(57)【要約】【課題】スプライン嵌合部の重量増加をできるだけ抑えつつ、当該スプライン嵌合部における最大曲げ応力を低減する。【解決手段】端部に雄スプライン溝６ａが形成された第１軸６と、雄スプライン溝６ａに挿入嵌合された雌スプライン溝５ａａが端部に形成された第２軸５と、を備える。第１軸６と第２軸５とがスプライン嵌合により重なり合う重合部１５ａの両端位置１５ａ１，１５ａ２において、第２軸５の外周部に径方向外側に突出した第１凸部２３および第２凸部２４が形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部に雄スプライン溝が形成された第１軸と、
前記雄スプライン溝に挿入嵌合された雌スプライン溝が端部に形成された第２軸と、
を備える動力伝達軸において、
第１軸と第２軸とがスプライン嵌合により重なり合う重合部の両端位置において、第２軸の外周部に径方向外側に突出した凸部が形成されている、
ことを特徴とする動力伝達軸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スプライン嵌合により連結された動力伝達軸に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等のエンジンの動力を伝達する動力伝達軸は、複数の軸材が連結されることによって構成されている。例えば、一方の軸の端部に雄スプライン溝を形成し、他方の軸の端部に雌スプライン溝を形成して、上記雌スプラインに上記雄スプラインを挿入嵌合して回転一体となるようにしたものが車両の動力伝達軸として使用される（例えば特許文献１，２を参照。）。
【０００３】
図３は、従来の四輪駆動車のトランスアクスル５１、トランスファー５２等を示している。符号５７は、デファレンシャルギヤ、符号５５はデファレンシャルギヤ５７のデフケースである。また、符号１０は車両の前輪に連結されているドライブシャフトである。トランスアクスルケース６１は、図示しないエンジンに固定されており、トランスファーケース６２は、スティフナ６４を介して図示しないエンジンに固定されている。
【０００４】
また、トランスファー５２は、中空軸状のリングギヤマウンティングケース５６と、このリングギヤマウンティングケース５６に固設されたリングギヤ６６と、このリングギヤ６６に噛合したドリブンギヤ６７とで構成されている。リングギヤ６６とドリブンギヤ６７とはハイポイドギヤを形成している。なお、ドリブンギヤ６７は、図示しないプロペラシャフトに回転一体に連結されている。
【０００５】
図４は、図３に示すスプライン嵌合部６５の拡大図である。この図４に示すように、デフケース５５の一側部には、中空軸部５５ａが形成されており、この中空軸部５５ａの端部に雌スプライン溝５５ａａが形成されている。この中空軸部５５ａの雌スプライン溝５５ａａには、リングギヤマウンティングケース６の端部に形成された雄スプライン溝５６ａが挿入嵌合されている。
【０００６】
デフケース５５に固設されたリングギヤ５４にはヘリカルギヤが採用されているため、エンジン側から駆動輪側へ動力が伝達される際に、そのリングギヤ５４は、図５に示すように、矢印Ｆ１で示す方向の力（反力）を受ける。また、トランスファー５２にはハイポイドギヤが採用されているため、トランスファー５２のリングギヤ６６は、矢印Ｆ２で示す方向の力（反力）を受ける。このため、デフケース５５およびリングギヤマウンティングケース５６には、矢印Ｍで示す方向の曲げモーメントが発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−１１７５０４号公報
【特許文献２】特開２００５−１９９８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
スプライン嵌合部６５を有する動力伝達軸（デフケース５５およびリングギヤマウンティングケース５６）に曲げモーメントが発生すると、そのスプライン嵌合部６５に最大応力が発生し易くなる。特に最近は、エンジンの駆動力の増大に伴って上記曲げモーメントも増大しており、仮にスプライン嵌合部６５の強度が不十分であれれば、スプライン嵌合部６５のデフケース５５側が内径を押し広げられるようにして変形するおそれがある。
【０００９】
このような変形を防止するために、トランスアクスルケース６１をエンジンに固定し、さらに、図３に示すように、スティフナ６４等を用いてトランスファーケース６２もエンジンに固定することが行われるようになった。これにより、上記曲げモーメントおよびスプライン嵌合部６５における最大曲げ応力の低減が図られる。
【００１０】
