JP4884071B2 - 車両用動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は減速差動装置を備えた車両用動力伝達装置に関するものである。減速差動装置は減速装置と差動装置とを組み合わせた装置である。以下の説明において、「差動装置」の意味で「デフ」という言葉を用いている。これは「ディファレンシャル」の略語である。

減速差動装置においては、内燃機関の回転出力変動を緩衝するために、トルクダンパが装備される。従来技術として、差動装置の出力側にトルクダンパを設けた例が知られている（例えば、特許文献１参照。）。差動装置の出力側にトルクダンパを設けた場合は、減速後のトルクを緩衝するため、差動装置の入力側のトルクよりも大きいトルクを吸収する必要があり、ダンパ装置自体を大きくする必要がある。また、このため重量が増える。

特開昭５９−１６７３３０号公報（図１）。

本発明が解決しようとする課題は、減速差動装置を小型化することである。

本発明は上記課題を解決したものであって、請求項１に記載の発明は、左右の車軸（90，91）に回転力を配分するピニオン（89）とサイドギヤ（92，93）をデフケース（81）内に備えその外周にデフ入力歯車（85）を備えた差動装置（80）と、端面に一方のカム（73ａ）を備え出力軸（70）に回転可能に支持され内燃機関（Ｅ）の回転力をデフ入力歯車（85）に伝達すると共にデフ入力歯車（85）と対をなして減速装置（Ｆ）を構成する出力歯車（73）と、端面に他方のカム（74ａ）を備え上記出力歯車（73）に隣接して出力軸（70）にスプライン嵌合された円筒部材（74）と同円筒部材（74）のカム（74ａ）を上記出力歯車（73）のカム（73ａ）に押圧するばね（76）と同ばね（76）の一端を受けるばね受け部材（75）とを備えたカム式トルクダンパ（72）を、車両用パワーユニット（Ｐ）の一部に形成された最終歯車室（69）に一体的に収納し、デフ入力歯車（85）はピニオン（89）を支持するピニオン軸（88）に対して一方に変位して配置され、カム式トルクダンパ（72）はピニオン軸（88）に対して上記デフ入力歯車（85）の反対側に配置されることを特徴とする車両用動力伝達装置に関するものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用動力伝達装置において、車両用パワーユニット（Ｐ）を車両に搭載した時に、デフ入力歯車（85）の上方にカム式トルクダンパ（72）が配置されることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の車両用動力伝達装置において、デフケース（81）は左右のケース部材（82，83）を一体的に組み立てて形成され、
一方のケース部材（83）は横幅が広く、差動装置（Ｆ）の左右方向の中心部に位置するピニオン軸（88）を支持する支持穴（83ｂ）を備え、かつ端部において軸受（87）に挿入され差動装置（80）を回転可能に支持する筒部（83ａ）を備え、他方のケース部材（82）は横幅が狭く、外周にデフ入力歯車（85）を備え、かつ端部において軸受（86）に挿入され差動装置（80）を回転可能に支持する筒部（82ａ）を備えることを特徴とするものである。

請求項１の発明によって、デフ入力歯車（85）の上流側にカム式トルクダンパ（72）を設けたので、カム式トルクダンパ（72）を小型化できると共に、カム式トルクダンパ（72）をデフ入力歯車（85）と同じ最終歯車室（69）内に収納したので、パワーユニット（Ｐ）を小型化して、車体への搭載性を向上することができる。
また、デフ入力歯車（85）とカム式トルクダンパ（72）とが、差動装置（80）の中心となるピニオン軸（88）に対して左右に振り分けて配置されるので、これらが最終歯車室（69）内に共に配置されながらも、デフ入力歯車（85）を極力大きくして減速比を大きくすると共に、カム式トルクダンパ（72）を小型化することが出来る。

請求項２の発明によって、デフ入力歯車（85）がカム式トルクダンパ（72）の下方に配置されるので、デフ入力歯車（85）の潤滑性が向上し、オイル量の節減が可能となる。

請求項３の発明によって、周囲にデフ入力歯車（85）を備える方のケース部材（82）の横幅を狭くして歯部の加工性を向上させつつ、歯部を軸受部と一体にしてバックラッシュの影響を防止し、カム式トルクダンパ（72）から受ける反力変化に伴う歯車噛合い騒音の低減や、耐久性の向上を図ることが出来る。

