(57)【要約】【課題】ドライブシャフトブーツ内の温度上昇を抑え、ブーツの破損やブーツからのグリース漏れ等を防止する。【解決手段】  ドライブシャフト４は、中間シャフト４１と、中間シャフト４１よりも大きな外径を有し、車両のトランスファーユニットの出力軸あるいは駆動輪の入力軸５のいずれかと中間シャフト４１とを連結するジョイント４３と、ジョイント４３の外周に締結されるとともに中間シャフト４１の外周に締結され、ジョイント４３とシャフト４１の連結部を覆うブーツ４５と、シャフト４１の内部に配設され、ジョイント４３側の端部からジョイント４３とブーツ４５の締結位置を越える位置まで延びるヒートパイプ８０とを備える。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、
前記シャフトよりも大きな外径を有し、車両のトランスファーユニットの出力軸あるいは駆動輪の入力軸のいずれかと前記シャフトとを連結するジョイントと、
大径部が前記ジョイントの外周に締結されるとともに小径部が前記シャフトの外周に締結され、前記ジョイントと前記シャフトの連結部を覆うブーツと、
前記シャフトの内部に配設され、前記ジョイント側の端部から前記シャフトと前記ブーツの締結位置を越える位置まで延びるヒートパイプと、
を備えたことを特徴とする車両用ドライブシャフト。
【請求項２】
前記シャフトは中空であり、前記ヒートパイプは前記シャフトの内周面に沿って配設されることを特徴とする請求項１に記載の車両用ドライブシャフト。
【請求項３】
前記シャフトの前記ブーツとの締結位置を越える位置の外周に放熱用部材を取り付けたことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用ドライブシャフト。
【請求項４】
前記放熱用部材が前記シャフトと一体に回転する放熱ファンであることを特徴とする請求項３に記載の車両用ドライブシャフト。
【請求項５】
前記放熱ファンは前記シャフトが回転したときに前記ブーツに向かう方向の風を発生させることを特徴とする請求項４に記載の車両用ドライブシャフト。
【請求項６】
前記ブーツの外周には車両前進時の前記シャフトの回転方向と同じ向きに巻かれた螺旋状の凸条が形成されることを特徴とする請求項３から５のいずれか一つに記載の車両用ドライブシャフト。
【請求項７】
前記放熱用部材が前記シャフトと一体に回転する放熱フィンであることを特徴とする請求項３に記載の車両用ドライブシャフト。
【請求項８】
前記放熱フィンは前記シャフトの軸方向に隣接して配置される複数のピン列で構成されることを特徴とする請求項７に記載の車両用ドライブシャフト。
【請求項９】
前記隣接するピン列は、前記シャフトの軸方向から見た場合に、一方のピン列のピンが他方のピン列のピンと重ならないよう前記シャフトの回転方向にずらして配置されることを特徴とする請求項８に記載の車両用ドライブシャフト。
【請求項１０】
前記ブーツの外周には車両前進時の前記シャフトの回転方向と逆向きに巻かれた螺旋状の凸条が形成されることを特徴とする請求項８または９に記載の車両用ドライブシャフト。
【請求項１１】
前記ブーツの外周のうち前記放熱用部材側には、車両前進時の前記シャフトの回転方向と逆向きに巻かれた螺旋状の凸条が形成されることを特徴とする請求項３及び７から９のいずれかひとつに記載の車両用ドライブシャフト。
【請求項１２】
前記ブーツの外周のうち前記ジョイント側には、車両前進時の前記シャフトの回転方向と同じ向きに巻かれた螺旋状の凸条が形成されることを特徴とする請求項３、７から９及び１１のいずれかひとつに記載の車両用ドライブシャフト。
【請求項１３】
シャフトと、
前記シャフトよりも大きな外径を有し、車両のトランスファーユニットの出力軸あるいは駆動輪の入力軸のいずれかと前記シャフトとを連結するジョイントと、
大径部が前記ジョイントの外周に締結されるとともに小径部が前記シャフトの外周に締結され、前記ジョイントと前記シャフトの連結部を覆うブーツと、
