CN102216636A - 车辆驱动轴和装备有车辆驱动轴的车辆 - Google Patents

Abstract

一种车辆驱动轴包括：第一轴部(44)，其具有同轴地设置在一端的芯轴部(50)和套轴部(48)；以及第二轴部(46)，其在一端具有花键孔部(58)和第二接合突起(60)。在芯轴部(50)和套轴部(48)的顶端设有花键轴部(54)和第一接合突起(52)。花键孔部(58)以不可旋转的方式固定到花键轴部(54)。当第二接合部(60)与第一接合部(52)之间的相对扭转允许角度大于或等于间隙(ψ)时，第二接合部(60)接触第一接合部(52)。当相对扭转允许角度小于间隙(ψ)时，转矩经由芯轴部(50)传递。当相对扭转允许角度大于或等于间隙(ψ)时，转矩不仅经由芯轴部(50)而且经由套轴部(48)传递。

Description

车辆驱动轴和装备有车辆驱动轴的车辆

技术领域

本发明涉及设置在车辆的动力传递路径中的用作动力传递部件的车辆驱动轴，以及装备有这种车辆驱动轴的车辆。

背景技术

已知作为设置在从用于推进车辆的动力源至驱动轮的动力传递路径中以便将从动力源输出的动力传递到驱动轮的旋转轴的车辆驱动轴。例如，日本专利申请公报No.2004-9843(JP-A-2004-9843)中记载的驱动轴对应于以上车辆驱动轴。JP-A-2004-9843中记载的驱动轴是前置发动机前轮驱动(FF)型车辆中设置在前轮差动齿轮单元与前轮之间的前轮驱动车轴，并被用于将转矩从前轮差动齿轮单元传递到前轮。除此之外，车辆驱动轴例如包括用于全轮驱动车辆中的前轮驱动车轴，以及诸如前置发动机后轮驱动(FR)型、中置发动机后轮驱动(MR)型和后置发动机后轮驱动(RR)型的后轮驱动车辆或全轮驱动车辆中设置在后轮差动齿轮单元与后轮之间的后轮驱动车轴。

顺便提及，在包括根据相关技术的车辆驱动轴的驱动系中，存在这样的问题：发生驱动系扭转共振从而增加了振动或噪音，例如车辆驾驶室内的沉闷噪音。驱动系扭转共振例如当在装备有锁止离合器式变矩器的车辆中锁止离合器在较低转速接合时发生。

于是，虽然不是公知的技术，但可设想的是，例如，使用装备有如图15所示的中间轴100的车辆驱动轴来降低驱动系的一部分的扭转刚性以由此降低驱动系的共振频率，从而抑制扭转共振。图16是沿着图15中的线XVI-XVI截取的剖视图。图17是沿着图15中的线XVII-XVII截取的剖视图。如图15至图17所示，中间轴100包括芯轴部108和套轴部114。芯轴部108在轴向上的中央部具有低扭转刚性部102，并在两端分别具有第一花键轴部104和第二花键轴部106。套轴部114在一端具有第一花键孔部110且在另一端具有第二花键孔部112。第一花键孔部110被嵌配在第一花键轴部104上。第二花键孔部112在周向上存在预定间隙的状态下插入第二花键轴部106。该预定间隙被设定成使得当传递到中间轴100的转矩超过预定值且第二花键轴部106相对于第二花键孔部112的相对扭转角度变成预定角度θ1时，第二花键孔部112在周向上接触第二花键轴部106。注意，该预定值是例如当锁止离合器以较低转速接合时作为传递转矩值预先通过实验等获得的。

例如，当传递转矩较低，即低于或等于预定值时，这样构成的中间轴100被置于转矩经由低扭转刚性部102传递的低扭转刚性状态。另一方面，当传递转矩较高，即超过预定值时，中间轴100被置于转矩经由低扭转刚性部102和套轴部114传递的高扭转刚性状态。因而，对于具有中间轴100的车辆驱动轴，例如，当锁止离合器在较低转速接合时，驱动系的一部分的扭转刚性降低以降低驱动系的共振频率。因此，可抑制本来会发生的驱动系扭转共振。此外，当传递较高转矩时，例如，在加速期间，扭转刚性增大。因而，可确保车辆驱动轴的耐久性和车辆的控制稳定性。即，可在消除扭转刚性的一律降低致使驱动轴的耐久性和车辆的控制稳定性降低这一问题的同时抑制驱动系扭转共振的发生。

顺便提及，在具有中间轴100的车辆驱动轴中，存在这样的问题：难以精确地设定决定中间轴100的扭转刚性的可变特性的预定角度θ1。即，为了围绕轴线以例如大约2至5度的较小预定角度θ1设定第二花键孔部112与第二花键轴部106之间在周向上的间隙，存在这样的问题：难以精确地加工形成第一花键孔部110的花键槽与第二花键孔部112的花键槽之间围绕轴线的相对相位和第一花键轴部104的花键齿与第二花键轴部106的花键齿之间围绕轴线的相对相位。

发明内容

本发明提供一种允许其部件被精确和容易地加工、并且此外能够在确保耐久性和控制的稳定性的同时抑制驱动系扭转共振的发生的车辆驱动轴，还提供一种装备有这种车辆驱动轴的车辆。

