(57)【要約】【課題】車両用動力伝達装置が負トルクを伝達する際に発生するＮＶのピーク値を低減するとともに、フレキシブルカップリングにおける負トルク伝達線材の強度の過剰スペックを緩和する。【解決手段】円周上に等間隔に配置された線材巻部材１１と、隣り合う線材巻部材１１同士に巻き掛けられたトルク伝達線材１２と、線材巻部材１１およびトルク伝達線材１２を埋設した環状弾性体１３を備え、トルク伝達線材１２が第１トルク伝達線材１２Ａと、この第１トルク伝達線材１２Ａと比較して断面積総和が１／２とされた第２トルク伝達線材１２Ｂとからなるフレキシブルカップリング１０。このフレキシブルカップリング１０を、第１トルク伝達線材１２Ａが正トルクの伝達を担い、第２トルク伝達線材１２Ｂが負トルクの伝達を担うようにして、正トルク伝達時よりも負トルク伝達時の方が噛合い伝達誤差が大きくなるハイポイドギヤを有する車両用動力伝達装置に組み込む。【選択図】図３
2011133084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線を中心とした円周上に等間隔に配置された４個以上の複数個の線材巻部材と、
円周方向に隣り合う線材巻部材同士に巻き掛けられたトルク伝達線材と、
前記線材巻部材および前記トルク伝達線材を埋設した環状弾性体と、
を備えるフレキシブルカップリングであって、
前記トルク伝達線材は第１トルク伝達線材と第２トルク伝達線材とが周方向に交互に配設されたものであって、第１トルク伝達線材がトルク伝達を担う場合より第２トルク伝達線材がトルク伝達を担う場合の方がねじり剛性が低くなるように、第１トルク伝達線材および第２トルク伝達線材の諸元が設定されている、ことを特徴とするフレキシブルカップリング。
【請求項２】
請求項１に記載のフレキシブルカップリングにおいて、
前記第１トルク伝達線材がトルク伝達を担う場合より前記第２トルク伝達線材がトルク伝達を担う場合の方がねじり剛性が低くなるように、前記第１トルク伝達線材の断面積総和より前記第２トルク伝達線材の断面積総和のほうが少なくなっている、ことを特徴とするフレキシブルカップリング。
【請求項３】
請求項２に記載のフレキブルカップリングにおいて、
前記第１トルク伝達線材と前記第２トルク伝達線材との線径が互いに同一であり、
前記第１トルク伝達線材の巻数より前記第２トルク伝達線材の巻数の方が少ないことを特徴とするフレキシブルカップリング。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載のフレキシブルカップリングと、
該フレキシブルカップリングによって回転一体に連結される駆動源側回転軸および駆動輪側回転軸と、
前記回転軸に回転一体に連結されたギヤ装置と、
を備え、
前記第１トルク伝達線材が正トルクの伝達を担い、前記第２トルク伝達線材が負トルクの伝達を担うように、前記各線材巻部材が駆動源側回転軸と駆動輪側回転軸とに周方向に交互に固定され、
前記ギヤ装置は、正トルク伝達時よりも負トルク伝達時の方が噛合い伝達誤差が大きくなるハイポイドギヤを有するものである、ことを特徴とする動力伝達装置。
【請求項５】
請求項４に記載の動力伝達装置において、
前記第２トルク伝達線材の断面積総和は、前記ハイポイドギヤの噛合い点発生力の周波数応答特性のピーク値を最小とするように設定されていることを特徴とする動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸同士を連結して回転トルクを伝達するとともに、両軸間で振動や撓みを吸収するフレキシブルカップリングおよびこのフレキシブルカップリングを有する車両用動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のプロペラシャフト等の回転軸の連結に、フレキシブルカップリングが使用されることがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このフレキシブルカップリングは、回転軸線を中心とした円周上に等間隔に配置された線材巻部材（特許文献１では「糸巻」と称されている。）と、円周方向に隣り合う各２個の線材巻部材に跨ってそれぞれループ状に巻き掛けられたトルク伝達線材（特許文献１では「連結帯」と称されている。）と、線材巻部材およびトルク伝達線材を埋設した環状ゴムとで構成されている。
【０００４】
線材巻部材は、駆動源側回転軸に固定される駆動源側線材巻部材と、駆動輪側回転軸に固定される駆動輪側線材巻部材とからなる。また、トルク伝達線材は、プロペラシャフトが正トルクを伝達するときに張力を発生する正トルク伝達線材と、プロペラシャフトが負トルクを伝達するときに張力を発生する負トルク伝達線材とからなり、正トルク伝達線材の巻数と負トルク伝達線材の巻数とは同数とされていた（例えば、特許文献１の段落［００２１］および図１を参照。）。ここで、正トルクは、車両を前進加速させる方向のトルクであり、負トルクは、正トルクと逆方向のトルクである。
