(57)【要約】【課題】径の大きさを維持しつつねじり剛性を低下させてデファレンシャルギアとの間で生じる共振を抑制するとともに、ジョイント角に自由度を持たせることができる車両のプロペラシャフトを提供する。【解決手段】インナパイプ４とアウタパイプとしての外筒部５とが連結して成り、駆動源の駆動力を車輪に伝達するための車両のプロペラシャフトにおいて、インナパイプ４と外筒部５との連結部における当該インナパイプ４の外周面及びアウタパイプの内周面にそれぞれ軸方向に延びる複数の凸部６、７から成るスプライン又はセレーションを設けるとともに、これら隣接する凸部６、７間にゴム材８を介在させたものである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インナパイプとアウタパイプとが連結して成り、駆動源の駆動力を車輪に伝達するための車両のプロペラシャフトにおいて、
前記インナパイプとアウタパイプとの連結部における当該インナパイプの外周面及びアウタパイプの内周面にそれぞれ軸方向に延びる複数の凸部から成るスプライン又はセレーションを設けるとともに、これら隣接する凸部間にゴム材を介在させたことを特徴とする車両のプロペラシャフト。
【請求項２】
前記ゴム材は、前記インナパイプ及びアウタパイプの端部に配設された継ぎ手部に形成されたことを特徴とする請求項１記載の車両のプロペラシャフト。
【請求項３】
前記インナパイプとアウタパイプとを係止し、それらが互いに軸方向へ摺動するのを規制するための係止手段を具備したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両のプロペラシャフト。
【請求項４】
前記ゴム材は、前記インナパイプ及びアウタパイプの正転側と逆転側とで厚さが異なることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の車両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、駆動源の駆動力を車輪に伝達するための車両のプロペラシャフトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車に配設されたプロペラシャフトは、駆動源であるエンジンの駆動力を車輪に伝達して推進力を得るためのもので、一般にはトランスミッションとデファレンシャルギアとの間に懸架されている。即ち、エンジンの駆動力はトランスミッションに伝達された後、プロペラシャフト及びデファレンシャルギアを介して車輪に至るよう構成されているのである。
【０００３】
然るに、特に高トルクの伝達を想定した場合、プロペラシャフトを高いねじり剛性のものとする必要があるが、高ねじり剛性のプロペラシャフトが回転する際にデファレンシャルギアの噛み合い時の振動との間で共振が生じる虞がある。かかる共振が生じると、自動車のボディ自体へも悪影響を及ぼす可能性があるので、従来より、プロペラシャフトのねじり剛性を調整して共振を抑制する技術が種々提案されている。
【０００４】
例えば、従来例として、図７に示すように、プロペラシャフトをインナパイプ１０１とアウタパイプ１０２とで構成し、それらの連結部における当該インナパイプ１０１の外周面とアウタパイプ１０２の内周面との間にゴム材１０３を圧入或いは加硫接着にて介在させたものが挙げられる。（従来例１）。
【０００５】
かかる従来例１によれば、ゴム材１０３の弾力によりプロペラシャフト全体としてのねじり剛性を低下させることができるとともに、当該ゴム材１０３の材質及び配設個数を調整することにより、ねじり剛性を所望値とすることができ、デファレンシャルギアとの間の共振を抑制することができる。尚、インナパイプ１０１とアウタパイプ１０２との間で駆動力の伝達が行われる際、ゴム材１０３にせん断力が生じることとなる。
【０００６】
また、他の従来例として、図８に示すように、プロペラシャフトの継ぎ手部をゴムカップリング１０４で構成し、該ゴムカップリングの弾力によりプロペラシャフト全体としてのねじり剛性を低下させたものが挙げられる（従来例２）。かかる従来例２によれば、駆動力の伝達時、ゴムカップリング１０４を構成するゴム部１０４ａには圧縮力が作用することとなる。尚、これら先行技術は、文献公知発明に係るものでないため、記載すべき先行技術文献情報はない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の車両のプロペラシャフトにおいては、以下の如き問題があった。即ち、従来例１においては、駆動力の伝達時において、ゴム材１０３に強いせん断力が作用するため、高トルクの駆動力の伝達を想定すると、インナパイプ１０１及びアウタパイプ１０２の径を大きくし、ゴム材１０３との接触面積を大きくすることにより、当該せん断力に抗する必要があった。
