JP2016142379A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】歯車仕様の設計自由度を向上させつつ、容易に製造可能な動力伝達装置を提供する。【解決手段】ドライブピニオンシャフト１０と、リングギヤ２０と、を備える動力伝達装置１であって、ドライブピニオンシャフト１０は、一方側の第１軸部１１と、第１軸部１１の隣に形成された第１傘歯車部１２と、第１傘歯車部１２の隣に形成された第２軸部１３と、備え、第１軸部１１は、円錐形状であり、第１軸部１１の外周面１１ａを転動する複数の第１ローラ４３と、複数の第１ローラ４３が内接する外輪４２と、を有する第１軸受４０を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、動力伝達装置に関する。

自動二輪車は、車体の略中央に搭載された原動機で発生した動力を後輪に伝達している。動力を伝達する方式としては、変速機の出力軸により回転する駆動スプロケットと、後輪と同軸上に配された従動スプロケットとの間にチェーンを掛け回した構造のチェーン駆動型が知られている。

また、一部の自動二輪車ではプロペラシャフト（推進軸）を用いるシャフトドライブ型を採用し、メンテナンスフリーを図っているものもある。具体的に例えば、変速機の出力軸の動力（回転力）を、第１傘歯車機構によって９０°偏向させ、プロペラシャフトに伝達している。そして、プロペラシャフトの動力を終減速装置（第２傘歯車機構、動力伝達装置）によって減速しつつリングギヤシャフトに伝達している。変速機は原動機の動力を変速する装置である。リングギヤシャフトは、車幅方向に延び後輪と一体で回転するシャフトである。

図５に示すように、終減速装置１Ａ（動力伝達装置）は、プロペラシャフトの後端にスプライン結合したドライブピニオンシャフト１０と、リングギヤシャフト３０にスプライン結合したリングギヤ２０とを備えて構成されている。

ドライブピニオンシャフト１０は、前記したリングギヤ２０に噛合し外形が円錐台状の第１傘歯車部１２と、第１傘歯車部１２の後側（一方側、先端側）に形成された円柱状の第１軸部１１Ａと、第１傘歯車部１２の前側（他方側、基端側）に形成されラジアル軸受５０Ａで支持された円柱状の第２軸部１３Ａと、を備えている。第１軸部１１Ａはニードル軸受４０Ａを介してハウジング１００に回転自在に支持され、第２軸部１３Ａはラジアル軸受５０Ａを介してハウジング１００に回転自在に支持されている。

ここで、外周面に第１傘歯１２ａが形成された第１傘歯車部１２の歯溝は、第１傘歯車部の母体である円錐台状の第１傘歯車部母体に対して、円盤状のカッタ４００を回転させ（図６参照）、第１傘歯車部母体を切削することで形成される。前記歯すじ方向は、ドライブピニオンシャフト１０の回転中心である第１軸線Ｏ１に対して傾斜した方向となる。なお、この場合において使用されるカッタは４００は、例えば、特開２０１４−１７２１２３号公報に記載されるように、前記歯すじ方向（歯底線Ｌ１方向）に対して、略垂直である軸線Ｏ９を中心として回転し、その歯４０１が前記第１傘歯車部母体を向く大径の切削工具である。

ところが、このように歯溝を形成する工程において、カッタ４００が第１軸部１１Ａに干渉してしまうと、第１軸部１１Ａの外周面に工具跡が付いてしまう。そうすると、第１軸部１１Ａ（ドライブピニオンシャフト１０）上を軸受が転動することができない。よって、第１軸部１１Ａの外周面に工具跡が付かないように、第１傘歯車部１２における歯長さや歯数等の歯車仕様が制約を受けてしまい、歯車仕様の設計自由度が低下してしまう。

そこで、特許文献１には、第１傘歯車部１２と第１軸部１１Ａとを分割構成する技術が提案されている。具体的には、第１傘歯車部１２に孔を形成し、第１軸部１１Ａに同軸の軸部を形成し、両者を嵌合させる技術である。

特開２０１０−８３２８８号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、第１傘歯車部１２と第１軸部１１Ａとが軸方向に嵌合した状態を維持するために、Ｃ字形のサークリップ等で抜け止めし、第１傘歯車部１２と第１軸部１１Ａとの隙間をＯリングでシールするため、部品点数が増加するうえ、組立工数が増加していた。

