(57)【要約】【課題】継手内部空間のシール性を確保しつつ、当該内部空間にブーツの過大変形を抑制し得る通気性を付与する。【解決手段】内輪５と外輪６との間で複数のボール７を介してトルク伝達を行う等速自在継手４と、内輪５に先端部が結合されたスタブシャフト２と、スタブシャフト２の基端部に連結された中空シャフト３と、スタブシャフト２が突出する外輪６の軸方向一端部側の空間Ｘ１を閉塞するブーツ１２と、外輪６の軸方向他端部側の空間Ｘ２を閉塞するコンパニオンフランジ１４とを備えたプロペラシャフトであって、ブーツ１２及びコンパニオンフランジ１４により密封された継手内部空間Ｘと、中空シャフト３の内部空間Ｙとを連通する通気孔１５をスタブシャフト２に設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側継手部材と外側継手部材との間でトルク伝達部材を介してトルク伝達を行う等速自在継手と、前記内側継手部材との間でトルク伝達を行う中空シャフトと、前記外側継手部材の一方の開口部を閉塞するブーツと、前記外側継手部材の他方の開口部を閉塞する封止部材とを備えたプロペラシャフトにおいて、
前記ブーツおよび前記封止部材によって密封された継手内部空間を、通気路を介して前記中空シャフトの内部空間と連通させたことを特徴とするプロペラシャフト。
【請求項２】
前記通気路を、一端が前記内側継手部材に連結され、他端が前記ブーツ外で前記中空シャフトに連結されたスタブシャフトに設けた請求項１に記載のプロペラシャフト。
【請求項３】
前記通気路を、前記スタブシャフトの軸心上に設けた請求項２に記載のプロペラシャフト。
【請求項４】
前記通気路の継手内部空間側の開口部に、通気可能で且つグリースに流出抵抗を付与する抵抗付与部材を配した請求項１〜３のいずれかに記載のプロペラシャフト。
【請求項５】
前記抵抗付与部材を、貫通孔を有するシールプレートで形成した請求項４に記載のプロペラシャフト。
【請求項６】
前記抵抗付与部材を、スリットを有する弾性体で形成した請求項４に記載のプロペラシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロペラシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
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）、駆動車軸が後方にそれぞれ配置されているため、この間の動力伝達にプロペラシャフトを用いるのが通例である。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。これらプロペラシャフトの動力伝達シャフトとしては、近年、軽量化等の観点から、中実のスタブシャフトの基端部に中空シャフトを連結した構造のものが広く利用されている。さらに、スタブシャフトの先端部には、トランスミッションとディファレンシャル間の相対位置変化による長さと角度変化に対応するために、等速自在継手が結合される。
【０００３】
この種の等速自在継手は、内輪と、外輪と、内輪と外輪との間でトルク伝達を行う複数のボールとを備え、内輪にスタブシャフトが結合される。
【０００４】
そして、スタブシャフトが突出する外輪の軸方向一端がブーツによって閉塞され、外輪の軸方向他端がシールプレートによって閉塞される。このようにして、継手内部空間を密封することにより、継手内部空間に充填されたグリースの漏洩、並びに外部からの異物の侵入を防止するようにしている。
【０００５】
なお、外輪の軸方向他端には、上記のシールプレートを内部に収容するようにコンパニオンフランジが固定され、このコンパニオンフランジにトランスミッションの出力軸或いはディファレンシャルの入力軸が結合される。
【０００６】
しかし、プロペラシャフトに用いられる等速自在継手にあっては、高速回転時における動力伝達が要求されるため、回転時に生じる発熱量も大きい。そのため、温度上昇によって継手内部空間の気体が膨張し、ブーツが過大変形を来たすという問題がある。
【０００７】
そこで、このようなブーツの過大変形を防止する観点から、ブーツ及びシールプレートにより密封された継手内部空間の通気性を確保すべく、ブーツに通気路を形成したものや、シールプレートに通気路を形成したものが提案されている。
【０００８】
前者のブーツの通気路は、例えばブーツ端部の内周面に溝を設けることにより、その溝とスタブシャフトの外周面との間に形成される（特許文献１）。そして、継手内部空間の気体が膨張した場合に、通気路を通じて、膨張した気体をブーツの外部、すなわち外気に直接排出するようになっている。
【０００９】
