JPH10109557A

JPH10109557A - 軸部材およびプロペラシャフト

Info

Publication number: JPH10109557A
Application number: JP8281875A
Authority: JP
Inventors: Motohiro Mizuno; 基弘水野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-10-03
Filing date: 1996-10-03
Publication date: 1998-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】プロペラシャフトに軸方向の衝撃荷重が作用
した場合に、管部材と挿入部材との相対移動をスムーズ
に行って衝撃荷重の吸収機能を良好に維持できるプロペ
ラシャフトを提供する。【解決手段】コンポジットチューブ２と、コンポジッ
トチューブ２の内周面に嵌合されるヨーク３とを備え、
ヨーク３の露出部位にコンポジットチューブ２の内径よ
りも大きい外径のテーパ面１６が形成されたプロペラシ
ャフト１において、コンポジットチューブ２の内周面
に、小径領域６と、小径領域６よりもヨーク３の挿入方
向の前方に配置され、かつ小径領域６よりも大きい内径
の大径領域７とが形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、軸方向に作用す
る衝撃荷重を吸収緩和することのできる軸部材およびプ
ロペラシャフトに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両の動力伝達経路には軸部
材、つまりプロペラシャフトが配置されており、エンジ
ンから出力されたトルクが変速機、プロペラシャフト、
デファレンシャルを介して車輪に伝達され、車両が走行
する。したがって、プロペラシャフトにはトルク伝達に
必要なねじり強さが要求される。

【０００３】一方、近年は車両の走行安全性の観点か
ら、車両に作用する衝撃荷重を吸収する技術が開発され
ているが、新たに緩衝装置を車両に取り付けたのでは車
両の大型化・大重量化を招き好ましくない。そこで、車
両に設けられている既存の部品により衝撃荷重を吸収さ
せる技術が提案されている。このように、車両に作用す
る衝撃荷重を、既存の部品により吸収させる発明が特開
平３−４８０２３号公報に記載されている。

【０００４】上記公報には車両の動力伝達経路に配置さ
れる軸部材が記載されており、軸部材は管末端と、管末
端の内部に挿入された接続スリーブとを備えている。接
続スリーブの外周には外側歯型が形成されており、管末
端の内周には硬化樹脂から作られた接続要素が密着接合
されている。この接続要素は外側歯型に噛合される形状
を備えており、外側歯型との間には分離剤層が形成され
ている。

【０００５】また、接続スリーブの外周における外側歯
型の軸線方向の両側にはフランジが形成され、このフラ
ンジが管末端の内周に嵌合されている。さらに、接続ス
リーブの管末端から露出した箇所には膨らみのある円錐
部が形成されている。この円錐部の外径は管末端の内径
よりも大きく設定されている。

【０００６】上記軸部材によれば、変速機から接続スリ
ーブに伝達されたトルクが、外側歯型および接続要素を
介して管末端に伝達される。一方、車両の走行中に接続
スリーブに軸線方向のエネルギーが作用した場合、この
エネルギーにより接続スリーブが管末端の内部側に移動
する。その結果、接続要素および管末端が円錐部により
径方向の外側に押し広げられて破壊されることでエネル
ギーが吸収される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に記
載された軸部材は、接続スリーブの軸線方向の先端に形
成されたフランジの外径が、管末端の内径とほぼ同一に
設定されている。このため、接続スリーブが軸線方向に
移動する際にフランジと管末端との間に大きな摩擦抵抗
が生じて接続スリーブのスムーズな移動が阻害され、エ
ネルギーの吸収機能が低下する可能性があった。

【０００８】この発明は上記課題を背景としてなされた
もので、軸方向の衝撃荷重が作用した場合に、管部材と
挿入部材との相対移動をスムーズに行うことのできる軸
部材およびプロペラシャフトを提供することを目的とし
ている。

【０００９】

【課題を解決するための手段およびその作用】上記目的
を達成するため請求項１の発明は、管部材と、この管部
材の内周面に嵌合される挿入部材とを備え、前記挿入部
材の露出部位に前記管部材の内径よりも大きい外径の突
起部が形成された軸部材において、前記管部材の内周面
に、小径領域と、この小径領域よりも前記挿入部材の挿
入方向の前方に配置され、かつ前記小径領域よりも大き
い内径の大径領域とが形成されていることを特徴とす
る。

