JP2014145439A - ファイナルギア構造 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化を図ることが可能なファイナルギア構造を提供する。
【解決手段】ベベルギアが形成されたベベルギアシャフト６３と、ベベルギアに噛み合うリングギア６４とを備え、リングギア６４側に後輪４２を構成するホイール４５が取付けられるファイナルギア構造であって、リングギア６４にホイール４５を取付けるスタッドボルト５５を備え、ホイール４５とリングギア６４とに挟まれて、ファイナルギアケース６１に回転自在に支持されるリングギアシャフト５３が設けられ、スタッドボルト５５は、リングギアシャフト５３を貫通している。
【選択図】図２

Description

本発明は、リングギアを支持する出力軸部材（リングギアシャフト）の軽量化が図られたファイナルギア構造に関する。

エンジンの動力をドライブシャフトを介して駆動輪に伝達する動力伝達機構では、ドライブシャフトと駆動輪との間にファイナルギア構造が設けられる。
このようなファイナルギア構造としては、ドライブシャフトの末端に連結されたべベルギアと、このべベルギアに噛み合うリングギアと、このリングギアにスプライン結合されるとともに駆動輪が取付けられた出力軸部材とを備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２４１０１６号公報

特許文献１では、リングギアが出力軸部材にスプライン結合され、動力がリングギアから出力軸部材を介して駆動輪に伝えられるため、出力軸部材には、駆動輪の動力に耐え得る剛性が必要であり、ファイナルギア構造の構成部品の中で大きな重量を占めているが、ファイナルギア構造での軽量化に当たっては、出力軸部材の対応が望まれている。
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、軽量化を図ることが可能なファイナルギア構造を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するため、本発明は、ベベルギア（６３ａ）が形成されたシャフト（６３）と、前記ベベルギア（６３ａ）に噛み合うリングギア（６４）とを備え、前記リングギア（６４）側にホイール（４５）が取付けられるファイナルギア構造であって、前記リングギア（６４）に前記ホイール（４５）を取付けるスタッドボルト（５５）を備え、前記ホイール（４５）と前記リングギア（６４）とに挟まれて、ギアケース（６１）に支持されるリングギアシャフト（５３）が設けられ、前記スタッドボルト（５５）は、前記リングギアシャフト（５３）を貫通していることを特徴とする。この構成によれば、動力がリングギアからスタッドボルトを介してホイールに伝わるため、リングギアシャフトの軽量化を図ることができる。

上記構成において、ブレーキディスク（９５）が取付けられるディスク取付部材（９６）は、前記ホイール（４５）と前記リングギアシャフト（５３）との間に設けられ、前記スタッドボルト（５５）が貫通していても良い。この構成によれば、ディスク取付部材をスタッドボルトで締め上げることができ、部品点数を削減することができる。
また、上記構成において、前記リングギアシャフト（５３）と前記リングギア（６４）とは、ノックピン（８６）で位置決めされていても良い。この構成によれば、リングギアシャフトとリングギアとの位置決め精度が向上し、また、ノックピンでトルクを受けることができる。

また、上記構成において、前記リングギアシャフト（５３）は、階段状に段階的に細くなるように形成されていても良い。この構成によれば、リングギアシャフトのより一層の軽量化を図ることができる。
また、上記構成において、前記ディスク取付部材（９６）には、前記ホイール（４５）とは反対側のファイナルギアケース（６１）側の面（９６ｂ）にパルサリング（９９）が取付けられていても良い。この構成によれば、ディスク取付部材でパルサリングを保護することができる。
また、上記構成において、前記ディスク取付部材（９６）に前記ブレーキディスク（９５）を取付ける第１締結部材（９７）と、前記ディスク取付部材（９６）に前記パルサリング（９９）を取付ける第２締結部材（９８）とは、それぞれの頭部（９７ａ，９８ａ）が、前記ディスク取付部材（９６）の前記パルサリング（９９）と同じ側に配置されるようにしても良い。この構成によれば、後輪を取付ける際に、第１・第２締結部材の頭部が邪魔にならない。また、頭部を保護することができる。
また、上記構成において、前記リングギアシャフト（５３）は、アルミニウム合金製であっても良い。この構成によれば、軽量化を図ることができる。

