(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動力を伝達するシャフトと、
前記シャフトの端部と連結された連結部材と、
前記シャフトの前記連結部材側の端部に、前記シャフトと前記連結部材の連結部分より前記連結部材側とは逆側のディファレンシャル側に延在する制振マスとを設け、
前記連結部分を、可撓性の円板からなるフレキシブルジョイントとし、
前記制振マスを、前記ディファレンシャル側に拡径した円筒形状とし、前記制振マスにおける前記ディファレンシャル側に拡径した円筒形状を、径方向に凹みを有する形状としたことを特徴とする振動伝達率低減装置。
【請求項２】
回転駆動力を伝達するシャフトと、
前記シャフトの端部と連結された連結部材と、
前記シャフトの前記連結部材側の端部に、前記シャフトと前記連結部材の連結部分より前記連結部材側とは逆側のディファレンシャル側に延在する制振マスとを設け、
前記連結部分を、可撓性の円板からなるフレキシブルジョイントとし、
前記制振マスを、前記ディファレンシャル側に拡径した円筒形状とし、前記制振マスにおける前記連結部材側に拡径した円筒形状を、重心が前記シャフトの端面から遠くなるよう解放側端部の厚みが最も厚い形状としたことを特徴とする振動伝達率低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に用いられる回転駆動力を伝達するシャフト（例えばプロペラシャフト）の曲げ振動に起因する車室内の騒音を抑制することができる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にエンジンの動力は、図9に示すように、変速機51を介してプロペラシャフト52に伝達され、伝達された動力はさらにデファレンシャル53を介して図示しない左右の駆動輪に伝達される。多くの場合、変速機は車体に取り付けられており、駆動輪はサスペンションを介して車体に取り付けられているので、駆動輪は車体に対して、路面からの入力や車体の積載量の変化に応じて前後上下方向に変位する。このため、変速機51の出力軸54とプロペラシャフト52、および、プロペラシャフト52とデファレンシャル53の入力軸55をそれぞれ連結するに当たっては、両者の軸方向の変位と角度変化を吸収するためにユニバーサルジョイント56，57が用いられる。
【０００３】
前記プロペラシャフト52には、エンジンや路面からの振動等やプロペラシャフト自身の偏心等により曲げ振動が発生し、当該プロペラシャフト52の曲げ振動の節Fが、図9に示すように、前記ユニバーサルジョイント56，57との連結部よりも軸方向中央よりに存在することに起因して、当該ユニバーサルジョイント56，57が長さ方向に垂直な方向に振動してしまい、加えてデファレンシャル53の先端の振動および振幅が大きくなり、ひいては、デファレンシャル53の先端の振動が図示しない車体のパネルに伝達してパネルが振動し、車室内の騒音が増加して音振性能が低下するという問題があった。ここでデファレンシャル53の先端とは、デファレンシャル53のユニバーサルジョイント57側の端部を示すものとする。
【０００４】
このような車室内の音振性能の低下を招くプロペラシャフトの曲げ振動を減衰させる手段として、特許文献1に記載されているようなプロペラシャフト内部に設けるダイナミックダンパーがあるが、このような形態のダンパーでは、プロペラシャフトの曲げ一次振動の節が前記ユニバーサルジョイントよりも長さ方向中央よりに位置することを解消することはできないので、これに起因するユニバーサルジョイントの振動を抑制することはできず、結果としてデファレンシャルの先端の振動も抑制することはできず、デファレンシャルの入力軸端の振動が車体のパネルに伝達してパネルが振動し、車室内の騒音が増加して音振性能が低下するという問題点を解消することができなかった。
【特許文献１】特開2003-247596号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、プロペラシャフトなどの回転駆動力を伝達するシャフトの振動伝達率を低減して、車室内の音振性能を高めることができる装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る振動伝達率低減装置は、
回転駆動力を伝達するシャフトと、
前記シャフトの端部と連結された連結部材と、
前記シャフトの前記連結部材側の端部に、前記シャフトと前記連結部材の連結部分より前記連結部材側とは逆側のディファレンシャル側に延在する制振マスとを設け、
前記制振マスを、前記ディファレンシャル側に拡径した円筒形状とし、前記制振マスにおける前記ディファレンシャル側に拡径した円筒形状を、径方向に凹みを有する形状としたことを特徴とし、又は、
前記連結部分を、可撓性の円板からなるフレキシブルジョイントとし、