【００１０】請求項１の発明によれば、挿入部材または
管部材に軸線方向の衝撃荷重が作用すると、挿入部材の
突起により管部材が破壊されながら挿入部材と管部材と
が相対移動し、衝撃荷重が吸収される。ここで、管部材
の内周には小径領域と大径領域とが形成されているた
め、挿入部材が小径領域を通過して大径領域に到達する
ことで挿入部材と管部材との摩擦抵抗が減少する。した
がって、挿入部材と管部材との相対移動がスムーズに行
われ、軸部材における衝撃荷重の吸収機能が良好に維持
される。

【００１１】請求項２の発明は、管部材と、この管部材
の内周面に嵌合される挿入部材とを備え、前記挿入部材
の露出部位に前記管部材の内径よりも大きい外径の突起
部が形成された軸部材において、前記挿入部材の外周に
円周方向に形成され、かつ、前記管部材の内周面に噛合
される凹凸部と、前記挿入部材の外周における前記凹凸
部よりも前記挿入部材の挿入方向の前方に形成され、か
つ、前記凸部の外径よりも小さい外径に設定された小径
面とを備え、この小径面の半径方向の断面形状がほぼ円
形に設定され、かつ、この小径面の外径が軸線方向にほ
ぼ均一に設定されていることを特徴とする。

【００１２】請求項２の発明によれば、挿入部材または
管部材に軸線方向の衝撃荷重が作用すると、挿入部材の
突起により管部材が破壊されながら挿入部材と管部材と
が相対移動し、衝撃荷重が吸収される。ここで、挿入部
材の小径面が管部材の内周面に案内されて挿入部材がほ
ぼ直線状に移動するため、挿入部材と管部材との相対移
動がスムーズに行われ、軸部材における衝撃荷重の吸収
機能が良好に維持される。

【００１３】請求項３の発明は、車両の動力伝達経路に
配置される管部材と、この管部材の内周面に嵌合される
挿入部材とを備え、前記挿入部材の露出部位に前記管部
材の内径よりも大きい外径の突起部が形成されたプロペ
ラシャフトにおいて、前記管部材の内周面に、小径領域
と、この小径領域よりも前記挿入部材の挿入方向の前方
に配置され、かつ前記小径領域よりも大きい内径の大径
領域とが形成されているとともに、前記管部材の内周面
および前記挿入部材の外周面に、相互に噛合される凹凸
部が円周方向に形成されていることを特徴とする。

【００１４】請求項３の発明によれば、車両の動力伝達
経路に衝撃荷重が作用すると、この衝撃荷重がプロペラ
シャフトに伝達され、挿入部材と管部材とが軸線方向に
相対移動し、挿入部材の突起により管部材が凹凸部を基
点として破壊されて衝撃荷重が吸収される。ここで、管
部材の内周には小径領域と大径領域とが形成されている
ため、挿入部材が小径領域を通過して大径領域に到達す
ることで挿入部材と管部材との摩擦抵抗が減少する。そ
の結果、挿入部材と管部材との相対移動がスムーズに行
われ、プロペラシャフトの衝撃荷重の吸収機能が良好に
維持される。

【００１５】請求項４の発明は、車両の動力伝達経路に
配置される管部材と、この管部材の内周面に嵌合される
挿入部材とを備え、前記挿入部材の露出部位に前記管部
材の内径よりも大きい外径の突起部が形成されたプロペ
ラシャフトにおいて、前記管部材の内周面および前記挿
入部材の外周面に円周方向に形成され、かつ、相互に噛
合される凹凸部と、前記挿入部材の外周における前記凹
凸部よりも前記挿入部材の挿入方向の前方に形成され、
かつ、前記挿入部材側の凸部の外径よりも小さい外径に
設定された小径面とを備え、この小径面の半径方向の断
面形状がほぼ円形に設定され、かつ、この小径面の外径
が軸線方向にほぼ均一に設定されていることを特徴とす
る。

【００１６】請求項４の発明によれば、車両の動力伝達
経路に衝撃荷重が作用すると、この衝撃荷重がプロペラ
シャフトに伝達され、挿入部材と管部材とが軸線方向に
相対移動し、挿入部材の突起により管部材が凹凸部を基
点として破壊されて衝撃荷重が吸収される。ここで、挿
入部材の小径面が管部材の内周面に案内されて挿入部材
がほぼ直線状に移動するため、挿入部材と管部材との相
対移動がスムーズに行われ、プロペラシャフトにおける
衝撃荷重の吸収機能が良好に維持される。

【００１７】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施例を添付
図面に基づいて説明する。図１４はこの発明が適用され
る車両の動力伝達装置の配置構成を示す側面図である。
エンジンＡの出力側には変速機Ｂが配置されており、変
速機Ｂの出力側とデファレンシャルＣの入力側とを連結
する動力伝達経路には、軸部材としてのプロペラシャフ
ト１が配置されている。