本発明は、リングギアにホイールを取付けるスタッドボルトを備え、ホイールとリングギアとに挟まれて、ギアケースに支持されるリングギアシャフトが設けられ、スタッドボルトは、リングギアシャフトを貫通しているので、動力がリングギアからスタッドボルトを介してホイールに伝わるため、リングギアシャフトで大きなトルクを受けなくなるので、リングギアシャフトの軽量化を図ることができる。

また、ブレーキディスクが取付けられるディスク取付部材は、ホイールとリングギアシャフトとの間に設けられ、スタッドボルトが貫通しているので、ディスク取付部材をスタッドボルトで締め上げることができ、部品点数を削減することができる。
また、リングギアシャフトとリングギアとは、ノックピンで位置決めされているので、リングギアシャフトとリングギアとの位置決め精度が向上し、また、ノックピンでトルクを受けることができる。

また、リングギアシャフトは、階段状に段階的に細くなるように形成されているので、リングギアシャフトのより一層の軽量化を図ることができる。
また、ディスク取付部材には、ホイールとは反対側のファイナルギアケース側の面にパルサリングが取付けられているので、ディスク取付部材でパルサリングを保護することができる。
また、ディスク取付部材にブレーキディスクを取付ける第１締結部材と、ディスク取付部材にパルサリングを取付ける第２締結部材とは、それぞれの頭部が、ディスク取付部材のパルサリングと同じ側に配置されるので、後輪を取付ける際に、第１・第２締結部材の頭部が邪魔にならない。また、頭部を保護することができる。
また、リングギアシャフトは、アルミニウム合金製であるので、軽量化を図ることができる。

本発明のファイナルギア構造の一実施形態を適用した自動二輪車を示す左側面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 ファイナルギア装置を示す断面図である。 比較例のファイナルギア装置を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、説明中、前後左右および上下といった方向の記載は、特に記載がなければ車体に対する方向と同一とする。また、各図に示す符号ＦＲは車体前方を示し、符号ＵＰは車体上方を示し、符号ＬＥは車体左方を示している。
図１は、本発明のファイナルギア構造の一実施形態を適用した自動二輪車１０を示す左側面図である。
自動二輪車１０は、骨格となる車体フレーム１１と、この車体フレーム１１の前端部に操舵可能に取付けられたフロントフォーク１２と、車体フレーム１１の下部に支持されたパワーユニット１３と、車体フレーム１１の上部を構成するメインフレーム１６の上部に支持された燃料タンク１７と、メインフレーム１６の上部から後方に延びるシートフレーム（不図示）に支持されたシート２１と、車体フレーム１１の下部を構成する左右一対のピボットフレーム２３，２３（手前側のピボットフレーム２３のみ図示）にピボット軸２４を介して上下スイング可能に支持されたスイングアーム２６とを備える。

フロントフォーク１２は、上端部にバーハンドル３１が取付けられ、下端部に車軸３２を介して前輪３３が回転可能に取付けられている。パワーユニット１３は、駆動源となるエンジン３６と、このエンジン３６の後部に一体に設けられた変速機３７とからなる。スイングアーム２６は、その後端部にファイナルギア装置４１を介して後輪４２が回転可能に支持され、スイングアーム２６の内部には、変速機３７の出力軸からファイナルギア装置４１を介して後輪４２に動力を伝達するドライブシャフト４３が収納されている。

図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
スイングアーム２６の後端部には、ファイナルギア装置４１を構成するギアケース本体５１が取付けられている。このギアケース本体５１と、ギアケース本体５１に取付けられてギアケース本体５１と共にファイナルギアケース６１を構成するギアケースカバー５２とに出力軸部材であるリングギアシャフト５３が回転可能に支持されている。
スイングアーム２６内に収納されたドライブシャフト４３の後端部とファイナルギア装置４１との間には等速ジョイント５７が設けられている。
後輪４２（詳しくは、後輪４２を構成するホイール４５）は、リングギアシャフト５３を貫通する複数のスタッドボルト５５及びホイールナット５６により、リングギアシャフト５３側に片持ちで取付けられている。なお、図中の符号４６はディスクブレーキ装置であり、後輪４２側に一体的に設けられたブレーキディスク９５と、このブレーキディスク９５を制動するブレーキキャリパ４７とから構成される。