を備え、前記ブーツの外周には螺旋状の凸条が形成されることを特徴とする車両用ドライブシャフト。
【請求項１４】
前記ブーツの外周に形成される凸条は、車両前進時の前記シャフトの回転方向と同じ向きに巻かれた螺旋であり、
前記シャフトの前記ブーツとの締結位置を越える位置の外周に、前記シャフトと一体に回転し、前記シャフトが回転したときに前記ブーツに向かう方向の風を発生させる放熱ファンを取り付けたことを特徴とする請求項１３に記載の車両用ドライブシャフト
【請求項１５】
前記ブーツの外周に形成される凸条は、車両前進時の前記シャフトの回転方向と逆向きに巻かれた螺旋であり、
前記シャフトの前記ブーツとの締結位置を越える位置の外周に放熱用部材を取り付けたことを特徴とする請求項１３に記載の車両用ドライブシャフト。
【請求項１６】
前記放熱用部材が前記シャフトと一体に回転する放熱フィンであることを特徴とする請求項１５に記載の車両用ドライブシャフト。
【請求項１７】
前記放熱フィンは前記シャフトの軸方向に隣接して配置される複数のピン列で構成されることを特徴とする請求項１６に記載の車両用ドライブシャフト。
【請求項１８】
前記隣接するピン列は、前記シャフトの軸方向から見た場合に、一方のピン列のピンが他方のピン列のピンと重ならないよう前記シャフトの回転方向にずらして配置されることを特徴とする請求項１７に記載の車両用ドライブシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用のドライブシャフトに関し、特に、その冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の駆動輪は、通常、エンジンの駆動力が出力されるトランスファーユニットの出力軸と異なる高さ、前後方向位置に配置されるため、両者の間で駆動力を伝達するドライブシャフトには、２つの等速ジョイント（駆動輪側のアウター側ジョイント、トランスファーユニット側のインナー側ジョイント）が用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、等速ジョイントにおける折れ角が大きくなると、等速ジョイントにおける伝達ロスが大きくなり、等速ジョイントでの発熱量が増大する。
【０００４】
等速ジョイントの温度が過度に上昇すると、それを覆うブーツ内の空気が膨張し、圧力によってブーツが破れ、あるいは、ブーツを固定するバンドが圧力によって押し広げられてしまい、ブーツ内に封入されているグリースが漏れるといった問題が生じる。特に、車高が高く、ドライブシャフトの折れ角が大きい場合や、図１２に示すように、大型のフロントスポイラーによって走行風が発熱部に到達しにくい場合は、この問題が顕著となる。
【０００５】
この問題を解消するには、ドライブシャフトの発熱部を冷却し、温度上昇を抑えればよいが、ドライブシャフトは回転体であるので、車両で一般に使われている、冷却媒体を流通させることによる冷却方法を採用することができない。
【０００６】
本発明は、従来技術のこのような技術的課題を鑑みてなされたもので、ドライブシャフトの発熱部を効果的に冷却し、ブーツの破損やグリース漏れ等の問題を起こさないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様では、ドライブシャフトは、シャフトと、シャフトよりも大きな外径を有し、車両のトランスファーユニットの出力軸あるいは駆動輪の入力軸のいずれかとシャフトとを連結するジョイントと、大径部がジョイントの外周に締結されるとともに小径部がシャフトの外周に締結され、ジョイントとシャフトの連結部を覆うブーツと、シャフトの内部に配設され、ジョイント側の端部からシャフトとブーツの締結位置を越える位置まで延びるヒートパイプとを備える。
【０００８】