【００１８】図１ないし図３はこの発明の請求項１また
は請求項３に対応する実施例を示し、図１は、プロペラ
シャフト１の一端側、つまり変速機Ｂの出力側に接続さ
れる部分をしめす部分的な半断面図である。プロペラシ
ャフト１はコンポジットチューブ２と、コンポジットチ
ューブ２の内部に図中左側から右側に挿入されたヨーク
３とを備えている。

【００１９】コンポジットチューブ２は炭素繊維強化プ
ラスチックにより一体成形されたもので、コンポジット
チューブ２は、円筒状の円筒部４と、円筒部４の端部外
周に形成されたフープ層５とを備えている。円筒部４は
軸線Ｄに対する炭素繊維の巻き角度が約１１度に設定さ
れ、フープ層５は軸線Ｄに対する炭素繊維の巻き角度が
約９０度に設定されている。

【００２０】コンポジットチューブ２の内周面には、変
速機Ｂ側の端部付近に配置された小径領域６と、小径領
域６よりもヨーク３の挿入方向の前方に配置された大径
領域７とが形成されている。小径領域６の内径は大径領
域７の内径よりも小さく設定され、小径領域６と大径領
域７とにより段差Ｅが形成されている。そして、ヨーク
３の挿入方向の先端は、小径領域６と大径領域７との境
界の直前に位置している。図２は図１のＩ−Ｉ線におけ
るコンポジットチューブ２の模式的な断面図であり、コ
ンポジットチューブ２の小径領域６には円周方向に凹部
８と凸部９とが交互に形成されている。

【００２１】前記ヨーク３は金属により成形されてお
り、ヨーク３はコンポジットチューブ２の内部に挿入さ
れた円筒部１０と、コンポジットチューブ２の外部に露
出する部位に形成された一対の鍔部１１とを有する。図
１においては鍔部１１は便宜上一方が示されており、鍔
部１１にはスパイダ（図示せず）が挿入される軸孔１２
が形成されている。

【００２２】また、円筒部１０の外周面におけるコンポ
ジットチューブ２の小径領域６に対応する領域には、凹
部１３と凸部１４とが円周方向に交互に形成されていわ
ゆるセレーションを構成している。そして、円筒部１０
の凸部１４が形成された部分の外径は、コンポジットチ
ューブ２の小径領域６の内径よりも大きく、かつ大径領
域７の内径よりも小さい値に設定されている。また、凹
部１３により形成される歯底円は小径領域６の内径より
も小さく設定されている。

【００２３】図３は図１のII−II線における模式的な断
面図であり、コンポジットチューブ２の凹部８および凸
部９と、円筒部１０の凹部１３および凸部１４とが相互
に噛合されている。なお、コンポジットチューブ２の凹
部８および凸部９は、コンポジットチューブ２の内部に
ヨーク３が圧入された際に、ヨーク３の凸部１４によっ
て小径領域６が切削されて形成されたものである。

【００２４】さらに、円筒部１０の露出部位の外周面に
は、コンポジットチューブ２の小径領域６よりも大きい
外径を備えた大径外周面１５が形成されている。大径外
周面１５の外径は、円筒部１０の凸部１４の外径とほぼ
同一に設定されている。そして、円筒部１０の外周にお
ける凹部１３および凸部１４と大径外周面１５との間に
は、テーパ面１６および小径外周面１７が形成されてい
る。

【００２５】テーパ面１６の軸線Ｄ方向の両端は小径外
周面１７と大径外周面１５とに接続され、小径外周面１
７は凹部１３に接続されている。小径外周面１７の外径
はコンポジットチューブ２の小径領域６の内径よりも小
さく設定されている。つまり、テーパ面１６は小径外周
面１７から大径外周面１５側に向けて拡径する傾斜を備
えている。そして、テーパ面１６の軸線Ｄ方向のほぼ中
途部位にコンポジットチューブ２の内周端、つまり凸部
９の先端が当接されている。

【００２６】一方、円筒部１０の大径外周面１５に対応
する内部には、軸線Ｄにほぼ直交する隔壁１８が形成さ
れ、円筒部１０の挿入方向の先端から隔壁１８に向けて
テーパ面１９が形成されている。このテーパ面１９は円
筒部１０の挿入方向の先端から隔壁１８側に向けて拡径
する傾斜を備えている。

【００２７】ここで、請求項１または請求項３と、図１
ないし図３の実施例の構成との対応関係を説明すれば、
コンポジットチューブ２が請求項１または請求項３の管
部材に相当し、ヨーク３が請求項１または請求項３の挿
入部材に相当し、テーパ面１６が請求項１の大径部に相
当する。

