JP4425052B2 - プロペラシャフトの衝撃吸収構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両等に用いられるプロペラシャフトの衝撃吸収構造に関する。

図９（Ａ）に示すように、従来のプロペラシャフト１００として、雌形部材１０２に雄形部材１０４が相互にスプライン部分１０６でスプライン嵌合し、軸線方向に相対摺動可能に雌形部材１０２又は雄形部材１０４の一方側のヨーク１０８から他方側のヨーク１０８にトルクを伝達するものが知られている(従来技術１、下記特許文献１参照)。このプロペラシャフト１００では、雌形部材１０２をスプライン部分１０６とシャフト部分１１０を一体形成するように中空パイプ状に形成し、雌形部材１０２のスプライン部分１０６の大径部の直径よりもシャフト部分１１０の直径を大きくして、両者間に段差部分１１２が生じるように構成されている。
このプロペラシャフト１００によれば、図９（Ｂ）に示すように、プロペラシャフト１００の前後方向に強い衝撃が加わると、上記段差部分１１２が軸方向に変形又は破断し、この軸方向の変形又は破断の際に衝撃を吸収するようになっている。

また、図１０に示すように、従来のプロペラシャフト２００は、スリーブ２０２内にシート２０４がスライドヨーク２０６の端面２０８にその一端面２１０を当接するように配置されている。このシート２０４は、リング状に形成されており、スリーブ２０２の内周面２１２にその外周面２１１が摺接されている。このシート２０４は、スリーブ２０２に挿嵌したスライドヨーク２０６をスリーブ２０２から最大に突出させた状態の時に、延長部２１４の近傍にその他端面２１６が位置するような厚さを有している。このシート２０４は、延長部２１４を内側に折り曲げて同折り曲げ部をカシメることで、スライドヨーク２０６の端面２０８と延長部２１４とに挟まれ、かつ端面２０８と延長部２１４とに両端面がそれぞれ当接した状態でスリーブ２０２内に保持されている（従来技術２、下記特許文献２参照）
このプロペラシャフト２００によれば、衝撃荷重Ｆが加わると、図示しない車体の前方側に形成されたエンジンルーム等のクラッシャブルゾーンが衝突初期段階において変形し衝撃荷重Ｆが吸収される。そして、変形した部位がエンジンに到達すると、衝撃荷重Ｆがトランスミッションからスライドヨーク２０６に伝達される。スライドヨーク２０６にかかる衝撃荷重Ｆが、スプライン嵌合部２１８による第１の抵抗と、カシメ部Ｇによる第２の抵抗を超えると、スライドヨーク２０６が収縮方向に移動する。スライドヨーク２０６が移動すると、スプライン嵌合部２１８による第１の抵抗がスライドヨーク２０６の移動に伴い増大するとともに、折り曲げられた延長部２１４がシート２０４に押されて延長部２１４がカシメ部Ｇから開く方向に塑性変形して第２の抵抗が増大する。このように、プロペラシャフト２００にかかった衝撃荷重Ｆは、スプライン嵌合部２１８の抵抗とカシメ部Ｇを塑性変形させるエネルギーで吸収される。
特開平８−２２６４５４号公報 特開平１１−３０３８４６号公報

ところで、上記従来技術１のプロペラシャフトでは、スプライン部分の係合及びシャフト部分の係合が存在してプロペラシャフトの構造が複雑化し、部品の組付け精度の管理が必要となる問題がある。また、プロペラシャフトの構造が複雑化し部品の組付け精度の管理が必要となることに伴い、段差部分の衝撃吸収荷重にバラツキが生じるおそれがある。この結果、プロペラシャフトの衝撃吸収荷重の設定が困難となる。

