JP2007218334A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】最終ギヤ軸の軸方向移動距離を減少させて、騒音発生を抑止できるような動力伝達装置を提供する。
【解決手段】駆動シャフト３のケーシング２の底部２ｂ側端部には駆動シャフト３と同軸上且つ相対的に回転可能に嵌合されたベアリング５が装着され、駆動シャフト３とベアリング５の軸方向相対的移動は段部３ｃおよびスラストワッシャ６により規制され、ベアリング５がケーシング２の底部２ｂに固定され構成としている。ケーシング２内における駆動シャフト３の軸方向移動を制限する部材を、金属材料から機械加工して形成することによりケーシング２内における駆動シャフト３の軸方向移動可能距離を格段に小さくすることができる。これにより、作動中において、ギヤがケースあるいはカバーに衝突して騒音が発生することを抑止可能な動力伝達装置を提供することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、動力源の駆動力を受けてそれを外部へ伝達する駆動シャフトを備えた動力伝達装置に関するもので、特に内燃機関に用いて好適である。

従来の動力伝達装置としては、たとえば動力伝達装置としては、たとえば、箱状のケース本体の底部に固定されたプレートの円孔に最終ギヤ軸の一端が回転可能に挿入され、この状態でケース蓋が、ケース蓋の軸受部に最終ギヤ軸の他端を回転可能に嵌合させつつケース本体の開口部を覆うように取り付けられている（特許文献１参照）。
特開平９−２０５５７５号公報

上述の従来の動力伝達装置において、最終ギヤ軸の軸方向移動は、最終ギヤの各端面がケース本体のプレートあるいはケース蓋に当接することにより規制されている。

一方、動力伝達装置の完成状態において最終ギヤがケース本体およびケース蓋に同時に当接し滑らかな回転が困難となることがないように、ケース本体およびケース蓋間の距離は、ケース本体およびケース蓋の仕上がり寸法のばらつきを考慮して、大きめに設定されている。このために、最終ギヤ軸の軸方向移動可能距離が大きくなっている。

これにより、最終ギヤおよび最終ギヤと噛み合う中間ギヤとの噛み合い長さが変動する、動力伝達装置が振動した際に最終ギヤがケース本体またはケース蓋と衝突して騒音が発生する、あるいは、最終ギヤがケース本体またはケース蓋と衝突してケース本体およびケース蓋が磨耗する等の問題が生じる可能性がある。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、最終ギヤ軸の取り付け構造に工夫を凝らし、最終ギヤ軸の軸方向移動距離を減少させて、騒音発生を抑止できるような動力伝達装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。

本発明の請求項１に記載の動力伝達装置は、有底箱状のケースと、ケースの開口端部を塞ぐように固定されたカバーと、ケースの底部およびカバーにより回転可能に支持された駆動シャフトと、駆動シャフトに固定されたギヤとを備え、駆動シャフトの先端はカバーの外側へ延出され且つ先端には外部の被駆動シャフトと連結してトルクを伝達するための連結手段が設けられ、駆動シャフトは動力源から１個以上の中間ギヤを介してギヤへトルクを伝達して駆動される動力伝達装置であって、駆動シャフトのケースの底部側端部には駆動シャフトと同軸上且つ相対的に回転可能に嵌合された軸受部材が装着され、駆動シャフトは軸受部材が駆動シャフトの軸方向に移動することを規制する規制手段を備え、軸受部材がケースの底部に固定されることを特徴としている。

上述の構成においては、駆動シャフトの軸方向移動は、ギヤがケースあるいはカバーに当接することによるのではなく、軸受部材と規制手段とが当接することにより規制されている。

また、上述の構成においては、駆動シャフトの軸方向移動可能距離は、軸受部材と規制手段との間に形成される軸方向隙間の大きさとなる。駆動シャフトおよび軸受部材は通常金属材料を機械加工して形成されるので、軸受部材と規制手段との間に形成される軸方向隙間のばらつき範囲を小さくすることができる。したがって、従来の動力伝達装置における、最終ギヤ軸の軸方向移動可能距離よりも小さくすることができる。

