JP4826289B2

JP4826289B2 - 歯車脱落防止機構

Info

Publication number: JP4826289B2
Application number: JP2006059551A
Authority: JP
Inventors: 正樹小野
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2006-03-06
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2026-03-06
Also published as: JP2007239786A

Description

本発明は、歯車が部組みされた状態にある歯車軸を垂直に立ててケーシング等に組み付ける場合に、重力により歯車が歯車軸の軸方向に移動して脱落することを阻止して組み付けを容易にした歯車脱落防止機構に関するものである。

例えば自動二輪車において、車幅方向に分割可能なエンジンケースの内部に車幅方向に沿う歯車軸（変速軸等）が回転自在に軸支され、この歯車軸に歯車（変速ギヤ等）が軸装されて変速装置が構成されたものがある。このような変速装置をエンジンケースに組み込む場合には、車幅方向に分割可能なエンジンケースの片側のケース半身を横倒しにし、部組みした歯車軸と歯車とを組み込む。

この組み込み時には歯車軸を垂直に立ててケース半身の軸受部に挿入するが、その際に歯車軸の軸端部に部組みされた歯車が重力により軸方向に移動して脱落しやすく、ケース半身への組み込みが困難であった。

歯車軸に部組みされた歯車や、歯車を位置決めするためのサークリップ、Ｃ−リング等が軸方向に移動することを防止した従来技術として特許文献１、２等に開示されているものがあるが、いずれも上述のように歯車軸をケーシング等に組み込む際における歯車の脱落を防止するものではない。

なお、歯車軸にサークリップやＣ−リング等を嵌装して歯車の軸方向への移動を阻止する従来の手法では、歯車軸にサークリップ、Ｃ−リング等を嵌装するための外周溝を刻設しなければならず、加工コストが嵩むばかりか、変速装置のように歯車軸に複数の歯車が設けられる場合には各歯車を順番にスライドさせてサークリップ、Ｃ−リング等を嵌装しなければならず、独自の組み付け手順を要するため組立作業性が低下するという問題があった。

しかも、歯車軸に上記外周溝を追加工しても歯車軸の強度を同等に確保するために、歯車軸の本来の外径を予め大きくしなければならないことや、サークリップ、Ｃ−リング等を組み付ける際のスペースを確保するために隣接する歯車やドッグクラッチのドッグ形状等を小型化するのに制約が生じ、これらが変速装置等の小型化を阻害していた。
特公平5−22089号公報特開平10−213206号公報

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、簡素で安価な構成により、歯車が部組みされた歯車軸から歯車が重力により軸方向に移動して脱落することを防止して歯車軸をケーシング等に組み付けやすくするとともに、歯車自体を歯車軸に装着しやすくし、併せて歯車軸周りの耐久性向上および小型化を図ることのできる歯車脱落防止機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る歯車脱落防止機構は、エンジンケースの内部に歯車軸が軸支され、上記エンジンケースは上記歯車軸の軸方向に対して直角な面で分割される分割構造であり、上記歯車軸に歯車が軸装されたものにおいて、上記歯車は上記歯車軸の軸端部に取り付けられるものであり、この歯車の軸方向内側の内周面に円周方向に沿う内周溝を形成し、上記内周溝の内部に、縮径方向の締付力を有してその自由時の内径が上記歯車軸の外径よりも小さく設定されたリング状弾性保持部材を上記内周溝に対して相対回転自在に嵌装し、この歯車を上記歯車軸に装着した状態では、上記歯車に嵌装した上記リング状弾性保持部材の縮径方向の締付力によりリング状弾性保持部材を歯車軸の外周面に対し摩擦係合させて上記歯車の軸方向への移動を防止したことを特徴とする。

また、本発明に係る歯車脱落防止機構は、上記歯車軸に雄スプラインを形成する一方、上記歯車に雌スプラインを形成し、上記雄スプラインと雌スプラインとを嵌合させて歯車を歯車軸に対し回転一体かつ軸方向に摺動自在にするとともに、歯車軸の端部にテーパー部を形成し、上記テーパー部の傾斜角度を、少なくとも上記雄スプラインと雌スプラインとが係合し始めるまではテーパー部と上記リング状弾性保持部材とが接触しない角度に設定したことを特徴とする。

