JP2010059981A - 偏心継手 - Google Patents

Abstract

【課題】誤差のバラツキなどがあっても、伝動中は、偏心継手をなす全ての組の凸部と凹部が接触するようにして、伝達可能最大トルクが低下するのを回避する。
【解決手段】偏心継手41は、回転体15aに突設した円錐テーパローラ42と、これら円錐テーパローラ42が遊嵌するよう、回転体32に設けた円錐窪み43とで構成する。円錐テーパローラ42は、回転体32に向け先細の円錐形状とし、円錐窪み43は、回転体15aに向け拡開した円錐形状とする。円錐テーパローラ42を回転体15aに突設するに際しては駆動ピン44を用い、これら駆動ピン44は、回転体15aに回転自在、且つ、軸線方向変位可能に貫通する。回転体32に近い駆動ピン44の端部に円錐テーパローラ42を固設し、円錐テーパローラ42を弾性部材47により円錐窪み43の円錐内周面に接触させた状態に保つ。
【選択図】図３

Description

本発明は、相互に偏心した回転体間で動力の受け渡しを行う偏心継手の改良提案に関するものである。

かかる偏心継手としては、従来から種々のものが提案されており、特許文献1に記載の「サイクロン減速機」（商品名）内に用いられているような偏心継手がある。

この偏心継手は、相互に偏心した回転体の一方にその回転軸線方向へ延在させて設けた、該回転軸線周りにおける複数個の円筒ピンまたは円柱ピンなどの凸部と、他方の回転体にその回転軸線方向へ延在させて設けた、該回転軸線周りにおける複数個の円筒孔などの凹部とを、両回転体間で動力の受け渡しが可能となるよう相互に遊嵌させたものである。
住友重機株式会社 電子公告2000-2004「サイクロ減速機6000#シリーズ」 [平成20年8月25日検索] インターネット<URL> 「http://cyclo.shi.co.jp/product/gmoter/saikuro6000/index.html」

しかし、上記のような偏心継手にあっては、凸部が、円筒外周面を有した円筒ピンまたは円柱ピンなどであり、また、凹部が、円筒内周面を有した円筒孔などであり、
凸部を凹部内に内接関係に遊嵌させて両回転体間での動力の受け渡しが可能となるよう構成するため、以下のような問題を生ずる。

つまり、凸部の大きさや、設置位置精度に関するバラツキとか、凹部の大きさや、設置位置精度に関するバラツキとか、両回転体の軸受ガタなどに関するバラツキとかが不可避である。
このため従来のように、凸部を、円筒外周面付きの円筒ピンや円柱ピンで構成し、凹部を、円筒内周面付きの円筒孔で構成した場合、
動力伝達中に円筒ピンや円柱ピンなどの凸部が全て、円筒孔などの凹部の内周面に接触している保証はなく、相互に接触していない凸部と凹部の組み合わせが出てくる。

このことは、全ての組み合わせの凸部と凹部で動力伝達を行い得ないことを意味し、
動力伝達を行う凸部と凹部の組み合わせ数が減少して、伝達可能最大トルクの低下を招いたり、耐久性の低下を招くという問題を生ずる。

本発明は、この問題を解消するため、
上記した凸部の大きさや、設置位置精度に関するバラツキとか、凹部の大きさや、設置位置精度に関するバラツキとか、両回転体の軸受ガタなどに関するバラツキとかがあっても、
絶えず全ての組み合わせの凸部と凹部で動力伝達を行い得るよう改良した偏心継手を提案することを目的とする。

この目的のため、本発明による偏心継手は、請求項１に記載のごとくに構成する。
先ず前提となる偏心継手を説明するに、これは、
相互に偏心した回転体間で動力の受け渡しを行う偏心継手であって、
一方の回転体に該回転体の回転軸線方向へ延在させて設けた、該回転軸線周りにおける複数個の凸部と、
他方の回転体に該回転体の回転軸線方向へ延在させて設けた、該回転軸線周りにおける複数個の凹部とを具え、
これら凸部および凹部を、前記動力の受け渡しが可能となるよう相互に遊嵌させたものである。

