JP4894249B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、２つの回転軸の間で動力を伝達する動力伝達装置に関し、特に、はすば歯車を用いた動力伝達装置に関する。

２つの回転軸の間で動力を伝達する動力伝達装置として、動力の確実な伝達を図るために、歯車を採用するものが知られている。（特許文献１）この動力伝達装置では、エンジンのクランクシャフトに取り付けられた歯車と燃料ポンプの入力軸に取り付けられた歯車とが、アイドラ歯車を介して噛み合っており、クランクシャフトから燃料ポンプの入力軸に動力が伝達される。
実公平６−３１３２号公報（図２）

このような動力伝達装置において、歯面圧を低減させるために、はすば歯車が採用されている。しかしながら、はすば歯車では、その回転によってスラスト力が発生するので、燃料ポンプの入力軸にスラスト力が作用してしまう。このため、このスラスト力に耐えうる構造の燃料ポンプを使用しなければならず、重量および部品コストの増加を招いてしまう。

そこで、本願発明は、はすば歯車を用いてその歯面圧を低減しつつ、回転軸にスラスト力が作用することを防止する動力伝達装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、第１の回転軸と第２の回転軸との間で動力を伝達する動力伝達装置であって、前記第１の回転軸に設けられた第１のはすば歯車と、前記第１のはすば歯車と噛み合う第２のはすば歯車が設けられた中間軸と、前記中間軸及び前記第２の回転軸の間で動力を伝達する継ぎ手と、前記中間軸の軸方向の移動を規制する規制手段と、を含んで構成され、前記第１の回転軸は、エンジンの出力軸であるとともに、前記第２の回転軸は、前記エンジンに燃料を供給する燃料ポンプの入力軸であることを特徴とする。

請求項２記載の発明では、前記中間軸は、前記燃料ポンプの入力軸との間に軸方向に隙間を有して配置されることを特徴とする。
請求項３記載の発明では、前記中間軸は、前記燃料ポンプの入力軸と同軸上に配置されることを特徴とする。
請求項４記載の発明では、前記継ぎ手は、オルダムカップリングであることを特徴とする。

請求項５記載の発明では、前記燃料ポンプは、前記エンジンの本体側に固定され、前記中間軸は、前記エンジンの本体側に軸受を介して回転自在に片持ち支持され、前記第１のはすば歯車の回転に伴って前記第２のはすば歯車に発生するスラスト力によって燃料ポンプの入力軸方向へスラスト力が作用する構成であって、前記規制手段は、前記中間軸が前記エンジンの本体側に対して燃料ポンプの入力軸方向へ移動するのを規制する構成を持つことを特徴とする。
請求項６記載の発明では、前記規制手段は、前記軸受の内筒と外筒とのいずれか一方を前記中間軸に固定する構成と、前記軸受の他方を前記エンジンの本体側に固定する構成と、を持つことを特徴とする。
請求項７記載の発明では、前記エンジンのフロントカバーは、前記第２のはすば歯車を覆うとともに、前記中間軸は、前記フロントカバーに回転自在に支持されることを特徴とする。

請求項８記載の発明では、複数の歯車を介して動力を伝達する動力伝達装置であって、動力伝達経路上に配置された第１のはすば歯車により駆動される第１の回転軸と、前記動力伝達経路上に配置された、前記第１のはすば歯車と噛み合う第２のはすば歯車が設けられた中間軸と、前記中間軸と連結され、前記第２のはすば歯車により前記中間軸を介して駆動される第２の回転軸と、前記中間軸の軸方向の移動を規制する規制手段と、を含んで構成される。

請求項１または８記載の発明によれば、第１の回転軸と第２の回転軸との間で動力を伝達する歯車として、はすば歯車が用いられるので、その歯面圧を低減できる。また、第２の回転軸とは別体に中間軸が設けられるとともに、規制手段によりこの中間軸の軸方向の移動が規制されるので、中間軸に設けられた第２のはすば歯車で発生したスラスト力が、第２の回転軸に作用することを防止できる。

請求項２記載の発明によれば、第２のはすば歯車で発生したスラスト力が、中間軸から第２の回転軸に直接作用することを防止できる。
請求項３記載の発明によれば、中間軸及び第２の回転軸の間で動力を伝達する継ぎ手に簡単な構造のものを使用できる。
請求項４記載の発明によれば、オルダムカップリングによって、中間軸の軸心と第２の回転軸の軸心とのずれを吸収できるので、中間軸及び第２の回転軸を容易に配置することができる。

