(57)【要約】【課題】  簡易な構造により、加工性およびメンテナンス性に優れ、一対のシャフトを強固に接合し得る信頼性の高いシャフトの接合構体を提供する。【解決手段】  等速自在継手のスタブシャフト５０の軸端部５１と繊維強化樹脂製の中空シャフト６０の軸端部６１とを嵌合させることにより、スタブシャフト５０と中空シャフト６０とを同軸状に係止ピン８０で接合したシャフトの接合構体であって、スタブシャフト５０の軸端部５１と中空シャフト６０の軸端部６１とを重合させた状態で、両軸端部５１，６１の重合部位に同時加工により形成された凹部５２，６２に、スタブシャフト５０および中空シャフト６０の相対的な周方向移動および軸方向移動を規制する係止ピン８０を嵌合させる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が繊維強化樹脂製の中空シャフトからなる一対のシャフトを両軸端部の嵌合により同軸状に係止ピンで接合したシャフトの接合構体であって、
前記一対のシャフトの両軸端部を重合させた状態で前記両軸端部の重合部位に同時加工により形成された凹部に、一対のシャフトの相対的な周方向移動および軸方向移動を規制する係止ピンを嵌合させたことを特徴とするシャフトの接合構体。
【請求項２】
前記凹部および係止ピンは、一対のシャフトの両軸端部の重合部位で複数の周方向等配箇所に配置されている請求項１に記載のシャフトの接合構体。
【請求項３】
前記一対のシャフトの両軸端部の重合部位において前記係止ピンが露呈する外周面で、前記凹部に嵌合された係止ピンを締結バンドで締め付け固定した請求項１又は２に記載のシャフトの接合構体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や各種産業機械の動力伝達系で使用され、例えば自動車のプロペラシャフトにおいて、等速自在継手から延びる中実シャフトと、軽量化を目的とした繊維強化樹脂製の中空シャフトとを接合するシャフトの接合構体に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車の動力伝達軸として搭載されたプロペラシャフトは、等速自在継手の内側継手部材から延びる中実シャフトと、軽量化を目的として採用された繊維強化樹脂製の中空シャフトとを同軸状に接合した構造を具備する。
【０００３】
従来の中実シャフトと中空シャフトとの接合構造では、中実シャフトと中空シャフトの両軸端部の重合部位において、中実シャフトの外周に粗面あるいはスプラインを形成し、その中実シャフトの軸端部に中空シャフトの軸端部を圧入したり、あるいは加締めたりすることで両シャフトを接合するようにしている。
【０００４】
また、他の接合構造として、一対の中空シャフトを複数の係止ピンで接合した構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
つまり、一方の中空シャフトの軸端部に他方の中空シャフトの軸端部を内挿し、両軸端部の重合部分に穿設された孔に係止ピンを挿入する。また、一方の中空シャフトの係止ピン端部が露呈する外周面に、繊維強化樹脂を巻き付けて係止ピン端部を覆う被覆層を形成する。さらに、他方の中空シャフトの係止ピン端部が露呈する内周面に、係止ピン端部を覆う筒状体を圧入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１６９６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述した従来の接合構造では、中実シャフトの外周に粗面あるいはスプラインを形成しなければならず、その軸端部の加工が困難であり、軸方向への抜け止め対策も必要であり、複雑な構造となっている。
【０００８】
また、圧入構造あるいは加締め構造を採用していることから、クリープや応力緩和によって圧入力あるいは加締め力の低下が発生することがある。その結果、周方向にすべりが生じたり、軸方向に抜け出したりすることがあり、製品の機能上で信頼性に欠けるという問題があった。
【０００９】
特許文献１で開示された接合構造では、軸方向に配列する複数の係止ピンや、中空シャフトの内周面に圧入される筒状体などの部品が必要であり、部品点数の低減が困難であった。
【００１０】
また、一対の中空シャフトの両軸端部の重合部分に孔を穿設するに際しては、一方の中空シャフトの軸端部に孔を穿設した後、他方の中空シャフトの軸端部に孔を穿設するというように、別々の孔加工を施している。このことから、一方の中空シャフトの軸端部に他方の中空シャフトの軸端部を内挿する際に、別々の加工による孔の位相ずれなどが生じるおそれがある。
【００１１】
さらに、一方の中空シャフトの係止ピンが露呈する外周面に、繊維強化樹脂を巻き付けて被覆層を形成した構造を採用していることから、接合構造の分解が不可能であり、メンテナンス性が悪いという問題があった。
