JP2020133763A - 車両用パワートレインのスプライン摺動部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動系からの異音や振動を安価に抑制できる車両用パワートレインのスプライン摺動部構造を提供する。【解決手段】車両用パワートレイン１のスプライン摺動部構造は、前方に延びるアウトプットシャフト９の前端部外周に、前後方向に延びて形成された雄側スプライン２３と、雄側スプライン２３の外周を囲む筒状に形成されたスリーブ部１７と、スリーブ部１７の内周に形成され雄側スプライン２３とスプライン嵌合される雌側スプライン２４と、スリーブ部１７内に形成され、雄側スプライン２３の前端部２３ａを雌側スプライン２４の前方に延出させた状態で収容するオーバーハング収容部２５とを備える。【選択図】図２

Description

本開示は車両用パワートレインのスプライン摺動部構造に関する。

車両用パワートレインは、図５に示すように、軸方向の変位を吸収するためのスプライン摺動部４０を備える。

例えばスプライン摺動部４０は、トランスミッションのアウトプットシャフト９の前端部外周に形成された雄側スプライン２３と、アウトプットシャフト９の外周を覆うスリーブヨーク４１の内周に形成され雄側スプライン２３とスプライン嵌合される雌側スプライン４２とを備える。雄側スプライン２３及び雌側スプライン４２は、それぞれ軸方向に延びて形成され、互いに軸方向に摺動自在に構成される。

特開２０１２−２５３４１号公報

ところで、スプライン摺動部４０は、アイドル状態のＡＴ車両をフットブレーキを踏むなどして停止させているときなど、エンジンから流体クラッチを介して比較的大きなトルクを受けている状態では摺動せず、ブレーキリリース時など、雄側スプライン２３及び雌側スプライン４２に作用するトルクが小さくなったとき摺動しやすい。

また、ブレーキリリース時にスプライン摺動部４０が軸方向に急激に摺動した場合、駆動系全体が軸方向に急激に変位することとなり、駆動系から異音や振動が発生しやすい。例えば、図５のＡ部を拡大した図６に示すように、アウトプットシャフト９の軸方向Ｄ₁に対してスリーブヨーク４１の軸方向Ｄ₂が若干傾き、雄側スプライン２３の前端Ｅ（図６参照）が雌側スプライン４２の歯面４２ａに局所的に当たった状態から摺動し始めた場合、スプライン摺動部４０が軸方向に急激に摺動しやすく、駆動系から異音や振動が発生しやすい。

このため、雌側スプライン４２には、摩擦低減のためのコーティングやメッキ等の表面処理が所定の条件のもとで施される。この所定の条件とは耐久性である。例えば、コーティング等が剥がれ、これが異物となってトランスミッション等の内部に侵入した場合、トランスミッション等に機能低下が生じるおそれがある。このため、一定の耐久性を満足する表面処理であることが条件となる。

しかし、かかる耐久性を満足する表面処理には、十分な摩擦低減効果を有し且つ安価なものが存在しない。このため、耐久性を満足する表面処理のみでは、十分な異音対策および振動対策は困難である。また、特殊な表面処理及び構造はコスト上昇の要因となる。

そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、駆動系からの異音や振動を安価に抑制できる車両用パワートレインのスプライン摺動部構造を提供することにある。

本開示の一の態様によれば、
前方に延びるアウトプットシャフトの前端部外周に、前後方向に延びて形成された雄側スプラインと、
前記雄側スプラインの外周を囲む筒状に形成されたスリーブ部と、
前記スリーブ部の内周に形成され前記雄側スプラインとスプライン嵌合される雌側スプラインと、
前記スリーブ部内に形成され、前記雄側スプラインの前端部を前記雌側スプラインの前方に延出させた状態で収容するオーバーハング収容部と、
を備えたことを特徴とする車両用パワートレインのスプライン摺動部構造が提供される。

好ましくは、前記オーバーハング収容部は、断面円形の空間で構成されると共に、前記雄側スプラインの外径よりも大径に形成される。

好ましくは、前記スリーブ部と前記アウトプットシャフトには、前後方向の摺動範囲が予め設定され、前記オーバーハング収容部は、前記スリーブ部が前記摺動範囲において最も前方に摺動されたときであっても、前記雄側スプラインの前端部を前記雌側スプラインの前方に延出させた状態で収容するように形成される。

