JP2000280769A - 車両用駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トルクチューブを任意の方向に変形させ、車
両の後面衝突時の入力荷重が駆動力発生装置に伝達する
のを緩和し、車両の後面衝突時の車両の修復規模を小さ
くすることのできる車両用駆動装置を提供を図る。 【解決手段】 プロペラシャフト７の軸線に対して直交
方向で、前記トルクチューブ１の断面形状を非対称にす
ることにより、車両の後面衝突時に該トルクチューブ１
に後方からの衝突荷重が入力しても、該トルクチューブ
１を任意の方向に変形させるので、駆動力配分装置２１
の前方移動を妨げずに、車両の後面衝突時の入力荷重が
駆動力発生装置１に伝達するのを緩和し、車両の後面衝
突時の車両の修復規模を小さくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両用駆動装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】前部にエンジンを搭載し、後輪側へプロ
ペラシャフトを介して駆動力を伝達する車両の場合、プ
ロペラシャフトを介して後輪軸上の駆動力分配装置に駆
動力を与えると、該プロペラシャフトと駆動力分配装置
との間の駆動反力によって曲げモーメントが発生するた
め、前記駆動力分配装置とエンジンとに跨ってトルクチ
ューブを設けて、この曲げモーメントに対抗するように
したものが知られている。

【０００３】しかしながら、エンジンの出力が大きくな
り、前記プロペラシャフトと前記駆動力分配装置との間
に発生する駆動反力が大きくなると、該トルクチューブ
に作用する曲げモーメントも大きくなり、これに対抗す
るべくトルクチューブの剛性を上げようとして該トルク
チューブの肉厚を厚くすると、車両重量が増加し、燃費
が悪化するという問題があった。

【０００４】このため、従来、特開平５−８５２１０号
公報に開示されるもののように、前記トルクチューブと
エンジンの排気管とを一体に形成して、車両全体の重量
は変えずに、前記トルクチューブの剛性を高めたものが
あった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、車両の後面衝
突時の後方からの衝撃により、車両後部が変形する際、
該衝撃によって車体後部に搭載される駆動力分配装置に
車体前方に向かう荷重が入力する。

【０００６】この入力荷重は駆動力分配装置を介してト
ルクチューブに伝達されるが、前記従来のトルクチュー
ブは軸方向への剛性が高いために変形することがなく、
該入力荷重をそのまま駆動力発生装置へ伝達してしま
い、車両修復の規模が大きくなってしまうという問題点
があった。

【０００７】そこで、本発明はトルクチューブの上下方
向の剛性を確保しつつ、車幅方向の変形抵抗を自在にチ
ューニングして、該トルクチューブを任意の方向に変形
させ、駆動力配分装置の前方移動を妨げずに、車両の後
面衝突時の入力荷重が駆動力発生装置に伝達するのを緩
和し、車両の後面衝突時の車両の修復規模を小さくする
ことのできる車両用駆動装置を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明にあって
は、エンジンを具備する駆動力発生装置と、前記エンジ
ンから排出される排気ガスを導出する排気管と、駆動力
を左右の車輪に分配する動力分配装置と、前記駆動力発
生装置の発生する駆動力を前記駆動力分配装置に伝達す
るプロペラシャフトと、該プロペラシャフトを内蔵し、
一端が車体もしくは前記駆動力発生装置に固定され、他
端が前記動力分配装置に固定されたトルクチューブとを
備え、前記排気管と前記トルクチューブとを一体的に形
成または結合された車両において、該プロペラシャフト
の軸線に対して直交方向で、前記トルクチューブの断面
形状を非対称にしたことを特徴としている。

【０００９】請求項２の発明にあっては、請求項１に記
載のトルクチューブを、該トルクチューブの略中心部に
前記プロペラシャフトの挿通空間を形成すると共に、該
挿通空間の両側部に排気管を該トルクチューブに一体に
形成し、かつ、該排気管を前記プロペラシャフトの軸線
に対して直交方向で、、前記トルクチューブに断面形状
を非対称にしたことを特徴としている。

【００１０】請求項３の発明にあっては、請求項１に記
載のトルクチューブを、該トルクチューブの略中心部に
前記プロペラシャフトの挿通空間を形成すると共に、該
挿通空間の何れか一方の側部に排気管を該トルクチュー
ブに一体に形成したことを特徴としている。

