JP2004322816A - Impact drag reducing structure of propeller shaft for vehicle - Google Patents

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明 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an impact drag reducing structure of a propeller shaft for a vehicle that can recognize a behavior characteristic, can secure reduction of impact resistance, and has high reliability. <P>SOLUTION: The propeller shaft 1 connects a front propeller shaft 2 to a rear propeller shaft 5 via a joint 10. The joint 10 comprises a cylindrical outer case 20 having an extension 22 continuing to a small-diameter range 23 and a large-diameter range 25 via a base section 21 and a step section 24, a joint shaft 11 of which base 12 is connected to the rear end of the front propeller shaft 2 and front end shaft 14 is inserted into an outer case 20, and a torque transmission section 10A that is arranged between the base section 21 and the front end shaft 14, and axially movably engages the outer case 20 with the joint shaft 11 to transmit rotation torque. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの駆動力を駆動輪に伝達する車両用プロペラシャフトの衝撃抗力低減構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、四輪駆動車（４ＷＤ）やフロントエンジンリヤドライブ（ＦＲ）の車両の動力伝達系は、車体に対して前後方向に配設するプロペラシャフトの前端部が車体前部に搭載したエンジン側の出力軸に連結すると共に、後端部がディファレンシャル装置を介して駆動輪である後輪の駆動軸に連結している。
【０００３】
このプロペラシャフトは、車体に対して前後方向に延在して配設されることから、例えば車両の衝突時に車体前方から作用する衝撃荷重による車体の変形に対してプロペラシャフトが突っ張る状態となり、車体変形による衝撃荷重の吸収に影響を及ぼす。
【０００４】
そこで、車体前後方向に延在して配置されるプロペラシャフトを、その軸方向の荷重によって収縮させて車両の前方側からの衝撃荷重を吸収して搭乗者を保護する種々の衝撃抗力低減構造が提案されている。
【０００５】
例えば、図１０に動力伝達系を概略的に示し、かつ図１１に図１０のＣ部拡大断面図を示すように、フロントプロペラシャフト１０１と、このフロントプロペラシャフト１０１の後端部にユニバーサルジョイント１１０を介して連結したリヤプロペラシャフト１０５とによってプロペラシャフト１００を形成する。フロントプロペラシャフト１０１の前端部をユニバーサルジョイント１１２を介してエンジンおよび変速機を備えたパワーユニット１１３の出力軸に連結すると共に、リヤプロペラシャフト１０５の後端部をユニバーサルジョイント１１４を介して駆動輪である後輪用のディファレンシャル装置１１６に連結する。さらに、フロントプロペラシャフト１０１を長尺の前部シャフト本体１０２と短尺の後部シャフト本体１０３により構成し、前部シャフト本体１０２の後端部と後部シャフト本体１０３の前端部とに所定以上の荷重により変形可能なコーン状の連結体１０４ａ、１０４ｂを設けて、これら両連結体１０４ａと１０４ｂを相対向させて互いに端部を結合する。
【０００６】
このように構成されたプロペラシャフト１００を適用した車両において、衝突等に伴ってパワーユニット１１３が車体後方に向かって移動してフロントプロペラシャフト１０１に衝突荷重が作用すると、フロントプロペラシャフト１０１の前部シャフト本体１０２と後部シャフト本体１０３との間に配置された連結体１０４ａおよび１０４ｂが座屈してフロントプロペラシャフト１０１が収縮すると共に、連結体１０４ａ、１０４ｂの座屈により衝撃荷重を吸収するものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−３０９１４６号公報（段落番号００１３、図１、図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に記載のプロペラシャフト１００によると、車両の衝突時に車体前方から作用する衝撃荷重によって連結体１０４ａおよび１０４ｂが座屈してプロペラシャフト１００が収縮することによって、車体の変形による衝撃荷重の吸収が可能になる。
【０００９】
しかし、コーン状の連結体１０４ａ、１０４ｂを座屈させるには比較的大きな荷重を要し、十分な車体変形による円滑な衝撃荷重の吸収が達成できないことが懸念される。
【００１０】
一方、プロペラシャフト１００は、主として回転トルクを伝達するものであるが、プロペラシャフト１００を収縮するための前部シャフト本体１０２と後部シャフト本体１０３との間に連結体１０４ａ、１０４ｂを配置した場合、車両の発進時や急制動時あるいはバンプ・リバウンド時に軸方向の荷重が作用するので、常時の走行時に連結体１０４ａ、１０４ｂには回転トルクと軸方向の荷重が繰り返し作用するため疲労により破壊し易くなる可能性が高い。このため、連結体１０４ａ、１０４ｂの強度を予め高く設定することが考えられるが、連結体１０４ａ、１０４ｂの衝撃抗力が増大して車体変形による円滑な衝撃荷重の吸収が阻害される。また、連結体１０４ａ、１０４ｂによる抗力特性の経時変化を予想することは困難であり、かつ衝突等による衝撃荷重が作用する時期は知り得ないのであるから、実際に衝撃荷重が作用した場合のプロペラシャフトの挙動特性を予想することが極めて困難である。さらに、連結体１０４ａ、１０４ｂの配設により従来のプロペラシャフトと大きく構造が相違することから、従来のプロペラシャフトと挙動特性が大きく異なり、その挙動特性の予想が困難で挙動特性のチューニングが難しく信頼性の低下を招く要因となる。
【００１１】
また、プロペラシャフトを形成する中空円筒状のシャフトチューブを部分的に拡管加工あるいは縮管加工して、衝撃荷重による収縮を可能にすることもあるが、拡管加工あるいは縮管加工は加工形状が制限されて、急変する断面形状が困難で緩やかに変化することから、衝撃抗力の低減が達成できないことが懸念される。
【００１２】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、経時変化が極めて少なく衝撃荷重が作用した際のプロペラシャフトの挙動特性を予め想定可能で、かつ安定した衝撃抵抗低減が確保できる信頼性に優れた車両用プロペラシャフトの衝撃抗力低減構造を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に記載の車両用プロペラシャフトの抗力低減構造の発明は、フロントプロペラシャフトと、該フロントプロペラシャフトの後端部にジョイントを介して前端部が結合されるリヤプロペラシャフトを備えた車体前後方向に沿って延在するプロペラシャフトの衝撃抗力低減構造において、上記ジョイントは、ベース部および段差部を介して小径範囲と大径範囲が連続すると共に端部が上記リヤプロペラシャフトの前端部に結合された延長部が軸方向に連続して一体形成された円筒状のアウタケースと、基部が上記フロントプロペラシャフトの後端部に結合されて先端軸部が上記アウタケース内に挿入されるジョイントシャフトと、上記アウタケースのベース部とジョイントシャフトの先端軸部との間に配置されてアウタケースとジョイントシャフトとを軸方向に移動自在に係合し、かつ回転トルクを伝達するトルク伝達部とを有し、車体前方方向からの衝撃荷重によるフロントプロペラシャフトの軸方向移動に伴って上記アウタケースに当接して該衝撃荷重をアウタケースに伝達すると共にジョイントシャフトのアウタケース内への進入量を規制する荷重伝達手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項１の発明によると、通常の走行にけるパワーユニットから回転トルクが、フロントプロペラシャフト、ジョイントおよびリヤプロペラシャフトを介して伝達が円滑にされると共に、ジョイントによって車両車両の発進時や、急制動時あるいはバンプ・リバウンド時にフロントプロペラシャフトとリヤプロペラシャフトの軸方向の相対移動が許容され、車体の振動や騒音が低減されて優れた乗り心地および居住性が確保できる。
【００１５】
一方、車体前方から衝撃荷重が作用したときには、フロントプロペラシャフトの後退に伴ってジョイントシャフトが、トルク伝達部によって極めて小さい荷重によって円滑にアウタケース内に進入して、フロントプロペラシャフトの後退に伴ってプロペラシャフトが収縮する。この収縮によりプロペラシャフトの突っ張りが回避されて車体変形が容易になり、車体変形による衝撃荷重の吸収による衝撃の緩和が得られる。しかる後、荷重伝達手段がアウタケースに当接すると、衝撃荷重がアウタケースに伝達され、延長部の小径範囲と段差部の連続部分および段差部と大径範囲の連続部分が座屈変形してさらに衝撃荷重を吸収して衝撃を緩和する。
【００１６】
また、ジョイントやフロントプロペラシャフト、リヤプロペラシャフトにおける特性の経時変化がなく、実際に衝撃荷重が作用した場合のプロペラシャフトの挙動特性を予め実験あるいはシミュレーションに基づいて想定することが極めて容易であり、挙動特性のチューニングが容易にできる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１の車両用プロペラシャフトの衝撃抗力低減構造において、上記ジョイントシャフトの進入量が規制されたときは、上記トルク伝達部によるアウタケースとジョイントシャフトの係合が解除されることを特徴とする。
【００１８】
請求項２の発明によると、ジョイントシャフトの進入量が規制されたときには、トルク伝達部によるアウタケースとジョイントシャフトの係合が解除され、アウタケースの延長部およびアウタケースに結合されたリヤプロペラシャフトの座屈が容易になり、延長部およびリヤプロペラシャフトの座屈による衝撃荷重の吸収が効率的に得られる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２の車両用プロペラシャフトの衝撃抗力低減構造において、上記延長部は、上記ベース部に連続する円筒状の小径範囲と、該小径範囲に連続して拡径する段差部と、該段差部に連続して端部が上記リヤプロペラシャフトに結合する円筒状の大径範囲とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項３の発明によると、延長部をベース部に連続する小径範囲に続いて段差部を介して大径範囲を形成することによって、ジョイントシャフトと延長部の干渉が回避されて延長部の座屈抵抗が小さくなり、座屈が容易になり座屈抗力の低減が期待できる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかの車両用プロペラシャフトの衝撃抗力低減構造において、上記段差部は、上記ジョイントシャフトの進入量が規制されたときの軸方向の先端軸部位置であることを特徴とする。
【００２２】
請求項４の発明によると、ジョイントシャフトの先端軸部あるいは先端軸部に設けられたトルク伝達部が段差部に当接して衝撃荷重を伝達し、この段差部を変形の起点して比較的小さな荷重による座屈変形行われ、座屈抗力低減が得られる。
【００２３】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の車両用プロペラシャフトの衝撃抗力低減構造において、上記荷重伝達手段は、上記ジョイントシャフトを車体に回転自在に支持するセンタ軸受部に、上記アウタケースの端部に対向して設けられた凸部であることを特徴とする。
【００２４】
請求項５に記載の発明によると、既存のセンタ軸受部に凸部を設ける簡単な構成で荷重伝達手段が形成でき、かつこの凸部がアウタケースの端部に当接して、衝撃荷重がアウタケースの特定部位に伝達することによって、アウタケースに結合されたリヤプロペラシャフトを所望の方向に座屈させることができる。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかの車両用プロペラシャフトの衝撃抗力低減構造において、上記大径範囲と段差部の連続部分の曲率が小径範囲と段差部の連続部分の曲率と異なることを特徴とする。
【００２６】
請求項６の発明によると、小径範囲と段差部の連続部分に対し段差部と大径範囲の連続部分の曲率を大きくすることによって、断面の急変する部分が比較的大径に形成され、大径側が衝撃荷重を吸収しやすくなると共に、回転トルクに対する小径部位の強度低下が回避できる。また、小径範囲と段差部の連続部分に対し段差部と大径範囲の連続部分の曲率を小さくすることによって小径側が衝撃荷重を吸収しやすくなる。
