CN103608611A

CN103608611A - 斜齿轮以及动力传递装置

Info

Publication number: CN103608611A
Application number: CN201180003604.6A
Authority: CN
Inventors: 寺本贵之; 村越和彦
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-06-23
Filing date: 2011-06-23
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2031-06-23
Also published as: WO2012176304A1; CN103608611B; JPWO2012176304A1; US20120325037A1; US8733198B2; JP5252121B1

Abstract

本发明提供斜齿轮以及动力传递装置。外周侧面(24b)具有第一侧面区域(24b1)，该第一侧面区域(24b1)设置成：从齿圈部(22c)的靠轴套部(22a)侧位置至外周侧面(24b)为止的、在旋转轴的半径方向上的距离中，位于斜齿轮(21)的旋转方向(R1)的最前端侧的位置处的距离(W2)大于位于后端侧的距离(W1)。

Description

斜齿轮以及动力传递装置

技术领域

本发明涉及斜齿轮以及动力传递装置。

背景技术

在图12以及图13中示出斜齿轮21Z的概略结构。另外，图12以及图13示出在齿轮的啮合部位齿轮倾斜(倾倒)的状态。并且，对于倾斜的程度，为了容易理解而夸大示出。

该斜齿轮21Z具备：装配于旋转轴的轴套部22a；从该轴套部22a朝旋转轴的半径方向外侧延伸的盘部22b；以及设置于该盘部22b的外侧的齿圈(rim)部22c，在该齿圈部22c的外周面设置有相对于齿轮21Z的旋转方向(R)倾斜的齿22d。

对于这样的斜齿轮21Z，齿相对于齿轮的旋转方向倾斜。由此，在相对于齿轮的旋转方向交叉的方向(推力方向(图13中S方向))上轮齿接触扭矩分散，因此能够抑制噪音，扭矩的变动少。但是，当扭矩分散时，如图13所示，斜齿轮21Z朝推力方向(S方向)倾倒，由此，振动以及噪音增大，无法期待充分地抑制振动、噪音。

在日本特开2009-228741号公报、日本特开2010-101334号公报、日本特开2008-303968号公报、日本特开2005-325865号公报、以及日本特开2005-069401号公报所公开的齿轮中，在齿轮的盘部设置贯通孔，通过对盘部的刚性加以研究来实现对振动以及噪音的抑制。

专利文献1：日本特开2009-228741号公报

专利文献2：日本特开2010-101334号公报

专利文献3：日本特开2008-303968号公报

专利文献4：日本特开2005-325865号公报

专利文献5：日本特开2005-069401号公报

在图14以及图15中示出斜齿轮21Y的概略结构。另外，图14以及图15示出在齿轮的啮合部位齿轮倾斜(倾倒)的状态。此外，对于倾斜的程度，为了容易理解而夸大示出。

在该斜齿轮21Y中，在盘部22b设置有沿着绕旋转轴的周方向延伸多个贯通孔H 21。由此，通过使位于轴套部22a和齿圈部22c之间的盘部22b的沿着周方向的刚性变化，如图15所示，使得斜齿轮21Z能够朝向推力方向大幅倾倒。由此，能够抑制振动以及噪音的增大。

但是，当从齿圈部22c观察轴套部22a的情况下，在旋转轴的半径方向上，未设置贯通孔H 21的区域的盘部22b的刚性与设置有贯通孔H 21的区域的盘部22b的刚性急剧变化。

因此，在贯通孔H 21中，在斜齿轮21Y的旋转方向的前头侧((旋转方向R1)的最前端侧(图14中的以A1包围的区域))，在盘部22b产生的应力极端地增加，存在产生贯通孔H 21的啮合发展方向侧的齿圈部22c的强度不足的忧虑。另一方面，为了消除该强度不足，例如在增大盘部22b的厚度的情况下，刚性提高，担心振动以及噪音增大。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种斜齿轮以及动力传递装置，具备能够抑制振动以及噪音、且能够使在设置于盘部的贯通孔的旋转方向的前端侧产生的应力降低的构造。