本发明的第一方面涉及一种车辆驱动轴，所述车辆驱动轴构成车辆的动力传递路径的一部分并且设置成将动力传递到驱动轮。所述车辆驱动轴包括：第一轴部，所述第一轴部具有芯轴部和套轴部，所述芯轴部和所述套轴部在顶端分别具有第一连结部和第一接合部，且所述芯轴部和所述套轴部分别具有相互固定成一体的基端，且所述芯轴部和所述套轴部相互同轴地在轴线的方向上纵向延伸；以及第二轴部，所述第二轴部与所述第一轴部(44)同轴地设置并且具有第二连结部和第二接合部，其中，所述第二连结部被固定到所述第一连结部以使得所述第二连结部不可相对于所述第一连结部绕所述轴线旋转，并且当所述第一接合部与所述第二接合部之间的相对扭转角度大于或等于预定值时所述第二接合部在周向上接触所述第一接合部。当所述第一接合部与所述第二接合部之间的相对扭转角度小于所述预定值时，第一转矩经由所述芯轴部传递，并且当所述第一接合部与所述第二接合部之间的相对扭转角度大于或等于所述预定值时，比所述第一转矩大的第二转矩不仅经由所述芯轴部而且经由所述套轴部传递。

对于根据本发明的第一方面的车辆驱动轴，第一连结部和第一接合部设置成在第一轴部的一端在轴线方向上彼此相邻，且第二连结部和第二接合部设置成在第二轴部的一端在轴线方向上彼此相邻。因而，可精确和容易地加工这些第一连结部、第一接合部、第二连结部和第二接合部。即，当加工第一连结部、第一接合部、第二连结部和第二接合部时，存在这样的优点：例如，可将在轴线方向上的基准设定在加工部位附近，或可实现在不改变夹具保持部的情况下对加工部件进行加工的所谓的一次装卡加工。因而，可容易地执行精确的加工。因此，可将第一接合部与第二接合部之间在周向上的间隙——其决定车辆驱动轴的扭转刚性的可变特性——精确地设定在预定值。

于是，当例如如同锁止离合器在较低转速接合的情形中传递转矩较低时，车辆驱动轴被置于转矩经由芯轴部(第一连结部和第二连结部)传递的低扭转刚性状态。当例如在加速期间传递转矩较高时，车辆驱动轴被置于转矩不仅经由芯轴部而且经由套轴部(第一接合部和第二接合部)传递的高扭转刚性状态。因而，例如，当锁止离合器在较低转速接合时，驱动系的一部分的扭转刚性降低，从而降低了驱动系的共振频率。因此，可抑制本来会发生的驱动系扭转共振的发生。

此外，当例如在加速期间传递较高转矩时，扭转刚性增大。因而，可确保车辆驱动轴的耐久性和车辆的控制稳定性。

即，对于根据本发明的第一方面的车辆驱动轴，可精确和容易地加工车辆驱动轴的构成部件，并且此外，可在确保耐久性和控制稳定性的同时抑制驱动系扭转共振的发生。

此外，所述第一连结部可为在所述芯轴部的顶端形成的花键轴部，所述第一接合部可为在所述套轴部的顶端围绕所述轴线以预定间隔在所述轴线的方向上突出的多个第一接合突起，所述第二连结部可为在所述第二轴部的一个端面的中央穿设的花键孔部，且所述第二接合部可为多个第二接合突起，所述第二接合突起围绕所述轴线以预定间隔在所述轴线的方向上从所述第二轴部的所述一个端面突出，以便在所述多个第一接合突起与所述多个第二接合突起之间形成周向上的预定间隙。

因此，第一接合突起是以这样的方式形成的：例如，将套轴部的顶端面设定为在轴线方向上的基准，然后围绕轴线以预定间隔对该顶端面开槽。花键轴部是以这样的方式形成的：例如，对以预定长度在轴线方向上从用作在轴线方向上的基准的套轴部的顶端面突出的芯轴部进行齿切加工。此外，第二接合突起是以这样的方式形成的：例如，在形成为具有与第二轴部的端面对应的底面的封闭端圆筒状的第二轴部的一端，将所述一个端面设定为在轴线方向上的基准，然后围绕轴线以预定间隔对在轴线方向上从所述一个端面的外周侧突出的圆筒形部分开槽。花键孔部是以这样的方式形成的：例如，对在所述一个端面的中央穿设的导向孔进行内部齿切或模具冲压加工。因而，当加工第一轴部中的第一接合突起和花键轴部时，以及当加工第二轴部中的第二接合突起和花键孔部时，存在这样的优点：例如，可实现在不改变夹具保持部的情况下对加工部件进行加工的所谓的一次装卡加工，或者可将在轴线方向上的基准设定在加工部位附近。因而，可容易地执行精确的加工。

本发明的第二方面涉及一种包括根据本发明的第一方面的车辆驱动轴的车辆。

根据本发明的第二方面，可精确和容易地加工驱动轴的构成部件，并且此外，可提供能够在确保耐久性和控制稳定性的同时抑制驱动系扭转共振的发生的车辆。

此外，所述车辆可包括：变矩器，所述变矩器连接到用于推进所述车辆的动力源，传递来自所述动力源的动力，并且具有锁止离合器；以及自动变速器，所述自动变速器将来自所述变矩器的动力传递到所述驱动轴。所述相对扭转角度的所述预定值可为当所述自动变速器被设定在最低速档位时并且当在所述锁止离合器接合时能够传递到所述驱动轴的最大转矩被施加到所述驱动轴时，所述第一接合部与所述第二接合部之间围绕所述驱动轴的轴线的相对扭转角度。

