JP6740822B2

JP6740822B2 - 自動二輪車のトルクリミッタ機構

Info

Publication number: JP6740822B2
Application number: JP2016174709A
Authority: JP
Inventors: 孝則辻本
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2016-09-07
Filing date: 2016-09-07
Publication date: 2020-08-19
Anticipated expiration: 2036-09-07
Also published as: JP2018040419A

Description

本発明は、自動二輪車の後輪における動力伝達系の途中に配されるトルクリミッタ機構に関するものである。

この種の車両において、後輪の車軸であるアクスルシャフト等にエンジン駆動力の伝達系の適所にトルクリミッタを設けている。トルクリミッタによれば、エンジントルク以上の負荷が後輪のタイヤに加わった際にその車軸とこれに圧入されたギヤの圧入部を滑らせて、その負荷による衝撃を逃がすことで部品の損傷を防ぐようにしている。

例えば特許文献１に開示される自動変速装置は、複数の変速ギヤ対とギヤ選択機構とを有する変速装置と、ギヤ選択機構を駆動するシフトモータと、シフトモータの動力をギヤ選択機構に伝達するシフト動力伝達機構と、シフト動力伝達機構の一部である第３減速ギヤと第３シャフトとを有するトルクリミッタを備えている。

特開２００９−２４８５７号公報

圧入部には、圧入時のカジリ防止やアクスルシャフトが滑った際の焼付き防止等のために、表面処理が施される。しかしながら、表面処理による圧入部の摩擦係数の管理が困難である。圧入部において設計値通りの伝達トルクが得られず、そのままではアクスルシャフトが滑ったり、加速不良の原因となる。なお、表面処理による摩擦係数の管理が困難になる要因として、例えば固体潤滑材を形成させる表面処理において、圧入時に固体潤滑皮膜の一部が剥離し、あるいはアクスルシャフトが滑った際に固体潤滑皮膜が剥離する等がある。

本発明はかかる実情に鑑み、圧入部の摩擦係数を安定させる自動二輪車のトルクリミッタ機構を提供することを目的とする。

本発明の自動二輪車のトルクリミッタ機構は、エンジンの駆動力をアイドルシャフトから伝達されるリヤアクスルシャフトと、前記アイドルシャフトに設けられたファイナルドライブギヤと、前記リヤアクスルシャフトに圧入されたファイナルドリブンギヤとを備え、前記リヤアクスルシャフトと前記ファイナルドリブンギヤの圧入部には、前記リヤアクスルシャフトの軸方向に設けられた潤滑油導入溝と、該リヤアクスルシャフトの周方向に設けられた潤滑溝とを有し、前記潤滑油導入溝は、前記リヤアクスルシャフトの軸方向に前記圧入部よりも長いことを特徴とする。

本発明によれば、圧入部に潤滑油が保持されることになり圧入部の摩擦係数が安定し、設計値通りの伝達トルクを得ることができ、トルクリミッタ機構の適性機能が発揮、保証される。

本発明の自動二輪車のトルクリミッタ機構に係る自動二輪車の左後方斜視図である。本発明に係る車体フレームに搭載されたパワーユニットまわりを示す右後方斜視図である。本発明に係るパワーユニットにおけるクランクシャフト軸線及び後輪車軸線を通る平断面図である。本発明の実施形態に係るギヤ減速機におけるギヤ配置構成例等を示す側面図である。本発明の実施形態に係るギヤ減速機におけるギヤ配置構成例等を示す上面図である。本発明の実施形態におけるトルクリミッタ機構に係る圧入部で結合するリヤアクスルシャフト及びファイナルドリブンギヤの斜視図である。本発明に係るトルクリミッタ機構の圧入部の構成例を示す右方斜視図である。本発明に係るトルクリミッタ機構の圧入部における潤滑油導入溝及び潤滑溝の構成例を示す斜視図である。本発明に係るトルクリミッタ機構の圧入部の構成例を示す左方斜視図である。本発明に係るトルクリミッタ機構の圧入部のリヤアクスルシャフト軸方向に沿う断面図である。本発明に係るトルクリミッタ機構の圧入部のリヤアクスルシャフト軸方向と直交方向に沿う断面図である。本発明に係るトルクリミッタ機構の圧入部の潤滑油導入溝の変形例を示す図である。本発明に係るトルクリミッタ機構の圧入部の潤滑油導入溝の別の変形例を示す図である。