好ましくは、前記アウトプットシャフトがトランスミッションのアウトプットシャフトで構成され、前記スリーブ部がプロペラシャフトを構成する。

好ましくは、前記雌側スプラインには、ナイロンコートが施される。

上記の態様によれば、駆動系からの異音や振動を安価に抑制できる。

本開示の一実施の形態に係る車両用パワートレインの概略上面図である。 図１の要部拡大断面図である。 図２の要部拡大図である。 スリーブヨークがアウトプットシャフトの延長方向前方に摺動した状態の断面図である。 従来のスプライン摺動部の概略説明図である。 図５のＡ部拡大図である。 他の実施の形態を示す車両用パワートレインの要部拡大断面図である。 他の実施の形態を示す車両用パワートレインの要部拡大断面図である。

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお、後述する実施の形態においては、説明の便宜のため、トランスミッション３のアウトプットシャフト９の延長方向を前方（車両における前後方向とは逆）とする。

図１は、本実施形態に係る車両用パワートレイン１を車両における上方から視た概略上面図である。車両用パワートレイン１は、エンジン（内燃機関）２と、エンジン２に接続されるトランスミッション３と、トランスミッション３に接続されるプロペラシャフト４と、プロペラシャフト４に接続されるファイナルギア５とを備える。

トランスミッション３は、ハウジング６と、ハウジング６内に収容されエンジン２と接続される流体クラッチ７と、ハウジング６内に収容され流体クラッチ７と接続される変速機構８とを備える。変速機構８はプロペラシャフト４に回転駆動力を伝達するためのアウトプットシャフト９を備える。アウトプットシャフト９は、前方に延びて形成される。また、ハウジング６には、アウトプットシャフト９の外周を径方向に間隔を隔てて覆う筒状のカバー部１０が形成されている。

プロペラシャフト４は、前後方向に延びるロッド部１１と、ロッド部１１の後端（トランスミッション３側の端）に設けられアウトプットシャフト９に接続される第１カルダンジョイント１２と、ロッド部１１の前端に設けられファイナルギア５に接続される第２カルダンジョイント１３とを備える。

図１及び図２に示すように、第１カルダンジョイント１２は、ロッド部１１の後端に設けられたＵ字状の第１結合腕部１４と、第１結合腕部１４にクロススパイダ１５を介して屈曲自在に連結されるスリーブヨーク１６とを備える。スリーブヨーク１６は、筒状に形成されたスリーブ部１７と、スリーブ部１７の前端に設けられクロススパイダ１５を介して第１結合腕部１４に屈曲自在に結合される第２結合腕部１８とを備える。スリーブ部１７は、アウトプットシャフト９に対して前後方向に摺動自在にスプライン嵌合される。また、スリーブ部１７とアウトプットシャフト９には、前後方向の摺動範囲が予め設定されている。この摺動範囲について簡単に説明する。

例えば、平地で駐車状態のとき、アウトプットシャフト９に対してスリーブ部１７が最も後方（トランスミッション３側）に位置されるように設定された車両を想定する。かかる車両が悪路等を走行した場合、ファイナルギア５を収容するアクスルケース３４（図１参照）が路面の凹凸に応じて昇降する。このとき、アクスルケース３４は、車高方向に直線的に昇降する。このため、アクスルケース３４が駐車状態の位置から上昇又は降下の限界位置まで移動した場合、アウトプットシャフト９からファイナルギア５までの直線距離も限界まで長くなる。この限界まで長くなった直線距離と、平地で駐車状態におけるアウトプットシャフト９からファイナルギア５までの直線距離との差が、概ねスプライン摺動部２２に求められる摺動範囲となる。

すなわち、スリーブ部１７とアウトプットシャフト９は、前記摺動範囲内で摺動するように予め設定されている。

第２カルダンジョイント１３は、ロッド部１１の前端に設けられた第３結合腕部１９と、第３結合腕部１９にクロススパイダ１５を介して屈曲自在に結合されるフランジヨーク２０とを備える。フランジヨーク２０は、ファイナルギア５の入力軸２１にフランジ結合される。

