(57)【要約】【課題】  自動車用衝撃吸収プロペラシャフトにおいて、簡素な構成で部品点数を少なくすること。【解決手段】  自動車用衝撃吸収プロペラシャフト１において、軸状インナ４０の中空パイプ２１に接合される部分の近傍に薄肉部６０を形成し、第１と第２の分割シャフト１０、２０が衝撃力を受けて収縮し、筒状アウタ３０が軸状インナ４０を押し込むとき、上記薄肉部６０を破断可能にするもの。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１と第２の分割シャフトを等速継手により連結したものであり、
第１の分割シャフトの中空パイプの一端に自在継手のジョイントピースを接合し、該中空パイプの他端に等速継手の筒状アウタを接合し、
第２の分割シャフトの中空パイプの一端に自在継手のジョイントピースを接合し、該中空パイプの他端に等速継手の軸状インナを接合し、
第１の分割シャフトに設けた等速継手の筒状アウタに、第２の分割シャフトに設けた等速継手の軸状インナを嵌合してなる自動車用衝撃吸収プロペラシャフトにおいて、
前記軸状インナの中空パイプに接合される部分の近傍に薄肉部を形成し、第１と第２の分割シャフトが衝撃力を受けて収縮し、筒状アウタが軸状インナを押し込むとき、上記薄肉部を破断可能にすることを特徴とする自動車用衝撃吸収プロペラシャフト。
【請求項２】
前記軸状インナの薄肉部が、軸状インナの本体部から半径方向の外方に張り出る薄肉フランジ部からなり、薄肉フランジ部の外周部を中空パイプの端部に接合してなる請求項１に記載の自動車用衝撃吸収プロペラシャフト。
【請求項３】
前記各ジョイントピースの中空パイプに接合される部分の近傍に薄肉部を形成し、第１と第２の分割シャフトが衝撃力を受けて収縮し、筒状アウタが軸状インナを押し込むとき、上記薄肉部を破断可能にする請求項１又は２に記載の自動車用衝撃吸収プロペラシャフト。
【請求項４】
前記各ジョイントピースの薄肉部が、ジョイントピースの本体部から半径方向の外方に張り出る薄肉フランジ部からなり、薄肉フランジ部の外周部を中空パイプの端部に接合してなる請求項３に記載の自動車用衝撃吸収プロペラシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車用衝撃吸収プロペラシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用衝撃吸収プロペラシャフトとして、一方の分割シャフトに設けたアウタレースに、他方の分割シャフトに設けたインナシャフトの外周に付設した軸受（トリポード）を係合して構成した等速自在継手により、複数の分割シャフトを連結してなるものがある。
【０００３】
特許文献１では、この自動車用衝撃吸収プロペラシャフトの衝撃吸収構造として、アウタレース内に仕切りプレートを設け、プロペラシャフトが軸方向の衝撃力を受けたとき、インナシャフトが軸受とともに移動してアウタレース内の仕切りプレートを打抜き、衝撃荷重を吸収する。
【特許文献１】特開平5-215120
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の自動車用衝撃吸収プロペラシャフトでは、アウタレース内に、アウタレースと別部材の仕切りプレートを設けるものであり、複雑な構成で部品点数が多くなる。
【０００５】
本発明の課題は、自動車用衝撃吸収プロペラシャフトにおいて、簡素な構成で部品点数を少なくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、第１と第２の分割シャフトを等速継手により連結したものであり、第１の分割シャフトの中空パイプの一端に自在継手のジョイントピースを接合し、該中空パイプの他端に等速継手の筒状アウタを接合し、第２の分割シャフトの中空パイプの一端に自在継手のジョイントピースを接合し、該中空パイプの他端に等速継手の軸状インナを接合し、第１の分割シャフトに設けた等速継手の筒状アウタに、第２の分割シャフトに設けた等速継手の軸状インナを嵌合してなる自動車用衝撃吸収プロペラシャフトにおいて、前記軸状インナの中空パイプに接合される部分の近傍に薄肉部を形成し、第１と第２の分割シャフトが衝撃力を受けて収縮し、筒状アウタが軸状インナを押し込むとき、上記薄肉部を破断可能にするようにしたものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記軸状インナの薄肉部が、軸状インナの本体部から半径方向の外方に張り出る薄肉フランジ部からなり、薄肉フランジ部の外周部を中空パイプの端部に接合してなるようにしたものである。