以下、図面に基づき、本発明による自動二輪車のトルクリミッタ機構における好適な実施の形態を説明する。
本発明の実施形態における自動二輪車のトルクリミッタ機構の一態様によれば、エンジンの駆動力をアイドルシャフトから伝達されるリヤアクスルシャフトと、前記アイドルシャフトに設けられたファイナルドライブギヤと、前記リヤアクスルシャフトに圧入されたファイナルドリブンギヤとを備え、前記リヤアクスルシャフトと前記ファイナルドリブンギヤの圧入部には、前記リヤアクスルシャフトの軸方向に設けられた潤滑油導入溝と、該リヤアクスルシャフトの周方向に設けられた潤滑溝とを有する。

相互に連通する潤滑油導入溝及び潤滑溝を持つことで、圧入部に潤滑油が保持されることになり圧入部の摩擦係数が安定し、設計値通りの伝達トルクを得ることができる。これにより、自動二輪車の後輪にかかる負荷が、エンジンから伝達されるトルクを超えると、ファイナルドリブンギヤがリヤアクスルシャフトに対して回転し、トルクリミッタ機構の適性機能が発揮、保証される。

図１は、本発明の実施例における自動二輪車のトルクリミッタ機構に係る自動二輪車の左後方斜視図である。先ず、図１を用いて、自動二輪車１００の全体構成について概略説明する。なお、以下の説明で用いる図において必要に応じて、ライダーから見る方向を車両前方とし、その逆方向を後方とする。また、右側を右方、左側を左方とし、これらの方向をそれぞれ必要に応じて適宜、矢印により示す。

自動二輪車１００は、鋼製あるいはアルミニウム合金製でなる複数の車体フレームにより車体骨格が形成され、車体フレームに対する各種部品の艤装を経て構成される。詳細図示を省略するが、車体フレームの一部であるダウンチューブは、その前端がステアリングヘッドパイプに結合しており、ステアリングヘッドパイプから略下方向に向けて延出し、その下端部付近でアンダーフレームと接続する。このアンダーフレームは略後方に延出する。アンダーフレームの後端部側には、車体フレームの一部として左右一対で構成されるリヤフレームが結合し、その一対のそれぞれが概して後上方に傾斜して延出する。

また、ステアリングヘッドパイプは、フロントフォーク１０１を左右方向に回動可能に支持し、フロントフォーク１０１の上方にはハンドルバー１０２が固定されると共に、下端側には前輪１０３が回転可能に支持される。前輪１０３には、これと一体回転するブレーキディスク１０４が装備される。

更に、アンダーフレームの後部及びリヤフレームの下部に跨るように、後述するエンジン１１を含むパワーユニット１０を支持するためのブラケットが付設形成される。このブラケットに連結されたステーを介して、スイング軸のまわりに上下方向に揺動可能にスイング式パワーユニット１０が支持される。なお、パワーユニット１０は、エンジン１１のシリンダアセンブリや、クランクケース及びベルト／プーリを用いてなる無段変速機を内包する動力伝動装置１２をユニット化したものであり、その車両前方側にて上述のステーに揺動可能に連結し、車両後方側にて動力伝動装置１２により後輪１０５を回転可能に支持する。動力伝動装置１２の後部とリヤフレームとの間はショックアブソーバ１０６によって連結され、パワーユニット１０全体としてスイングアームとして機能する。

また、図１に示されるようにパワーユニット１０の上方には、ライダーが着座するためのシート１０７を備え、シート１０７に着座したライダーが足を載せるためのステップボード１０８を有する。なお、ステップボード１０８は車両外観を構成するレッグフレームカバー１０９と一体的に形成される。また、パワーユニット１０とシート１０７との間には、シート１０７により開閉される物品等の収納スペースとして構成されたラゲッジボックスを備えることができる。

