(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一端部が外周層と内周層の二層に形成された繊維強化樹脂材からなる円筒軸体と、一端側に前記円筒軸体の一端部に先端側から圧入嵌合される嵌合部を有する継手部材とを備え、前記嵌合部の外周面に前記円筒軸体の内周層の内周面に食い込むセレーション部が軸方向に沿って形成されてなる動力伝達装置の継手部材であって、
前記嵌合部の所定の外周面に、前記円筒軸体と前記継手部材とが互いに突き合わされる方向へ所定以上の外力が作用した際に、前記内周層の端面に衝接してこの内周層を外周層から剥離させるフランジ部を設け、
前記嵌合部の先端部端縁に、前記円筒軸体の一端部への圧入時に前記嵌合部の先端部を案内する軸方向に沿って傾斜状のガイド面を前記セレーション部に連続して形成すると共に、該ガイド面は、先端側が前記円筒軸体の一端部内径よりも小径な外径のガイド部として形成され、かつ該ガイド部と嵌合部外周面との間が前記セレーション部と連続する切り込み部として形成され、前記ガイド部を先端方向へ漸次縮径状に形成したことを特徴とする動力伝達装置の継手部材。
【請求項２】
前記切り込み部の傾斜角度を、前記ガイド部の傾斜角度よりも小さく設定したことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置の継手部材。
【請求項３】
前記セレーション部を、嵌合部の外周面の円周方向へ均等に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の動力伝達装置の継手部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、車両用の動力伝達装置の継手部材、とりわけプロペラシャフトの継手部材の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の動力伝達装置の継手部材としては、例えば車両のプロペラシャフトに適用された特開２００２−６５５３８号に記載されているものが知られている。
【０００３】
すなわち、動力伝達装置は、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）からなる円筒軸体と、該円筒軸体の両端部に連結された自在継手とから構成されて、エンジンから変速機を介して出力された動力が一方の自在継手から円筒軸体に入力されて、さらに他方の自在継手から差動歯車などを介して後輪に伝達されるようになっている。
【０００４】
前記円筒軸体は、長尺な所定長さに形成されて、その両端部の内周に円筒状の内側層が形成されている。一方、自在継手は、入力軸ヨークと、該入力軸ヨーク連結された出力軸ヨークとから構成されている。
【０００５】
前記出力軸ヨークは、入力軸ヨークと十字軸を介して連結する先端側のヨーク部と、該ヨーク部に一体に形成されて、前記円筒軸体の端部に圧入嵌合する円筒状の嵌合部とから構成されている。
【０００６】
この嵌合部は、外周面がほぼ均一径に形成されていると共に、ヨーク部側の外周には、円筒軸体と出力軸ヨークに互いに対向方向への過大な軸方向荷重が入力された際に、前記内側層に当接して該内側層を円筒軸体の外側層から剥離させるフランジ部が一体に形成されている。
【０００７】
また、嵌合部は、前記フランジ部と反対側の先端部外周面に前記円筒軸体の端部内周面にセレーション嵌合するセレーション部が軸方向に沿って形成されていると共に、前記先端部の端縁外周に、前記円筒軸体の一端部内へ圧入する際に前記先端部を内部へ案内するガイド面が形成されている。
【０００８】
このガイド面は、ほぼ円錐テーパ状に形成されて、先端縁側の内径が円筒軸体の端部内径よりも小径に形成されていると共に、外周縁側が前記セレーション部まで形成されている。
【０００９】
