JPH11227479A - 自動車用プロペラシャフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摺動式等速自在継手を備えた自動車用プロペ
ラシャフトにおいて、自動車が前面衝突した時にプロペ
ラシャフトに作用する軸方向変位をスムーズに吸収す
る。 【解決手段】 摺動式等速自在継手３の外輪４と接続す
る管シャフト１に、摺動式等速自在継手３の内輪５とス
プライン結合したスタブシャフト２を進入させるための
中空部12を設け、外輪４の開口端部に芯金81とゴム82を
一体化したシールプレート８を装着し、芯金81の中央部
にスタブシャフト２を通過させる貫通穴84を設け、スタ
ブシャフト２に対する内輪５の軸方向の位置決めを、過
大な軸方向荷重が作用したときは解放可能な固定装置
（23，53）により行なうことにより、通常走行時にはシ
ールプレート８を確実に保持し、自動車の衝突時に、ス
タブシャフト２がシールプレート８の芯金81の貫通穴84
を通過しゴム82を突き破って中空部12内にスムーズに突
入できるようにした。

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、４ＷＤ車やＦＲ
車等においてトランスミッションからディファレンシャ
ルに回転駆動力を伝達するプロペラシャフト（推進軸）
に関し、より詳しくは、自動車が前面衝突した時にプロ
ペラシャフトに作用する軸方向の変位をスムーズに吸収
できるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】ＦＲ（前置きエンジン後輪駆動）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）、
駆動車軸が後方にあるため、この間の動力伝達にプロペ
ラシャフトを用いる。プロペラシャフトは自在継手およ
び滑り継手を有して、トランスミッションとディファレ
ンシャルの間の相対位置の変化による長さと角度の変化
に対応できる構造を持っている。プロペラシャフトは車
両の構造や要求特性により２継手型、３継手型、４継手
型などが用いられる。

【０００３】従来は十字継手、フランジ、パイプ等によ
り構成されており、衝突時の軸方向衝撃力によるトラン
スミッションとディファレンシャルの間の軸方向変位を
プロペラシャフトでは吸収できない構造である。すなわ
ち、衝突時の軸方向衝撃によるトランスミッションとデ
ィファレンシャルの間の軸方向変位を吸収するところが
ないため、プロペラシャフトが突っ張り、車体に生じる
衝撃が高くなる。また、衝撃によってプロペラシャフト
のパイプ部分がくの字形に座屈して車室内に入り込むこ
とも考えられる。

【０００４】この軸方向変位を吸収し得るプロペラシャ
フトとして次のようなものが提案されている。たとえば
特開平７−４４２３号公報には、パイプ自体にくびれを
設け、衝突時、パイプのくびれ部分を座屈させることに
よって軸方向の変位を吸収し、車体に生ずる衝撃を低く
するようにした構造が示されている。また、実用新案登
録第２５２７０２４号公報には、衝突時、等速自在継手
内部部品（スタブシャフト、内輪、ボール、ケージ等）
をシールプレートを押しのけてテーパー形状で内部に弾
性体が充てんされたパイプ内に入り込ませることによっ
て、衝撃を低くするようにした構造が示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特開平７−４４２３号
公報の構造では、衝突時の軸方向衝撃力の吸収が不足
し、また、くの字形に座屈して車室内に入り込む可能性
があるという問題も解消されない。

【０００６】実用新案登録第２５２７０２４号公報の構
造では、パイプのテーパー加工や、弾性体の充てん等、
加工および作業工程が多くなり、コスト高となる。ま
た、パイプと等速自在継手の外輪との間に設けられたシ
ールプレートが通常走行時に等速自在継手の内圧によっ
て抜け出すおそれがある。

【０００７】摺動式等速自在継手は、内・外輪が相対的
に軸方向にスライド可能であるが、外輪の開口端部には
内部のグリースの漏洩を防止するためにシールプレート
が装着されている。このシールプレートは、通常運転時
における継手の内圧によって外れないように、外輪の開
口端部に形成した環状段部に嵌合させ、さらに、当該開
口端部のフランジ締結する管シャフトの端面によってシ
ールプレートを押さえるようにしている。それゆえ、等
速自在継手内部部品を外輪の開口端部から脱出させるた
めにはシールプレートが容易に外れる必要がある。この
ように、シールプレートには、通常運転時には外れては
ならず、一方、衝突時には容易に外れなければならな
い、といった相反する要請があるのである。

