JPH11270627A - 車両用ドライブシャフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダンパを取付けたドライブシャフトの量産性
を高める。 【解決手段】 ウエイト１１を包んだ可撓性スリーブ１
２からなるダンパ１０を軸の途中に取付けた車両用ドラ
イブシャフト６において、可撓性スリーブ１２のばね定
数を高めることにより、ダンパ１０の共振周波数を少な
くとも１０００Ｈｚに設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はダンパを取付けた車
両用ドライブシャフトに関する。

【０００２】

【従来の技術】車両のドライブシャフトは、エンジンの
出力を駆動輪へ伝達する動力伝達系統に設けた軸であ
り、この軸には、エンジンの振動や走行時の駆動輪から
の振動が伝わる。このような振動に対して、ウエイト
を包んだ可撓性スリーブからなるダンパを軸の途中に取
付けることや、ウエイトを軸に直接取付けることによ
って、ドライブシャフトの共振を防止している。

【０００３】上記の技術としては、例えば、特開平８
−２８６２７号公報「ダイナミックダンパ付ロッド状振
動体」がある。この技術は、その公報の図１及び図２に
よれば、ウエイトとしての質量体２８（番号は公報に記
載されたものを引用した。以下同じ。）をスリーブ状の
被覆ゴム層３０で包み、被覆ゴム層３０の両端の弾性支
持部２６，２６をドライブシャフト１０に嵌合するとい
うものである。すなわち、ダイナミックダンパ１２は、
質量体２８と被覆ゴム層３０と弾性支持部２６，２６と
の組合せからなる。ダイナミックダンパ１２の共振周波
数は、公報の図３に示すように、質量体２８の質量と弾
性支持部２６，２６のばね定数とによって決まる。

【０００４】次に、このようなダイナミックダンパを取
付けたドライブシャフトの、一般的な振動特性を図５に
基づき説明する。図５はダイナミックダンパを取付けた
車両用ドライブシャフトの振動特性を示すグラフであ
り、横軸をドライブシャフトの周波数ｆ（Ｈｚ）、すな
わち振動数とし、縦軸を振動の強さのレベル（ｄＢ）と
して表したものである。破線にて示す曲線Ｄ１は、ダイ
ナミックダンパ無しドライブシャフトの振動特性曲線で
あり、ドライブシャフトが特定の周波数、例えば、８０
〜４００Ｈｚで共振し得ることを示す。実線にて示す曲
線Ｄ２は、ウエイトを包んだ可撓性スリーブからなるダ
イナミックダンパを、軸の途中に取付けたドライブシャ
フトの振動特性曲線である。これによれば、ダイナミッ
クダンパは上記特定の周波数において、ドライブシャフ
トの制振効果、すなわち、ダイナミックダンパ効果を発
揮することが判る。「ダイナミックダンパ効果」とは、
主振動系であるドライブシャフトの振動に対し、副振動
系としてのダイナミックダンパの挙動が遅れることによ
って、振動の位相がずれることを利用した制振効果を言
う。

【０００５】一方、上記の技術としては、図６及び図
７に示すものがある。図６はマスダンパを取付けた車両
用ドライブシャフトの説明図であり、ドライブシャフト
１０１の軸方向中央に、マスダンパとしてのウエイト１
０２を溶接にて直接取付けたことを示す。ウエイト１０
２は鉄鋼等の金属製環状体からなる。

