JP2007085437A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コンパクトに構成し、ファイナルドライブユニットとの互換性を保ち、出力軸を堅固に支持する。
【解決手段】 第１軸３と、第１軸３と平行に配置された第２軸５と、第２軸５に対して直角に配置された第３軸７と：第１軸３と一体に回転する第１ギア９と第２軸５と一体に回転する第２ギア１１とからなり、第１軸３の回転を第２軸５に伝達するギア伝動機構１３と：第２軸５と一体に回転する第１方向変換ギア１５と第３軸７と一体に回転する第２方向変換ギア１７とからなり、第２軸５の回転を方向変換して第３軸７に伝達する方向変換ギア組１９とを備え、第１方向変換ギア１５と第２方向変換ギア１７との噛み合い部２１が、第２軸５の軸芯２２より第１軸３の方向に配置されていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、原動機の駆動力を方向変換して車輪側に伝達する３軸式の動力伝達装置に関する。

特許文献１に、４輪駆動車のトランスファである４輪駆動装置が記載されている。

図５は、この４輪駆動装置と構成が類似した動力伝達装置５０１を示している。エンジンの駆動力は入力軸５０３から入力し、ギア伝動機構５０５を介して中間軸５０７に伝達され、さらに、方向変換ギア組５０９を介して出力軸５１１に伝達され、車輪側に送られる。
特開昭６２−５９１３０号公報

しかし、トランスファとして用いられる動力伝達装置５０１は、周囲にステアリングシャフトなどの他の構造部材が配置されるからコンパクトに構成したいが、方向変換ギア組５０９の噛み合い部５１３が、中間軸５０７の軸芯５１５に対して、入力軸５０３の反対側、すなわち、出力軸５１１の軸方向に見た場合、中間軸５０７の軸芯よりも後方の出力軸５１１にあるから、トランスファのサイズが長大になり、車両に対するパッケージングが難しい。

そこで、この発明は、コンパクトに構成することができる動力伝達装置の提供を目的とする。

請求項１の動力伝達装置は、原動機の駆動力が入力する第１軸と、前記第１軸と平行に配置された第２軸と、前記第２軸に対して直角に配置された第３軸と、前記第１軸と一体に回転する第１ギアと前記第２軸と一体に回転する第２ギアとからなり、前記第１軸の回転を前記第２軸に伝達するギア伝動機構と、前記第２軸と一体に回転する第１方向変換ギアと前記第３軸と一体に回転する第２方向変換ギアとからなり、前記第２軸の回転を方向変換して前記第３軸に伝達する方向変換ギア組とを備え、前記第１方向変換ギアと前記第２方向変換ギアとの噛み合い部が、前記第３軸の軸方向に前記第２軸の軸芯より前記第１軸側に配置されていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載された動力伝達装置であって、前記第１方向変換ギアは、そのギア部が前記第２ギアに対して軸方向反対向きに配置されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載された動力伝達装置であって、前記第２軸において、第１方向変換ギアと第２ギアとが互いに隣接配置されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１に記載された動力伝達装置であって、前記第２軸上の第１方向変換ギアと第２ギアは、前記第１軸を支持する一対の軸受の軸方向内側にそれぞれ配置されていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１に記載された動力伝達装置であって、前記第２軸は、固定側に支持された固定軸上で回転可能に支持されていることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５に記載された動力伝達装置であって、前記固定軸は、一側の支持端部と他側の支持端部とが径方向にオフセットされていることを特徴とする
請求項７の発明は、請求項５に記載された動力伝達装置であって、前記第２軸は、テーパーローラーベアリングによって前記固定軸に支持されていることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項７に記載された動力伝達装置であって、前記テーパーローラーベアリングは、前記第２軸上の第１方向変換ギアと第２ギアの反力を受けることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項１〜請求項８のいずれかに記載された動力伝達装置であって、ケーシング内に収容され、前記ケーシングからの軸の突き出し部にベアリング、シールを配置してユニット化したことを特徴とする。

