JP6969269B2

JP6969269B2 - Vehicle power transmission shaft

Info

Publication number: JP6969269B2
Application number: JP2017198067A
Authority: JP
Inventors: 靖大宮本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-10-11
Filing date: 2017-10-11
Publication date: 2021-11-24
Anticipated expiration: 2037-10-11
Also published as: JP2019070439A

Description

本発明は、捩れにより剛性が変化する車両用動力伝達シャフトに関する。 The present invention relates to a vehicle power transmission shaft whose rigidity changes due to twisting.

車両駆動用の動力源から駆動輪に至る動力伝達経路において、その動力源から出力された動力を駆動輪へ伝達するために設けられる回転軸としての車両用動力伝達シャフトが知られている。例えば、特許文献１に記載された車両用動力伝達シャフトがそれである。特許文献１に記載された車両用動力伝達シャフトは、トルクを伝達する第１シャフトと、第１シャフトの回転中心線と同じ回転中心線で回転する第２シャフトと、を備え、第１シャフトが伝達するトルクの増大によって所定の捩れ角度になると、第１シャフトに設けられた突起と第２シャフトに設けられた突起とが周方向で当接することで、トルクを伝達する車両用動力伝達シャフトの剛性が変化する。 In a power transmission path from a power source for driving a vehicle to a drive wheel, a power transmission shaft for a vehicle as a rotation shaft provided for transmitting the power output from the power source to the drive wheels is known. For example, the power transmission shaft for a vehicle described in Patent Document 1 is that. The vehicle power transmission shaft described in Patent Document 1 includes a first shaft that transmits torque and a second shaft that rotates on the same rotation center line as the rotation center line of the first shaft. When a predetermined twist angle is reached due to an increase in the torque to be transmitted, the protrusion provided on the first shaft and the protrusion provided on the second shaft come into contact with each other in the circumferential direction, so that the power transmission shaft for a vehicle that transmits torque abuts. Rigidity changes.

特開２０１０−１２１７３８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-121738

特許文献１に記載の車両用動力伝達シャフトでは、第１シャフトが所定の捩れ角度になると、車両用動力伝達シャフトの剛性が低剛性から高剛性へと変化するため、剛性が切り替わる領域付近で伝達するトルクが変化すると、剛性が急激に変化するため挙動が不安定となるおそれがある。 In the vehicle power transmission shaft described in Patent Document 1, when the first shaft reaches a predetermined twist angle, the rigidity of the vehicle power transmission shaft changes from low rigidity to high rigidity, so that the transmission is performed in the vicinity of the region where the rigidity is switched. When the torque is changed, the rigidity changes abruptly and the behavior may become unstable.

本発明はそのような課題を解決するためになされたものであり、剛性が急激に変化することなく、伝達するトルクの増大に伴って剛性を増大させられる車両用動力伝達シャフトを提供することにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and to provide a power transmission shaft for a vehicle in which the rigidity is increased as the torque to be transmitted increases without a sudden change in the rigidity. be.

本発明の要旨とするところは、回転中心線を中心とする回転力を伝達する第１シャフトと、前記回転中心線方向への移動が規制されるとともに、前記第１シャフトとの間に前記回転中心線まわりの所定角度の隙間で相対回転が許容されてスプライン嵌合された嵌合部を含む第２シャフトと、を備え、差動歯車装置と駆動輪との間に等速ジョイントをそれぞれ介して連結される車両用動力伝達シャフトであって、前記第１シャフトおよび前記第２シャフトの一方は、中空部を有し、前記嵌合部は、前記第１シャフトおよび前記第２シャフトの一方の前記中空部の内周面と、前記第１シャフトおよび前記第２シャフトの他方の外周面と、が前記スプライン嵌合されており、前記第１シャフトの捩れの増加に伴って、前記隙間が無くなる嵌合領域が前記回転中心線方向に増大することにある。 The gist of the present invention is that the first shaft that transmits a rotational force about the rotation center line and the movement in the direction of the rotation center line are restricted, and the rotation is between the first shaft. It comprises a second shaft that includes a spline-fitted fitting that allows relative rotation in a gap of a predetermined angle around the centerline, with constant velocity joints between the differential gearing device and the drive wheels, respectively. the power transmission shaft for a vehicle to be coupled Te, wherein one of the first shaft and the second shaft has a hollow portion, said fitting portion, one of said first shaft and said second shaft The inner peripheral surface of the hollow portion and the outer peripheral surface of the first shaft and the other outer peripheral surface of the second shaft are spline-fitted, and the gap disappears as the twist of the first shaft increases. The fitting region is to increase in the direction of the rotation center line.

本発明の、差動歯車装置と駆動輪との間に等速ジョイントをそれぞれ介して連結される車両用動力伝達シャフトによれば、前記第１シャフトおよび前記第２シャフトの一方は、中空部を有し、前記嵌合部は、前記第１シャフトおよび前記第２シャフトの一方の前記中空部の内周面と、前記第１シャフトおよび前記第２シャフトの他方の外周面と、が前記スプライン嵌合されており、前記第１シャフトの捩れの増加に伴って、前記隙間が無くなる嵌合領域が前記回転中心線方向に増大する。したがって、伝達するトルクの増大に応じて嵌合領域が増大するため、剛性が急激に変化することはなく、車両用動力伝達シャフトは、その伝達するトルクの増大によって剛性を増大することができる。 According to the vehicle power transmission shaft of the present invention , which is connected between the differential gear device and the drive wheel via constant velocity joints, one of the first shaft and the second shaft has a hollow portion. The fitting portion is such that the inner peripheral surface of one of the first shaft and the second shaft and the other outer peripheral surface of the first shaft and the second shaft are spline-fitted. As the twist of the first shaft increases, the fitting region where the gap disappears increases in the direction of the rotation center line. Therefore, since the fitting region increases as the transmitted torque increases, the rigidity does not change abruptly, and the vehicle power transmission shaft can increase the rigidity by increasing the transmitted torque.

本発明の一実施例である車両用動力伝達シャフトを搭載した駆動力伝達装置の斜視図である。It is a perspective view of the driving force transmission device which mounts the power transmission shaft for a vehicle which is one Embodiment of this invention. 図１の駆動力伝達装置の一部の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline of a part of the driving force transmission device of FIG. 図２の車両用動力伝達シャフトの第１等速ジョイントとの連結部分の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline of the connection part with the 1st constant velocity joint of the power transmission shaft for a vehicle of FIG. 図３の車両用動力伝達シャフトの概要を示す図である。It is a figure which shows the outline of the power transmission shaft for a vehicle of FIG. 図４の車両用動力伝達シャフトのV-V視断面図である。It is a VV sectional view of the power transmission shaft for a vehicle of FIG. 図４の車両用動力伝達シャフトのVI-VI視断面図である。It is a VI-VI sectional view of the power transmission shaft for a vehicle of FIG. 図２の車両用動力伝達シャフトの捩りに関する特性を示す図であって、車両用動力伝達シャフトの伝達トルクＴと車軸の一方の端部領域における一方端部に対する他方端部の捩り角θＴとの関係を示す図である。2 is a diagram showing the twist characteristics of the vehicle power transmission shaft of FIG. 2, wherein the transmission torque T of the vehicle power transmission shaft and the twist angle θT of the other end with respect to one end in one end region of the axle. It is a figure which shows the relationship. 図７の非嵌合状態における車両用動力伝達シャフトの嵌合領域および非嵌合領域の範囲を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a range of a fitted region and a non-fitted region of a vehicle power transmission shaft in the non-fitted state of FIG. 7. 図７の部分嵌合状態における車両用動力伝達シャフトの嵌合領域および非嵌合領域の範囲を示す図である。It is a figure which shows the range of the fitted region and the non-fitted region of the power transmission shaft for a vehicle in the partially fitted state of FIG. 7. 図７の全嵌合状態における車両用動力伝達シャフトの嵌合領域および非嵌合領域の範囲を示す図である。It is a figure which shows the range of the fitted region and the non-fitted region of the power transmission shaft for a vehicle in the fully fitted state of FIG. 7. 本発明の他の実施例である車両用動力伝達シャフトの概要を示す図である。It is a figure which shows the outline of the power transmission shaft for a vehicle which is another embodiment of this invention. 図１１の車軸およびアウターシャフトが回転中心線を含む平面において一部を切り欠いて示された側面図である。FIG. 11 is a side view showing the axle and the outer shaft of FIG. 11 with a part cut out in a plane including a rotation center line. 図１２の車両用動力伝達シャフトのXIII-XIII視断面図である。FIG. 12 is a sectional view taken along line XIII-XIII of the power transmission shaft for a vehicle shown in FIG. 図１２の車両用動力伝達シャフトのXIV-XIV視断面図である。FIG. 12 is a sectional view taken along line XIV-XIV of the power transmission shaft for a vehicle shown in FIG.