【０００６】図７はマスダンパを取付けた車両用ドライ
ブシャフトの振動特性を示すグラフであり、横軸をドラ
イブシャフトの周波数ｆ（Ｈｚ）、すなわち振動数と
し、縦軸を振動の強さのレベル（ｄＢ）として表したも
のである。破線にて示す曲線Ｍ１は、マスダンパ無しド
ライブシャフトの振動特性曲線であり、ドライブシャフ
トが特定の周波数、例えば、８０〜４００Ｈｚで共振し
得ることを示す。実線にて示す曲線Ｍ２は、マスダンパ
を取付けたドライブシャフトの振動特性曲線である。こ
れによれば、上記図６のドライブシャフト１０１に、ウ
エイト１０２を直接固定して質量を付加することによ
り、ドライブシャフト１０１の共振周波数を下げ、この
共振周波数を越えた広い周波数域で、ドライブシャフト
１０１の制振効果（以下、「マスダンパ効果」と記
す。）を発揮することが判る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の技術（特開平
８−２８６２７号公報に開示された技術）は、主振動系
であるドライブシャフト１０の振動に対し、副振動系と
してのダイナミックダンパ１２の挙動が遅れることによ
って、振動の位相がずれることを利用したものである。
従って、このようなダイナミックダンパ１２を取付けた
ドライブシャフト１０の制振効果を高めるには、ダイナ
ミックダンパ１２の共振周波数を所望値に正確に設定す
る必要がある。ダイナミックダンパ１２の共振周波数が
ばらつくと、ドライブシャフト１０を制振する効果が低
下するからである。ダイナミックダンパ１２を正確な共
振周波数にするには、弾性支持部２６，２６の材質や寸
法等の品質管理を十分にする必要がある。しかし、ゴム
材料からなる弾性支持部２６，２６の品質を、十分に管
理することは面倒である。従って、ダイナミックダンパ
１２を取付けたドライブシャフト１０の量産性を高める
ためには、改良の余地がある。

【０００８】一方、上記の技術（上記図６に示す技
術）は、ドライブシャフト１０１にウエイト１０２を溶
接するので、溶接による熱歪みを防止し強度を維持する
など、種々の配慮を十分にする必要がある。これらを配
慮したウエイト１０２の取付け作業は面倒であり、取付
け工数も多い。従って、ウエイト１０２を取付けたドラ
イブシャフト１０１の量産性を高めるためには、改良の
余地がある。

【０００９】そこで本発明の目的は、ダンパを取付けた
ドライブシャフトの、量産性を高める技術を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ウエイト
と可撓性スリーブとからなるダンパにおいて、ドライブ
シャフトの制振効果を得るダンパに要求される特性や、
ダンパ付きドライブシャフトの構造を詳しく研究した結
果、ダンパの共振周波数を増大させることにより、マス
ダンパ効果を顕在化させることを創案した。

【００１１】具体的には、ウエイトを包んだ可撓性スリ
ーブからなるダンパを軸の途中に取付けた車両用ドライ
ブシャフトにおいて、可撓性スリーブのばね定数を高め
ることにより、ダンパの共振周波数を少なくとも１００
０Ｈｚに設定したことを特徴とする。ここで、「ダンパ
の共振周波数」とは、主振動系としてのドライブシャフ
トの振動の位相に対し、副振動系としてのダンパの振動
の位相のずれによって、有効な制振効果（ダイナミック
ダンパ効果）を発揮し得る周波数のことを言う。

【００１２】一般に、車両用エンジンや駆動輪からドラ
イブシャフトへ伝わる振動の周波数は、８０〜４００Ｈ
ｚである。これに対し、可撓性スリーブのばね定数を高
めることによって、副振動系のばね部材としての機能を
極力抑えた。そして、ばね定数を高めることにより、ダ
ンパの共振周波数を少なくとも１０００Ｈｚに設定し
た。ダンパの共振周波数と、外部からドライブシャフト
へ伝わる振動の周波数とが大きく異なるので、ダンパの
ダイナミックダンパ効果は、ほとんど期待できない。一
方、可撓性スリーブのばね定数を高めても、ドライブシ
ャフトにウエイトを取付ける機能は残る。従って、ウエ
イトはドライブシャフトに直接に固定された構成と概ね
同様の構成であり、マスダンパ効果を発揮する。ドライ
ブシャフトの共振周波数は、ウエイトの質量に応じて下
がる。

【００１３】しかも、ウエイトを可撓性スリーブによっ
てドライブシャフトに取付けるので、ドライブシャフト
にウエイトを溶接する必要はない。さらには、マスダン
パによって、ドライブシャフトの共振周波数を所定値に
設定するようにしたので、ダイナミックダンパ効果を利
用する場合に比べて、可撓性スリーブの品質の影響を受
け難い。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図面に
基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見
るものとする。図１は本発明に係る車両の動力伝達系統
の模式図である。車両の動力伝達系統１は、エンジン２
とトランスミッション３とプロペラシャフト４と差動装
置５とドライブシャフト６，６と駆動輪（後輪）７，７
とからなる。差動装置５は終減速装置８を組込んだもの
である。終減速装置８は、エンジン２の回転を最終的に
駆動輪７，７の回転数まで減速するものであり、例え
ば、歯車機構からなる。ドライブシャフト６，６は、終
減速装置８から駆動輪７，７へエンジン２の出力を伝達
する回転軸である。９，９は前輪である。なお、車両の
動力伝達系統１は、前輪駆動式や前後輪駆動式であって
もよい。