また、デフケース５５の中空軸部５５ａのスプライン嵌合部６５における肉厚を一様に厚くして、当該部分の最大曲げ応力の低減を図ることも可能である。
【００１１】
しかしながら、スティフナ６４を設けると重量増加や組付け工数の増加を招くという問題がある。また、ＦＦ４ＷＤ車においては、トランスファーケース６２周辺にスティフナ６４の取り付けスペースを確保することが困難であったり、トランスファーケース６２の形状が制約を受けるおそれがあった。
【００１２】
また、デフケース５５の中空軸部５５ａのスプライン嵌合部６５における肉厚を一様に厚くすることも重量増加を招く点で問題があった。
【００１３】
本発明は上記問題点に鑑みて創案されたものであり、トランスファーケースをエンジンに固定することなく、スプライン嵌合部の重量増加をできるだけ抑えつつ、当該スプライン嵌合部における最大曲げ応力を低減できる動力伝達軸を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の課題を解決するための手段として、本発明の動力伝達軸は、以下のように構成されている。すなわち、本発明の動力伝達軸は、端部に雄スプライン溝が形成された第１軸と、前記雄スプライン溝に挿入嵌合された雌スプライン溝が端部に形成された第２軸と、を備えることを前提とし、第１軸と第２軸とがスプライン嵌合により重なり合う重合部の両端位置において、第２軸の外周部に径方向外側に突出した凸部が形成されている、ことを特徴としている。
【００１５】
かかる構成を備える動力伝達軸によれば、第２軸の外周部の肉厚を部分的に厚くするだけで、スプライン嵌合部の変形を抑制することができ、しかも、スプライン嵌合部における重量増加を最小限に抑えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る動力伝達軸によれば、トランスファーケースをエンジンに固定しなくても、スプライン嵌合部における重量増加を最小限に抑えつつ、スプライン嵌合部の変形を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係るトランスアクスル、トランスファーなどをドライブシャフトの軸線を含む平面で切断して示した断面図である。
【図２】図１のスプライン嵌合部の拡大断面図である。ドライブシャフトの図示は省略している。
【図３】従来例に係るトランスアクスル、トランスファーなどをドライブシャフトの軸線を含む平面で切断して示した断面図である。
【図４】図３のスプライン嵌合部の拡大断面図である。ドライブシャフトの図示は省略している。
【図５】従来例に係るトランスアクスルとトランスファーとを連結する動力伝達軸に作用する曲げモーメントを説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、四輪駆動車両用のトランスアクスル１およびトランスファー２を示している。図２は、後述するスプライン嵌合部１５の拡大図である。本発明の動力伝達軸３は、互いにスプライン嵌合されているデフケース５およびリングギヤマウンティングケース６に適用されている。
【００１９】
符号７はデファレンシャルギヤである。デファレンシャルギヤ７は、上記デフケース５、このデフケース５に固設されたヘリカルギヤからなるリングギヤ４、一対のピニオンギヤ８，８および一対のサイドギヤ９，９で構成されている。
【００２０】
符号１０，１０はドライブシャフトであり、それぞれの端部は上記サイドギヤ９，９にスプライン嵌合されている。
【００２１】
トランスアクスルケース１１は、図示しないエンジンに固定され、トランスファーケース１２は、トランスアクスルケース１１に固定されている。従来例で説明したようにトランスファーケース１２をスティフナを用いてエンジンに固定してもよいが、本実施形態では、トランスファーケース１２はトランスアクスルケース１１のみに固定されておりエンジンには固定されていない。
【００２２】
デファレンシャルギヤ７のリングギヤ４およびデフケース５は、図示しないエンジンにより変速機を介して回転駆動されるようになっている。このデフケース５の回転駆動力は、ピニオンギヤ８，８、サイドギヤ９，９を介してドライブシャフト１０，１０に伝達され、図示しない車両の前輪を回転させる。デフケース５は、トランスアクスルケース１１内に軸受１８，１９によって回転自在に支持されている。
【００２３】