【００２８】つぎに、上記プロペラシャフト１の動作を
説明する。エンジンＡから出力されたトルクが変速機Ｂ
を介してプロペラシャフト１に伝達され、このトルクが
プロペラシャフト１のヨーク３に伝達される。すると、
ヨーク３の凹部１３および凸部１４と、コンポジットチ
ューブ２の凹部８および凸部９との噛合抵抗によりトル
クがコンポジットチューブ２に伝達され、このトルクが
プロペラシャフト１の後端に連結されたデファレンシャ
ルＣを介して車輪に伝達され、車両が走行する。

【００２９】また、コンポジットチューブ２とヨーク３
との噛合部位に対応するコンポジットチューブ２の外周
側には、フープ層５が形成されてコンポジットチューブ
２の端部のねじり強度が高められ、安定したトルク伝達
機能が得られる。

【００３０】一方、車両に対して前後方向に衝撃荷重が
作用した場合は、この衝撃荷重がエンジンＡや変速機Ｂ
を介してプロペラシャフト１に伝達される。すると、プ
ロペラシャフト１のヨーク３がコンポジットチューブ２
に対して軸線Ｄ方向、つまり図１における右側に移動し
てテーパ面１６によってコンポジットチューブ２が外側
に押し広げられて破壊され、ヨーク３がコンポジットチ
ューブ２を破壊する際の抵抗により衝撃荷重が吸収され
る。

【００３１】ここで、図１ないし図３の実施例では、コ
ンポジットチューブ２の内周面に小径領域６と大径領域
７とが形成されており、ヨーク３の移動の進行にともな
ってヨーク３の凹部１３および凸部１４からなるセレー
ションが小径領域６から大径領域７側に移動する。

【００３２】そして、ヨーク３の円筒部１０のセレーシ
ョン領域が小径領域６から大径領域７に到達した時点で
セレーションとコンポジットチューブ２の内周面との摩
擦抵抗が徐々に減少し、セレーションが小径領域６を通
過して大径領域７に移行する動作が完了した時点でセレ
ーションとコンポジットチューブ２の内周面との嵌合が
解除される。このように、図１ないし図３の実施例によ
ればヨーク３の移動にともなってヨーク３とコンポジッ
トチューブ２との摩擦抵抗が減少されて両者のの相対移
動がスムーズに行われ、プロペラシャフト１における衝
撃荷重の吸収機能が良好に維持される。

【００３３】図４はヨーク３のテーパ面１６の傾斜角度
と、コンポジットチューブ２の破壊に要する軸線Ｄ方向
の荷重との関係を示す線図である。図４において、●は
コンポジットチューブ２のフープ層５の厚さｔが１．５
αmmに設定された場合を示し、▲はフープ層５の厚さｔ
がαmmに設定された場合を示している。図４から、フー
プ層５の厚さが増すほど、また、テーパ面１６の傾斜角
度が大きいほど、コンポジットチューブ２の破壊に要す
る荷重が増加することが分かる。

【００３４】そこで、この実施例ではプロペラシャフト
１のトルク伝達機能に支障が生じない範囲内において、
可及的にテーパ面１６の傾斜角度を小さく設定してい
る。このため、コンポジットチューブ２の破壊に要する
荷重が可及的に低減され、プロペラシャフト１の衝撃吸
収機能が一層向上している。

【００３５】また、プロペラシャフト１の回転によるト
ルク伝達時には、ヨーク３の挿入方向の先端側におい
て、ヨーク３の凹部１３および凸部１４と、コンポジッ
トチューブ２の凹部８および凸部９との噛合部位、言い
換えれば嵌合部位にせん断応力が集中しやすい。しか
し、図１ないし図３の実施例によれば、円筒部１０の内
周に、円筒部１０の挿入方向の先端から隔壁１８側に向
けて拡径するテーパ面１９が形成され、円筒部１０のね
じり剛性が、隔壁１８側から挿入方向の先端に向けて徐
々に弱められている。

【００３６】このため、プロペラシャフト１のトルク伝
達時において、ヨーク３の挿入方向の先端とコンポジッ
トチューブ２との嵌合部位に集中するせん断応力が可及
的に緩和される。したがって、ヨーク３とコンポジット
チューブ２との嵌合部位の疲労強度が向上し、プロペラ
シャフト１は長期間に亘って安定したトルク伝達機能を
維持することが可能になる。

