JP2018021566A - Power extraction device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動力取出装置に関する。 The present invention relates to a power take-out device.
トランスミッションで変速された動力を、トランスミッションのアウトプットシャフトに固定されて、アウトプットシャフトと一体的に回転するギアを介して車載架装品に伝達する動力取出装置が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。これらの動力取出装置は、建築車両、農業車両、産業車両などの特殊用途自動車において、比較的大きな回転動力を取り出す構造である。それ故、普通自動車や大型自動車に搭載されたポンプなどの車載架装品に対してはオーバースペックになり、製造コストが高いことに加えて重厚長大化が問題になっている。 There has been proposed a power take-out device that transmits power shifted by a transmission to an in-vehicle body component via a gear fixed to the output shaft of the transmission and rotating integrally with the output shaft (for example, Patent Document 1). 2). These power take-out devices have a structure that takes out relatively large rotational power in special-purpose automobiles such as construction vehicles, agricultural vehicles, and industrial vehicles. Therefore, it becomes over-spec for on-vehicle bodywork such as a pump mounted on a normal car or a large car, and in addition to the high manufacturing cost, increasing the size and length is a problem.
ところで、車両においては、エンジンなどの駆動源から出力された回転動力を変速して出力するトランスミッションのアウトプットシャフトと、プロペラシャフトとが、軸継手を介して連結されている。具体的には、アウトプットシャフトの出力端部に形成された雄スプラインと、軸継手の入力端部に形成された雌スプラインとがスプライン結合することで、連結している。 By the way, in a vehicle, an output shaft of a transmission that shifts and outputs rotational power output from a driving source such as an engine and a propeller shaft are connected via a shaft coupling. Specifically, the male spline formed at the output end portion of the output shaft and the female spline formed at the input end portion of the shaft coupling are connected by spline coupling.
雄スプラインは、例えば、ホブカッタなどの歯切り盤により加工される場合に、ホブカッタ径の蹴上げ分だけアウトプットシャフトの軸方向に余剰な部分が生じてしまい、その部分がデットスペースになっていた。 For example, when the male spline is machined by a hobbing machine such as a hob cutter, an extra portion is generated in the axial direction of the output shaft by the amount of the hob cutter diameter, and this portion becomes a dead space.
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、架装品に適した回転動力を取り出しつつ、スプライン回りのデットスペースを活用することができる動力取出装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a power take-out device that can utilize a dead space around a spline while taking out rotational power suitable for a bodywork. It is in.
上記の目的を達成する本発明の動力取出装置は、駆動源で生じた回転動力を動力伝達軸から架装品の駆動軸に、その回転動力の一部を伝達する動力取出装置であって、前記動力伝達軸の径方向外側に配置された回転軸と、この回転軸に固定された取出ギアと、前記駆動軸に固定されてその取出ギアに直接的又は間接的に噛み合う従動ギアと、を備え、前記取出ギアの外周に配置された歯が、前記動力伝達軸の外周に形成された雄スプラインに噛み合う状態にしたことを特徴とする。 The power take-out device of the present invention that achieves the above-mentioned object is a power take-out device that transmits a part of the rotational power from the power transmission shaft to the drive shaft of the bodywork, the rotational power generated by the drive source, A rotating shaft disposed radially outside the power transmission shaft; an extraction gear fixed to the rotating shaft; and a driven gear fixed to the drive shaft and meshed directly or indirectly with the extracting gear. And the teeth disposed on the outer periphery of the take-out gear mesh with a male spline formed on the outer periphery of the power transmission shaft.
ここでいう、架装品は、例えば、普通自動車や大型自動車の車載架装品として、潤滑用のオイルを循環させるオイルポンプ、小型の発電機などが例示できる。 Examples of the bodywork here include an oil pump that circulates lubricating oil, a small generator, and the like as an on-vehicle bodywork of a normal automobile or a large automobile.
本発明によれば、取出ギアの歯と動力伝達軸の外周に形成された雄スプラインとを噛み合わせて、その取出ギアにより雄スプラインから直接的に駆動源から出力された回転動力
の一部を取り出す構成にしている。
According to the present invention, the tooth of the take-out gear meshes with the male spline formed on the outer periphery of the power transmission shaft, and a part of the rotational power output from the drive source directly from the male spline by the take-out gear is obtained. It is configured to take out.
