JP2019152281A - カップリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二つの回転体を連結する部材に過度な荷重が作用し、またはその部材が過度に撓むことを抑制しつつ、二つの回転体の偏心および角度ずれを許容できるカップリング装置を提供する。【解決手段】エンジンと、前記エンジンの出力軸４に形成された環状の第１プレート部材６と、前記第１プレート部材６に連結された第２プレート部材９と、前記第２プレート部材９と一体化され、かつ前記エンジンの出力軸４の回転中心軸線L2上に配置されたスプロケット軸１２と、前記スプロケット軸１２に連結された環状のスプロケット１７とを備えたカップリング装置１において、前記エンジンの出力軸４の端面に窪み部８が形成され、前記スプロケット軸１２の端部が、前記窪み部８に嵌合されることにより支持され、前記スプロケット１７の内周面が固定部２１に支持されるように構成されている。【選択図】図１

Description

この発明は、二つの回転体の偏心および角度ずれを許容しつつ連結するカップリング装置に関するものである。

特許文献１には、エンジンのクランクシャフトとモータの回転軸との偏心および角度ずれを許容するためのカップリング装置が記載されている。このカップリング装置は、クランクシャフトに第１フランジ部が連結され、モータの回転軸の端部には、第２フランジ部がスプライン係合している。そして、第１フランジ部のうちモータ側に向いた側面に、放射状に形成された低剛性の連結アームの外周部が取り付けられ、その連結アームの内周部が第２フランジ部の外周部に取り付けられている。このように構成されたカップリング装置は、クランクシャフトの中心軸線と、モータの回転軸の中心軸線との偏心および角度ずれが生じている場合であっても、スプライン係合部には不可避的なガタがあり、また連結アームが撓むため、その偏心や角度ずれを許容することができる。なお、このカップリング装置は、エンジンボディと変速機ハウジングとの間のドライ空間に設けられている。

特開２０１３−１９４９６号公報

特許文献１に記載されたカップリング装置は、モータの回転軸と第２フランジ部とをスプライン係合しているため、エンジンのトルクの変動によりフレッティング摩耗が生じる可能性があり、特に、ドライ空間にカップリング装置が設けられていることにより、フレッティング摩耗により生じた摩耗粉がスプライン係合部に滞留し、摩耗が促進される可能性がある。また、そのようなフレッティング摩耗が生じることを抑制するために、モータの回転軸と第２フランジ部とがガタを生じないように一体化させるなどした場合には、連結アームに過度な荷重が作用し、または連結アームが過度に撓むことになる可能性があり、連結アームの耐久性が低下する可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、二つの回転体を連結する部材に過度な荷重が作用し、またはその部材が過度に撓むことを抑制しつつ、二つの回転体の偏心および角度ずれを許容できるカップリング装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンと、前記エンジンの出力軸に形成された環状の第１プレート部材と、前記第１プレート部材に連結された第２プレート部材と、前記第２プレート部材と一体化され、かつ前記エンジンの出力軸の回転中心軸線上に配置されたスプロケット軸と、前記スプロケット軸に連結された環状のスプロケットとを備えたカップリング装置において、前記エンジンの出力軸の端面に窪み部が形成され、前記スプロケット軸の端部が、前記窪み部に嵌合されることにより支持され、前記スプロケットの内周面が固定部に支持されるように構成されていることを特徴とするものである。

この発明においては、スプロケットを固定部によって支持するとともに、スプロケット軸の端部をエンジンの出力軸の端面に形成された窪み部に嵌合させて支持するように構成されている。したがって、スプロケットの位置決めに関与する部材を低減でき、またスプロケット軸の回転中心とエンジンの出力軸の回転中心との偏心および角度ずれを抑制することができるとともに、調心するためや角度を調整するための荷重をエンジンの出力軸で受けることができる。その結果、スプロケット軸に連結された第２プレート部材に調心のために作用する荷重を低減することができ、第２プレート部材の耐久性が低下することを抑制できる。

この発明の実施形態におけるカップリング装置の一例を説明するための断面図である。 この発明の実施形態におけるカップリング装置の他の例を説明するための断面図である。 この発明の実施形態におけるカップリング装置の更に他の例を説明するための断面図である。

