JP6750475B2 - プロペラシャフト - Google Patents

Description

本発明は、車両等に用いられるプロペラシャフトに関する。

例えば、フロントエンジンかつ後輪駆動のいわゆるＦＲ車では、エンジンから駆動力を後輪に伝えるためにプロペラシャフトが用いられている。プロペラシャフトは、高い耐久性を有することが必要とされ、頑丈である。

特許文献１には、プロペラシャフトの従来構造が示されている。特許文献１に示されるプロペラシャフトは、センターベアリングがプロペラシャフトの大径部とヨークとにより固定されている。

特開昭６０−００８５２１号公報

ところで、車両衝突時、前方からの衝撃に対してボデーやエンジンルームが潰れることで、衝撃を吸収して、乗員を保護することが知られている。

しかし、特許文献１に示されるような従来構造で車両が衝突した際、センターベアリングがプロペラシャフトのシャフト部材の移動を制限するため、シャフト部材が後方側へ移動することができない。シャフト部材の移動が制限されると、前方からの衝撃に対して、ボデーやエンジンルーム等の部材が潰れることによりも先にシャフト部材が後方側へ移動しなくなり、ボデーやエンジンルーム等の部材が潰れなくなることで、衝撃の吸収力が低下するという問題があった。車両が後方から衝突された場合も同様である。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、例えば車両の衝突時に、シャフト部材を軸方向に移動可能とし、車両の衝撃を緩和することにある。

本発明の一態様によれば、シャフト部材と、前記シャフト部材が挿入されて連結される連結部材と、前記シャフト部材の軸部に設けられたスナップリングと、前記シャフト部材において前記軸部に隣接する隣接軸部に設けられ、前記シャフト部材を回転可能に支持するためのセンターベアリングと、を備え、前記センターベアリングは、前記連結部材と前記スナップリングとに当接して挟み込まれており、前記隣接軸部は、前記軸部の外径と同一径以上の外径を有し、前記スナップリングは、衝突荷重により破壊又は抜け外れ可能に構成されていることを特徴とするプロペラシャフトが提供される。

本発明に係るプロペラシャフトは、センターベアリングが設けられている第４軸部が第３軸部の外径と同一径以上の外径を有するとともに、第３軸部にスナップリングを設けてセンターベアリングが連結部材及びスナップリングに挟み込まれている。それにより、本発明に係るプロペラシャフトによると、車両の衝突時に、シャフト部材が軸方向に移動可能となり、ボデーやエンジンルーム等の部材が潰れることで車両の衝撃を緩和することが可能となる。

また、本発明に係るプロペラシャフトによると、センターベアリングがシャフト部材を移動してセンターベアリングの内周面とシャフト部材の外周面との間に摺動摩擦力が発生することにより、車両に対する衝撃力を吸収することができる。

さらに、本発明に係るプロペラシャフトは、特許文献１に示される従来の構造に対して軸径を変更してスナップリングを設けるという簡易な工程の変更で実現できるため、特許文献１に示される従来の構造に対してサイズ、コスト及び質量の増加を低く抑えながら実現可能である。

本発明の実施例１に係るプロペラシャフトを例示する図である。 車両衝突後の、本発明の実施例１に係るプロペラシャフトの状態の一例を示す図である。 本発明の実施例２に係るプロペラシャフトにおけるスナップリングの正面図である。 本発明の実施例２に係るプロペラシャフトにおけるスナップリングの斜視図である。 本発明の実施例２に係るプロペラシャフトにおけるスナップリングの拡大図である。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づき説明する。

＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例１に係るプロペラシャフトを例示する。図１には、シャフト部材１１０と、シャフト部材１１０が挿入されて連結される自在継ぎ手のヨーク等の連結部材１２０と、シャフト部材１１０を回転自在に弾性的に支持するようにシャフト部材１１０の周囲に設けられたセンターベアリング１３０と、センターベアリング１３０を支持して位置決めを行うようにシャフト部材１１０に設けられているスナップリング１４０と、を備えたプロペラシャフト１００が示されている。また、シャフト部材１１０、連結部材１２０及びセンターベアリング１３０の周囲には、ダストブーツ１５３が設けられている。