また、上記従来技術２のプロペラシャフトでは、カシメ部がスライドヨークの位置決めも兼ねる構成であり、このため、所定の位置にシートを位置決めするようにスリーブの延長部をカシメる必要がある。このように、カシメ部がスライドヨークの位置決めを兼ねることで、カシメ部の設定が複雑化し、これにより、カシメ部の衝撃吸収荷重にバラツキが生じるおそれがある。この結果、プロペラシャフトの衝撃吸収荷重の設定が困難となる。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、簡易な構成で、かつ衝撃吸収荷重の設定が容易なプロペラシャフトの衝撃吸収構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、内燃機関側の駆動力を車輪側に駆動連結するプロペラシャフトの衝撃吸収構造であって、径が大きく形成された拡径部を有する略円筒状の第１のプロペラシャフト部と、前記拡径部の径よりも小径に形成され前記拡径部と連接して前記第１のプロペラシャフト部と軸方向に接続された略円筒状の第２のプロペラシャフト部と、前記拡径部の内部に前記拡径部の内周面と弾接するように配置され、軸方向に作用する衝撃力により前記第１のプロペラシャフト部と前記第２のプロペラシャフト部が接続する接続部位又はその近傍が破断又は塑性変形したときに前記第２のプロペラシャフト部に押圧されて前記拡径部の内周面を摩擦摺動する摺動部材と、を有し、前記摺動部材は、前記プロペラシャフトの制振部材を兼ねていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、プロペラシャフトに軸方向に沿う衝撃力が加わると、その衝撃力は相対する第１のプロペラシャフト部と第２のプロペラシャフト部側とに伝達される。
ここで、第２のプロペラシャフト部の径が第１のプロペラシャフト部の拡径部の径よりも小径に形成されているため、衝撃力が伝達されると、第１のプロペラシャフト部と第２のプロペラシャフト部が接続する接続部位又はその近傍で応力集中が発生する。この応力集中が接続部位又はその近傍の強度を超えると、接続部位又はその近傍が破断又は塑性変形する。接続部位又はその近傍が破断又は塑性変形すると、第２のプロペラシャフト部が第１のプロペラシャフト部（拡径部）の内部に入り込み、内部の摺動部材と当接し、摺動部材を押圧する。摺動部材が押圧されると、摺動部材が拡径部の内周面を摩擦摺動するように、第１のプロペラシャフト部に対して移動する。このとき、摺動部材と拡径部の内周面との間で弾性摩擦力が発生し、衝撃力の大きさに応じた距離だけ摺動部材がさらに移動し、その変位量に応じて衝撃力が吸収される。この結果、簡易な構成のプロペラシャフトの衝撃吸収構造で軸方向に作用する衝撃力を確実に吸収することができる。また、プロペラシャフトの衝撃吸収構造を簡易な構成とすることにより、プロペラシャフトの衝撃吸収構造が吸収し得る衝撃荷重を容易に設定及び調整することができる。
また、摺動部材の円筒状部材がウエイト部となり、ゴム部材が制振部となるため、摺動部材を動的又は静的ダンパなどの制振部材として用いることができ、プロペラシャフトの共振点を調整できる。
また、拡径部にゴム部材が弾性的に接触しているため、摺動部材を静的ダンパなどの制振部材として用いることができ、プロペラシャフトの高周波振動をゴム部材で吸収することができる。
このように、摺動部材に衝撃吸収機能と制振機能を兼備させることにより、部品点数を削減することができ、プロペラシャフトの衝撃吸収構造の製造コストを格段に低減することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプロペラシャフトの衝撃吸収構造において、前記第１のプロペラシャフト部の前記第２のプロペラシャフト部との前記接続部位又はその近傍が屈曲状に形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、第１のプロペラシャフト部の第２のプロペラシャフト部との接続部位又はその近傍が屈曲状に形成されているため、接続部位又はその近傍の強度が比較的弱くなり、接続部位又はその近傍に応力集中が発生する。これにより、衝撃力が作用すると接続部位又はその近傍で常に確実に破断させることができ、プロペラシャフトの衝撃吸収構造が吸収し得る衝撃吸収荷重特性のバラツキを抑えて安定維持させることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のプロペラシャフトの衝撃吸収構造において、前記第１のプロペラシャフト部の前記第２のプロペラシャフト部との前記接続部位と前記摺動部材を挟んだ軸方向反対側には、前記軸方向反対側に向かって縮径する抵抗部が形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、第１のプロペラシャフト部の第２のプロペラシャフト部との接続部位と摺動部材を挟んだ軸方向反対側には、軸方向反対側に向かって延在し縮径する抵抗部が形成されているため、接続部位又はその近傍が破断し第２のプロペラシャフト部で摺動部材が押圧され第１のプロペラシャフト部の拡径部内を摺動部材が移動すると、やがて摺動部材が抵抗部と接触する。さらに、摺動部材が第２のプロペラシャフト部により押圧されると、摺動部材が抵抗部を第１のプロペラシャフト部の径方向外側に押し広げるようにして（塑性変形させて）移動していく。このとき、抵抗部が縮径されているので、抵抗部を塑性変形させるためにさらに大きなエネルギーが必要となるため、摺動部材の移動に伴う抵抗力が増大し、大きな衝撃力が作用した場合でも、その衝撃力を十分に吸収することができる。また、抵抗部の軸方向に対する傾斜角度（縮径度合い）を適宜調整することにより、プロペラシャフトの衝撃吸収構造の衝撃吸収特性を容易に調整可能にすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプロペラシャフトの衝撃吸収構造において、前記摺動部材は、前記第２のプロペラシャフト部の径よりも大きな径の円筒状部材と、前記円筒状部材の外周面に設けられ前記拡径部の内周面に弾着するゴム部材と、で構成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、摺動部材が中空状の円筒状部材を有しているため、中実部材とする場合と比較して、摺動部材自体を軽量化することができる。また、摺動部材の軽量化に伴い、プロペラシャフトの衝撃吸収構造を含めた製造コストを低減することができる。
また、摺動部材がゴム部材を有しているため、ゴム部材と拡径部の内周面との間の弾性摩擦力を調整することができる。このため、摺動部材に拡径部の内周面上を摺動させるのに必要なエネルギーを任意に調整でき、プロペラシャフトの衝撃吸収構造の衝撃吸収荷重特性をゴム部材の圧入荷重で容易に設定することができる。
また、ゴム部材を拡径部の内周面に接着させることにより、プロペラシャフトに衝撃力が作用しない場合において、摺動部材の第１のプロペラシャフト部（拡径部）に対する位置決め保持を確実にすることができる。
さらに、円筒状部材の外周面にゴム部材が配置された構成であるため、部材の寸法精度に多少の誤差が生じた場合でも、その間でゴム部材が弾性変形することによりその寸法誤差を吸収することができる。また、摺動部材の第１のプロペラシャフト部の内部への挿入が容易となる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のプロペラシャフトの衝撃吸収構造において、前記円筒状部材の端部には、前記抵抗部側に向かって縮径した絞り部が形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、円筒状部材の端部には、抵抗部側に向かって縮径した絞り部が形成されているため、プロペラシャフトに衝撃力が作用した場合には、摺動部材が第２のプロペラシャフト部の端部に押圧され、円筒状部材の絞り部が抵抗部と接触する。このとき、絞り部が抵抗部側に向かって縮径しているので、摺動部材（円筒状部材）の軸方向の移動（摩擦摺動）が円滑になり、摺動部材（円筒状部材）の移動（摺動）時に摺動部材（円筒状部材）が絞り部で摺動方向に沿って案内されるので姿勢が崩れてしまうことを防止でき安定した摺動が可能となる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のプロペラシャフトの衝撃吸収構造において、前記抵抗部の傾斜角度と前記絞り部の傾斜角度が略同一であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、抵抗部の傾斜角度と絞り部の傾斜角度が略同一であるため、摺動部材（円筒状部材）の移動（摺動）時における摺動部材（円筒状部材）の摺動方向に対する傾き倒れをさらに抑制して姿勢を維持することができることに加え、絞り部が抵抗部に接触するまでの摺動部材（円筒状部材）の移動（摺動）距離が長くなりその分だけ相対的に拡径部の軸方向長さを短縮でき小型軽量化することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプロペラシャフトの衝撃吸収構造において、前記第１のプロペラシャフト部と前記第２のプロペラシャフト部は一体形成されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、第１のプロペラシャフト部と第２のプロペラシャフト部が一体形成されているため、プロペラシャフトの部品点数を少なくすることができ、部品管理が容易になる。また、第１のプロペラシャフト部と第２のプロペラシャフト部が一体形成されているため、両者の接続部位又はその近傍の強度が必要以上に低下することを防止できる。さらに、第１のプロペラシャフト部と第２のプロペラシャフト部が一体形成されているため、部品点数を削減することにより、プロペラシャフトの衝撃吸収構造を軽量化することができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプロペラシャフトの衝撃吸収構造において、前記第１のプロペラシャフト部には、前記拡径部と略同径に前記第２のプロペラシャフト部から拡径したフランジ端部が摩擦圧接により一体に接続されていることを特徴とする。

