JPH03181638A - 車両用プロペラシャフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、車両用プロペラシャフトに関し、特に、プ
ロペラシャフトのアンバランスに起因する車体振動やこ
もり音等の発生を低減できるようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来の車両用プロペラシャフトとしては、例えば、新編
自動車工学便覧（昭和６２年６月二社団法人自動車技術
会発行）第５編・第１章・４（２５〜２９頁）に開示さ
れるように、適用車種等に応じて多種多様のものが存在
する。

第７図は、従来のプロペラシャフトの一例であ゛る２継
手形プロペラシャフト１の一部破断正面図であって、プ
ロペラシャフト本体２の一端が、例えばカルダンジョイ
ン等のジヨイント部材３を介して図示しないエンジンや
トランスミッション等からなるパワープラントの出力軸
に連結され、プロペラシャフト本体２の他端が、同様に
ジヨイント部材４を介して図示しない終減速装置の入力
軸に連結されている。

従って、エンジンで発生した駆動力は、プロペラシャフ
ト本体２を介して終減速装置に伝わり、そこから駆動輪
に伝達する。

そして、プロペラシャフトｌは、高速走行の際には、エ
ンジン回転と同速度（オーバードライブであれば、エン
ジンの回転速度以上）で高速回転するため、高い回転バ
ランスが要求される。

そこで従来は、プロペラシャフト１のアンバランス量を
動的釣合試験器で測定し、測定されたプロペラシャフト
のアンバランス部分（軽い部分）にバランスウェイト５
を取り付ける等して回転の動的不釣合を修正して、プロ
ペラシャフト１のアンバランスに起因する車体振動やこ
もり音を低減するようにしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述したような従来のプロペラシャフト
にあっては、そのアンバランスの測定や修正等に多くの
工程が必要であるので、製造コストが嵩むという欠点が
ある。゛しかも、アンバランスを皆無にすることは実際
には不可能であるから、プロペラシャフト１の回転に伴
って車体振動やこもり音が発生してしまい、車両の商品
性の点から大きな問題となっていた。

本発明は、このような従来の技術が有する未解決の課題
に着目してなされたものであり、アンバランスに起因す
る車体振動やこもり音等を低減することができるプロペ
ラシャフトを提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、請求項（１）記載の発明は
、エンジンの駆動力を終減速装置に伝達する車両用プロ
ペラシャフトにおいて、プロペラシャフト本体を中空体
とすると共に、前記プロペラシャフト本体の両端部の内
の少なくとも一方の端部を並進方向に変位可能に弾性的
に支持し、さらに、前記プロペラシャフト本体の内面に
、弾性体を介して質量体を配設した。

また、請求項（２）記載の発明は、上記請求項（１）記
載の発明において、弾性的に支持された端部近傍に質量
体を配設した。

そして、請求項（３）記載の発明は、上記請求項（１）
又は（２）記載の発明において、質量の等しい複数の質
量体を、プロペラシャフト本体の中心軸を中心とした円
周上に等間隔に配設した。

また、請求項（４）記載の発明は、上記請求項（１）又
は（２）記載の発明において、質量体を、プロペラシャ
フト本体の中心軸と同軸に配設した。

さらに、請求項（５）記載の発明は、上記請求項（１）
乃至（４）記載の発明において、プロペラシャフト本体
の質量及び弾性的に支持された端部のバネ定数から決ま
る共振周波数と、質量体の質量及び弾性体のバネ定数か
ら決まる共振周波数とを一致させた。

〔作用〕

プロペラシャフト本体の少なくとも一方の端部を並進方
向に変位可能としたので、プロペラシャフト本体は、自
身の重量バランスによって決まる慣性主軸を中心に回転
することができる。

従って、プロペラシャフト本体にアンバランスが無けれ
ば、慣性主軸はプロペラシャフト本体の中心軸に一致す
るが、プロペラシャフト本体にアンバランスが有ると、
プロペラシャフト本体は、自身の中心軸からずれた慣性
主軸周りに回転しようとする。

