プロペラシャフト
【課題】 本発明は金属製のプロペラシャフトに係り、簡単な構造で曲げ強度の向上を図ったプロペラシャフトを提供することを目的とする。
【解決手段】 スプラインヨークとプロペラシャフトチューブのスプラインシャフトをスプライン嵌合させた金属製のプロペラシャフトに於て、前記プロペラシャフトチューブの外周に、ハニカム構造体を全周に亘って装着したことを特徴とする。
【解決手段】 スプラインヨークとプロペラシャフトチューブのスプラインシャフトをスプライン嵌合させた金属製のプロペラシャフトに於て、前記プロペラシャフトチューブの外周に、ハニカム構造体を全周に亘って装着したことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用のプロペラシャフトに係り、詳しくは金属で形成されたプロペラシャフトチューブの曲げ強度（曲げ剛性）の向上を図ったプロペラシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のプロペラシャフトは、トランスミッションのメーンシャフトとファイナルドライブのコンパニオンフランジとを接続する役割を果たしており、トランスミッションに伝達されたエンジン動力が、プロペラシャフトを介して後車軸側に伝達されるようになっている。
【０００３】
プロペラシャフトは軽量且つ捩れ剛性、曲げ強度があることが必要で、一般に鋼管が使用されている。また、走行中、トランスミッションと後車軸は前後及び上下左右の関係位置が絶えず変化を繰り返していることから、図４に示すようにこれらの影響を受けてもプロペラシャフト１が完全且つ円滑に回転をトランスミッションから後車軸に伝達できるよう、角度の変動にはユニバーサルジョイント３を用い、長さの変動には、内・外周にスプライン溝５、７を設けたスプラインヨーク９とプロペラシャフトチューブ１１のスプラインシャフト１３をスプライン嵌合させてこの目的を果たしている。
【０００４】
また、車両のホイールベースが長くなるにつれてプロペラシャフトも長くなるが、プロペラシャフトが長くなると、回転振れを起振力とした曲げ共振現象によってプロペラシャフトが破損する危険が高くなる。このため、従来、プロペラシャフトを長くする必要のあるときは複数に分割してプロペラシャフトの本数を増やしたり、プロペラシャフトチューブの断面係数を上げる等の対策がとられてきた。
【０００５】
しかし、複数に分割してプロペラシャフトの本数を増やすことでプロペラシャフト全体の重量が増し、また、断面係数を上げるためにプロペラシャフトチューブの径を太くすることで、周辺機器との干渉が問題となっている。
【０００６】
一方、特許文献１には、車両の軽量化を図るため、プロペラシャフトを金属製のものからＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製のものに代替させて、図５及び図６に示すようにプロペラシャフト１５のシャフト本体１７の断面構造を、個々の強化繊維束１９が境界２１をもって互いに隣接し、最も内側及び最も外側の強化繊維束１９は五角形、それ以外は六角形の形状をなして互いにハニカム状に積み重なるように構成して、各強化繊維束１９の高い接合強度を確保し、プロペラシャフト１５全体の高い捩り強度を確保した技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−９１４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に開示された発明は、あくまでＦＲＰ製のプロペラシャフトにのみ適用可能な技術であって、これを金属製のプロペラシャフトに適用することはできない。そして、従来から、周辺機器との干渉が問題とならず、如何にして金属製のプロペラシャフトに十分な曲げ強度を確保することができるかの対策が望まれていた。
【０００９】
本発明は斯かる実情に鑑み案出されたもので、金属製のプロペラシャフトに改良を加えて、簡単な構造で曲げ強度の向上を図ったプロペラシャフトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
斯かる目的を達成するため、第１の本発明は、スプラインヨークとプロペラシャフトチューブのスプラインシャフトをスプライン嵌合させた金属製のプロペラシャフトに於て、前記プロペラシャフトチューブの外周に、ハニカム構造体を全周に亘って装着したことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のプロペラシャフトに於て、ハニカム構造体のセルを、プロペラシャフトチューブの軸方向に沿って形成し、当該セル内に、バランスピースを装着したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