【００１２】
そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、簡易な構造により、加工性およびメンテナンス性に優れ、一対のシャフトを強固に接合し得る信頼性の高いシャフトの接合構体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、少なくとも一方が繊維強化樹脂製の中空シャフトからなる一対のシャフトを両軸端部の嵌合により同軸状に係止ピンで接合したシャフトの接合構体であって、一対のシャフトの両軸端部を重合させた状態で、両軸端部の重合部位に同時加工により形成された凹部に、一対のシャフトの相対的な周方向移動および軸方向移動を規制する係止ピンを嵌合させたことを特徴とする。
【００１４】
本発明では、一対のシャフトの両軸端部の重合部位に形成された凹部に係止ピンを嵌合させたことにより、一対のシャフトの相対的な周方向移動および軸方向移動を規制することができるので、簡易な構造により一対のシャフトを強固に接合することができる。その結果、加工性および信頼性の向上が図れる。
【００１５】
また、係止ピンを嵌合させる凹部を、一対のシャフトの両軸端部を重合させた状態で両軸端部の重合部位に同時加工により形成したことにより、一対のシャフトの接合時に、加工による位相ずれなどが生じるのを未然に防止することができる。
【００１６】
本発明における凹部および係止ピンは、一対のシャフトの両軸端部の重合部位で複数の周方向等配箇所に配置されていることが望ましい。このようにすれば、一対のシャフトを周方向でバランスよく強固に接合することができる。
【００１７】
本発明において、一対のシャフトの両軸端部の重合部位において係止ピンが露呈する外周面で、凹部に嵌合された係止ピンを締結バンドで締め付け固定した構成が望ましい。このようにすれば、トルク負荷時に係止ピンから反力を受けることによりシャフトが径方向に変形することや、係止ピンの脱落および異物の侵入を未然に防止することができる。また、締結バンドを取り除くだけで接合構造を分解することができるので、メンテナンス性の向上が図れる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、一対のシャフトの両軸端部の重合部位に形成された凹部に係止ピンを嵌合させたことにより、簡易な構造により一対のシャフトを強固に接合することができ、加工性および信頼性の向上が図れる。また、係止ピンを嵌合させる凹部を、一対のシャフトの両軸端部を重合させた状態で両軸端部の重合部位に同時加工により形成したことにより、一対のシャフトの接合時に、加工による位相ずれなどが生じるのを未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態で、プロペラシャフトの一部構成で摺動式等速自在継手およびシャフトを示す縦断面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は一対のシャフトの両軸端部の重合部位に凹部を形成する要領を示す断面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は係止ピンおよび凹部の形状例を示す図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は係止ピンおよび凹部の他の形状例を示す図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は係止ピンおよび凹部の他の形状例を示す図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は係止ピンおよび凹部の他の形状例を示す図である。
【図７】図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図で、係止ピンおよび凹部の配置例を示す。
【図８】係止ピンおよび凹部の他の配置例を示す断面図である。
【図９】係止ピンおよび凹部の他の配置例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係るシャフトの接合構体の実施形態を以下に詳述する。以下の実施形態では、自動車に搭載されるプロペラシャフトに組み込まれる摺動式等速自在継手の１つであるクロスグルーブ型等速自在継手のスタブシャフトと、軽量化を目的として採用された繊維強化樹脂製の中空シャフトとの接合構造を例示する。
【００２１】
なお、本発明は、クロスグルーブ型等速自在継手以外に、トリポード型およびダブルオフセット型等速自在継手の他の摺動式等速自在継手にも適用可能である。また、ツェッパ型等速自在継手やアンダーカットフリー型等速自在継手の固定式等速自在継手にも適用可能である。さらに、ドライブシャフトにおける中実シャフトと中空シャフトの接合構造にも適用可能である。
【００２２】
