JP2002161970A

JP2002161970A - 歯車装置の軸支持構造

Info

Publication number: JP2002161970A
Application number: JP2000359465A
Authority: JP
Inventors: Atsuhiro Mori; 淳弘森
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2000-11-27
Publication date: 2002-06-07

Abstract

(57)【要約】【課題】噛み合った歯車によって生じる振動を低減さ
せ、歯車箱表面からの振動、騒音の少ない歯車装置を提
供すること。【解決手段】一対の歯車と、該一対の歯車とそれぞれ
一体的になって回転する歯車軸と、該歯車軸を回転可能
に支持する軸受と、該軸受を支持する軸受支持部３３ａ
を有する歯車箱３３と、前記歯車軸中心から放射状に前
記歯車箱３３と一体的に設けられたリブ３３ｃと、を備
えた歯車装置の軸受支持構造において、前記リブ３３ｃ
の一部に前記歯車軸を中心とした円周方向の溝３３ｄを
形成し、該溝３３ｄに嵌合された振動低減体３４を設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は歯車装置、特に歯
車箱の軸支持構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】歯車箱から発生する騒音の大部分は、図
６に示すように、動力を伝達する歯車において歯車０２
３の回転方向にＰ_t、歯車０２３の半径方向にＰ_r、歯車
０２３の軸方向にＰ_aなる力が作用し、この力の反力が
歯車軸０６及び歯車箱０３３の軸受支持部０３３ａに作
用し、歯車箱０３３の軸受支持部０３３ａを振動させ、
歯車箱表面に振動を伝えることとなる。この振動を防止
する方法として、特開昭５２−７９１６８号公報のよう
に軸受と歯車箱の間に振動低減体を設け、振動を吸収す
る方法が開示されている。具体的には、図７に示すよう
に歯車箱０３３に振動低減体０３４を組込み、該振動低
減体０３４に軸受を支持させることで歯車の噛合いから
生じた振動を歯車箱表面に伝達させにくくしたものであ
る。また、図８に示すように歯車によって生じた起振力
によっても軸受支持部０３３ａが振動しないように軸受
支持部０３３ａの外周部にリブ０３３ｃを配置し支持剛
性を上げることにより、歯車箱表面から放射される騒音
を低減させる方法が慣用技術として用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の従来の
技術では、振動低減体が軸受と歯車箱の間に配置されて
いるので、歯車の噛み合いによって生じた力の全てを該
振動低減体が受ける構造となっている。そのため、軸受
部の支持剛性が不足し、歯車の片当りによる強度低下や
ギヤノイズ発生等の問題が生じる。一方、後者の従来の
技術では、リブの配置により軸受支持部と歯車箱間の振
動伝達率が高くなることがある。そのため例えば、高回
転で運転される歯車では、共振周波数付近の運転は、歯
車の噛み合いにより生じた振動が歯車軸、軸受を介して
軸受支持部に伝わりやすくなり、歯車箱表面を振動させ
て騒音を発生させるという問題点があった。本発明は、
上記問題点を鑑みてなされたものでその目的とするとこ
ろは、噛み合った歯車によって生じる振動を低減させ、
歯車箱表面からの振動、騒音の少ない歯車装置を提供す
ることを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に記載の歯車装置の軸支持構造は、互いに
噛み合った一対の歯車と、該一対の歯車とそれぞれ一体
的になって回転する歯車軸と、該歯車軸を回転可能に支
持する軸受と、該軸受を支持する軸受支持部を有する歯
車箱と、少なくとも前記歯車の噛み合いにより受ける軸
受荷重方向に前記歯車軸中心から放射状に前記歯車箱と
一体的に設けられたリブと、を備えた歯車装置の軸受支
持構造において、前記リブの一部に前記歯車軸を中心と
した円周方向の溝を形成し、該溝に嵌合された振動低減
体を設けたことを特徴とする。