これにより、作動中において、ギヤがケースあるいはカバーに衝突して騒音が発生することを抑止可能な動力伝達装置を提供することができる。

本発明の請求項２に記載の動力伝達装置は、規制手段は、軸受部材のカバー側端面に当接可能に駆動シャフトに形成された段部、および軸受部材のケースの底部側端面に当接可能に駆動シャフトに固定されたリング部材であることを特徴としている。

上述の構成によれば、規制手段の一方を駆動シャフトの段部、つまり駆動シャフトの一部として形成しているので、部品点数の増加を抑制しつつ、ギヤがケースあるいはカバーに衝突して騒音が発生することを抑止可能な動力伝達装置を実現することができる。

この場合、リング部材を駆動シャフトへ固定する手段としては、本発明の請求項３に記載の動力伝達装置のように、駆動シャフトの一部をかしめることによる、あるいは、本発明の請求項４に記載の動力伝達装置のように、駆動シャフトとリング部材とを溶接することによる、あるいは、本発明の請求項５に記載の動力伝達装置のように、駆動シャフトに圧入することによる、の何れかであれば、リング部材を駆動シャフトに容易且つ強固に固定することができる。

一方、リング部材を駆動シャフトへ固定する方法として、本発明の請求項６に記載の動力伝達装置のように、リング部材を駆動シャフトに形成した環状溝に嵌合させるとともに、リング部材としてＣ形止め輪、Ｅ形止め輪あるいはＣ形同心止め輪を用いてもよい。この場合、Ｃ形止め輪、Ｅ形止め輪あるいはＣ形同心止め輪は一般的な規格品、たとえば日本工業規格（ＪＩＳ）に基づいて製作された標準部品を用いれば、動力伝達装置のコスト上昇を抑制することができる。さらに、Ｃ形止め輪、Ｅ形止め輪あるいはＣ形同心止め輪は、組付け後においても容易に取り外せるので、動力伝達装置の組付け時の修正あるいは修理等が容易に実施できる。

本発明の請求項７に記載の動力伝達装置は、軸受部材はケースの底部に圧入により固定されることを特徴としている。

上述の構成によれば、有底箱状のケースの開口部側から駆動シャフトをケースに組み付けることができるので、動力伝達装置の組付け作業性を向上することができる。

以下、本発明による動力伝達装置を自動車に搭載されるエンジンに装着される吸気制御装置に用いられるアクチュエータ１に適用した場合を例に、図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるアクチュエータ１およびそれが装着された吸気制御装置１００の構成を示す断面図である。

図２は、図１中のＩＩ部拡大図である。

図３は、図２中のＩＩＩ部拡大図である。

図４は、図２中のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

本発明の第１実施形態によるアクチュエータ１が装着された吸気制御装置１００は、ガソリンエンジンの吸気マニフォルドに設置されている。吸気制御装置１００は、ハウジング１０１および弁部材としてバタフライバルブ１０３を備えている。ハウジング１０１は、例えば樹脂などにより形成されている。ハウジング１０１は、エンジンの各シリンダの吸気弁に連通する吸気通路１０２を備えている。吸気制御装置１００が取り付けられるエンジンは4気筒エンジンであるので、吸気通路１０２は、図２に示すように４個設けられている。

バタフライバルブ１０３は、図１に示すように、各吸気通路２１内に設置されている。バタフライバルブ１０３は、例えば樹脂あるいは金属などにより吸気通路２１の形状にあわせて略円板状に形成されている。バタフライバルブ１０３は、図１に示すように、その中央部においてシャフト１５に保持固定されている。これにより、バタフライバルブ１０３は、シャフト１０４を回転中心と吸気通路内で回転する。また、図１に示すように、一本の共通のシャフト１０４に４個のバタフライバルブ１２が固定されているので、シャフト１５が回転すると、４個のバタフライバルブ１２は同時に且つ同一角度だけ回転する。シャフト１０４は、その両端部において、ベアリング１０５を介してハウジング１０１に回転可能に保持されている。