基于本发明的斜齿轮具备：轴套部，该轴套部装配于旋转轴；盘部，该盘部从上述轴套部朝上述旋转轴的半径方向外侧延伸；以及齿圈部，该齿圈部设置于上述盘部的外侧，上述齿圈部在其周面包括多个齿，上述盘部包括多个开口周壁，这些开口周壁限定出沿着上述轴套部的周围设置的贯通孔。

上述开口周壁包括：内周侧面，该内周侧面位于上述轴套部侧的位置；外周侧面，该外周侧面位于比上述内周侧面靠上述齿圈部侧的位置；第一端部侧面，该第一端部侧面连结上述内周侧面的一端和上述外周侧面的一端；以及第二端部侧面，该第二端部侧面连结上述内周侧面的另一端和上述外周侧面的另一端。

上述外周侧面具有：第一侧面区域；以及第二侧面区域，该第二侧面区域位于比上述第一侧面区域靠该斜齿轮的上述旋转方向的后端侧的位置，上述第一侧面区域设置成：从上述齿圈部的靠上述轴套部侧的位置至上述外周侧面为止的、在上述旋转轴的上述半径方向上的距离中，位于该斜齿轮的旋转方向的最前端侧的位置处的距离最大。

在其他方式中，上述第一侧面区域和上述第二侧面区域借助连结部连续设置，上述第一侧面区域和上述第二侧面区域设置成：上述第一侧面区域和上述第二侧面区域隔着上述连结部呈左右对称。

在其他方式中，上述第一侧面区域设置成弯曲形状。

在其他方式中，上述第一侧面区域设置成直线形状。

基于本发明的动力传递装置具备上述所记载的斜齿轮。

根据基于本发明的斜齿轮以及动力传递装置，提供一种斜齿轮以及动力传递装置，具备能够抑制振动以及噪音、且能够使在设置于盘部的贯通孔的旋转方向的前端侧产生的应力降低的构造。

附图说明

图1是示出具备本实施方式的斜齿轮的变速器和驱动桥形成一体的变速驱动桥(动力传递装置)的结构的剖视图。

图2是示出具备本实施方式的斜齿轮的三轴结构的齿轮装置的啮合状态的示意图。

图3是示出本实施方式的斜齿轮的主视图。

图4是本实施方式的斜齿轮的局部放大俯视图。

图5是沿着图3中的V-V线从箭头方向观察的、示出斜齿轮啮合时的变形的剖视图。

图6是示出背景技术的斜齿轮的主视图。

图7是沿着图6的VII-VII线从箭头方向观察的剖视图。

图8是示出本实施方式的斜齿轮的应力与贯通孔相位之间的关系的图。

图9是示出背景技术的斜齿轮的应力与贯通孔相位之间的关系的图。

图10是示出另一实施方式的斜齿轮的主视图。

图11是示出再一实施方式的斜齿轮的主视图。

图12是示出背景技术的斜齿轮啮合时的变形的主视图。

图13是沿着图12中的XIII-XIII线从箭头方向观察的剖视图。

图14是示出背景技术的另一斜齿轮的啮合时的变形的主视图。

图15是沿着图14中的XV-XV线从箭头方向观察的剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在以下的附图中，对相同或相当的部分标注相同的参照符号而不重复说明。

另外，在以下说明的实施方式中，对于各种构成要素，除了特别记载的情况以外，对本发明而言并不是必须的。并且，在以下的实施方式中，在言及个数、量等的情况下，除了特别记载的情况以外，上述个数等仅是例示，本发明的范围并不一定限定于该个数、量等。

图1是示出具备采用了本实施方式的斜齿轮的齿轮装置的变速器和驱动桥形成一体的变速驱动桥的结构的剖视图。图1所示的变速器是在前轮驱动的混合动力车辆中使用的变速器。

如图1所示，变速驱动桥具备：旋转电机100、200；动力分配用的行星轮300；以及差速机构400。旋转电机100、200、行星轮300以及差速机构400设置于壳体内。

旋转电机100包括作为第一轴的旋转轴10，该旋转轴10设置成相对于壳体能够旋转。旋转电机200包括作为第二轴的旋转轴20，该旋转轴20设置成相对于壳体能够旋转。旋转电机100、200具有：层叠电磁钢板而形成的定子铁心；以及卷绕于定子铁心的定子线圈。定子线圈的端子与来自外部电源的供电缆线连接，外部电源与定子线圈电连接。