請求項８に記載の発明によれば、第１のプロペラシャフト部には拡径部と略同径に第２のプロペラシャフト部から拡径したフランジ端部が摩擦圧接により一体に接続されているため、第１のプロペラシャフト部に予め抵抗部を形成し、拡径部の内部に摺動部材を設けた状態で両者を接続することにより、プロペラシャフトの衝撃吸収構造を容易に製造組付けすることができる。

請求項１に記載の発明は、簡易な構成のプロペラシャフトの衝撃吸収構造で軸方向に作用する衝撃力を確実に吸収することができる。また、プロペラシャフトの衝撃吸収構造を簡易な構成とすることにより、プロペラシャフトの衝撃吸収構造が吸収し得る衝撃荷重を容易に設定及び調整することができる。
また、摺動部材の円筒状部材がウエイト部となり、ゴム部材が制振部となるため、摺動部材を動的又は静的ダンパなどの制振部材として用いることができ、プロペラシャフトの共振周波数を調整できる。
また、拡径部にゴム部材が弾性的に接触しているため、摺動部材を静的ダンパなどの制振部材として用いることができ、プロペラシャフトの高周波振動をゴム部材で吸収することができる。
このように、摺動部材に衝撃吸収機能と制振機能を兼備させることにより、部品点数を削減することができ、プロペラシャフトの衝撃吸収構造の製造コストを格段に低減することができる。

請求項２に記載の発明は、第１のプロペラシャフト部の第２のプロペラシャフト部との接続部位又はその近傍が屈曲状に形成されているため、接続部位又はその近傍の強度が比較的弱くなり、接続部位又はその近傍に応力集中が発生する。これにより、衝撃力が作用すると接続部位又はその近傍で常に確実に破断させることができ、プロペラシャフトの衝撃吸収構造が吸収し得る衝撃吸収荷重特性のバラツキが抑制され安定させることができる。

請求項３に記載の発明は、抵抗部が縮径されているので、抵抗部を塑性変形させるためにさらに大きなエネルギーが必要となるため、摺動部材の移動に伴う抵抗力が増大し、大きな衝撃力が作用した場合でも、その衝撃力を十分に吸収することができる。また、抵抗部の軸方向に対する傾斜角度（縮径度合い）を適宜調整することにより、プロペラシャフトの衝撃吸収構造の衝撃吸収特性を容易に調整可能とすることができる。

請求項４に記載の発明は、摺動部材が中空状の円筒状部材を有しているため、中実部材とする場合と比較して、摺動部材自体を軽量化することができる。また、摺動部材の軽量化に伴い、プロペラシャフトの衝撃吸収構造を含めた製造コストを低減することができる。
また、摺動部材がゴム部材を有しているため、ゴム部材と拡径部の内周面との間の弾性摩擦力を調整することができる。このため、摺動部材に拡径部の内周面上を摺動させるのに必要なエネルギーを調整でき、プロペラシャフトの衝撃吸収構造の衝撃吸収荷重特性をゴム部材の圧入荷重で容易に設定することができる。
また、ゴム部材を拡径部の内周面に接着させることにより、プロペラシャフトに衝撃力が作用しない場合において、摺動部材の第１のプロペラシャフト部（拡径部）に対する位置決め保持を確実にすることができる。
さらに、円筒状部材の外周面にゴム部材が配置された構成であるため、部材の寸法精度に多少の誤差が生じた場合でも、その間でゴム部材が弾性変形することによりその寸法誤差を吸収することができる。また、摺動部材の第１のプロペラシャフト部の内部への挿入が容易となる。