【０００８】そこで、この発明は、摺動式等速自在継手
を備えたプロペラシャフトの通常運転時における所期の
機能を確保しつつ、自動車が前面衝突した時に生じるト
ランスミッションとディファレンシャルとの間の軸方向
変位（短縮）をスムーズに吸収して車体に生じる衝撃を
低減させることのできる自動車用プロペラシャフトを提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の自動車用プロ
ペラシャフトは、スタブシャフトと管シャフトを摺動式
等速自在継手により連結してなるプロペラシャフトであ
って、前記等速自在継手は、管シャフトとフランジ締結
した円筒状の外輪と、スタブシャフトとスプライン結合
して外輪に対して軸方向にスライド可能な内輪と、内・
外輪間でトルクを伝達するトルク伝達部材と、外輪の前
記管シャフト側の開口端部に形成した環状凹部に圧入し
たシールプレートを具備してなり、スタブシャフトに対
する内輪の軸方向の位置決めを、スタブシャフト側から
管シャフト側に向かって所定値を越える過大な軸方向荷
重が作用したときに固定を解除し得る固定装置により行
い、外輪とフランジ締結する管シャフトの端部にスタブ
シャフトを収容し得る円筒状中空部を設け、自動車の衝
突時に、前記スタブシャフトが前記シールプレートを突
き破って前記円筒状中空部に突入するようにしたもので
ある。

【００１０】自動車が前面衝突してトランスミッション
が大きく後退した時には、スタブシャフトに過大な軸方
向力が作用して、スタブシャフト、内輪、トルク伝達部
材、ケージといった内輪まわり部品がユニットとして管
シャフト側に移動しようとする。しかし、過大な軸方向
力が作用する結果、内輪を軸方向に位置決めしていた固
定装置による固定が解除される。したがって、ケージ、
トルク伝達ボール、内輪はシールプレートに当たって停
止する一方でスタブシャフトのみが軸方向に移動し、シ
ールプレートを突き破って管シャフトの中空部に突入す
る。これにより、トランスミッションとディファレンシ
ャルとの間の軸方向変位（短縮分）が吸収され、ディフ
ァレンシャルを介して車体後部に入力する衝撃力が低減
する。したがって、車体に生じる衝撃が大幅に低減して
安全性が向上する。

【００１１】固定装置は、具体的には、内輪のスタブシ
ャフトのスプライン部端面側に配置したスナップリング
と、その反対側に配置した丸サークリップとで構成する
ことができる。丸サークリップと接する側の内輪の端面
は所定の傾斜角をなしたテーパ面とする。このテーパ面
の傾斜角は、スタブシャフトに作用する軸方向荷重が所
定値を越えた時に丸サークリップを縮径させる半径方向
分力が発生するようにして設定するもので、通常、２０
°〜５０°の範囲が適当である。２０°未満では丸サー
クリップを縮径させる半径方向分力が得られにくく、一
方、５０°を越えると半径方向分力が大きくなりすぎて
丸サークリップが外れやすくなるためである。

【００１２】シールプレートはキャップ状の芯金の外面
にゴムを一体的に付着させて形成することができる。そ
して、等速自在継手の外輪の開口端部に形成した環状凹
部に圧入することにより、リム部のゴムが環状凹部の内
周面に密着して良好なシール効果を果たす。それゆえ、
Ｏリングその他のシール部材を別途使用する必要がな
い。また、芯金の中央部にスタブシャフトのスプライン
部より大径の貫通穴を設けたことにより、スタブシャフ
トが管シャフトの中空部に突入する際、スタブシャフト
がシールプレートの芯金の貫通穴を通過すると同時にそ
の部分のゴムを容易に突き破ることができる。