そこで、本発明は、歯車仕様の設計自由度を向上させつつ、容易に製造可能な動力伝達装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明は、第１傘歯車と、前記第１傘歯車に噛合する第２傘歯車と、を備える動力伝達装置であって、前記第１傘歯車は、一方側（後記する実施形態では後側）の一方側軸部と、前記一方側軸部の隣に形成された第１傘歯車部と、前記第１傘歯車部の隣に形成された他方側軸部と、備え、前記一方側軸部は、円錐形状であり、前記一方側軸部の外周面を転動する複数のころと、前記複数のころが内接する外輪と、を有する一方側円錐ころ軸受を備えることを特徴とする動力伝達装置である。

このような構成によれば、第１傘歯車を構成する第１傘歯車部、一方側軸部、及び、他方側軸部は一体であるので、部品点数を削減することが可能となり、組立工数も削減される。

そして、一方側軸部は一方に向かうにつれて細くなる円錐状であり、一方側軸部の外周面は第１傘歯車部の歯底を通る仮想的な歯底線よりも第１軸線側に形成された構成とすれば、第１傘歯車部の歯溝を形成するカッタが一方側軸部に干渉（接触）することはない。よって、一方側傘歯車部の歯数、歯長さ等の歯車仕様（諸元）の設計自由度が向上する。

一方側軸部を支持する軸受は一方側円錐ころ軸受であるので、一方側円錐ころ軸受によって径方向（ラジアル方向）の荷重と軸方向（スラスト方向）の荷重とを支持できる。よって、一方側円錐ころ軸受と後記する他方側軸受とで、第１傘歯車及び第２傘歯車の噛み合い反力を分担することができる。よって、他方側軸受を小型化できる。

ここで、一方側軸部が円柱状であって、一方側軸部が複数のニードルを備え径方向のみの荷重を支持するニードル軸受（針状ころ軸受）で支持される構成である場合、ニードル軸受を構成する外輪の外周面と、外輪を保持するハウジングの内周面とに、周方向に延びる溝をそれぞれ形成し、外輪側の溝とハウジング側の溝とに跨るようにスナップリングを設けて軸方向において位置決めするので、その取り付け作業に手間を要していた。

これに対して、このような構成によれば、一方側円錐ころ軸受が径方向及び軸方向の荷重を支持する構成であるため、一方側円錐ころ軸受は、径方向及び軸方向において、その軸受収容部に拘束される構成となる。これにより、一方側円錐ころ軸受の抜け止め防止用の溝やスナップリングが不要となる。したがって、一方側円錐ころ軸受の組み付け作業は容易となる。

また、前記一方側円錐ころ軸受に外嵌することで当該一方側円錐ころ軸受を支持し、一方側に前記一方側円錐ころ軸受の外輪に当接する当接壁部を有する有底円筒状の軸受支持部を備え、前記当接壁部に、前記軸受支持部の内外を連通させる連通孔が形成されていることが好ましい。

このような構成によれば、潤滑油が、連通孔を通って、第１傘歯車及び第２傘歯車の噛合部に供給されるので、噛合部を良好に潤滑できる。

ここで、一方側軸部は他方から一方に向かうにつれて細くなる円錐形状であるので、言い換えると、一方側軸部は一方から他方に向かうにつれて太くなる構成であるので、一方側軸部が回転した場合、一方側軸部の外周面の周速度は一方側よりも他方側において大きくなる。そうすると、一方側軸部の外周面近傍において、他方側の圧力が一方側の圧力よりも低くなり、他方側が一方側に対して負圧となる。したがって、この圧力差に基づく負圧によって、潤滑油が一方側から他方側に通流し易くなり、前記噛合部に供給され易くなる。

また、前記他方側軸部を支持する他方側円錐ころ軸受を備えることが好ましい。

ここで、一方側円錐ころ軸受は一方に作用するスラスト荷重を受け、他方側円錐ころ軸受は他方に作用するスラスト荷重を受けることになり、他方側円錐ころ軸受が受け持つスラスト荷重の向きは一方向のみとなるので、他方側円錐ころ軸受を小型化できる。

