JPH0522143U - 異種金属の動力伝達結合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 異種金属よりなるスリーブとシャフトとを嵌
合して、一方から他方へトルクを伝達する構造におい
て、軽量化を図りつつ、必要十分な剛性を図ることにあ
る。 【構成】 嵌合部におけるシャフト１に中空部を設ける
ことにより、シャフト１の捩じり剛性を低下させること
により、スリーブ２に対する捩じり剛性と一致させる。
これにより両者のトルクに対する剛性が等しくなり、軽
量化を図りつつ、必要十分な剛性を得ることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、異種金属の動力伝達結合構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、自動車のプロペラシャフトのようにトルクを伝達する構造としては、軽 量化の為に、アルミ合金等の軽い金属を組み合わせて使用することが考えられて いる。例えば、図２に示すように、鋼製シャフト０１をアルミ合金製スリーブ０ ２に嵌合し、嵌合部にセレーションを設けて動力伝達結合構造を構成することが 考えられている。

【０００３】 ところが、アルミ合金製スリーブ０２の剛性が鉄製シャフト０２の剛性に比べ て低いため、嵌合部において剛性が不連続となり、鋼製シャフト０２の先端が挿 入された接合境界０３でアルミ合金製スリーブ０２が破断するおそれがあった。 アルミ合金製スリーブの肉厚を大幅にアップすれば、そのような不都合は避けら れるが、重量が増大する問題がある。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、異種金属の剛性をマッ チングさせることにより、軽量化を図りつつ、必要十分な剛性を確保することの できる異種金属の動力伝達結合構造を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

斯かる目的を達成する本考案の構成は異種金属よりなるスリーブとシャフトと を嵌合して、一方から他方へトルクを伝達する動力伝達結合構造において、前記 シャフトの嵌合部に中空部を形成して前記シャフトの剛性を前記スリーブの剛性 と一致させることを特徴とする。

【０００６】

【実施例】

以下、本考案について図面に示す実施例を参照して詳細に説明する。 図１に本考案の一実施例を示す。同図に示すように、アルミ合金製スリーブ２ に鋼製シャフト１が嵌合しており、一方から他方へトルクの伝達が可能となって いる。アルミ合金製スリーブ２と鋼製シャフト１の嵌合部には、セレーションを 設けるようにすると好適である。ここで、アルミ合金の剛性は、鋼材に対して低 く、アルミ合金製スリーブ２の結合境界で破断のおそれがあり、また、アルミ合 金製スリーブ２の肉厚をアップすると重量増大の問題を生じる。

【０００７】 そこで、本考案では、アルミ合金製スリーブ２の剛性と鋼製シャフト１の剛性 とをマッチングさせる為、鋼製シャフト１の嵌合部に中空部１ａを設けたもので ある。 ここで、トルクＴによる捩じり角θと横弾性係数Ｇの間には、次のような関係 がある。 Ｔ・Ｌ＝Ｇ・θ・Ｉ_p …（１） 但し、Ｔはアルミ合金製スリーブ２と鋼製シャフト１との間に作用するトルク 、Ｌはアルミ合金製スリーブ２と鋼製シャフト１との嵌合部の長さ、Ｉ_pと極断 面係数、Ｇは横弾性係数である。

【０００８】 また、極断面係数Ｉ_pは、次式で求められる。 Ｉ_p＝π（ｄ₂ ⁴−ｄ₁ ⁴） …（２） 但し、ｄ₂は外径、ｄ₁は内径である。 式（１）から明らかなように、アルミ合金製スリーブ２と鋼製シャフト１との 間に作用するトルクＴは、単位長さ当たりの捩じり角（θ／Ｌ）と比例し、その 比例定数がＧ・Ｉ_pとなる。 比例定数Ｇ・Ｉ_pは、一般に“捩じりこわさ”と呼ばれ、捩じりに対する材料 の強さを表し、異種材料においてトルクを伝達する場合、この捩じりこわさＧ・ Ｉ_pを一致させると、両者の捩じりに対する剛性が等しくなる。

【０００９】 そこで、アルミ合金製スリーブ２の外径32mm、内径24mm、鋼製シャフト１の外 径24mmの場合に、両者の捩じりに対する剛性を等しくする為の鋼製シャフト１の 中空部１ａの内径ｘを次式により求めた。但し、横弾性係数Ｇは、アルミ合金で は2700、鋼材では8300である。 2700×π(32⁴−24⁴)/32 ＝8300×π(24⁴−ｘ⁴)/32 …（３） 式（３）をｘについて解くと、ｘ＝17.7mmが得られる。但し、実験の結果、± 10％までは、同様の効果が確認された。

【００１０】 上記構成を有する本実施例においては、鋼製シャフト１に中空部１ａを設けて 、アルミ合金製スリーブ２の剛性と鋼製シャフト１の剛性をマッチングさせてい るので、軽量化を図りつつ、捩じりに対する強さを向上させることができる。 例えば、入力条件＋10〜60kg・f・mの場合、鋼製シャフト１に中空部のない従 来のものでは30〜40万回で破断していたが、本実施例のように鋼製シャフト2 に 中空部１ａを設けると、100,110,120万回でも破断せず、３〜４倍耐久性が向上 した。

【００１１】 尚、中空部１ａの内径としては、両者の捩じり剛性を一致させるようにするの が望ましいが、多少の変更は許容されるものである。また、中空部１ａの長さと しては、嵌合部より長ければ、特に限定されるものではない。 本実施例のアルミ合金と鋼材による動力伝達結合構造は、具体的に自動車のプ ロペラシャフトに適用すると、特に駆動系の軽量化により燃費の向上に寄与する ことができる。

【００１２】 尚、上記実施例では、異種金属としてはアルミ合金と鋼材に組み合わせであっ たが、本考案としては、これに限るものではなく、他の種類の金属の組み合わせ 、例えば、アルミ合金とマグネシウム合金、アルミ合金と鋳物等の組み合わせで あっても適用できるものである。

【００１３】

【考案の効果】 以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本考案は異種金属よりなる スリーブとシャフトとを嵌合してトルクを伝達する動力伝達結合構造において、 両者の剛性をマッチングさせる為に、シャフトに中空部を設けたので、軽量化を 図りつつ、捩じりに対する剛性を必要十分に確保することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る異種金属の動力伝達結
合構造を示す断面図である。

【図２】従来の異種金属の動力伝達結合構造を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ 鋼製シャフト １ａ 中空部 ２ アルミ合金製スリーブ ０１ 鋼製シャフト ０２ アルミ合金製スリーブ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 異種金属よりなるスリーブとシャフトと
   を嵌合して、一方から他方へトルクを伝達する動力伝達
   結合構造において、前記シャフトの嵌合部に中空部を形
   成して前記シャフトの剛性を前記スリーブの剛性と一致
   させることを特徴とする異種金属の動力伝達結合構造。