特開 2024-100319 動力伝達装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024100319

(43)【公開日】2024-07-26

(54)【発明の名称】動力伝達装置

(51)【国際特許分類】

   F16F 15/10 20060101AFI20240719BHJP

   F16H 57/021 20120101ALI20240719BHJP

【ＦＩ】

F16F15/10 B

F16H57/021

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023004233

(22)【出願日】2023-01-16

(71)【出願人】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110000419

【氏名又は名称】弁理士法人太田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】粟田 裕介

【テーマコード（参考）】

3J063

【Ｆターム（参考）】

3J063AA02

3J063AB04

3J063AC03

3J063BB23

3J063BB25

3J063CB41

3J063CD02

3J063CD63

(57)【要約】

【課題】ドライブピニオンシャフトの１次固有モードによる振動を抑制する。
【解決手段】ドライブピニオンシャフトの第１の端部側を回転自在に軸支する第１の軸受と、ドライブピニオンシャフトの第２の端部側を回転自在に軸支する第２の軸受と、を備えた動力伝達装置において、ドライブシャフトは、軸方向に少なくとも３つに分割された複数の構成部分を含むとともに、隣り合う上記構成部分同士を結合する複数の結合部を有し、複数の結合部のうち、軸方向の所定の基準位置よりも第１の端部側に存在する一つ又は複数の結合部の剛性の和を、所定の基準位置よりも第２の端部側に存在する一つ又は複数の結合部の剛性の和よりも小さくした。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向の両端部のうちの第１の端部にドライブピニオンギヤが設けられたドライブシャフトを有するドライブピニオンシャフトと、
前記ドライブシャフトの前記第１の端部側を回転自在に軸支する第１の軸受と、
前記ドライブシャフトの前記第１の端部とは反対側の第２の端部側を回転自在に軸支する第２の軸受と、
を備えた動力伝達装置において、
前記ドライブシャフトは、前記軸方向に少なくとも３つに分割された複数の構成部分を含むとともに、隣り合う前記構成部分同士を結合する複数の結合部を有し、
前記複数の結合部のうち、前記軸方向の所定の基準位置よりも前記第１の端部側に存在する一つ又は複数の前記結合部の剛性の和が、前記所定の基準位置よりも前記第２の端部側に存在する一つ又は複数の前記結合部の剛性の和よりも小さい、
動力伝達装置。

【請求項2】

前記所定の基準位置は、前記ドライブシャフトを同一の径の一本の軸とみなしたときに１次固有モードによる振動の大きさが所定値以上となる位置である、
請求項１に記載の動力伝達装置。

【請求項3】

前記結合部の直径が異なることにより、前記所定の基準位置よりも前記第１の端部側に存在する一つ又は複数の前記結合部の剛性の和が、前記所定の基準位置よりも前記第２の端部側に存在する一つ又は複数の前記結合部の剛性の和よりも小さい、
請求項１に記載の動力伝達装置。

【請求項4】

前記第１の軸受の剛性と前記所定の基準位置よりも前記第１の端部側に存在する一つ又は複数の前記結合部の剛性との和と、前記第２の軸受の剛性と前記所定の基準位置よりも前記第２の端部側に存在する一つ又は複数の前記結合部の剛性との和と、の差が所定の基準範囲内である、
請求項１に記載の動力伝達装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、動力伝達装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両には、エンジン等の動力源から出力される動力を駆動輪と接続された左右一対の駆動軸に分配して伝達するデファレンシャル装置と、デファレンシャル装置へ動力源からの動力を伝達するドライブピニオンシャフトとを有する動力伝達装置が設けられている。デファレンシャル装置はリングギヤを有し、当該リングギヤには、ドライブピニオンシャフトの一端に設けられたハイポイドギヤからなるドライブピニオンギヤが噛合される。

