渉することなく、スムーズに引き抜くことが可能になる。
特に、各ナット18を規定トルクで締め付けた後は、前記ソケット部19aの内部六角面が各ナット18の六角面に食い込んでソケットレンチ19を容易に取り外すことができない場合に、該ソケットレンチ19全体を垂直上方向へ長く引き上げる際に有効になる。
その後、他の3箇所も同じ操作によってソケットレンチ19をスムーズに装着及び離脱することができるので、前記プロペラシャフト1側の取付フランジ10aと前記トランスミッション側の取付板部11bとの締結作業が容易になり、該締結作業能率の向上が図れる。
なお、プロペラシャフト1を前記デファレンシャルと締結する際は、前記トランスミッションと同様な締結方法なので省略する。
以上のように、この実施形態によれば、前記各第1、第2ヨーク部9b、10bの両側面に形成された前記各第1、第2凹部13、14を、前記ソケットレンチ19の装着及び脱着時の逃げ溝として利用できるので、前記ソケットレンチ19の前記各第1、第2ヨーク部9b、10bの両側面に干渉するのを抑制することができ、前記ソケット部19aの装着及び脱着作業をスムーズに行うことができる。
また、前記各第1、第2凹部13、14の形状を前記ソケット部19aの外周面19dの円弧形状とほぼ同様な円弧溝状に形成したことから、前記ソケットレンチ19のソケット部19aを装着、脱着する際に、第1、第2凹部13、14がソケットレンチ19の案内部として機能をすることからスムーズに脱着することができる。
さらに、前記各第1凹部13に前記円筒部9aの前端縁から軸方向中央の外周に向かって拡径する各傾斜面13cを形成したことから、前記ソケットレンチ19のソケット部19aを前記各ナット18から離脱する際に、各傾斜面13cがソケットレンチ19を引き抜く方向へ案内する案内部として機能することからスムーズに離脱することができる。
また、前記各第1凹部13の後端部13bの後端縁を円筒部外周面に向かって立ち上がりテーパ状の前記各傾斜面13cにしたことによって、前記ソケットレンチ19を引き抜くときの干渉が回避されるので、ソケットレンチ19による前記円筒部9aに掛かる応力集中を緩和することができる。
また、前記各第2凹部14は、前記各第2ヨーク部10b、10bの前端部からナット着座面15aに臨む位置まで軸方向に沿って形成されていることから、前記各第2凹部14内面側の空間を軸方向に長く確保することができるため、前記ソケットレンチ19を前記各スタッドボルト17に沿って装着する際に、前記各第2凹部14両側面との干渉をさらに抑制することができる。
〔第2実施形態〕
図9は第2実施形態を示し、前記取付フランジ10aに形成された前記各ボルト挿通孔16のピッチ間隔を変更したものである。すなわち、前記各第2ヨーク部10b、10bを挟んで隣接する前記各ボルト挿通孔16、16の位置間隔の中心角を100°に設定し、前記各第2ヨーク部10b、10bが間にない前記各ボルト挿通孔16、16の位置間隔の中心角を80°に設定したものである。
したがって、この実施形態によれば、前記各ボルト挿通孔16の位置が等間隔に形成されていない前記取付フランジ10aにも対応することが可能である。
また、他の構成は、第1実施形態と同様であるから、第1実施形態と同様な効果を得ることができる。
また、前記各ボルト挿通孔16の位置間隔は、任意の数値に変更することも可能であり、場合によっては、第2ヨーク10の取付フランジ10aの各ボス部15の位置、つまり各ボルト挿通孔16の形成位置が各第2ヨーク部10b、10bの各両側面から離れていることもある。この場合は、前記各両側面とソケットレンチ19のソケット部19aとの干渉が回避できるので、前記各第2ヨーク10に第2凹部14、14を形成する必要がない。
前記取付フランジ10aと前記取付板部11bを締結する際に、前記各スタッドボルト17を用いたが、一般的なボルトを用いて締結することも可能である。
本発明は前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば前記各実施形態から把握される前記請求項以外の発明の技術的思想について以下に説明する。