吸気制御装置１００は、バタフライバルブ１２の作用により、エンジンの燃焼質に流入する空気流に渦を発生させることにより空気と燃料の混合を促進させる、あるいは火炎伝播速度を調節して、燃焼効率を高める、あるいは排気中に含まれる燃焼生成物を低減させる等の働きをしている。エンジンの作動状態（負荷および回転数）によって、バタフライバルブ１２の角度を最適値は異なっている。

このために、アクチュエータ１によりシャフト１０４を回転駆動して、バタフライバルブ１０３の角度位置を最適値に制御している。

以下に、本発明の一実施形態によるアクチュエータ１の構成について説明する。

アクチュエータ１は、図１に示すように、ケーシング２内に、ケーシング２およびカバー１２により回転可能に支持された駆動シャフト３、駆動シャフト３に固定された伝達する中間ギヤ８、７を収容して形成されている。そして、図１に示すように、駆動シャフト３の先端はカバー１２の外側（図１の右側）へ延出されるとともに、駆動シャフト３の先端には被駆動軸であるシャフト１０４と連結してシャフト１０４へトルクを伝達するための連結手段であるカプリング部３ａが形成されている。

ケーシング２は、たとえば樹脂材料により、図１において左側に底部２ｂがあり右側に開口部２ｃがあるような有底箱状に形成されている。

駆動シャフト３は、金属材料、たとえば鉄鋼等から、図２に示すような形状に形成されている。

駆動シャフト３には、図２に示すように、ギヤ４が固定されている。ギヤ４は、たとえば金属材料から形成され、駆動シャフト３に、たとえば圧入により固定されている。これにより、後述する動力源であるモータ１０のトルクがギヤ４に伝達されると、それにより駆動シャフト３は、ギヤ４と一体的に回転する。

駆動シャフト３のケーシング２側（図２おいて左側）には、ギヤ４固定部よりも直径が小さい小径部３ｂが同軸上に形成され、ギヤ固定部と小径部３ｂとの境界に、規制手段としての段部３ｃが形成されている。小径部３ｂには、図２に示すように、軸受け部材であるベアリング５が、回転可能に嵌合している。ベアリング５は、たとえば金属材料から円筒形に形成されている。ベアリング５の全長、すなわち駆動シャフト３の軸方向における長さＬ１は、図３に示すように、小径部３ｂの長さＬ２よりも小さく設定されている。ベアリング５は、図２に示すように、ケーシング２の底部２ｂに形成された保持孔２ａ内に圧入固定されている。

小径部３ｂのケーシング２側（図２おいて左側）には、小径部３ｂよりも直径が小さい小径部３ｄが同軸上に形成され、小径部３ｂと小径部３ｄとの境界に段部３ｅが形成されている。小径部３ｄには、図２に示すように、規制手段でありリング部材であるスラストワッシャ６が嵌合している。スラストワッシャ６は、駆動シャフト３の端面３ｆをかしめ加工により、図３に示すように部分的に塑性変形させて駆動シャフト３に固定されている。したがって、駆動シャフト３およびベアリング５の駆動シャフト３の軸方向における相対移動距離は、Ｌ２−Ｌ１となる。ここで、ベアリング５は、ケーシング２に圧入固定されているので、駆動シャフト３は、ケーシング２に対して軸方向にＬ２−Ｌ１だけ移動可能となっている。

駆動シャフト３のカバー１２側端部には、ベアリング１３が回転可能に嵌合されるとともに、ベアリング１３は、カバー１２に固定されている。すなわち、駆動シャフト３は、その両端部においてケーシング２およびカバー１２によって、回転可能に支持されている。

駆動シャフト３のカバー１２側端部には、駆動シャフト３のトルクを被駆動軸であるシャフト１０４に伝達するための連結手段としてのカプリング部３ａが設けられている。カプリング部３ａは、図４に示すように、駆動シャフト３に溝を設けて形成されている。一方、被駆動軸であるシャフト１０４のアクチュエータ１側端部には、カプリング部３ａと係合するカプリング部１０４ａが形成されている。カプリング部１０４ａは、図４に示すように、シャフト１０４の先端部の側面を対称形に削成して形成されている。カプリング部３ａとカプリング部１０４ａが係合すると、カプリング部３ａの内壁面とカプリング部１０４ａの外表面が押圧接触して、カプリング部３ａからカプリング部１０４ａへ、言い換えると駆動シャフト３からシャフト１０４へトルクが伝達されて、シャフト１０４が回転駆動される。