図１に、エンジンとモータとを駆動力源として備えたハイブリッド車両に、この発明の実施形態におけるカップリング装置１を設けた例を示している。図１に示すハイブリッド車両は、エンジンから出力された動力を発電機により電力に変換し、その変換された電力をモータに供給することで走行可能なシリーズハイブリッド車両である。なお、この発明の実施形態におけるカップリング装置は、エンジンから出力された動力を駆動輪に伝達するとともに、その動力の一部を発電機により電力に変換し、変換された電力をモータに供給し、そのモータから駆動輪に動力を伝達するシリーズパラレルハイブリッド車両に搭載することもできる。

図１に示す例では、エンジンのトルクが入力される第１入力軸２からチェーンベルト３を介して発電機にトルクが伝達されるように構成されており、その第１入力軸２の一方の端部には、図示しないオイルポンプが連結されている。なお、第１入力軸２の回転中心軸線L1上に、発電機から電力が供給されて駆動するモータや、そのモータと駆動輪との回転数比を変更可能な変速機構などが設けられている。

図１に示す例では、発電機や、図示しない変速機構を収容するハウジングが、エンジンボディに取り付けられている。このハウジングは、クランクシャフト４の先端部が挿入される開口部が形成され、その開口部を閉じるようにエンジンボディに取り付けられる筒状のフロントハウジングと、フロントハウジングにおけるエンジンとは反対側に開口した開口部に連結されたミッドハウジングとを備えている。このクランクシャフト４が、この発明の実施形態における「出力軸」に相当する。

上記のフロントハウジングの内部まで延出したクランクシャフト４の先端部には、フランジ部５が形成されており、そのフランジ部５のエンジンとは反対側を向いた側面に、環状のプレート部材６がボルト７によって固定されている。また、クランクシャフト４の先端には、所定の内径となる嵌合部８が形成されている。このプレート部材６が、この発明の実施形態における「第１プレート部材」に相当し、嵌合部８が、この発明の実施形態における「窪み部」に相当する。なお、図１に「Ｂ」で示すラインは、エンジンボディとフロントハウジングとの取り付け面（境界部分）である。

上記のプレート部材６の外周側におけるエンジンとは反対側を向いた側面には、この発明の実施形態における「第２プレート部材」に相当する環状に形成されたフライホイール９がボルト１０によって固定されている。このフライホイール９は、従来知られているものと同様に、エンジンのトルクの変動を抑制するいわゆるマスダンパとして機能する。

そのフライホイール９の内周部には、第１入力軸２が一体化されている。この第１入力軸２は、クランクシャフト４の回転中心軸線L2と同一の軸線上に配置されるように設けられており、その先端が、クランクシャフト４に形成された嵌合部８に嵌合されている。つまり、嵌合部８は、第１入力軸２とクランクシャフト４との調芯を行う機能を有している。

この第１入力軸２のうちフライホイール９を挟んで先端部とは反対側の部分の外周面には、第１入力軸２の回転中心軸線L1に対して所定の捩れ角を有するスプライン歯１１が形成されている。そのスプライン歯１１が形成された部分に、スプロケット軸１２が嵌合している。具体的には、スプロケット軸１２は、円筒状に形成されており、その内面に、第１入力軸２のスプライン歯１１と噛み合うスプライン歯１３が形成されている。このスプライン歯１３は、スプロケット軸１２の回転中心軸線に平行に形成されている。したがって、そのスプライン歯１１，１３同士を圧入することにより噛み合わせるように構成されている。このように構成することにより、第１入力軸２とスプロケット軸１２とは、回転方向にガタが生じることなく一体となって回転する。なお、スプロケット軸１２は、第１入力軸２におけるオイルポンプ側の端部から嵌合される。

スプロケット軸１２と第１入力軸２とを組み付けるためやスプロケット軸１２が第１入力軸２から抜け出ることを防止するために、スプロケット軸１２におけるオイルポンプ側の端部に当接するようにナット１４が設けられている。具体的には、第１入力軸２のうちスプライン歯１１が形成された位置よりもオイルポンプ側の外径が小さく形成されており、その部分に雄ねじ１５が形成され、その雄ねじ１５にスプロケット軸１２の内径よりも外径が大きいナット１４が締め付けられている。したがって、第１入力軸２とスプロケット軸１２とが軸線方向に一体化されている。