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において更に、前記各ジョイントピースの中空パイプに接合される部分の近傍に薄肉部を形成し、第１と第２の分割シャフトが衝撃力を受けて収縮し、筒状アウタが軸状インナを押し込むとき、上記薄肉部を破断可能にするようにしたものである。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３の発明において更に、前記各ジョイントピースの薄肉部が、ジョイントピースの本体部から半径方向の外方に張り出る薄肉フランジ部からなり、薄肉フランジ部の外周部を中空パイプの端部に接合してなるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
（請求項１）
(a)プロペラシャフトが軸方向の衝撃力を受け、アウタがインナを押し込むとき、インナの中空パイプに接合される部分の近傍に形成した薄肉部が破断し、インナと中空パイプ間で収縮し、この破断荷重の発生及び収縮により衝撃を吸収緩和する。
【００１１】
(b)インナの中空パイプに接合される部分の近傍に薄肉部を設けるだけで衝撃を吸収でき、他の部品を付加するものでないから部品点数を削減できる。インナの中空パイプに接合される部分の近傍に薄肉部を設けることで、プロペラシャフトの軽量化を図ることもできる。
【００１２】
（請求項２）
(c)インナの薄肉部が、インナの本体部から半径方向の外方に張り出る薄肉フランジ部からなり、薄肉フランジ部の外周部をもつ中空パイプの端部に接合してなるものとすることにより、プロペラシャフトに軸方向から作用する衝撃力がその薄肉フランジ部を安定した曲げ荷重により破断する。破断後のインナは、破断されたフランジ部が中空パイプの内周側に案内されて更に押し込まれ、中空パイプに対してスムースに収縮する。
【００１３】
（請求項３）
(d)プロペラシャフトが軸方向の衝撃力を受け、アウタがインナを押し込むとき、上述(a)〜(c)のインナの薄肉部が破断して相対して収縮して衝撃を吸収緩和することに加え、各ジョイントピースの中空パイプに接合される部分の近傍に形成した薄肉部が破断し、各ジョイントピースと中空パイプが収縮し、この破断荷重の発生と収縮により連続的に衝撃を吸収緩和する。
【００１４】
(e)各ジョイントピースの中空パイプに接合される部分の近傍に薄肉部を設けるだけで衝撃を吸収でき、他の部品を付加するものでないから部品点数を削減できる。各ジョイントピースの中空パイプに接合される部分の近傍に薄肉部を設けることで、プロペラシャフトの軽量化を図ることもできる。
【００１５】
（請求項４）
(f)各ジョイントピースの薄肉部が、ジョイントピースの本体部から半径方向の外方に張り出る薄肉フランジ部からなり、薄肉フランジ部の外周部を中空パイプの端部に接合してなるものとすることにより、プロペラシャフトに軸方向から作用する衝撃力がその薄肉フランジ部を安定した曲げ荷重により破断する。破断後のジョイントピースは、破断されたフランジ部が中空パイプの内周側に案内されて押し込まれ、中空パイプに対してスムースに収縮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１はプロペラシャフトの通常状態を示す断面図、図２はプロペラシャフトの収縮過程を示す断面図、図３はプロペラシャフトの衝撃吸収状態を示す断面図、図４は図１の要部拡大図、図５は図１の要部拡大図、図６は図３の要部拡大図、図７は図３の要部拡大図である。