本発明は、かかる偏心継手において、
前記凸部を、前記他方の回転体に向け先細の円錐形状とし、前記凹部を、前記一方の回転体に向け拡開した円錐形状とし、
これら凸部および凹部を、該凸部および凹部の円錐面が接触状態に保たれるよう前記両回転軸線方向へ相対変位可能に弾支した構成に特徴づけられる。

かかる本発明の偏心継手によれば、
相互に偏心した両回転体間で動力伝達を行うべく相互に遊嵌させた凸部および凹部のうち、凸部を上記のような向きに配した円錐形状とし、また凹部を上記のような向きに配した円錐形状とし、これら凸部および凹部を、両者の円錐面が接触状態に保たれるよう軸線方向へ相対変位可能に弾支したため、
凸部の大きさや、設置位置精度に関するバラツキとか、凹部の大きさや、設置位置精度に関するバラツキとか、両回転体の軸受ガタなどに関するバラツキとかがあっても、
絶えず全ての組み合わせの凸部と凹部で動力伝達を行い得ることとなり、動力伝達を行う凸部と凹部の組み合わせ数が減少して、伝達可能最大トルクが低下したり、耐久性が低下するという前記の問題をことごとく解消することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例になる偏心継手を内蔵する駆動力配分装置1をトランスファーとして具えた四輪駆動車両のパワートレーンを、車両上方から見て示す概略平面図である。

図1の四輪駆動車両は、エンジン2からの回転を変速機3による変速後、リヤプロペラシャフト4およびリヤファイナルドライブユニット5を経て左右後輪6L,6Rに伝達される後輪駆動車をベース車両とし、
左右後輪（主駆動輪）6L,6Rへのトルクの一部を、駆動力配分装置1より、フロントプロペラシャフト7およびフロントファイナルドライブユニット8を経て左右前輪（従駆動輪）7L,7Rへ伝達することにより、四輪駆動走行が可能となるようにした車両である。

駆動力配分装置1は、上記のごとく左右後輪（主駆動輪）6L,6Rへのトルクの一部を左右前輪（従駆動輪）7L,7Rへ分配して出力することにより、左右後輪（主駆動輪）6L,6Rおよび左右前輪（従駆動輪）9L,9R間の駆動力配分を決定するもので、本実施例においては、この駆動力配分装置1を図2に示すように構成する。

図2において、11はハウジングを示し、このハウジング11内に入力軸12と、出力軸15およびクランクシャフト16よりなる軸ユニットとを、相互に平行に配して横架する。
入力軸12は回転軸線O₁を有し、出力軸15およびクランクシャフト16よりなる軸ユニットは回転軸線O₂を有する。

入力軸12は、その両端におけるボールベアリング13,14によりハウジング11に対し回転自在に支承する。
出力軸15およびクランクシャフト16は同軸に突き合わせて隣接端を相互に嵌合させ、この嵌合部にニードルベアリング17を介在させて、出力軸15およびクランクシャフト16を相対回転可能とする。
これら出力軸15およびクランクシャフト16より成る軸ユニットは、その両端におけるボールベアリング18,19によりハウジング11に対し回転自在に支承する。

出力軸15およびクランクシャフト16よりなる軸ユニットと、入力軸12との軸間距離を保つために、これら軸ユニットおよび入力軸12の両端に配してベアリングサポート25,26を設ける。
ベアリングサポート25は、ニードルベアリング17を介在させた出力軸15およびクランクシャフト16の相互嵌合部に配置し、ローラベアリング21,23を介して入力軸12および出力軸15をそれぞれ回転自在に支持する。

またベアリングサポート26は、ローラベアリング22,24を介して入力軸12およびクランクシャフト16をそれぞれ回転自在に支持する。
これらベアリングサポート25,26を、ハウジング11の対応する内側面にボルト30で取り付けることにより、出力軸15およびクランクシャフト16よりなる軸ユニット、および、入力軸12を、両者間の軸間距離を保ってハウジング11に回転自在に支持する。

