(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
推進軸(プロペラシャフト)は、動力を伝達する装置であって、例えば、後輪駆動車又は四輪駆動車(車両)の車体の中央下部に搭載される。そして、車体の前側に搭載された内燃機関(原動機)の動力は、変速機で変速された後、推進軸を介して、終減速装置に入力される。
【0003】
すなわち、推進軸は、少なくとも2つ以上の十字軸ジョイント(自在継手)、つまり、前側に配置され変速機の出力軸と一体で回転するコンパニオンフランジと連結する第1十字軸ジョイントと、後側に配置され終減速装置のドライブピニオンと一体で回転する第2十字軸ジョイントと、を備え、第1十字軸ジョイントと第2十字軸ジョイントとの間に、例えば鋼管で構成された軸を備えている。
【0004】
そして、この軸の共振点を実用回転数域よりも高くする場合、例えば、前側の第1軸と後側の第2軸とに分割され、第1軸と第2軸とは十字軸ジョイントや等速ジョイントで連結される。なお、第1軸又は第2軸は、中間軸受ユニットを介して車体に回転自在に支持される。
【0005】
ここで、第1十字軸ジョイント又は第2十字軸ジョイントを構成するフランジヨークと、相手部品であるコンパニオンフランジとは、一般的に、ボルトで締結される。そして、フランジヨークとコンパニオンフランジとの間を伝達可能な動力の大きさは、ボルトの締め付けにより発生する軸力と、ボルトのピッチ円直径(P.C.D.,Pitch Circle Diameter、ボルトサークル径)とを乗算した値で与えられる。よって、ボルトは高強度材で形成されると共に、トルクレンチ等によって高いトルクで締め付けられる。
【0006】
ところで、このようなボルトの締め付け作業は、通常、車両をリフトアップした状態で行なわれ、変速機及び終減速装置が空転可能な状態であるので、ボルトを締め付けようとすると、フランジヨーク、コンパニオンフランジ等が回ってしまい、作業性が低下していた。
【0007】
このような問題に関連して、バーフィールド型の等速ジョイントのインナーレース(内輪部材)と一体であるスタブ軸に断面六角形状の係合部を形成し、この係合部にスパナを係合する技術が提案されている(特許文献1参照)。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、十字軸ジョイントを構成するフランジヨークは、その中心にU字形のヨークを有するため、特許文献1に記載のスタブ軸を形成することはできない。
【0010】
そこで、本発明は、簡易な構成でボルトを回転する際に回り止め可能なフランジヨーク及びこれを備える推進軸と、フランジヨークの回転防止方法とを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、第1部材と第2部材とを連結する十字軸ジョイントを構成し、前記第1部材とボルトで締結されるフランジヨークであって、十字軸が装着される装着孔を有するヨークと、前記ヨークから径方向外側に延出し、前記ボルトで締結されるフランジと、前記ボルトを回転する場合において前記フランジを非回転とするための工具が係止する回り止め部と、を備え
、前記フランジの外形は、前記第1部材を構成する被締結部の外形と同形であることを特徴とするフランジヨークである。
【0012】
このような構成によれば、フランジヨークと第1部材とを締結するためにボルトを締め方向に回転する場合、工具が回り止め部に係止することで、フランジ(フランジヨーク)を非回転、つまり、回り止めできる。これにより、フランジヨーク及び第1部材が空転しないので、トルクレンチ等によって良好にボルトを回転させ、所望のトルクで容易に締め付けることができる。
また、フランジヨークと第1部材とを分離するためにボルトを緩め方向に回転する場合も、工具が回り止め部に係止することで、フランジ(フランジヨーク)を非回転とできる。
さらに、このような構成によれば、フランジの外形は、第1部材を構成する被締結部の外形と同形であるので、被締結部の合わせ面は外部に露出していない。したがって、被締結部の合わせ面に雨水等が付着し難くなる。これにより、被締結部の合わせ面に、錆び防止用の塗装等を施す必要はない。
【0013】
また、前記フランジヨークにおいて、前記ヨークは、前記装着孔を有すると共に一直径方向(
図4では上下方向)で配置された一対のアーム部を備え、2つの前記回り止め部を備え、2つの前記回り止め部は、前記フランジの中心を挟むと共に前記一直径方向と直交する方向(
図4では左右方向)で配置されていることが好ましい。
【0014】
このような構成によれば、2つの回り止め部が、フランジの中心を挟むと共に一直径方向と直交する方向で配置されているので、2つの回り止め部をそれぞれ係止することで、フランジ(フランジヨーク)を安定して非回転状態とできる。
また、後記する実施形態のように、一方側が一対のアームと干渉しないように二股である工具によって2つの回り止め部をそれぞれ係止することもできる。
【0015】
