(57)【要約】【課題】捩じり強度を確保しつつ軸方向強度が低減されたプロペラシャフトおよびプロペラシャフト部品を提供する。【解決手段】プロペラシャフト１は、内部空間３２を有する筒状体３０と、その内部空間３２に圧入されるプロペラシャフト部品としてのヨーク部材２０とを備える。ヨーク部材２０は、内部空間３２に圧入されて筒状体３０の内表面３１と接触し、第１の外径Ｄ１を有する第１の外周歯面としての第１のセレーション部分２１、その第１のセレーション部分２１よりも先に内部空間３２に圧入される部分に設けられ、第１の外径Ｄ１よりも大きな第２の外径Ｄ２を有する第２の外周歯面としての第２のセレーション部分２２とを有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を有する筒状部材と、
その内部空間に圧入されるプロペラシャフト部品とを備え、
前記プロペラシャフト部品は、前記内部空間に圧入されて前記筒状部材の内表面と接触し、第１の外径を有する第１の外周歯面と、その第１の外周歯面よりも先に前記内部空間に圧入される部分に設けられ、前記第１の外径よりも大きな第２の外径を有する第２の外周歯面とを有する、プロペラシャフト。
【請求項２】
筒状部材の内部空間に圧入されるプロペラシャフト部品であって、
前記内部空間に圧入されて前記筒状部材の内表面と接触し、第１の外径を有する第１の外周歯面と、
その第１の外周歯面よりも先に内部空間に圧入される部分に設けられ、第１の外径よりも大きな第２の外径を有する第２の外周歯面とを備えた、プロペラシャフト部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プロペラシャフトおよびプロペラシャフト部品に関し、特に車両用のプロペラシャフトおよびプロペラシャフト部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プロペラシャフトは、たとえば特開２０００−３３７３４４号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３３７３４４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のプロペラシャフトでは、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）チューブにプロペラシャフト部品のセレーション部分が圧入されている。車両衝突時に、セレーション部分がスライドし、プロペラシャフト部品がＣＦＲＰチューブ内に潜り込む構造が採用されている。
【０００５】
プロペラシャフト部品がＣＦＲＰチューブ内に潜り込む構造において、車両衝突時に必要性能を満足する低荷重で衝撃を吸収するには、ＣＦＲＰチューブとプロペラシャフトのセレーション部分での捩じり強度を確保し、なおかつ、軸方向強度を低減させることの両立が必要である。しかし、必要性能を満たす低荷重でプロペラシャフト部品をスライドさせようとすると、捩じり強度が確保できなくなるという問題があった。
【０００６】
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、捩じり強度を確保しつつ、かつ軸方向強度が低減したプロペラシャフトおよびプロペラシャフト部品を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者はプロペラシャフトにおいて軸方向強度を低下させ、捩じり強度を確保するための研究を行なった結果、以下の知見が得られた。すなわち、セレーション（歯面）で筒状部材（ＣＦＲＰチューブ）を削りながら圧入する接合方法では、径方向の圧入しろ（外周歯面と接触する筒状部材の部分）は、削り量（歯面によって削られる部分）と変形量（削られずに押し広げられ弾性変形する部分）からなる。そのため、軸方向強度を低下させようと圧入しろを少なくすると、筒状部材の削り量も減少し、捩じり強度も低下する。捩じり強度は圧入時に削られる溝深さによって主に決まる。また、軸方向荷重は、筒状部材の弾性変形により筒状部材から歯面に垂直抗力がかかり、その垂直抗力による摩擦力によって、主に決まる。よって、車両衝突時に必要性能を満足する低荷重で衝撃を吸収させる場合、従来の構造では筒状部材とプロペラシャフト部品の接合部において捩じり強度を保ちつつ、軸方向強度を低減させることが困難であった。
【０００８】
本発明者は、プロペラシャフト部品で外周歯面よりも先に、削り専用の歯を筒状部材に圧入することで従来の問題が解決することを見出した。
【０００９】
このような知見によってなされた、この発明に従ったプロペラシャフトは、内部空間を有する筒状部材と、その内部空間に圧入されるプロペラシャフト部品とを備える。プロペラシャフト部品は、内部空間に圧入されて筒状部材の内表面と接触し、第１の外径を有する第１の外周歯面と、その第１の外周歯面よりも先に内部空間に圧入される部分に設けられ、第１の外径よりも大きな第２の外径を有する第２の外周歯面とを有する。
【００１０】