車両外観としては、各種車体カバーが車体フレーム等の適所に支持されて被着される。フロントレッグシールド１１０は車両前面側を覆うと共にウィンカ等が実装され、上述のステップボード１０８と一体的に連なる。リヤフレームカバー１１１はシート１０７の下方乃至車両後方側を覆うと共に、ウィンカやブレーキランプが実装される。前輪１０３及び後輪１０５の上方はそれぞれフロントフェンダ及びリヤフェンダ１１２によって覆われる。

次に、図２及び図３等を参照してパワーユニット１０について説明する。なお、図２は車体フレームに搭載されたパワーユニット１０まわりを示す右後方斜視図、図３はクランクシャフト軸線及び後輪車軸軸線を通る平断面図である。パワーユニット１０の基本構成において例えば空冷式４サイクル単気筒エンジン１１を有し、このエンジン１１は本例ではＳＯＨＣエンジン等であってよい。エンジン１１は、左右方向に水平配置されるクランクシャフト１３を回転自在に支持、収容するクランクケース１４と、クランクケース１４に対して前方に順次シリンダブロック１５、シリンダヘッド１６及びシリンダヘッドカバー１７が結合し、シリンダ軸線１８が略水平方向に設定される。この場合、シリンダヘッド１６側が適度に高くなるようにシリンダブロック１５のシリンダ軸線１８はかなり前傾し、即ち略水平に近いかたちで傾斜する。

パワーユニット１０において、クランクケース１４と一体に結合する動力伝動装置１２を有し、この動力伝動装置１２はベルト及びプーリ等を用いてなる無段変速機１９と、複数のギヤ等を用いてなるギヤ減速機２０とを含む。この例ではクランクケース１４は左右２つ割りに分割構成され（クランクケース１４Ｒ、クランクケース１４Ｌ）、無段変速機１９のケーシング２１がクランクケース１４Ｌと一体に結合する。クランクシャフト１３はベアリング２２を介してクランクケース１４に回転自在に支持される。ギヤ減速機２０のケーシング２３が無段変速機１９のケーシング２１の後部と一体的に結合し、後述のように後輪１０５がギヤ減速機２０のケーシング２３に支持される。動力伝動装置１２を介してクランクシャフト１３と後輪１０５とが連結され、即ちエンジン出力が後輪１０５へ伝達される。

無段変速機１９において、ケーシング２１内には略前後方向に所定間隔あけて一対のドライブプーリ２４及びドリブンプーリ２５がそれぞれ回転可能に支持される。これらドライブプーリ２４及びドリブンプーリ２５はベルト２６（図３において二点鎖線により略記する）を介して相互に連結される。クランクシャフト１３の左端部側にはドライブプーリ２４が取り付けられ、一方、ドリブンプーリ２５はケーシング２１の後部に配置されたドライブシャフト２７に取り付けられる。なお、ドライブシャフト２７はベアリング２８，２９を介してケーシング２３に回転自在に支持される。ドライブプーリ２４はフィクストドライブフェイス２４Ａ及びムーバブルドライブフェイス２４Ｂを有し、また、ドリブンプーリ２５はフィクストドリブンフェイス２５Ａ及びムーバブルドリブンフェイス２５Ｂを有する。クランクシャフト１３の回転力がベルト２６を介してドリブンプーリ２５に伝達されるが、この場合、ドリブンプーリ２５に伝達された回転駆動力が遠心クラッチ機構３０を介してドライブシャフト２７に伝達される。