【実施例】
【００１７】
自動車（ＦＲ車又は４ＷＤ車）用衝撃吸収プロペラシャフト１は、図１に示す如く、前側の第１の分割シャフト１０と後側の第２の分割シャフト２０に分割された２本のシャフト部材からなり、両分割シャフト１０、２０を等速継手（スライダブルジョイント）２により連結して構成される。
【００１８】
プロペラシャフト１は、第１の分割シャフト１０の中空パイプ１１の一端（接合部１１Ａ）に自在継手１２のジョイントピース１３を摩擦溶接し、このジョイントピース１３を介して、エンジン側のトランスミッションの出力軸に接続される連結ヨーク１４と連結される。また、第２の分割シャフト２０の中空パイプ２１の一端（接合部２１Ａ）に自在継手２２のジョイントピース２３を摩擦溶接し、このジョイントピース２３を介して、デファレンシャルギアに接続される連結ヨーク２４と連結される。
【００１９】
プロペラシャフト１は、第１の分割シャフト１０の中空パイプ１１の他端（接合部１１Ｂ）に等速継手２の筒状アウタ３０のアウタレース３１（本体部）を摩擦溶接し、第２の分割シャフト２０の中空パイプ２１の他端（接合部２１Ｂ）に等速継手２の軸状インナ４０の基端部４１（本体部）を摩擦溶接している。そして、第１の分割シャフト１０に設けた筒状アウタ３０のアウタレース３１に、第２の分割シャフト２０に設けた軸状インナ４０の先端部のトリポード（３個の軸受４２）を嵌合している。軸状インナ４０の各軸受４２を、筒状アウタ３０のアウタレース３１の内周面に設けてある３条の溝条に摺動自在に係合し、等速継手２を構成するものである。
【００２０】
プロペラシャフト１は、筒状アウタ３０のアウタレース３１の内部であり、軸状インナ４０の先端部及び軸受４２と軸方向に離隔して対向する部分に、隔壁３２を一体成形して備える。
【００２１】
プロペラシャフト１は、等速継手２の筒状アウタ３０のアウタレース３１と軸状インナ４０の軸受４２との嵌合空間（グリース充填室３）を、アウタレース３１に被着したブーツアダプタ３３と、ブーツアダプタ３３から軸状インナ４０の中間部に延在させたゴムブーツ３４により密封し、等速継手２の摺動性、耐摩耗性を確保するためのグリースをこのグリース充填室３に封入する。
【００２２】
プロペラシャフト１は、軸状インナ４０の中間部に挿着したベアリング４３を、環状支持部材４４に回転自在に支持し、この環状支持部材４４を支持ブラケット４５に弾性支持している。
【００２３】
しかるに、プロペラシャフト１にあっては、以下の如くの衝撃吸収構造を備える。
(1)等速継手２における軸状インナ４０が第２の分割シャフト２０の中空パイプ２１に接合される部分（接合部２１Ｂ）の近傍に薄肉部６０を形成し（図５）、第１の分割シャフト１０と第２の分割シャフト２０が衝撃力を受けて収縮し（図２）、筒状アウタ３０の隔壁３２が軸状インナ４０の先端部及び軸受４２に衝接してこれを押し込むとき、薄肉部６０を破断可能にする（図３、図７）。
【００２４】
軸状インナ４０の薄肉部６０は、図５に示す如く、軸状インナ４０の基端部４１から半径方向の外方に張り出る薄板円形状の薄肉フランジ部６１からなり、薄肉フランジ部６１の外周部、本実施例では薄肉フランジ部６１の外縁から軸方向に延びる円筒部６２を中空パイプ２１の他端（接合部２１Ｂ）に摩擦溶接する。
【００２５】
(2)自在継手１２のジョイントピース１３が第１の分割シャフト１０の中空パイプ１１に接合される部分（接合部１１Ａ）の近傍に薄肉部７０を形成し（図４）、第１の分割シャフト１０と第２の分割シャフト２０が衝撃力を受けて収縮し（図２）、筒状アウタ３０の隔壁３２が軸状インナ４０の先端部及び軸受４２に衝接して更にこれを押し込むとき、薄肉部７０を破断可能にする（図３、図６）。
【００２６】
ジョイントピース１３の薄肉部７０は、図４に示す如く、ジョイントピース１３の本体部１３Ａから半径方向の外方に張り出る薄板円形状の薄肉フランジ部７１からなり、薄肉フランジ部７１の外周部、本実施例では薄肉フランジ部７１の外縁から軸方向に延びる円筒部７２を中空パイプ１１の一端（接合部１１Ａ）に摩擦溶接している。