図３は、ファイナルギア装置４１を示す断面図であり、図２の要部拡大図である。
ファイナルギア装置４１は、ギアケース本体５１及びギアケースカバー５２からなるファイナルギアケース６１と、ギアケース本体５１の前部にベアリング６２及びニードルベアリング６５を介して回転可能に支持されたベベルギアシャフト６３と、このベベルギアシャフト６３に噛み合うリングギア６４と、このリングギア６４に嵌合するとともにギアケース本体５１及びギアケースカバー５２に両端がベアリング６６，６７を介して回転可能に支持されたリングギアシャフト５３と、一端部がリングギア６４にねじ結合されるとともにリングギアシャフト５３を軸方向に貫通して後輪４２（図２参照）側へ延びる複数のスタッドボルト５５と、ブレーキディスク９５が取付けられるとともにギアケースカバー５２の開口の一部を塞ぐようにしてリングギアシャフト５３を保護するディスク取付部材９６と、ベアリング６６を固定するためにリングギアシャフト５３の一端部に臨むギアケース本体５１の開口５１ａの縁にねじ結合されたギアケースキャップ６８とを備える。

ギアケース本体５１とギアケースカバー５２とは、複数のボルト７３で締結されている。なお、符号７４はナット７５（図２参照）と共にスイングアーム２６（図２参照）にギアケース本体５１を締結するためのスタッドボルト、７６はギアケース本体５１のメンテナンス用穴を塞ぐキャップ部材である。
ベベルギアシャフト６３は、ベベルギア６３ａと、このべベベルギア６３ａの両側に一体に設けられた軸本体６３ｂ及び突出軸部６３ｃとから構成された部品であり、軸本体６３ｂに、等速ジョイント５７（図２参照）の先端部に設けられた雄スプラインと結合される雌スプライン６３ｄが形成され、突出軸部６３ｃがニードルベアリング６５に支持されている。ベベルギアシャフト６３を支持するベアリング６２は、その外輪６２ａが、ギアケース本体５１にロックナット８１で固定され、内輪６２ｂ，６２ｂが、ロックナット８２でベベルギアシャフト６３に固定されている。ロックナット８１，８２は、それぞれ回り止めのために、締めた後に折り曲げることでギアケース本体５１側又はベベルギアシャフト６３側に設けられた穴部に係止される係止部８１ａ，８２ａを備える。なお、符号８３はシール部材、８４はシール部材８３がギアケース本体５１から抜けるのを防ぐ止め輪である。

リングギア６４は、ギア部６４ａと、このギア部６４ａの内周部に形成されたディスク部６４ｂとが一体成形されている。ディスク部６４ｂには、スタッドボルト５５がねじ結合される複数のめねじ６４ｃと、ノックピン８６が嵌合されるノックピン嵌合穴６４ｄと、リングギアシャフト５３に嵌合する嵌合穴６４ｅとが形成されている。
リングギアシャフト５３は、アルミニウム合金製であり、ベアリング６７側の端部から順に外径が小さくなるように、大径部５３ａ、中間大径部５３ｂ、中間小径部５３ｃ、小径部５３ｄが形成され、大径部５３ａ、中間大径部５３ｂ及び中間小径部５３ｃに中空部５３ｇが形成されている。このように、リングギアシャフト５３を階段状に段階的に細くなるように形成し、また、リングギアシャフト５３の大径部５３ａ側の端部から順に大径穴部５３ｋ、中径穴部５３ｍ、小径穴部５３ｎを備える中空部５３ｇを形成することで、材質をアルミニウム合金としたことと合わせて、リングギアシャフト５３の大幅な軽量化を図ることができる。

