JP4972325B2 - 車両用プロペラシャフトの配置構造 - Google Patents

Description

本発明は、パワーユニットの駆動力をデファレンシャル装置に伝達する車両用プロペラシャフトの配置構造に関し、特にプロペラシャフトの前端部及び後端部がそれぞれカルダンジョイントからなる第１ジョイント及び第３ジョイントを介してパワーユニット及びデファレンシャル装置に連結された車両用プロペラシャフトの配置構造に関する。

一般に、四輪駆動車（ＡＷＤ）やフロントエンジンリヤドライブ（ＦＲ）等の車両の動力伝達系は、車体に対して前後方向に延在して配置されるプロペラシャフトの前端部がカルダンジョイントからなる第１ジョイントを介して車体前部に搭載したエンジン及び変速機を備えたパワーユニットに連結し、後端部がカルダンジョイントからなる第３ジョイントを介してデファレンシャル装置のピニオン軸に連結している。この種のプロペラシャフトは、プロペラシャフト自体の曲げ剛性を高めて高速回転時における危険回転速度を使用車速領域外に上げるためにジョイントで２分割されている。

この種の２分割されたプロペラシャフトは、例えば図８（ａ）に平面図を示し図８（ｂ）に側面図を示すように、フロントプロペラシャフト２と、このフロントプロペラシャフト２の後端にダブルオフセットジョイント（ＤＯＪ）等の第２ジョイント４を介して連結されるリヤプロペラシャフト３によって形成されている。このプロペラシャフト１の前端部がカルダンジョイントからなる第１ジョイント５を介してパワーユニット１０の出力軸１１に連結し、後端部がカルダンジョイントからなる第３ジョイント７を介してデファレンシャル装置１５のピニオン軸１６に連結され、フロントプロペラシャフト２の後端部がセンターマウント２０によって車体の下面に支持されている（例えば特許文献１参照）。

ここで、パワーユニット１０の出力軸１１にスリーブスプライン嵌合する第１ジョイント５のスリーブ軸６の軸心と第３ジョイント７に結合されたデファレンシャル装置１５のピニオン軸１６の軸心が平面視同軸上となる、いわゆる平面オフセットがない場合でも、側面視において第１ジョイント５及び第３ジョイント７がそれぞれジョイント側面角θ１、θ３を有する。この第１ジョイント５のジョイント側面角θ１に起因して出力軸１１に対してプロペラシャフト１の回転角速度が周期的に変化（回転２次不等角度：１８０ｄｅｇで１周期）する。この不等速な回転角速度の変化をプロペラシャフト１とデファレンシャル装置１５のピニオン軸１６を連結する第３ジョイント７のジョイント位相を第１ジョイント５に対して９０ｄｅｇずらすことによってキャンセルしてピニオン軸１６に伝達している。

一方、車両の発進時等の高負荷時、いわゆる１速全開発進等の最大トルク時（全開発進負荷時）におけるワインドアップ（ｗｉｎｄ−ｕｐ）によりデファレンシャル装置１５の前部側が上方に浮き上がるように回転揺動すると、第３ジョイント７のジョイント側面角θ３が増大し、このジョイント側面角θ３の増大に伴って第３ジョイント７の２次偶力が増大してデファレンシャル装置１５が大きく振動する。このデファレンシャル装置１５の振動を抑制する必要から予め高速走行等の軽負荷時（高速走行軽負荷時）における第３ジョイント７のジョイント側面角θ３を大きく設定し、ワインドアップによりデファレンシャル装置１５の前部側が上方に浮き上がるように回転揺動した際に第３ジョイント７のジョイント側面角θ３を減少させることにより第３ジョイント７に発生する２次偶力を抑制している。この第３ジョイント７のジョイント側面角θ３を予め大きく設定すると、必然的に第１ジョイント５のジョイント側面角θ１も大きくなる。

この大きなジョイント側面角θ１に起因して第１ジョイント５に大きな２次偶力が発生し、第１ジョイント５のスリーブ軸６を保持して第１ジョイント５の２次偶力を受け止めるパワーユニット１０側の反力が大きくなる。同様に、大きなジョイント側面角θ３により大きな２次偶力が発生する第３ジョイント７に連結されたピニオン軸１６を保持するデファレンシャル装置１５側の反力も大きくなる。従って、パワーユニット１０側の反力及びデファレンシャル装置１５側の反力の両反力を受け止めるセンターマウント２０の反力が大きくなり、センターマウント２０を取り付け支持する車体下面、特に車体フロアを振動させる。これは、手動変速機を備えたパワーユニットに対し、縦長の自動変速機を備えたパワーユニットを搭載した車両にあっては、フロントプロペラシャフト２が比較的短く、第１ジョイント５のジョイント側面角θ１が大きく、第１ジョイント５に発生する２次偶力も大きくなりパワーユニット１０側の反力が増大し、このパワーユニット１０側の反力の増大に伴ってセンターマウント２０の反力が増大して車体振動の発生がより顕著になる傾向がある。