附图说明

从以下参考附图对示例性实施例的描述，本发明的前述和其他的目的、特征和优点将变得明显，附图中使用相似的标记表示相似的元件，并且其中：

图1是示出装备有根据本发明一实施例的车辆驱动轴的车辆驱动装置和为车辆设置的控制系统的相关部分的示意性构造的视图；

图2是示出与图1所示的变矩器的锁止离合器的操作范围有关的预先存储的关系的脉谱图，该关系被设定在具有车速轴线和节气门开度轴线的二维坐标系中；

图3是示出图1所示的车辆驱动轴的中间轴——即图1中由箭头III表示的部分——的放大图；

图4是示出图3中的中间轴的由箭头IV表示的一部分的剖视图；

图5是沿图4中的线V-V截取的剖视图，仅示出第一轴部；

图6是在图3所示的第一轴部的一端的外形保持不变的状态下在另一端沿图5中的线VI-VI截取的局部剖视图；

图7是沿图4中的线VII-VII截取的剖视图，仅示出第二轴部；

图8是在图3所示的第二轴部的一端的外形保持不变的状态下在另一端沿图7中的线VIII-VIII截取的局部剖视图；

图9是在图3所示的中间轴上沿线IX-IX截取的剖视图，示出第一轴部与第二轴部之间的接合部；

图10是示出与图1所示的车辆驱动轴的扭转有关的特性并示出车辆驱动轴的传递转矩与芯轴的扭转角度之间的关系的图；

图11是示出等价四自由度模型的视图，利用质量块和阻尼器简单地示出图1所示的车辆驱动装置的扭转振动系统；

图12是示出作为图11所示的等价四自由度模型的运动方程式的计算结果的扭转指标——即质量块之间的相对振幅——的视图；

图13是示出装备有图1所示的车辆驱动轴的车辆的整个振动系统的振动特性并示出发动机转速与振动传递水平之间的关系中与二次扭转共振模式有关的部分的图；

图14是根据本发明的另一实施例的车辆驱动轴的第一轴部的局部剖视图；

图15是为了抑制扭转共振而从根据相关技术的车辆驱动轴改进的未公知的车辆驱动轴的中间轴的局部剖视图；

图16是在图15所示的驱动轴上沿线XVI-XVI截取的剖视图；以及

图17是在图15所示驱动轴上沿线XVII-XVII截取的剖视图。

具体实施方式

下文将参考附图描述本发明的实施例。注意，以下实施例中的附图被适当简化或修改，且并非总是精确地示出各部分的尺寸比、形状等。

图1是示出装备有根据本发明一实施例的车辆驱动轴(车辆动力传递部件)10的车辆驱动装置12和为车辆设置的控制系统的相关部分的示意性构造的视图。如图1所示，驱动装置12用于前置发动机前轮驱动(FF)车辆，并且包括作为用于推进车辆的动力源的发动机14。发动机14例如由诸如汽油发动机和柴油发动机的内燃发动机构成。从发动机14输出的动力经由公知的变矩器16和自动变速器18传递到差动齿轮单元22，并经由一对车辆驱动轴10从差动齿轮单元22被分配给一对驱动轮24。即，根据本实施例的车辆驱动轴10构成从发动机14至驱动轮24的车辆的动力传递路径的一部分，并且设置成将从发动机14传递到差动齿轮单元22的动力传递到驱动轮24。

这里，变矩器16包括泵轮25、涡轮26和导轮27。泵轮25与用作发动机14的输出轴的曲轴(未示出)连结，并被发动机14驱动而旋转以产生由变矩器16中的液压流体的流动引起的流体流。涡轮26与自动变速器18的输入轴连结，并被来自泵轮25的流体流驱动而旋转。导轮27设置在从涡轮26至泵轮25的流体流中。变矩器16放大转矩同时经由液压流体传递动力。此外，在泵轮25与涡轮26之间设有锁止离合器29。锁止离合器29通过从液压控制回路28供给的液压而被接合或松开。在这样构成的变矩器16中，锁止离合器29完全接合以将泵轮25与涡轮26机械地直接连结，从而发动机14的曲轴和自动变速器18的输入轴一体地旋转。因而，与动力经由液压流体传递的情形相比，不能获得转矩放大效果；但是，提高了动力传递效率。此外，机械油泵30的旋转部件与泵轮25连结。油泵30用于向液压控制回路28供给自动变速器18的变速控制、锁止离合器29的接合和松开控制等所适用的液压。

电子控制单元31包括所谓的微计算机，该微计算机包括CPU、RAM、ROM、输入/输出接口等。电子控制单元31例如被供以来自节气门传感器32的指示节气门开度θ_TH的信号、来自车速传感器33的指示车速V的信号等。电子控制单元31利用RAM的临时存储功能并根据预先存储在ROM中的程序执行信号处理，以执行发动机14的输出控制、自动变速器18的变速控制、变矩器16的锁止离合器29的接合和松开控制等。例如，锁止离合器29的接合和松开控制通过参考如图2所示的由在具有车速轴线和节气门开度轴线的二维坐标系中设定的锁止离合器29的操作区域——即松开区域和接合区域——形成的预先存储的关系(脉谱图、锁止区域线脉谱图)而基于实际节气门开度θ_TH和实际车速V来确定锁止离合器29的操作区域，并基于所确定的操作区域向液压控制回路28输出用于切换锁止离合器29的操作状态的锁止控制指令信号S_L。液压控制回路28例如致动内部的电磁阀等，以控制向锁止离合器29供给的液压，以便根据锁止控制指令信号S_L切换锁止离合器29的操作状态。