【００３７】図５は、ヨーク３の凸部１４の外径と、コ
ンポジットチューブ２の凸部９の内径との差、つまり圧
入代と、プロペラシャフト１のトルク伝達時におけるコ
ンポジットチューブ２のねじり破壊に要するトルクとの
関係を示す線図である。図５において、○，●，▲，×
は、図６に示すヨーク３の凸部１４の歯先幅（トップラ
ンド）ａを示しており、歯先幅は○＜●＜▲＜×に設定
されている。また、■はセレーション無しの場合をそれ
ぞれ示している。図５から、同じ圧入代であっても凸部
１４の歯先幅を小さく設定するほど、ねじり破壊に要す
るトルクが大きくなりことがわかる。

【００３８】図７は、この発明の請求項２および請求項
４に対応するプロペラシャフト１の実施例を示す半断面
図である。コンポジットチューブ２の端部側の内周面２
０には、凹部８と凸部９とが円周方向に交互に形成され
ている。また、ヨーク３の円筒部１０の外周には凹部１
３と凸部１４とが円周方向に交互に形成されている。そ
して、ヨーク３の凹部１３および凸部１４と、コンポジ
ットチューブ２の凹部８および凸部９とが相互に噛合さ
れている。

【００３９】また、円筒部１０の外周における凹部１３
および凸部１４よりもヨーク３の挿入方向の前方には小
径面２１が形成されている。小径面２１の外径は、凸部
１４の外径よりも小さい外径に設定され、かつ小径面２
１の半径方向の断面形状が円形に設定されている。さら
に、小径面２１の軸線Ｄ方向の外径はほぼ均一、かつコ
ンポジットチューブ２の内径より若干大きく設定されて
圧入されている。このため、図８に示すように、凸部１
４の外径と小径面２１の外径とにより段差Ｆが設定され
ている。そのほかの構成は図１ないし図３の実施例と同
様であるため説明を省略する。

【００４０】ここで、請求項２または請求項４と、図
７、図８の実施例の構成との対応関係を説明すれば、コ
ンポジットチューブ２が請求項２または請求項４の管部
材に相当し、ヨーク３が請求項２または請求項４の挿入
部材に相当し、テーパ面１６が請求項２または請求項４
の大径部に相当する。

【００４１】図７、図８の実施例において軸線Ｄ方向の
衝撃荷重がプロペラシャフト１に作用した場合は、ヨー
ク３が軸線Ｄ方向に移動して図１ないし図３の実施例と
同様に衝撃荷重が吸収される。また、ヨーク３にテーパ
面１６およびテーパ面１９が形成されているため、図１
ないし図３の実施例と同様の効果を得られる。

【００４２】そして、ヨーク３が移動する際に小径面２
１がコンポジットチューブ２の内周面２０に案内される
ため、ヨーク３が軸線Ｄ方向にほぼ直線状に移動され
る。したがって、ヨーク３の移動がスムーズに行われて
ヨーク３とコンポジットチューブ２との摩擦抵抗の増大
が抑制され、プロペラシャフト１の衝撃吸収機能が良好
に維持される。

【００４３】また、プロペラシャフト１によるトルク伝
達中は、円筒部１０の挿入方向の先端部とコンポジット
チューブ２との嵌合部位にせん断応力が集中しやすく、
このためコンポジットチューブ２の凹部８のコーナー部
が基点となり、先端部のみならず嵌合部全体に衝撃を与
える可能性がある。しかし、図７、図８の実施例では円
筒部１０の挿入方向の先端の外周に、軸線Ｄ方向の外径
がほぼ均一な小径面２１が形成されているため、当該嵌
合部位における凹部８からの破壊基点を応力集中の小さ
い端部側に位置ずれさせることができるため、嵌合部位
の疲労強度が向上して長期間に亘って安定したトルク伝
達機能を維持することが可能になる。

【００４４】図９は、この発明のほかの実施例を示す半
断面図であり、この実施例は図１ないし図３の実施例、
または図７、図８の実施例のいずれにも適用可能であ
る。図９の実施例ではフープ層５が、コンポジットチュ
ーブ２の端部側に形成された薄肉部５Ａと、薄肉部５Ａ
よりもヨーク３の挿入方向の前方の領域に形成され、か
つ薄肉部５Ａよりも厚く設定された厚肉部５Ｂとを備え
ており、薄肉部５Ａと厚肉部５Ｂとの境界には段差が形
成されている。そのほかの構成は図１ないし図３の実施
例、または図７、図８の実施例と同様であり、図１ない
し図３の実施例、または図７、図８の実施例と同様の効
果を得られる。

