(57)【要約】【課題】プロペラシャフトも含めて、トルク入力軸からトルク出力軸までの複数の動力軸がフックジョイントで連結された軸連結構造にあって、フックジョイントにおいて発生する２次偶力に起因する振動を好適に低減する。【解決手段】この軸連結構造が採用されたプロペラシャフトは、第１のフックジョイント１４の第１の軸１３側のヨーク２１の位相に対し、第２のフックジョイント１７の第２の軸１６側のヨーク２２の位相と第３のフックジョイント１９のトルク出力軸２０側のヨーク２３の位相とがそれぞれ同位相をなすように設定されている。また、トルク入力軸１５に対する上記第１の軸１３の屈折方向と同第１の軸１３に対する上記第２の軸１６の屈折方向とは同方向をなし、上記第１の軸１３に対する上記第２の軸１６の屈折方向と同第２の軸１６に対する上記トルク出力軸２０の屈折方向とは同方向をなすように設定されている。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルク入力側の第１の軸と、該第１の軸に第１のフックジョイントを介して連結された第２の軸と、該第２の軸の他端に第２のフックジョイントを介して連結されたトルク出力側の第３の軸とを備える軸連結構造であって、
前記第１のフックジョイントの前記第２の軸側に発生する２次偶力の方向と前記第２のフックジョイントの同第２の軸側に発生する２次偶力の方向とが互いに逆方向となるように、前記第１及び第２のフックジョイントのヨークの位相、及びそれら各フックジョイントを介した前記第１乃至第３の軸の屈折方向を設定した
ことを特徴とする軸連結構造。
【請求項２】
前記第１のフックジョイントの前記第２の軸側のヨークの位相と前記第２のフックジョイントの前記第３の軸側のヨークの位相とが同位相をなし、且つ、前記第１の軸に対する前記第２の軸の屈折方向と同第２の軸に対する前記第３の軸の屈折方向とが同方向をなすように設定されてなる
請求項１に記載の軸連結構造。
【請求項３】
前記第１のフックジョイントの前記第２の軸側のヨークの位相と前記第２のフックジョイントの前記第３の軸側のヨークの位相とが９０度のずれをなし、且つ、前記第１の軸に対する前記第２の軸の屈折方向と同第２の軸に対する前記第３の軸の屈折方向とが逆方向をなすように設定されてなる
請求項１に記載の軸連結構造。
【請求項４】
トルク入力軸に第１のフックジョイントを介して連結された第１の軸と、該第１の軸の他端に第２のフックジョイントを介して連結された第２の軸と、該第２の軸の他端をトルク出力軸に連結する第３のフックジョイントとを備える２分割式のプロペラシャフトであって、
前記第１のフックジョイントの前記第１の軸側に発生する２次偶力の方向と前記第２のフックジョイントの同第１の軸側に発生する２次偶力の方向とが互いに逆方向となるように、且つ前記第２のフックジョイントの前記第２の軸側に発生する２次偶力の方向と前記第３のフックジョイントの同第２の軸側に発生する２次偶力の方向とが互いに逆方向となるように、前記第１乃至第３のフックジョイントのヨークの位相、及びそれら各フックジョイントを介した前記トルク入力軸及び前記トルク出力軸に対する前記第１及び第２の軸の屈折方向を設定した
ことを特徴とするプロペラシャフト。
【請求項５】
前記第１のフックジョイントの前記第１の軸側のヨークの位相に対し、前記第２のフックジョイントの前記第２の軸側のヨークの位相と前記第３のフックジョイントの前記トルク出力軸側のヨークの位相とが共に同位相をなすように設定され、且つ、前記トルク入力軸に対する前記第１の軸の屈折方向と同第１の軸に対する前記第２の軸の屈折方向とは同方向をなし、前記第１の軸に対する前記第２の軸の屈折方向と同第２の軸に対する前記トルク出力軸の屈折方向とは同方向をなすように設定されてなる
請求項４に記載のプロペラシャフト。
【請求項６】
前記第１のフックジョイントの前記第１の軸側のヨークの位相に対し、前記第２のフックジョイントの前記第２の軸側のヨークの位相は９０度のずれをなすとともに前記第３のフックジョイントの前記トルク出力軸側のヨークの位相は同位相をなすように設定され、且つ、前記トルク入力軸に対する前記第１の軸の屈折方向と同第１の軸に対する前記第２の軸の屈折方向とは逆方向をなし、前記第１の軸に対する前記第２の軸の屈折方向と同第２の軸に対する前記トルク出力軸の屈折方向とは逆方向をなすように設定されてなる
請求項４に記載のプロペラシャフト。
【請求項７】
前記第１のフックジョイントの前記第１の軸側のヨークの位相に対し、前記第２のフックジョイントの前記第２の軸側のヨークの位相と前記第３のフックジョイントの前記トルク出力軸側のヨークの位相とが共に９０度のずれをなすように設定され、且つ、前記トルク入力軸に対する前記第１の軸の屈折方向と同第１の軸に対する前記第２の軸の屈折方向とは逆方向をなし、前記第１の軸に対する前記第２の軸の屈折方向と同第２の軸に対する前記トルク出力軸の屈折方向とは同方向をなすように設定されてなる
請求項４に記載のプロペラシャフト。
【請求項８】
前記第１のフックジョイントの前記第１の軸側のヨークの位相に対し、前記第２のフックジョイントの前記第２の軸側のヨークの位相は同位相をなすとともに前記第３のフックジョイントの前記トルク出力軸側のヨークの位相は９０度のずれをなすように設定され、且つ、前記トルク入力軸に対する前記第１の軸の屈折方向と同第１の軸に対する前記第２の軸の屈折方向とは同方向をなし、前記第１の軸に対する前記第２の軸の屈折方向と同第２の軸に対する前記トルク出力軸の屈折方向とは逆方向をなすように設定されてなる
請求項４に記載のプロペラシャフト。
【請求項９】
前記第１のフックジョイントの前記第１の軸側のヨークの位相に対し、前記第２のフックジョイントの前記第２の軸側のヨークの位相と前記第３のフックジョイントの前記トルク出力軸側のヨークの位相とが共に同位相をなすように設定され、且つ、前記第１のフックジョイントにおいて前記第１の軸は前記トルク入力軸に対して下方向に屈折され、前記第２のフックジョイントにおいて前記第２の軸は同第１の軸に対して下方向に屈折されるように設定されてなる
請求項４に記載のプロペラシャフト。
【請求項１０】
前記第１のフックジョイントの前記第１の軸側のヨークの位相に対し、前記第２のフックジョイントの前記第２の軸側のヨークの位相は９０度のずれをなすとともに前記第３のフックジョイントの前記トルク出力軸側のヨークの位相は同位相をなすように設定され、且つ、前記第１のフックジョイントにおいて前記第１の軸は前記トルク入力軸に対して下方向に屈折され、前記第２のフックジョイントにおいて前記第２の軸は同第１の軸に対して上方向に屈折されるように設定されてなる
