(57)【要約】【課題】高い面圧による磨耗が激しいスプロケットと、エンジンの振動を打ち消すバランサーシャフトとの回り止め装置を提供する。【解決手段】動力伝達チェーン４からの高い面圧により磨耗が激しいバランサースプロケット２において、キー溝８をキー９の断面中心が軸穴５の周面よりも半径方向外側に形成し、キー９をバランサースプロケット２の半径方向内側へ抜け出し不能に嵌入し、断面円形の軸穴５の周面から内側に突出させ、バランサーシャフト１のＤ形切削面６と該キー９の突部とが干渉して回り止めとなる。従って、スプロケットとシャフトとの回り止め対策として、軸穴は円形断面にキー溝のみを形成する態様で十分であり、軸穴のエンドミル加工が容易に行え、また、シャフトのスプロケットとの連結部は従来から使用されている、例えば、Ｄ形断面のものをそのまま使用することができる。【選択図】  図１
2004197866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の断面円形の軸穴に回転軸を嵌合して両者を締結固定する回り止め装置であって、前記回転体の軸穴の周面にキー溝が形成され、前記回転軸の回転体との連結部が円形以外の異形断面に形成され、該異形断面の周面とその外接円との間に形成される凹部と前記キー溝との間にキーが嵌入されたことを特徴とする回り止め装置。
【請求項２】
前記キーが断面円形に形成され、前記キー溝が、前記キーの断面形状に対応して前記キーの嵌入状態でその一部を軸穴側に突出させる断面略円形に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の回り止め装置。
【請求項３】
前記キー溝は、前記キーの断面中心が前記軸穴の周面よりも半径方向外側に位置することを特徴とする請求項２に記載の回り止め装置。
【請求項４】
前記回転軸の回転体との連結部が回転軸の軸端に形成され、前記軸穴が回転体の回転軸端に対向する面に凹状に形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の回り止め装置。
【請求項５】
前記回転軸の連結部がＤ形断面に形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の回り止め装置。
【請求項６】
前記回転体が鋼製のものである請求項１〜５のいずれかに記載の回り止め装置。
【請求項７】
前記回転軸がエンジンの補機駆動シャフトであり、前記回転体が前記補機駆動シャフトに締結されるスプロケットであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の回り止め装置。
【請求項８】
前記補機駆動シャフトがバランサーシャフトであり、前記スプロケットがバランサースプロケットであることを特徴とする請求項７記載の回り止め装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸と回転体とを締結するための回り止め装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用エンジンのバランサーシャフトなどの回転軸とこれに連結されるバランサースプロケットなどの回転体とは、断面Ｄ形等の異形断面に形成した回転軸の端部を、これに対応する異形断面に形成した回転体の凹状の軸穴に嵌合することにより、両者を一体的に回転するように回り止め手段を講じて締結しているものが知られている。また、別の回り止め手段としてキー溝が形成された軸と、該軸に嵌合されるボスとを締結固定する締結具も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開Ｈ０５−２０９６０７号公報（段落０００４〜段落０００５、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の回転体の素材を焼結合金で形成する場合は、軸穴の異形断面形状の寸法精度を良好に保つことができるが、スプロケットをバランサードライブなど、歯数が少なくかつ高いチェーン張力が発生する部位に使用する場合、チェーンとの高面圧に耐え得るためには鋼製の素材にしなければならない。
【０００５】
しかし、鋼製の回転体の軸穴をＤ形等の異形断面に形成するときにエンドミルで加工することになり、その加工が煩雑な作業となるため、量産するには不向きである。これを解決するため、鋼製の回転体の軸穴をエンドミル加工が容易な断面円形に形成し、これに合わせてエンジンのバランサーシャフトなどの回転軸の軸端の断面形状を円形とし、回り止め手段として、キーによる連結など、別の回り止め装置を採用することも考えられるが、バランサーシャフトなどは、できるだけ従来から使用されている断面形状をそのまま採用し、標準化したいという要望もある。
【０００６】
本発明は、これらの課題を解決して加工が容易で量産が可能な回り止め装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明においては、回転体の断面円形の軸穴に回転軸を嵌合して両者を締結固定する回り止め装置であって、前記回転体の軸穴の周面にキー溝が形成され、前記回転軸の回転体との連結部が円形以外の異形断面に形成され、該異形断面の外接円と異形断面の周面との間に形成される凹部と前記キー溝との間にキーが嵌入されたことを特徴とする回り止め装置を提供するものである。この構成によると、回転体と回転軸の回り止め対策として、キーによる連結手法を採用するが、軸穴は円形断面にキー溝のみを形成する態様で十分なので、軸穴はエンドミルを使用して容易に加工することができ、また、回転軸の回転体との連結部は従来から使用されている、例えば、Ｄ形断面のものをそのまま使用することができる。