本発明の一実施形態において、前記第１シャフトは、前記中空部を有し、前記第２シャフトは、前記第１シャフトの端部領域において前記回転中心線方向への移動が規制される。 In one embodiment of the present invention, the first shaft has the hollow portion, and the second shaft is restricted from moving toward the rotation center line in the end region of the first shaft.

本発明の一実施形態において、前記第２シャフトは、前記中空部を有し、前記第２シャフトは、前記第１シャフトの外周面において前記第２シャフトの両端部を挟んで設けられたスナップリングにより前記回転中心線方向への移動が規制される。 In one embodiment of the present invention, the second shaft has the hollow portion, and the second shaft is a snap ring provided on the outer peripheral surface of the first shaft so as to sandwich both ends of the second shaft. This restricts the movement in the direction of the rotation center line.

以下、本発明の車両用動力伝達シャフトの実施例について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, examples of the power transmission shaft for a vehicle of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本発明の一実施例である車両用動力伝達シャフト１００を搭載した動力伝達装置１２０の斜視図である。差動歯車装置１２と図示しない一対の駆動輪との間には、それぞれ２つずつ等速ジョイントが設けられ、差動歯車装置１２側に第１等速ジョイント１４が配設され、駆動輪側に第２等速ジョイント２０が配設されている。第１等速ジョイント１４と第２等速ジョイント２０との間には車軸１６を含む車両用動力伝達シャフト１００がそれぞれ設けられている。 FIG. 1 is a perspective view of a power transmission device 120 equipped with a vehicle power transmission shaft 100, which is an embodiment of the present invention. Two constant velocity joints are provided between the differential gear device 12 and the pair of drive wheels (not shown), and the first constant velocity joint 14 is arranged on the differential gear device 12 side, and the drive wheel side. A second constant velocity joint 20 is arranged in the. A vehicle power transmission shaft 100 including an axle 16 is provided between the first constant velocity joint 14 and the second constant velocity joint 20, respectively.

図２は、図１の動力伝達装置１２０の一部の概要を示す図である。図２は、第１等速ジョイント１４、車両用動力伝達シャフト１００、および第２等速ジョイント２０についてそれぞれの回転中心線Ｃ１、Ｃ２、およびＣ３を含む平面において一部を切り欠いて示された側面図である。第１等速ジョイント１４は、差動歯車装置１２から動力が伝達される連結軸２２の回転中心線Ｃ１回りに相対回転不能、且つ回転中心線Ｃ１を含む平面内において相対回動可能に、連結軸２２と車軸１６とを連結させ、連結軸２２から出力されたトルク（回転力）が等角速度で車軸１６側に伝達されるようになっている。また、第２等速ジョイント２０は、車軸１６の回転中心線Ｃ２回りに相対回転不能、且つ回転中心線Ｃ２を含む平面内において相対回動可能に、車軸１６と連結軸５２とを連結させ、車軸１６から出力されたトルク（回転力）が等角速度で連結軸５２側に伝達されるようになっている。 FIG. 2 is a diagram showing an outline of a part of the power transmission device 120 of FIG. FIG. 2 shows a portion of the first constant velocity joint 14, the vehicle power transmission shaft 100, and the second constant velocity joint 20 cut out in a plane including the respective rotation center lines C1, C2, and C3. It is a side view. The first constant velocity joint 14 is connected so as to be relatively non-rotatable around the rotation center line C1 of the connecting shaft 22 to which power is transmitted from the differential gear device 12 and to be relatively rotatable in a plane including the rotation center line C1. The shaft 22 and the axle 16 are connected, and the torque (rotational force) output from the connecting shaft 22 is transmitted to the axle 16 side at an equiangular speed. Further, the second constant velocity joint 20 connects the axle 16 and the connecting shaft 52 so that the axle 16 cannot rotate relative to the rotation center line C2 and can rotate relative to the plane including the rotation center line C2. The torque (rotational force) output from the axle 16 is transmitted to the connecting shaft 52 side at an equal angular velocity.

車軸１６は円筒状であって、その内部に中空部１６ｏを有する。車軸１６は、中央部領域１６ｌと、中央部領域１６ｌから第１ジョイント１４側であって中央部領域１６ｌよりも外径が小さい一方の端部領域１６ｍと、中央部領域１６ｌから第２ジョイント２０側であって中央部領域１６ｌよりも外径が小さい他方の端部領域１６ｎと、を有する。車軸１６は、中央部領域１６ｌから一方の端部領域１６ｍにかけてその外径が次第に小さくなるようになっており、中央部領域１６ｌから他方の端部領域１６ｎにかけてもその外径が次第に小さくなるようになっている。これら中央部領域１６ｌ、一方の端部領域１６ｍ、および他方の端部領域１６ｎは、同じ回転中心線Ｃ２で回転可能とされ、中空部１６ｏはこれら３領域を連通している。なお、車軸１６の一方の端部領域１６ｍおよび他方の端部領域１６ｎは、中央部領域１６ｌに比較して捩り剛性（捩れに対する剛さ）が低い。 The axle 16 has a cylindrical shape and has a hollow portion 16o inside. The axle 16 has a central region 16l, one end region 16m on the first joint 14 side from the central region 16l and a smaller outer diameter than the central region 16l, and a central region 16l to the second joint 20. It has the other end region 16n, which is on the side and has an outer diameter smaller than that of the central region 16l. The outer diameter of the axle 16 gradually decreases from the central region 16l to one end region 16m, and the outer diameter thereof gradually decreases from the central region 16l to the other end region 16n. It has become. The central region 16l, one end region 16m, and the other end region 16n are rotatable along the same rotation center line C2, and the hollow portion 16o communicates these three regions. The one end region 16m and the other end region 16n of the axle 16 have lower torsional rigidity (rigidity against torsion) than the central region 16l.

図３は、図２の車両用動力伝達シャフト１００の第１等速ジョイント１４との連結部分の概要を示す図である。図３は、第１等速ジョイント１４および車両用動力伝達シャフト１００が、それぞれの回転中心線Ｃ１およびＣ２を含む平面において一部を切り欠いて示された側面図である。 FIG. 3 is a diagram showing an outline of a connecting portion of the vehicle power transmission shaft 100 of FIG. 2 with a first constant velocity joint 14. FIG. 3 is a side view showing the first constant velocity joint 14 and the vehicle power transmission shaft 100 with a part cut out in a plane including the respective rotation center lines C1 and C2.

第１等速ジョイント１４のジョイント部２４は、差動歯車装置１２から動力が伝達される連結軸２２を一体に有するアウターレース２６と、車軸１６にスプライン嵌合により連結され、アウターレース２６内に収容されるインナーレース２８と、アウターレース２６とインナーレース２８との間に介挿されたトルク伝達部材である複数のボール３０と、それら複数のボール３０を転動可能に保持するケージ３２と、ブーツ５０と、を備えている。 The joint portion 24 of the first constant velocity joint 14 is connected to the outer race 26 integrally having a connecting shaft 22 to which power is transmitted from the differential gear device 12 by spline fitting to the axle 16 and is connected to the outer race 26. An inner race 28 to be accommodated, a plurality of balls 30 which are torque transmission members interposed between the outer race 26 and the inner race 28, and a cage 32 for rotatably holding the plurality of balls 30. It is equipped with boots 50.

アウターレース２６は、連結軸２２の回転中心線Ｃ１まわりに回転可能に形成され、連結軸２２とは反対側の一端に設けられた開口部３４と、連結軸２２の回転中心線Ｃ１方向に延びる形で溝状に形成されたボール転動溝４０と、を備えている。 The outer race 26 is rotatably formed around the rotation center line C1 of the connecting shaft 22 and extends in the direction of the rotation center line C1 of the connecting shaft 22 and the opening 34 provided at one end opposite to the connecting shaft 22. It is provided with a ball rolling groove 40 formed in a groove shape.

インナーレース２８は、球面状の外周面４２と、その外周面４２に車軸１６の回転中心線Ｃ２方向に延びる形で溝状に形成されたボール転動溝４４と、車軸１６の接続部として機能する内周スプライン歯２８ａと、を備える。インナーレース２８の内周スプライン歯２８ａと車軸１６の一端にあるスプライン歯１６ｗとがスプライン嵌合により連結されることで、インナーレース２８は車軸１６と共通の回転中心線Ｃ２まわりに一体的に回転させられるように構成されている。 The inner race 28 functions as a connecting portion between the spherical outer peripheral surface 42, the ball rolling groove 44 formed in a groove shape on the outer peripheral surface 42 so as to extend in the direction of the rotation center line C2 of the axle 16, and the axle 16. The inner peripheral spline teeth 28a and the like are provided. By connecting the inner peripheral spline teeth 28a of the inner race 28 and the spline teeth 16w at one end of the axle 16 by spline fitting, the inner race 28 rotates integrally around the rotation center line C2 common to the axle 16. It is configured to be made to.