本発明によれば、歯車仕様の設計自由度を向上させつつ、容易に製造可能な動力伝達装置を提供することができる。

本実施形態に係る動力伝達装置の外観斜視図である。 本実施形態に係る動力伝達装置の平断面図である。 本実施形態に係る動力伝達装置の平断面図を拡大した図である。 本実施形態に係る動力伝達装置の縦断面図（図２のＸ１−Ｘ１線断面図）である。 従来に係る動力伝達装置の平断面図である。 従来に係る動力伝達装置の平断面図を拡大した図である。

本発明の一実施形態について図１〜図４を参照して説明する。

本実施形態に係る動力伝達装置１は、シャフトドライブ型の自動二輪車（鞍乗型車両）に搭載されている。ただし、鞍乗型車両は、その他に例えば、自動三輪車でもよい。

自動二輪車は、車体３００の中央に搭載された原動機及び変速機（図示しない）と、前後方向に延びるプロペラシャフト２１０と、プロペラシャフト２１０からの動力を略９０°偏向させて後輪２５０に伝達する動力伝達装置１と、を備えている。変速機は、原動機の発生した動力を変速するものである。

プロペラシャフト２１０は、筒状のスイングアーム２３０内に回転自在に設けられている。プロペラシャフト２１０の前端は変速機（図示しない）の出力軸に連結されており、プロペラシャフト２１０の後端は後記するドライブピニオンシャフト１０に連結されている（図２参照）。スイングアーム２３０は、左右方向に延びるピボット軸２３１回りに揺動自在に取り付けられている。

≪動力伝達装置の構成≫
動力伝達装置１（終減速装置）は、プロペラシャフト２１０からの動力を減速しつつ、９０°偏向させる装置である。動力伝達装置１は、ドライブピニオンシャフト１０（第１傘歯車）と、スパイラルベベル型のリングギヤ２０（第２傘歯車部、第２傘歯車、リングベベルギヤ）と、リングギヤシャフト３０と、第１軸受４０（一方側円錐ころ軸受）、第２軸受５０（他方側円錐ころ軸受）、第３軸受６０及び第４軸受７０と、ハウジング１００と、を備えている。

＜ドライブピニオンシャフト＞
ドライブピニオンシャフト１０は、前後方向に延びる第１軸線Ｏ１を中心として回転する棒状の部材である。ドライブピニオンシャフト１０は、後側（一方側）から前側（他方側）に向かって、第１軸部１１（一方側軸部）と、スパイラルベベル型の第１傘歯車部１２（ピニオンベベルギヤ）、第２軸部１３（他方側軸部）と、連結部１４と、を備えている。第１傘歯車部１２は、後側が小径側であり、前側が大径側である。よって、第１軸部１１は第１傘歯車部１２の一方側に形成されており、第２軸部１３は第１傘歯車部１２の他方側に形成されている。すなわち、ドライブピニオンシャフト１０は、後側の第１軸部１１と、第１軸部１１の前隣に形成された第１傘歯車部１２と、第１傘歯車部１２の前隣に形成された第２軸部１３と、備えている。

＜ドライブピニオンシャフト−第１軸部＞
第１軸部１１は、第１軸受４０に回転自在に支持される円錐台状の部分であり、前側（他方）から後側（一方側）に向かうにつれて細くなっている。第１軸部１１の外周面１１ａは、後記する歯底線Ｌ１よりも第１軸線Ｏ１側に形成されている（図３参照）。したがって、第１傘歯車部１２を形成するために、カッタ４００を回転させても（図３参照）、カッタ４００の歯４０１が第１軸部１１に干渉（接触）することはない。これにより、第１軸部１１は、第１軸受４０によって良好に支持される。また、第１傘歯車部１２の歯数、歯長さ等の歯車仕様（諸元）の設計自由度が向上することになる。

