JP2006144995A - 円環状歯車 - Google Patents

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Abstract

【課題】 コストの上昇、重量の増大を招くことなく、ギヤノイズの発生の低減を可能とする構造を有する円環状歯車を提供する。
【解決手段】 リングギヤ３は、所定の均一な幅を有する円環状のベース部３ｂの内側全周に歯車３ａが設けられる円環状歯車である。このベース部３ｂは、第１の肉厚さを有する第１肉厚部３１と、この第１の肉厚さよりも厚い第２の肉厚さを有する第２肉厚部３２とを有している。
【選択図】 図２

Description

この発明は、各種動力伝達装置において動力を伝達するための手段として用いられる円環状歯車に関し、特に変速機（トランスミッション）において用いられる歯車として好適な円環状歯車に関する。
動力伝達装置の一例として、車両に搭載されるトランスミッションを挙げることができる。トランスミッションにおいては、種々の形式の歯車が組み合わされて動力を伝達しており、プラネタリギヤユニットが多く用いられている。プラネタリギヤを構成する歯車としては、リングギヤ、サンギヤ、および、ピニオンギヤが挙げられ、リングギヤには内歯の円環状歯車が用いられ、サンギヤおよびピニオンギヤには、外歯の円環状歯車が用いられている。
一方、このトランスミッションにて発生する騒音、特にギヤノイズは従来から問題視されており、トランスミッションのケース補強や、車両の遮音強化が行なわれているが、これにより、コストの上昇、重量の増大を招いている。また、上記各種の円環状歯車に対して、ギヤノイズを低減させる観点からの対策は何ら施されていないのが現状である。
なお、本願の出願前までに先行技術文献情報として開示すべき情報を出願人は有しておらず、かつ、本願に先行する出願人自身の特許出願等についても認識していない。
この発明が解決しようとする課題は、プラネタリギヤユニット等に用いられる円環状歯車に起因するギヤノイズの発生にある。したがって、この発明の目的は、コストの上昇、重量の増大を招くことなく、ギヤノイズの発生の低減を可能とする構造を有する円環状歯車を提供することにある。
この発明に基づいた円環状歯車においては、円環状のベース部の全周に歯車が設けられる、円環状歯車であって、上記ベース部は、第１の肉厚さを有する第１肉厚部と、上記第１の肉厚さよりも厚い第２の肉厚さを有する第２肉厚部とを有している。
上記構成からなる円環状歯車によれば、歯車のかみ合い位置が時間とともに移動する過程で、ベース部の厚い位置である第２肉厚部でかみ合う時には、かみ合っている歯の支持剛性が大きくなる。また、ベース部の第２肉厚部より薄い位置である第１肉厚部でかみ合う時には、かみ合っている歯の支持剛性は小さくなる。これにより、振動系の剛性が変動することとなり、ギヤノイズの発生の要因である共振の成長が抑制されることとなる。その結果、ギヤノイズの発生の低減を図ることが可能となる。
以下、この発明に基づいた実施の形態における円環状歯車の構造について、図を参照しながら説明する。まず、この発明に基づいた実施の形態における円環状歯車の構造について、図１から図３を参照して説明する。なお、図１は、この発明に基づいた本実施の形態における円環状歯車が採用されるプラネタリギヤユニットの構造を示す斜視図であり、図２は、本実施の形態における円環状歯車の構造を示す側面図であり、図３は、本実施の形態における円環状歯車において共振の成長が抑制されることを説明するための図である。
まず、図１を参照して、このプラネタリギヤユニットは、シャフト１の外側にサンギヤ２が配置され、さらにサンギヤ２の外側にリングギヤ３が配置され、サンギヤ２とリングギヤ３との間に、ピニオンギヤ４が配設されている。サンギヤ２は円環状を有し、外周面に、ピニオンギヤ４とかみ合う外歯歯車２ａが形成されている。また、リングギヤ３は円環状を有し、内周面にピニオンギヤ４とかみ合う内歯歯車３ａが形成されている。
ここで、図２を参照して、リングギヤ３の詳細構造について説明する。このリングギヤ３は、所定の均一な幅を有する円環状のベース部３ｂの内側全周に歯車３ａが設けられる円環状歯車である。このベース部３ｂは、第１の肉厚さを有する第１肉厚部３１と、この第１の肉厚さよりも厚い第２の肉厚さを有する第２肉厚部３２とを有している。なお、肉厚さは、歯底位置からベース部３ｂの外周面に至るまでの厚さを意味するものとする。本実施の形態おける第１の肉厚さは４ｍｍ〜５ｍｍであり、第２の肉厚さは８ｍｍ〜１５ｍｍである。第１の肉厚さをＬとした場合、第２の肉厚さは、Ｌ×２〜３倍に設定される。