入力軸12の両端をそれぞれ、シールリング27,28による液密封止下でハウジング11から突出させ、該入力軸12の図中左端を変速機3（図1参照）の出力軸に結合し、図中右端をリヤプロペラシャフト4（図1参照）を介してリヤファイナルドライブユニット5に結合する。
クランクシャフト16から遠い出力軸15の図中左端を、シールリング29による液密封止下でハウジング11から突出させ、該出力軸15の突出左端をフロントプロペラシャフト7（図1参照）を介してフロントファイナルドライブユニット8に結合する。

入力軸12の軸線方向中程には、第1ローラ31を同心に一体成形して設け、クランクシャフト16の両端間には、第2ローラ32を以下のようにして設け、これら第1ローラ31および第2ローラ32を共通な軸直角面内に配置する。
第2ローラ32を設けるクランクシャフト16の箇所に、半径がRの偏心軸部16aを設定し、この偏心軸部16aは、その軸心O₃を出力軸15およびカウンターシャフト16より成る軸ユニットの回転軸線O₂からεだけオフセットさせる。
そして、クランクシャフト16の偏心軸部16a上にローラベアリング33を介し、第2ローラ32を回転自在に、しかし軸線方向位置決め状態で取り付ける。

従って、第2ローラ32の回転軸線は偏心軸部16aの軸心O₃と同じになり、クランクシャフト16の回転位置制御により第2ローラ回転軸線O₃（偏心軸部16aの軸心）を、クランクシャフト回転軸線（出力軸回転軸線）O₂の周りに回転させれば、
第1ローラ31の回転軸線O₁と、第2ローラ32の回転軸線O₂との間における距離（第1ローラ31および第2ローラ32の軸間距離）L1を加減することができる。

ここで、第1ローラ31および第2ローラ32の軸間距離L1を、第1ローラ31の半径と第2ローラ32の半径との和値よりも小さくすることにより、
第1ローラ31および第2ローラ32が相互に径方向へ押し付けられ、ローラ外周面同士が符号31a,32aで示す箇所において予圧下に摩擦接触し、これらの間でトランクション伝動を行うことができる。
そして、第1ローラ31および第2ローラ32の軸間距離L1を加減することにより、第1ローラ31に対する第2ローラ32の径方向押し付け力（第1,2ローラ間の伝達トルク容量）を自在に制御することができる。

かかるクランクシャフト16の回転位置制御を介した第1ローラ31および第2ローラ32間の径方向押し付け力（第1,2ローラ間の伝達トルク容量）制御を可能にするため、
出力軸15から遠いクランクシャフト16の図中右端を、シールリング34による液密封止下でハウジング11から外部に露出させる。
かかるクランクシャフト16の露出端面に同軸に対向するローラ間押し付け力制御モータ35をハウジング11に取着して設け、
モータ35の出力軸35aを、ハウジング11から露出しているクランクシャフト16の端面にセレーション嵌合などにより駆動結合する。

第1ローラ31からトランクション伝動により第2ローラ32（回転軸線O₃）に至った回転を出力軸15（回転軸線O₂）から、上記の偏心εにもかかわらず取り出し得るようにするため、
クランクシャフト16に近い出力軸15の内端にフランジ部15aを一体成形して設け、該フランジ部15aの直径を第2ローラ32と軸線方向に対面する大きさとなし、
これら出力軸フランジ部15aと、第2ローラ32との間を、偏心継手41により駆動結合する。
従って、出力軸フランジ部15aおよび第2ローラ32は、本発明における、相互に偏心した回転体に相当する。

この偏心継手41は、図3,4に模式的に示すごときものとし、
第2ローラ32と軸線方向に対面する出力軸フランジ部15aの面に突設した凸部としての円錐テーパローラ42と、
該円錐テーパローラ42が遊嵌するよう、出力軸フランジ部15aと軸線方向に対面する第2ローラ32の面に設けた凹部としての円錐窪み43とを主たる構成要素とする。