請求項５に記載の発明は、円筒状部材の端部に形成された絞り部が抵抗部側に向かって縮径しているので、摺動部材（円筒状部材）の軸方向の移動（摩擦摺動）が円滑になり、摺動部材（円筒状部材）の移動（摺動）時に摺動部材（円筒状部材）が絞り部で摺動方向に沿って案内されるため、その姿勢が崩れてしまうことを防止でき安定した摺動が維持される。

請求項６に記載の発明は、抵抗部の傾斜角度と絞り部の傾斜角度が略同一であるため、摺動部材（円筒状部材）の移動（摺動）時における摺動部材（円筒状部材）の摺動方向に対する傾き倒れをさらに抑制して姿勢を維持することができることに加え、絞り部が抵抗部に接触するまでの摺動部材（円筒状部材）の移動（摺動）距離が長くなりその分だけ相対的に拡径部の軸方向長さを短縮でき小型軽量化することができる。

請求項７に記載の発明は、第１のプロペラシャフト部と第２のプロペラシャフト部が一体形成されているため、プロペラシャフトの部品点数を少なくすることができ、部品管理が容易になる。また、第１のプロペラシャフト部と第２のプロペラシャフト部が一体形成されているため、両者の接続部位又はその近傍の強度が必要以上に低下することを防止できる。さらに、第１のプロペラシャフト部と第２のプロペラシャフト部が一体形成されているため、部品点数を削減することにより、プロペラシャフトの衝撃吸収構造を軽量化することができる。

請求項８に記載の発明は、第１のプロペラシャフト部には拡径部と略同径に第２のプロペラシャフト部から拡径したフランジ端部が摩擦圧接により一体に接続されているため、第１のプロペラシャフト部に予め抵抗部を形成し、拡径部の内部に摺動部材を設けた状態で両者を接続することにより、プロペラシャフトの衝撃吸収構造を容易に製造組付けすることができる。

次に、本発明の一実施形態に係るプロペラシャフトの衝撃吸収構造について、図面を参照して説明する。

図１乃至図３に示すように、本実施形態のプロペラシャフトの衝撃吸収構造に用いられるプロペラシャフト１０は、ＦＦベースの内燃機関側に位置する略円筒状の第１プロペラシャフト１２を備えている。この第１プロペラシャフト１２の一端（前端）には、クロスジョイント１４を介して内燃機関の出力側に連結されている。
また、第１プロペラシャフト１２の内部には主にプロペラシャフト１０の共振周波数を調整するためのダイナミックダンパ（動的ダンパ）１６が配置されている。このダイナミックダンパ１６は、第１プロペラシャフト１２の内周面に接触するゴム部と、ウエイト部としての機能を有する環状部材と、を有している。
また、第１プロペラシャフト１２の他端（後端）には、トリポード型の等速自在継手１８が接続されている。

また、プロペラシャフト１０は、後輪（駆動輪）側に位置する略円筒状の第２プロペラシャフト２０を備えている。また、第２プロペラシャフト２０の一端（前端）は、ベアリングサポート２２により回転自在に支持されている。
ベアリングサポート２２は、弾性ゴム２２Ａを有しており、第２プロペラシャフト２０の一端（前端）がこの弾性ゴム２２Ａにより軸方向（図１中矢印Ｘ方向）に対して直交する方向（図１中矢印Ｙ方向）に弾性支持されており、プロペラシャフト１０の変形が弾性ゴム２２Ａで吸収されるように構成されている。また、第２プロペラシャフト２０の一端（前端）は、等速自在継手１８に接続されている。
また、第２プロペラシャフト２０の他端（後端）は、クロスジョイント２４を介して後輪側と連結した動力伝達部材（図示省略）に接続されている。
以上のように、第１プロペラシャフト１２と第２プロペラシャフト２０とは、軸方向（図１中矢印Ｘ方向）に連結した構成となっている。

ここで、第２プロペラシャフト２０は、第１プロペラシャフト１２側に位置する前側プロペラシャフト部（第１プロペラシャフト部）２６と、前側プロペラシャフト部２６と一体形成し後輪側に位置する後側プロペラシャフト（第２プロペラシャフト部）２８と、を有している。
前側プロペラシャフト部２６は、中空状の筒状部２６Ａと、筒状部２６Ａの径よりも大きな径に形成された中空状の拡径部２６Ｂと、筒状部２６Ａと拡径部２６Ｂとの間を接続し拡径部２６Ｂから筒状部２６Ａに向かって径が徐々に小さくなるように形成された中空状のテーパ部（抵抗部）２６Ｃと、を有している。
また、拡径部２６Ｂの内部には、摺動部材３０が配置されている。この摺動部材３０は、金属製の円筒状部材３２と、円筒状部材３２の径方向外側に配置されたゴム部材３４とで構成されている。このゴム部材３４は、円筒状部材３２の外周面に沿って全周面に配置されていてもよく、また、円筒状部材３２の外周面の一部に配置されていてもよい。特に、中空状の円筒状部材３２を用いることにより、中実部材とする場合と比較して、摺動部材３０自体を軽量化することができる。また、摺動部材３０の軽量化に伴い、プロペラシャフト１０の衝撃吸収構造の製造コストを低減することができる。
一方、後側プロペラシャフト２８は、前側プロペラシャフト２６の筒状部２６Ａと略同径に形成された中空状部材であり、一方の端部で拡径部２６Ｂと接続されている。このため、後側プロペラシャフト２８と前側プロペラシャフト２６との接続部位は、断面視にて屈曲状に形成されている。