さて、本実施の形態にかかる車両用パワートレイン１は、軸方向の変位を吸収するためのスプライン摺動部２２を備える。このスプライン摺動部２２について説明する。

図２及び図３に示すように、スプライン摺動部２２は、アウトプットシャフト９の前端部外周に形成される雄側スプライン２３と、スリーブ部１７と、スリーブ部１７の内周に形成され雄側スプライン２３とスプライン嵌合される雌側スプライン２４と、スリーブ部１７内に形成され雄側スプライン２３の前端部２３ａを雌側スプライン２４の前方に延出させた状態で収容するオーバーハング収容部２５とを備える。

雄側スプライン２３は、前方に延びるアウトプットシャフト９の前端部外周に、前後方向に延びて形成される。また、雄側スプライン２３は、アウトプットシャフト９の周方向に沿って複数形成されている。また、アウトプットシャフト９の前端には、その外周に沿って面取２６が施されている。これにより、雄側スプライン２３の前端Ｅは、径方向外方に向かうにつれて後方に退くように傾斜される。

スリーブ部１７は、筒状に形成される。スリーブ部１７は、雄側スプライン２３の外周を囲むと共にハウジング６のカバー部１０内に挿入される。また、スリーブ部１７には、その前端開口を液密に塞ぐプラグ２７が設けられる。具体的には、スリーブ部１７の前端部には、プラグ２７を嵌合させるための嵌合部３５が形成される。プラグ２７は、円盤状に形成されると共に、中央部を前方に膨らませるように湾曲して形成される。プラグ２７は、嵌合部３５内に嵌合されることでスリーブ部１７の前端開口を液密に塞ぐ。プラグ２７は、プレス鋼板で構成される。なお、プラグ２７の材料はこれに限られない。例えばプラグ２７は他の金属で構成されてもよく、樹脂で構成されてもよい。

また、スリーブ部１７の前端部には、鍔部２８が設けられる。鍔部２８は、その後方のスリーブ部１７より外径を大きく形成されている。鍔部２８には、第２結合腕部１８が設けられている。

また、鍔部２８及びカバー部１０には、鍔部２８とカバー部１０の間に形成される隙間２９を覆うためのダストカバー３０が設けられる。ダストカバー３０は、カバー部１０に設けられる親カバー３１と、鍔部２８に設けられ親カバー３１内に遊嵌される子カバー３２とを備える。また、鍔部２８より後方のスリーブ部１７の外周面とカバー部１０の内周面との間には、オイルシール３３が設けられている。

図３に示すように、オーバーハング収容部２５は、スリーブ部１７内の前部に形成される。また、オーバーハング収容部２５は、断面円形の空間で構成されると共に、雄側スプライン２３の外径よりも大径に形成される。すなわち、スリーブ部１７内の空間のうち、雌側スプライン２４より前方の雌側スプライン２４が形成されない領域Ｒがオーバーハング収容部２５となる。オーバーハング収容部２５は、雄側スプライン２３の前端部２３ａを雌側スプライン２４の前方に延出させた状態で収容することで、雄側スプライン２３の前端Ｅが雌側スプライン２４に接触するのを防ぐ。

また、スリーブ部１７とアウトプットシャフト９に予め設定された摺動範囲において、スリーブ部１７は、アウトプットシャフト９に対して最も前方に摺動されたときであっても、雄側スプライン２３の前端部２３ａを雌側スプライン２４の前方に延出させた状態にするように形成される。すなわち、オーバーハング収容部２５の前後方向の長さは、前記摺動範囲の長さ以上に設定される。

また、雌側スプライン２４の前端２４ａは、径方向内方に向かうにつれて後方に退くように傾斜して形成される。

また、雌側スプライン２４の後端は、径方向内方に向かうにつれて前方に退くように傾斜して形成される。これにより、スリーブ部１７内にアウトプットシャフト９を挿入して雌側スプライン２４と雄側スプライン２３を嵌合させ始めるとき、雌側スプライン２４の前端２４ａと雄側スプライン２３の前端Ｅとが当たって傷つけ合うことを抑制できる。

次に本実施の形態の作用について述べる。

走行中の車両が比較的急なブレーキで停車した場合、アウトプットシャフト９には、エンジン２から流体クラッチ７を介して回転駆動力が伝わっている。これにより、雄側スプライン２３と雌側スプライン２４にはトルクが掛かり、雄側スプライン２３の歯面２３ｂは雌側スプライン２４の歯面２４ｂに圧着された状態となる。そして、雄側スプライン２３と雌側スプライン２４は、互いに摺動し難い状態となる。またこのとき、スリーブ部１７は、停車時のサスペンションの伸縮の影響で、図４に示すように、アウトプットシャフト９に対して前方に移動されると共に、若干傾斜された状態になる。