返回参照图1，一对车辆驱动轴10均包括第一连结轴(内侧轴部件)34、中间轴38和第二连结轴(外侧轴部件)42。第一连结轴34的一端与差动齿轮单元22的输出部件连结。中间轴38的一端经由万向节36与第一连结轴34的另一端连结。第二连结轴42的一端经由万向节40与中间轴38连结。图1中的左侧的车辆驱动轴10的中间轴38和图1中的右侧的车辆驱动轴10的中间轴38仅在轴向长度上彼此不同，且除此之外具有彼此相似的结构。下文将描述图1中的左侧的驱动轴10的中间轴38。

图3是示出图1中的左侧的中间轴38——即图1中由箭头III表示的部分——的放大视图。此外，图4是沿着图3中的线IV-IV截取的剖视图。如图3和图4所示，中间轴38是第一轴部44和第二轴部46的一体部件。第一轴部44和第二轴部46在转矩传递方向上沿着轴线C关于彼此同轴地设置。第一轴部44和第二轴部46的一端彼此连结。

图5是沿图4中的线V-V截取的剖视图，仅示出第一轴部44。图6是在第一轴部44的一端的外形保持不变的状态下在另一端沿图5中的线VI-VI截取的局部剖视图。如图5和图6所示，第一轴部44是包括中空圆筒形套轴部48和圆柱状芯轴部50的轴部件。套轴部48和芯轴部50分别具有靠近沿轴线C的方向的中部彼此一体地固定的基端。套轴部48和芯轴部50在相对于基端的顶端侧沿轴线C方向纵向形成并且设置成彼此同轴。

套轴部48具有在顶端沿轴线C的方向突出并围绕轴线C以预定间隔形成的多个第一接合突起52。在本实施例中，这些多个第一接合突起52例如围绕轴线C以60度的等角度间隔设置，并且形成为使得各第一接合突起52的周向长度如图5所示为占据关于轴线C的预定角度θ_A的范围的长度。

芯轴部50具有花键轴部54，该花键轴部54形成在顶端处并以预定长度沿轴线C方向从套轴部48(第一接合突起52)的顶端面突出。在本实施例中，花键轴部54具有例如围绕轴线C以60度的等角度间隔具有多个方形花键齿的方形花键轴，并形成为使得多个花键槽与多个第一接合突起52之间围绕轴线C的相对相位彼此一致。

在本实施例中，包括芯轴部50和套轴部48的完整第一轴部44由相同材质的部件一体地形成。第一轴部44例如是按如下方式制造的。在轴状材料的一端被固定(装卡)在机床上的状态下，另一端的端面通过加工中心(在根据输入的指令(程序)自动更换多种类型的刀具的状态下执行各种类型的加工的数控机床)在轴线C方向上被切削。因而，形成了封闭端环形槽55，并且芯轴部50形成为以预定长度沿轴线C从套轴部48的顶端面53突出。随后，套轴部48的顶端面53被设定为在C轴线方向上的基准，并且围绕轴线C以例如60度的等角度间隔对顶端面53开槽，以形成第一接合突起52。然后，对沿轴线C方向从顶端面53突出的芯轴部50的顶端进行齿切加工，以形成花键轴部54。

图7是沿图4中的线VII-VII截取的剖视图，仅示出第二轴部46。图8是在第二轴部46的一端的外形保持不变的状态下在另一端沿着图7中的线VIII-VIII截取的局部剖视图。如图7和图8所示，第二轴部46为在一端具有花键孔部58和多个第二接合突起60的轴状部件。花键孔部58是在其端面56的中央被穿设的。多个第二接合突起60在轴线C方向上从端面56突出并围绕轴线C以预定间隔形成。

在本实施例中，花键孔部58具有方形花键孔，该方形花键孔围绕轴线C以例如60度的等角度间隔具有多个方形花键槽。然后，如图4所示，花键孔部58被固定地嵌合在花键轴部54上以使得花键孔部58不可围绕轴线C相对于花键轴部54旋转。

在本实施例中，多个第二接合突起60围绕轴线C以例如60度的等角度间隔设置，并且形成为使得在相邻的第二接合突起60之间的每个槽的周长为如图7所示占据关于轴线C的预定角度θ_B的范围的长度。多个第二接合突起60形成为使得多个第二接合突起60与花键孔部58的多个方形花键槽之间围绕轴线C的相对相位彼此一致。

在本实施例中，包括多个第二接合突起60的整个第二轴部46由相同材质的部件一体形成。第二轴部46例如是按如下方式制造的。在轴状材料的一端被固定(装卡)在机床上的状态下，通过加工中心等切削另一端的端面，以使该另一端形成为具有作为底面的端面56的封闭端圆筒状。随后，例如在内部齿切或冲压在端面56的中央穿设的导向孔，以形成花键孔部58。然后，围绕轴线C以例如60度的等角度间隔对在轴线C方向上从端面56的外周侧突出的圆筒形部分进行开槽，以形成第二接合突起60。