【００１１】請求項４の発明にあっては、請求項１に記
載のトルクチューブを、該トルクチューブの略中心部に
前記プロペラシャフトの挿通空間を形成すると共に、該
挿通空間の何れか一方の側部に排気管を該トルクチュー
ブに一体に形成し、他方の側部を開放した断面略コの字
型に形成したことを特徴としている。

【００１２】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、プロペ
ラシャフトの軸線に対して直交方向で、前記トルクチュ
ーブの断面形状を非対称にしてあるため、車両の後面衝
突時に車両後部の駆動力配分装置を介して該トルクチュ
ーブに後方からの衝突荷重が入力しても、該トルクチュ
ーブの断面形状をチューニングすることにより、車幅方
向の変形抵抗をチューニングすることができるので、該
トルクチューブを任意の方向に変形させることができ、
駆動力配分装置の前方移動を妨げずに、車両の後面衝突
時の入力荷重が駆動力発生装置に伝達するのを緩和し、
車両の後面衝突時の車両の修復規模を小さくすることが
できる。

【００１３】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
の効果に加えて、トルクチューブを、該トルクチューブ
の略中心部に前記プロペラシャフトの挿通空間を形成す
ると共に、該挿通空間の両側部に排気管を該トルクチュ
ーブに一体に形成し、かつ、該排気管を前記プロペラシ
ャフトの軸線に対して直交方向で、前記トルクチューブ
の断面形状を非対称に形成してあるため、車両の後面衝
突時に車両後部の駆動力配分装置を介して該トルクチュ
ーブに後方からの衝突荷重が入力しても、この非対称に
設けた排気管配設部分でトルクチューブの車幅方向の変
形係数を変えてあるので、該トルクチューブを任意の方
向に変形させることができ、駆動力配分装置の前方移動
を妨げずに、車両の後面衝突時の入力荷重が駆動力発生
装置に伝達するのをさらに緩和することができる。

【００１４】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
の効果に加えて、トルクチューブを、該トルクチューブ
の略中心部に前記プロペラシャフトの挿通空間を形成す
ると共に、該挿通空間の何れか一方の側部に排気管を該
トルクチューブに一体に形成してあるため、車両の後面
衝突時に車両後部の駆動力配分装置を介して該トルクチ
ューブに後方からの衝突荷重が入力しても、該挿通空間
の何れか一方の側部に排気管を設けて車幅方向の変形係
数を変えてあるので、該トルクチューブを任意の方向に
変形させることができ、駆動力配分装置の前方移動を妨
げずに、車両の後面衝突時の入力荷重が駆動力発生装置
に伝達するのをさらに緩和することができる。

【００１５】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
の効果に加えて、トルクチューブを、該トルクチューブ
の略中心部に前記プロペラシャフトの挿通空間を形成す
ると共に、該挿通空間の何れか一方の側部に排気管を該
トルクチューブに一体に形成し、他方の側部を開放した
断面略コの字型に形成してあるため、車両の後面衝突時
に車両後部の駆動力配分装置を介して該トルクチューブ
に後方からの衝突荷重が入力しても、このようにトルク
チューブの一方の側部を開放して、該トルクチューブの
車幅方向での変形係数を変えてあるので、該トルクチュ
ーブを任意の方向に変形させることができ、駆動力配分
装置の前方移動を妨げずに、車両の後面衝突時の入力荷
重が駆動力発生装置に伝達するのをさらに緩和すること
ができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
と共に詳述する。

【００１７】図１〜４は、本発明を適用した車両用駆動
装置を示しており、該車両用駆動うちはフロアパネルの
下方で、車体の前部に搭載された駆動力発生装置である
エンジン１０からの駆動力を、車体後部にある駆動力分
配装置であるデファレンシャルギヤ２１へトルクチュー
ブ１を用いた車両用駆動装置によって伝達し、前記デフ
ァレンシャルギヤ２１によって左右のドライブシャフト
２２,２２を介して左右の後輪６ｂ，６ｂに駆動力を分
配している。

【００１８】エンジン１０は図外の吸気マニホールドか
ら燃料と空気の混合気を該エンジン１０内部の図外の燃
焼室へ吸入し、燃焼室で混合気を燃焼することによって
駆動力に変換し、燃焼した排気ガスを排気マニホールド
１１から排出する。