また、本発明の別の態様では、ドライブシャフトは、シャフトと、シャフトよりも大きな外径を有し、車両のトランスファーユニットの出力軸あるいは駆動輪の入力軸のいずれかとシャフトとを連結するジョイントと、大径部が前記ジョイントの外周に締結されるとともに小径部がシャフトの外周に締結され、ジョイントとシャフトの連結部を覆うブーツと、を備え、ブーツの外周には螺旋状の凸条が形成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のある態様よれば、車両が前進してシャフトが回転すると、ジョイントは発熱し、温度が上昇するが、発生した熱は、シャフト、ヒートパイプを介して外へと逃がされる。これにより、ブーツ内の温度が過度に上昇するのが抑えられ、ブーツ内の空気が膨張することによるブーツの破れやグリース漏れを防止することができる。
【００１０】
また、別の態様によれば、ブーツの周囲にシャフトの軸方向に流れる風が発生し、これによってジョイント、ブーツが冷却されるので、ブーツ内の温度が過度に上昇するのが抑えられ、ブーツ内の空気が膨張することによるブーツの破れやグリース漏れを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係るドライブシャフトを車両上方からみた図である。エンジン１の出力は、回転速度を変速する変速機２、駆動力を左右に分配するトランスファーユニット３、ドライブシャフト４、駆動輪の入力軸５を介して、駆動輪へと伝達される。
【００１３】
ドライブシャフト４は、中間シャフト４１と、中間シャフト４１の一端をトランスファーユニット３の出力軸に接続するインナー側ジョイント４２と、中間シャフト４１の他端を駆動輪の入力軸５に接続するアウター側ジョイント４３と、インナー側ジョイント４２と中間シャフト４１の連結部を覆うインナー側ブーツ４４と、アウター側ジョイント４３と中間シャフト４１を覆うアウター側ブーツ４５と、で構成され、トランスファーユニット３の出力回転を等速で駆動輪の入力軸５に伝達する。
【００１４】
インナー側ジョイント４２はスライド式の等速ジョイントである。インナー側ジョイント４２は、中間シャフト４１よりも大きな外径を有し、中間シャフト４１をトランスファーユニット３の出力軸に対して揺動かつスライド可能に連結する。インナー側ブーツ４４の内側には潤滑用のグリースが封入されており、これによってインナー側ジョイント４２を潤滑する。
【００１５】
一方、アウター側ジョイント４３は固定式のボール型等速ジョイントである。アウター側ジョイント４３は、中間シャフト４１よりも大きな外径を有し、中間シャフト４１を駆動輪の入力軸５に対して揺動可能に連結している。アウター側ブーツ４５の内側にもインナー側ブーツ４４と同様に潤滑用のグリースが封入されており、これによってアウター側ジョイント４３を潤滑する。
【００１６】
また、中間シャフト４１のアウター側ブーツ４５が取り付けられる位置よりも車体内側の位置には複数の羽根７３を有する放熱ファン７１（放熱用部材）が固定されており、放熱ファン７１は中間シャフト４１と一体となって回転する。
【００１７】
図２、図３はアウター側ジョイント４３の構造を示したものである。図２は車両左側の構造、図３は車両右側の構造をそれぞれ示している。図２、図３では構成が明確になるよう一部を破断した状態で示している。
【００１８】
中間シャフト４１の端部は、駆動輪の入力軸５に結合される碗状のアウターレース５０の内側に入り込んでいる。中間シャフト４１の端部の外周にはスプライン溝が軸方向に形成され、これに対してインナーレース５１がスプライン嵌合している。
【００１９】
インナーレース５１の外周には複数の凹溝５２が形成されており、この凹溝５２にボール５３が摺動可能に嵌っている。各ボール５３はケージ５４によって相対変位を規制され、かつ、凹溝５２から脱落しないようになっている。また、アウターレース５０の内周にもボール５３が嵌る凹溝５５が、インナーレース５１の凹溝５２に対応する位置に形成されている。
【００２０】
各ボール５３はインナーレース５１側の凹溝５２とアウターレース側の凹溝５５の両方に嵌り込んでおり、中間シャフト４１が回転すると、回転がボール５３を介してアウターレース５０に伝達され、駆動輪の入力軸５を回転させる。中間シャフト４１と駆動輪の入力軸５の角度が変わっても、ボール５３が凹溝５２、５５内を自由に摺動するので、回転を伝達することができる。