【０００５】

【発明の効果】振動・騒音が大きくなるのは、歯車及び
歯車軸が共振を生じる場合がほとんどであり、その共振
による振動には顕著な方向性があり、歯車箱の軸受にも
方向性を持った振動が生じる。従って、軸受支持部の振
動低減には、この振動方向に対して軸受支持部の振動減
衰作用が得られるように振動低減体を配置するのがより
効果的である。上記構成よりなる本発明に係る歯車装置
の軸受支持構造は、歯車箱内部で歯車の噛み合いによっ
て振動が生じた場合でも、軸受支持部には軸受荷重方向
にリブが配置されており軸受支持部の支持剛性が上がる
ため、振動、特に軸受荷重方向の振動が生じにくい構造
としている。また、軸受支持部に振動が生じた場合でも
軸受荷重方向に配置されたリブの一部に振動低減体を嵌
合させているため、振動低減体の減衰作用によりリブを
通しての歯車箱表面への振動の伝達を低減している。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態
の歯車及び歯車軸を備えた歯車装置である車両用ベルト
式無段変速機を示している。図１に示す該無段変速機は
トルクコンバータ１、前後進切換機構２、Ｖベルト式無
段変速機構３、ディファレンシャルギヤ機構４などを有
しており、エンジンの出力軸５の回転を所定の変速比及
び回転方向でドライブ軸６及び７に伝達することができ
る。

【０００７】この無段変速機は、トルクコンバータ１
（ポンプインペラ１ａ、タービンライナ１ｂ、ステータ
１ｃ、ロックアップクラッチ１ｄ）、入力軸８、駆動プ
ーリ軸９、前後進切換機構２、駆動プーリ１０（固定円
錐板１１、駆動プーリシリンダ室１２、可動円錐板１
３）、Ｖベルト１４、従動プーリ１５（固定円錐板１
６、従動プーリシリンダ室１７、可動円錐板１８）、従
動プーリ軸１９、駆動ギア２０、アイドラギア２１、ア
イドラ軸２２、ファイナルドライブピニオンギア２３、
ファイナルドライブリングギア２４、ピニオンギア２
５、ピニオンギア２６、サイドギア２７、サイドギア２
８、ドライブ軸６、ドライブ軸７などから構成されてい
る。

【０００８】この無段変速機は、エンジンからの回転動
力をトルクコンバータ１を経て入力軸８へ供給され、入
力回転を変速してディファレンシャルギヤ機構４に出力
するものとする。トルクコンバータ１は、エンジンで駆
動される入力側のポンプインペラ１ａと、入力軸８に結
合された出力側のタービンライナ１ｂと、ロックアップ
クラッチ１ｄとを有し、ロックアップクラッチ１ｄがポ
ンプインペラ１ａ及びタービンライナ１ｂ間を締結しな
いコンバータ状態でポンプインペラ１ａによるタービン
ライナ１ｂの流体駆動でエンジン回転を入力軸８にトル
ク増大下に伝達し、ロックアップクラッチ１ｄがポンプ
インペラ１ａ及びタービンライナ１ｂ間を直結したロッ
クアップ状態でポンプインペラ１ａからロックアップク
ラッチ１ｄ及びタービンライナ１ｂを経てエンジン回転
をそのまま機械的に入力軸８に伝達するものとする。

【０００９】また、入力軸８に突き合わせて同軸に相対
回転可能に駆動プーリ軸９を配置し、入力軸８への回転
を前後進切換機構２により可逆転下に駆動プーリ軸９へ
伝達可能とする。このため前後進切換機構２は遊星歯車
組２９と、前進クラッチ３０と、後退ブレーキ３１とで
構成する。駆動プーリ軸９上には駆動プーリ１０を一体
回転可能に配置し、この駆動プーリ１０は固定円錐板１
１と、当該固定円錐板１１に対向配置されてＶ字状プー
リ溝を形成する可動円錐板１３とで構成する。ここで可
動円錐板１３は駆動プーリシリンダ室１２に作用する油
圧の変化により駆動プーリ軸９の軸線方向に移動してＶ
字状プーリ溝の溝幅を変更し得るものとする。なお駆動
プーリシリンダ室１２は、後述する従動側のプーリであ
る従動プーリ１５の従動プーリシリンダ室１７よりも受
圧面積を大きくし、２倍の受圧面積とする。そして駆動
プーリ１０と従動プーリ１５との間にはＶベルト１４を
掛け渡し、これにより両プーリ間で動力の伝達を可能と
する。