【０００５】
例えば、図１０に示すように、上記フレキシブルカップリング９０は、ディファレンシャル３０の入力軸３１とプロペラシャフト２０との間に連結される。図１０における矢印Ｔ１は、プロペラシャフト２０が正回転する際の入力軸３１およびこの入力軸３１の端部に回転一体に設けられたハイポイドピニオンギヤ３４の回転方向を示している。また、矢印Ｔ２は、この正回転するハイポイドピニオンギヤ３４に噛合って回転するハイポイドリングギヤ３５の回転方向を示している。矢印Ｔ２は、車両が前進する際のハイポイドリングギヤ３５の回転方向でもある。
【０００６】
ハイポイドピニオンギヤ３４およびハイポイドリングギヤ３５は、周知の通り、回転方向に関し、非対称の歯形を有し、ハイポイドピニオンギヤ３４の軸線Ｎ１は図１０の紙面に直交する方向に延びたハイポイドリングギヤ３５の軸線Ｎ２の下を通過する。
【０００７】
このため、ハイポイドギヤ３４，３５では、正トルク伝達時と負トルク伝達時とで、歯面の噛合い作用線方向が非対称となる。このことを図１１および図１２を参照しつつ説明する。図１１および図１２における、Ｘ軸は車両の前後方向と一致し、Ｙ軸は車両の上下方向と一致し、Ｚ軸はハイポイドリングギヤ３５の軸線と一致している。また、符号３６は入力軸３１を支持するベアリングである。
【０００８】
図１１は、ディファレンシャル３０が正トルクを伝達するときに、ハイポイドピニオンギヤ３４がハイポイドリングギヤ３５から受ける力をベクトルＶ１で表した図である。この図に示すように、ベクトルＶ１のＸ成分、Ｙ成分、Ｚ成分はそれぞれ０．８、０．７、０．１となっている。図１２は、ディファレンシャル３０が負トルクを伝達するときに、ハイポイドピニオンギヤ３４がハイポイドリングギヤ３５から受ける力をベクトルＶ２で表した図である。この図に示すように、ベクトルＶ２のＸ成分、Ｙ成分、Ｚ成分はそれぞれ−０．４、−０．７、−０．６となっている。なお、ベクトルＶ１，Ｖ２は、ディファレンシャル３０の一例について実施したシミュレーション結果である。
【０００９】
ベクトルＶ１とベクトルＶ２を対比すると、Ｙ成分の絶対値は同値であるが、Ｚ成分の絶対値はベクトルＶ２の方がベクトルＶ１に対して格段に大きくなっている。Ｙ成分、Ｚ成分はディファレンシャル３０の入力軸３１の軸線に対して直交する方向への力の成分であり、入力軸３１に対して曲げモーメントとして作用する力の成分である。したがって、ハイポイドギヤ３４，３５が負トルクを伝達するときの方が、正トルクを伝達するときよりも、入力軸３１に大きな曲げモーメントが発生する。つまり、負トルクを伝達するときの方が、正トルクを伝達するときよりも、入力軸３１は大きく撓み、ハイポイドギヤ３４，３５の噛合い伝達誤差も大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−２８１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
一般に、ギヤの噛合い伝達誤差が大きくなるほど、ギヤノイズも大きくなるので、上記ディファレンシャル３０およびこのディファレンシャル３０を有する車両用動力伝達装置から車室内に伝達するノイズや振動（ＮＶ：Ｎｏｉｓｅ  Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）も正トルク伝達時よりも負トルク伝達時の方が大きくなり易い。そして、多くの場合、負トルク伝達時は、正トルク伝達時よりも、排気音、エンジン振動等が小さくなることから、負トルク伝達時におけるＮＶは、車室内の乗員に認識され易いという問題があった。
【００１２】
その他、従来のフレキブルカップリングに関して、後述する問題もあった。すなわち、従来は、フレキシブルカップリングの設計に際して、車両用動力伝達装置において正トルクを伝達するために必要な強度を満足するトルク伝達線材の巻数が決定され、正トルク伝達線材および負トルク伝達線材には同じ巻数が採用されていた。つまり、正トルク伝達線材と負トルク伝達線材の巻数の差別化はされていなかった。ところが、車両用動力伝達装置におけるフレキシブルカップリングが伝達するトルクの最大値の絶対値は、負トルクよりも正トルクの方が格段に大きいため、負トルク伝達線材の強度は必要以上に大きな過剰スペックとなっていた。
【００１３】