図１は、本発明が適用される小型４輪車搭載用パワーユニットＰの縦断面を右側から見た図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ断面展開図である。矢印Ａは車両搭載時の前方を指している。このパワーユニットＰは、内燃機関Ｅと、歯車変速機Ｍと、減速差動装置Ｆとを備えて構成されている。

図２において、このパワーユニットの主な殻体は、左クランクケース１、右クランクケース２、左クランクケースカバー３、右クランクケースカバー４、左変速機カバー５、右変速機カバー６、シリンダブロック７、シリンダヘッド８、およびヘッドカバー９（図１）からなっている。

左右のクランクケース１、２に保持された左側軸受10と右側軸受11によって、クランク軸12が回転可能に支持されている。クランク軸12のクランクピン13に、コンロッド14とピストン15が連なり、ピストン15はシリンダブロック７のシリンダ孔16に摺動可能に保持されている。シリンダヘッド８の上記ピストン15に対向する部分に燃焼室17が形成され、シリンダヘッド８の壁体を貫通して、先端が上記燃焼室17に臨み、後端が外部に露出する点火プラグ18が設けてある。

図１において、燃焼室17には排気ポート19と吸気ポート20とが連なっている。排気ポート19は下方へ、吸気ポート20は上方へ延びている。排気ポート19には排気弁21、吸気ポート20には吸気弁22が設けてある。シリンダヘッド８の中には、カム軸23が設けられ、カム軸23と平行に排気ロッカーアーム軸24、吸気ロッカーアーム軸25が設けられ、これらのアーム軸に設けられた排気ロッカーアーム26、吸気ロッカーアーム27は、上記カム軸23のカムに駆動されて、上記排気弁21、吸気弁22を開閉駆動する。図２において、カム軸23は、その端部に設けられたカム軸従動スプロケット28とクランク軸８に設けられたカム軸駆動スプロケット29とに掛け回されたカム軸駆動チェーン30を介してクランク軸12によって駆動される。クランクケース１の上部にクランク軸初期駆動用のスタータモータ31（図１）が取付けられている。

左クランクケース１には、その開口部を左方から覆う左クランクケースカバー３が結合され、その内部に延びるクランク軸12の左方延長部に、軸端側から順に、交流発電機36と、前記スタータモータ31の回転をクランク軸12に伝える始動用被動ギヤ37と、前記カム軸駆動スプロケット29が設けられている。右クランクケース２には、その開口部を右方から覆う右クランクケースカバー４が結合され、その内部に延びるクランク軸12の右方延長部に、軸端側から順にトルクコンバータ39と、１次減速装置40が設けられている。

図１と図２において、左クランクケース１と、右クランクケース２と、右クランクケースカバー４とに挟まれた空間に変速機室45が形成されている。左クランクケース１と、右クランクケース２とに、メイン軸50がボールベアリング46、47を介して回転可能に支持され、カウンタ軸51がボールベアリング48、49を介して回転可能に支持されている。図２には省略してあるが、図１に示すリヴァース軸52も同様に回転可能に支持されている。

１次減速装置40は、クランク軸右方延長部に相対回転可能に支持され、かつトルクコンバータ39の出力部に一体回転可能に結合された駆動ギヤ41と、メイン軸50に回転可能に支持され、かつ上記駆動ギヤ41に噛合する被動ギヤ42とから構成される。

メイン軸50の右端には、通常時は接続されているがレリーズ機構61を操作されたときには接続解除される多板クラッチ54が設けてある。多板クラッチ54は、被動ギヤ42に一体回転可能に結合されたクラッチアウタ55と、メイン軸50にスプライン嵌合されたクラッチインナ56と、交互に積層され摩擦係合可能な入力側クラッチ板57および出力側クラッチ板58と、クラッチスプリング59によって上記両クラッチ板57、58を押圧するプレッシャプレート60とを備えて構成されている。プレッシャプレート60は、クラッチアームおよびカム機構を備えるレリーズ機構61により操作されたとき、軸方向に移動し両クラッチ板の押圧を解除し、多板クラッチ54の接続を解除する。クランク軸12の回転はトルクコンバータ39と１次減速装置40と多板式クラッチ54とを介してメイン軸50に伝達される。