【００１０】従動プーリ１５は、駆動プーリ軸９に平行
な従動プーリ軸１９上に、これと一体回転するように設
け、この従動プーリ１５を固定円錐板１６と、これに対
向配置されてＶ字状プーリ溝を形成する可動円錐板１８
とで構成する。そして可動円錐板１８は、従動プーリシ
リンダ室１７に作用する油圧によって軸方向に移動可能
とし、これにより従動プーリ１５のＶ字状プーリ溝幅を
変更可能にする。従動プーリ軸１９上には駆動ギア２０
を一体回転可能に設け、この駆動ギア２０をアイドラ軸
２２に一体のアイドラギア２１に噛合させる。アイドラ
軸２２には別にファイナルドライブピニオンギア２３を
一体回転可能に設け、これをファイナルドライブリング
ギア２４に噛合させて、ディファレンシャルギヤ機構４
を駆動し得るようになし、ディファレンシャルギヤ機構
４は、ファイナルドライブリングギア２４からの入力回
転を駆動輪のドライブ軸６，７に分配出力するものとす
る。

【００１１】上記無段変速機の作用を次に説明する。エ
ンジンからトルクコンバータ１を介し入力軸８に伝達さ
れた回転は前後進切換機構２に至る。ここで前後進切換
機構２は、前進クラッチ３０の締結時（後退ブレーキ３
１は解放）、トルクコンバータ１から入力軸８への回転
をそのまま駆動プーリ軸９にそのまま伝達し、後退ブレ
ーキ３１の締結時（前進クラッチ３０は解放）、トルク
コンバータ１から入力軸８への回転を逆転させて駆動プ
ーリ軸９に伝達する。かかる駆動プーリ軸９への可逆回
転は駆動プーリ１０からＶベルト１４、従動プーリ１
５、従動プーリ軸１９、駆動ギア２０、アイドラギア２
１、アイドラ軸２２、ファイナルドライブピニオンギア
２３及びファイナルドライブリングギア２４を順次介し
てディファレンシャルギヤ機構４に伝達され、ディファ
レンシャルギヤ機構４は入力回転を駆動輪のドライブ軸
６，７に分配出力する。

【００１２】上記の動力伝達中において、駆動プーリシ
リンダ室１２の油圧を上昇（下降）させることにより駆
動プーリ１０の可動円錐板１３を固定円錐板１１に接近
（離反）させると、駆動プーリ１０のＶ字状プーリ溝幅
が減少（増大）する。かかる駆動プーリ１０のＶ字状プ
ーリ溝幅変化がＶベルト１４を介して従動プーリ１５の
逆方向のＶ字状プーリ溝幅変化を生じさせ、これら駆動
プーリ１０及び従動プーリ１５に対するＶベルト１４の
巻き掛け円弧径が連続的に変化することより無段変速を
実現することができる。

【００１３】図１に示した無段変速機のファイナルドラ
イブ部を図２〜図５に基づいて詳細に説明する。図２
は、本実施の形態の歯車装置の内側縦断面図、図３は図
２におけるＯ１−Ａ断面の軸受支持部概略図、図４はフ
ァイナルドライブ部概略図、図５はファイナルドライブ
部の力の作用図である。このファイナルドライブ部は図
１、図４に示すように、一対の互いに噛み合った歯車で
あるファイナルドライブピニオンギア２３とファイナル
ドライブリングギア２４と、該一対の歯車からの回転力
を伝達する歯車軸である駆動輪のドライブ軸６，７とを
ベアリング３２を介して支持する軸受支持部３３ａ、３
３ｂを歯車箱３３に形成している。

【００１４】歯車箱３３は前記軸受支持部３３ａの支持
剛性を上げるために、駆動輪のドライブ軸６，７の中心
から放射状に複数のリブ３３ｃを形成しており、前記リ
ブ３３ｃのうち少なくとも一つをファイナルドライブピ
ニオンギア２３の回転によって受ける軸受荷重方向αの
方向に形成する。前記軸受荷重方向αの方向に形成した
リブ３３ｃの一部に、駆動輪のドライブ軸６，７を中心
として円弧状になるように溝３３ｄを形成し、該溝３３
ｄにリブ３３ｃと異なる材質からなる振動低減体３４を
円弧状に嵌合させる。