【００１３】管シャフトの中空部の内径が等速自在継手
のケージの内径とほぼ等しいか若しくはそれより小さく
設定することにより、通常の走行時においてはシールプ
レートが確実に所定位置に保持され、等速自在継手の内
圧等の作用を受けてもシールプレートが外れるおそれが
ない。

【００１４】摺動式等速自在継手としては、ダブルオフ
セットジョイント、クロスグルーブジョイント、トリポ
ードジョイント等々、内・外輪間で相対的軸方向移動
（プランジング）が可能な各種の既知の等速自在継手を
使用することができる。なお、トリポードジョイントの
場合、トリポード部材に形成した３本のトラニオンにロ
ーラを回転自在に担持させ、そのローラを外輪のボール
トラックに転動自在に嵌合させた構造であることから、
トリポード部材およびローラがそれぞれここでの内輪お
よびトルク伝達ボールに相当する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面に例示したこの発明の
実施の形態を説明する。

【００１６】図１にプロペラシャフトの摺動式等速自在
継手部分を示し、すべり継手を構成する管シャフト
（１）と、パイプ（２ａ）を接合したスタブシャフト
（２）とが摺動式等速自在継手（３）により屈曲自在に
連結されている。この場合、スタブシャフト（２）およ
びパイプ（２ａ）側がトランスミッション側つまり自動
車の前側である。等速自在継手（３）はいわゆるダブル
オフセットジョイントであって、外輪（４）、内輪
（５）、トルク伝達ボール（６）、ケージ（７）を主要
な構成要素としている。

【００１７】等速自在継手（３）の外輪（４）は両端に
て開口した円筒形で、円筒状の内周面（４１）の円周方
向等間隔位置に軸方向に延びる複数のボール溝（４２）
を形成してある。外輪（４）の一方の開口端部の内周面
には環状凹部（４３）を備え、外周面にはフランジ（４
４）を備えている。環状凹部（４３）には等速自在継手
（３）内部に充填した潤滑グリースの漏出を防止するた
めのシールプレート（８）を装着してある。外輪（４）
の他方の開口端部からはスタブシャフト（２）が突き出
ており、両者間のすきまはブーツ（９）で覆われて内部
に充填した潤滑グリースの漏出および外部からの粉塵や
水等の浸入を防止している。

【００１８】内輪（５）は球状の外周面（５１）の円周
方向の等間隔位置に軸方向に延びる複数のボール溝（５
２）を備える。内輪（５）はスタブシャフト（２）とス
プラインにて結合し、軸方向にはスナップリング（２
２）と丸サークリップ（２３）で位置決めしてある。内
輪（５）の軸方向位置決めを行なうスナップリング（２
２）と丸サークリップ（２３）は、スプライン部（２
１）の端面側にスナップリング（２２）、その反対側に
丸サークリップ（２３）を配置する。

【００１９】図３に詳細に示すように、丸サークリップ
（２３）と接触する側の内輪（５）の端面には軸線に対
する傾斜角（θ）のテーパ面（５３）を形成する。傾斜
角（θ）は、スタブシャフト（２）からの内輪（５）の
抜け力に影響するため、要求け力に対し、その都度設定
されるべきものであるが、通常、２０°〜５０°の範囲
に設定する。丸サークリップ（２３）を装着するために
スタブシャフト（２）のスプライン部（２１）に形成さ
れた環状の溝（２４）は、丸サークリップ（２３）の外
径が外輪（５）のスプライン孔の内径以下になるまで縮
径できるだけの深さを有している。

【００２０】トルク伝達ボール（６）は内輪（５）の外
輪（４）のボール溝（４２）とボール溝（５２）との間
に転動自在に組み込まれてある。

【００２１】ケージ（７）は、外輪（４）の円筒状内周
面（４１）と接する球状外周面（７１）と、内輪（５）
の球状外周面（５１）と接する球状内周面（７２）とを
有し、円周方向の等間隔位置に形成したボールポケット
（７３）にトルク伝達ボール（６）を収容する。

【００２２】述べたような構成であるため、通常走向
時、内輪（５）は外輪（４）に対して軸方向にスライド
（プランジング）できる。その際にスタブシャフト
（２）と内輪（５）とトルク伝達ボール（６）とケージ
（７）は、ユニットとして外輪（４）に相対して移動す
る。