シャフト部材１１０は、本体部１１１と、本体部１１１の後端部側において本体部１１１の軸方向（プロペラシャフト１００の長手方向）に延在する連結軸部１１２とを備える。連結軸部１１２は、本体部１１１と同程度の径を有するとともに本体部１１１の後端に固定された拡径部１１３と、本体部１１１よりも小径の軸部１１４とを軸方向に同軸で並んで備える。

拡径部１１３は連結軸部１１２において最大径を有し、拡径部１１３から離れるにしたがい、軸部１１４において、第１軸部１１５、第２軸部１１６、第３軸部１１７（本発明の軸部に相当）、第４軸部１１８（本発明の隣接軸部に相当）及び第５軸部１１９が順に隣接して設けられている。第１軸部１１５は第２軸部１１６よりも外径が大きく、第２軸部１１６は第３軸部１１７よりも外径が大きい。第２軸部１１６は第３軸部１１７に段差を有してつながる。第３軸部１１７には、第４軸部１１８との境界部分にスナップリング１４０が設けられている。第４軸部１１８は、第３軸部１１７の外径と同一径以上の外径を有する。第４軸部１１８には、センターベアリング１３０が取り付けられている。第５軸部１１９は、第４軸部１１８よりも外径が小さい。第５軸部１１９の後端にはスプライン外歯が形成されている。

連結部材１２０には、スプライン内歯が形成されており、第５軸部１１９のスプライン外歯と連結部材１２０のスプライン内歯とにより、スプライン嵌合部１０が構成される。スプライン嵌合部１０では、シャフト部材１１０と連結部材１２０の軸心が一致し且つこれらが相対回転不能となるように第５軸部１１９のスプライン外歯と連結部材１２０のスプライン内歯とがスプライン嵌合している。

シャフト部材１１０は第１回転軸として変速機（図示せず）側に位置し、連結部材１２０は第２回転軸として減速歯車装置（図示せず）側に位置する。シャフト部材１１０と連結部材１２０とのスプライン嵌合により、変速機側のトルクが減速歯車装置側に伝達されるようになっている。

センターベアリング１３０は、ボールベアリングであり、内輪１３１、外輪１３２、および内輪１３１と外輪１３２との間に設けられた転動体（ボール）１３３を含んで構成されている。センターベアリング１３０の内輪１３１は、シャフト部材１１０の第４軸部１１８に嵌合（または圧入）されている。センターベアリング１３０は環状弾性体１５２により支持され、環状弾性体１５２が取り付けられた支持部材１５１は車体側に固定される（図示しない）ブラケットに固定支持される。

スナップリング１４０は、少なくともセンターベアリング１３０との間で作用することができるように径方向に突出する部材（部分）である。通常時、スナップリング１４０は、センターベアリング１３０に当接するようにシャフト部材１１０の第３軸部１１７に設けられている。スナップリング１４０の位置付けを容易にするように、第３軸部１１７には、第４軸部１１８との境界部分に環状溝（不図示）が形成されている。

連結部材１２０の一端面１２１とセンターベアリング１３０の内輪１３１との間にはスペーサ１５４が設けられている。通常時は、スペーサ１５４に当接するようにセンターベアリング１３０は位置付けられる。シャフト部材１１０にワッシャ１５５を介してナット１５６を締め付け、ワッシャ１５５に当接している連結部材１２０の他端面１２２を押圧することにより、センターベアリング１３０の内輪１３１がスペーサ１５４とスナップリング１４０とにより固定されている。これにより、センターベアリング１３０の内輪１３１の軸方向についての移動が規制されている。センターベアリング１３０は、通常時、スナップリング１４０とスペーサ１５４との間に設けられ、スナップリング１４０とスペーサ１５４とよって両側から支持されることによってシャフト部材の第４軸部１１８上で位置決めされている。

