JP2021085508A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で内燃機関のクランクシャフトとインプットシャフトとをガタつきを抑えて連結することができる動力伝達装置を提供する。【解決手段】動力伝達装置は、インプットシャフトのスプライン軸部と嵌合するスプライン穴部を有する動力伝達機構と、スプライン軸部とスプライン穴部との間のガタを詰めるガタ詰め機構と、を備える。ガタ詰め機構は、インプットシャフトと嵌合する第一部材と、クランクシャフトと嵌合する第二部材と、第一部材と第二部材とを連結するトーションバーと、トーションバーにねじりトルクを付加した状態で第一部材と第二部材との回転方向の相対位置を固定する固定機構と、を備える。そして、固定機構は、スプライン軸部がスプライン穴部に挿入された状態で、インプットシャフトを押し込むことにより、トーションバーのねじりトルクが解放されるように構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のクランクシャフトとインプットシャフトとを連結してクランクシャフトの回転力をインプットシャフトへ伝達する動力伝達装置に関する。

特許文献１には、内燃機関の出力軸とトランスミッションの入力軸とを連結し、出力軸の回転力を入力軸に伝達するとともに出力軸のねじり振動を減衰するダンパ装置を備える車両の動力伝達装置が開示されている。この装置では、内燃機関の出力軸とダンパ装置とがボルトによって固定され、入力軸はダンパ装置のハブに形成された嵌着孔に篏着されている。

特開２００８−１７５２９２号公報

特許文献１の技術のように、入力軸をダンパ装置のハブに形成された嵌着孔に嵌着する構成では、入力軸のガタを抑えるために嵌着孔への圧入が必要となる。ダンパ装置を出力軸に固定した後に入力軸を圧入すると、圧入反力がギヤやベアリング等の内蔵物に入力されるため、部品耐久性の問題が生じるおそれがある。また、入力軸をダンパ装置に圧入した後に出力軸にボルト留めする構成では、その構造上ボルト留めが困難となるおそれがある。このように、上記の従来の技術では、入力軸を出力軸に連結する際のガタつきを抑える構造に改善の余地が残されている。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、簡易な構成で内燃機関のクランクシャフトとインプットシャフトとをガタつきを抑えて連結することができる動力伝達装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、内燃機関のクランクシャフトとインプットシャフトとを連結してクランクシャフトの回転力をインプットシャフトへ伝達する動力伝達装置に適用される。動力伝達装置は、クランクシャフトに固定され、インプットシャフトのスプライン軸部と嵌合するスプライン穴部を有する動力伝達機構と、スプライン軸部とスプライン穴部との間のガタを詰めるガタ詰め機構と、を備えている。ガタ詰め機構は、インプットシャフトの端部と嵌合する第一部材と、クランクシャフトの端部と嵌合する第二部材と、第一部材と第二部材とを連結するトーションバーと、トーションバーにねじりトルクをかけた状態で第一部材と第二部材との回転方向の相対位置を固定する固定機構と、を備えている。そして、固定機構は、スプライン軸部がスプライン穴部に挿入された状態で、インプットシャフトをクランクシャフトに向かって相対的に移動させることにより、トーションバーのねじりトルクが解放されるように構成されている。

本発明の動力伝達装置によれば、スプライン軸部がスプライン穴部に挿入された状態で、トーションバーのねじりトルクが解放される。これにより、スプライン軸部とスプライン穴部とが回転方向に相対的に移動するので、両者の間のガタが詰まる。これにより、簡易な構成でクランクシャフトとインプットシャフトとのガタつきを抑えて両者を連結することが可能となる。

実施の形態１の動力伝達装置の概略構成を示す図である。 ガタ詰め機構の概略構成を示す図である。 ガタ詰め機構の第一部材及びトーションバーを図２中のＬ方向から見た図である。 ガタ詰め機構の第二部材及びトーションバーを図２中のＲ方向からを見た図である。 動力伝達装置を用いたガタ詰め動作を説明するための図である。 インプットシャフトのスプライン軸部と動力伝達装置のスプライン穴部とを中心軸方向に垂直な平面で切断した断面の模式図である。 実施の形態１の動力伝達装置を適用した車両の形態を例示した図である。 実施の形態１の動力伝達装置を適用した車両の形態を例示した図である。 実施の形態１の動力伝達装置を適用した車両の形態を例示した図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

