JP6798180B2 - 動力取出装置 - Google Patents

Description

本発明は、動力取出装置に関する。

トランスミッションで変速された動力を、トランスミッションのアウトプットシャフトに固定されて、アウトプットシャフトと一体的に回転するギアを介して車載架装品に伝達する動力取出装置が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。これらの動力取出装置は、建築車両、農業車両、産業車両などの特殊用途自動車において、比較的大きな回転動力を取り出す構造である。それ故、普通自動車や大型自動車に搭載されたポンプなどの車載架装品に対してはオーバースペックになり、製造コストが高いことに加えて重厚長大化が問題になっている。

特開２０１２−２３３５４４号公報 実開昭５８−１２４３３０号公報

ところで、車両においては、エンジンなどの駆動源から出力された回転動力を変速して出力するトランスミッションのアウトプットシャフトと、プロペラシャフトとが、軸継手を介して連結されている。具体的には、アウトプットシャフトの出力端部に形成された雄スプラインと、軸継手の入力端部に形成された雌スプラインとがスプライン結合することで、連結している。

雄スプラインは、例えば、ホブカッタなどの歯切り盤により加工される場合に、ホブカッタ径の蹴上げ分だけアウトプットシャフトの軸方向に余剰な部分が生じてしまい、その部分がデットスペースになっていた。

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、架装品に適した回転動力を取り出しつつ、スプライン回りのデットスペースを活用することができる動力取出装置を提供することにある。

上記の目的を達成する本発明の動力取出装置は、駆動源で生じた回転動力の一部を動力伝達軸から取り出して架装品の駆動軸に伝達する動力取出装置であって、前記動力伝達軸の径方向外側に配置された回転軸と、この回転軸に固定された取出ギアと、前記駆動軸に固定されてその取出ギアに直接的又は間接的に噛み合う従動ギアと、を備え、前記動力伝達軸が内周に雌スプラインが形成された動力伝達筒に挿入された状態で、前記動力伝達軸の外周に形成された雄スプラインにスプライン結合する結合部とこの結合部を除いた余剰部とが形成されており、前記取出ギアの外周に配置された歯が、前記余剰部に噛み合う状態になっていることを特徴とする。
上記の目的を達成する本発明の動力取出装置は、駆動源で生じた回転動力の一部を動力伝達軸から取り出して架装品の駆動軸に伝達する動力取出装置であって、前記駆動軸に固定された従動ギアと、前記動力伝達軸の外周に形成された雄スプライン及び前記従動ギアに掛け回された無端状のコグドベルトと、を備え、前記コグドベルトの内周に配置された歯が、前記雄スプライン及び前記従動ギアのそれぞれに噛み合う状態になっていることを特徴とする。

ここでいう、架装品は、例えば、普通自動車や大型自動車の車載架装品として、潤滑用のオイルを循環させるオイルポンプ、小型の発電機などが例示できる。

本発明によれば、取出ギアの歯と動力伝達軸の外周に形成された雄スプラインとを噛み合わせて、その取出ギアにより雄スプラインから直接的に駆動源から出力された回転動力
の一部を取り出す構成にしている。

つまり、雄スプラインに直接的に噛み合う取出ギアを用いることで、従来の動力伝達軸に固定されたギアに比して取出ギアが軽薄短小化するので、その分、取り出した回転動力を小さくできる。これにより、小さな回転動力で駆動する架装品に対するオーバースペックの解消には有利になり、装置の重厚長大化を回避すると共に製造コストを抑えることができる。また、取出ギアが軽薄短小化するので、動力伝達軸に雄スプラインを加工する際に生じる雄スプラインの余剰部に取出ギアを噛み合わせることが可能になり、スプライン回りのデットスペースを有効活用できる。

本発明の動力取出装置の第一実施形態を例示する斜視図である。 図１の動力取出装置を例示する軸方向の縦断面図である。 図１のスプライン、取出ギア、従動ギアの噛み合わせを例示する模式図である。 本発明の動力取出装置の第二実施形態を例示する軸方向の縦断面図である。 本発明の動力取出装置の第三実施形態を例示する軸方向の縦断面図である。