プロペラシャフトチューブの外径寸法を従来に比し小径とし、また、プロペラシャフトチューブの肉厚を従来に比し薄肉にしても、ハニカム構造体がプロペラシャフトチューブの曲げ強度を向上させて、回転による振れを抑制する。
【００１３】
従って、本発明に係るプロペラシャフトによれば、プロペラシャフト全体の軽量化を図りつつ、曲げ強度が向上して振れに対する耐久性が向上するため、従来に比し長いプロペラシャフトを車両に装着できることとなる。
【００１４】
また、プロペラシャフトチューブとハニカム構造体との外径寸法を従来に比し小径とすることができるため、周辺機器との干渉が問題とならず、周辺環境に影響しない利点を有する。
【００１５】
そして、プロペラシャフトチューブの外周にハニカム構造体を装着した構造上、例えば中空なプロペラシャフトチューブ内にハニカム構造体を挿着する補強構造に比し、作業性に優れた利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るプロペラシャフトの側面図である。
【図２】図１に示すプロペラシャフトの要部拡大斜視図である。
【図３】図１のIII−III線断面図である。
【図４】従来の金属製プロペラシャフトの切欠き側面図である。
【図５】従来のＦＲＰ製プロペラシャフトの一部切欠き側面図である。
【図６】図５のVI-VI線端面図に於けるＦＲＰ部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施形態に係る金属製のプロペラシャフトを示す。本実施形態に係るプロペラシャフト３１の基本構造は図４のプロペラシャフト１と同一で、角度の変動に対応するためユニバーサルジョイント３を用い、また、内周にスプライン溝５を設けたスプラインヨーク３３と、外周にスプライン溝７を設けたプロペラシャフトチューブ３５のスプラインシャフト３７とのスプライン嵌合によって、スラスト方向の荷重を吸収している。
【００１９】
そして、図１乃至図３に示すように本実施形態に係るプロペラシャフト３１は、上述の如き構成に加え、中空なプロペラシャフトチューブ３５の外径寸法Ｌを、図４に示す従来のプロペラシャフトチューブ１１に比し小径とすると共に、プロペラシャフトチューブ３５の肉厚Ｍを薄肉に形成して、当該プロペラシャフトチューブ３５の外周にハニカム構造体３９を装着したことを特徴とする。
【００２０】
ハニカム構造体３９は、アルミニウム合金で製造された所定の肉厚を有する帯状のアルミハニカム材をプロペラシャフトチューブ３５の外周に一重に巻回して、その両端接合部を溶接した構造からなり、ハニカム構造体３９のセル４１は、プロペラシャフトチューブ３５の軸方向に沿って配置されている。尚、プロペラシャフトチューブ３５の外周にハニカム構造体３９を装着したが、その外径寸法は図４のプロペラシャフトチューブ１１に比し小径となっている。
【００２１】
また、従来、プロペラシャフトには、回転時のバランスをとるためのバランスピースが溶接されているが、本実施形態は斯かる溶接構造に代え、前記セル４１内にバランスピース４３を圧入してプロペラシャフト３１の回転バランスを調整している。
【００２２】
本実施形態はこのように構成されており、走行中、トランスミッションと後車軸の関係位置が変化しても、プロペラシャフト３１は、角度の変動に対しユニバーサルジョイント３が機能し、長さの変動に対しスプライン嵌合したスプラインヨーク３３とスプラインシャフト３７が機能して、円滑に回転をトランスミッションから後車軸に伝達させる。
【００２３】
このとき、プロペラシャフト３１に大きな荷重がかかるが、プロペラシャフトチューブ３５の外周にハニカム構造体３９を装着した構造上、中空なプロペラシャフトチューブ３５の外径寸法Ｌを従来に比し小径とし、また、プロペラシャフトチューブ３５の肉厚Ｍを従来に比し薄肉としても、ハニカム構造体３９がプロペラシャフトチューブ３５の曲げ強度を向上させて、回転による振れを抑制する。
【００２４】
このように本実施形態に係るプロペラシャフト３１によれば、プロペラシャフト３１全体の軽量化を図りつつ、曲げ強度が向上して振れに対する耐久性が向上するため、従来より長いプロペラシャフトを車両に装着できることとなる。
【００２５】
従って、例えば、従来、トランスミッションからファイナルドライブ間を２本で繋いだものを１本にすることができ、また、プロペラシャフトチューブ３５とハニカム構造体３９の外径寸法が従来に比し小径であるため、周辺機器との干渉が問題とならず、周辺環境に影響しない利点を有する。