【0003】

一般に、変速機では、動力が入力される入力部と動力を出力する出力部とが離れた位置に設けられるため、動力伝達装置が変速機に組み込まれる場合、ドライブピニオンシャフトが長軸化する傾向がある。例えばドライブピニオンシャフトの軸方向が車両の前後方向に沿って配置される縦置き型変速機の場合、フロントデファレンシャル装置の最適な配置位置は前輪駆動軸と同軸上の位置となる。したがって、フロントデファレンシャル装置を駆動するドライブピニオンシャフトが必然的に長くなる傾向がある。ドライブピニオンシャフトの軸方向が車両の左右方向に沿って配置される横置型変速機についても同様であり、変速機構の全長にほぼ相当するドライブピニオンシャフトが用いられる場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４－１９０７４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、ドライブピニオンシャフトは、軸方向の両端側でそれぞれ軸受により回転自在に軸支されている。ドライブピニオンシャフトの軸方向の長さが長くなると、低周波数の回転帯域において１次固有モードによる振動が発生しやすくなる。このため、１次固有モードによる振動が軸受からハウジングへと伝達され、最終的に車室内で聞こえる騒音が大きくなるおそれがある。

【0006】

本開示は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的とするところは、ドライブピニオンシャフトの１次固有モードによる振動を抑制可能な動力伝達装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本開示のある観点によれば、
軸方向の両端部のうちの第１の端部にドライブピニオンギヤが設けられたドライブシャフトを有するドライブピニオンシャフトと、
上記ドライブシャフトの上記第１の端部側を回転自在に軸支する第１の軸受と、
上記ドライブシャフトの上記第１の端部とは反対側の第２の端部側を回転自在に軸支する第２の軸受と、
を備えた動力伝達装置において、
上記ドライブシャフトは、上記軸方向に少なくとも３つに分割された複数の構成部分を含むとともに、隣り合う上記構成部分同士を結合する複数の結合部を有し、
上記複数の結合部のうち、上記軸方向の所定の基準位置よりも上記第１の端部側に存在する一つ又は複数の上記結合部の剛性の和が、上記所定の基準位置よりも上記第２の端部側に存在する一つ又は複数の上記結合部の剛性の和よりも小さい、
動力伝達装置が提供される。

【発明の効果】

【0008】

以上説明したように本開示によれば、動力伝達装置のドライブピニオンシャフトの１次固有モードによる振動を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の一実施形態に係る動力伝達装置を示す説明図である。

【図2】本実施形態に係る動力伝達装置のドライブピニオンシャフトを軸心に沿って切断した断面図である。

【図3】第１の比較例のドライブシャフトを示す図である。

【図4】第２の比較例のドライブシャフトを示す図である。

【図5】第１の比較例及び第２の比較例による振動を説明するための図である。

【図6】本実施形態に係る動力伝達装置による振動を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0011】

＜基本構成＞
まず、本開示の実施の形態に係る動力伝達装置の基本構成を説明する。

【0012】

図１は、本実施形態に係る動力伝達装置１を示す説明図である。図１において、構成要素の一部は断面により示されている。なお、各図面において、動力伝達装置１が搭載される車両の前後左右の方向をそれぞれ前方向、後方向、左方向及び右方向とし、車体高さ方向の上下の方向をそれぞれ上方向及び下方向として示されている。

【0013】

本実施形態に係る動力伝達装置１は、例えば車両に搭載される縦置き型変速機に一体化して備えられ、エンジン等の車両の動力源から出力される動力を、駆動輪としての前輪に接続された左右一対の駆動軸に分配して伝達するフロントデファレンシャル装置５を有する。なお、本開示の動力伝達装置１は、動力を、駆動輪としての後輪に接続された左右一対の駆動軸に分配して伝達するリヤデファレンシャル装置を有する動力伝達装置等、他の動力伝達装置にも適用され得る。

【0014】

動力伝達装置１は、自動変速機の出力側に設けられたドライブピニオンシャフト１０と、ドライブピニオンシャフト１０と接続されたフロントデファレンシャル装置５とを有する。ドライブピニオンシャフト１０は、ドライブシャフト１１とドライブピニオンギヤ１３とを有する。ドライブピニオンギヤ１３は、ドライブシャフト１１の軸方向の両端部のうちの前方向の第１の端部に同軸上に設けられたスパイラルベベルギヤである。ドライブピニオンギヤ１３は、フロントデファレンシャル装置５のハイポイドリングギヤ１５と噛合している。

【0015】

フロントデファレンシャル装置５は、ハイポイドリングギヤ１５と、図示しない一対のピニオンギヤ及び一対のサイドギヤとを備えている。ハイポイドリングギヤ１５の歯面には、ドライブピニオンシャフト１０に一体的に設けられたドライブピニオンギヤ１３が噛合している。ハイポイドリングギヤ１５及びドライブピニオンギヤ１３は、ともにスパイラルベベルギヤであり、ハイポイドギヤを構成する。