そして、円筒軸体の端部に嵌合部を結合させるには、まず嵌合部のセレーション部の凹部端部に液体パッキンを円環状に塗着しておき、その後、所定の装置によって円筒軸体の軸芯と嵌合部の軸芯とを同軸上に合わせながら嵌合部を先端部のガイド面を円筒軸体の端部内周縁に当接させ、この状態で前記先端部を円筒軸体の端部内に押し込む。これによって、嵌合部は、ガイド面に案内されながら嵌入すると共に、円筒軸体の内側層の内周面にセレーション部の凸部を食い込ませながら軸方向へ押し進み、内側層の先端面がフランジ部に突き当る直前の位置でその押し込み位置が規制され、これによって、セレーション結合が行われるようになっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のように、円筒軸体に対して嵌合部を圧入するに際して、両者の軸芯を同軸上に設定するために、精度の高い装置や治具が要求されることから、一般には、前述のように嵌合部の先端部にテーパ状のガイド面を形成して嵌入時の案内と両者の同軸性を確保するようになっている。
【００１１】
しかしながら、前記従来のガイド面は、先端縁側の内径が円筒軸体の端部内径よりも小径に形成した単純なテーパ状に形成されてるだけであるから、例えば、このガイド面のテーパ角度、つまり先端縁からの外周縁までの立ち上がり角度が比較的大きい場合は、嵌合部をガイド面を利用して円筒軸体内に押し込むと、ガイド面の外周縁のセレーション凸部によって円筒軸体の内周層の内周面に食い込んだ際に、ガイド面の立ち上がり角度が大きいことから、セレーション凸部による食い込み時の摩擦抵抗が大きくなる。このため、前記内周層の内周面にセレーション凸部の頂部がきれいに食い込まずに剥ぎ取る状態となる、いわゆるむしれ現象が発生するおそれがある。
【００１２】
この結果、嵌合部のセレーション凹凸部と円筒軸体の内周層との圧入代が減少して両者間の摩擦締結力が低下し、円筒軸体から出力側ヨークへの伝達トルクが小さくなるおそれがある。
【００１３】
一方、前記ガイド面のテーパ角度を小さく設定した場合は、今度はセレーション部の有効長さが短くなって、該セレーション部と前記内周層の内周面との嵌合面積が小さくなることから、両者間の摩擦締結力も低下して円筒軸体から出力側ヨークへの伝達トルクが小さくなる。しかも、ガイド面の先端部を円筒軸体の内周層の内径よりも小さく形成することから、必要以上に嵌合部の先端部を長くしなければならず、コストの高騰と重量の増加を招来するおそれがある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来の継手部材の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１に記載の発明は、とりわけ、ヨークの嵌合部の先端部端縁に、前記円筒軸体の一端部への圧入時に前記嵌合部の先端部を案内する軸方向に沿って傾斜状のガイド面を前記セレーションに連続して形成すると共に、該ガイド面は、先端側が前記円筒軸体の一端部内径よりも小径な外径のガイド部として形成され、かつ該ガイド部と嵌合部外周面との間が前記セレーション部と連続する切り込み部として形成され、前記ガイド部を先端方向へ漸次縮径状に形成したことを特徴としている。
【００１５】
したがって、この発明によれば、各構成部品の組み付け時に、円筒軸体の内部に嵌合部を圧入する際には、ガイド面の先端側のガイド部が円筒軸体の内径よりも小径に設定されていることから、両者の軸芯の同軸性を確保できる。
【００１６】
しかも、前述のように、ガイド面を、ガイド部と切り込み部とを分けたことから、それぞれのテーパ角度を任意に設定することができ、前記切り込み部のテーパ角度を小さくすることができる。これによって、圧入時のセレーション凸部と内周層との摩擦抵抗の発生が抑制されて、むしれ現象の発生を防止できる。
【００１７】
また、前記切り込み部の傾斜角度を、前記ガイド部の傾斜角度よりも小さく設定したことによって、前述のようにむしれ現象の発生を確実に防止できるばかりか、前記従来技術のように、ガイド面全体の傾斜角度を小さくするのではなく、切り込み部のみの傾斜角度を小さくできることから、嵌合部の軸方向の長さを延長する必要がない。したがって、重量の増加や材料コストの高騰を防止できる。
【００１８】
さらに、前記セレーション部を、嵌合部の外周面の円周方向へ均等に形成したことから、円筒軸体の内周面に対する嵌合部の摩擦抵抗が円周方向で均一になり、大きな摩擦抵抗を確保することができる。したがって、円筒軸体とヨーク間の伝達トルク性能が向上する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる継手部材を従来と同様に動力伝達装置である車両用プロペラシャフトに適用した実施形態を図面に基づいて詳述する。
【００２０】