つまり、雄スプラインに直接的に噛み合う取出ギアを用いることで、従来の動力伝達軸に固定されたギアに比して取出ギアが軽薄短小化するので、その分、取り出した回転動力を小さくできる。これにより、小さな回転動力で駆動する架装品に対するオーバースペックの解消には有利になり、装置の重厚長大化を回避すると共に製造コストを抑えることができる。また、取出ギアが軽薄短小化するので、動力伝達軸に雄スプラインを加工する際に生じる雄スプラインの余剰部に取出ギアを噛み合わせることが可能になり、スプライン回りのデットスペースを有効活用できる。 That is, by using the take-out gear that directly meshes with the male spline, the take-out gear can be made lighter and thinner than the gear fixed to the conventional power transmission shaft, so that the extracted rotational power can be reduced accordingly. As a result, it is advantageous to eliminate over-spec for the bodywork driven with a small rotational power, and it is possible to avoid an increase in the size and length of the apparatus and to reduce the manufacturing cost. In addition, since the take-out gear is lighter, thinner, and shorter, the take-out gear can be engaged with the excess portion of the male spline that is generated when the male spline is processed on the power transmission shaft, and the dead space around the spline can be effectively utilized.
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図中では、xをアウトプットシャフト21の軸方向とし、yを軸方向に直交する方向で、アウトプットシャフト21の径方向とする。図1では、動力取出装置10の内部構造を説明するために、ギアケース11及びトランスミッション20のミッションケース23のそれぞれを点線で示し、図2及び図4では、ギアケース11のみを点線で示している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the figure, x is the axial direction of the
図1及び図2に例示するように、第一実施形態の動力取出装置10は、トランスミッション20のアウトプットシャフト(出力軸)21から回転動力の一部を取り出して車載架装品の駆動軸30に伝達するものである。アウトプットシャフト21は、図示しない駆動源としてのエンジンで生じた回転動力を伝達する動力伝達軸である。駆動軸30は、伝達された回転動力により車載架装品を駆動する軸である。
As illustrated in FIG. 1 and FIG. 2, the power take-out
車載架装品としては、エンジンで生じた回転動力の一部で駆動可能な装置が例示でき、潤滑用のオイルを循環させるオイルポンプ、及び小型の発電機が例示できる。 Examples of the on-vehicle bodywork device include a device that can be driven by a part of the rotational power generated by the engine, and an oil pump that circulates lubricating oil and a small generator.
トランスミッション20は、図示しない変速ギア、アウトプットシャフト21、及びミッションケース23を有しており、エンジンから伝達された回転動力を変速して、アウトプットシャフト21から駆動輪に回転動力を伝達するプロペラシャフトに出力している。
The
アウトプットシャフト21は、プロペラシャフトに軸継手40を介して連結されている。アウトプットシャフト21は、その出力端部(プロペラシャフト側の端部)に雄スプライン22が形成されている。雄スプライン22は、インボリュートスプラインであって、例えば、ホブカッタなどの歯切り盤によりアウトプットシャフト21の出力端部を径方向yの外側から内側に向かって窪む複数の溝を出力端部の周方向に等間隔に切削して形成されている。
The
ミッションケース23は、一端がベアリング24を、他端がベアリング25をそれぞれ介してアウトプットシャフト21及び軸継手40を回転自在に支持しており、雄スプライン22の余剰部22bを覆っている。
The
軸継手40は、フランジ型軸継手(コンベンショナルタイプ)であり、アウトプットシャフト21側のフランジと、プロペラシャフト側のフランジとをボルトにより締結することで、両者を連結している。軸継手40は、入力端部(アウトプットシャフト21側の端部)に動力伝達筒としての筒部41を、出力端部(プロペラシャフト側の端部)にフランジ42を有している。
The
筒部41の内周には、雌スプライン43が形成されている。雌スプライン43は、雄スプライン22と大径合わせによりスプライン結合しており、例えば、ブローチ加工や放電加工により、径方向yの内側から外側に向かって窪む複数の溝をその周方向に等間隔に切削して形成されている。
A
アウトプットシャフト21と軸継手40とは、アウトプットシャフト21の雄スプライン22が軸継手40の雌スプライン43に挿入されて、スプライン結合により嵌め合わされている。また、アウトプットシャフト21の出力端面が、ボルト44によりフランジ42の径方向中心部に締結されている。
