(57)【要約】【課題】動力伝達軸においてバランスピースを簡単な作業で取り付ける。【解決手段】繊維強化プラスチック製の管体２を備える動力伝達軸１にバランスピース９を取り付ける方法であって、管体２の外周面形状に倣った形状の取付面１１を有し、ビス通し孔１２が形成されたバランスピース９を準備する準備工程と、バランスピース９と管体２との間でビス通し孔１２を塞ぐようにシール部材１０をセットするシール部材セット工程と、ビス通し孔１２に通したタッピングビス８で、シール部材１０を突き破ったうえで管体２を貫通するようにねじ込むビスねじ込み工程と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化プラスチック製の管体を備える動力伝達軸において、
前記管体の外周面にタッピングビスで取り付けられるバランスピースと、
前記管体と前記バランスピースとに挟まれ、前記タッピングビスが貫通するシール部材と、
を備えることを特徴とする動力伝達軸。
【請求項２】
前記管体は、炭素繊維強化プラスチック製であることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達軸。
【請求項３】
前記シール部材は、樹脂製またはゴム製のシート部材であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の動力伝達軸。
【請求項４】
前記管体は、中央部から両端部に向かうに連れて外径が縮径し、外周面が前記両端部の一端部から他端部にかけて軸線方向に円弧状に形成された本体部を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の動力伝達軸。
【請求項５】
前記管体は、一端部から他端部まで外径が均一に形成された本体部を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の動力伝達軸。
【請求項６】
前記管体は、中央部から他端部まで外径が均一に形成され、前記中央部から一端部に向かうに連れて外径が縮径し、外周面が軸線方向に曲線状に形成された本体部を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の動力伝達軸。
【請求項７】
繊維強化プラスチック製の管体を備える動力伝達軸にバランスピースを取り付ける方法であって、
前記管体の外周面形状に倣った取付面形状を有し、ビス通し孔が形成されたバランスピースを準備する準備工程と、
前記バランスピースと前記管体との間で前記ビス通し孔を塞ぐようにシール部材をセットするシール部材セット工程と、
前記ビス通し孔に通したタッピングビスで、前記シール部材を突き破ったうえで前記管体を貫通するようにねじ込むビスねじ込み工程と、
を備えることを特徴とする動力伝達軸のバランスピースの取り付け方法。
【請求項８】
前記シール部材セット工程は、シール部材を予め前記バランスピースの取付面に貼着することを特徴とする請求項７に記載の動力伝達軸のバランスピースの取り付け方法。
【請求項９】
前記シール部材セット工程は、シール部材を予め前記管体の前記バランスピース取付予定面に貼着することを特徴とする請求項７に記載の動力伝達軸のバランスピースの取り付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達軸およびそのバランスピースの取り付け方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のプロペラシャフト（動力伝達軸）は、車両の前後方向に延びて、原動機で発生し変速装置で減速された動力を終減速装置に伝達する。プロペラシャフトにおいては、回転バランスを調整するための錘としてバランスピースを外周面に取り付けることが行われている。特許文献１には、繊維強化プラスチック製の管体にバランスピースを熱溶着により取り付ける技術が記載されている。特許文献２には、バランスピースを管体の外周面に配置したうえで熱収縮チューブで覆う技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１７３１５７号公報
【特許文献２】特開２０１６−１８３７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１、２の技術によれば、バランスピースを管体に取り付けるにあたり加熱工程が必要となるため、手間のかかる作業となって動力伝達軸の製造コストが高くなりやすい。
【０００５】
本発明は、以上のような問題を解決するために行われたものであり、その目的は、動力伝達軸においてバランスピースを簡単な作業で取り付けることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、繊維強化プラスチック製の管体を備えた動力伝達軸において、前記管体の外周面にタッピングビスで取り付けられるバランスピースと、前記管体と前記バランスピースとに挟まれ、前記タッピングビスが貫通するシール部材と、を備えることを特徴とする。
