JP2014025552A - 内燃機関の動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スペースに制約されることなく、有効且つ効果的にシザースギヤを配置可能な内燃機関の動力伝達装置を提供する。
【解決手段】一方の軸と他方の軸との間でシザースギヤ１を介して動力を伝達する。シザースギヤ１は、メインギヤ２とサブギヤ３とプレート４とスプリング５とを含んで構成される。メインギヤ２から一体に形成されたボス６に、サブギヤ３を軸方向にルーズに挟むようにプレート４を配設し、サブギヤ３及びプレート４の相対する面に形成したスプリング収容溝７内にスプリング５を配置する。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば特に自動二輪車等の車両のエンジンに適用して好適な動力伝達装置に関する。

自動二輪車等の車両のエンジンあるいはトランスミッション等において、ギヤの噛合で回転トルクを伝える動力伝達系では、シザースギヤを採用して、ギヤの歯部間に生ずるバックラッシュを解消しながら回転トルクを伝えるようにしている。このような動力伝達系で用いられるシザースギヤは一般に、噛合相手ギヤと噛合するメインギヤの側部にサブギヤ（メインギヤと同一の歯数）を並行に配置し、スプリングの弾力でサブギヤの歯部を噛合相手ギヤの歯部に挟み付け、バックラッシュをなくしたまま、噛合相手ギヤと噛合いが行われる構造にしている。

ここで、図６及び図７を参照して、従来知られているシザースギヤの例を説明する。動力伝達を行う１組の軸のうち一方の軸２００には、キー２０１を介してメインギヤ２０２が固定される。メインギヤ２０２に噛合する相手ギヤ２０３を有し、この相手ギヤ２０３は他方の軸（図示せず）に固定されているものとする。メインギヤ２０２のボス２０２ａを軸にしてサブギヤ２０４を配置し、メインギヤ２０２及びサブギヤ２０４に設けた溝２０５，２０６にスプリング２０７が装着される。また、ワッシャもしくはクリップ２０８等を用いて、サブギヤ２０４を軸方向にルーズに挟み込んでいる。

シザースギヤの組付前にはスプリング２０７の弾力により、図７（ａ）のようにメインギヤ２０２及びサブギヤ２０４のギヤ歯の位相がずらされている。シザースギヤの組付後はスプリング２０７の反力によりサブギヤ２０４が元の位置に戻ろうとすることで、図７（ｂ）のように相手ギヤ２０３の歯を挟むというものである。

特開平１１−８２０４１号公報

従来の動力伝達装置では図６に示した例からも分かるように、特にメインギヤ２０２のギヤ径が比較的小径の場合、メインギヤ２０２においてスプリング２０７の配置スペースを確保することが極めて難しい。その場合、メインギヤ２０２及びサブギヤ２０４からなるシザースギヤを動力伝達系に配置構成するのが実質的に困難になる。

本発明はかかる実情に鑑み、スペースに制約されることなく、有効且つ効果的にシザースギヤを配置可能な内燃機関の動力伝達装置を提供することを目的とする。

本発明による内燃機関の動力伝達装置は、一方の軸と他方の軸との間でシザースギヤを介して動力を伝達するようにした内燃機関の動力伝達装置であって、前記シザースギヤは、メインギヤとサブギヤとプレートとスプリングとを含んで構成され、前記メインギヤから一体に形成されたボスに、前記サブギヤを軸方向にルーズに挟むように前記プレートを配設し、前記サブギヤ及び前記プレートの相対する面に形成したスプリング収容溝内に前記スプリングを配置したことを特徴とする。

また、本発明の内燃機関の動力伝達装置において、前記スプリングは、前記シザースギヤに対する相手ギヤの歯幅の左右いずれか外側部に配設され、該相手ギヤとオーバラップしないことを特徴とする。

また、本発明の内燃機関の動力伝達装置において、前記内燃機関のエンジン構造において、前記一方の軸としてのクランクシャフトの軸上に配置された小径のプライマリドライブギヤと、前記他方の軸としてのカウンタシャフトの軸上に配置された大径のプライマリドリブンギヤとが一次減速比で相互に噛合し、前記プライマリドライブギヤが前記シザースギヤとして構成されることを特徴とする。

また、本発明の内燃機関の動力伝達装置において、前記シザースギヤは、前記クランクシャフトの軸端部に配置された発進クラッチとそのハウジングを介して一体的に連動する一方、前記プライマリドリブンギヤは、前記カウンタシャフトの軸端部に配置されたギヤシフトクラッチのハウジングにダンパを介して固定され、前記ギヤシフトクラッチが、前記シザースギヤと前記発進クラッチの間に配置されると共に、前記シザースギヤは平面視で、前記発進クラッチ及び前記ギヤシフトクラッチの双方と前後方向にオーバラップすることを特徴とする。