図１に示す等速自在継手は、軸方向に延びる複数の直線状トラック溝１１が軸線に対して交互に逆方向に傾斜した状態で円筒状内周面１２に円周方向に形成されたディスク形状の外側継手部材１０と、軸方向に延びる複数の直線状トラック溝２１が外側継手部材１０のトラック溝１１と反対方向に傾斜した状態で球面状外周面２２に円周方向に形成された内側継手部材２０と、外側継手部材１０のトラック溝１１と内側継手部材２０のトラック溝２１との交差部に組み込まれてトルクを伝達する複数のボール３０と、外側継手部材１０の円筒状内周面１２と内側継手部材２０の球面状外周面２２との間に介在してボール３０を保持するケージ４０とで主要部が構成されている。
【００２３】
この等速自在継手において、内側継手部材２０の軸孔に中実のスタブシャフト５０の一端がスプライン嵌合によりトルク伝達可能に連結されている。スタブシャフト５０の一端は、止め輪２３により内側継手部材２０に対して抜け止めされている。一方、このスタブシャフト５０の他端は、以下に説明する構造でもって繊維強化樹脂製の中空シャフト６０と接合されている。
【００２４】
この等速自在継手は、継手内部に封入されたグリース等の潤滑剤の漏洩を防ぐと共に継手外部からの異物侵入を防止するため、金属製のエンドプレート７０およびゴム製のブーツ７１を備えた構造を具備する。外側継手部材１０の内部空間に潤滑剤を封入することにより、継手作動時において、継手内部の摺動部位、つまり、外側継手部材１０、内側継手部材２０、ボール３０およびケージ４０で構成される摺動部位での潤滑性を確保するようにしている。
【００２５】
エンドプレート７０は、外側継手部材１０の一方の開口端部に装着されている。また、ブーツ７１は大径部と小径部を有し、その中間にてＶ字状に折り返した形状をなす。ブーツ７１の大径部は、外側継手部材１０の他方の開口端部に装着された金属製のブーツアダプタ７２の端部に加締めて保持されている。ブーツ７１の小径部は、スタブシャフト５０にブーツバンド７３により締め付け固定されている。ブーツ７１は、エンドプレート７０と共にボルト締めにより外側継手部材１０に固定されている。
【００２６】
以下の実施形態では、等速自在継手の内側継手部材２０から延びるスタブシャフト５０の軸端部５１と中空シャフト６０の軸端部６１との接合構造を例示する。
【００２７】
図１に示すように、スタブシャフト５０の軸端部５１と中空シャフト６０の軸端部６１とを重合させた状態で、両軸端部５１，６１の重合部位に同時加工により形成された凹部５２，６２に、スタブシャフト５０および中空シャフト６０の相対的な周方向移動および軸方向移動を規制する係止ピン８０を嵌合させた構造を具備する。
【００２８】
さらに、このスタブシャフト５０および中空シャフト６０の両軸端部５１，６１の重合部位において係止ピン８０が露呈する外周面で、凹部５２，６２に嵌合された係止ピン８０をゴム製シート８１を介して締結バンド８２で締め付け固定している。
【００２９】
スタブシャフト５０の軸端部５１は小径部位を有し、その小径部位に中空シャフト６０を外挿することにより、スタブシャフト５０の軸端部５１の外周面と中空シャフト６０の軸端部６１の外周面とを面一としている。
【００３０】
以上の構成からなるシャフトの接合構造では、スタブシャフト５０の軸端部５１と中空シャフト６０の軸端部６１との重合部位に形成された凹部５２，６２に係止ピン８０を嵌合させたことにより、スタブシャフト５０と中空シャフト６０との相対的な周方向移動および軸方向移動を規制することができるので、簡易な構造により、スタブシャフト５０と中空シャフト６０とを強固に接合することができる。その結果、加工性および信頼性の向上が図れる。
【００３１】
また、スタブシャフト５０の軸端部５１と中空シャフト６０の軸端部６１の重合部位において係止ピン８０が露呈する外周面で、凹部５２，６２に嵌合された係止ピン８０を締結バンド８２で締め付け固定したことにより、トルク負荷時に係止ピン８０から反力を受けることによりスタブシャフト５０および中空シャフト６０が径方向に変形することや、係止ピン８０の脱落および異物の侵入を未然に防止することができる。また、締結バンド８２を取り除くだけで接合構造を分解することができるので、メンテナンス性の向上が図れる。
【００３２】
スタブシャフト５０の凹部５２と中空シャフト６０の凹部６２とは、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように形成される。まず、図２（Ａ）に示すように、スタブシャフト５０の軸端部５１の小径部位に中空シャフト６０を外挿する。図２（Ｂ）に示すように、スタブシャフト５０の軸端部５１と中空シャフト６０の軸端部６１とを重合させた状態で、エンドミル９０による同時加工でもって両軸端部５１，６１の重合部位に凹部５２と凹部６２が形成される。このエンドミル９０による加工でもって、図２（Ｃ）に示すように、重合部位の外周側に位置する中空シャフト６０の凹部６２は、その中空シャフト６０の外周側から内周側へ貫通する孔となる。また、重合部位の内周側に位置するスタブシャフト５０の凹部５２は、そのスタブシャフト５０の外周側に開口する溝となる。