【0016】

ドライブシャフト１１の軸方向の両端部のうちの後方向の第２の端部には、ヘリカルギヤであるリダクションドリブンギヤ１７が設けられている。リダクションドリブンギヤ１７は、内周に形成された内歯１８によって、ドライブシャフト１１の第２の端部側に形成された外歯１９とスプライン結合されている。

【0017】

動力源から自動変速機に入力され、図示しない主変速機構により変速された動力は、図示しないリダクションドライブギヤと噛合したリダクションドリブンギヤ１７を介してドライブピニオンシャフト１０に伝達される。ドライブピニオンシャフト１０に伝達された動力は、さらにドライブピニオンギヤ１３と噛合したハイポイドリングギヤ１５を介して駆動輪としての前輪に伝達される。

【0018】

図示した動力伝達装置１では、ドライブピニオンシャフト１０の全長は、ドライブピニオンシャフト１０の上方向に位置する図示しない多板クラッチ、多板ブレーキ及びプラネタリ等により構成された主変速機構の全長よりも長い。

【0019】

ドライブピニオンシャフト１０は、第１の端部側を回転自在に軸支する第１の軸受３１と、第１の端部とは反対側の第２の端部側を回転自在に軸支する第２の軸受３３とにより支持されている。

【0020】

第２の軸受３３は、リダクションドリブンギヤ１７の前方向及び後方向のそれぞれの外周に配置された一対のボール軸受３３ａ，３３ｂからなる。それぞれのボール軸受３３ａ，３３ｂは、ハウジングに固定された外輪と、リダクションドリブンギヤ１７の外周に固定された内輪と、当該外輪及び内輪に挟持された転動体とを有する。ボール軸受３３ａ，３３ｂは、いわゆる深溝玉軸受であり、ドライブシャフト１１の軸方向に平行なスラスト荷重を負荷するスラスト軸受として機能する。

【0021】

一方、第１の軸受３１は、ドライブピニオンギヤ１３に近接して配置された複列テーパローラ軸受からなる。複列テーパローラ軸受からなる第１の軸受３１は、ドライブシャフト１１に固定された内輪と、図示しないボルト等によって図示しないハウジングに固定された外輪と、当該内輪及び外輪の間に設けられた複数の円錐ころとを有する。ドライブピニオンギヤ１３とハイポイドリングギヤ１５とがハイポイドギヤを構成しているため、ドライブピニオンシャフト１０の第１の端部側は比較的大きなギヤ反力を受ける。このため、第１の軸受３１は、第２の軸受３３よりも剛性の高い軸受が用いられている。

【0022】

＜ドライブピニオンシャフトの構成＞
続いて、ドライブピニオンシャフトの構成を詳しく説明する。

【0023】

図２は、図１に示した動力伝達装置１のドライブピニオンシャフト１０を軸心に沿って切断した断面図を示す。
ドライブピニオンシャフト１０のドライブシャフト１１は、軸方向に分割された３つの構成部分２１，２３，２５を含む。第１の構成部分２１は、軸方向の両端部のうちの第１の端部側に位置する。第１の構成部分２１にはドライブピニオンギヤ１３が設けられている。第３の構成部分２５は、軸方向の両端部のうちの第２の端部側に位置する。第３の構成部分２５の後方向の端部にはリダクションドリブンギヤ１７が設けられている。第２の構成部分２３は、軸方向の中央部に位置する。

【0024】

第１の構成部分２１と第２の構成部分２３とは第１の結合部２７で結合されている。第２の構成部分２３と第３の構成部分２５とは第２の結合部２９で結合されている。第１の結合部２７は、ドライブピニオンシャフト１０の所定の基準位置Ｃよりも前方向の第１の端部側に位置する。また、第２の結合部２９は、ドライブピニオンシャフト１０の所定の基準位置Ｃよりも後方向の第２の端部側に位置する。

【0025】

ドライブピニオンシャフト１０の所定の基準位置Ｃは、ドライブシャフト１１を同一の径の１本の軸とみなしたときに１次固有モードによる振動の大きさが所定値以上となる位置又は領域としてあらかじめ特定された位置である。

【0026】

第１の構成部分２１は、後方向の端部に設けられたスプライン部２１ａと、スプライン部２１ａから連なりスプライン部２１ａに向けて縮径するテーパ部２１ｂとを有する。スプライン部２１ａの外周には、外歯２２が設けられている。