行星轮300与旋转轴20连接。行星轮300将经由旋转轴20传递来的发动机动力分配并传递给旋转轴10和作为第三轴的旋转轴30。

差速机构400包括末级从动齿轮91。末级从动齿轮91经由末级驱动齿轮81与旋转轴30连结。从旋转轴30承受动力传递的差速部90边改变车辆转弯时的左右车轮的旋转速度边朝两轮传递均等的驱动力。

这样，图1所示的变速驱动桥作为将从电动机以及发动机的曲轴输入的旋转驱动力传递并输出给驱动轮的动力传递装置发挥功能。

在该变速驱动桥中，为了达成小型化、轻量化以及低成本化，作为输出电动机动力以及发动机动力的变速器，采用一个齿轮具有两个啮合部位的三轴构造的齿轮装置。

在旋转轴10设置有第一齿轮11。在旋转轴20设置有第二齿轮21。在旋转轴30设置有第三齿轮31。第一齿轮11、第二齿轮21以及第三齿轮31分别使用斜齿轮。

参照图2示出三轴结构的齿轮机构的啮合状态。如图2所示，第一齿轮11与第二齿轮21在啮合点41啮合。第二齿轮21与第三齿轮31在啮合点42啮合。动力传递装置具备包括第一齿轮11、第二齿轮21以及第三齿轮31的齿轮装置。啮合点41是第一齿轮11与第二齿轮21的啮合位置。啮合点42是第二齿轮21与第三齿轮31的啮合位置。

此处，参照图3至图5对作为第二齿轮的斜齿轮21的详细构造进行说明。另外，图3是示出本实施方式的斜齿轮21的主视图，图4是本实施方式的斜齿轮21的局部放大俯视图，图5是示出与沿着图3的V-V线从箭头方向观察的图对应的斜齿轮21的啮合时的变形的剖视图。并且，对于第一齿轮11以及第三齿轮31所采用的斜齿轮，也可以采用与本实施方式同样的斜齿轮。

该斜齿轮21具备：轴套部22a，该轴套部装配于旋转轴20；盘部22b，该盘部从轴套部22a朝旋转轴20的半径方向外侧延伸；以及齿圈部22c，该齿圈部设置于盘部22b的外侧。齿圈部22c在其外周面包括多个齿22d。

盘部22b包括开口周壁24，该开口周壁限定出沿着轴套部22a的周围设置的贯通孔H 11。在本实施方式中，开口周壁24以120°间距设置于三个部位。

本实施方式的开口周壁24包括：内周侧面24a，该内周侧面位于靠轴套部22a侧的位置；外周侧面24b，该外周侧面位于比内周侧面24a靠齿圈部22c侧的位置；第一端部侧面24c，该第一端部侧面连结内周侧面24a的一端和外周侧面24b的一端；以及第二端部侧面24d，该第二端部侧面连结内周侧面24a的另一端和外周侧面24b的另一端。

内周侧面24a由以旋转轴20的旋转中心(也是轴套部22a的中心)C1为中心、且半径为D1的圆弧的一部分构成。并且，第一端部侧面24c以及第二端部侧面24d由以旋转中心C2为中心、且半径为D2的半圆构成。

外周侧面24b具有第一侧面区域24b1，该第一侧面区域24b1设置成：从齿圈部22c的靠轴套部22a侧的位置至外周侧面24b为止的、在旋转轴的半径方向上的距离中，位于斜齿轮21的旋转方向(R1)的最前端侧(在图中由A1包围的区域中，最接近线(1)的位置侧)的距离W2大于后端侧的连结部P1处的距离W1。第一侧面区域24b1具有朝向齿圈部22c侧凸出的弯曲形状。

本实施方式的外周侧面24b具有位于比第一侧面区域24b1靠斜齿轮21的旋转方向R1的后端侧的位置的第二侧面区域24b2。该第二侧面区域24b2借助连结部P1与第一侧面区域24b1连续设置，第一侧面区域24b1和第二侧面区域24b2设置成：该第一侧面部24b1和第二侧面部24b2隔着连结部P1呈左右对称。因而，由开口周壁24限定出的贯通孔H 11形成为相对于连结旋转中心C1和连结部P1的假想直线L1呈左右对称的形态。