図１において、歯車変速機Ｍは、メイン軸50、カウンタ軸51、リバース軸52、及び変速切換機構53とを備えている。変速切換機構53は、シフトドラム62、メイン軸50のシフタに係合するシフトフォーク63、カウンタ軸51のシフタに係合するシフトフォーク64、及び上記両シフトフォーク63、64に共通の支持軸65を備えている。メイン軸50とカウンタ軸51とリヴァース軸52との間に互いに噛み合う変速用歯車およびシフタが設けてある。メイン軸50には、歯車Ｍ1〜Ｍ3、ＭＲ及びシフタＭＳが設けてあり、カウンタ軸51には、歯車Ｍ1〜Ｍ3、ＭＲにそれぞれ対応して噛み合う歯車Ｃ1〜Ｃ3、ＣＲ及びシフタＣＳが設けてある。Ｍはメイン軸に属するもの、Ｃはカウンタ軸に属するもの、添字1〜3 は１速用〜３速用、添字Ｒは後進用、添字Ｓはシフタを表す。後進用歯車ＭＲ、ＣＲは、リヴァース軸52（図１）に設けられた後進用２連アイドルギヤ（図示なし）を介して、互いに噛合っている。

これらの部材の特徴は次の通りである。
（Ｘ）Ｍ1、ＣＲ：軸に固定されている歯車。
（Ｙ）Ｍ3、ＭＲ、Ｃ1、Ｃ2：軸に対して回転可能な歯車。軸方向移動不可。
（Ｚ）Ｍ2、Ｃ3：シフタ上に設けられ、シフタと共に軸方向に移動可能な歯車。軸に対して回転不可。シフタが中立位置にある時、対応する歯車と正常に噛み合う。
（Ｗ）ＭＳ、ＣＳ：軸方向移動可能なシフタ。軸に対して回転不可。

上記シフタ（Ｗ）は、中立位置と、軸方向右方移動位置と、軸方向左方移動位置とを占めることが出来る。軸方向右方または左方に移動した時は、隣接する回転可能歯車（Ｙ）に係合し、回転可能歯車（Ｙ）を軸に対して固定する。この目的のために、シフタ（Ｗ）の軸方向両端には隣接する歯車に係合する係合用突部が設けてあり、シフタと係合する歯車には係合凹部が設けてある。また、シフタ（Ｗ）のボス部中央の周囲には、これを軸方向に駆動するフォーク係合用環状溝が設けてある。

運転者の変速操作によって、図１に示されるシフトドラム62が回転駆動され、これに伴って動くシフトフォーク63又はシフトフォーク64によって駆動される図２のシフタＭＳ、ＣＳの位置に応じて、次のように各段の変速が行われる。
（１）第１段変速：ＭＳ中立、ＣＳ右移動のとき、Ｍ1とＣ1との歯数比で変速される。
（２）第２段変速：ＭＳ中立、ＣＳ左移動のとき、Ｍ2とＣ2との歯数比で変速される。
（３）第３段変速：ＭＳ右移動、ＣＳ中立のとき、Ｍ3とＣ3との歯数比で変速される。
（４）後進変速 ：ＭＳ左移動、ＣＳ中立のとき、ＭＲと後進用２連アイドルギヤとＣＲとの歯数比で変速される。

図１と図２において、変速機室45の後部に、左右のクランクケース１、２と、これらのクランクケースの一部で形成された隔壁68によって変速機室45との間を仕切られた最終歯車室69が設けられ、その中に減速差動装置Ｆが設けてある。減速差動装置Ｆは、減速装置79と差動装置80とから構成されている。出力軸70は左右のクランクケース１、２にボールベアリング77、78を介して回転可能に支持されている。歯車変速機Ｍにおいてメイン軸50からカウンタ軸51に伝達された回転力は、カウンタ軸51の左端に固定された駆動歯車66と、これに噛み合う出力軸70の左端の従動歯車71によって出力軸70に伝達される。出力軸70の回転力は、カム式トルクダンパ72を経由して出力歯車73から差動装置80のデフ入力歯車85に伝達される。