請求項４に記載のプロペラシャフト。
【請求項１１】
前記第１のフックジョイントの前記第１の軸側のヨークの位相に対し、前記第２のフックジョイントの前記第２の軸側のヨークの位相と前記第３のフックジョイントの前記トルク出力軸側のヨークの位相とが共に９０度のずれをなすように設定され、且つ、前記第１のフックジョイントにおいて前記第１の軸は前記トルク入力軸に対して上方向に屈折され、前記第２のフックジョイントにおいて前記第２の軸は同第１の軸に対して下方向に屈折されるように設定されてなる
請求項４に記載のプロペラシャフト。
【請求項１２】
前記第１のフックジョイントの前記第１の軸側のヨークの位相に対し、前記第２のフックジョイントの前記第２の軸側のヨークの位相は同位相をなすとともに前記第３のフックジョイントの前記トルク出力軸側のヨークの位相は９０度のずれをなすように設定され、且つ、前記第１のフックジョイントにおいて前記第１の軸は前記トルク入力軸に対して上方向に屈折され、前記第２のフックジョイントにおいて前記第２の軸は同第１の軸に対して上方向に屈折されるように設定されてなる
請求項４に記載のプロペラシャフト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の動力軸がフックジョイントを介して連結された軸連結構造、及び該軸連結構造を有して構成されるプロペラシャフトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等の車両においては、変速機を含む動力源からの駆動トルク変動等に起因して生じる振動が常用回転速度にて共振現象を起こすことを防止し、かつ車両の高速走行時の騒音を低減するために、上記動力源と車軸との間の動力伝達機構として２分割式プロペラシャフトが採用されている。
【０００３】
例えば、図８に示されるように、車両の原動機であるエンジン１１には変速機１２が併設されており、変速機１２の出力軸であるとともに、プロペラシャフトとしてのトルク入力軸１５は、該プロペラシャフトの第１の軸１３の一端に第１のフックジョイント１４を介して連結されている。また、第１の軸１３の他端は、同プロペラシャフトの第２の軸１６の一端に第２のフックジョイント１７を介して連結されている。そして、第２の軸１６の他端は、適宜のギア機構を介して車軸に駆動連結された終減速機１８の入力軸、すなわち同プロペラシャフトとしてのトルク出力軸２０に第３のフックジョイント１９を介して連結されている。なお、上記第１の軸１３の第２のフックジョイント１７近傍部分は、図示しないインシュレーター付きセンターベアリングによって当該車両の車体に支持されている。
【０００４】
このような２分割式プロペラシャフトを採用することにより、上記各フックジョイント１４、１７、１９を通じて、車両走行時の車体上下動に起因する変速機と終減速機との相対的上下動を吸収しつつ、上記動力源からの駆動トルクを終減速機１８まで支障なく伝達することができるようになる。また、上記各軸１３、１６を短くすることで、共振現象が起き易い回転速度をより高い回転速度側にシフトすることができるようにもなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図８に示したプロペラシャフトにおいて、上記各軸１３、１６はフックジョイント部分で屈折するかたちで連結されているため、上記各フックジョイント１４、１７、１９には、駆動トルクとそのジョイント角とに応じた２次偶力が発生し、それが起振力となって振動が生じることがある。特に、駆動トルク、ジョイント角がともに大きくなる車両発進時等においては、上記２次偶力を起振力とした振動が顕著となる。その結果、図８に示した従来のプロペラシャフトの構成においては、搭乗者の乗り心地を悪化させる等の問題が生じていた。
【０００６】
ちなみに、車両の発進時等において上記各軸のジョイント角が大きくなるのは次の理由による。すなわち、図９に示されるように、上記動力源の駆動トルクは終減速機１８まで伝達された後、更に車軸２４、タイヤ２５を介して図示しない地面に伝えられる。このため、車両の発進時等に、タイヤ２５により大きなトルクＴが地面に伝達されると、終減速機１８はタイヤ２５及び車軸２４を通じて大きな反作用ＴＲを受けるようになる。その結果、終減速機１８は、同図９に一点鎖線で示すように、車軸２４を中心として時計回りに回転することとなり、特に第３のフックジョイント１９では、第２の軸１６とトルク出力軸２０とのジョイント角が大きくなる。また、こうして第３のフックジョイント１９でのジョイント角が大きくなることで、その影響がフックジョイント１７、１４にも波及し、それらフックジョイント１７、１４でのジョイント角も自ずと大きくなる。
【０００７】
なお、上記プロペラシャフトに限らず、複数の動力軸がフックジョイントを介して連結される軸連結構造にあっては、２次偶力に起因するこうした実情も概ね共通したものとなっている。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、プロペラシャフトも含めて、トルク入力軸からトルク出力軸までの複数の動力軸がフックジョイントで連結された軸連結構造にあって、フックジョイントにおいて発生する２次偶力に起因する振動を好適に低減することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１記載の発明は、トルク入力側の第１の軸と、該第１の軸に第１のフックジョイントを介して連結された第２の軸と、該第２の軸の他端に第２のフックジョイントを介して連結されたトルク出力側の第３の軸とを備える軸連結構造であって、前記第１のフックジョイントの前記第２の軸側に発生する２次偶力の方向と前記第２のフックジョイントの同第２の軸側に発生する２次偶力の方向とが互いに逆方向となるように、前記第１及び第２のフックジョイントのヨークの位相、及びそれら各フックジョイントを介した前記第１乃至第３の軸の屈折方向を設定したことを要旨とする。
【００１０】
