JP4114022B2 - 動力伝達軸 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、中間軸部の両端に自在継手を備えた動力伝達軸に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のプロペラシャフト等として用いられる動力伝達軸は、中間軸部の両端にクロスベアリング等を含む自在継手を有している。また、中間軸部としては、通常、軽量化等を目的として、プロペラチューブ等と称されるパイプが使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような動力伝達軸においては、高速で回転している状態では、伝達軸自体のアンバランス荷重や機械振動等によって、中間軸部には両端支持の梁と同様の撓みを生じる。軸の１秒間当たりの回転数が中間軸部の曲げの固有振動数と一致する付近では、共振により中間軸部の曲げ歪が極端に大きくなり、最悪の場合には折損に到る場合もある。このような危険回転数を高くするためには、中間軸部の剛性を高くしたり、あるいは重量の軽減によって軸の固有振動数を高くする必要がある。通常は、パイプ材からなる中間軸部を、その板厚を変更せずに外径を大きくする手法が採られるが、この手法では、スペース等の制約が生じるとともに、重量の相当大きな増加が避けられないという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、中間軸部の外径を大きくすることなく、かつ、さほど重量を増加させることなく、危険回転数を高くすることのできる構造を持つ動力伝達軸を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の動力伝達軸は、パイプからなる中間軸部の両端に自在継手が設けられてなる動力伝達軸において、中間軸部のパイプの内部に、当該中間軸部の軸心を中心として複数のフィンが放射状に配されて相互に一体化されてなる補強用梁が組み込まれていることによって特徴づけられる。ここで、本発明においては、補強用梁の材質は特に限定されることはなく、例えば鋼板や樹脂成形品等を使用することができる。
【０００６】
ここで、本発明においては、上記補強用梁は一体成形された合成樹脂製であり、上記パイプとともに長手方向に伸びていること構成（請求項２）を採用することができる。
【０００７】
また、本発明においては、上記両端所定部分の直径が上記両端所定部分以外の直径よりも大きい構成（請求項３）を採用することができる。
【０００８】
また、本発明においては、補強用梁のフィンの数は任意であるが、少なくとも３枚以上とすることが望ましい。
本発明は、中間軸部のパイプ内に補強用梁を組み込むことにより、軸の固有振動時における中間軸部の曲げ剛性を向上させようとするものである。すなわち、中間軸部のパイプが固有振動により撓むとき、その内部に組み込まれた補強用梁を構成するいずれか一つまたは複数のフィン先端との接触によって、パイプの撓み量はある限度以下に抑制される。
【０００９】
具体的には、例えば芯間距離Ｌ（図２参照）＝１５００ｍｍの動力伝達軸で、中間軸部のパイプが外径１１０ｍｍ、内径１００ｍｍ、長さ１２００ｍｍ程度である場合、そのパイプには共振時において振動全幅で１０ｍｍ程度のたわみ振動が発生する。パイプの内部に補強用梁を組み込んでおけば、パイプの内周面と補強用梁のフィン先端部との隙間に応じた量だけパイプが撓んだときにこれら両者が接触する。パイプ内周面と補強用梁のフィン先端部との隙間を上記したパイプの撓み振動振幅１０ｍｍ程度との関連において適当量以下、例えば１ｍｍ程度以下、に設定するとともに、補強用梁自体の曲げ剛性をある程度以上に設定しておけば、中間軸部の曲げ剛性は実質的に向上し、動力伝達軸の危険回転数を高くすることができる。そして、本発明における補強用梁は、中間軸部のパイプ内に組み込まれるが故にスペース上の制約が生じることがなく、また、複数のフィンを軸心から放射状に突出させた形状であるため、中間軸部の重量もさほど増大することもない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態の分解斜視図で、パイプ１１の両端部を除く部分を省略して示す図であり、図２はそのクロスベアリング２３および３２より先端部分を省略した状態で示す断面図である。中間軸部１の両端には、それぞれ公知の自在継手２，３が設けられている。一方の自在継手２は、中間軸部１を構成するパイプ１１の一端に溶接されたスプラインシャフト２１、そのスプラインシャフト２１が挿入されるスリーブヨーク２２、そのスリーブヨーク２２に対してクロスベアリング２３を介して連結される円筒穴ヨーク２４を主たる構成要素としている。また、他方の自在継手３は、中間軸部１のパイプ１１に溶接されたウエルドヨーク３１、そのウエルドヨーク３１にクロスベアリング３２を介して連結される円筒穴ヨーク３３を主たる構成要素としている。