請求項５または６記載の発明によれば、燃料ポンプの入力軸にスラスト力が作用するのを防止できる。
請求項７記載の発明によれば、エンジンの本体に固定される部品を利用して簡単な構造で中間軸の支持を行うことができる。

以下、添付された図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、エンジンに採用された本発明の第１の実施形態に係る動力伝達装置のレイアウト説明図である。図２は、本実施形態に係る動力伝達装置の構造図である。
図１に示すように、エンジン１のシリンダブロック２の前方には、シリンダブロック２の前面を貫通してクランクシャフト３の一端が突出している。クランクシャフト３の一端部には、はすば歯車である歯車４が取り付けられている。

シリンダブロック２の前面には、フロントプレート５が固定されている。フロントプレート５には、燃料ポンプ６が固定されている。クランクシャフト３及び燃料ポンプ６の入力軸は、互いに平行に配置されている。
フロントプレート５には、燃料ポンプ６の入力軸と同軸上に、中間軸７が回転自在に支持されている。中間軸７と燃料ポンプ６の入力軸とは、その端部同士が互いに、後述するオルダムカップリングによって接続されている。中間軸７には、はすば歯車である歯車８と、スプロケット９とが取り付けられている。（図２参照）
歯車４と歯車８とは、はすば歯車であるアイドラ歯車１０を介して噛み合っており、クランクシャフト３から中間軸７に、即ちクランクシャフト３から燃料ポンプ６の入力軸に動力が伝達される。アイドラ歯車１０は、シリンダブロック２に固定されたアイドラシャフト１１に回転自在に支持されている。

エンジン１のカムシャフト１２の一端部には、スプロケット１３が取り付けられている。スプロケット９とスプロケット１３との間には、チェーン１４が掛けまわされており、中間軸７からカムシャフト１２に動力が伝達される。
図２に示すように、燃料ポンプ６とフロントプレート５との間には、円筒状のマウントブラケット２１が介装されている。マウントブラケット２１の軸方向の中間部には、鍔部２１ａが形成されている。鍔部２１ａは、マウントブラケット２１の径方向外方に突出しており、ボルト２２によってフロントプレート５に締結されている。マウントブラケット２１の一端２１ｂは、フロントプレート５に形成された孔５ａを貫通している。マウントブラケット２１の一端２１ｂ側に形成された孔には、中間軸７が挿入されている。中間軸７はベアリング２３によりマウントブラケット２１及びフロントプレート５に回転自在に支持されている。マウントブラケット２１の他端２１ｃ側に形成された孔には、燃料ポンプ６の入力軸６ａが挿入されている。マウントブラケット２１の他端２１ｃには、ボルト２４によって燃料ポンプ６が締結されている。

中間軸７の一端部７ａと入力軸６ａとは、軸方向に隙間を有して配置され、オルダムカップリング２５によって接続されている。オルダムカップリング２５は、同軸上に配置された２つの軸を接続する継ぎ手であって、軸心のずれを吸収しつつ２つの軸間で回転力を伝達する。
中間軸７には、他端部７ｂから一端部７ａに向かって順番に、他端部７ｂ側が一端部７ａ側より小径となる段差７ｃ及び７ｄが形成されている。中間軸７の他端部７ｂはネジ加工されており、歯車８とスプロケット９とは、中間軸７の段差７ｃと他端部７ｂに螺合されるナット２７とに挟まれて中間軸７に固定されている。歯車８とスプロケット９とは、ノックピン２６により互いに係止され、歯車８の回転に伴ってスプロケット９が回転する。また、歯車８の側面８ａと段差７ｄとの間に、ベアリング２３の内筒２３ａが挟まれて、ベアリング２３に対する中間軸７の軸方向の移動が規制されている。更に、ベアリング２３の外筒２３ｂは、マウントブラケット２１に圧入されているので、マウントブラケット２１に対する中間軸７の軸方向の移動が規制されている。