前記制振マスを、前記連結部材側に拡径した円筒形状とし、前記制振マスにおける前記連結部材側に拡径した円筒形状を、重心が前記シャフトの端面から遠くなるよう解放側端部の厚みが最も厚い形状としたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、シャフトの連結部材側の端部に、シャフトと連結部材との連結部分より連結部材側に延在するように制振マスを設けることにより、シャフトに曲げ振動が発生した場合に、最も軸方向端部に位置する曲げ振動の節を、シャフトの軸方向中央部寄りから連結部分側に移動させることができ、連結部分の振動および振幅を低減すると共に連結部材の振動および振幅を低減することができる。これにより、連結部材の、特に上下方向の振動に起因する車室内の騒音を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る振動伝達率低減装置の一実施形態を示す模式図である。
【０００９】
本発明に係る振動伝達率低減装置は、プロペラシャフト1の一方端を変速機2の出力軸3にユニバーサルジョイント4を介して連結し、プロペラシャフト1の他方端をデファレンシャル5の入力軸6にユニバーサルジョイント7を介して連結して、当該プロペラシャフト1の一方端にはユニバーサルジョイント4より変速機2側に延在する制振マス8aを、他方端にはユニバーサルジョイント7よりデファレンシャル5側に延在する制振マス8bをそれぞれ付加することを特徴とする。
【００１０】
これによれば、プロペラシャフト1に曲げ振動が加わった場合に、最も軸方向両端側に位置する曲げ振動の節Fを、プロペラシャフト1の図9に示したような軸方向中央寄りからユニバーサルジョイント4，7側に移動させることができ、ユニバーサルジョイント4，7の振動および振幅を低減し、変速機2の出力軸3の先端の振動および振幅と、デファレンシャル5の先端の振動および振幅とを低減することができる。これにより、変速機2およびデファレンシャル5の、特に上下方向の振動に起因する図示しない車体のパネルの振動を抑制し、車室内の騒音が増大して車室内の音振性能が低下することを抑制することができる。
【００１１】
図2は、本発明に係る振動伝達率低減装置の一実施形態を示す、中心軸線を含む模式断面図である。
ここでは、図1に示した請求項1の構成の具体例として、前記ユニバーサルジョイント4，7を等速ジョイントとし、当該等速ジョイント4，7の内輪に連結されたプロペラシャフト1の軸方向両端に制振マス8を付加する。図2ではデファレンシャル5側のみを示すが、もちろん、変速機2側においても同様の構成とする。図2に示すように、等速ジョイント7の内輪7aに形成した貫通孔に圧入されたプロペラシャフト1の先端部の軸方向端面に制振マス8bを設けることにより、制振マス8bは等速ジョイント7よりデファレンシャル5側へ配置されることとなる。
【００１２】
これによれば、バーフィールド型、ダブルオフセット型、固定式トリポート型およびレブロ型等の等速ジョイントにおいて、プロペラシャフト1の軸方向両端に制振マス8を容易に付加して、前述したように、プロペラシャフトの曲げ振動の節Fを等速ジョイント側に移動させて、等速ジョイント4，7の振動および振幅を低減し、デファレンシャル5の先端の振動および振幅を低減することができる。これにより、変速機2およびデファレンシャル5の、特に上下方向の振動に起因する図示しない車体のパネルの振動を抑制し、車室内の騒音が増大して車室内の音振性能が低下することを抑制することができる。
【００１３】
加えて、前記等速ジョイント4，7のグリス封入を行うに当たり、前記変速機2の出力軸3に連結された図示しないフランジと、前記デファレンシャル5の入力軸6に連結されたフランジ10をグリスケースとして用いる。
ここでフランジ10は、その一方を変速機2の出力軸3およびデファレンシャル5の入力軸6に嵌合されて、一方から他方に向けて徐々に拡径するように中空円錐形状に形成され、他方には、等速ジョイントを内装するための開口部が形成される。図2においてはフランジ10の先端部に形成された開口部に等速ジョイント7が内装され、図示しないボルトにより相互に固定される。これにより、デファレンシャル5の入力軸6とプロペラシャフト1とが連結される。
【００１４】
図2では、デファレンシャル5側の等速ジョイント7のみを示すが、変速機2側の等速ジョイント4においても同様の構成とする。図2に示すように、等速ジョイント7のグリス封入を行うに当たり、等速ジョイント7のプロペラシャフト1側に設けられたグリスケース9と、前記デファレンシャル5の入力軸6のフランジ10とをグリスケースとして用いて、等速ジョイント7において、従来用いていたデファレンシャル5側のグリスケースを廃している。さらに、フランジ10の開口部の内周面と等速ジョイント7の外輪7bの外周面との間にはゴムシール11が介装されて、グリスの漏れを防止している。
【００１５】
