(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スライド式等速自在継手の外輪とコンパニオンフランジを締結した自動車用プロペラシャフトにおいて、
前記等速自在継手が、軸線に対して角度をなすトラックを外周面に形成した内輪と、前記内輪のトラック溝とは逆方向に軸線に対して角度をなすトラックを内周面に形成した外輪と、対をなす前記内輪のトラックと前記外輪のトラックが交差する位置に組み込んだボールと、前記内輪の外周面と前記外輪の内周面との間に介在して前記ボールを保持するケージとを有し、前記等速自在継手の軸方向センターが前記外輪のセンターより前記コンパニオンフランジ側にオフセットさせてあり、
前記コンパニオンフランジが前記内輪を収容し得る中空部を有し、前記中空部にシールプレートを装着してなり、
自動車の衝突時に、前記内輪が前記シールプレートを押し退けて前記中空部に進入し得るようにしたことを特徴とする自動車用プロペラシャフト。
【請求項２】
前記外輪と締結される前記コンパニオンフランジの締結部が、前記中空部より大径で、かつ、前記外輪の内径と略同径の内径を有する円筒状であることを特徴とする請求項１に記載の自動車用プロペラシャフト。
【請求項３】
前記中空部の内径が前記内輪の外径より大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用プロペラシャフト。
【請求項４】
前記ボールの外接円径が前記外輪と締結される前記コンパニオンフランジの締結部の内径よりも小さく、かつ、前記コンパニオンフランジの中空部の内径よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の自動車用プロペラシャフト。
【請求項５】
前記等速自在継手の軸方向センターから前記外輪のコンパニオンフランジ側端面までの距離をＬ１、
前記等速自在継手の軸方向センターから前記外輪の反コンパニオンフランジ側端面までの距離をＬ２、
前記内外輪のトラック交差角をα、
前記ケージのポケット周方向長さをＬｐ、
前記ボールの径をｄとしたとき、
等速自在継手の作動角が０ｄｅｇ．で、Ｌ１＜（Ｌｐ−ｄ）／２ｔａｎα＜Ｌ２であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の自動車用プロペラシャフト。
【請求項６】
前記ケージの最小内径が前記内輪の外径より大きいことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の自動車用プロペラシャフト。
【請求項７】
前記内外輪のトラック交差角が７°〜１２°の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の自動車用プロペラシャフト。
【請求項８】
前記内外輪のトラック接触角が３５°〜４５°の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の自動車用プロペラシャフト。
【請求項９】
前記等速自在継手の反コンパニオンフランジ側に密封装置を装着し、等速自在継手がプランジングした時に前記ボールが前記密封装置のブーツアダプタと干渉することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の自動車量プロペラシャフト。
【請求項１０】
前記密封装置のアダプタが前記外輪の外径と嵌合し、前記アダプタの内径が前記ケージの外径より大きいことを特徴とする請求項９に記載の自動車用プロペラシャフト。
【請求項１１】
四輪駆動車のフロントプロペラシャフトに適用した請求項１ないし１０のいずれかに記載の自動車用プロペラシャフト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、４ＷＤ（四輪駆動）車やＦＲ（前置きエンジン後輪駆動）車等においてトランスミッションからディファレンシャルに回転駆動力を伝達するプロペラシャフト（推進軸）に関し、より詳しくは、自動車が前面衝突した時にプロペラシャフトに作用する軸方向の変位をスムーズに吸収できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＲ車では、エンジン、クラッチ、変速機（トランスミッション）が前方に、減速歯車装置（ディファレンシャル）、駆動車軸が後方にあるため、この間の動力伝達にプロペラシャフトを用いる。また、ＦＲベースの４ＷＤ車ではリアプロペラシャフトとフロントプロペラシャフトが必要である（図７参照）。プロペラシャフトは自在継手および滑り継手を有して、トランスミッションとディファレンシャルの間の相対位置の変化による長さと角度の変化に対応できる構造を持っている。プロペラシャフトは車両の構造や要求特性により２継手型、３継手型、４継手型などが用いられる。