【０００８】
この場合のキー溝は、種々の形状を採用可能であるが、前記キーが断面円形に形成され、前記キー溝が、前記キーの断面形状に対応して前記キーの嵌入状態でその一部を軸穴側に突出させる断面略円形に形成されたものを採用することができる。この構成によると、キー及びキー溝の加工が容易になるばかりか、回転体として外周面に歯溝が形成されたスプロケットやプーリにキー溝を形成する場合、角溝よりも外周歯溝とキー溝との間隔が大きくなり、高いチェーン張力により外周歯溝が磨耗してもキー溝との間でクラック等が発生して破損するのを防止することができる。
【０００９】
また、前記キー溝は、前記キーの断面中心が前記軸穴の周面よりも半径方向外側に位置するものを採用することができる。この構成によると、キーの断面中心が軸穴の周面よりも半径方向外側に位置するので、キーが回転体の半径方向内側へ抜け出し不能に嵌入することができる。そのため、キーを予め回転体の軸穴に嵌入した後、回転軸を軸穴に嵌入することができ、特に、回転体と回転軸との連結により、キーを挿入することが困難な箇所において容易に回り止め対策を講じることができる。
【００１０】
また、回転軸と回転体の連結部位は、特に限定されるものではないが、前記回転軸の締結部が回転軸の軸端に形成され、前記軸穴が回転体の回転軸端に対向する面に凹状に形成され、回転軸の軸端部分で連結する態様が例示できる。また、前記回転軸の連結部がＤ形断面に形成されたものが例示できる。これにより、回転軸の回転体との連結部は従来から使用されているＤ形断面のものをそのまま使用することができる。
【００１１】
さらに、回転体の素材も特に限定されるものではないが、前記回転体が鋼製のものを使用することができる。これにより、チェーンとの高面圧負荷がかかるスプロケットや歯付きプーリの耐久性を向上させることができる。
【００１２】
また、前記回転軸がエンジンの補機駆動シャフトであり、前記回転体が前記補機駆動シャフトに締結されるスプロケットである回り止め装置に適用すれば、補機駆動シャフトとスプロケットとの簡易な回り止め対策を施すことができる。エンジンの補機駆動シャフトとしては、オイルポンプシャフトやバランサーシャフトなどが例示できる。特に、高面圧負荷がかかるバランサーシャフトと、これに締結されるバランサースプロケットの回り止め装置に適用すれば有効である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態の回り止め装置の全体構成図、図２はＤ形バランサーシャフトの軸端部の構造図、図３はスプロケットの構造図、図４は図３のスプロケットのＢ−Ｂ断面図、図５は円形バランサーシャフトの軸端部の構造図である。
【００１４】
本実施形態の回り止め装置は、自動車エンジンの振動打ち消し機構における回転軸としてのバランサーシャフト１と回転体としてのバランサースプロケット２との連結部位に適用したものである。すなわち、ピストンの上下運動による上下方向の振動と、上下運動の途中で起こるコンロッドの傾きによる横方向の振動と、爆発時の振動などを打ち消すため、図１に示すように、クランクシャフトに締結されたクランクスプロケット３にチェーン４を介してバランサーシャフト１およびバランサースプロケット２が連結されている。
【００１５】
バランサーシャフト１は、シャフトの両端にバランスウェイト（図示略）が設けられ、このバランスウエイトによりエンジンなどの振動を打ち消すようにしている。そして、バランサーシャフト１は、その端部に前記バランサースプロケット２の軸穴５に嵌合する連結部として断面Ｄ形の切削面６が形成されている。また、バランサーシャフト１の端面部の軸中心にはネジ穴７が形成されている。このネジ穴７は、バランサースプロケット２の軸穴５と嵌合した後にボルトなどを通してバランサースプロケット２を挟持する。この挟持によってバランサーシャフト１は、バランサースプロケット２との抜け防止や面摩擦による回転動力の伝達が可能となる。
【００１６】
バランサースプロケット２は、エンジンなどの振動を打ち消すよう、駆動力を発生するクランクスプロケットの歯数よりも小さい歯数（通常はクランクスプロケットの歯数：バランサースプロケット歯数＝２：１）に設定されているので、大きな力を受けながら高速回転をする。そのため、バランサースプロケット２は、強度や剛性にすぐれ、しかもバランスよくスムーズに回転しなければならず、極めて精密な仕上げが必要となる。このような要求を満足するため、バランサースプロケット２は鋼製により構成されている。
【００１７】
また、バランサースプロケット２は、バランサーシャフト１の軸端に対向する一面側に該バランサーシャフト１を嵌合する断面円形の軸穴５が凹状に形成され、該軸穴の底面にボルトなどを挿入するネジ貫通穴１０が形成されている。そして、バランサーシャフト１の軸端をスプロケット２の軸穴５に嵌入すると、断面Ｄ形の切削面６と軸穴５の周面との間に凹部１１が形成されることになる。
【００１８】
