JP2008095724A - Contrate gear and differential device using this - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フェースギア及びこれを用いたデファレンシャル装置に関する。 The present invention relates to a face gear and a differential device using the same.
特許文献1に面歯車伝動装置が記載されている。
面歯車(フェースギア)には、相手側ギアであるピニオンギアを軸方向に正確に位置決めする必要がない上に、例えば、ベベルギア(傘歯車)を用いた装置と較べて、装置を軸方向にコンパクトにできるなどの利点がある。 The face gear does not need to accurately position the pinion gear, which is the counterpart gear, in the axial direction. In addition, for example, compared to a device using a bevel gear (bevel gear), the device is arranged in the axial direction. There are advantages such as compactness.
フェースギアの場合、ピニオンギアと等速回転する部分以外ではピニオンギアとの間で回転速度差による摩擦が生じ、これを軽減するために各歯の圧力角αを歯幅方向に亘って変える必要があり、上記文献には、フェースギアの径方向最内側部分で圧力角αを最小(α=0°)にし、径方向最外側部分で最大(α=40°)にした例が記載されている。 In the case of the face gear, friction due to the rotational speed difference occurs between the pinion gear and the pinion gear except for the part that rotates at the same speed, and it is necessary to change the pressure angle α of each tooth over the tooth width direction to reduce this. The above document describes an example in which the pressure angle α is minimized (α = 0 °) at the radially innermost portion of the face gear and maximized (α = 40 °) at the radially outermost portion. Yes.
しかし、このように圧力角αを歯幅方向で変えると、フェースギアの歯丈を、径方向最内側部分または径方向最外側部分での最低歯丈に合わせる必要が生じ、歯丈を歯幅方向で一定に形成する場合は、フェースギアの歯丈が低くなって各歯の有効部分が小さくなり、伝達可能な動力(動力伝達容量)が小さくなる。 However, when the pressure angle α is changed in the tooth width direction in this way, the tooth height of the face gear needs to be matched with the minimum tooth height in the radially innermost part or the radially outermost part, and the tooth height is changed to the tooth width. When it is formed constant in the direction, the tooth height of the face gear is lowered, the effective portion of each tooth is reduced, and the power that can be transmitted (power transmission capacity) is reduced.
上記文献は、歯幅方向で歯丈を一定にせずに、径方向最外側部分から径方向の中間部分にかけて歯丈を高くすることにより動力伝達容量を大きくすること提案している。
ところが、圧力角αを大きくするとその部分で各歯の先端(歯末)の回転方向幅が狭くなってエッジ状になり、フェースギアを形成する際に歯のエッジ状部分で応力が集中して耐久性が低下し、また、フェースギアを硬化熱処理する際にはエッジ状部分に割れが生じる恐れがある。 However, when the pressure angle α is increased, the rotational width of the tip (end of the tooth) of each tooth becomes narrower and becomes an edge, and stress is concentrated on the edge of the tooth when forming the face gear. The durability is lowered, and when the face gear is cured and heat-treated, the edge-shaped portion may be cracked.
そこで、この発明は、フェースギアのエッジ状部分の形成を防止し、フェースギアの耐久性を向上することができるフェースギアとこれを用いたデファレンシャル装置の提供を目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a face gear that can prevent the formation of an edge-shaped portion of the face gear and improve the durability of the face gear, and a differential device using the face gear.
請求項1のフェースギアは、回転中心から径方向外側に掛けて歯丈を連続的に低くすることにより、歯末頂面に回転方向幅の増大部を設けたことを特徴とする。
The face gear according to
請求項2の発明は、請求項1記載のフェースギアであって、前記増大部は、回転中心から径方向外側に掛けて前記回転方向幅が一定幅の部分を有することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the face gear according to the first aspect, the increasing portion has a portion having a constant width in the rotation direction from the rotation center to the outside in the radial direction.
請求項3の発明は、請求項1又は2記載のフェースギアであって、前記増大部を、曲面にしたことを特徴とする。 A third aspect of the present invention is the face gear according to the first or second aspect, wherein the increased portion is a curved surface.
請求項4の発明は、請求項1記載のフェースギアであって、前記増大部は、フェースギアのピッチ線から径方向外側に掛けて形成されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the face gear according to the first aspect, the increasing portion is formed to extend radially outward from a pitch line of the face gear.