図９はこの第１ジョイント５及び第３ジョイント７にそれぞれ発生する２次偶力とセンターマウント２０の反力の相対関係を示す図であり、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は側面図である。なお、矢印Ｒはパワーユニット１０の出力軸１１の回転方向を示し、この回転方向Ｒは車体前方側から後方を見て反時計回転方向である。

図９（ａ）に示すように、第１ジョイント５に発生す平面方向の２次偶力５ｙは第１ジョイント５のスリーブ軸６を保持するパワーユニット１０側の平面方向の反力、即ちパワーユニット平面反力１０ｙによって受け止められる。同様に、第３ジョイント７に発生する平面方向の２次偶力７ｙは、第３ジョイント７に連結されたピニオン軸１６を保持するデファレンシャル装置１５側の平面方向の反力、即ちデファレンシャル平面反力１５ｙによって受け止められる。

これらのパワーユニット平面反力１０ｙとデファレンシャル平面反力１５ｙの重合（１０ｙ＋１５ｙ）がプロペラシャフト１の中間部を支持するセンターマウント２０に作用し、これらパワーユニット平面反力１０ｙとデファレンシャル平面反力１５ｙの重合がセンターマウント２０により受け止める平面方向の反力、即ちセンターマウント平面反力２０ｙとなる。

一方、図９（ｂ）に示すように、第１ジョイント５に発生する側面視状態における上下方向の２次偶力５ｘは第１ジョイント５のスリーブ軸６を保持するパワーユニット１０側の上下方向の反力、即ちパワーユニット側面反力１０ｘによって受け止められる。同様に、第３ジョイント７に発生する上下方向の２次偶力７ｘは第３ジョイント７に連結されたピニオン軸１６を保持するデファレンシャル装置１５側の上下方向の反力、即ちデファレンシャル側面反力１５ｘによって受け止められる。

これらのパワーユニット側面反力１０ｘとデファレンシャル側面反力１５ｘの重合（１０ｘ＋１５ｘ）がセンターマウント２０に作用し、これらパワーユニット側面反力１０ｘとデファレンシャル側面反力１５ｘの重合がセンターマウント２０により受け止める上下方向の反力、即ちセンターマウント側面反力２０ｘとなる。

特開平７−３０９１４６号公報

一方、図１０（ａ）に平面図を示しかつ図１０（ｂ）に側面図を示すように、第１ジョイント５の十字軸５ａと第３ジョイント７の十字軸７ａがプロペラシャフト１の軸心を基準とする直交座標上に位置する同位相で制作されたプロペラシャフト１であっても、第１ジョイント５のスリーブ軸６に対して第３ジョイント７に結合されたピニオン軸１６が車幅方向、例えば車体右方向に偏倚（平面オフセット量δ）した、いわゆる平面オフセットされた状態で車載されると、第１ジョイント５におけるプロペラシャフト１に対するスリーブ軸６の相対揺動方向によって形成される平面（ジョイント平面）と、第３ジョイント７におけるプロペラシャフト１に対するピニオン軸１６の相対揺動方向によって形成される平面（ジョイント平面）のプロペラシャフト１の軸心に対する位相（ジョイント平面位相）が異なるため、無負荷時や高速走行軽負荷時に大きなジョイント平面位相が生じて、第１ジョイント５のジョイント角と第３ジョイント７のジョイント角をほぼ同じく設定しても第１ジョイント５によって生じたプロペラシャフト１の回転角速度の変化、即ち不等速性を第３ジョイント７でキャンセルすることができない。

図１１は、第１ジョイント５のスリーブ軸６とデファレンシャル装置１５のピニオン軸１６の平面オフセット量δとスリーブ軸６に対するピニオン軸１６の加速度をシミュレーション、実験或いは導出式により求めたものである。この図１２に示すように平面オフセット量δの増大に伴ってスリーブ軸６の回転に対するピニオン軸１６の加速度が増大し、平面オフセット量δの増大に伴って不等速性が顕著になることが確認できる。

一方、全開発進負荷時の第１ジョイント５と第３ジョイント７の相対配置は、デファレンシャル装置１５のワインドアップにより高速走行軽負荷時の配置状態から全開発進負荷時の配置状態に変移するに従って、第１ジョイント５のジョイント平面に対する第３ジョイント７のジョイント平面位相が次第に１８０ｄｅｇ（０ｄｅｇ）に近づき、第１ジョイント５に発生する２次偶力によるパワーユニット反力の振幅と第３ジョイント７の２次偶力によるデファレンシャル反力の振幅がほぼ同位相で重合することになり、これらほぼ同位相で重合したパワーユニット反力及びデファレンシャル反力を受け止めるセンターマウント２０のセンターマウント反力の振幅の最大値が大きくなる。