ここで、各部材の径の比較を行うと、前側プロペラシャフト２６の筒状部２６Ａの径と後側プロペラシャフト２８の径とが略同一であり、摺動部材３０を構成する円筒状部材３２の径が前側プロペラシャフト２６の筒状部２６Ａの径（後側プロペラシャフト２８の径）よりも大きく、さらに拡径部２６Ｂの径が円筒状部材３２の径よりも大きくなる関係となっている。

次に、本実施形態に係るプロペラシャフトの衝撃吸収構造の製造方法について説明する。

先ず、摺動部材３０を構成するゴム部材３４を加硫又は接着により円筒状部材３２の外周面に加硫形成又は接着させる。円筒状部材３２の外周面にゴム部材３４が加硫形成又は接着すると、その摺動部材３０を前側プロペラシャフト２６の拡径部２６Ｂの径と同一の径である筒状のベース部材の内部に圧入する（圧入工程）。このとき、ゴム部材３４を弾性変形させることができるため、部品の寸法誤差が多少生じている場合でも、摺動部材３０を容易に筒状のベース部材の内部に挿入保持することができる。また、ベース部材の内部でゴム部材３４とベース部材（拡径部２６Ｂに相当する部位）の内周面とが弾性圧着されるため、両者間の保持力は容易に設定でき、また接着した場合は、摺動部材３０の前側プロペラシャフト２６に対する位置決め保持を確実にすることができる。

次に、ベース部材の内部に摺動部材３０が圧入されると、ベース部材を絞り加工して、筒状部２６Ａ、テーパ部２６Ｃ及び後側プロペラシャフト２８が形成される。このとき、筒状部２６Ａ及び後側プロペラシャフト２８の径が摺動部材３０を構成する円筒状部材３２の径よりも小さくなるようにベース部材が絞り加工される（絞り工程）。また、テーパ部２６Ｃの傾斜角度も想定される衝撃力を十分に吸収できる角度になるようにベース部材が絞り加工される（絞り工程）。これにより、摺動部材３０が拡径部２６Ｂに位置したプロペラシャフト１０の衝撃吸収構造が製造される。
なお、ベース部材は、筒状部２６Ａ及びテーパ部２６Ｃか、後側プロペラシャフト２８のいずれか一方を予め絞り加工により形成しておき、絞り加工した部位の反対側からベース部材の内部に摺動部材３０を圧入させ、その後、ベース部材の筒状部２６Ａ及びテーパ部２６Ｃか、後側プロペラシャフト２８のいずれか他方を後から絞り加工してもよい。

また、上記プロペラシャフト１０の衝撃吸収構造の製造方法の変形例として、上記圧入工程の後、筒状部２６Ａ及びテーパ部２６Ｃが所定の形状となるように外形が形成された芯金（図示省略）と、後側プロペラシャフト２８が所定の形状となるように外形が形成された芯金（図示省略）とを、それぞれベース部材の内部にその軸方向に沿って挿入した後、筒状部２６Ａ及びテーパ部２６Ｃが形成される領域と、後側プロペラシャフト２８が形成される領域とに、ベース部材の外周から高圧液体を所定の圧力で噴きつけて、ベース部材を芯金の外形に沿うように塑性変形させてもよい。これにより、ベース部材に、筒状部２６Ａ及びテーパ部２６Ｃと、後側プロペラシャフト２８とをそれぞれ一体絞り形成させることができる。

次に、本実施形態に係るプロペラシャフトの衝撃吸収構造の作用について説明する。

図３（Ａ）に示すように、車両が衝突するなどして内燃機関側から衝撃力が作用すると、その衝撃力は、第１プロペラシャフト１２を伝達して、第２プロペラシャフト２０を構成する前側プロペラシャフト２６に至る。前側プロペラシャフト２６に伝達した衝撃力は、後側プロペラシャフト２８に向かって筒状部２６Ａ、テーパ部２６Ｃ及び拡径部２６Ｂの順に伝達していく。衝撃力が拡径部２６Ｂに到達すると、衝撃力は後側プロペラシャフト２８の端部（拡径部２６Ｂとの接続部位）に伝達する。このとき、接続部位又はその近傍が屈曲状に形成されているため、その接続部位又はその近傍で応力集中が発生する。図３（Ｂ）に示すように、接続部位又はその近傍で応力集中が発生し、接続部位又はその近傍に作用する応力が接続部位又はその近傍の強度を超えると、接続部位又はその近傍が破断する。接続部位又はその近傍が破断すると、後側プロペラシャフト２８が軸方向に沿って固定されているため、前側プロペラシャフト２６が後側プロペラシャフト２８に対してさらに後輪側に相対移動し、これにより、後側プロペラシャフト２８の端部が拡径部２６Ｂの内部に進入する。なお、接続部位又はその近傍が破断することにより、衝撃力の一部が吸収される。