このように構成されたプロペラシャフトでは、プロペラシャフト部品は、第１の外周歯面よりも先に内部空間に圧入される部分に設けられ、第１の外周歯よりも大きな第２の外径を有する第２の外周歯面を有するため、プロペラシャフト部品を内部空間に圧入する場合には、この第２の外周歯面が削り専用の歯面として内部空間に圧入される。一旦第２の外周歯面が内部空間を削った後に第１の外周歯面が内部空間に圧入されるため、第１の外周歯面と筒状部材との摩擦による荷重が少なくなる。その結果、軸方向強度を低下させることができる。これに対して、大径部である第２の外周歯面が筒状部材に圧入されるので、削り溝を減少させることがないため、捩じり強度を低下させない。その結果、捩じり強度を確保しつつ軸方向強度を低下させたプロペラシャフトを提供することができる。
【００１１】
この発明に従ったプロペラシャフト部品は、筒状部材の内部空間に圧入される。プロペラシャフト部品は、内部空間に圧入されて筒状部材の内表面と接触し、第１の外径を有する第１の外周歯面と、その第１の外周歯面よりも先に内部空間に圧入される部分に設けられ、第１の外径よりも大きな第２の外径を有する第２の外周歯面とを備える。
【００１２】
このように構成されたプロペラシャフト部品では、第１の外周歯面よりも先に内部空間に圧入される部分に設けられ、第１の外周歯面よりも大きな第２の外径を有する第２の外周歯面を有するため、プロペラシャフト部品を内部空間に圧入する場合には、この第２の外周歯面が削り専用の歯面として内部空間に圧入される。一旦第２の歯面が内部空間を削った後に第１の歯面が内部空間に圧入されるため、第１の歯面と筒状部材との摩擦による荷重が少なくなる。その結果、軸方向強度を低下させることができる。これに対して、筒状部材とプロペラシャフト部品との接触面積を低下させることがないため、捩じり強度を低下させない。その結果、捩じり強度を確保しつつ軸方向強度を低下させたプロペラシャフトを提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では、同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従ったプロペラシャフトの一部断面を含む側面図である。図１を参照して、この発明の実施の形態１に従ったプロペラシャフト１は、内部空間３２を有する筒状部材３０と、その内部空間３２に圧入されるプロペラシャフト部品としてのヨーク部材２０とを備える。ヨーク部材２０は、内部空間３２に圧入されて筒状部材３０の内表面３１と接触し、第１の外径を有する第１の外周歯面としての第１のセレーション部分２１と、その第１のセレーション部分２１よりも先に内部空間３２に圧入される部分に設けられ、第１の外径Ｄ１よりも大きな第２の外径Ｄ２を有する第２の外周歯面としての第２のセレーション部分２２とを有する。
【００１５】
プロペラシャフト１は、ユニバーサルジョイント部品１０と、ユニバーサルジョイント部品１０に接続され、かつ筒状部材３０に圧入されるヨーク部材２０と、円筒形状で炭素強化繊維プラスチック（ＣＦＲＰ）からなる円筒形状の筒状部材３０とを有する。
【００１６】
ユニバーサルジョイント部品１０は鉄などの強度の大きい金属により構成され、回転することで駆動力を車輪に伝達する。
【００１７】
ユニバーサルジョイント部品１０には十字軸１１を介してヨーク部材２０が接続される。ヨーク部材２０もユニバーサルジョイント部品１０と同様に、強度の大きい金属により構成される。ユニバーサルジョイント部品１０と十字軸１１とヨーク部材２０とが不等速ジョイントを構成している。
【００１８】
これに代えて、ユニバーサルジョイント部品１０を等速ジョイント部品に代えてもよい。等速ジョイント部品としては、通常用いられているさまざまな等速ジョイント部品、たとえば、ワイスジョイント、バーフィールドジョイント、トリポートジョイントまたはダブルカルダンジィントなどを用いることができる。
【００１９】
ヨーク部材２０の一部分には第１および第２のセレーション部分２１，２２が形成されている。なお、このセレーション部分では、歯型が形成されているが、この歯型は一方向に延びるものでもよく、さらに螺旋状に歯型が形成されていてもよい。さらに、一旦矢印２３へ示す方向へ挿入すると逆方向に抜けないような「返し」が設けられていてもよい。
【００２０】
筒状部材３０はほぼ円筒形状である。筒状部材３０は角柱形状とされてもよい。筒状部材３０の内表面３１には、第１および第２のセレーション部分２１，２２が噛み合っている。
【００２１】
図２は、図１中のＩＩで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。図２を参照して、第２のセレーション部分２２は深く、第１のセレーション部分２１は浅くそれぞれ筒状部材３０の内表面３１に噛み合っている。
【００２２】
図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。図２および図３を参照して、第１のセレーション部分２１と第２のセレーション部分２２との外径の差はＡ１である。筒状部材３０の変形量はＡ２である。筒状部材３０の削り量（削られた量）はＡ３である。変形量Ａ２と削り量Ａ３との合計が締めしろの量Ａ４となる。このとき、Ａ１がＡ２（変形量）よりも小さくなるように設定する。
【００２３】
図４は、衝突後のプロペラシャフトを示す一部断面を含む側面図である。図４を参照して、車両が衝突すると矢印１００で示す方向に荷重が加わる。このとき、ヨーク部材２０は内部空間３２へ押込まれる。これにより衝突時の衝撃を和らげることができる。