【００１５】このような構造とすることにより、リブ３
３ｃによって支持剛性を向上させ共振による振動を低減
させるとともに、振動低減体３４を配置することにより
効果的に軸受支持部３３ａからの歯車箱表面への振動伝
達率があがることもなく、歯車箱表面の振動を低減する
ことができる。尚、図２、図５に示すように、Ｏ１を軸
心とする前記軸受支持部３３ａは共振時には方向性のあ
る振動を生じ、その方向は軸受荷重方向αと一致してい
る。

【００１６】ここで前記軸受荷重方向αは、歯車諸元と
ギヤトレインの構造によって決まり、図４に示した歯車
装置の例にその方向の求め方を示す。歯車装置は歯車箱
３３の内部に一対の噛み合った歯車であるファイナルド
ライブピニオンギア２３とファイナルドライブリングギ
ア２４とその回転力を伝達する歯車軸である駆動輪のド
ライブ軸６，７を有する。歯車箱３３の内壁に、前記フ
ァイナルドライブリングギア２４からの回転力を伝達す
る駆動輪のドライブ軸６，７を支持できるよう軸受支持
部３３ａ，３３ｂを形成する。該軸受支持部３３ａ，３
３ｂの外周には軸受部支持部３３ａ，３３ｂの支持剛
性を向上させるために駆動輪のドライブ軸６，７の軸中
心から放射状にリブ３３ｃを配置する。該リブ３３ｃは
通常歯車箱３３の材質と同一のものとされる。

【００１７】従動歯車であるファイナルドライブリング
ギア２４の歯車軸である駆動輪のドライブ軸６，７は軸
受支持部３３ａ，３３ｂによって両端を支持されてい
る。ファイナルドライブリングギア２４から両端の軸受
支持部３３ａ，３３ｂまでの長さをそれぞれＬ１，Ｌ２
とする場合に軸受支持部３３ａ，３３ｂが受ける軸受
荷重の方向αを図５（ａ），（ｂ）にそれぞれ示す。歯
車の噛合い部において、ファイナルドライブリングギア
２４は回転方向荷重Ｐ_t、軸方向荷重Ｐ_a、半径方向荷重
Ｐ_rを受ける。これらは歯車の伝達トルクと歯車諸元に
よって計算することができる。軸受支持部３３ａに作用
する荷重は歯車の噛合い部で受ける回転方向荷重によっ
てＰ_t(33a)＝Ｐ_t×Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ２）歯車の噛合い部で受ける軸方向荷重によってＰ_t(33a)＝Ｐ_a×ｒ／（Ｌ１＋Ｌ２）ｒ：歯車のピッ
チ円半径歯車の噛合い部で受ける半径方向荷重によってＰ_r(33a)＝Ｐ_r×Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ２）となり、各荷重方向は図５（ａ）のようになる。よっ
て、軸受３３ａに作用する軸受荷重はこれらの合力とな
り、その方向α₍ _33a)は α_(33a)＝ｔａｎ^-1（（Ｐ_r(33a)＋Ｐ_a(33a)）／Ｐ_t(3
_3a)））で表わされる。一方、軸受３３ｂに作用する荷
重は歯車の噛合い部で受ける回転方向荷重によってＰ_t(33b)＝Ｐ_t×Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）歯車の噛合い部で受ける軸方向荷重によってＰ_a(33b)＝Ｐ_a×ｒ／（Ｌ１＋Ｌ２）歯車の噛合い部で受ける半径方向荷重によってＰ_r(33b)＝Ｐ_r×Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）となり、各荷重方向は図５（ｂ）のようになる。よっ
て、軸受３３ｂに作用する軸受荷重はこれらの合力とな
り、その方向α₍ _33b)は α_(33b)＝ｔａｎ^-1（（Ｐ_r(33b)＋Ｐ_a(33b)）／Ｐ_t(3
_3b)）で表わされる。