また、繊維強化プラスチック製の管体を備える動力伝達軸にバランスピースを取り付ける方法であって、前記管体の外周面形状に倣った取付面形状を有し、ビス通し孔が形成されたバランスピースを準備する準備工程と、前記バランスピースと前記管体との間で前記ビス通し孔を塞ぐようにシール部材をセットするシール部材セット工程と、前記ビス通し孔に通したタッピングビスで、前記シール部材を突き破ったうえで前記管体を貫通するようにねじ込むビスねじ込み工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、次のような効果が奏される。
（１）タッピングビスを利用した取り付け構造のため、加熱工程を要することがなく、バランスピースの取り付け作業を迅速かつ容易に行える。
（２）タッピングビスのねじ込み動作により、シール部材の一部が管体に形成されたビス孔に喰い込むことで、ねじ部とビス孔との隙間がシール部材によりシールされる。これにより、管体の水密性が確保される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第一実施形態の動力伝達軸の側面図である。
【図２】第一実施形態の動力伝達軸におけるバランスピース周りの断面図である。
【図３】バランスピースおよびシール部材の外観斜視図である。
【図４】バランスピースの取り付け方法のフローチャートである。
【図５】第二実施形態の動力伝達軸の側面図である。
【図６】第二実施形態の動力伝達軸におけるバランスピース周りの断面図である。
【図７】第三実施形態の動力伝達軸の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
各実施形態について図面を参照しながら説明する。各実施形態では、本発明の動力伝達軸を、ＦＦ（Ｆｒｏｎｔ−ｅｎｇｉｎｅ  Ｆｒｏｎｔ−ｄｒｉｖｅ）ベースの四輪駆動車に搭載されるプロペラシャフトに適用した例を挙げる。また、各実施形態で共通する技術的要素には、共通の符号を付し、重複説明は省略する。
【００１０】
［第一実施形態］
図１に示すように、動力伝達軸１は、車両の前後方向に延在し、軸線Ｏ１を中心軸とする略円筒状の管体２（パイプ）を備えている。また、動力伝達軸１は、管体２の前端の内側に接続された連結部材としてのスタブヨーク３と、管体２の後端の内側に接続された連結部材としてのスタブシャフト４と、を備えている。管体２は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）で形成されている。本発明において繊維強化プラスチックに使用される強化繊維は、炭素繊維に限られず、ガラス繊維やアラミド繊維であってもよい。
【００１１】
管体２は、本体部１１０と、本体部１１０の前側に配置された第一接続部１２０と、本体部１１０の後側に配置された第二接続部１３０と、本体部１１０と第二接続部１３０との間に位置する傾斜部１４０と、を備えている。
【００１２】
本体部１１０の外径は、中央部１１３から両端部（前端部（他端部）１１１及び後端部（一端部）１１２）に向かうに連れて縮径しており、中央部１１３の外径は両端部（前端部（他端部）１１１及び後端部（一端部）１１２）の外径よりも大きい。つまり、軸線Ｏ１に沿って本体部１１０を切った場合には、本体部１１０の外周面の断面形状は、緩やかな曲線を描き、外側に向けて突出する円弧状となっている。よって、本体部１１０の外形は、中央部１１３が径方向外側に膨らんだ樽形状（バレル形状）となっている。また、本体部１１０の板厚は、両端部（前端部（他端部）１１１及び後端部（一端部）１１２）から中央部１１３に向うにしたがい薄くなっており、中央部１１３の板厚は、両端部（前端部（他端部）１１１及び後端部（一端部）１１２）の板厚よりも薄く形成されている。
【００１３】
第一接続部１２０の内周面は、スタブヨーク３の接続部５の多角形状の外周面に倣った多角形状を呈している。第二接続部１３０の内周面も、スタブシャフト４の接続部７の多角形状の外周面に倣った多角形状を呈している。
【００１４】
傾斜部１４０の外径は、本体部１１０から第二接続部１３０に向かうにしたがい次第に縮径し、円錐台形状となっている。また、傾斜部１４０の板厚は、第二接続部１３０側（後側）の端部から本体部１１０側（前側）の端部に向かうに連れて漸次薄くなっている。このため、傾斜部１４０のうち前端部の板厚が最も薄く、脆弱部を構成している。脆弱部は、動力伝達軸１に車両が前方から衝突されて衝突荷重が入力すると、軸線Ｏ１に対して傾斜する傾斜部１４０にせん断力が作用する。そして、傾斜部１４０に作用するせん断力が所定値を超えると、傾斜部１４０の前端部（脆弱部）が破損する。このため、車両衝突時、車体の前部に搭載されたエンジンや変速機は速やかに後退し、衝突エネルギーは車体の前部により吸収される。