請求項5のデファレンシャル装置は、原動機の駆動力を受けて回転するデフケースと、前記デフケースと共に公転するピニオンギアと、前記ピニオンギアと噛み合って前記駆動力を車輪側に伝達する一対の出力側サイドギアとを有し、前記一対の出力側サイドギアが、請求項1乃至4のいずれか1項に記載されたフェースギアであることを特徴とする。
The differential device according to
請求項1のフェースギアは、回転中心から径方向外側に掛けて歯丈を連続的に低くすることにより、歯末頂面に回転方向幅の増大部を形成している。 In the face gear according to the first aspect, the tooth height is continuously lowered from the center of rotation to the outer side in the radial direction, thereby forming an increasing portion of the width in the rotational direction on the apical surface.
フェースギアの歯丈を回転中心から径方向外側に向かって低くしていけば、歯厚の厚い部分がトップランドになり、回転方向幅の増大部を形成することができ、歯末にエッジ状部分が形成されることを防止できる。 If the tooth height of the face gear is lowered from the center of rotation toward the outside in the radial direction, the thick part of the tooth becomes the top land, and an increased part of the width in the direction of rotation can be formed, and the end of the tooth has an edge shape It is possible to prevent the portion from being formed.
従って、フェースギアを形成する際はエッジ状部分への応力集中が防止されてフェースギアの耐久性を向上することができると共に、エッジ状部分が形成されないから硬化熱処理に際して割れが生じることがなくなる。 Therefore, when the face gear is formed, stress concentration on the edge-shaped portion can be prevented, and the durability of the face gear can be improved. Further, since the edge-shaped portion is not formed, no cracking occurs during the curing heat treatment.
請求項2のフェースギアは、増大部が回転中心から径方向外側に掛けて回転方向幅が一定幅の部分を有するので、トップランドの回転方向幅が狭くなることがなく、歯末にエッジ状部分が形成されることを防止できる。 In the face gear according to the second aspect, since the increased portion has a portion with a constant width in the rotation direction from the rotation center to the outside in the radial direction, the width in the rotation direction of the top land is not narrowed, and an edge shape is formed at the end of the tooth. It is possible to prevent the portion from being formed.
請求項3のフェースギアは、増大部を曲面で構成したことにより、相手側ギアとの間で局部的な強い歯当たりが防止され、異音や振動や異常摩耗が防止される。 請求項4のフェースギアは、増大部がフェースギアのピッチ線から径方向外側に掛けて形成されているので、歯丈を低くする範囲が狭く、噛み合い効率を高く保つことができる。 In the face gear according to the third aspect, since the increased portion is formed of a curved surface, local strong tooth contact with the counterpart gear is prevented, and abnormal noise, vibration and abnormal wear are prevented. In the face gear according to the fourth aspect, since the increased portion is formed to extend radially outward from the pitch line of the face gear, the range in which the tooth height is lowered is narrow, and the meshing efficiency can be kept high.
請求項5のデファレンシャル装置は、上記の理由によって必要な動力伝達容量が得られる上に、上記のように低コストのフェースギアをサイドギアに用いたことによって低コストに構成することができる上に、ギアでの異音や振動や異常摩耗が防止され、耐久性が向上する。
The differential device according to
<一実施例>
図1と図2によってサイドギア1,3(フェースギア)及びこれらを用いたデファレンシャル装置5(本発明の一実施例)の説明をする。以下の説明の中で左右の方向はデファレンシャル装置1が用いられた4輪駆動車及び図1での左右の方向である。
<One Example>
1 and 2,
[サイドギア1,3とデファレンシャル装置5の特徴]
サイドギア1,3(フェースギア)は、回転中心から径方向外側に掛けて歯丈Hを連続的に低くすることにより、トップランド7(歯末頂面)に歯幅W(回転方向幅)の増大部105を設けたことを特徴とする。