請求項１記載の発明のこうした構成によれば、第１のフックジョイントの第２の軸側に発生する２次偶力の方向と第２のフックジョイントの同第２の軸側に発生する２次偶力の方向とが互いに逆方向となるようすることができる。上述したように、各軸がフックジョイント部分で屈折するかたちで連結されている場合は、フックジョイントにおいて伝達トルクとそのジョイント角とに応じた２次偶力が発生する。そのような場合に、第１及び第２のフックジョイントのヨークの位相、及びそれら各フックジョイントを介した第１乃至第３の軸の屈折方向を適切に設定することにより、上記第１及び第２のフックジョイントで発生する２次偶力が相殺される方向とすることができる。その結果、フックジョイントにおいて発生する２次偶力に起因する振動を低減することができるようになる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の軸連結構造において、前記第１のフックジョイントの前記第２の軸側のヨークの位相と前記第２のフックジョイントの前記第３の軸側のヨークの位相とが同位相をなし、且つ、前記第１の軸に対する前記第２の軸の屈折方向と同第２の軸に対する前記第３の軸の屈折方向とが同方向をなすように設定されてなることを要旨とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載の軸連結構造において、前記第１のフックジョイントの前記第２の軸側のヨークの位相と前記第２のフックジョイントの前記第３の軸側のヨークの位相とが９０度のずれをなし、且つ、前記第１の軸に対する前記第２の軸の屈折方向と同第２の軸に対する前記第３の軸の屈折方向とが逆方向をなすように設定されてなることを要旨とする。
【００１３】
請求項２又は３記載の発明のこうした構成によれば、上記請求項１に記載の軸連結構造と同様に、第１のフックジョイントに発生する２次偶力と、第２のフックジョイントに発生する２次偶力とが相殺される方向とすることができる。その結果、従来の軸連結構造と比較して何ら特別な部品の追加等を必要とせず、その組み付け態様を特定の設定とすることのみによって、フックジョイントにおいて発生する２次偶力に起因する振動を低減することができるようになる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、トルク入力軸に第１のフックジョイントを介して連結された第１の軸と、該第１の軸の他端に第２のフックジョイントを介して連結された第２の軸と、該第２の軸の他端をトルク出力軸に連結する第３のフックジョイントとを備える２分割式のプロペラシャフトであって、前記第１のフックジョイントの前記第１の軸側に発生する２次偶力の方向と前記第２のフックジョイントの同第１の軸側に発生する２次偶力の方向とが互いに逆方向となるように、且つ前記第２のフックジョイントの前記第２の軸側に発生する２次偶力の方向と前記第３のフックジョイントの同第２の軸側に発生する２次偶力の方向とが互いに逆方向となるように、前記第１乃至第３のフックジョイントのヨークの位相、及びそれら各フックジョイントを介した前記トルク入力軸及び前記トルク出力軸に対する前記第１及び第２の軸の屈折方向を設定したことを要旨とする。
【００１５】
請求項４記載の発明のこうした構成によれば、プロペラシャフトを構成する各軸において、その両端のフックジョイントで発生する２次偶力の方向が互いに逆方向となるようにすることができる。上述したように、各軸がフックジョイントで屈折するかたちで連結されている場合は、フックジョイントにおいて、駆動トルクとそのジョイント角とに応じた２次偶力が発生する。そこで、第１乃至第３のフックジョイントのヨークの位相、及びそれら各フックジョイントを介したトルク入力軸及びトルク出力軸に対する第１及び第２の軸の屈折方向を適切に設定することにより、各軸の両端のフックジョイントで発生する２次偶力が相殺される方向とすることができる。その結果、フックジョイントにおいて発生する２次偶力に起因する振動を低減することができるようになる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項４に記載のプロペラシャフトにおいて、前記第１のフックジョイントの前記第１の軸側のヨークの位相に対し、前記第２のフックジョイントの前記第２の軸側のヨークの位相と前記第３のフックジョイントの前記トルク出力軸側のヨークの位相とが共に同位相をなすように設定され、且つ、前記トルク入力軸に対する前記第１の軸の屈折方向と同第１の軸に対する前記第２の軸の屈折方向とは同方向をなし、前記第１の軸に対する前記第２の軸の屈折方向と同第２の軸に対する前記トルク出力軸の屈折方向とは同方向をなすように設定されてなることを要旨とする。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項４に記載のプロペラシャフトにおいて、前記第１のフックジョイントの前記第１の軸側のヨークの位相に対し、前記第２のフックジョイントの前記第２の軸側のヨークの位相は９０度のずれをなすとともに前記第３のフックジョイントの前記トルク出力軸側のヨークの位相は同位相をなすように設定され、且つ、前記トルク入力軸に対する前記第１の軸の屈折方向と同第１の軸に対する前記第２の軸の屈折方向とは逆方向をなし、前記第１の軸に対する前記第２の軸の屈折方向と同第２の軸に対する前記トルク出力軸の屈折方向とは逆方向をなすように設定されてなることを要旨とする。
【００１８】
請求項７記載の発明は、請求項４に記載のプロペラシャフトにおいて、前記第１のフックジョイントの前記第１の軸側のヨークの位相に対し、前記第２のフックジョイントの前記第２の軸側のヨークの位相と前記第３のフックジョイントの前記トルク出力軸側のヨークの位相とが共に９０度のずれをなすように設定され、且つ、前記トルク入力軸に対する前記第１の軸の屈折方向と同第１の軸に対する前記第２の軸の屈折方向とは逆方向をなし、前記第１の軸に対する前記第２の軸の屈折方向と同第２の軸に対する前記トルク出力軸の屈折方向とは同方向をなすように設定されてなることを要旨とする。
【００１９】
請求項８記載の発明は、請求項４に記載のプロペラシャフトにおいて、前記第１のフックジョイントの前記第１の軸側のヨークの位相に対し、前記第２のフックジョイントの前記第２の軸側のヨークの位相は同位相をなすとともに前記第３のフックジョイントの前記トルク出力軸側のヨークの位相は９０度のずれをなすように設定され、且つ、前記トルク入力軸に対する前記第１の軸の屈折方向と同第１の軸に対する前記第２の軸の屈折方向とは同方向をなし、前記第１の軸に対する前記第２の軸の屈折方向と同第２の軸に対する前記トルク出力軸の屈折方向とは逆方向をなすように設定されてなることを要旨とする。