後者のシールプレートの通気路は、例えばシールプレートの中心部に設けられた貫通孔を弾性部材で覆うとともに、当該弾性部材に開閉自在なスリットを設けることにより形成される（特許文献２）。そして、継手内部空間の気体が膨張した場合に通気路（スリット）が開き、膨張した気体を外輪に固定されるコンパニオンフランジの内部空間、具体的にはコンパニオンフランジとシールプレートとの間に形成される空間に排出するようになっている。
【特許文献１】実開平７−４４９６９号公報
【特許文献２】特開平９−７２３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のブーツに通気路を形成する構成では、通気路の形成範囲がブーツ端部に限られるため、通気路の経路長が必然的に短くなる。そのため、通気路を通じて、継手内部のグリースが漏洩しやすい。また、通気路の一端が外気に直接開放していることから、経路長の短い通気路では、外部から異物（特に外部の水分）が侵入しやすい。したがって、継手内部空間のシール性を十分に確保できないという問題がある。
【００１１】
一方、上記のシールプレートに通気路を形成する構成では、通気路の一端がコンパニオンフランジとシールプレートとの間の空間に開放しているので、上記のブーツの通気路のように、通気路の一端が直接外気に開放している場合よりも、異物の侵入割合を低減できる。
【００１２】
しかし、この場合であっても、シールプレートの通気路の形成範囲は、シールプレートの貫通孔を覆う弾性部材の厚み相当分程度の僅かな範囲に限られるので、その経路長が必然的に短くなる。そのため、通気路を通じてグリースの漏洩が生じ得る。したがって、継手内部空間のシール性を的確に確保できないという問題がある。
【００１３】
また、コンパニオンフランジの内部空間は、コンパクト化の観点からも必要最低限の容積に抑えられるのが通例である。そのため、コンパニオンフランジとシールプレートとの間の空間をそれほど大きく取ることができず、当該空間の容積は継手内部空間よりも小さくなる。その結果、継手内部空間の気体が膨張した場合に、その膨張した気体をコンパニオンフランジとシールプレートとの間の空間で十分に吸収することができない。したがって、通気路を通じて膨張した気体を効果的に排出することができず、ブーツに過大変形が生じるおそれがある。
【００１４】
なお、このような事態に対処するために、コンパニオンフランジに外気と連通する連通孔を別途設けることも考えられるが、この場合にはコンパニオンフランジの内部に外部から異物が侵入してしまう。そのため、ブーツに通気路を形成した場合と同様に、通気路を通じて異物が侵入する割合が増大する。したがって、継手内部空間のシール性を確保する上では、有効な対策とは成り得ない。
【００１５】
本発明は、上記実情に鑑み、継手内部空間のシール性を確保しつつ、当該内部空間にブーツの過大変形を抑制し得る通気性を付与することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために創案された本発明は、内側継手部材と外側継手部材との間でトルク伝達部材を介してトルク伝達を行う等速自在継手と、前記内側継手部材との間でトルク伝達を行う中空シャフトと、前記外側継手部材の一方の開口部を閉塞するブーツと、前記外側継手部材の他方の開口部を閉塞する封止部材とを備えたプロペラシャフトにおいて、前記ブーツおよび前記封止部材によって密封された継手内部空間を、通気路を介して前記中空シャフトの内部空間と連通させたことに特徴づけられる。
【００１７】
このような構成によれば、ブーツと封止部材により密封された継手内部空間と、中空シャフトの内部空間とが通気路によって連通されるので、回転時の発熱によって継手内部の気体の圧力が高まった場合であっても、かかる通気路を通じて継手内部空間の気体を中空シャフトの内部空間に逃がすことができる。そして、この中空シャフトの内部空間は、継手内部空間に比して十分大きな容積を有するため、中空シャフトの他方の開口部が他の等速自在継手等で密封されている場合でも、通気路を通じて排出される気体による体積増加分を中空シャフトの内部空間で吸収することができる。
【００１８】
また、継手内部空間と中空シャフトの内部空間を連通するように通気路を設けることにより、ブーツ端部等に通気路を設けた場合よりも、通気路の経路長を長くすることができる。したがって、通気路を通じてグリースが漏洩する事態を効果的に抑制することができる。しかも、継手内部空間と中空シャフトの内部空間の双方は密閉空間であり、この密閉空間同士が通気路によって連通されているため、外気と直接連通することがなく全体として密閉空間が維持される。したがって、外部から継手内部空間に異物が侵入するという事態を確実に抑制することができる。
