JP2006077963A - Power transmission structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等の動力伝達系に用いられる動力伝達構造に関し、特に等速自在継手を使用した動力伝達構造に関する。 The present invention relates to a power transmission structure used in a power transmission system of an automobile or the like, and more particularly to a power transmission structure using a constant velocity universal joint.
例えば、自動車の動力伝達系において、減速装置(ディファレンシャル)から駆動輪に動力を伝達する動力伝達シャフトは、ドライブシャフト(駆動軸)と呼ばれることがある。特にFF車に使用されるドライブシャフトでは、前輪操舵時に大きな作動角と等速性が要求され、また、懸架装置との関係で軸方向の変位を吸収する機能が要求されるので、その一端部をダブルオフセット型等速自在継手やトリポード型等速自在継手等の摺動型等速自在継手を介して減速装置側に連結し、その他端部をバーフィールド型等速自在継手(ゼッパジョイントと呼ばれることもある。)等の固定側等速自在継手を介して駆動輪側に連結する機構が多く採用されている。 For example, in a power transmission system of an automobile, a power transmission shaft that transmits power from a speed reducer (differential) to drive wheels may be called a drive shaft (drive shaft). In particular, drive shafts used in front-wheel drive vehicles require a large operating angle and constant velocity during front wheel steering, and also require a function to absorb axial displacement in relation to the suspension system. Are connected to the speed reducer via a sliding type constant velocity universal joint such as a double offset type constant velocity universal joint or a tripod type constant velocity universal joint, and the other end is connected to a barfield type constant velocity universal joint (Zepper joint). In many cases, a mechanism that is connected to the drive wheel side via a fixed-side constant velocity universal joint is used.
図8は、中空状の動力伝達シャフト1と、動力伝達シャフト1の一端部に連結された摺動型等速自在継手2と、動力伝達シャフト1の他端部に連結された固定型等速自在継手3とを備えた自動車の動力伝達機構を示している。
FIG. 8 shows a hollow
この動力伝達機構において、摺動型等速自在継手2は減速装置(ディファレンシャル)に連結され、固定型等速自在継手3は駆動輪側に連結される。動力伝達シャフト1の一端部は摺動型等速自在継手2の内方部材(トリポード部材)2aに連結され、摺動型等速自在継手2の外方部材2bの端部外周と動力伝達シャフト1の外周にブーツ2cが固定される。
In this power transmission mechanism, the sliding type constant velocity universal joint 2 is connected to a reduction gear (differential), and the fixed type constant velocity universal joint 3 is connected to the drive wheel side. One end portion of the
また、動力伝達シャフト1の他端部は固定型等速自在継手3の内方部材3aに連結され、固定型等速自在継手3の外方部材3bの端部外周と動力伝達シャフト1の外周にブーツ3cが固定される。
The other end of the
シャフト1の他端部と固定型等速自在継手3の内方部材3aとの連結は、例えば、図9に拡大して示すように、シャフト1の他端部外周に形成されたスプライン1bと、内方部材3aの内周に形成されたスプライン3dとを相互に嵌合すると共に、シャフト1の一端部の軸端側に形成された止め輪溝1aに止め輪4を装着し、シャフト1と内方部材3aとの相対移動を軸方向に規制することにより行われる。同様に、シャフト1の一端部と摺動型等速自在継手2の内方部材2aとの連結は、シャフト1の一端部外周に形成されたスプライン1bと、内方部材2aの内周に形成されたスプライン2dとを相互に嵌合すると共に、シャフト1の一端部の軸端側に形成した止め輪溝1aに止め輪を装着し、シャフト1と内方部材2aとの相対移動を軸方向に規制することにより行われる。
The connection between the other end of the
また、下記の特許文献1では、スプライン嵌合に際し、シャフト側のスプラインに捩れ角を付与し、これを継手内方部材のスプラインに圧入することにより、スプライン嵌合部のガタを抑えると共に、シャフトのスプラインの反軸端側において、トルク負荷時の内方部材とシャフトのスプラインの歯面にかかる応力を圧入による応力により打ち消して最大応力を軽減している。
従来のスプライン嵌合構造では、シャフトに捩りトルクが加わると、捩りの支点がシャフトのスプラインの根元部になるため、スプラインの根元部に応力が集中する傾向がある。特に、特許文献1のように、スプライン嵌合部のガタを抑えるために、シャフト側のスプラインに捩れ角を付与した構造では、スプラインの根元部への応力集中がさらに顕著になる。
In the conventional spline fitting structure, when torsional torque is applied to the shaft, the torsion fulcrum becomes the root part of the spline of the shaft, and therefore stress tends to concentrate on the root part of the spline. In particular, as in
本発明の課題は、スプラインの根元部への応力集中を緩和し、シャフトと継手内部方部材の強度を高めた動力伝達構造を提供することである。 The subject of this invention is providing the power transmission structure which relieve | moderated the stress concentration to the root part of a spline, and raised the intensity | strength of the shaft and the joint internal member.