本発明は、既述の問題に鑑みて創案されたものであり、車両用動力伝達装置が負トルクを伝達する際のＮＶのピーク値を低減するとともに、負トルク伝達線材の強度の過剰スペックを緩和することを可能とするフレキシブルカップリングおよびこのフレキシブルカップリングを備える車両用動力伝達装置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、本発明のフレキシブルカップリングは、以下のように構成されている。
【００１５】
すなわち、本発明のフレキシブルカップリングは、回転軸線を中心とした円周上に等間隔に配置された４個以上の複数個の線材巻部材と、円周方向に隣り合う線材巻部材同士に巻き掛けられたトルク伝達線材と、前記線材巻部材および前記トルク伝達線材を埋設した環状弾性体と、を備えるものを前提とし、前記トルク伝達線材は第１トルク伝達線材と第２トルク伝達線材とが周方向に交互に配設されたものであって、第１トルク伝達線材がトルク伝達を担う場合より第２トルク伝達線材がトルク伝達を担う場合の方がねじり剛性が低くなるように、第１トルク伝達線材および第２トルク伝達線材の諸元が設定されている、ことを特徴としている。
【００１６】
かかる構成を備えるフレキシブルカップリングを、正トルク伝達時と負トルク伝達時で噛合い伝達誤差の異なるハイポイドギヤを有するギヤ装置を含む車両用動力伝達装置に適用し、上記第１トルク伝達線材が正トルクの伝達を担い、上記第２トルク伝達線材が負トルクの伝達を担うようにすることで、当該動力伝達装置に発生するＮＶのピーク値を低下させることが可能である。また、第１トルク伝達線材がトルク伝達を担う場合より第２トルク伝達線材がトルク伝達を担う場合の方がねじり剛性が低くなるように、第１トルク伝達線材および第２トルク伝達線材の諸元が設定されているが、通常、この場合、第１トルク伝達線材の強度より第２トルク伝達線材の強度の方が小さくなることから、負トルク伝達線材の強度の過剰スペックが緩和される。なお、上記諸元として、例えば、トルク伝達線材の線径、材質、巻数などが挙げられる。
【００１７】
また、上記フレキシブルカップリングの構成において、前記第１トルク伝達線材がトルク伝達を担う場合より前記第２トルク伝達線材がトルク伝達を担う場合の方がねじり剛性が低くなるように、前記第１トルク伝達線材の断面積総和より前記第２トルク伝達線材の断面積総和のほうが少なくなっていることが望ましい。
【００１８】
かかる構成を備えるフレキシブルカップリングによっても、正トルク伝達時と負トルク伝達時で噛合い伝達誤差の異なるハイポイドギヤを有するギヤ装置を含む車両用動力伝達装置に適用することで既述の作用効果が得られる。
【００１９】
また、上記フレキシブルカップリングの構成において、前記第１トルク伝達線材と前記第２トルク伝達線材との線径が互いに同一であり、前記第１トルク伝達線材の巻数より前記第２トルク伝達線材の巻数の方が少ないものとしてもよい。
【００２０】
かかる構成を備えるフレキシブルカップリングによれば、前記第１トルク伝達線材の巻数より前記第２トルク伝達線材の巻数の方が少ないため、第１トルク伝達線材と同じ巻数を採用していた従来のフレキシブルカップリングと比べ、フレキシブルカップリングを製造する際の第２トルク伝達線材の巻付け工数の低減が図られる。
【００２１】
本発明の車両用動力伝達装置は、既述のフレキブルカップリングと、該フレキシブルカップリングによって回転一体に連結される駆動源側回転軸および駆動輪側回転軸と、前記回転軸に回転一体に連結されたギヤ装置と、を備え、前記第１トルク伝達線材が正トルクの伝達を担い、前記第２トルク伝達線材が負トルクの伝達を担うように、前記各線材巻部材が駆動源側回転軸と駆動輪側回転軸とに周方向に交互に固定され、前記ギヤ装置は、正トルク伝達時よりも負トルク伝達時の方が噛合い伝達誤差が大きくなるハイポイドギヤを有するものである、ことを特徴としている。
【００２２】
かかる構成を備える車輌用動力伝達装置によれば、動力伝達装置に発生するＮＶのピーク値を低下させることが可能である。
【００２３】
また、上記本発明の車両用動力伝達装置に係る構成においては、前記第２トルク伝達線材の断面積総和は、前記ハイポイドギヤの噛合い点発生力の周波数応答特性のピーク値を最小とするように設定されていることが望ましい。
【００２４】