ここで、後側プロペラシャフト２８の端部が拡径部２６Ｂの内部に進入すると、摺動部材３０を構成する円筒状部材３２の径が後側プロペラシャフト２８の径よりも大きく形成されているため、後側プロペラシャフト２８の端部が円筒状部材３２と当接し、円筒状部材３２を第１プロペラシャフト１２側に押圧する。円筒状部材３２が後側プロペラシャフト２８の端部により第１プロペラシャフト１２側に押圧されると、摺動部材３０が拡径部２６Ｂの内周面上を摩擦摺動する。このとき、摺動部材３０が拡径部２６Ｂの内周面上を摺動することにより衝撃力が吸収されるが、なお衝撃力が大きい場合には、図３（Ｃ）に示すように、円筒状部材３２の端部がテーパ部２６Ｃと接触し、さらに摺動部材３０が後側プロペラシャフト２８の端部により押圧される。円筒状部材３２の端部がテーパ部２６Ｃと接触した状態で、摺動部材３０が後側プロペラシャフト２８の端部により押圧されると、円筒状部材３２の端部がテーパ部２６Ｃを径方向外側に押し広げながら、円筒状部材３２がさらに移動する。このとき、テーパ部２６Ｃが円筒状部材３２の端部により径方向外側に押し広げられて塑性変形する。
以上のように、プロペラシャフト１０に衝撃力が作用した場合でも、後側プロペラシャフト２８と前側プロペラシャフト２６との接続部位又はその近傍が切断する第１ステップと、摺動部材３０が拡径部２６Ｂの内周面上を摩擦摺動する第２ステップと、摺動部材３０がテーパ部２６Ｃを径方向外側に押し広げながらさらに移動する（テーパ部２６Ｃが塑性変形する）第３ステップと、を経ることで、簡易な構成のプロペラシャフト１０の衝撃吸収構造により衝撃力を段階的に確実に吸収することができる。
特に、摺動部材３０がゴム部材３４を有しているため、ゴム部材３４と拡径部２６Ｂの内周面との間の摩擦力を増大させることができる。このため、摺動部材３０に拡径部２６Ｂの内周面上を摺動させるのに大きな摩擦摺動エネルギーが必要となり、プロペラシャフト１０の衝撃吸収構造の衝撃吸収力を簡易に増大させることができる。
また、テーパ部２６Ｃを形成することにより、第３ステップにおいてテーパ部２６Ｃを塑性変形させるためにさらに大きなエネルギーが必要となるため、摺動部材３０の移動に伴う抵抗力が増大し、大きな衝撃力が作用した場合でも、その衝撃力を十分に吸収することができる。
また、後側プロペラシャフト２８と前側プロペラシャフト２６との接続部位又はその近傍が屈曲状に形成されているため、屈曲状の強度が比較的弱くなり、その接続部位に応力集中が発生する。これにより、接続部位又はその近傍で常に破断させることができ、プロペラシャフト１０の衝撃吸収構造が吸収し得る衝撃吸収荷重の設定が比較的容易になり、信頼性を向上できる。
さらに、前側プロペラシャフト２６と後側プロペラシャフト２８が一体形成されているため、プロペラシャフト１０の部品点数を少なくすることができ、部品管理が容易になる。また、前側プロペラシャフト２６と後側プロペラシャフト２８が一体形成されているため、両者の接続部位又はその近傍の強度が必要以上に低下することを防止できる。さらに、前側プロペラシャフト２６と後側プロペラシャフト２８が一体形成されているため、部品点数を削減することができ、プロペラシャフト１０の衝撃吸収構造が吸収し得る衝撃吸収荷重の設定が一層容易になる。
なお、テーパ部２６Ｃの軸方向に対する傾斜角度は、想定される衝撃力に対応させて適宜変化させることができる。例えば、比較的大きな衝撃力に対してはテーパ部２６Ｃの軸方向に対する傾斜角度を大きくすることにより大きな衝撃力を十分に吸収することができる。

さらに、摺動部材３０は、金属製の円筒状部材３２とゴム部材３４とで構成されているため、ダイナミックダンパ（動的又は静的ダンパ）として機能する。すなわち、円筒状部材３２がウエイト部材として機能し、ゴム部材３４が制振部材として機能するため、プロペラシャフト１０の共振周波数を調整することができる。また、摺動部材３０を構成するゴム部材３４が前側プロペラシャフト２６の拡径部２６Ｂと弾性接触しているため、前側プロペラシャフト２６に生じた振動を吸収することができる。これにより、摺動部材３０を静的ダンパとして機能させることもできる。
以上のように、摺動部材３０を制振部材（ダンパ）としても機能させることができるため、部品点数を削減することができ、さらにプロペラシャフト１０の衝撃吸収構造の製造コストを低減させることができる。

なお、上記実施形態のプロペラシャフトの衝撃吸収構造では、プロペラシャフト１０に衝撃力が作用したときに、第２のプロペラシャフト２０が破断する構成を例にとり説明したが、第２のプロペラシャフト２０が破断する場合に限られるものではない。

例えば、図４に示すように、後側プロペラシャフト２８と前側プロペラシャフト２６との接続部位又はその近傍の強度を高くすることにより、プロペラシャフト１０に衝撃力が作用した場合に、後側プロペラシャフト２８と前側プロペラシャフト２６との接続部位又はその近傍が破断されずに塑性変形するように構成してもよい。