円錐テーパローラ42は、第2ローラ32に向け先細の円錐形状とし、円錐窪み43は、出力軸フランジ部15aに向け拡開した円錐形状とするが、
円錐窪み43の内寸を円錐テーパローラ42の外寸よりも大きくして上記の遊嵌が可能となるようにする。
これら円錐テーパローラ42および円錐窪み43を同数とし、円錐テーパローラ42は出力軸フランジ部15aの回転軸線O₂の周りに等間隔に配置し、円錐窪み43は、第2ローラ32の回転軸線O₃の周りに等間隔に配置する。
そして、円錐テーパローラ42の配列ピッチ円、および、円錐窪み43の配列ピッチ円は、各円錐テーパローラ42が対応する円錐窪み43内に侵入して、第2ローラ32と出力軸フランジ部15aとの間で動力伝達を行うに際し、円錐テーパローラ42の円錐外周面と、円錐窪み43の円錐内周面とが部分的に接触し得るように決定する。

各円錐テーパローラ42を出力軸フランジ部15aに突設するに際しては個々の駆動ピン44を用い、これら駆動ピン44はそれぞれ、出力軸フランジ部15aに回転自在、且つ、軸線方向変位可能に貫通して設置する。
第2ローラ32から遠い駆動ピン44の端部に拡大ヘッド44aを形成し、この拡大ヘッド44aを出力軸フランジ部15a内に摺動自在に嵌合して、駆動ピン44を出力軸フランジ部15aに対し、その回転軸線O₂の方向へ相対変位可能にガイドする。

第2ローラ32に近い駆動ピン44の端部に円錐テーパローラ42を固設し、
この円錐テーパローラ42に突き当てて駆動ピン44に嵌合したストッパプレート45と、出力軸フランジ部15aに突き当てて駆動ピン44に嵌合したストッパピン基板46との間に、弾性部材47を圧縮状態で介在させる。
この弾性部材47により、円錐テーパローラ42は駆動ピン44と共に第2ローラ32に向け附勢され、円錐テーパローラ42の円錐外周面を部分的に円錐窪み43の円錐内周面に接触させた状態に保つことができる。

ストッパピン基板46には、ストッパプレート45に向け延在するストッパピン48を突設し、
ストッパプレート45が当該ストッパピン48に衝接することで、円錐テーパローラ42が駆動ピン44を伴って出力軸フランジ部15aに向かう方向へストロークする移動量を制限する。

上記した図1〜4に示す実施例になる駆動力配分装置の作用を以下に説明する。
変速機3からの出力トルクは図2の左端から軸12へ入力され、一方では、この入力軸12からそのままリヤプロペラシャフト4およびリヤファイナルドライブユニット5を経て左右後輪6L,6R（主駆動輪）に伝達される。

他方で駆動力配分装置1は、左右後輪6L,6Rへのトルクの一部を、第1ローラ31から、第2ローラ32、円錐窪み43、円錐テーパローラ42、駆動ピン44、出力軸フランジ部15aを順次経て出力軸15に向かわせる。
出力軸15に達したトルクは、図2において出力軸15の左端から、フロントプロペラシャフト7（図1参照）およびフロントファイナルドライブユニット8（図1参照）を経由し、左右前輪（従駆動輪）7L,7Rへ伝達される。
かくして車両は、左右後輪6L,6R（主駆動輪）および左右前輪（従駆動輪）7L,7Rの全てを駆動しての四輪駆動走行が可能である。

ところで駆動力配分装置1は、上記のごとく左右後輪（主駆動輪）6L,6Rへのトルクの一部を左右前輪（従駆動輪）7L,7Rへ分配して出力することにより、左右後輪（主駆動輪）6L,6Rおよび左右前輪（従駆動輪）9L,9R間の駆動力配分を決定するに際し、
前記した第1ローラ31に対する第2ローラ32の径方向押し付け力に応じた伝達トルク容量の範囲を越えた大きなトルクを第1ローラ31から第2ローラ32へ伝達させることがない。
従って、左右前輪（従駆動輪）へのトルクを上記の伝達トルク容量に対応した上限値に制限することができ、車両コンパクト化などの要求から左右前輪（従駆動輪）の駆動系を小型化せざるを得なくなった四輪駆動車両においても、本実施例の駆動力配分装置1は用いることができる。