図１２は、無負荷時及び高速走行軽負荷時から全開発進負荷時への変移に伴う第１ジョイント５のジョイント平面に対する第３ジョイント７のジョイント平面位相の変移を示す図であり、無負荷時、高速走行軽負荷時、及び全開発進負荷時における図１０の矢視Ｉ及び矢視ＩＩを重合して模式的に示している。

例えば、高速走行軽負荷時において第１ジョイント５のジョイント平面に対し第３ジョイント６のジョイント平面位相が−５０ｄｅｇの遅れがあると仮定し、このときの第１ジョイント５のスリーブ軸６（図示細線６ａ）と第３ジョイント７に連結されたデファレンシャル装置１５のピニオン軸１６（図示細線１６ａ）の相対位置を示す。また、全開負荷発進時のスリーブ軸６とピニオン軸１６をそれぞれ太線６ｂ及び１６ｂで示し、無負荷時のスリーブ軸６とピニオン軸１６をそれぞれ破線６ｃ及び１６ｃで示す。

ここで高速走行軽負荷時から全開負荷発進時に移行すると、デファレンシャル装置１５のワインドアップにより第１ジョイント５のスリーブ軸６は細線で示す６ａから太線で示す６ｂに変化し、ピニオン軸１６は細線で示す１６ａから太線で示す１６ｂに変化する。このとき第１ジョント５のジョイント角の変化量に対し第３ジョイント７のジョイント角の変化量が極めて大きく、換言すると第１ジョイント５のジョイント平面の変化、即ち第１ジョイント５のジョイント平面の進みに対して第３ジョイント７のジョイント平面が大きく進み、第１ジョイント５のジョイント平面に対する第３ジョイント７のジョイント平面位相が例えば１６５ｄｅｇ（換言すると、不等速角度が１８０ｄｅｇで１周期であることから＋２５ｄｅｇ）となり１８０ｄｅｇ（０ｄｅｇ）に近づく。

従って、図１３に全開負荷発進時における第１ジョイント５のジョイント平面に対する第３ジョイント７のジョイント平面位相ρ（ρ＝９０ｄｅｇ）におけるパワーユニット反力、デファレンシャル反力、及びセンターマウント反力の各振幅Ａ、Ｂ、Ｃを示すように、第１ジョイント５の２次偶力に起因するパワーユニット反力の振幅Ａと、第３ジョイント７の２次偶力に起因するデファレンシャル反力の振幅Ｂがほぼ同位相となり、パワーユニット反力の振幅Ａとデファレンシャル反力の振幅Ｂの重合であるセンターマウント２０の反力の振幅Ｃ（＝振幅Ａ＋振幅Ｂ）の最大値が大きくなる。この大きなセンターマウント２０の反力の振幅Ｃによりセンターマウント２０を取り付け支持する車体下面、特に車体フロアを大きく振動する。

従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、プロペラシャフトの前端部及び後端部をデファレンシャルにそれぞれ連結する第１ジョイントのジョイント平面に対する第３ジョイントのジョイント平面位相を高速走行軽負荷時には小さくすると共に全開負荷発進時には大きくすることにより、高速走行軽負荷時の不等速性と全開負荷発進時のセンターマウント反力の低減が得られる車両用プロペラシャフトの配置構造を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に記載の車両用プロペラシャフトの配置構造の発明は、車体前部に搭載されたパワーユニットの出力軸にスリーブ軸が連結されたカルダンジョイントからなる第１ジョイントを介してプロペラシャフトの前端部が結合され、該プロペラシャフトの後端部が上記スリーブ軸に対し車幅方向にオフセットして配置されたデファレンシャル装置のピニオン軸にカルダンジョイントからなる第３ジョイントを介して連結されると共に、上記プロペラシャフトの中間部がセンターマウントを介して車体に支持された車両用プロペラシャフトの配置構造において、高速走行軽負荷時における上記第１ジョイントのジョイント平面に対する上記第３ジョイントのジョイント平面位相が、全開発進負荷時における第１ジョイントのジョイント平面に対する上記第３ジョイントのジョイント平面位相より小さいことを特徴とする。

上記目的を達成する請求項２に記載の車両用プロペラシャフトの配置構造の発明は、車体前部に搭載されたパワーユニットの出力軸にスリーブ軸が連結されたカルダンジョイントからなる第１ジョイントを介してプロペラシャフトの前端部が結合され、該プロペラシャフトの後端部が上記スリーブ軸に対し車幅方向にオフセットして配置されたデファレンシャル装置のピニオン軸にカルダンジョイントからなる第３ジョイントを介して連結されると共に、上記プロペラシャフトの中間部がセンターマウントを介して車体に支持された車両用プロペラシャフトの配置構造において、高速走行軽負荷時における上記第１ジョイントのジョイント平面に対する上記第３ジョイントのジョイント平面位相が略０ｄｅｇであることを特徴とする。