複数のボール３０は、アウターレース２６に形成されたボール転動溝４０と、インナーレース２８に形成されたボール転動溝４４と、の間の空間に転動可能に嵌め入れられている。 The plurality of balls 30 are rotatably fitted in the space between the ball rolling groove 40 formed in the outer race 26 and the ball rolling groove 44 formed in the inner race 28.

ケージ３２は、アウターレース２６の内壁面に部分的に摺接する球面状の外周面４６と、インナーレース２８の外周面４２に部分的に摺接する球面状の内周面４８と、を備えており、複数のボール３０のボール転動溝４０およびボール転動溝４４からの脱落を防止する。 The cage 32 includes a spherical outer peripheral surface 46 that partially slides on the inner wall surface of the outer race 26, and a spherical inner peripheral surface 48 that partially slides on the outer peripheral surface 42 of the inner race 28. , Prevents the plurality of balls 30 from falling out of the ball rolling groove 40 and the ball rolling groove 44.

ブーツ５０は、例えばゴム等の弾性を有する材料からなり筒状に形成されて、ジョイント部２４内を外部からの土砂、水などに対してシールする機能を有する。 The boot 50 is made of an elastic material such as rubber and is formed in a cylindrical shape, and has a function of sealing the inside of the joint portion 24 against earth and sand, water and the like from the outside.

以上の構成により、第１等速ジョイント１４は、車軸１６と連結軸２２との角度変位（車軸１６の回転中心線Ｃ２と連結軸２２の回転中心線Ｃ１とが成す角度の変化）を許容しつつ、アウターレース２６とインナーレース２８との間で複数のボール３０を介してトルクを伝達する。 With the above configuration, the first constant velocity joint 14 allows an angular displacement between the axle 16 and the connecting shaft 22 (change in the angle formed by the rotation center line C2 of the axle 16 and the rotation center line C1 of the connecting shaft 22). At the same time, torque is transmitted between the outer race 26 and the inner race 28 via the plurality of balls 30.

車両用動力伝達シャフト１００は、車軸１６およびインナーシャフト６０を備える。車軸１６は本発明の第１シャフトに相当し、インナーシャフト６０は本発明の第２シャフトに相当する。車軸１６の一方の端部領域１６ｍは、その中空部１６ｏの内周面１６ｐにおいて回転中心線Ｃ２と平行に伸びるスプライン歯１６ｕを有するスプライン部１６ａと、後述のインナーシャフト６０を固定するための固定歯１６ｖを有する固定部１６ｂと、を備える。 The vehicle power transmission shaft 100 includes an axle 16 and an inner shaft 60. The axle 16 corresponds to the first shaft of the present invention, and the inner shaft 60 corresponds to the second shaft of the present invention. One end region 16m of the axle 16 is a spline portion 16a having spline teeth 16u extending in parallel with the rotation center line C2 on the inner peripheral surface 16p of the hollow portion 16o, and a fixing for fixing the inner shaft 60 described later. It comprises a fixing portion 16b having teeth 16v.

図４は、車両用動力伝達シャフト１００の概要を示す図であり、車軸１６およびインナーシャフト６０が回転中心線Ｃ２を含む平面において一部を切り欠いて示された側面図である。インナーシャフト６０は略円筒形状であって、一方端部６０ｓ側においてその外周面６０ｐに回転中心線Ｃ２と平行に伸びるスプライン歯６０ｕを有するスプライン部６０ａと、他方端部６０ｔ側において車軸１６の中空部１６ｏの内径よりも大きい外径を有するストッパ６０ｃと、スプライン部６０ａとストッパ６０ｃとの間において車軸１６の固定歯１６ｖに噛み合うように設けられた固定歯６０ｖを有する固定部６０ｂと、を備える。回転中心線Ｃ２方向において、スプライン部１６ａおよびスプライン部６０ａは、それぞれ固定部１６ｂおよび固定部６０ｂよりも長い。インナーシャフト６０は、一方端部６０ｓ側の先端部において、面取りがなされている。 FIG. 4 is a diagram showing an outline of the power transmission shaft 100 for a vehicle, and is a side view showing the axle 16 and the inner shaft 60 with a part cut out in a plane including the rotation center line C2. The inner shaft 60 has a substantially cylindrical shape, and has a spline portion 60a having spline teeth 60u extending in parallel with the rotation center line C2 on the outer peripheral surface 60p on one end 60s side, and a hollow axle 16 on the other end 60t side. It includes a stopper 60c having an outer diameter larger than the inner diameter of the portion 16o, and a fixing portion 60b having a fixing tooth 60v provided so as to mesh with the fixing tooth 16v of the axle 16 between the spline portion 60a and the stopper 60c. .. In the direction of the rotation center line C2, the spline portion 16a and the spline portion 60a are longer than the fixed portion 16b and the fixed portion 60b, respectively. The inner shaft 60 is chamfered at the tip end portion on the one end portion 60s side.

図５は、図４の車両用動力伝達シャフト１００のV-V視断面図である。車軸１６のスプライン歯１６ｕおよびインナーシャフト６０のスプライン歯６０ｕは、それぞれ回転中心線Ｃ２の周方向に等角度間隔で複数個（本実施例では８個）設けられ、これらがスプライン嵌合されている。このとき、車軸１６のスプライン歯１６ｕは、その回転方向（回転によってスプライン歯１６ｕが進む方向）において、インナーシャフト６０のスプライン歯６０ｕとの間に回転中心線Ｃ２の周方向に角度ψ（ｒａｄ）の隙間Ｇが設けられている。したがって、車軸１６は、回転中心線Ｃ２の周方向に角度ψ（ｒａｄ）だけ捩れると、車軸１６のスプライン歯１６ｕとインナーシャフト６０のスプライン歯６０ｕとが当接して回転するようになる。なお、角度ψが本発明の所定角度に相当する。 FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of the power transmission shaft 100 for a vehicle of FIG. A plurality of spline teeth 16u of the axle 16 and spline teeth 60u of the inner shaft 60 are provided at equal intervals in the circumferential direction of the rotation center line C2 (8 in this embodiment), and these are spline-fitted. .. At this time, the spline tooth 16u of the axle 16 has an angle ψ (rad) in the circumferential direction of the rotation center line C2 with the spline tooth 60u of the inner shaft 60 in the rotation direction (direction in which the spline tooth 16u advances due to rotation). The gap G is provided. Therefore, when the axle 16 is twisted by an angle ψ (rad) in the circumferential direction of the rotation center line C2, the spline teeth 16u of the axle 16 and the spline teeth 60u of the inner shaft 60 come into contact with each other and rotate. The angle ψ corresponds to a predetermined angle of the present invention.

図６は、図４の車両用動力伝達シャフト１００のVI-VI視断面図である。車軸１６の先端部において、車軸１６の固定歯１６ｖおよびインナーシャフト６０の固定歯６０ｖは、それぞれ回転中心線Ｃ２の周方向に等角度間隔で複数個（本実施例では８個）設けられ、これらの嵌合によって、インナーシャフト６０は車軸１６に固定されている。このように、車軸１６の先端部においてインナーシャフト６０が固定されているため、車軸１６の捩り剛性の特性への影響は小さい。なお、ここでいう固定とは、車軸１６の捩れに関係なく、車軸１６の固定歯１６ｖとインナーシャフト６０の固定歯６０ｖとが当接しており、車軸１６とインナーシャフト６０とが回転中心線Ｃ２で相対回転不能で回転するように固定されていることを意味する。また、車軸１６の固定歯１６ｖとインナーシャフト６０の固定歯６０ｖとの嵌合、およびストッパ６０ｃにより、インナーシャフト６０の回転中心線Ｃ２方向への移動が規制される。 FIG. 6 is a VI-VI cross-sectional view of the power transmission shaft 100 for a vehicle of FIG. At the tip of the axle 16, a plurality of fixed teeth 16v of the axle 16 and 60v of the fixing teeth of the inner shaft 60 are provided at equal intervals in the circumferential direction of the rotation center line C2 (8 in this embodiment). The inner shaft 60 is fixed to the axle 16 by the fitting of. Since the inner shaft 60 is fixed at the tip of the axle 16 in this way, the influence on the characteristics of the torsional rigidity of the axle 16 is small. The term "fixed" here means that the fixed teeth 16v of the axle 16 and the fixed teeth 60v of the inner shaft 60 are in contact with each other regardless of the twist of the axle 16, and the axle 16 and the inner shaft 60 are in contact with each other on the rotation center line C2. It means that it is fixed so that it can rotate without relative rotation. Further, the fitting of the fixed teeth 16v of the axle 16 and the fixed teeth 60v of the inner shaft 60 and the stopper 60c restrict the movement of the inner shaft 60 in the rotation center line C2 direction.