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図中では、ｘをアウトプットシャフト２１の軸方向とし、ｙを軸方向に直交する方向で、アウトプットシャフト２１の径方向とする。図１では、動力取出装置１０の内部構造を説明するために、ギアケース１１及びトランスミッション２０のミッションケース２３のそれぞれを点線で示し、図２及び図４では、ギアケース１１のみを点線で示している。

図１及び図２に例示するように、第一実施形態の動力取出装置１０は、トランスミッション２０のアウトプットシャフト（出力軸）２１から回転動力の一部を取り出して車載架装品の駆動軸３０に伝達するものである。アウトプットシャフト２１は、図示しない駆動源としてのエンジンで生じた回転動力を伝達する動力伝達軸である。駆動軸３０は、伝達された回転動力により車載架装品を駆動する軸である。

車載架装品としては、エンジンで生じた回転動力の一部で駆動可能な装置が例示でき、潤滑用のオイルを循環させるオイルポンプ、及び小型の発電機が例示できる。

トランスミッション２０は、図示しない変速ギア、アウトプットシャフト２１、及びミッションケース２３を有しており、エンジンから伝達された回転動力を変速して、アウトプットシャフト２１から駆動輪に回転動力を伝達するプロペラシャフトに出力している。

アウトプットシャフト２１は、プロペラシャフトに軸継手４０を介して連結されている。アウトプットシャフト２１は、その出力端部（プロペラシャフト側の端部）に雄スプライン２２が形成されている。雄スプライン２２は、インボリュートスプラインであって、例えば、ホブカッタなどの歯切り盤によりアウトプットシャフト２１の出力端部を径方向ｙの外側から内側に向かって窪む複数の溝を出力端部の周方向に等間隔に切削して形成されている。

ミッションケース２３は、一端がベアリング２４を、他端がベアリング２５をそれぞれ介してアウトプットシャフト２１及び軸継手４０を回転自在に支持しており、雄スプライン２２の余剰部２２ｂを覆っている。

軸継手４０は、フランジ型軸継手（コンベンショナルタイプ）であり、アウトプットシャフト２１側のフランジと、プロペラシャフト側のフランジとをボルトにより締結することで、両者を連結している。軸継手４０は、入力端部（アウトプットシャフト２１側の端部）に動力伝達筒としての筒部４１を、出力端部（プロペラシャフト側の端部）にフランジ４２を有している。

筒部４１の内周には、雌スプライン４３が形成されている。雌スプライン４３は、雄スプライン２２と大径合わせによりスプライン結合しており、例えば、ブローチ加工や放電加工により、径方向ｙの内側から外側に向かって窪む複数の溝をその周方向に等間隔に切削して形成されている。

アウトプットシャフト２１と軸継手４０とは、アウトプットシャフト２１の雄スプライン２２が軸継手４０の雌スプライン４３に挿入されて、スプライン結合により嵌め合わされている。また、アウトプットシャフト２１の出力端面が、ボルト４４によりフランジ４２の径方向中心部に締結されている。

軸継手４０とプロペラシャフトとは、軸継手４０のフランジ４２の周方向に間隔を空けて貫通した締結孔４５に挿通されたボルト４６により、プロペラシャフト側に固定されたフランジに締結されている。

雄スプライン２２は、軸方向ｘに隣接した結合部２２ａ及び余剰部２２ｂとから構成されている。結合部２２ａは、上述したとおり、軸継手４０の筒部４１に挿入されて、筒部４１の内周に形成された雌スプライン４３とスプライン結合する部分である。余剰部２２ｂは、その結合部２２ａを除いた部分であり、筒部４１に挿入されていない部分であって、スプライン結合していない部分である。余剰部２２ｂは、加工逃げにより生じており、例えば、ホブカッタなどの歯切り盤により加工される場合は、ホブカッタ径の蹴上げ分だけ軸方向ｘに延在する。

動力取出装置１０は、ギアケース１１、回転軸１２、取出ギア１３、及び従動ギア１４を備えており、取出ギア１３の外周に配置された歯１５が、アウトプットシャフト２１の外周に形成された雄スプライン２２に噛み合う状態に構成されている。

ギアケース１１は、ミッションケース２３に固定されており、ミッションケース２３の外側に向かって突出している。ギアケース１１は、その内部に回転軸１２、及び駆動軸３０を回転可能に支持しており、取出ギア１３及び従動ギア１４を覆っている。駆動軸３０は、一端がギアケース１１から外側に抜け、車載架装品に連結している。