通常時はスナップリング１４０及びスペーサ１５４によりセンターベアリング１３０は所定位置に位置付けられるが、衝撃を受けた場合に、スナップリング１４０が優先して破壊することができる。そのため、この際、センターベアリング１３０が第２軸部１１６と第３軸部１１７との間の段差による段差面１１６ｓに向かって相対移動することが可能である。

次に、上記構成を有するプロペラシャフト１００の作用および効果を説明する。

プロペラシャフト１００を備えた車両が、例えばその前方で壁に衝突したとき、車両には、前方側から後方側へ衝撃力が及ぶ。これは、シャフト部材１１０の拡径部１１３側から連結部材１２０側へ向かう力（図１中の矢印Ａ１参照）をシャフト部材１１０に及ぼす。シャフト部材１１０は連結部材１２０側に向けて移動しようとするが、シャフト部材１１０に設けられたスナップリング１４０はセンターベアリング１３０の内輪１３１と当接しており、またセンターベアリング１３０はスペーサ１５４を介して連結部材１２０により支持されている。そのため、スナップリング１４０からセンターベアリング１３０に向けて力が加わるが、その反作用により、スナップリング１４０に対して、センターベアリング１３０の内輪１３１から力が加えられる。その結果、スナップリング１４０は破壊または外れて、センターベアリング１３０は第２軸部１１６の段差面１１６ｓに向かって第３軸部１１７に沿って摺動することが可能になる。センターベアリング１３０は、連結部材１２０によりスペーサ１５４を介して軸方向に押されるようにして、段差面１１６ｓに衝突するまで第３軸部１１７に沿って摺動する。この摺動により、センターベアリング１３０の内周面と第３軸部１１７の外周面との間に摺動摩擦力が発生するため、この摺動摩擦力により車両に対する衝撃力を吸収することができる。

図２は、車両衝突後の、本発明の実施例１に係るプロペラシャフトの状態の一例を示す。図２では、簡略化のため、支持部材１５１、環状弾性体１５２、ダストブーツ１５３等は省略している。図２に示されるように、車両衝突後のプロペラシャフト１００では、センターベアリング１３０が段差面１１６ｓに衝突しているため、センターベアリング１３０が第３軸部１１７上を段差面１１６ｓに衝突するまでの距離分、シャフト部材１１０が連結部材１２０に対して軸方向に相対移動している。

ここで、図１に示すように、スプライン嵌合部１０においてセンターベアリング１３０側の端部から第４軸部１１８と第５軸部１１９との境界までの長さをＬ１とし、センターベアリング１３０においてスナップリングと当接している面から段差面１１６ｓまでの長さをＬ２とすると、例えばスプライン嵌合部１０の軸方向の長さを短くする等、Ｌ１≧Ｌ２となるようにスプライン嵌合部１０及び第３乃至第５軸部１１７乃至１１９の軸方向の長さを設計することが好ましい。Ｌ１≧Ｌ２とすることにより、車両衝突時に、センターベアリング１３０が段差面１１６ｓと衝突する前にスプライン嵌合部１０が第４軸部１１８と第５軸部１１９の境界部分の段差面と衝突することを防止することができる。よって、車両の衝突時に、センターベアリング１３０が段差面１１６ｓと衝突するまでシャフト部材１１０を連結部材１２０に対して軸方向に相対移動させることができるとともにセンターベアリング１３０が段差面１１６ｓと衝突するまでセンターベアリング１３０を第３軸部１１７に沿って摺動させることができるため、車両の衝撃をより効果的に緩和することができる。

このように、本発明では、第４軸部１１８が第３軸部１１７の外径と同一径以上の外径を有するとともに、センターベアリング１３０が連結部材１２０とスナップリング１４０とに当接して挟み込まれていることにより、車両の衝突時に、スナップリング１４０が破壊または外れることでシャフト部材１１０が軸方向に移動でき、車両のボデーがつぶれることで車両の衝撃を緩和することができる。また、センターベアリング１３０がシャフト部材１１０上を移動して摺動摩擦力が発生することより、車両に対する衝撃力を吸収することが可能となる。