これによれば、従来用いていた等速ジョイントのデファレンシャル5側のグリスケースを廃することができるので、等速ジョイント7の内輪7aに連結したプロペラシャフト1の軸方向両端と、変速機2の出力軸3の先端部および、デファレンシャル5の入力軸6の先端部との間に十分な隙間を設けて、当該隙間にプロペラシャフトの軸方向両端を配置することができるので、制振マス8の付加をより容易なものとすることができる。
【００１６】
図3は、本発明に係る振動伝達率低減装置の他の実施形態を示す模式図である。
制振マス8は、図2に示した形態のもののほか、フランジ10の内側の形態にあわせて、図3(a)に示す、先端部の断面がクサビ形状の形態としても良いし、図3(b)に示す、先端部の断面を大きくしたものとしても良い。後者においては、前述したプロペラシャフトの曲げ振動の節Fをユニバーサルジョイント側に移動させるに当たり、より有利な形状となる。
【００１７】
図4は、本発明に係る振動伝達率低減装置の他の実施形態を示す模式図である。
図4(a)はプロペラシャフト1およびデファレンシャル5の入力軸6の中心軸線を含む断面図を示し、図4(b)はデファレンシャル５側の斜め方向から見て示す斜視図である。
図4では、図1に示した請求項1に相当する構成の具体例として、前記ユニバーサルジョイント4，7をフレキシブルジョイントとし、当該フレキシブルジョイント4，7を前記プロペラシャフトに締結する締結手段としてのボルト12に、デファレンシャル5側を拡径した円筒形状の制振マス8bを締結して付加する。図4では、デファレンシャル5側のみを示すが、変速機2側も同様の構成とする。
【００１８】
これによれば、フレキシブルジョイント4，7において、プロペラシャフト1の軸方向両端に制振マス8を容易に付加して、前述したように、プロペラシャフトの曲げ振動の節をフレキシブルジョイント4，7側に移動させて、該フレキシブルジョイント4，7の振動および振幅を低減し、変速機2およびデファレンシャル5の先端の振動および振幅を低減することができる。これにより、変速機2およびデファレンシャル5の、特に上下方向の振動に起因する図示しない車体のパネルの振動を抑制し、車室内の騒音が増大して車室内の音振性能が低下することを抑制することができる。
【００１９】
なお、フレキシブルジョイントとは、ラバー等より構成される、可撓性の円板13の一方端面に、プロペラシャフト1の端部に形成したヨーク14を、前記ボルト12を前記制振マス8に設けた雌ねじに螺合することにより締結し、当該円板13の他方端面に、デファレンシャル5の出力軸6に連結されたヨーク15を、ボルト16を図示しないナットに螺合することにより締結して、プロペラシャフト1とデファレンシャル5の入力軸6とを（変速機2側では出力軸3と）連結するとともに、両者間の軸方向の変位と、角度変化を吸収するものである。このフレキシブルジョイント7のデファレンシャル5側の端面に、ボルト12により制振マス8bを締結している。これにより、制振マス8bはフレキシブルジョイント7よりデファレンシャル5側に延在することとなる。このため、制振マス8bを設けない場合に比べ、プロペラシャフト1の曲げ振動の節をフレキシブルジョイント7側に存在するようにすることができ、フレキシブルジョイント7の振動および振幅を低減することができる。
【００２０】
図5は、本発明に係る振動伝達率低減装置の他の実施形態を示す模式図である。
図5(a)はプロペラシャフト1およびデファレンシャル5の入力軸6の中心軸線を含む断面図を示し、図5(b)はデファレンシャル5側の斜め方向から見て示す斜視図である。
図4に示す形態の振動伝達率低減装置に比べて、円筒形状の制振マス8bを、よりデファレンシャル5および入力軸6に径方向に近接させて、外径をより小さくしたものである。これにより、制振マスの質量を小さくすることなく、他の部品との干渉を避けることができる。なお、その他の部分の構成は図4に示したものと同様であるため、説明は割愛する。
【００２１】
図6は、本発明に係る振動伝達率低減装置の他の実施形態を示す模式図である。
図6(a)はプロペラシャフト1およびデファレンシャル5の入力軸6の中心軸線を含む断面図を示し、図5(b)はデファレンシャル5側の斜め方向から見て示す斜視図である。
図4に示す形態の振動伝達率低減装置に比べて、円筒形状の制振マス8bのデファレンシャル5側の断面形状を、より大きくしたものとなっている。これにより、制振マス8の重心をプロペラシャフト1の端面から遠くして、制振マス8の質量分布においてより有利にすることができる。つまり、より小さい質量で、曲げ振動の節をフレキシブルジョイント7側へ持ってくることができる。なお、その他の部分の構成は図4に示したものと同様であるため、説明は割愛する。
【００２２】
図7は、図2に示した本発明に係る振動伝達率低減装置の効果を示すグラフである。
本発明に係る振動伝達率低減装置の効果を測定するために、プロペラシャフトの軸方向中央部分を加振してデファレンシャルの先端における振動加速度を測定した。ここでは、制振マス8は1.1kgのものを使用し、比較のために、デファレンシャルの先端に一辺が51.8mmの立方体で質量1.1kgのマスを直接付加したもの、および制振マスを付加しないものを用意して、これらについても同様の測定を行った。