実施の形態１．
１−１．動力伝達装置
本実施の形態の動力伝達装置は、車両に搭載された内燃機関のクランクシャフトの回転力を、速機のインプットシャフトへと伝達する装置である。図１は、本実施の形態の動力伝達装置の概略構成を示す図である。なお、図１は、動力伝達装置及びその周辺の構成をクランクシャフトの中心軸を含む平面で切断した断面を模式的に示している。

図１に示すように、動力伝達装置１０は、内燃機関２のクランクシャフト４とインプットシャフト６とを連結するための装置である。具体的には、動力伝達装置１０は、動力伝達機構２０と、ガタ詰め機構３０と、を備えている。動力伝達機構２０は、クランクシャフト４に固定される円環形状の平板２２と、平板２２に固定されるフランジ付きの円筒ケース２４と、円筒ケース２４の中心に設けられたスプライン穴部２６と、を備えている。

平板２２は、クランクシャフト４の端面の中心部が円環の中心部から露出するように、複数のボルト２２２によってクランクシャフト４に固定される。また、円筒ケース２４は、後述するガタ詰め機構３０がクランクシャフト４の端部に配置された後、クランクシャフト４に固定された平板２２に対して、複数のボルト２４２によって固定される。スプライン穴部２６は、インプットシャフト６のスプライン軸部６２を挿入するためのものである。

ガタ詰め機構３０は、スプライン軸部６２に対するスプライン穴部２６の位置を相対的に回転移動させてガタを詰めるための機構である。図２は、ガタ詰め機構の概略構成を示す図である。なお、図２は、ガタ詰め機構３０をクランクシャフトの中心軸を含む平面で切断した断面を模式的に示している。

図２に示すように、ガタ詰め機構３０は、インプットシャフト６の側に嵌合される第一部材３２と、クランクシャフト４の側に嵌合される第二部材３４と、両端が多角形形状に構成されたトーションバー３６と、トーションバー３６にねじりトルクを付加した状態で第一部材３２と第二部材３４との回転方向の相対位置を固定する固定機構３８と、を含んで構成されている。

図３は、ガタ詰め機構の第一部材及びトーションバーを図２中のＬ方向から見た図である。また、図４は、ガタ詰め機構の第二部材及びトーションバーを図２中のＲ方向からを見た図である。以下、図３及び図４も参照して、ガタ詰め機構３０の構成について更に詳細に説明する。

第一部材３２は、段付きの円筒のケース形状に構成され、その一端には、中心軸Ｌ１に沿って連結されるインプットシャフト６の端面の多角形凹部６４と嵌合するための多角形凸部３２２が形成されている。また、第一部材３２の他端には中心軸Ｌ１に向かって全周にリブが設けられ、その先端部にはスプライン部３２４が形成されている。

第二部材３４は、円筒のケース形状に構成され、その一端には、中心軸Ｌ１に沿って連結されるクランクシャフト４の端面の多角形凹部４４と嵌合するための多角形凸部３４２が形成されている。また、第二部材３４の他端には中心軸Ｌ１から外側に向かって全周にリブが設けられ、その先端部にはスプライン部３４４が形成されている。

固定機構３８は、第一部材３２に設けられたスプライン部３２４と、第二部材３４に設けられたスプライン部３４４と、第一部材３２の内部に収納されるスプリング３８２と、スナップリング３８４と、を含んで構成されている。スプライン部３２４とスプライン部３４４とは嵌合している。スプリング３８２は、第一部材３２の内部に配置され、第二部材３４を中心軸Ｌ１に沿って第一部材３２から離間する方向に付勢する。スナップリング３８４は、第一部材３２のスプライン部３２４のクランクシャフト４側に固定され、スプリング３８２によって付勢されている第二部材３４のスプライン部３４４が第一部材３２のスプライン部３２４を超えて外れることを規制する。

