JPH0720351Y2 - 補機駆動シャフト連結構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は補機を駆動するためのシャフトをエンジンのク
ランクシャフトに連結する補機駆動シャフト連結機構に
関する。

〔従来の説明〕 エンジンで使用されるファンや圧縮機や発電機等の補機
類はエンジンの出力軸であるクランクシャフトによりベ
ルト等を介して駆動されるのが一般的であるが、そのよ
うな補機類がエンジン本体から離れた位置に配置される
場合、補機類駆動のために連結軸が使用される。例え
ば、実公昭51−53384号公報では、防音枠で囲んだエン
ジンから分離して、補機類が別の枠体内に配置され、ク
ランクシャフトから延長されラジアル軸受によって支承
された中間軸によってこの補機類が駆動される。また、
本出願人による実願昭62−52096号及び実願昭62−16070
5号では、前車軸の前方に配置された補機類はエンジン
から前方に延びるプロペラシャフトによって駆動され
る。

ところで、これらの中間軸あるいはプロペラシャフト
は、連結されるべき両部位の回転軸線が一致しない場合
にあってもトルクを円滑に伝達するために、例えば第５
図に示す如く公知の自在継手部を少なくとも１個具えて
いるのが一般的である。すなわち、シャフト1a及び1b
は、夫々の端部に形成されたヨーク2a及び2bが直交する
２本の軸アームから成る十字軸３にニードルローラ軸受
４を介して夫々支承されるように連結される。この軸受
４はヨーク2a,2bに対して固定されるが、その固定方式
としてスナップリングを用いる方式、菊座金を使用して
軸受をおさえるNADELLA方式等があるが、第６図にはヨ
ークをかしめて軸受をおさえるINA方式の自在継手部を
示す。このヨークのかしめ部Ａは軸受４が外方に抜けな
いように軸受４の外縁部に沿って複数箇所に形成され
る。

〔考案が解決しようとする課題〕

自在継手部を有するこのような補機駆動シャフトをクラ
ンクシャフトに連結するに際して、振動や騒音を防止す
る観点から各自在継手部はそのヨークの方向を同位相と
しているが、このシャフトひいては継手部の十字軸の軸
線方向とクランクシャフトとの位相については全く配慮
されていない。従って、特に両者の位相が一致するよう
に連結された場合、例えばピストンが上死点にあるとき
のクランクシャフトのその天地方向に対して十字軸の一
方のアームの軸線方向が一致する場合には次のような問
題が生ずる。

すなわち、レシプロエンジンでは、ピストンに働くガス
圧力を回転力として取り出しており、例えば４サイクル
機関では各シリンダはクランク２回転に１回爆発し回転
力を出力するためトルクの変動が起き、４気筒では１回
転に２回、６気筒では１回転に３回の割合でこのトルク
変動が起きる。また、ピストン半往復ごとに動く方向が
逆になるためピストン、コンロッドなどの重量による慣
性力の不つり合いが発生し、これによりトルク変動がさ
らに助長される。なお、この慣性力の不つり合いの発生
は４気筒に特に顕著である。

このトルク変動等による振動及び衝撃力はピストンが上
死点にあるとき最大となるため、十字軸３の軸線方向と
クランクシャフトとの位相が一致する上記場合にあって
は、これらの力の作用する方向と十字軸３の一方の軸ア
ームの軸線方向とが一致し、第６図に示す如くヨーク2
a,2bをかしめて軸受４を固定するタイプの継手部ではこ
れらの力が軸受４を外方に抜き出すようにヨークのかし
め部Ａに直接的に作用する。このため、かしめが緩み易
くなり、一旦緩むとシャフトが高速回転していることも
あり軸受４が外方に脱落するという事態を招きかねな
い。なお、これはヨークをかしめて固定するINA方式固
有の問題ではなく、菊座金あるいはスナップリングを用
いる方式であっても同様の事態になり得る。

本考案は以上の点に鑑み、十字軸の軸線方向とクランク
シャフトとの位相を常に確実に異ならしめることによ
り、継手部の軸受を外方に脱落させようとする力を分散
緩和でき、継手部の長寿命化を達成し得る補機駆動シャ
フト連結構造を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために本考案に係る補機駆動シャフ
ト連結構造は、直交する２本の軸アームから成る十字軸
を有する自在継手部を具えた補機駆動シャフトをエンジ
ンのクランクシャフトに連結する補機駆動シャフト連結
構造において、上記十字軸の一方の軸アームはその軸線
方向が、任意のピストンが上死点にあるときの該ピスト
ン軸線方向に対して所定角度ずらして前記クランクシャ
フトに連結されていることを構成上の特徴とする。

〔作用〕

上記構成より成る本考案においては、エンジンのトルク
変動等による振動及び衝撃力が最大となるピストンが上
死点にあるときに、これらの力が補機駆動シャフトの継
手部に作用する方向と継手部の十字軸の軸線方向とが一
致せずに所定角度の位相を有しているために、十字軸を
支承する軸受を外方に脱落させようとする力が分散緩和
される。これにより継手部の耐久性が向上する。