このように、第１軸部１１の外径は前側から後側に向かうにつれて細くなっているので、言い換えると、第１軸部１１の外径は後側から前側に向かうにつれて太くなっているので、第１軸部１１が回転した場合における外周面１１ａの前側の周速度は、後側の周速度よりも大きくなる。したがって、外周面１１ａの前側近傍の圧力は、外周面１１ａの後側近傍の圧力よりも低くなり負圧となる。これにより、オイルが、連通孔１３４、環状空間１３３、外周面１１ａの後側近傍、第１ローラ４３、外周面１１ａの前側近傍を通って、第１傘歯車部１２及び第２傘歯車部２１の噛合部に良好に供給されるようになっている（図３、図４、矢印Ａ３参照）。

＜ドライブピニオンシャフト−第１傘歯車部＞
第１傘歯車部１２は、後側が小径で前側が大径の円錐台状を呈しており、その外周面に第１傘歯１２ａが形成されている。第１傘歯１２ａは、後記する第２傘歯車部２１と噛合している。第１傘歯１２ａの歯底１２ｂを通る仮想的な歯底線Ｌ１は、第１軸線Ｏ１に対して後側が第１軸線Ｏ１に近づくように傾斜している。

＜ドライブピニオンシャフト−第２軸部＞
第２軸部１３は、第２軸受５０で回転自在に支持される円柱状の部分である。

＜ドライブピニオンシャフト−連結部＞
連結部１４は、プロペラシャフト２１０とスプライン結合によって連結する部分である。具体的に、連結部１４は、円筒状を呈しており、その内部にスプライン孔１４ａが形成されている。スプライン孔１４ａは、プロペラシャフト２１０の後端に形成されたスプライン軸（図示しない）が差し込まれる部分である。

＜リングギヤ＞
リングギヤ２０は、第１傘歯車部１２に噛合する第２傘歯車部２１を有するリング状のギヤである。リングギヤ２０は、リングギヤシャフト３０の後記する中円筒部３２とスプライン結合し、リングギヤシャフト３０と一体で第２軸線Ｏ２を中心として回転するようになっている。第２軸線Ｏ２と第１軸線Ｏ１とは、略同一の高さに配置されている（図４参照）。

リングギヤ２０は、第１傘歯車部１２より大径であり、リングギヤ２０の下部はオイル溜り１９０に浸かっている。そして、自動二輪車が前進し、リングギヤ２０が回転すると（図４、矢印Ａ１参照）、オイルが掻き上げられるようになっている（図４、矢印Ａ２参照）。

＜リングギヤシャフト＞
リングギヤシャフト３０は、左右方向に延びると共に、第２軸線Ｏ２を中心として回転するシャフトであり、左側が閉じた円筒状の部材である。リングギヤシャフト３０は、左側が小径である３段の段違いの円筒体であり、左側から右側に向かって、小円筒部３１と、小円筒部３１よりも外径の大きい中円筒部３２と、中円筒部３２よりも外径の大きい大円筒部３３と、を備えている。

小円筒部３１の左端部は、第３軸受６０を介して、第１ハウジング１１０に回転自在に支持されている。

中円筒部３２は、リングギヤ２０内に嵌合され、リングギヤ２０とスプライン結合している。

大円筒部３３は、２つの第４軸受７０、７０を介して、第２ハウジング１５０に回転自在に支持されている。大円筒部３３の右端面には、後輪２５０のホイール２５１が当接するリング状の取付座部３４がボルト３４ａを介して取り付けられている。取付座部３４は、左方に延びる円筒状の当接部３４ｂを備えている。当接部３４ｂは第４軸受７０の外輪に当接しており、第４軸受７０が抜けないようになっている。

大円筒部３３は、スタッドボルト３５を介して後輪２５０のホイール２５１と締結されるようになっている（図１参照）。

＜第１軸受＞
第１軸受４０は、第１軸部１１を第１ハウジング１１０の後記する軸受支持部１３０に対して回転自在で支持するものである。第１軸受４０は、本実施形態において、テーパローラベアリングで構成され、径方向及び軸方向の荷重を支持している。

第１軸受４０は、外輪４２と、外輪４２及び第１軸部１１の間を転動し円柱状を呈する複数の第１ローラ４３（第１ころ）と、複数の第１ローラ４３を保持するケージ（図示しない）と、を備えている。すなわち、第１軸受４０は第１軸部１１に外嵌する内輪を備えず、複数の第１ローラ４３が第１軸部１１の外周面１１ａを直接転動する構成である。このように内輪を備えないので、部品点数を削減しつつ、第１軸部１１を太くできる。これにより、第１軸受４０が第１軸部１１を良好に支持するようになっている。