請求項１の動力伝達装置は、第１方向変換ギアと第２方向変換ギアとの噛み合い部を第３軸の軸方向に沿って第２軸の軸芯より第１軸側に配置したから、方向変換ギア組５０９の噛み合い部５１３が中間軸５０７の軸芯に対して出力軸５１１側にある従来例と異なって、コンパクトに構成することが可能になり、パッケージングがそれだけ容易になる。

請求項２の動力伝達装置は、第１方向変換ギアのギア部を第２ギアと軸方向反対向きに（第１方向変換ギアのギア部の背面が第２ギアのギア部と対向するように）配置したことにより、方向変換ギア組の噛み合い部が第１の方向変換ギアに対して第２ギアと逆側に配置することができ、第２軸の軸長を短縮できる。

請求項３の動力伝達装置は、第２軸上の第１方向変換ギアと第２ギアとを互いに隣接配置（例えば、隣り合わせに配置）したことによって、第２軸が軸方向にそれだけ短縮され、第３軸及び第２方向変換ギアの配置スペースが広くなるから、動力伝達装置をさらにコンパクトに成立させることが可能になり、パッケージングがそれだけ容易になる。

請求項４の動力伝達装置は、第２軸上の第１方向変換ギアと第２ギアは、第１軸を支持する一対の軸受の軸方向内側に配置したことによってこれらの軸受との干渉から解放される。

請求項５の動力伝達装置は、第２軸自体を軸方向に延ばしてケーシングで支持しないで第２軸のはり出しが阻止され、第３軸との干渉を回避することができる。

請求項６の動力伝達装置は、固定軸の一側の支持端部と他側の支持端部を径方向にオフセットさせたことにより、第２軸を支持する固定軸と第３軸との干渉を回避することで動力伝達装置をコンパクトに成立させることができる。

請求項７の動力伝達装置は、第２軸を固定軸に支持するテーパーローラーベアリングが、ベベルギアである第１方向変換ギアの噛み合い反力を受けることができると共に、第２軸の支持構造におけるケーシング側の支持形状が複雑化することを抑制できる。

請求項８の動力伝達装置は、テーパーローラーベアリングが第２軸上の第１方向変換ギアと第２ギアの噛み合い反力を受けることにより、一対のベアリングで支持構造を完結できる。

請求項９の動力伝達装置は、ケーシング内に収容し、ケーシングからの軸の突き出し部（開口部）に、必要に応じてベアリング、あるいは、シールを配置してユニット化したことにより、車両へのパッケージングがさらに容易になる。

＜第１実施形態＞
図１と図２によって動力伝達装置１（本発明の第１実施形態）の説明をする。本実施例の場合、動力伝達装置１は４輪駆動車のトランスファとして用いられている。図１は車幅方向の断面図であり、左右の方向はこの４輪駆動車及び図１での左右の方向である。また、図２は車両進行方向の部分断面図であり、図２の右方はこの４輪駆動車の前方である。

［動力伝達装置１の特徴］
動力伝達装置１は、エンジン（原動機）の駆動力が入力する入力軸３（第１軸）と、入力軸３と平行に配置された中間軸５（第２軸）と、中間軸５に対して直角に配置されたドライブピニオンシャフト７（第３軸：出力軸）と：入力軸３に形成された第１ギア９と中間軸５の軸方向一側端部で基部６に溶接によって一体にされた第２ギア１１とからなり、入力軸３の回転を中間軸５の基部６と共に一体に伝達するギア伝動機構１３と：中間軸５に形成されたリングギア１５（第１方向変換ギア）とドライブピニオンシャフト７にスプライン連結されたピニオンギア１７（第２方向変換ギア）とからなり、中間軸５の回転を方向変換してドライブピニオンシャフト７に伝達する方向変換ギア組１９とを備え、
リングギア１５とピニオンギア１７との噛み合い部２１が、図２のように、第３軸７の軸方向８によって中間軸５の軸芯２２より入力軸３側に配置されており、
リングギア１５は、図１のように、リングギヤ１５のギア部２３の背面２４が第２ギア１１と軸方向に対向するようにそのギア部２３が第２ギア１１に対して軸方向反対向きに配置されており、また、ギア部２３の一部は、回転軸方向に、ベアリング２９の一部と対向するように配置されており、
中間軸５は、ケーシング２５（固定側）に支持された固定軸２７上で回転可能に支持されており、
中間軸５において、第２ギア１１とリングギア１５とが互いに隣接配置されており、
中間軸５上のリングギア１５と第２ギア１１は、入力軸３を支持する一対のボールベアリング２９，３１（軸受）の軸方向内側にそれぞれ配置されており、
中間軸５は、テーパーローラーベアリング３３，３５によって固定軸２７上に支持されており、
中間軸５上のリングギア１５と第２ギア１１の噛み合い反力は、テーパーローラーベアリング３３，３５に負荷され、
また、動力伝達装置１は、ケーシング２５に収容されており、入力軸３（軸）とドライブピニオンシャフト７（軸）がケーシング２５から突き出す部分（開口部）にシール３７，３９，４１，４３を配置してユニット化されていることを特徴とする。