図７は、図２の車両用動力伝達シャフト１００の捩りに関する特性を示す図であって、車両用動力伝達シャフト１００の伝達トルクＴと車軸１６の一方の端部領域１６ｍにおける一方端部に対する他方端部の捩り角θＴとの関係を示す図である。図８乃至１０は、それぞれ図７における非嵌合状態、部分嵌合状態、全嵌合状態における車両用動力伝達シャフト１００の嵌合領域９０ａおよび非嵌合領域９０ｂの範囲を示す図である。なお、嵌合領域９０ａとは、車軸１６の捩れによってスプライン歯１６ｕとスプライン歯６０ｕとの間の隙間Ｇが無くなる、すなわちスプライン歯１６ｕとスプライン歯６０ｕとが当接して回転している領域をいい、非嵌合領域９０ｂとは、車軸１６が捩れてもスプライン歯１６ｕとスプライン歯６０ｕとの間に隙間Ｇが存在し、スプライン歯１６ｕとスプライン歯６０ｕとが当接せずに回転している領域をいう。 FIG. 7 is a diagram showing the twist characteristics of the vehicle power transmission shaft 100 of FIG. 2, wherein the transmission torque T of the vehicle power transmission shaft 100 and the other end of the axle 16 in one end region 16 m are shown. It is a figure which shows the relationship with the twist angle θT of an end part. 8 to 10 are diagrams showing the ranges of the fitted region 90a and the non-fitted region 90b of the vehicle power transmission shaft 100 in the non-fitted state, the partially fitted state, and the fully fitted state in FIG. 7, respectively. The fitting region 90a refers to a region in which the gap G between the spline teeth 16u and the spline teeth 60u disappears due to the twist of the axle 16, that is, the spline teeth 16u and the spline teeth 60u are in contact with each other and rotate. In the non-fitting region 90b, even if the axle 16 is twisted, a gap G exists between the spline teeth 16u and the spline teeth 60u, and the spline teeth 16u and the spline teeth 60u rotate without contacting each other. Refers to an area.

図７に示すように、車両用動力伝達シャフト１００では、伝達トルクＴが、例えば設定された所定トルクＴ１を下回り、車軸１６だけを介してトルクが伝達される非嵌合状態となる。この場合、図８に示すように、スプライン歯１６ｕとスプライン歯６０ｕとの間は全て隙間Ｇが存在する非嵌合領域９０ｂであり、車両用動力伝達シャフト１００の捩り剛性は低い状態となっている。 As shown in FIG. 7, in the vehicle power transmission shaft 100, the transmission torque T is lower than, for example, a set predetermined torque T1, and the torque is transmitted only through the axle 16 in a non-fitting state. In this case, as shown in FIG. 8, the spline teeth 16u and the spline teeth 60u are all non-fitting regions 90b in which a gap G exists, and the torsional rigidity of the vehicle power transmission shaft 100 is low. There is.

図７に示すように、伝達トルクＴが所定トルクＴ１と所定トルクＴ２（所定Ｔ２は、所定トルクＴ１よりも大きい）との間になると、インナーシャフト６０の他方端部６０ｔ側において車軸１６の捩れによってスプライン歯１６ｕとスプライン歯６０ｕとの間の隙間Ｇが無くなる嵌合領域９０ａが現れた部分嵌合状態となる。この場合、図９に示すように、インナーシャフト６０の他方端部６０ｔ側に嵌合領域９０ａが存在し、インナーシャフト６０の一方端部６０ｓ側に非嵌合領域９０ｂが存在する。伝達トルクＴが大きくなると、図９の白矢印のように嵌合領域９０ａが増大し、非嵌合領域９０ｂが減少する。逆に、伝達トルクＴが小さくなると、図９の黒矢印のように嵌合領域９０ａが減少し、非嵌合領域９０ｂが増大する。嵌合領域９０ａは、車軸１６とインナーシャフト６０とが当接しながら回転するため、車軸１６がインナーシャフト６０と当接せずに回転していた場合よりも捩り剛性が高くなる。したがって、部分嵌合状態では、捩り剛性が高くなった嵌合領域９０ａと、捩り剛性が変わっていない非嵌合領域９０ｂと、が混在し、伝達トルクＴが大きくなるのに応じて嵌合領域９０ａが連続的に増大するため、伝達トルクＴが大きくなると、捩り剛性も連続的に高くなっていく。 As shown in FIG. 7, when the transmission torque T is between the predetermined torque T1 and the predetermined torque T2 (the predetermined T2 is larger than the predetermined torque T1), the axle 16 is twisted on the other end 60t side of the inner shaft 60. This results in a partially fitted state in which a fitting region 90a in which the gap G between the spline teeth 16u and the spline teeth 60u disappears appears. In this case, as shown in FIG. 9, the fitting region 90a exists on the other end 60t side of the inner shaft 60, and the non-fitting region 90b exists on the one end 60s side of the inner shaft 60. When the transmission torque T becomes large, the fitting region 90a increases and the non-fitting region 90b decreases as shown by the white arrow in FIG. On the contrary, when the transmission torque T becomes small, the fitting region 90a decreases and the non-fitting region 90b increases as shown by the black arrow in FIG. Since the fitting region 90a rotates while the axle 16 and the inner shaft 60 are in contact with each other, the torsional rigidity is higher than when the axle 16 is rotated without being in contact with the inner shaft 60. Therefore, in the partially fitted state, the fitting region 90a in which the torsional rigidity is high and the non-fitting region 90b in which the torsional rigidity is not changed are mixed, and the fitting region is increased according to the increase in the transmission torque T. Since 90a continuously increases, as the transmission torque T increases, the torsional rigidity also continuously increases.

図７に示すように、伝達トルクＴが所定トルクＴ２を超えると、車軸１６の捩れによってスプライン歯１６ｕとスプライン歯６０ｕとの間の隙間Ｇが無くなる嵌合領域９０ａの増大は飽和し、インナーシャフト６０の固定部６０ｂ付近にまで及ぶ全嵌合状態となる。この場合、図１０に示すように、スプライン歯１６ｕとスプライン歯６０ｕとの間は隙間Ｇが存在しない嵌合領域９０ａが占め、車両用動力伝達シャフト１００の捩り剛性は高い状態となっている。なお、厳密には、車軸１６の回転中心線Ｃ２方向の長さに対する捩れ角は有限値であるため、車軸１６のスプライン部１６ａのうち固定部１６ｂとの境界部分では隙間Ｇだけ捩れることは無いため、固定部１６ｂの付近には一部非嵌合領域９０ｂが存在する。なお、所定トルクＴ１、Ｔ２および隙間Ｇの角度ψは、所望の捩れ剛性となるように予め実験等から求められる値である。 As shown in FIG. 7, when the transmission torque T exceeds the predetermined torque T2, the increase in the fitting region 90a in which the gap G between the spline teeth 16u and the spline teeth 60u disappears due to the twist of the axle 16 is saturated, and the inner shaft becomes saturated. It is in a fully fitted state extending to the vicinity of the fixed portion 60b of the 60. In this case, as shown in FIG. 10, the fitting region 90a in which the gap G does not exist occupies between the spline teeth 16u and the spline teeth 60u, and the torsional rigidity of the vehicle power transmission shaft 100 is high. Strictly speaking, since the twist angle with respect to the length of the axle 16 in the rotation center line C2 direction is a finite value, it is possible that only the gap G is twisted at the boundary portion of the spline portion 16a of the axle 16 with the fixed portion 16b. Since there is no such portion, a partially non-fitting region 90b exists in the vicinity of the fixed portion 16b. The angles ψ of the predetermined torques T1 and T2 and the gap G are values obtained in advance from experiments and the like so as to have a desired torsional rigidity.

なお、詳細な説明は省略するが、車軸１６の他方の端部領域１６ｎにおいても、一方の端部領域１６ｍにおける上記実施例と同様の構造によって、捩り剛性が変化するように構成されている。 Although detailed description will be omitted, the torsional rigidity of the other end region 16n of the axle 16 is also changed by the same structure as that of the above embodiment in the one end region 16m.