【００１９】前記トルクチューブ１は、一端がフランジ
２を介して変速機１５本体にボルト８によって固定され
ていると共に、該トルクチューブ１の他端はフランジ３
を介して車体後部の駆動力分配装置である前記デファレ
ンシャルギヤ２１のハウジングに図外のボルトによって
固定されている。

【００２０】また、トルクチューブ１の略中心部にはプ
ロペラシャフト７の挿通空間１３を形成して、該挿通空
間１３内部に前記プロペラシャフト７を通すようにして
ある。

【００２１】該プロペラシャフト７は、その車両前方側
の一端を変速機１５の出力軸に軸方向に変位可能なスプ
ライン結合すると共に、車両後部側の他端をデファレン
シャルギヤ２１の入力軸に軸方向に変位可能なスプライ
ン結合をして、エンジン１の駆動力を車両後部のデファ
レンシャルギヤ２１に伝達している。

【００２２】一方、トルクチューブ１には、排気管９が
一体に形成されており、特に本実施形態では、前記プロ
ペラシャフト７の挿通空間１３の両側部に、該プロペラ
シャフト７の軸線に対して直交方向で、断面形状を非対
称に形成した排気管９ａ，９ｂが形成されている。

【００２３】該排気管９ａ，９ｂは、車両前方側では、
前述の排気マニホールド１１から触媒装置１２を介して
後方へ延びる排気管９にブラケット１６，１６を介して
連通接続されると共に、車両後部側では、デファレンシ
ャルギヤ２１の側方に設けられたマフラー２３にブラケ
ット１７，１７を介して連通接続して、エンジン１０で
発生した排気ガスを車両後部に排出するようにしてあ
る。

【００２４】なお、図中４は、フロアパネル１上に配置
されるシート、６ａは前輪を示す。

【００２５】次に、図１に基づき、前記トルクチューブ
１の断面形状について具体的に説明する。

【００２６】図１は、図１は本発明の要部を示す断面図
であり、具体的には図３に示すＡ−Ａ線に沿った断面図
を示している。

【００２７】このように前記プロペラシャフト７を挿通
する挿通空間部１３の両側に配した排気管９ａ，９ｂの
内部高さをｈ1，ｈ2、内部幅をｂ1，ｂ2とすると、断面
積は以下の関係が成り立っている。

【００２８】

【数１】 この式において、ｈ1≠ｈ2とし、各排気管９ａ，９ｂに
着目すると、トルクチューブ１の両側部において、各断
面係数を異なるように設定することができる。

【００２９】車両の後面衝突時の後方からの衝撃によ
り、車体後部が変形する際、該衝撃によって車体後部に
搭載される駆動力分配装置としてのデファレンシャルギ
ヤ２１に車体前方へ向かう荷重が入力する。

【００３０】その入力荷重は前記デファレンシャルギヤ
２１を介して、トルクチューブ１に曲げモーメントＭを
発生させる。

【００３１】ここで、トルクチューブ１の排気管９ａを
単純梁と仮定して、該排気管９ａの断面係数をＺ1とす
ると、トルクチューブ１の排気管９ａの形成部分におけ
る断面内の正の最大応力σmおよび負の最大応力σ-m
は、次式から計算することができる。

【００３２】

【数２】

【数３】 同様に排気管９ｂの断面係数をＺ2とすると、トルクチ
ューブ１の排気管９ｂの形成部分における断面内の正の
最大応力σm’および負の最大応力σ-m’は、次式から
計算することができる。

【００３３】

【数４】

【数５】 ここで、排気管９ａ，９ｂの外形高さをＨ、外形幅を
Ｂ、内部高さをｈ1，ｈ2、内部幅をｂ1，ｂ2とすると、
断面係数Ｚ1，Ｚ2は次式で示すことができる。

【００３４】

【数６】

【数７】 数式１より、

【数８】 数式６中、分子第２項に着目し、数式８を数式６に代入
すると、

【数９】 ここで、ｂ1＜ｂ2とすると、数式９中の

【数１０】 よって、次式のような関係が求められる。

【００３５】

【数１１】 従って、数式２，数式７，数式１１よりトルクチューブ
１内に形成した各排気管９ａ，９ｂを比較すると、排気
管９ａ側の方が曲げ応力が大きいことが分かる。

【００３６】以上の実施形態の構造によれば、プロペラ
シャフト７の軸線に対して直交方向で、前記トルクチュ
ーブ１の断面形状を非対称にしてあるため、車両の後面
衝突時に車両後部の駆動力配分装置であるデファレンシ
ャルギヤ２１を介して該トルクチューブ１に後方からの
衝突荷重が入力しても、該トルクチューブ１の断面形状
をチューニングすることにより、車幅方向の変形抵抗を
チューニングすることができるので、該トルクチューブ
１を任意の方向に変形させることができ、駆動力配分装
置であるデファレンシャルギヤ２１の前方移動を妨げず
に、車両の後面衝突時の入力荷重が駆動力発生装置であ
るエンジン１に伝達するのを緩和し、車両の後面衝突時
の車両の修復規模を小さくすることができる。