The
軸継手40とプロペラシャフトとは、軸継手40のフランジ42の周方向に間隔を空けて貫通した締結孔45に挿通されたボルト46により、プロペラシャフト側に固定されたフランジに締結されている。
The
雄スプライン22は、軸方向xに隣接した結合部22a及び余剰部22bとから構成されている。結合部22aは、上述したとおり、軸継手40の筒部41に挿入されて、筒部41の内周に形成された雌スプライン43とスプライン結合する部分である。余剰部22bは、その結合部22aを除いた部分であり、筒部41に挿入されていない部分であって、スプライン結合していない部分である。余剰部22bは、加工逃げにより生じており、例えば、ホブカッタなどの歯切り盤により加工される場合は、ホブカッタ径の蹴上げ分だけ軸方向xに延在する。
The
動力取出装置10は、ギアケース11、回転軸12、取出ギア13、及び従動ギア14を備えており、取出ギア13の外周に配置された歯15が、アウトプットシャフト21の外周に形成された雄スプライン22に噛み合う状態に構成されている。
The power take-out
ギアケース11は、ミッションケース23に固定されており、ミッションケース23の外側に向かって突出している。ギアケース11は、その内部に回転軸12、及び駆動軸30を回転可能に支持しており、取出ギア13及び従動ギア14を覆っている。駆動軸30は、一端がギアケース11から外側に抜け、車載架装品に連結している。
The
回転軸12は、その軸方向がアウトプットシャフト21の軸方向に対して平行になるように、ギアケース11の内部で、且つアウトプットシャフト21の径方向外側に配置されている。
The
取出ギア13は、回転軸12に固定されており、インボリュート歯型を有する平歯車で構成されている。取出ギア13の歯幅B3は、余剰部22bの軸方向xの幅B2よりも狭い。
The take-
従動ギア14は、駆動軸30に固定されており、インボリュート歯型を有する平歯車で構成されている。従動ギア14の歯幅B4は、取出ギア13の歯幅B3と同様に余剰部22bの軸方向xの幅B2よりも狭い。
The driven
図3に例示するように、取出ギア13の外周に配置された歯15が、アウトプットシャフト21の外周に形成された雄スプライン22に噛み合う状態にするために、取出ギア13は以下のとおり設定されている。
As illustrated in FIG. 3, in order for the
取出ギア13の歯先円直径dk3は、雄スプライン22の歯先円直径dk2よりも小さい。取出ギア13の歯底円直径df3は、雄スプライン22の歯底円直径df2よりも小さい。取出ギア13のピッチ円直径(基準円直径)d3は、雄スプライン22のピッチ円直径d2よりも小さい。取出ギア13の歯数Z3は、雄スプライン22の歯数Z2よりも少ない。
The tip circle diameter dk3 of the take-
取出ギア13のモジュール(ダイヤメトラルピッチ)m3(ピッチ円直径d3/歯数Z3)は、雄スプライン22のモジュールm2(ピッチ円直径d2/歯数Z2)に等しい。つまり、取出ギア13の法線ピチtm3は、雄スプライン22の法線ピッチtm2に等しい。
The module (diametral pitch) m3 (pitch circle diameter d3 / number of teeth Z3) of the take-
このように、取出ギア13のモジュールm3を雄スプライン22のモジュールm2に等しくすることで、取出ギア13の歯15を雄スプライン22に噛み合わせることが可能になる。
Thus, by making the module m3 of the
次に、動力取出装置10の動作について説明する。エンジンからトランスミッション20に回転動力が伝達されると、その回転動力はトランスミッション20で変速される。次いで、変速された回転動力が、アウトプットシャフト21に伝達されて、軸継手40を介してプロペラシャフトに伝達される。このとき、プロペラシャフトに伝達される回転動力の一部は、アウトプットシャフト21の出力端部に形成された雄スプライン22に噛み合った取出ギア13に伝達される。次いで、取出ギア13に伝達された回転動力は、従動ギア14を介して駆動軸30に伝達される。この駆動軸30に伝達された回転動力により車載架装品が駆動する。
Next, the operation of the power take-out
以上のように、この実施形態の動力取出装置10においては、取出ギア13の歯15とアウトプットシャフト21の外周に形成された雄スプライン22とを噛み合わせて、取出ギア13により雄スプライン22から直接的に回転動力の一部を取り出している。
As described above, in the power take-out
つまり、雄スプライン22に直接的に噛み合う取出ギア13を用いることで、従来の動力伝達軸に固定されたギアに比して取出ギア13が軽薄短小化するので、その分、取出ギア13から従動ギア14を介して駆動軸30に伝達される回転動力を小さくできる。これにより、小さな回転動力で駆動する車載架装品に対するオーバースペックの解消には有利になり、動力取出装置10の重厚長大化を回避すると共に製造コストを抑えることができる。
In other words, by using the take-
また、取出ギア13が軽薄短小化するので、アウトプットシャフト21に雄スプライン22を加工する際に生じる余剰部22bに取出ギア13を噛み合わせることが可能になり、スプライン回りのデットスペースを有効活用できる。
Further, since the take-
取出ギア13の軽薄短小化を具体的に説明すると、この実施形態では、取出ギア13の歯幅B3を、余剰部22bの軸方向xの幅B2よりも狭くして、取出ギア13を薄化している。また、取出ギア13のピッチ円直径d3を、雄スプライン22のピッチ円直径d2よりも小さくして、取出ギア13を短小化している。
Specifically, the lightening and thinning of the
このように、取出ギア13を軽薄短小化することで、車載架装品に対するオーバースペックを解消することができると共に、スプライン回りのデットスペースを有効活用できる。