デフケース５の一側部には、ドライブシャフト１０の周囲に沿って中空軸部５ａが延在しており、この中空軸部５ａの端部に雌スプライン溝５ａａ（図２参照）が形成されている。この中空軸部５ａには、雄スプライン溝６ａが端部に形成された中空軸状のリングギヤマウンティングケース６がスプライン嵌合されている。つまり、上記雌スプライン溝５ａａに上記雄スプライン溝６ａが挿入嵌合されている。なお、ドライブシャフト１０とリングギヤマウンティングケース６とは相対回転自在となっている。
【００２４】
図１に示すように、リングギヤマウンティングケース６は、トランスファーケース１２内の軸受２０，２１に回転自在に支持されている。リングギヤマウンティングケース６にはリングギヤ１６が固設されており、このリングギヤ１６と、このリングギヤ１６に噛合したドリブンギヤ１７とがハイポイドギヤを形成してトランスファー２を構成している。なお、ドリブンギヤ１７は、図示しないプロペラシャフトに回転一体に連結されている。
【００２５】
デフケース５の中空軸部５ａとリングギヤマウンティングケース６とがスプライン嵌合することによって重なり合う部分（以下「重合部１５ａ」という。）における両端位置１５ａ１，１５ａ２においては、中空軸部５ａの外周部に径方向外側に突出した第１凸部２３および第２凸部２４が形成されている。これらの第１凸部２３および第２凸部２４は周方向全体に亘って形成されている。なお、第１凸部２３および第２凸部２４の径方向外側への突出高さは、後述する曲げモーメントによって生じる最大応力がデフケース５に使用される材料の許容応力以下となるように設定されることが望ましい。
【００２６】
上記デフケース５に固設されたリングギヤ４には、ヘリカルギヤが採用されているため、エンジン側から駆動輪側へ動力が伝達される際に、リングギヤ４およびデフケース５は、矢印Ｆ１で示す方向の力（反力）を駆動側ギヤ（リングギヤ４と噛合したギヤ）から受ける。また、トランスファー２（リングギヤ１６およびドリブンギヤ１７）にはハイポイドギヤが採用されているため、リングギヤ１６およびリングギヤマウンティングケース６は、矢印Ｆ２で示す方向の力（反力）をドリブンギヤ１７から受ける。
【００２７】
このため、デフケース５およびリングギヤマウンティングケース６には、矢印Ｍで示す方向に曲げモーメントが働く。スプライン嵌合部１５を有するデフケース５（中空軸部５ａ）およびリングギヤマウンティングケース６に曲げモーメントが働くと、そのスプライン嵌合部１５の重合部１５ａの両端位置１５ａ１，１５ａ２に最大応力が発生する。しかし、デフケース５の中空軸部５ａの外周部には、重合部１５ａの両端位置１５ａ１，１５ａ２において、径方向外側に突出した第１凸部２３および第２凸部２４が形成されて肉厚が増しているため、中空軸部５ａに生じる最大曲げ応力が抑制される。これにより、デフケース５の中空軸部５ａがリングギヤマウンティングケース６によって押し広げられるような変形が防止される。
【００２８】
なお、本願発明者は、ＣＡＥ解析により、上記曲げモーメントＭが発生する際に、上記重合部１５ａの両端位置１５ａ１，１５ａ２における雌スプライン溝５ａａの歯元の応力が最も高くなることを確認している。本発明によればこの歯元の応力を低減できるようになる。
【００２９】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施の形態におけるデフケース５とリングギヤマウンティングケース６とから構成される動力伝達軸３によれば、デフケース５の中空軸部５ａの肉厚を部分的に厚くするだけで、スプライン嵌合部１５の変形および破損を防止することができ、しかも、スプライン嵌合部１５における重量増加を最小限に抑えることができる。
【００３０】
また、本発明によれば、曲げモーメントを抑制するために、スティフナ等を用いてトランスファーケース１２をエンジンに固定する必要もなくなる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、例えば自動車の動力伝達軸、特に、スプライン嵌合部を有する動力伝達軸に適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
３  動力伝達軸
５  デフケース（第２軸）
５ａａ  雌スプライン溝
６  リングギヤマウンティングケース（第１軸）
６ａ  雄スプライン溝
１５  スプライン嵌合部
１５ａ  重合部
１５ａ１  重合部の端位置
１５ａ２  重合部の端位置
２３  第１凸部
２４  第２凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2011012793.tif 000006
【図５】
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