(57)【要約】【課題】プロペラシャフトに関し、簡素な構成でクラッシュ長を確保する。【解決手段】非金属製の筒部材２と筒部材２の端部１４に圧入される金属製の継手３とを具備するコンポジット型のプロペラシャフト１において、継手３の外周面１７に凸条部４を設ける。凸条部４は、圧入方向に沿って筋状に突出した形状とする。また、筒部材２の内周面１６には、凸条部４と嵌合する嵌合部５を設ける。嵌合部５には、凸条部４を周方向に挟装する挟装部６と、これを支持する支持部８とを設ける。支持部８は挟装部６よりも外周側に配置され、挟装部６を筒部材２の内周面から離隔した位置に支持する。【選択図】図２
2019182116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非金属製の筒部材と前記筒部材の端部に圧入される金属製の継手とを具備するコンポジット型のプロペラシャフトにおいて、
前記継手の外周面に突設され、圧入方向に沿って筋状に突出した形状に形成された凸条部と、
前記筒部材の内周面に突設され、前記凸条部と嵌合する嵌合部とを備え、
前記嵌合部が、
前記凸条部を周方向に挟装する挟装部と、
前記挟装部よりも外周側に配置され、前記挟装部を前記筒部材の内周面から離隔した位置に支持する支持部とを有する
ことを特徴とする、プロペラシャフト。
【請求項２】
前記支持部が、軸方向の厚みを減少させてなる薄肉部を有する
ことを特徴とする、請求項１記載のプロペラシャフト。
【請求項３】
前記薄肉部が、前記挟装部と前記筒部材の内周面とを接続する接続面において、前記筒部材と同心の円弧状に配設された溝形状を有する
ことを特徴とする、請求項２記載のプロペラシャフト。
【請求項４】
前記嵌合部が、前記挟装部に挟装された前記凸条部の先端に当接する当接面を有する
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロペラシャフト。
【請求項５】
前記筒部材の内周面と前記継手の外周面との間に所定の間隙が設けられ、
前記凸条部と前記嵌合部との嵌合のみで前記継手が前記筒部材に圧入固定される
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプロペラシャフト。
【請求項６】
前記凸条部が、前記継手の外周面において少なくとも三つ以上設けられ、
前記嵌合部が、前記筒部材の内周面において前記凸条部と同数設けられる
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプロペラシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンポジット型のプロペラシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非金属製の筒部材と金属製の継手とを接合してなるコンポジット型のプロペラシャフトにおいて、外部荷重の作用時に接合箇所が破壊されやすいクラッシャブル構造を採用したものが知られている。すなわち、プロペラシャフトの筒部材と継手との接合状態を解除することで、車両前後方向の衝撃荷重を分散，緩和，吸収する構造である。プロペラシャフトをクラッシャブルにすることで、プロペラシャフトに接続される変速機やエンジンのクラッシュ長が確保されやすくなり、緩衝性能が向上しうる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2006-183728号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたプロペラシャフトは、金属製継手のトリガー部がFRP（Fiber-Reinforced Plastics）製円筒体の端部に当接することによって、FRP製円筒体の破壊が開始される構造となっている。しかし、トリガー部がFRP製円筒体の端部に当接するためには、金属製継手が軸方向に移動する必要がある。これにより、金属製継手及びFRP製円筒体の接合部が軸方向に長くなり、サイズや重量面で不利になりやすいという課題がある。一方、金属製継手及びFRP製円筒体の接合部における軸方向の寸法を短くした場合には、十分なクラッシュ長を確保できないおそれが生じる。
【０００５】
本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑みて創案されたものであり、簡素な構成でクラッシュ長を確保できるようにしたプロペラシャフトを提供することである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）開示のプロペラシャフトは、非金属製の筒部材と前記筒部材の端部に圧入される金属製の継手とを具備するコンポジット型のプロペラシャフトである。本プロペラシャフトは、前記継手の外周面に突設され、圧入方向に沿って筋状に突出した形状に形成された凸条部と、前記筒部材の内周面に突設され、前記凸条部と嵌合する嵌合部とを備える。前記嵌合部は、前記凸条部を周方向に挟装する挟装部と、前記挟装部よりも外周側に配置され、前記挟装部を前記筒部材の内周面から離隔した位置に支持する支持部とを有する。
【０００７】
（２）前記支持部が、軸方向の厚みを減少させてなる薄肉部を有することが好ましい。