さらに、本発明に係るプロペラシャフトは、特許文献１に示される従来の構造に対して軸幅を変更してスナップリングを設けるという簡易な工程の変更で実現できるため、特許文献１に示される従来の構造に対して搭載隙の変化なくかつコスト及び質量の増加を低く抑えながら実現可能である。

＜実施例２＞
図３乃至図５を用いて、本発明の実施例２に係るプロペラシャフトを説明する。図３乃至図５は、それぞれ、本発明の実施例２に係るプロペラシャフトで用いられるスナップリングの正面図、断面図及び拡大図である。本実施例２に係るプロペラシャフトは、スナップリングが異なる点を除いて、実施例１に係るプロペラシャフトと同様の構成を有する。

図３に示されるように、スナップリング２００は、複数の放射状スリット２０１と、スナップリング２００の円周上に形成された溝２０２と、スナップリング２００の向かい合った端面及び放射状スリット２０１近傍において溝２０２と同一円周上に形成された複数の円周上スリット２０３と、を有する。また、図５に示されるように、溝２０２はスナップリング２００の両側面に形成されており、円周上スリット２０３はスナップリング２００の両側面を貫くように形成されている。

スナップリング２００では、放射状スリット２０１、溝２０２及び円周上スリット２０３が形成されていることにより、衝撃が加わった時に、溝２０２及び円周上スリット２０３が形成されている円周部分において破壊し易くなっている。

本実施例２によると、スナップリング２００の放射状スリット２０１及び円周上スリット２０３の数や溝２０２及び／又は円周上スリット２０３の深さや幅等を変えることにより、衝突時のストロークに至る荷重コントロールを容易に行うことが可能になる。

ここで、本実施例２に係るプロペラシャフトは、スナップリング２００が第３軸部１１７に取り付けられてセンターベアリング１３０と当接している通常時の状態において、スナップリング２００の溝２０２及び円周上スリット２０３の外径を第４軸部１１８の外径以下であることが好ましい。それにより、衝撃が加わったときに、スナップリング２００をより破壊させ易くすることができる。

また、本実施例２では、円周上スリット２０３はスナップリング２００の両側面を貫くように形成されているが、これに限定されず、円周上スリット２０３の代わりに、例えば溝２０２とは幅及び／又は深さが同じか或いは異なる溝を用いてもよい。

以上、本発明を上記実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に限定されない。

上記実施例では、連結部材１２０の一端面１２１とセンターベアリング１３０の内輪１３１との間にスペーサ１５を設けた構成を例示したが、スペーサ１５４を設けずに、通常時に、センターベアリング１３０が連結部材１２０の一端面１２１に当接するようにして、センターベアリング１３０の位置付けを行ってもよい。

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

スプライン嵌合部 １０
プロペラシャフト １００
シャフト部材 １１０
本体部 １１１
連結軸部 １１２
拡径部 １１３
軸部 １１４
第１軸部 １１５
第２軸部 １１６
段差面 １１６ｓ
第３軸部 １１７
第４軸部 １１８
第５軸部 １１９
連結部材 １２０
一端面 １２１
センターベアリング １３０
内輪 １３１
外輪 １３２
転動体（ボール） １３３
スナップリング １４０、２００
支持部材 １５１
環状弾性体 １５２
ダストブーツ １５３
スペーサ １５４
ワッシャ １５５
ナット １５６
放射状スリット ２０１
溝 ２０２
円周上スリット ２０３

Claims (1)

1. シャフト部材と、
   前記シャフト部材が挿入されて連結される連結部材と、
   前記シャフト部材の軸部に設けられたスナップリングと、
   前記シャフト部材において前記軸部に隣接する隣接軸部に設けられ、前記シャフト部材を回転可能に支持するためのセンターベアリングと、
   を備え、
   前記センターベアリングは、前記連結部材と前記スナップリングとに当接して挟み込まれており、
   前記隣接軸部は、前記軸部の外径と同一径以上の外径を有し、
   前記スナップリングは、衝突荷重により破壊又は抜け外れ可能に構成されていることを特徴とするプロペラシャフト。