さらに、このリングギヤ３においては、第１肉厚部３１および第２肉厚部３２は、それぞれ３箇所設けられるとともに、それぞれ交互に配置されている。また、第２肉厚部３２は、相互に等しい間隔で配置されている。
このように、本実施の形態におけるリングギヤ３によれば、内歯歯車３ａとピニオンギヤ４とのかみ合い位置が時間とともに移動する過程で、ベース部３ｂの厚い位置である第２肉厚部３２でかみ合う時には、かみ合っている歯の支持剛性が大きくなる。また、ベース部３ｂの第２肉厚部３２より薄い位置である第１肉厚部３１でかみ合う時には、かみ合っている歯の支持剛性は小さくなる。これにより、振動系の剛性が変動することとなり、ギヤノイズの発生の要因である共振の成長が抑制されることとなる。
図３（Ａ）に示すように共振をモデル化し、バネ定数Ｋ、質量Ｍの個体に外乱を加えた場合、通常は図３（Ｂ）に示すＬ１に示すように、（２π）-1×（Ｋ／Ｍ）1/2の共振のピークが発生することが知られている。しかし、本実施の形態におけるリングギヤ３の構成によれば、第１肉厚部３１および第２肉厚部３２でのかみ合わせ時にＫが変化することから、（２π）-1×（Ｋ／Ｍ）1/2の共振ピークの発生が抑制され、振動はＬ２に示すようになだらかなものとなる。その結果、ギヤノイズの発生の低減を図ることを可能としている。
また、円環状歯車においては、楕円状に変形する振動モードが発生する場合が多いが、第１肉厚部３１および第２肉厚部３２をそれぞれ３箇所交互に配置することで、楕円状に変形する振動モードの発生を抑制することも可能としている。
このように、振動モードの発生を抑制することができる結果、歯車騒音の低減が図られ、変速機からの騒音低減を目的としたケース補強が不要となる。さらに、遮音材低減が可能となることから、ドライバビリティの向上を図ることも可能となる。
（他の実施形態）
上記実施の形態においては、内歯歯車３ａが形成されるリングギヤ３を一例にして説明したが、他の形態として、たとえば、図４に示すように、ベース部３ｂの外周側に外歯歯車３ｃが形成される円環状歯車３Ａの採用も可能である。この場合、第１肉厚部３１および第２肉厚部３２は、ベース部３ｂの内側において、３箇所設けられるとともに、それぞれ交互に配置されて、第２肉厚部３２は、相互に等しい間隔で配置されることとなる。
さらに他の形態としては、図５に示す、円環状歯車３Ｂが挙げられる。基本的構成は、図２に示すリングギヤ３と同じであるが、第２肉厚部３２の外周面に、外部のブレーキ板に連結するため、軸方向に伸びる複数のスプライン３５が形成されている。また、図６に示す円環状歯車３Ｃにおいては、基本的構成は、図４に示す円環状歯車３Ａと同じであるが、第２肉厚部３２の内周面に、外部のスプラインに連結するため、軸方向に伸びる複数のスプライン３５が形成されている。これら他の形態においても、上記実施の形態と同様の作用効果を得ることが可能である。
したがって、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるのではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
この発明に基づいた実施の形態における円環状歯車が採用されるプラネタリギヤユニットの構造を示す斜視図である。 この発明に基づいた実施の形態における円環状歯車の構造を示す側面図である。 本実施の形態における円環状歯車において共振の成長が抑制されることを説明するための図である。 この発明に基づいた他の実施の形態における円環状歯車の構造を示す側面図である。 この発明に基づいたさらに他の実施の形態における円環状歯車の構造を示す側面図である。 この発明に基づいたさらに他の実施の形態における円環状歯車の構造を示す側面図である。
符号の説明
１ シャフト、２ サンギヤ、２ａ 外歯歯車、３ リングギヤ、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ 円環状歯車、３ａ 内歯歯車、３ｂ ベース部、３ｃ 外歯歯車、４ ピニオンギヤ、３１ 第１肉厚部、３２ 第２肉厚部、３５ スプライン。

Claims (2)

  1. 円環状のベース部の全周に歯車が設けられる、円環状歯車であって、
    前記ベース部は、第１の肉厚さを有する第１肉厚部と、
    前記第１の肉厚さよりも厚い第２の肉厚さを有する第２肉厚部とを有する、円環状歯車。
  2. 前記第１肉厚部および前記第２肉厚部はそれぞれ３箇所設けられるとともに、それぞれ交互に配置される、請求項１に記載の円環状歯車。
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