本実施例の車両用動力伝達シャフト１００によれば、車軸１６は中空部１６ｏを有し、中空部１６ｏの内周面１６ｐに設けられたスプライン歯１６ｕと、インナーシャフト６０の外周面６０ｐに設けられたスプライン歯６０ｕと、が回転中心線Ｃ２まわりの周方向に隙間Ｇを有してスプライン嵌合されており、車軸１６の捩れの増加に伴って隙間Ｇが無くなる嵌合領域９０ａが回転中心線Ｃ２方向に増大する。したがって、伝達するトルクの増大に応じて、捩り剛性が高くなる嵌合領域９０ａが連続的に増大するため捩り剛性が急激に変化することはなく、車両用動力伝達シャフト１００は、その伝達するトルクの増大によって捩り剛性が増大するため、耐久性の向上や車両の操作安定性が確保される。 According to the vehicle power transmission shaft 100 of the present embodiment, the axle 16 has a hollow portion 16o, and is provided on the spline teeth 16u provided on the inner peripheral surface 16p of the hollow portion 16o and the outer peripheral surface 60p of the inner shaft 60. The spline teeth 60u and the spline teeth 60u are spline-fitted with a gap G in the circumferential direction around the rotation center line C2, and the fitting region 90a where the gap G disappears as the twist of the axle 16 increases is the rotation center. It increases in the direction of line C2. Therefore, as the transmitted torque increases, the fitting region 90a in which the torsional rigidity increases continuously increases, so that the torsional rigidity does not change abruptly, and the vehicle power transmission shaft 100 has the transmitted torque. Since the torsional rigidity increases due to the increase in the torque, the durability is improved and the operation stability of the vehicle is ensured.

また、本実施例の車両用動力伝達シャフト１００によれば、車軸１６のうち、捩り剛性への影響が少ない車軸１６の先端部において、インナーシャフト６０の固定がなされている。したがって、本発明の適用にあたって、車両用動力伝達シャフト１００の捩り剛性への影響は少ない。 Further, according to the vehicle power transmission shaft 100 of the present embodiment, the inner shaft 60 is fixed at the tip of the axle 16 which has little influence on the torsional rigidity of the axle 16. Therefore, in applying the present invention, the influence on the torsional rigidity of the vehicle power transmission shaft 100 is small.

図１１は、本発明の他の実施例である車両用動力伝達シャフト１１０の概要を示す図である。図１１は、第１等速ジョイント１４、車両用動力伝達シャフト１１０、および第２等速ジョイント２０が、それぞれの回転中心線Ｃ１、Ｃ２、およびＣ３を含む平面において一部を切り欠いて示された側面図である。なお、以下の説明において前述の実施例１と共通する部分には同一の符号を付して説明を適宜省略する。 FIG. 11 is a diagram showing an outline of a power transmission shaft 110 for a vehicle, which is another embodiment of the present invention. FIG. 11 shows the first constant velocity joint 14, the vehicle power transmission shaft 110, and the second constant velocity joint 20 with a portion cut out in a plane including the respective rotation center lines C1, C2, and C3. It is a side view. In the following description, the same reference numerals are given to the parts common to the above-described first embodiment, and the description thereof will be omitted as appropriate.

本実施例の第１等速ジョイント１４における連結軸２２と車軸１８との連結構造は、実施例１における第１等速ジョイント１４の連結軸２２と車軸１６との連結構造と同様である。また、本実施例の第２等速ジョイント２０における連結軸５２と車軸１８との連結構造は、実施例１における第２等速ジョイント２０の連結軸５２と車軸１６との連結構造と同様である。本実施例の車両用動力伝達シャフト１１０は、実施例１とは異なりインナーシャフト６０が無く、その代わりに車軸１８の外周を覆うアウターシャフト７０を備える。車両用動力伝達シャフト１１０は、車軸１８およびアウターシャフト７０を備える。車軸１８は本発明の第１シャフトに相当し、アウターシャフト７０は本発明の第２シャフトに相当する。 The connecting structure of the connecting shaft 22 and the axle 18 in the first constant velocity joint 14 of the present embodiment is the same as the connecting structure of the connecting shaft 22 of the first constant velocity joint 14 and the axle 16 in the first embodiment. Further, the connecting structure of the connecting shaft 52 and the axle 18 in the second constant velocity joint 20 of this embodiment is the same as the connecting structure of the connecting shaft 52 of the second constant velocity joint 20 and the axle 16 in the first embodiment. .. Unlike the first embodiment, the vehicle power transmission shaft 110 of this embodiment does not have an inner shaft 60, but instead includes an outer shaft 70 that covers the outer periphery of the axle 18. The vehicle power transmission shaft 110 includes an axle 18 and an outer shaft 70. The axle 18 corresponds to the first shaft of the present invention, and the outer shaft 70 corresponds to the second shaft of the present invention.

車軸１８は、円筒形状であって、中央部領域１８ｌと、中央部領域１８ｌよりも第１ジョイント１４側であって中央部領域１８ｌよりも外径の小さい一方の端部領域１８ｍと、中央部領域１８ｌよりも第２ジョイント２０側であって中央部領域１８ｌよりも外径の小さい他方の端部領域１８ｎと、を備えている。車軸１８は、中央部領域１８ｌから一方の端部領域１８ｍにかけてその外径が次第に小さくなるようになっており、中央部領域１８ｌから他方の端部領域１８ｎにかけてもその外径が次第に小さくなるようになっている。これら中央部領域１８ｌ、一方の端部領域１８ｍ、および他方の端部領域１８ｎは、同じ回転中心線Ｃ２で回転可能とされる。なお、車軸１８の中央部領域１８ｌは、一方の端部領域１８ｍおよび他方の端部領域１８ｎに比較して捩り剛性が高い。 The axle 18 has a cylindrical shape, and has a central region 18l, one end region 18m on the first joint 14 side of the central region 18l and a smaller outer diameter than the central region 18l, and a central portion. The other end region 18n, which is on the second joint 20 side of the region 18l and has a smaller outer diameter than the central region 18l, is provided. The outer diameter of the axle 18 gradually decreases from the central region 18l to one end region 18m, and the outer diameter thereof gradually decreases from the central region 18l to the other end region 18n. It has become. The central region 18l, one end region 18m, and the other end region 18n are made rotatable along the same rotation center line C2. The central region 18l of the axle 18 has higher torsional rigidity than the one end region 18m and the other end region 18n.

アウターシャフト７０は、車軸１８の外径よりも大きい内径の中空部７０ｏを有する円筒形の管である。車軸１８はアウターシャフト７０の中空部７０ｏに挿通されており、後述するように車軸１８の中央部領域１８ｌの外周面１８ｐとアウターシャフト７０の中空部７０ｏの内周面７０ｐとが対向している。 The outer shaft 70 is a cylindrical tube having a hollow portion 70o having an inner diameter larger than the outer diameter of the axle 18. The axle 18 is inserted through the hollow portion 70o of the outer shaft 70, and as will be described later, the outer peripheral surface 18p of the central region 18l of the axle 18 and the inner peripheral surface 70p of the hollow portion 70o of the outer shaft 70 face each other. ..

図１２は、図１１の車軸１８およびアウターシャフト７０が回転中心線Ｃ２を含む平面において一部を切り欠いて示された側面図である。 FIG. 12 is a side view showing the axle 18 and the outer shaft 70 of FIG. 11 with a part cut out in a plane including the rotation center line C2.

アウターシャフト７０は、一方端部７０ｓ側に設けられたスプライン部７０ａと、他方端部７０ｔ側に設けられた固定部７０ｂと、を備える。スプライン部７０ａは、その中空部７０ｏの内周面７０ｐにおいて回転中心線Ｃ２と平行に伸びるスプライン歯７０ｕを有する。固定部７０ｂは、その中空部７０ｏの内周面７０ｐにおいてアウターシャフト７０が車軸１８に固定されるための固定歯７０ｖを有する。 The outer shaft 70 includes a spline portion 70a provided on the one end 70s side and a fixing portion 70b provided on the other end 70t side. The spline portion 70a has spline teeth 70u extending in parallel with the rotation center line C2 on the inner peripheral surface 70p of the hollow portion 70o. The fixing portion 70b has fixing teeth 70v for fixing the outer shaft 70 to the axle 18 on the inner peripheral surface 70p of the hollow portion 70o.