【００２４】
このように構成された、この発明に従ったプロペラシャフト１では、捩じり強度を確保しつつ、かつ軸方向の強度を低下させることができる。
【００２５】
（実施の形態２）
図５は、この発明の実施の形態２に従ったプロペラシャフトおよびプロペラシャフト部品の断面図である。図５を参照して、この発明の実施の形態２に従ったプロペラシャフト１では、プロペラシャフト部品としてのヨーク部材２０の先端に突起部２５が設けられている点で、実施の形態１に従ったプロペラシャフト１と異なる。
【００２６】
このように構成されたプロペラシャフト１でも、実施の形態１に従ったプロペラシャフトと同様の効果がある。
【００２７】
【実施例】
実施例では、本発明に従ったプロペラシャフトと、従来のプロペラシャフトの圧入時の荷重について測定した。図６は、従来のプロペラシャフトのヨーク部材の一部断面を含む側面図である。図６で示すヨーク部材２０と、図１で示すヨーク部材２０とを、それぞれ同一の筒状部材３０に圧入した。このときの、圧入量（ストローク）と、圧入に必要な荷重との関係を調べた。なお、従来のヨーク部材２０の第１のセレーション部分２１の外径をＤ２とした。その結果を図７に示す。
【００２８】
図７より、軸方向の荷重は、摩擦による荷重と削りによる荷重の２つに分けて考えることができた。本発明品の摩擦による荷重をＢ１、本発明品の削りによる荷重をＢ２で示す。また、従来品（図６）の摩擦による荷重をＣ１、削りによる荷重をＣ２で示す。点線１０１は、本発明品の摩擦による荷重の変化を示す。点線１０２は、本発明品の全体の荷重を示す。実線１０３は従来品の摩擦による荷重を示す。実線１０４は従来品による全荷重を示す。図７より、本発明品では、軸方向荷重に大きく影響する、摩擦による荷重を低減させることができる（Ｂ１参照）。
【００２９】
筒状部材３０の弾性変形によるセレーション歯にかかる垂直荷重が筒状部材とセレーション歯との摩擦力を決定し、この摩擦力が摩擦による荷重を決定する。
本発明では、この摩擦力を低減するために、削り専用の大径歯である第２のセレーション部分２２と、小径歯である第１のセレーション部分２１とを設けている。また、車両搭載上、最低限の軸方向強度を確保するため、摩擦による荷重をなくすのではなく、低減させることを目的としているため、外径の差の量Ａ１は筒状部材３０の変形量Ａ２未満としている。
【００３０】
この径の差Ａ１を調整することにより、第１のセレーション部分２１にかかる摩擦力を低減させ、軸方向荷重を低減させることが可能である。よって、捩じり強度を確保し、なおかつ削り専用の第２のセレーション部分２２に対して第１のセレーション部分２１を小さくすることにより、衝突荷重が加わったときに衝突安全性能を満たす低荷重でヨーク部材２０をスライドさせることが可能となった。
【００３１】
以上、この発明の実施の形態および実施例について説明したが、ここで示した実施の形態および実施例はさまざまに変形することが可能である。まず、この発明で用いられるプロペラシャフトは、後輪駆動車のトランスミッションからリアデファレンシャルギアの間で用いられるプロペラシャフトに限られず、四輪駆動車においてトランスファーからリアデファレンシャルギアの間で用いられるプロペラシャフト、およびトランスファーからフロントデファレンシャルギアの間で用いられるフロントプロペラシャフトのいずれにも採用することが可能である。
【００３２】
また、プロペラシャフトの各部材を構成する材質としては、金属、有機物などのさまざまな材質を用いることができる。
【００３３】
今回開示された実施例および実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３４】
【発明の効果】
この発明に従えば、捩じり強度を確保しつつ軸方向強度を低下させた、安全性に優れたプロペラシャフトおよびプロペラシャフト部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に従ったプロペラシャフトの一部断面を含む側面図である。
【図２】図１中のＩＩで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。
【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】衝突後のプロペラシャフトを示す一部断面を含む側面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に従ったプロペラシャフトの一部断面を含む側面図である。
【図６】従来のプロペラシャフトのヨーク部品の一部断面を含む側面図である。
【図７】プロペラシャフトの圧入時のストロークと荷重との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  プロペラシャフト、１０  ユニバーサルジョイント部品、１１  十字軸、２０  ヨーク部材、２１  第１のセレーション部分、２２  第２のセレーション部分、３０  筒状部材、３１  内表面、３２  内部空間。
【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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