【００２７】
請求項７に記載の発明は、請求項１または２の車両用プロペラシャフトの衝撃抗力低減構造において、上記延長部は、上記ベース部に連続する円筒状の第１小径範囲と、該第１小径範囲に連続して拡径する第１段差部と、該第１段差部に連続する円筒状の大径範囲と、該大径範囲に連続して縮径する第２段差部と、該第２段差部に連続して上記リヤプロペラシャフトに結合する円筒状の第２小径範囲とを有し、上記第２段差部は、ジョイントシャフトの進入量が規制されたときの軸方向の先端軸部位置であることを特徴とする。
【００２８】
請求項７の発明によると、ジョイントシャフトの先端軸部あるいはトルク伝達部が第２段差部と第２小径範囲の連続部分に当接して該部に衝撃荷重が入力され、該部が座屈変形の起点となってより円滑に座屈変形することが可能になり、プロペラシャフトによる衝撃荷重の吸収が向上し、信頼性の向上が得られる。
【００２９】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の車両用プロペラシャフトの衝撃抗力低減構造において、延長部の端部は、上記リヤプロペラシャフトの中空円筒状のシャフトチューブの前端部に摩擦接合されたことを特徴とする。
【００３０】
請求項８の発明によると、延長部の端部とシャフトチューブを摩擦圧接することによって、接合強度が確保でき、かつ電弧溶接のように溶接熱による延長部とシャフトチューブに「溶け落ち」の発生がなく、延長部とシャフトチューブの薄肉化が可能になり、プロペラシャフトの軽量化が期待できる。
【００３１】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれかの車両用プロペラシャフトの衝撃抗力低減構造において、上記トルク伝達部は、上記ジョイントシャフトの先端軸部に設けられ外周に軸方向に延在する複数のボール溝が形成されたインナレースと、上記アウタケースのベース部内周に上記ボール溝に対向して軸線方向に延在して形成されたボール溝と、上記対向してインナレースに形成されたボール溝とベース部に形成されたボール溝とに嵌合する複数のボールとを有することを特徴とする。
【００３２】
請求項９の発明は、トルク伝達部の具体的構造であって、トルク伝達部を、ジョイントシャフトの先端軸部に設けられるインナレースおよびアウタケースのベース部に対向して形成されたボール溝にボールを嵌合する、いわゆるダブルオフセットジョイントによって形成することができる。
【００３３】
請求項１０に記載の車両用プロペラシャフトの衝撃抗力低減構造の発明は、フロントプロペラシャフトと、該フロントプロペラシャフトの後端部にジョイントを介して前端部が結合されるリヤプロペラシャフトを備えた車体前後方向に沿って延在するプロペラシャフトの衝撃抗力低構造において、上記ジョイントは、段差部を介して円筒状の小径範囲と大径範囲が軸方向に連続して端部がフロントプロペラシャフトあるいはリヤプロペラシャフトに結合する延長部を備えたことを特徴とする。
【００３４】
請求項１０の発明によると、車体前方から衝撃荷重が作用したときには、フロントプロペラシャフトの後退に伴って、ジョイントシャフトの延長部の小径範囲と段差部の連続部分および段差部と大径範囲の連続部分が座屈変形して収縮し、車体変形による効率的な衝撃荷重の吸収が可能になり、衝撃が緩和できる。また、ジョイントやフロントプロペラシャフト、リヤプロペラシャフトにおける特性の経時変化がなく、実際に衝撃荷重が作用した場合のプロペラシャフトの挙動特性を実験あるいはシミュレーションに基づいて予め予想することが極めて容易であり、挙動特性のチューニングが容易にできる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による車両用プロペラシャフトの衝撃抗力低減構造の実施の形態を図を参照して説明する。
【００３６】
（第１実施の形態）
本発明の第１実施の形態を図１乃至図７を参照して説明する。なお、各図において矢印Ｆは車体前方方向を示している。
【００３７】
図１は四輪駆動車やフロントエンジンリヤドライブの車両の駆動系に使用されるプロペラシャフト１の全体斜視図である。プロペラシャフト１は、フロントプロペラシャフト２と、このフロントプロペラシャフト２の後端部にジョイント１０を介して連結したリヤプロペラシャフト５とによって構成される。フロントプロペラシャフト２の前端部がユニバーサルジョイント７を介して、車体前部に搭載された図示しないエンジンと変速機構とを備えたパワーユニットの出力軸に連結する。一方、リヤプロペラシャフト５の後端部がユニバーサルジョイント８を介して図示しない駆動輪である後輪のディファレシャル装置に連結される。さらに、フロントプロペラシャフト２とリヤプロペラシャフト５を連結するジョイント１０を、図２に車体下部の要部斜視図を示すようにセンタ軸受部４０によって車体６０の下面６１に回転自在に支持している。
【００３８】
図３は、プロペラシャフト１の衝撃抗力低減構造を形成するフロントプロペラシャフト２の後端部とリヤプロペラシャフト５の前端部との連結部分を示す図１のＩ−Ｉ線断面図であり、図４は図３のＡ部拡大図、図５は図３のＢ部拡大図である。
【００３９】
ジョイント１０は、フロントプロペラシャフト２の後端部に結合されるジョイントシャフト１１およびリヤプロペラシャフト５の前端部に結合されるアウタケース２０を有している。
【００４０】
ジョイントシャフト１１は、フロントプロペラシャフト２を形成する板金製で中空円筒状のシャフトチューブ３の後端部３ａに結合される円柱状の基部１２と、この基部１２の後端に段部１２ｂを介して連続する基部１２より小径の主軸部１３と、主軸部１３の後端に段部１３ｂを介して連続する主軸部１３より小径の先端軸部１４が同軸上で一体に連続形成された略柱状に形成されている。
【００４１】
このジョイントシャフト１１は、リング状に形成された基部１２の前端部１２ａがシャフトチューブ３の後端部３ａに摩擦圧接によって一体結合される。このようにジョイントシャフト１１の前端部１２ａとシャフトチューブ３の後端部３ａを摩擦圧接することによって、電弧溶接の場合に溶接熱により薄い基部１２とシャフトチューブ３に発生することが懸念される「溶け落ち」が防止でき、基部１２とシャフトチューブ３の薄肉化が可能になり、フロントプロペラシャフト２の重量軽減が期待できる。
【００４２】
ジョイントシャフト１１の先端軸部１４の先端部に、外周に軸方向に沿って伸びる複数のボール溝１６ａが形成された環状のインナレース１６がスプライン嵌合して装着され、かつクリップ１７によって固定される。
【００４３】
一方、リヤプロペラシャフト５の前端部に結合されるアウタケース２０は、図３および図５に示すように機械加工によって円筒状のベース部２１およびこのベース部２１に一体に連続形成された延長部２２を有する略円筒状に形成されている。
【００４４】
ベース部２１の内周面に、インナレース１６の各ボール溝１６ａと対向して軸方向に延在する複数のボール溝２１ａが形成されている。さらにベース部２１の内周面には各ボール溝２１ａの前端に沿って環状のクリップ溝２１ｂが形成され、かつ各ボール溝２１ａの後端に沿って環状のジョイントキャップ装着部２１ｃが形成されている。
【００４５】
延長部２２は、ベース部２１の後端から同径で連続する円筒状の小径範囲２３と、この小径範囲２３の後端に内周端が連続して拡径する段差部２４と、この段差部２４の外周端に前端が連続して後方に同径で連続する円筒状の大径範囲２５とが連続形成される。ここで、特に断面形状における小径範囲２３の後端と段差部２４の内周端との連続部分２６の曲率に対し、段差部２４の外周端と大径範囲２５の前端との連続部分２７の断面形状の曲率を大きく設定する。この連続部分２６および２７の曲率は、加工制限の少ない機械加工によって容易に所定の形状に加工できる。なお、断面形状における小径範囲２３の後端と段差部２４の内周端との連続部分２６の曲率に対し、段差部２４の外周端と大径範囲２５の前端との連続部分２７の断面形状の曲率を小さく設定してもよい。
【００４６】
このアウタケース２０は、そのジョイントキャップ装着部２１ｃに円板状で外周にフランジが折曲形成されたジョイントキャップ２８を圧入して内部をベース部２１側と延長部２２側とに区画する。そして、リヤプロペラシャフト５を形成する板金製で中空円筒状のシャフトチューブ６の前端部６ａに、リング状に形成された延長部２２の端部２２ａが摩擦圧接によって一体に結合される。すなわち、機械加工されたアウタケース２０の端部２２ａと板金製のシャフトチューブ６の前端部６ａを摩擦圧接することによって、この接合部における酸化物やその他の異物が圧接力で溶接面外に押し出されて均一な接合組織となり接合強度が確保でき、かつ電弧溶接のように溶接熱により発生することのある延長部２２とシャフトチューブ６の「溶け落ち」がなく、延長部２２とシャフトチューブ６の薄肉化が可能になり、リヤプロペラシャフト５の軽量化が期待できる。
【００４７】
さらに、ジョイントシャフト１１の先端軸部１４に配設されたインナレース１６の外周に形成された各ボール溝１６ａに、リング状のゲージ３０に保持されたボール３１をそれぞれ嵌合させて装着する。このゲージ３０およびボール３１が装着されたインナレース１６をアウタケース２０内に挿入して、互いに対向するインナレース１６の各ボール溝１６ａとベース部２１の各ボール溝２１ａとの間にゲージ３０に保持されたボール３１を嵌合させる。このジョイントシャフト１１に取り付けられたインナレース１６のボール溝１６ａ、アウタケース２０のボール溝２１ａ、およびボール溝１６ａと２１ａに嵌合するボール３１によってジョイントシャフト１１とアウタケース２０と間を軸方向移動自在に係合して回転トルクを伝達するトルク伝達部１０Ａが形成される。
【００４８】
かつクリップ溝２１ｂにリング状のクリップ３２を嵌合装着してインナレース１６がアウタケース２０から抜け出すのを防止する。アウタケース２０とジョイントシャフト１１の先端軸部１４との間は、アウタケース２０内の潤滑剤を保護すると共に外部からの異物侵入を防止するためにゴム等の弾性部材からなる筒状のブーツ３３によって封止している。
【００４９】
このように構成されたジョイント１０は、フロントプロペラシャフト２に取り付けられたジョイントシャフト１１の先端軸部１４に設けられたインナレース１６、リヤプロペラシャフト５に取り付けられたアウタレース２１、インナレース１６およびアウタケース２１に形成されたボール溝１６ａと２１ａとの間に嵌合するボール３１等によってフロントプロペラシャフト２とリヤプロペラシャフト５とを等速で回転トルクを伝達すると共に、互いの相対角度および軸方向の相対移動を許容するダブルオフセットジョイント（ＤＯＪ）を構成する。
【００５０】
次に、ジョイント１０を車体６０の下面６１に支持するセンタ軸受部４０を図２および図４によって説明する。
【００５１】
センタ軸受部４０は、ジョイントシャフト１１に嵌合するベアリング４１と、ベアリング４１の外周に固定された内筒部材４２と、この内筒部材４２の外周にインシュレータ４３を介して連結された外筒部材４４と、この外筒部材４４を車体６０の下面６１に取り付けるブラケット５３を有している。
【００５２】
ベアリング４１は、そのインナレース４１ａがジョイントシャフト１１の主軸部１３に嵌合し、かつ主軸部１３に形成されたクリップ溝に嵌合するクリップ４６に係止された円筒状のスペーサ４７と段差部１２ａとの間に挟持して支持される。
【００５３】
内筒部材４２は、ベアリング４１のアウタレース４１ｂの外周に本体部４２ａが嵌合し、この本体部４２ａのから拡径して環状に形成された大径部４２ｂと、本体部４２ａからアウタレース４１ｂの後面に沿って縮径する段差部４２ｃを介してスペーサ４７に沿って円筒状に延在する小径部４２ｄとが一体形成された略円筒状に形成されている。さらに、段差部４２ｃから小径部４２ｄの上面に沿って延伸してアウタケース２０の前端部の上部に対向する荷重伝達部手段である凸部４８が設けてある。なお、この凸部４８からアウタケース１０の前端までの距離と、ジョイント１０におけるインナレース１６から段差部２４までの距離がほぼ等しく設定されている。
【００５４】
内筒部材４２の小径部４２ｄ内に断面略Ｃ字状或いはＵ字状で環状に形成されたリテーナ４９が設けてある。ベアリング４１の両側にリテーナ４９および内筒部材４２の小径部４２ｄとジョイントシャフト１１との間を封止するリング状のオイルシール５１ａ、５１ｂが配設されている。
【００５５】
インシュレータ４３は、ゴム等の弾性部材製であって、内周が内筒部材４２に結合され外周が外筒部材４４に結合された断面略Ｃ字状で連続する環状に形成されインシュレータ部４３ａおよび、インシュレータ部４３ａから内筒部材４２に沿って延設されて小径部４４ｄおよび凸部４８を覆う円筒状の延設部４３ｂを有している。
【００５６】
外筒部材４４には、外筒部材４４を車体に固定するためのブラケット５３が取り付けられる。ブラケット５３は、図１および図２に示すように外筒部材４４の下面に沿って結合される帯状であって、その両端に形成された取付部５４に車体前側がスリット状に開放されたボルト孔５５が形成され、かつボルト孔５５を貫通するボルト５６によって車体６０の下面６１に取り付けられる。この構成により、所定以上の車体前方方向からの衝撃荷重によって取付部５４が破損して車体６０の下面６１から脱落するように構成される。
【００５７】
次にこのように構成されたプロペラシャフト１０の衝撃抗力低減構造の作用について説明する。
【００５８】