上記目的を達成する請求項３に記載の車両用プロペラシャフトの配置構造の発明は、車体前部に搭載されたパワーユニットの出力軸にスリーブ軸が連結されたカルダンジョイントからなる第１ジョイントを介してプロペラシャフトの前端部が結合され、該プロペラシャフトの後端部が上記スリーブ軸に対し車幅方向にオフセットして配置されたデファレンシャル装置のピニオン軸にカルダンジョイントからなる第３ジョイントを介して連結されると共に、上記プロペラシャフトの中間部がセンターマウントを介して車体に支持された車両用プロペラシャフトの配置構造において、全開発進負荷時における第１ジョイントのジョイント平面に対する上記第３ジョイントのジョイント平面位相が略９０ｄｅｇであることを特徴とする。

上記目的を達成する請求項４に記載の車両用プロペラシャフトの配置構造の発明は、車体前部に搭載されたパワーユニットの出力軸にスリーブ軸が連結されたカルダンジョイントからなる第１ジョイントを介してプロペラシャフトの前端部が結合され、該プロペラシャフトの後端部が上記スリーブ軸に対し車幅方向にオフセットして配置されたデファレンシャル装置のピニオン軸にカルダンジョイントからなる第３ジョイントを介して連結されると共に、上記プロペラシャフトの中間部がセンターマウントを介して車体に支持された車両用プロペラシャフトの配置構造において、高速走行軽負荷時における上記第１ジョイントのジョイント平面に対する上記第３ジョイントのジョイント平面位相が略０ｄｅｇであり、全開発進負荷時における第１ジョイントのジョイント平面に対する上記第３ジョイントのジョイント平面位相が略９０ｄｅｇであることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか１項の車両用プロペラシャフトの配置構造において、上記センターマウントの車幅方向の配置により、上記第１ジョイントのジョイント平面角と第３ジョイントのジョイント平面角を均一にすることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項２〜５のいずれか１項の車両用プロペラシャフトの配置構造において、上記センターマウントの車体上下方向の配置により、高速走行軽負荷時における第１ジョイントのジョイント側面角と第３ジョイントのジョイント側面角を均一にすることを特徴とする。

上記請求項１の発明によると、高速走行軽負荷時における第１ジョイントのジョイント平面に対する第３ジョイントのジョイント平面位相を小さくすることにより高速走時の不等速性が抑制できる。一方、全開発進負荷時の第１ジョイントのジョイント平面に対する第３ジョイントのジョイント平面位相を大きくすることによってパワーユニット反力とデファレンシャル反力の位相差が大きくなり、パワーユニット反力とデファレンシャル反力の重合であるセンターマウント反力の最大値が抑制できる。

請求項２の発明によると、高速走行軽負荷時における第１ジョイントのジョイント平面に対する第３ジョイントのジョイント平面位相を略０ｄｅｇとすることによって、高速走行軽負荷時の不等速性が抑制できる。一方、全開発進負荷時の第１ジョイントのジョイント平面に対する第３ジョイントのジョイント平面位相が大きくなり、パワーユニット反力とデファレンシャル反力の位相差が大きくなり、パワーユニット反力とデファレンシャル反力の重合であるセンターマウント反力の最大値が抑制できる。

請求項３の発明によると、全開走行軽負荷時における第１ジョイントのジョイント平面に対する第３ジョイントのジョイント平面位相を略９０ｄｅｇとすることによってパワーユニット反力とデファレンシャル反力の位相差が大きくなり、パワーユニット反力とデファレンシャル反力の重合であるセンターマウント反力の最大値が抑制される。一方、高速走行軽負荷時における第１ジョイントのジョイント平面に対する第３ジョイントのジョイント平面位相が小さくなり、高速走行軽負荷時の不等速性が抑制できる。

請求項４の発明によると、高速走行軽負荷時における第１ジョイントのジョイント平面に対する第３ジョイントのジョイント平面位相を略０ｄｅｇとすることによって高速走行軽負荷時の不等速性が抑制できる。一方、全開走行軽負荷時における第１ジョイントのジョイント平面に対する第３ジョイントのジョイント平面位相を略９０ｄｅｇとすることによってパワーユニット反力とデファレンシャル反力の位相差が大きくなり、パワーユニット反力とデファレンシャル反力の重合であるセンターマウント反力の最大値が低減される。

請求項５の発明によると、センターマウントの車幅方向の配置によって、第１ジョイントのジョイント平面角と第３ジョイントのジョイント平面角を均一にすることにより、高速走行軽負荷時と全開発進負荷時の間の変移に伴う第１ジョイントのジョイント平面の位相変化量に対する第３ジョイントのジョイント平面の位相変化量が増大して、全開発進負荷時の第１ジョイントのジョイント平面に対する第３ジョイント平面位相が大きくなり、センターマウントの振幅が抑制できる。