【００２３】
図7中、符号Aで示す点線は、本発明に係る振動伝達率低減装置を設けた場合の測定結果を示し、また符号Bで示す実線は、デファレンシャルの先端に制振マスを直接付加した場合の測定結果を示し、さらに符号Cで示す破線は、制振マスを付加しない場合の測定結果を示す。
ここでデファレンシャルの先端とは、図示しないデファレンシャルキャリア（デファレンシャルの外側に設けられたケース）のユニバーサルジョイント側端部を示すものとする。
なお、図7中、横軸は周波数(Hz)を示し、縦軸は振動加速度をdB表示したものである。
【００２４】
図7に示すように、本発明に係る振動伝達率低減装置によれば、105Hz近傍のピークにおいて、制振マスを付加しない場合と比べて、振動加速度を2dB程度低減できており、デファレンシャルの先端に制振マスを直接付加した場合と比べても、振動加速度を1dB程度低減できていることが分かる。
【００２５】
図8は、図6に示した本発明に係る振動伝達率低減装置の効果を示すグラフである。
本発明に係る振動伝達率低減装置の効果を測定するために、プロペラシャフトの軸方向中央部分を加振してデファレンシャルの先端における振動加速度を測定した。ここでは、制振マス8は1.84kgで、デファレンシャル側の外径が160mm、フレキシブルジョイント側の外径が130mmのものを使用し、比較のために、デファレンシャルの先端に一辺が61.6mmの立方体で質量1.84kgのマスを直接付加したもの、および制振マスを付加しないものを用意して、これらについても同様の測定を行った。
【００２６】
図8中、符号Dで示す実線は、本発明に係る振動伝達率低減装置を設けた場合の測定結果を示し、また符号Eで示す一点鎖線は、デファレンシャルの先端に制振マスを直接付加した場合の測定結果を示し、さらに符号Fで示す二点鎖線は、制振マスを付加しない場合の測定結果を示す。
なお、図7中横軸は周波数(Hz)を示し、縦軸は振動加速度をdB表示したものである。
【００２７】
図8に示すように、本発明に係る振動伝達率低減装置によれば、ピークにおいて、制振マスを付加しない場合と比べて振動加速度を5dB程度低減できており、デファレンシャルの先端に制振マスを直接付加した場合と比べても、振動加速度を4dB程度低減できていることが分かる。
【００２８】
なお、本発明は上記の実施形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上記の実施形態はプロペラシャフトの曲げ振動に起因する騒音について説明したが、本発明は、プロペラシャフトに代わり、ドライブシャフトなどの回転駆動力を伝達する部材の振動伝達率を低減することができる。また、上記実施形態ではプロペラシャフトの両端に制振マスを設けた場合について説明したが、振動の状態によっては一方の端部のみに制振マスを設けることとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る振動伝達率低減装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明に係る振動伝達率低減装置の一実施形態を示す、中心軸線を含む模式断面図である。
【図３】本発明に係る振動伝達率低減装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図４】本発明に係る振動伝達率低減装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図５】本発明に係る振動伝達率低減装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図６】本発明に係る振動伝達率低減装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図７】本発明に係る振動伝達率低減装置の効果を示すグラフである。
【図８】本発明に係る振動伝達率低減装置の効果を示すグラフである。
【図９】一般のパワートレインを示す模式図である。
【符号の説明】
【００３０】
1，52  プロペラシャフト
2，51  変速機
3，54  出力軸
4，7，56，57  ユニバーサルジョイント
5，53  デファレンシャル
6，55  入力軸
7  ユニバーサルジョイント
8  制振マス
9  グリスケース
10  フランジ
11  ゴムシール
12  ボルト
13  可撓性の円板
14，15  ヨーク
16  ボルト
【図１】
0004844095.tif 000002
【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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