JP2021187338A - Power transmission mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は動力伝達機構に関し、より詳細には動力源と一対の駆動輪との間で動力を伝達する動力伝達機構に関する。 The present invention relates to a power transmission mechanism, and more particularly to a power transmission mechanism for transmitting power between a power source and a pair of drive wheels.
鉄道レールを走行するための鉄車輪と道路を走行するためのタイヤ車輪とを備えた軌陸車において、鉄車輪とタイヤ車輪とのそれぞれにスプロケットを組み付け、そのスプロケットにチェーンを張設した装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In a road-rail vehicle equipped with iron wheels for traveling on railroad rails and tire wheels for traveling on roads, a device in which sprockets are attached to each of the iron wheels and tire wheels and a chain is stretched on the sprockets is proposed. (See, for example, Patent Document 1).
ところで、トラックやトラクタなどの大型車両の動力伝達機構においては、動力源と差動装置との間で動力を伝達する推進軸の重厚長大化が問題となっている。この推進軸の重厚長大化は燃費の悪化や故障の要因となる。 By the way, in the power transmission mechanism of a large vehicle such as a truck or a tractor, there is a problem that the propulsion shaft for transmitting power between the power source and the differential device becomes heavy and long. This heavy and long propulsion shaft causes deterioration of fuel efficiency and failure.
特許文献1に記載の発明は、鉄車輪を駆動する動力源とタイヤ車輪を駆動する動力源とが互いに異なる軌陸車を前提としており、鉄車輪の動力源が故障した場合の応急処置とした装置である。したがって、特許文献1に記載の発明を単純に利用しても、推進軸の重厚長大化を解決する有効な手段とは成り得ない。 The invention described in Patent Document 1 is based on the premise of a road-rail vehicle in which the power source for driving the iron wheels and the power source for driving the tire wheels are different from each other, and is a device as an emergency measure when the power source of the iron wheels fails. Is. Therefore, even if the invention described in Patent Document 1 is simply used, it cannot be an effective means for solving the heavy and long propulsion shaft.
本開示の目的は、推進軸の重厚長大化を抑制する動力伝達機構を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a power transmission mechanism that suppresses the increase in weight of the propulsion shaft.
上記の目的を達成する本発明の一態様の動力伝達機構は、車両の前後方向に延在する推進軸と、前記車両の左右方向に延在する一対の駆動軸と、前記推進軸および前記一対の駆動軸を動力伝達可能に連結する差動装置と、を備えて、動力源と一対の駆動輪との間で動力を伝達する動力伝達機構において、前記一対の駆動輪のそれぞれに固着されて互いに前記左右方向に離間した一対の車軸と、それらの一対の車軸および前記一対の駆動軸を動力伝達可能に連結する一対の動力伝動装置と、を備え、前記一対の駆動軸と前記一対の車軸とが前記前後方向に離間配置されたことを特徴とする。 The power transmission mechanism of one aspect of the present invention that achieves the above object is a propulsion shaft extending in the front-rear direction of the vehicle, a pair of drive shafts extending in the left-right direction of the vehicle, the propulsion shaft, and the pair. In a power transmission mechanism for transmitting power between a power source and a pair of drive wheels, a differential device for connecting the drive shafts of the above to each of the pair of drive wheels is provided. A pair of axles separated from each other in the left-right direction, a pair of axles thereof, and a pair of power transmission devices for connecting the pair of axles and the pair of drive shafts so as to be able to transmit power are provided, and the pair of drive shafts and the pair of axles are provided. It is characterized in that and are arranged apart from each other in the front-rear direction.
本発明の一態様によれば、一対の駆動軸と一対の車軸とを別体で構成して動力伝動装置を介してそれらの軸どうしの間の動力を伝達可能に構成にすることで、一対の駆動輪を推進軸の一端から車両の前後方向に離間配置することができる。これにより、一対の駆動輪の配置位置に依らずに推進軸の長さを短くするには有利になり、推進軸の重厚長大化を抑制することができる。これに伴って、燃費を向上するとともに耐久性を向上することができる。 According to one aspect of the present invention, a pair of drive shafts and a pair of axles are configured as separate bodies so that power can be transmitted between the shafts via a power transmission device. The drive wheels can be arranged apart from one end of the propulsion shaft in the front-rear direction of the vehicle. This is advantageous for shortening the length of the propulsion shaft regardless of the arrangement position of the pair of drive wheels, and it is possible to suppress the increase in the weight and length of the propulsion shaft. Along with this, it is possible to improve fuel efficiency and durability.