【０００８】
従って、プロペラシャフト全体を太径のものとすれば、高トルクの駆動力の伝達時に生じる強いせん断力にも抗することができるのであるが、径が大きくなって大型化すると、当該プロペラシャフトの重量が増加して車両に搭載するのに燃費等の観点から不都合が生じてしまうとともに、設計レイアウトが極めて制約されてしまう等種々の問題があった。
【０００９】
一方、従来例２においては、ゴムカップリング１０４にてプロペラシャフトのねじり剛性を低下させているので、ゴム部１０４ａにはせん断力ではなく圧縮力が作用することとなる。従って、プロペラシャフトの径を大きくする必要がなく、従来例１の如き問題は生じないものであるが、ジョイント角が著しく制限されてしまうという別の問題があった。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、径の大きさを維持しつつねじり剛性を低下させてデファレンシャルギアとの間で生じる共振を抑制するとともに、ジョイント角に自由度を持たせることができる車両のプロペラシャフトを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、インナパイプとアウタパイプとが連結して成り、駆動源の駆動力を車輪に伝達するための車両のプロペラシャフトにおいて、前記インナパイプとアウタパイプとの連結部における当該インナパイプの外周面及びアウタパイプの内周面にそれぞれ軸方向に延びる複数の凸部から成るスプライン又はセレーションを設けるとともに、これら隣接する凸部間にゴム材を介在させたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両のプロペラシャフトにおいて、前記ゴム材は、前記インナパイプ及びアウタパイプの端部に配設された継ぎ手部に形成されたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の車両のプロペラシャフトにおいて、前記インナパイプとアウタパイプとを係止し、それらが互いに軸方向へ摺動するのを規制するための係止手段を具備したことを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の車両のプロペラシャフトにおいて、前記ゴム材は、前記インナパイプ及びアウタパイプの正転側と逆転側とで厚さが異なることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係るプロペラシャフトは、図５に示すように、４輪駆動車（４ＷＤ）に適用されたものから成り、自動車のトランスミッションＴから後輪ＲＴ側のデファレンシャルギアＤ１及び前輪ＦＴ側のデファレンシャルギアＤ２にそれぞれ延設され、駆動源としてのエンジンＥの駆動力を後輪ＲＴ及び前輪ＦＴにそれぞれ伝達するものである。
【００１６】
即ち、エンジンＥが駆動されると、その駆動力はトランスミッションＴにて変速されつつプロペラシャフト１及びプロペラシャフト２に伝達され、その後、デファレンシャルギアＤ１及びＤ２を介して自動車の各車輪に伝達されて推進力を得るよう構成されている。尚、同図中符号３は、プロペラシャフト１の中間部に配設された中間軸受けを示しており、自動車のフレーム或いは車体に固定されている。
【００１７】
各プロペラシャフト１及び２の端部には、ユニバーサルジョイントＵ１、Ｕ２及びＵ３、Ｕ４が接続されており、このうちユニバーサルジョイントＵ１及びＵ３がトランスミッションＴのハウジングに取り付けられるとともに、ユニバーサルジョイントＵ２及びＵ４が後ろ側のデファレンシャルギアＤ１、前側のデファレンシャルギアＤ２におけるそれぞれのハウジングに取り付けられている。
【００１８】
ユニバーサルジョイントＵ１〜Ｕ４は、駆動軸と被駆動軸とを連結し角度の変化に対応しながら動力の伝達を可能とする機構をいい、特にユニバーサルジョイントＵ２及びＵ４は、図１に示すように、プロペラシャフト１（２）の長手方向略全域に亘って形成されたインナパイプ４の端部４ａと連結し得るアウタパイプとして外筒部５が形成されている。
【００１９】
即ち、インナパイプ４には、その両端に細径とされた中実部材から成る端部４ａが溶接等にて固定されているとともに、その外径よりも若干大きな内径を持った外筒部５内に当該端部４ａが嵌め込まれ得るようになっている。インナパイプ４の他の端部には、ユニバーサルジョイントＵ１（Ｕ３）が溶接やかしめ等により固く接続されている。このように、外筒部５内にインナパイプ４の端部４ａを連結して、エンジンＥの駆動力を車輪ＲＴ（ＦＴ）に伝達するためのプロペラシャフト１（２）が構成されている。