また、本発明の内燃機関の動力伝達装置において、前記シザースギヤの前記メインギヤは、車幅方向で前記発進クラッチと前記ギヤシフトクラッチの内側に配置され、前記サブギヤと前記プレートは前記クランクシャフト上で、前記メインギヤの内側に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、シザースギヤのサブギヤとプレートとで形成したスプリング収容溝内にスプリングを配置する構造とした。スプリングが相手ギヤの歯幅と重ならないように配置することで、小径のメインギヤのバックラッシュ調整が可能になると共に、静粛な動力伝達装置を実現することができる。

本発明の実施形態に係る自動二輪車の側面図である。 本発明の実施形態に係る自動二輪車のエンジンユニットまわりの側面図である。 本発明の実施形態に係るエンジンユニットの要部平断面図である。 本発明の実施形態に係るシザースギヤまわりを示す要部断面図である。 本発明の実施形態に係るシザースギヤまわりの詳細構成を示す要部断面図である。 従来のシザースギヤまわりを示す要部断面図である。 従来のシザースギヤの作用を示す図である。

以下、図面に基づき、本発明における内燃機関の動力伝達装置の好適な実施の形態を説明する。
図１は、本発明の適用例としての自動二輪車１００の側面図である。先ず、図１を用いて、自動二輪車１００の全体構成について説明する。なお、図１を含め、以下の説明で用いる図においては、必要に応じて車両の前方を矢印Ｆｒにより、車両の後方を矢印Ｒｒによりそれぞれ示し、また、車両の側方右側を矢印Ｒにより、車両の側方左側を矢印Ｌによりそれぞれ示す。

自動二輪車１００は、鋼製あるいはアルミニウム合金製でなる車体フレームにより車体骨格を形成し、車体フレームに対する各種部品の艤装を経て構成される。車体フレームの構成例として例えば所謂アンダーボーンタイプでよく、詳細図示を省略するが、その前上端部に結合するステアリングヘッドパイプから後斜め下方へ向けてメインフレーム１０１（図２参照）が延設され、このメインフレーム1０１の後部付近にシートレールが結合する。エンジンを含むパワーユニット１０は車体フレームにより車体の略中央部で支持される。

ステアリングヘッドパイプは、フロントフォーク１０２を回動可能に支持し、このフロントフォーク１０２の上端側にはハンドルバー１０３が結合される。フロントフォーク１０２の下端側には前輪１０４が回転可能に支持される。前輪１０４の上方はフロントフェンダ１０５により覆われる。エンジンユニット１０の後方には、ピボット軸１０６を介して上下方向に揺動可能なスイングアームがメインフレーム１０１により支持され、スイングアームの後端部に後輪１０７が回転可能に支持される。スイングアームの後端部と車体フレーム側の間にはショックアブソーバ１０８が装着され、後輪１０７の上方はリヤフェンダ１０９よって覆われると共に、その上方にライダーが着座するシート１１０が配置される。

車両外観としては、各種車体カバーが車体フレーム等の適所に支持されて被着される。例えば、レッグシールド１１１等を含むフロントフレームカバー１１２は車両前面側を覆うと共に、ウィンカ等が実装される。リヤフレームカバー１１３はシート１１０の下方乃至車両後方側を覆うと共に、ウィンカやブレーキランプが実装される。

次に、図２は、本発明の適用例としてエンジンユニット１０を示している。この例ではエンジンユニット１０は空冷式４サイクル単気筒エンジンを有し、このエンジンは主に、左右方向に水平配置されるクランクシャフトを回転自在に支持・収容するクランクケース１１と、クランクケース１１の略前部に結合し、その軸線が略水平方向に設定されたシリンダもしくはシリンダブロック１２と、シリンダ１２の更に前部に結合するシリンダヘッド１３及びシリンダヘッド１３に蓋着するシリンダヘッドカバー１４とを含んで構成される。

クランクケース１１は左右２つ割りに分割構成され、その右外側に形成されたクラッチ室等がクラッチカバー１５（図３参照）により覆われる。また、クランクケース１１の左外側に形成されたマグネト室は、マグネトカバー１６（図３参照）により覆われる。なお、クランクケース１１の後側にミッション室が形成される。