【００３７】特に本実施形態では、前記トルクチューブ
１の略中心部に前記プロペラシャフト７の挿通空間１３
を形成すると共に、該挿通空間１３の両側部に排気管９
ａ，９ｂを該トルクチューブに一体に形成し、かつ、排
気管９ａ，９ｂの断面積を略同一としてあっても、これ
ら排気管９ａ，９ｂをプロペラシャフト７軸線に直交
で、断面形状を非対称に形成して、トルクチューブ１の
両側部での曲げ剛性を異なるように設定してあるので、
車両の後面衝突時に車両後部のデファレンシャルギヤ２
１を介して該トルクチューブ１に後方からの衝突荷重が
入力しても、該トルクチューブ１を任意の設定方向に変
形させることができ、デファレンシャルギヤ２１の前方
移動を妨げずに、車両の後面衝突時の入力荷重がエンジ
ン１に伝達するのをさらに緩和することができる。

【００３８】なお、前記トルクチューブ１が変形する
際、該トルクチューブ１の内部を挿通しているプロペラ
シャフト７は、前述のように変速機１５もしくは駆動力
分配装置であるデファレンシャルギヤ２１と軸方向に変
位可能なスプライン結合としてあるので、該トルクチュ
ーブ１の軸方向の変位に追従して軸方向へ変位すること
ができるので、該プロペラシャフト７が突っ張り材とな
って、車体後部の変形を妨げるようなことはない。

【００３９】図５〜８は、本発明の第２実施形態を示し
ており、前述の第１実施形態のトルクチューブ１を、該
トルクチューブ１の略中心部に前記プロペラシャフト７
の挿通空間１３を形成すると共に、該挿通空間１３の何
れか一方の側部に排気管９を該トルクチューブ１に一体
に形成して、前記プロペラシャフト７の軸線に対して直
交方向で、該トルクチューブ１の断面形状を非対称に形
成してある。

【００４０】特にこの第２実施形態では、図５に示すよ
うに、前記トルクチューブ１の内部に形成した排気管９
を排気管９ｃ，９ｄとして上下に形成してある。

【００４１】該排気管９ｃ，９ｄは、前述の第１実施形
態と同様に、車両前方側では、前述の排気マニホールド
１１から触媒装置１２を介して後方へ延びる排気管９に
ブラケット１６，１６を介して連通接続されると共に、
車両後部側では、デファレンシャルギヤ２１の側方に設
けられたマフラー２３にブラケット１７，１７を介して
連通接続して、エンジン１０で発生した排気ガスを車両
後部に排出するようにしてある。

【００４２】また、前記トルクチューブ１はフロアパネ
ルの略中心に設けられたフロアトンネル１４内に収納さ
れ、車両全体の重心を低くなるようにしている。

【００４３】この第２実施形態の構造によれば、前記ト
ルクチューブ１の略中心部に前記プロペラシャフト７の
挿通空間１３を形成すると共に、該挿通空間１３の何れ
か一方の側部に排気管９ｃ，９ｄを該トルクチューブ１
に一体に形成して、トルクチューブ１の両側部での曲げ
剛性を異なるように設定してあるので、車両の後面衝突
時に車両後部の駆動力配分装置であるデファレンシャル
ギヤ２１を介して該トルクチューブ１に後方からの衝突
荷重が入力しても、該トルクチューブ１を任意の方向に
変形させることができ、前記デファレンシャルギヤ２１
の前方移動を妨げずに、車両の後面衝突時の入力荷重が
エンジン１に伝達するのを緩和し、車両の後面衝突時の
車両の修復規模を小さくすることができる。