[Features of
The
デファレンシャル装置5は、エンジン(原動機)の駆動力を受けて回転するデフケース9と、デフケース9と共に公転するピニオンギア11と、ピニオンギア11と噛み合って前記駆動力を車輪側に伝達する一対の出力側サイドギア1,3とを有することを特徴とする。
The
[デファレンシャル装置5の構成]
デファレンシャル装置5はオイル溜りが設けられたデフキャリヤに収容されており、上記のサイドギア1,3とデフケース9とピニオンギア11と、ピニオンシャフト13などから構成されている。
[Configuration of Differential Device 5]
The
デフケース9は、カバー15とケーシング本体17とをボルト19で固定して形成され、各ボス部21,23をベアリングによってデフキャリヤに支持され、各フランジ部25,27にボルト止めされたリングギアから入力するエンジンの駆動力によって回転駆動される。
The
サイドギア1,3は各ボス部29,31をカバー15とケーシング本体17の各支持部33,35で支持され、各スプライン部37,39に連結されたドライブシャフトを介して車輪側に連結されており、サイドギア1,3とカバー15及びケーシング本体17との間にはサイドギア1,3の噛み合い反力を受けるワッシャ40が配置されている。このワッシャ40には、回転軸心側から径方向外側に向かうように放射状のオイル溝42が形成されている。また、ピニオンギア11は平歯車であり、ピニオンシャフト13に支持されてサイドギア1,3と噛み合っている。ケーシング本体17には各ピニオンギア11の遠心力を受ける球面部41が形成されており、ピニオンシャフト13はケーシング本体17の貫通孔43を貫通して組み付けられ、ピン45で抜け止めされている。
In the
また、ケーシング本体17には、上記球面部41にピニオンギア11の回転軸心側から径方向外側(図1ではデフケース9の回転軸線方向)に向かう放射状のオイル溝47,49と、各オイル溝47,49と連通しサイドギア1,3とピニオンギア11との噛み合い部と対向するオイル溜り51,53が設けられ、カバー15とケーシング本体17には各オイル溜り51,53と連通する径方向のオイル溝55,57が設けられ、オイル溝55,57は各ボス部21,23の内周に開口している。また、各ボス部21,23には、内周に螺旋状のオイル溝59,61と、オイル溝59,61と外部とを連通するオイル流路63,65が設けられ、ピニオンシャフト13と各ピニオンギア11との間にはオイル溝67が設けられている。
Further, the
デフキャリヤのオイルはデフケース9の回転に伴う螺旋状オイル溝59,61のポンプ作用によって内部に吸引され、その圧力によってドライブシャフトとボス部21,23の内周及びサイドギア1,3のスプライン部37,39との間を通り、更に、遠心力を受けてサイドギア1,3とピニオンギア11との噛み合い部及びピニオンシャフト13とピニオンギア11間のオイル溝67を通ってこれらを潤滑した後、ギア1,3とギア11の噛み合いによる圧力を受け、球面部41のオイル溝47,49とオイル溜り51,53とオイル溝55,57を介してワッシャ40,40を潤滑し、オイル溝55,57からボス部21,23の内周に戻り、このような循環を繰り返して各潤滑部の潤滑・冷却を行い、特にサイドギア1,3とピニオンギア11との噛み合い部を充分に潤滑する。
The oil of the differential carrier is sucked into the inside by the pumping action of the
図2のように、デフケース9を回転させるエンジンの駆動力はピニオンシャフト13とピニオンギア11からサイドギア1,3とドライブシャフトとを介して左右の車輪に伝達される。この伝達は、噛み合い線(ピッチ線)103上でピニオンギア11とサイドギア1,3とが噛み合うことにより行われる。このサイドギア1,3のトップランド7は、歯幅Wを一定にして径方向外側に掛けて歯丈Hが連続的に低くなっている。なお、実施例のように歯幅Wは必ずしも一定歯幅Wにしなくとも良く、ピッチ線側で所定幅W1として径方向外側に向かって歯丈を低くし連続的、又は段階的に狭くなる歯幅W2,W3としても良く、この場合のW1,W2,W3の所定幅の関係は外径側にいくに従って、W1>W2>W3となる。この場合にも、本願の効果を共することができる。
As shown in FIG. 2, the driving force of the engine that rotates the
図3のように、サイドギア1,3はトップランドの回転中心側の部分101は歯型計算による基準歯型の歯丈とする歯丈Hにし、噛み合い線103を起点にして径方向外側に掛けて歯丈Hを連続的に低くし、増大部105を設けている。この増大部105は、回転中心から径方向外側に掛けて歯幅Wが一定幅となっている。また、図3(b)に示すサイドギア1,3では、増大部105の傾斜面を直線的に形成しており、図3(c)に示すサイドギア1,3では、増大部105の傾斜面を曲面にしている。なお、図3において、破線107は歯丈Hを低くしない従来のフェースギアの形状を示している。サイドギア1,3は、このように歯幅Wの増大部105を設けたことによって、エッジ状部分の形成を防止しながら、上記のようなエンジンの駆動力を伝達するに必要な動力伝達容量を得ている。
As shown in FIG. 3, the
なお、サイドギア1,3は、必要に応じて歯丈Hを低くする起点をトップランド7の径方向最内側部109に設定し、トップランド7の全体に亘り径方向外側に掛けて歯丈Hを低くしてもよい。また、トップランド7の幅である歯幅Wは、例えば、硬化熱処理の硬化層深さとの関係を考慮し、また、鍛造加工する場合にはワーク材の塑性流動性、鍛造型の型寿命を考慮することになるが、0<W<1×m(m:モジュール)の範囲で設定されることが望ましい。
The side gears 1 and 3 set the starting point for lowering the tooth height H as necessary at the radially
[サイドギア1,3及びデファレンシャル装置5の効果]
サイドギア1,3は次のような効果が得られる。
[Effects of side gears 1 and 3 and differential device 5]
The side gears 1 and 3 have the following effects.