（３）前記薄肉部が、前記挟装部と前記筒部材の内周面とを接続する接続面において、前記筒部材と同心の円弧状に配設された溝形状を有することが好ましい。
（４）前記嵌合部が、前記挟装部に挟装された前記凸条部の先端に当接する当接面を有することが好ましい。
【０００８】
（５）前記筒部材の内周面と前記継手の外周面との間に所定の間隙が設けられ、前記凸条部と前記嵌合部との嵌合のみで前記継手が前記筒部材に圧入固定されることが好ましい。
（６）前記凸条部が、前記継手の外周面において少なくとも三つ以上設けられ、前記嵌合部が、前記筒部材の内周面において前記凸条部と同数設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
嵌合部に挟装部と支持部とを設け、挟装部を筒部材の内周面から離隔した位置に支持する構造にすることで、筒部材の内周面から離れた位置で筒部材と継手とを嵌合させることができる。これにより、過大な軸方向の荷重が作用した場合に嵌合部近傍に応力を集中させやすくすることができ、支持部を破断しやすくすることができる。つまり、前突時の荷重により筒部材と継手との相対移動が許容されやすい構造を形成することが容易となり、簡素な構成でクラッシュ長を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態のプロペラシャフトが適用された車両の構成を示す図である。
【図２】プロペラシャフトの筒部材と継手との接合箇所を示す分解斜視図である。
【図３】筒部材と継手との接合箇所を示す断面図である。
【図４】筒部材と継手との接合箇所を示す断面図（図３のＡ−Ａ断面図）である。
【図５】（Ａ）〜（Ｅ）は嵌合部の形状を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して実施形態としてのプロペラシャフト１について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。
【００１２】
［１．構成］
本実施形態のプロペラシャフト１は、図１に示す四輪駆動の車両１０に介装される。車両１０に搭載されるエンジン１１の後方には、変速機と一体化されたトランスファー１２が配置される。また、前輪，後輪のそれぞれの車軸には、差動歯車が内蔵されたディファレンシャル１３（差動装置）が介装される。プロペラシャフト１は、トランスファー１２と前後のディファレンシャル１３との間の動力伝達経路を接続するように配置される。
【００１３】
プロペラシャフト１は、非金属製の筒部材２と金属製の継手３とを具備するコンポジット型のプロペラシャフト１である。筒部材２は、FRP（繊維強化プラスチックス），GFRP（Glass-Fiber-Reinforced Plastics，ガラス繊維強化プラスチックス），CFRP（Carbon-Fiber-Reinforced Plastics，炭素繊維強化プラスチックス）などで中空円筒状に形成される。継手３は、筒部材２の端部１４（両端部）に接合される部材であり、筒部材２の内側に圧入された状態で固定される。それぞれの継手３は、ユニバーサルジョイントや等速ジョイントなどに接続される。図１中に示すそれぞれの継手３は、ユニバーサルジョイントに含まれる十字型のスパイダー部材を支持するヨーク部材として機能する。
【００１４】
図２は、筒部材２と継手３との接合箇所の構造を説明すべく、筒部材２と継手３とを分解して示す斜視図である。一方、図３，図４は、筒部材２と継手３とが接合した状態の断面形状を示す断面図である。継手３の外周面１７には、凸条部４が突設される。この凸条部４は、継手３の圧入方向（図２中の右方向）に沿って筋状に突出した形状に形成される。本実施形態の凸条部４は、圧入方向に平行な直線状に形成される。継手３の端部１８をその圧入方向とは反対側に眺めたときの凸条部４の配置は、継手３の軸心に対して三回の回転対称になる配置とされる。継手３の端部１８の外径はR1である。
【００１５】
筒部材２の内周面１６には、凸条部４と嵌合する嵌合部５が突設される。嵌合部５は、筒部材２の内周面１６のうち、端面１５に露出する位置に形成される。嵌合部５の配置は、凸条部４と同様に、継手３の圧入方向に沿って筒部材２を眺めたときに、筒部材２の軸心（継手３と同心）に対して三回の回転対称になる配置とされる。筒部材２の端部１４の内径は、継手３の外径R1よりも大きいR2である。
【００１６】
嵌合部５には、挟装部６と支持部８とが設けられる。挟装部６は、例えば図５（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、継手３の周方向に凸条部４を挟装する部位である。本実施形態の挟装部６は、凸条部４の延設方向に沿って筋状に二本形成され、それらの間に凸条部４が挟まれた状態で固定される。二つの挟装部６の間の隙間寸法は、凸条部４の幅寸法よりもわずかに小さく設定される。このような狭い隙間に凸条部４が圧入され、挟装部６が凸条部４を弾性的に支持する。
【００１７】
二つの挟装部６の間には、例えば図２，図５（Ａ）に示すように、凸条部４の先端１９に突き当たる当接面７が形成される。当接面７は、挟装部６に圧入された凸条部４がそれ以上、筒部材２の中に入り込まないように、凸条部４の移動を規制する部位である。これにより、筒部材２に対して継手３の位置決めがなされる。なお、継手３に軸方向の外部荷重が作用した場合には、その荷重が当接面７を介して挟装部６の全体に作用する。