【００１１】
中間軸部１のパイプ１１内には補強用梁１２が組み込まれている。この例において補強用梁１２は合成樹脂の一体成形品であり、図３にその軸直交断面図を示すように、その軸心を中心として６枚のフィンＦが互いに等角度で放射状に配さた構造を有している。補強用梁１２とパイプ１１との係合関係は、パイプ１１の内径面に対して補強用梁１２が圧入されることによって互いに固定された状態となっている。より具体的には、補強用梁１２はその両端部所定長さの部分における直径（フィン１２の高さ）が他領域に比して大となった圧入部１２ａ，１２ｂを有しており、この両端の圧入部１２ａ，１２ｂにおいてのみパイプ１１に対して圧入され、それ以外の部分ではパイプ１１の内周面との間に若干の隙間が形成されて、組み込み作業の容易化が図られている。
【００１２】
また、補強用梁１２の長さはパイプ１１の長さよりも短く、補強用梁１２の両端は、パイプ１１とスプラインシャフト２１、および、パイプ１１とウエルドヨーク３１との溶接部Ｗに対して所定距離だけ離れて位置している。これは、パイプ１１内に補強用梁１２を圧入した後、パイプ１１の両端にスプラインシャフト２１およびウエルドヨーク３１を溶接する際、その溶接熱の影響が樹脂製の補強用梁１２に及ぶことを防止するためである。
【００１３】
以上の本発明の実施の形態によれば、軸の回転数がパイプ１１の共振回転数の近傍となって、パイプ１１が大きく撓もうとしても、パイプ１１の内周面が補強用梁１２のフィンＦに接触するため、その撓み量はパイプ１１の中央部分における補強用梁１２との間の隙間に応じた量に規制され、中間軸部１の全体としての曲げ剛性は高くなって、軸の危険回転数が実質的に高くなる。
【００１４】
ここで、この種の動力伝達軸におけるパイプ１１は、通常、引き抜き鋼管等を特に機械加工することなく使用するため、その内径寸法は一様でないことが予想されるが、前記したように、危険回転数における軸の撓み量は数ｍｍ以上にも達するため、補強用梁１２がその両端部においてパイプ１１に対して確実に圧入されてさえいれば、それ以外の部分でパイプ１１と補強用梁１２との間の隙間がある程度大きくとも、上記の効果を奏することができる。なお、以上の実施の形態においては、補強用梁１２として樹脂の一体成形品を用いたが、本発明はこれに限定されることなく、例えば鋼板を溶接等によって一体化したもの等をも使用し得ることは勿論である。この場合、補強用梁１２の両端と、パイプ１１の両端の溶接部Ｗとの間の距離は特に設ける必要はない。また、補強用梁１２のフィンＦの枚数は６に限られることなく、必要な曲げ剛性が得られるならば３枚以上任意の枚数とすることができる。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、両端に自在継手を備えた動力伝達軸の中間軸部を構成するパイプの内部に、複数のフィンを放射状に配して一体化した補強用梁を組み込んでいるので、中間軸部の直径を大きくすることなく、かつ、さほど重量を増大させることなく、中間軸部の曲げ剛性を高くして、危険回転数を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態の分解斜視図で、パイプの中央部分を省略して示す図である。
【図２】 本発明の実施の形態であって、パイプの両端部のクロスベアリングより先端部分を省略した断面図である。
【図３】 同じく本発明の実施の形態の補強用梁の軸直交断面図である。
【符号の説明】
１ 中間軸部
１１ パイプ
１２ 補強用梁
２，３ 自在継手
２１ スプラインシャフト
２２ スリーブヨーク
２３，３２ クロスベアリング
２４，３３ 円筒穴ヨーク
３１ ウエルドヨーク
Ｆ フィン
Ｗ 溶接部

Claims (3)

1. パイプからなる中間軸部の両端に自在継手を備えた動力伝達軸において、上記中間軸部のパイプの内部に、当該中間軸部の軸心を中心として複数のフィンが放射状に配されて相互に一体化されてなる補強用梁が組み込まれ、この補強用梁は、その両端部所定部分が上記パイプ内周面に圧入されているとともに、その両端所定部分以外の部分と上記パイプの内周面との間には隙間が形成されていることを特徴とする動力伝達軸。
2. 上記補強用梁は一体成形された合成樹脂製であり、上記パイプとともに長手方向に伸びていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達軸。
3. 上記両端部所定部分の直径が上記両端部所定部分以外の直径よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の動力伝達軸。

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