然后，如为在图3中的中间轴38上沿着线IX-IX截取的剖视图的图9所示，在多个第二接合突起60与多个第一接合突起52之间在周向上形成预定间隙ψ。当相邻的第二接合突起60和第一接合突起52之间的相对扭转允许角度(相对扭转角度)大于或等于预定值即间隙ψ时，第二接合突起60在周向上接触第一接合突起52。间隙ψ由使用了预定角度θ_A和θ_B的数学式(1)表达。注意，间隙ψ是作为当中间轴38的传递转矩T例如为被设定在200[N·m]的预定转矩T1时相邻的第一接合突起52和第二接合突起60之间的相对扭转允许角度而预先通过实验获得的值。在本实施例中，间隙ψ例如被设定在大约4度。

θ_B＝θ_A+2×ψ    (1)

在具有这样构成的中间轴38的车辆驱动轴10中，当传递转矩T较低，即低于或等于预定转矩T1(参见稍后将描述的图10)时，第一接合突起52并不接触第二接合突起60。因而，车辆驱动轴10被置于低扭转刚性状态——其中转矩仅经由芯轴部50传递。另一方面，当传递转矩T较高，即超过预定转矩T1时，第一接合突起52接触第二接合突起60。因而，车辆驱动轴10被置于高扭转刚性状态——其中转矩不仅经由芯轴部50而且经由套轴部48传递。亦即，当第一接合突起52与第二接合突起60之间的相对扭转角度小于间隙(预定值)ψ时，转矩仅经由由花键轴部54和花键孔部58构成的嵌合部116传递。另一方面，当第一接合突起52与第二接合突起60之间的相对扭转角度达到间隙(预定值)ψ时，比以上转矩大的转矩不仅经由嵌合部116而且经由由第一接合突起52和第二接合突起60构成的嵌合部118传递。

注意，在本实施例中，第一接合突起52可视作根据本发明的方面的第一接合部，并且花键轴部54可视作根据本发明的方面的第一连结部。此外，第二接合突起60可视作根据本发明的方面的第二接合部，并且花键孔部58可视作根据本发明的方面的第二连结部。

图10是示出与车辆驱动轴10的扭转有关的特性并且示出车辆驱动轴10的传递转矩T与芯轴部50的顶端相对于芯轴部50的基端的扭转角度θT之间的关系的图。注意，扭转角度θT对应于第一接合突起52与第二接合突起60之间的相对扭转角度。如图10所示，在这样构成的车辆驱动轴10中，当传递转矩T例如低于被设定在200[N·m]的预定转矩T1从而该转矩仅经由芯轴部50传递时，与传递转矩T超过预定转矩T1从而该转矩经由芯轴部50和套轴部48传递的情形相比扭转刚性降低50％，以相对于传递转矩T的增加量增大扭转角度θT的增加量。预定转矩T1是预先通过实验获得的。在本实施例中，例如，当通过仿真、实际行驶试验等执行各种行驶模式时，在预定档位下在图2所示的锁止离合器29的接合区域内的从预定速度V1至预定速度V2的低速区域L中，当锁止离合器29接合时的最大转矩被设定为的预定转矩T1。这里，如图2所示，节气门开度θ_TH1成为在锁止离合器29的操作状态就要从接合状态变换到松开状态之前传递转矩T在低速区域L中为最大时的节气门开度θ_TH，并且是对应于预定转矩T1的节气门开度θ_TH。这样，在中间轴38中，与扭转刚性相比，例如，在加速期间，在当锁止离合器29在低速区域L中接合时的扭转刚性降低。具体地，在根据本实施例的中间轴38中，在当在锁止离合器在较低速区域L中接合期间施加在车辆驱动轴1θ上的传递转矩T为最大时的扭转刚性低于在当使扭转角度θT大于或等于当传递转矩T达到被设定在200[N·m]的预定传递转矩T1时获得的预定扭转角度θT1(＝ψ)的较大转矩由于例如在加速期间等施加的高负荷而被传递时的扭转刚性。

注意，如图10中通过双点划线所示，在扭转刚性并不基于传递转矩T而改变的根据相关技术的驱动轴70中，在当锁止离合器29在低速区域L中接合时的扭转刚性等于在当由于例如在加速期间施加的高负荷而传递较大转矩时的扭转刚性。因而，在根据相关技术的驱动轴70中，扭转刚性一般是与当施加高负荷以确保驱动轴的耐久性和车辆的控制稳定性时相对应地设计的。注意，如图10中通过虚线所示，在作为刚性与相关技术相比降低的一示例的驱动轴中，当施加高负荷时难以确保驱动轴的耐久性和车辆的控制稳定性。