［４輪駆動車の動力系の構成］
上記４輪駆動車において、エンジンの駆動力は、トランスミッションからフロントデフ（エンジンの駆動力を左右の前輪に配分するデファレンシャル装置）に伝達され、前車軸から左右の前輪に配分されると共に、フロントデフのデフケースから下記の中空軸を介して動力伝達装置１の入力軸３に入力し、ドライブピニオンシャフト７から後輪側の動力伝達系に伝達される。この後輪側動力伝達系は車両の走行状態に応じて、アクティブ又はパッシブに断続制御されるクラッチ機構を備えており、このクラッチ機構を連結すると、エンジンの駆動力はリヤデフ（エンジンの駆動力を左右の後輪に配分するデファレンシャル装置）に伝達され、後車軸から左右の後輪に配分されて車両は４輪駆動状態になる。また、クラッチ機構の連結を解除すると車両は前輪駆動の２輪駆動状態になる。

［動力伝達装置１の構造］
中間軸５の第２ギア１１とリングギア１５は、互いに隣接配置したことによって、上記のようにボールベアリング２９，３１の軸方向内側に配置されている。

ケーシング２５は左右のケーシング部材４５，４７をボルト４９で固定して構成され、ケーシング部材４５の後端部にはカバー５１がボルト５３で固定されている。また、ケーシング２５の内部にはトランスファオイルが封入されている。ケーシング４５，４７がボルト５３で固定される前に中間軸５の両端側でそれぞれのケーシング４５、４７の壁面に当接する厚さ選択可能なシム４６、４８によって、ベアリング３３、３５の与圧とギア２３の軸方向位置の調節がなされている。

入力軸３は中空に形成されており、左端部のスプライン部５５には中空軸が連結され、この中空軸とフロントデフのデフケースとを介してエンジンの駆動力が入力する。また、フロントデフから左前輪に駆動力を配分する前車軸５７がこの中空軸と入力軸３とを貫通している。

固定軸２７は両端をケーシング部材４５，４７によって支持されている。固定軸２７にはキー溝５９が形成されており、固定軸２７はキー溝５９とケーシング部材４５との間に装着されたキー６１によって回り止めされている。また、このキー溝５９は一部がテーパーローラーベアリング３３，３５の中間個所まで延長されたオイル溝になっており、リングギア１５とピニオンギア１７の回転によって撥ね上げられたオイルを導いてテーパーローラーベアリング３３，３５を潤滑・冷却する。

ピニオンギア１７はドライブピニオンシャフト７の前端部にスプライン連結され、先端部が軸７に形成されたつば部に当接しボルト６３で軸方向位置決めされている。ドライブピニオンシャフト７は前端部をピニオンギア１７とテーパーローラーベアリング６５とを介し、また、後端部をテーパーローラーベアリング６７を介してそれぞれケーシング部材４５に支持されている。また、ドライブピニオンシャフト７の後端部には後輪側動力伝達系の一部を構成する出力軸６９がスプライン連結されている。ドライブピニオンシャフト７には小径部７１が形成されており、この小径部７１は直交する中間軸５（固定軸２７）に対する逃げ代になっている。