此处，参照图6以及图7对背景技术的斜齿轮21Y的形状进行说明。另外，图6是示出背景技术的斜齿轮21Y的主视图，图7是示出与沿着图6的VII-VII线从箭头方向观察的图对应的斜齿轮21Y的啮合时的变形的剖视图。

图3所示的本实施方式的斜齿轮21、与背景技术的斜齿轮21Y的基本形状相同，但限定出设置于盘部22b的贯通孔H21的开口周壁25的形状不同。

在斜齿轮21Y中，开口周壁25包括：内周侧面25a，该内周侧面位于靠轴套部22a侧的位置；外周侧面25b，该外周侧面25b位于比内周侧面25a靠齿圈部22c侧的位置；第一端部侧面25c，该第一端部侧面连结内周侧面25a的一端和外周侧面25b的一端；以及第二端部侧面25d，该第二端部侧面连结内周侧面25a的另一端和外周侧面245的另一端。

内周侧面25a由以旋转轴20的旋转中心C1为中心、且半径为D11的圆弧的一部分构成。外周侧面25b由以旋转轴20的旋转中心C1为中心、且半径为D12(D12＞D11)的圆弧的一部分构成。并且，第一端部侧面25c以及第二端部侧面25d由以上述旋转中心C2为中心、且半径为D2的半圆构成。

外周侧面25b设置成：该外周侧面25b隔着连结部P1呈左右对称。因而，由开口周壁25限定出的贯通孔H21形成为相对于连结旋转中心C1和连结部P1的假想直线L1呈左右对称的形态。

外周侧面25b由以旋转轴20的旋转中心C1为中心、且半径为D12的圆弧的一部分构成，因此，在旋转轴的半径方向上的距离中，位于斜齿轮21Y的旋转方向R1的最前端侧(在图中由A1包围的区域中、最接近线(1)的位置侧)的位置的距离W2最大。

使用图5以及图7对具有上述图3所示的结构的本实施方式的斜齿轮21、以及图6所示的背景技术的斜齿轮21Y的啮合时的变形进行比较，可知：图3所示的本实施方式的斜齿轮的倾倒角度α1小于图6所示的斜齿轮21Y的倾倒角度α2。

另一方面，本实施方式的斜齿轮21的倾倒角度α1大于图13所示的在盘部22b未设置贯通孔的斜齿轮21Z的倾倒角度α3。即，形成如下关系：斜齿轮21Y的倾倒角度α2＞斜齿轮21的倾倒角度α1＞斜齿轮21Z的倾倒角度α3。

并且，图8中示出本实施方式的斜齿轮21的贯通孔相位与应力之间的关系，图9中示出背景技术的斜齿轮21Y的贯通孔相位与应力之间的关系。各图中的(1)表示在图3以及图6中示出的贯通孔的位置中、位于斜齿轮21的旋转方向R1的最前端侧的位置。并且，在图8以及图9中，齿宽端部LH意味着从旋转方向观察位于左侧(在图中为里侧)的齿的位置，齿宽中央意味着从旋转方向观察位于中央的齿的位置，齿宽端部RH意味着从旋转方向观察位于右侧(在图中为近前侧)的齿的位置。

如图9所示，对于背景技术的斜齿轮21Y的贯通孔相位的应力，在斜齿轮21的旋转方向R1的最前端侧的位置(以(1)表示的贯通孔的位置)处，产生有超过700Mpa的应力。

这是因为：当齿轮在贯通孔与盘部之间的刚性差大的部分处啮合的情况下，在斜齿轮产生较大的变形。结果，啮合的齿被刚性大的部分推压而变形。因此，啮合的齿根被拉伸而导致齿根的应力变高。由此，在盘部设置有贯通孔的齿轮中，认为齿根强度变得极端不利，会产生较大的应力。

另一方面，对于本实施方式的斜齿轮21的贯通孔相位的应力，在斜齿轮21的旋转方向R1的最前端侧的位置(以(1)表示的贯通孔的位置)，有可能使应力降低至不超过700Mpa的应力。