かかる構成を備える車輌用動力伝達装置によれば、動力伝達装置のＮＶのピーク値を最も抑制することが可能である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、車両用動力伝達装置に発生するＮＶの最大値が抑制される。また、本発明によれば、車両用動力伝達装置に使用されるフレキシブルカップリングの負トルク伝達線材の強度の過剰スペックが緩和される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両用動力伝達装置が自動車に搭載された例を示す概略平面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るフレキシブルカップリングによって、プロペラシャフトとディファレンシャルの入力軸とが連結された状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るフレキシブルカップリングによって、トランスミッションの出力軸とプロペラシャフトとが連結された状態を示す断面図である。
【図４】図３および図５のＡ−Ａ断面図である。フレキシブルカップリングおよび接続部材以外のものの図示は省略している。
【図５】本発明の実施の形態に係るフレキシブルカップリングによって、プロペラシャフトとディファレンシャルの入力軸とが連結された状態を示す断面図である。
【図６】ハイポイドピニオンギヤおよびハイポイドリングギヤの加振点コンプライアンスの周波数特性を示すグラフである。
【図７】ハイポイドギヤの噛合い点コンプライアンスの周波数特性を示すグラフである。
【図８】ハイポイドギヤの噛合い点発生力の周波数特性を示している。
【図９】他の実施の形態における、ハイポイドギヤの噛合い点発生力の周波数特性を示している。
【図１０】プロペラシャフト、フレキシブルカップリングおよびディファレンシャルの配置関係を示す図である。
【図１１】ディファレンシャルが正トルクを伝達するときに、ハイポイドピニオンギヤがハイポイドリングギヤから受ける力をベクトル等で表した図である。
【図１２】ディファレンシャルが負トルクを伝達するときに、ハイポイドピニオンギヤがハイポイドリングギヤから受ける力をベクトル等で表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態に係るフレキシブルカップリングおよび車両用動力伝達装置について図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は、ＦＲ駆動（フロントエンジン・リヤドライブ）方式の自動車５０におけるエンジン（駆動源）７０、トランスミッション６０、プロペラシャフト２０、ディファレンシャル（ギヤ装置）３０、駆動輪８０等を示す平面図である。プロペラシャフト２０は、トランスミッション６０の出力軸およびディファレンシャル３０の入力軸に対してそれぞれフレキシブルカップリング１０を介して回転一体に連結されている。
【００２９】
なお、エンジン７０から駆動輪８０までの間に設けられている、トランスミッション６０、前側フレキシブルカップリング１０、プロペラシャフト２０、後側フレキシブルカップリング１０、ディファレンシャル３０などによって、エンジン７０の動力を駆動輪８０まで伝達する動力伝達装置（車両用動力伝達装置）１００が構成されている。
【００３０】
図２は、プロペラシャフト２０の後端部と、ディファレンシャル３０の入力軸３１とがフレキシブルカップリング１０を介して回転一体に連結された状態を示している。
【００３１】
プロペラシャフト２０の後端部には、周方向に等間隔（図２においては１２０°の等間隔）に、径方向外側に延びた３つの連結用フランジ２１が設けられている。同様に、ディファレンシャルの入力軸３１の前端部にも連結用フランジ３２が３つ設けられている。これらの連結用フランジ２１，３２は、互いに周方向に６０°位相を違えて対向しており、フレキシブルカップリング１０の各面にボルト４１およびナット４２にて固定されている。なお、図示しないが、トランスミッション６０の出力軸およびプロペラシャフト２０の前端部にも、既述の連結用フランジ２１，３２と同様のものが設けられており、これらの連結用フランジも、互いに周方向に６０°位相を違えて対向した状態で、フレキシブルカップリング１０の各面にボルトおよびナットにて固定されている。
【００３２】
−フレキシブルカップリングの構成−
図３は、トランスミッション６０の出力軸６１と、プロペラシャフト２０の前端部とがフレキシブルカップリング１０を介して回転一体に連結された状態を示しており、図４は図３のＡ−Ａ断面を示している。
【００３３】
図３および図４に示すように、フレキシブルカップリング１０は、回転軸線Ｎを中心とした円周上に等間隔に配置された６個の線材巻部材１１と、円周方向に隣り合う各２個の線材巻部材１１にループ状に巻き掛けられたトルク伝達線材１２と、線材巻部材１１およびトルク伝達線材１２を埋設して成形された環状弾性体１３とを備えている。
【００３４】