ケーシング２内には、図１に示すように、ギヤ４と噛み合うように中間ギヤ７が配置されている。中間ギヤ７には、図１に示すように、中間ギヤ８が同軸上に固定されている。つまり、中間ギヤ７および中間ギヤ８は１個の部品を構成している。中間ギヤ７および中間ギヤ８は、中間シャフト９に、回転可能に支持されている。一方、中間シャフト９は、図１に示すように、ケーシング２の底部２ｂに固定されている。したがって、中間ギヤ７および中間ギヤ８は、中間シャフト９を回転中心として一体的に、つまり同じ回転速度で回転する。

ケーシング２内には、図１に示すように、動力源であるモータ１０が、ケーシング２の開口部２ｃ側に出力軸１０ａを突き出させて固定されている。モータ１０の出力軸１０ａにはピニオン１１が固定されるとともに、ピニオン１１は、中間ギヤ８に噛み合っている。これにより、モータ１０が発生するトルクは、出力軸１０ａ→ピニオン１１→中間ギヤ８→中間ギヤ７→ギヤ４のような経路を辿りギヤ４に伝達される。ここで、本発明の一実施形態によるアクチュエータ１においては、ピニオン１１の歯車＜中間ギヤ８の歯車、中間ギヤ８の歯車＜中間ギヤ７の歯車、中間ギヤ７の歯車＜ギヤ４の歯車という関係が成り立っている。したがって、駆動シャフト３の回転速度は、モータ１０の出力軸１０ａの回転速度から大幅に減速されている。

カバー１２は、たとえば樹脂材料により形成されている。カバー１２は、図１に示すように、駆動シャフト３を回転可能に支持するベアリング１３を保持固定している。カバー１２は、図１に示すように、ケーシング２の開口部２ｃを覆うように固定されている。カバー１２をケーシング１２に固定する方法は、たとえば、超音波溶接、接着、ねじ止め等のいずれであってもよい。

次に、本発明の一実施形態によるアクチュエータ１の組付け方法、特に本発明の特徴である、駆動シャフト３のケーシング２への組付け方法を中心に説明する。

先ず、駆動シャフト３にギヤ４を圧入により固定する。

次に、駆動シャフト３の小径部３ｂにベアリング５を嵌合させる。

次に、駆動シャフト３の小径部３ｄにスラストワッシャ６を嵌合させた後、駆動シャフト３の端面３ｆをかしめてスラストワッシャ６を駆動シャフト３に固定する。このとき、スラストワッシャ６は、駆動シャフト３の強固に固定されてもよいし、あるいは駆動シャフト３に対して回転可能の状態となっていてもよい。

以上の工程により、駆動シャフト３へのギヤ４、ベアリング５およびスラストワッシャ６の組付けが完了する。

次に、ギヤ４、ベアリング５およびスラストワッシャ６が組み付けられた駆動シャフト３をケーシング２に組み付ける。

ケーシング２をその開口部２ｃを上方としてセットし、駆動シャフト３をベアリング５側を下方として、ケーシング２の開口部２ｃを介してケーシング２内へ入れて、ベアリング５を保持孔２ａに圧入する。保持孔２ａの段部２ｄにベアリング５が当接して、ベアリング５の圧入が完了し、駆動シャフト３のケーシング２への組付けが終わる。

次に、モータ１０を、ケーシング２に固定する。ここで、モータ１０の出力軸１０ａには、既にピニオン１１が固定されている。

次に、一体部品となっている中間ギヤ７および中間ギヤ８を、中間ギヤ７を下側として、ケーシング２に固定された中間シャフト９に嵌合させる。このとき、中間ギヤ７をギヤ４に噛み合わせ且つ中間ギヤ８をピニオン１１に噛み合わせる。

次に、カバー１２をケーシング２に取り付ける。ここで、カバー１２には、既にベアリング１３が装着されている。ベアリング１３を駆動シャフト３と嵌合させつつ、カバー１２をケーシング２に密着させ、この状態で超音波溶接にて両者を固定する。