請求項６の発明によると、センターマウントの上下方向の配置によって、高速走行軽負荷時における第１ジョイントのジョイント側面角と第３ジョイントのジョイント側面角を均一にすることにより、高速走行軽負荷時における不等速性が抑制できる。

以下本発明に係る車両用プロペラシャフトの締結部構造の実施の形態を、図を参照して説明する。なお、各図において上記図８〜図１３と対応する部分には同一符号を付している。

図１は本実施の形態におけるプロペラシャフト１の配置を示し、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図である。

プロペラシャフト１は、フロントプロペラシャフト２と、このフロントプロペラシャフト２の後端にＤＯＪ等の第２ジョイント４を介して連結されるリヤプロペラシャフト３によって形成されている。このプロペラシャフト１の前端部がカルダンジョイントからなる第１ジョイント５を介してパワーユニット１０の出力軸１１に連結し、後端部がカルダンジョイントからなる第３ジョイント７を介してデファレンシャル装置１５のピニオン軸１６に連結され、プロペラシャフト１の中間部となるフロントプロペラシャフト２の後端部をセンターマウント２０によって車体の下面に支持している。なお、矢印Ｒはパワーユニット１０の出力軸１１の回転方向を示し、この回転方向Ｒは車体前方側から後方を見て反時計回転方向である。

更に、全開発進負荷時におけるワインドアップによりデファレンシャル装置１５の前部側が上方に浮き上がるように回転揺動すると、第３ジョイント７のジョイント側面角θ３が増大し、これに伴って第３ジョイント７の２次偶力が増大して車体下面に支持されたデファレンシャル装置１５が振動する。このデファレンシャル装置１５の振動を抑制するため高速走行軽負荷時における第３ジョイント７のジョイント側面角θ３を大きく設定し、ワインドアップによりデファレンシャル装置１５が回転揺動した際に第３ジョイント７のジョイント側面角θ３を減少させることにより第３ジョイント７に発生する２次偶力を抑制している。この第３ジョイント７のジョイント側面角θ３の増大に伴って第１ジョイント５のジョイント側面角θ１も大きくなる。

また、図１（ａ）に示しように、第１ジョイント５のスリーブ軸６に対し第３ジョイント７に結合されたピニオン軸１６が車幅方向、本実施の形態では車幅方向右側に平面オフセット量δ偏倚した、いわゆる平面視オフセットされた状態で車載されている。

ここで、第１ジョイント５のジョイント平面に対する第３ジョイント７のジョイント平面位相を、従来の第１ジョイント５のジョイント平面に対する第３ジョイント７のジョイント平面位相が９０ｄｅｇである状態に対し「適正角」だけ進み位相に設定されている。ここで、「適正角」とはスリーブ軸６とピニオン軸１６の平面オフセット量δに応じて発生する第１ジョイント５のジョイント平面に対する第３ジョイント７のジョイント平面位相を打ち消す程度のジョイント平面位相である。

この「適正角」だけ第１ジョイント５のジョイント平面に対する第３ジョイント７のジョイント平面位相を進めることによって、高速走行軽負荷時には第１ジョイント５のジョイント角によって生じるプロペラシャフト１の不等速性を第３ジョイント７でキャンセルする。一方、高速走行軽負荷時の第１ジョイント５のジョイント平面に対する第３ジョイント７のジョイント平面位相から、全開発進負荷時における第１ジョイント５のジョイント平面に対する第３ジョイント７のジョイント平面位相の変化量を９０ｄｅｇに近づけるように設定する。即ち、第１ジョイント５と第３ジョイント７の平面投影角を同程度とする。

また、全開発進負荷時には第３ジョイント７のジョイント側面角θ３を、第３ジョイント７のジョイント中心が微小角上方に凸になるように設定する。これらにより、第１ジョイント５の２次偶力と第３ジョイント７の２次偶力が逆相となり、それらの２次偶力に起因するパワーユニット反力及びデファレンシャル反力の重合であるセンターマウント２０のセンターマウント反力を低減させる。

以下、図１０に示す従来のプロペラシャフトの配置構造も参照して具体的に本実施の形態によるプロペラシャフトの配置構造を詳細に説明する。

図１０に示す従来のプロペラシャフトの配置構造が、第１ジョイント５のジョイント平面に対する第３ジョイント７のジョイント平面位相が−５０ｄｅｇ遅れである場合及び図１に示す本実施の形態を比較しつつ図１２を参照して説明する。