図４（Ａ）に示す状態で前方側から軸方向に沿って衝撃力が作用すると、上記実施形態に係るプロペラシャフト１０の衝撃吸収構造と同様に、衝撃力が第１のプロペラシャフト（図４では図示省略）を第２のプロペラシャフト２０側に向かって軸方向に伝達していく。図４（Ｂ）に示すように、この衝撃力が前側プロペラシャフト２６の拡径部２６Ｂまで伝達し、さらに後側プロペラシャフト２８に伝達する際に、後側プロペラシャフト２８と前側プロペラシャフト２６との接続部位又はその近傍が塑性変形し、その変形部分が拡径部２６Ｂの内部に入り込み、摺動部材３０を構成する円筒状部材３２に接触する。このとき、接続部位又はその近傍が塑性変形することにより衝撃力の一部が吸収される。衝撃力が比較的大きければ、後側プロペラシャフト２８の接続部位又はその近傍の変形量が増大し、これによりその変形部分が前側プロペラシャフト２６の内部に深く進入していき、円筒状部材３２が後側プロペラシャフト２８の変形部分に押圧され、摺動部材３０が拡径部２６Ｂの内周面上を第１のプロペラシャフト側に向かって摺動する。さらに、衝撃力が大きいものであれば、図４（Ｃ）に示すように、摺動部材３０がテーパ部２６Ｃと接触し、テーパ部２６Ｃを径方向外側に押し広げながらさらに移動する。
以上のように、プロペラシャフト１０に衝撃力が作用した場合に、後側プロペラシャフト２８と前側プロペラシャフト２６との接続部位又はその近傍が塑性変形し、この変形部分で摺動部材３０を押圧することにより、同様にして、プロペラシャフト１０に作用する衝撃力を十分に吸収することができる。

また、上記実施形態のプロペラシャフト１０の衝撃吸収構造では、摺動部材３０を構成する円筒状部材３２の端面が摺動方向に対して直交する面に形成されていたが、これに限られるものではない。

例えば、図５に示すように、摺動部材３０を構成する円筒状部材３２の一方（テーパ部２６Ｃ側）の端部（端面）に、テーパ部２６Ｃ側に向かって縮径した絞り部３３を形成してもよい。円筒状部材３２の一方（テーパ部２６Ｃ側）の端部（端面）に絞り部３３を形成することにより、プロペラシャフト１０に衝撃力が作用した場合には、摺動部材３０が破断又は塑性変形した後側プロペラシャフト２８の端部に押圧され、摺動部材３０の絞り部３３がテーパ部２６Ｃと当接する。このとき、絞り部３３がテーパ部２６Ｃ側に向かって縮径しているので、摺動部材３０がテーパ部２６Ｃの内周面に沿って案内されて進入し易くなる。これにより、摺動部材３０（円筒状部材３２）の軸方向の移動（摺動）が円滑になり、摺動部材３０（円筒状部材３２）の移動（摺動）時に摺動部材３０（円筒状部材３２）の傾き倒れが抑制されて、姿勢が崩れてしまうことがないので安定した摺動が継続される。

特に、絞り部３３の軸方向に対する傾斜角度とテーパ部２６Ｃの軸方向に対する傾斜角度を略同一とすることにより、絞り部３３がテーパ部２６Ｃに接触するまでの摺動部材３０（円筒状部材３２）の移動（摺動）距離が長くなりその分だけ摺動部材３０（円筒状部材３２）を小型化することも可能となる。また、これにより、プロペラシャフト１０の衝撃吸収構造の衝撃吸収能力を増大させることができる。

次に、上記実施形態のプロペラシャフト１０の衝撃吸収構造の変形例について説明する。なお、上記実施形態に係るプロペラシャフト１０の衝撃吸収構造と重複する構成には同符号を付し、適宜その説明を省略する。

図６乃至図８に示すように、第２プロペラシャフト５０は、駆動輪（後輪）側に位置する中空状の筒状部５０Ａ（第１のプロペラシャフト部）と、第１プロペラシャフト１２側に位置し筒状部５０Ａよりも大径に形成された中空状の拡径部５０Ｂ（第１のプロペラシャフト部）と、筒状部５０Ａと拡径部５０Ｂとを接続する中空状のテーパ部５０Ｃ（第１のプロペラシャフト部、抵抗部）と、筒状部５０Ａと略同一の径を有し一端がベアリングサポート２２に接続され他端が拡径部５０Ｂに接続される接続部５０Ｄ（第２のプロペラシャフト部）と、で構成されている。また、拡径部５０Ｂと接続部５０Ｄのフランジ端部６１（後述）との接続部位の近傍は屈曲状に形成されている。
ここで、第２プロペラシャフト５０は、拡径部５０Ｂで２つの分割部材６０Ａ、６０Ｂ同士が接続されて構成されている。すなわち、第１プロペラシャフト１２側に位置し接続部５０Ｄの一部が拡径部５０Ｂの径と略同一の径になるように拡径してフランジ端部６１が形成された第１分割部材６０Ａと、駆動輪（後輪）側に位置し筒状部５０Ａ、拡径部５０Ｂ及びテーパ部５０Ｃで構成される第２分割部材６０Ｂと、が摩擦圧接（第１分割部材６０Ａのフランジ端部６１と第２分割部材６０Ｂの拡径部５０Ｂとを相対的に高速回転させ、摩擦に伴う熱により両者を溶接すること）により一体的に接続されている。

