| 【発明の名称】 |
車両用継手 |
| 【発明者】 |
【氏名】三木 健二
【氏名】村井 教恭
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| 【要約】 |
【課題】回転軸の剛性もしくは強度を低下させることなく、回転軸に入力される振動が出力側に伝達されることを抑制する。
【解決手段】インターミディエイトシャフト４とドライブシャフト１とが、等速自在継手５介して動力伝達可能に連結され、かつ、ドライブシャフト１とシャフト１８とが等速自在継手１９により接続されている車両用継手において、ドライブシャフト１における回転力の入力側に、ドライブシャフト１の曲げ一次振動モードの節Ｃ１を設定するバランスウェイト１０が、ドライブシャフト１０に取り付けられている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 回転軸における回転力の入力側および出力側が、入力側伝達部材および出力側伝達部材に接続されている車両用継手において、前記回転軸の入力側または前記出力側の少なくとも一方が、曲げ一次振動の節となるように、前記回転軸に調整錘が取り付けられていることを特徴とする車両用継手。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、車両の動力伝達装置の一部に配置される継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】車両に搭載されているエンジンの回転力（トルク）は、トランスミッション、プロペラシャフト、ドライブシャフトなどの動力伝達装置を介して車輪に伝達される。これらの動力伝達装置のうち、プロペラシャフトやドライブシャフトなどの回転軸は、回転力の入力側および出力側が、入力側伝達部材および出力側伝達部材に接続された状態で回転し、トルクを伝達するように構成されている。なお、出力側伝達部材は、ナックルアームなどの構成部材に接続されている。このため、エンジンおよびトランスミッションなどのパワープラントからの強制力によって回転軸に曲げ一次振動が発生すると、この振動がナックルアームを介してボデーに伝達され、さらにはドライバーに伝達されて、振動もしくはこもり音、ギャノイズ、エンジンノイズをドライバーに感知させる。
【０００３】このようなこもり音は、回転軸の共振周波数を、車両の走行時におけるエンジン回転数の常用域から外すように高く設定すれば低減することができる。これは回転軸を中空化することにより可能であり、このように回転軸を中空化する技術の一例が、特開平６−２８１０１０号公報に記載されている。この公報に記載された車両用継手は、駆動軸と従動軸（回転軸）とを等速ジョイントにより連結するとともに、従動軸の端部に小径孔を形成することにより、従動軸の中空化を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記公報のように構成すれば、回転軸の共振周波数を高くすることができ、こもり音の原因になりにくい。しかしながら、回転軸の中空化は限界がある。すなわち、回転軸の内径をある程度まで大きくすると質量は減るので、共振周波数を高くすることはできるが、回転軸の剛性もしくは強度が低下する。その結果、回転軸の動力伝達機能および耐久性が低下するという別の問題が生じる可能性がある。
【０００５】この発明は上記事情を背景としてなされたもので、回転軸の剛性もしくは強度を低下させることなく、回転軸の入力される振動が出力側に伝達されることを抑制することのできる車両用継手を提供することを目的としている。
【０００６】
【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この発明は、回転軸における回転力の入力側および出力側が、入力側伝達部材および出力側伝達部材に接続されている車両用継手において、前記回転軸の入力側または前記出力側の少なくとも一方が、曲げ一次振動の節となるように、前記回転軸に調整錘が取り付けられていることを特徴とするものである。
【０００７】この発明によれば、回転軸の曲げ一次振動の節を、回転力の入力側に近づけることができるため、回転軸に対して半径方向の振動が入力された場合でもその振動が出力側に伝達されにくくなる。また、回転軸自体に加工を施す必要がないので、その強度もしくは剛性の低下が抑制される。
【０００８】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の車両用継手を図面に基づいて説明する。図２はこの発明の車両用継手をドライブシャフト（言い換えれば継手シャフト）１を含む構成要素に適用した場合の平面図であり、ドライブシャフト１により、デファレンシャル２とアクスルハブ（サスペンションホイール）３とが接続されている。このデファレンシャル２には、エンジン（図示せず）の動力がトランスミッション（図示せず）を経由して入力される。デファレンシャル２はリングギヤ、ピニオンギヤ、サイドギヤなどを備えた公知の構造のものであり、サイドギヤにはインターミディエイトシャフト４が接続されている。このインターミディエイトシャフト４とドライブシャフト１の一端とが等速自在継手５により連結されているとともに、ドライブシャフト１の他端とアクスルハブ３のシャフト１８とが等速自在継手１９により連結されている。そして、アクスルハブ３には車輪２０が取り付けられている。