【００２０】
請求項５〜８のいずれかに記載の発明のこうした構成によれば、プロペラシャフトを構成する各軸において、その両端のフックジョイントで発生する２次偶力が相殺される方向とすることができる。上述したように、各軸がフックジョイントで屈折するかたちで連結されている場合は、フックジョイントにおいて、駆動トルクとそのジョイント角とに応じた２次偶力が発生する。そこで、プロペラシャフトを上記各構成とすることにより、各軸の両端のフックジョイントで発生する２次偶力が相殺される方向とすることができ、この２次偶力に起因する振動を低減することができるようになる。そして、例えば上記いずれかの構成のプロペラシャフトを車両に搭載した場合は、駆動トルクの大きくなる車両加速時（特に発進時）に、上記の振動低減効果はより大きなものとなる。
【００２１】
そのため、従来、振動低減のために用いられていたダブルカルダンジョイント等の高価な部材が不要となり、プロペラシャフトのコストを低減することができるようになる。例えば、ダブルカルダンジョイントを第２のフックジョイントの代わりに用いた場合は、ダブルカルダンジョイント部分において２次偶力が発生しなくなる。それに対して、上記各構成のプロペラシャフトによれば第２のフックジョイントで発生する２次偶力を、第１及び第３のフックジョイントで発生する２次偶力と相殺される方向とすることができる。そのため、ダブルカルダンジョイントを用いた場合と比較しても、さらに振動低減効果を大きくすることができるようになる。
【００２２】
請求項９記載の発明は、請求項４に記載のプロペラシャフトにおいて、前記第１のフックジョイントの前記第１の軸側のヨークの位相に対し、前記第２のフックジョイントの前記第２の軸側のヨークの位相と前記第３のフックジョイントの前記トルク出力軸側のヨークの位相とが共に同位相をなすように設定され、且つ、前記第１のフックジョイントにおいて前記第１の軸は前記トルク入力軸に対して下方向に屈折され、前記第２のフックジョイントにおいて前記第２の軸は同第１の軸に対して下方向に屈折されるように設定されてなることを要旨とする。
【００２３】
請求項１１記載の発明は、請求項４に記載のプロペラシャフトにおいて、前記第１のフックジョイントの前記第１の軸側のヨークの位相に対し、前記第２のフックジョイントの前記第２の軸側のヨークの位相と前記第３のフックジョイントの前記トルク出力軸側のヨークの位相とが共に９０度のずれをなすように設定され、且つ、前記第１のフックジョイントにおいて前記第１の軸は前記トルク入力軸に対して上方向に屈折され、前記第２のフックジョイントにおいて前記第２の軸は同第１の軸に対して下方向に屈折されるように設定されてなることを要旨とする。
【００２４】
請求項９又は１１記載の発明によれば、例えば上記いずれかの構成のプロペラシャフトを車両に搭載した場合は、車両の加速時（特に発進時）に各軸の両端のフックジョイントで発生する２次偶力が相殺される方向とすることができる。上述したように、車両の発進時等の大きなトルク伝達時には、車軸から終減速機が反作用を受けることにより、第３のフックジョイントにおいてトルク出力軸は第２の軸に対して下方向に屈折されるようになる。そのため、車両の発進時等にトルク出力軸は第２の軸に対して下方向に屈折されることを想定して、それに合わせて各ヨークの位相及び各軸の屈折方向を設定することにより、車両の加速時に、上記請求項５〜８に記載のプロペラシャフトと同様の構成となるようにすることができる。その結果、車両の発進時等に各軸の両端のフックジョイントで発生する２次偶力が相殺される方向とすることができ、フックジョイントにおいて発生する２次偶力に起因した振動を低減することができるようになる。
【００２５】
請求項１０記載の発明は、請求項４に記載のプロペラシャフトにおいて、前記第１のフックジョイントの前記第１の軸側のヨークの位相に対し、前記第２のフックジョイントの前記第２の軸側のヨークの位相は９０度のずれをなすとともに前記第３のフックジョイントの前記トルク出力軸側のヨークの位相は同位相をなすように設定され、且つ、前記第１のフックジョイントにおいて前記第１の軸は前記トルク入力軸に対して下方向に屈折され、前記第２のフックジョイントにおいて前記第２の軸は同第１の軸に対して上方向に屈折されるように設定されてなることを要旨とする。
【００２６】
請求項１２記載の発明は、請求項４に記載のプロペラシャフトにおいて、前記第１のフックジョイントの前記第１の軸側のヨークの位相に対し、前記第２のフックジョイントの前記第２の軸側のヨークの位相は同位相をなすとともに前記第３のフックジョイントの前記トルク出力軸側のヨークの位相は９０度のずれをなすように設定され、且つ、前記第１のフックジョイントにおいて前記第１の軸は前記トルク入力軸に対して上方向に屈折され、前記第２のフックジョイントにおいて前記第２の軸は同第１の軸に対して上方向に屈折されるように設定されてなることを要旨とする。
【００２７】
請求項１０又は１２記載の発明によれば、例えば上記いずれかの構成のプロペラシャフトを車両に搭載した場合は、車両の加速時（特に発進時）に各軸の両端に作用する２次偶力がより確実に相殺される方向とすることができる。上述したように、車両の発進時等には第３のフックジョイントにおいてトルク出力軸は第２の軸に対して下方向に屈折されるようになるが、その際には第３のフックジョイントを介して連結される第２の軸の一方の端も持ち上げられることとなる。そのため、第２のフックジョイントで連結される第２の軸は第１の軸に対して下方向に屈折されていたとしても、車両の発進時等には第２の軸は第１の軸に対して上方向に屈折されることも起こり得る。従って、第２の軸は第１の軸に対して上方向に屈折されるように設定しておくことにより、車両の発進時等に、第３のフックジョイントを介して連結される第２の軸の一方の端が持ち上げられたとしても、第１の軸に対する第２の軸の屈折方向が変化しないようにすることができる。そして、そのように設定した上で、請求項９又は１１記載のプロペラシャフトと同様に、各ヨークの位相及び各軸の屈折方向を設定することにより、車両加速時に、より確実に各軸の両端のフックジョイントで発生する２次偶力が相殺される方向とすることができる。その結果、車両の発進時等に、フックジョイントにおいて発生する２次偶力に起因した振動をより確実に低減することができるようになる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかるプロペラシャフトを自動車等の車両に搭載されるプロペラシャフトに具体化した第１の実施形態について、図１を参照して説明する。