【００１９】
上記の構成において、前記通気路を、一端が前記内側継手部材に連結され、他端が前記ブーツ外で前記中空シャフトに連結されたスタブシャフトに設けることが好ましい。
【００２０】
このようにすれば、簡易にブーツ外まで延びる経路長の長い通気路を形成することができるので、継手内部空間のグリースの漏洩を防止する上で有利となる。
【００２１】
上記の構成において、前記通気路を、前記スタブシャフトの軸心上に設けることが好ましい。
【００２２】
このようにすれば、回転時に作用する遠心力により、継手内部空間に充填されたグリースが外径側に移動するので、スタブシャフトの軸心上に設けられた通気路からグリースが漏洩するという事態をより確実に抑制することができる。
【００２３】
上記の構成において、前記通気路の継手内部空間側の開口部に、通気可能で且つグリースに流出抵抗を付与する抵抗付与部材を配することが好ましい。
【００２４】
このようにすれば、通気路の通気性を維持しつつ、通気路の継手内部空間側の開口部から通気路内に、グリースが侵入する割合自体を効果的に抑制することができる。
【００２５】
この場合、前記抵抗付与部材を、貫通孔を有するシールプレートで形成してもよい。
【００２６】
すなわち、例えば、シールプレートの貫通孔の開口面積を、継手内部空間に対する通気路の開口面積よりも小さくすることで、当該シールプレートが効果的な抵抗付与部材として機能し、グリースの漏洩をより確実に抑制することができる。
【００２７】
また、前記抵抗付与部材を、スリットを有する弾性体で形成してもよい。
【００２８】
このようにすれば、継手内部空間の気体の膨張した場合にのみ、その気体の膨張によってスリットが開口するので、グリースの漏洩をより確実に抑制することができる。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように本発明によれば、ブーツと封止部材により密封された継手内部空間と、中空シャフトの内部空間とが通気路によって連通されるので、回転時の発熱によって継手内部の気体の圧力が高まった場合であっても、かかる通気路を通じて継手内部空間の気体を中空シャフトの内部空間に逃がすことができる。そして、この中空シャフトの内部空間は、継手内部空間に比べて十分大きな容積を有するため、通気路を通じて排出される気体による体積増加分を中空シャフトの内部空間で吸収することができる。したがって、継手内部空間の通気性を十分に確保し、継手内部空間の気体の膨張によるブーツの過大変形を確実に防止することができる。
【００３０】
また、継手内部空間と中空シャフトとの内部空間を連通するように通気路を設けることにより、ブーツの端部等に通気路を設けた場合よりも、通気路の経路長を長くできるので、通気路を通じてグリースが漏洩する事態を効果的に抑制することができる。しかも、通気路が外気と直接連通していないので、外部から継手内部空間に異物の侵入を確実に防止することができる。したがって、継手内部のシール性を効果的に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。
【００３２】
図１は、本発明の第１実施形態に係るプロペラシャフトを示す縦断面図である。同図に示すように、このプロペラシャフトは、動力伝達シャフト１として、スタブシャフト２と、スタブシャフト２の基端部に形成された大径部２ａに連結固定された中空シャフト３とを備える。スタブシャフト２の先端部には等速自在継手４が結合される。
【００３３】
この等速自在継手４は、内側継手部材としての内輪５、外側継手部材としての外輪６、トルク伝達部材としての複数のボール７、およびケージ８を主たる構成要素として備える。
【００３４】
内輪５は、その外周面に複数のトラック溝５ａが形成されている。この内輪５の中心孔にスタブシャフト２の軸部２ｂを挿入し、両者をスプライン嵌合により連結することによりトルク伝達を可能にしている。このスタブシャフト２は、スナップリング９により内輪５に対して抜け止めされている。
【００３５】
外輪６は、内輪５の外周に配置され、その内周面に内輪５のトラック溝５ａと同数のトラック溝６ａが形成されている。内輪５のトラック溝５ａと外輪６のトラック溝６ａは、軸線に対して反対方向に傾斜した角度をなし、対をなす内輪５のトラック溝５ａと外輪６のトラック溝６ａとの交叉部にボール７が組み込まれる。内輪５の外周面と外輪６の内周面との間にケージ８が配置され、ボール７はケージ８のポケット８ａ内で転動自在に保持される。
【００３６】