【００１５】
スタブヨーク３は、カルダンジョイントを構成する金属製の部材である。スタブヨーク３の接続部５は、後端側が開口した筒形状を呈している。接続部５の外周面は、軸線Ｏ１方向視で多角形状を呈している。スタブシャフト４は、等速ジョイントを構成する金属製の部材である。スタブシャフト４は、等速ジョイントの動力伝達部材に一体に回転するように連結する連結部６と、連結部６の前端に形成され管体２の第二接続部１３０の内側に接続する接続部７と、を備えている。接続部７の外周面は、軸線Ｏ１方向視で多角形状を呈している。
【００１６】
図２において、動力伝達軸１は、管体２の外周面にタッピングビス８で取り付けられるバランスピース９と、管体２とバランスピース９とに挟まれ、タッピングビス８が貫通するシール部材１０と、を備えている。
【００１７】
バランスピース９は、動力伝達軸１の回転バランスを調整するための金属製の錘である。バランスピース９は、例えば管体２の本体部１１０に取り付けられる。バランスピース９は、本体部１１０の外周面に倣った形状の取付面１１を有する矩形状の薄板片である。取付面１１は、軸線Ｏ１方向視では軸線Ｏ１を中心とする円弧状に形成され、図２に示す側面視では本体部１１０の樽形状の外周面に倣った円弧状に形成されている。バランスピース９には、ビス通し孔１２が形成されている。
【００１８】
シール部材１０は、樹脂製またはゴム製の薄いシート部材で構成されている。シール部材１０は、バランスピース９と縁が重なる矩形状を呈しており、後述するように当初はバランスピース９のビス通し孔１２を塞いでおり、タッピングビス８のねじ込み時にタッピングビス８により一部が突き破られるようになっている。
【００１９】
タッピングビス８は、ねじ部１３と大径の頭部１４とを備えている。タッピングビス８は、ねじ部１３がビス通し孔１２に通されて本体部１１０の内側まで貫通するようにねじ込まれている。
【００２０】
「バランスピース９の取り付け方法」
バランスピース９の取り付け方法について、図４のフローチャートを適宜に参照して説明する。バランスピース９の取り付け方法は、管体２の外周面形状に倣った形状の取付面１１を有し、ビス通し孔１２が形成されたバランスピース９を準備する準備工程と、バランスピース９と管体２との間でビス通し孔１２を塞ぐようにシール部材１０をセットするシール部材セット工程と、ビス通し孔１２に通したタッピングビス８で、シール部材１０を突き破ったうえで管体２を貫通するようにねじ込むビスねじ込み工程と、を備える。
【００２１】
まず、準備工程において、管体２の外周面形状に倣った形状の取付面１１を有し、ビス通し孔１２が形成されたバランスピース９を準備する（ステップＳ１）。続いて、シール部材セット工程では、準備工程で準備されたバランスピース９に対しシール部材１０をセットする（ステップＳ２）。シール部材セット工程の一例では、図３のように、シール部材１０を予めバランスピース９の取付面１１に貼着しておく。貼着方法は、別途に接着剤を用いてもよいし、シール部材１０の表面の粘性を利用した単なる仮貼着としてもよい。また、シール部材セット工程では、シール部材１０を管体２におけるバランスピース９の取付予定面に貼着しておき、その上からバランスピース９を重ね置きする形態でもよい。
【００２２】
シール部材セット工程の後、ビスねじ込み工程（ステップＳ３）において、シール部材１０を管体２の外周面にあてがってバランスピース９を管体２の外周面に配置させる。そして、タッピングビス８をビス通し孔１２に通し、ねじ部１３が管体２を貫通して頭部１４がバランスピース９の外面に当たるまでねじ込む。この過程で、ビス通し孔１２を塞いでいたシール部材１０の中央部がねじ部１３の先端により突き破られる。破れたシール部材１０のねじ部１３周りは、タッピングビス８のねじ込み動作に引きずられるようにして、管体２に形成されたビス孔１５に喰い込む。つまり、ねじ部１３とビス孔１５との隙間がシール部材１０によりシールされる。
【００２３】
以上のように、繊維強化プラスチック製の管体２と、管体２の外周面にタッピングビス８で取り付けられるバランスピース９と、管体２とバランスピース９とに挟まれ、タッピングビス８が貫通するシール部材１０と、を備える動力伝達軸１によれば、または、前記の準備工程とシール部材セット工程とビスねじ込み工程とによるバランスピース９の取り付け方法によれば、次のような効果が奏される。
【００２４】
（１）タッピングビス８を利用した取り付け構造となり、バランスピース９の取り付け作業を迅速かつ容易に行える。
（２）タッピングビス８のねじ込み動作により、シール部材１０の一部が管体２に形成されたビス孔１５に喰い込むことで、ねじ部１３とビス孔１５との隙間がシール部材１０によりシールされる。これにより、たとえビス通し孔１２や、管体２の外周面とバランスピース９との隙間から水等が入り込んだとしても、管体２の内部までの水の浸入が阻止され、管体２の水密性が確保される。