線材巻部材１１は、トルク伝達線材１２を巻き掛けるためのものである。この線材巻部材１１は、例えば図３に示すように、筒状のスリーブ１１１と、トルク伝達線材１２がフレキシブルカップリング１０の厚さ方向へ移動することを規制する、上記スリーブ１１１の外周に設けられた鍔部材１１２とで構成されている。
【００３５】
線材巻部材１１は、トランスミッション６０の出力軸６１の連結用フランジ６２又はプロペラシャフト２０の連結用フランジ２１にボルト４１およびナット４２等の固定具にてそれぞれ固定されている。
【００３６】
線材巻部材１１の内径側には、筒状の接続部材１４が圧入されている。この接続部材１４の一端部は、出力軸６１の後端部に設けられた連結用フランジ６２のボルト挿通穴６２２の周囲に形成された円形凹部６２２、又はプロペラシャフト２０の前端部に設けられた連結用フランジ２１のボルト挿通穴２１１の周囲に形成された円形凹部２１２に嵌入されている。これにより、線材巻部材１１は、接続部材１４を介してプロペラシャフト２０又は出力軸６１に対して周方向に位置決めされる。
【００３７】
図３に示すように、上記６個の線材巻部材１１は、出力軸６１の連結用フランジ６２に固定された３個の駆動源側線材巻部材１１Ａと、プロペラシャフト２０の前端部の連結用フランジ２１に固定された３個の駆動輪側線材巻部材１１Ｂとから構成されている。これらの駆動源側線材巻部材１１Ａおよび駆動輪側線材巻部材１１Ｂは円周方向に交互に配置されている。
【００３８】
フレキシブルカップリング１０のトルク伝達線材１２は、円周方向に隣り合う駆動源側線材巻部材１１Ａと駆動輪側線材巻部材１１Ｂとに跨ってループ状かつ多層状に巻き掛けられている。このトルク伝達線材１２としては、例えば、ポリエステル、ナイロン等の所要の引張強度を有する高分子材料からなる線材が使用される。
【００３９】
また、トルク伝達線材１２は、正トルクの伝達を担い、正トルク伝達時に張力を発生する正トルク伝達線材１２Ａ（第１トルク伝達線材）と、負トルクの伝達を担い、負トルク伝達時に張力を発生する負トルク伝達線材１２Ｂ（第２トルク伝達線材）とから構成されている。正トルク伝達線材１２Ａおよび負トルク伝達線材１２Ｂは周方向に交互に配設されている。図３および図４に示すフレキシブルカップリング１０では、正トルク伝達線材１２Ａは、線材巻部材１１の幅方向中央位置に巻き掛けられており、負トルク伝達線材１２Ｂは、線材巻部材１１の幅方向両側位置に巻き掛けられている。
【００４０】
環状弾性体１３は、ゴムなどのエラストマ材料等からなり、線材巻部材１１およびトルク伝達線材１２を埋設して環状に成形されている。なお、この環状弾性体１３の中心部に形成されている穴は、後述するブッシュ２２などを挿通するためのブッシュ挿通穴１３１である。
【００４１】
図３において、符号２２はプロペラシャフト２０の端部に固設された円筒状のブッシュであり、符号６３はトランスミッション６０の出力軸６１の一部である内軸である。これらブッシュ２２および内軸６３は、トランスミッション６０の出力軸６１およびプロペラシャフト２０をフレキシブルカップリング１０にて連結する際の軸芯合わせ作業において利用される。
【００４２】
フレキシブルカップリング１０は、互いに同じ線径および同じ材料の正トルク伝達線材１２Ａおよび負トルク伝達線材１２Ｂを有するが、正トルク伝達線材１２Ａおよび負トルク伝達線材１２Ｂは、巻数および断面積総和において相違している。ここで断面積総和は、トルク伝達線材１本当たりの断面積×巻数×２である。具体的には、正トルク伝達線材１２Ａの巻数（断面積総和）は、フレキシブルカップリング１０が伝達する正トルクの最大値および安全率に基づいて設定される。一方、負トルク伝達線材１２Ｂの巻数（断面積総和）は、正トルク伝達線材１２Ａの巻数（断面積総和）より少ない巻数（小さい断面積総和）とされ、なお且つ、負トルクの最大値および安全率に基づいて設定される。一般的に、設計上想定される負トルクの最大値は、正トルクの最大値の１／２以下であることから、本実施形態では、負トルク伝達線材１２Ｂの巻数（断面積総和）は、正トルク伝達線材１２Ａの巻数（断面積総和）の１／２となっている。
【００４３】
図５は、プロペラシャフト２０の後端部と、ディファレンシャル３０の入力軸３１とがフレキシブルカップリング１０を介して回転一体に連結された状態を示している。
【００４４】
図５に示すフレキシブルカップリング１０の６個の線材巻部材１１は、プロペラシャフト２０の後端部の連結用フランジ２４に固定された３個の駆動源側線材巻部材１１Ａと、ディファレンシャル３０の入力軸３１に設けられた連結フランジ３２に固定された３個の駆動輪側線材巻部材１１Ｂとからなる。また、上記フレキシブルカップリング１０は、プロペラシャフト２０が正トルクを伝達するときに巻数の多い正トルク伝達線材１２Ａ（第１トルク伝達伝達線材）に張力が発生し、プロペラシャフト２０が負トルクを伝達するときに巻数の少ない負トルク伝達線材１２Ｂ（第２トルク伝達伝達線材）に張力が発生するように、プロペラシャフト２０および入力軸３１に対して連結されている。
