プロペラシャフトおよびドライブシャフト（自動車)

ドライブライン、差動および道の車輪ドライブ

プロペラシャフトは普遍的な接合箇所を通して車の最終的なドライブギヤに変速機を接続し、ドライブ 普遍的な接合箇所はドライブが可変的な角度によって送信されるようにする。 駆動系は、道路車輪からの駆動推力を車体に伝達するための構成である。 最終的なドライブはプロペラシャフトと差動間の輸送システムである。 差動メカニズムは最終的なドライブの中心の部分に造られる。 これは回転を取っている間車輪が車の推進力と干渉しないで異なった速度で回るようにする。 後輪駆動の場合、後車軸は、車両の重量をサポートすることに加えて、道路の車輪を駆動するためのギアとシャフト機構が含まれている、”ライブ”です。 この章では、後輪駆動システムのためのすべてのこれらのサブシステムを扱っています。 また、それは簡単に前輪駆動と四輪駆動システムを提示します。
26.1.

プロペラシャフトとドライブシャフト

プロペラシャフトは、時にはカーデンシャフトと呼ばれ、ギアボックスからリアアクスルに動力を伝達します。 通常シャフトに管状セクションがあり、一つまたは二つの部分から成っている構造でなされる。 二つの部分から成った整理はゴム製取付けられた軸受けによって中間ポイントで支えられる。 短いドライブシャフトは最終的なドライブアセンブリからの前部および後輪駆動レイアウトの道の車輪への力の伝達のために組み込まれる。
26.1.1.

プロペラシャフト

このシャフトは、駆動トルクのねじれ作用に抵抗するために強くなければならず、ねじり衝撃を吸収するために弾力性がなければ 重心がシャフトの軸と一致しないときに振動が発生するため、自重で垂れ下がる自然な傾向に抵抗する必要があります。
管状部プロペラシャフトは、通常の使用では、(i)、(ii)の大き抵抗の許容誤差は、特にsag(こんにちは)は良いねじり強度、(iv)低抵抗（低慣性)の変化角速度を生じる場合hookes型カップリング使用の駆動軸に通します。 プロペラシャフトは、特にオーバードライブギヤの使用中に高速で回転することが多いため、設計仕様と良好なバランスの限界を満たして製造され、修理されなければならない。
完全な静的な直線の後でさえ、シャフトの弛み（すなわち 自身の重量による中心の弓を）形作ります。 このたるみが過剰になると、シャフトの回転により遠心効果により弓が増加する。 この変形、またはシャフトの鞭は、旋回速度に近づくにつれて激しくなる振動を設定します。 この条件が発生する臨界速度は、二つの重要な寸法、すなわち、チューブの平均直径とシャフトの長さに依存する。
道路車両のプロペラシャフトは十分に長く、一般的に高速で動作するため、一定の臨界速度で旋回が発生する可能性があります。 これにより、伝達されたトルクによって引き起こされるせん断応力よりも高い材料内の曲げ応力が生成される。 臨界速度はシャフトの質量の減少とともに増加するが、断面の慣性モーメントは増加する。 プロペラシャフトが旋回する傾向を減らし、そうするためには、管状にし、完全にバランスをとる必要があります。
プロペラシャフトの臨界速度は、チューブの直径として直接変化し、長さの二乗として逆に変化する。 したがって、シャフトの臨界速度周波数を駆動速度範囲以上に保つために、直径は可能な限り大きく、長さは可能な限り短く選択される。 普遍的な接合箇所間の1.5mの長さ上のプロペラシャフトにより不均衡問題を引き起こす。 シャフトの長さは二つの部分から成ったプロペラシャフトが付いている長い伝達延長ハウジングそして中心の普遍的な接合箇所の使用 使用されたとき、中心の普遍的な接合箇所は車のシャーシから絶縁される中心サポート軸受けによって支えられる。 プロペラシャフトの管は通常0の内でまっすぐになる平らなシートから転がされます。25のmm、ふれおよび0.00018kg-m.の内で釣り合ったこれは回転を最小にするために縦方向の軸線の中心で中心の固まりを非常にほぼ保つ。 臨界速度は次のように与えられます,

プロペラシャフトは、計算された臨界速度が最大出力でエンジン回転数よりも約60パーセント高いように設計されています。 プロペラシャフトはまた伸縮性がある限界にそれらに重点を置くのに必要なトルクであるある特定のトルクの評価のために設計することがで