外輪６の軸方向一端（一方の開口部側端部）には、金属製のブーツアダプタ１０の基端部に設けられたフランジ１０ａがボルト１１によって固定されている。このブーツアダプタ１０の先端部とスタブシャフト２との間を封止するように、弾性部材からなるブーツ１２が配置されている。このブーツ１２は、小径部１２ａと大径部１２ｂとを有し、その中間にてＵ字状に折り返した形状を呈している。そして、ブーツ１２の小径部１２ａはスタブシャフト２に取り付けてブーツバンド１３で締め付けられている。ブーツ１２の大径部１２ｂはブーツアダプタ１０の端部を加締めて保持されている。
【００３７】
一方、外輪６の軸方向他端（他方の開口部側端部）には、内壁面１４ａが閉じられた中空のコンパニオンフランジ１４がボルト１１によって固定されている。このコンパニオンフランジ１４が、トランスミッションの出力軸或いはディファレンシャルの入力軸に固定される。
【００３８】
このようにして、外輪６の軸方向両端側の空間Ｘ１，Ｘ２を、ブーツ１２とコンパニオンフランジ１４（封止部材）により閉塞することにより、グリースが充填された継手内部空間Ｘを密封している。
【００３９】
スタブシャフト２には、この密封された継手内部空間Ｘと、中空シャフト３の内部空間Ｙとを連通する通気孔１５が形成されている。この通気孔１５は、スタブシャフト２の軸心上に形成されており、その一方の端部が中空シャフト３の内部空間Ｙに開放し、他方の端部がコンパニオンフランジ１４によって閉塞された外輪６の軸方向他端側の空間Ｘ２に開放している。なお、この実施形態では、通気孔１５の孔径は一定となっている。
【００４０】
以上のように構成された本実施形態に係るプロペラシャフトは、コンパニオンフランジ１４、等速自在継手４および動力伝達シャフト１が一体的に回転することにより動力が伝達される。
【００４１】
このとき、回転時の発熱によって継手内部空間Ｘの気体の圧力が高まる場合があるが、継手内部空間Ｘと、中空シャフト３の内部空間Ｙとが通気孔１５によって連通されるので、通気孔１５を通じて継手内部空間Ｘの気体を中空シャフト３の内部空間Ｙに逃がすことができる。そして、この中空シャフト３の内部空間Ｙは、継手内部空間Ｘに比べて十分大きな容積を有するため、通気孔１５を通じて排出される気体による体積増加分を中空シャフト３の内部空間Ｙで吸収することができる。したがって、継手内部空間Ｘの通気性を十分に確保することができ、継手内部空間Ｘの気体の膨張によるブーツ１２の過大変形を確実に防止することができる。
【００４２】
また、通気孔１５は、スタブシャフト２の軸方向寸法に対応した十分に長い経路長を有するので、当該通気孔１５を通じてグリースが漏洩するという事態を効果的に抑制することができる。そして、継手内部空間Ｘと中空シャフト３の内部空間の双方は密閉空間であり、この密閉空間同士が通気孔１５によって連通されているため、外気と直接連通することがない。そのため、継手内部空間Ｘ、通気孔１５及び中空シャフト３の内部空間Ｙによって形成される空間は、閉鎖空間となる。したがって、外部から継手内部空間Ｘに異物が侵入する事態を確実に抑制することができる。
【００４３】
さらに、回転時には、遠心力によってグリースが継手内部空間Ｘの外径側へ移動するので、スタブシャフト２の回転中心に設けられた通気路１５からは、グリースが漏洩し難くなる。また、スタブシャフト２の軸心上に通気孔１５を設けているので、通気孔１５によってスタブシャフト２の重心位置が偏心することがないため、スタブシャフト２の安定した回転状態を維持することもできる。
【００４４】
なお、上記の第１実施形態では、継手内部空間Ｘを、ブーツ１２とコンパニオンフランジ１４で密封する場合を説明したが、図２に示すように、外輪６の軸方向他端側の空間Ｘ２をシールプレート１６によって閉塞した後、外輪６の軸方向他端にコンパニオンフランジ１４を固定して、コンパニオンフランジ１４の内部にシールプレート１６を収容するようにしてもよい。すなわち、ブーツ１２とシールプレート１６（封止部材）によって、継手内部空間Ｘを密封するようにしてもよい。
【００４５】
図３は、本発明の第２実施形態に係るプロペラシャフトを示す縦断面図である。この第２実施形態に係るプロペラシャフトが、上述の第１実施形態に係るプロペラシャフトと相違するところは、継手内部空間Ｘに対して開放した通気孔１５の端部をシールプレート２１で覆った点にある。
【００４６】
詳述すると、図４に拡大して示すように、スタブシャフト２の先端に凹部２ｃを形成し、この凹部２ｃに、通気孔１５の開口部よりも開口面積の小さい通気孔２２を有するシールプレート２１が圧入固定されている。シールプレート２１の通気孔２２は、スタブシャフト２の回転軸線上に位置し、その孔径（直径）が例えば１〜２ｍｍに設定される。