【０００３】
従来は十字継手、フランジ、パイプ等により構成されており、衝突時の軸方向衝撃力によるトランスミッションとディファレンシャルの間の軸方向変位をプロペラシャフトでは吸収できない構造である。すなわち、衝突時の軸方向衝撃によるトランスミッションとディファレンシャルの間の軸方向変位を吸収するところがないため、プロペラシャフトが突っ張り、車体に生じる衝撃が高くなる。
【０００４】
この軸方向変位を吸収し得るプロペラシャフトとして、過大な軸方向荷重が作用したとき、環状凹部に圧入したシールプレートを突き破ることによって衝突吸収が可能な構造のものが知られている（特開平１１−２２７４７８号公報、特開平１１−２２７４７９号公報参照）。これらのプロペラシャフトでは等速自在継手としてダブルオフセット型の等速自在継手（ダブルオフセットジョイント：以下、ＤＯＪという。）が使用されている。
【０００５】
図１１に示されるように、ＤＯＪ１０’は、球面状外周面に軸方向に延びるボール溝２２’を形成した内輪２０’と、円筒形内周面に軸方向に延びるボール溝３２’を形成した外輪３０’と、対をなす内輪２０’のボール溝２２’と外輪３０’のボール溝３２’との間に組み込まれたボール４０’と、内輪２０’の球状外周面と外輪３０’の円筒形内周面との間に介在してボール４０’を保持するケージ５０’とで構成されている。ケージ５０’の内・外球面の曲率中心は継手中心を挟んで軸方向で反対側にオフセットしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ＤＯＪを使用したプロペラシャフトにおいて軸方向変位を吸収させようとする場合、次のような問題がある。すなわち、ＤＯＪには内部すきまが必要であり、周方向すきまを有するため、プロペラシャフトとして音振の悪化が懸念される。また、プロペラシャフトを車両に組み付ける時、通常走行時の軸方向変位を吸収するためにＤＯＪにてスライド量を確保しようとすると、外輪長さが長くなり、軽量・コンパクト化に限界が生じる。
【０００７】
本発明の目的は、スライド式等速自在継手を備えたプロペラシャフトの振動や異音の抑制、軽量・コンパクト化を図りつつ、自動車の衝突に伴ってプロペラシャフトに過大な荷重が加わったとき車体に生じる衝撃を低減させることのできる自動車用プロペラシャフトを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、スライド式等速自在継手１０の外輪３０とコンパニオンフランジ７０を締結した自動車用プロペラシャフトにおいて、
前記等速自在継手１０が、軸線に対して角度をなすトラック２２を外周面に形成した内輪２０と、前記内輪２０のトラック２２とは逆方向に軸線に対して角度をなすトラック３２を内周面に形成した外輪３０と、対をなす前記内輪２０のトラック２２と前記外輪３０のトラック３２が交差する位置に組み込んだボール４０と、前記内輪２０の外周面と前記外輪３０の内周面との間に介在して前記ボール４０を保持するケージ５０とを有し、前記等速自在継手１０の軸方向センターが前記外輪３０のセンターより前記コンパニオンフランジ７０側にオフセットさせてあり、
前記コンパニオンフランジ７０が前記内輪２０を収容し得る中空部７２を有し、前記中空部７２にシールプレート８０を装着してなり、
自動車の衝突時に、前記内輪２０が前記シールプレート８０を押し退けて前記中空部７２に進入し得るようにしたことを特徴とする自動車用プロペラシャフトである。
【０００９】
自動車に衝撃が生じたとき、内輪２０、ボール４０、ケージ５０といった内輪まわり部品がユニットとしてコンパニオンフランジ７０側に移動しようとする。そして、コンパニオンフランジ７０の中空部７２の内径とボール４０とが干渉し、かつ、ボール４０が外輪トラック３２から脱落することにより、内輪２０とスタブシャフト９のみが移動してコンパニオンフランジ７０の中空部７２に進入する。これにより、トランスミッションとディファレンシャルとの間の軸方向変位（短縮分）が吸収され、ディファレンシャルを介して車体後部に入力する衝撃力が低減する。したがって、車体に生じる衝撃が大幅に低減して安全性が向上する。