さらに、本発明に係る歯車脱落防止機構は、上記雄スプラインと雌スプラインとが係合し始めた状態において、上記内周溝の底面と上記リング状弾性保持部材の外周面との間の間隙寸法Ｘと、リング状弾性保持部材の内周面と上記歯車軸のテーパー部との間の最小隙間寸法Ｙとの間に、Ｘ＜Ｙの関係を成立させたことを特徴とする。

そして、本発明に係る歯車脱落防止機構は、上記歯車に形成した内周溝は、上記歯車を上記歯車軸の軸端部から歯車軸に挿入し歯車軸に装着した状態で、上記歯車に嵌装した上記リング状弾性保持部材が歯車軸に形成した上記テーパー部よりも内側の位置で上記歯車軸の外周面を締め付けるような軸方向内側の部位に形成されたことを特徴とする。

本発明に係る歯車脱落防止機構によれば、歯車側に設けられたリング状弾性保持部材の締付力のために、歯車軸が垂直に立てられても、歯車軸に部組みされた歯車が重力により歯車軸の軸方向に移動して脱落することがない。このため、簡素で安価な構成により、歯車が部組みされた歯車軸をケーシング等に組み付け安くすることができる。

また、歯車軸の端部に形成したテーパー部と、このテーパー部の角度とにより、歯車自体を歯車軸に装着しやすくできる。

しかも、歯車軸側にサークリップやＣ−リング等を嵌装するための外周溝を刻設する必要がなくなるため、歯車軸周りの耐久性を向上させることができ、また上記溝を刻設する場合のように歯車軸の外径を予め大きくする必要がなく、さらに環状位置決め部材の組み付けスペースを確保する必要もないため、隣接する歯車のドッグ形状や歯車支持部の形状等を小型化、つまり歯車軸周りの小型化を図ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る歯車脱落防止機構が適用された自動二輪車用エンジンの左側面図である。このエンジン１は、鋼管等で構成された車体フレーム２の前半部に保持されており、そのエンジンケース（クランクケース）３の上面前部に、シリンダーブロック４とシリンダーヘッド５とヘッドカバー６とからなる単気筒のシリンダーアッセンブリー７が設置されている。シリンダーヘッド５の後部にはキャブレター８とエアクリーナー９が順に接続され、シリンダーヘッド５の前部に排気管10が接続されている。なお、部材11はエンジンの冷却水を熱交換するラジエーターである。エンジンケース３の内部には車幅方向に沿うクランク軸13と、カウンター軸14およびドライブ軸15等の歯車軸が回転一体に軸支されている。

図２は図１のII-II線に沿うエンジンケース３の横断面図である。エンジンケース３は、クランク軸13、カウンター軸14、ドライブ軸15の軸方向に対して直角な分割面18で車幅方向に二分割可能な構造であり、左側ケース半身19と右側ケース半身20とを備えて構成されている。カウンター軸14とドライブ軸15は、それぞれ左側ケース半身19と右側ケース半身20に嵌合された左右一対のベアリング21，22とベアリング23，24とにより回転自在に軸支される。また、図２中には示されないがクランク軸13も同様にエンジンケース３内にて回転自在に軸支されている。

カウンター軸14の右端に形成されたクラッチ取付用スプライン26には図示しないクラッチユニットが装着され、このクラッチユニットに設けられた大径な一次ドリブンギヤがクランク軸13に一体形成された図示しない小径な一次ドライブギヤに噛合してクランク軸13の回転がカウンター軸14に伝達される。

また、カウンター軸14には例えば５個のドライブギヤ（駆動側歯車）Ａ１〜Ａ５が軸装され、ドライブ軸15には同じく５個のドリブンギヤ（従動側歯車）Ｂ１〜Ｂ５が軸装されている。ドライブギヤＡ１〜Ａ５とドリブンギヤＢ１〜Ｂ５は互いに常時噛合し、それぞれの組みのギヤ比が異なり、５段変速の変速装置28が構成されている。

ドライブギヤＡ１はカウンター軸14に一体形成されている。また、ドライブギヤＡ２，Ａ３の内径部に形成された雌スプライン31，32がカウンター軸14に形成された雄スプライン33，34にそれぞれ嵌合し、ドライブギヤＡ３はカウンター軸14に対し回転一体かつ軸方向に摺動自在であり、ドライブギヤＡ２はカウンター軸14に対し回転一体かつベアリング21とドライブギヤＡ５との間に挟まれて軸方向への動きが規制されている。