車軸１８は、アウターシャフト７０のスプライン歯７０ｕに対向したスプライン歯１８ｕを有するスプライン部１８ａと、アウターシャフト７０の固定歯７０ｖに噛み合うように設けられた固定歯１８ｖを有する固定部１８ｂと、を備える。回転中心線Ｃ２方向において、スプライン部１８ａおよびスプライン部７０ａは、それぞれ固定部１８ｂおよび固定部６０ｂよりも長い。アウターシャフト７０は、一方端部７０ｓおよび他方端部７０ｔの先端部において、外周面側および内周面７０ｐ側のそれぞれが面取りされている。また、車軸１８の外周部には周方向に形成された溝が２つあり、一方の溝に嵌め込まれたスナップリング８０は、アウターシャフト７０の一方端部７０ｓに対向しており、他方の溝に嵌め込まれたスナップリング８２は、アウターシャフト７０の他方端部７０ｔに対向している。 The axle 18 includes a spline portion 18a having spline teeth 18u facing the spline teeth 70u of the outer shaft 70, and a fixing portion 18b having fixed teeth 18v provided so as to mesh with the fixed teeth 70v of the outer shaft 70. .. In the direction of the rotation center line C2, the spline portion 18a and the spline portion 70a are longer than the fixed portion 18b and the fixed portion 60b, respectively. The outer shaft 70 is chamfered on the outer peripheral surface side and the inner peripheral surface 70p side at the tip portions of one end portion 70s and the other end portion 70t. Further, there are two grooves formed in the circumferential direction on the outer peripheral portion of the axle 18, and the snap ring 80 fitted in one groove faces one end 70s of the outer shaft 70, and the other groove is formed. The snap ring 82 fitted in the outer shaft 70 faces the other end 70t of the outer shaft 70.

図１３は、図１２の車両用動力伝達シャフト１１０のXIII-XIII視断面図である。車軸１８のスプライン歯１８ｕおよびアウターシャフト７０のスプライン歯７０ｕは、それぞれ回転中心線Ｃ２の周方向に等角度間隔で複数個（本実施例では８個）設けられ、これらがスプライン嵌合されている。このとき、車軸１８のスプライン歯１８ｕは、その回転方向（回転によってスプライン歯１８ｕが進む方向）において、アウターシャフト７０のスプライン歯７０ｕとの間に、回転中心線Ｃ２の周方向に角度ψ（ｒａｄ）の隙間Ｇ１が設けられている。したがって、車軸１８は、回転中心線Ｃ２の周方向に角度ψ（ｒａｄ）だけ捩れると、車軸１８のスプライン歯１８ｕとアウターシャフト７０のスプライン歯７０ｕとが当接して回転するようになる。なお、角度ψは本発明の所定角度に相当する。 FIG. 13 is a sectional view taken along line XIII-XIII of the power transmission shaft 110 for a vehicle of FIG. A plurality of spline teeth 18u of the axle 18 and spline teeth 70u of the outer shaft 70 are provided at equal intervals in the circumferential direction of the rotation center line C2 (8 in this embodiment), and these are spline-fitted. .. At this time, the spline tooth 18u of the axle 18 has an angle ψ (rad) in the circumferential direction of the rotation center line C2 between the spline tooth 18u of the outer shaft 70 and the spline tooth 70u of the outer shaft 70 in the rotation direction (direction in which the spline tooth 18u advances due to rotation). ) Is provided with a gap G1. Therefore, when the axle 18 is twisted by an angle ψ (rad) in the circumferential direction of the rotation center line C2, the spline teeth 18u of the axle 18 and the spline teeth 70u of the outer shaft 70 come into contact with each other and rotate. The angle ψ corresponds to a predetermined angle of the present invention.

図１４は、図１２の車両用動力伝達シャフト１１０のXIV-XIV視断面図である。車軸１８の固定歯１８ｖおよびアウターシャフト７０の固定歯７０ｖは、それぞれ回転中心線Ｃ２の周方向に等角度間隔で複数個（本実施例では８個）設けられ、これらの嵌合によって、アウターシャフト７０は車軸１８に固定されている。この固定とは、車軸１８の捩れに関係なく、車軸１８の固定歯１８ｖとアウターシャフト７０の固定歯７０ｖとが当接しており、車軸１８とアウターシャフト７０とが回転中心線Ｃ２で相対回転不能で回転するように固定されていることを意味する。また、車軸１８の固定歯１８ｖとアウターシャフト７０の固定歯７０ｖとの嵌合、およびスナップリング８０、８２により、アウターシャフト７０の回転中心線Ｃ２方向への移動が規制される。 FIG. 14 is a sectional view taken along line XIV-XIV of the power transmission shaft 110 for a vehicle of FIG. A plurality of fixed teeth 18v of the axle 18 and 70v of the fixing teeth of the outer shaft 70 are provided at equal intervals in the circumferential direction of the rotation center line C2 (8 in this embodiment), and the outer shaft is fitted by fitting them. 70 is fixed to the axle 18. This fixing means that the fixed teeth 18v of the axle 18 and the fixed teeth 70v of the outer shaft 70 are in contact with each other regardless of the twist of the axle 18, and the axle 18 and the outer shaft 70 cannot rotate relative to each other at the rotation center line C2. It means that it is fixed to rotate with. Further, the fitting of the fixed teeth 18v of the axle 18 and the fixed teeth 70v of the outer shaft 70 and the snap rings 80 and 82 restrict the movement of the outer shaft 70 in the rotation center line C2 direction.

本実施例においても、車両用動力伝達シャフト１１０の捩りに関する特性および車両用動力伝達シャフト１１０の伝達トルクＴと車軸１８の中央部領域１８ｌにおける一方端部に対する他方端部の捩り角θＴとの関係は、前述の実施例１における図７と同様である。本実施例において、車軸１８の捩れによってスプライン歯１８ｕとスプライン歯７０ｕとの間の隙間Ｇ１が無くなる、すなわちスプライン歯１８ｕとスプライン歯７０ｕとが当接して回転している領域を嵌合領域９２ａとし、車軸１８が捩れてもスプライン歯１８ｕとスプライン歯７０ｕとの間に隙間Ｇ１が存在し、スプライン歯１８ｕとスプライン歯７０ｕとが当接せずに回転している領域を非嵌合領域９２ｂとすると、車両用動力伝達シャフト１１０の嵌合領域９２ａおよび非嵌合領域９２ｂの範囲は以下のようになる。 Also in this embodiment, the relationship between the twist characteristics of the vehicle power transmission shaft 110 and the transmission torque T of the vehicle power transmission shaft 110 and the twist angle θT of the other end with respect to one end in the central region 18l of the axle 18. Is the same as in FIG. 7 in the above-mentioned Example 1. In this embodiment, the region where the gap G1 between the spline teeth 18u and the spline teeth 70u disappears due to the twist of the axle 18, that is, the region where the spline teeth 18u and the spline teeth 70u abut and rotate is defined as the fitting region 92a. Even if the axle 18 is twisted, a gap G1 exists between the spline teeth 18u and the spline teeth 70u, and the region where the spline teeth 18u and the spline teeth 70u rotate without contacting each other is referred to as a non-fitting region 92b. Then, the ranges of the fitting region 92a and the non-fitting region 92b of the vehicle power transmission shaft 110 are as follows.

伝達トルクＴが、例えば設定された所定トルクＴ１を下回り、車軸１６だけを介してトルクが伝達される非嵌合状態では、車両用動力伝達シャフト１１０は、スプライン歯１８ｕとスプライン歯７０ｕとの間は全て隙間Ｇ１が存在する非嵌合領域９２ｂである。 In a non-fitting state where the transmission torque T is less than, for example, a set predetermined torque T1 and the torque is transmitted only through the axle 16, the vehicle power transmission shaft 110 is between the spline teeth 18u and the spline teeth 70u. Are all non-fitting regions 92b in which the gap G1 exists.

伝達トルクＴが所定トルクＴ１と所定トルクＴ２（所定Ｔ２は、所定トルクＴ１よりも大きい）との間である部分嵌合状態では、車両用動力伝達シャフト１１０は、アウターシャフト７０の一方端部７０ｓ側に嵌合領域９２ａが存在し、アウターシャフト７０の他方端部７０ｔ側に非嵌合領域９２ｂが存在する。伝達トルクＴが大きくなると、回転中心線Ｃ２方向に嵌合領域９２ａが増大し、非嵌合領域９２ｂが減少する。逆に、伝達トルクＴが小さくなると、回転中心線Ｃ２方向に嵌合領域９２ａが減少し、非嵌合領域９２ｂが増大する。したがって、部分嵌合状態では、捩り剛性が高くなった嵌合領域９２ａと、捩り剛性が変わっていない非嵌合領域９２ｂと、が混在し、伝達トルクＴが大きくなるのに応じて嵌合領域９２ａが連続的に増大するため、伝達トルクＴが大きくなると、捩り剛性も連続的に高くなっていく。 In the partially fitted state in which the transmission torque T is between the predetermined torque T1 and the predetermined torque T2 (the predetermined T2 is larger than the predetermined torque T1), the vehicle power transmission shaft 110 is the one end 70s of the outer shaft 70. The fitting region 92a exists on the side, and the non-fitting region 92b exists on the other end 70t side of the outer shaft 70. When the transmission torque T becomes large, the fitting region 92a increases in the rotation center line C2 direction, and the non-fitting region 92b decreases. On the contrary, when the transmission torque T becomes small, the fitting region 92a decreases in the rotation center line C2 direction, and the non-fitting region 92b increases. Therefore, in the partially fitted state, the fitting region 92a in which the torsional rigidity is high and the non-fitting region 92b in which the torsional rigidity is not changed are mixed, and the fitting region is increased according to the increase in the transmission torque T. Since 92a continuously increases, as the transmission torque T increases, the torsional rigidity also continuously increases.