【００１８】以上のようにして任意の歯車諸元、ギヤト
レイン構造の歯車装置について軸受荷重方向が求まる。
前記軸受荷重方向αに沿って歯車箱３３にリブ３３ｃを
配置することで歯車箱３３の軸受支持部３３ａ，３３ｂ
は高い支持剛性を得ることができる。しかし、リブ３３
ｃの配置により軸受から歯車箱表面への振動の伝達率が
上昇してしまうため、軸受の支持剛性を確保しつつ歯車
箱表面の振動を減少させるべく、前記リブ３３ｃの一部
に溝３３ｄを形成し、該溝３３ｄに歯車箱３３とは材質
の異なる振動低減体３４を配置する。

【００１９】該振動低減体３４は駆動輪のドライブ軸
６，７の軸中心から放射状に伝播する振動を遮断すべ
く、前記軸受荷重方向αを含むように配置する。なお、
リブ３３ｃは軸受荷重方向αだけの配置に限らず、歯車
軸中心から放射状に複数配置することが軸受支持部の支
持剛性を上げためには効果的であり、また振動低減体３
４は複数のリブ３３ｃそれぞれに、或いは歯車軸を中心
として円周方向に複数のリブ３３ｃに渡って嵌合させる
ことが歯車箱表面の振動低減に効果的であることは言う
までもない。

【００２０】次に前記振動低減体３４の歯車軸中心から
の距離は、振動低減体３４の減衰作用が歯車軸中心から
の距離とは無関係であるため任意の位置とされ、歯車箱
３３のレイアウト上可能な位置に配置する。また、前記
振動低減体３４の配置方法は嵌合によって行うが、脱落
防止のため振動低減体３４及び前記リブ３３ｃの溝３３
ｄに爪を設けたり、ボルトによる締結、接着剤による接
着などを行うことも有効である。振動低減体３４の材質
については、一般に振動減衰率が高く且つある程度の剛
性をもったものがよく、例えば６６ナイロン系やゴム系
樹脂素材を用いるのがよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の歯車装置（ベルト式無段
変速機）の横断面図である。

【図２】実施の形態の歯車装置（ベルト式無段変速機）
の内側縦断面図である。

【図３】図２におけるＯ１−Ａ断面の軸受支持部該略図
である。

【図４】実施の形態の歯車装置（ベルト式無段変速機）
のファイナルドライブ部該略図である。

【図５】実施の形態の歯車装置（ベルト式無段変速機）
のファイナルドライブ部におけるドライブ軸３３ａ側軸
受け支持部の力の作用方向を示す図（ａ）及び、同ドラ
イブ軸３３ｂ側軸受支持部の力の作用方向を示す図
（ｂ）である。

【図６】従来の歯車装置（ベルト式無段変速機）のファ
イナルドライブ部概略図である。

【図７】従来の歯車装置における歯車箱軸受支持部断面
である。

【図８】従来の歯車装置における歯車箱軸受支持部断面
である。

【符号の説明】

１トルクコンバータ１ａポンプインペラ１ｂタービンランナ１ｃステータ１ｄロックアップクラッチ２前後進切換機構３Ｖベルト式無段変速機構４ディファレンシャルギヤ機構５出力軸６，７ドライブ軸８入力軸９駆動プーリ軸１０駆動プーリ１１固定円錐板１２駆動プーリシリンダ室１３可動円錐板１４Ｖベルト１５従動プーリ１６固定円錐板１７従動プーリシリンダ室１８可動円錐板１９従動プーリ軸２０駆動ギア２１アイドラギア２２アイドラ軸２３ファイナルドライブピニオンギア２４ファイナルドライブリングギア２５，２６ピニオンギア２７，２８サイドギア２９遊星歯車組３０前進クラッチ３１後退ブレーキ３２ベアリング３３歯車箱３３ａ，３３ｂ軸受支持部３３ｃリブ３３ｄ溝３４振動低減体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに噛み合った一対の歯車と、該一対の歯車とそれぞれ一体的になって回転する歯車軸
と、該歯車軸を回転可能に支持する軸受と、該軸受を支持する軸受支持部を有する歯車箱と、少なくとも前記歯車の噛み合いにより受ける軸受荷重方
向に前記歯車軸中心から放射状に前記歯車箱と一体的に
設けられたリブと、を備えた歯車装置の軸受支持構造において、前記リブの一部に前記歯車軸を中心とした円周方向の溝
を形成し、該溝に嵌合された振動低減体を設けたことを特徴とする
歯車装置の軸支持構造。