ドライブギヤＡ４とＡ５はカウンター軸14に対し回転自在であり、ドライブギヤＡ４はドライブギヤＡ１とサークリップ35とに挟まれて軸方向への動きを規制され、ドライブギヤＡ５はドライブギヤＡ２とサークリップ36とに挟まれて軸方向への動きを規制されている。

ドライブギヤＡ３には両側に雄ドッグクラッチ37，38が形成されている。また、ドライブギヤＡ５の右側面とドライブギヤＡ４の左側面にはそれぞれ雌ドッグクラッチ39，40が形成されている。ドライブギヤＡ３が左側にスライドすると雄ドッグクラッチ37が雌ドッグクラッチ39に噛合してドライブギヤＡ５がドライブギヤＡ３を介しカウンター軸14に回転一体となる。また、ドライブギヤＡ３が右側にスライドすると雄ドッグクラッチ38が雌ドッグクラッチ40に噛合してドライブギヤＡ４がドライブギヤＡ３を介しカウンター軸14に回転一体となる。

一方、ドリブンギヤＢ１，Ｂ２はドライブ軸15に対し回転自在であり、それぞれサークリップ41，42とベアリング23，24とに挟まれて軸方向への移動を規制されている。ドリブンギヤＢ３，Ｂ４，Ｂ５はその内径部に形成された雌スプライン43，44，45がドライブ軸15に形成された雄スプライン46に嵌合し、ドライブ軸15に対し回転一体である。ドリブンギヤＢ３はサークリップ47，48により軸方向の動きを規制されているが、ドリブンギヤＢ４，Ｂ５は軸方向に摺動自在である。

ドリブンギヤＢ４には両側に雄ドッグクラッチ51，52が形成されている。また、ドリブンギヤＢ３の右側面とドリブンギヤＢ１の左側面にはそれぞれ雌ドッグクラッチ53，54が形成されている。ドリブンギヤＢ４が左側にスライドすると雄ドッグクラッチ51が雌ドッグクラッチ53に噛合してドリブンギヤＢ３がドリブンギヤＢ４を介しドライブ軸15に回転一体となる。また、ドリブンギヤＢ４が右側にスライドすると雄ドッグクラッチ52が雌ドッグクラッチ54に噛合してドリブンギヤＢ１がドリブンギヤＢ４を介しドライブ軸15に回転一体となる。

さらに、ドリブンギヤＢ５の左側面には雄ドッグクラッチ56が形成され、ドリブンギヤＢ２の右側面には雌ドッグクラッチ57が形成されている。ドリブンギヤＢ５が左側にスライドすると雄ドッグクラッチ56が雌ドッグクラッチ57に噛合してドリブンギヤＢ２がドリブンギヤＢ５を介してドライブ軸15に回転一体となる。

ドライブギヤＡ３とドリブンギヤＢ４，Ｂ５にはそれぞれシフトフォーク溝61，62，63が形成されており、これらのシフトフォーク溝61，62，63を図示しない３つのシフトフォークが相対回転可能に把持して各ギヤＡ３，Ｂ４，Ｂ５を軸方向に移動させることにより、上述した各ドッグクラッチの噛み合いが選択されてカウンター軸14の回転が所定のギヤ比でドライブ軸15に伝達される。

ドライブ軸15の左端はエンジンケース３（左側ケース半身19）を貫通して外部に突出し、この突出部にドライブスプロケット65が回転一体に設けられている。一方、自動二輪車の図示しない後輪にはドリブンスプロケットが回転一体に設けられ、ドライブスプロケット65とドリブンスプロケットとの間にドライブチェーン66が巻装され、ドライブ軸15の回転、即ちエンジン１の出力が後輪に伝達される。

図３はカウンター軸14とドライブギヤＡ１〜Ａ５の拡大図である。この図において、カウンター軸14の左側の軸端部に取り付けられるドライブギヤＡ２はカウンター軸14の左側に抜き外された状態となっており、ドライブギヤＡ２はカウンター軸14に矢印の方向で押し込まれて組み付けられる。このドライブギヤＡ２には本発明に係る歯車脱落防止機構70が設けられている。歯車脱落防止機構70は次のように構成されている。