【００２３】管シャフト（１）はフランジ（１１）にて
外輪（４）のフランジ（４４）とボルト締結され、内部
に軸方向の円筒形中空部（１２）を備える。中空部（１
２）の内径（Ｄ１２）はスタブシャフト（２）のスプラ
イン部（２１）の外径より大きく設定してある。中空部
（１２）の開口端部には環状凹部を形成してあり、この
環状凹部を外輪（４）の端面に形成された環状凸部と嵌
合させてインローを形成することにより両者が同心に結
合される。管シャフト（１）は、図示した実施の形態で
は、スプライン軸（図示省略）と摺動自在に嵌合してす
べり継手を構成するスプライン孔（１４）を備えてい
る。

【００２４】外輪（４）の環状凹部（４３）に装着され
たキャップ状のシールプレート（８）は、図２に詳細に
示すように、芯金（８１）の外面にゴム（８２）を一体
的に付着させて形成されている。そして、外輪（４）の
環状凹部（４３）に、リム部（８３）の開口端側を等速
自在継手（２）の内部に向けて圧入することにより、リ
ム（８３）部のゴム（８２ａ）が環状凹部（４３）の内
周面に密着して良好なシール効果を果たす。シールプレ
ート（８）の芯金（８１）は中央部に貫通穴（８４）を
有し、その内径（Ｄ８４）はスタブシャフト（２）のス
プライン部（２１）の外径よりも大きく設定してある。

【００２５】管シャフト（１）の中空部（１２）の内径
（Ｄ１２）はケージ（７）のシールプレート側開口端部
の内径と同程度である。したがって、通常の走行時にお
いてはシールプレート（８）が確実に所定位置に保持さ
れ、等速自在継手（３）の内圧等の作用を受けてもシー
ルプレート（８）が外れることはない。すなわち、通常
走行時、等速自在継手（３）の内圧によりシールプレー
ト（８）に抜け力（Ｆ）が作用するが、シールプレート
（８）のリム部（８３）のゴム（８２ａ）が管シャフト
（１）の環状凹部（１３）の壁面（１３ａ）により固定
され、抜け止めとなる。なお、通常走向時の等速自在継
手（３）の内圧によるシールプレート（８）の抜けをよ
り確実に防止するため、管シャフト（１）の中空部（１
２）の内径（Ｄ１２）をケージ（７）のシールプレート
側開口端部の内径より小さくしてもよい。

【００２６】自動車の衝突時には、軸方向衝撃力により
等速自在継手（３）の内輪まわりユニット（スタブシャ
フト（２），内輪（５）、ボール（６）、ケージ（７）
等）が管シャフト（１）方向へ移動しようとする。この
時、シールプレート（８）にケージ（７）が接触し、丸
サークリップ（２３）が内輪（５）のテーパ面（５３）
に誘導されて縮径し、スタブシャフト（２）が内輪
（５）から管シャフト（１）方向へ抜け出るのを許容す
る。言い換えれば、丸サークリップ（２３）とテーパ面
（５３）は、スタブシャフトに対して内輪を軸方向に位
置決めする固定装置を構成し、この固定装置は、スタブ
シャフト側から管シャフト側に向かって所定値を越える
過大な軸方向荷重が作用したときに固定を解除し得るも
のである。

【００２７】また、シールプレート（８）はゴム一体構
造となっており、芯金（８１）の中央部の貫通穴（８
４）部分ではゴムのみとなっていることから、内輪
（５）から抜け出たスタブシャフト（２）はシールプレ
ート（８）の貫通穴（８４）を通過すると同時にその部
分のゴム（８２）を突き破り、図１に想像線で示すよう
に管シャフト（１）の中空部（１２）内へ入り込む。こ
れにより、トランスミッションとディファレンシャルの
間の軸方向変位をスムーズに吸収し、車体に生ずる衝撃
を低減させる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の自動車
用プロペラシャフトによれば、自動車の前面衝突時、軸
方向衝撃力によるトランスミッションとディファレンシ
ャルの間の軸方向変位（収縮分）がプロペラシャフト内
で、しかもスムーズに吸収されるため、プロペラシャフ
トに作用する衝撃力が吸収され、ディファレンシャルを
介して車体後部に入力する衝撃力を効果的に低減させる
ことができる。したがって、車体に生じる衝撃が大幅に
低減して安全性が向上する。