大径部５３ａは、スタッドボルト５５が貫通する貫通穴５３ｈと、ノックピン８６が嵌合されるノックピン嵌合穴５３ｊとが開けられた部分であり、ベアリング６７に支持される被支持部５３ｅと、この被支持部５３ｅに隣接するとともにリングギア６４側に設けられたフランジ部５３ｆとを備える。なお、符号８７はベアリング６７とフランジ部５３ｆとの間に設けられた隙間調整用のシムである。
被支持部５３ｅは、ベアリング６７に隣接するように筒状のカラー部材８８が嵌合され、このカラー部材８８とギアケースカバー５２との間にシール部材９１が設けられている。なお、符号９２は被支持部５３ｅとカラー部材８８との間をシールするために被支持部５３ｅ側の環状溝に設けられたＯリング、９３はシール部材９１を抜け止めする止め輪である。
中間大径部５３ｂは、リングギア６４の嵌合穴６４ｅが圧入され、これによって、リングギアシャフト５３にリングギア６４が固定されている。中間大径部５３ｂと中間小径部５３ｃとの間で外周面を軸方向に繋ぐ部分には、中間大径部５３ｂ側の面取り部５３ｐと、中間小径部５３ｃ側の環状円弧部５３ｑとが隣接して形成されている。このように、面取り部５３ｐ及び環状円弧部５３ｑを設けることで、リングギア６４を中間大径部５３ｂに嵌合しやすくすることができ、作業性を向上させることができる。小径部５３ｄは、鋼製のカラー部材８９が圧入され、このカラー部材８９を介してベアリング６６に支持されている。これにより、耐久性を向上させることができる。なお、符号９４はベアリング６６とカラー部材８９との間に設けられた隙間調整用のシムである。

スタッドボルト５５は、リングギア６４にねじ結合されるとともにリングギアシャフト５３を貫通し、更に、ブレーキディスク９５が取付けられるディスク取付部材９６に形成された貫通穴９６ａを貫通している。ディスク取付部材９６は、ファイナルギア装置４１側の一側面９６ｂに環状突出部９６ｃが一体に形成され、この環状突出部４１ａがカラー部材８８の端面８８ａに当てられている。このような環状突出部４１ｂを設けることで、ディスク取付部材９６の他側面９６ｄに後輪４２（図２参照）をスタッドボルト５５及びホイールナット５６（図２参照）で取付けたときに、スタッドボルト５５の軸力を、リングギア６４、リングギアシャフト５３のフランジ部５３ｆ、シム８７、ベアリング６７の内輪、カラー部材８８及び環状突出部９６ｃで支えることができる。従って、アルミニウム合金製のリングギアシャフト５３の大径部５３ａの全体で上記の軸力を支えることがないので、軸力を安定させることができる。また、ディスク取付部材９６の内周部によって、アルミニウム合金製のリングギアシャフト５３を外部の干渉物等から保護することができる。

ディスク取付部材９６には、ファイナルギア装置４１側の面に、複数のボルト９７でブレーキディスク９５が取付けられ、このブレーキディスク９５と同じ側の一側面９６ｂに複数のボルト９８でパルサリング９９がボルト９７の頭部を覆うように取付けられている。パルサリング９９は、図示せぬ回転センサと対になって後輪４２の回転を検出し、回転数、回転速度を得るための回転検出部材である。
このように、パルサリング９９をディスク取付部材９６のファイナルギア装置４１側に配置することで、ディスク取付部材９６によって後輪４２側の飛び石等からパルサリング９９を保護することができる。
また、ボルト９７，９８の頭部をディスク取付部材９６の一側面９６ｂ側に配置することで、ディスク取付部材９６に後輪４２を取付ける際にボルト９７，９８の頭部が邪魔になることがない。