図４にも拡大して示すように、ドライブギヤＡ２の内周面には、その軸方向内側の部位、即ちドライブギヤＡ５に近い部位に円周方向に沿う内周溝71が形成されている。そして、この内周溝71の内部にＣ−リング72（リング状弾性保持部材）が緩く嵌め込まれている。このＣ−リング72は縮径方向（向心方向）の締付力を有し、その自由時の内径ｄがカウンター軸14の外径Ｄよりも小さく設定されている。また、Ｃ−リング72の外径および幅は、内周溝71に対して相対回転自在となるように設定されている。なお、図中ではＣ−リング72の断面形状が略四角形であるが、円形断面や楕円形断面等であってもよい。

Ｃ−リング72は、その縮径方向の締付力によってカウンター軸14の外周面に対し摩擦係合し、これによりドライブギヤＡ２の軸方向への移動が防止されるため、ドライブギヤＡ２をカウンター軸14に挿入した状態でカウンター軸14を垂直に立てても、ドライブギヤＡ２が重力によりカウンター軸14の軸方向にスライドして抜脱することがない。

このため、車幅方向に分割可能なエンジンケース３を組み立てる際に、左側ケース半身19を横倒しにし、ドライブギヤＡ１〜Ａ５が部組みされたカウンター軸14を垂直に立ててカウンター軸14の左端を左側ケース半身19のベアリング21に挿入する時に、ドライブギヤＡ２が脱落しないのでカウンター軸14を左側ケース半身19に組み込みやすい。

また、Ｃ−リング72がドライブギヤＡ２側に嵌装されることから、カウンター軸14側にはＣ−リング72嵌装用の外周溝を刻設する必要がなく、これによりカウンター軸14周りの耐久性を向上させることができる。しかも、上記外周溝の形成によるカウンター軸14の耐久性低下を踏まえて予めカウンター軸14の外径を予め大きくしたり、Ｃ−リング72をカウンター軸14に組み付ける際の組付スペースを確保する必要もないため、隣接するギヤやドッグクラッチのドッグ形状等を小型化でき、ひいてはカウンター軸14周りの小型化を図ることができる。

ところで、図４に拡大して示すように、カウンター軸14の左端部にはテーパー部75が形成されている。ドライブギヤＡ２をカウンター軸14に装着する際には、このテーパー部75によりＣ−リング72が押し広げられるため、ドライブギヤＡ２の装着が容易になっている。テーパー部75の傾斜角度θは、ドライブギヤＡ２をカウンター軸14に装着する際に、少なくともカウンター軸14の雄スプライン33とドライブギヤＡ２の雌スプライン31とが係合し始めるまではテーパー部75とＣ−リング72とが接触しない角度に設定されている。

即ち、図５にさらに拡大して示すように、カウンター軸14の雄スプライン33とドライブギヤＡ２の雌スプライン31とがＥ部で係合し始めた状態において、内周溝71の底面77とＣ−リング72の外周面78との間の間隙寸法Ｘと、Ｃ−リング72の内周面79とカウンター軸14のテーパー部75との間の最小隙間寸法Ｙとの間に、Ｘ＜Ｙの関係が成り立っている。なお、図５中に示す寸法ＺはＣ−リング72がカウンター軸14の外周面に摩擦係合するための締付代である。

上記のようにＸ＜Ｙの関係が成り立っているため、ドライブギヤＡ２をカウンター軸14に装着する際には、Ｃ−リング72がカウンター軸14のテーパー部75に接触する以前にドライブギヤＡ２の雌スプライン31がカウンター軸14の雄スプライン33に嵌合する。よって、雌スプライン31と雄スプライン33とが嵌合する以前にＣ−リング72がカウンター軸14の外周面を挟持して雄雌のスプライン31，33の位置合わせが困難になりドライブギヤＡ２の装着作業性が低下するという懸念がない。

また、Ｃ−リング72が内周溝71の中で径方向に最大限に偏心したとしても、雌スプライン31と雄スプライン33との嵌合よりも先にＣ−リング72とテーパー部75とが接触することがないように、間隙寸法Ｘと最小隙間寸法Ｙと締付代Ｚとの関係をＺ＜Ｘ＜Ｙとするのが望ましい。これにより、ドライブギヤＡ２の装着作業性を一段と向上させることができる。