【００１５】図２は本発明に係るダンパを取付けたドラ
イブシャフトの構成図であり、ドライブシャフト６の軸
方向中央（軸の途中）にダンパ１０を取付けたことを示
す。ダンパ１０の詳細については後述する。ドライブシ
ャフト６は、両端にスプライン加工された連結部６ａ，
６ａを設けたものであり、これら連結部６ａ，６ａは図
示せぬユニバーサルジョイントを介して、図１の駆動輪
７や終減速装置８に連結するものである。

【００１６】図３は本発明に係るダンパの断面図であ
る。ダンパ１０は、ウエイト（重錘）１１を可撓性スリ
ーブ１２で包んだものである。詳しくは、ダンパ１０
は、質量体としてのウエイト１１と、ウエイト１１をド
ライブシャフト６に嵌合にて取付けるための可撓性スリ
ーブ１２と、可撓性スリーブ１２をドライブシャフト６
に固定するためのバンド１３とからなる。

【００１７】ウエイト１１は、鉛や鉄鋼等の高密度の金
属材料からなる、所定質量の環状体又は円筒体である。
可撓性スリーブ１２は、ゴムや軟質樹脂等の可撓性を有
する材料からなる、環状体又は円筒体である。可撓性ス
リーブ１２が天然ゴムや合成ゴム等のゴム製品からなる
場合には、可撓性スリーブ１２はウエイト１１の外面
に、加硫にて接着することになる。

【００１８】この可撓性スリーブ１２は、ドライブシャ
フト６に嵌合する円筒状の弾性嵌合部１２ａと、弾性嵌
合部１２ａの外周面に設けたウエイト１１を包む薄肉の
被覆部１２ｂとからなる。ウエイト１１は、可撓性スリ
ーブ１２に同心で埋設するように一体的に成形したもの
であり、全周囲が覆われるので、錆びの心配がない。

【００１９】ところで本発明は、ドライブシャフト６に
ウエイト１１を固定に近い状態で取付けることを特徴と
する。このために、可撓性スリーブ１２のばね定数ｋを
高めて、ドライブシャフト６に嵌合できる限界程度ま
で、弾性変形の度合い（柔軟性）を下げた。

【００２０】ドライブシャフト６にダンパ１０を取付け
る場合の具体的な設定手法としては、例えば、次の
（１）〜（４）のステップからなる。 （１）ウエイト１１を取付けない状態で、ドライブシャ
フト６の共振周波数を測定する。このときの共振周波数
は、例えば１００Ｈｚである。 （２）このドライブシャフト６の共振周波数を、マスダ
ンパ効果によって所定の低減量（例えば１０Ｈｚ程度）
だけ低減させるのに必要な、ウエイト１１の重量ｗを設
定する。 （３）ウエイト１１の重量ｗと可撓性スリーブ１２のば
ね定数ｋとにより決定される、ダンパ１０の共振周波数
を少なくとも１０００Ｈｚに設定する。 （４）このときの可撓性スリーブ１２のばね定数ｋを設
定する。 （５）このばね定数ｋに基づき、可撓性スリーブ１２の
具体的な形状、材質、硬度、寸法等を設定する。ここ
で、「ダンパ１０の共振周波数」とは、主振動系として
のドライブシャフト６の振動の位相に対し、副振動系と
してのダンパ１０の振動の位相のずれによって、有効な
制振効果を発揮し得る周波数を意味する。

【００２１】可撓性スリーブ１２のばね定数ｋを設定す
るための具体的な構成としては、可撓性スリーブ１２
の硬度を少なくとも５０ＨＳ（ショア硬度５０）に設定
し、 弾性嵌合部１２ａの厚みｔを５ｍｍ以下に設定した。
この厚みｔは、可撓性スリーブ１２をダイナミックダン
パに組込む場合に比べて、半分以下である。このように
して、可撓性スリーブ１２のばね定数ｋを、少なくとも
１０００ｋｇｆ／ｍｍを越える値に設定した。そして、
ばね定数ｋを極めて大きくすることで、このばね定数ｋ
とウエイト１１の質量ｍとによって決定されるダンパ１
０の共振周波数ｆｎを、少なくとも１０００Ｈｚに設定
し、このときのダンパ１０のゲイン（共振倍率）Ｇを、
多くとも６ｄＢに設定した。