また本実施例においては、ローラ間押し付け力制御モータ35によりクランクシャフト16の回転軸線O₂周りにおける回転位置を制御して、第1ローラ31および第2ローラ32の軸間距離L1を加減することで、
第1ローラ31に対する第2ローラ32の径方向押し付け力、つまり第1,2ローラ間の伝達トルク容量を自在に制御することができる。
従って、左右後輪（主駆動輪）6L,6Rおよび左右前輪（従駆動輪）9L,9R間の駆動力配分特性を、いつも運転状況に応じた最適なものに変更することができる。

更に本実施例にあっては、相互に偏心した第2ローラ32および出力軸15（出力軸フランジ部15a）間を駆動結合する偏心継手41を、図3,4につき前述したごとく、
出力軸15（出力軸フランジ部15a）にその回転軸線O₂方向へ延在させて設けた円錐テーパローラ42の型式の凸部と、これら各円錐テーパローラ42が遊嵌すべく第2ローラ32にその回転軸線O₃方向延在させて設けた円錐窪み43の型式の凹部とで構成し、
これら円錐テーパローラ42（凸部）および円錐窪み43（凹部）を弾性部材47により、両者の円錐面が接触状態に保たれるよう回転軸線O₂,O₃方向へ相対変位可能に弾支したため、
円錐テーパローラ42（凸部）の大きさや、設置位置精度に関するバラツキとか、円錐窪み43（凹部）の大きさや、設置位置精度に関するバラツキとか、相互に偏心した第2ローラ32および出力軸15（出力軸フランジ部15a）の軸受ガタなどに関するバラツキとかがあっても、
図4に明示するごとく、伝動中は絶えず全ての組み合わせの円錐テーパローラ42（凸部）と円錐窪み43（凹部）を、円錐面が接触された状態に保つことができることから、全ての組み合わせの円錐テーパローラ42（凸部）と円錐窪み43（凹部）で動力伝達を行い得ることとなり、
動力伝達を行う円錐テーパローラ42（凸部）と円錐窪み43（凹部）の組み合わせ数が減少して、伝達可能最大トルクが低下したり、耐久性が低下するという問題を解消することができる。

なお上記実施例では、円錐窪み43（凹部）を第2ローラ32に形成して設けたが、円錐窪み43（凹部）が形成された別部材を第2ローラ32に取着して設けた場合も同様な作用効果を奏し得ることは言うまでもない。
そしてこの場合、上記実施例のごとく円錐テーパローラ42（凸部）を弾性部材47により円錐窪み43（凹部）に向け附勢する代わりに、円錐窪み43（凹部）が形成された上記別部材を円錐テーパローラ42（凸部）に向け附勢する構成を採用可能である。

しかし、図示例のごとく円錐窪み43（凹部）を第2ローラ32に形成して設ける方がコスト上有利であるのは勿論である。
この場合、円錐窪み43（凹部）が回転軸線O₂,O₃方向へ変位不能であるため、図示例のごとく円錐テーパローラ（凸部）を回転軸線O₂,O₃方向へ変位可能にして、弾性部材47により円錐窪み43（凹部）に向け附勢する構成を踏襲することになるのは言うまでもない。

図5は、本発明の他の実施例になる偏心継手41を示し、本実施例においては、円錐テーパローラ42を駆動ピン44に固設する代わりに、駆動ピン44上に回転自在に支持する。
このため駆動ピン44は、その拡大ヘッド44aを出力軸フランジ部15aに対し固着して、駆動ピン44を出力軸フランジ部15aに一体結合する。
そして、円錐テーパローラ42を駆動ピン44に固設上で軸線方向へ変位可能にすると共に、弾性部材47により円錐窪み43に向け附勢して弾支する。

本実施例においても、伝動中は絶えず全ての組み合わせの円錐テーパローラ42（凸部）と円錐窪み43（凹部）を、円錐面が接触された状態に保つことができることから、全ての組み合わせの円錐テーパローラ42（凸部）と円錐窪み43（凹部）で動力伝達を行い得ることとなり、
動力伝達を行う円錐テーパローラ42（凸部）と円錐窪み43（凹部）の組み合わせ数が減少して、伝達可能最大トルクが低下したり、耐久性が低下するという問題を解消することができる。