図４は本発明の継手部材が適用される車両用プロペラシャフトを示し、図中１０はカーボン繊維強化樹脂材（ＣＦＲＰ）からなる円筒軸体、１１は該円筒軸体１０の両端部１０ａ、１０ｂに連結される一方側の自在継手部材である出力側ヨークであって、この出力側ヨーク１１、１１は、入力側ヨーク１２、１２とそれぞれ十字軸１３，１３を介して連係される継手部１４、１４と、該継手部１４、１４の端部に一体的に接合されて、前記円筒軸体１０の両端部１０ａ、１０ｂが圧入嵌合されるほぼ円筒状の嵌合部１５、１５とを有している。
【００２１】
前記円筒軸体１０は、外周層である本体の両端部１０ａ、１０ｂの内径が均一径に形成されていると共に、両端部１０ａ、１０ｂの内周に内周層１６、１６がそれぞれ設けられている。
【００２２】
前記出力軸ヨーク１１は、図１及び図３に示すように、それぞれが鍛造加工によって前記継手部１４と嵌合部１５が軸方向へ一体的に接合されて構成されるようになっている。
【００２３】
具体的に説明すれば、前記継手部１４は、図１に示すように有蓋円筒状の基部１４ａと、該基部１４ａの先端部に一体に有し、前記十字軸１３が係合する保持孔１４ｃ、１４ｃをそれぞれ有するほぼＵ字形状のヨーク部１４ｂ、１４ｂとから形成されている。一方、前記嵌合部１５は、ほぼ円筒状に形成され、外周面の前記内周層１６にセレーション結合するセレーション部１７が形成されていると共に、外周面の前記継手部１４側のセレーション部１７を有しない部位にはフランジ部１８が一体に形成されている。
【００２４】
前記セレーション部１７は、図１に示すように、一般的な横断面凹凸波形状に形成されてＶ字形状の凹部１７ａと逆Ｖ字形状の凸部１７ｂが交互に配置形成されていると共に、嵌合部１５の軸方向に沿って所定長さに形成され、また、嵌合部１５の円周方向全体に均等に形成されている。
【００２５】
前記フランジ部１８は、図３に示すように、嵌合部１５の外周面が前記円筒軸体１０の端部１０ａに軸方向から圧入嵌合してセレーション結合されて動力伝達装置として機能している際に、各出力軸ヨーク１１と円筒軸体１０に、互いに突き合わされる方向から所定以上の軸方向の荷重が入力した際に、内周層１６が先端面１６ａから当接して該内周層１６を外周層（本体）から剥離させつつ外周層を破壊して衝撃を吸収させるようになっている。
【００２６】
また、前記嵌合部１５の先端部１５ａの外周縁には、図１及び図２に示すように、該嵌合部１５を前記円筒軸体１０の両端部１０ａ、１０ｂから内周層１６の内部に圧入する際に、該圧入を案内するテーパ状のガイド面１９が形成されている。
【００２７】
このガイド面１９は、図２に示すように先端側のガイド部２０と、該ガイド部２０より外周側の切り込み部２１とから構成され、両者２０，２１はその境界部がほぼく字形状の２段状に形成されている。
【００２８】
具体的に説明すれば、前記ガイド部２０は、円錐テーパ状に形成されて、そのテーパ角度θ１がこの実施形態では約３０°に設定されていると共に、先端縁２０ａの外径ｄ１が前記円筒軸体１０の内周層１６の内径よりも小さく設定されている。また、ガイド部２０の傾斜面のほぼ中央位置に前記セレーション部１７の凹部１７ａ底面が位置するように設定されている。
【００２９】
一方、前記切り込み部２１は、図２に示すように、同じく円錐テーパ状に形成されて、そのテーパ角度θ２がこの実施形態では約１０°に設定されており、ガイド部２０のテーパ角度θ１より十分に小さく設定されている。
【００３０】
したがって、この実施形態によれば、各構成部品の組立時において、所定の装置を用いて円筒軸体１０の両端部１０ａ、１０ｂに各出力側ヨーク１１の嵌合部１５，１５を圧入固定する際に、該各嵌合部１５のガイド面１９を円筒軸体１０の各端部１０ａ、１０ｂの内周層１６の外端内周縁に押し当てると、まず、ガイド面１９のガイド部２０が内周層１６の先端面１６ａ内端縁に当接して、円筒軸体１０の軸芯と嵌合部１５の軸芯を同軸上となるように位置決めしつつ円筒軸体１０の内部に案内する。このとき、ガイド部２０のテーパ角度θ１が比較的大きく形成されていることから、内周層１６内方への案内が容易になる。
【００３１】
続いて、前記嵌合部１５を所定の圧力で漸次押し込んで行くと、ガイド部２０によって案内された後に、続いてテーパ角度の小さな切り込み部２１が円筒軸部１０の内周層１６の内周縁に当接してセレーション凸部１７ｂが内周層１６の内周面に食い込みながら押し進む。このとき、切り込み部２１のテーパ角度θ２は、ガイド部２０よりも十分に小さいため、内周層１６の内周面に対する摩擦抵抗が小さくなる。したがって、セレーション凸部１７ｂによる切り込みが容易になってむしれ現象の発生を防止することができる。
