JPH10169666A - ドライブシャフト - Google Patents

ドライブシャフト

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JPH10169666A
JPH10169666A JP8324306A JP32430696A JPH10169666A JP H10169666 A JPH10169666 A JP H10169666A JP 8324306 A JP8324306 A JP 8324306A JP 32430696 A JP32430696 A JP 32430696A JP H10169666 A JPH10169666 A JP H10169666A
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JP
Japan
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shaft
cup
shaped member
intermediate shaft
reinforced plastic
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Withdrawn
Application number
JP8324306A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Tone
宏 登根
Hitohiro Ozawa
仁博 小澤
Hisaaki Kura
久昭 藏
Naohiro Ohori
尚宏 大堀
Yoshinori Tanaka
良典 田中
Tetsuya Sugiyama
哲也 杉山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Tonen General Sekiyu KK
Original Assignee
NTN Corp
Tonen Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10169666A publication Critical patent/JPH10169666A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
    • F16D3/22Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
    • F16D3/223Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ドライブシャフトの軽量化を図ることにある。 【解決手段】繊維強化プラスチックを巻回させてパイプ
状に成形した中間シャフト1の一方の軸端部に、鋼板を
絞り加工により成形したカップ状部材7aを内嵌し、そ
のカップ状部材7aの外周に繊維強化プラスチックを巻
き付けて外層部7bを形成すると共にその外層部7bで
前記カップ状部材7aを中間シャフト1の一方の軸端部
に接合し、カップ状部材7aと外層部7bとで外輪7が
構成された摺動型等速ジョイント2を中間シャフト1の
一方の軸端部に具備する。このようにドライブシャフト
における等速ジョイント2の一部を鋼板と繊維強化プラ
スチックとでハイブリッド化して構成し、中間シャフト
1も繊維強化プラスチックで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はドライブシャフトに
関し、詳しくは、自動車の動力伝達軸として使用され、
軸端部に等速ジョイントを具備したドライブシャフトに
関する。
【0002】
【従来の技術】自動車の動力伝達軸、具体的には、前輪
駆動車の前車軸、後輪駆動車の後車軸、全輪駆動車の全
車軸として使用されるドライブシャフトは、サスペンシ
ョンの動きに追従しながら駆動力を伝達する必要があ
る。そのため、ドライブシャフトの一方の軸端部は等速
ジョイントを介して終減速装置と連結され、その他方の
軸端部は等速ジョイントを介して車軸と連結される。
【0003】このドライブシャフトを構成する等速ジョ
イント及びその等速ジョイント間の中間軸には、鋼製の
ものを使用するのが一般的であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、自動
車の低燃費化が要求され、エンジン性能や燃料自体の特
性の改善が図られているが、この低燃費化を図る上で重
要な課題となっているのが自動車の車体重量の軽量化で
ある。
【0005】そこで、本発明は前述した低燃費化の要望
に応えるべく提案されたもので、その目的とするところ