一方、プロペラシャフト本体の内面に弾性体を介して配
設された質量体は、プロペラシャフト本体の回転によっ
て生じる遠心力を受けると、その遠心力の大きさに応じ
た弾性体の変形を伴って、半径方向外側に移動する。

このため、例えば請求項（３）又は（４）記載の発明の
ように、質量体がプロペラシャフト本体の中心軸周りに
均一であれば、慣性主軸とプロペラシャフト本体の中心
軸とが一致していると、質量体が受ける遠心力は周方向
のいずれの位置でも等しいから、質量体が受ける遠心力
は互いに相殺されることになり、プロペラシャフト本体
にはなんら影響を与えない。

しかし、プロペラシャフト本体にアンバランスが有り、
慣性主軸がプロペラシャフト本体の中心軸からずれると
、質量体は、慣性主軸から離れれば離れるほど大きな遠
心力を受けるから、質量体が受ける遠心力の総和（請求
項（３）記載の発明であれば、個々の質量体が受ける遠
心力の総和）は、質量体の重心（請求項（３）記載の発
明であれば、複数の質量体を一つの質量体と考えた場合
の重心）を慣性主軸とは逆の方向に移動させるので、プ
ロペラシャフト本体のアンバランスが質量体によって相
殺されたことになり、慣性主軸はプロペラシャフト本体
の中心軸に近づく。

従って、プロペラシャフト本体にアンバランスがあって
も、回転主軸は、プロペラシャフト本体の中心軸から僅
かしかずれない。

また、請求項（２）記載の発明では、プロペラシャフト
本体の中心軸に対する慣性主軸の移動量が最も大きい位
置の近傍に質量体が配設されているから、比較的小さな
質量体で、慣性主軸は修正される。

そして、プロペラシャフト本体は、その端部が弾性的に
支持されているため、所定の周波数で剛体共振が発生す
るが、請求項（５）記載の発明であれば、プロペラシャ
フト本体の共振点において、質量体の移動量が最も大き
くなるため、共振点でのプロペラシャフト本体の振動を
極小さく抑えることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の第１実施例の全体構成を示す２継手
形のプロペラシャフト１０の一部破断正面図である。

先ず、構成を説明する。

このプロペラシャフト１０は、中空状の円筒管゛からな
るプロペラシャフト本体１１を有し、プロペラシャフト
本体１１の一端は、弾性軸継手１２を介して、図示しな
いエンジンやトランスミッション等からなるパワープラ
ントの出力軸１３に連結され、プロペラシャフト本体１
１の他端は、弾性軸継手１４を介して、図示しない終減
速装置のコンパニオンフランジに結合したフランジ部１
５に連結されている。

弾性軸継手１２．１４は、リング状の弾性基体１２ａ、
１４ａと、この弾性基体１２ａ、１４ａに結合し且つ周
方向に等間隔に散在する複数（例えば、６本）のボルト
１２ｂ、１４ｂとを備え、複数のボルト１２ｂは、プロ
ペラシャフト本体１１の一端及び弾性基体１２ａ間を結
合するボルトと、出力軸１３及び弾性基体１２ａ間を結
合するボルトとが周方向に交互に並んでおり、また、複
数のポル）１４ｂは、プロペラシャフト本体１１及び弾
性基体１４ａ間を結合するボルトと、フランジ部１５及
び弾性基体１２ａ間を結合するボルトとが周方向に交互
に並んでいる。