【００２９】また、この発明によれば、通常走行時の等
速自在継手の内圧によるシールプレートの抜けを確実に
防止することができる。衝突時の衝撃を低減させ得るこ
とはもちろん重要な効果であるが、通常走行時における
所期の機能の保全もそれに劣らず意義のあることであ
る。しかも、この発明は、組立て作業や加工工数は従来
と同じで済むためコストアップを伴うことなく実施をす
ることができ、プロペラシャフトの所期の機能を保持し
つつ自動車の安全性向上に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】プロペラシャフトの摺動式等速自在継手部分の
縦断面図である。

【図２】サークリップ部分の拡大図である。

【図３】シールプレート部分の拡大図である。

【符号の説明】

１ 管シャフト １１ フランジ １２ 中空部 Ｄ１２ 中空部内径 １３ 環状凹部 １４ スプライン孔 ２ スタブシャフト ２ａ パイプ ２１ スプライン部 ２２ スナップリング ２３ 丸サークリップ ２４ 溝 ３ 摺動式等速自在継手 ４ 外輪 ４１ 円筒状内周面 ４２ ボール溝 ４３ 環状凹部 Ｄ４３ 環状凹部内径 ４４ フランジ ５ 内輪 ５１ 球状外周面 ５２ ボール溝 ５３ テーパ面 ６ トルク伝達ボール ７ ケージ ７１ 球状外周面 ７２ 球状内周面 ７３ ボールポケット ８ シールプレート ８１ 芯金 Ｄ８１ 芯金外径 ８２ ゴム ８３ リム部 ８４ 貫通穴 Ｄ８４ 貫通穴内径 ９ ブーツ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スタブシャフトと管シャフトを摺動式等
   速自在継手により連結してなるプロペラシャフトであっ
   て、 前記等速自在継手は、管シャフトとフランジ締結した円
   筒状の外輪と、スタブシャフトとスプライン結合して外
   輪に対して軸方向にスライド可能な内輪と、内・外輪間
   でトルクを伝達するトルク伝達部材と、外輪の前記管シ
   ャフト側の開口端部に形成した環状凹部に圧入したシー
   ルプレートを具備してなり、 スタブシャフトに対する内輪の軸方向の位置決めを、ス
   タブシャフト側から管シャフト側に向かって所定値を越
   える過大な軸方向荷重が作用したときに固定を解除し得
   る固定装置により行い、 外輪とフランジ締結する管シャフトの端部にスタブシャ
   フトを収容し得る円筒状中空部を設け、自動車の衝突時
   に、前記スタブシャフトが前記シールプレートを突き破
   って前記円筒状中空部に突入するようにしたことを特徴
   とする自動車用プロペラシャフト。
2. 【請求項２】 前記固定装置が、内輪のスタブシャフト
   のスプライン部端面側に配置したスナップリングと、そ
   の反対側に配置した丸サークリップとで構成され、丸サ
   ークリップが内輪の端面に形成したテーパ面と接してい
   ることを特徴とする請求項１の自動車用プロペラシャフ
   ト。
3. 【請求項３】 前記テーパ面の傾斜角が２０°〜５０°
   の範囲内に設定したことを特徴とする請求項２の自動車
   用プロペラシャフト。
4. 【請求項４】 前記シールプレートが、キャップ状芯金
   の外面にゴムを一体的に付着してなり、かつ、芯金の中
   央部にスタブシャフトのスプライン部より大径の貫通穴
   を設けたことを特徴とする請求項１の自動車用プロペラ
   シャフト。
5. 【請求項５】 前記管シャフトの中空部の内径が等速自
   在継手のケージの内径とほぼ等しいか若しくはそれより
   小さいことを特徴とする請求項１の自動車用プロペラシ
   ャフト。