エンジンに混合気を供給する吸気系において、その吸気通路の途中に配置されたスロットル装置１７がインテークパイプを介して、エンジンのインテークポートと接続される。スロットル装置１７により制御された混合気はインテークポートを介して、シリンダヘッド１３の燃焼室へと供給される。
また、エンジンからの排気ガスを排気する排気系において、シリンダヘッド１３の下部側にエキゾーストポートが形成される。図１にも示されるようにエキゾーストパイプ１８（排気管）がエキゾーストポートに接続され、エンジン内で生成された燃焼ガスが排気ガスとして、エキゾーストポートからエキゾーストパイプ１８を通り、最終的にマフラ１９（排気消音器）から排気される。

図３を用いて、エンジンユニット１０について説明する。その基本的構成において、左右半割りのクランクケース１１の左側壁１１Ｌ及び右側壁１１Ｒには、クランクシャフト２０を支持するためのベアリング２１（クランク軸受）がそれぞれ装着される。クランクケース１１の右外側は、前述のようにクラッチカバー１５により覆われる。クランクケース１１の右側壁１１Ｒとクラッチカバー１５との間にクラッチ室が形成され、このクラッチ室にメインクラッチ２２（ギヤシフトクラッチ）等が配設される。この例ではメインクラッチ２２に加えて更に、クランクケース１１の右側壁１１Ｒから右方へ延出するクランクシャフト２０の右延出部には発進クラッチ２３が取り付けられる。この発進クラッチ２３のハウジング２４にはプライマリドライブギヤ２５が、一体に結合する。なお、この発進クラッチ２３は、エンジン回転数が設定回転数以下になった場合にクランクシャフト２０とプライマリドライブギヤ２５の回転を遮断する装置である。

クランクシャフト２０の後側にはカウンタシャフト２６が平行配置されており、このカウンタシャフト２６の周囲に配置されたプライマリドリブンギヤ２７がプライマリドライブギヤ２５と噛合する。プライマリドリブンギヤ２７は、メインクラッチ２２のハウジング２２ａにダンパ２２ｂを介して取り付けられる。自動二輪車１００の発進後の通常運転ではクランクシャフト２０及びカウンタシャフト２６間の動力伝達は、カウンタシャフト２６の軸端に取り付けられたメインクラッチ２２を介して接続、切断される。なお、カウンタシャフト２６は、クランクケース１１の左側壁１１Ｌ及び右側壁１１Ｒにそれぞれ装着されたベアリング２８により支持される。

カウンタシャフト２６の後側にはドライブシャフト２９が平行配置され、このドライブシャフト２９はベアリング３０によって支持される。カウンタシャフト２６及びドライブシャフト２９にはそれぞれ、ギヤ列３１，３２が配設され、これらのギヤ列３１，３２間の噛合関係を適宜設定することで変速比を変えるようにしたトランスミッション装置３３が構成される。ドライブシャフト２９の軸端にはスプロケット３４が取り付けられ、このスプロケット３４と後輪１０７（図１）の車軸に取り付けたスプロケットとの間に巻回されるチェーン３５を介して、ドライブシャフト２９の出力が後輪１０７へ伝達される。

また、クランクシャフト２０の左側壁１１Ｌから左方へ延出する左延出部には、マグネト装置３６を構成するマグネト３７が一体的に結合する。このマグネト装置３６は、クランクケース１１の左側壁１１Ｌとマグネトカバー１６との間に形成されるマグネト室内に配設される。更に、クランクシャフト２０の前側にて、オイルポンプ３８がクランクケース１１の右外側のクラッチ室内に配置される。

エンジンユニット１０の特に動力伝達系において、エンジンが始動するとクランクシャフト２０が回転し、その回転数が設定回転数以上になると発進クラッチ２３が繋がる。これにより発進クラッチ２３のハウジング２４と一体にプライマリドライブギヤ２５が回転し、該プライマリドライブギヤ２５と噛合するプライマリドリブンギヤ２７からメインクラッチ２２を介して、カウンタシャフト２６へと動力伝達される。カウンタシャフト２６の回転はトランスミッション装置３３を経て、ドライブシャフト２９へと伝えられる。

この実施形態のかかるエンジンの動力伝達系において特に、クランクシャフト２０（一方の軸）とカウンタシャフト２６（他方の軸）の２軸間の動力伝達に本発明の動力伝達装置が適用される。即ち、より具体的には図３に示したようにクランクシャフト２０の軸上に配置された小径のプライマリドライブギヤ２５と、カウンタシャフト２６の軸上に配置された大径のプライマリドリブンギヤ２７とは一次減速比で相互に噛合し、それらの間の動力伝達において、プライマリドライブギヤ２５がシザースギヤ１（後述するメインギヤ）として構成される。