ギヤ減速機２０において、ドライブシャフト２７はアイドルシャフト３１を介して、リヤアクスルシャフト３２に連結され、このリヤアクスルシャフト３２から後輪１０５へ回転駆動力が伝達される。アイドルシャフト３１はベアリング３３，３４を介してケーシング２３に回転自在に支持される。また、リヤアクスルシャフト３２はベアリング３５，３６を介してケーシング２３に回転自在に支持される。ドライブシャフト２７にはアイドルドライブギヤ３７が一体に形成されると共に、アイドルシャフト３１にはアイドルドライブギヤ３７よりも大径のアイドルドリブンギヤ３８が別体に設けられる。アイドルドライブギヤ３７及びアイドルドリブンギヤ３８が相互に噛合することで、ドライブシャフト２７の回転がアイドルシャフト３１に減速されて伝達される。

また、アイドルシャフト３１にはファイナルドライブギヤ３９が一体に形成されると共に、リヤアクスルシャフト３２にはファイナルドライブギヤ３９よりも大径のファイナルドリブンギヤ４０が別体に設けられる。ファイナルドライブギヤ３９及びファイナルドリブンギヤ４０が相互に噛合することで、アイドルシャフト３１の回転がリヤアクスルシャフト３２に減速されて伝達される。リヤアクスルシャフト３２にはハブ４１が取り付けられ、このハブ４１を介して後輪１０５（図３において後輪１０５のタイヤ１０５Ａを二点鎖線により略記する）が支持される。

エンジン１１の出力は図３の矢印Ｐで略記するように、動力伝動装置１２を経由して後輪１０５へ伝達される。この場合、クランクシャフト１３の回転が無段変速機１９で無段変速され、次にギヤ減速機２０で減速されてリヤアクスルシャフト３２に伝達される。ギヤ減速機２０内では図４及び図５に示されるようにドライブシャフト２７、アイドルシャフト３１及びリヤアクスルシャフト３２は矢印のように回転する。そして、これと同時にアイドルドライブギヤ３７、アイドルドリブンギヤ３８、ファイナルドライブギヤ３９及びファイナルドリブンギヤ４０が、図４及び図５の矢印のように回転して動力が伝達される。このように構成される動力伝達系の途中に、後述するトルクリミッタ機構を有し、後輪１０５に対してエンジントルク以上の負荷が加わった際に、その衝撃を意図的に逃がして動力伝達系の部品等の損傷を防ぐようにしている。

トルクリミッタ機構の具体的構成において、図６に示すようにリヤアクスルシャフト３２の左軸端部に設定された圧入部４２にてファイナルドリブンギヤ４０が圧入される。ギヤ減速機２０の最終段においてリヤアクスルシャフト３２及びファイナルドリブンギヤ４０を圧入構造で結合することで、エンジントルク以上の負荷が加わった場合に圧入部４２を滑らせるようにしたトルクリミッタ機構４３が実現される。

本発明のトルクリミッタ機構４３において、図７及び図８等に示すようにリヤアクスルシャフト３２とファイナルドリブンギヤ４０の圧入部４２には、リヤアクスルシャフト３２の軸方向に設けられた潤滑油導入溝４４と、リヤアクスルシャフト３２の周方向に設けられた潤滑溝４５とを有する。なお、リヤアクスルシャフト３２の外径とリヤアクスルシャフト３２が圧入されるファイナルドリブンギヤ４０の内孔４０ａの内径は、圧入部４２に所定トルクが加わった場合に滑りが生じるように寸法公差が設定される。つまり、後輪１０５にかかる負荷が、エンジン１１から伝達されるトルクを超えると、ファイナルドリブンギヤ４０がリヤアクスルシャフト３２に対して回転する。

圧入部４２において典型的には潤滑油導入溝４４はリヤアクスルシャフト３２の軸方向に沿って連続して延設され、また、潤滑溝４５はその周方向に沿って連続して延設され、これにより潤滑油導入溝４４及び潤滑溝４５は交差するように形成される。即ち、潤滑油導入溝４４及び潤滑溝４５は溝として、相互に連通し合う。