外輪４２は軸受支持部１３０の周壁部１３１に内嵌し、外輪４２の後端面は底壁部１３２に当接している。なお、外輪４２の後端面と底壁部１３２との間にシム（図示しない）を挿入し、第１傘歯車部１２及び第２傘歯車部２１の歯当たりを調整する構成としてもよい。

外輪４２において第１ローラ４３が内接しつつ転動する転動面４２ａ（図３参照）は、後側に向かうにつれて第１軸線Ｏ１に近づくように傾斜した傾斜面である。

＜第２軸受＞
第２軸受５０は、第２軸部１３を第１ハウジング１１０の後記する円筒部本体１２１に対して回転自在で支持するものであり、本実施形態ではテーパローラベアリングで構成され、径方向及び軸方向の荷重を支持している。第２軸受５０は、内輪５１と、外輪５２と、内輪５１及び外輪５２の間を転動し円柱状を呈する複数の第２ローラ５３と、複数の第２ローラ５３を保持するケージ５４と、を備えている。

内輪５１は第２軸部１３に外嵌すると共に第１傘歯車部１２の背面に当接している。外輪５２は円筒部本体１２１に内嵌している。ケージ５４は各第２ローラ５３の中心軸線上を貫通する軸部と、複数の軸部を連結し前後方向視において環状を呈する環状部と、を備えている。

外輪５２の前端面に円筒部本体１２１に螺合したロックナット５５が当接し、第２軸受５０は円筒部本体１２１から抜けないようになっている。なお、ロックナット５５の締め付け程度を調整することで、第１軸受４０及び第２軸受５０の予圧が調整されるようになっている。

ロックナット５５の前方において、第２軸部１３及び円筒部本体１２１の間をシールするようにオイルシール５６が設けられている。オイルシール５６の前面には円筒部本体１２１に差し込まれ前後方向視でＣ字形のクリップ５７が当接し、オイルシール５６は脱落しないようになっている。

＜第３軸受＞
第３軸受６０は、小円筒部３１を第１ハウジング１１０の後記する半殻状部１４０に対して回転自在で支持するものである。第３軸受６０は、本実施形態において、ラジアルボールベアリングで構成されている。

第３軸受６０を構成する外輪の左端面には半殻状部１４０に螺合したロックナット６５が当接し、第３軸受６０は半殻状部１４０から抜けないようになっている。ロックナット６５の左方において、キャップ６６が半殻状部１４０に取り付けられている。

＜第４軸受＞
２つの第４軸受７０は、大円筒部３３を第２ハウジング１５０に対して回転自在で支持するものである。第４軸受７０は、本実施形態において、ラジアルボールベアリングで構成されている。

＜ハウジング＞
ハウジング１００は、第１ハウジング１１０と、第２ハウジング１５０とに分割構成されている。第１ハウジング１１０と第２ハウジング１５０とは、ボルト１９０によって相互に締結されている。第１ハウジング１１０は、スタッドボルト１１１（図２参照）及びナット（図示しない）によって、スイングアーム２３０の後端に固定されている。

また、ハウジング１００内には第１傘歯車部１２等を潤滑するオイル（潤滑油）が封入されており、オイルはハウジング１００内の下部に溜り、オイル溜り１９０を構成している。

＜第１ハウジング＞
第１ハウジング１１０は、概ね、ドライブピニオンシャフト１０と、リングギヤシャフト３０の小円筒部３１と、を収容するものである。第１ハウジング１１０は、前後方向に延びる円筒状の円筒部１２０と、円筒部１２０の後側に形成され右側が開口した半殻状の半殻状部１４０と、を備えている。

円筒部１２０は、第１軸受４０に外嵌する円筒状の円筒部本体１２１と、円筒部本体１２１の後方に突出して形成された舌片状の軸受支持部１３０と、を備えている。

＜第１ハウジング−軸受支持部＞
軸受支持部１３０は、第１軸受４０に外嵌することで第１軸受４０を回転自在に支持する円筒状の部分である。軸受支持部１３０は、第１軸受４０に外嵌する円筒状の周壁部１３１と、周壁部１３１の後側（一方側）に形成された底壁部１３２（当接壁部）と、を備えている。すなわち、軸受支持部１３０の前側は開口しており、前側から第１軸受４０（第１軸部１１）が内嵌されるようになっている。