シール３７は入力軸３とケーシング部材４５との間でトランスファオイルとトランスミッションオイルとの混ざり合いを防止し、シール３９は入力軸３とケーシング部材４７との間、シール４１は入力軸３と前車軸５７との間、シール４３は出力軸６９とカバー５１との間でそれぞれオイル漏れと異物の侵入とを防止している。

また、ベアリング６５、６７のそれぞれのアウターレースとケーシング４５、カバー５１との間にはピニオンギヤ１７の軸方向位置を調節するため厚さ選択可能なシム６６、６８が配置され、前述したシム４６、４８と共に用いられ、方向転換ギヤ部１９の噛み合い歯当たりが精度良く得られる。

［動力伝達装置１の効果］
動力伝達装置１は次のような効果が得られる。

リングギア１５とピニオンギア１７との噛み合い部２１を中間軸５の軸芯２２より入力軸３の方向に配置したから、コンパクトに構成することが可能になり、パッケージングがそれだけ容易になった。

また、方向変換ギア組１９の噛み合い部２１を入力軸３の方向に配置したことに伴って、ドライブピニオンシャフト７の支持スパン（テーパーローラーベアリング６５，６７の間隔）を広くすることが可能になり、ドライブピニオンシャフト７をそれだけ堅固に支持することができる。

また、リングギア１５のギア部２３を第２ギア１１の軸方向反対向きに配置したから、ギヤ組１９の噛合い部がギア２３に対して、第２ギア１１と逆側に配置することができ、第２軸の軸長さを短縮することができる。また、図２のように、エンジンの駆動力によって入力軸３が矢印８１の方向に回転すると、従来例とは反対に、出力軸であるドライブピニオンシャフト７の回転方向が矢印８３のように右回転になり、通常のファイナルドライブユニット（ＦＤＵ）との互換性が保たれる。従って、回転を反転させるための機構を設ける必要がなくなり、これに伴うコストの上昇が避けられる。

また、ドライブピニオンシャフト７に固定軸２７に対する逃げ代となる小径部７１を形成したことにより、固定軸２７とドライブピニオンシャフト７との直交配置が可能に（容易に）なると共に、動力伝達装置１がさらにコンパクトになっている。

また、固定軸２７に形成した回り止め用のキー溝５９の一部をオイル溝に利用したことにより、オイル溝の加工工数を一部削減することができるテーパーローラーベアリング３３，３５は充分なオイルによって潤滑・冷却される。

また、中間軸５上のリングギア１５と第２ギア１１とを近接配置したことによって中間軸５が軸方向に短縮され、図１のようにドライブピニオンシャフト７及びピニオンギア１７の配置用スペース７３がそれだけ広くなるから、動力伝達装置１をさらにコンパクトに成立させることが可能になり、パッケージングがそれだけ容易になる。

また、中間軸５上の第２ギア１１とリングギア１５は、入力軸３を支持するボールベアリング２９，３１の軸方向内側に配置されたことによってこれらとの干渉から解放され、生じたスペース上の余裕を第２ギア１１とリングギア１５の大径化に利用することもでき、あるいは、動力伝達装置１をさらにコンパクト化することにも利用できる。

また、テーパーローラーベアリング３３，３５がベベルギアであるリングギア１５の噛み合い反力を受けるから、方向変換ギア組１９の噛み合い状態と動力伝達機能と方向変換機能が長期にわたって正常に保たれる。

また、動力伝達装置１は、ケーシング２５に収容されると共に、ケーシング２５からの各軸３，５７，６９の突き出し部（開口部）にシール３７，３９，４１，４３を配置しユニット化したことによって、車両へのパッケージングがさらに容易になっている。

＜第２実施形態＞
図３と図４によって動力伝達装置１０１（本発明の第２実施形態）の説明をする。動力伝達装置１０１は、動力伝達装置１が用いられた上記の４輪駆動車において、動力伝達装置１に代わって用いられている。以下、動力伝達装置１との相違点を主に説明する。図３は車幅方向の断面図であり、左右の方向はこの４輪駆動車及び図３での左右の方向である。また、図４は車両進行方向の部分断面図であり、図４の右方はこの４輪駆動車の前方である。なお、第１実施形態と同一の機能を有する部材については同一の符号を付与してあり、重複する説明は省かれる部分もある。