は、ドライブシャフトの軽量化を図ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の技術的手段として、本発明は、繊維強化プラスチック
を巻回させてパイプ状に成形した中間シャフトの一方の
軸端部に、鋼板を絞り加工により成形したカップ状部材
を内嵌し、そのカップ状部材の外周に繊維強化プラスチ
ックを巻き付けて外層部を形成すると共にその外層部で
前記カップ状部材を中間シャフトの一方の軸端部に接合
し、カップ状部材と外層部とで外輪が構成された摺動型
等速ジョイントを中間シャフトの一方の軸端部に具備し
たことを特徴とする。
【0007】また、本発明は、前記中間シャフトの他方
の軸端部にスタブシャフトの軸端部を内嵌し、中間シャ
フトの軸端部とスタブシャフトの軸端部とに跨がって繊
維強化プラスチックを巻き付けて外層部を形成して両シ
ャフトを接合することが可能である。
【0008】更に、本発明は、前記中間シャフトの他方
の軸端部に、鋼板を絞り加工により成形したカップ状部
材を内嵌し、そのカップ状部材の外周に繊維強化プラス
チックを巻き付けて外層部を形成すると共にその外層部
で前記カップ状部材を中間シャフトの他方の軸端部に接
合し、カップ状部材と外層部とで外輪が構成された固定
型等速ジョイントを中間シャフトの他方の軸端部に具備
したことを特徴とする。
【0009】このようにドライブシャフトにおける等速
ジョイントの一部を鋼板と繊維強化プラスチックとでハ
イブリッド化して構成し、中間シャフトも繊維強化プラ
スチックで構成することはドライブシャフトの軽量化を
図る点で好ましい。
【0010】また、本発明では、前記中間シャフトの軸
方向に対する繊維強化プラスチックの繊維配交角を±1
5°〜±75°とすれば、中間シャフトにおける振動特
性や強度バランスを改善する点で好ましい。尚、回転ト
ルクを効率よく伝達するためには、軸方向に対する繊維
配交角を±45°が適している。
【0011】更に、本発明では、前記外層部は、中間シ
ャフトの軸方向に対する繊維強化プラスチックの繊維配
交角を±45°とした第1層と、90°及び0°の繊維
配交角を有する0°/90°の第2層との積層構造とす
れば、繊維配交角が±45°の第1層により回転トルク
が効率よく伝達され、第2層の90°の繊維配交角によ
りトルク負荷時にカップ状部材の径方向への変形が抑制
され、また、第2層の0°の繊維配交角によりカップ状
部材の軸方向へのクラックの進行が阻止される点で好ま
しい。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明のドライブシャフトの実施
形態を図1乃至図3に示して説明する。
【0013】図1に示す実施形態のドライブシャフト
は、繊維強化プラスチック(以下、FRPと称す)を巻
回させてパイプ状に成形した中間シャフト1の一方の軸
端部に摺動型等速ジョイント2を、かつ、その他方の軸
端部に固定型等速ジョイント3をそれぞれ設けた構造を
有する。中間シャフト1の一方の軸端部は、前述した摺
動型等速ジョイント2を介して終減速装置(図示せず)
と連結され、その他方の軸端部は固定型等速ジョイント
3を介して車軸(図示せず)と連結される。
【0014】前述した中間シャフト1は、FRPをパイ
プローリング法やフィラメントワィンディング法により
薄肉太径のパイプ状に成形したものである。この中間シ
ャフト1におけるFRPの繊維配交角は、回転トルクを
効率よく伝達することを目的とした場合、軸方向に対し
て±45°が適しているが、振動特性や強度バランスを
考慮した場合、±15°〜±75°が好適で、この範囲
で肉厚が均等となるように設定すればよい。
【0015】尚、この中間シャフト1では、薄肉太径と
なるために静捩り強度よりも座屈強度が支配的になるの
で、その座屈強度を十分に確保する手段として、中間シ
ャフト1の中央部分又は全体(図では中央部分)に、F
RPの繊維配交角を90°とした補強層4を形成するこ
とが望ましい。
【0016】中間シャフト1の一方の軸端部に設けられ
た摺動型等速ジョイント2は、終減速装置との連結軸5
に固定され軸線と平行な複数のトラックを有する内輪6
と、中間シャフト1に接合され内輪6のトラックと同数
の軸線と平行なトラックを有する外輪7と、内輪6のト
ラックと外輪7のトラック間に介在して回転トルクを伝
達するボール8と、内輪6の外径面と外輪7の内径面間
に介在してボール8を保持するケージ9とで構成され
る。尚、連結軸5と外輪7間には、可撓性のブーツ10
を締め付けバンド等で装着することにより、内部への砂
塵等の異物侵入を防止するようにしている。
【0017】特に、前述した外輪7は、鋼板を絞り加工