後輪および四輪駆動の多くの車両は、ギアボックスと最終駆動の間に長いプロペラシャフトを必要とします。 このような状況では、ドライブラインは通常分割され、分割点でシャフトを支持するためにベアリングが取り付けられます（図。 26.1). この軸受けはゴムに他ではボディに送信される振動を吸収するために取付けられます。
車軸の動きは後軸に限定され、この動きに対応するためにユニバーサルジョイントが装着されているが、車体のわずかな屈曲を可能にするために前軸に余分なジョイントが必要である。 二つの部分から成ったシャフトのレイアウトに合うホックタイプのカップリングの正しいドライブ角度を維持することは事実上不可能である従って一つ以上のCVの接合箇所は多くの整理で使用される。
図に示す複合プロペラシャフト。 26.2は分割された配置の代替である。 管状シャフトはガラスおよびカーボン繊維の使用によって増強される、普遍的な接合箇所への関係のための鋼鉄栓と結ばれるエポキシ樹脂からな 従来のツーピーススチールシャフトアレンジよりも複合シャフトの利点は、
(i)約50%の軽量化です。
(ii)高い内部衝撃吸収性。
(こんにちは)良い騒音、振動、激し(NVH)。 （iv）例外的な耐食性。
例26.1. 自動車エンジンは162Nmの最高のトルクを開発する。 伝達の低いギヤ比率は背部車軸比率は4.25であるが、2.75です。 有効な車輪の半径は0.325mであり、タイヤと路面間の摩擦係数は0.6です。 許容される
せん断応力が32373x104Paの場合、負荷がほぼねじりであると仮定して、最大軸径を決定します。 各車輪に許容される最大荷重は何ですか？

全体のギア比=2.75×4.25

26.1. プロペラシャフトの特徴。 A.プロペラシャフト。 B.後車軸の動き。

例26.2. エンジンはトルクが最高のとき29.5kWat2000のrpmを開発する。 最下ギヤ比率は3:1であり、背部車軸減少は4.5:1です。 各駆動車軸の負荷は車が十分に荷を積まれるとき7357.5Nです。 タイヤ上の道の車輪の直径は、0です。タイヤと棒間の付着の71のmそして係数は0.6です。
軸の材料の許容応力が22072.5x104Paを超えない場合は、車軸軸の直径を求めます。

両方とも一緒に圧力を設計するには比較して余りにもより少しである中心で最高の圧力を作り出す。 ここでもねじりによるせん断応力の強度は、表面で最も高く、車軸の中心ではゼロである。 従ってシャフトは直接せん断でかなり安全です。
車軸の直径–35.3mm。Ans。
26.1.2.

ドライブシャフト

これらのシャフトは、長さが比較的短く、スペースが制限されている場合、サスペンションの動きのための隙間を提供するため 懸濁液の偏向による大きい道の車輪の動きと結合される道の車輪と最終的なドライブハウジング間の短い間隔により普遍的な接合箇所の最高の ドライブシャフトの各端にCVの接合箇所は角度の条件を満たし、突進CVの接合箇所は長さの変更を収容する。 独立した後部懸濁液を持っている後輪駆動車は固定最終的なドライブアセンブリに道の車輪を接続するためにドライブシャフトを必要とします。 これらの車で普通突進タイプCVの接合箇所はドライブシャフトの各端に組み込まれる。
26.1.3.

プロペラシャフト振動

小型車やショートバンやトラックは、望ましくない振動を持たずにフロントエンドにスリップジョイントを備えた単一のプロペラシャフトを組み込んでいる。 ホイールベースが長い車は、一定の運転条件下で垂れ下がったり旋回したりする傾向がある長いプロペラシャフトを必要とする（図。 26.3). その結果、車両の車体に共振振動が設定され、シャフトが旋回するにつれて車体が振動するようになる。
プロペラシャフトの共振周波数が振動を引き起こす主な要因は、以下のようにグループ化することができます :
(i)プロペラシャフトに関連する要因は、(a)シャフトの直径と長さ、
(6)組み立てられたシャフトと関節のバランス、および(c)シャフトの曲げ抵抗です。