回転軸１２は、その軸方向がアウトプットシャフト２１の軸方向に対して平行になるように、ギアケース１１の内部で、且つアウトプットシャフト２１の径方向外側に配置されている。

取出ギア１３は、回転軸１２に固定されており、インボリュート歯型を有する平歯車で構成されている。取出ギア１３の歯幅Ｂ３は、余剰部２２ｂの軸方向ｘの幅Ｂ２よりも狭い。

従動ギア１４は、駆動軸３０に固定されており、インボリュート歯型を有する平歯車で構成されている。従動ギア１４の歯幅Ｂ４は、取出ギア１３の歯幅Ｂ３と同様に余剰部２２ｂの軸方向ｘの幅Ｂ２よりも狭い。

図３に例示するように、取出ギア１３の外周に配置された歯１５が、アウトプットシャフト２１の外周に形成された雄スプライン２２に噛み合う状態にするために、取出ギア１３は以下のとおり設定されている。

取出ギア１３の歯先円直径ｄｋ３は、雄スプライン２２の歯先円直径ｄｋ２よりも小さい。取出ギア１３の歯底円直径ｄｆ３は、雄スプライン２２の歯底円直径ｄｆ２よりも小さい。取出ギア１３のピッチ円直径（基準円直径）ｄ３は、雄スプライン２２のピッチ円直径ｄ２よりも小さい。取出ギア１３の歯数Ｚ３は、雄スプライン２２の歯数Ｚ２よりも少ない。

取出ギア１３のモジュール（ダイヤメトラルピッチ）ｍ３（ピッチ円直径ｄ３／歯数Ｚ３）は、雄スプライン２２のモジュールｍ２（ピッチ円直径ｄ２／歯数Ｚ２）に等しい。つまり、取出ギア１３の法線ピチｔｍ３は、雄スプライン２２の法線ピッチｔｍ２に等しい。

このように、取出ギア１３のモジュールｍ３を雄スプライン２２のモジュールｍ２に等しくすることで、取出ギア１３の歯１５を雄スプライン２２に噛み合わせることが可能になる。

次に、動力取出装置１０の動作について説明する。エンジンからトランスミッション２０に回転動力が伝達されると、その回転動力はトランスミッション２０で変速される。次いで、変速された回転動力が、アウトプットシャフト２１に伝達されて、軸継手４０を介してプロペラシャフトに伝達される。このとき、プロペラシャフトに伝達される回転動力の一部は、アウトプットシャフト２１の出力端部に形成された雄スプライン２２に噛み合った取出ギア１３に伝達される。次いで、取出ギア１３に伝達された回転動力は、従動ギア１４を介して駆動軸３０に伝達される。この駆動軸３０に伝達された回転動力により車載架装品が駆動する。

以上のように、この実施形態の動力取出装置１０においては、取出ギア１３の歯１５とアウトプットシャフト２１の外周に形成された雄スプライン２２とを噛み合わせて、取出ギア１３により雄スプライン２２から直接的に回転動力の一部を取り出している。

つまり、雄スプライン２２に直接的に噛み合う取出ギア１３を用いることで、従来の動力伝達軸に固定されたギアに比して取出ギア１３が軽薄短小化するので、その分、取出ギア１３から従動ギア１４を介して駆動軸３０に伝達される回転動力を小さくできる。これにより、小さな回転動力で駆動する車載架装品に対するオーバースペックの解消には有利になり、動力取出装置１０の重厚長大化を回避すると共に製造コストを抑えることができる。

また、取出ギア１３が軽薄短小化するので、アウトプットシャフト２１に雄スプライン２２を加工する際に生じる余剰部２２ｂに取出ギア１３を噛み合わせることが可能になり、スプライン回りのデットスペースを有効活用できる。

取出ギア１３の軽薄短小化を具体的に説明すると、この実施形態では、取出ギア１３の歯幅Ｂ３を、余剰部２２ｂの軸方向ｘの幅Ｂ２よりも狭くして、取出ギア１３を薄化している。また、取出ギア１３のピッチ円直径ｄ３を、雄スプライン２２のピッチ円直径ｄ２よりも小さくして、取出ギア１３を短小化している。