【００２０】
尚、本実施形態においては、インナパイプ４の端部４ａよりも外筒部５の内径の方が大きく設定されて嵌入されているが、インナパイプ４の端部の内径の方が外筒部５の外径よりも大きくし、当該インナパイプ４の端部内に外筒部５を嵌入するようにしてもよい。但し、この場合、端部４ａを中空状に形成する必要があるとともに、インナパイプ４が本発明でいうアウタパイプ、外筒部がインナパイプとなる。
【００２１】
ここで、本実施形態に係るプロペラシャフト１（２）のインナパイプ４と外筒部５との連結部における当該インナパイプ４の外周面及び外筒部５の内周面には、図２に示すように、それぞれ軸方向に延びる複数の凸部６及び７から成るスプラインが設けられている。より具体的には、連結部におけるインナパイプ４の外周面には、断面視等間隔に突出して軸方向に延設された凸部６が形成されてスプラインを構成しているとともに、外筒部５の内周面にも、断面視等間隔に突出して軸方向に延設された凸部７が形成されてスプラインを構成している。
【００２２】
更に、隣接するインナパイプ４の凸部６と外筒部５の凸部７との間には、ゴム材８が加硫にて固着されている。これにより、インナパイプ４のスプラインと外筒部５のスプラインとがゴム材８を介在させつつ噛み合うこととなり、当該ゴム材８を介した駆動力の伝達が行われることとなる。即ち、エンジンＥが停止した状態或いは低トルクの駆動力の伝達時には、同図の如き状態となっており、インナパイプ４からの駆動力がゴム材８を介して外筒部５に伝達され得るようになっている。
【００２３】
微視的に説明すると、図３に示すように、隣接する凸部７ａ及び７ｂ間に凸部６が配置するとともに、該凸部６と凸部７ａとの間に正転側のゴム材８ａ、凸部６と凸部７ｂとの間に逆転側のゴム材８ｂがそれぞれ介在して組み付けられている。尚、同図において、符号ａ方向を正転方向とし、符号ｂ方向を逆転方向としている。
【００２４】
そして、正転時の低トルクの駆動力を伝達する際には、インナパイプ４の回転に伴って凸部７ａが正転側のゴム材８ａを押圧し、当該ゴム材８ａの弾力を生じさせつつ凸部６に駆動力が伝達される。逆転時の低トルクの駆動力を伝達する際にも同様に、インナパイプ４の回転に伴って凸部７ｂが逆転側のゴム材８ｂを押圧し、当該ゴム材８ｂの弾力を生じさせつつ凸部６に駆動力が伝達される。
【００２５】
従って、エンジンＥの駆動力を適切に車輪側へ伝達することができるとともに、プロペラシャフト１及び２のねじり剛性を低下させることができ、デファレンシャルギアＤ１及びＤ２の噛み合い時に生じる振動と共振するのを抑制することができる。更に、共振の抑制を図ることにより、当該共振が自動車のボディ自体へ伝わることによる悪影響をも防止することができる。
【００２６】
更に、正転時の高トルクの駆動力を伝達する際には、図４に示すように、凸部７ａからの押圧力によって正転側のゴム材８ａが圧縮された状態となり、凸部６へ駆動力が伝達される。即ち、かかる状態においては、ゴム材８の弾力は駆動力伝達において影響されず、確実な駆動力伝達が行われ得るのである。尚、逆転時の高トルクの駆動力を伝達する際にも、同様に、逆転側のゴム材８ｂが圧縮された状態となり、確実な駆動力の伝達がなされるのである。
【００２７】
このように、駆動力の伝達時において、ゴム材８に対して圧縮力が付与されるので、従来のせん断力が付与されるものに比べ、寿命を長くすることができるとともに、ゴム材８のインナパイプ４又はアウタパイプとしての外筒部５との接触面積を大きくする必要がなく、プロペラシャフトを小型化することができる。従って、自動車に良好に搭載することが可能となる。
【００２８】
また、ユニバーサルジョイントＵ２（Ｕ４）に形成された外筒部５にインナパイプ４を連結させているので、従来のゴムカップリングを使用したものに比べ、ジョイント角の自由度を向上させることができる。また更に、プロペラシャフト１及び２の端部に配設された継ぎ手部（ユニバーサルジョイント部）にゴム材８が形成されているので、プロペラシャフトの中央部に形成したものに比べ、駆動力の伝達時において安定した回転とすることができる。
【００２９】
ところで、図１中符号９は、インナパイプ４の端部４ａに対し外筒部５を係止するための係止手段としてのサークリップを示しており、かかるサークリップ９によりインナパイプ４と外筒部５とが互いに軸方向に摺動するのを規制している。これにより、摺動によるゴム材８の劣化を防止し、当該ゴム材８の寿命を更に長くすることができる。尚、上記サークリップ９に代えて他の係止手段としてもよい。
【００３０】