【００１８】
支持部８は、挟装部６よりも外周側に配置される部位であり、挟装部６を筒部材２の内周面１６から離隔した位置に支持する。これにより、図３に示すように継手３が筒部材２の内側に浮いた状態（三つの嵌合部５のみで支持された三点支持の状態）となり、筒部材２と継手３との間に隙間が確保される。また、支持部８のうち、筒部材２の端面１５とは反対側の面には、軸方向の厚みを減少させてなる薄肉部９が設けられる。薄肉部９は、軸方向の外部荷重を受けて破壊されうる部位である。
【００１９】
薄肉部９の径方向の寸法は、図４，図５（Ａ）〜（Ｂ）に示すように、挟装部６から内周面１６までの寸法と同一に設定してもよい。この場合、薄肉部９の径方向の寸法は、筒部材２の内径R2から、継手３の外径R1及び挟装部６の厚みTの和を減じた寸法（すなわち、R2-R1-T）に相当する。あるいは、図５（Ｃ）〜（Ｅ）に示すように、薄肉部９の径方向の寸法をそれよりも狭く設定してもよい。また、本実施形態の薄肉部９は、図５（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、挟装部６と筒部材２の内周面１６とを接続する接続面において、筒部材２と同心の円弧状に配設された溝形状とされる。
【００２０】
［２．作用・効果］
（１）上記のプロペラシャフト１は、継手３の凸条部４が筒部材２の嵌合部５と嵌合することで接合される。また嵌合部５には、凸条部４を周方向に挟装する挟装部６と、これを支持する支持部８とが設けられる。支持部８は、挟装部６を筒部材２の内周面１６から離隔した位置に支持するように機能する。これにより、軸方向の外部荷重が作用したときに、嵌合部５の近傍に応力を集中させやすくすることができ、支持部８を破断しやすくすることができる。
【００２１】
つまり、車両前後方向の衝撃荷重により筒部材２と継手３との相対移動が許容されやすい構造を形成することが容易となり、簡素な構成でクラッシュ長を確保することができる。したがって、車両１０の緩衝性能を向上させることができる。また、支持部８が挟装部６よりも外周側に配置されているため、軸方向の外部荷重が挟装部６に作用したときに、その荷重によって生じるモーメントが支持部８に作用する。これにより、支持部８が変形しやすくなり、支持部８の破断を促進することができる。
【００２２】
（２）上記の支持部８には、軸方向の厚みを減少させてなる薄肉部９が形成される。これにより、薄肉部９の壊れやすさを増大させることができ、破断を促進することができる。したがって、支持部８がより破断しやすい構造を提供することができる。
（３）なお、図５（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、薄肉部９を筒部材２と同心の円弧状に配設された溝形状とすることで、その溝形状に沿って破断させることが容易となる。したがって、支持部８がより破断しやすい構造を提供することができる。
【００２３】
（４）上記の嵌合部５には、凸条部４の先端１９に突き当たる当接面７が形成されている。当接面７を設けることで、継手３に軸方向の外部荷重が作用したときに、その荷重を挟装部６の全体に作用させることが容易となり、支持部８の変形，破壊を促進することができる。したがって、より効果的にクラッシュ長を確保することができる。
【００２４】
（５）上記のプロペラシャフト１では、筒部材２の内周面１６と継手３の外周面１７との間に所定の隙間（R2-R1）が設けられる。また、継手３は三つの嵌合部５のみで支持されており、筒部材２の内側に浮いた状態となっている。これにより、軸方向の外部荷重に対し、嵌合部５の近傍への応力集中がより確実なものとなり、支持部８がより破断しやすい構造を提供することができる。
（６）図３に示すように、少なくとも三つ以上の凸条部４及び嵌合部５を設けることで、筒部材２に対する継手３の圧入固定状態を安定させることができる。
【００２５】
［３．変形例］
上記の実施形態はあくまでも例示に過ぎず、本実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。
【００２６】
例えば、セレーション加工で凸条部４を形成してもよいし、凸条部４や挟装部６の断面形状（軸心に垂直な平面で切断したときの断面形状）をインボリュート曲線で規定される形状としてもよい。凸条部４，挟装部６の具体的な形状は任意に設定可能である。少なくとも、継手３の凸条部４と嵌合する嵌合部５を筒部材２に設け、嵌合部５における挟装部６を支持部８で筒部材２の内周面１６から離隔した位置に支持させればよい。これにより、上述の実施形態と同様の効果を奏する構造を実現することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１  プロペラシャフト
２  筒部材
３  継手
４  凸条部
５  嵌合部
６  挟装部
７  当接面
８  支持部
９  薄肉部
１０  車両
１１  エンジン
１２  トランスファー
１３  ディファレンシャル
【図１】
2019182116.tif 000003
【図２】
2019182116.tif 000004
【図３】
2019182116.tif 000005
【図４】
2019182116.tif 000006
【図５】
2019182116.tif 000007