この後、ブレーキが解除されると、雄側スプライン２３と雌側スプライン２４に掛かっていたトルクは抜け、雄側スプライン２３と雌側スプライン２４は、摺動しやすい状態になる。これにより、図２に示すように、スリーブ部１７に形成された雌側スプライン２４は、雄側スプライン２３に対して後方に摺動する。また、アウトプットシャフト９に対してスリーブ部１７が停車中に若干傾斜されているので、雄側スプライン２３に対して雌側スプライン２４は若干片当たりの状態から摺動し始める。

図６に示すように、このような場合、従来のスプライン摺動部４０にあっては、雄側スプライン２３の前端Ｅが雌側スプライン４２の歯面４２ａに局所的に当たり、スプライン摺動部４０が摺動し難い状態から摺動し始めることとなる。このため、スプライン摺動部４０が、ブレーキの解除から一瞬遅れて軸方向に急激に摺動することがあった。この場合、駆動系から異音や振動が発生しやすい。また、雌側スプライン４２にコーティングやメッキ等の表面処理が施されている場合、その表面処理層が剥がれて異物となり、その異物がトランスミッション３内に侵入するおそれがあった。

しかし、図３に示すように、本実施の形態に係るスプライン摺動部２２は、雄側スプライン２３の前端部２３ａを雌側スプライン２４の前方に延出させた状態で収容するオーバーハング収容部２５を備える。このため、雄側スプライン２３の前端Ｅが雌側スプライン２４の歯面２４ｂに当たることはなく、スプライン摺動部２２はブレーキが解除されると同時にスムーズに摺動し始める。このため、駆動系から異音や振動が発生することを抑制できる。

また、オーバーハング収容部２５は、スリーブ部１７がアウトプットシャフト９に対して最も前方に摺動されたときであっても、雄側スプライン２３の前端部２３ａを雌側スプライン２４の前方に延出させた状態で収容するように形成されている。このため、スリーブ部１７とアウトプットシャフト９が予め設定された摺動範囲内で摺動している限り、雄側スプライン２３の前端Ｅが雌側スプライン２４の歯面２４ｂに当たることはなく、スプライン摺動部２２の急激な摺動を抑制できる。

以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示は以下のような他の実施形態も可能である。

（１）雌側スプライン２４には、ナイロンコートが施されてもよい。ナイロンコートは、摩擦低減効果に優れ、比較的安価にできる。しかし、従来のスプライン摺動部４０においては、雄側スプライン２３の前端Ｅが雌側スプライン４２の歯面４２ｂに当たって攻撃する。このため、スプライン摺動部４０からナイロン摩耗粉が発生することがあった。しかし、本実施の形態に係るスプライン摺動部２２においては、雄側スプライン２３の前端Ｅが雌側スプライン２４の表面処理層（図示せず）に当たることはない。このため、表面処理層に求められる耐久性能を下げることができ、ナイロンコートを採用することができる。そして、雌側スプライン２４にナイロンコートを施した場合、雄側スプライン２３と雌側スプライン２４の摺動抵抗を低減でき、異音や振動の発生をさらに抑制できる。

（２）スリーブ部１７は、プロペラシャフト４のスリーブヨーク１６の一部であるものについて説明したがこれに限られない。例えば、プロペラシャフト４が第１カルダンジョイント１２を備えない場合、スリーブ部１７は、プロペラシャフト４のロッド部１１に一体に設けられるものであってもよい。また、プロペラシャフト４が第１カルダンジョイント１２の位置に等速ジョイント（図示せず）を備える場合、スリーブ部１７は、等速ジョイントのアウターレース又はインナーレースに一体に設けられるものであってもよい。また、スリーブ部１７は、ドライブシャフト（ＦＦ駆動車における駆動軸：図示せず）の一部であってもよい。

（３）アウトプットシャフト９がトランスミッション３のアウトプットシャフト９で構成される場合について説明したが、これに限られない。アウトプットシャフト９は、トランスファー（トランスミッション３からの回転駆動力を分配する装置：図示せず）のものであってもよい。