这是因为：在沿着旋转方向观察贯通孔的情况下，使第一侧面区域24b1的曲率从旋转中心C2开始变化，第一侧面区域24b1设置成：从齿圈部22c的靠轴套部22a侧的位置至外周侧面24b为止的、在旋转轴的半径方向上的距离中，位于斜齿轮21的旋转方向R1的最前端侧的位置的距离W2最大。

由此，在沿着旋转方向观察贯通孔H11的情况下，盘部22b的厚度逐渐变薄，因此，能够使盘部22b的刚性差从贯通孔H11的端部朝中央部(连结部P1)平缓地变化。结果，能够缓和齿由刚性高的部分推压这样的变形，能够抑制齿根应力的上升。

这样，在本实施方式的斜齿轮中，能够抑制振动以及噪音，并且能够使在设置于盘部的贯通孔的旋转方向的前端侧产生的应力降低。结果，能够提高采用了该斜齿轮的齿轮装置、以及具备该齿轮装置的变速驱动桥的性能。

另外，在本实施方式中，作为外周侧面24b的形状，设置成隔着连结部P1呈左右对称。这是因为：即便在齿轮的旋转方向为反方向的情况下也能够得到同样的作用效果。并且，作为外周侧面24b，对在连结部P1处直接连结第一侧面区域24b1和第二侧面区域24b2的情况进行了说明，但也可以在第一侧面区域24b1与第二侧面区域24b2之间夹装有以旋转中心C1为中心的圆弧的一部分。

(其他实施方式)

并且，作为其他实施方式，也能够采用具有限定出如图10所示的贯通孔H12的开口周壁25A的斜齿轮21A。另外，该斜齿轮21A与图3所示的斜齿轮21的不同之处在于：开口部周壁的形状存在差异，因此对相同或相当的部分标注相同的参照符号、且不再重复说明。

开口周壁25A以120°间距设置于三个部位。开口周壁25A包括：第一开口周壁25R，该第一开口周壁位于斜齿轮21A的旋转方向的前端侧；以及第二开口周壁25L，该第二开口周壁位于斜齿轮21A的旋转方向的后端侧。第一开口周壁25R和第二开口周壁25L在连结部P1连结。

第一开口周壁25R包括：第一内周侧面25a1，该第一内周侧面25a1位于靠轴套部22a侧的位置；第一外周侧面25b1，该第一外周侧面位于比第一内周侧面25a1靠齿圈部22c侧的位置；以及第一端部侧面25c1，该第一端部侧面连结第一内周侧面25a1的一端和第一外周侧面25b1的一端。

第二开口周壁25L包括：第二内周侧面25a2，该第二内周侧面位于靠轴套部22a侧的位置；第二外周侧面25b2，该第二外周侧面位于比第二内周侧面25a2靠齿圈部22c侧的位置；以及第二端部侧面25c2，该第二端部侧面连结第二内周侧面25a2的一端和第二外周侧面25b2的一端。

第二内周侧面25a2由以旋转轴20的旋转中心C1为中心且半径为D11的圆弧的一部分构成。并且，第二外周侧面25b2由以旋转轴20的旋转中心C1为中心、且半径为D21(D21＞D11)的圆弧的一部分构成。

第一端部侧面25c1以及第二端部侧面25c2由以旋转中心C2为中心、且半径为D2的半圆构成。

第一外周侧面25b1设置成：从齿圈部22c的靠轴套部22a侧的位置至第一外周侧面25b1为止的、在旋转轴的半径方向上的距离中，位于斜齿轮21的旋转方向R1的最前端侧(在图中由A1包围的区域中、最接近线(1)的位置侧)的距离W2大于后端侧的连结部P1处的距离W1。第一外周侧面25b1呈直线状。