さらに、バランサースプロケット２は、バランサーシャフト１との回り止め対策として、軸穴５の周面に断面略円形のキー溝８が形成され、このキー溝８にキー９が挿入されることにより、キー９の一部を前記軸穴５とバランサーシャフト１の切削面６とで形成される凹部１１に臨ませ、これによりバランサースプロケット２の回り止めを行う。キー溝８の断面中心は、バランサースプロケット２の軸穴８の周面より半径方向外側に位置している。そのため、バランサーシャフト１とバランサースプロケット２との嵌合前にバランサースプロケット２にキー９を嵌入してもキー溝８から半径方向内側に抜け落ちることがない。また、キー９をキー溝８に嵌入すると、キー９の一部が軸穴５の周面部分から半径方向内側に突出することになり、この凸部がバランサーシャフト１の断面Ｄ形の連結部の回り止めとなる。
【００１９】
図４（ａ）（ｂ）（ｃ）はキー溝の深さを種々変更した例を示すもので、同図（ａ）はキー溝を軸穴の深さと同一にした例を、同図（ｂ）はキー溝を軸穴よりも深く形成した例を、同図（ｃ）はキー溝を軸方向に貫通させた例をそれぞれ示す。このように、キー溝８の深さは、種々の深さを採用することが可能である。
【００２０】
上記構成において、バランサーシャフト１とバランサースプロケット２との連結は、まず、バランサースプロケット２のキー溝８にキー９を嵌入し、キー９が嵌入されたバランサースプロケット２の軸穴５に、該キー９が半径方向内側に突起した部分にＤ形シャフトのＤ形切削面６が合うように嵌合する。そうすると、軸穴５に突出したキー９の凸部がバランサーシャフト１の連結部のＤ形切削面６に引っ掛かり回り止めとなる。次に、バランサースプロケット２のシャフト嵌合側と反対側からバランサーシャフト１のネジ穴７にボルトを螺合し、ボルト頭部とバランサーシャフト１の端面とでバランサースプロケット２を挟圧するように固定する。これにより、バランサーシャフト１はバランサースプロケット２に対して面摩擦によって回転動力の伝達が行われる。
【００２１】
このように断面略円形状のキー溝８により、バランサースプロケット２の加工のコストを削減することができ、また、加工において容易に行えるキー溝６を形成することができ、そのキー溝８にキー９を嵌入することで回り止めの凸部を構成することが可能となる。それによって、バランサースプロケット２は、空回りをすることがなくなり、簡単な構造により回り止め対策を行うことができる。
【００２２】
なお、上記のようなバランサーシャフト１とバランサースプロケット２との連結及び回り止め対策は、オイルポンプシャフトなどの他のシャフトとスプロケットあるいはプーリとの間でも行うことができ、これらシャフトとして断面をＤ形にカットしたいわゆるＤ形シャフト全般に適用することができる。
【００２３】
また、上記実施形態では、バランサーシャフトとクランクシャフトとの二軸間の動力伝達機構において本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、三軸間またはそれ以外の任意の軸間の動力伝達機構においても適用することができる。さらに、キー形状も丸棒状以外に、断面楕円形状のキーにも適用できる。また、キー溝の形成位置においても、キーの断面中心が軸穴の周面よりも半径方向外側だけでなく、軸穴の周面上や半径方向内側に構成してもよい。さらに、シャフト形状は、Ｄ形だけでなく、スプロケットのキー溝とシャフトのキー溝とを合わせて円形状もしくは楕円形状などのキー溝を構成してもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明によれば、回転体の断面円形の軸穴の周面にキー溝が形成され、回転軸の回転体との連結部が円形以外の異形断面に形成され、該異形断面の外接円と異形断面の周面との間に形成される凹部と前記キー溝との間にキーが嵌入されているので、回転体と回転軸の回り止め対策として、軸穴は円形断面にキー溝のみを形成する態様で十分なので、軸穴のエンドミル加工が容易に行え、また、回転軸の回転体との連結部は従来から使用されている、例えば、Ｄ形断面のものをそのまま使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回り止め装置を適用した振動打ち消し機構の一例を示す全体構成図
【図２】本発明に係る回り止め装置を適用したＤ形バランサーシャフトの軸端部を示すもので、（ａ）はその軸端正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図３】本発明に係る回り止め装置を適用したスプロケットの構造図
【図４】図３のスプロケットのＢ−Ｂ断面図であって、（ａ）はキー溝を軸穴の深さと同一にした例を、（ｂ）はキー溝を軸穴よりも深く形成した例を、（ｃ）はキー溝を軸方向に貫通させた例をそれぞれ示す。
【図５】本発明に係る回り止め装置を適用した断面円形のバランサーシャフトの軸端部を示すもので、（ａ）はその軸端正面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図
【符号の説明】
１    バランサーシャフト
２    バランサースプロケット
３    クランクスプロケット
４    チェーン
５    軸穴
６    断面Ｄ形の切削面
７    ネジ穴
８    キー溝
９    キー
１０  ネジ貫通穴
１１  凹部
【図１】
2004197866.tif 000003
【図２】
2004197866.tif 000004
【図３】
2004197866.tif 000005
【図４】
2004197866.tif 000006
【図５】
2004197866.tif 000007