本発明の他の課題は、従来構造と同等以上の強度を確保しつつ、シャフトと継手内部方部材のサイズダウンを図り、動力伝達構造の軽量コンパクト化を図ることである。 Another object of the present invention is to reduce the size of the shaft and the joint inner member while ensuring a strength equal to or higher than that of the conventional structure, and to reduce the weight and size of the power transmission structure.
上記課題を解決するため、本発明は、等速自在継手の内方部材の内周に形成したスプラインと、シャフトの端部外周に形成したスプラインとを互いに嵌合させた動力伝達構造において、内方部材とシャフトとを軸方向及び回転方向に相互に拘束する拘束部を設け、シャフトに捩りトルクが負荷されたときの捩りの支点が、シャフトのスプラインの根元部と拘束部になるようにした。 In order to solve the above problems, the present invention provides a power transmission structure in which a spline formed on the inner periphery of an inner member of a constant velocity universal joint and a spline formed on an outer periphery of an end of a shaft are fitted to each other. A constraining part that constrains the side member and the shaft in the axial direction and the rotational direction is provided so that the torsion fulcrum when the torsional torque is applied to the shaft becomes the root part of the shaft spline and the constraining part. .
上記構成において、拘束部は、シャフトの軸端と内方部材とを相互に固着することにより構成することができる。ここでの固着には、溶着、圧着、接着等が含まれる。 In the above configuration, the restraining portion can be configured by fixing the shaft end of the shaft and the inner member to each other. The fixing here includes welding, pressure bonding, adhesion, and the like.
また、上記構成において、拘束部は、シャフトと内方部材とを摩擦力により拘束するものとすることができる。 Further, in the above configuration, the restraining portion can restrain the shaft and the inward member with a frictional force.
本発明によれば、シャフトに捩りトルクが負荷されたときの捩りの支点が、シャフトのスプラインの根元部と拘束部になるので、スプラインの根元部の応力集中が従来構造に比べて緩和される。これにより、シャフトと継手内方部材の強度が向上する。 According to the present invention, since the torsion fulcrum when the torsional torque is applied to the shaft becomes the root portion and the restraint portion of the shaft spline, the stress concentration at the root portion of the spline is alleviated compared to the conventional structure. . Thereby, the intensity | strength of a shaft and a joint inner member improves.