このように、取出ギア１３を軽薄短小化することで、車載架装品に対するオーバースペックを解消することができると共に、スプライン回りのデットスペースを有効活用できる。

潤滑用のオイルを循環させるオイルポンプ、及び小型の発電機などの車載架装品は、エ
ンジンから出力される回転動力の一部で駆動可能である。それ故、上記のとおり、取出ギア１３を軽薄短小化することで、駆動軸３０から伝達される回転動力は、車載架装品に対してオーバースペックにならずに最適なものとなる。

この実施形態の動力取出装置１０においては、アウトプットシャフト２１の雄スプライン２２の余剰部２２ｂを活用する。これにより、アウトプットシャフト２１から回転動力の一部を取り出す場合でも、アウトプットシャフト２１の軸方向ｘの長さを延長することなく、トランスミッション２０の重厚長大化を回避することができる。

動力取出装置１０が取り出す回転動力が小さくなることで、アウトプットシャフト２１からプロペラシャフトに伝達される回転動力の減少分が少なくなる。また、動力取出装置１０の重厚長大化に加えてトランスミッション２０の重厚長大化も回避するので、車両の軽量化が図れる。これに伴って、車両の燃費を向上できる。

図４に例示するように、第二実施形態の動力取出装置１０は、第一実施形態に対して、取出ギア１３が軸継手４０と回転数センサ５０との間に介在している。また、取出ギア１３と従動ギア１４との間に、それらと噛み合う中間ギア１６が介在しており、取出ギア１３と従動ギア１４とは間接的に噛み合っている。

回転数センサ５０は、アウトプットシャフト２１の回転数を検出するセンサである。回転数センサ５０としては、検出した回転数から車速を出力する車速センサも例示できる。

回転数センサ５０は、雄スプライン２２の余剰部２２ｂとスプライン結合して、アウトプットシャフト２１と一体的に回転するドリブンギア５１と、ドリブンギア５１の歯の回転を検出する電磁ピックアップ５２とから構成されている。

この実施形態の取出ギア１３の軸方向ｘの歯幅Ｂ３は、余剰部２２ｂの幅Ｂ２から、ボールスプラインであるベアリング２４の軸方向ｘの幅Ｂ５と、ドリブンギア５１の軸方向ｘの幅Ｂ６とを減算した値よりも狭い。

このように取出ギア１３の歯幅Ｂ３を設定して、薄化することで、余剰部２２ｂに回転数センサ５０も取り付けることが可能になり、スプライン回りのデットスペースをより有効活用できる。

取出ギア１３は、雄スプライン２２の余剰部２２ｂに噛み合えばよく、アウトプットシャフト２１の入力側から出力側に向かって順に、取出ギア１３、回転数センサ５０、及び軸継手４０を配置してもよい。

中間ギア１６は、取出ギア１３や従動ギア１４と同様の平歯車である。このように、取出ギア１３と従動ギア１４との間に中間ギア１６を介在させることで、従動ギア１４をアウトプットシャフト２１や軸継手４０から離間させることができる。つまり、取出ギア１３と従動ギア１４との間に介在する中間ギア１６の数を調節することで、レイアウトの自由度が増す。

図５に例示するように、第三実施形態の動力取出装置１０は、既述した実施形態に対して、回転軸１２及び取出ギア１３の代わりに、コグドベルト（歯付きベルト）１７を備えている。コグドベルト１７は、無端状のベルトであり、雄スプライン２２の余剰部２２ｂと従動ギア１４とに掛け回されている。

コグドベルト１７は、余剰部２２ｂ及び従動ギア１４との接触面に、それらに噛み合う
歯を有している。この歯は、余剰部２２ｂ及び従動ギア１４に噛み合ったときに、インボリュート歯型に近似するように構成されることが望ましい。つまり、余剰部２２ｂ及び従動ギア１４に接触する円弧部分を歯車と見做した場合に、その歯車のモジュールが雄スプライン２２のモジュールｍ２に等しいとよい。