また、前記フランジヨークにおいて、前記回り止め部は、前記フランジに形成された切欠部であることが好ましい。
【0016】
また、前記フランジヨークにおいて、前記回り止め部は、前記フランジに形成された突起部であることが好ましい。
【0017】
このような構成によれば、切欠部又は突起部によって、回り止め部を容易に構成できる。
【0020】
また、本発明は、車両に搭載され、変速機と終減速装置との間において動力を伝達させる推進軸であって、前記フランジヨークを備える十字軸ジョイントを備え、前記第1部材は、前記変速機の出力軸と一体で回転する部品、又は、前記終減速装置のドライブピニオンと一体で回転する部品、であることを特徴とする推進軸である。
【0021】
また、本発明は、第1部材と第2部材とを連結する十字軸ジョイントを構成し、前記第1部材とボルトで締結されるフランジヨークの回転防止方法であって、前記フランジヨークは、十字軸が装着される装着孔を有し一直径方向で配置された一対のアーム部を有するヨークと、前記ヨークから径方向外側に延出し、前記ボルトで締結されるフランジと
、前記ボルトを回転する場合において前記フランジを非回転とするための工具が係止する回り止め部と、を備え、
前記フランジの外形は、前記第1部材を構成する被締結部の外形と同形であり、一方側が前記一対のアームと干渉しないように二股である工具アーム部と、前記工具アーム部に設けられると共に前記回り止め部に係止する係止部と、を備える工具を使用し、前記工具の前記係止部を前記フランジヨークの前記回り止め部に係止した状態で前記ボルトを回転することを特徴とするフランジヨークの回転防止方法である。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、簡易な構成でボルトを回転する際に回り止め可能なフランジヨーク及びこれを備える推進軸と、フランジヨークの回転防止方法とを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0024】
≪第1実施形態≫
本発明の第1実施形態について、
図1〜
図6を参照して説明する。
【0025】
≪推進軸の構成≫
第1実施形態に係る推進軸200(プロペラシャフト)は、後輪駆動の四輪車(車両)に搭載されており、車両の前側に配置された変速機(図示しない)の出力する動力を、車両の後側に配置された終減速装置(図示しない)に伝達させる動力伝達軸であり、前後方向かつ水平方向で延びている。変速機は車両の前側のボンネット下に配置された内燃機関(原動機)が出力する動力を変速するものである。
【0026】
推進軸200は、2ピース構造(2分割構造)を有しており、前側(一方側)の第1軸211と、後側(他方側)の第2軸212と、第1軸211の後端部及び第2軸212の前端部を連結する等速ジョイント220と、推進軸200の前後方向中間で推進軸200を車体に対して回転自在で支持する中間軸受ユニット230と、前側の十字軸ジョイント1(自在継手、ユニバーサルジョイント)と、後側の十字軸ジョイント2と、を備えている。等速ジョイント220は、例えば、トリポート型、ダブルオフセット型、レブロ型、バーフィールド型で構成されている。
この他、推進軸200が等速ジョイント220を備えず、第1軸211と第2軸212が十字軸ジョイントで連結された構成でもよい。
【0027】
≪十字軸ジョイントの構成≫
前側の十字軸ジョイント1は、コンパニオンフランジ310(
図2参照、第1部材)と、第1軸211(第2部材)の前端部とを連結するジョイントである。
【0028】
コンパニオンフランジ310は、円筒部311と、円筒部311の後側から径方向外側に延出したリング状のフランジ部312(被締結部)と、を備えている。円筒部311にはインボリュートスプラインが形成され、円筒部311は変速機の出力軸と連結されており、円筒部311(コンパニオンフランジ310)は、出力軸と一体で回転する部品である。
【0029】
フランジ部312は、後記するフランジ30と締結される被締結部であり、軸方向視におけるフランジ部312の外形は円形である、つまり、フランジ部312の外形線は円周状である。そして、フランジ部312には、後記するボルト101が挿通するボルト孔が形成されている。
【0030】
また、フランジ部312の十字軸ジョイント1側には、リング状の凹部313が形成されており、後記するフランジ30との合わせ面は径方向内側が凹んだ段違い面となっている。凹部313には、フランジ30の後記する突起部34が内嵌しており、これにより、フランジ部312とフランジ30とが径方向において位置決めされるようになっている。
【0031】
後側の十字軸ジョイント2は、コンパニオンフランジ320(第1部材)と、第2軸212(第2部材)の後端部とを連結するジョイントである。
【0032】