【００４５】図１０は、軸線Ｄ方向の初期衝撃荷重と、
衝撃荷重によるコンポジットチューブ２の破壊変位量と
の関係を示す線図である。図１０において、一点鎖線は
フープ層５の厚さが２．５mmの場合を示し、破線はフー
プ層５の厚さがαmmの場合を示している。図１０から、
フープ層５の厚さを薄く設定するほど小さな衝撃荷重で
コンポジットチューブ２が破壊されやすくなり、プロペ
ラシャフト１の衝撃吸収機能が向上することが分かる。

【００４６】図１１は、ヨーク３に対するコンポジット
チューブ２の半径方向の緊迫力と、フープ層５の厚さと
の関係を示す線図である。この緊迫力により凹部１３お
よび凸部１４と、凹部８および凸部９との噛合力が得ら
れる。図１１に示す緊迫力は前述の圧入代を０．４mmに
設定した場合の値である。図１１から、フープ層５の厚
さを薄く設定するほどコンポジットチューブ２の緊迫力
が低下することが分かる。

【００４７】そして、図９に示す実施例ではフープ層５
の薄肉部５Ａの厚さがαmmに設定され、厚肉部５Ｂの厚
さが２．５αmmに設定されている。このため、薄肉部５
Ａにより、図１０の実線で示すように、コンポジットチ
ューブ２の破壊に要する初期衝撃荷重が可及的に抑制さ
れて軸線Ｄ方向の強度が向上する一方、厚肉部５Ｂによ
り充分な緊迫力を確保することができる。したがって、
プロペラシャフト１に作用する衝撃荷重の吸収機能が向
上し、かつ、ヨーク３からコンポジットチューブ２に伝
達されるトルク伝達機能を良好に維持させることが可能
になる。

【００４８】図１２は、この発明のほかの実施例を示す
半断面図である。この実施例は、図１ないし図３の実施
例、または図７、図８の実施例のいずれにも適用可能で
ある。図１２の実施例では、ヨーク３の小径外周面１７
と大径外周面１５との間に、第１テーパ面２２と第２テ
ーパ面２３とが連続して形成されている。第１テーパ面
２２は小径外周面１７に接続されており、小径外周面１
７側から第２テーパ面２３側に向けて拡径する傾斜を備
えている。

【００４９】また、第２テーパ面２３は第１テーパ面２
２側から大径外周面１５側に向けて拡径する傾斜を備え
ており、軸線Ｄと第１テーパ面２２とのなす角度より
も、軸線Ｄと第２テーパ面２３とのなす角度の方が大き
く設定されている。

【００５０】第２テーパ面２３の最大外径は、大径外周
面１５の外径よりも大きく設定されており、第２テーパ
面２３は段部２４を介して大径外周面１５に接続されて
いる。上記第１テーパ面２２、第２テーパ面２３が請求
項１または請求項３の突起部に相当する。そのほかの構
成は図１ないし図３の実施例、または図７、図８の実施
例と同様に構成され、図１ないし図３の実施例、または
図７、図８の実施例と同様の効果を得られる。

【００５１】また、図１２の実施例によれば、衝撃荷重
がプロペラシャフト１に作用してヨーク３がコンポジッ
トチューブ２側に移動した場合、ヨーク３の第１テーパ
面２２によりコンポジットチューブ２が外側に押し広げ
られて初期破壊され、ついで第１テーパ面２２よりも傾
斜角度の大きい第２テーパ面２３によりさらに外側に押
し広げられる。このため、コンポジットチューブ２が破
壊された際に、コンポジットチューブ２の押し広げられ
た端部と鍔１１との干渉が防止され、コンポジットチュ
ーブ２の破壊に要する衝撃荷重の増加を抑制することが
でき、プロペラシャフト１の衝撃吸収機能が一層向上す
る。

【００５２】ところで、上記各実施例のプロペラシャフ
ト１に用いられるヨーク３の凹部１３および凸部１４は
ブローチ加工などの切削加工法により製造され、加工中
は切削工具および材料を冷却するために加工油が用いら
れる。このため、製造されたヨーク３の表面には加工油
が付着している可能性がある。

【００５３】一方、コンポジットチューブ２はフィラメ
ントワインディング法などにより成形される。つまり、
回転されるマンドレルの周囲に、炭素繊維のロービング
に樹脂を含浸させたものを巻き付けて成形される。そし
て、マンドレルの表面には、製品との離型性を向上させ
るために離型剤が塗布されているため、製造されたコン
ポジットチューブ２の内周面には離型剤が付着している
可能性がある。