通常の走行において、パワーユニットからの回転トルクが、フロントプロペラシャフト２からジョイント１０を介してリヤプロペラシャフト５に伝達され、リヤプロペラシャフト５からディファレンシャルを介して後輪にトルク伝達される。この走行に際し、ジョイント１０によってフロントプロペラシャフト２とリヤプロペラシャフト５の軸方向の相対移動が許容され、車両車両の発進時や、急制動時あるいはバンプ・リバウンド時にパワーユニットおよびディファレンシャルの揺動等に伴うプロペラシャフト１を介してパワープラント側からディファレンシャル装置側およびディファレンシャル装置側からパワープラント側への振動伝達が防止されて車体６０への振動伝達が減少する。また、プロペラシャフト１の中間部であるフロントプロペラシャフト２とリヤプロペラシャフト５を連結するジョイント１０をセンタ軸受部４０を介して車体６０に回転自在に支承することによって、プロペラシャフト１が高速回転した際の振れが防止されて車両の振動および騒音が有効的に抑制されて、乗り心地および居住性の向上が確保できる。
【００５９】
一方、車両衝突等によって車体前方から車体前部に所定以上の衝撃荷重が作用した際には、その衝撃荷重によってパワーユニットが車体の後方に向かって移動、すなわち後退すると、ユニバーサルジョイント７を介してフロントプロペラシャフト２に衝撃荷重が作用し、フロントプロペラシャフト２が後退する。このフロントプロペラシャフト２の後退によりジョイントシャフト１１を支持するセンタ軸受部４０が共に後退移動し、センタ軸受部４０の僅かな後退によって、車体６０にボルト５６で結合されたブラケット５３の取付部５４が破損して、センタ軸受部４０と共にジョイント１０が脱落する。このジョイント１０の脱落によって車体６０との関係が遮断されてフロントプロペラシャフト２の後退が容易になる。
【００６０】
フロントプロペラシャフト２の後退に伴って、ジョイントシャフト１１が、リヤプロペラシャフト５に取り付けられたアウタケース２０のボール溝２１ａとインナレース１６のボール溝１６ａの間に嵌合するボール３１の転動によって極めて小さい荷重によって円滑にアウタケース２０内に進入して後退する。ジョイントシャフト１１のアウタケース２０内への進入によって先端軸部１４の先端でジョイントキャップ装着部２１ｃに嵌合支持されたジョイントキャップ２８を押動して外し、さらにジョイントシャフト１１の後退によるインナレース１６の後退によってアウタケース２０のボール溝２１ａからボール３１が抜け出してジョイントシャフト１１とアウタケース２０の係合が解除される。
【００６１】
このフロントプロペラシャフト２の後退に伴うプロペラシャフト１の収縮によって、プロペラシャフト１による車体に対する突っ張りが回避されて車体変形が容易になり、車体変形による衝撃荷重の吸収が確実に行われ、円滑な衝撃の緩和が得られる。
【００６２】
しかる後、図６に示すようにフロントプロペラシャフト２と一体的に後退するセンタ軸受部４０に設けられた凸部４８が、アウタケース２０の前端上部に当たり、ジョイント１１のアウタケース２０に対する進入量が規制され、かつフロントプロペラシャフト２の後退による衝撃荷重がセンタ軸受部４０の凸部４８からリヤプロペラシャフト５の前端部に結合されたアウタケース２０に入力される。
【００６３】
前方から衝撃荷重が入力されたアウタケース２０は、その断面形状が急変する延長部２２の小径範囲２３と段差部２４の連続部分２６および段差部２４と大径範囲２５の連続部分２７が座屈変形して衝撃荷重を吸収して衝撃を緩和する。特に、比較的曲率が大きく形成された段差部２４と大径範囲２５の連続部分２７が比較的小さな荷重で座屈変形することから、円滑な衝撃荷重の吸収特性が得られ、有効的な衝撃緩和が確保できる。
【００６４】
このアウタケース２０の座屈変形にあたり、延長部２２に形成された段差部２４と大径範囲２５の連続部分２７が変形の起点となって比較的小さな荷重により円滑に座屈変形することによって座屈抗力低減が得られる。アウタケース２０の延長部２２をベース部２１に連続する小径範囲２３に対して段差部２４を介して大径範囲２５およびシャフトチューブ６を大径に形成されてアウタケース２０およびシャフトチューブ６と進入するジョイントシャフト１１の先端軸部１４やインナレース１６等の干渉が抑制されてアウタケース２０の延長部２２の座屈抵抗が小さくでき、座屈が容易になりさらに座屈抗力の低減が期待できる。
【００６５】
また、凸部４８とアウタケース２０の前端部が当接したときに、ジョイントシャフト１１の先端軸部１４に設けたインナレース１６が段差部２４と当接して先端軸部１４およびインナレース１６によってフロントプロペラシャフト２からの衝撃荷重が該部に集中的に作用し、リヤプロペラシャフト５のシャフトチューブ６に屈曲力が付与される。この屈曲力によってアウタケース２０の座屈変形に連続してシャフトチューブ６の座屈変形が円滑に実行でき、リヤプロペラシャフト５の変形による衝撃荷重の吸収が円滑にできる。特にこのリヤプロペラシャフト５の座屈変形に際して、フロントプロペラシャフト２と共に後退するセンタ軸受部４０の凸部４８によってアウタケース２０の後端上部が押圧され、衝突後のプロペラシャフト１の回転角が微細なことから、リヤプロペラシャフト５の前部が有効的に押し下げられてプロペラシャフト１による車体６０の下面６１や、その下面６１に配置された燃料タンクを損傷させる不具合を回避できる。
【００６６】
よって、車両の衝突に伴うパワーユニットの後退開始からセンタ軸受部４０の凸部４８がアウタケース２０に当接するまでの全範囲に亘って極めて小さい荷重でプロペラシャフト１が収縮し、プロペラシャフト１が突っ張ることなくパワーユニットの後退が可能になり、円滑な車体前部の変形による衝撃荷重の吸収が達成できる。さらに、凸部４８がアウタケース２０に当接した後においても、断面形状が急変する延長部２２の変形によって緩やかに衝撃荷重が吸収できて有効的な衝撃抗力の低減が可能になり、車体前部の変形およびプロペラシャフト１の変形による衝撃の緩和が得られる。
【００６７】
また、アウタケース２０の小径範囲２３と段差部２４の連続部分２６に対し段差部２４と大径範囲２５の連続部分２７の曲率を大きくして、断面形状を急変するように形成して連続部分２７の回転トルク伝達に対する強度低下が懸念されるが、該部が大径に形成されることから十分な強度が確保できる。
【００６８】
また、ジョイント１０やフロントプロペラシャフト２、リヤプロペラシャフト５における特性の経時変化がなく、実際に衝撃荷重が作用した場合のプロペラシャフト１の挙動特性を実験あるいはシミュレーションに基づいて予め予想することが極めて容易になり、かつ従来のプロペラシャフトと基本構成が同であり、よりプロペラシャフト１の挙動特性の予想が容易になると共に、挙動特性のチューニングが容易になる。
【００６９】
なお、図７に図１乃至図６と対応する部分に同一符号を付することによって詳細な説明を省略するが、センタ軸受部４０に凸部を４８を設けずに、フロントプロペラシャフト２と一体的に後退するセンタ軸受部４０の内筒部材４２によってジョイント１１のアウタケース２０に対する進入量が規制され、かつフロントプロペラシャフト２の後退による衝撃荷重がセンタ軸受部４０内の内筒部材４２からリヤプロペラシャフト５の前端部に結合されたアウタケース２０に入力されるようにしてもよい。
【００７０】
（第２実施の形態）
図８は、本発明の衝撃抗力低減構造の第２実施の形態の概要を示す上記図６に対応する断面図である。なお、図８において図１乃至図６と対応する部位に同一符号を付することで該部の詳細な説明を省略する。
【００７１】
本実施の形態は、リヤプロペラシャフト５の前端に結合されるジョイント１０のアウタケース２０は、第１実施の形態と同様にベース部２１の内周面にインナレース１６の各ボール溝１６ａと対向して軸方向に延在して複数のボール溝２１ａが形成されている。
【００７２】
ベース部２１に連続形成される延長部７２は、ベース部２１の後端から同径で連続する円筒状の第１小径範囲７３と、小径範囲７３の後端に内周端が連続して拡径する第１段差部７４と、第１段差部７４の外周端に前端が連続して後方に同径で連続する大径範囲７５と、大径範囲７５の後端に外周端が連続して縮径する第２段差部７６と、第２段差部７６の内周端に前端が連続する第２小径範囲７７が連続形成され、第２小径範囲７７の端部７２ａがリヤプロペラシャフト５のシャフトチューブ６の前端６ａに摩擦圧接によって結合される。
【００７３】
第１小径範囲７３と第１段差部７４の連続部分に対し第１段差部７４と大径範囲７５の連続部分の曲率が大きく、かつ第２段差部７６と第２小径範囲７７の連続部分に対し大径範囲７５と第２段差部７６の連続部分の曲率が大きく設定されている。
【００７４】
また、第２段差部７６と第２小径範囲７７の連続部分が、車両衝突によって車体前方から車体前部に作用する衝撃荷重によるパワーユニットが後退に伴って、フロントプロペラシャフト２が後退してセンタ軸受部４０の凸部４８がアウタケース２０の前端上部に当たった状態で、ジョイントシャフト１１の先端軸部１４あるいはインナレース１６が当接する位置に設定されている。他の構成は第１実施の形態と同様である。
【００７５】
この構成により、第１実施の形態に加え、フロントプロペラシャフト２と一体的に後退するセンタ軸受部４０に設けられた凸部４８が、アウタケース２０の前端上部に当接した際に、ジョイントシャフト１１の先端軸部１４あるいはインナレース１６が第２段差部７６と第２小径範囲７７の連続部分に当接して該部に衝撃荷重が入力され、該部がアウターケース２０の変形の起点となってより確実に座屈変形することが可能になり、プロペラシャフト１による衝撃荷重の吸収が向上し、信頼性の向上が得られる。
【００７６】
なお、第１小径範囲７３と第１段差部７４の連続部分に対し第１段差部７４と大径範囲７５の連続部分の曲率が小さく設定し、第２段差部７６と第２小径範囲７７の連続部分に対し大径範囲７５と第２段差部７６の連続部分の曲率が小さく設定してもよい。
【００７７】
（第３実施の形態）
本発明の衝撃抗力低減構造の第３実施の形態の概要を図９を参照して説明する。
図９は、車体前後方向に延在するプロペラシャフト１の要部断面図であって、プロペラシャフト１は上記第１実施の形態と同様に、フロントプロペラシャフト２と、フロントプロペラシャフト２の後端にジョイント９０を介して連結したリヤプロペラシャフト５とにより構成される。フロントプロペラシャフト２の前端部がユニバーサルジョイントを介して、車体前部に搭載されたパワーユニットの出力軸に連結する。一方、リヤプロペラシャフト５の後端部がユニバーサルジョイントを介して後輪のディファレンシャル装置に連結される。
【００７８】
ジョイント９０は、フロントプロペラシャフト２の後端部に結合されるジョイントシャフト９１と、ジョイントシャフト９１に結合されるジョイントヨーク９５と、リヤプロペラシャフト５に結合されるジョイントヨーク９６と、ジョイントヨーク９５と９６とをクロシスパイダ９７を介在して連結するカルダンジョイントによって構成される。
【００７９】
ジョイントシャフト９１は、センタ軸受部４０によって車体下面に回転自在に支持される主軸部９２と、主軸部９２に連続形成されてジョイントヨーク９４が結合される先端軸部９３と、主軸部９２に連続形成されて先端部９４ａがフロントプロペラシャフト２を形成する板金製で中空円筒状のシャフトチューブ３の後端部３ａに結合される延長部９４を有する略円柱状に形成されている。
【００８０】
延長部９４は、主軸部９２の前端から同径で連続する円筒状の小径範囲９４Ａと、この小径範囲９４Ａの前端に内周端が連続して拡径する段差部９４Ｂと、この段差部９４Ｂの外径端に後端が連続して前方に同径で連続する大径範囲９４Ｃとが連続形成される。ここで、特に小径範囲９４Ａと段差部９４Ｂの連続部分の曲率に対し、段差部９４Ｂと大径範囲９４Ｃの連続部分の曲率を大きく設定する。この連続部分およびの曲率は、機械加工によって容易に所定の設定値が得られる。
【００８１】
リング状に形成された大径範囲９４Ｃの端部９４ａがフロントプロペラシャフト２を形成する板金製で中空円筒状のシャフトチューブ３の後端部３ａに摩擦圧接によって結合され、シャフトチューブ３の薄肉化が可能になり、プロペラシャフト１の軽量化が期待できる。
【００８２】
そして、通常の走行において、パワーユニットからの回転トルクが、フロントプロペラシャフト２からジョイント９０を介してリヤプロペラシャフト５に伝達され、リヤプロペラシャフト５からディファレンシャルを介して後輪にトルク伝達される。また、プロペラシャフト１の中間部であるフロントプロペラシャフト２とリヤプロペラシャフト５を連結するジョイント９０をセンタ軸受部４０を介して車体に回転自在に支承することによって、プロペラシャフト１が高速回転した際の振れは防止されて車両の振動および騒音が有効的に抑制されて居住性の向上が確保できる。
【００８３】
そして、車両衝突によって車体前方から車体前部に作用する衝撃荷重に伴ってパワーユニットが後方に向かって移動、すなわち後退すると、フロントプロペラシャフト２に衝撃荷重が作用し、フロントプロペラシャフト２が後退する。
【００８４】
このフロントプロペラシャフト２の後退に伴って、ジョイントシャフト９０に前方から衝撃荷重が入力され、断面形状が急変する延長部９４の大径範囲９４Ｃと段差部９４Ｂの連続部分および段差部９４Ｂと小径範囲９４Ａの連続部分が座屈変形して衝撃荷重を吸収して衝撃を緩和する。
【００８５】
特に、比較的曲率が大きく形成された大径範囲９４Ｃと段差部９４Ｂの連続部分が比較的小さな荷重で座屈変形することから、円滑な衝撃荷重の吸収特性が得られ、有効的な衝撃緩和が確保できる。
【００８６】
この延長部９４の座屈変形にあたり、延長部９４に形成された段差部９４Ｂと大径範囲９４Ｃの連続部分が変形の起点となって比較的小さな荷重により円滑に座屈変形することによって座屈抗力低減が得られる。
【００８７】
