CN101883937A - 具有锥齿轮的动力传递装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有锥齿轮的动力传递装置，其能够适当确保、调整锥齿轮的齿隙，并且无论正反、负载的大小如何，都维持该适当的齿隙。在通过轴承(BL)支承准双曲线齿轮(锥齿轮)(50)(或具备准双曲线齿轮(50)的轴)的动力传递装置(56)中，将所述轴承(BL)设成滚子(滚动体(58))能够无游隙地支承准双曲线齿轮(50)(或具备准双曲线齿轮(50)的轴)上的双向推力负载的结构，并且使滚子(58)的节圆(Pc2)位于比准双曲线齿轮(50)的齿(50A)的内端(50A1)更靠半径方向外侧。

Description

具有锥齿轮的动力传递装置
技术领域
本发明涉及一种具有伞齿轮、或准双曲线齿轮等锥齿轮的动力传递装置。
背景技术
例如，在日本专利公开2004-301234号公报中提出有具有如图6所示的准双曲线齿轮的动力传递装置。
在该动力传递装置10中，电动机轴12的旋转通过摩擦结合部13传递到准双曲线小锥齿轮(锥齿轮)14。准双曲线小锥齿轮14与准双曲线齿轮(锥齿轮)16啮合。准双曲线齿轮16通过键17组装在中间轴18上。中间轴18通过一对球轴承20、22支承在外壳24上。在中间轴18上形成有中间小齿轮26，中间小齿轮26与输出齿轮28啮合。输出齿轮28通过键30与输出轴32成为一体化。
锥齿轮(在上述例中为准双曲线小锥齿轮14及准双曲线齿轮16)为了维持其顺畅的啮合，必须在该准双曲线小锥齿轮14及准双曲线齿轮16之间维持适当的齿隙。在上述动力传递装置10中，为了该目的，首先在轴承20(或轴承22)和外壳24之间进行第1垫片调整，以使组装了准双曲线齿轮16的中间轴18位于能够在与准双曲线小锥齿轮14的关系中确保适当齿隙的轴向位置，为了固定、维持(调整为适当齿隙的)中间轴18相对于外壳24的轴向位置，需要在另一方的轴承22(或轴承20)和外壳24之间进行第2垫片调整。
而且，尽管这样进行2阶段的垫片调整而组装，在球轴承20、22本身也存在多少“游隙(松动)”，所以该偏移积累而例如在的确已调整为适当的准双曲线小锥齿轮14和准双曲线齿轮16的齿隙缩小时，(尤其在齿隙被设定成接近极限的小值时)，有时发生顺畅的旋转被阻碍的问题。
并且，尤其在准双曲线齿轮16本身的强度低时，即，用上述例说明的话，例如在相对于准双曲线齿轮16的外径r1、其轴向厚度d1较小时，有时引起由于负载而齿轮整体变形且该准双曲线齿轮16的齿16A相对于准双曲线小锥齿轮14的齿14A远离的现象(所谓称为“歪斜”的现象)，例如在由于所述球轴承20、22的偏移而向齿隙变大的方向偏移之后，该歪斜的现象重叠时，有时也有无法得到适当的啮合状态。
从这种情况，为了在适当的啮合的状态下确保准双曲线小锥齿轮14及准双曲线齿轮16的适当的齿隙，对上述第1、第2垫片调整要求极其慎重的对应。
发明内容
本发明是鉴于这种以往的情况而完成的，其课题在于，提供一种防止准双曲线齿轮的所谓歪斜现象的同时，仅通过简单的调整即可始终维持适当齿隙的具有锥齿轮的动力传递装置。
本发明通过如下结构解决了上述课题，即，一种通过轴承支承锥齿轮或具备锥齿轮的轴的具有锥齿轮的动力传递装置，其中，将所述轴承设成单独地通过其滚动体无游隙地支承所述锥齿轮或具备锥齿轮的轴上的双向的推力负载的结构，并且使所述滚动体的节圆位于比所述锥齿轮的齿的内端更靠半径方向外侧。
在本发明中，基本上仅由1个轴承支承锥齿轮或具备锥齿轮的轴上的双向的推力负载，并且使所述滚动体的节圆位于比所述锥齿轮的齿的内端更靠半径方向外侧。因此，可以仅在1个部位完成齿隙调整(垫片调整)。并且，该轴承(由于仅有1个、因此相对于轴向任意一侧都具有定位锥齿轮或具备锥齿轮的轴的功能)，因此作为结果，(需要的话)也可以设计成相对于摆动成分(力矩)也仅由该1个轴承对应。另外，相对于锥齿轮的外径，相对较大地取轴承滚动体的节圆直径，在能够避免“歪斜现象”的同时，轴承的节圆直径较大，因此也可以仅由该轴承有效地支承所述摆动成分，并且能够较高地维持轴承周围的刚性。