そして、弾性軸継手１２を、例えば、隣合ったポル）１
２ｂ間に繊維状のループを巻き付け、その状態の各ポル
）１２ｂをゴム等の弾性基体１２ａに埋め込んだ構成（
例えば、特開昭５２−１４０７５８号公報参照）とする
ことにより、プロペラシャフト本体１１を、出力軸１３
に対して、回転方向には一体とし、並進方向及び軸方向
には変位可能とする。また、弾性軸継手１４も弾性軸継
手１２と同様の構成とすることにより、プロペラシャフ
ト本体１１を、フランジ部１５に対して、回転方向には
一体とし、並進方向及び軸方向には変位可能とする。

さらに、プロペラシャフト本体１１内の両端部近傍には
、プロペラシャフト本体１１の慣性主軸の移動を抑制す
るためのバランス修正部材１６が設けられている。

バランス修正部材１６は、第１図の要部拡大図である第
２図（ａ）、及び第２図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である
第２図（ロ）に示すように、プロペラシャフト本体１１
と同軸の外筒１７及び内筒１８間に弾性体１９を介挿す
ると共に、その弾性体１９内に例えば金属製の複数の質
量体２０．・・・、２０を埋設したものであり、各質量
体２０は、質量が等しく、且つ、プロペラシャフト本体
１１の中心軸を中心とした円周上に等間隔に配設されて
いる。

次に、上記実施例の作用を説明する。

第３図（ａ）乃至（Ｃ）は、本実施例の作用を説明する
ための概略構成図である。

第３図（ａ）に示すように、両端が弾性軸継手１２及び
１４によって並進方向に変位可能ではあるが、バランス
修正部材１６を備えないプロペラシャフト本体１１にア
ンバランス質量Ｍが存在するとした場合、エンジン側か
らプロペラシャフト本体１１に回転力が伝達されると、
プロペラシャフト本体１１は、中心軸Ｃからアンバラン
ス質量Ｍ側にずれた慣性主軸Ｓを中心に回転する。

この場合、弾性軸継手１２及び１４が並進方向に変位可
能であるから、プロペラシャフト本体１１は、それら弾
性軸継手１２及び１４の弾性基体１２ａ及び１４ａの弾
性変形を伴いながら、慣性主軸Ｓを中心に安定して回転
する。

従って、アンバランス質量Ｍによるアンバランス加振力
の影響は、並進方向に変位できない従来の継手を用いた
プロペラシャフトに比べて、低く抑えることができ、プ
ロペラシャフト本体１１の回転速度が低ければ、これだ
けで充分な効果が得られる。

しかし、プロペラシャフト本体１１は、弾性軸継手１２
及び１４の弾性基体１２ａ及び１４ａの弾性変形を伴い
ながら回転するため、プロペラシャフト本体１１の回転
速度が上がるに連れ、それら弾性基体１２ａ及び１４ａ
の変形によって回転１次の変位加振力が大きくなり、車
体振動やこもり音が発生してしまう。

また、第３図（ロ）に示すように、両端部近傍にバラン
ス修正部材１６を備え且つアンバランス質量が全く存在
しないプロペラシャフト本体１１であれば、プロペラシ
ャフト本体１１は、両端の支持点を通る中心軸Ｃを中心
に回転すると共に、各質量体２０は中心軸Ｃ周りに均等
に配設されている゛ため、各質量体２０に作用する遠心
力Ｆは等しく（つまり、各質量体２０の移動量が等しい
）、その総和は零である。従って、バランス修正部材１
６は、プロペラシャフト本体１１のアンバランスの要因
とはならない。

そして、第３図（Ｃ）に示すように、バランス修正部材
１６を備え且つアンバランス質量Ｍが存在するプロペラ
シャフト本体１１が回転すると、上述したように、慣性
主軸Ｓはアンバランス質量Ｍが存在する側に移動しよう
とする。