【００３３】
このように、係止ピン８０を嵌合させる凹部５２，６２を、スタブシャフト５０の軸端部５１と中空シャフト６０の軸端部６１とを重合させた状態で両軸端部５１，６１の重合部位にエンドミル９０による同時加工でもって形成したことにより、スタブシャフト５０と中空シャフト６０の接合時に、加工による位相ずれなどが生じるのを未然に防止することができる。
【００３４】
この凹部５２，６２と係止ピン８０との嵌合構造は、種々の形態が可能であり、例えば、図３〜図６に示す形態を採用することができる。各図（Ａ）は、凹部５２，６２および係止ピン８０を示す平面図、各図（Ｂ）は、凹部５２，６２および係止ピン８０を示す縦断面図、各図（Ｃ）は、凹部５２，６２および係止ピン８０を示す横断面図である。なお、図３〜図６では、凹部５２，６２および係止ピン８０の形態が若干異なるが、各図において同一符号で示している。また、ゴム製シート８１および締結バンド８２を図示省略している。
【００３５】
図３〜図６に示す全ての形態において、凹部５２，６２の平面形状を軸方向に長尺な長円形状としている。この凹部５２，６２の周方向寸法を係止ピン８０の幅寸法と一致させることにより、スタブシャフト５０と中空シャフト６０との相対的な周方向の位置ずれが発生しないようにしている。
【００３６】
図３および図４に示す形態では、係止ピン８０と凹部５２，６２との間の軸方向両側に隙間５３，６３を設けている。このような隙間５３，６３を設けることにより、凹部５２，６２への係止ピン８０の挿入を容易にしている。なお、係止ピン８０が長円形状の凹部５２，６２の円弧部を除く平行部で嵌合していることにより〔同図（Ａ）参照〕、スタブシャフト５０と中空シャフト６０との相対的な軸方向の位置ずれが発生しないようにしている。
【００３７】
図５および図６に示す形態では、係止ピン８０と凹部５２，６２との間の軸方向両側に隙間を設けていない。つまり、凹部５２，６２の平面形状と係止ピン８０の平面形状とを同一の長円形状としている。このように、凹部５２，６２の平面形状と係止ピン８０の平面形状とを一致させることにより、スタブシャフト５０と中空シャフト６０との相対的な軸方向の位置ずれが確実に発生しないようにしている。
【００３８】
図３〜図６に示す全ての形態では、凹部５２，６２および係止ピン８０の軸方向に沿う断面形状を略長方形としている。また、図３および図５に示す形態では、凹部５２，６２および係止ピン８０の周方向に沿う断面形状を略正方形としている。一方、図４および図６に示す形態では、凹部５２，６２および係止ピン８０の周方向に沿う断面形状を逆台形としている。このように、凹部５２，６２および係止ピン８０の断面形状を逆台形とすることにより、凹部５２，６２への係止ピン８０の挿入を容易にしている。
【００３９】
また、凹部５２，６２と係止ピン８０との嵌合構造は、図７〜図９に示すように、スタブシャフト５０の軸端部５１と中空シャフト６０の軸端部６１との重合部位で複数の周方向等配箇所に配置されている。図７〜図９に示す例では、凹部５２，６２に嵌合された係止ピン８０をゴム製シート８１を介してΩタイプの締結バンド８２で締め付け固定している。なお、締結バンド８２は、レバー式締結バンドの他、係合爪と係合孔による締結バンドなどその他の締結バンドであってもよい。
【００４０】
図７は、凹部５２，６２と係止ピン８０との嵌合構造を１８０°等間隔で２箇所に設けた場合を例示する。また、図８は、凹部５２，６２と係止ピン８０との嵌合構造を９０°等間隔で４箇所に設けた場合を例示する。さらに、図９は、凹部５２，６２と係止ピン８０との嵌合構造を６０°等間隔で６箇所に設けた場合を例示する。
【００４１】
このように、凹部５２，６２と係止ピン８０との嵌合構造を、スタブシャフト５０の軸端部５１と中空シャフト６０の軸端部６１の重合部位で複数の周方向等配箇所に配置することにより、スタブシャフト５０と中空シャフト６０を周方向でバランスよく強固に接合することができる。
【００４２】
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【符号の説明】
【００４３】
５０  シャフト（スタブシャフト）
５１  軸端部
５２  凹部（溝）
６０  シャフト（中空シャフト）
６１  軸端部
６２  凹部（孔）
８０  係止ピン
８２  締結バンド
【図１】
2016169832.tif 000003
【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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