【００２６】
また、帯状のアルミハニカム材をプロペラシャフトチューブ３５の外周に巻回してハニカム構造体３９を装着するため、例えば中空なプロペラシャフトチューブ内にハニカム構造体を挿着する補強構造に比し、作業性に優れた利点を有する。
【００２７】
更に、本実施形態は、ハニカム構造体３９のセル４１をプロペラシャフトチューブ３５の軸方向に沿って配置し、当該セル４１内にバランスピース４３を圧入した構造上、バランスピースを溶接する従来構造に比し、バランスピース４３の圧入時にその位置を調整することで、プロペラシャフト３１の回転バランスを細かく調整できる利点を有する。
【００２８】
尚、既述したように前記実施形態は、帯状のアルミハニカム材をプロペラシャフトチューブ３５の外周に巻回してハニカム構造体３９を装着したが、その他、例えばカーボンハニカム材からなるハニカム構造体をプロペラシャフトチューブの外周全体に装着してもよい。
【００２９】
この場合、アルミハニカム材に比しカーボンハニカム材は硬質であるため、カーボンハニカム材からなるハニカム構造体を予め筒状に形成して、その内部に小径で薄肉なプロペラシャフトチューブを挿着することが好ましい。
【００３０】
而して、この実施形態からなるプロペラシャフトによっても、前記実施形態と同様、所期の目的を達成することが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
３ ユニバーサルジョイント
５、７ スプライン溝
３１ プロペラシャフト
３３ スプラインヨーク
３５ プロペラシャフトチューブ
３７ スプラインシャフト
３９ ハニカム構造体
４１ セル
４３ バランスピース
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用のプロペラシャフトに係り、詳しくは金属で形成されたプロペラシャフトチューブの曲げ強度（曲げ剛性）の向上を図ったプロペラシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のプロペラシャフトは、トランスミッションのメーンシャフトとファイナルドライブのコンパニオンフランジとを接続する役割を果たしており、トランスミッションに伝達されたエンジン動力が、プロペラシャフトを介して後車軸側に伝達されるようになっている。
【０００３】
プロペラシャフトは軽量且つ捩れ剛性、曲げ強度があることが必要で、一般に鋼管が使用されている。また、走行中、トランスミッションと後車軸は前後及び上下左右の関係位置が絶えず変化を繰り返していることから、図４に示すようにこれらの影響を受けてもプロペラシャフト１が完全且つ円滑に回転をトランスミッションから後車軸に伝達できるよう、角度の変動にはユニバーサルジョイント３を用い、長さの変動には、内・外周にスプライン溝５、７を設けたスプラインヨーク９とプロペラシャフトチューブ１１のスプラインシャフト１３をスプライン嵌合させてこの目的を果たしている。
【０００４】
また、車両のホイールベースが長くなるにつれてプロペラシャフトも長くなるが、プロペラシャフトが長くなると、回転振れを起振力とした曲げ共振現象によってプロペラシャフトが破損する危険が高くなる。このため、従来、プロペラシャフトを長くする必要のあるときは複数に分割してプロペラシャフトの本数を増やしたり、プロペラシャフトチューブの断面係数を上げる等の対策がとられてきた。
【０００５】
しかし、複数に分割してプロペラシャフトの本数を増やすことでプロペラシャフト全体の重量が増し、また、断面係数を上げるためにプロペラシャフトチューブの径を太くすることで、周辺機器との干渉が問題となっている。
【０００６】
一方、特許文献１には、車両の軽量化を図るため、プロペラシャフトを金属製のものからＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製のものに代替させて、図５及び図６に示すようにプロペラシャフト１５のシャフト本体１７の断面構造を、個々の強化繊維束１９が境界２１をもって互いに隣接し、最も内側及び最も外側の強化繊維束１９は五角形、それ以外は六角形の形状をなして互いにハニカム状に積み重なるように構成して、各強化繊維束１９の高い接合強度を確保し、プロペラシャフト１５全体の高い捩り強度を確保した技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−９１４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に開示された発明は、あくまでＦＲＰ製のプロペラシャフトにのみ適用可能な技術であって、これを金属製のプロペラシャフトに適用することはできない。そして、従来から、周辺機器との干渉が問題とならず、如何にして金属製のプロペラシャフトに十分な曲げ強度を確保することができるかの対策が望まれていた。