【００１０】
前記構成よりなる等速自在継手１０はクロスグルーブジョイントと呼ばれるものである。ＤＯＪに代えてクロスグルーブジョイントを採用することにより、周方向すきまを抑えることが可能となり、振動や異音の発生を抑制することができる。しかも、ジョイント外輪を軸方向に短くできるため（図9：Ｂ１＜Ｂ２）、軽量化、コンパクト化の面で有利である。ＤＯＪはスタブシャフト、内輪、ボール、ケージが一体となってスライドするのに対し、クロスグルーブジョイントは外輪とボール、ケージおよびボール、ケージとスタブシャフト、内輪が相対変位するため通常スライド領域に必要な外輪を軸方向に短くできるのである。
【００１１】
さらに、ＤＯＪに代えてクロスグルーブジョイントを採用することにより、衝突時にはスタブシャフト９がシールプレート８０を押し退け、ボール４０は内外輪のトラック２２，３２から外れて中空部端面に当たり、スタブシャフト９と内輪２０のみ中空部へ入っていく。したがって、衝撃吸収に必要な中空部７２の径を小さくできるためコンパニオンフランジ７０の外径が縮小され（図９：φＤ１＜φＤ２）、この点でも軽量化、コンパクト化に寄与する。
前記等速自在継手１０の軸方向センターが前記外輪３０のセンターより前記コンパニオンフランジ７０側にオフセットさせてある。これは、ボール４０の、したがってまた内輪２０の軸方向スライド量が、反コンパニオンフランジ側へはジョイント内部の干渉によって規制され、コンパニオンフランジ側へはスタブシャフトとシールプレートの干渉によって規制される構造とするためである。より具体的には、前記等速自在継手１０の軸方向センターから前記外輪３０のコンパニオンフランジ７０側端面までの距離をＬ１、前記等速自在継手１０の軸方向センターから前記外輪３０の反コンパニオンフランジ側端面までの距離をＬ２、前記内外輪２０，３０のトラック交差角をα、前記ケージ５０のポケット周方向長さをＬｐ、前記ボール４０の径をｄとしたとき、等速自在継手の作動角が０ｄｅｇ．で、Ｌ１＜（Ｌｐ−ｄ）／２ｔａｎα＜Ｌ２であることが好ましい（請求項５）。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載の自動車用プロペラシャフトにおいて、前記外輪３０と締結される前記コンパニオンフランジ７０の締結部７４が、前記中空部７２より大径で、かつ、前記外輪３０の内径と略同径の内径を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の自動車用プロペラシャフトにおいて、前記中空部７２の内径が前記内輪２０の外径より大きいことを特徴とする。これにより、内輪２０がスタブシャフト９と嵌合したまま中空部７２内に進入することができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の自動車用プロペラシャフトにおいて、前記ボール４０の外接円径が前記外輪３０と締結される前記コンパニオンフランジ７０の締結部７４の内径よりも小さく、かつ、前記コンパニオンフランジの中空部の内径よりも大きいことを特徴とする。これにより、ボール４０が締結部７４の端面と干渉するため、スタブシャフト９と内輪２０のみが中空部７２内へ進入することとなる。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の自動車用プロペラシャフトにおいて、前記ケージ５０の最小内径が前記内輪２０の外径より大きいことを特徴とする。これにより、内輪２０がケージ５０と干渉することなくスタブシャフト９と共に中空部７２内へ進入することができる。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の自動車用プロペラシャフトにおいて、前記内外輪２０，３０のトラック交差角αが７°〜１２°の範囲内であることを特徴とする。
【００１７】
請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の自動車用プロペラシャフトにおいて、前記内外輪２０，３０のトラック接触角βが３５°〜４５°の範囲内であることを特徴とする。
【００１９】