よって、車両の衝突に伴うフロントプロペラシャフト２の後退の全範囲に亘って極めて小さい荷重でプロペラシャフト１が収縮し、プロペラシャフト１が突っ張ることなくパワーユニットの後退が可能になり、円滑な車体前部の変形による衝撃荷重の吸収が達成できる。
【００８８】
また、ジョイント９０やフロントプロペラシャフト２、リヤプロペラシャフト５における特性の経時変化がなく、あるいは極めて少なく実際に衝撃荷重が作用した場合のプロペラシャフト１の挙動特性を実験あるいはシミュレーションによって予め予想することが極めて容易になり、かつ従来のプロペラシャフトと基本構成が同じく、より挙動特性の予想が容易になると共に、挙動特性のチューニングが容易になる。
【００８９】
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記第１実施の形態および第２実施の形態では、センタ軸受部４０の凸部４８を、アウタケース２０の前端上部に対向させて配置したが、所望のリヤプロペラシャフト５の座屈方向に応じて配置位置を変更することもできる。
【００９０】
また、第２実施の形態において、第１小径範囲７３と第１段差部７４の連続部分に対し第１段差部７４と大径範囲７５の連続部分の曲率が小さく設定し、かつ第２段差部７６と第２小径範囲７７の連続部分に対し大径範囲７５と第２段差部７６の連続部分の曲率が小さく設定することもできる。
【００９１】
また、第３実施の形態において、ジョイント９０をカルダンジョイントに変えて、フレキシブルジョイント等の他のジョイントを使用することもできる。さらに、スリーブシャフトを有するプロペラシャフトの連結部に同様の構成を採用することもできる。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明した本発明の車両用プロペラシャフトの衝撃抗力低減構造によると、車体前方から衝撃荷重が作用したときには、フロントプロペラシャフトの後退に伴ってジョイントシャフトが、リヤプロペラシャフトに取り付けられたアウタケースとジョイントシャフトの間に配置されたトルク伝達部によって極めて小さい荷重によって円滑にアウタケース内に進入してプロペラシャフトが収縮する。このプロペラシャフトの短縮によってプロペラシャフトによる突っ張りが回避されて車体変形による衝撃荷重の吸収が確実になり衝撃の緩和が得られる。しかる後、荷重伝達手段がアウタケースに当接すると、衝撃荷重がアウタケースに伝達され、延長部の小径範囲と段差部の連続部分および段差部と大径範囲の連続部分が座屈変形して衝撃荷重を吸収して衝撃を緩和できる。さらに、ジョイントやフロントプロペラシャフト、リヤプロペラシャフトにおける特性の経時変化がなく、プロペラシャフトの挙動特性を実験あるいはシミュレーションに基づいて予め予想することが極めて容易であり、挙動特性のチューニングが容易にできる。
【００９３】
また、本発明の車両用プロペラシャフトの衝撃抗力低減構造によると、車体前方から衝撃荷重が作用したときには、フロントプロペラシャフトの後退に伴って、ジョイントシャフトの延長部の小径範囲と段差部の連続部分および段差部と大径範囲の連続部分が座屈変形して車体変形による効率的な衝撃荷重の吸収が可能になり衝撃が緩和できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車両用プロペラシャフトの衝撃抗力低減構造の第１実施の形態の概要を示すプロペラシャフトの全体斜視図である。
【図２】車体下部の要部斜視図である。
【図３】フロントプロペラシャフトとリヤプロペラシャフトの連結部分を示す図１のＩ−Ｉ線断面図である。
【図４】図３のＡ部拡大図である。
【図５】図３のＢ部拡大図である。
【図６】プロペラシャフトによる衝撃抗力低減作用の概要を示す断面図である。
【図７】本実施の形態の変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の第２実施の形態の概要を示すフロントプロペラシャフトとリヤプロペラシャフトの連結部分の断面図である。
【図９】本発明の第３実施の形態の概要を示すフロントプロペラシャフトとリヤプロペラシャフトの連結部分の断面図である。
【図１０】従来の駆動系の概要を示す説明図である。
【図１１】図１０のＣ部断面拡大図でる。
【符号の説明】
１ プロペラシャフト
２ フロントプロペラシャフト
３ シャフトチューブ
３ａ 後端部
５ リヤプロペラシャフト
６ シャフトチューブ
６ａ 前端部
１０ ジョイント
１０Ａ トルク伝達部
１１ ジョイントシャフト
１２ 基部
１３ 主軸部
１４ 先端軸部
１６ インナレース
１６ａ ボール溝
２０ アウタケース
２１ ベース部
２１ａ ボール溝
２２ 延長部
２２ａ 端部
２３ 小径範囲
２４ 段差部
２５ 大径範囲
２６ 連続部分
２７ 連続部分
３１ ボール
４０ センタ軸受部
４２ 内筒部材
４８ 凸部（荷重伝達手段）
５３ ブラケット
５４ 取付部
６０ 車体
６１ 下面
７２ 延長部
７３ 第１小径範囲
７４ 第１段差部
７５ 大径範囲
７６ 第２段差部
７７ 第２小径範囲
７７ａ 後端
９０ ジョイント
９１ ジョイントシャフト
９２ 主軸部
９３ 先端軸部
９４ 延長部
９４Ａ 小径範囲
９４Ｂ 段差部
９４Ｃ 大径範囲
９４ａ 先端部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an impact drag reduction structure for a vehicle propeller shaft that transmits a driving force of an engine to driving wheels.
[0002]
[Prior art]
Generally, a power transmission system of a four-wheel drive vehicle (4WD) or a front engine rear drive (FR) has a front end portion of a propeller shaft disposed in the front-rear direction with respect to the vehicle body. The rear end portion is connected to a drive shaft of a rear wheel, which is a drive wheel, via a differential device, while being connected to the output shaft.
[0003]
Since the propeller shaft is disposed to extend in the front-rear direction with respect to the vehicle body, the propeller shaft is in a state where the propeller shaft is stretched against deformation of the vehicle body due to an impact load acting from the front of the vehicle body during a collision of the vehicle, for example. Affects absorption of impact load due to deformation.
[0004]
Therefore, various impact drag reduction structures that protect the occupant by absorbing the impact load from the front side of the vehicle by contracting the propeller shaft that is disposed to extend in the vehicle front-rear direction and absorbing the impact load from the front side of the vehicle. Proposed.
[0005]
For example, as shown in FIG. 10 schematically showing a power transmission system, and FIG. 11 showing an enlarged sectional view of a portion C in FIG. 10, a universal joint 110 is provided at the rear end of the front propeller shaft 101. The propeller shaft 100 is formed by the rear propeller shaft 105 connected via the shaft. A front end of the front propeller shaft 101 is connected to an output shaft of a power unit 113 having an engine and a transmission via a universal joint 112, and a rear end of the rear propeller shaft 105 is a drive wheel via a universal joint 114. It is connected to a rear wheel differential device 116. Further, the front propeller shaft 101 is composed of a long front shaft main body 102 and a short rear shaft main body 103, and the rear end of the front shaft main body 102 and the front end of the rear shaft main body 103 are subjected to a predetermined load or more. Deformable cone-shaped connectors 104a and 104b are provided, and the two connectors 104a and 104b are opposed to each other and their ends are connected to each other.
[0006]
In a vehicle to which the propeller shaft 100 configured as described above is applied, when the power unit 113 moves toward the rear of the vehicle body due to a collision or the like and a collision load acts on the front propeller shaft 101, the front shaft of the front propeller shaft 101 It is known that the connecting bodies 104a and 104b disposed between the main body 102 and the rear shaft main body 103 buckle to shrink the front propeller shaft 101 and absorb the impact load by the buckling of the connecting bodies 104a and 104b. (For example, see Patent Document 1).
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-7-309146 (paragraph number 0013, FIGS. 1 and 2)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
According to the propeller shaft 100 described in Patent Literature 1, the coupling bodies 104a and 104b buckle and shrink the propeller shaft 100 due to the impact load acting from the front of the vehicle body at the time of collision of the vehicle, thereby reducing the impact load due to the deformation of the vehicle body. Absorption becomes possible.
[0009]
However, a relatively large load is required to buckle the cone-shaped coupling bodies 104a and 104b, and there is a concern that smooth impact load absorption due to sufficient body deformation may not be achieved.