【００２１】
アウター側ブーツ４５は、径が車両内側に近づくほど小さくなる中空の円錐台形状であり、車両外側の大径部はアウターレース５０の外周にバンド６１で締結され、車両内側の小径部は中間シャフト４１の外周にバンド６２で締結される。
【００２２】
アウター側ブーツ４５の外周には螺旋状の凸条（山部）４７が形成され、蛇腹に似た外形を有している。車両左側のアウター側ブーツ４５の凸条４７は左巻きの螺旋（左ねじと同じ螺旋）で構成され（図２）、車両右側のアウター側ブーツ４５の凸条４７は右巻きの螺旋（右ねじと同じ螺旋）で構成される。つまり、アウター側ブーツ４５の凸条４７は、いずれも車両前進時の中間シャフト４１の回転方向と同じ向きに巻かれた螺旋で構成される。凸条４７をこのような向きの螺旋形としたことにより、中間シャフト４１が前進方向に回転すると、アウター側ブーツ４５周囲の空気が凸条４７によって順次車両外側に送られ、アウター側ブーツ４５からアウター側ジョイント４３へ向かう方向の風が発生する。
【００２３】
また、中間シャフト４１のバンド６２が締結されている位置よりも車両内側の位置には、放熱用部材としての放熱ファン７１が取り付けられており、中間シャフト４１が前進方向に回転するとファン７１が一緒に回転し、アウター側ブーツ４５、アウター側ジョイント４３に向かう方向の風を発生させる。放熱ファン７１は熱伝導性に優れた材料、例えば、金属で構成される。
【００２４】
図４は放熱ファン７１をＡ−Ａ方向から見た図である。放熱ファン７１は中間シャフト４１の外周に取り付けられる環状部材７２と、そこから放射状に延びる複数の羽根７３とで構成される。羽根７３の大きさ、間隔、数は、ドライブシャフト４に要求される冷却性能、ドライブシャフト４周りのスペースを考慮して決定される。
【００２５】
また、中間シャフト４１は中空であり、その内周には端部側からアウター側ブーツの締結位置を越え、放熱ファン７１が取り付けられている位置まで複数のヒートパイプ８０が張り付けられている。ヒートパイプ８０は、液体の蒸発と凝縮の潜熱を利用して熱を伝達する伝熱素子である。
【００２６】
図５は、図２、図３のＢ−Ｂ断面を示したものである。中間シャフト４１の内周には、内周面に沿って複数のヒートパイプ８０が等間隔に設けられており、アウター側ジョイント４３で発生した熱を効率的に吸収し、それを放熱ファン７１に向けて持ち出すようになっている。ヒートパイプ８０の本数、幅等は、要求される冷却性能、中間シャフト４１内部のスペース等を考慮して決定される。
【００２７】
次に、上記構成を備えたことによる作用、効果について説明する。
【００２８】
車両が前進し、中間シャフト４１が回転すると、アウター側ジョイント４３は発熱し、温度が上昇する。しかしながら、本発明にかかるドライブシャフトでは、シャフト４１の内部に、アウター側ジョイント４３側の端部からシャフト４１とアウター側ブーツ４５の締結位置を越える位置まで延びるヒートパイプ８０を備えたことにより、発生した熱を、中間シャフト４１、ヒートパイプ８０を介してアウター側ブーツ４５の外に持ち出すことができ、アウター側ジョイント４３の温度が過度に上昇するのを抑えることができる。
【００２９】
また、放熱用部材として放熱ファン７１を設け、放熱ファン７１が中間シャフト４１とともに回転することによって、放熱ファン７１を通過する空気の量が増大するようにした。これにより、放熱ファン７１からの放熱量を増大させて、ヒートパイプ８０から伝達されてきた熱を効率的に大気中に逃がすことができる。
【００３０】
なお、ヒートパイプ８０は図５に示したように中間シャフト４１の内周面に沿って配設されるので、中間シャフト４１の外周面に張り付ける構造に比べてドライブシャフト４の外径を小さく抑えることができる。
【００３１】