【００２９】
はじめに、本実施の形態にかかるプロペラシャフトの構成について説明する。図１に示されるように、車両の原動機であるエンジン１１には変速機１２が併設されており、変速機１２の出力軸であるとともに、プロペラシャフトとしてのトルク入力軸１５は、該プロペラシャフトの第１の軸１３の一端に第１のフックジョイント１４を介して連結されている。また、第１の軸１３の他端は、同プロペラシャフトの第２の軸１６の一端に第２のフックジョイント１７を介して連結されている。そして、第２の軸１６の他端は、適宜のギア機構を介して車軸に駆動連結された終減速機１８の入力軸、すなわち同プロペラシャフトとしてのトルク出力軸２０に第３のフックジョイント１９を介して連結されている。なお、上記第１の軸１３の第２のフックジョイント１７近傍部分は、図示しないインシュレーター付きセンターベアリングによって当該車両の車体に支持されている。
【００３０】
また、同図１に示されるように、上記第１のフックジョイント１４の第１の軸１３側のヨーク２１の位相に対し、上記第２のフックジョイント１７の第２の軸１６側のヨーク２２の位相と上記第３のフックジョイント１９のトルク出力軸２０側のヨーク２３の位相とが共に同位相をなしている。そして、上記第１のフックジョイント１４において上記第１の軸１３は上記トルク入力軸１５に対して下方向に屈折され、上記第２のフックジョイント１７において上記第２の軸１６は同第１の軸に対して下方向に屈折され、上記第３のフックジョイント１９において上記トルク出力軸２０は同第２の軸１６に対して下方向に屈折されている。ちなみに、フックジョイントは周知のように、入力軸側ヨーク、出力軸側ヨーク、十字軸、ベアリング等によって構成される自在継手の一種であり、上述のようにジョイント角の変動する２軸間でトルク伝達を行う際に使用される。
【００３１】
次に、本実施の形態にかかるプロペラシャフトの作用について説明する。
上記エンジン１１で発生した駆動トルクは、変速機１２を介してトルク入力軸１５に伝達される。そして、トルク入力軸１５に伝達された駆動トルクは、上記第１のフックジョイント１４を介して上記第１の軸１３に伝達され、以下順に、第２のフックジョイント１７、第２の軸１６、第３のフックジョイント１９、トルク出力軸２０、終減速機１８へと伝達される。そして、上記各フックジョイント１４、１７、１９を通じて、車両走行時の車体上下動に起因する変速機１２と終減速機１８との相対的上下動が吸収され、上記エンジン１１からの駆動トルクは終減速機１８まで支障なく伝達される。
【００３２】
ところで、同図１に示すように、各軸がフックジョイントにおいて屈折するかたちで連結されている場合は、各フックジョイント１４、１７、１９において、伝達される駆動トルクとジョイント角とに応じた２次偶力が発生する。しかし、プロペラシャフトを上記構成とすることにより、上記第１のフックジョイント１４の上記第１の軸１３側に発生する２次偶力の方向と上記第２のフックジョイント１７の同第１の軸１３側に発生する２次偶力の方向とが互いに逆方向となるようにできる。同様にして、上記第２のフックジョイント１７の上記第２の軸１６側に発生する２次偶力の方向と上記第３のフックジョイント１９の同第２の軸１６側に発生する２次偶力の方向とが互いに逆方向となるようにもでき、これが発明者らの実験を通じて確認されている。その結果、各フックジョイント１４、１７、１９で発生する２次偶力が相殺される方向とすることができる。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下に列記するような優れた効果を得ることができるようになる。
（１）当該プロペラシャフトの搭載された車両にあっては、上記各フックジョイント１４、１７、１９において発生する２次偶力に起因した振動を低減することができるようになる。
【００３４】
（２）従来の構成のプロペラシャフトと比較して、何ら特別な部品の追加等を必要とせず、その組み付け態様を特定の設定とすることのみによって、上記各フックジョイント１４、１７、１９で発生する２次偶力が相殺される方向とすることができる。
【００３５】
（３）上記各フックジョイント１４、１７、１９で発生する２次偶力が相殺される方向となるため、駆動トルクの大きくなる車両加速時（特に発進時）に、振動低減の効果が大きなものとなる。
【００３６】
（４）上記第２のフックジョイント１７で発生する２次偶力を、上記第１のフックジョイント１４及び上記第３のフックジョイント１９で発生する２次偶力と相殺される方向とすることができる。その結果、上記第２のフックジョイント１７の代わりに、ダブルカルダンジョイントを用いた場合と比較しても、さらに振動低減の効果を大きくすることができるようになる。
【００３７】
（第２の実施形態）
以下、本発明にかかるプロペラシャフトを具体化した第２の実施形態について、図２を参照して説明する。
【００３８】
本実施形態にかかるプロペラシャフトにあっても、それを構成する各部材自体は上記第１の実施形態と共通したものとなっており、各軸の屈折方向及び各フックジョイントのヨークの位相のみが上記第１の実施形態のプロペラシャフトと異なっている。そこで、同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略するとともに、上記第１の実施形態のプロペラシャフトと構成の異なる部分について以下に説明する。
【００３９】
図２に示されるように、第１のフックジョイント１４の第１の軸１３側のヨーク２１に対し、第２のフックジョイント１７の第２の軸１６側のヨーク２２の位相は９０度のずれをなすとともに第３のフックジョイント１９のトルク出力軸２０側のヨーク２３の位相は同位相をなしている。そして、上記第１のフックジョイント１４において上記第１の軸１３は上記トルク入力軸１５に対して下方向に屈折され、上記第２のフックジョイント１７において上記第２の軸１６は同第１の軸に対して上方向に屈折され、上記第３のフックジョイント１９において上記トルク出力軸２０は同第２の軸１６に対して下方向に屈折されている。
【００４０】
次に、本実施の形態にかかるプロペラシャフトの作用について説明する。