以上で、本発明の一実施形態によるアクチュエータ１の組付けが完了する。ここで、ケーシング２内に収容固定される各部品は、全てケーシング２の開口部２ｃを介してケーシング２内に挿入される。すなわち、一方向組付けにより組立てることができるので、アクチュエータ１の組付け工数を低減することができる。

なお、本発明の一実施形態によるアクチュエータ１の組付けにおいては、カバー１２とケーシング２の固定を超音波溶接によっているが、この方法に限定する必要は無く、他の方法を用いてもよい。たとえば、接着、ねじ止め等であってもよい。

次に、本発明の特徴である、駆動シャフト３のケーシング２への組付け構造による作用効果について説明する。

従来の動力伝達装置において、最終ギヤ軸の軸方向移動は、最終ギヤの軸方向の両端面がケース本体のプレートおよびケース蓋に当接することにより規制されている。

一方、動力伝達装置の完成状態において最終ギヤがケース本体およびケース蓋に同時に当接し最終ギヤの回転が妨げられることがないように、完成状態におけるケース本体およびケース蓋間の距離が設定されている。

ところで、ケース本体およびケース蓋は、コスト低減等のために樹脂成型により形成されるが、樹脂成型においては成型後のワークの変形が生じやすく、それを考慮しなければならないために、完成状態におけるケース本体およびケース蓋間の距離はより大きくなってしまう。言い換えると、ケース本体およびケース蓋間における最終ギヤ軸の軸方向移動可能距離が大きくなっている。

これにより、最終ギヤおよび最終ギヤと噛み合う中間ギヤとの噛み合い長さが変動する、動力伝達装置が振動した際に最終ギヤがケース本体またはケース蓋と衝突して騒音が発生する、あるいは、最終ギヤがケース本体またはケース蓋と衝突してケース本体およびケース蓋が磨耗する等の問題が生じる。

これに対して、本発明の一実施形態によるアクチュエータ１においては、駆動シャフト３のケーシング２の底部２ｂ側端部には駆動シャフト３と同軸上且つ相対的に回転可能に嵌合されたベアリング５が装着され、駆動シャフト３は、ベアリング５が駆動シャフト３の軸方向に移動することを規制する規制手段としての段部３ｃおよびスラストワッシャ６を備え、ベアリング５がケーシング２の底部２ｂに固定され構成としている。

上述の構成においては、ケーシング２内における駆動シャフト３の軸方向移動は、ギヤ４がケーシング２あるいはカバー１２に当接することによるのではなく、ベアリング５が段部３ｃあるいはスラストワッシャ６とが当接することにより規制されている。

ケーシング２内における駆動シャフト３の軸方向移動は、具体的には、ベアリング５の軸方向長さＬ１と駆動シャフト３の小径部３ｂの軸方向長さＬ２と差、つまりＬ２−Ｌ１となる。ここで、駆動シャフト３およびベアリング５は、金属材料を機械加工して形成される。このため、長さ寸法Ｌ１およびＬ２の精度は高く公差も小さい。したがって、ケーシング２内における駆動シャフト３の軸方向移動可能距離を、従来の動力伝達装置における最終ギヤ軸の軸方向移動可能距離よりも格段に小さくすることができる。

これにより、作動中において、ギヤがケースあるいはカバーに衝突して騒音が発生することを抑止可能な動力伝達装置を提供することができる。

なお、以上説明した本発明の一実施形態によるアクチュエータ１においては、スラストワッシャ６を駆動シャフト３に固定する方法をかしめとしているが、他の方法により固定してもよい。たとえば、スラストワッシャ６を小径部３ｄに圧入する、あるいは、スラストワッシャ６を駆動シャフト３に溶接またはロウ付けする等してもよい。

また、以上説明した本発明の一実施形態によるアクチュエータ１においては、駆動シャフト３とベアリング５との軸方向相対移動を規制する規制手段としてリング部材であるスラストワッシャ６を用いているが、リング部材をスラストワッシャに限る必要はなく、他の部品であってもよい。たとえば、Ｃ形止め輪、Ｅ形止め輪あるいはＣ形同心止め輪を用いるとともに、小径部３ｄに環状溝を設けそこに装着する構成としてもよい。