【００２７】
(3)自在継手２２の中空パイプ２１に接合される部分（接合部２１Ａ）の近傍に薄肉部８０を形成し(図５)、第１の分割シャフト１０と第２の分割シャフト２０が衝撃力を受けて収縮し（図２）、筒状アウタ３０の隔壁３２が軸状インナ４０の先端部及び軸受４２に衝接してこれを押し込むとき、薄肉部８０を破断可能にする（図３、図７）。
【００２８】
ジョイントピース２３の薄肉部８０は、図５に示す如く、ジョイントピース２３の本体部２３Ａから半径方向の外方に張り出る薄板円形状の薄肉フランジ部８１からなり、薄肉フランジ部８１の外周部、本実施例では薄肉フランジ部８１の外縁から軸方向に延びる円筒部８２を中空パイプ２１の一端（接合部２１Ａ）に摩擦溶接する。
【００２９】
プロペラシャフト１の衝撃吸収動作は以下の如くになる。
(1)自動車の衝突により、前方からの衝撃荷重がプロペラシャフト１に作用すると、第１の分割シャフト１０、自在継手１２及び筒状アウタ３０が後方へ移動し、軸状インナ４０の先端部及び軸受４２が筒状アウタ３０のアウタレース３１の内部に進入する。
【００３０】
(2)上述(1)の経過により、軸状インナ４０の先端部及び軸受４２が筒状アウタ３０のアウタレース３１の内部に設けてある隔壁３２に衝接すると、上述(1)の衝撃荷重が第１の分割シャフト１０、自在継手１２及び筒状アウタ３０を第２の分割シャフト２０、自在継手２２及び軸状インナ４０の側に押し込む（図２）。
【００３１】
(3)上述(1)、(2)の衝撃荷重が軸状インナ４０の薄肉部６０（薄肉フランジ部６１）を応力集中及び曲げ荷重により破断する。これにより、軸状インナ４０の基端部４１の破断された薄肉フランジ部６１が中空パイプ２１の内径部に進入し、筒状アウタ３０と軸状インナ４０が収縮する（図３、図７）。中空パイプ２１は軸状インナ４０の基端部４１より大径をなすものとされる。
【００３２】
(4)上述(1)、(2)の衝撃荷重が、ジョイントピース１３の薄肉部７０（薄肉フランジ部７１）を応力集中及び曲げ荷重により破断する。これにより、ジョイントピース１３の本体部１３Ａの破断された薄肉フランジ部７１が中空パイプ１１の内径部に進入し、更に収縮する（図３、図６）。中空パイプ１１はジョイントピース１３より大径をなすものとされる。
【００３３】
(5)上述(1)、(2)の衝撃荷重が、ジョイントピース２３の薄肉部８０（薄肉フランジ部８１）を応力集中及び曲げ荷重により破断する。これにより、ジョイントピース２３の本体部２３Ａの破断された薄肉フランジ部８１が中空パイプ２１の内径部に進入し、更に収縮する（図３、図７）。中空パイプ２１はジョイントピース２３より大径をなすものとされる。
【００３４】
(6)以上により、第１の分割シャフト１０と第２の分割シャフト２０が互いに突っ張ることなく、略軸心を一致して破断されたフランジ端部が分割シャフト内部に案内されて収縮し、エンジンルーム内の内燃機関を含む駆動ユニットを適宜後退させて衝撃を吸収緩和する。
【００３５】
上述(3)〜(5)の各薄肉部６０、７０、８０の破断タイミングは、それら各部の破断強度の設定により、互いに同時に破断させても良く、互いに時系列をなすようにして破断させても良い。
【００３６】
尚、薄肉部６０（薄肉フランジ部６１、円筒部６２）を設ける軸状インナ４０、薄肉部７０（薄肉フランジ部７１、円筒部７２）を設けるジョイントピース１３、薄肉部８０（薄肉フランジ部８１、円筒部８２）を設けるジョイントピース２３は、鋳造品等により簡易に一体成形できる。
【００３７】
本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)プロペラシャフト１が軸方向の衝撃力を受け、アウタ３０がインナ４０を押し込むとき、インナ４０の中空パイプ２１に接合される部分の近傍に形成した薄肉部６０が破断し、インナ４０と中空パイプ２１が収縮し、この破断荷重の発生と収縮により衝撃を吸収緩和する。
【００３８】