図３は減速作動装置Ｆの断面展開図であり、カウンタ軸51、出力軸70、及び差動装置80の回転中心線Ｃを含む断面が示してある。出力歯車73は、隣接するカム式トルクダンパ72との組み合わせで、変動トルクが加わった時、それを緩衝する。上記出力歯車73は出力軸70に回動自在に嵌挿されている。出力歯車73の右側に隣接して、端面に円弧状凹カム74ａ（図５）が形成された円筒部材74が出力軸70にスプライン嵌合され、軸方向に移動可能に保持されている。出力歯車73の円筒部材74側の端面には、上記凹カム74ａに噛みあう凸カム73ａ（図４）が形成されている。出力軸70の右端部にばね受け部材75が固定され、上記円筒部材74とばね受け部材75との間にコイルばね76が張られ、円筒部材74が出力歯車73の方へ付勢されている。上記円筒部材74、ばね受け部材75、及びコイルばね76によってカム式トルクダンパ72が構成されている。

図４は出力歯車73の三面図である。（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図展開図である。歯車73の端面には凸カム73ａが２箇所に設けてある。

図５は円筒部材74の三面図である。（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図展開図である。円筒部材74の正面側のフランジ部に凹カム74ａが２箇所に設けてある。これは上記出力歯車73の２個の凸カム73ａが係合する部分である。中央貫通孔の内面にスプライン74ｂが形成され、出力軸70の外周のスプライン70ａと係合するようになっている。

出力軸70のトルクは、円筒部材74、円筒部材の凹カム74ａ、出力歯車の凸カム73ａ、出力歯車73の順に伝達され、出力歯車73は出力軸70と共に回転する。変動トルクが出力軸70に入力されたときには、凹カム74ａは凸カム73ａの表面で周方向に滑ると共に、円筒部材74はコイルばね76の付勢力に抗して軸方向へ移動し、変動トルクを吸収し、衝撃を緩和する。上記のようにして変動トルクが吸収された出力歯車73によって、差動装置80のデフ入力歯車85が駆動される。上記出力歯車73とカム式トルクダンパ72とデフ入力歯車85とによって、減速装置79が構成され、最終減速がなされる。

図３において、差動装置80の外殻は、左側ケース部材82と右側ケース部材83とを複数の結合ボルト84により結合して形成されるデフケース81である。デフ入力歯車85は左側ケース部材82の外周に形成されている。デフケース81の左右のケース部材82、83の各端部に形成された筒部82ａ、83ａが、クランクケース１、２に保持されたボールベアリング86、87に挿入され、デフケース81はこれによって回転可能に支持されている。上記デフケース81の回転中心線は、差動装置80の回転中心線Ｃと同じものであり、クランク軸12、変速機軸50、51、出力軸70と平行である。また回転中心線Ｃは後述の後車軸90、91の回転中心線とも一致している。

デフケース81の内部において差動装置80の左右方向の中心部に位置しかつ差動装置80の回転中心線Ｃに直交するピニオン軸88が、右側ケース部材83の壁部に設けられた支持穴83ｂに固定され、このピニオン軸88の両端部に傘形のピニオン89が回転可能に嵌挿されている。デフケース81の回転中心線Ｃと一致する回転中心線を有し、左右独立に回転可能に支持されている左後車軸90と右後車軸91の各内端部がデフケース内に挿入され、それぞれの内端に固定された傘形のサイドギヤ92、93が上記ピニオン89に噛み合っている。上記各部材の組み合わせによって差動装置80が構成され、デフ入力歯車から入力された回転は、左右の後車軸に適切に配分される。