伝達トルクＴが所定トルクＴ２を超える全嵌合状態では、車軸１８の捩れによるスプライン歯１８ｕとスプライン歯７０ｕとの間の隙間Ｇ１が無くなる嵌合領域９２ａの増大は飽和し、アウターシャフト７０の固定部７０ｂ付近にまで及ぶ。なお、厳密には、車軸１８の回転中心線Ｃ２方向の長さに対する捩れ角は有限値であるため、車軸１８のスプライン部１８ａのうち固定部１８ｂとの境界部分では隙間Ｇ１だけ捩れることは無いため、固定部１８ｂの付近には一部非嵌合領域９２ｂが存在する。 In the fully fitted state where the transmission torque T exceeds the predetermined torque T2, the increase in the fitting region 92a in which the gap G1 between the spline teeth 18u and the spline teeth 70u disappears due to the twist of the axle 18 is saturated, and the outer shaft 70 is fixed. It extends to the vicinity of part 70b. Strictly speaking, since the twist angle of the axle 18 with respect to the length in the rotation center line C2 direction is a finite value, it is possible that only the gap G1 is twisted at the boundary portion of the spline portion 18a of the axle 18 with the fixed portion 18b. Since there is no such portion, a partially non-fitting region 92b exists in the vicinity of the fixed portion 18b.

本実施例の車両用動力伝達シャフト１１０によれば、アウターシャフト７０は中空部７０ｏを有し、中空部７０ｏの内周面７０ｐに設けられたスプライン歯７０ｕと、車軸１８の外周面１８ｐに設けられたスプライン歯１８ｕと、が回転中心線Ｃ２まわりの周方向に隙間Ｇ１を有してスプライン嵌合されており、車軸１８の捩れの増加に伴って隙間Ｇ１が無くなる嵌合領域９２ａが回転中心線Ｃ２方向に増大する。したがって、伝達するトルクの増大に応じて、捩り剛性が高くなる嵌合領域９２ａが連続的に増大するため捩り剛性が急激に変化することはなく、車両用動力伝達シャフト１１０は、その伝達するトルクの増大によって捩り剛性が増大するため、耐久性の向上や車両の操作安定性が確保される。 According to the vehicle power transmission shaft 110 of the present embodiment, the outer shaft 70 has a hollow portion 70o, and is provided on the spline teeth 70u provided on the inner peripheral surface 70p of the hollow portion 70o and on the outer peripheral surface 18p of the axle 18. The spline teeth 18u are spline-fitted with a gap G1 in the circumferential direction around the rotation center line C2, and the fitting region 92a at which the gap G1 disappears as the twist of the axle 18 increases is the rotation center. It increases in the line C2 direction. Therefore, as the transmitted torque increases, the fitting region 92a in which the torsional rigidity increases continuously increases, so that the torsional rigidity does not change abruptly, and the vehicle power transmission shaft 110 transmits the torque. Since the torsional rigidity increases due to the increase in the torque, the durability is improved and the operation stability of the vehicle is ensured.

また、本実施例の車両用動力伝達シャフト１１０によれば、車軸１８のうち、捩り剛性が相対的に低い一方の端部領域１８ｍや他方の端部領域１８ｎではなく、外径が大きく捩り剛性が比較的高い中央部領域１８ｌにおいて、捩り剛性が増大する構成が施されている。したがって、本発明の適用にあたって、車両用動力伝達シャフト１１０の強度が低下する懸念が少ない。 Further, according to the vehicle power transmission shaft 110 of the present embodiment, the axle 18 is not one end region 18m or the other end region 18n, which has a relatively low torsional rigidity, but has a large outer diameter and a large torsional rigidity. In the central region 18l, which is relatively high, the torsional rigidity is increased. Therefore, in applying the present invention, there is little concern that the strength of the vehicle power transmission shaft 110 will decrease.

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the present invention is also applicable to other aspects.

前述の実施例１では、車軸１６のうち、一方の端部領域１６ｍおよび他方の端部領域１６ｎの両領域において、本発明が適用されたが、これに限らない。一方の端部領域１６ｍおよび他方の端部領域１６ｎの少なくとも片方の領域において、本発明が適用されれば良い。 In Example 1 described above, the present invention has been applied, but is not limited to, in both the one end region 16m and the other end region 16n of the axle 16. The present invention may be applied in at least one region of one end region 16m and the other end region 16n.

前述の実施例１、実施例２では、インナーシャフト６０の車軸１６への固定およびアウターシャフト７０の車軸１８への固定は、それぞれ回転中心線Ｃ２の周方向に隙間なく噛み合った固定歯６０ｖと固定歯１６ｖとの嵌合または固定歯７０ｖと固定歯１８ｖとの嵌合によって行ったが、これに限らない。例えば、圧入による締り嵌め、溶接など他の方法でも良い。 In Examples 1 and 2 described above, the inner shaft 60 is fixed to the axle 16 and the outer shaft 70 is fixed to the axle 18 with the fixed teeth 60v meshed tightly in the circumferential direction of the rotation center line C2, respectively. This was done by fitting the teeth 16v or fitting the fixed teeth 70v and the fixed teeth 18v, but the present invention is not limited to this. For example, other methods such as tightening by press fitting and welding may be used.

前述の実施例２では、アウターシャフト７０は、回転中心線Ｃ２の周方向に隙間なく噛み合った固定歯７０ｖと固定歯１８ｖの嵌合によって車軸１８に固定されていたが、回転中心線Ｃ２の周方向に隙間なく固定されていなくても良い。例えば、アウターシャフト７０に固定部７０ｂが無く、車軸１８にも固定部１８ｂが無く、一方端部７０ｓから他方端部７０ｔまで全てスプライン部７０ａであっても良い。具体的には、図１３に示すように、車軸１８のスプライン歯１８ｕは、その回転方向（回転によってスプライン歯１８ｕが進む方向）において、アウターシャフト７０のスプライン歯７０ｕとの間に、回転中心線Ｃ２の周方向に角度ψ（ｒａｄ）の隙間Ｇ１が設けられており、その回転方向とは反対の方向において、アウターシャフト７０のスプライン歯７０ｕとの間に、回転中心線Ｃ２の周方向に角度φ（ｒａｄ）の隙間Ｇ２が設けられていても良い。なお、角度ψおよびφは本発明の所定角度に相当する。この場合、アウターシャフト７０の中空部７０ｏに挿通している車軸１８が角度ψ＋φ（ｒａｄ）だけ捩れることによって、スプライン部７０ａのスプライン歯７０ｕとスプライン部１８ａのスプライン歯１８ｕとの隙間Ｇ１またはＧ２が無くなって車軸１８のスプライン歯１８ｕとアウターシャフト７０のスプライン歯７０ｕとが当接して回転するようになる。そのため、伝達するトルクの増大に応じて、隙間Ｇ１が無くなることによって捩り剛性が高くなる嵌合領域９２ａが回転中心線Ｃ２方向において他方端部７０ｔ側（車軸１８に動力を伝達する第１等速ジョイント１４側）からアウターシャフト７０の中央部分に向かって連続的に増大し、隙間Ｇ２が無くなることによって捩り剛性が高くなる嵌合領域９２ａが回転中心線Ｃ２方向において一方端部７０ｓ側（車軸１８が動力を伝達する第２等速ジョイント２０側）からアウターシャフト７０の中央部分に向かって連続的に増大する。よって、この場合においても、伝達するトルクの増大によって捩り剛性が急激に変化することはなく、車両用動力伝達シャフト１１０は、その伝達するトルクの増大によって捩り剛性が増大するため、耐久性の向上や車両の操作安定性が確保される。また、アウターシャフト７０の固定部７０ｂおよび車軸１８の固定部１８ｂを無くすことで、隙間なく噛み合う固定歯７０ｖおよび固定歯１８ｖを形成する必要がなくなるため、アウターシャフト７０および車軸１８の加工に関して技術的、製造的に容易となる。 In the second embodiment described above, the outer shaft 70 is fixed to the axle 18 by fitting the fixed teeth 70v and the fixed teeth 18v that are meshed tightly in the circumferential direction of the rotation center line C2, but the circumference of the rotation center line C2. It does not have to be fixed without a gap in the direction. For example, the outer shaft 70 may have no fixed portion 70b, the axle 18 may also have no fixed portion 18b, and the spline portion 70a may be used for everything from one end 70s to the other 70t. Specifically, as shown in FIG. 13, the spline tooth 18u of the axle 18 has a rotation center line between the spline tooth 18u of the outer shaft 70 and the spline tooth 70u of the outer shaft 70 in the rotation direction (direction in which the spline tooth 18u advances due to rotation). A gap G1 having an angle ψ (rad) is provided in the circumferential direction of C2, and is angled in the circumferential direction of the rotation center line C2 between the outer shaft 70 and the spline teeth 70u in the direction opposite to the rotation direction. A φ (rad) gap G2 may be provided. The angles ψ and φ correspond to the predetermined angles of the present invention. In this case, the axle 18 inserted through the hollow portion 70o of the outer shaft 70 is twisted by an angle ψ + φ (rad), so that the gap G1 or G2 between the spline teeth 70u of the spline portion 70a and the spline teeth 18u of the spline portion 18a The spline teeth 18u of the axle 18 and the spline teeth 70u of the outer shaft 70 come into contact with each other and rotate. Therefore, the fitting region 92a whose torsional rigidity is increased by eliminating the gap G1 according to the increase in the transmitted torque is on the other end 70t side (first constant velocity for transmitting power to the axle 18) in the direction of the rotation center line C2. The fitting region 92a, which continuously increases from the joint 14 side toward the central portion of the outer shaft 70 and has high torsional rigidity due to the elimination of the gap G2, is on the one end 70s side (axle 18) in the rotation center line C2 direction. Continuously increases from the second constant velocity joint 20 side) to which power is transmitted toward the central portion of the outer shaft 70. Therefore, even in this case, the torsional rigidity does not change abruptly due to the increase in the transmitted torque, and the torsional rigidity of the vehicle power transmission shaft 110 increases due to the increase in the transmitted torque, so that the durability is improved. And the operational stability of the vehicle is ensured. Further, by eliminating the fixed portion 70b of the outer shaft 70 and the fixed portion 18b of the axle 18, it is not necessary to form the fixed teeth 70v and the fixed teeth 18v that mesh with each other without gaps. , It becomes easy to manufacture.