また、以上説明した本発明の一実施形態によるアクチュエータ１においては、動力源としてモータ１０を用いているが、モータ１０に限定する必要は無く、他の種類の動力源であってもよい。たとえば、ロータリソレノイド、油圧モータ等であってもよい。

また、以上説明した本発明の一実施形態によるアクチュエータ１においては、駆動シャフト３と吸気制御装置１００の被駆動シャフトであるシャフト１０４との連結手段を、溝状のカプリング部３ａとそれに嵌合可能な凸部であるカプリング部１０４ａとしているが、他の種類の連結手段に置き換えてもよい。たとえば、スプラインとセレーションの組合せとしてもよい。

また、以上説明した実施形態は、エンジンに装着される吸気制御装置に用いられるアクチュエータ１に適用した場合を例に説明したが、アクチュエータ１の用途は、エンジンに装着される吸気制御装置に限定されるものではなく、他の装置における回転アクチュエータとしてもちいてもよい。

本発明の一実施形態によるアクチュエータ１の構成を示す断面図である。 図１中のＩＩ部拡大図である。 図２中のＩＩＩ部拡大図である。 図２中のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

符号の説明

１ アクチュエータ（動力伝達装置）
２ ケーシング（ケース）
２ａ 保持孔
２ｂ 底部
２ｃ 開口部
３ 駆動シャフト
３ａ カプリング部（連結手段）
３ｂ 小径部
３ｃ 段部
３ｄ 小径部
３ｅ 段部
３ｆ 端面
４ ギヤ
５ ベアリング（軸受部材）
６ スラストワッシャ（リング部材）
７ 中間ギヤ
８ 中間ギヤ
９ 中間シャフト
１０ モータ（動力源）
１０ａ 出力軸
１１ ピニオン
１２ カバー
１３ ベアリング
１００ 吸気制御装置
１０１ ハウジング
１０２ 吸気通路
１０３ バタフライバルブ
１０４ シャフト（被駆動シャフト）
１０４ａ カプリング部（連結手段）
１０５ 軸受
Ｌ１ 長さ
Ｌ２ 長さ

Claims (7)

1. 有底箱状のケースと、
   前記ケースの開口端部を塞ぐように固定されたカバーと、
   前記ケースの底部および前記カバーにより回転可能に支持された駆動シャフトと、
   前記駆動シャフトに固定されたギヤとを備え、
   前記駆動シャフトの先端は前記カバーの外側へ延出され且つ該先端には外部の被駆動シャフトと連結してトルクを伝達するための連結手段が設けられ、
   前記駆動シャフトは動力源から１個以上の中間ギヤを介して前記ギヤへトルクを伝達して駆動される動力伝達装置であって、
   前記駆動シャフトの前記ケースの底部側端部には前記駆動シャフトと同軸上且つ相対的に回転可能に嵌合された軸受部材が装着され、
   前記駆動シャフトは前記軸受部材が前記駆動シャフトの軸方向に移動することを規制する規制手段を備え、
   前記軸受部材が前記ケースの底部に固定されることを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記規制手段は、前記軸受部材の前記カバー側端面に当接可能に前記駆動シャフトに形成された段部、および前記軸受部材の前記ケースの底部側端面に当接可能に前記駆動シャフトに固定されたリング部材であることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記リング部材は前記駆動シャフトの一部をかしめることにより前記駆動シャフトに固定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の動力伝達装置。
4. 前記リング部材は前記駆動シャフトに溶接することにより固定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の動力伝達装置。
5. 前記リング部材は前記駆動シャフトに圧入することにより固定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の動力伝達装置。
6. 前記リング部材は前記駆動シャフトに設けられた環状溝に装着されるＣ形止め輪、Ｅ形止め輪あるいはＣ形同心止め輪であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の動力伝達装置。
7. 前記軸受部材は前記ケースの底部に圧入により固定されることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の動力伝達装置。

Images