［動力伝達装置１０１の特徴］
動力伝達装置１０１は、エンジン（原動機）の駆動力が入力する入力軸３（第１軸）と、入力軸３と平行に配置された中間軸５（第２軸）と、中間軸５に対して直角に配置されたドライブピニオンシャフト７（第３軸：出力軸）と：入力軸３に形成された第１ギア９と、中間軸５に溶接された第２ギア１１からなり、入力軸３の回転を中間軸５に伝達するギア伝動機構１３と：中間軸５に形成されたリングギア１５（第１方向変換ギア）と、ドライブピニオンシャフト７にスプライン連結されたピニオンギア１７（第２方向変換ギア）からなり、中間軸５の回転を方向変換してドライブピニオンシャフト７に伝達する方向変換ギア組１９とを備え、
リングギア１５とピニオンギア１７との噛み合い部２１が、図４のように、中間軸５の軸芯２２より入力軸３の方向に配置されており、
リングギア１５は、図３のように、そのギア部２３が第２ギア１１に対して軸方向反対向きに配置されており、
中間軸５は、ケーシング２５（固定側）に支持された固定軸２７上で回転可能に支持されており、
中間軸５において、第２ギア１１とリングギア１５とが互いに隣接配置されており、
固定軸２７は、左側（一側）の支持端部１０３と右側（他側）の支持端部１０５とが径方向にオフセットされており。

中間軸５上のリングギア１５と第２ギア１１は、入力軸３を支持する一対のボールベアリング２９，３１（軸受）の軸方向内側にそれぞれ配置されており、
中間軸５は、テーパーローラーベアリング３３，３５によって固定軸２７上に支持されており、
中間軸５上のリングギア１５と第２ギア１１の噛み合い反力は、テーパーローラーベアリング３３，３５に負荷され、
また、動力伝達装置１０１は、ケーシング２５に収容されており、入力軸３（軸）とドライブピニオンシャフト７（軸）がケーシング２５から突き出す部分（開口部）にシール３７，３９，４１，４３を配置してユニット化されていることを特徴とする。

［動力伝達装置１０１の構造］
固定軸２７は、左側の支持端部１０３がケーシング部材４５に、右側の支持端部１０５がケーシング部材４７にそれぞれ支持されており、支持端部１０３と支持端部１０５とを距離１０７だけ径方向にオフセットさせたことによって回り止めされている。

また、ドライブピニオンシャフト７には小径部１０９が形成されており、直交する固定軸２７に対する逃げ代になっている。また、この小径部１０９は動力伝達装置１での小径部７１ほど小径にはされていない。

また、中間軸５上の第２ギア１１とリングギア１５は、互いの側面が接触するほど隣接し背中合わせに配置されている。

［動力伝達装置１０１の効果］
動力伝達装置１０１は次のような効果が得られる。

固定軸２７の支持端部１０３と支持端部１０５とをオフセットさせたことにより、図３のように、生じたスペース１１１がドライブピニオンシャフト７に対する逃げ代になるから、固定軸２７とドライブピニオンシャフト７との直交配置が可能に（容易に）なり、動力伝達装置１０１はさらにコンパクトになっている。

また、固定軸２７をオフセットさせたことにより、ドライブピニオンシャフト７は、小径部１０９を動力伝達装置１での小径部７１より大径にし、強度をさらに高く保ちながら、固定軸２７に対する充分な逃げ代を設けることができる。

また、オフセット構成の固定軸２７は、回り止め手段が不要であり、それだけ低コストである。

また、第２ギア１１とリングギア１５を互いに接触する程隣接配置（背中合わせ配置）したから、入力軸３のボールベアリング２９，３１の間隔、特に、図３のように、第１ギア９とボールベアリング２９との間隔１１３が動力伝達装置１の同個所の間隔より狭くなっており、動力伝達装置１０１はそれだけ軸方向にコンパクト化されている。

また、第２ギア１１とリングギア１５との接触配置によって中間軸５が軸方向に短縮され、図３のようにドライブピニオンシャフト７及びピニオンギア１７の配置用スペース１１５が、動力伝達装置１での配置用スペース７３よりさらに広くなっているから、これをコンパクト化に利用すれば、動力伝達装置１０１をさらにコンパクト化することが可能であり、パッケージングをさらに容易にすることができる。