下文将描述装备有根据本实施例的车辆驱动轴10的车辆的驱动系的振动特性。

首先，将考虑装备有图10中所示的根据相关技术的驱动轴10的车辆的扭转振动。图11是示出利用质量块和阻尼器说明车辆驱动装置12的扭转振动系统的等价四自由度模型的视图。如图11所示，质量块M1包括发动机14的曲轴和变矩器16的初级侧(变矩器16的输入轴和泵轮25)，并具有惯性矩I1。此外，质量块M2包括变矩器16的次级侧(变矩器16的输出轴和涡轮26)、自动变速器18和差动齿轮单元22，并具有惯性矩I2。此外，质量块M3包括驱动轮24，并具有惯性矩I3。此外，质量块M4包括悬架和车体，并具有惯性矩I4。此外，质量块M1和质量块M2通过具有扭转刚度Kθ1的变矩器16的锁止阻尼器72彼此连结。此外，质量块M2和质量块M3通过具有扭转刚度Kθ2的驱动轴70彼此连结。此外，质量块M3和质量块M4通过具有扭转刚度Kθ3的驱动轮24的轮胎74彼此连结。

通过将图11中所示的等价四自由度模型的运动方程式应用于各种车辆并计算运动方程式，即，例如，通过使用电子计算机仿真图11中所示的等价四自由度模型的扭转振动的行为，证实在低转速区域，即例如约1000至1500[rpm]的发动机转速区域中，二次扭转共振模式对扭转振动的影响最大。图12示出二次扭转共振模式(振动模式)，并利用箭头A1、A2和A3的长度示出质量块M1至M3的扭转指标(质量块之间的相对振幅或角度)。注意，在图12中，质量块M4几乎不移动。如图12中所示，在二次扭转共振模式中，质量块M2具有最大扭转(相对振幅)，因此可设想为了有效地减少驱动模式中的共振而降低车辆驱动轴70的扭转刚度Kθ2。

图13是示出装备有根据本实施例的车辆驱动轴10的车辆的整个振动系统的振动特性的一部分的图，并且是示出发动机14的发动机转速N_E与振动传递水平LV之间的关系的图。在图13中，虚线示出当传递转矩T超过预定转矩T1时发动机转速N_E与振动传递水平LV之间的关系，并且此外示出装备有根据相关技术的驱动轴70的车辆的振动系统中发动机转速N_E与振动传递水平LV之间的关系。注意，在根据本实施例的车辆驱动轴10中，在当传递转矩T超过预定转矩T1时的扭转刚性等于根据相关技术的驱动轴70的扭转刚性。然后，实线表示当传递转矩T低于或等于预定转矩T1时发动机转速N_E与振动传递水平LV之间的关系。如图13所示，与虚线相比，实线沿共振点降低的方向移动，即，沿发动机转速降低的方向移动。即，在根据本实施例的车辆驱动轴10中，当锁止离合器29在传递转矩T低于或等于预定转矩T1的低速区域L中接合时，与例如在传递转矩T超过预定转矩T1的加速期间等施加高负荷的情形相比，扭转刚性降低而降低了共振频率。这样，对于根据本实施例的车辆驱动轴10，当锁止离合器29在传递转矩T低于或等于预定转矩T1的低速区域L中接合时，与装备有根据相关技术的驱动轴70的车辆相比，即使当发动机转速N_E等于例如1500[rpm]时，振动传递水平LV也从振动传递水平LV1降低至预定的振动传递水平LV2。此外，对于根据本实施例的车辆驱动轴10，当锁止离合器29在传递转矩T低于或等于预定转矩T1的低速区域L中接合时，与装备有根据相关技术的驱动轴70的车辆相比，即使当发动机转速N_E为低于1500[rpm]的预定值N_E1时，振动传递水平LV也被抑制为相同值，即预定的振动传递水平LV1。

如上所述，对于根据本实施例的车辆驱动轴10，车辆驱动轴10构成车辆的动力传递路径的一部分并且设置成将动力传递到驱动轮24。车辆驱动轴10包括第一轴部44和第二轴部46。第一轴部44在其一端具有芯轴部50和套轴部48。芯轴部50和套轴部48沿轴线C方向纵向形成并被彼此同轴地固定。花键轴部54和第一接合突起52是分别为芯轴部50和套轴部48设置的。第二轴部46设置成与第一轴部44同轴。第二轴部46在其一端具有花键孔部58和第二接合突起60。花键孔部58被固定在花键轴部54上以使得花键孔部58不可相对于花键轴部54绕轴线C旋转。当第一接合突起52与第二接合突起60之间的相对扭转允许角度大于或等于预定值即间隙ψ时，第二接合突起60在周向上接触第一接合突起52。当第一接合突起52与第二接合突起60之间的相对扭转允许角度小于间隙ψ时，车辆驱动轴10仅经由芯轴部50传递转矩。当第一接合突起52与第二接合突起60之间的相对扭转允许角度大于或等于间隙ψ时，车辆驱动轴10不仅经由芯轴部50而且经由套轴部48传递比以上转矩大的转矩。然后，花键轴部54和第一接合突起52设置成在第一轴部44的一端在轴线C方向上彼此相邻，且花键孔部58和第二接合突起60设置成在第二轴部46的一端在轴线C方向上彼此相邻。因而，可精确和容易地加工这些花键轴部54、第一接合突起52、花键孔部58和第二接合突起60。即，当加工花键轴部54、第一接合突起52、花键孔部58和第二接合突起60时，存在这样的优点，例如，可将在轴线C方向上的基准设定在加工部位附近，或者可实现在不改变夹具保持部的状态下对加工部件进行加工的所谓的一次装卡加工。因而，可容易地执行精确的加工。因此，可将第一接合突起52与第二接合突起60之间在周向上的间隙ψ精确地设定在预定值，该间隙ψ决定车辆驱动轴10的扭转刚性的可变特性。