また、本発明の一態様によれば、上記の構成により左右方向に離間した一対の車軸の間に空いた空間を確保することができる。この空間を利用することで、車両の車体を低床化したり、車体の床下に収納空間を設けたりすることができる。 Further, according to one aspect of the present invention, it is possible to secure a space between a pair of axles separated in the left-right direction by the above configuration. By using this space, it is possible to lower the floor of the vehicle body or provide a storage space under the floor of the vehicle body.
以下に、本開示における動力伝達機構の実施形態について説明する。図中において、X方向を車両の進行方向で前後方向とし、Y方向を車両の車幅方向で左右方向とし、Z方向を鉛直方向とする。また、車両の前側はX方向の左側であり、後側はX方向の右側であり、内側はY方向の中央側であり、外側はY方向の上下側である。 Hereinafter, embodiments of the power transmission mechanism in the present disclosure will be described. In the figure, the X direction is the front-rear direction in the traveling direction of the vehicle, the Y direction is the left-right direction in the vehicle width direction of the vehicle, and the Z direction is the vertical direction. Further, the front side of the vehicle is the left side in the X direction, the rear side is the right side in the X direction, the inside is the center side in the Y direction, and the outside is the upper and lower sides in the Y direction.
図1および図2に例示するように、第一実施形態の動力伝達機構10は車両に搭載されて、動力源1と一対の駆動輪2との間で動力を伝達する機構である。
As illustrated in FIGS. 1 and 2, the
本実施形態において、動力源1は燃料の燃焼により生じた動力を出力する内燃機関が例示される。本開示の動力源1は内燃機関に限定されずに、電力の供給により駆動して動力を出力する電動機(発電機能を備えた電動発電機も含む)で構成されてもよく、内燃機関および電動機の両方で構成されてもよい。 In the present embodiment, the power source 1 is exemplified by an internal combustion engine that outputs power generated by combustion of fuel. The power source 1 of the present disclosure is not limited to the internal combustion engine, and may be composed of an electric motor (including an electric generator having a power generation function) that is driven by the supply of electric power to output power, and is an internal combustion engine and an electric motor. It may be composed of both.
また、本実施形態において、一対の駆動輪2は動力源1で生じて動力断接装置(クラッチともいう)3および変速機4を介して出力される回転動力により回転駆動する左右一対の車輪であり、ホイールの外周にタイヤがはめ込まれて路面を転動するタイヤ車輪が例示される。駆動輪2はシングルタイヤの構成に限定されずにダブルタイヤの構成であってもよい。本開示の駆動輪2はタイヤ車輪に限定されずに、後述する実施形態のようにレールを転動する鉄輪で構成されてもよい。
Further, in the present embodiment, the pair of
動力源1、動力断接装置3、変速機4、および、動力伝達機構10のそれぞれは枠体(シャーシともいう)5に支持される。枠体5はX方向に延在する少なくとも二本の縦フレームとそれらの縦フレームに懸架されてY方向に延在する複数の横フレームとを備えて、梯子状を成す。