上記プロペラシャフト１及び２を得るには、インナパイプ４を組み付けない状態において、当該インナパイプ４のスプラインに倣った形状のキャビティを有した金型内に当該外筒部５を挿入し、溶融状態のゴム材を流し込んで加硫する。これにより、所望の弾力を持ったゴム材８を介在させることができ、所望値のねじり剛性を得ることができるのである。
【００３１】
以上、本実施形態に係るプロペラシャフトについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図６に示すように、ゴム材８における正転側のゴム材８ａと逆転側のゴム材８ｂとで厚さを異ならせるようにしてもよい。同図においては、正転側のゴム材８ａの厚さｔ１より逆転側のゴム材８ｂの厚さｔ２の方を大きく形成し、正転時に生じる弾力の方を逆転時に生じる弾力よりも大きくしているが、正転側のゴム材８ａの厚さｔ１の方を逆転側のゴム材８ｂの厚さｔ２よりも大きくしてもよい。これにより、プロペラシャフトの正転時と逆転時とのねじり剛性をそれぞれ最適なものに設定することができる。
【００３２】
また、凸部６及び７がスプラインを構成するものの他、セレーションを構成するものであってもよく、ゴム材はスプライン又はセレーションの形成範囲全域に亘って介在してもよいし、一部のみに介在するようにしてもよい。更に、本実施形態においては、４ＷＤ車に適用されたプロペラシャフトとされているが、ＦＲ車或いはプロペラシャフトを有するＦＦ車に適用するようにしてもよく、自動車以外の車両においてプロペラシャフトを有するものに適用してもよい。
【００３３】
また更に、本実施形態においては、デファレンシャルギアＤ１及びＤ２側に取り付けられたユニバーサルジョイントＵ２及びＵ４の外筒部５がアウタパイプを構成し、スプライン及びゴム材が形成されているが、これに代えて或いは併用して、ユニバーサルジョイントＵ１及びＵ３の外筒部にアウタパイプを構成し、スプライン及びゴム材を形成するようにしてもよい。
【００３４】
尚、プロペラシャフトの中間部でインナパイプとアウタパイプとの連結部を形成し、該連結部にスプライン及びゴム材を形成するようにしてもよい。この場合、プロペラシャフトの回転の安定性を損なうものの、本実施形態と同様、ねじり剛性を低下させることができる。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、インナパイプとアウタパイプとの連結部における当該インナパイプの外周面及びアウタパイプの内周面にそれぞれ軸方向に延びる複数の凸部から成るスプライン又はセレーションを設けるとともに、これら隣接する凸部間にゴム材を介在させたので、径の大きさを維持しつつねじり剛性を低下させてデファレンシャルギアとの間で生じる共振を抑制するとともに、ジョイント角に自由度を持たせることができる。
【００３６】
請求項２の発明によれば、ゴム材は、インナパイプ及びアウタパイプの端部に配設された継ぎ手部に形成されたので、プロペラシャフトの中央部に形成したものに比べ、駆動力の伝達時において安定した回転とすることができる。
【００３７】
請求項３の発明によれば、インナパイプとアウタパイプとを係止し、それらが互いに軸方向へ摺動するのを規制するための係止手段を具備したので、摺動によるゴム材の劣化を防止し、当該ゴム材の寿命を更に長くすることができる。
【００３８】
請求項４の発明によれば、ゴム材がインナパイプ及びアウタパイプの正転側と逆転側とでその厚さを異ならせているので、プロペラシャフトの正転時と逆転時とのねじり剛性をそれぞれ最適なものに設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るプロペラシャフトを示す一部破断した模式図
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図
【図３】図２の一部を示す拡大断面図
【図４】本発明の実施形態に係るプロペラシャフトにおいて高トルクの駆動力が伝達される際の状態を示す断面図
【図５】本発明の実施形態に係るプロペラシャフトが適用される自動車を示す模式図
【図６】本発明の他の実施形態に係るプロペラシャフトを示す拡大断面図
【図７】従来例１のプロペラシャフトを示す模式図
【図８】従来例２のプロペラシャフトを示す模式図
【符号の説明】
１、２…プロペラシャフト
３…中間軸受け
４…インナパイプ
５…外筒部（アウタパイプ）
６、７…凸部
８…ゴム材
９…サークリップ（係止手段）
Ｅ…エンジン（駆動源）
Ｔ…トランスミッション
Ｕ１〜Ｕ４…ユニバーサルジョイント
Ｄ１、Ｄ２…デファレンシャルギア
ＦＴ…前輪
ＲＴ…後輪
【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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