【００４５】
図５において、符号２１１，３２１は、連結用フランジ２４，３２に設けられたボルト４１の挿通穴であり、符号２１２，３２２は挿通穴２４，３２の周囲に設けられた円形凹部である。図３に基づいて説明したように、この円形凹部２１２，３２２には、接続部材１４の一端部が嵌入されている。これにより、同様に、接続部材１４に外嵌された線材巻部材１１のプロペラシャフト２０および入力軸３１に対する周方向の位置決めがなされている。
【００４６】
また、図５において、符号２２はプロペラシャフト２０の端部に固設された円筒状のブッシュであり、符号３３はディファレンシャル３０の入力軸３１の一部である内軸である。これらブッシュ２２および内軸３３は、プロペラシャフト２０およびディファレンシャル３０の入力軸３１をフレキシブルカップリング１０にて連結する際の軸芯合わせ作業において利用される。
【００４７】
図５に示すその他の構成のうち、図３に基づき説明した構成と同様のものについては、同符号を付して説明を省略する。
【００４８】
ディファレンシャル３０は、「背景技術」の欄で図９に基づいて説明したものと同様のものである。但し、本実施形態では、「背景技術」の欄で図９に基づいて説明した構成において、従来のフレキシブルカップリング９０に代えて上記本発明のフレキシブルカップリング１０、つまり、正トルク伝達線材１２Ａの断面積総和より負トルク伝達線材１２Ｂの断面積総和が少なくなったフレキシブルカップリングが適用される。
【００４９】
−フレキシブルカップリングの作用−
フレキシブルカップリング１０が組み込まれた動力伝達装置１００がトルクを伝達するとき、ハイポイドピニオンギヤ３４とハイポイドリングギヤ３５との間で噛合い伝達誤差が生じ、この噛合い伝達誤差により起振力となる噛合い点発生力が発生する。
【００５０】
この噛合い点発生力は、ハイポイドピニオンギヤ３４およびハイポイドリングギヤ３５を加振し、更に、ハイポイドピニオンギヤ３４およびハイポイドリングギヤ３５に回転一体に連結された動力伝達部材であるプロペラシャフト２０、フレキシブルカップリング１０なども加振してこれらのねじり振動を励起する。このねじり振動は、放射音となって車室内に空気伝播し、また、プロペラシャフト２０等の軸受けを介して固体伝播音としても車室内へ伝播する。
【００５１】
よって、車室内に伝播するＮＶのピーク値を抑制するためには、ハイポイドギヤ３４，３５における噛合い点発生力のピーク値を低減すればよい。
【００５２】
ところで、噛合い点発生力Ｆｍｅｓｈ［Ｎ］は、噛合い伝達誤差δＴＥ［ｍ］と噛合い点コンプライアンスＨｍｅｓｈ［ｍ／Ｎ］を用いて次式（１）のように表される。
Ｆｍｅｓｈ＝δＴＥ／Ｈｍｅｓｈ・・・（１）
【００５３】
また、ハイポイドピニオンギヤ３４のみを噛合い作用線方向に単位加振力で加振した時の加振点コンプライアンスをＨｐｉｎｉ、同様にハイポイドリングギヤ３５のみを加振した時の加振点コンプライアンスをＨｒｉｎｇとすれば、噛合い点コンプライアンスＨｍｅｓｈは次式（２）のように表される。
Ｈｍｅｓｈ＝Ｈｐｉｎｉ＋Ｈｒｉｎｇ・・・（２）
【００５４】
加振点コンプライアンスは、周波数応答関数であり、ハイポイドピニオンギヤ３４又はハイポイドリングギヤ３５に回転一体に連結された部材のねじり剛性に左右される。したがって、本実施形態では、加振点コンプライアンスＨｐｉｎｉは、ハイポイドピニオンギヤ３４に回転一体に連結されたフレキシブルカップリング１０のねじり剛性に左右されることとなる。
【００５５】
式（１）より明らかなように、噛合い点発生力Ｆｍｅｓｈのピーク値を下げるためには、噛合い点コンプライアンスＨｍｅｓｈのボトム値を上げることが有効である。本実施形態では、問題となる負トルク伝達時のＮＶを低減するために、フレキシブルカップリング１０の負トルク伝達線材１２Ｂの断面積総和（巻数）を正トルク伝達線材１２Ａ（従来のフレキシブルカップリングにおける負トルク伝達線材）の断面積総和（巻数）より少なくしてフレキシブルカップリング１０の負トルク伝達時のねじり剛性を低減し、噛合い点コンプライアンスＨｍｅｓｈのボトム値の底上げを図っている。
【００５６】
以下、フレキシブルカップリング１０の負トルク伝達時のねじり剛性が低減することで、噛合い点コンプライアンスＨｍｅｓｈのボトム値が底上げされる理由について説明する。なお、以下では、本発明のフレキシブルカップリング１０の正トルク伝達線材１２Ａの断面積総和を「ｎ」、本発明のフレキシブルカップリング１０の負トルク伝達線材１２Ｂの断面積総和を「ｎ／２」、従来のフレキシブルカップリング９０の正トルク伝達線材の断面積総和を「ｎ」、従来のフレキシブルカップリング９０の正トルク伝達線材の断面積総和を「ｎ」としている。なお、「ｎ」は所定の値である。