以上詳述した本発明の実施形態によって、次の効果がもたらされる。
（１）デフ入力歯車の上流側にカム式トルクダンパを設けたので、カム式トルクダンパを小型化できると共に、カム式トルクダンパをデフ入力歯車と同じ最終歯車室内に収納したので、パワーユニットを小型化して、車体への搭載性を向上することができる。
（２）車両用パワーユニットを車両に搭載した時に、デフ入力歯車の上方にカム式トルクダンパが配置されるようにしたので、デフ入力歯車がカム式トルクダンパの下方に配置され、デフ入力歯車の潤滑性が向上し、オイル量の節減が可能となる。
（３）デフ入力歯車はピニオンを支持するピニオン軸に対して一方に変位して配置し、カム式トルクダンパはピニオン軸に対して上記デフ入力歯車と反対側に配置したので、デフ入力歯車とカム式トルクダンパとが、差動装置の左右方向の中心に位置するピニオン軸に対して左右に振り分けて配置されることになり、同じ最終歯車室内に配置されながらもデフ入力歯車を極力大きくして減速比を大きくすると共に、カム式トルクダンパを小型化することが出来る。
（４）デフケースは左右のケース部材を一体的に組み立てて形成してあり、右側ケース部材は横幅が広く、かつ端部において軸受に挿入され差動装置を回転可能に支持する筒部を備え、左側ケース部材は横幅が狭く、外周にデフ入力歯車を備え、かつ端部において軸受に挿入され差動装置を回転可能に支持する筒部を備えるので、左側ケース部材においてデフ入力歯車の歯部の加工性が向上し、歯部を軸受部と一体にしてバックラッシュの影響を防止し、カム式トルクダンパから受ける反力変化に伴う歯車噛合い騒音の低減や、耐久性の向上を図ることができる。

本発明が適用される小型４輪車搭載用パワーユニットＰの縦断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ断面展開図である。 減速差動装置Ｆの断面展開図である 出力歯車73の三面図である。 円筒部材74の三面図である。

符号の説明

Ｐ…パワーユニット、Ｅ…内燃機関、Ｆ…減速差動装置、Ｃ…差動装置の回転中心線、68…隔壁、69…最終歯車室、70…出力軸、72…カム式トルクダンパ、73…出力歯車、73ａ…凸カム、74…円筒部材、74ａ…凹カム、75…ばね受け部材、76…コイルばね、80…差動装置、81…デフケース、82…左側ケース部材、82ａ…筒部、83…右側ケース部材、83ａ…筒部、83ｂ…ピニオン軸支持穴、84…結合ボルト、85…デフ入力歯車、86…左ボールベアリング、87…右ボールベアリング、88…ピニオン軸、89…ピニオン、90…左後車軸、91…右後車軸、92…左サイドギヤ、93…右サイドギヤ。

Claims (3)

1. 左右の車軸（90，91）に回転力を配分するピニオン（89）とサイドギヤ（92，93）をデフケース（81）内に備えその外周にデフ入力歯車（85）を備えた差動装置（80）と、
   端面に一方のカム（73ａ）を備え出力軸（70）に回転可能に支持され内燃機関（Ｅ）の回転力をデフ入力歯車（85）に伝達すると共にデフ入力歯車（85）と対をなして減速装置（Ｆ）を構成する出力歯車（73）と、
   端面に他方のカム（74ａ）を備え上記出力歯車（73）に隣接して出力軸（70）にスプライン嵌合された円筒部材（74）と同円筒部材（74）のカム（74ａ）を上記出力歯車（73）のカム（73ａ）に押圧するばね（76）と同ばね（76）の一端を受けるばね受け部材（75）とを備えたカム式トルクダンパ（72）を、
   車両用パワーユニット（Ｐ）の一部に形成された最終歯車室（69）に一体的に収納し、
   デフ入力歯車（85）はピニオン（89）を支持するピニオン軸（88）に対して一方に変位して配置され、
   カム式トルクダンパ（72）はピニオン軸（88）に対して上記デフ入力歯車（85）の反対側に配置されることを特徴とする車両用動力伝達装置。
2. 車両用パワーユニット（Ｐ）を車両に搭載した時に、デフ入力歯車（85）の上方にカム式トルクダンパ（72）が配置されることを特徴とする請求項１に記載の車両用動力伝達装置。
3. デフケース（81）は左右のケース部材（82，83）を一体的に組み立てて形成され、
   一方のケース部材（83）は横幅が広く、差動装置（Ｆ）の左右方向の中心部に位置するピニオン軸（88）を支持する支持穴（83ｂ）を備え、かつ端部において軸受（87）に挿入され差動装置（80）を回転可能に支持する筒部（83ａ）を備え、
   他方のケース部材（82）は横幅が狭く、外周にデフ入力歯車（85）を備え、かつ端部において軸受（86）に挿入され差動装置（80）を回転可能に支持する筒部（82ａ）を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用動力伝達装置。

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