【０００９】図１は、ドライブシャフト１とインターミディエイトシャフト４との連結部分の第１の実施形態を示す図である。等速自在継手５は、有底円筒形状のアウターレース６と円筒形状のインナーレース７とを備えている。アウターレース６はインターミディエイトシャフト４の端部に形成され、インナーレース７はドライブシャフト１の端部に取り付けられている。アウターレース６の内側に円周方向に形成されている突出部６Ａ、およびインナーレース７の外周面には、それぞれボール溝が円周方向に沿って複数形成されているとともに、これらのボール溝によりボール８が保持されている。
【００１０】上記構成の等速自在継手５により、ドライブシャフト１とインターミディエイトシャフト４とが連結され、ドライブシャフト１およびインターミディエイトシャフト４を車両に取り付けると、ドライブシャフト１の軸線Ａ１と、インターミディエイトシャフト４の軸線Ｂ１とに所定の交差角が設定される。
【００１１】また、ドライブシャフト１におけるインターミディエイトシャフト４側の端部には、軸線方向に雌ねじ部９が形成され、この雌ねじ部９に対してバランスウェイト１０がねじ込まれている。このバランスウェイト１０は、頭部１１および雄ねじ部１２を有するねじ部材であり、その雄ねじ部１２が雌ねじ部９にねじ込まれている。さらに頭部１１には、インターミディエイトシャフト４側から見た形状が六角形の締め付け用穴１３が形成されている。上記構成のバランスウェイト１０は金属材料、例えば鉄により一体成形されている。
【００１２】前記ドライブシャフト１は、その軸線方向の所定位置毎に、その直径（つまり太さ）が異なる。すなわち、インターミディエイトシャフト４側の端面１４側に大径部１５が形成され、この大径部１５に対してテーパ部１６が接続され、このテーパ部１６に小径部１７が接続されている。頭部１１の外径は、大径部１５の外径よりも大きく設定されている。
【００１３】一方、等速自在継手１９は、シャフト１８に接続された円筒形状のアウターレース２０と、ドライブシャフト１の端部に固定された円筒形状のインナーレース２１と、アウターレース２０とインナーレース２１との間に保持された複数のボール２２とを有している。また、この等速自在継手１９も等速自在継手５と同様に構成されているとともに、ドライブシャフト１のアクスルハブ３側の端部にも、前述したバランスウェイト１０が取り付けられている。なお、ドライブシャフト１の軸線Ａ１とシャフト１８の軸線（図示せず）とには、所定の交差角が設定される。
【００１４】ここで、各構成部品の材質や構造形式を説明する。ドライブシャフト１は炭素鋼、炭素鋼鋼管、ボロン鋼などの材料により構成され、アウターレース６，２０およびインナーレース７，２１は炭素鋼、クロム鋼などの材料により構成され、ボール８，２２は軸受鋼などの材料により構成されている。また、等速自在継手５，１９の形式としては、クロスグルーブ形、バーフィールド形（ツェッパ形）などを適宜用いることができる。さらに、等速自在継手５，１９は、同じ形式のものでもよいし、異なる形式のものでもよい。
【００１５】上記のようにして、ドライブシャフト１は長手方向（軸線方向）の両端が、等速自在継手５，１９により２点で支持されている。そして、エンジンのトルクがトランスミッションを介してデファレンシャル２に伝達されるとともに、このトルクが等速自在継手５を経由してドライブシャフト１に入力される。具体的には、トルクがアウターレース６からボール８に伝達され、ボール８のトルクがインナーレース７を介してドライブシャフト１に伝達される。ドライブシャフト１に伝達されたトルクは、等速自在継手１９を介して車輪２０に伝達される。
【００１６】このようなトルクの伝達時には、エンジンやトランスミッションなどのパワープラント側におけるエンジンノイズやギヤノイズなどにより、ドライブシャフト１を半径方向に振動させる強制力が入力される。これに対して、この実施形態においては、図３に示すように、ドライブシャフト１の単体の状態における一次曲げ共振モードの節（ノード）Ｃ１の位置を、ドライブシャフト１の軸線方向における回転力（トルク）の入力点Ｄ１、およびドライブシャフト１から等速自在継手１９にトルクが出力される出力点Ｅ１側に移動させている。
【００１７】具体的には、入力点Ｄ１および出力点Ｅ１と節Ｃ１とが同じ位置に設定されている。すなわち、ドライブシャフト１の両端の半径方向の移動に対する拘束力が少なくなり、いわゆるフリーの状態になっている。このドライブシャフト１の軸線方向における節Ｃ１の位置は、バランスウェイト１０の質量または締め付け量の少なくとも一方を変更すれば調整することができる。なお、節Ｃ１の調整後は、バランスウェイト１０とドライブシャフト１とを溶接して軸線方向の相対移動を防止し、節Ｃ１を固定する。