【００５７】
図６は、ＦＥＭ（有限要素法）を用いて求めた、負トルク伝達時における、ハイポイドピニオンギヤ３４の加振点コンプライアンスＨｐｉｎｉおよびハイポイドリングギヤ３５の加振点コンプライアンスＨｒｉｎｇの周波数特性を示している。図６の縦軸は加振点コンプライアンスの対数値（２０ｌｏｇ10Ｈｐｉｎｉ又は２０ｌｏｇ10Ｈｒｉｎｇ）を、横軸は周波数（Ｈｚ）を示している。
【００５８】
図６において、曲線Ｈｒｉｎｇは、ハイポイドリングギヤ３５の加振点コンプライアンスＨｒｉｎｇの周波数特性を示している。この曲線Ｈｒｉｎｇは、周波数Ｈ１でピーク値を形成し、周波数Ｈ１以上では、概ね、周波数が高くなるにつれて低下している。また、２点鎖線で示す曲線Ｈｐｉｎｉ１は、本発明の動力伝達装置１００において、プロペラシャフト２０の両端を連結する本発明のフレキシブルカップリング１０に代えて、従来のフレキシブルカップリング９０を適用した場合のハイポイドピニオンギヤ３４の加振点コンプライアンスの周波数特性を示している。この曲線Ｈｐｉｎｉ１は、周波数Ｈ２でボトム値を形成し、周波数Ｈ３でピーク値を形成している。また、実線で示す曲線Ｈｐｉｎｉ２は、プロペラシャフト２０の両端を連結するフレキシブルカップリングとして本発明のフレキシブルカップリング１０を適用した場合（つまり、本発明の動力伝達装置１００を構成した場合）のハイポイドピニオンギヤ３４の加振点コンプライアンスの周波数特性を示している。この曲線Ｈｐｉｎｉ２は、周波数Ｈ４でボトム値を形成し、周波数Ｈ５でピーク値を形成している。
【００５９】
ハイポイドピニオンギヤ３４の加振点コンプライアンスの周波数特性は、負トルク伝達線材の断面積総和を１／２にして、フレキシブルカップリング１０の負トルク伝達時のねじり剛性を低くすると、曲線Ｈｐｉｎｉ１から低周波数側へ遷移して曲線Ｈｐｉｎｉ２に示すようになる。この結果、式（２）の関係を満たす噛合い点コンプライアンスＨｍｅｓｈの周波数特性も変化する。
【００６０】
図７は、この噛合い点コンプライアンスＨｍｅｓｈの周波数特性の変化を説明するグラフである。曲線Ｓ１は、本発明の動力伝達装置１００におけるハイポイドギヤ３４，３５の噛合い点コンプライアンスの周波数特性を示している。また、曲線Ｓ２は、本発明の動力伝達装置１００において、本発明の２つのフレキシブルカップリング１０に代えて従来のフレキシブルカップリング９０を適用した場合のハイポイドギヤ３４，３５の噛合い点コンプライアンスの周波数特性を示している。なお、図７の縦軸は噛合い点コンプライアンスの対数値（２０ｌｏｇ10Ｈｍｅｓｈ）を、横軸は周波数（Ｈｚ）を示している。
【００６１】
ハイポイドピニオンギヤ３４の加振点コンプライアンスの周波数特性が、図６に示したように、曲線Ｈｐｉｎｉ１から低周波数側へ遷移して曲線Ｈｐｉｎｉ２に示すようになると、図７では、噛合い点コンプライアンスＨｍｅｓｈの周波数特性は、曲線Ｓ２から曲線Ｓ１に遷移し、周波数Ｈ６におけるボトム値が周波数Ｈ７におけるボトム値に底上げされる。
【００６２】
このように、噛合い点コンプライアンスＨｍｅｓｈの周波数特性のボトム値が底上げされると、噛合い点コンプライアンスＨｍｅｓｈの逆数である噛合い点発生力Ｆｍｅｓｈのピーク値は図８に示すように低減される。すなわち、図８は、負トルク伝達時のハイポイドギヤ３４，３５の噛合い点発生力Ｆｍｅｓｈの周波数特性を示しており、図８の曲線Ｓ１Ａは、本発明の動力伝達装置１００におけるハイポイドギヤ３４，３５の噛合い点発生力Ｆｍｅｓｈの周波数特性を示している。また、曲線Ｓ２Ａは、本発明の動力伝達装置１００において、本発明の２つのフレキシブルカップリング１０に代えて従来のフレキシブルカップリング９０を適用した場合のハイポイドギヤ３４，３５の噛合い点発生力Ｆｍｅｓｈの周波数特性を示している。なお、図８に示す噛合い点コンプライアンスＨｍｅｓｈの周波数特性を求めるに当たって噛合い伝達誤差δＴＥは定数（例えば「１」）としている。なお、図８の縦軸は噛合い点発生力の対数値（２０ｌｏｇ10Ｆｍｅｓｈ）を、横軸は周波数（Ｈｚ）を示している。
【００６３】
以上の説明から明らかなように、フレキシブルカップリングの負トルク伝達線材の断面積総和を従来の１／２にすることで、フレキシブルカップリング１０の負トルク伝達時のねじり剛性が低くなり、噛合い点発生力Ｆｍｅｓｈのピーク値が抑制される。その結果、車室内に伝播するＮＶのピーク値も抑制される。
【００６４】