【００２２】このような可撓性スリーブ１２によって、
ウエイト１１をドライブシャフト６に固定に近い状態で
取付けるので、ドライブシャフト６にウエイト１１を溶
接する必要はなく、ドライブシャフト６に容易に取付け
ることができる。

【００２３】次に、上記ダンパ１０の動特性を説明す
る。一般に、ダンパの共振周波数をｆｎ、ウエイト１１
の質量をｍ（重量をｗ）、可撓性スリーブ１２のばね定
数をｋ、重力加速度をｇ（９．８ｍ／ｓ²）とすれば、
ｆｎは次式（１）で表すことができる。

【００２４】

【数１】

【００２５】図４はダンパの動特性を示すグラフであ
り、横軸をダンパの共振周波数ｆｎ（Ｈｚ）とし、縦軸
をダンパのゲインＧ（ｄＢ）、すなわち、共振倍率とし
て表したものである。破線にて示す曲線Ｇｄは、比較例
のダンパの動特性を示す曲線である。比較例のダンパ
は、上記図３に示すダンパ１０と類似した構成品であっ
て、ダンパの共振周波数ｆｎ＝８０〜４００Ｈｚのうち
の、特定の周波数のときに、ダンパのゲインＧが１５〜
２０ｄＢとなるように設定したものである。このような
比較例のダンパは、外部からドライブシャフトへ伝わる
振動の周波数ｆ＝８０〜４００Ｈｚのうちの、特定の周
波数において、対応するダンパの共振周波数ｆｎで、ダ
イナミックダンパ効果によってドライブシャフトを制振
する作用をなすことができる。

【００２６】一方、実線にて示す曲線Ｇｍは、本発明の
実施例のダンパの動特性を示す曲線であり、上記図３に
示すダンパ１０の動特性を示す。曲線Ｇｍで示すよう
に、上記式（１）に適当なばね定数ｋと重量ｗを代入す
ることでダンパ１０の共振周波数ｆｎを、少なくとも１
０００Ｈｚに設定し、このときのダンパ１０のゲインＧ
を、多くとも６ｄＢに設定した。このような本発明のダ
ンパ１０は、外部からドライブシャフト６へ伝わる振動
の周波数ｆ＝８０〜４００Ｈｚに対して、ダイナミック
ダンパ効果が極めて小さいことが判る。

【００２７】なお、ダンパのゲインＧは、標準状態の振
動の強さａ₀に対するダンパの振動の強さをａ₁として、
次式（２）で表したものである。 Ｇ＝２０・log（ａ₁／ａ₀） ………（２）

【００２８】次に、ダンパ１０の共振周波数ｆｎを、少
なくとも１０００Ｈｚに設定した理由を説明する。 （１）車両用エンジンや駆動輪からドライブシャフト６
へ伝わる振動は、一般に８０〜４００Ｈｚの周波数域
（特定の周波数域）が主成分である。この特定の周波数
域で、ドライブシャフト６の共振を防止するためには、
何等かのダンパを取付けたい。このためには、ウエイト
を包んだ可撓性スリーブからなるダイナミックダンパ
を、ドライブシャフト６の途中に取付けることが考えら
れる。

【００２９】（２）ところで、ダイナミックダンパ付き
ドライブシャフト６の制振効果を高めるには、ダイナミ
ックダンパの共振周波数を、上記特定の周波数域に正確
に設定する必要がある。ダイナミックダンパの共振周波
数がばらつくと、ダイナミックダンパ効果が低下するか
らである。 （３）そこで、上記図３に示すように、ウエイト１１を
包んだ可撓性スリーブ１２からなるダンパ１０を、ドラ
イブシャフト６の途中に取付けて、マスダンパ効果によ
ってドライブシャフト６を制振することが考えられる。