【００４４】図９は、本発明の第３実施形態の要部を示
す断面図で、トルクチューブ１を、前述の第２実施形態
と同様に該トルクチューブ１の略中心部に前記プロペラ
シャフト７の挿通空間１３を形成すると共に、該挿通空
間１３の何れか一方の側部に排気管９ｃ，９ｄを上下に
分割して、該トルクチューブ１に一体に形成する一方、
他方の側部を開放した断面略コの字型に形成している。

【００４５】この第３実施形態によれば、挿通空間１３
の何れか一方の側部に排気管９ｃ，９ｄを該トルクチュ
ーブに一体に形成すると共に、他方の側部を開放した断
面略コの字型に形成して、トルクチューブ１の両側部で
の曲げ剛性を異なるように設定してあるので、車両の後
面衝突時に車両後部の駆動力配分装置であるデファレン
シャルギヤ２１を介して該トルクチューブ１に後方から
の衝突荷重が入力しても、該トルクチューブ１を任意の
方向に変形させることができ、前記デファレンシャルギ
ヤ２１の前方移動を妨げずに、車両の後面衝突時の入力
荷重がエンジン１に伝達するのを緩和し、車両の後面衝
突時の車両の修復規模を小さくすることができる。

【００４６】さらに、各実施形態には、上記共通の効果
に加えて、トルクチューブ１を押し出し材や引き抜き材
によって構成できる断面形状としてあるので、従来のト
ルクチューブよりも生産工程が少なくてすむのに加え、
部品点数も削減できて、コスト的に有利に得ることがで
きる。

【００４７】また、トルクチューブ１の変形方向を任意
に設定することができるため、フロアパネル１とのクリ
アランスを狭めることが可能になり、その空間を燃料タ
ンクの容量確保や、フロア高さの低下に利用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の要部を示す断面図。

【図２】同実施形態のトルクチューブを示す斜視図。

【図３】同実施形態の車両搭載状態示す平面図。

【図４】同実施形態の車両搭載状態示す側面図。

【図５】本発明の第２実施形態の要部を示す断面図。

【図６】第２実施形態のトルクチューブを示す斜視図。

【図７】第２実施形態の車両搭載状態示す平面図。

【図８】第２実施形態の車両搭載状態示す側面図。

【図９】本発明の第３実施形態の要部を示す断面図。

【符号の説明】

１ トルクチューブ ７ プロペラシャフト ９ 排気管 １０ 駆動力発生装置（エンジン） １３ 挿通空間 ２１ 駆動力分配装置（デファレンシャルギヤ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安田 徹 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3D038 BA13 BB01 BC08 BC22 3D039 AA03 AB02 AD11 3D042 AA06 AA08 AB02 DB01 DB08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンを具備する駆動力発生装置と、
   前記エンジンから排出される排気ガスを導出する排気管
   と、駆動力を左右の車輪に分配する動力分配装置と、前
   記駆動力発生装置の発生する駆動力を前記駆動力分配装
   置に伝達するプロペラシャフトと、該プロペラシャフト
   を内蔵し、一端が車体もしくは前記駆動力発生装置に固
   定され、他端が前記動力分配装置に固定されたトルクチ
   ューブとを備え、前記排気管と前記トルクチューブとを
   一体的に形成または結合された車両において、 該プロペラシャフトの軸線に対して直交方向で、前記ト
   ルクチューブの断面形状を非対称にしたことを特徴とす
   る車両用駆動装置。
2. 【請求項２】 前記トルクチューブを、該トルクチュー
   ブの略中心部に前記プロペラシャフトの挿通空間を形成
   すると共に、該挿通空間の両側部に排気管を該トルクチ
   ューブに一体に形成し、かつ、該排気管を前記プロペラ
   シャフトの軸線に対して直交方向で、、前記トルクチュ
   ーブに断面形状を非対称にしたことを特徴とする請求項
   １記載の車両用駆動装置。
3. 【請求項３】 前記トルクチューブを、該トルクチュー
   ブの略中心部に前記プロペラシャフトの挿通空間を形成
   すると共に、該挿通空間の何れか一方の側部に排気管を
   該トルクチューブに一体に形成したことを特徴とする請
   求項１に記載の車両用駆動装置。
4. 【請求項４】 前記トルクチューブを、該トルクチュー
   ブの略中心部に前記プロペラシャフトの挿通空間を形成
   すると共に、該挿通空間の何れか一方の側部に排気管を
   該トルクチューブに一体に形成し、他方の側部を開放し
   た断面略コの字型に形成したことを特徴とする請求項１
   に記載の車両用駆動装置。