さらに、アウター側ブーツ４５の外周に車両前進時の中間シャフト４１の回転方向と同じ向きに巻かれた螺旋状の凸条４７を形成したことにより、アウター側ブーツ４５は、回転することによってアウター側ジョイント４３に向かう風を発生させる。これにより、アウター側ジョイント４３が直接的に冷却され、また、放熱ファン７１から送られてくる風とアウター側ブーツ４５の周囲の空気との衝突を回避して、放熱ファン７１の送風量を増やし、放熱ファン７１からの放熱量をより一層増大させることができる。
【００３２】
したがって、上記構成によれば、アウター側ジョイント４３で発生した熱をヒートパイプ４３、放熱ファン７１を介して効率的に大気中に放出し、アウター側ジョイント４３の温度が過度に上昇するのを抑えることができ、アウター側ブーツ４５内の空気が膨張することによるアウター側ブーツ４５の破損やグリース漏れを防止することができる。
【００３３】
続いて本発明の第２の実施形態について説明する。
【００３４】
図６、図７は第２の実施形態を示している。第１の実施形態と共通の構成については同じ参照符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３５】
第２の実施形態も第１の実施形態と同様に、中間シャフト４１の内周面に図９に示すように複数のヒートパイプ８０が取り付けられており、アウター側ジョイント４３で発生する熱はヒートパイプ８０によってアウター側ブーツ４５の外まで持ち出される。
【００３６】
第１の実施形態と異なるのは、放熱ファン７１に代えて、放熱フィン９１が放熱用部材として取り付けられている点である。放熱フィン９１は、熱伝導性に優れた材料、例えば、金属で構成され、中間シャフト４１の外周に取り付けられる環状部材９２と、環状部材９２から放射状に延びる第１のピン列９３及び第２のピン列９４とで構成される。
【００３７】
ピン列９３、９４は、図６、図７に示すように、中間シャフト４１の軸方向に所定量Δｌだけオフセットして設けられている。また、中間シャフト４１に垂直な方向から見た場合に、ピン列９３、９４のピンが千鳥状に配置されるよう、ピン列９３、９４は中間シャフト４１の回転方向にずらして配置される。
【００３８】
図８は放熱フィン９１をＡ−Ａ方向（中間シャフト４１の軸方向）から見た図である。これに示されるように、ピン列９３、９４は、第１のピン列９３を構成するピンと及び第２のピン列９４を構成するピン（斜線で示す）とが交互になるよう、中間シャフト４１の回転方向に所定角Δθだけ、例えば、一方のピン列のピンの間隔に対応する角の１／２だけずらして配置される。
【００３９】
ピン列９３、９４のピン数、太さ、長さ等は、要求される冷却性能、ドライブシャフト４周りのスペース等を考慮して適宜変更することができる。ピン列の数も、この実施形態では２列としているが、これに限らず、ピン列を１列としてもよいし、３列以上としてもよい。
【００４０】
また、第２の実施形態においても、アウター側ブーツ４５の外周には螺旋状の凸条４７が形成されるが、第１の実施形態と異なり、車両左側のアウター側ブーツ４５の凸条４７は右巻きの螺旋（右ねじと同じ螺旋）で構成され（図６）、車両右側のアウター側ブーツ４５の凸条４７は左巻きの螺旋（左ねじと同じ螺旋）で構成される。つまり、凸条４７は、いずれも前進時の中間シャフト４１の回転方向と逆方向の螺旋で構成される。
【００４１】
次に、この第２の実施形態の作用効果について説明する。
【００４２】
この第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、アウター側ジョイント４３が発熱し、温度が上昇すると、アウター側ジョイント４３で発生した熱が中間シャフト４１、ヒートパイプ８０を介して放熱フィン９１へと伝達され、大気中に放出されるので、アウター側ジョイント４３の温度が過度に上昇することはない。
【００４３】
このとき、アウター側ブーツ４５が回転することによって、アウター側ブーツ４５から放熱フィン９１に向かう方向の風が発生し、これによって、アウター側ジョイント４３周辺の空気が車両内側へと持ち出され、また、放熱フィン９１を通過する空気の量が増えて放熱フィン９１の放熱量が増大するので、ヒートパイプ８０から伝達されてきた熱を効率的に大気中に放出することができる。