[0010]
On the other hand, the propeller shaft 100 mainly transmits the rotational torque, but when the connecting bodies 104a and 104b are arranged between the front shaft body 102 and the rear shaft body 103 for contracting the propeller shaft 100, An axial load is applied when the vehicle starts, suddenly brakes, or bumps and rebounds, so that the rotating bodies and the axial load are repeatedly applied to the coupling bodies 104a and 104b during normal running, so that they are easily broken by fatigue. Likely to be. For this reason, it is conceivable to set the strength of the coupling bodies 104a and 104b to be high in advance, but the impact resistance of the coupling bodies 104a and 104b increases and the smooth absorption of the impact load due to the deformation of the vehicle body is hindered. In addition, it is difficult to predict a change with time in the drag characteristics of the coupling bodies 104a and 104b, and it is not possible to know when an impact load is applied due to a collision or the like. It is very difficult to predict the behavior characteristics of the shaft. Furthermore, since the structure of the coupling bodies 104a and 104b is greatly different from that of the conventional propeller shaft, the behavior characteristics are largely different from those of the conventional propeller shaft. It is difficult to predict the behavior characteristics, and it is difficult to tune the behavior characteristics. This is a factor that leads to a decrease in performance.
[0011]
In some cases, the hollow cylindrical shaft tube that forms the propeller shaft is partially expanded or contracted to allow shrinkage due to an impact load, but the expanded or contracted tube has a limited processing shape. Then, since the suddenly changing cross-sectional shape is difficult and changes slowly, there is a concern that reduction of the impact drag cannot be achieved.
[0012]
Accordingly, an object of the present invention, which has been made in view of such a point, is that the behavior characteristics of a propeller shaft when an impact load is applied with little change over time can be assumed in advance, and excellent reliability that a stable reduction of impact resistance can be ensured can be secured. To reduce the impact resistance of a vehicle propeller shaft.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The invention of a drag reducing structure for a vehicle propeller shaft according to claim 1, which achieves the above object, is a rear propeller shaft in which a front end is connected to a rear end of the front propeller shaft via a joint. In the impact drag reduction structure of a propeller shaft extending along the front-rear direction of the vehicle body, the joint has a small diameter range and a large diameter range continuous through a base portion and a step portion, and the end portion has the rear propeller shaft. A cylindrical outer case in which an extension portion connected to the front end portion is integrally formed continuously in the axial direction, and a base portion connected to a rear end portion of the front propeller shaft, and a tip end shaft portion is provided in the outer case. The outer shaft is disposed between the joint shaft to be inserted, the base portion of the outer case, and the distal end shaft portion of the joint shaft. A torque transmitting portion that movably engages the case and the joint shaft in the axial direction, and that transmits a rotational torque, wherein the outer member is provided along with the axial movement of the front propeller shaft due to an impact load from the front of the vehicle body. A load transmitting means is provided which contacts the case to transmit the impact load to the outer case and regulates the amount of the joint shaft entering the outer case.
[0014]
According to the first aspect of the present invention, the transmission of the rotational torque from the power unit in normal traveling through the front propeller shaft, the joint and the rear propeller shaft is smoothed, and the joint is used for starting or sudden braking of the vehicle. The relative movement of the front propeller shaft and the rear propeller shaft in the axial direction is allowed at the time of bump or rebound, and vibration and noise of the vehicle body are reduced, so that excellent ride comfort and livability can be secured.
[0015]
On the other hand, when an impact load is applied from the front of the vehicle body, the joint shaft smoothly enters the outer case with a very small load by the torque transmitting portion with the retraction of the front propeller shaft, and with the retraction of the front propeller shaft. The propeller shaft shrinks. Due to this contraction, the propeller shaft is prevented from being stretched and the vehicle body is easily deformed, and the shock is absorbed by absorbing the impact load due to the vehicle body deformation. Thereafter, when the load transmitting means comes into contact with the outer case, the impact load is transmitted to the outer case, and the continuous portion of the small diameter range and the step portion of the extension portion and the continuous portion of the step portion and the large diameter range are buckled and deformed. In addition, it absorbs impact load and reduces impact.
[0016]
In addition, there is no time-dependent change in the characteristics of the joint, front propeller shaft, and rear propeller shaft, and it is extremely easy to assume the behavior characteristics of the propeller shaft when an impact load is actually applied, based on experiments or simulations in advance. Tuning of behavior characteristics can be easily performed.
[0017]
According to a second aspect of the present invention, in the structure for reducing the impact drag of the propeller shaft for a vehicle according to the first aspect, when the amount of entry of the joint shaft is restricted, engagement of the outer case and the joint shaft by the torque transmitting portion is performed. Is canceled.
[0018]
According to the second aspect of the present invention, when the amount of entry of the joint shaft is restricted, the engagement between the outer case and the joint shaft by the torque transmitting portion is released, and the rear propeller shaft coupled to the extension of the outer case and the outer case. Buckling is facilitated, and the impact load due to the buckling of the extension portion and the rear propeller shaft can be efficiently absorbed.
[0019]
According to a third aspect of the present invention, in the impact drag reduction structure for a propeller shaft for a vehicle according to the first or second aspect, the extension portion has a cylindrical small-diameter range that is continuous with the base portion, and is continuous with the small-diameter range. The stepped portion is provided with a large-diameter region which is continuous with the stepped portion and whose end is connected to the rear propeller shaft.
[0020]
According to the third aspect of the present invention, by forming the large diameter range through the step portion following the small diameter range in which the extension portion is continuous with the base portion, interference between the joint shaft and the extension portion is avoided and the seat of the extension portion is formed. Buckling resistance is reduced, buckling is facilitated, and reduction in buckling drag can be expected.
[0021]
According to a fourth aspect of the present invention, in the impact drag reduction structure for a propeller shaft for a vehicle according to any one of the first to third aspects, the stepped portion has a tip in an axial direction when the amount of entry of the joint shaft is regulated. It is characterized by the shaft position.
[0022]
According to the fourth aspect of the present invention, the tip shaft portion of the joint shaft or the torque transmitting portion provided on the tip shaft portion abuts on the step portion to transmit an impact load, and the step portion is deformed to be relatively small. Buckling deformation due to load is performed, and buckling drag reduction is obtained.
[0023]
According to a fifth aspect of the present invention, in the impact drag reduction structure for a propeller shaft for a vehicle according to any one of the first to fourth aspects, the load transmitting means rotatably supports the joint shaft on a vehicle body. A convex portion provided on the portion facing the end of the outer case.
[0024]
According to the fifth aspect of the present invention, the load transmitting means can be formed with a simple structure in which the existing center bearing is provided with a projection, and the projection comes into contact with the end of the outer case, so that the impact load is reduced. By transmitting to the specific part of the case, the rear propeller shaft connected to the outer case can be buckled in a desired direction.
[0025]
According to a sixth aspect of the present invention, in the structure for reducing the impact drag of the vehicle propeller shaft according to any one of the first to fifth aspects, a curvature of a continuous portion between the large diameter range and the step portion is a continuous portion between the small diameter range and the step portion. Is characterized by being different from the curvature.
[0026]
According to the invention of claim 6, by increasing the curvature of the continuous portion between the step portion and the large-diameter range with respect to the continuous portion between the small-diameter range and the step portion, the portion where the cross section suddenly changes is formed to have a relatively large diameter. The diameter side can easily absorb the impact load, and the reduction in the strength of the small diameter portion with respect to the rotational torque can be avoided. Further, by making the curvature of the continuous portion of the step portion and the large diameter range smaller than that of the continuous portion of the small diameter range and the step portion, the small diameter side can easily absorb the impact load.
[0027]
According to a seventh aspect of the present invention, in the impact drag reduction structure for a vehicle propeller shaft according to the first or second aspect, the extension portion has a cylindrical first small diameter range continuous with the base portion, and the first small diameter portion. A first step portion continuously increasing in diameter in a range, a cylindrical large-diameter range continuous with the first step portion, a second step portion continuously reducing in diameter in the large-diameter range, and a second step portion; A cylindrical second small-diameter range connected to the rear propeller shaft following the step portion, wherein the second step portion is located at a position of a tip end portion in the axial direction when the amount of entry of the joint shaft is regulated. It is characterized by being.
[0028]
According to the invention of claim 7, the tip shaft portion or the torque transmitting portion of the joint shaft comes into contact with the second step portion and the continuous portion in the second small diameter range, and an impact load is input to the portion, and the portion is buckled and deformed. And the buckling deformation can be performed more smoothly as a starting point, the absorption of the impact load by the propeller shaft is improved, and the reliability is improved.
[0029]
According to an eighth aspect of the present invention, in the impact drag reduction structure for a vehicle propeller shaft according to any one of the first to seventh aspects, an end of the extension portion is formed of a hollow cylindrical shaft tube of the rear propeller shaft. It is characterized by being friction bonded to the front end.
[0030]
According to the eighth aspect of the present invention, by joining the end of the extension portion and the shaft tube by friction welding, the joining strength can be secured, and "burn-through" occurs in the extension portion and the shaft tube due to welding heat like electric arc welding. As a result, the extension portion and the shaft tube can be made thinner, and the weight of the propeller shaft can be reduced.
[0031]
According to a ninth aspect of the present invention, in the impact drag reduction structure for a vehicle propeller shaft according to any one of the first to eighth aspects, the torque transmission portion is provided at a distal end shaft portion of the joint shaft and extends axially around an outer periphery. An inner race formed with a plurality of extending ball grooves; a ball groove formed in the inner periphery of the base of the outer case so as to extend in the axial direction so as to face the ball grooves; And a plurality of balls that fit into the ball grooves formed in the base portion and the ball grooves formed in the base portion.
[0032]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a specific structure of the torque transmitting portion, wherein the torque transmitting portion is formed in a ball groove formed opposite to a base portion of an inner race and an outer case provided at a tip shaft portion of a joint shaft. It can be formed by a so-called double offset joint for fitting a ball.
[0033]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a vehicle body having a front propeller shaft, and a rear propeller shaft having a front end coupled to a rear end of the front propeller shaft via a joint. In the low-impact drag structure of the propeller shaft extending in the front-rear direction, the joint has a cylindrical small-diameter range and a large-diameter range that are continuous with each other in the axial direction via a stepped portion, and the end is a front propeller shaft or a rear end. It is characterized by having an extension part connected to the propeller shaft.
[0034]
According to the tenth aspect of the present invention, when an impact load is applied from the front of the vehicle body, with the retraction of the front propeller shaft, the continuous portion of the small diameter range and the step portion of the extension portion of the joint shaft and the continuous portion of the step portion and the large diameter range are connected. The portion buckles and shrinks and contracts, so that the impact load due to the deformation of the vehicle body can be efficiently absorbed, and the impact can be reduced. In addition, there is no change with time of the characteristics of the joint, the front propeller shaft, and the rear propeller shaft, and it is extremely easy to predict in advance the behavior characteristics of the propeller shaft when an impact load is actually applied based on experiments or simulations. Tuning of behavior characteristics can be easily performed.
[0035]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a structure for reducing the impact drag of a vehicle propeller shaft according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0036]
(1st Embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In each of the drawings, an arrow F indicates a forward direction of the vehicle body.
[0037]
FIG. 1 is an overall perspective view of a propeller shaft 1 used for a drive system of a four-wheel drive vehicle or a front engine rear drive vehicle. The propeller shaft 1 includes a front propeller shaft 2 and a rear propeller shaft 5 connected to a rear end of the front propeller shaft 2 via a joint 10. A front end of the front propeller shaft 2 is connected via a universal joint 7 to an output shaft of a power unit equipped with an engine (not shown) mounted on the front of the vehicle and a transmission mechanism. On the other hand, the rear end of the rear propeller shaft 5 is connected via a universal joint 8 to a differential device for rear wheels, which are drive wheels (not shown). Further, a joint 10 for connecting the front propeller shaft 2 and the rear propeller shaft 5 is rotatably supported on a lower surface 61 of the vehicle body 60 by a center bearing 40 as shown in a perspective view of a main part of a lower portion of the vehicle body in FIG. .