【0027】

第２の構成部分２３は、前方向の端部に設けられた第１のスプライン部２３ａを有する。第１のスプライン部２３ａの内周には、内歯２４ａが設けられている。また、第１のスプライン部２３ａは、前方向側の端部に向けて縮径するテーパ部を形成する。また、第２の構成部分２３は、後方向の端部に設けられた第２のスプライン部２３ｂと、第２のスプライン部２３ｂから連なり第２のスプライン部２３ｂに向けて拡径するテーパ部２３ｃとを有する。第２のスプライン部２３ｂの内周には、内歯２４ｂが設けられている。

【0028】

第３の構成部分２５は、前方向の端部に設けられたスプライン部２５ａと、スプライン部２５ａから連なりスプライン部２５ａに向けて拡径するテーパ部２５ｂとを有する。スプライン部２５ａの外周には、外歯２６が設けられている。

【0029】

第１の構成部分２１のスプライン部２１ａの外歯２２と、第２の構成部分２３の第１のスプライン部２３ａの内歯２４ａとはスプライン結合されており、第１の構成部分２１と第２の構成部分２３とを結合する第１の結合部２７を構成している。第３の構成部分２５のスプライン部２５ａの外歯２６と、第２の構成部分２３の第２のスプライン部２３ｂの内歯２４ｂとはスプライン結合されており、第２の構成部分２３と第３の構成部分２５とを結合する第２の結合部２９を構成している。

【0030】

第２の構成部分２３の第１のスプライン部２３ａとテーパ部２３ｃとの間の領域の直径Ｄを基準にすると、第１の結合部２７は、第１の構成部分２１のテーパ部２１ｂ及び第２の構成部分２３の第１のスプライン部２３ａにより縮径される一方、第２の結合部２９は、第２の構成部分２３のテーパ部２３ｃ及び第３の構成部分２５のテーパ部２５ｂにより拡径されている。このため、第１の結合部２７の直径Ｄ１は、第２の結合部２９の直径Ｄ２よりも小さい。したがって、第１の結合部２７の剛性は、第２の結合部２９の剛性よりも小さくなっている。

【0031】

また、ドライブピニオンシャフト１０の第１の端部側を軸支する第１の軸受３１の剛性と第１の結合部２７の剛性との和と、ドライブピニオンシャフト１０の第２の端部側を軸支する第２の軸受３３の剛性と第２の結合部２９の剛性との和との差が、所定の基準範囲内にされている。当該差は、好ましくは同等であるとよい。所定の基準範囲は、動力伝達装置１に動力を入力したときに発生する振動が許容範囲となるようにあらかじめシミュレーション等に基づいて決定される任意の値であってよい。

【0032】

＜作用＞
続いて、本実施形態に係る動力伝達装置１の作用を説明する。

【0033】

図３及び図４は、本実施形態に係る動力伝達装置１の比較例をそれぞれ示す図である。図３に示す第１の比較例では、ドライブシャフト４１が、直径が同一の一本の軸により構成されている。図４に示す第２の比較例では、ドライブシャフト４３が、軸方向に分割された３つの構成部分４４，４５，４６を含み、それぞれ隣り合う構成部分同士が第１の結合部４７及び第２の結合部４９でスプライン結合されている。

【0034】

図５は、第１の比較例及び第２の比較例の動力伝達装置に対して動力を入力したときに第１の軸受３１あるいは第２の軸受３３に発生する振動の周波数［Ｈｚ］及び大きさ［ｄＢ］を示す。ドライブシャフト４１が一本の軸により構成された第１の比較例では、３７５Ｈｚ付近から４６０Ｈｚ付近の周波数域の１次固有モードによる振動が大きく現れている。また、ドライブシャフト４３が３つの構成部分４４，４５，４６に分割されて連結された第２の比較例では、第１の比較例で大きな振動として現れていた１次固有モードによる振動は低減されている。しかしながら、相対的に剛性が小さい第２の軸受３３側の第２の結合部４９に回転による変位が集中し、２７０Ｈｚ未満の低周波数の帯域の振動が大きく現れるようになった。