【０００９】
本発明は斯かる実情に鑑み案出されたもので、金属製のプロペラシャフトに改良を加えて、簡単な構造で曲げ強度の向上を図ったプロペラシャフトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
斯かる目的を達成するため、第１の本発明は、スプラインヨークとプロペラシャフトチューブのスプラインシャフトをスプライン嵌合させた金属製のプロペラシャフトに於て、前記プロペラシャフトチューブの外周に、ハニカム構造体を全周に亘って装着したことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のプロペラシャフトに於て、ハニカム構造体のセルを、プロペラシャフトチューブの軸方向に沿って形成し、当該セル内に、バランスピースを装着したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
プロペラシャフトチューブの外径寸法を従来に比し小径とし、また、プロペラシャフトチューブの肉厚を従来に比し薄肉にしても、ハニカム構造体がプロペラシャフトチューブの曲げ強度を向上させて、回転による振れを抑制する。
【００１３】
従って、本発明に係るプロペラシャフトによれば、プロペラシャフト全体の軽量化を図りつつ、曲げ強度が向上して振れに対する耐久性が向上するため、従来に比し長いプロペラシャフトを車両に装着できることとなる。
【００１４】
また、プロペラシャフトチューブとハニカム構造体との外径寸法を従来に比し小径とすることができるため、周辺機器との干渉が問題とならず、周辺環境に影響しない利点を有する。
【００１５】
そして、プロペラシャフトチューブの外周にハニカム構造体を装着した構造上、例えば中空なプロペラシャフトチューブ内にハニカム構造体を挿着する補強構造に比し、作業性に優れた利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るプロペラシャフトの側面図である。
【図２】図１に示すプロペラシャフトの要部拡大斜視図である。
【図３】図１のIII−III線断面図である。
【図４】従来の金属製プロペラシャフトの切欠き側面図である。
【図５】従来のＦＲＰ製プロペラシャフトの一部切欠き側面図である。
【図６】図５のVI-VI線端面図に於けるＦＲＰ部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施形態に係る金属製のプロペラシャフトを示す。本実施形態に係るプロペラシャフト３１の基本構造は図４のプロペラシャフト１と同一で、角度の変動に対応するためユニバーサルジョイント３を用い、また、内周にスプライン溝５を設けたスプラインヨーク３３と、外周にスプライン溝７を設けたプロペラシャフトチューブ３５のスプラインシャフト３７とのスプライン嵌合によって、スラスト方向の荷重を吸収している。
【００１９】
そして、図１乃至図３に示すように本実施形態に係るプロペラシャフト３１は、上述の如き構成に加え、中空なプロペラシャフトチューブ３５の外径寸法Ｌを、図４に示す従来のプロペラシャフトチューブ１１に比し小径とすると共に、プロペラシャフトチューブ３５の肉厚Ｍを薄肉に形成して、当該プロペラシャフトチューブ３５の外周にハニカム構造体３９を装着したことを特徴とする。
【００２０】
ハニカム構造体３９は、アルミニウム合金で製造された所定の肉厚を有する帯状のアルミハニカム材をプロペラシャフトチューブ３５の外周に一重に巻回して、その両端接合部を溶接した構造からなり、ハニカム構造体３９のセル４１は、プロペラシャフトチューブ３５の軸方向に沿って配置されている。尚、プロペラシャフトチューブ３５の外周にハニカム構造体３９を装着したが、その外径寸法は図４のプロペラシャフトチューブ１１に比し小径となっている。
【００２１】
また、従来、プロペラシャフトには、回転時のバランスをとるためのバランスピースが溶接されているが、本実施形態は斯かる溶接構造に代え、前記セル４１内にバランスピース４３を圧入してプロペラシャフト３１の回転バランスを調整している。
【００２２】
本実施形態はこのように構成されており、走行中、トランスミッションと後車軸の関係位置が変化しても、プロペラシャフト３１は、角度の変動に対しユニバーサルジョイント３が機能し、長さの変動に対しスプライン嵌合したスプラインヨーク３３とスプラインシャフト３７が機能して、円滑に回転をトランスミッションから後車軸に伝達させる。