トーションバー３６は、所定のねじりトルクが加えられた状態で、その一端が第一部材３２の端部の多角形孔３２６に嵌合し、他端が第二部材３４の端部の多角形孔３４６に嵌合するように内挿される。

このようなガタ詰め機構３０の構成によれば、第一部材３２に対して第二部材３４を押し込む動作によって、スプライン部３２４とスプライン部３４４との嵌合が外れる。これにより、トーションバー３６のねじりトルクが解放されるので、中心軸Ｌ１を中心として、第一部材３２が第二部材３４に対して相対的に回転される。

１−２．動力伝達装置によるガタ詰め動作
本実施の形態の動力伝達装置１０は、インプットシャフト６のスプライン軸部６２と動力伝達装置１０のスプライン穴部２６との間のガタを詰めるガタ詰め動作に特徴を有している。図５は、動力伝達装置を用いたガタ詰め動作を説明するための図である。以下、図５を参照して、本実施の形態の動力伝達装置１０を用いたガタ詰め動作について説明する。

図５中の（Ａ）に示すとおり、動力伝達装置１０は、クランクシャフト４にガタ詰め機構３０を設置した状態で、動力伝達機構２０がクランクシャフト４にボルト留めされる。なお、ガタ詰め機構３０は、トーションバー３６に所定のねじりトルクが付加されている。インプットシャフト６のスプライン軸部６２は、動力伝達機構２０のスプライン穴部２６に挿入される。

図５中の（Ｂ）は、インプットシャフト６をクランクシャフト４に対して中心軸Ｌ１方向に押し込んだ図を示している。この図に示すように、インプットシャフト６をクランクシャフト４に向かって相対的に移動させると、動力伝達装置１０の第一部材３２が第二部材３４に対して中心軸Ｌ１の軸方向に押し込まれる。これにより、第一部材３２のスプライン部３２４が第二部材３４のスプライン部３４４から外れると、トーションバー３６のねじりトルクが解放される。これにより、インプットシャフト６がクランクシャフト４に対して相対的に回転されるので、動力伝達機構２０のスプライン穴部２６に対するインプットシャフト６のスプライン軸部６２のガタが詰められる。

１−３．動力伝達装置の作用・効果
本実施の形態の動力伝達装置１０は、動力伝達機構２０の内部にガタ詰め機構３０を設けている。このような構成によれば、動力伝達機構２０のスプライン穴部２６とインプットシャフト６のスプライン軸部６２とのガタ打ちが低減されるので、耐久性及びＮＶ（騒音及び振動）特性が向上する。また、インプットシャフト６のスプライン軸部６２を動力伝達機構２０のスプライン穴部２６に組み付けるときにはガタがあるため、組付け性が良好となる。さらに、動力伝達機構２０の内側にガタ詰め機構３０が設けられるので、中心軸Ｌ１方向の体格増加を抑制することができる。

クランクシャフト４とガタ詰め機構３０とは、多角形凹部４４と多角形凸部３４２との嵌合によってトルクが伝達される。また、インプットシャフト６とガタ詰め機構３０とは、多角形凹部６４と多角形凸部３２２との嵌合によってトルクが伝達される。このように、本実施の形態の動力伝達装置１０によれば、多角形構造の嵌合によってトーションバー３６のねじりトルクを有効に伝達することができる。

ガタ詰め機構３０は、トーションバー３６にねじりトルクが付加された状態でクランクシャフト４に組付けられる。このように、ガタ詰め機構３０は、組付け時にねじる動作が不要なため、組付け性が良い。また、ガタ詰め機構３０は、スプリング３８２と、スナップリング３８４を有しているため、輸送時においてもトーションバー３６のねじりトルクが解放されることを防ぐことができる。