また、従来構造と同等以上の強度を確保しつつ、シャフトと継手内部方部材のサイズダウンを図り、動力伝達構造の軽量コンパクト化を図ることができる。 In addition, the shaft and the joint inner member can be reduced in size while ensuring a strength equal to or higher than that of the conventional structure, and the power transmission structure can be reduced in weight and size.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、以下で説明する実施の形態は、図8に示す自動車の動力伝達機構において、シャフト1の他端部と固定型等速自在継手3の内方部材3aとの間に設けられる動力伝達構造に関するものであるが、シャフト1の一端部と摺動型等速自在継手2の内方部材2aとの間に設けられる動力伝達構造にも同様に適用することができる。また、図8、9に示す従来構造の部材又は部分については同一符号を付与してその詳細な説明を省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below is a power transmission structure provided between the other end of the
図1に示す実施の形態1では、固定型等速自在継手3の内方部材3aの内周に形成されたスプライン3dに、シャフト1の端部外周に形成されたスプライン1bが嵌合され、さらに、シャフト1と内方部材3aとが、シャフト1の軸端面5の側で相互に溶着(溶接)されて一体化されている。シャフト1と内方部材3aとは、溶着部6により軸方向及び回転方向に相互に拘束される。したがって、実施の形態1では、溶着部6が拘束部になる。
In
上記のように、シャフト1と内方部材3aとが、溶着部6によりシャフト1の軸端面5の側で相互に拘束されるので、シャフト1に捩りトルクが負荷されたとき、捩りの支点は、シャフト1のスプライン1bの根元部Aと溶着部6の2箇所になる。そのため、スプライン1bの根元部Aへの応力集中が緩和される。
As described above, the
シャフト1のスプライン1bにかかる応力状態を見てみると、図2に示すように、図9に示す従来構造(実線)では、スプライン1bの根元部Aと軸端部Bとで応力差が大きく、根元部Aへの応力集中が認められたが、実施の形態1(本発明:一点鎖線)では、根元部Aでの応力が減少する一方、軸端部Bでの応力が増大し、従来構造に比べて、根元部Aと軸端部Bとで応力が均一化され、根元部Aへの応力集中が緩和されていた。これは、上記のように、捩りの支点が、シャフト1のスプライン1bの根元部Aと溶着部6の2箇所に増えたことにより、シャフト1にかかる応力が分散されたためである。
When the stress state applied to the
上記のように、シャフト1のスプライン1bの根元部Aへの応力集中が緩和される結果、シャフト1の強度は向上する。また、内方部材3aのスプライン3dについても根元部Aへの応力集中が緩和される結果、内方部材3aの強度は向上する。また、シャフト1と内方部材3aの強度を従来品と同等以上に確保した場合、シャフト1と内方部材3aをサイズダウンして、軽量コンパクト化を図ることができる。
As described above, the stress concentration on the root portion A of the
次に、本発明の実施の形態2を図3、図4を用いて説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図3に示す実施の形態2では、固定型等速自在継手3の内方部材3aの内周に形成されたスプライン3dに、シャフト1の端部外周に形成されたスプライン1bが嵌合され、さらに、シャフト1と内方部材3aとが、シャフト1の軸端面7の側に配置された端面部材8によって相互に固定されている。すなわち、シャフト1の軸端面7と内方部材3の一方の端面に端面部材8をあてがい、端面部材8をシャフト1の軸端面7に螺子9で締め付けて、内方部材3aの他方の端部をシャフト1の肩部1dに押し当てることにより、内方部材3aを端面部材8とシャフト1の肩部1dとで軸方向に挟持固定している。これにより、シャフト1と内方部材3aとは、端面部材8と内方部材3の端面との当接部C1、内方部材3aの端部とシャフト1の肩部1dとの当接部C2、及び、螺子9と端面部材8との当接部C3に発生する摩擦力により軸方向及び回転方向に相互に拘束される。したがって、実施の形態2では、当接部C1、C2、C3が拘束部になる。
In Embodiment 2 shown in FIG. 3, a
上記のように、シャフト1と内方部材3aとが、当接部C1、C2、C3によりシャフト1のスプライン1bを挟んで軸方向両側で相互に拘束されるので、シャフト1に捩りトルクが負荷されたとき、捩りの支点は、シャフト1のスプライン1bの根元部Aと当接部C1、C2、C3の4箇所になる。そのため、スプライン1bの根元部Aへの応力集中が緩和される。
As described above, the
実施の形態2について、シャフト1のスプライン1bにかかる応力状態を見てみると、図4に示すように、図9に示す従来構造(実線)に比べ、実施の形態2(本発明:一点鎖線)では、根元部Aから軸端部Bにかけて応力が均一に減少していた。その結果、根元部Aへの応力集中が従来構造に比べて緩和されていた。これは、上記のように、捩りの支点が、シャフト1のスプライン1bの根元部Aと当接部C1、C2、C3の4箇所に増えたことにより、シャフト1にかかる応力が分散されたためである。
When the stress state applied to the