于是，当传递转矩T较低时，例如，与锁止离合器29在低速区域L中接合的情形中一样，车辆驱动轴10被置于低扭转刚性状态，其中转矩经由芯轴部50(花键轴部54和花键孔部58)传递。当传递转矩T较高时，例如，在加速期间，车辆驱动轴10被置于高扭转刚性状态，其中转矩不仅经由芯轴部50而且经由套轴部48(第一接合突起52和第二接合突起60)传递。因而，例如，当锁止离合器29在低速区域L中接合时，驱动系的一部分的扭转刚性降低，从而降低了驱动系的共振频率。因此，可抑制本来会发生的驱动系扭转共振的发生。

于是，例如，当在加速期间等传递较高转矩时，扭转刚性增大，因此可确保车辆驱动轴10的耐久性和车辆的控制稳定性。

即，对于根据本实施例的车辆驱动轴10，可精确和容易地加工车辆驱动轴10的部件，并且此外，可在确保耐久性和控制稳定性的同时抑制驱动系扭转共振的发生。

此外，对于根据本实施例的车辆驱动轴10，花键轴部54是形成在芯轴部50的顶端且以预定长度从花键轴部48的顶端面53突出的方形花键轴，第一接合突起52是在轴线C方向上突出并且在套轴部48的顶端绕轴线C以预定间隔形成的多个突起，花键孔部58具有在第二轴部46的端部56的中央穿设的花键孔，并且第二接合突起60是在轴线C方向上从第二轴部46的端面56突出并且绕轴线C以预定间隔形成以便在多个第一接合突起52和第二接合突起60之间形成周向上的预定间隙ψ的多个突起。因此，第一接合突起52是以这样的方式形成的：例如，将套轴部48的顶端面53设定为在轴线C方向上的基准，然后绕轴线C以预定间隔在顶端面53上开槽。花键轴部54是以这样的方式形成的：例如，对以预定长度在轴线C方向上从用作轴线C方向上的基准的套轴部顶端面53突出的芯轴部50进行齿切加工。此外，第二接合突起60是以这样的方式形成的：例如，在形成为具有对应于端面56的底面的封闭端圆筒状的第二轴部46的一端将端面56设定为在轴线C方向上的基准，然后绕轴线C以60度的间隔对在轴线C方向上从端面56的外周侧突出的圆筒形部分开槽。花键孔部58是以这样的方式形成的：例如，在内部齿切或冲压在端面56的中央穿设的导向孔。因而，当加工第一轴部44中的第一接合突起52和花键轴部54时，以及当加工第二轴部46中的第二接合突起60和花键孔部58时，存在这样的优点：例如，可实现在不改变夹具保持部的状态下对加工部件进行加工的所谓的一次装卡加工，或者可将在轴线C方向上的基准设定在加工部位附近。因而，可容易地执行精确的加工。

接下来，将描述本发明的另一实施例。注意，在以下对该实施例的描述中，相似的附图标记表示相似的部件，并且省略了对与上述实施例的构件类似的构件的重复描述。

图14是示出根据本发明的另一实施例的车辆驱动轴10的第一轴部80的剖视图，并且是与上述实施例中的图6相对应的视图。根据本实施例的第一轴部80包括两段式轴状部84和管状套轴部48。在分段式轴状部84的一端形成小直径芯轴部50和具有比芯轴部50的直径大的直径的基端82。套轴部48的一端被嵌合在基端82的外周面上并通过例如焊接等固定到分段式轴状部84上。

与根据上述实施例的第一轴部44相比，第一轴部80具有基本上相同的形状，但制造过程不同。即，根据本实施例的第一轴部80是按如下方式制造的。首先，将管状套轴部48的一端嵌合在分段式轴状部件84上并例如通过焊接等固定，该轴状部件84的一端例如通过车床等形成为两段式轴状。因而，轴状部件被形成为包括中空圆筒形套轴部48和圆柱状芯轴部50。套轴部48和芯轴部50具有在轴线C方向上的中部附近彼此固定的基端，并相对于所述基端在顶端侧沿轴线C方向纵向地形成且设置成彼此同轴。然后，与上述实施例的情形中一样加工轴状部件，以形成第一接合突起52和花键轴部54。

如上所述，根据本实施例的车辆驱动轴10包括第一轴部80，该第一轴部80具有类似于根据上述实施例的第一轴部44的形状并且包括在沿轴线C方向的一端彼此相邻地定位的花键轴部54和第一接合突起52。因此，可获得与上述实施例类似的有利效果。

参照附图详细描述了本发明的实施例；但是，本发明的方面并不局限于这些实施例。本发明的方面可被修改为以下可选实施例。

例如，在上述实施例中，车辆驱动轴10为设置在FF式前轮驱动车辆中的前轮差动齿轮单元与前轮之间的前轮驱动车轴。相反，例如，车辆驱动轴10可为用于全轮驱动车辆中的前轮驱动车轴，或设置在例如FR式、MR式或RR式后轮驱动车辆或全轮驱动车辆中的后轮差动齿轮单元与后轮之间的后轮驱动车轴。

此外，在上述实施例中，第一轴部44设置在内侧，即，设置在与差动齿轮单元22连结的一侧，且第二轴部46设置在外侧，即，设置在与驱动轮24连结的一侧。相反，第一轴部44和第二轴部46的位置可互换。