Each of the power source 1, the
動力伝達機構10は後輪駆動の機構であり、動力源1が車両の前側に配置されて、一対の駆動輪2が車両の後側に配置されたFR(フロントエンジン・リアドライブ)方式の機構である。動力伝達機構10は一つの推進軸11、一対の駆動軸12、一つの差動装置13、一対の車軸14、一対の動力伝動装置15、および、一対の懸架装置16を備えて構成される。動力伝達機構10は動力源1と駆動輪2との間の動力伝達経路に差動装置13が一つの所謂ワンデフ車用の機構である。動力伝達機構10は一対の駆動軸12と一対の車軸14とが別体で構成されて動力伝動装置15を介してそれらの軸どうしの間の動力が伝達可能に構成され、一対の駆動輪2が推進軸11の一端と連結した差動装置13からX方向に離間配置される。
The
推進軸11はX方向に延在して回転軸方向がX方向に向いた軸であり、X方向前側の端部が変速機4に連結し、X方向後側の端部が差動装置13に連結される。なお、推進軸11の前後両端あるは中途位置には自在継手が組み込まれることが望ましいが本実施形態では省略している。
The
駆動軸12はY方向に延在して回転軸方向がY方向に向いた軸であり、Y方向外側の端部が動力伝動装置15に連結し、Y方向内側の端部が差動装置13に連結される。本実施形態における駆動軸12は駆動輪2に固着された車軸14とは別体であり、差動装置13に連結されて動力を伝達する軸である。
The
差動装置13は推進軸11のX方向後側の端部と一対の駆動軸12のそれぞれのY方向内側の端部とを連結して、一つの推進軸11と一対の駆動軸12との間の動力を伝達可能にする。差動装置13は一対の駆動軸12のそれぞれの回転速度に差を生じさせることが可能な装置である。なお、差動装置13は終減速装置とも呼称されるが、本実施形態において差動装置13は動力源1から駆動輪2までの動力伝達系において最終の減速装置ではない。
The
車軸14は駆動軸12と別体の軸であり、Y方向に延在して回転軸方向がY方向に向いた軸であり、Y方向内側の端部が動力伝動装置15に連結され、Y方向外側の端部が駆動輪2に固着される。車軸14は駆動軸12に対して平行で、駆動軸12からX方向後側に離間配置される。本開示において軸どうしが平行な状態は車軸14の回転軸線と駆動軸12の回転軸線とが略平行な状態であることを示す。車軸14と駆動軸12との離間距離ΔLは動力伝動装置15の構成により自在に設定可能である。
The
動力伝動装置15は駆動軸12と車軸14とを動力伝達可能に連結する装置である。本実施形態の動力伝動装置15は歯車伝動装置で構成される。具体的に動力伝動装置15は駆動軸12のY方向外側の端部に固着した第一歯車17と車軸14のY方向内側の端部に固着した第二歯車18とを有し、第一歯車17と第二歯車18とが互いに動力伝達可能に噛み合って構成される。動力伝動装置15は少なくとも第一歯車17と第二歯車18とを含む三つ以上の歯車を有する構成でもよく、歯車の数は特に限定されるものではない。動力伝動装置15は各歯車の直径や歯車の個数により車軸14と駆動軸12との離間距離ΔLを自在に設定可能である。
The
また、本実施形態の動力伝動装置15は動力伝達機構10の最終的な減速装置として機能する。動力伝動装置15の歯車比は差動装置13の歯車比と乗算して最終減速比となるように設定されることが望ましい。最終減速比が差動装置13の歯車比と動力伝動装置15の歯車比との両方の歯車比で設定可能となることで、終減速装置として機能する従来技術の差動装置に比して差動装置13の設計の自由度を高めるには有利になる。例えば、差動装置13の歯車比を等倍として、差動装置13を小型化することもできる。また、最終減速比の設定の自由度が増すことで、車両の用途に合わせた設定が可能となる。なお、本実施形態において最終減速比とはファイナルレシオとも呼称されるものであり、変速機4から出力された回転動力を減速して駆動輪2に伝達する際の減速比であり、予め設定された固定値を示す。動力伝動装置15の歯車比は差動装置13の歯車比と乗算して最終減速比となればよく、第一歯車17の回転数と第二歯車18の回転数とが等倍になる歯車比、第一歯車17の回転数が第二歯車18の回転数よりも大きくなる歯車比、第一歯車17の回転数と第二歯車18の回転数よりも小さくなる歯車比のいずれかが選択される。
Further, the
懸架装置(サスペンションともいう)16は駆動軸12および車軸14の両方を一緒に枠体5に支持する装置である。懸架装置16は駆動輪2を介して伝達される路面の凹凸による振動を枠体5に伝達しない緩衝装置としての機能と、駆動輪2および車軸14を路面に対して押し付けて駆動輪2および車軸14の路面に対する位置を保持する機能とを有する。懸架装置16としては、車軸懸架式(リジッドアスクルサスペンション)、独立懸架式(インディペンデントサスペンション)、可撓梁式(トーションビーム式サスペンション)が例示される。
The suspension device (also referred to as suspension) 16 is a device that supports both the