[0038]
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 1 showing a connection portion between a rear end portion of the front propeller shaft 2 and a front end portion of the rear propeller shaft 5 forming an impact drag reduction structure of the propeller shaft 1. 4 is an enlarged view of a portion A in FIG. 3, and FIG. 5 is an enlarged view of a portion B in FIG.
[0039]
The joint 10 has a joint shaft 11 connected to a rear end of the front propeller shaft 2 and an outer case 20 connected to a front end of the rear propeller shaft 5.
[0040]
The joint shaft 11 has a cylindrical base 12 connected to a rear end 3 a of a hollow cylindrical shaft tube 3 made of sheet metal forming the front propeller shaft 2, and a step 12 b at the rear end of the base 12. The main shaft portion 13 having a smaller diameter than the base portion 12 that is continuously connected, and the distal end shaft portion 14 having a smaller diameter than the main shaft portion 13 that is continuous with the rear end of the main shaft portion 13 via the step portion 13b are formed coaxially and integrally continuously. Is formed.
[0041]
In this joint shaft 11, a front end 12 a of a base 12 formed in a ring shape is integrally connected to a rear end 3 a of the shaft tube 3 by friction welding. The friction welding between the front end 12a of the joint shaft 11 and the rear end 3a of the shaft tube 3 may cause welding heat to be generated in the thin base 12 and the shaft tube 3 due to welding heat in the case of electric arc welding. It is possible to prevent "burn-through", to reduce the thickness of the base portion 12 and the shaft tube 3, and to expect a reduction in the weight of the front propeller shaft 2.
[0042]
An annular inner race 16 having a plurality of ball grooves 16a extending in the axial direction on the outer periphery is spline-fitted and mounted on the distal end portion of the distal shaft portion 14 of the joint shaft 11, and is fixed by the clip 17. You.
[0043]
On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 5, the outer case 20 connected to the front end of the rear propeller shaft 5 has a cylindrical base portion 21 by machining and an extension portion integrally formed integrally with the base portion 21. 22 is formed in a substantially cylindrical shape.
[0044]
A plurality of ball grooves 21a are formed on the inner peripheral surface of the base portion 21 so as to face the respective ball grooves 16a of the inner race 16 and extend in the axial direction. Further, an annular clip groove 21b is formed on the inner peripheral surface of the base portion 21 along the front end of each ball groove 21a, and an annular joint cap mounting portion 21c is formed along the rear end of each ball groove 21a. I have.
[0045]
The extension portion 22 includes a cylindrical small-diameter region 23 having the same diameter and continuing from the rear end of the base portion 21, a step portion 24 whose inner peripheral end continuously increases in diameter at a rear end of the small-diameter range 23, A cylindrical large-diameter range 25 whose front end is continuous with the outer end of the portion 24 and has the same diameter at the rear is continuously formed. Here, in particular, the curvature of the continuous portion 26 between the rear end of the small diameter range 23 and the inner peripheral end of the step portion 24 in the cross-sectional shape is different from the curvature of the continuous portion 27 between the outer end of the step portion 24 and the front end of the large diameter range 25. Increase the curvature of the cross-sectional shape. The curvatures of the continuous portions 26 and 27 can be easily formed into a predetermined shape by machining with less processing limitations. Note that the cross-sectional shape of the continuous portion 27 between the outer end of the step portion 24 and the front end of the large-diameter range 25 is different from the curvature of the continuous portion 26 between the rear end of the small-diameter range 23 and the inner peripheral end of the step portion 24. May be set small.
[0046]
The outer case 20 is press-fitted with a joint cap 28 having a disc-like shape and a flange formed by bending the outer periphery into the joint cap mounting portion 21c to partition the inside into the base portion 21 side and the extension portion 22 side. The end 22a of the ring-shaped extension 22 is integrally joined to the front end 6a of the hollow tube shaft 6 made of sheet metal forming the rear propeller shaft 5 by friction welding. That is, by friction-welding the machined end 22a of the outer case 20 and the front end 6a of the shaft tube 6 made of sheet metal, oxides and other foreign matter at this joint are pushed out of the welding surface by the welding force. As a result, there is no "burn-through" between the extension portion 22 and the shaft tube 6, which may be generated by welding heat as in electric arc welding. The thickness can be reduced, and the weight of the rear propeller shaft 5 can be reduced.
[0047]
Further, the balls 31 held by the ring-shaped gauge 30 are fitted and mounted in respective ball grooves 16a formed on the outer periphery of the inner race 16 provided on the distal end shaft portion 14 of the joint shaft 11. The inner race 16 on which the gauge 30 and the ball 31 are mounted is inserted into the outer case 20, and the gauge 30 is inserted between each ball groove 16a of the inner race 16 and each ball groove 21a of the base 21 facing each other. The held ball 31 is fitted. The ball groove 16a of the inner race 16 attached to the joint shaft 11, the ball groove 21a of the outer case 20, and the ball 31 fitted into the ball grooves 16a and 21a move axially between the joint shaft 11 and the outer case 20. A torque transmitting portion 10A that freely engages and transmits a rotational torque is formed.
[0048]
In addition, the ring-shaped clip 32 is fitted and mounted in the clip groove 21 b to prevent the inner race 16 from coming out of the outer case 20. A cylindrical boot 33 made of an elastic member such as rubber is provided between the outer case 20 and the distal end shaft portion 14 of the joint shaft 11 to protect a lubricant in the outer case 20 and prevent foreign substances from entering from outside. Sealing.
[0049]
The joint 10 configured as described above includes an inner race 16 provided on a distal end shaft portion 14 of a joint shaft 11 mounted on the front propeller shaft 2, an outer race 21, an inner race 16, and an outer race 16 mounted on the rear propeller shaft 5. The rotational torque is transmitted between the front propeller shaft 2 and the rear propeller shaft 5 at a constant speed by a ball 31 or the like fitted between the ball grooves 16a and 21a formed in the case 21, and the relative angle and axial direction of each other. A double offset joint (DOJ) that allows the relative movement of.
[0050]
Next, the center bearing portion 40 that supports the joint 10 on the lower surface 61 of the vehicle body 60 will be described with reference to FIGS.
[0051]
The center bearing portion 40 includes a bearing 41 fitted to the joint shaft 11, an inner cylinder member 42 fixed to the outer periphery of the bearing 41, and an outer cylinder member connected to the outer periphery of the inner cylinder member 42 via an insulator 43. 44, and a bracket 53 for attaching the outer cylinder member 44 to the lower surface 61 of the vehicle body 60.
[0052]
The bearing 41 has a cylindrical spacer 47 and a stepped portion whose inner race 41 a is fitted to the main shaft portion 13 of the joint shaft 11 and is engaged with a clip 46 fitted to a clip groove formed in the main shaft portion 13. 12a.
[0053]
The inner cylinder member 42 has a large-diameter portion 42b formed by fitting the main body portion 42a to the outer periphery of the outer race 41b of the bearing 41 and expanding in diameter from the main body portion 42a. It is formed in a substantially cylindrical shape integrally formed with a small diameter portion 42d extending in a cylindrical shape along the spacer 47 via a step portion 42c whose diameter is reduced along the rear surface. Further, a convex portion 48 is provided as a load transmitting means extending from the step portion 42c along the upper surface of the small diameter portion 42d and facing the upper portion of the front end of the outer case 20. The distance from the protrusion 48 to the front end of the outer case 10 is set substantially equal to the distance from the inner race 16 to the step 24 in the joint 10.
[0054]
A retainer 49 having a substantially C-shaped or U-shaped cross section and formed in an annular shape is provided in the small-diameter portion 42d of the inner cylinder member 42. On both sides of the bearing 41, ring-shaped oil seals 51a and 51b for sealing between the joint shaft 11 and the retainer 49 and the small diameter portion 42d of the inner cylinder member 42 are provided.
[0055]
The insulator 43 is made of an elastic member such as rubber, and is formed in a continuous annular shape with a substantially C-shaped cross section in which an inner circumference is connected to the inner cylinder member 42 and an outer circumference is connected to the outer cylinder member 44. And a cylindrical extending portion 43b extending from the insulator portion 43a along the inner cylinder member 42 and covering the small diameter portion 44d and the convex portion 48.
[0056]
A bracket 53 for fixing the outer cylinder member 44 to the vehicle body is attached to the outer cylinder member 44. As shown in FIGS. 1 and 2, the bracket 53 has a belt-like shape joined along the lower surface of the outer tubular member 44, and has a mounting portion 54 formed at both ends of the bolt 53 with a vehicle body front side opened in a slit shape. A hole 55 is formed and attached to the lower surface 61 of the vehicle body 60 by a bolt 56 penetrating the bolt hole 55. With this configuration, the mounting portion 54 is damaged by an impact load from a predetermined or more forward direction of the vehicle body, and falls off from the lower surface 61 of the vehicle body 60.
[0057]
Next, the operation of the thus configured structure for reducing the impact drag of the propeller shaft 10 will be described.
[0058]
In normal traveling, the rotational torque from the power unit is transmitted from the front propeller shaft 2 to the rear propeller shaft 5 via the joint 10, and is transmitted from the rear propeller shaft 5 to the rear wheels via the differential. In this traveling, the joint 10 allows the relative movement of the front propeller shaft 2 and the rear propeller shaft 5 in the axial direction, which is accompanied by the swinging of the power unit and the differential at the time of starting the vehicle, at the time of sudden braking or at the time of bump rebound. Vibration transmission from the power plant side to the differential device side and from the differential device side to the power plant side via the propeller shaft 1 is prevented, and vibration transmission to the vehicle body 60 is reduced. Further, the propeller shaft 1 rotates at high speed by rotatably supporting the joint 10 connecting the front propeller shaft 2 and the rear propeller shaft 5, which is an intermediate portion of the propeller shaft 1, to the vehicle body 60 via the center bearing portion 40. Vibration at the time is prevented, vibration and noise of the vehicle are effectively suppressed, and improvement in ride comfort and comfort can be ensured.
[0059]
On the other hand, when a predetermined or more impact load acts on the front of the vehicle body from the front of the vehicle body due to a vehicle collision or the like, the power unit moves rearward of the vehicle body by the impact load, that is, when the power unit retreats, An impact load acts on the propeller shaft 2, and the front propeller shaft 2 retreats. As the front propeller shaft 2 retreats, the center bearing portion 40 supporting the joint shaft 11 retreats, and the slight retreat of the center bearing portion 40 causes the mounting portion 54 of the bracket 53 connected to the vehicle body 60 with the bolt 56 to move. The joint 10 falls along with the center bearing portion 40 due to breakage. The falling off of the joint 10 cuts off the relationship with the vehicle body 60 and facilitates the retreat of the front propeller shaft 2.
[0060]
With the retreat of the front propeller shaft 2, the joint shaft 11 is rolled by the ball 31 fitted between the ball groove 21 a of the outer case 20 attached to the rear propeller shaft 5 and the ball groove 16 a of the inner race 16. With a very small load, the vehicle smoothly enters the outer case 20 and retreats. When the joint shaft 11 enters the outer case 20, the joint cap 28 fitted and supported by the joint cap mounting portion 21 c is pushed and removed by the distal end of the distal end shaft portion 14. As a result, the ball 31 comes out of the ball groove 21a of the outer case 20, and the engagement between the joint shaft 11 and the outer case 20 is released.
[0061]
Due to the contraction of the propeller shaft 1 caused by the retreat of the front propeller shaft 2, the propeller shaft 1 is prevented from being stretched against the vehicle body, the vehicle body is easily deformed, the shock load due to the vehicle body deformation is reliably absorbed, and the smooth impact is achieved. Is obtained.
[0062]
Thereafter, as shown in FIG. 6, the convex portion 48 provided on the center bearing portion 40 that retreats integrally with the front propeller shaft 2 hits the upper front end of the outer case 20, and the amount of the joint 11 entering the outer case 20 is reduced. The restricted and impact load caused by the retreat of the front propeller shaft 2 is input from the convex portion 48 of the center bearing portion 40 to the outer case 20 connected to the front end of the rear propeller shaft 5.