(b)インナ４０の中空パイプ２１に接合される部分の近傍に薄肉部６０を設けるだけで衝撃を吸収でき、他の部品を付加するものでないから部品点数を削減できる。インナ４０の中空パイプ２１に接合される部分の近傍に薄肉部６０を設けることで、プロペラシャフト１の軽量化を図ることもできる。
【００３９】
(c)インナ４０の薄肉部６０が、インナ４０の基端部４１から半径方向の外方に張り出る薄肉フランジ部６１からなり、薄肉フランジ部６１の外周部をもつ中空パイプ２１の端部に接合してなるものとすることにより、プロペラシャフト１に作用する衝撃力がその薄肉フランジ部６１を安定した曲げ荷重により破断する。破断後のインナ４０は、破断されたフランジ部６１が中空パイプ２１の内周側に案内されて押し込まれ、中空パイプ２１内部をスムースに収縮する。
【００４０】
(d)プロペラシャフト１が軸方向の衝撃力を受け、アウタ３０がインナ４０を押し込むとき、上述(a)〜(c)のインナ４０の薄肉部６０が破断して衝撃を吸収緩和することに加え、各ジョイントピース１３、２３の中空パイプ１１、２１に接合される部分の近傍に形成した薄肉部７０、８０が破断し、各ジョイントピース１３、２３と中空パイプ１１、２１が収縮し、この破断荷重の発生と収縮により衝撃を吸収緩和する。
【００４１】
(e)各ジョイントピース１３、２３の中空パイプ１１、２１に接合される部分の近傍に薄肉部７０、８０を設けるだけで衝撃を吸収でき、他の部品を付加するものでないから部品点数と組付け工数を削減できる。各ジョイントピース１３、２３の中空パイプ１１、２１に接合される部分の近傍に薄肉部７０、８０を設けることで、プロペラシャフト１の軽量化を図ることもできる。
【００４２】
(f)各ジョイントピース１３、２３の薄肉部７０、８０が、ジョイントピース１３、２３の本体部１３Ａ、２３Ａから半径方向の外方に張り出る薄肉フランジ部７１、８１からなり、薄肉フランジ部７１、８１の外周部を中空パイプ１１、２１の端部に接合してなるものとすることにより、プロペラシャフト１に軸方向から作用する衝撃力がその薄肉フランジ部７１、８１を安定した曲げ荷重により破断する。破断後のジョイントピース１３、２３は、破断されたフランジ部７１、８１が中空パイプ１１、２１の内周側に沿って案内されて押し込まれ、中空パイプ１１、２１に対してスムースに収縮がなされる。
【００４３】
(g)プロペラシャフト１が、薄肉部６０、７０、８０の３ヶ所で破断し、それら３ヶ所のそれぞれにおいて、インナ４０の基端部４１と中空パイプ２１、ジョイントピース１３と中空パイプ１１、ジョイントピース２３と中空パイプ２１のそれぞれが収縮するから、全体としての収縮量を大きく設定でき、大きな衝撃吸収量を得ることができる。更にそれぞれの破断特性を個々に調整することにより衝撃吸収特性の設定が容易となる。
【００４４】
以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１はプロペラシャフトの通常状態を示す断面図である。
【図２】図２はプロペラシャフトの収縮過程を示す断面図である。
【図３】図３はプロペラシャフトの衝撃吸収状態を示す断面図である。
【図４】図４は図１の要部拡大図である。
【図５】図５は図１の要部拡大図である。
【図６】図６は図３の要部拡大図である。
【図７】図７は図３の要部拡大図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  プロペラシャフト
１０  第１の分割シャフト
１１  中空パイプ
１２  自在継手
１３  ジョイントピース
２０  第２の分割シャフト
２１  中空パイプ
２２  自在継手
２３  ジョイントピース
３０  筒状アウタ
３１  アウタレース（本体部）
４０  軸状インナ
４１  基端部（本体部）
６０、７０、８０  薄肉部
６１、７１、８１  薄肉フランジ部
【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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