コンパニオンフランジ320は、コンパニオンフランジ310と同様に、円筒部321と、円筒部321の前側から径方向外側に延出したリング状のフランジ部322(被締結部)と、を備えている。円筒部321にはインボリュートスプラインが形成されており、円筒部321は終減速装置のドライブピニオンと連結されている。つまり、円筒部321(コンパニオンフランジ320)は、ドライブピニオンと一体で回転する部品である。
【0033】
十字軸ジョイント1と十字軸ジョイント2とは、前後逆であるものの、同様の構成であるので、以下、十字軸ジョイント1について具体的に説明する。
【0034】
十字軸ジョイント1は、
図2に示すように、コンパニオンフランジ310のフランジ部312にボルト締結されたフランジヨーク10と、第1軸211の前端に摩擦溶接等で固定されたスタブヨーク50と、フランジヨーク10及びスタブヨーク50で保持され、軸方向視で十字形の十字軸71(スパイダ)と、を備えている。
【0035】
そして、フランジヨーク10とスタブヨーク50とは、十字軸71を節として屈曲自在となっている。また、十字軸71の各先端部(被保持部)とフランジヨーク10又はスタブヨーク50との間には、回動自在となるように軸受72が装着されている。軸受72は、例えばニードルベアリングで構成されている。
【0036】
≪スタブヨーク≫
スタブヨーク50は、鍛造品又は鋳造品であって、円筒状を呈し第1軸211の前端に固定された円筒部51と、円筒部51の前側において平断面視で横U字形を呈するヨーク52と、を備えている。ヨーク52を構成する一対のアーム部53、53には、十字軸71が装着される貫通孔53a(装着孔)が形成されている。
【0037】
≪フランジヨークの構成≫
フランジヨーク10は、鍛造品又は鋳造品であって、縦断面視で横U字形を呈するヨーク20と、ヨーク20の基端部21から軸直角方向(輪切り断面方向)の外側(径方向外側)に延出するように形成されたフランジ30と、を備えている。
【0038】
<フランジヨーク−ヨーク>
ヨーク20は、U字形の底部に対応する部分に配置され軸方向視において長方形を呈する基端部21と、基端部21の両端(
図3、
図4では上端部、下端部)からそれぞれ後方に延びる一対のアーム部22、22と、を備えている。すわなち、一対のアーム部22、22は、フランジ30の一直径方向(
図4では上下方向)で配置されている。
【0039】
基端部21は、軸方向視において長方形状を呈している。
各アーム部22の後側には、十字軸71が装着される貫通孔22a(装着孔)が形成されている。そして、貫通孔22aには十字軸71が回動自在に装着されている。
【0040】
<フランジヨーク−フランジ>
フランジ30は、コンパニオンフランジ310と、ボルト101及びナット102によって締結する部分であり、その外形が軸方向視において円形を呈しており、コンパニオンフランジ310のフランジ部312と同形である。
【0041】
言い換えると、軸方向視において、フランジ30の外形はフランジ部312の外形と重なっており、径方向において、フランジ部312からはみ出していない。そして、フランジ30の形状はフランジ部312の形状に対応し、フランジ30の外形線はフランジ部312の外形線と重なっており、フランジ30の合わせ面(前面)はフランジ部312に対応して径方向外側に拡大されている。
【0042】
すなわち、フランジ部312の後面(合わせ面)にはフランジ30が重なっており、後面は外部に露出していない。これにより、フランジ部312の後面には雨水、泥水等が付着し難くなり、後面が錆び難くなっている。したがって、後面に錆び止め用の塗装を施す必要はなく、フランジ30の締結後における塗装工程を省略可能となる。
【0043】
これに対して、
図9の比較例に示すように、軸方向視において、フランジ30Aの外形が四角形であり、フランジ30Aがコンパニオンフランジ310のフランジ部312よりも小さく、フランジ部312が露出している場合、この露出した部分に錆び止め用の塗装を施す必要がある。
【0044】
図4に戻って説明を続ける。
フランジ30は、4つの座面部31を備えている。4つの座面部31は、軸方向において、ボルト101及びナット102によって、コンパニオンフランジ310のフランジ部312とボルト締結される被締結部である。4つの座面部31は、フランジ30の外周縁寄りに配置されると共に、周方向において等間隔で配置されている。
【0045】
座面部31は、軸方向視において、略円形を呈しており、その略中心に、ボルト101が挿通されるボルト孔32が形成されている(
図4参照)。
【0046】
ボルト孔32の回転直径、つまり、ボルト101のピッチ円直径(P.C.D.)は、フランジ30とコンパニオンフランジ310との間を伝達する動力の大きさ、締め付けた場合におけるボルト101の軸力等に基づいて、設計されている。つまり、伝達する動力が大きくなるにつれて、ボルト孔32の回転直径(ボルト101のピッチ円直径)は大きくなる。
【0047】
フランジ30の外周縁には、2つの切欠部33(回り止め部)が形成されている。切欠部33は、フランジヨーク10とコンパニオンフランジ310とをボルト締結する際に、フランジヨーク10を非回転とするための工具400(
図5、