ここで、各バランス修正部材１６の質量体２０の内、中
心軸Ｃ及び慣性主軸Ｓの両方を含む平面上に位置する質
量体２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び２０ｄを考えた場合、
各質量体２０ａ〜２０ｄと慣性主軸Ｓとの間の距離Ｌ＋
”Ｌ−は、慣性主軸Ｓが中心軸Ｃからずれているため、
異なった値となるから、各質量体２０に働く遠心力Ｆ１
〜Ｆ４も、慣性主軸Ｓからの距離Ｌｌ−Ｌ４が長ければ
長いほど、大きくなる。第３図（Ｃ）の例であれば、Ｆ
、＜Ｆ２で、且つ、Ｆ、＞Ｆ、である。

そして、各質量体２０ａ〜２０ｄは、弾性体１９を介し
てプロペラシャフト本体１１内に支持されていて、半径
方向に移動することができるから、各質量体２０ａ〜２
０ｄに働く遠心力Ｆ、〜Ｆ４が上述したような関係にあ
ると、質量体２０ｂは質量体２０ａよりも大きく移動し
、質量体２０ｃは質量体２０ｄよりも大きく移動する。

なお、質量体２０の移動量Ｘは、弾性体１９のバネ定数
壱に１遠心力をＦとすれば、Ｘ＝Ｆ／にとなる。

つまり、各バランス修正部材１６の重心が、慣性主軸Ｓ
の移動方向とは逆の方向に変位することになるから、移
動後の質量体２０と、アンバランス質量Ｍとが互いに相
殺することになり、プロペラシャフト本体１１のアンバ
ランスが修正されたことと等価になる。

従って、慣性主軸Ｓは、中心線Ｃから大きく離れること
はないので、弾性軸継手１２及び１４の弾性基体１２ａ
及び１４ａの変形は小さく抑えられるから、上述したア
ンバランス加振力と共に、車体振動やこもり音の原因と
なる回転１次の変位゛加振力も抑制される。

このように、本実施例にあっては、プロペラシャフト本
体１工にアンバランスが残存していても、そのアンバラ
ンスに起因する車体振動やこもり音は抑制される。

このため、プロペラシャフト本体１工の製造工程におい
てアンバランスを完全に除去しなくてもよいから、バラ
ンスの管理や修正に費やしていた多くの工程が省かれる
ことになるので、作業の効率か及び製造コストの低減が
図られる。

なお、プロペラシャフト本体１１の両端部を弾性軸継手
１２及び１４で弾性的に支持したことにより、プロペラ
シャフト本体１１を質量とし、弾性軸継手１２．１４の
弾性基体１２ａ、１４ａのバネとした剛体共振が低周波
数領域で発生してしまう。

そこで、質量体２０と弾性体１９とで決まる共振周波数
が、上記プロペラシャフト本体１１の剛体モードの共振
周波数に一致するように、弾性体１９のバネ定数を選定
する。即ち、それら共振周盛数が一致すれば、質量体２
０及び弾性体１９は、プロペラシャフト本体１１の振動
に対してダイナミックダンパとして効果的な作用を発揮
するため、プロペラシャフト本体１１の剛体共振による
振動を無くすことができる。

なお、質量体２０の質量は、プロペラシャフト本体１１
のアンバランス量を考慮して最適値を決定すればよい。

即ち、アンバランス量が小さければ小さな質量体２０で
充分な効果が得られるが、アンバランスが大きければ、
それに応じた質量の質量体２０が必要となる。

また、質量体２０の質量と弾性体１９のバネ定数とで決
まる共振周波数を低周波数側に設定する（バネ定数を小
さくする）と、質量体２０の移動が容易となるため、上
述した慣性主軸Ｓを中心軸Ｃに戻す作用の応答性及びそ
の効果化が大きくなるという効果もある。

結局、プロペラシャフト本体１１が剛体共振する低周波
領域から、プロペラシャフト本体１１０回転１次が問題
となる高周波数領域に至る広い範囲で、プロペラシャフ
ト本体１１のアンバランスに起因する車体への振動入力
やこもり音を極め低レベルに抑えることができる。

第４図は、本発明の第２実施例を示す図であり、これも
、２継手形のプロペラシャフト１０に本発明を適用した
ものである。なお、上記第１実施例と同等の部材には、
同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