【００１８】ここで、実施形態の構成とこの発明の構成との対応関係を説明する。すなわち、ドライブシャフト１がこの発明の回転軸に相当し、バランスウェイト１０がこの発明の調整錘に相当し、等速自在継手５がこの発明の入力側伝達部材に相当し、等速自在継手１９がこの発明の出力側伝達部材に相当する。
【００１９】上記構成により、エンジンおよびトランスミッションにより構成されるパワープラントを起振源とする強制力が生し、この強制力がドライブシャフト１に入力されたとしても出力側には伝達されにくくなる。言い換えれば、ボデーに振動が伝達されることを抑制できる。したがって、車両のこもり音、トランスミッションのギヤノイズ、エンジンノイズなどを含むＮＶ（ノイズバイブレーション；騒音・振動）性能の低下を抑制することができる。なお、本出願人らが、車内音のピーク周波数とドライブシャフト共振周波数との関係を実験的に求めたところ、車内音の変化がドライブシャフト共振に支配されていることが確認された。
【００２０】また、ドライブシャフト１の軸線方向における節Ｃ１の位置の選択により、ＮＶ性能の低下を抑制している。したがって、ドライブシャフト１の曲げ強度や剛性、またはねじり強度や剛性が低下することを回避でき、トルク伝達性能および耐久性を向上することができる。
【００２１】さらに、ドライブシャフト１の軸線方向における節Ｃ１の位置を調整しており、かつ、バランスウェイト１０が鉄製であるために、ＮＶ性能の低下を抑制する機能が、車両の周囲の温度、エンジンおよびトランスミッションの振動周波数などの条件に影響されにくく、各種の条件変化に関わりなく、安定したこもりＮＶ性能制御機能を発揮できる。そして、ダイナミックダンパをドライブシャフトに取り付けて曲げ共振を抑制する構成の比較例とこの実施形態とを比較すると、ダイナミックダンパはゴムなどの弾性部材を用いているために、その共振抑制機能が温度、振動周波数などの条件により影響されやすく、実際の振動周波数が目的とする振動周波数から外れやすく、振動低減のための効果を得にくい。
【００２２】これに対して、この実施形態では、質量体としてのバランスウェイト１０をドライブシャフト１の端部に取り付けるのみである。このため、バランスウェイト１０の製造精度が高く振動周波数の調整制度が高めることができる。したがって、ドライブシャフト１に強制力が入力された場合に、ドライブシャフト１から出力される振動伝達力を低減することができる。
【００２３】さらに、ドライブシャフト１の軸線方向における節Ｃ１の位置を調整しているため、ドライブシャフト１の周辺のスペースが狭められることがない。したがって、ドライブシャフト１の周辺に設けられる他の部品、たとえばスタビライザーなどの取り回しが容易になる。
【００２４】また、バランスウェイト１０の頭部１１がインナーレース７の端面１４に接触することにより、バランスウェイト１０がインナーレース７とドライブシャフト１とを軸線方向に位置決めする機能、つまり、スナップリングと同様の機能を備えている。したがって、部品点数が低減されて車両用継手の軽量化に寄与でき、かつ、その製造コストを抑制することができる。
【００２５】さらに、ドライブシャフト１には、インターミディエイトシャフト４側の端部から軸線方向の中央に向けて外径が細くなるように構成されているため、ドライブシャフト１におけるインターミディエイトシャフト４側の端部側を可及的に重くし易くなり、軽量なバランスウェイト１０により、節Ｃ１と入力点Ｄ１および出力点Ｅ１とを同じ位置に設定することができる。
【００２６】図４は、ドライブシャフト１とインターミディエイトシャフト４との連結部分の第２の実施形態を示す断面図である。第２の実施形態においては、ドライブシャフト１の軸線方向の外径が一定に設定されている点が、第１の実施形態とは異なる。つまり、第２の実施形態においては、ドライブシャフト１の軸線方向の節Ｃ１の位置が、バランスウェイト１０の質量またはねじ込み量によってのみ調整されている。その他の構成は第１の実施形態と同様である。また、ドライブシャフト１における等速自在継手１９側の端部の構成も、図４の等速自在継手５側の端部の構成と同様であるため、その説明を省略する。この第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を得られる。
【００２７】図５は、ドライブシャフト１とインターミディエイトシャフト４との連結部分の第３の実施形態を示す断面図である。第３の実施形態においては、ドライブシャフト１とバランスウェイト２３との結合形態が、第１の実施形態とは異なる。つまり、第３の実施形態においては、ドライブシャフト１の端部に円柱形状の取付孔２４が形成されている。またバランスウェイト２３は、半球形状の頭部２５Ａと円柱形状の軸部２５とを有している。