〔実施例〕

本考案の実施例について図面を参照して説明する。

第１図は本考案の補機駆動シャフト連結構造の一実施例
を示す。この図において、10はクランクシャフト、11は
バランスウエイト、12はクランクピンを示し、クランク
シャフト10はその端部にウォータポンプ（図示せず）を
駆動するためのクランクプーリ13が取り付けられてい
る。

補機類を駆動するための補機駆動シャフト15は２つの自
在継手部16,17と３つのシャフト部15a,15b,15cを有し、
シャフト部15cはプーリシャフト18とスプライン嵌合し
両者の相対的位置変化に伴う伸縮を吸収すると共にトル
ク伝達を可能にしている。プーリシャフト18は軸受19,2
0を介してハウジング21に回転自在に支承され、プーリ
シャフト18の先端には補機類をベルト（図示せず）を介
して駆動するためのドライブプーリ22がボルト23により
一体回転自在に連結されている。この連結部において、
ドライブプーリ22を挟むように第３及び４図に示す如く
のワッシャ24が介在される。ワッシャ24は同心円状に配
置された同幅の金属製内輪24a及び外輪24cとこれらの間
を埋める幅広の中空円板状ゴム24cとから成る。これら
のワッシャ24をプーリシャフト18とドライブプーリ22と
の間に介在させることにより、補機駆動シャフト15から
の振動が吸収されるのみならずドライブプーリ22の円滑
な回転が可能となる。従って、プーリベルト（図示せ
ず），軸受20,21等の各部品の耐久性が一様に向上し、
プーリシャフト18とシャフト部15cとのスプライン嵌合
部や補機駆動シャフト15にも振動や騒音の低減という面
で好影響を与える。

補機駆動シャフト15のシャフト部15bはその端部にフラ
ンジ部を有し、このフランジ部とクランクプーリ13とが
同心円上に配置された複数個のボルト25により接続さ
れ、これによりクランクシャフト10とシャフト部15bと
が一体回動自在となる。第１図の継手部16のII−II線に
沿い矢印方向から見た図を第２図に示す。但し、第２図
から便宜上クランクプーリ13等を取り除いてある。この
図において、図示しないピストンが上死点にあるときの
その天地方向とシャフト継手部16の十字軸３の一方のア
ームの軸線方向との成す角度θを45度に設定してある。
前述の如く、ピストンが上死点にあるときにエンジンの
トルク変動等による振動及び衝撃力が最も大きくなりこ
れらの力が継手部16に対して天地方向（図において上下
方向）に作用する。しかしながら十字軸３はこの方向に
対して45度（θ°）位相がずれているため、ヨーク2aの
かしめ部Ａから軸受４を外方に脱落させようとする力は
継手部16に作用する天地方向の力にcos45°（≒0.7）を
乗じたものに軽減されることになる。従って、かしめ部
Ａの負担が軽減されることで軸受４の脱落の危険性が回
避でき、シャフト継手部16,17の耐久性が向上する。

なお、クランクシャフト10と補機駆動シャフトとの連結
に際して、ピストンが上死点にある場合に対応したマー
クあるいは打刻を例えばクランクプーリ13等に予め付し
ておく（図示せず）ことで所定の位相づれをもたすこと
ができる。

また、位相づれの角度θは45°としたがジョイント角の
大小や車両搭載時の他部品からの影響等を考慮して実際
のデータや技術計算により最適な位相づれ角度θの値を
求めることが望ましい。

〔考案の効果〕

以上の如く、本考案に従いエンジンのトルク変動等に起
因する振動及び衝撃力が補機駆動シャフトの自在継手部
に最も大きく作用する方向と継手部の十字軸の軸アーム
の軸線方向とが一致しないように所定角度の位相づれを
もたして補機駆動シャフトとクランクシャフトとを連結
していることで、十字軸を支承する軸受を外方に脱落さ
せようとする力が分散し実質的に緩和することから、軸
受脱落が防止できると共に継手部のガタ等の発生が抑制
され補機駆動シャフト全体の剛性及び耐久性の向上が図
れる。

また、車両の振動や騒音の発生が低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の補機駆動シャフト連結構造の一実施例
を示す図、 第２図は第１図のII−II線に沿い矢印方向から見た図、 第３図及び第４図はワッシャを示す側面図及び正面図、 第５図は自在継手部の構造を示す斜視的構成図、 第６図は十字軸を回動自在に支持するための軸受をヨー
クに固定する方式の一例を示す部分斜視図である。 1a,1b……シャフト、2a,2b……ヨーク、３……十字軸、
４……軸受、10……クランクシャフト、11……補機駆動
シャフト、16,17……自在継手部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】直交する２本の軸アームから成る十字軸を
   有する自在継手部を具えた補機駆動シャフトをエンジン
   のクランクシャフトに連結する補機駆動シャフト連結構
   造において、上記十字軸の軸アームはその軸線方向が、
   任意のピストンが上死点にあるときの該ピストン軸線方
   向に対して所定角度ずらして前記クランクシャフトに連
   結されていることを特徴とする補機駆動シャフト連結構
   造。