動力伝動装置15が歯車伝達装置で構成される場合に、懸架装置16は駆動軸12と車軸14との相対位置を保持した状態でそれらを枠体5に支持する構成が望ましい具体的に、本実施形態の懸架装置16は、X方向の両端が空気ばねを介して枠体5に連結された重ね板ばねで構成されたエアリーフ混合サスペンションで駆動軸12および車軸14の両方を枠体5に支持するように構成される。このように一つの懸架装置16が動力伝動装置15で連結された駆動軸12および車軸14の両方の軸を枠体5に支持することで懸架装置16が緩衝装置として機能しても両方の軸の相対位置が変わらないことで、動力伝動装置15を歯車伝達装置で構成することが可能となる。
When the
一対の車軸14のそれぞれは互いにY方向に離間して配置される。一対の車軸14のY方向内側の端部どうしの間で、差動装置13よりもX方向後側には、空間19が形成される。本実施形態の空間19は、X方向の長さが差動装置13から車両の後端までで、Y方向の幅が一対の車軸14のY方向内側端の間で、Z方向の高さが路面から枠体5の下端までの空間である。
Each of the pair of
動力伝達機構10は、動力源1で生じた回転動力を動力断接装置3および変速機4を介して推進軸11に伝達し、差動装置13により一対の駆動軸12のそれぞれに分配する。ついで、動力伝達機構10は、動力伝動装置15を介して駆動軸12のそれぞれに分配された回転動力を車軸14に伝達して駆動輪2を回転駆動する。一方で、動力伝達機構10は、動力源1から回転動力が出力されない場合に、動力伝動装置15を介して一対の駆動輪2から一対の車軸14に伝達される回転動力を一対の駆動軸12のそれぞれに伝達する。ついで、動力伝達機構10は、差動装置13を介して駆動軸12に伝達された回転動力を推進軸11に伝達する。
The
以上のように、本実施形態の動力伝達機構10によれば、一対の駆動輪2を推進軸11の後端に連結した差動装置13からX方向後側に離間配置することができる。これにより、一対の駆動輪2の配置位置に依らずに推進軸11の長さを短くするには有利になり、推進軸11の重厚長大化を抑制することができる。これに伴って、燃費を向上するとともに耐久性を向上することができる。
As described above, according to the
なお、一対の駆動輪2の配置位置としては、車両のX方向の揺れやY方向の揺れを抑制可能な位置や、車両の最大積載時に車両後部に掛かる荷重をバランス良く支持可能な位置が例示される。
As examples of the arrangement position of the pair of
また、動力伝達機構10によれば、Y方向に離間した一対の車軸14の間に空いた空間19を確保することができる。例えば、差動装置13よりもX方向前側には推進軸11が存在しており、その部分を活用することができない。一方で、この空間19は推進軸11などが存在しない空間である。それ故、この空間19を利用して車両の車体(ボディともいう)を低床化することで、車体の積載容量を多くしたり、車体の重心を下げたりすることができる。また、この空間19を利用して車体の床下に収納空間を設けることで、より大型のバッテリを搭載したり、動力源1の排熱を回収する排熱回収装置を搭載したりすることができる。
Further, according to the
図3および図4に例示するように、第二実施形態の動力伝達機構10は第一実施形態の動力伝動装置15に代えて構成が異なる動力伝動装置20を備える。また、本実施形態の動力伝達機構10は第一実施形態の懸架装置16に代えて構成が異なる懸架装置24、25を備える。
As illustrated in FIGS. 3 and 4, the
本実施形態の動力伝動装置20は巻き掛け伝動装置で構成される。具体的に動力伝動装置20は駆動軸12のY方向外側の端部に固着した第一プーリー21と車軸14のY方向内側の端部に固着した第二プーリー22とそれらのプーリーに巻き回された無端状のベルト23とを有して構成される。動力伝動装置20は少なくとも第一プーリー21と第二プーリー22とを含む三つ以上のプーリーを有し、それらの三つ以上のプーリーに無端状のベルト23が巻き回された構成でもよく、プーリーの数は特に限定されるものではない。動力伝動装置20は無端状のベルト23のX方向の長さにより車軸14と駆動軸12との離間距離ΔLを自在に設定可能である。
The
また、動力伝動装置20は第一実施形態の動力伝動装置15と同様に動力伝達機構10の最終的な減速装置として機能する。動力伝動装置20のプーリー比は差動装置13の歯車比と乗算して最終減速比となるように設定されることが望ましい。
Further, the
懸架装置24、25は駆動軸12と車軸14とを別々に枠体5に支持するように構成される。懸架装置24は駆動軸12の位置を固定位置で枠体5に支持する装置である。懸架装置25は車軸14を枠体5に支持する装置であり、懸架装置16と同様に緩衝装置としての機能と駆動輪2および車軸14の位置を保持する機能とを有する。
The