図。 26.3. 1つのスリップ接合箇所および2つの普遍的な接合箇所を使用して簡単なワンピースのプロペラシャフト。
(ii)車体に関連する要因は、
(a)車体構造の種類と形状、補強
ボックスセクションなどです。、（6）ボディ構造内の部品の位置、
および
（c）エンジンおよび伝達台紙、ばねの薮のパネルの絶縁材、等によって提供されるドライブライン振動締め金で止める
回転軸は、軸の質量の重心が偏心している場合、遠心力が軸の長手方向の軸の周りを周回するように軸を弓状にする傾向がある場合に旋回する。 シャフトの風変りな偏向は速度の上昇と遠心力がまた増加する結果として増加します。 従って効果は旋回が重大な原因の激しい振動になるまで累積的、進歩的である。
軸受間の水平支持円軸の重心が中心軸の片側にシフトする要因は次のとおりです。
(a)中心間の軸のたるみ。
(b)管状の継ぎ目が無い引かれたプロペラシャフトの状況のまわりの不均一な壁厚さ。
(c)溶接金属の量は、平板状のシートから巻き上げられた管状軸の反対側の質量と同等ではない場合があります。
(d)管状軸が緩い中心の間で回転しているユニバーサルジョイントスタブシャフト凹部に強制的にオンにされた場合に生じる回転軸に対する軸の偏心。
(e)ジョイントヨークとトラニオンアームが片側に非常にわずかに組み立てられている場合、ユニバーサルジョイントがシャフトの端部に取り付けられ、
(/)軸の一端にスリップジョイント結合を使用する場合、雄スプラインと雌スプラインの間の隙間により軸を限られた範囲で移動させることができる場
軸の臨界旋回速度は軸の長さの二乗に反比例する。 たとえば、6000rpmの臨界旋回速度を持つシャフトの長さが2倍になると、新しいシャフトの臨界旋回速度はこの値の四分の一である1500rpmに低下します。 一方、シャフトの長さを半分にすることによって、臨界速度は四倍、すなわち24000rpmに増加する。 従って、長さを半分にすることは車のための最高のプロペラシャフトの速度の上の重大な速度をかなり置く。
一般的にプロペラシャフトの剛性は、ギアボックス主軸とハウジングの後端のいずれかを延長することによって増加する（図。 26.4A)または最終ドライブピニオンシャフトおよびハウジング(Fig. 26.4B)。 前者のアプローチは中型車に共通しており、後者はトレーリングアームとタイロッドスタビライザーを備えたリアコイルスプリングサスペンションを持つ大きな車にいくつかの成功を収めて使用されている。 スリップ接合箇所はプロペラシャフトが自動的に懸濁液の偏向の変更に従って長さを調節するようにするプロペラシャフトの変速機の端に普通
振動問題を解決するもう一つの方法は、シャフトの直径を大きくすることですが、これはトルク搬送要件を超えて強度を増加させます。 また、これは慣性を増加させ、車両の加速と減速に反対します。 頻繁に採用される解決は中間か中心軸受けによって支えられる分けられたプロペラシャフトの使用である。 このアプローチは、フロントマウントギアボックスからリアアクスルにトランスミッション（A）ドライブを下げるために、大型車に過去に採用されて その結果床板のトンネルの高さは減り、より厚いシャフトの不利な点は避ける。 “この配置が商用車で使用される場合、ギアボックスのセンターラインと最終ドライブピニオンの間の大きなオフセット®は、センターラインを二、三段階で提供することができます。

26.1.4.

分割されたプロペラシャフトとその支持

二つのシャフトと中間支持軸受（図26.5）を持つツーピースドライブラインは、一般的に3.4から4.8mのホイールベースを持つトラックに採用されている。 第一次プロペラシャフトは固定接合箇所および管アセンブリタイプであり、第二次プロペラシャフトは懸濁液の動きによるあらゆる延長を大事にするために支持軸受け端にスリップ接合箇所を組み込む。 一般に一次シャフトは変速機の主要シャフトの軸線と一直線にありますが、二次シャフトは後車軸最終ドライブのピニオンシャフトと交差する しかし、高シャーシマウント車の場合、両方のシャフトは有効軸傾斜角を減少させるために傾斜して取り付けられています。 第一次シャフトが変速機の出力シャフトと一直線にあるとき伝達されたねじり振動を慣習的な鋼鉄接合箇所より効果的に湿らせるのに、ゴムタイ
ホイールベースが4.8mを超える車には、中間支持軸受を二つ備えたスリーピースドライブラインが適している場合があります（図。 26.6). 4つの普遍的接合箇所は用いられ、中間シャフトは変速機の出力シャフトに平行にある。 後部プロペラシャフトだけ再度シャフトの長さの変更を収容するのにスリップ接合箇所を使用する。
26.1.5.