底壁部１３２は、第１軸受４０の外輪４２の後端面に当接する当接壁部である。前後方向において、底壁部１３２と第１軸受４０の第１ローラ４３との間には、環状の環状空間１３３が形成されている。そして、底壁部１３２には、環状空間１３３と軸受支持部１３０の外部とを連通させる連通孔１３４が形成されている。

そして、自動二輪車が前進した場合、掻き上げられたオイルの一部は、連通孔１３４、環状空間１３３、第１ローラ４３を通って、第１傘歯車部１２及び第２傘歯車部２１の噛合部に供給されるようになっている（図３、図４、矢印Ａ３参照）。

＜第２ハウジング＞
第２ハウジング１５０は、概ね、リングギヤ２０、リングギヤシャフト３０の中円筒部３２及び大円筒部３３を収容するものであり、左右方向に延びる円筒状を呈している。

≪動力伝達装置の作用効果≫
動力伝達装置１によれば、次の作用効果を得る。
ドライブピニオンシャフト１０（第１傘歯車）は、第１軸部１１、第１傘歯車部１２、第２軸部１３及び連結部１４が一体成型された構成であるので、ドライブピニオンシャフト１０の部品点数を削減することが可能となり、組立工数も削減される。

第１軸部１１は後側に向かうにつれて細くなる円錐状であり、その外周面１１ａは歯底線Ｌ１よりも第１軸線Ｏ１側に形成されているので、カッタ４００が第１軸部１１に干渉せず、第１軸部１１は損傷しない。これにより、第１軸受４０は、第１軸部１１を良好に支持でき、また、第１傘歯車部１２の歯数、歯長さ等の歯車仕様（諸元）の設計自由度が向上する。

≪変形例≫
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、次のように変更してもよい。

前記した実施形態では、動力伝達装置１を自動二輪車の終減速装置に適用した構成を例示したが、その他に例えば、四輪車の終減速装置やトランスファ装置に適用してもよい。

１ 動力伝達装置
１０ ドライブピニオンシャフト（第１傘歯車）
１１ 第１軸部（一方側軸部）
１１ａ 外周面
１２ 第１傘歯車部
１２ｂ 歯底
１３ 第２軸部（他方側軸部）
２０ リングギヤ（第２傘歯車）
２１ 第２傘歯車部
３０ リングギヤシャフト
４０ 第１軸受（一方側円錐ころ軸受）
４２ 外輪
４３ 第１ローラ（第１ころ）
５０ 第２軸受（他方側円錐ころ軸受）
５１ 内輪
５２ 外輪
５３ 第２ローラ（第２ころ）
１００ ハウジング
１１０ 第１ハウジング
１３０ 軸受支持部
１３２ 底壁部（当接壁部）
１３３ 環状空間
１３４ 連通孔
１５０ 第２ハウジング
１９０ オイル溜り
Ｌ１ 歯底線
Ｏ１ 第１軸線
Ｏ２ 第２軸線

Claims (3)

1. 第１傘歯車と、前記第１傘歯車に噛合する第２傘歯車と、を備える動力伝達装置であって、
   前記第１傘歯車は、一方側の一方側軸部と、前記一方側軸部の隣に形成された第１傘歯車部と、前記第１傘歯車部の隣に形成された他方側軸部と、備え、
   前記一方側軸部は、円錐形状であり、
   前記一方側軸部の外周面を転動する複数のころと、前記複数のころが内接する外輪と、を有する一方側円錐ころ軸受を備える
   ことを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記一方側円錐ころ軸受に外嵌することで当該一方側円錐ころ軸受を支持し、一方側に前記一方側円錐ころ軸受の外輪に当接する当接壁部を有する有底円筒状の軸受支持部を備え、
   前記当接壁部に、前記軸受支持部の内外を連通させる連通孔が形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記他方側軸部を支持する他方側円錐ころ軸受を備える
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の動力伝達装置。

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