[0063]
In the outer case 20 to which the impact load is input from the front, the small-diameter range 23 of the extension 22 and the continuous portion 26 of the step portion 24 and the continuous portion 27 of the step portion 24 and the large-diameter range 25 whose cross-sectional shape changes suddenly are buckled. Deforms and absorbs impact loads to reduce impact. In particular, since the step portion 24 having a relatively large curvature and the continuous portion 27 of the large-diameter range 25 are buckled and deformed by a relatively small load, smooth shock load absorption characteristics can be obtained, and an effective shock can be obtained. Relaxation can be secured.
[0064]
In the buckling deformation of the outer case 20, the step portion 24 formed in the extension portion 22 and the continuous portion 27 of the large-diameter range 25 serve as a starting point of deformation and smoothly buckle and deform by a relatively small load. A reduction in drag is obtained. The large-diameter range 25 and the shaft tube 6 are formed to have a large diameter via the stepped portion 24 with respect to the small-diameter range 23 connecting the extended portion 22 of the outer case 20 to the base portion 21 and enter the outer case 20 and the shaft tube 6. Interference between the tip shaft portion 14 of the joint shaft 11 and the inner race 16 is suppressed, the buckling resistance of the extension portion 22 of the outer case 20 can be reduced, buckling becomes easy, and a reduction in buckling drag can be expected. .
[0065]
Also, when the convex portion 48 and the front end of the outer case 20 abut, the inner race 16 provided on the distal shaft portion 14 of the joint shaft 11 abuts the step portion 24 and the inner shaft 16 and the inner race 16 The impact load from the front propeller shaft 2 acts intensively on this portion, and a bending force is applied to the shaft tube 6 of the rear propeller shaft 5. Due to this bending force, the buckling deformation of the shaft tube 6 can be smoothly performed following the buckling deformation of the outer case 20, and the shock load due to the deformation of the rear propeller shaft 5 can be smoothly absorbed. In particular, when the rear propeller shaft 5 buckles and deforms, the upper end of the rear end of the outer case 20 is pressed by the convex portion 48 of the center bearing portion 40 that recedes together with the front propeller shaft 2, and the rotation angle of the propeller shaft 1 after the collision is minute. Therefore, it is possible to avoid a problem that the front portion of the rear propeller shaft 5 is effectively pushed down and damages the lower surface 61 of the vehicle body 60 and the fuel tank disposed on the lower surface 61 due to the propeller shaft 1.
[0066]
Therefore, the propeller shaft 1 contracts with an extremely small load over the entire range from the start of the retreat of the power unit due to the collision of the vehicle to the protrusion 48 of the center bearing portion 40 abutting on the outer case 20, and the propeller shaft 1 is stretched. As a result, the power unit can be moved backward without any impact, and the impact load due to the smooth deformation of the front part of the vehicle body can be achieved. Further, even after the convex portion 48 comes into contact with the outer case 20, the deformation of the extension portion 22 whose sectional shape changes abruptly allows the impact load to be gently absorbed, and the effective impact drag to be reduced. The shock due to the deformation of the portion and the deformation of the propeller shaft 1 can be reduced.
[0067]
Further, the curvature of the continuous portion 27 of the step portion 24 and the large-diameter range 25 is increased with respect to the continuous portion 26 of the small-diameter range 23 and the step portion 24 of the outer case 20 so that the cross-sectional shape is suddenly changed to form a continuous portion. Although there is a concern that the strength of the rotation torque transmission 27 may decrease, sufficient strength can be ensured because the diameter of the portion is large.
[0068]
In addition, it is extremely difficult to predict the behavior characteristics of the propeller shaft 1 when an impact load is actually applied without any change in the characteristics of the joint 10, the front propeller shaft 2, and the rear propeller shaft 5 with time, based on experiments or simulations. The propeller shaft has the same basic configuration as that of the conventional propeller shaft, and the behavior characteristics of the propeller shaft 1 can be more easily predicted, and the behavior characteristics can be easily tuned.
[0069]
In FIG. 7, the same reference numerals are given to parts corresponding to FIGS. 1 to 6, and a detailed description thereof will be omitted. However, the center bearing section 40 is not provided with a projection 48 and is integrated with the front propeller shaft 2. The amount of entry of the joint 11 into the outer case 20 is regulated by the inner cylinder member 42 of the center bearing portion 40 that retreats, and the impact load caused by the retraction of the front propeller shaft 2 is reduced from the inner cylinder member 42 in the center bearing portion 40 to the rear. The input may be made to the outer case 20 connected to the front end of the propeller shaft 5.
[0070]
(2nd Embodiment)
FIG. 8 is a sectional view corresponding to FIG. 6 showing an outline of the second embodiment of the impact drag reduction structure of the present invention. In FIG. 8, parts corresponding to those in FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the parts will be omitted.
[0071]
In the present embodiment, the outer case 20 of the joint 10 coupled to the front end of the rear propeller shaft 5 faces the respective ball grooves 16a of the inner race 16 on the inner peripheral surface of the base portion 21 as in the first embodiment. A plurality of ball grooves 21a are formed extending in the axial direction.
[0072]
The extension portion 72 continuously formed on the base portion 21 has a cylindrical first small-diameter range 73 continuous with the same diameter from the rear end of the base portion 21, and an inner peripheral end continuously expanding at the rear end of the small-diameter range 73. A first stepped portion 74 having a diameter, a large-diameter range 75 having a front end continuous with the outer peripheral end of the first stepped portion 74 and continuous with the same diameter rearward, and an outer peripheral end continuous with the rear end of the large-diameter range 75. A second stepped portion 76 having a reduced diameter and a second small diameter range 77 having a front end continuous with the inner peripheral end of the second stepped portion 76 are continuously formed, and an end 72 a of the second small diameter range 77 is formed by the shaft of the rear propeller shaft 5. The tube 6 is joined to the front end 6a by friction welding.
[0073]
The curvature of the continuous portion of the first step portion 74 and the large-diameter range 75 is larger than the curvature of the continuous portion of the first small-diameter range 73 and the first step portion 74, and the continuous portion of the second step portion 76 and the second small-diameter range 77. On the other hand, the curvature of the continuous portion of the large diameter range 75 and the second stepped portion 76 is set large.
[0074]
Further, the continuous portion of the second stepped portion 76 and the second small diameter range 77 forms a center bearing by retreating the front propeller shaft 2 with the retreat of the power unit due to the impact load acting on the front part of the vehicle body from the front part of the vehicle body due to the vehicle collision. In a state where the convex portion 48 of the portion 40 abuts on the upper front end of the outer case 20, the distal end shaft portion 14 of the joint shaft 11 or the inner race 16 is set at a position where it abuts. Other configurations are the same as in the first embodiment.
[0075]
With this configuration, in addition to the first embodiment, when the convex portion 48 provided on the center bearing portion 40 that retreats integrally with the front propeller shaft 2 comes into contact with the upper front end of the outer case 20, the joint shaft 11 and the inner race 16 abuts on the continuous portion of the second stepped portion 76 and the second small diameter range 77 and an impact load is input to the portion, and the portion becomes the starting point of the deformation of the outer case 20. Buckling deformation can be performed more reliably, the absorption of the impact load by the propeller shaft 1 is improved, and the reliability is improved.
[0076]
The curvature of the continuous portion of the first step portion 74 and the large-diameter range 75 is set smaller than that of the continuous portion of the first small-diameter range 73 and the first step portion 74, and the curvature of the second step portion 76 and the second small-diameter range 77 is small. The curvature of the continuous portion of the large diameter range 75 and the second step portion 76 may be set smaller than that of the continuous portion.
[0077]
(Third embodiment)
An outline of a third embodiment of the impact drag reduction structure of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part of a propeller shaft 1 extending in the vehicle front-rear direction. The propeller shaft 1 includes a front propeller shaft 2 and a rear end of the front propeller shaft 2 as in the first embodiment. And a rear propeller shaft 5 connected to the vehicle through a joint 90. The front end of the front propeller shaft 2 is connected via a universal joint to the output shaft of a power unit mounted on the front of the vehicle. On the other hand, the rear end of the rear propeller shaft 5 is connected to a rear wheel differential device via a universal joint.
[0078]
The joint 90 includes a joint shaft 91 connected to the rear end of the front propeller shaft 2, a joint yoke 95 connected to the joint shaft 91, a joint yoke 96 connected to the rear propeller shaft 5, and a joint yoke 95. 96 is connected by a cardan joint connecting the black spider 97 with the cardin spider 97.
[0079]
The joint shaft 91 includes a main shaft portion 92 rotatably supported on the lower surface of the vehicle body by the center bearing portion 40, a distal end shaft portion 93 formed continuously with the main shaft portion 92 and joined with a joint yoke 94, and a continuous with the main shaft portion 92. The formed front end portion 94a is formed in a substantially cylindrical shape having an extension portion 94 connected to the rear end portion 3a of the hollow cylindrical shaft tube 3 made of sheet metal forming the front propeller shaft 2.
[0080]
The extension portion 94 includes a cylindrical small-diameter range 94A continuous with the same diameter from the front end of the main shaft portion 92, a step portion 94B whose inner peripheral end continuously increases in diameter at the front end of the small-diameter range 94A, and a step portion 94B. A large-diameter range 94C in which the rear end is continuous with the outer diameter end and is continuous with the same diameter in the front is continuously formed. Here, the curvature of the continuous portion of the step portion 94B and the large-diameter range 94C is set to be particularly larger than the curvature of the continuous portion of the small-diameter range 94A and the step portion 94B. A predetermined set value can be easily obtained for the continuous portion and the curvature by machining.
[0081]
The end 94a of the large-diameter range 94C formed in a ring shape is joined by friction welding to the rear end 3a of a hollow cylindrical tube tube 3 made of sheet metal forming the front propeller shaft 2, thereby reducing the thickness of the shaft tube 3. And the weight of the propeller shaft 1 can be reduced.
[0082]
In normal traveling, the rotational torque from the power unit is transmitted from the front propeller shaft 2 to the rear propeller shaft 5 via the joint 90, and is transmitted from the rear propeller shaft 5 to the rear wheels via the differential. When the propeller shaft 1 rotates at a high speed by rotatably supporting the joint 90 connecting the front propeller shaft 2 and the rear propeller shaft 5, which is an intermediate portion of the propeller shaft 1, to the vehicle body via the center bearing portion 40. Vibration is prevented, vibration and noise of the vehicle are effectively suppressed, and an improvement in comfort can be ensured.
[0083]
Then, when the power unit moves rearward, that is, retreats with the impact load acting on the front part of the vehicle body from the front of the vehicle body due to the vehicle collision, an impact load acts on the front propeller shaft 2 and the front propeller shaft 2 retreats.
[0084]
As the front propeller shaft 2 retreats, an impact load is input to the joint shaft 90 from the front, and the large-diameter range 94C of the extension 94 and the continuous portion of the step 94B, and the step 94B and the small-diameter range where the cross-sectional shape changes suddenly. The continuous portion of 94A buckles and absorbs the impact load to reduce the impact.
[0085]
In particular, since the continuous portion of the large-diameter range 94C and the step portion 94B having a relatively large curvature is buckled and deformed with a relatively small load, smooth shock load absorption characteristics are obtained, and effective shock mitigation is achieved. Can be secured.
[0086]
In the buckling deformation of the extension portion 94, the continuous portion of the step portion 94B formed in the extension portion 94 and the large-diameter range 94C serves as a starting point of the deformation and smoothly buckles and deforms with a relatively small load. Drag reduction is obtained.
[0087]
Therefore, the propeller shaft 1 contracts with an extremely small load over the entire range of retreat of the front propeller shaft 2 due to the collision of the vehicle, and the power unit can be retracted without the propeller shaft 1 being stretched. The impact load can be absorbed by the deformation of.