請求項９の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の自動車用プロペラシャフトにおいて、前記等速自在継手１０の反コンパニオンフランジ側に密封装置６０を装着し、等速自在継手１０がプランジングした時に前記ボール４０が前記密封装置６０のブーツアダプタ６８と干渉することを特徴とする。前記ブーツアダプタ６８は、前記外輪３０の外径と嵌合させ、内径を前記ケージ５０の外径より大きくすることが好ましい（請求項１０）。
【００２０】
請求項１１の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の自動車用プロペラシャフトにおいて、四輪駆動車のフロントプロペラシャフトに適用したことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、四輪駆動車のフロントプロペラシャフトに適用した場合を例示した図面に従って本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
まず、四輪駆動車の駆動系統を図７に従って説明すると、エンジン１の出力は、トランスミッション２を経ると、一方ではフロントプロペラシャフト３を介してフロントデフ４から前輪５へ伝達され、他方ではリアプロペラシャフト６を介してリアデフ７から後輪８へ伝達される。フロントプロペラシャフト３は、一端にてフックジョイントを介してフロントデフ４の入力軸と連結され、他端にてスライド式等速自在継手１０を介してコンパニオンフランジ７０と連結されている。コンパニオンフランジ７０はトランスミッション２の出力軸と連結される。
【００２３】
図７のＩ部の詳細を示したのが図１および図２である。図示するように、フロントプロペラシャフト３のスタブシャフト９は、軸端に形成したスプライン軸９２にてスライド式等速自在継手１０の内輪２０に形成したスプライン孔２４と嵌合している。等速自在継手１０の外輪３０はコンパニオンフランジ７０とボルトで締結される。このコンパニオンフランジ７０とスタブシャフト９とが等速自在継手１０により屈曲自在に連結されている。
【００２４】
等速自在継手１０はいわゆるクロスグルーブジョイントである。クロスグルーブジョイントは、図３ないし図６に示すように、内輪２０と、外輪３０と、ボール４０と、ケージ５０を主要な構成要素としている。
【００２５】
内輪２０は中心部に上述のスプライン孔２４を有し、外周面に複数のトラック２２を形成してある。内輪２０はスタブシャフト９の輪溝９４に装着されたサークリップ９６によって軸方向に位置決めされている（図２）。外輪３０は内輪２０の外周に位置し、内周面に内輪２０のトラック２２と同数のトラック３２を形成してある。内輪２０のトラック２２と外輪３０のトラック３２は軸線に対して反対方向に角度をなしている。各トラック２２，３２が軸線に対してなす角（以下、トラック交差角という。）を図４（Ａ）では符号α１、図４（Ｂ）では符号α２でそれぞれ示してある。そして、対をなす内輪２０のトラック２２と外輪３０のトラック３２との交差部にボール４０を組み込んである。内輪２０と外輪３０の間にケージ５０が配置され、ボール４０はケージ５０のポケット５２内に保持されている（図５、図６）。
【００２６】
図５に示すように、トラック２２，３２の横断面形状はゴシックアーチ状であり、したがって、ボール４０との接触の態様は所定の接触角（β：以下、トラック接触角という。）をもったアンギュラコンタクトである。トルクＴが負荷されると、ボール４０から内輪２０と外輪３０のトラック２２，３２に垂直荷重Ｐが作用する以外に、図３に示すようにボール４０からケージ５０の軸方向で対向したポケット面５４，５６にも軸方向荷重Ｑが作用する。このポケット面５４，５６の軸方向荷重Ｑはトラック交差角αが大きい程大きくなる。
【００２７】
上記軸方向荷重Ｑは、ボール４０がトラック２２，３２の軸方向に動こうとする場合のボール４０の動きに対する拘束力として作用し、これが大きい程、スライド抵抗および屈曲抵抗が大きくなる。
【００２８】
述べたような構成であるため、通常走向時、内輪２０は外輪３０に対して軸方向にスライド（プランジング）できる。その際にスタブシャフト９と内輪２０とボール４０とケージ５０は、ユニットとして、外輪３０に相対して移動する。
【００２９】
一方、クロスグルーブジョイントは、その構造上、トラック交差角αとトラック接触角βから決まる限界作動角をもっており、この限界作動角以上で運転すると、異常摩耗を生じたり異音を発生したりすることが一般的に知られている。そのため、最大作動角に２０°が必要なドライブシャフト用クロスグルーブジョイントでは、通常、実用的なトラック接触角βは３５°〜４５°の範囲内であるのに対し、内輪２０のトラック２２および外輪３０のトラック３２のトラック交差角αは１４°〜１８°に各々設定されている（α１：図４（Ａ））。