【0035】

図６は、図２に示した本実施形態の動力伝達装置１の実施例に対して動力を入力したときに第１の軸受３１あるいは第２の軸受３３に発生する振動の周波数［Ｈｚ］及び大きさ［ｄＢ］を示す。上述のとおり、本実施例では、ドライブシャフト１１が３つの構成部分２１，２３，２５に分割されて連結されるだけでなく、所定の基準位置Ｃよりも第１の端部側の第１の結合部２７の剛性が、所定の基準位置よりも第２の端部側の第２の結合部２９の剛性よりも小さくなっている。また、ドライブピニオンシャフト１０の第１の端部側を軸支する第１の軸受３１の剛性と第１の結合部２７の剛性との和と、ドライブピニオンシャフト１０の第２の端部側を軸支する第２の軸受３３の剛性と第２の結合部２９の剛性との和とが同等（所定の基準範囲内）にされている。

【0036】

このため、第１の端部側の第１の結合部２７及び第２の端部側の第２の結合部２９に回転による変位が分散され、第１の軸受３１及び第２の軸受３３にそれぞれ発生する振動が低減する。これにより、第２の比較例で大きな振動とした現れた低周波数の帯域の振動を抑制しつつ、１次固有モードによる振動が低減されている。

【0037】

以上説明したように、本実施形態に係る動力伝達装置１によれば、ドライブシャフト１１が、軸方向に分割された３つの構成部分２１，２３，２５を含むとともに、隣り合う構成部分同士を結合する第１の結合部２７及び第２の結合部２９を有する。そして、第１の結合部２７及び第２の結合部２９のうち、軸方向の所定の基準位置Ｃよりも前方向の第１の端部側に存在する第１の結合部２７の剛性が、所定の基準位置Ｃよりも後方向の第２の端部側に存在する第２の結合部２９の剛性よりも小さい。このため、第１の軸受３１及び第２の軸受３３の剛性の差による、ドライブピニオンシャフト１０の第１の端部側と第２の端部側との剛性の差が緩和される。これにより、動力伝達装置１に動力を入力したときに、低周波数帯域の振動の増大を抑制しつつ、１次固有モードによる振動を低減することができる。

【0038】

また、本実施形態に係る動力伝達装置１では、第１の軸受３１の剛性と所定の基準位置Ｃよりも第１の端部側に存在する第１の結合部２７の剛性との和と、第２の軸受３３の剛性と所定の基準位置Ｃよりも第２の端部側に存在する第２の結合部２９の剛性との和との差が所定の基準範囲内とされる。このため、動力伝達装置１に動力を入力したときに発生する回転による変動が、第１の結合部２７及び第２の結合部２９に分散される。したがって、１次固有モードによる振動だけでなく、低周波数帯域の振動の増大を抑制することができる。

【0039】

以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

【0040】

例えば上記実施形態では、ドライブシャフトが３つの構成部分に分割されて結合されていたが、ドライブシャフトの構成部分の数は４つ以上であってもよい。この場合、それぞれ隣り合う構成部分を結合する複数の結合部のうち、軸方向の所定の基準位置Ｃよりも前方向の第１の端部側に存在する複数の結合部の剛性の和が、所定の基準位置Ｃよりも後方向の第２の端部側に存在する複数の結合部の剛性の和よりも小さく構成される。また、第１の軸受の剛性と所定の基準位置よりも第１の端部側に存在する複数の結合部の剛性との和と、第２の軸受の剛性と所定の基準位置よりも第２の端部側に存在する複数の結合部の剛性との和と、の差が所定の基準範囲内とされる。これにより、ドライブピニオンシャフト１０の第１の端部側と第２の端部側との剛性のバランスが図られ、動力伝達装置に動力を入力したときに、低周波数帯域の振動の増大を抑制しつつ、１次固有モードによる振動を低減することができる。

【符号の説明】

【0041】

１：動力伝達装置、５：フロントデファレンシャル装置、１０：ドライブピニオンシャフト、１１：ドライブシャフト、１３：ドライブピニオンギヤ、１５：ハイポイドリングギヤ、２１：第１の構成部分、２１ａ：スプライン部、２１ｂ：テーパ部、２３：第２の構成部分、２３ａ：第１のスプライン部、２３ｂ：第２のスプライン部、２３ｃ：テーパ部、２５：第３の構成部分、２５ａ：スプライン部、２５ｂ：テーパ部、２７：第１の結合部、２９：第２の結合部、３１：第１の軸受、３３：第２の軸受、３３ａ・３３ｂ：ボール軸受、Ｃ：基準位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】