上記エンジン１１で発生した駆動トルクの伝達作用及び上記各フックジョイント１４、１７、１９を通じた上記変速機１２と上記終減速機１８との相対的上下動の吸収作用は、上記第１の実施形態のプロペラシャフトと同様である。
【００４１】
そして、上記構成のプロペラシャフトによっても、上記第１のフックジョイント１４の上記第１の軸１３側に発生する２次偶力の方向と上記第２のフックジョイント１７の同第１の軸１３側に発生する２次偶力の方向とが互いに逆方向となるようにできる。また同様にして、上記第２のフックジョイント１７の上記第２の軸１６側に発生する２次偶力の方向と上記第３のフックジョイント１９の同第２の軸１６側に発生する２次偶力の方向とが互いに逆方向となるようにもできる。その結果、各フックジョイント１４、１７、１９で発生する２次偶力が相殺される方向とすることができる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態のプロペラシャフトによっても、上記第１の実施形態のプロペラシャフトと同様の優れた効果を得ることができるようになる。
【００４３】
（第３の実施形態）
以下、本発明にかかるプロペラシャフトを具体化した第３の実施形態について、図３を参照して説明する。
【００４４】
本実施形態にかかるプロペラシャフトにあっても、それを構成する各部材自体は上記第１の実施形態と共通したものとなっており、各軸の屈折方向及び各フックジョイントのヨークの位相のみが上記第１の実施形態のプロペラシャフトと異なっている。そこでここでも、同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略するとともに、上記第１の実施形態のプロペラシャフトと構成の異なる部分について以下に説明する。
【００４５】
図３に示されるように、第１のフックジョイント１４の第１の軸１３側のヨーク２１に対し、第２のフックジョイント１７の第２の軸１６側のヨーク２２の位相と第３のフックジョイント１９のトルク出力軸２０側のヨーク２３の位相はそれぞれ９０度のずれをなしている。そして、上記第１のフックジョイント１４において上記第１の軸１３は上記トルク入力軸１５に対して上方向に屈折され、上記第２のフックジョイント１７において上記第２の軸１６は同第１の軸１３に対して下方向に屈折され、上記第３のフックジョイント１９において上記トルク出力軸２０は同第２の軸１６に対して下方向に屈折されている。
【００４６】
次に、本実施の形態にかかるプロペラシャフトの作用について説明する。
上記エンジン１１で発生した駆動トルクの伝達作用及び上記各フックジョイント１４、１７、１９を通じた上記変速機１２と上記終減速機１８との相対的上下動の吸収作用は、上記第１の実施形態のプロペラシャフトと同様である。
【００４７】
そして、上記構成のプロペラシャフトによっても、上記第１のフックジョイント１４の上記第１の軸１３側に発生する２次偶力の方向と上記第２のフックジョイント１７の同第１の軸１３側に発生する２次偶力の方向とが互いに逆方向となるようにできる。また同様にして、上記第２のフックジョイント１７の上記第２の軸１６側に発生する２次偶力の方向と上記第３のフックジョイント１９の同第２の軸１６側に発生する２次偶力の方向とが互いに逆方向となるようにもできる。その結果、各フックジョイント１４、１７、１９で発生する２次偶力が相殺される方向とすることができる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態のプロペラシャフによっても、上記第１の実施形態のプロペラシャフトと同様の優れた効果を得ることができるようになる。（第４の実施形態）
以下、本発明にかかるプロペラシャフトを具体化した第４の実施形態について、図４を参照して説明する。
【００４９】
本実施形態にかかるプロペラシャフトにあっても、それを構成する各部材自体は上記第１の実施形態と共通したものとなっており、各軸の屈折方向及び各フックジョイントのヨークの位相のみが上記第１の実施形態のプロペラシャフトと異なっている。そこでここでも、同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略するとともに、上記第１の実施形態のプロペラシャフトと構成の異なる部分について以下に説明する。
【００５０】
図４に示されるように、第１のフックジョイント１４の第１の軸１３側のヨーク２１に対し、第２のフックジョイント１７の第２の軸１６側のヨーク２２の位相は同位相をなすとともに第３のフックジョイント１９のトルク出力軸２０側のヨーク２３の位相は９０度のずれをなしている。そして、上記第１のフックジョイント１４において上記第１の軸１３は上記トルク入力軸１５に対して上方向に屈折され、上記第２のフックジョイント１７において上記第２の軸１６は同第１の軸に対して上方向に屈折され、上記第３のフックジョイント１９において上記トルク出力軸２０は同第２の軸１６に対して下方向に屈折されている。
【００５１】
次に、本実施の形態にかかるプロペラシャフトの作用について説明する。
上記エンジン１１で発生した駆動トルクの伝達作用及び上記各フックジョイント１４、１７、１９を通じた上記変速機１２と上記終減速機１８との相対的上下動の吸収作用は、上記第１の実施形態のプロペラシャフトと同様である。
【００５２】
そして、上記構成のプロペラシャフトによっても、上記第１のフックジョイント１４の上記第１の軸１３側に発生する２次偶力の方向と上記第２のフックジョイント１７の同第１の軸１３側に発生する２次偶力の方向とが互いに逆方向となるようにできる。また同様にして、上記第２のフックジョイント１７の上記第２の軸１６側に発生する２次偶力の方向と上記第３のフックジョイント１９の同第２の軸１６側に発生する２次偶力の方向とが互いに逆方向となるようにもできる。その結果、各フックジョイント１４、１７、１９で発生する２次偶力が相殺される方向とすることができる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態のプロペラシャフによっても、上記第１の実施形態のプロペラシャフトと同様の優れた効果を得ることができるようになる。なお、本発明にかかるプロペラシャフトは上記の各実施形態に限定されるものではなく、それら実施形態を適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