歯幅Wが狭くなる径方向外側に掛けて歯丈Hを連続的に低くしトップランド7に増大部105を設けたことにより、歯末にエッジ状部分が形成されることを防止したので、エッジ状部分による応力集中が防止されてフェースギアの耐久性が向上する。また、歯型形成の一手段として、鍛造型を用いる場合には鍛造型の歯底形状がエッジ状にならずに済むので鍛造型の寿命が長くなると共に、フェースギアの歯末頂面にエッジ状部分が形成されないからフェースギアの硬化熱処理に際してサイドギア1,3に割れが生じることがなくなり、歩留まりが大きく改善され、それだけ製造コストが低減される。
Since the tooth height H is continuously lowered and the increased
また、増大部105を曲面で構成することにより、ピニオンギア11との間で強い歯当たりが防止され、異音や振動や異常摩耗が防止される。
Further, by configuring the increasing
また、本発明はエッジ状部分の形成を防止する範囲で歯丈Hを低くするものであって、サイドギア1,3の有効歯車(許容荷重)は損なわれず、ピニオンギア11との噛み合い効率に影響を与えない。さらに、サイドギア1,3は径方向の噛み合い線103を起点にして歯丈Hを低くしており、歯丈Hを低くする範囲が狭いから、噛み合い効率がそれだけ高く保たれる。
Further, the present invention reduces the tooth height H within a range in which the formation of the edge-shaped portion is prevented, and the effective gears (allowable load) of the side gears 1 and 3 are not impaired and the meshing efficiency with the
デファレンシャル装置5は、上記の理由により、必要な動力伝達容量が得られ、低コストなサイドギア1,3を用いたことによってそれだけ低コストに構成できる上に、ギア1,3,11での異音や振動や異常摩耗が防止され、耐久性が向上する。
The
また、フェースギアの特質により、ピニオンギア11をサイドギア1,3に対して軸方向に正確に位置決めする必要がなく、それだけ組付けが容易でコストを低減できる上に、デファレンシャル装置5の軸方向にコンパクトになって車載性が向上する。
Further, due to the characteristics of the face gear, it is not necessary to accurately position the
[本発明の範囲に含まれる他の態様]
本発明のフェースギアは、デファレンシャル装置以外にも、ギア伝動機構を用いる動力断続装置に広く適用することができる。
[Other embodiments within the scope of the present invention]
The face gear of the present invention can be widely applied to a power interrupting device using a gear transmission mechanism in addition to a differential device.
1,3 サイドギア(フェースギア)
5 デファレンシャル装置
7 トップランド(歯末頂面)
9 デフケース
11 ピニオンギア
13 ピニオンシャフト
105 増大部
H 歯丈
W 歯幅(回転方向幅)
1,3 Side gear (face gear)
5
9
Claims (5)
前記増大部は、回転中心から径方向外側に掛けて前記回転方向幅が一定幅の部分を有することを特徴とするフェースギア。 The face gear according to claim 1,
The face gear according to claim 1, wherein the increasing portion has a portion having a constant width in the rotation direction from the rotation center to the outside in the radial direction.
前記増大部を、曲面にしたことを特徴とするフェースギア。 The face gear according to claim 1 or 2,
A face gear characterized in that the increased portion is curved.
前記増大部は、フェースギアのピッチ線から径方向外側に掛けて形成されていることを特徴とするフェースギア。 The face gear according to claim 1,
The face gear is characterized in that the increasing portion is formed to hang radially outward from a pitch line of the face gear.
前記一対の出力側サイドギアが、請求項1乃至4のいずれか1項に記載されたフェースギアであることを特徴とするデファレンシャル装置。 A differential case that rotates in response to the driving force of the prime mover, a pinion gear that revolves together with the differential case, and a pair of output side gears that mesh with the pinion gear and transmit the driving force to the wheel side;
The differential gear according to any one of claims 1 to 4, wherein the pair of output side gears is the face gear according to any one of claims 1 to 4.
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