本実施形態のように駆動軸12および車軸14のそれぞれを別々に支持する構成にした場合に、ベルト23の張力を保持する張力保持装置26を備えることが望ましい。本実施形態の張力保持装置26は、駆動軸12の回転軸を中心とする円の円周に沿った長穴を有し、その長穴に挿通された車軸14の回転軸が駆動軸12の回転軸を中心とする円の円周に沿うように車軸14の移動を案内するように構成される。張力保持装置26は本実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、複数のテンショナで構成されてもよい。
When the
第二実施形態の動力伝達機構10によれば第一実施形態の効果に加えて、第一実施形態に比して駆動輪2の上下動の範囲を拡大することが可能となる。それ故、路面の凹凸が大きい悪路でも駆動輪2を上下に移動して路面にできる限り接地するには有利になり、車両の機動性を向上することができる。
According to the
第二実施形態の動力伝動装置20は巻き掛け伝動装置で構成されていればよく、駆動軸12に固定された第一スプロケットと車軸14に固定された第二スプロケットとの少なくとも二つのスプロケットを含む複数のスプロケットのそれぞれに無端状のチェーンが巻き回された巻き掛け伝動装置で構成されてもよい。
The
また、第二実施形態において、第一実施形態と同様に駆動軸12および車軸14の相対位置を保持する懸架装置16を適用することもできる。この場合に、張力保持装置26を省くことも可能である。
Further, in the second embodiment, the
図5および図6に例示するように第三実施形態の動力伝達機構10は第二実施形態に対して駆動軸12が第二の駆動輪6に固着されて、X方向に離間した駆動輪2および第二の駆動輪6の複数の駆動輪に動力を伝達する構成である点が異なる。また、第三実施形態の動力伝達機構10はプーリー比が等倍に設定された動力伝動装置20を備える。
As illustrated in FIGS. 5 and 6, in the
第二の駆動輪6は駆動輪2とは別体に構成された左右一対の車輪であり、ホイールの外周にタイヤがはめ込まれて路面を転動するタイヤ車輪が例示される。第二の駆動輪6は駆動輪2と同様にシングルタイヤに限定されずにダブルタイヤであってもよい。
The
本実施形態の駆動軸12はY方向に延在して回転軸方向がY方向に向いた軸であり、Y方向外側の端部が第二の駆動輪6に固着し、Y方向中途位置が動力伝動装置20に連結し、Y方向内側の端部が差動装置13に連結される。
The
本実施形態の懸架装置24は駆動軸12を枠体5に支持する装置であり、懸架装置16と同様に緩衝装置としての機能と第二の駆動輪6および駆動軸12の路面に対する位置を保持する機能とを有する。
The
張力保持装置26は懸架装置24、25のそれぞれに対して配置される。懸架装置24に配置された張力保持装置26は車軸14の回転軸を中心とする円の円周に沿った長穴を有し、その長穴に挿通された駆動軸12の回転軸が車軸14の回転軸を中心とする円の円周に沿うように駆動軸12の移動を案内するように構成される。懸架装置25に配置されて張力保持装置26は第二実施形態と同一の構成である。
The
第三実施形態の動力伝達機構10によれば、第一実施形態および第二実施形態の効果に加えて、一つの差動装置13で駆動輪2と第二の駆動輪6とを駆動することが可能となり、より大きい駆動力を得ることが可能となる。また、動力伝達機構10によれば、差動装置13を二つ搭載した所謂ツーデフ車用の機構に比して設計の自由度を高めることが可能となる。例えば、駆動輪2と第二の駆動輪6との間の離間距離を長くすることも可能となる。
According to the
第三実施形態の動力伝達機構10は、駆動輪2または第二の駆動輪6のどちらか一方がタイヤ車輪で構成され、他方がレールを転動する鉄輪で構成された軌陸車にも適用可能である。軌陸車においては、レールを走行する際に鉄輪のみで走行する方式と鉄輪およびタイヤ車輪の両方で走行する方式との両方の方式が例示されるが、動力伝達機構10はどちらの方式にも適用可能である。レールを走行する際に鉄輪のみで走行する方式の軌陸車においては、タイヤ車輪が路面に接触して鉄輪がレールから離間した状態またはタイヤ車輪が路面から離間して鉄輪がレールに接触した状態のどちらか一方の状態に切り替える構成となる。なお、動力伝達機構10を軌陸車に適用する場合に、懸架装置24、25のうちの鉄輪に対応する方の装置は鉄輪およびその鉄輪に固着した軸をZ方向上下に昇降する機能を有することが望ましい。また、動力伝達機構10を軌陸車に適用する場合に、動力伝動装置20のプーリー比は等倍に限定されない。
The
既述した実施形態の動力伝達機構10は後輪駆動のFR方式の機構を例示したが、動力伝達機構10はRR(リアエンジン・リアドライブ)方式の機構やMR(ミッドシップエンジン・リアドライブ)方式にも適用可能であり、後輪駆動に限定されずに前輪駆動にも適用可能である。また、動力伝達機構10は四輪駆動や全輪駆動の機構にも適用可能である。
The
1 動力源
2 駆動輪
6 第二の駆動輪
10 動力伝達機構
11 推進軸
12 駆動軸
13 差動装置
14 車軸
15、20 動力伝動装置
16、24、25 懸架装置
1
Claims (8)