【００５４】したがって、上記のようにして製造された
ヨーク３およびコンポジットチューブ２をそのまま用い
てプロペラシャフト１を組み立てると、ヨーク３とコン
ポジットチューブ２との嵌合面間に加工油や離型剤など
の異物が介在し、凹部１３および凸部１４と、凹部８お
よび凸部９との噛合状態が不適当になる可能性がある。
そこで、この実施例ではヨーク３およびコンポジットチ
ューブ２に脱脂処理を施し、上記異物の除去を行ってい
る。

【００５５】図１３は、前述した圧入代と、嵌合部が破
壊されるねじりトルクとの関係を示す線図である。図１
３の線図は、ヨーク３側の凸部１４の歯先幅を０．２５
mmに設定した場合の値である。ヨーク３およびコンポジ
ットチューブ２に表面脱脂処理を施した実施例が実線で
示され、表面脱脂処理が施されていないコンポジットチ
ューブ２、つまり、内面に離型剤が付着したままのコン
ポジットチューブの比較例が破線で示されている。

【００５６】図１３から、この実施例のように表面脱脂
処理を行ったコンポジットチューブ２を用いた場合は、
離型剤が付着したままの比較例に比べてヨーク３とコン
ポジットチューブ２との嵌合部の破壊強度が大幅に向上
していることが分かる。また、実施例のように表面脱脂
処理を行った場合は、ヨーク３に付着している加工油が
除去されるため、ヨーク３とコンポジットチューブ２と
の噛合部位の摩擦力が向上し、プロペラシャフト１のト
ルク伝達機能を良好に維持できる。

【００５７】なお、上記各実施例は適宜組み合わせて適
用することが可能である。また、上記各実施例では、ヨ
ーク３の凹部１３および凸部１４と、コンポジットチュ
ーブ２の凹部８および凸部９とを直接噛合させているた
め、温度などの環境変化による材料の強度低下が抑制さ
れ、所定値以上の衝撃荷重が作用した場合にコンポジッ
トチューブ２が破壊されて衝撃を吸収することになる。
さらに、上記実施例では、コンポジットチューブ２の内
周にヨーク３を嵌合させる工程によりコンポジットチュ
ーブ２の内周に凹部８および凸部９が形成され、コンポ
ジットチューブ２の凹部８および凸部９と、ヨーク３の
凹部１３および凸部１４とが噛合された状態になる。し
たがって、プロペラシャフト１の製造工数が可及的に抑
制され、製造コストの抑制を図ることが可能になる。

【００５８】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、挿入部材また
は管部材に軸線方向の衝撃荷重が作用すると、挿入部材
の突起により管部材が破壊されながら挿入部材と管部材
とが相対移動し、衝撃荷重が吸収される。ここで、管部
材の内周には小径領域と大径領域とが形成されているた
め、挿入部材が小径領域を通過して大径領域に到達する
ことで挿入部材と管部材との摩擦抵抗が減少する。した
がって、挿入部材と管部材との相対移動がスムーズに行
われ、軸部材における衝撃荷重の吸収機能が良好に維持
される。

【００５９】請求項２の発明によれば、挿入部材または
管部材に軸線方向の衝撃荷重が作用すると、挿入部材の
突起により管部材が破壊されながら挿入部材と管部材と
が相対移動し、衝撃荷重が吸収される。ここで、挿入部
材の小径面が管部材の内周面に案内されて挿入部材がほ
ぼ直線状に移動するため、挿入部材と管部材との相対移
動がスムーズに行われ、軸部材における衝撃荷重の吸収
機能が良好に維持される。

【００６０】請求項３の発明によれば、車両の動力伝達
経路に衝撃荷重が作用すると、この衝撃荷重がプロペラ
シャフトに伝達され、挿入部材と管部材とが軸線方向に
相対移動し、挿入部材の突起により管部材が凹凸部を基
点として破壊されて衝撃荷重が吸収される。ここで、管
部材の内周には小径領域と大径領域とが形成されている
ため、挿入部材が小径領域を通過して大径領域に到達す
ることで挿入部材と管部材との摩擦抵抗が減少する。し
たがって、挿入部材と管部材との相対移動がスムーズに
行われ、プロペラシャフトにおける衝撃荷重の吸収機能
が良好に維持される。

【００６１】請求項４の発明によれば、車両の動力伝達
経路に衝撃荷重が作用すると、この衝撃荷重がプロペラ
シャフトに伝達され、挿入部材と管部材とが軸線方向に
相対移動し、挿入部材の突起により管部材が凹凸部を基
点として破壊されて衝撃荷重が吸収される。ここで、挿
入部材の小径面が管部材の内周面に案内されて挿入部材
がほぼ直線状に移動するため、挿入部材と管部材との相
対移動がスムーズに行われ、プロペラシャフトにおける
衝撃荷重の吸収機能が良好に維持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例であり、軸部材としてのプロ
ペラシャフトの要部を示す半断面図である。