此外，在上述实施例中，第一轴部44具有花键轴部54，且第二轴部46具有花键孔部58。相反，第一轴部44可具有花键孔部58，且第二轴部46可具有花键轴部54。

此外，在上述实施例中，花键轴部54和花键孔部58由方形花键构成。相反，例如，花键轴部54和花键孔部58可由渐开线花键等构成。此外，连结结构并不局限于花键。相反，连结结构例如可由锯齿或键和键槽构成。简而言之，只需要连结结构将第一轴部44与第二轴部46连结以使得第一轴部44和第二轴部46不可绕轴线C旋转。

此外，在上述实施例中，花键轴部54的多个花键槽以及多个第一接合突起52形成为使得绕轴线C的相对相位彼此一致；但是，绕轴线C的相对相位可以不彼此一致。然后，花键轴部54的六个花键槽以及六个第一接合突起52均绕轴线C以预定间隔设置；然而，花键槽的数目可不同于第一接合突起52的数目。简而言之，仅需在第一轴部44与第二轴部46连结的状态下以周向上的预定间隙ψ设置第一接合突起52和第二接合突起60。

此外，在上述实施例中，在第一轴部44的套轴部48与芯轴部50之间，即，在套轴部48的内周面与芯轴部50的外周面之间，设置有封闭端环形槽55；然而，可以不设置封闭端环形槽55。简而言之，只需要套轴部48和芯轴部50相对于基端的顶端侧构造成可以以预定值相对于彼此扭转。

此外，在上述实施例中，第一轴部44的第一接合突起52和花键轴部54以及第二轴部的第二接合突起60和花键孔部58是使用加工中心通过所谓的一次装卡加工形成的；但是，即使当它们不是通过一次装卡加工而加工时，第一接合突起52和花键轴部54也在轴线C方向上彼此相邻地定位，并且第二接合突起60和花键孔部58也在轴线C方向上彼此相邻地定位。因而，有利的是，可精确地和容易地加工第一接合突起52、花键轴部54、第二接合突起60和花键孔部58。然后，第一接合突起52、花键轴部54、第二接合突起60和花键孔部58不仅可通过加工中心形成，而且可通过例如使用铣床、开槽机、滚齿机、键槽铣刀、绞孔机等切削而形成。此外，第一接合突起52、花键轴部54、第二接合突起60和花键孔部58不仅可通过以上切削而形成，而且可通过例如构件轧制等而形成。因而，各种类型的加工是可能的。

上述实施例只是说明性的。虽然未逐一示出不同于以上实施例的实施例，但是可在不脱离本发明的范围的情况下基于本领域技术人员的知识将本发明的方面修改或改进为各种形式。

Claims (4)

1.一种车辆驱动轴，所述车辆驱动轴构成车辆的动力传递路径的一部分并且设置成将动力传递到驱动轮，其特征在于包括：

第一轴部，所述第一轴部具有芯轴部和套轴部，所述芯轴部和所述套轴部在顶端分别具有第一连结部和第一接合部，且所述芯轴部和所述套轴部分别具有相互固定成一体的基端，且所述芯轴部和所述套轴部相互同轴地在轴线的方向上纵向延伸；以及

第二轴部，所述第二轴部与所述第一轴部同轴地设置并且具有第二连结部和第二接合部，其中，所述第二连结部被固定到所述第一连结部以使得所述第二连结部不可相对于所述第一连结部绕所述轴线旋转，并且当所述第一接合部与所述第二接合部之间的相对扭转角度大于或等于预定值时所述第二接合部在周向上接触所述第一接合部，其中，

当所述第一接合部与所述第二接合部之间的相对扭转角度小于所述预定值时，第一转矩经由所述芯轴部传递，并且

当所述第一接合部与所述第二接合部之间的相对扭转角度大于或等于所述预定值时，比所述第一转矩大的第二转矩不仅经由所述芯轴部而且经由所述套轴部传递。

2.根据权利要求1所述的车辆驱动轴，其中，

所述第一连结部是在所述芯轴部的顶端形成的花键轴部，

所述第一接合部是多个第一接合突起，所述第一接合突起在所述套轴部的顶端围绕所述轴线以预定间隔在所述轴线的方向上突出，

所述第二连结部是在所述第二轴部的一个端面的中央穿设的花键孔部，并且

所述第二接合部是多个第二接合突起，所述第二接合突起围绕所述轴线以预定间隔在所述轴线的方向上从所述第二轴部的所述一个端面突出，以便在所述多个第一接合突起与所述多个第二接合突起之间形成周向上的预定间隙。

3.一种车辆，其特征在于包括根据权利要求1或2所述的车辆驱动轴。

4.根据权利要求3所述的车辆，还包括：

变矩器，所述变矩器连接到用于推进所述车辆的动力源，传递来自所述动力源的动力，并且具有锁止离合器；以及

自动变速器，所述自动变速器将来自所述变矩器的动力传递到所述驱动轴，其中，

所述相对扭转角度的所述预定值是当所述自动变速器被设定在最低速档位时并且当在所述锁止离合器接合时能够传递到所述驱动轴的最大转矩被施加到所述驱动轴时，所述第一接合部与所述第二接合部之间围绕所述驱动轴的轴线的相对扭转角度。

Images