【００５４】
・上記各実施形態では、プロペラシャフトの構成を図１〜図４にそれぞれ示す構成としたが、図１又は図３に示す構成において、第３のフックジョイント１９で連結されるトルク出力軸２０が第２の軸１６に対して上方向に屈折される構成としてもよい。すなわち上述したように、車両の発進時等の大きなトルク伝達時には、車軸から終減速機１８が反作用を受けることにより、上記第３のフックジョイント１９において上記トルク出力軸２０は上記第２の軸１６に対して下方向に屈折されるようになる。そのため、上記第３のフックジョイント１９において上記トルク出力軸２０は上記第２の軸１６に対して上方向に屈折されていても、車両の発進時等には同トルク出力軸２０は同第２の軸１６に対して下方向に屈折されるようになる。従って、これを想定して他の部分の構成を設定することにより、車両加速時に上記第２の軸１６の両端のフックジョイント１７、１９で発生する２次偶力が相殺される方向とすることができる。
【００５５】
・上記各実施形態では、プロペラシャフトの構成を図１〜図４にそれぞれ示す構成としたが、図２又は図４に示した構成において、第３のフックジョイント１９で連結されるトルク出力軸２０が第２の軸１６に対して上方向に屈折される構成としてもよい。これも上述したように、車両の発進時等には上記第３のフックジョイント１９において、上記トルク出力軸２０は上記第２の軸１６に対して下方向に屈折されるようになるが、その際には同第３のフックジョイント１９（第２の軸１６の端部）が持ち上げられることとなる。そのため、上記第２のフックジョイント１７において上記第２の軸１６は上記第１の軸１３に対して下方向に屈折されていたとしても、車両の発進時等には同第２の軸１６は同第１の軸１３に対して上方向に屈折されることも起こり得る。従って、上記第２の軸１６が上記第１の軸１３に対して上方向に屈折されるかたちに設定することにより、車両の発進時等に同第３のフックジョイント１９（第２の軸１６の端部）が持ち上げられたとしても、同第１の軸１３に対する同第２の軸１６の屈折方向が変化することを避けることができるようになる。従って、上記各フックジョイント１４、１７、１９で発生する２次偶力が、より確実に相殺される方向とすることができる。
【００５６】
・上記各実施形態では、図１〜図４に示すような構成のプロペラシャフトをそれぞれ例示したが、それらと鏡映対称となる構成のプロペラシャフトであってもよい。すなわち、例えば図１に示したプロペラシャフトにおいて、第１の軸１３はトルク入力軸１５に対して上方向に屈折され、第２の軸１６は同第１の軸１３に対して上方向に屈折され、トルク出力軸２０は同第２の軸１６に対して上方向に屈折されていてもよい。このような構成のプロペラシャフトであっても、幾何学的には同一の構成であり、図１に示すプロペラシャフトと同様の作用効果を奏することができるようになる。
【００５７】
・上記各実施形態では、プロペラシャフトを車両に搭載する場合について例示したが、例えばこれを船舶等、他の移動体に搭載することもできる。
その他、上記各実施形態は、終局的には図５〜図７に示す軸連結構造としてこれを一般化することもできる。すなわち、１つの軸の両端をフックジョイントで連結された軸連結構造にあっては、図５〜図７に示す構成とすることにより、両フックジョイントで発生する２次偶力を以下の態様で相殺される方向とすることができる。
【００５８】
まず、図５（ａ）は、１つの軸の両端のフックジョイントで発生する２次偶力が、互いに強調し合って振動が大きくなる軸連結構造を示している。
同図５（ａ）に示されるように、この軸連結構造は、トルク入力側の第１の軸２と、該第１の軸２に第１のフックジョイント１を介して連結された第２の軸３と、該第２の軸３の他端に第２のフックジョイント４を介して連結されたトルク出力側の第３の軸５とを備えている。そして、上記第１のフックジョイント１を介して上記第１の軸２から上記第２の軸３にトルクが伝達され、上記第２のフックジョイント４を介して同第２の軸３から上記第３の軸５にトルクが伝達される。このとき、フックジョイントのヨークの位相に関しては、上記第１のフックジョイント１の第２の軸３側のヨーク６の位相に対して上記第２のフックジョイント４の第３の軸５側のヨーク７の位相は同位相をなしている。また、フックジョイントで連結される各軸の屈折方向に関しては、上記第１のフックジョイント１において上記第２の軸３は上記第１の軸２に対して下方向に屈折され、上記第２のフックジョイント４において上記第３の軸５は同第２の軸３に対して上方向に屈折されている。
【００５９】
これに対して図５（ｂ）は、１つの軸の両端のフックジョイントで発生する２次偶力が相殺される方向となり、振動が小さくなる軸連結構成を示している。
この場合、フックジョイントのヨークの位相に関しては、図５（ａ）と同様に、上記第１のフックジョイント１の第２の軸３側のヨーク６の位相に対して上記第２のフックジョイント４の第３の軸５側のヨーク７の位相は同位相をなしている。一方、フックジョイントで連結される各軸の屈折方向に関しては、上記第１のフックジョイント１において上記第２の軸３は上記第１の軸２に対して下方向に屈折され、上記第２のフックジョイント４において上記第３の軸５は同第２の軸３に対して下方向に屈折されている。
【００６０】
このことから、他の構成を一定とすれば、フックジョイントを介して連結される２つの軸について、一方の軸に対する他方の軸の屈折方向を反対にすることにより、１つの軸の両端のフックジョイントで発生する２次偶力は、同一方向となるか又は逆方向となるかが変化するといえる。すなわち、フックジョイントで連結される２つの軸について、一方の軸に対する他方の軸の屈折方向を互いに反対となる２つの方向から適切に選択することにより、フックジョイントで発生する２次偶力互いに逆方向となって相殺される方向となるように設定することができる。なお、このような構造によって、１つの軸の両端のフックジョイントで発生する２次偶力の発生方向が操作可能であることも、発明者らの実験を通じて確認されている。
【００６１】
ちなみに、上記第２の軸３と上記第３の軸５が同一直線上にある構成においては、第２のフックジョイント４で２次偶力が発生しないため、第１のフックジョイント１で発生する２次偶力のみに起因した振動が生じ、その振動は、図５（ａ）に示す構造と図５（ｂ）に示す構造の中間程度の大きさとなる。また、ダブルカルダンジョイントを第２のフックジョイント４の代わりに用いた場合には、ダブルカルダンジョイント部分で２次偶力は発生しないため、これと等しい結果となる。