上記のスプロケット軸１２のうちのオイルポンプ側の端部には、環状の連結プレート１６が溶接などにより一体化されている。この連結プレート１６は、環状に形成されたスプロケット１７とスプロケット軸１２とを連結するものであり、スプロケット１７は、連結プレート１６よりもエンジン側に形成されるとともに、スプロケット軸１２の外周面と隙間を空けて設けられている。なお、図１に示すスプロケット１７は、図示しない発電機の出力軸に設けられた従動側スプロケットとの間でチェーンベルト３を介してトルクを伝達するものであり、したがって、スプロケット１７の外周面には、チェーンベルト３に係止する歯１８が複数形成されている。

上記のようにチェーンベルト３を介してトルクを伝達するため、スプロケット１７の回転中心位置に対する組み付け誤差などの制約が大きい。つまり、スプロケット１７の位置決め公差が小さい。そのため、図１に示す例では、オイルポンプや変速機構などを収容するハウジングによってスプロケットの位置決めを行うように構成されている。

具体的には、エンジン側のエリアとオイルポンプ側のエリアとを隔てる隔壁部１９がフロントハウジングに形成されている。その隔壁部１９には、第１入力軸２およびスプロケット軸１２が挿入される貫通孔２０が形成されるとともに、オイルポンプ側の側面に、第１入力軸２およびスプロケット軸１２が挿入される円筒部２１が形成されている。言い換えると、スプロケット１７とスプロケット軸１２との間に円筒部２１が挿入されている。そして、その円筒部２１の外周面にボールベアリング２２が嵌合し、ボールベアリング２２のアウターレースにスプロケット１７が嵌合している。この円筒部２１が、この発明の実施形態における「固定部」に相当する。

さらに、図１に示す例では、隔壁部１９の貫通孔２０とスプロケット軸１２との間に、リップシール２３が圧入されており、フロントハウジングのうちの隔壁部１９よりもスプロケット１７やオイルポンプ側のエリアに供給されている潤滑オイルが、外部に漏洩することを抑制している。またさらに、スプロケット軸１２のエンジン側の端部は、内径が大きく形成されており、その内径が大きく形成された箇所と第１入力軸２との間にもリップシール２４が圧入され、潤滑オイルが外部に漏洩することを抑制している。

なお、ミッドハウジングにも第１入力軸２が挿入される貫通孔２５を有する隔壁部２６が形成されており、その隔壁部２６を挟んでエンジンとは反対側のエリアに図示しないオイルポンプが第１入力軸２に連結されている。

上述したように第１入力軸２とスプロケット軸１２とを一体化させることにより、第１入力軸２、スプロケット軸１２、スプロケット１７が実質的に一つの軸部材となる。そのスプロケット１７がハウジングにより支持されているため、スプロケット１７の位置決めに関与する部材を低減できる。したがって、スプロケット１７の回転軸線のずれを抑制すること、ひいては、駆動側のスプロケットと従動側のスプロケットとの軸間距離がばらつくことを抑制できる。そのため、チェーンベルト３の張力が不足してノイズが発生することや、チェーンベルト３に過度な荷重が作用することによる耐久性の低下を抑制できる。

さらに、クランクシャフト４に形成された嵌合部８に、第１入力軸２の先端を嵌合させて位置決めすることにより、第１入力軸２の回転中心軸線L1とクランクシャフト４の回転中心軸線L2との偏心および角度ずれを抑制することができるとともに、調心するためや角度を調整するための荷重をクランクシャフト４で受けることができる。つまり、フライホイール９と第１入力軸２の先端とで調心等するための荷重を受けることができるため、フライホイール９に過度の荷重が作用することを抑制でき、フライホイール９の耐久性が低下することを抑制できる。

また、上記のように第１入力軸２とスプロケット軸１２とを一体化させ、第１入力軸２の回転中心軸線L1とクランクシャフト４の回転中心軸線L2とを調心等した場合には、隔壁部１９に形成された貫通孔２０の中心軸線と、その部分における第１入力軸２の中心軸線との位置がずれる。しかしながら、上述したように、ハウジングに支持されたスプロケット１７とスプロケット軸１２とを一体化させ、そのスプロケット軸１２の外周面と貫通孔２０との間でシールするようにリップシール２３を設けることにより、貫通孔２０の中心軸線と、その部分におけるスプロケット軸１２の中心軸線との位置のずれを抑制できる。その結果、リップシール２３の摩耗を抑制できるなどのリップシール２３の耐久性の低下を抑制できる。