【００２５】
また、シール部材１０を、樹脂製またはゴム製のシート部材とすることで、管体２に形成されるビス孔１５への喰い込みが容易となり、高いシール性が確保される。
【００２６】
シール部材セット工程として、シール部材１０を予めバランスピース９の取付面１１に貼着する方法とすれば、管体２にシール部材１０をセットする作業を迅速かつ容易に行える。
【００２７】
さらに、本実施形態では、管体２が、中央部１１３から両端部（前端部（他端部）１１１、後端部（一端部）１１２）に向かうに連れて外径が縮径し、外周面が後端部（一端部）１１２から前端部（他端部）１１１にかけて軸線Ｏ１方向に円弧状に形成された本体部１１０を備える。これによれば、曲げ応力が集中し易い管体２の本体部１１０に樽形状部が形成され、所定の曲げ強度を有することとなる。一方で、曲げ応力が集中し難い本体部１１０の両端部（前端部（他端部）１１１及び後端部（一端部）１１２）は、外径が小径に形成されることで軽量化されている。本体部１１０の中央部１１３においても、板厚が薄くなっていることで軽量化されている。よって、動力伝達軸１は、中央部１１３の所定の曲げ剛性を確保しつつ軽量化がなされ、曲げ一次共振点が向上する。
【００２８】
［第二実施形態］  図５において、第二実施形態の動力伝達軸２１も、第一実施形態と同様に、管体２の外周面にタッピングビス８で取り付けられるバランスピース９と、管体２とバランスピース９とに挟まれ、タッピングビス８が貫通するシール部材１０と、を備えている。バランスピース９の取り付け方法も、第一実施形態と同様の準備工程、シール部材セット工程、ビスねじ込み工程で行うことができる。
【００２９】
動力伝達軸２１は、管体２が、一端部（後端部１１２）から他端部（前端部１１１）まで外径が均一に形成されたストレートな本体部２１０を備えている。バランスピース９は、本体部２１０に取り付けられる矩形状の薄板片からなる。取付面１１は、軸線Ｏ１方向視では軸線Ｏ１を中心とする円弧状に形成され、図６に示す側面視では、円弧状に形成された第一実施形態とは異なり、軸線Ｏ１方向に沿った直線状に形成されている。
【００３０】
第二実施形態によれば、管体２の本体部２１０の外径を均一にすることにより、管体２の形状を簡素化でき、成形コストの低減を図れる。
【００３１】
［第三実施形態］  図７において、第三実施形態の動力伝達軸３１も、第一実施形態と同様に、管体２の外周面にタッピングビス８で取り付けられるバランスピース９と、管体２とバランスピース９とに挟まれ、タッピングビス８が貫通するシール部材１０と、を備えている。バランスピース９の取り付け方法も、第一実施形態と同様の準備工程、シール部材セット工程、ビスねじ込み工程で行うことができる。
【００３２】
動力伝達軸３１は、管体２が、中央部１１３から他端部（前端部１１１）まで外径が均一に形成され、中央部１１３から一端部（後端部１１２）に向かうに連れて外径が縮径し、外周面が軸線Ｏ１方向に曲線状に形成された本体部３１０を備えている。バランスピース９は、本体部３１０に取り付けられる矩形状の薄板片からなる。取付面１１は、バランスピース９を中央部１１３から他端部（前端部１１１）の間に取り付ける場合は第二実施形態と同一形状に形成し、バランスピース９を中央部１１３から一端部（後端部１１２）の間に取り付ける場合は第一実施形態と同一形状に形成される。
【００３３】
第三実施形態によれば、中央部１１３から他端部（前端部１１１）まで外径が均一に形成されるため、構造を簡素化でき、さらに、外径均一部分にバランスピース９を取り付けることでバランスピース９の形状も簡素化できる。また、一端部（後端部１１２）から中央部１１３に向かうに連れて外径が拡径しているため、曲げ強度も確保できる。
【００３４】
以上、好適な実施形態を説明した。各実施形態では、バランスピース９を本体部１１０，２１０、３１０に取り付けたが、バランスピース９の取り付け範囲はこれに限らない。傾斜部１４０に取り付けてもよいし、タッピングビス８がスタブヨーク３やスタブシャフト４と干渉しなければ第一接続部１２０や第二接続部１３０に取り付けてもよい。また、複数のバランスピース９を取り付けてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１，２１，３１  動力伝達軸
２    管体
８    タッピングビス
９    バランスピース
１０    シール部材
１１    取付面
１２    ビス通し孔
【図１】
2020138584.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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