[0088]
In addition, it is possible to predict in advance by experiment or simulation the behavior characteristics of the propeller shaft 1 when there is no or very little change in the characteristics of the joint 90, the front propeller shaft 2, and the rear propeller shaft 5 with time or when an impact load is actually applied. It is extremely easy, and the basic configuration is the same as that of the conventional propeller shaft, so that the behavior characteristics can be more easily predicted and the behavior characteristics can be tuned easily.
[0089]
The present invention is not limited to the above embodiments, but can be variously modified without departing from the spirit of the invention. For example, in the above-described first and second embodiments, the convex portion 48 of the center bearing portion 40 is disposed so as to face the upper front end of the outer case 20, but the desired buckling direction of the rear propeller shaft 5 is desired. Can be changed according to the position.
[0090]
In the second embodiment, the curvature of the continuous portion of the first step portion 74 and the large-diameter range 75 is set smaller than that of the continuous portion of the first small-diameter range 73 and the first step portion 74, and the second step portion is formed. The curvature of the continuous portion of the large-diameter range 75 and the second stepped portion 76 can be set smaller than that of the continuous portion of the small-diameter range 76 and the second small-diameter range 77.
[0091]
In the third embodiment, the joint 90 may be replaced with a cardan joint, and another joint such as a flexible joint may be used. Further, a similar configuration can be adopted for a connecting portion of a propeller shaft having a sleeve shaft.
[0092]
【The invention's effect】
According to the above-described impact drag reduction structure of the vehicle propeller shaft of the present invention, when an impact load is applied from the front of the vehicle body, the outer shaft attached to the rear propeller shaft includes the joint shaft associated with the retraction of the front propeller shaft. The torque transmitting portion disposed between the joint shafts smoothly enters the outer case with an extremely small load and contracts the propeller shaft. By this shortening of the propeller shaft, the tension by the propeller shaft is avoided, the shock load due to the deformation of the vehicle body is reliably absorbed, and the shock can be alleviated. Thereafter, when the load transmitting means comes into contact with the outer case, the impact load is transmitted to the outer case, and the continuous portion of the small diameter range and the step portion of the extension portion and the continuous portion of the step portion and the large diameter range are buckled and deformed. Absorbs impact load to reduce impact. Furthermore, there is no change in the characteristics of the joint, the front propeller shaft, and the rear propeller shaft with the passage of time, and it is extremely easy to predict the behavior characteristics of the propeller shaft in advance based on experiments or simulations.
[0093]
Also, according to the impact drag reduction structure of the vehicle propeller shaft of the present invention, when an impact load is applied from the front of the vehicle body, the front propeller shaft retreats, and the continuous portion of the small diameter range of the extension of the joint shaft and the step portion. In addition, the step portion and the continuous portion in the large diameter range are buckled and deformed, so that the impact load due to the deformation of the vehicle body can be efficiently absorbed and the impact can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall perspective view of a propeller shaft showing an outline of a first embodiment of an impact drag reduction structure for a vehicle propeller shaft according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a main part of a lower part of a vehicle body.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line II of FIG. 1, showing a connection portion between a front propeller shaft and a rear propeller shaft.
FIG. 4 is an enlarged view of a portion A in FIG. 3;
FIG. 5 is an enlarged view of a portion B in FIG. 3;
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an outline of an impact drag reduction action by a propeller shaft.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a modification of the present embodiment.
FIG. 8 is a sectional view of a connecting portion between a front propeller shaft and a rear propeller shaft, showing an outline of a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a connecting portion between a front propeller shaft and a rear propeller shaft, showing an outline of a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an outline of a conventional drive system.
11 is an enlarged cross-sectional view of a portion C in FIG. 10;
[Explanation of symbols]
1 Propeller shaft
2 Front propeller shaft
3 Shaft tube
3a rear end
5 Rear propeller shaft
6 Shaft tube
6a Front end
10 joints
10A Torque transmission section
11 Joint shaft
12 base
13 Main shaft
14 Tip shaft
16 Inner race
16a ball groove
20 Outer case
21 Base part
21a Ball groove
22 Extension
22a end
23 Small diameter range
24 steps
25 Large diameter range
26 consecutive parts
27 Consecutive part
31 balls
40 Center bearing
42 Inner cylinder member
48 convex part (load transmission means)
53 bracket
54 Mounting part
60 body
61 bottom
72 Extension
73 1st small diameter range
74 1st step
75 Large diameter range
76 Second step
77 2nd small diameter range
77a rear end
90 joints
91 Joint shaft
92 Main shaft
93 Tip shaft
94 Extension
94A small diameter range
94B step
94C large diameter range
94a Tip

Claims (10)

フロントプロペラシャフトと、該フロントプロペラシャフトの後端部にジョイントを介して前端部が結合されるリヤプロペラシャフトを備えた車体前後方向に沿って延在するプロペラシャフトの衝撃抗力低減構造において、
上記ジョイントは、
ベース部および段差部を介して小径範囲と大径範囲が連続すると共に端部が上記リヤプロペラシャフトの前端部に結合された延長部が軸方向に連続して一体形成された円筒状のアウタケースと、
基部が上記フロントプロペラシャフトの後端部に結合されて先端軸部が上記アウタケース内に挿入されるジョイントシャフトと、
上記アウタケースのベース部とジョイントシャフトの先端軸部との間に配置されてアウタケースとジョイントシャフトとを軸方向に移動自在に係合し、かつ回転トルクを伝達するトルク伝達部とを有し、
車体前方方向からの衝撃荷重によるフロントプロペラシャフトの軸方向移動に伴って上記アウタケースに当接して該衝撃荷重をアウタケースに伝達すると共にジョイントシャフトのアウタケース内への進入量を規制する荷重伝達手段を備えたことを特徴とする車両用プロペラシャフトの衝撃抗力低減構造。A front propeller shaft, and a rear propeller shaft having a front end coupled to a rear end of the front propeller shaft via a joint.
The above joint is
A cylindrical outer case in which a small-diameter range and a large-diameter range are continuous via a base portion and a step portion, and an extension portion whose end portion is coupled to a front end portion of the rear propeller shaft is integrally formed continuously in the axial direction. When,
A joint shaft having a base coupled to a rear end of the front propeller shaft and a distal shaft inserted into the outer case;
A torque transmission portion that is disposed between the base portion of the outer case and the distal end shaft portion of the joint shaft, movably engages the outer case and the joint shaft in the axial direction, and transmits rotational torque. ,
Load transmission for transmitting the impact load to the outer case by contacting the outer case with the axial movement of the front propeller shaft due to the impact load from the front direction of the vehicle body and restricting the amount of the joint shaft entering the outer case. Means for reducing the impact resistance of a vehicle propeller shaft. 上記ジョイントシャフトの進入量が規制されたときは、上記トルク伝達部によるアウタケースとジョイントシャフトの係合が解除されることを特徴とする請求項１に記載の車両用プロペラシャフトの衝撃抗力低減構造。2. The structure of claim 1, wherein the engagement between the outer case and the joint shaft by the torque transmitting portion is released when the amount of entry of the joint shaft is restricted. . 上記延長部は、
上記ベース部に連続する円筒状の小径範囲と、
該小径範囲に連続して拡径する段差部と、
該段差部に連続して端部が上記リヤプロペラシャフトに結合する円筒状の大径範囲とを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用プロペラシャフトの衝撃抗力低減構造。The above extension,
A cylindrical small diameter range continuous with the base portion,
A step portion continuously expanding in the small diameter range,
3. The structure as claimed in claim 1, further comprising a cylindrical large-diameter region having an end portion connected to the rear propeller shaft, the end portion being continuous with the step portion. 上記段差部は、
上記ジョイントシャフトの進入量が規制されたときの軸方向の先端軸部位置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用プロペラシャフトの衝撃抗力低減構造。The step portion,
The impact drag reduction structure for a propeller shaft for a vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein the position is a position of a tip end portion in an axial direction when the amount of entry of the joint shaft is regulated. 上記荷重伝達手段は、
上記ジョイントシャフトを車体に回転自在に支持するセンタ軸受部に、上記アウタケースの端部に対向して設けられた凸部であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両用プロペラシャフトの衝撃抗力低減構造。The load transmitting means,
The vehicle according to any one of claims 1 to 4, wherein a protrusion is provided on a center bearing portion that rotatably supports the joint shaft on a vehicle body, the protrusion being provided to face an end of the outer case. For reducing the impact drag of propeller shafts. 上記大径範囲と段差部の連続部分の曲率が小径範囲と段差部の連続部分の曲率と異なることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の車両用プロペラシャフトの衝撃抗力低減構造。6. The structure of claim 1, wherein the curvature of the continuous portion between the large diameter range and the step portion is different from the curvature of the continuous portion of the small diameter range and the step portion. . 上記延長部は、
上記ベース部に連続する円筒状の第１小径範囲と、
該第１小径範囲に連続して拡径する第１段差部と、
該第１段差部に連続する円筒状の大径範囲と、
該大径範囲に連続して縮径する第２段差部と、
該第２段差部に連続して上記リヤプロペラシャフトに結合する円筒状の第２小径範囲とを有し、
上記第２段差部は、ジョイントシャフトの進入量が規制されたときの軸方向の先端軸部位置であることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用プロペラシャフトの衝撃抗力低減構造。The above extension,
A first cylindrical small-diameter range continuous with the base portion;
A first step portion continuously expanding in diameter in the first small diameter range,
A cylindrical large-diameter range continuous with the first step portion;
A second step portion continuously reduced in diameter in the large diameter range,
A second cylindrical small-diameter range connected to the rear propeller shaft continuously with the second step portion;
The impact drag reduction structure for a propeller shaft for a vehicle according to claim 1 or 2, wherein the second step portion is located at a tip end portion in the axial direction when the amount of entry of the joint shaft is regulated. 上記延長部の端部は、
上記リヤプロペラシャフトの中空円筒状のシャフトチューブの前端部に摩擦接合されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の車両用プロペラシャフトの衝撃抗力低減構造。The end of the extension is
8. The structure of claim 1, wherein the rear propeller shaft is friction-welded to a front end of a hollow cylindrical shaft tube of the rear propeller shaft. 上記トルク伝達部は、
上記ジョイントシャフトの先端軸部に設けられ外周に軸方向に延在する複数のボール溝が形成されたインナレースと、
上記アウタケースのベース部内周に上記ボール溝に対向して軸線方向に延在して形成されたボール溝と、
上記対向してインナレースに形成されたボール溝とベース部に形成されたボール溝とに嵌合する複数のボールとを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の車両用プロペラシャフトの衝撃抗力低減構造。The torque transmission unit is:
An inner race provided with a plurality of ball grooves extending in an axial direction on an outer periphery provided in a tip shaft portion of the joint shaft;
A ball groove formed in the inner periphery of the base portion of the outer case so as to extend in the axial direction so as to face the ball groove;
The vehicle according to any one of claims 1 to 8, further comprising a plurality of balls that fit into the ball grooves formed in the inner race and the ball grooves formed in the base portion facing each other. Impact resistance reduction structure of propeller shaft. フロントプロペラシャフトと、該フロントプロペラシャフトの後端部にジョイントを介して前端部が結合されるリヤプロペラシャフトを備えた車体前後方向に沿って延在するプロペラシャフトの衝撃抗力低構造において、
上記ジョイントは、
段差部を介して円筒状の小径範囲と大径範囲が軸方向に連続して端部がフロントプロペラシャフトあるいはリヤプロペラシャフトに結合する延長部を備えたことを特徴とするプロペラシャフトの衝撃抗力低構造。A front propeller shaft, and a rear propeller shaft having a front end coupled to a rear end of the front propeller shaft via a joint, in a low impact drag structure of a propeller shaft extending along the vehicle front-rear direction,
The above joint is
A low-impact drag of a propeller shaft, characterized in that the cylindrical small-diameter range and the large-diameter range are continuous with each other in the axial direction via a step, and an end is provided with an extension portion connected to a front propeller shaft or a rear propeller shaft. Construction.
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