この変形例となるプロペラシャフトの衝撃吸収構造の作用について説明する。

図８（Ａ）に示す状態で、内燃機関側から軸方向に沿って衝撃力が作用すると、その衝撃力が第１プロペラシャフト１２を第２プロペラシャフト５０側に向かって伝達していく。衝撃力が第２プロペラシャフト５０に到達すると、衝撃力は接続部５０Ｄに伝達され、接続部５０Ｄのフランジ端部６１から拡径部５０Ｂに伝わる。
ここで、第１分割部材６０Ａが拡径する部位（第１分割部材６０Ａと第２分割部材６０Ｂとの接続部位の近傍に相当する）が屈曲状に形成されているため、この部位で応力集中が発生する。この部位に作用する応力がこの部位の曲げ、圧縮、引張強度を超えると、その部位が破断する。このとき、図８（Ｂ）に示すように、第２プロペラシャフト５０が軸方向に固定されているため、接続部５０Ｄの一部（フランジ端部以外の部分）が拡径部５０Ｂの内部に入り込み、摺動部材３０を構成する円筒状部材３２に接触し、さらに円筒状部材３２を後輪側に押圧する。これにより、摺動部材３０が拡径部５０Ｂの内周面上を摩擦摺動し、やがてテーパ部５０Ｃと接触する。さらに、図８（Ｃ）に示すように、摺動部材３０がテーパ部５０Ｃを径方向外側に押し広げながら、後輪側に移動する。
以上のように、変形例となるプロペラシャフトの衝撃吸収構造においても、簡易な構成で衝撃力を吸収することができ、部品点数も少ないことから衝撃吸収荷重の設定が容易になる。

また、変形例のプロペラシャフトの衝撃吸収構造に用いられる第２プロペラシャフト５０は、第１分割部材６０Ａと第２分割部材６０Ｂとが摩擦圧接されて両者が一体接続されているため、第１分割部材６０Ａと第２分割部材６０Ｂに予め絞り加工した後に、拡径部５０Ｂの内部に摺動部材３０を配置し、両者を摩擦圧接により接続することで容易に製造することができる。

本発明の一実施形態に係るプロペラシャフトの衝撃吸収構造の構成図である。 本発明の一実施形態に係るプロペラシャフトの衝撃吸収構造の要部の構成図である。 本発明の一実施形態に係るプロペラシャフトの衝撃吸収構造の作用図である。 本発明の一実施形態に係るプロペラシャフトの衝撃吸収構造の別作用を示す作用図である。 本発明の一実施形態に係るプロペラシャフトの衝撃吸収構造を構成する摺動部材の変形例の摺動部材を用いた作用図である。 本発明の一実施形態に係るプロペラシャフトの衝撃吸収構造の変形例となるプロペラシャフトの衝撃吸収構造の構成図である。 本発明の一実施形態に係るプロペラシャフトの衝撃吸収構造の変形例となるプロペラシャフトの衝撃吸収構造の要部の構成図である。 本発明の一実施形態に係るプロペラシャフトの衝撃吸収構造の変形例となるプロペラシャフトの衝撃吸収構造の作用図である。 従来のプロペラシャフトの作用図である。 従来のプロペラシャフトの衝撃吸収構造の構成図である。

符号の説明

１０ プロペラシャフト
２６ 前側プロペラシャフト（第１のプロペラシャフト部）
２６Ｂ 拡径部
２６Ｃ テーパ部（抵抗部）
２８ 後側プロペラシャフト（第２のプロペラシャフト部）
３０ 摺動部材
３２ 円筒状部材
３３ 絞り部
３４ ゴム部材

Claims (8)

1. 内燃機関側の駆動力を車輪側に駆動連結するプロペラシャフトの衝撃吸収構造であって、
   径が大きく形成された拡径部を有する略円筒状の第１のプロペラシャフト部と、
   前記拡径部の径よりも小径に形成され前記拡径部と連接して前記第１のプロペラシャフト部と軸方向に接続された略円筒状の第２のプロペラシャフト部と、
   前記拡径部の内部に前記拡径部の内周面と弾接するように配置され、軸方向に作用する衝撃力により前記第１のプロペラシャフト部と前記第２のプロペラシャフト部が接続する接続部位又はその近傍が破断又は塑性変形したときに前記第２のプロペラシャフト部に押圧されて前記拡径部の内周面を摩擦摺動する摺動部材と、
   を有し、
   前記摺動部材は、前記プロペラシャフトの制振部材を兼ねていることを特徴とするプロペラシャフトの衝撃吸収構造。
2. 前記第１のプロペラシャフト部の前記第２のプロペラシャフト部との前記接続部位又はその近傍が屈曲状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプロペラシャフトの衝撃吸収構造。
3. 前記第１のプロペラシャフト部の前記第２のプロペラシャフト部との前記接続部位と前記摺動部材を挟んだ軸方向反対側には、前記軸方向反対側に向かって縮径する抵抗部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプロペラシャフトの衝撃吸収構造。
4. 前記摺動部材は、前記第２のプロペラシャフト部の径よりも大きな径の円筒状部材と、前記円筒状部材の外周面に設けられ前記拡径部の内周面に弾着するゴム部材と、で構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプロペラシャフトの衝撃吸収構造。
5. 前記円筒状部材の端部には、前記抵抗部側に向かって縮径した絞り部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載のプロペラシャフトの衝撃吸収構造。
6. 前記抵抗部の傾斜角度と前記絞り部の傾斜角度が略同一であることを特徴とする請求項５に記載のプロペラシャフトの衝撃吸収構造。
7. 前記第１のプロペラシャフト部と前記第２のプロペラシャフト部は、一体形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプロペラシャフトの衝撃吸収構造。
8. 前記第１のプロペラシャフト部には、前記拡径部と略同径に前記第２のプロペラシャフト部から拡径したフランジ端部が摩擦圧接により一体に接続されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプロペラシャフトの衝撃吸収構造。

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