根据这些的相乘效果，最终锥齿轮的齿的位置相对于相对侧的锥齿轮始终定位在预定的位置，齿隙始终维持在预定的设定值。因此(需要的话)，能够减小该齿隙的设定值本身，并能够兼顾旋转顺畅性和高定位性。
可获得一种具备锥齿轮的动力传递装置，能够适当地确保、调整锥齿轮的齿隙，并且无论正反、负载大小如何，都能够维持该适当的齿隙和啮合。
附图说明
图1是应用了本发明的实施方式的一例的具有锥齿轮的动力传递装置的俯视截面图。
图2是相同的主视截面图。
图3是图1的主要部分放大图。
图4是本发明的另外实施方式的一例所涉及的具有锥齿轮的动力传递装置的图1相当的俯视截面图。
图5是相同的主视截面图。
图6是表示具有以往锥齿轮的动力传递装置的例子的图1相当的俯视截面图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式的一例详细地进行说明。
图1是应用了本发明的实施方式的一例的具有准双曲线齿轮(锥齿轮)的动力传递装置的俯视截面图，图2是相同的主视截面图，图3是图1的主要部分放大图。
该实施方式设成如下：在通过轴承BL支承准双曲线齿轮(锥齿轮)50或一体具备该准双曲线齿轮50的轴(输出轴)52的动力传递装置56中，将所述轴承BL设成其滚子(滚动体)58无游隙地支承所述锥齿轮50上的双向的推力负载的结构(交叉滚子轴承结构)的同时，使滚子(滚动体)58的节圆Pc2位于比准双曲线齿轮50的齿50A的内端50A1更靠半径方向外侧。在该实施方式中，一体具备准双曲线齿轮50的轴直接作为输出轴52发挥功能。
以下，从装置整体的结构进行详述。
动力传递装置56具备电动机60和减速机62。电动机60的电动机轴63在其前端一体具备准双曲线小锥齿轮(另一方的锥齿轮)64。电动机轴63通过圆锥滚子轴承66、68无“松动”且旋转自如地支承在外壳70上。在该实施方式中，外壳70由端盖70A、电动机侧外壳70B、电动机主体外壳70C、减速机主体外壳70D以及减速机罩70E构成。
所述电动机60作为主要构成要素具有与所述电动机轴63一体化的转子72、组装在该转子72外周的永磁石74以及与电动机主体外壳70C一体化的未图示的电枢线圈。另外，标记76为旋转控制用分解器。分解器76即使在油氛围下也能够毫无障碍地发挥其功能，所以在该动力传递装置56中，使减速机62内的油导入至电动机60内，并进行圆锥滚子轴承66、68的润滑。
在所述准双曲线齿轮50中，如图3所示，在其外周的一部分周向地设有截面为等腰三角形的第1凹部80。并且，在动力传递装置56的外壳70的一部分(具体为减速机罩70E的一部分)形成有与准双曲线齿轮50的外周一部分对置的对置部82，在该对置部82的与所述第1凹部80对峙的位置上周向地设有截面为等腰三角形的第2凹部84。而且，在该第1、第2凹部80、84之间，将该第1、第2凹部80、84作为滚动面，使直径及轴向长度相等的圆筒状的多个滚子58，以其轴心CL1、CL2(具有轴心CL2的滚子(58)在图3中看不见)互不相同地正交的方式组装。该结构形成所谓称为交叉滚子轴承的轴承结构，为滚子58具有单一的轨道面PL1且除了径向负载之外还能支承双向的推力负载的结构。
从图1～图3可知，在该实施方式中，准双曲线齿轮50的外周一部分兼作轴承BL的内圈。并且，动力传递装置56的外壳70(具体为减速机罩70E)的对置部82的内周一部分兼作轴承BL的外圈。
交叉滚子轴承为滚子58和作为滚动面的第1、第2凹部80、84分别以线接触滚动的结构，所以由轴承载荷引起的弹性位移小，因此通过无游隙地设定滚子58的直径，由此通过相当于外圈的减速机罩70E可以将相当于内圈的准双曲线齿轮50的轴向位置定在“一点”。即，除了准双曲线齿轮50的径向负载之外，能支承双向推力负载。
在此，将从准双曲线齿轮50的轴心O2至滚子58的最外周部的距离设为a、从轴心O2至滚子58的最内周部的距离设为b、从轴心O2至准双曲线齿轮50外端的距离设为c时，设定各部件的大小等，以使(a+b)/2(在该例子中，该尺寸与滚子58的节圆Pc2一致)变得大于距离c的(成为半径方向外侧的)关系成立。换而言之，在该实施方式中，为了使该关系(a+b)＞c成立，较大地取准双曲线齿轮50的轴向厚度d2，其结果在较大确保的外周50B的部分形成所述第1凹部80，将该第1凹部80作为滚动面而直接配置滚子(滚动体)58。其结果，能够使滚子58的节圆Pc2位于比准双曲线齿轮50的齿50A的外端50A2更靠半径方向外侧。