【００３０】
ところが、現実的には、プロペラシャフト用クロスグルーブジョイントはドライブシャフトの場合に比べて高速回転で使用されるため、その焼付問題から最大作動角が制限され、実用的な最大作動角は１０°〜１３°で十分である。上述のように、ドライブシャフト用クロスグルーブジョイントは最大作動角２０°に対応するようにトラック交差角αを１４°〜１８°に設定しているため（α１：図４ Ａ））、スライド抵抗および屈曲抵抗が大きく、このクロスグルーブジョイントを、高速回転すると共に最大作動角が１０°〜１３°と小さなプロペラシャフトにそのまま使用すると、上記スライド抵抗および屈曲抵抗によって、自動車のＮＶＨ特性を低下させるばかりでなく、高速回転によって温度が上昇し耐久性も低下するという問題がある。
【００３１】
そこで、内輪２０と外輪３０の実用的な最大作動角が１０°〜１３°で、トラック接触角が３５°〜４５°に対し、内輪２０のトラック２２および外輪３０のトラック３２のトラック交差角αを７°〜１２°の範囲に設定するのが好ましい（α２：図４（Ｂ））。
【００３２】
このように、トラック２２，３２の各トラック交差角αを７°〜１２°と、従来のドライブシャフト用クロスグルーブジョイントよりも小さく設定（α１＞α２）することにより、屈曲トルクと釣り合うために発生するケージ５０のポケット面５４，５６に作用する軸方向荷重Ｑが減少し、クロスグルーブジョイントのスライド抵抗および屈曲抵抗が小さくなり、その最大作動角範囲内において高速回転しても、異常摩耗、異音発生がなく、耐久性が向上する。
【００３３】
すなわち、クロスグルーブジョイントでは、トラックからボールを制御する力は、作動角が小さいほど大きく、作動角が大きくなると小さくなる。また、トラック交差角が小さいほど小さい。したがって、トラック接触角が３５°〜４５°でトラック交差角αを７°〜１２°とすれば、最大作動角が１０°〜１３°でもトラックからボールを制御する保持力は失われず、異常摩耗、異音発生を防止できる。
【００３４】
なお、トラック２２，３２のトラック交差角αが７°を下回ると、等速性が低下するばかりでなく、最大作動角範囲内で高速回転すると異常摩耗、異音発生を生じるため好ましくない。
【００３５】
等速自在継手１０の反コンパニオンフランジ側には密封装置６０を装着してある。密封装置６０はブーツ６２と金属製のブーツアダプタ６８とからなる。ブーツ６２は小端部６４と大端部６６を有し、中間にてＶ字形に折り返した格好になっている。ブーツアダプタ６８は円筒形で、一端に外輪３０の外周面と嵌合するフランジ６９を有している。ブーツ６２の小端部６４はスタブシャフト９に取り付けてブーツバンド６５で締め付けてある。ブーツ６２の大端部６６はブーツアダプタ６８の端部をかしめて保持させてある。
【００３６】
ブーツアダプタ６８の内径はボール４０の外接円径より小さく、等速自在継手１０がプランジングした時にボール４０がブーツアダプタ６８と干渉する。図示する実施の形態では、ブーツアダプタ６８は、外輪３０のトラック３２と対応する位置に、ボール４０を受け止めるための凹球部を備えている。また、ブーツアダプタ６８の内径はケージ５０の外径より大きく、したがって、等速自在継手１０がプランジングしてもケージ５０とブーツアダプタ６８が干渉することはない。
【００３７】
コンパニオンフランジ７０は、この実施の形態では両端にて開口した中空円筒状であって、中空部７２の内径は等速自在継手１０の内輪２０の外径より大きい。コンパニオンフランジ７０の一端に等速自在継手１０の外輪３０と締結するための締結部７４が形成されている。締結部７４は穴７６を持った円筒状で、締結部７４の内径つまり穴７６の内径は中空部７２の内径よりも大きく、等速自在継手１０の外輪３０の内径と略同径である。また、穴７６の内径は、等速自在継手１０のボール４０の外接円径よりも小さい。言い換えれば、ボール４０の外接円径が、締結部７４の穴７６の内径と略同径かそれよりも小さく、かつ、コンパニオンフランジ７０の中空部７２の内径よりも大きい。
【００３８】