により成形したカップ状部材7aと、そのカップ状部材
7aの外周にFRPを巻き付けることにより形成された
外層部7bとで構成される。この外輪7の中間シャフト
1の一方の軸端部への取り付け構造は以下の通りであ
る。即ち、中間シャフト1の一方の軸端部にカップ状部
材7aを内嵌し、そのカップ状部材7aの外周に位置す
る外層部7bを、FRPを巻き付けて更に中間シャフト
1の軸端部へ延在させることにより接合する。
【0018】次に、中間シャフト1の他方の軸端部に設
けられた固定型等速ジョイント3は、車軸との連結軸1
1に固定され軸線に対して凸曲面状の複数のトラックを
有する内輪12と、中間シャフト1に接合され内輪12
のトラックと同数の軸線に対して凹曲面状のトラックを
有する外輪13と、前述した摺動型等速ジョイント2と
同様、回転トルクを伝達するボール14と、そのボール
14を保持するケージ15とで構成され、連結軸11と
外輪13間には、可撓性のブーツ16を装着した構造を
有する。
【0019】この等速ジョイント3の外輪13も、鋼板
を絞り加工により成形したカップ状部材13aと、その
カップ状部材13aの外周にFRPを巻き付けることに
より形成された外層部13bとで構成される。この外輪
13の中間シャフト1の他方の軸端部への取り付け構造
は、中間シャフト1の他方の軸端部に外層部13bを内
嵌し、中間シャフト1の軸端部から外層部13bへ跨が
るようにFRPを巻き付けて接合層17を形成すること
により外輪13を中間シャフト1の軸端部に接合する。
【0020】ここで、摺動型及び固定型の両等速ジョイ
ント2,3と中間シャフト1の軸端部とは、FRP同士
の接合となり、その接合部分では、両者の接合表面にサ
ンドブラスト処理やロレット加工等の機械的方法により
面荒らしを行うか、あるいは、中間シャフト1の成形工
程において接合部に突起付成形型を設置し成形硬化させ
ることにより、予め凹凸形状に形成させ、その接合表面
間に接着剤を挾み込んで行なうことにより、より強固で
抜け止めを兼ねた接合状態を得る。
【0021】また、両等速ジョイント2,3の外輪7,
13を構成して鋼板からなるカップ状部材7a,13a
を被覆する外層部7b,13b及び接合層17は、中間
シャフト1の軸方向に対するFRPの繊維配交角を±4
5°とした第1層と、FRPの繊維配交角を90°及び
0°とした0°/90°の第2層との積層構造とするこ
とが好ましい。
【0022】このように外層部7b,13b及び接合層
17を第1層及び第2層からなる積層構造とすれば、繊
維配交角が±45°の第1層により回転トルクが効率よ
く伝達され、第2層の90°の繊維配交角によりトルク
負荷時にカップ状部材7a,13aの径方向への変形が
抑制され、また、第2層の0°の繊維配交角によりカッ
プ状部材7a,13aの軸方向へのクラックの進行が阻
止される。
【0023】本発明を前輪駆動車用ドライブシャフトに
適用した場合、車軸(ホイール)に連結される固定型等
速ジョイント3を効率よく作動させるためには、そのジ
ョイント中心を転舵中心に近付ける必要がある。そこ
で、ブーツ形状を軸方向にコンパクトにすることにより
ジョイント中心を転舵中心に近付けることを実現した図
2のドライブシャフトがある。尚、図2では、図1のド
ライブシャフトと同一又は相当部分には同一参照符号を
付して重複説明は省略する。
【0024】このドライブシャフトが図1に示す実施形
態のドライブシャフトと異なる点は、固定型等速ジョイ
ント3のブーツ形状にある。即ち、球面シールタイプの
ブーツ18を装着し、固定型等速ジョイント3の外輪1
3の外径部を球面シール18の一部として構成する。
【0025】また、本発明の他の実施形態として、図3
に示すようなドライブシャフトがある。尚、図1のドラ
イブシャフトと同一又は相当部分には同一参照符号を付
して重複説明は省略する。
【0026】このドライブシャフトが図1に示す実施形
態のドライブシャフトと異なる点は、固定型等速ジョイ
ント3の内輪12が固定されてブーツ16を介して延び
るスタブシャフト19の拡径した中空状の軸端部を中間
シャフト1の一方の軸端部に内嵌し、それら両軸端部に
跨がってFRPを巻き付けることにより外層部20を形
成して両者を接合した構造を有する。この固定型等速ジ
ョイント3では、外輪13から延びる連結軸11に車軸
が連結される。尚、摺動型等速ジョイント2について
も、中間シャフト1の軸端部にインローリング21を嵌
着し、そのインローリング21にカップ状部材7aを内
嵌した構造としている。
【0027】ここで、中間シャフト1と接合層20の接
合はFRP同士であり、接合される表面にサンドブラス