【００２３】
このとき、プロペラシャフト３１に大きな荷重がかかるが、プロペラシャフトチューブ３５の外周にハニカム構造体３９を装着した構造上、中空なプロペラシャフトチューブ３５の外径寸法Ｌを従来に比し小径とし、また、プロペラシャフトチューブ３５の肉厚Ｍを従来に比し薄肉としても、ハニカム構造体３９がプロペラシャフトチューブ３５の曲げ強度を向上させて、回転による振れを抑制する。
【００２４】
このように本実施形態に係るプロペラシャフト３１によれば、プロペラシャフト３１全体の軽量化を図りつつ、曲げ強度が向上して振れに対する耐久性が向上するため、従来より長いプロペラシャフトを車両に装着できることとなる。
【００２５】
従って、例えば、従来、トランスミッションからファイナルドライブ間を２本で繋いだものを１本にすることができ、また、プロペラシャフトチューブ３５とハニカム構造体３９の外径寸法が従来に比し小径であるため、周辺機器との干渉が問題とならず、周辺環境に影響しない利点を有する。
【００２６】
また、帯状のアルミハニカム材をプロペラシャフトチューブ３５の外周に巻回してハニカム構造体３９を装着するため、例えば中空なプロペラシャフトチューブ内にハニカム構造体を挿着する補強構造に比し、作業性に優れた利点を有する。
【００２７】
更に、本実施形態は、ハニカム構造体３９のセル４１をプロペラシャフトチューブ３５の軸方向に沿って配置し、当該セル４１内にバランスピース４３を圧入した構造上、バランスピースを溶接する従来構造に比し、バランスピース４３の圧入時にその位置を調整することで、プロペラシャフト３１の回転バランスを細かく調整できる利点を有する。
【００２８】
尚、既述したように前記実施形態は、帯状のアルミハニカム材をプロペラシャフトチューブ３５の外周に巻回してハニカム構造体３９を装着したが、その他、例えばカーボンハニカム材からなるハニカム構造体をプロペラシャフトチューブの外周全体に装着してもよい。
【００２９】
この場合、アルミハニカム材に比しカーボンハニカム材は硬質であるため、カーボンハニカム材からなるハニカム構造体を予め筒状に形成して、その内部に小径で薄肉なプロペラシャフトチューブを挿着することが好ましい。
【００３０】
而して、この実施形態からなるプロペラシャフトによっても、前記実施形態と同様、所期の目的を達成することが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
３ ユニバーサルジョイント
５、７ スプライン溝
３１ プロペラシャフト
３３ スプラインヨーク
３５ プロペラシャフトチューブ
３７ スプラインシャフト
３９ ハニカム構造体
４１ セル
４３ バランスピース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スプラインヨークとプロペラシャフトチューブのスプラインシャフトをスプライン嵌合させた金属製のプロペラシャフトに於て、
前記プロペラシャフトチューブの外周に、ハニカム構造体を全周に亘って装着したことを特徴とするプロペラシャフト。
【請求項２】
ハニカム構造体のセルを、プロペラシャフトチューブの軸方向に沿って形成し、当該セル内に、バランスピースを装着したことを特徴とする請求項１に記載のプロペラシャフト。
【請求項１】
スプラインヨークとプロペラシャフトチューブのスプラインシャフトをスプライン嵌合させた金属製のプロペラシャフトに於て、
前記プロペラシャフトチューブの外周に、ハニカム構造体を全周に亘って装着したことを特徴とするプロペラシャフト。
【請求項２】
ハニカム構造体のセルを、プロペラシャフトチューブの軸方向に沿って形成し、当該セル内に、バランスピースを装着したことを特徴とする請求項１に記載のプロペラシャフト。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１１２４６７（Ｐ２０１２−１１２４６７Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６２７１７（Ｐ２０１０−２６２７１７）
【出願日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（０００００３９０８）ＵＤトラックス株式会社 (1,028)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（０００００３９０８）ＵＤトラックス株式会社 (1,028)
【Ｆターム（参考）】
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