（４）プラグ２７は、円盤状に形成されると共に、中央部を前方に膨らませるように湾曲して形成されるものとしたが、これに限られない。図７に示すように、プラグ２７は、嵌合部３５に嵌合される筒部２７ａと、筒部２７ａの前端を塞ぐ蓋部２７ｂとを備えるものであってもよい。この場合、オーバーハング収容部２５を、蓋部２７ｂより後方のプラグ２７内にも形成でき、前方に延長できる。すなわち、雌側スプライン２４より前方かつ蓋部２７ｂより後方の領域Ｒにオーバーハング収容部２５を形成できる。これにより、プロペラシャフト４の全長に係る制約（プロペラシャフト全長制約）をクリアしつつ、雄側スプライン２３及び雌側スプライン２４に求められる噛み合い長さ（スプライン必要噛合い長さ）の確保を容易にできる。

また、図７に示すプラグ２７は、スリーブ部１７に筒部２７ａを全周に亘ってカシメられて固定されるものとしたが、これに限られない。例えば、プラグ２７は、スリーブ部１７に部分カシメにて固定されるものであってもよい。また、図８に示すように、プラグ２７は、スリーブ部１７に嵌め込みにて固定されてもよい。この場合、嵌合部３５には、内周側に突起する内爪３５ａが形成され、筒部２７ａには、内爪３５ａの後端に係止される外爪２７ｃが外周側に突起して形成されるとよい。

前述の各実施形態の構成は、特に矛盾が無い限り、部分的にまたは全体的に組み合わせることが可能である。本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１ 車両用パワートレイン
２ エンジン
３ トランスミッション
４ プロペラシャフト
５ ファイナルギア
６ ハウジング
７ 流体クラッチ
８ 変速機構
９ アウトプットシャフト
１０ カバー部
１１ ロッド部
１２ 第１カルダンジョイント
１３ 第２カルダンジョイント
１４ 第１結合腕部
１５ クロススパイダ
１６ スリーブヨーク
１７ スリーブ部
１８ 第２結合腕部
１９ 第３結合腕部
２０ フランジヨーク
２１ 入力軸
２２ スプライン摺動部
２３ 雄側スプライン
２３ａ 前端部
２３ｂ 歯面
２４ 雌側スプライン
２４ａ 前端
２４ｂ 歯面
２５ オーバーハング収容部
２６ 面取
２７ プラグ
２８ 鍔部
２９ 隙間
３０ ダストカバー
３１ 親カバー
３２ 子カバー
３３ オイルシール
３４ アクスルケース
４０ スプライン摺動部
４１ スリーブヨーク
４２ 雌側スプライン
４２ａ 歯面
Ｅ 前端
Ｒ 領域

Claims (5)

1. 前方に延びるアウトプットシャフトの前端部外周に、前後方向に延びて形成された雄側スプラインと、
   前記雄側スプラインの外周を囲む筒状に形成されたスリーブ部と、
   前記スリーブ部の内周に形成され前記雄側スプラインとスプライン嵌合される雌側スプラインと、
   前記スリーブ部内に形成され、前記雄側スプラインの前端部を前記雌側スプラインの前方に延出させた状態で収容するオーバーハング収容部と、
   を備えたことを特徴とする車両用パワートレインのスプライン摺動部構造。
2. 前記オーバーハング収容部は、断面円形の空間で構成されると共に、前記雄側スプラインの外径よりも大径に形成された
   請求項１に記載の車両用パワートレインのスプライン摺動部構造。
3. 前記スリーブ部と前記アウトプットシャフトには、前後方向の摺動範囲が予め設定され、
   前記オーバーハング収容部は、前記スリーブ部が前記摺動範囲において最も前方に摺動されたときであっても、前記雄側スプラインの前端部を前記雌側スプラインの前方に延出させた状態で収容するように形成された
   請求項１又は２に記載の車両用パワートレインのスプライン摺動部構造。
4. 前記アウトプットシャフトがトランスミッションのアウトプットシャフトで構成され、
   前記スリーブ部がプロペラシャフトを構成する
   請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用パワートレインのスプライン摺動部構造。
5. 前記雌側スプラインには、ナイロンコートが施された
   請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用パワートレインのスプライン摺動部構造。

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