【００６２】
次に、図６（ａ）は図５（ａ）と同一の軸連結構造であり、１つの軸両端のフックジョイントで発生する２次偶力が、互いに強調し合って振動が大きくなる構造を示している。
【００６３】
これに対して図６（ｂ）は、１つの軸両端のフックジョイントで発生する２次偶力が相殺される方向となり、振動が小さくなる軸連結構造を示している。この軸連結構造は、フックジョイントのヨークの位相に関して、上記第１のフックジョイント１の第２の軸３側のヨーク６の位相に対して上記第２のフックジョイント４の第３の軸５側のヨーク７の位相は９０度のずれをなしている。一方、フックジョイントで接続される各軸の屈折方向に関しては、図６（ａ）と同様に、上記第１のフックジョイント１において上記第２の軸３は上記第１の軸２に対して下方向に屈折され、上記第２のフックジョイント４において上記第３の軸５は同第２の軸３に対して上方向に屈折されている。
【００６４】
このことから、他の構成を一定とすれば、上記第１のフックジョイント１の第２の軸３側のヨーク６の位相に対する上記第２のフックジョイント４の第３の軸５側のヨーク７の位相を９０度ずらすことにより、１つの軸の両端のフックジョイントで発生する２次偶力は同一方向となるか又は逆方向となるかが変化するといえる。すなわち、上記第１のフックジョイント１の第２の軸３側のヨーク６の位相と上記第２のフックジョイント４の第３の軸５側のヨーク７の位相とが同位相をなすか又は９０度のずれをなすかのいずれかを適切に選択する。これにより、フックジョイント１、４で発生する２次偶力が互いに逆方向となって相殺される方向となるように設定することができるようになる。
【００６５】
ちなみに、同図６に示す軸連結構造において、上記第１のフックジョイント１の第２の軸３側のヨーク６の位相に対して上記第２のフックジョイント４の第３の軸５側のヨーク７の位相が４５度のずれをなしている場合は、その振動は図６（ａ）の構造と図６（ｂ）の構造の中間程度の大きさとなる。
【００６６】
同様にして、１つの軸の両端のフックジョイントで発生する２次偶力が相殺される方向となる構成をすべて図に表すと、図７（ａ）〜（ｄ）の４通りになる。ここで、図７（ａ）と（ｄ）、図７（ｂ）と（ｃ）はそれぞれ鏡映対称の関係であり、幾何学的には同一の構成となる。換言すれば、同図７の（ａ）と（ｄ）はともに、上記第１の軸２に対する第２の軸３の屈折方向と同第２の軸３に対する上記第３の軸５の屈折方向とが同方向をなす構造である。一方、同図７の（ｂ）と（ｃ）はともに、上記第１の軸２に対する第２の軸３の屈折方向と同第２の軸３に対する上記第３の軸５の屈折方向とが逆方向をなす構造である。
【００６７】
すなわち、軸連結構造を、次の２つの構成のいずれかとなるように設定することより、１つの軸の両端のフックジョイントで発生する２次偶力を互いに逆方向として相殺される方向とすることができる。
【００６８】
（１）上記第１のフックジョイント１の第２の軸３側のヨーク６の位相と上記第２のフックジョイント４の第３の軸５側のヨーク７の位相とが同位相をなし、且つ、上記第１の軸２に対する上記第２の軸３の屈折方向と同第２の軸３に対する上記第３の軸５の屈折方向とが同方向をなす軸連結構造。
【００６９】
（２）上記第１のフックジョイント１の第２の軸３側のヨーク６の位相と上記第２のフックジョイント４の第３の軸５側のヨーク７の位相とが９０度のずれをなし、且つ、上記第１の軸２に対する上記第２の軸３の屈折方向と同第２の軸３に対する上記第３の軸５の屈折方向とが逆方向をなす軸連結構造。
【００７０】
なお、以上に鑑みれば、上述した各実施形態についてもこれを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
・上述した各実施形態では、フックジョイントを３つ有するプロペラシャフトを例示したが、１つの軸の両端にフックジョイントを有する軸連結構造を備えていればよく、また、フックジョイントを４つ以上有するものでもよい。
【００７１】
すなわち、１つの軸の両端のフックジョイントにおける各ヨークの位相の選択、及び、フックジョイントで接続される２つの軸についての屈折方向の選択により、両フックジョイントで発生する２次偶力を互いに逆方向として相殺される方向とすることができる。従って、１つの軸の両端にフックジョイントを有する軸連結構造を複数連結することにより、フックジョイントを介して連結された軸がいくつあろうが、各軸両端のフックジョイントで発生する２次偶力が相殺される方向とすることができる。
【００７２】
・上述した各実施形態では、上記軸連結構造をプロペラシャフトに適用するようにしたが、例えばこれをハンドルの回転の伝達を行うステアリング系等、他の回転伝達手段に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるプロペラシャフトの第１の実施形態についてその構成を示す側面図。
【図２】本発明にかかるプロペラシャフトの第２の実施形態についてその構成を示す側面図。
【図３】本発明にかかるプロペラシャフトの第３の実施形態についてその構成を示す側面図。
【図４】本発明にかかるプロペラシャフトの第４の実施形態についてその構成を示す側面図。
【図５】本発明にかかる軸連結構造についてその構成を示す模式図。
【図６】本発明にかかる軸連結構造についてその構成を示す模式図。
【図７】本発明にかかる軸連結構造についてその構成を示す模式図。
【図８】従来のプロペラシャフトの一例についてその構成を示す側面図。
【図９】従来のプロペラシャフトの一例についてフックジョイントでの軸の屈折状態を示す側面図。
【符号の説明】
１…第１のフックジョイント、２…第１の軸、３…第２の軸、４…第２のフックジョイント、５…第３の軸、６、７…ヨーク、１１…エンジン、１２…変速機、１３…第１の軸、１４…第１のフックジョイント、１５…トルク入力軸、１６…第２の軸、１７…第２のフックジョイント、１８…終減速機、１９…第３のフックジョイント、２０…トルク出力軸、２１、２２、２３…ヨーク、２４…車軸、２５…タイヤ。
【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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