プロペラシャフト中間支持軸受

中間軸受とマウントアセンブリは、分割されたプロペラシャフトを配置して支持するために組み込まれています。 これらのアセンブリは（i）自己一直線に並ぶ軸受けサポートタイプの（”）適用範囲が広い取付けられた軸受けサポートタイプのいずれかです。 自己一直線に並ぶ中間軸受けサポートは頑丈なトラックで大抵使用される。 この軸受支持体の一つのタイプは、深い溝のある内輪と内部半円形の外輪を有する二重列玉軸受である（図。 26.7A)。 この整理は固定外競争の球形の座席のまわりで傾く球および内部競争を通してシャフトの偏向を償う。
もう一つの方法は外の競争の周囲の球形のプロフィールの単一列の深溝がある玉軸受の使用である。 球の競争は内部プロフィールが軸受けの外側に一致させる鋼鉄サポートリングでそれから包まれる(Fig. 26.7B)。 軸受けおよびリングの相対的な動きはミスアラインメントを吸収できます。 上記の整理は両方とも定期的な潤滑を要求するのでグリースを保ち、また軸受けトラックから土を保つのにオイルシールが使用されています。

図。 26.4一つのドライブライン。 A.延長変速機ハウジングを使って。
b.拡張差動ハウジング付き-

図。 26.5. 単一の中間サポート軸受けが付いている二つの部分から成ったドライブライン。

図。 26.6. 2つの中間サポート軸受けが付いているスリーピースのドライブライン。

26.7のDivided’propellerシャフトサポート軸受けアセンブリ。
A.商用車の二重列の自己一直線に並ぶ軸受けサポート。
B.商用車の単列の自己一直線に並ぶ外軸受け競争。
C.頑丈なゴムブロック軸受け台紙。
D.中型および頑丈で適用範囲が広い軸受け台紙。
E.車およびバンVセクションされたゴム製軸受け台紙。
F.車およびバンの二重折目のゴム製軸受け台紙。
フレキシブルマウント中間軸受サポートは、軽車両と大型車両の両方に使用されています。 これらのタイプは分けられたシャフトの1つに直接合う、この軸受けを囲むメンバーは鉄骨フレームで囲まれている単一列の深溝がある玉軸受を用い。 このアセンブリはシャーシかボディ貝に中間シャフトを支えるためにそれからボルトで固定されます。 ゴム製土台はシャフトのわずかな傾きを収容する軸受けのための適用範囲が広いサポートとして機能する。 適用範囲が広いゴムはまた振動ダンパーとして機能し、ボディメンバーからのプロペラシャフトの振動を隔離する。
図26。7Cは余分頑丈な適用のための軸受けハブに合う固体ゴム製リングブロックの使用を説明する。 内部軸受け競争は普遍的接合箇所のフランジによってあり、外軸受け競争がしまわれた袖によって置かれること。 このアセンブリには定期的な潤滑が必要です。 現在ほとんどの軽く、頑丈な中間軸受けアセンブリはpregreased、密封のため生命深溝軸受けを使用する。 シャフトに取付けられる塵バッフルは屑および雨天から軸受けを保護する。 ゴム製要素は外的な鋼鉄包装と外の軸受け競争の鋼鉄押すことに結ばれます。 図１ ０に示す軸受配置である。 26.7Dは商用車のために、使用されます。 スロットはゴム製鋳造物の各側面で柔軟性を改善するためになされます。
自動車やバンに適した軸受レイアウトを図に示します。 26.7E.ゴム製要素は要素が平均の位置のまわりでより容易に折り、動くようにするV字型セクションを使用します。 またこれはゴム製アセンブリの振動弱まる特性を改善します。 図26.6Fは軽自動車の代替レイアウトを表しています。 このアセンブリでは軸受けおよび優秀な弱まる特性により大きい剛性率を提供する容易に傾く特徴を緩めないで形成されたゴム製セクション形態