〔請求項a〕
前記フランジ部の前記ボルト挿通孔の周囲に形成したナットの大きさに対応したナット着座面と、前記フランジ部から軸方向に延びる一対の第2ヨーク部と、を備え、
前記第2ヨーク部には、該第2ヨーク部の先端側からみたときに前記ナット着座面が見えるように第2肉盗部が形成されている。
この発明によれば、第2ヨーク部に円弧状溝の第2肉盗部を形成したことから、締結工具の装着及び脱着の際に、締結工具が前記第2ヨーク部に干渉しなくなり、プロペラシャフトの締結作業能率の向上を図ることができる。
〔請求項b〕
前記ボルト挿通孔は、4つであって、所定のピッチで形成され、
前記第2肉盗部は、前記第2ヨーク部の両側面に、長手方向に延出した横断面円弧溝状に形成されている。
この発明によれば、第2ヨーク部の両側面に第2肉盗部を形成したことから、十字軸を軸受孔に取り付ける際に、作業の妨げにならない。
〔請求項c〕
前記各ボルト挿通孔は、前記第2ヨーク部の両側面に対応して形成され、
前記肉盗部は、前記各側面の巾方向に対し最深部がほぼ中央位置になるよう構成されている。
この発明によれば、第2ヨーク部の側面方向の強度を均一に保つことができる。
〔請求項d〕
前記ボルト挿通孔は、4つであって、所定の2つの中心角となるようそれぞれ形成され、
前記ボルト挿通孔は、前記第2ヨーク部のうち一方のヨーク部を挟んで所定距離はなれて互いに形成された第1ボルト挿通孔と、前記第1ボルト挿通孔に対し前記所定距離より短い距離を持って他方のヨーク部を挟んで配置された第2ボルト挿通孔とからなり、
前記第2肉盗部は、前記第2ヨーク部の前記対向する面に連続して形成された側面の厚さ方向に形成されている。
この発明によれば、ボルト挿通孔の位置が等間隔に形成されていないフランジ部にも対応することができる。
〔請求項e〕
前記締結工具は、筒状を成すよう構成され、
前記第1肉盗部は、前記締結工具の外周面の形状に対応する形状に形成されている。
この発明によれば、例えば締結工具の脱着時に締結工具が第1肉盗部に干渉したとしても、第1肉盗部の形状を締結工具の外形と同様の形状に形成したことで、第1肉盗部に締結工具が案内され脱着をスムーズに行うことができる。
〔請求項f〕
前記固定部は、円筒部によって構成され、
前記第1肉盗部は、前記第1ヨーク部と前記円筒部の外周面の中央位置まで形成されている。
この発明によれば、第1肉盗部が第1ヨーク部の前端部から円筒部の外周面の中央位置まで形成されており、第1肉盗部の空間を軸方向に広く確保することができる。このため、締結工具を離脱する際に、該締結工具が第1ヨーク部と干渉するのを抑制することができる。
〔請求項g〕
前記第1肉盗部は、前記第1ヨーク部の先端側から漸次所定の深さまで形成され、
前記第1肉盗部の終端は、拡径する傾斜面を備えている。
この発明によれば、第1肉盗部の終端を傾斜面に形成したことから、ソケットレンチを引き抜くときの干渉が回避される。これにより、ソケットレンチによる第1肉盗部の終端に応力が集中するのを緩和することができる。
〔請求項h〕
前記傾斜面は、前記締結工具を前記ボルトから取り外すときの案内部である。
この発明によれば、第1肉盗部の終端に傾斜面を形成したことから、締結工具を離脱する際に締結工具が第1肉盗部に干渉したとしても、前記傾斜面によって締結工具が案内され、該締結工具をスムーズに離脱することができる。
〔請求項i〕
前記第1肉盗部は、前記第1ヨーク部の前端部から前記円筒部の外周面の軸方向の中央位置まで形成されている。
この発明によれば、第1肉盗部が第1ヨーク部の前端部から円筒部の外周面の中央位置まで形成されていることで、第1肉盗部の空間を軸方向に広く確保することができる。これにより、締結工具を離脱する際に締結工具と第1ヨーク部が干渉するのを抑制することができる。
〔請求項j〕
前記第2ヨークは、前記フランジ部から軸方向に延びる一対の第2ヨーク部を備え、