この発明の実施形態におけるカップリング装置１の他の構成例を説明するための断面図を図２に示してある。なお、以下の説明では、図１と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

図２に示す例では、図１における第１入力軸２とスプロケット軸１２とが一体に形成されている。すなわち、入力軸（以下、第２入力軸と記す）２７は、図１における第１入力軸２のうちスプロケット軸１２が形成されている部分が、スプロケット軸１２を組み付けた際のスプロケット軸１２の外径と同一の外径に形成されている。したがって、リップシール２３は、第２入力軸２７の外周面と貫通孔２０の内周面との間に設けられている。また、第２入力軸２７とフライホイール９とが別体に形成され、第２入力軸２７とフライホイール９とがボルト２８によって連結されている。さらに、ボールベアリング２２に代えて、ニードルベアリング２９を採用している。具体的には、円筒部２１の外周面に、ニードルベアリング２９のスリーブが圧入され、スプロケット１７の内周面とニードルベアリング２９のころとが接触して転動するように構成されている。なお、第１入力軸２とスプロケット軸１２とを一体化させるなどの必要がないため、ナット１４は設けられておらず、またリップシール２４も設けられていない。

図３には、この発明の実施形態におけるカップリング装置１の更に他の構成例を示してある。なお、以下の説明では、図１および図２と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

図３に示す例は、図２における第２入力軸２７とフライホイール９との連結の仕方を変更したものである。具体的には、第２入力軸２７のうち外径が大きい部分のエンジン側の端面と、フライホイール９の側面との接触部分に、フェーススプライン歯をそれぞれ形成し、フライホイール９におけるエンジン側からナット３０によりフライホイール９を第２入力軸２７側に押圧している。このフェーススプライン係合は、従来知られたものと同様であって、回転方向および軸線方向に互いの回転部材を一体化させることができる。

上述した図２および図３に示す例も、図１に示す例と同様にスプロケット１７をハウジングによって支持するとともに、スプロケット１７に一体化された回転軸の先端をクランクシャフト４によって支持するように構成することにより、スプロケット１７の位置決めに関与する部材を低減でき、また回転軸（第２入力軸２７）の回転中心軸線L1とクランクシャフト４の回転中心軸線L2との偏心および角度ずれを抑制することができるとともに、調心するためや角度を調整するための荷重をクランクシャフト４で受けることができる。つまり、図１に示す構成と同様の効果を奏することができる。

なお、上述したようにこの発明の実施形態におけるカップリング装置は、スプロケットをハウジングなどの固定部で支持するとともに、スプロケットと一体化された回転軸をクランクシャフトで支持するように構成されていればよく、その回転軸を図１に示すように複数の部材を一体化させて構成してもよく、一体成型された一つの部材であってもよい。また、複数の部材を一体化させる手段は、図１などに示す構成に限定されない。さらに、スプロケットを介してトルクが伝達される部材は、発電機に限らず、またスプロケットに巻き掛けられるベルトは、チェーンベルトに限らない。

１…カップリング装置、 ２，２７…入力軸、 ３…チェーンベルト、 ４…クランクシャフト、 ５…フランジ部、 ６…プレート部材、 ８…嵌合部、 ９…フライホイール、 １２…スプロケット軸、 １６…連結プレート、 １７…スプロケット、 １９，２６…隔壁部、 ２１…円筒部、 ２２…ボールベアリング、 ２３，２４…リップシール、 ２９…ニードルベアリング、 L1，L2…回転中心軸線。

Claims (1)

1. エンジンと、
   前記エンジンの出力軸に形成された環状の第１プレート部材と、
   前記第１プレート部材に連結された第２プレート部材と、
   前記第２プレート部材と一体化され、かつ前記エンジンの出力軸の回転中心軸線上に配置されたスプロケット軸と、
   前記スプロケット軸に連結された環状のスプロケットとを備えたカップリング装置において、
   前記エンジンの出力軸の端面に窪み部が形成され、
   前記スプロケット軸の端部が、前記窪み部に嵌合されることにより支持され、
   前記スプロケットの内周面が固定部に支持されるように構成されている
   ことを特徴とするカップリング装置。

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