In this way, by making the take-
潤滑用のオイルを循環させるオイルポンプ、及び小型の発電機などの車載架装品は、エ
ンジンから出力される回転動力の一部で駆動可能である。それ故、上記のとおり、取出ギア13を軽薄短小化することで、駆動軸30から伝達される回転動力は、車載架装品に対してオーバースペックにならずに最適なものとなる。
An on-vehicle bodywork such as an oil pump for circulating lubricating oil and a small generator can be driven by a part of the rotational power output from the engine. Therefore, as described above, by making the take-
この実施形態の動力取出装置10においては、アウトプットシャフト21の雄スプライン22の余剰部22bを活用する。これにより、アウトプットシャフト21から回転動力の一部を取り出す場合でも、アウトプットシャフト21の軸方向xの長さを延長することなく、トランスミッション20の重厚長大化を回避することができる。
In the power take-out
動力取出装置10が取り出す回転動力が小さくなることで、アウトプットシャフト21からプロペラシャフトに伝達される回転動力の減少分が少なくなる。また、動力取出装置10の重厚長大化に加えてトランスミッション20の重厚長大化も回避するので、車両の軽量化が図れる。これに伴って、車両の燃費を向上できる。
Since the rotational power taken out by the power take-out
図4に例示するように、第二実施形態の動力取出装置10は、第一実施形態に対して、取出ギア13が軸継手40と回転数センサ50との間に介在している。また、取出ギア13と従動ギア14との間に、それらと噛み合う中間ギア16が介在しており、取出ギア13と従動ギア14とは間接的に噛み合っている。
As illustrated in FIG. 4, in the power take-out
回転数センサ50は、アウトプットシャフト21の回転数を検出するセンサである。回転数センサ50としては、検出した回転数から車速を出力する車速センサも例示できる。
The
回転数センサ50は、雄スプライン22の余剰部22bとスプライン結合して、アウトプットシャフト21と一体的に回転するドリブンギア51と、ドリブンギア51の歯の回転を検出する電磁ピックアップ52とから構成されている。
The
この実施形態の取出ギア13の軸方向xの歯幅B3は、余剰部22bの幅B2から、ボールスプラインであるベアリング24の軸方向xの幅B5と、ドリブンギア51の軸方向xの幅B6とを減算した値よりも狭い。
The tooth width B3 in the axial direction x of the take-
このように取出ギア13の歯幅B3を設定して、薄化することで、余剰部22bに回転数センサ50も取り付けることが可能になり、スプライン回りのデットスペースをより有効活用できる。
By setting the tooth width B3 of the take-
取出ギア13は、雄スプライン22の余剰部22bに噛み合えばよく、アウトプットシャフト21の入力側から出力側に向かって順に、取出ギア13、回転数センサ50、及び軸継手40を配置してもよい。
The take-
中間ギア16は、取出ギア13や従動ギア14と同様の平歯車である。このように、取出ギア13と従動ギア14との間に中間ギア16を介在させることで、従動ギア14をアウトプットシャフト21や軸継手40から離間させることができる。つまり、取出ギア13と従動ギア14との間に介在する中間ギア16の数を調節することで、レイアウトの自由度が増す。
The
図5に例示するように、第三実施形態の動力取出装置10は、既述した実施形態に対して、回転軸12及び取出ギア13の代わりに、コグドベルト(歯付きベルト)17を備えている。コグドベルト17は、無端状のベルトであり、雄スプライン22の余剰部22bと従動ギア14とに掛け回されている。
As illustrated in FIG. 5, the power take-out
コグドベルト17は、余剰部22b及び従動ギア14との接触面に、それらに噛み合う
歯を有している。この歯は、余剰部22b及び従動ギア14に噛み合ったときに、インボリュート歯型に近似するように構成されることが望ましい。つまり、余剰部22b及び従動ギア14に接触する円弧部分を歯車と見做した場合に、その歯車のモジュールが雄スプライン22のモジュールm2に等しいとよい。
The
コグドベルト17の軸方向xの幅B7は、第一及び第二実施形態の取出ギア13の歯幅B3と同様に、余剰部22bの軸方向xの幅B2よりも狭く、回転数センサ50を設ける場合は、幅B2から幅B5と幅B6とを減算した値よりも狭く設定されている。
The width B7 of the cogged
この実施形態のように、取出ギア13に代えてコグドベルト17を用いても、雄スプライン22から直接的に回転動力の一部を取り出すことができ、スプライン回りのデットスペースを有効活用することができる。
As in this embodiment, even if the
既述した実施形態においては、動力源としてエンジンの他にも、モータジェネレータも例示でき、エンジン及びモータジェネレータの両方を駆動源とするハイブリッド車両にも適用可能である。 In the above-described embodiment, a motor generator can be exemplified as the power source in addition to the engine, and the present invention can be applied to a hybrid vehicle using both the engine and the motor generator as drive sources.