前記第2ヨーク部には、先端側から見たときに前記ナット着座面が見えるように第2肉盗部が形成されている。
〔請求項k〕
前記ボルト挿通孔は、4つ形成されて、それぞれが所定のピッチで形成されていると共に、
前記第2肉盗部は、前記第2ヨーク部の前記両側面に軸方向へ連続して形成された凹溝によって構成されている。
1…プロペラシャフト
2…第1軸部
3…第2軸部
5…第1自在継手
9…ボールヨーク(第1ヨーク)
9a…円筒部
9b…第1ヨーク部
9c…固定部
9d…第1軸受孔
10…フランジヨーク(第2ヨーク)
10a…取付フランジ(フランジ部)
10b…第2ヨーク部
10c…第2軸受孔
11…接続部材
11b…取付板部
12…十字軸
13…第1凹部(第1肉盗部)
13c…傾斜面
14…第2凹部(第2肉盗部)
16…ボルト挿通孔
17…スタッドボルト(締結部材)
18…ナット
19…ソケットレンチ(締結工具)

Claims (9)

  1. プロペラシャフトにおいて、
    軸部と、
    第2ヨークであって、フランジ部と、第2ヨーク部を備え、
    前記フランジ部は、締結部材が挿通されるボルト挿通孔を備え、前記締結部材によって車両側軸部と接続可能であり、
    前記第2ヨーク部は、前記フランジ部に設けられ、前記軸部の回転軸線の方向に延びる形状を有している、
    前記第2ヨークと、
    第1ヨークであって、固定部と、接合部と、第1ヨーク部と、第1肉盗部を備え、
    前記固定部は、前記接合部において、前記軸部の回転軸線の方向における前記軸部の一方の端部と接続されており、
    前記第1ヨーク部は、前記固定部に設けられ、前記軸部の回転軸線の方向に延びる形状を有し、
    前記第1肉盗部は、前記固定部に設けられ、前記軸部の回転軸線の径方向の外側に向かって開口する凹形状を有し、前記軸部の回転軸線を通る断面において、前記軸部の回転軸線に対し傾斜しており、前記締結部材を締結する締結工具の外周面を逃がすものである、
    前記第1ヨークと、
    前記第1ヨーク部と前記第2ヨーク部とを接続する十字軸と、
    を有することを特徴とするプロペラシャフト。
  2. 請求項1に記載のプロペラシャフトにおいて、
    前記第1肉盗部は、前記軸部の回転軸線を通る断面において、円弧形状を有することを特徴とするプロペラシャフト。
  3. 請求項2に記載のプロペラシャフトにおいて、
    前記第1肉盗部は、前記軸部の回転軸線の方向において、前記接合部と離間していることを特徴とするプロペラシャフト。
  4. 請求項3に記載のプロペラシャフトにおいて、
    前記第1肉盗部は、前記固定部および前記第1ヨーク部に跨って形成されていることを特徴とするプロペラシャフト。
  5. 請求項3に記載のプロペラシャフトにおいて、
    前記第1肉盗部は、前記軸部の回転軸線の周方向における前記第1肉盗部の中央位置が最も深く形成されていることを特徴とするプロペラシャフト。
  6. 請求項3に記載のプロペラシャフトにおいて、
    前記第2ヨーク部に設けられ、前記締結工具の外周面を逃がすための第2肉盗部を有することを特徴とするプロペラシャフト。
  7. 請求項6に記載のプロペラシャフトにおいて、
    前記第2肉盗部は、前記ボルト挿通孔と対向する位置に形成されていることを特徴とするプロペラシャフト。
  8. 請求項3に記載のプロペラシャフトにおいて、
    前記軸部の回転軸線と前記車両側軸部の回転軸線とが互いに平行な位置関係にあるとき、前記第1肉盗部は、前記軸部の回転軸線の方向において前記ボルト挿通孔の延長線上に位置するように形成されていることを特徴とするプロペラシャフト。
  9. 請求項1に記載のプロペラシャフトにおいて、
    前記固定部は、前記接合部において、前記軸部の回転軸線の方向における前記軸部の一方の端部と摩擦圧接によって接続されていることを特徴とするプロペラシャフト。
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