なお、Ｃ−リング72が嵌合する内周溝71は、ドライブギヤＡ２内周面の軸方向内側（ここでは右側）の部位であるため、ドライブギヤＡ２がカウンター軸14に装着され終わると、Ｃ−リング72がカウンター軸14のテーパー部75よりも充分に内側の位置でカウンター軸14の外周面を締め付ける。このため、ドライブギヤＡ２を確実にカウンター軸14に保持させることができる。

ところで、本発明に係る歯車脱落防止機構70は、上記実施形態に示す自動二輪車の変速装置のみに限らず、自動車および他の乗り物の変速装置を始め、歯車と歯車軸を有するあらゆる機械類や実用品、模型等にも幅広く適用することができる。

本発明に係る歯車脱落防止機構が適用された自動二輪車用エンジンの左側面図。図１のII-II線に沿うエンジンケースの横断面図。カウンター軸とドライブギヤの拡大図。図３のIV部拡大図。図４のＶ部を拡大して本発明の一実施形態を示す図。

符号の説明

１自動二輪車
３エンジンケース
14 カウンター軸（歯車軸）
18 分割面
19 左側ケース半身
20 右側ケース半身
28 変速装置
31 雌スプライン
33 雄スプライン
70 歯車脱落防止機構
71 内周溝
72 Ｃ−リング（リング状弾性保持部材）
75 テーパー部
77 内周溝の底面
78 Ｃ−リングの外周面
79 Ｃ−リングの内周面
ｄＣ−リングの自由時の内径
Ａ１〜Ａ５ドライブギヤ（駆動側歯車）
Ｂ１〜Ｂ５ドリブンギヤ（従動側歯車）
Ｄカウンター軸の外径
Ｘ間隙寸法
Ｙ最小隙間寸法
θ テーパー部の傾斜角度

Claims

エンジンケースの内部に歯車軸が軸支され、上記エンジンケースは上記歯車軸の軸方向に対して直角な面で分割される分割構造であり、上記歯車軸に歯車が軸装されたものにおいて、上記歯車は上記歯車軸の軸端部に取り付けられるものであり、この歯車の軸方向内側の内周面に円周方向に沿う内周溝を形成し、上記内周溝の内部に、縮径方向の締付力を有してその自由時の内径が上記歯車軸の外径よりも小さく設定されたリング状弾性保持部材を上記内周溝に対して相対回転自在に嵌装し、この歯車を上記歯車軸に装着した状態では、上記歯車に嵌装した上記リング状弾性保持部材の縮径方向の締付力によりリング状弾性保持部材を歯車軸の外周面に対し摩擦係合させて上記歯車の軸方向への移動を防止したことを特徴とする歯車脱落防止機構。
上記歯車軸に雄スプラインを形成する一方、上記歯車に雌スプラインを形成し、上記雄スプラインと雌スプラインとを嵌合させて歯車を歯車軸に対し回転一体かつ軸方向に摺動自在にするとともに、歯車軸の端部にテーパー部を形成し、上記テーパー部の傾斜角度を、少なくとも上記雄スプラインと雌スプラインとが係合し始めるまではテーパー部と上記リング状弾性保持部材とが接触しない角度に設定したことを特徴とする請求項１に記載の歯車脱落防止機構。
上記雄スプラインと雌スプラインとが係合し始めた状態において、上記内周溝の底面と上記リング状弾性保持部材の外周面との間の間隙寸法Ｘと、リング状弾性保持部材の内周面と上記歯車軸のテーパー部との間の最小隙間寸法Ｙとの間に、Ｘ＜Ｙの関係を成立させたことを特徴とする請求項２に記載の歯車脱落防止機構。
上記歯車に形成した内周溝は、上記歯車を上記歯車軸の軸端部から歯車軸に挿入し歯車軸に装着した状態で、上記歯車に嵌装した上記リング状弾性保持部材が歯車軸に形成した上記テーパー部よりも内側の位置で上記歯車軸の外周面を締め付けるような軸方向内側の部位に形成されたことを特徴とする請求項２または３に記載の歯車脱落防止機構。