また、潤滑油導入溝４４は、リヤアクスルシャフト３２の軸方向に圧入部４２よりも長く形成される。図８に示されるように潤滑油導入溝４４は、リヤアクスルシャフト３２の軸方向に長さＬを有し、この潤滑油導入溝４４の長さＬは、圧入部４２のリヤアクスルシャフト３２の軸方向の長さよりも長く設定される。
このため図７及び図９に示されるように潤滑油導入溝４４は、そのリヤアクスルシャフト３２の軸方向の両端部が圧入部４２から露出するようになっている。

また、潤滑油導入溝４４は複数設けられ、例えば図１０Ａ及び図１０Ｂに示したようにリヤアクスルシャフト３２の外周面において円周４分割する位置に対応して４つの潤滑油導入溝４４が設けられる。なお、この例の場合に限らず、４つ以上あるいはそれ以下の潤滑油導入溝４４が設けることができる。

動力伝動装置１２のギヤ減速機２０の作動時にドライブシャフト２７、アイドルシャフト３１及びリヤアクスルシャフト３２の回転する（図５参照）。これらのシャフトの回転に伴い、図４を参照して主にはアイドルドリブンギヤ３８、ファイナルドライブギヤ３９やファイナルドリブンギヤ４０等の回転により、矢印Ｍあるいは矢印Ｎのようにケーシング２３の内室２３ａ内で潤滑油４６の流れが形成される。上述のように潤滑油導入溝４４は、圧入部４２のリヤアクスルシャフト３２の軸方向の長さよりも長く設定され（図８）、そのリヤアクスルシャフト３２の軸方向の両端部が圧入部４２から露出する。内室２３ａ内で上記のように流れる潤滑油４６は、図７及び図９に示したように各潤滑油導入溝４４の両端部に流れ込み、潤滑油導入溝４４に沿って圧入部４２の内方へと流入する。潤滑油４６は潤滑油導入溝４４から更に潤滑溝４５へ流入する。このように圧入部４２の潤滑油導入溝４４及び潤滑溝４５には潤滑油４６が常時流通し、且つ保持された状態となる。

本発明のトルクリミッタ機構４３によれば、エンジン１１の駆動力をアイドルシャフト３１から伝達されるリヤアクスルシャフト３２と、アイドルシャフト３１に設けられたファイナルドライブギヤ３９と、リヤアクスルシャフト３２に圧入されたファイナルドリブンギヤ４０とを備える。そして特に、リヤアクスルシャフト３２とファイナルドリブンギヤ４０の圧入部４２は、リヤアクスルシャフト３２の軸方向に設けられた潤滑油導入溝４４と、その周方向に設けられた潤滑溝４５とを有している。

このように相互に連通する潤滑油導入溝４４及び潤滑溝４５を持つことで、圧入部４２に潤滑油４６が保持されることになり圧入部４２の摩擦係数が安定し、設計値通りの伝達トルクを得ることができる。即ち、後輪１０５にかかる負荷が、エンジン１１から伝達されるトルクを超えると、ファイナルドリブンギヤ４０がリヤアクスルシャフト３２に対して回転し、トルクリミッタ機構４３の適性機能が発揮、保証される。エンジントルク以上の負荷が後輪１０５に加わった際に圧入部４２を滑らすことで、意図的に衝撃を逃がすことで関連部品、即ちギヤ減速機２０内の複数のギヤ類等の損傷を防ぐことができる。

また、潤滑油導入溝４４及び潤滑溝４５を設けて、これらに保持される潤滑油を使用するので表面処理の場合に比べて耐久性が向上する。前述したように表面処理による場合にあっては、アクスルシャフトが滑った際に固体潤滑皮膜が剥離する等があるが、本発明によればそのような問題が生じないため、トルクリミッタ機構４３の耐久性向上を図ることができる。潤滑油導入溝４４及び潤滑溝４５を設けるだけの簡素な構造であるため、トルクリミッタ機構４３を極めて安価に実現することができ、コスト的、製造的に有利である。