コグドベルト１７の軸方向ｘの幅Ｂ７は、第一及び第二実施形態の取出ギア１３の歯幅Ｂ３と同様に、余剰部２２ｂの軸方向ｘの幅Ｂ２よりも狭く、回転数センサ５０を設ける場合は、幅Ｂ２から幅Ｂ５と幅Ｂ６とを減算した値よりも狭く設定されている。

この実施形態のように、取出ギア１３に代えてコグドベルト１７を用いても、雄スプライン２２から直接的に回転動力の一部を取り出すことができ、スプライン回りのデットスペースを有効活用することができる。

既述した実施形態においては、動力源としてエンジンの他にも、モータジェネレータも例示でき、エンジン及びモータジェネレータの両方を駆動源とするハイブリッド車両にも適用可能である。

動力伝達軸としては、一端部、あるいは中途の位置に雄スプライン２２が形成されていて、余剰部２２ｂが存在している軸であればよい。但し、アウトプットシャフト２１のように、雄スプライン２２と雌スプライン４３とが軸方向ｘに互いに移動不能で、余剰部２２ｂの軸方向ｘの幅Ｂ２が固定値の軸が好ましい。

軸継手４０としては、リバーススリップタイプでもよく、一端部に雌スプラインが形成されたユニバーサルジョイントで構成されてもよい。

既述した実施形態は、ギアケース１１に配管を接続して、ギアケース１１の内部に潤滑油を供給する構成にしてもよい。

既述した実施形態は、動力取出装置１０として、車両に搭載されて、車載架装品に回転動力を伝達する例を説明したが、これに限定されずに、駆動源から出力された回転動力の一部を動力伝達軸から取り出して架装品の駆動軸に伝達するものであればよい。

１０ 動力取出装置
１２ 回転軸
１３ 取出ギア
１４ 従動ギア
１５ 歯
２１ アウトプットシャフト
２２ 雄スプライン
３０ 駆動軸

Claims (6)

1. 駆動源で生じた回転動力の一部を動力伝達軸から取り出して架装品の駆動軸に伝達する動力取出装置であって、
   前記動力伝達軸の径方向外側に配置された回転軸と、この回転軸に固定された取出ギアと、前記駆動軸に固定されてその取出ギアに直接的又は間接的に噛み合う従動ギアと、を備え、
   前記動力伝達軸が内周に雌スプラインが形成された動力伝達筒に挿入された状態で、前記動力伝達軸の外周に形成された雄スプラインにスプライン結合する結合部とこの結合部を除いた余剰部とが形成されており、
   前記取出ギアの外周に配置された歯が、前記余剰部に噛み合う状態になっていることを特徴とする動力取出装置。
2. 前記取出ギアの歯幅が、前記余剰部の軸方向の幅よりも狭い請求項１に記載の動力取出装置。
3. 前記動力伝達軸が、前記駆動源としてエンジン又はモータジェネレータから出力された前記回転動力を変速して出力するトランスミッションのアウトプットシャフトであり、前記雄スプラインが、そのアウトプットシャフトの出力端部に形成されており、
   前記動力伝達筒が、プロペラシャフトの入力端部に連結された軸継手であり、前記雌スプラインが、その軸継手の入力端部に形成されており、
   前記アウトプットシャフトと前記軸継手とをスプライン結合している状態で、前記雄スプラインに前記余剰部が形成されている請求項１又は２に記載の動力取出装置。
4. 前記取出ギアのピッチ円直径が、前記雄スプラインのピッチ円直径よりも小さい請求項１〜３のいずれか１項に記載の動力取出装置。
5. 駆動源で生じた回転動力の一部を動力伝達軸から取り出して架装品の駆動軸に伝達する動力取出装置であって、
   前記駆動軸に固定された従動ギアと、前記動力伝達軸の外周に形成された雄スプライン及び前記従動ギアに掛け回された無端状のコグドベルトと、を備え、
   前記コグドベルトの内周に配置された歯が、前記雄スプライン及び前記従動ギアのそれぞれに噛み合う状態になっていることを特徴とする動力取出装置。
6. 前記動力伝達軸が内周に雌スプラインが形成された動力伝達筒に挿入された状態で、前記雄スプラインにスプライン結合する結合部とこの結合部を除いた余剰部とが形成されており、
   前記コグドベルトの内周に配置された歯が、前記余剰部に噛み合う状態になっている請求項５に記載の動力取出装置。

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