【００４４】
また、中間シャフト４１を軸方向から見たときにピン列９３、９４のピンが重ならないように、ピン列９３、９４が中間シャフト４１の回転方向にずらして配置されるので、同じピン数を一列に配置したものに比べ、アウター側ブーツ４５から送られてくる空気がピン列９３、９４の間を通り抜けやすくなり、放熱フィン９１の高い放熱性能を確保することができる。
【００４５】
続いて本発明の第３の実施形態について説明する。
【００４６】
図１０、図１１は第３の実施形態を示しており、第２の実施形態とはアウター側ブーツ４５の形状のみが異なり、他の構成は同じである。
【００４７】
この第３の実施形態では、アウター側ブーツ４５の螺旋の向きを、車両左側では、ジョイント４３側を左巻き、放熱フィン９１側を右巻きとし、車両右側では、これと逆に、ジョイント４３側を右巻き、放熱フィン９１側を左巻きとしている。
【００４８】
この構成によれば、アウター側ブーツ４５を中心として、アウター側ジョイント４３に向かう空気の流れと、放熱フィン９１に向かう空気の流れが発生し、前者の流れによってアウター側ジョイント４３を直接冷却し、後者の流れによって放熱フィン９１を通過する空気の量を増大し、放熱フィン９１からの放熱を促進することができる。
【００４９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態の構成は本発明の適用例の一部を示したものであり、本発明の適用範囲を上記構成に限定する趣旨ではない。例えば、上記実施形態では、アウター側ジョイント４３の構造のみを示したが、ここで示した冷却構造はインナー側ジョイント４２についても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る冷却構造を適用したドライブシャフトの概略構成図である。
【図２】車両左側のアウター側ジョイントの構造を示した一部破断図である。
【図３】車両右側のアウター側ジョイントの構造を示した一部破断図である。
【図４】放熱ファンをＡ−Ａ方向から見た図である。
【図５】図２、図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】第２の実施形態の車両左側のアウター側ジョイントの構造を示した一部破断図である。
【図７】第２の実施形態の車両右側のアウター側ジョイントの構造を示した一部破断図である。
【図８】放熱フィンをＡ−Ａ方向から見た図である。
【図９】図６、図７のＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】第３の実施形態の車両左側のアウター側ジョイントの構造を示した一部破断図である。
【図１１】第３の実施形態の車両右側のアウター側ジョイントの構造を示した一部破断図である。
【図１２】従来技術の課題を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５１】
１    エンジン
３    トランスファーユニット
４    ドライブシャフト
５    駆動輪の入力軸
４１  中間シャフト
４２  インナー側ジョイント
４３  アウター側ジョイント
４４  インナー側ブーツ
４５  アウター側ブーツ
４７  凸条
５０  アウターレース
５１  インナーレース
５３  ボール
５４  ケージ
７１  放熱ファン（放熱用部材）
８０  ヒートパイプ
９１  放熱フィン（放熱用部材）
９３  第１のピン列
９４  第２のピン列
【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】
2007056982.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2007056982.tif 000013
【図１２】
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