なお、負トルク伝達線材１２Ｂの断面積総和を更に小さくして、図６に示したハイポイドピニオンギヤ３４の加振点コンプライアンスの周波数特性の曲線Ｈｐｉｎｉ２を更に低周波数側へ移動させると、噛合い点コンプライアンスＨｍｅｓｈのボトム値はある程度まで低下するものの、ある範囲を超えて負トルク伝達線材１２Ｂの断面積総和を更に小さくすると、噛合い点コンプライアンスＨｍｅｓｈのボトム値が上昇に転じる場合がある。
【００６５】
このため、負トルク伝達線材１２Ｂの断面積総和は、ＦＥＭ等による計算手法を実行することにより、あるいは実験等を行うことにより、所定周波数領域内（例えば、２００Ｈｚ〜１０００Ｈｚ）で、噛合い点コンプライアンスＨｍｅｓｈのボトム値が最大となるように、換言すると、噛合い点発生力Ｆｍｅｓｈのピーク値が最小値となるように設定することが望ましい。勿論、設定される負トルク伝達線材１２Ｂの断面積総和は、負トルク伝達線材１２Ｂに要求される設計上の強度を満たす範囲内であることが前提条件となる。
【００６６】
また、本発明のフレキシブルカップリング１０においては、断面積総和の多い方のトルク伝達線材１２Ａが正トルクの伝達を担い、断面積総和の少ない方のトルク伝達線材１２Ｂが負トルクを担うため、従来のフレキシブルカップリング９０の問題点として挙げた負トルク伝達線材の強度の過剰スペックが緩和される。
【００６７】
［他の実施形態］
図９中の曲線Ｓ３Ａは、本発明の動力伝達装置１００において、プロペラシャフト２０とトランスミッション６０の出力軸６１との間には本発明のフレキシブルカップリング１０を適用し、プロペラシャフト２０とディファレンシャル３０の入力軸３１との間に従来のフレキシブルカップリング９０を適用した場合のハイポイドギヤ３４，３５の噛合い点発生力Ｆｍｅｓｈの周波数特性を示している。また、図９中の曲線Ｓ４Ａは、本発明の動力伝達装置１００において、プロペラシャフト２０とトランスミッション６０の出力軸６１との間に従来のフレキシブルカップリング９０を適用し、プロペラシャフト２０とディファレンシャル３０の入力軸３１との間に本発明のフレキシブルカップリング１０を適用した場合のハイポイドギヤ３４，３５の噛合い点発生力Ｆｍｅｓｈの周波数特性を示している。また、図９中の曲線Ｓ２Ａは、図８に基づいて説明した曲線Ｓ２Ａと同じものである。なお、これらの噛合い点発生力Ｆｍｅｓｈの周波数特性もＦＥＭを用いて求めており、図８と同様に、縦軸は噛合い点発生力の対数値（２０ｌｏｇ10Ｆｍｅｓｈ）を、横軸は周波数（Ｈｚ）を示している。
【００６８】
図９に示すように、曲線Ｓ２Ａと曲線Ｓ３Ａ，Ｓ４Ａとのピーク値に着目すると、曲線Ｓ２Ａの周波数Ｈ６におけるピーク値よりも曲線Ｓ３Ａの周波数Ｈ９におけるピーク値および曲線Ｓ４Ａの周波数Ｈ１０におけるピーク値の方が低くなっている。このことから、プロペラシャフト２０の両端に連結するフレキシブルカップリングのうち少なくとも一方のフレキシブルカップリングに本発明のフレキシブルカップリング１０を適用することで、ＮＶのピーク値を抑制することが可能であるといえる。
【００６９】
以上に説明した実施形態では、本発明のフレキシブルカップリング１０では、正トルク伝達時のねじり剛性より負トルク伝達時のねじり剛性が小さくなるように、正トルク伝達線材１２Ａの断面積総和より負トルク伝達線材１２Ｂの断面積総和が小さく設定されているが、正トルク伝達線材１２Ａと負トルク伝達線材１２Ｂとの間でその他の諸元（トルク伝達線材１２の材質、巻数など）を相違させることにより、上記正トルク負トルク伝達時におけるねじり剛性の差異を実現してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、例えば、自動車のプロペラシャフトの連結部に介装するフレキシブルカップリングおよびこのフレキシブルカップリングを有する動力伝達装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１０  フレキシブルカップリング
１１  線材巻部材
１２  トルク伝達線材
１２Ａ  正トルク伝達線材（第１トルク伝達線材）
１２Ｂ  負トルク伝達線材（第２トルク伝達線材）
１３  環状弾性体
２０  プロペラシャフト（駆動源側回転軸、駆動輪側回転軸）
３０  ディファレンシャル（ギヤ装置）
３１  ディファレンシャルの入力軸（駆動輪側回転軸）
３４  ハイポイドピニオンギヤ
３５  ハイポイドリングギヤ
６１  トランスミッションの出力軸（駆動源側回転軸）
１００  動力伝達装置
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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