この図１０に示す従来のプロペラシャフト構造に対し、図１に示すプロペラシャフト１は、高速走行軽負荷時における第１ジョイント５のジョイント平面に対する第３ジョイント７のジョイント平面位相を小さくして高速走行軽負荷時の不等速性を低減すべく、第１ジョイント５のジョイント平面に対する第３ジョイント７のジョイント平面位相を約−１０ｄｅｇ遅れとするために、従来−５０ｄｅｇ遅れていた第３ジョイント７のジョイント平面位相を４０ｄｅｇ進める。ここで、第１ジョイント５のジョイント平面に対する第３ジョイント７のジョイント平面位相を０ｄｅｇでなく−１０ｄｅｇ遅れとするのは、全開発進負荷時の負荷によりプロペラシャフト１自体が捩れるプロペラシャフト１の捩り弾性を考慮して不等速性が極小値となる解析結果に基づくもので、全開発進負荷時におけるプロペラシャフト１の捩れ角を１０ｄｅｇと設定することによる。

これにより高速走行軽負荷時に第１ジョイント５のジョイント平面に対して第３ジョイント７のジョイント平面位相が従来の−５０ｄｅｇから＋４０ｄｅｇだけ進角して−１０ｄｅｇ（＝−５０ｄｅｇ＋４０ｄｅｇ）となり、全開発進負荷時に＋２５ｄｅｇの進み位相であった第１ジョイント５のジョイント面に対する第３ジョイント７のジョイント面位相が、＋４０ｄｅｇ進角して＋６５ｄｅｇ（＝２５ｄｅｇ＋４０ｄｅｇ）の進みとなる。

図２はタイヤトルクに対する第１ジョイント５及び第３ジョイント７のジョイント角変化及びタイヤトルクに対するプロペラシャフト１の捩れ角αの変化を示し、図３はタイヤトルクに対する第１ジョイント５のジョイント平面変化、第３ジョイント７のジョイント平面変化、及び第１ジョイント５のジョイント平面に対する第３ジョイント７のジョイント平面位相を示す図である。

これら図２及び図３に示すように、高速走行軽負荷時から全開発進負荷時への移行によるタイヤトルク増加に伴うデファレンシャル装置１５の揺動により、タイヤトルクの増加に従って第１ジョイント５のジョイント側面角θ１が漸次減少する一方、第３ジョイント７のジョイント側面角θ３が漸次増加する。これにより、第１ジョイント５のジョイント平面に対する第３ジョイント７のジョイント平面位相が高速走行軽負荷時の−１０ｄｅｇ（＝−５０ｄｅｇ＋４０ｄｅｇ）から全開負荷発進時の＋６５ｄｅｇ（＝２５ｄｅｇ＋４０ｄｅｇ）と進む。

これにより、全開発進負荷時に＋２５ｄｅｇの進み位相であった第１ジョイント５のジョイント平面に対する第３ジョイント７のジョイント面位相が＋６５ｄｅｇの進み位相となり、図４に示すように第１ジョイント５の２次偶力によるパワーユニット反力の振幅Ａと、第３ジョイント７の２次偶力によるデファレンシャル反力の振幅Ｂの位相がずれて大きな位相差が生じ、この位相差によりパワーユニット反力の振幅Ａとデファレンシャル反力の振幅Ｂの重合であるセンターマウント２０の反力の振幅Ｃの最大値が抑制される。

表２に高速走行軽負荷時における第１ジョイント平面に対する第３ジョイント７のジョイント平面位相ρが−５０ｄｅｇ遅れている従来の例と、ジョイント平面位相を４０ｄｅｇ進角した例における全開発進負荷時におけるパワーユニット反力Ａ、センターマウント反力Ｃ、リヤデファレンシャル反力Ｂの一例を示す。

次にセンターマウント２０を移動した場合について説明する。

図５は、無負荷時及び高速走行軽負荷時から全開発進負荷時における第１ジョイント５に対する第３ジョイント７のジョイント平面位相の変移を示す図であり、無負荷時、高速走行軽負荷時、及び全開発進負荷時における１図の矢視Ｉ及び矢視ＩＩを重合して模式的に示している。高速走行軽負荷時おける第１ジョイント５のスリーブ軸６及び第３ジョイント７に連結されたデファレンシャル装置１５のピニオン軸１６を細線６ａ及び１６ａで示し、全開負荷発進時のスリーブ軸６とピニオン軸１６をそれぞれ太線６ｂ及び１６ｂで示し、無負荷時のスリーブ軸６とピニオン軸１６をそれぞれ破線６ｃ及び１６ｃで示す。

また、図６はセンターマウント２０の車幅方向移動後におけるタイヤトルクと第１ジョイント５のジョイント平面、第３ジョイント７のジョイント平面及び第１ジョイント５のジョイント平面に対する第３ジョイント７のジョイント平面位相の相対関係を、図７はセンターマウント２０の移動前と移動後における第１ジョイント５のジョイント平面に対する第３ジョイント７のジョイント平面位相の相対関係を示す図である。