上記したファイナルギア装置４１では、リングギア６４をリングギアシャフト５３に嵌合させて固定し、後輪４２が取付けられるスタッドボルト５５を、その一端部でリングギア６４にねじ結合するとともにリングギアシャフト５３及びディスク取付部材９６を貫通させる構造にすることで、べベベルギアシャフト６３側から動力の大部分をリングギア６４、スタッドボルト５５、後輪４２の順に伝えることが可能になる。従って、リングギア６４からスタッドボルト５５、ノックピン８６を介してリングギアシャフト５３に伝わる動力を小さく抑えることができるため、リングギアシャフト５３の強度を下げることができ、リングギアシャフト５３を軽量なアルミニウム合金製にすることが可能になる。
また、従来のように、リングギア及び出力軸部材にそれぞれ雌スプライン、雄スプラインを形成する必要がなく、本実施形態のリングギア６４及びリングギアシャフト５３のコストを下げることができる。

図４は、比較例のファイナルギア装置１２０を示す断面図である。
ファイナルギア装置１２０は、ギアケース本体１２１及びギアケースカバー１２２からなるファイナルギアケース１２３と、ギアケース本体１２１にベアリング１２４及びニードルベアリング１２６を介して回転可能に支持されたベベルギアシャフト１２７と、このベベルギアシャフト１２７に噛み合うリングギア１２８と、このリングギア１２８にスプライン結合するとともにファイナルギアケース１２３に一端がベアリング１３１を介して、他端がベアリング１３２及びカラー部材１３３を介して回転可能に支持された出力軸部材１３４と、この出力軸部材１３４に取付けられた複数のスタッドボルト１３６とを備え、出力軸部材１３４にスタッドボルト１３６及びホイールナット（不図示）で駆動輪（不図示）が取付けられる。

ベベルギアシャフト１２７から動力は、リングギア１２８、出力軸部材１３４、スタッドボルト１３６、駆動輪の順に伝達される。従って、上記のベベルギアシャフト１２７、リングギア１２８、出力軸部材１３４及びスタッドボルト１３６には、動力を伝達可能な強度が必要になる。また、リングギア１２８及び出力軸部材１３４には、スプライン結合するためにそれぞれ雌スプライン、雄スプラインを加工する必要がある。
ファイナルギア装置１２０の上記した各構成部品の中で最も大型の出力軸部材１３４は、上記の強度を確保するために、材質が例えば鉄鋼製とされ、最も重量のある部品になっている。従って、ファイナルギア装置１２０の重量も大きくなり、ひいては、ファイナルギア装置１２０を搭載する車両の重量も大きくなる。
上記のファイナルギア装置１２０におけるリングギア１２８から駆動輪への動力伝達構造に関して、本実施形態では、図１〜図３に示したファイナルギア装置４１の動力伝達構造に改良することで、軽量化を図っている。

以上の図２及び図３に示したように、ベベルギア６３ａが形成されたシャフトとしてのベベルギアシャフト６３と、ベベルギア６３ａに噛み合うリングギア６４とを備え、リングギア６４側に後輪４２を構成するホイール４５が取付けられるファイナルギア構造であって、リングギア６４にホイール４５を取付けるスタッドボルト５５を備え、ホイール４５とリングギア６４とに挟まれて、ギアケースとしてのファイナルギアケース６１に支持されるリングギアシャフト５３が設けられ、スタッドボルト５５は、リングギアシャフト５３を貫通している。この構成によれば、動力がリングギア６４からスタッドボルト５５を介してホイール４５に伝わるため、リングギアシャフト５３で大きなトルクを受けなくなるので、リングギアシャフト５３の強度を下げることができ、リングギアシャフト５３の細軸化や、軽量な材質（アルミニウム合金）への変更により、リングギアシャフト５３の軽量化を図ることができる。

また、ブレーキディスク９５が取付けられるディスク取付部材９６は、ホイール４５とリングギアシャフト５３との間に設けられ、スタッドボルト５５が貫通しているので、ディスク取付部材９６をスタッドボルト５５で締め上げることができ、特別にディスク取付部材９６をリングギアシャフト５３に取付ける取付部材が不要になり、部品点数を削減することができる。
また、リングギアシャフト５３とリングギア６４とは、ノックピン８６で位置決めされているので、リングギアシャフト５３とリングギア６４との位置決め精度が向上し、また、ノックピン８６でトルクを受けることができる。