【００４７】
このようにすれば、シールプレート２１によって、継手内部空間Ｘに対するスタブシャフト２の通気孔１５の開口面積を間接的に小さくすることができるので、通気孔２２を有するシールプレート２１が、通気性を維持し且つグリースに流出抵抗を付与する抵抗付与部材として機能する。そのため、継手内部空間Ｘからのグリースの漏洩をより効果的に抑制することができる。
【００４８】
図５は、本発明の第３実施形態に係るプロペラシャフトを示す縦断面図である。この第３実施形態に係るプロペラシャフトが、上述の第１、第２実施形態に係るプロペラシャフトと相違するところは、継手内部空間Ｘに対して開放した通気孔１５の端部を弾性部材３１で覆った点にある。
【００４９】
詳述すると、図６に拡大して示すように、スタブシャフト２の先端に凹部２ｃを形成し、この凹部２ｃに弾性部材３１を内径側に圧縮変形させて挿入し、その外径側への復元力により弾性部材３１を凹部２ｃに固定している。なお、本実施形態では、弾性部材３１の外周面に形成された嵌合凹部３１ａと、スタブシャフト２の凹部２ｃの内周面に形成された嵌合凸部２ｃ１とを嵌合させることで、弾性部材３１の固定力の向上を図っている。そして、図６及び図７に示すように弾性部材３１に開閉可能な直線状のスリット３２が設けられている。
【００５０】
このようにすれば、継手内部空間Ｘの気体の圧力が高まった場合にのみ、その気体の膨張によって弾性部材３１のスリット３２が開口するので、グリースの漏洩をより確実に防止することができる。すなわち、この場合、スリット３２を有する弾性部材３１が、通気性を維持し且つグリースに流出抵抗を付与する抵抗付与部材として機能する。
【００５１】
なお、本発明は上記の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することができる。例えば、上記の実施形態では、通気孔１５の一方の端部を、コンパニオンフランジ１４或いはシールプレート１６によって閉塞された外輪６の軸方向他端部側の空間Ｘ２に開放した場合を説明したが、通気孔１５の一方の端部をブーツ１２によって閉塞された外輪６の軸方向一端部側の空間Ｘ１に開放するようにしてもよい。
【００５２】
具体的には、スタブシャフト２の回転軸に沿って中空シャフト３の内部空間Ｙから通気孔１５を延在させ、その途中で通気孔１５を外径側に曲折して外輪６の軸方向一端部側の空間Ｘ１に開放するようにしてもよい。この通気孔１５の曲折部は、スタブシャフト２の軸心に対して直交していてもよいし、軸心に対して傾斜していてもよい。このようにすれば、仮に通気孔１５内にグリースが侵入した場合であっても、通気孔１５の曲折部が回転中心から外径側に延在しているので、回転時に作用する遠心力によってグリースを空間Ｘ１に押し戻すことができる。
【００５３】
また、等速自在継手４は、摺動式等速自在継手に限らず、固定式等速自在継手であっても、本発明を同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロペラシャフトを模式的に示す断面図である。
【図２】図１の変形例を示すプロペラシャフトを模式的に示す縦断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るプロペラシャフトを模式的に示す縦断面図である。
【図４】図３のＡ領域の拡大図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るプロペラシャフトを模式的に示す縦断面図である。
【図６】図５のＢ領域の拡大図である。
【図７】図６のＣ方向の矢視図である。
【符号の説明】
【００５５】
１        動力伝達シャフト
２        スタブシャフト
３        中空シャフト
４        等速自在継手
５        内輪
６        外輪
７        ボール
８        ケージ
９        スナップリング
１０      ブーツアダプタ
１１      ボルト
１２      ブーツ
１３      ブーツバンド
１４      コンパニオンフランジ
１５      通気孔
２１      シールプレート
３１      弾性部材
【図１】
2009079689.tif 000003
【図２】
2009079689.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2009079689.tif 000007
【図６】
2009079689.tif 000008
【図７】
2009079689.tif 000009