在该实施方式中，具备准双曲线齿轮50的输出轴52仅由该轴承BL支承。并且，齿隙的调整通过配置在减速机主体外壳70D和减速机罩70E之间的垫片100的厚度调整来进行。
另外，在图3中，标记90为在使第1凹部80和第2凹部84对峙的状态下，用于从减速机罩70E的半径方向外侧每次1个地组装滚子58的贯穿孔，标记92表示在组装了滚子58之后用于堵塞贯穿孔90的盖体，94表示为防止该盖体92的脱落而插入的销。并且，标记96为用于连结减速机主体外壳70D和减速机罩70E的螺栓，98为油封。并且，标记99为用于密封减速机62内外的O型圈。
接着，说明该动力传递装置56的作用。
在本实施方式中，由于在电动机60的转子72上一体化电动机轴63及准双曲线小锥齿轮64，所以电动机60的转子72的旋转直接成为准双曲线小锥齿轮64的旋转。准双曲线小锥齿轮64与准双曲线齿轮50啮合，该准双曲线齿轮50与输出轴52一体化，所以准双曲线齿轮50的旋转直接成为输出轴52的旋转而输出。
在此，准双曲线齿轮50成为如下结构：所谓交叉滚子轴承结构的轴承，即作为滚动体的滚子58具有单一的轨道面PL1，除了径向负载之外，还能够支承双向的推力负载，并且使滚子58的节圆Pc2位于比准双曲线齿轮50的齿50A的外端50A2更靠半径方向外侧。所以，仅通过1个轴承BL，即可将准双曲线齿轮50的轴向位置(几乎没有松动)组装、固定在所希望的1点上。
当组装时，在1个部位，例如在减速机主体外壳70D和减速机罩70E的法兰部70E1之间仅调整垫片100的厚度就足以充分，可同时完成齿隙的调整和准双曲线齿轮50(输出轴52)相对于外壳70(具体为减速机罩70E)的轴向定位。
相对于从该准双曲线齿轮50的轴心至准双曲线齿轮50的外端50A2的尺寸c，相对极大地确保准双曲线齿轮50的轴向厚度d2。并且，准双曲线齿轮50为所述关系(a+b)＞c成立程度的大直径，且在轴向上组装有固定的轴承BL，所以防止因与准双曲线小锥齿轮64的啮合引起的歪斜，准双曲线齿轮50周围的刚性极其大。
其结果，仅通过由垫片100仅在1个部位调整准双曲线小锥齿轮64和准双曲线齿轮50的齿隙，由此无论负载的增减或旋转方向如何都可以始终适当地维持该调整后的齿隙。因此，如果需要，通过接近极限程度地较小地设定齿隙，就无损于旋转顺畅性而也可兼顾较高的定位性。
接着，利用图4及图5对本发明的另外实施方式的例子进行说明。
在该实施方式中，基本的动力传递路径虽然与前面的实施方式相同，但成为如下结构：具备准双曲线齿轮50的轴成为中空的空心输出轴152，未图示的相对机械的被驱动轴嵌入在该空心输出轴152的中空部152A，由此进行动力传递。在空心输出轴152的另一端侧组装滚子轴承153，承受向空心输出轴152的负载。然而，该滚子轴承153与空心输出轴152的轴向定位(推力负载的支承)无关。因此，关于在确保了准双曲线小锥齿轮64和准双曲线齿轮150之间的适当齿隙的基础上的空心输出轴152的轴向定位，仅通过具有与前面的实施方式完全相同结构的轴承BL，与前面的实施方式完全相同地进行。
对于其另外的结构因为与前面的实施方式相同，所以对图中相同或实际上同一部分仅附加与前面的实施方式同一的标记，省略重复说明。
另外，在上述实施方式中，虽然使滚子(滚动体)58的节圆Pc2位于比准双曲线齿轮的齿50A的外端50A2更靠半径方向外侧，但在本发明中，未必一定需要使节圆扩大至此，只要位于比准双曲线齿轮(锥齿轮)的齿的内端50A1更靠半径方向外侧，即可实现本发明的所期望的目的。即，滚动体的配置位置，例如用上述实施方式而言，因轴向范围E1(图1)或E2(图4)部分的外径也为比锥齿轮的齿的内端(50A1)更靠半径方向外侧，所以也可以使轴承配置在该轴向范围E1(图1)或E2(图4)的位置。
并且，在上述实施方式中，成为锥齿轮外周的一部分兼作轴承的内圈的结构，并且成为动力传递装置外壳内周的一部分兼作轴承外圈的结构，由此实现零件件数的降低，但本发明所涉及的轴承并不禁止具有专用的内圈或外圈。