第一内周侧面25a1设置成与第一外周侧面25b1大致平行，第一内周侧面25a1也呈直线状。

对于该斜齿轮21A，在旋转方向为R1的情况下，第一开口周壁25R的区域与上述斜齿轮21处于相同条件，因此能够得到同样的作用效果。

另外，对于图3所示的斜齿轮21以及图10所示的斜齿轮21A，开口周壁均以120°的间距在三个部位设置，但数量并不限定于此。例如，如图11所示，也能够采用如下的斜齿轮21B：对图10所示的斜齿轮21A进行变形，且开口周壁25A以90°的间距在四个部位设置。也能够将斜齿轮21的开口周壁24以90°的间距在四个部位设置。并且，也可以根据需要以等间隔间距在多个部位设置开口周壁。

此次公开的实施方式以及实施例在所有方面均是例示，而不应当认为是限制性的描述。本发明的范围并非由上述说明表示、而是由权利要求表示，意图包括与权利要求均等的意思以及范围内的所有变更。

产业上的利用可能性

本发明特别适用于车辆的变速器、分动器等的齿轮装置。

符号说明：

10、20、30…旋转轴；11…第一齿轮(斜齿轮)；21…第二齿轮(斜齿轮)；22a…轴套部；22b…盘部；22c…齿圈部；22d…齿；24…开口周壁；24a…内周侧面；24b…外周侧面；24b1…第一侧面区域；24b2…第二侧面区域；24c…第一端部侧面；24d…第二端部侧面；21A、21B…斜齿轮；25A…开口周壁；25L…第二开口周壁；25R…第一开口周壁；25a1…第一内周侧面；25a2…第二内周侧面；25b1…第一外周侧面；25b2…第二外周侧面；25c1…第一端部侧面；25c2…第二端部侧面；31…第三齿轮(斜齿轮)；41、42…啮合点；81…末级驱动齿轮；90…差动部；91…末级从动齿轮；100、200…旋转电机；300…行星轮；400…差动机构；C1…旋转中心；H11、H12…贯通孔；P1…连结部。

Claims

1.一种斜齿轮，

所述斜齿轮(21)具备：轴套部(22a)，该轴套部(22a)装配于旋转轴；盘部(22b)，该盘部(22b)从所述轴套部(22a)朝所述旋转轴的半径方向外侧延伸；以及齿圈部(22c)，该齿圈部(22c)设置于所述盘部(22b)的外侧，

其中，

所述齿圈部(22c)在其外周面包括多个齿(22d)，

所述盘部(22b)包括多个开口周壁(24)，所述开口周壁(24)限定出沿着所述轴套部(22a)的周围设置的贯通孔(H11)，

所述开口周壁(24)包括：

内周侧面(24a)，该内周侧面(24a)位于靠所述轴套部(22a)侧的位置；

外周侧面(24b)，该外周侧面(24b)位于比所述内周侧面(24a)靠所述齿圈部(22c)侧的位置；

第一端部侧面(24c)，该第一端部侧面(24c)连结所述内周侧面(24a)的一端和所述外周侧面(24b)的一端；以及

第二端部侧面(24d)，该第二端部侧面(24d)连结所述内周侧面(24a)的另一端和所述外周侧面(24b)的另一端，

所述外周侧面(24b)具有：第一侧面区域(24b1)；以及第二侧面区域(24b2)，该第二侧面区域(24b2)位于比所述第一侧面区域(24b1)靠该斜齿轮(21)的所述旋转方向(R1)的后端侧的位置，

所述第一侧面区域(24b1)设置成：从所述齿圈部(22c)的靠所述轴套部(22a)侧的位置至所述外周侧面(24b)为止的、在所述旋转轴的所述半径方向上的距离中，位于该斜齿轮(21)的旋转方向(R1)的最前端侧的位置处的距离(W2)最大。

2.根据权利要求1所述的斜齿轮，其中，

所述第一侧面区域(24b1)和所述第二侧面区域(24b2)借助连结部(P1)连续设置，

所述第一侧面区域(24b1)和所述第二侧面区域(24b2)设置成：所述第一侧面区域(24b1)和所述第二侧面区域(24b2)隔着所述连结部(P1)呈左右对称。

3.根据权利要求1或2所述的斜齿轮，其中，

所述第一侧面区域(24b1)设置成弯曲形状。

4.根据权利要求1或2所述的斜齿轮，其中，

所述第一侧面区域(24b1)设置成直线形状。

5.一种动力传递装置，其中，

该动力传递装置具备权利要求1所述的斜齿轮。