また、リングギアシャフト５３は、階段状に段階的に細くなるように形成されているので、リングギアシャフト５３のより一層の軽量化を図ることができる。
また、ディスク取付部材９６には、ホイール４５とは反対側のファイナルギアケース６１側の一側面９６ｂにパルサリング９９が取付けられているので、ディスク取付部材９６でパルサリング９９を保護することができる。
また、ディスク取付部材９６にブレーキディスク９５を取付ける第１締結部材としてのボルト９７と、ディスク取付部材９６にパルサリング９９を取付ける第２締結部材としてのボルト９８とは、それぞれの頭部９７ａ，９８ａが、ディスク取付部材９６のパルサリング９９と同じ側に配置されるので、後輪４２を取付ける際に、ボルト９７，９８の頭部９７ａ，９８ａが邪魔にならない。また、ディスク取付部材９６によって、飛び石等から頭部９７ａ，９８ａを保護することができる。
また、リングギアシャフト５３は、アルミニウム合金製であるので、リングギアシャフト５３の軽量化を図ることができる。

上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で任意に変形及び応用が可能である。
例えば、上記実施形態において、図３に示したリングギアシャフト５３を、アルミニウム合金製としたが、これに限らず、他の比重の小さい金属（チタン、チタン合金等）でも良い。
また、図１に示したように、ファイナルギア装置４１を自動二輪車１０に採用したが、これに限らず、他の鞍乗り型車両や、産業車両、あるいは車両以外に備える動力伝達装置に採用しても良い。

４１ ファイナルギア装置
４５ ホイール
４６ ディスクブレーキ装置
５３ リングギアシャフト
５５ スタッドボルト
６１ ファイナルギアケース（ギアケース）
６３ ベベルギアシャフト（シャフト）
６３ａ ベベルギア
６４ リングギア
８６ ノックピン
９５ ブレーキディスク
９６ ディスク取付部材
９６ｂ 一側面（面）
９７，９８ ボルト（締結部材）
９７ａ，９８ａ 頭部
９９ パルサリング

Claims (7)

1. ベベルギア（６３ａ）が形成されたシャフト（６３）と、前記ベベルギア（６３ａ）に噛み合うリングギア（６４）とを備え、前記リングギア（６４）側にホイール（４５）が取付けられるファイナルギア構造であって、
   前記リングギア（６４）に前記ホイール（４５）を取付けるスタッドボルト（５５）を備え、
   前記ホイール（４５）と前記リングギア（６４）とに挟まれて、ギアケース（６１）に支持されるリングギアシャフト（５３）が設けられ、
   前記スタッドボルト（５５）は、前記リングギアシャフト（５３）を貫通していることを特徴とするファイナルギア構造。
2. ブレーキディスク（９５）が取付けられるディスク取付部材（９６）は、前記ホイール（４５）と前記リングギアシャフト（５３）との間に設けられ、前記スタッドボルト（５５）が貫通していることを特徴とする請求項１に記載のファイナルギア構造。
3. 前記リングギアシャフト（５３）と前記リングギア（６４）とは、ノックピン（８６）で位置決めされていることを特徴とする請求項１又は２に記載のファイナルギア構造。
4. 前記リングギアシャフト（５３）は、階段状に段階的に細くなるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のファイナルギア構造。
5. 前記ディスク取付部材（９６）には、前記ホイール（４５）とは反対側のファイナルギアケース（６１）側の面（９６ｂ）にパルサリング（９９）が取付けられていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載のファイナルギア構造。
6. 前記ディスク取付部材（９６）に前記ブレーキディスク（９５）を取付ける第１締結部材（９７）と、前記ディスク取付部材（９６）に前記パルサリング（９９）を取付ける第２締結部材（９８）とは、それぞれの頭部（９７ａ，９８ａ）が、前記ディスク取付部材（９６）の前記パルサリング（９９）と同じ側に配置されることを特徴とする請求項５に記載のファイナルギア構造。
7. 前記リングギアシャフト（５３）は、アルミニウム合金製であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のファイナルギア構造。

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