另外，在上述实施方式中，虽然对准双曲线齿轮应用了本发明，但本发明所涉及的锥齿轮并不限于此，也可以应用在准双曲线小锥齿轮侧，并且对于2个锥齿轮各自的轴心在单一的平面上交叉的所谓伞齿轮也同样可以应用。
另外，在广义上解释能够支承锥齿轮或具备锥齿轮的轴的双向推力负载的功能时，例如可考虑将球轴承的外圈及内圈限制在轴向的结构。然而，通常的球轴承的滚动体和外圈、滚动体和内圈分别只在1点(合计2点)接触，结构上在轴向上存在游隙，例如若旋转方向变化而推力负载的方向变化，则轴会在轴向移动与其游隙相应的量。由此，这种通常结构的球轴承不能说是能够良好地实现本发明的宗旨的轴承，不包括在本发明的“具有可无游隙地支承双向推力负载的功能的轴承”的概念中。从该观点，本发明所涉及的轴承需要滚动体与内圈及外圈至少在合计3点(例如3点接触球轴承)接触，优选分别在各2点合计4点(4点接触球轴承)接触，或由如上述实施方式那样以改变了角度的2组线接触(交叉滚子轴承)进行接触。根据这些结构，滚动体相对于内外圈在轴向可无游隙地接触，从而可实现本发明的宗旨。
另外，作为外观上的轴承为1个，且作为具有可支承双向推力负载功能的轴承，例如有双列角接触球轴承、双列圆锥滚子轴承、自动调芯滚子轴承等。这些轴承虽然在1个内圈或在外圈中具备2以上的滚动体的轨道面，但作为本发明所涉及的轴承可发挥与前述的作用效果同样的作用效果。从而，在本发明中，即使为这种“具有多个滚动体的轨道面的轴承”，只要作为单一的轴承完成，且相对于轴向的任意方向都可以无游隙(松动)地支承锥齿轮或具备锥齿轮的轴时，即成为可无游隙地支承双向的推力负载的结构，就不特意从本发明的应用对象排除。但，这些具有2以上的轨道面的轴承在成本或重量、占有面积方面不利，所以如上述实施方式，更优选由滚动体的轨道面为1个的轴承构成。
另外，根据上述实施方式，虽然锥齿轮(准双曲线齿轮)和具备该锥齿轮的轴被一体化为输出轴，但在本发明中，锥齿轮或具备该锥齿轮的轴未必一定被一体化。
工业上实用性
可广泛应用于具有锥齿轮的动力传递装置。
2008年1月25日申请的日本申请号2008-15338的说明书、附图及专利请求范围中的公开，其整体直接全部合并编入于此。

Claims (7)

1.一种具有锥齿轮的动力传递装置，通过轴承支承锥齿轮或具备锥齿轮的轴，其特征在于，
将所述轴承设成单独地通过其滚动体无游隙地支承所述锥齿轮或具备锥齿轮的轴上的双向的推力负载的结构，并且，
使所述滚动体的节圆位于比所述锥齿轮的齿的内端更靠半径方向外侧。
2.如权利要求1所述的具有锥齿轮的动力传递装置，其特征在于，
所述轴承为交叉滚子轴承。
3.如权利要求1或2所述的具有锥齿轮的动力传递装置，其特征在于，
将从所述锥齿轮的轴心至所述滚动体的最外周部位的距离设为a、
将从所述锥齿轮的轴心至所述滚动体的最内周部位的距离设为b、
将从所述锥齿轮的轴心至所述锥齿轮的齿的外端的距离设为c时，
在a+b＞c成立的位置上配置所述滚动体。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的具有锥齿轮的动力传递装置，其特征在于，
所述锥齿轮或具备锥齿轮的轴的外周一部分兼作所述轴承的内圈。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的具有锥齿轮的动力传递装置，其特征在于，
所述动力传递装置的外壳的内周一部分兼作所述轴承的外圈。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的具有锥齿轮的动力传递装置，其特征在于，
所述锥齿轮或具备锥齿轮的轴仅由所述轴承支承。
7.如权利要求1所述的具有锥齿轮的动力传递装置，其特征在于，
在所述锥齿轮或具备锥齿轮的轴的外周一部分周向地设有截面为等腰三角形的第1凹部，
在所述动力传递装置的外壳一部分形成与该第1凹部对置的对置部、并且在该对置部的与所述第1凹部对峙的位置，周向地设有截面为等腰三角形的第2凹部，
在该第1、第2凹部之间，将该第1、第2凹部作为滚动面，使直径及轴向长度相等的圆筒状的多个滚子以其轴心互不相同地正交的方式组装。
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