例えば、センターマウント２０を、第１ジョイント５のスリーブ軸６に対して第３ジョイント７に結合されたピニオン軸１６が平面オフセットしている方向である車体右方向に移動する。このセンターマウント２０の移動により第１ジョイント５のジョイント平面角θ２が増大すると共に、第３ジョイント７のジョイント平面角θ４が減少して第１ジョイント５のジョイント平面角θ２と第３ジョイント７のジョイント平面角θ４が互いに接近或いは均一になり、これに伴い第１ジョイント５のジョイント平面の位相変化速度が減少する一方、第３ジョイント７におけるジョイント平面の位相変化速度が第３ジョイント７のジョイント側面角θ３が０ｄｅｇ付近において遅くなる。この結果、高速走行軽負荷時と全開発進負荷時の移行に伴う第１ジョイント５のジョイント平面に対する第３ジョイント平面位相の変化量が増大して全開発進負荷時のジョイント平面位相が大きくなる。この全開発進負荷時のジョイント平面位相の増大に伴って、第１ジョイント５の２次偶力によるパワーユニット反力の振幅Ａと、第３ジョイント７の２次偶力によるデファレンシャル反力の振幅Ｂの位相がずれて、パワーユニット反力の振幅Ａとデファレンシャル反力の振幅Ｂの重合であるセンターマウント２０の反力の振幅Ｃの最大値が減少する。

また、センターマウント２０を車体上方に移動すると、第１ジョイント５のジョイント側面角θ１及び第３ジョイント７のジョイント側面角θ２が共に大きくなり、高速走行軽負荷時における第３ジョイント７のジョイント平面位相の変化速度が緩やかになり、全体として高速走行経負荷時のジョイント位相の変化速度が緩やかになる。

従って、走行に伴うタイヤトルクの負荷による第１ジョイント５のジョイント平面に対する第３ジョイント７のジョイント平面位相の変化に対し、無負荷時より高速走行軽負荷時の位相を小さく設定して高速走行経負荷時のジョイント位相を小さくすると共に、高速走行軽負荷付近の負荷変動によるジョイント位相変化
を小さくすることによって、高速走行軽負荷時に発生するプロペラシャフト１の不等速性を抑制できる。

一方、高速走行軽負荷時及び全開発進負荷時の第１ジョイント５のジョイント平面に対する第３ジョイント７のジョイント平面位相の変化量を９０ｄｅｇ程度とし、全開発進時の第１ジョイント５のジョイント平面に対する第３ジョイント７のジョイント平面位相を９０ｄｅｇ付近とすることによって、センターマウント２０における第１ジョイント５の２次偶力によるパワーユニット反力を第３ジョイント７の２次偶力によりキャンセルして、第１ジョイント５による２次偶力の増加によるセンターマウント反力を低減することができる。

このセンターマウント反力の減少分を考慮して、第１ジョイント５のジョイント角を第３ジョイント７のジョイント角に近似或いは均衡が得られる大きさにすることも可能である。これにより等速性を向上を図ると共に設定の自由度の拡大を図ることができる。これにより、高速走行時の不等速性の改善と全開発進時の起振力低減、即ち振動の発生を抑制することができる。

なお、上記実施の形態では、パワーユニット１０の出力軸１１の回転方向を車体前方方向から後方を見て反時計回転方向で、かつ第１ジョイント５のスリーブ軸６に対しデファレンシャル装置１５のピニオン軸１６が車体右方向に平面オフセットした場合を例に説明したが、出力軸１１の回転方向を車体前方から後方を見て時計回転方向で、かつスリーブ軸６に対しピニオン軸１６が車体左方向に平面オフセットしても同様である。

本発明の実施の形態に係わるプロペラシャフトの配置構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 タイヤトルクに対する第１ジョイント及び第３ジョイントのジョイント角変化及びタイヤトルクに対するプロペラシャフトの捩れ角の変化を示す図である。 タイヤトルクに対する第１ジョイント及び第３ジョイントのジョイント平面変化、及び第１ジョイントのジョイント平面に対する第３ジョイントのジョイント平面位相を示す図である。 全開発進負荷時におけるパワーユニット反力の振幅、デファレンシャル反力の振幅、及びセンターマウント反力の振幅を示す図である。 無負荷時及び高速走行軽負荷時から全開発進負荷時における第１ジョイントに対する第３ジョイントのジョイント平面位相の変移を示す図である。 センターマウントの移動後におけるタイヤトルクとジョイント平面位相の相対関係を示す図である。 センターマウントの移動前と移動後におけるタイヤトルクとジョイント平面位相の相対関係を示す図である。 従来のプロペラシャフトの配置構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 第１ジョイント及び第３ジョイントの２次偶力とセンターマウントの反力の相対関係を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 プロペラシャフトの配置構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 平面オフセット量とスリーブ軸に対するピニオン軸の加速度を示す図である。 無負荷時及び高速走行軽負荷時から全開発進負荷時におけるジョイント平面位相の変移を示す図である。 全開負荷発進時における第１ジョイントのジョイント面に対する第３ジョイントのジョイント平面位相におけるパワーユニット反力、デファレンシャル反力、及びセンターマウント反力の各振幅を示す図である。