これに加えて、動力伝達装置１０１は、動力伝達装置１と同等の効果が得られる。

［本発明の範囲に含まれる他の態様］
１．本発明における「第１軸」、「第２軸」、「第３軸」は回転する部材と定義される。

２．本発明における「一体」は一部材であるもの種々の接合手段にて接合される２部材以上の部材を組み合わせるものを含み一体的に機能するものと定義される。

３．第１部材はフロントデフケースであっても良い。また第２部材はセンターデフの一部であっても良い。

第１実施形態の動力伝達装置１を車幅方向に切断した断面図である。 図１のＡ矢視図である。 第２実施形態の動力伝達装置１０１を車幅方向に切断した断面図である。 図３のＢ矢視図である。 従来例の断面図である。

符号の説明

１ 動力伝達装置
３ 入力軸（第１軸）
５ 中間軸（第２軸）
７ ドライブピニオンシャフト（第３軸）
９ 第１ギア
１１ 第２ギア
１３ ギア伝動機構
１５ リングギア（第１方向変換ギア）
１７ ピニオンギア（第２方向変換ギア）
１９ 方向変換ギア組
２１ 方向変換ギア組１９の噛み合い部
２２ 中間軸５の軸芯
２３ 第１方向変換ギアのギア部
２５ ケーシング（固定側）
２７ 固定軸
２９，３１ 入力軸３を支持する一対のボールベアリング（軸受）
３３，３５ 中間軸５を固定軸２７上で支持するテーパーローラーベアリング
３７，３９，４１，４３ シール
１０１ 動力伝達装置
１０３，１０５ 固定軸２７のオフセットした一側支持端部と他側支持端部

Claims (9)

1. 原動機の駆動力が入力する第１軸と、前記第１軸と平行に配置された第２軸と、前記第２軸に対して直角に配置された第３軸と、前記第１軸と一体に回転する第１ギアと前記第２軸と一体に回転する第２ギアとからなり、前記第１軸の回転を前記第２軸に伝達するギア伝動機構と、前記第２軸と一体に回転する第１方向変換ギアと前記第３軸と一体に回転する第２方向変換ギアとからなり、前記第２軸の回転を方向変換して前記第３軸に伝達する方向変換ギア組とを備え、
   前記第１方向変換ギアと前記第２方向変換ギアとの噛み合い部が、前記第３軸の軸方向に前記第２軸の軸芯より前記第１軸側に配置されていることを特徴とする動力伝達装置。
2. 請求項１に記載された発明であって、
   前記第１方向変換ギアは、そのギア部が前記第２ギアに対して軸方向反対向きに配置されていることを特徴とする動力伝達装置。
3. 請求項１に記載された発明であって、
   前記第２軸において、第１方向変換ギアと第２ギアとが互いに隣接配置されていることを特徴とする動力伝達装置。
4. 請求項１に記載された発明であって、
   前記第２軸上の第１方向変換ギアと第２ギアは、前記第１軸を支持する一対の軸受の軸方向内側にそれぞれ配置されていることを特徴とする動力伝達装置。
5. 請求項１に記載された発明であって、
   前記第２軸は、固定側に支持された固定軸上で回転可能に支持されていることを特徴とする動力伝達装置。
6. 請求項５に記載された発明であって、
   前記固定軸は、一側の支持端部と他側の支持端部とが径方向にオフセットされていることを特徴とする動力伝達装置。
7. 請求項５に記載された発明であって、
   前記第２軸は、テーパーローラーベアリングによって前記固定軸に支持されていることを特徴とする動力伝達装置。
8. 請求項７に記載された発明であって、
   前記テーパーローラーベアリングは、前記第２軸上の第１方向変換ギアと第２ギアの反力を受けることを特徴とする動力伝達装置。
9. 請求項１〜請求項８のいずれかに記載された発明であって、
   ケーシング内に収容され、前記ケーシングからの軸の突き出し部にベアリング、シールを配置してユニット化したことを特徴とする動力伝達装置。

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