なお、歯車４が本発明の第１のはすば歯車に、歯車８が本発明の第２のはすば歯車に該当する。また、歯車８の側面８ａ及び中間軸７の段差７ｄによってベアリング２３の内筒２３ａを挟む構成と、ベアリング２３の外筒２３ｂをマウントブラケット２１に圧入する構成と、が本発明の規制手段に該当する。
以上のような構成により、クランクシャフト３の回転に伴って歯車４が回転することにより、アイドラ歯車１０を介して歯車８が回転する。歯車４、アイドラ歯車１０及び歯車８ははすば歯車であるので、その回転により、歯車８にスラスト力が発生し、中間軸７にスラスト力が作用する。ここで、燃料ポンプ６の入力軸６ａとは別体に中間軸７が設けられるとともに、中間軸７は段差７ｄ等によって軸方向に移動が規制されているので、中間軸７にスラスト力が作用しても、中間軸７から燃料ポンプ６の入力軸６ａにスラスト力が作用することが防止される。これにより、燃料ポンプ６の高寿命化を図ることができるとともに、スラスト力に耐えうる構造の燃料ポンプを使用しなくてもよくなるので、簡略化した構造の燃料ポンプを採用でき、重量および部品コストを低減することができる。また、燃料ポンプ６の入力軸６ａとは別体に中間軸７が設けられることによって、入力軸６ａを変更することなく既存の燃料ポンプを使用することができる。

更に、中間軸７は、燃料ポンプ６の入力軸６ａとの間に軸方向に隙間を有して配置されているので、歯車８で発生したスラスト力が、中間軸７から燃料ポンプ６の入力軸６ａに直接作用することを防止できる。これにより、燃料ポンプ６の入力軸６ａにスラスト力が作用することをより確実に防止できる。
また、中間軸７と燃料ポンプ６の入力軸６ａとを同軸上に配置したことで、継ぎ手に簡単な構造のものを使用するとともに動力を効率よく伝達することができる。更に、オルダムカップリング２５によって燃料ポンプ６の入力軸６ａと中間軸７とを接続しているので、中間軸７の軸心と入力軸６ａの軸心とのずれが吸収され、中間軸７及び燃料ポンプ６の位置決めを容易に行うことができる。

図３は、本発明の第２の実施形態に係る動力伝達装置の構造図である。
本実施形態に係る動力伝達装置は、第１の実施形態のものと同様に、エンジンのクランクシャフトと燃料ポンプ６の入力軸６ａとの間で動力を伝達する。カムシャフト駆動用のチェーンが掛けまわされるスプロケットは、例えばアイドラシャフト等の他の回転軸に取り付けられている。歯車８と中間軸３０とは一体成型されている。中間軸３０と燃料ポンプ６の入力軸６ａとは、離間して配置されるとともに、オルダムカップリング２５を介して接続されている。

燃料ポンプ６とフロントプレート５との間には、円筒状のマウントブラケット３１が介装されている。マウントブラケット３１の一端部には、鍔部３１ａが形成されている。鍔部３１ａは、マウントブラケット３１の径方向外方に突出しており、図示しないボルトによってフロントプレート５に締結されている。マウントブラケット３１の一端部には、軸方向に突出した筒状の突出部３１ｂが形成されており、この突出部３１ｂが、フロントプレート５に形成された孔５ａに挿入されている。マウントブラケット３１の他端３１ｃに形成されている孔には、燃料ポンプ６の入力軸６ａが挿入されている。マウントブラケット３１の他端３１ｃには、図示しないボルトによって燃料ポンプ６が締結されている。

フロントカバー３２は、エンジンのシリンダブロックの前面を覆うものであって、更に、歯車８及び中間軸３０を覆っており、この歯車８及び中間軸３０はフロントカバー３２により形成されるケース内に配置されている。フロントカバー３２は、フロントプレート５及びシリンダブロック２に固定されている。フロントカバー３２には、固定軸３３の一端部３３ａがボルト３４によって締結されている。固定軸３３は、燃料ポンプ６の入力軸６ａと、同軸上に配置されている。固定軸３３の他端部３３ｂには、ベアリング３５を介して中間軸３０が回転自在に支持されている。固定軸３３には、他端部３３ｂ側が一端部３３ａ側より小径となる段差３３ｃが設けられており、この段差３３ｃにベアリング３５の内筒３５ａが当接している。固定軸３３はベアリング３５の内筒３５ａに圧入されるとともに、ベアリング３５の外筒３５ｂは中間軸３０に圧入されているので、固定軸３３に対する中間軸３０の軸方向の移動が規制されている。

このような構成により、中間軸３０は、固定軸３３を介してフロントカバー３２に回転自在に支持されている。ここで、燃料ポンプ６の入力軸６ａとは別体に中間軸７が設けられるとともに、中間軸３０が固定軸３３の段差３３ｃ等によって軸方向に移動が規制されているので、歯車８にスラスト力が発生しても、入力軸６ａにスラスト力が作用することを防止できる。