図４はシザースギヤ１まわりを示しており、このシザースギヤ１はメインギヤ２と、このメインギヤ２に付帯するサブギヤ３と、サブギヤ３をメインギヤ２との間で軸方向にルーズに挟み込むプレート４と、メインギヤ２及びサブギヤ３間のギヤ歯の位相をずらすようにそれらを付勢するスプリング５とを含んで構成される。

この場合、メインギヤ２は発進クラッチ２３のハウジング２４と一体に結合して、これに連動する。メインギヤ２にはクランクシャフト２０と同軸にサブギヤ３側へボス６が延出し、このボス６に回転自在にサブギヤ３が嵌着する。プレート４はボス６に対して、圧入等により固定され、あるいは別部品を用いて固定することもできる。
メインギヤ２及びサブギヤ３は同一モジュールの歯部２ａ，３ａを有し、プライマリドリブンギヤ２７の歯部２７ａがこれらの歯部２ａ，３ａ双方に噛合する。

図５は、シザースギヤ１の更に詳細な構成例を示している。サブギヤ３及びプレート４の相対する面３Ａ，４Ａに凹部を形成し、それらの凹部によりスプリング５をサブギヤ３の周方向（図５において、外径ｄのスプリング５が略紙面直交方向に装着されるものとする）に収容可能とするスプリング収容溝７が構成される。なお、スプリング収容溝７は、サブギヤ３及びプレート４の周方向に沿って複数、例えば３つ形成される。そして、これらのスプリング収容溝７にそれぞれスプリング５が配置される。

上記の場合、スプリング５は、シザースギヤ１としてプライマリドライブギヤ２５が噛合する相手ギヤであるプライマリドリブンギヤ２７の歯幅Ｗの左右いずれか外側部に配設され（図５の例では左側）、両者はその歯幅方向でオーバラップしない。即ち、スプリング５の外径ｄは、プライマリドリブンギヤ２７の歯幅Ｗでこれと重ならない。

上記の場合、図３に示されるようにギヤシフトクラッチ本体、即ちメインクラッチ２２が、シザースギヤ１と発進クラッチ２３の間に配置されると共に、シザースギヤ１は図３の平面視で、メインクラッチ２２及び発進クラッチ２３の双方と前後方向にオーバラップする。クランクシャフト２０の軸心と同心のシザースギヤ１は、発進クラッチ２３と完全にオーバラップする。メインクラッチ２２は、シザースギヤ１と発進クラッチ２３の間に入り込むかたちで、特にそのハウジング２２ａの前部まわりがシザースギヤ１の後部まわりと部分的にオーバラップする。

また、シザースギヤ１のメインギヤ２は、車幅方向で発進クラッチ２３とメインクラッチ２２の内側、即ちクランクケース１１の右側壁１１Ｒ側に配置される。更にサブギヤ３とプレート４はクランクシャフト２０上で、メインギヤ２の内側に配置される。

上記のように構成された動力伝達装置において、シザースギヤ１のサブギヤ３とプレート４とで形成したスプリング収容溝７を形成し、このスプリング収容溝７内にスプリング５を配置する構造とした。即ち、メインギヤ２の径方向とは無関係にスプリング５を装着する。これにより、メインギヤ２はスプリング５の装着のためのスペース的な影響を受けず、これにより小径ギヤであってもスペース的に無理なくシザースギヤ１を構成することができる。

具体的にはスプリング５をメインギヤ２から軸方向にずらし、即ちスプリング５の外径ｄがプライマリドリブンギヤ２７の歯幅Ｗと重ならないように配置することで、小径のメインギヤ２のバックラッシュ調整が可能になる。これによりガタ音やうなり音等の発生を有効に抑制し、極めて静粛な動力伝達装置を実現することができる。

従来ではメインギヤ及びサブギヤとそれらの支軸の外径の間に、スプリング及びそれを装着するための溝を設定する構造であるため、そのような溝等を形成するためのスペース的余裕がある場合には問題はない。ところが、特に小径ギヤにあってはかかるスペースを確保するのが難しく、実質的にシザースギヤの採用を断念せざるを得なかった。その場合にはバックラッシュ調整や静粛性等の問題を解決するのが極めて困難になる。本発明では上述のように小径ギヤであっても有効に対応可能であり、実用性に極めて優れている。

また、本発明ではサブギヤ３を挟み込むプレート４を使用しているが、このような構成でも実質的に部品点数の増加とはならない。つまり従来では、前述した例のようにサブギヤを挟み込むワッシャもしくはクリップ（図６等参照）を用いているが、そのような部品を用いず、全体的には構成あるいは構造を複雑化することがない。