しかも本実施例においては、円錐テーパローラ42（凸部）が駆動ピン44上に回転自在であることから、動力伝達中に円錐テーパローラ42（凸部）と円錐窪み43（凹部）との円錐周面接触位置が変化するときにおける円錐テーパローラ42（凸部）の回転を容易に生起させ得て、伝動効率を向上させることができる。

なお、かかる伝動効率の向上を更に顕著なものにするには、図6に示すごとく円錐テーパローラ42（凸部）と駆動ピン44との間に転がり軸受49を介在させ、円錐テーパローラ42（凸部）の駆動ピン44周りにおける回転抵抗を減ずることで所期の目的を達成することができる。

本発明の一実施例になる偏心継手を内蔵する駆動力配分装置を具えた四輪駆動車両のパワートレーンを、車両上方から見て示す概略平面図である。 図1における駆動力配分装置の縦断側面図である。 図2に示す駆動力配分装置における偏心継手を拡大して模式的に示す拡大断面図である。 図2,3のIV-IV線上で断面とし、矢の方向に見て示す、偏心継手の模式的縦断正面図である。 本発明の他の実施例になる偏心継手を示す、図3と同様な拡大断面図である。 本発明の更に他の実施例になる偏心継手を示す、図3と同様な拡大断面図である。

符号の説明

1 駆動力配分装置
2 エンジン
3 変速機
4 リヤプロペラシャフト
5 リヤファイナルドライブユニット
6L,6R 左右後輪（主駆動輪）
7 フロントプロペラシャフト
8 フロントファイナルドライブユニット
9L,9R 左右前輪（従駆動輪）
11 ハウジング
12 入力軸
13,14 ボールベアリング
15 出力軸
15a フランジ部（回転体）
16 クランクシャフト
16a 偏心軸部
17 ニードルベアリング
18,19 ボールベアリング
21,22 ローラベアリング
23,24 ローラベアリング
25,26 ベアリングサポート
31 第1ローラ
32 第2ローラ（回転体）
33 ローラベアリング
35 ローラ間押し付け力制御モータ
41 偏心継手
42 円錐ローラ（凸部）
43 円錐窪み（凹部）
44 駆動ピン
45 ストッパプレート
46 ストッパピン基板
47 弾性部材
48 ストッパピン
49 転がり軸受

Claims (6)

1. 相互に偏心した回転体間で動力の受け渡しを行う偏心継手であって、
   一方の回転体に該回転体の回転軸線方向へ延在させて設けた、該回転軸線周りにおける複数個の凸部と、
   他方の回転体に該回転体の回転軸線方向へ延在させて設けた、該回転軸線周りにおける複数個の凹部とを具え、
   これら凸部および凹部を、前記動力の受け渡しが可能となるよう相互に遊嵌させた偏心継手において、
   前記凸部を、前記他方の回転体に向け先細の円錐形状とし、前記凹部を、前記一方の回転体に向け拡開した円錐形状とし、
   これら凸部および凹部を、該凸部および凹部の円錐面が接触状態に保たれるよう前記両回転軸線方向へ相対変位可能に弾支したことを特徴とする偏心継手。
2. 請求項1に記載の偏心継手において、
   前記凹部を前記両回転軸線方向へ変位不能とし、前記凸部を前記両回転軸線方向へ相対変位可能にすると共に前記凹部に向け附勢して弾支したことを特徴とする偏心継手。
3. 請求項2に記載の偏心継手において、
   前記凹部が、前記他方の回転体に形成した円錐窪みであることを特徴とする偏心継手。
4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の偏心継手において、
   前記凸部を、円錐テーパローラで構成し、前記一方の回転体に設けたピンに回転自在に支持したことを特徴とする偏心継手。
5. 請求項4に記載の偏心継手において、
   前記円錐テーパローラを前記ピンに転がり軸受を介して回転自在に支持したことを特徴とする偏心継手。
6. 請求項4または5に記載の偏心継手において、
   前記円錐テーパローラを、前記ピン上で軸線方向へ変位可能にすると共に、前記円錐凹部に向け附勢して弾支したことを特徴とする偏心継手。

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