以上の実施形態では、中間軸７と燃料ポンプ６の入力軸６ａとの間を接続する継ぎ手としてオルダムカップリング２５が用いられているが、これに限定されるものではなく、例えばたわみ継ぎ手やリンク継ぎ手等のように、中間軸７と燃料ポンプ６の入力軸６ａとの間で回転力を伝達するものであればよい。
また、中間軸７及びオルダムカップリング２５は、はすば歯車８と出力側の軸（燃料ポンプ６の入力軸６ａ）との間に設けられているが、はすば歯車４と入力側の軸との間に設けてもよい。これにより、入力側の軸にスラスト力が作用することを防止できる。

以上の実施形態では、燃料ポンプ６の入力軸６ａに動力を伝達する動力伝達装置に、本発明を適用しているが、これに限定されるものではなく、例えば、バキュームポンプ、発電機またはウォータポンプ等のように他の補機の入力軸に動力を伝達するものでも適用することができる。
更に、第１及び第２の回転軸は、入力源（例えば、クランクシャフト）と出力先（例えば、燃料ポンプの入力軸）との関係にあることを必要としない。本発明は、入力源と出力先との間の動力伝達経路上に２つのはすば歯車（すなわち、第１及び第２のはすば歯車）を配置した構成の、あらゆる動力伝達装置に適用することができる。

なお、本発明は、はすば歯車を用いた動力伝達装置であれば、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭまたはハードディスク等の駆動システムのように、エンジン以外に採用されたものでも本発明を適用することができる。

エンジンに採用された本発明の第１の実施形態に係る動力伝達装置のレイアウト説明図 第１の実施形態に係る動力伝達装置の構造図 第２の実施形態に係る動力伝達装置の構造図

符号の説明

３ クランクシャフト
４ 歯車
５ フロントプレート
６ａ 入力軸
７、３０ 中間軸
８ 歯車
１０ アイドラ歯車
２１、３１ マウントブラケット
２３、３５ ベアリング
２５ オルダムカップリング

Claims (8)

1. 第１の回転軸と第２の回転軸との間で動力を伝達する動力伝達装置であって、
   前記第１の回転軸に設けられた第１のはすば歯車と、
   前記第１のはすば歯車と噛み合う第２のはすば歯車が設けられた中間軸と、
   前記中間軸及び前記第２の回転軸の間で動力を伝達する継ぎ手と、
   前記中間軸の軸方向の移動を規制する規制手段と、を含んで構成され、
   前記第１の回転軸は、エンジンの出力軸であるとともに、前記第２の回転軸は、前記エンジンに燃料を供給する燃料ポンプの入力軸であることを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記中間軸は、前記燃料ポンプの入力軸との間に軸方向に隙間を有して配置されることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記中間軸は、前記燃料ポンプの入力軸と同軸上に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の動力伝達装置。
4. 前記継ぎ手は、オルダムカップリングであることを特徴とする請求項３に記載の動力伝達装置。
5. 前記燃料ポンプは、前記エンジンの本体側に固定され、
   前記中間軸は、前記エンジンの本体側に軸受を介して回転自在に片持ち支持され、前記第１のはすば歯車の回転に伴って前記第２のはすば歯車に発生するスラスト力によって燃料ポンプの入力軸方向へスラスト力が作用する構成であって、
   前記規制手段は、前記中間軸が前記エンジンの本体側に対して燃料ポンプの入力軸方向へ移動するのを規制する構成を持つことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の動力伝達装置。
6. 前記規制手段は、前記軸受の内筒と外筒とのいずれか一方を前記中間軸に固定する構成と、前記軸受の他方を前記エンジンの本体側に固定する構成と、を持つことを特徴とする請求項５に記載の動力伝達装置。
7. 前記エンジンのフロントカバーは、前記第２のはすば歯車を覆うとともに、
   前記中間軸は、前記フロントカバーに回転自在に支持されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の動力伝達装置。
8. 複数の歯車を介して動力を伝達する動力伝達装置であって、
   動力伝達経路上に配置された第１のはすば歯車により駆動される第１の回転軸と、
   前記動力伝達経路上に配置された、前記第１のはすば歯車と噛み合う第２のはすば歯車が設けられた中間軸と、
   前記中間軸と連結され、前記第２のはすば歯車により前記中間軸を介して駆動される第２の回転軸と、
   前記中間軸の軸方向の移動を規制する規制手段と、を含んで構成される動力伝達装置。

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