前述の実施例２では、アウターシャフト７０の回転中心線Ｃ２方向への移動を規制するものとしてスナップリング８０、８２が設けられたが、これに限らない。例えば、アウターシャフト７０の一方端部７０ｓおよび他方端部７０ｔに対向するように、クランプなどの締め具を車軸１８に取り付けることでアウターシャフト７０の回転中心線Ｃ２方向への移動が規制されても良い。 In the second embodiment described above, the snap rings 80 and 82 are provided to restrict the movement of the outer shaft 70 in the rotation center line C2 direction, but the present invention is not limited to this. For example, even if the movement of the outer shaft 70 in the rotation center line C2 direction is restricted by attaching a fastener such as a clamp to the axle 18 so as to face one end 70s and the other end 70t of the outer shaft 70. good.

前述の実施例１では、ストッパ６０ｃにより、インナーシャフト６０の回転中心線Ｃ２方向への移動が規制され、前述の実施例２では、スナップリング８０、８２により、アウターシャフト７０の回転中心線Ｃ２方向への移動が規制されたが、この構成は必須ではない。例えば、インナーシャフト６０の固定部６０ｂと車軸１６の固定部１６ｂとの嵌合等による固定、またはアウターシャフト７０の固定部７０ｂと車軸１８の固定部１８ｂとの嵌合等による固定によって、インナーシャフト６０およびアウターシャフト７０の回転中心線Ｃ２方向への移動が十分に規制されるのであれば、ストッパ６０ｃやスナップリング８０、８２は備えられなくても良い。 In the first embodiment described above, the stopper 60c restricts the movement of the inner shaft 60 in the direction of the rotation center line C2, and in the second embodiment described above, the snap rings 80 and 82 regulate the movement of the outer shaft 70 in the direction of the rotation center line C2. Movement to is restricted, but this configuration is not mandatory. For example, the inner shaft can be fixed by fitting the fixing portion 60b of the inner shaft 60 and the fixing portion 16b of the axle 16, or by fitting the fixing portion 70b of the outer shaft 70 and the fixing portion 18b of the axle 18. If the movement of the 60 and the outer shaft 70 in the rotation center line C2 direction is sufficiently restricted, the stopper 60c and the snap rings 80 and 82 may not be provided.

前述の実施例１の隙間Ｇおよび実施例２の隙間Ｇ１は、ψ（ｒａｄ）に設定され、スプライン歯１６ｕとスプライン歯６０ｕ、スプライン歯１８ｕとスプライン歯７０ｕは、周方向に８個配置されていたが、これに限らない。実施例１の隙間Ｇ、実施例２の隙間Ｇ１、Ｇ２の設定値、スプライン歯の回転中心線Ｃ２の周方向に配置された個数、スプライン歯の歯の形状を適宜変更することで、伝達するトルクに対して非嵌合状態、部分嵌合状態、全嵌合状態となるトルク値、すなわち車両用伝達シャフトの捩りに関する特性が調整可能である。 The gap G of the first embodiment and the gap G1 of the second embodiment are set to ψ (rad), and eight spline teeth 16u and spline teeth 60u, and eight spline teeth 18u and spline teeth 70u are arranged in the circumferential direction. However, it is not limited to this. Transmission is performed by appropriately changing the gap G of Example 1, the set values of the gaps G1 and G2 of Example 2, the number arranged in the circumferential direction of the rotation center line C2 of the spline teeth, and the shape of the teeth of the spline teeth. It is possible to adjust the torque value in which the non-fitted state, the partially fitted state, and the fully fitted state are obtained with respect to the torque, that is, the characteristics related to the twist of the transmission shaft for the vehicle.

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。 It should be noted that the above is only one embodiment, and the present invention can be carried out in a mode in which various changes and improvements are made based on the knowledge of those skilled in the art.

１６：車軸（第１シャフト）
１６ａ：スプライン部
１６ｂ：固定部
１６ｏ：中空部
１６ｐ：内周面
６０：インナーシャフト（第２シャフト）
６０ａ：スプライン部（嵌合部）
６０ｂ：固定部
６０ｐ：外周面
１００：車両用動力伝達シャフト
Ｇ：隙間
Ｃ２：回転中心線 16: Axle (first shaft)
16a: Spline portion 16b: Fixed portion 16o: Hollow portion 16p: Inner peripheral surface 60: Inner shaft (second shaft)
60a: Spline part (fitting part)
60b: Fixed portion 60p: Outer peripheral surface 100: Vehicle power transmission shaft G: Gap C2: Rotation center line

Claims

回転中心線を中心とする回転力を伝達する第１シャフトと、前記回転中心線方向への移動が規制されるとともに、前記第１シャフトとの間に前記回転中心線まわりの所定角度の隙間で相対回転が許容されてスプライン嵌合された嵌合部を含む第２シャフトと、を備え、差動歯車装置と駆動輪との間に等速ジョイントをそれぞれ介して連結される車両用動力伝達シャフトであって、
前記第１シャフトおよび前記第２シャフトの一方は、中空部を有し、
前記嵌合部は、前記第１シャフトおよび前記第２シャフトの一方の前記中空部の内周面と、前記第１シャフトおよび前記第２シャフトの他方の外周面と、が前記スプライン嵌合されており、
前記第１シャフトの捩れの増加に伴って、前記隙間が無くなる嵌合領域が前記回転中心線方向に増大する
ことを特徴とする車両用動力伝達シャフト。 The movement in the direction of the rotation center line is restricted between the first shaft that transmits the rotational force about the rotation center line, and the gap between the first shaft and the first shaft at a predetermined angle around the rotation center line. A vehicle power transmission shaft comprising a second shaft that includes a spline-fitted mating portion that allows relative rotation and is coupled between the differential gear device and the drive wheels via constant velocity joints, respectively. And
One of the first shaft and the second shaft has a hollow portion.
In the fitting portion, the inner peripheral surface of the hollow portion of one of the first shaft and the second shaft and the outer peripheral surface of the first shaft and the other outer peripheral surface of the second shaft are spline-fitted. Ori,
A vehicle power transmission shaft, characterized in that, as the twist of the first shaft increases, the fitting region where the gap disappears increases in the direction of the rotation center line.