図5は、本発明の実施の形態3を示している。この実施の形態3が、上記の実施の形態2と異なる点は、シャフト1の肩部1dを大径にして、内方部材3aとの接触面積を大きくした点にある。これにより、内方部材3aの端部とシャフト1の肩部1dとの当接部C2の摩擦力が増大し、スプライン1bの根元部Aへの応力集中がより一層緩和される。
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. The third embodiment is different from the second embodiment in that the
図6は、本発明の実施の形態4を示している。この実施の形態4では、シャフト1の軸端面7に形成した圧入部10に端面部材11を圧入して、内方部材3aの他方の端部をシャフト1の肩部1dに押し当てることにより、内方部材3aを端面部材11とシャフト1の肩部1dとで軸方向に挟持固定している。これにより、シャフト1と内方部材3aとは、端面部材11と内方部材3aの端面との当接部C1、内方部材3aの端部とシャフト1の肩部1dとの当接部C2に発生する摩擦力により軸方向及び回転方向に相互に拘束される。この実施の形態4では、捩りの支点は、シャフト1のスプライン1bの根元部Aと当接部C1、C2の3箇所になり、上述した実施の形態2、3に対して捩りの支点が1箇所少なくなる。
FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, the
図7は、本発明の実施の形態5を示している。この実施の形態5では、端面部材12に螺子部13を一体に設け、端面部材12をシャフト1の軸端面7に締め付けて、内方部材3aの他方の端部をシャフト1の肩部1dに押し当てることにより、内方部材3aを端面部材12とシャフト1の肩部1dとで軸方向に挟持固定している。この実施の形態5でも、捩りの支点は、シャフト1のスプライン1bの根元部Aと当接部C1、C2の3箇所になり、上述した実施の形態2、3に対して捩りの支点が1箇所少なくなる。
FIG. 7 shows a fifth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment, the
1 シャフト
3a 内方部材
1b,3d スプライン
6 溶着部(拘束部)
7 軸端面
C1、C2、C3 当接部(拘束部)
A スプラインの根元部
DESCRIPTION OF
7 Shaft end faces C1, C2, C3 Contact part (restraint part)
A Spline root
Claims (3)
前記内方部材とシャフトとを軸方向及び回転方向に相互に拘束する拘束部を設け、
前記シャフトに捩りトルクが負荷されたときの捩りの支点が、前記シャフトのスプラインの根元部と前記拘束部になるようにしたことを特徴とする動力伝達構造。 In the power transmission structure in which the spline formed on the inner periphery of the inner member of the constant velocity universal joint and the spline formed on the outer periphery of the end of the shaft are fitted to each other,
Providing a restraining portion that restrains the inner member and the shaft in the axial direction and the rotational direction;
A power transmission structure characterized in that a torsion fulcrum when a torsional torque is applied to the shaft is a root portion of the spline of the shaft and the restraint portion.
The power transmission structure according to claim 1, wherein the restraining portion restrains the shaft and the inward member by a frictional force.
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EP2463176A1 (en) * | 2010-12-07 | 2012-06-13 | JTEKT Corporation | Shaft-and-yoke coupling structure and vehicle steering system |
-
2004
- 2004-09-13 JP JP2004265782A patent/JP2006077963A/en not_active Withdrawn
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EP2463176A1 (en) * | 2010-12-07 | 2012-06-13 | JTEKT Corporation | Shaft-and-yoke coupling structure and vehicle steering system |
CN102530052A (en) * | 2010-12-07 | 2012-07-04 | 株式会社捷太格特 | Shaft-and-yoke coupling structure and vehicle steering system |
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