即ち、本実施例では、プロペラシャフト本体１１と出力
軸１３とは上記第１実施例と同様に弾性軸継手１２を介
して接続しているが、プロペラシャフト本体１１とフラ
ンジ部１５とは、公知のカルダンジヨイント２２を介し
て接続している。

そして、バランス修正部材１６は、弾性軸継手１２によ
って並進方向に変位可能な端部側の近傍にのみ設け、カ
ルダンジヨイント２２側の端部には設けていない。その
他の構成は上記第１実施例と同様である。

従って、プロペラシャフト本体１１の出力軸１３側の端
部は並進方向に変位可能であるが、フランジ部１５側の
端部は並進方向に変位することができない。

そして、上述した慣性主軸Ｓは、カルダンジヨイント２
２側のプロペラシャフト本体Ｉｆの支持点を通るとは限
らないが、上述したように、バランス修正部材１６が、
慣性主軸Ｓを中心軸Ｃ側に近づけるため、アンバランス
加振力の低減は充分達成される。

従って、本実施例であっても、上記第１実施例と同等の
作用効果を得ることができる。

しかも、バランス修正部材１６を、並進方向に変位可能
な端部近傍、即ち、慣性主軸Ｓの変位が最も大きい部位
の近くに設けたため、小さな質量体で充分な作用が得ら
れる。

第５図は、本発明の第３実施例を示す図であり、これは
、３継手形のプロペラシャフト１０に本発明を適用した
ものである。なお、上記第１実施例と同等の部材には、
同じ符号を付しである。

即ち、本実施例では、中空円筒体からなる二つのプロペ
ラシャフト本体１１Ａ及びＩＩＢを備えていて、一方の
プロペラシャフト本体１１が弾性軸継手１２を介して出
力軸１３に連結され、他方のプロペラシャフト本体１１
Ｂが弾性軸継手１４を介してフランジ部１５に連結され
、さらに、両プロペラシャフト本体１１Ａ及びＩＩＢが
、カルダンジヨイント２４を介して連結されている。な
お、プロペラシャフト本体】ＩＡのカルダンジヨイント
２４側の端部には、プロペラシャフト１０の中間部分を
車体（図示せず）に弾性的に支持するための中間軸受２
５を設けである。

そして、両プロペラシャフト本体１１Ａ及び１１Ｂ内の
各弾性軸継手１２．１４側の端部近傍に、バランス修正
部材Ｉ６を設けである。

この実施例であっても、バランス修正部材１６内の質量
体２０がプロペラシャフト本体１１Ａ及びＩＩＢのアン
バランスを修正する作用を発揮するため、上記第１．２
実施例と同様の作用効果が得られる。

なお、この第３実施例の構成において、弾性軸継手■２
及び１４をカルダンジヨイントに代えると共に、カルダ
ンジヨイント２４を弾性軸継手に代え、そして、プロペ
ラシャフト本体１１Ａ及び１１Ｂの中央側の端部にバラ
ンス修正部材１６を設ければ、弾性軸継手の使用数を少
なくして、同等の作用効果を得ることができる。

第６図は本発明の第４実施例を示す図であり、これは、
第６図（ａ）はバランス修正部材１６を設けた状態のプ
ロペラシャフト本体１１の拡大断面図、第６図（ｂ）は
同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

即ち、本実施例では、バランス修正部材１６を、プロペ
ラシャフト本体１１と同軸の円柱形の質量体２０と、こ
の質量体２０をプロペラシャフト本体１１の内周面に支
持する弾性体１９とから構成していて、弾性体１９には
、バネ定数を調整して質量体２０の移動を容易にするた
めに、プロペラシャフト本体１１の軸方向に平行な複数
の貫通孔１９ｂが、質量体２０を取り囲むように穿設さ
れている。