符号の説明

１ プロペラシャフト
２ フロントプロペラシャフト
３ リヤプロペラシャフト
４ 第２ジョイント
５ 第１ジョイント
６ スリーブ軸
７ 第３ジョイント
１０ パワーユニット
１１ 出力軸
１５ デファレンシャル装置
１６ ピニオン軸
２０ センターマウント
θ１ 第１ジョイントのジョイント側面角
θ２ 第１ジョイントのジョイント平面角
θ３ 第３ジョイントのジョイント側面角
θ４ 第３ジョイントのジョイント平面角
δ 平面オフセット量
Ａ パワーユニット反力の振幅
Ｂ デファレンシャル反力の振幅
Ｃ センターマウント反力の振幅

Claims (6)

1. 車体前部に搭載されたパワーユニットの出力軸にスリーブ軸が連結されたカルダンジョイントからなる第１ジョイントを介してプロペラシャフトの前端部が結合され、該プロペラシャフトの後端部が上記スリーブ軸に対し車幅方向にオフセットして配置されたデファレンシャル装置のピニオン軸にカルダンジョイントからなる第３ジョイントを介して連結されると共に、上記プロペラシャフトの中間部がセンターマウントを介して車体に支持された車両用プロペラシャフトの配置構造において、
   高速走行軽負荷時における上記第１ジョイントのジョイント平面に対する上記第３ジョイントのジョイント平面位相が、全開発進負荷時における第１ジョイントのジョイント平面に対する上記第３ジョイントのジョイント平面位相より小さいことを特徴とする車両用プロペラシャフトの配置構造。
2. 車体前部に搭載されたパワーユニットの出力軸にスリーブ軸が連結されたカルダンジョイントからなる第１ジョイントを介してプロペラシャフトの前端部が結合され、該プロペラシャフトの後端部が上記スリーブ軸に対し車幅方向にオフセットして配置されたデファレンシャル装置のピニオン軸にカルダンジョイントからなる第３ジョイントを介して連結されると共に、上記プロペラシャフトの中間部がセンターマウントを介して車体に支持された車両用プロペラシャフトの配置構造において、
   高速走行軽負荷時における上記第１ジョイントのジョイント平面に対する上記第３ジョイントのジョイント平面位相が略０ｄｅｇであることを特徴とする車両用プロペラシャフトの配置構造。
3. 車体前部に搭載されたパワーユニットの出力軸にスリーブ軸が連結されたカルダンジョイントからなる第１ジョイントを介してプロペラシャフトの前端部が結合され、該プロペラシャフトの後端部が上記スリーブ軸に対し車幅方向にオフセットして配置されたデファレンシャル装置のピニオン軸にカルダンジョイントからなる第３ジョイントを介して連結されると共に、上記プロペラシャフトの中間部がセンターマウントを介して車体に支持された車両用プロペラシャフトの配置構造において、
   全開発進負荷時における第１ジョイントのジョイント平面に対する上記第３ジョイントのジョイント平面位相が略９０ｄｅｇであることを特徴とする車両用プロペラシャフトの配置構造。
4. 車体前部に搭載されたパワーユニットの出力軸にスリーブ軸が連結されたカルダンジョイントからなる第１ジョイントを介してプロペラシャフトの前端部が結合され、該プロペラシャフトの後端部が上記スリーブ軸に対し車幅方向にオフセットして配置されたデファレンシャル装置のピニオン軸にカルダンジョイントからなる第３ジョイントを介して連結されると共に、上記プロペラシャフトの中間部がセンターマウントを介して車体に支持された車両用プロペラシャフトの配置構造において、
   高速走行軽負荷時における上記第１ジョイントのジョイント平面に対する上記第３ジョイントのジョイント平面位相が略０ｄｅｇであり、全開発進負荷時における第１ジョイントのジョイント平面に対する上記第３ジョイントのジョイント平面位相が略９０ｄｅｇであることを特徴とする車両用プロペラシャフトの配置構造。
5. 上記センターマウントの車幅方向の配置により、上記第１ジョイントのジョイント平面角と第３ジョイントのジョイント平面角を均一にすることを特徴とする請求２〜４のいずれか１項に記載の車両用プロペラシャフトの配置構造。
6. 上記センターマウントの車体上下方向の配置により、高速走行軽負荷時における第１ジョイントのジョイント側面角と第３ジョイントのジョイント側面角を均一にすることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の車両用プロペラシャフトの配置構造。
   

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