図6参照)が係止する部分である。切欠部33は、周方向において隣り合う座面部31の間に配置されると共に、その径方向外側、前側及び後側は外部に開口している。
【0048】
2つの切欠部33は、フランジ30の一直径線上に配置されており、十字軸ジョイント1(推進軸200)の回転軸線を中心として対称に配置されている。また、2つの切欠部33は、ヨーク20を構成する長方形状の基端部21の短手方向(
図4では左右方向)に配置されている。すなわち、2つの切欠部33は、フランジ30の回転軸線(中心)を挟むと共に一対のアーム部22が配置する
図4の上下方向(一直径方向)と直交する左右方向で配置されている。これにより、切欠部33と回転軸線との距離を大きくでき、フランジヨーク10を安定して非回転の状態とできる。
【0049】
このような切欠部33は、フランジヨーク10が鍛造又は鋳造で成型されると同時に、成型される構成でもよいし、フランジヨーク10が鍛造又は鋳造での成型後、機械加工によって形成される構成でもよい。
【0050】
フランジ30の前面には、リング状の突起部34が形成されている。そして、突起部34がフランジ部312の凹部313に内嵌するようになっている。
【0051】
≪回り止め用の工具≫
ここで、
図5を参照して、回り止め用の工具400について説明する。
工具400は、上側(一方側)が一対のアーム部22と干渉しないように二股でありU字形を呈するアーム411(工具アーム部)と、アーム411の先端部にそれぞれ形成された突起部412(係止部)と、アーム411の中間部から下方に延出した棒状のハンドル420と、を備えている。
【0052】
アーム411は、前記したようにU字形を呈し二股であるので、アーム411の内部にフランジヨーク10の一対のアーム部22が配置される。つまり、フランジヨーク10の一対のアーム部22に邪魔されずに、径方向においてアーム411を挿入可能となっている。
【0053】
各突起部412は、切欠部33に対応した形状であり、切欠部33に後側から差し込み可能に構成されている。2つの突起部412の間隔は、2つの切欠部33の間隔に対応している。
【0054】
≪フランジヨークの回転防止方法、フランジヨーク等の効果≫
次に、本実施形態に係るフランジヨークの回転防止方法、フランジヨーク10の作用効果を説明する。フランジヨークの回転防止方法は、工具400の突起部412をフランジヨーク10の切欠部33に係止した状態でボルト101を回転することを特徴とする。
なお、ここでは、ボルト101を締め方向に回転させてフランジ30とフランジ部312を締結する場合を例示するが、ボルト101を緩め方向に回転させてフランジ30とフランジ部312を分離する場合も同様である。
【0055】
前提として、変速機及び終減速装置は車体に組み付けられており、車体は、リフト、ハンガー等に持ち上げられている。よって、コンパニオンフランジ310、コンパニオンフランジ320は空転可能な状態である。
【0056】
そして、下方から推進軸200を車体に取り付ける。つまり、中間軸受ユニット230を介して、推進軸200を車体に取り付ける。次いで、フランジ30のボルト孔32とフランジ部312のボルト孔とを周方向において位置合わせした後、ボルト101を挿通し、ナット102と螺合する。
【0057】
そして、車体の下方から上方に向かって工具400を挿入し、その2つの突起部412をフランジ30の2つの切欠部33にそれぞれ差し込み、その状態で保持する(
図6参照)。そうすると、工具400によって、フランジ30及びフランジ部312は周方向において係止されるので、フランジ30が回り止めされ、非回転となる。
【0058】
これにより、ボルト101をトルクレンチ500で回転しても、工具400によってフランジ30及びフランジ部312は回り止めされているので、フランジ30及びフランジ部312は空転せず、ボルト101の締め付け作業を良好に進めることができる。
【0059】
≪変形例≫
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、次のように変更してもよいし、後記する実施形態と適宜組み合わせてもよい。
【0060】
前記した実施形態では、2つの切欠部33が形成された構成を例示したが、切欠部33の数は3つ以上でもよい。
【0061】
≪第2実施形態≫
本発明の第2実施形態について、
図7〜
図8を参照して説明する。なお、第1実施形態と異なる部分を説明する。
【0062】
第2実施形態に係るフランジヨーク10は、2つの切欠部33に代えて、後側に突出しフランジ30と一体で形成された2つの突起部35(回り止め部)を備えている。これに対応して、工具400には、突起部412(
図5参照)に代えて、突起部35が差し込まれる凹部又は貫通孔(係止部)が形成されている。
【0063】
そして、フランジ30の2つの突起部35を、工具400の前記凹部又は貫通孔に差し込むことにより、第1実施形態と同様に、フランジ30及びフランジ部312は周方向において係止されるので、回り止めできる。