【００２８】そして、軸部２５を取付孔２４に圧入することにより、ドライブシャフト１に対してバランスウェイト２３が固定されている。第３の実施形態のその他の構成は第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。また、ドライブシャフト１における等速自在継手１９側の端部の構成も、図５の等速自在継手５側の端部の構成と同様である。この第３の実施形態においても第１の実施形態と同様の作用効果を得られる。また、第３の実施形態によれば、軸部２５を取付孔２４に圧入する量を調整することにより、節Ｃ１の位置を調整することができる。さらに、軸部２５を取付孔２４に圧入するだけの作業により、バランスウェイト２３をドライブシャフト１に対して固定することができるため、ドライブシャフト１とバランスウェイト２３との組み付け作業性が向上する。
【００２９】図６は、ドライブシャフト１とインターミディエイトシャフト４との接続部分の構成の第４の実施形態を示す断面図である。第４の実施形態においては、バランスウェイトの構成が第１の実施形態とは異なる。つまり、第４の実施形態においては、バランスウェイトとしていわゆるボルト２６が用いられている。このボルト２６は、インターミディエイトシャフト４側から見た形状が六角形の頭部２７を有している。第４の実施形態のその他の構成は、第１の実施形態の構成と同様である。また、ドライブシャフト１における等速自在継手１９側の端部の構成も、図６の等速自在継手５側の端部の構成と同様である。この第４の実施形態においても第１の実施形態と同様の作用効果を得られる。さらに第４の実施形態においては、バランスウェイトとして既存のボルト２６を用いることができるため、格別のバランスウェイトを製造する必要がなく、その製造コストを抑制することができる。
【００３０】なお、第１の実施形態ないし第４の実施形態は、ドライブシャフトを対象として説明しているが、この実施形態は、トランスミッションとデファレンシャルとの間の動力伝達経路に設けられるプロペラシャフトに適用することもできる。この場合は、プロペラシャフトとトランスミッションおよびデファレンシャルとを２つの連結装置により別々に連結した車両用継手において、調整錘により、プロペラシャフトの軸線方向における曲げ振動の節を、トランスミッション側のトルク入力点側に移動させることになる。この場合、連結装置としては、等速自在継手の他にフックスジョイントを用いることができる。なお、ドライブシャフト１を対象とする実施形態は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車またはＦＲ（フロントエンジンリヤドライブ）車のいずれにも適用することができる。プロペラシャフトを対象とする実施形態は、ＦＲ車に適用される。
【００３１】上記の具体例に基づいて開示されたこの発明の特徴的な構成を記載すれば以下のとおりである。すなわち、回転軸の軸線方向における第１の所定箇所（入力点）に回転力が入力され前記軸線を中心として回転するとともに、前記回転軸の軸線方向における第２の所定箇所（出力点）から回転力が出力されるように構成されている車両用継手において、前記回転軸の一次曲げ振動の２つの節を、それぞれ前記第１の所定箇所および前記第２の所定箇所側に移動させる調整錘が、前記回転軸に取り付けられていることを特徴とする。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば、回転軸の曲げ一次振動の節を、回転軸における回転力の入力側に力側に近づけることができる。このため、回転軸を半径方向に振動させる強制力が回転軸に入力された際に、この振動が出力側に伝達されにくくなり、こもり音を低減することができる。また、回転軸自体に加工を施す必要がないので、その強度もしくは剛性の低下が抑制され、回転軸の動力伝達機能および耐久性を向上することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年７月６日（１９９９．７．６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８３９９８
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 丈夫
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２１００３（Ｐ２００１−２１００３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１月２６日（２００１．１．２６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１９２２２１ |
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