【００３０】（４）ダンパ１０がマスダンパ効果を発揮
するためには、可撓性スリーブ１２の機能のうち、副振
動系のばね部材としての機能を抑制する必要がある。そ
こで、可撓性スリーブ１２のばね定数ｋを高めることに
よって、副振動系のばね部材としての機能を抑制すれば
よい。ばね定数ｋが高まれば、ばね定数ｋとウエイト１
１の質量ｍとによって決定される、ダンパ１０の共振周
波数ｆｎは高まる。 （５）ダンパ１０の共振周波数ｆｎを、上記特定の周波
数域よりも大きくすることによって、ダンパ１０のダイ
ナミックダンパ効果を抑制することができる。具体的に
は、上記特定の周波数域８０〜４００Ｈｚに対して、ダ
ンパ１０の共振周波数ｆｎを少なくとも１０００Ｈｚに
設定した。ダンパ１０の共振周波数ｆｎと特定の周波数
域との差をこの程度にすれば、ダイナミックダンパ効果
の抑制に十分役立つ。

【００３１】（６）一方、可撓性スリーブ１２のばね定
数ｋを高めても、ドライブシャフト６にウエイト１１を
取付ける機能は残る。従って、ウエイト１１はドライブ
シャフト６に直接に固定された構成と概ね同様の構成と
なり、マスダンパ効果を発揮する。 （７）このように、ダンパ１０の共振周波数ｆｎを増大
させることにより、ダンパ１０は、ダイナミックダンパ
効果が大幅に低減するとともに、マスダンパ効果が十分
に顕在化する。 （８）これが、ダンパ１０の共振周波数ｆｎを、少なく
とも１０００Ｈｚに設定した理由である。ダンパ１０の
共振周波数ｆｎの上限は、可撓性スリーブ１２がドライ
ブシャフト６に嵌合できる限界程度まで、ばね定数ｋを
高めたときの共振周波数ｆｎとする。

【００３２】以上のように、ドライブシャフト６にダン
パ１０を備えたので、ウエイト１１の質量ｍを大きくす
るに従って、ドライブシャフト６の共振周波数ｆｎは低
下する。これに伴い、ドライブシャフト６の共振周波数
が、車両としての常用域（特定の周波数域８０〜４００
Ｈｚ）よりも下がり、この結果、ドライブシャフトの制
振効果を、広い周波数域で得ることができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１の発明では、ウエイトを包んだ可撓性ス
リーブのばね定数を高めて、ダンパの共振周波数を少な
くとも１０００Ｈｚに設定したので、可撓性スリーブの
機能のうち、副振動系のばね部材としての機能を極力抑
えて、ドライブシャフトにウエイトを取付ける機能に限
定することができる。従って、ドライブシャフトへ伝わ
る振動の周波数８０〜４００Ｈｚに対して、ダンパの共
振周波数は少なくとも１０００Ｈｚであり、大きく異な
るので、ダンパのダイナミックダンパ効果は、ほとんど
ない。一方、ドライブシャフトにウエイトを概ね直接的
に固定したので、ウエイトはマスダンパ効果を発揮す
る。マスダンパ効果を利用するダンパは、ダイナミック
ダンパ効果を利用するダンパに比べて、可撓性スリーブ
の品質の影響を受け難い。品質が緩くてすむ可撓性スリ
ーブの生産管理は容易である。しかも、ウエイトを可撓
性スリーブによってドライブシャフトに取付けるので、
ドライブシャフトにウエイトを溶接する必要はない。こ
の結果、ダンパ付きドライブシャフトの量産性を高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車両の動力伝達系統の模式図

【図２】本発明に係るダンパを取付けたドライブシャフ
トの構成図

【図３】本発明に係るダンパの断面図

【図４】ダンパの動特性を示すグラフ

【図５】ダイナミックダンパを取付けた車両用ドライブ
シャフトの振動特性を示すグラフ

【図６】マスダンパを取付けた車両用ドライブシャフト
の説明図

【図７】マスダンパを取付けた車両用ドライブシャフト
の振動特性を示すグラフ

【符号の説明】

１…車両の動力伝達系統、２…エンジン、６…ドライブ
シャフト、７…駆動輪、８…終減速装置、１０…ダン
パ、１１…ウエイト、１２…可撓性スリーブ、１３…バ
ンド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエイトを包んだ可撓性スリーブからな
   るダンパを軸の途中に取付けた車両用ドライブシャフト
   において、前記可撓性スリーブのばね定数を高めること
   により、前記ダンパの共振周波数を少なくとも１０００
   Ｈｚに設定したことを特徴とする車両用ドライブシャフ
   ト。