【図２】図１のＩ−Ｉ線における模式的な断面図であ
る。

【図３】図１のII−II線における模式的な断面図であ
る。

【図４】図１のプロペラシャフトに用いられるコンポジ
ットチューブのテーパ面の角度と、コンポジットチュー
ブの破壊に要する軸方向の荷重との関係を示す線図であ
る。

【図５】図１の軸部材に用いられるコンポジットチュー
ブおよびヨークの圧入代と、圧入部位のねじり破壊トル
クとの関係を示す線図である。

【図６】図１のプロペラシャフトに用いられるヨークの
断面図である。

【図７】この発明のほかのプロペラシャフトの実施例を
示す半断面図である。

【図８】図７のプロペラシャフトの要部を示す断面図で
ある。

【図９】この発明のほかのプロペラシャフトの実施例を
示す半断面図である。

【図１０】プロペラシャフトのコンポジットチューブに
作用する軸方向の衝撃荷重と、コンポジットチューブの
変位量との関係を示す線図である。

【図１１】コンポジットチューブのフープ層の厚さと、
ヨークに対するコンポジットチューブの半径方向の緊迫
力との関係を示す線図である。

【図１２】この発明のほかのプロペラシャフトの実施例
を示す半断面図である。

【図１３】ヨークとコンポジットチューブとの圧入代
と、ヨークとコンポジットチューブとの圧入部位のねじ
り破壊トルクとの関係を示す線図である。

【図１４】この発明が適用される車両の動力伝達装置の
配置構成を示す側面図である。

【符号の説明】

１プロペラシャフト（軸部材）２コンポジットチューブ３ヨーク６小径領域７大径領域８凹部９凸部１３凹部１４凸部１６，２２，２３テーパ面２１小径面Ｄ軸線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管部材と、この管部材の内周面に嵌合さ
れる挿入部材とを備え、前記挿入部材の露出部位に前記
管部材の内径よりも大きい外径の突起部が形成された軸
部材において、前記管部材の内周面に、小径領域と、この小径領域より
も前記挿入部材の挿入方向の前方に配置され、かつ前記
小径領域よりも大きい内径の大径領域とが形成されてい
ることを特徴とする軸部材。
【請求項２】管部材と、この管部材の内周面に嵌合さ
れる挿入部材とを備え、前記挿入部材の露出部位に前記
管部材の内径よりも大きい外径の突起部が形成された軸
部材において、前記挿入部材の外周に円周方向に形成され、かつ、前記
管部材の内周面に噛合される凹凸部と、前記挿入部材の
外周における前記凹凸部よりも前記挿入部材の挿入方向
の前方に形成され、かつ、前記凸部の外径よりも小さい
外径に設定された小径面とを備え、この小径面の半径方
向の断面形状がほぼ円形に設定され、かつ、この小径面
の外径が軸線方向にほぼ均一に設定されていることを特
徴とする軸部材。
【請求項３】車両の動力伝達経路に配置される管部材
と、この管部材の内周面に嵌合される挿入部材とを備
え、前記挿入部材の露出部位に前記管部材の内径よりも
大きい外径の突起部が形成されたプロペラシャフトにお
いて、前記管部材の内周面に、小径領域と、この小径領域より
も前記挿入部材の挿入方向の前方に配置され、かつ前記
小径領域よりも大きい内径の大径領域とが形成されてい
るとともに、前記管部材の内周面および前記挿入部材の
外周面に、相互に噛合される凹凸部が円周方向に形成さ
れていることを特徴とするプロペラシャフト。
【請求項４】車両の動力伝達経路に配置される管部材
と、この管部材の内周面に嵌合される挿入部材とを備
え、前記挿入部材の露出部位に前記管部材の内径よりも
大きい外径の突起部が形成されたプロペラシャフトにお
いて、前記管部材の内周面および前記挿入部材の外周面に円周
方向に形成され、かつ、相互に噛合される凹凸部と、前
記挿入部材の外周における前記凹凸部よりも前記挿入部
材の挿入方向の前方に形成され、かつ、前記挿入部材側
の凸部の外径よりも小さい外径に設定された小径面とを
備え、この小径面の半径方向の断面形状がほぼ円形に設
定され、かつ、この小径面の外径が軸線方向にほぼ均一
に設定されていることを特徴とするプロペラシャフト。