このような構成であっても、プロペラシャフト本体１１
のアンバランスによって慣性主軸Ｓが中）Ｃ・軸Ｃから
ずれると、質量体２０に働く遠心力の総和は、質量体２
０を慣性主軸Ｓとは逆の方向に移動させるように働くた
め、プロペラシャフト本体１１のアンバランス質量と質
量体２０とが互いに相殺し合い、慣性主軸Ｓの中心軸Ｃ
からの変位を極小さく抑えることができる。従って、上
記各実施例と同様の作用効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、プロペラシャフ
ト本体にアンバランスが残存していても、変位加振力及
びアンバランス加振力を抑制することができるため、車
体振動やこもり音を低減することができるし、また、プ
ロペラシャフトの製造工程においてアンバランスを完全
に除去しなくてもよいから、バランスの管理や修正に費
やしていた多くの工程が省かれることになるので、作業
の効率化及び製造コストの低減が図られるという効果が
ある。

また、請求項（２）記載の発明であれば、比較的小さな
質量体で充分な効果が得られるし、請求項（５）記載の
発明であれば、プロペラシャフト本体の剛体共振を確実
に相殺することができるから、共振点における振動を無
くすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の構成を示す一部破断正面
図、第２図（ａ）は第１図の要部の拡大断面図、第２図
（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図、第３図（ａ）乃
至（ロ）は本実施例の作用を説明する概略構成図、第４
図は本発明の第２実施例の構成を示す一部破断正面図、
第５図は本発明の第３実施例の構成を示す一部破断正面
図、第６図（ａ）は本発明の第４実施例の要部を示す断
面図、第６図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、第
７図は従来の車両用プロペラシャフトの一例を示す一部
破断正面図である。 １０・・・プロペラシャフト、１１．ＩＩＡ、１１Ｂ・
・・プロペラシャフト本体、１２．１４・・・弾性軸継
手、１３・・・出力軸、１５・・・フランジ部、１６・
・・バランス修正部材、１９・・・弾性体、２０・・・
質量体第 ３ 図 第 図 レーＢ １ 第 ７ 図 手続補正書 （方式） １、事件の表示 平成　１年特許願第３２１７６７号 ２、発明の名称 車両用プロペラシャフト ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　（３９９）日産自動車株式会社 ４、代理人 住所　東京都千代田区丸の内−丁目４番２号東銀ビルヂ
ング　６階　６２８区 ８栄特許事務所 ６、補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄 ７、補正の内容 明細書第２２頁第７行目の「（ａ）乃至（ｂ）」乃至（
Ｃ）　Ｊと補正する。 を ｒ　（ａ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの駆動力を終減速装置に伝達する車両用
   プロペラシャフトにおいて、プロペラシャフト本体を中
   空体とすると共に、前記プロペラシャフト本体の両端部
   の内の少なくとも一方の端部を並進方向に変位可能に弾
   性的に支持し、さらに、前記プロペラシャフト本体の内
   面に、弾性体を介して質量体を配設したことを特徴とす
   る車両用プロペラシャフト。
2. （２）弾性的に支持された端部近傍に質量体を配設した
   請求項（１）記載の車両用プロペラシャフト。
3. （３）質量の等しい複数の質量体を、プロペラシャフト
   本体の中心軸を中心とした円周上に等間隔に配設した請
   求項（１）又は（２）のいずれかに記載の車両用プロペ
   ラシャフト。
4. （４）質量体を、プロペラシャフト本体の中心軸と同軸
   に配設した請求項（１）又は（２）のいずれかに記載の
   車両用プロペラシャフト。
5. （５）プロペラシャフト本体の質量及び弾性的に支持さ
   れた端部のバネ定数から決まる共振周波数と、質量体の
   質量及び弾性体のバネ定数から決まる共振周波数とを一
   致させた請求項（１）乃至（４）のいずれかに記載の車
   両用プロペラシャフト。