なお、クランクシャフト４とガタ詰め機構３０、ガタ詰め機構３０とインプットシャフト６、及びインプットシャフト６と動力伝達装置１０には、それぞれ回転方向のガタが存在する。インプットシャフト６のスプライン軸部６２と動力伝達装置１０のスプライン穴部２６との間の回転方向のガタ（角度）をαとし、クランクシャフト４の多角形凹部４４とガタ詰め機構３０の多角形凸部３４２との間の回転方向のガタ（角度）をβとし、ガタ詰め機構３０の多角形凸部３２２とインプットシャフト６の多角形凹部６４との間の回転方向のガタ（角度）をγとすると、これらの回転方向のガタは、次式（１）の関係が成立することが好ましい。このような関係によれば、ガタ詰め機構３０の多角形凸部３２２とインプットシャフト６の多角形凹部６４とを、位相合わせを行わずに嵌合させることができる。
γ＞α＋β ・・・（１）

また、トーションバー３６のねじり角度をＡとした場合、ねじり角度Ａと上記の回転方向のガタとは、次式（２）に示す関係が成立することが好ましい。このような関係によれば、インプットシャフト６のスプライン軸部６２と動力伝達装置１０のスプライン穴部２６との間のガタを確実に詰めることが可能となる。
Ａ＞α＋β＋γ ・・・（２）

図６は、インプットシャフトのスプライン軸部と動力伝達装置のスプライン穴部とを中心軸方向に垂直な平面で切断した断面の模式図である。この図に示すように、トーションバー３６のねじり反力トルクによってインプットシャフト６回転させる方向は、クランクシャフト４の回転方向と逆方向とされる。このような構成によれば、トーションバー３６のねじりトルクが小さくても、エンジントルクの入力時おけるガタの発生を防ぐことができる。

図７から図９は、本実施の形態の動力伝達装置を適用した車両の形態を例示した図である。これらの図に示すように、本実施の形態の動力伝達装置１０は、例えば、エンジン（ＥＮＧ）と、充電用のモータージェネレータ（ＭＧ１）と、走行用のモータージェネレータ（ＭＧ２）とを備えた種々の車両に適用することができる。

２ 内燃機関
４ クランクシャフト
６ インプットシャフト
１０ 動力伝達装置
２０ 動力伝達機構
２２ 平板
２４ 円筒ケース
２６ スプライン穴部
３０ ガタ詰め機構
３２ 第一部材
３４ 第二部材
３６ トーションバー
３８ 固定機構
４４ 多角形凹部
６２ スプライン軸部
６４ 多角形凹部
２２２ ボルト
２４２ ボルト
３２２ 多角形凸部
３２４ スプライン部
３２６ 多角形孔
３４２ 多角形凸部
３４４ スプライン部
３４６ 多角形孔
３８２ スプリング
３８４ スナップリング

Claims (1)

1. 内燃機関のクランクシャフトとインプットシャフトとを連結して前記クランクシャフトの回転力を前記インプットシャフトへ伝達する動力伝達装置であって、
   前記動力伝達装置は、
   前記クランクシャフトに固定され、前記インプットシャフトのスプライン軸部と嵌合するスプライン穴部を有する動力伝達機構と、
   前記スプライン軸部と前記スプライン穴部との間のガタを詰めるガタ詰め機構と、を備え、
   前記ガタ詰め機構は、
   前記インプットシャフトの端部と嵌合する第一部材と、
   前記クランクシャフトの端部と嵌合する第二部材と、
   前記第一部材と前記第二部材とを連結するトーションバーと、
   前記トーションバーにねじりトルクをかけた状態で前記第一部材と前記第二部材との回転方向の相対位置を固定する固定機構と、を備え、
   前記固定機構は、前記スプライン軸部が前記スプライン穴部に挿入された状態で、前記インプットシャフトを前記クランクシャフトに向かって相対的に移動させることにより、前記トーションバーのねじりトルクが解放されるように構成されることを特徴とする動力伝達装置。

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