潤滑油導入溝４４は、圧入部４２のリヤアクスルシャフト３２の軸方向の長さよりも長く設定されため、その両端部が圧入部４２から露出する。そして、アイドルドリブンギヤ３８、ファイナルドライブギヤ３９やファイナルドリブンギヤ４０等の回転でかき上げられた潤滑油４６を潤滑油導入溝４４に導き易くなり、圧入部４２における安定した潤滑が可能になる。

また、リヤアクスルシャフト３２の軸方向の潤滑油導入溝４４は複数設けられているため、トルクリミッタ機構４３が作動する際の滑り時に潤滑油導入溝４４のエッジがファイナルドリブンギヤ４０の内孔４０ａの内周面に引っ掛かり不要な滑りを抑制できる。これによりリヤアクスルシャフト３２の高回転による焼付き防止や、エンジン駆動力が後輪１０５に伝わるまでの動力伝達ロスが減り、自動二輪車１００における走行フィーリングが向上する。また、複数の潤滑油導入溝４４を持つことで、圧入部４２における安定した潤滑が可能になる。

ここで、本発明の変形において、例えば図１１Ａに示すように潤滑油導入溝４４はリヤアクスルシャフト３２の軸方向と直交方向に見た場合に、リヤアクスルシャフト３２の軸方向に対して適度に傾斜するように複数設けることができる。
あるいは図１１Ｂに示すように潤滑溝４５に対してリヤアクスルシャフト３２の軸方向の両側で交互に複数の潤滑油導入溝４４を設けることができる。

いずれの場合も潤滑油導入溝４４は潤滑溝４５に連通すると共に、圧入部４２のリヤアクスルシャフト３２の軸方向の両側で端部が露出するように形成される。潤滑油導入溝４４から潤滑溝４５へ潤滑油は流入することで、圧入部４２に潤滑油が常時流通させ、トルクリミッタ機構４３の適性機能が発揮、保証される。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
潤滑油導入溝４４のリヤアクスルシャフト３２の軸方向の両端部が圧入部４２から露出する例を説明したが、いずれか一方の端部が圧入部４２から露出するようにした場合においても上記実施形態と実質的に同様な効果が得られる。

１０パワーユニット、１１エンジン、１２動力伝動装置、１３クランクシャフト、１４クランクケース、１５シリンダブロック、１６シリンダヘッド、１７シリンダヘッドカバー、１８シリンダ軸線、１９無段変速機、２０ギヤ減速機、２１ケーシング、２２ベアリング、２３ケーシング、２４ドライブプーリ、２５ドリブンプーリ、２６ベルト、２７ドライブシャフト、２８，２９ベアリング、３０遠心クラッチ機構、３１アイドルシャフト、３２リヤアクスルシャフト、３３，３４，３５，３６ベアリング、３７アイドルドライブギヤ、３８アイドルドリブンギヤ、３９ファイナルドライブギヤ、４０ファイナルドリブンギヤ、４１ハブ、４２圧入部、４３トルクリミッタ機構、４４潤滑油導入溝、４５潤滑溝、４６潤滑油、１００自動二輪車、１０５後輪、１０５Ａタイヤ。

Claims

エンジンの駆動力をアイドルシャフトから伝達されるリヤアクスルシャフトと、前記アイドルシャフトに設けられたファイナルドライブギヤと、前記リヤアクスルシャフトに圧入されたファイナルドリブンギヤとを備え、
前記リヤアクスルシャフトと前記ファイナルドリブンギヤの圧入部には、前記リヤアクスルシャフトの軸方向に設けられた潤滑油導入溝と、該リヤアクスルシャフトの周方向に設けられた潤滑溝とを有し、
前記潤滑油導入溝は、前記リヤアクスルシャフトの軸方向に前記圧入部よりも長いことを特徴とする自動二輪車のトルクリミッタ機構。
前記潤滑油導入溝は、複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の自動二輪車のトルクリミッタ機構。
後輪にかかる負荷が、エンジンから伝達されるトルクを超えると、前記ファイナルドリブンギヤが前記リヤアクスルシャフトに対して回転することを特徴とする請求項１又は２に記載の自動二輪車のトルクリミッタ機構。