動力伝達軸としては、一端部、あるいは中途の位置に雄スプライン22が形成されていて、余剰部22bが存在している軸であればよい。但し、アウトプットシャフト21のように、雄スプライン22と雌スプライン43とが軸方向xに互いに移動不能で、余剰部22bの軸方向xの幅B2が固定値の軸が好ましい。
The power transmission shaft may be a shaft in which the
軸継手40としては、リバーススリップタイプでもよく、一端部に雌スプラインが形成されたユニバーサルジョイントで構成されてもよい。
The
既述した実施形態は、ギアケース11に配管を接続して、ギアケース11の内部に潤滑油を供給する構成にしてもよい。
In the above-described embodiment, a pipe may be connected to the
既述した実施形態は、動力取出装置10として、車両に搭載されて、車載架装品に回転動力を伝達する例を説明したが、これに限定されずに、駆動源から出力された回転動力の一部を動力伝達軸から取り出して架装品の駆動軸に伝達するものであればよい。
In the above-described embodiment, the example in which the power take-out
10 動力取出装置
12 回転軸
13 取出ギア
14 従動ギア
15 歯
21 アウトプットシャフト
22 雄スプライン
30 駆動軸
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記動力伝達軸の径方向外側に配置された回転軸と、この回転軸に固定された取出ギアと、前記駆動軸に固定されてその取出ギアに直接的又は間接的に噛み合う従動ギアと、を備え、
前記取出ギアの外周に配置された歯が、前記動力伝達軸の外周に形成された雄スプラインに噛み合う状態になっていることを特徴とする動力取出装置。 A power take-out device that takes out a part of the rotational power generated in the drive source from the power transmission shaft and transmits it to the drive shaft of the bodywork,
A rotating shaft disposed radially outside the power transmission shaft; an extraction gear fixed to the rotating shaft; and a driven gear fixed to the drive shaft and meshed directly or indirectly with the extracting gear. Prepared,
A power take-out device in which teeth arranged on the outer periphery of the take-out gear are in mesh with a male spline formed on the outer circumference of the power transmission shaft.
前記取出ギアの外周に配置された歯が、前記余剰部に噛み合う状態になっている請求項1に記載の動力取出装置。 In a state where the power transmission shaft is inserted into a power transmission cylinder in which a female spline is formed on the inner periphery, a coupling portion that is spline coupled to the male spline and a surplus portion excluding the coupling portion are formed,
The power take-out device according to claim 1, wherein teeth arranged on an outer periphery of the take-out gear are in a state of meshing with the surplus portion.
前記動力伝達筒が、プロペラシャフトの入力端部に連結された軸継手であり、前記雌スプラインが、その軸継手の入力端部に形成されており、
前記アウトプットシャフトと前記軸継手とをスプライン結合している状態で、前記雄スプラインに前記余剰部が形成されている請求項2又は3に記載の動力取出装置。 The power transmission shaft is an output shaft of a transmission that shifts and outputs the rotational power output from an engine or motor generator as the drive source, and the male spline is formed at an output end of the output shaft. And
The power transmission cylinder is a shaft coupling coupled to an input end of a propeller shaft, and the female spline is formed at the input end of the shaft coupling;
The power take-out device according to claim 2 or 3, wherein the surplus portion is formed in the male spline in a state where the output shaft and the shaft coupling are spline-coupled.
前記コグドベルトの内周に配置された歯が、前記雄スプライン及び前記従動ギアのそれぞれに噛み合う状態になっている請求項1に記載の動力取出装置。 In place of the rotating shaft and the take-out gear, an endless cogged belt wound around the male spline and the driven gear is provided.
The power take-out device according to claim 1, wherein teeth arranged on an inner periphery of the cogged belt are in mesh with each of the male spline and the driven gear.
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