更に、本発明の動力伝達装置を実際のエンジン構造に適用した場合、プライマリドライブギヤ２５をシザースギヤ１として構成し、メインクラッチ２２がシザースギヤ１と発進クラッチ２３の間に配置される。また、シザースギヤ１は平面視で前述のように、メインクラッチ２２及び発進クラッチ２３の双方とオーバラップする。
このようにプライマリドライブギヤ２５に小径のシザースギヤ１を構成することで、同一減速比を保ったまま、プライマリドリブンギヤ２７も小径化することができる。そしてクランクシャフト２０及びカウンタシャフト２６の軸間距離を小さくすることで、エンジンのコンパクト化と軽量化を図ることができる。このことは、多数の部品あるいは部材を狭小スペース内に適正に配設しなければならない、特に小型エンジンにあっては極めて有利である。

また、シザースギヤ１のメインギヤ２は、車幅方向で発進クラッチ２３とメインクラッチ２２の内側に配置されると共に、サブギヤ３とプレート４はメインギヤ２の内側に配置される。かかる配置構成により、エンジンの特に幅方向を有効に短縮し、この点でもエンジンのコンパクト化と軽量化を図ることができる。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
例えば、上記実施形態においてクランクシャフトとカウンタシャフトの２軸間の動力伝達に本発明を適用する例を説明したが、ギヤの噛合で回転トルクを伝える動力伝達系における２軸間に対しても同様に、本発明の動力伝達装置を適用することができる。

また、本発明を自動二輪車等のエンジンとして内燃機関の例で説明したが、この例に限らずギヤ（歯車）を介して動力伝達を行う種々の産業機械等に対しても同様に、本発明の動力伝達装置を適用することができる。
更に上記いずれの場合も、歯車として平歯車あるいははすば歯車等を適宜使用することができる。

１ シザースギヤ、２ メインギヤ、３ サブギヤ、４ プレート、５ スプリング、６ ボス、７ スプリング収容溝、１０ エンジンユニット、１１ クランクケース、１２ シリンダ、１３ シリンダヘッド、１４ シリンダヘッドカバー、１５ クラッチカバー、１６ マグネトカバー、１７ スロットル装置、１８ エキゾーストパイプ、１９ マフラ、２０ クランクシャフト、２１ ベアリング、２２ メインクラッチ、２３ 発進クラッチ、２４ ハウジング、２５ プライマリドライブギヤ、２６ カウンタシャフト、２７ プライマリドリブンギヤ、２８ ベアリング、２９ ドライブシャフト、３０ ベアリング、３１，３２ ギヤ列、３３ トランスミッション装置、３４ スプロケット、３５ チェーン、３６ マグネト装置、３７ マグネト、３８ オイルポンプ、１００ 自動二輪車。

Claims (5)

1. 一方の軸と他方の軸との間でシザースギヤを介して動力を伝達するようにした内燃機関の動力伝達装置であって、
   前記シザースギヤは、メインギヤとサブギヤとプレートとスプリングとを含んで構成され、
   前記メインギヤから一体に形成されたボスに、前記サブギヤを軸方向にルーズに挟むように前記プレートを配設し、前記サブギヤ及び前記プレートの相対する面に形成したスプリング収容溝内に前記スプリングを配置したことを特徴とする内燃機関の動力伝達装置。
2. 前記スプリングは、前記シザースギヤに対する相手ギヤの歯幅の左右いずれか外側部に配設され、該相手ギヤとオーバラップしないことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動力伝達装置。
3. 前記内燃機関のエンジン構造において、前記一方の軸としてのクランクシャフトの軸上に配置された小径のプライマリドライブギヤと、前記他方の軸としてのカウンタシャフトの軸上に配置された大径のプライマリドリブンギヤとが一次減速比で相互に噛合し、
   前記プライマリドライブギヤが前記シザースギヤとして構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の動力伝達装置。
4. 前記シザースギヤは、前記クランクシャフトの軸端部に配置された発進クラッチとそのハウジングを介して一体的に連動する一方、前記プライマリドリブンギヤは、前記カウンタシャフトの軸端部に配置されたギヤシフトクラッチのハウジングにダンパを介して固定され、
   前記ギヤシフトクラッチが、前記シザースギヤと前記発進クラッチの間に配置されると共に、前記シザースギヤは平面視で、前記発進クラッチ及び前記ギヤシフトクラッチの双方と前後方向にオーバラップすることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の動力伝達装置。
5. 前記シザースギヤの前記メインギヤは、車幅方向で前記発進クラッチと前記ギヤシフトクラッチの内側に配置され、
   前記サブギヤと前記プレートは前記クランクシャフト上で、前記メインギヤの内側に配置されることを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の動力伝達装置。

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