締結部７４には円周方向に複数のねじ孔７５を設けてある。このねじ孔７５と同一ピッチで、等速自在継手１０の外輪３０およびブーツアダプタ６８のフランジ６９にボルト孔３４を設けてある。そして、固定ボルト（３６：図２）を外輪３０のボルト孔３４から挿入して締結部７４のねじ孔７５にねじ込むことにより、外輪３０とコンパニオンフランジ７０が締結される。このとき、締結部７４は、その端部に形成された凹部７８の内周面にて外輪３０と嵌合するとともに、凹部７８の底面と外輪３０の端面とが当接する。
【００３９】
等速自在継手１０部分に充填したグリースの漏洩を防ぐとともに異物の侵入を防止するため、コンパニオンフランジ７０の中空部７２にキャップ状のシールプレート８０を装着してある。シールプレート８０は、芯金８２の外面にゴム８４を一体的に付着させて形成されている。そして、中空部７２に、リム部８６の開口端側を等速自在継手１０側に向けて圧入することにより、リム部８６のゴムが中空部７２の内周面に密着して良好なシール効果を果たす。
【００４０】
ケージ５０の最小内径が内輪２０の外径より大きいため、ボール４０がコンパニオンフランジ７０と干渉して停止しても、スタブシャフト９と内輪２０はさらに中空部７２内へ進入できる。その際、スタブシャフト９の先端でシールプレート８０を押し退ける。
【００４１】
図１の実施の形態では、等速自在継手１０の軸方向センターが外輪３０のセンターよりコンパニオンフランジ７０側にオフセットしている。すなわち、等速自在継手１０の軸方向センターから外輪３０のコンパニオンフランジ側端面までの距離をＬ１、等速自在継手１０の軸方向センターから外輪３０の反コンパニオンフランジ側端面までの距離をＬ２、内外輪２０，３０のトラック交差角をα、ボール４０の径をｄ、ケージ５０のポケット周方向長さをＬｐとしたとき、等速自在継手の作動角が０ｄｅｇ．で、Ｌ１＜（Ｌｐ−ｄ）／２ｔａｎα＜Ｌ２の関係にある。
【００４２】
ボール４０がトラック２２，３２から脱落することなくスライドできる許容スライド量Ｌは、作動角θとスライド量との関係式から次式で表わされる。
Ｌ＝（Ｌｐ−ｄ）（１＋ｃｏｓθ）／２ｔａｎα−Ｒ・ｔａｎθ／２（１＋ｃｏｓθ）
ここに、Ｒはボールのピッチ円半径である。
【００４３】
これを図８に従って説明するならば次のとおりである。
【００４４】
ポケット長さの余裕量（片側）ａは次式で表わされる。
ａ＝（Ｌｐ−ｄ）／２…式１
余裕量ａのトラック軸方向への変換量すなわちボールの軸方向移動可能量ｂは次式で表わされる。
ｂ＝ａ／ｔａｎα…式２
ｂからスライドに費やすボール軸方向移動量ｆを差し引いた量ｃは次式で表わされる。
ｃ＝ｂ−ｆ＝ｂ−Ｌ／（１＋ｃｏｓθ）…式３
ｃより取り得る作動角θは次式で表わされる。
θ／２＝ｔａｎ−１（ｃ／Ｒ）…式４
式１〜４より、ポケット柱とボールが干渉する場合の作動角θとスライド量Ｌとの関係を表わしたのが数１である。
【００４５】
継手センターから外輪３０のコンパニオンフランジ側端面までの寸法をＬ１、継手センターから外輪３０の反コンパニオンフランジ側端面までの寸法をＬ２としたとき、Ｌ１＜（Ｌｐ−ｄ）／２ｔａｎα＜Ｌ２となるように設定すれば、自動車に衝撃が生じたとき、スタブシャフト９、内輪２０、ボール４０およびケージ５０は一体となってコンパニオンフランジ７０側に移動するが、コンパニオンフランジ７０の中空部７２の内径がボール４０の外接円径より小さいことから、コンパニオンフランジ７０とボール４０とが干渉し、かつ、ボール４０が外輪トラック３２から脱落することにより、内輪２０とスタブシャフト９のみが移動してコンパニオンフランジ７０の中空部７２に埋没する。
【００４６】
Ｌ１とＬ２の関係を上記のように設定し、かつ、中空部７２の内径を、内輪２０の外径よりも大きく、好ましくは、ケージ５０の外径よりも大きく設定すれば、内輪２０が相対変位するために必要な外輪３０のスライド領域を軸方向にコンパクト化できる。なお、ケージ５０のスライド量は内外輪２０，３０のスライド量の１／２である。
【００４７】
図９に、クロスグルーブジョイント１０を採用した実施例のプロペラシャフトと、比較例としてＤＯＪ１０’（図１１）を使用したプロペラシャフトとを対比して示す。また、図１０に、自動車が衝突した後の図９のプロペラシャフトの状態を示す。
【００４８】
ＤＯＪ１０’は、図９（Ｂ）に示すように、スタブシャフト９、内輪２０’、ボール４０’、ケージ５０’が一体となって軸方向にスライドする構造であるため、これを許容するために必要な外輪３０’の軸方向寸法Ｂ２は比較的長くならざるを得ない。また、図１０（Ｂ）に示すように、衝突時にはスタブシャフト９、内輪２０’、ボール４０’、ケージ５０’が一体となってコンパニオンフランジ７０’の中空部７２’へ進入するため、中空部７２’の内径はボール４０’の外接円径φｄ２より大径でなければならない。