前記一対の駆動輪のそれぞれに固着されて互いに前記左右方向に離間した一対の車軸と、それらの一対の車軸および前記一対の駆動軸を動力伝達可能に連結する一対の動力伝動装置と、を備え、前記一対の駆動軸と前記一対の車軸とが前記前後方向に離間配置されたことを特徴とする動力伝達機構。 It is provided with a propulsion shaft extending in the front-rear direction of the vehicle, a pair of drive shafts extending in the left-right direction of the vehicle, and a differential device for connecting the propulsion shaft and the pair of drive shafts so as to be able to transmit power. In the power transmission mechanism that transmits power between the power source and the pair of drive wheels
It is provided with a pair of axles fixed to each of the pair of drive wheels and separated from each other in the left-right direction, and a pair of power transmission devices for connecting the pair of axles and the pair of drive shafts so as to be able to transmit power. , A power transmission mechanism characterized in that the pair of drive shafts and the pair of axles are spaced apart from each other in the front-rear direction.
前記一対の駆動輪および前記一対の第二の駆動輪はホイールの外周にタイヤがはめ込まれて路面を転動するタイヤ車輪で構成される請求項1に記載の動力伝達機構。 Each of the pair of drive shafts is fixed to each of the pair of second drive wheels.
The power transmission mechanism according to claim 1, wherein the pair of drive wheels and the pair of second drive wheels are composed of tire wheels in which tires are fitted on the outer periphery of the wheels and roll on the road surface.
前記一対の駆動輪および前記一対の第二の駆動輪のどちらか一方はホイールの外周にタイヤがはめ込まれて路面を転動するタイヤ車輪で構成されて、他方はレール上を転動する鉄輪で構成され、
前記タイヤ車輪が路面に接触して前記鉄輪がレールから離間した状態または前記タイヤ車輪が路面から離間して前記鉄輪がレールに接触した状態のどちらか一方の状態に切り替える構成である請求項1に記載の動力伝達機構。 Each of the pair of drive shafts is fixed to each of the pair of second drive wheels.
One of the pair of drive wheels and the pair of second drive wheels is composed of tire wheels in which tires are fitted on the outer circumference of the wheels and rolls on the road surface, and the other is an iron wheel that rolls on rails. Configured,
The first aspect of the present invention is configured to switch to either a state in which the tire wheel is in contact with the road surface and the iron wheel is separated from the rail, or a state in which the tire wheel is separated from the road surface and the iron wheel is in contact with the rail. The power transmission mechanism described.
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