ト処理やロレット加工等の機械的方法により面荒らしを
行うか、あるいは、中間シャフト1の成形工程において
接合部に突起付成形型を設置し成形硬化させることによ
り、予め凹凸形状を形成させ、その接合面間に接着剤を
はさみ込んで行なう。また、スタブシャフト19と接合
層20の接合はFRPと鋼であるため、接合される鋼の
表面に接合するFRPの繊維配交角と同じ溝角度のロー
レット溝を付与し、接着剤をはさみ込んで行なう。この
場合、ローレット溝の深さは接合層13,22のFRP
積層の1層分の肉厚以上とする。これらにより、より強
固で抜け止めを兼ねた接合状態を得る。
【0028】前述した各実施形態における外層部7b,
13bの形成部位については、必ずしもカップ状部材7
a,13aの全体を被覆する必要はなく、ボール8,1
4及びケージ9,15が摺動する範囲のみとすることも
可能であり、その場合、良好な放熱性が得られて好適で
ある。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、ドライブシャフトにお
ける等速ジョイントの一部を鋼板と繊維強化プラスチッ
クとでハイブリッド化して構成し、中間シャフトも繊維
強化プラスチックで構成したことにより、ドライブシャ
フトの軽量化を実現でき、自動車の車体重量の軽量化が
図れて低燃費化の要望に十分対応することが可能とな
り、その実用的価値は大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るドライブシャフトの実施形態を示
す断面図
【図2】図1に示すドライブシャフトを応用した実施形
態を示す断面図
【図3】本発明に係るドライブシャフトの他の実施形態
を示す断面図
【符号の説明】
1 中間シャフト 2 摺動型等速ジョイント 7 外輪 7a カップ状部材 7b 外層部 19 スタブシャフト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藏 久昭 静岡県磐田市鳥之瀬184番地 (72)発明者 大堀 尚宏 東京都品川区西大井4−21−10−121 (72)発明者 田中 良典 埼玉県入間郡西鶴ヶ岡1−4−6 (72)発明者 杉山 哲也 埼玉県入間郡西鶴ヶ岡1−4−6

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】繊維強化プラスチックを巻回させてパイプ
    状に成形した中間シャフトの一方の軸端部に、鋼板を絞
    り加工により成形したカップ状部材を内嵌し、そのカッ
    プ状部材の外周に繊維強化プラスチックを巻き付けて外
    層部を形成すると共にその外層部で前記カップ状部材を
    中間シャフトの一方の軸端部に接合し、カップ状部材と
    外層部とで外輪が構成された摺動型等速ジョイントを中
    間シャフトの一方の軸端部に具備したことを特徴とする
    ドライブシャフト。
  2. 【請求項2】前記中間シャフトの他方の軸端部にスタブ
    シャフトの軸端部を内嵌し、中間シャフトの軸端部とス
    タブシャフトの軸端部とに跨がって繊維強化プラスチッ
    クを巻き付けて外層部を形成して両シャフトを接合した
    ことを特徴とする請求項1記載のドライブシャフト。
  3. 【請求項3】前記中間シャフトの他方の軸端部に、鋼板
    を絞り加工により成形したカップ状部材を内嵌し、その
    カップ状部材の外周に繊維強化プラスチックを巻き付け
    て外層部を形成すると共にその外層部で前記カップ状部
    材を中間シャフトの他方の軸端部に接合し、カップ状部
    材と外層部とで外輪が構成された固定型等速ジョイント
    を中間シャフトの他方の軸端部に具備したことを特徴と
    する請求項1記載のドライブシャフト。
  4. 【請求項4】前記中間シャフトの軸方向に対する繊維強
    化プラスチックの繊維配交角を±15°〜±75°とし
    たことを特徴とする請求項1乃至3記載のドライブシャ
    フト。
  5. 【請求項5】前記外層部は、中間シャフトの軸方向に対
    する繊維強化プラスチックの繊維配交角を±45°とし
    た第1層と、90°及び0°の繊維配交角を有する0°
    /90°の第2層との積層構造を具備したことを特徴と
    する請求項1乃至4記載のドライブシャフト。
JP8324306A 1996-12-04 1996-12-04 ドライブシャフト Withdrawn JPH10169666A (ja)

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Effective date: 20040302