【００４９】
これに対してクロスグルーブジョイント１０は、図９（Ａ）に示すように、外輪３０とボール４０、ケージ５０およびボール４０、ケージ５０とスタブシャフト９、内輪２０が相対変位するため、通常スライド領域に必要な外輪３０の軸方向寸法Ｂ１をＤＯＪ１０‘に比べて短くできる（Ｂ１＜Ｂ２）。また、図１０（Ａ）に示すように、衝突時にスタブシャフト９がシールプレート８０を押し退け、ボール４０は内外輪のトラック２２，３２から外れて中空部７２内径と干渉し、スタブシャフト９と内輪２０のみが中空部７２へ入っていくため、中空部７２の内径は内輪２０の外径φｄ１より僅かに大きくしておけばよい。したがって、コンパニオンフランジ７０の中空部７２外径も小さくてすむ（φＤ１＜φＤ２）。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の自動車用プロペラシャフトによれば、自動車に衝撃が生じたとき、内輪、ボール、ケージといった内輪まわり部品がユニットとしてコンパニオンフランジ側に移動しようとする。そして、コンパニオンフランジの中空部の内径とボールとが干渉し、かつ、ボールが外輪トラックから脱落することにより、内輪とスタブシャフトのみが移動してコンパニオンフランジの中空部に進入する。これにより、トランスミッションとディファレンシャルとの間の軸方向変位（短縮分）が吸収され、ディファレンシャルを介して車体後部に入力する衝撃力が低減する。したがって、車体に生じる衝撃が大幅に低減して安全性が向上する。また、等速自在継手として従来のＤＯＪに代えてクロスグルーブジョイントを採用したことにより、周方向すきまを抑えることが可能となることに加えて、等速自在継手の軸方向寸法が短縮されるためコンパクト化に寄与する。
【００５１】
さらに、前記内外輪のトラック交差角を７〜１２°の範囲に設定すれば、外輪長さ、外径寸法をさらに縮小することができる。最大作動角が１０°〜１３°のプロペラシャフト用クロスグルーブジョイントにおいて、内輪のトラックおよび外輪のトラックの接触角が３５°〜４５°でトラック交差角を７°〜１２°に設定することで、ボールのケージポケットに対する荷重が小さくなると共に、トラックからボールを制御する保持力を失わない範囲でスライド抵抗および屈曲抵抗を低減することができるので、最大作動角範囲内で高速回転しても異常摩耗、異音発生がない。
【００５２】
また、スライド抵抗および屈曲抵抗が低減するため、ジョイントの温度上昇を抑えて耐久性を向上させ、自動車のＮＶＨ特性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】自動車の駆動系統の部分断面図である。
【図３】クロスグルーブジョイントの縦断面図である。
【図４】クロスグルーブジョイントの平面図である。
【図５】トラックとボールの部分を示す横断面図である。
【図６】（Ａ）はクロスグルーブジョイントの斜視図、（Ｂ）は分解斜視図である。
【図７】四輪駆動車の駆動系統の概略平面図である。
【図８】クロスグルーブジョイントにおけるボールの許容スライド量を説明するための線図である。
【図９】プロペラシャフトの縦断面図であって、（Ａ）は実施例を示し、（Ｂ）は比較例を示す。
【図１０】図９のプロペラシャフトの衝突後の状態を示す縦断面図である。
【図１１】ＤＯＪの縦断面図である。
【符号の説明】
３  プロペラシャフト
９  スタブシャフト
１０  等速自在継手
２０  内輪
２２  トラック
３０  外輪
３２  トラック
４０  ボール
５０  ケージ
６０  密封装置
６２  ブーツ
６８  ブーツアダプタ
７０  コンパニオンフランジ
７２  中空部
７４  締結部
７６  穴
７８  凹部
８０  シールプレート
【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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【図１０】
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【図１１】
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