【００３２】
続いて、図３に示すように、嵌合部１５をそのまま押し込んでいってフランジ部１８の一側面が内周層１６の先端面１６ａに突き当たった段階で、それ以上の押し込み移動が阻止される。
【００３３】
このように、この実施形態によれば、円筒軸体１０内への嵌合部１５の圧入初期には、ガイド面１９のガイド部２０によって両者１０、１５の軸芯を合致させることができ、同軸性を容易に得ることができると共に、効果的な案内機能を発揮する。したがって、同軸性を確保するための装置などが不要になり、コストの低廉化が図れることは勿論のこと、案内機能によってスムーズな嵌入作業を行うことができる。
【００３４】
しかも、テーパ角度θ２の小さな切り込み部２１を設けたことによってむしれ現象の発生が防止されることから、内周層１６の内周面に対するセレーション部１７の食い込み性が良好になって嵌合部１５を内周層１６に完全に圧入した際には、嵌合部１５と内周層１６の，１６との摩擦締結力の低下が防止される。この結果、円筒状軸体１０と各出力側ヨーク１１間のトルク伝達性が良好になる。
【００３５】
また、前記従来技術のように、ガイド面１９全体のテーパ角度を小さくするのではなく、切り込み部２１のみのテーパ角度θ２を小さくすることから、嵌合部１５の軸方向の長さを延長する必要がない。したがって、重量の増加や材料コストの高騰を防止できる。
【００３６】
また、前記セレーション部１７を、嵌合部１５の外周面の円周方向へ均等に形成したことから、完全に嵌合した後には、前記内周層１６の内周面に対する嵌合部１５の摩擦抵抗が円周方向で均一になり、大きな摩擦抵抗を確保することができる。したがって、円筒軸体１０とヨーク１１間のトルク伝達性能がさらに向上する。
【００３７】
図５及び図６は本発明の第２の実施形態を示し、ガイド面１９を平坦状のテーパ面ではなく、円弧状のテーパ面に形成したものである。すなわち、ガイド部２０は、その曲率が比較的大きな円弧テーパ面に形成されて、そのテーパ角度θ３がこの実施形態では約５５°に設定されている。一方、切り込み部２１は、その曲率がガイド部２０よりも小さな円弧テーパ面に形成されて、そのテーパ角度θ４がこの実施形態では約３０°に設定されている。また、ガイド部２０の中央付近に前記セレーション凹部１７ａの底部が位置するように形成されている。
【００３８】
したがって、この実施形態によれば、第１の実施形態と同様な作用効果が得られ、ガイド部２０による効果的なガイド機能が発揮されると共に、円筒軸体１０と嵌合部１５の同軸性を確保することができる。
【００３９】
また、テーパ角度θ４の小さな切り込み部２１により、圧入時におけるセレーション凸部１７ｂによる内周層１６に対するむしり現象の発生が防止されて、嵌合部１５と内周層１６との摩擦締結力の低下が防止され、トルク伝達性が良好になる。
【００４０】
本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えばガイド面１９の各ガイド部２０や切り込み部２１のテーパ角度を継手部材の仕様や大きさなどの条件に応じて任意に変更することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に供される出力側ヨークを示す上半分縦断面図。
【図２】図１のＡ部拡大図。
【図３】円筒軸体に嵌合部が圧入嵌合した状態を示す上半分縦断面図。
【図４】同実施形態の継手部材を示す上半分縦断面図。
【図５】本発明の第２の実施形態に供される出力側ヨークを示す上半分縦断面図。
【図６】図５のＢ部拡大図。
【符号の説明】
１０…円筒軸体
１０ａ・１０ｂ…両端部
１１…出力側ヨーク（継手部材）
１２…入力側ヨーク
１３…十字軸
１４…継手部
１５…嵌合部
１６…内周層
１７…セレーション部
１７ａ…セレーション凹部
１７ｂ…セレーション凸部
１９…ガイド面
２０…ガイド部
２１…切り込み部
【図１】
0004053346.tif 000002
【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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