JP2008215382A - ヘリカルギヤ及びこれを備えた遊星歯車機構、並びに車両用差動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラネタリキャリアの磨耗及び騒音・振動の発生を抑制することができる遊星歯車機構を提供する。
【解決手段】遊星歯車２と、遊星歯車２を自転可能に保持するプラネタリキャリア３と、遊星歯車２に噛合する内歯車４と、内歯車４と同一の軸線上で遊星歯車２に噛合する太陽歯車５とを備えた遊星歯車機構において、遊星歯車２，内歯車４及び太陽歯車５は、螺旋状の歯筋をもつギヤ部２１を有し、遊星歯車２は、ギヤ部２１の歯面２２とギヤ外周面２３との間に介在する部位に面取りが施された第１面取り部２４、及びギヤ部２１のギヤ端面２５の鋭角部側２６と歯面２２との間に介在する部位にギヤ外周面２３まで及ばない面取りが施された第２面取り部２８を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヘリカルギヤ及びこれを備えた遊星歯車機構、並びに車両用差動装置に関し、特に遊星歯車として用いられるヘリカルギヤ及びこれを備えた遊星歯車機構、並びに車両用差動装置に関する。

従来の車両用差動装置として、例えばプラネタリギヤ式差動装置からなるものがある（特許文献１）。

この車両用差動装置は、遊星歯車を自転可能に収容保持する入力部材としてのプラネタリキャリアと、プラネタリキャリア上の遊星歯車に噛合する第１出力部材としての内歯車と、内歯車と同一の軸線上で遊星歯車に噛合する第２出力部材としての太陽歯車と、太陽歯車，内歯車，及び遊星歯車を収容したプラネタリキャリアを収容するデフケースとを備えている。

プラネタリキャリアは、デフケースの回転力を受けて回転し、この回転力を遊星歯車から太陽歯車と内歯車に伝達する。内歯車は、遊星歯車の回転力を受けて回転し、この回転力をリヤ車軸（出力軸）に伝達する。太陽歯車は、遊星歯車の回転力を受けて回転し、この回転力をフロント車軸（出力軸）に伝達する。デフケースは、車両のエンジン側からのトルクを受けて回転し、この回転力をプラネタリキャリアに伝達する。

以上の構成により、車両のエンジン側からのトルクがデフケースに入力されると、デフケースが回転軸線の回りに回転する。デフケースが回転すると、この回転力がプラネタリキャリアに伝達され、さらにプラネタリキャリアから遊星歯車を介して内歯車及び太陽歯車に伝達される。

この場合、太陽歯車にはフロント車軸が、また内歯車にはリヤ車軸がそれぞれ連結されているため、エンジン側のトルクがデフケース，プラネタリギヤ，遊星歯車及び太陽歯車を介してフロント車軸に伝達されるとともに、デフケース，プラネタリキャリア，遊星歯車及び内歯車を介してリヤ車軸に伝達される。

ところで、この種の車両用差動装置においては、遊星歯車と、これに噛合する内歯車及び太陽歯車とがヘリカルギヤによって形成されている。これら歯車のうち図６に示す遊星歯車６０１は、プラネタリキャリア（図示せず）におけるトルク伝達面（ギヤ収容空間の内周面）の磨耗を抑制する目的から、ギヤ外周面（摺動面）６０２と歯面６０３との間に介在する部位６０４に面取り（歯先面取り）が施されている。

また、遊星歯車６０１においては、ギヤ端面６０５の鋭角部側６０６及び鈍角部側６０７のうち鋭角部側６０６と歯面６０３との間に介在する部位６０８にも面取りが施されている。これは、部位６０８に面取りが施されないと、遊星歯車６０１が内歯車及び太陽歯車から受ける噛み合い反力によって鋭角部側６０６にクラックが発生してしまうからである。なお、ギヤ外周面６０２と部位６０８（面取り部）とのなす角は、ギヤ外周面６０２と部位６０４（面取り部）とのなす角よりも小さい。また、鋭角部側６０６とは、螺旋状の歯筋に対してギヤ端面６０５のなす角が鋭角になる側における歯面６０３とギヤ端面６０５との交差部をいい、鈍角部側６０７とは、螺旋状の歯筋に対してギヤ端面６０５のなす角が鈍角になる側における歯面６０３とギヤ端面６０５との交差部をいう。
特開２００４−３２４７３６号公報（図１０）

しかし、特許文献１によると、使用時にプラネタリキャリアの磨耗のみならず騒音・振動が発生し、このためプラネタリキャリアの磨耗及び騒音・振動の発生を抑制することができる車両用差動装置の出現が要望されていた。

そこで、本発明者等は、プラネタリキャリアの磨耗及び騒音・振動の発生原因を探求すべく検討を開始したが、その過程でギヤ端面６０５の鋭角部側６０６と歯面６０３との間に介在する部位６０８に施された面取りが図７（図６の要部を拡大して示す斜視図）に示すようにギヤ外周面６０２の一部まで及び、この部位近傍に新たに形成されたエッジ６０９がプラネタリキャリアを磨耗するとともに、騒音・振動を発生させていることを見出した。

従って、本発明の目的は、プラネタリキャリアの磨耗及び騒音・振動の発生を抑制することができるヘリカルギヤ及びこれを備えた遊星歯車機構、並びに車両用差動装置を提供することにある。

（１）本発明は、上記目的を達成するために、螺旋状の歯筋をもつギヤ部を有し、前記ギヤ部の歯面とギヤ外周面との間に介在する部位に面取りが施された第１面取り部、及び前記ギヤ部のギヤ端面の鋭角部側と前記歯面との間に介在する部位に前記ギヤ外周面まで及ばない面取りが施された第２面取り部を含むことを特徴とするヘリカルギヤを提供する。

（２）本発明は、上記目的を達成するために、遊星歯車と、前記遊星歯車を自転可能に保持するプラネタリキャリアと、前記遊星歯車に噛合する内歯車と、前記内歯車と同一の軸線上で前記遊星歯車に噛合する太陽歯車とを備えた遊星歯車機構において、前記遊星歯車，前記内歯車及び前記太陽歯車は、螺旋状の歯筋をもつギヤ部を有し、前記遊星歯車は、前記ギヤ部の歯面とギヤ外周面との間に介在する部位に面取りが施された第１面取り部、及び前記ギヤ部のギヤ端面の鋭角部側と前記歯面との間に介在する部位に前記ギヤ外周面まで及ばない面取りが施された第２面取り部を含むことを特徴とする遊星歯車機構を提供する。

（３）本発明は、上記目的を達成するために、遊星歯車、前記遊星歯車を自転可能に保持するプラネタリキャリア、前記遊星歯車に噛合する内歯車、及び前記内歯車と同一の軸線上で前記遊星歯車に噛合する太陽歯車を有し、車両の駆動力を１対の出力軸に分配する遊星歯車機構を備えた車両用差動装置において、前記遊星歯車機構は、前記遊星歯車，前記内歯車及び前記太陽歯車が螺旋状の歯筋をもつギヤ部を有し、前記遊星歯車は、前記ギヤ部の歯面とギヤ外周面との間に介在する部位に面取りが施された第１面取り部、及び前記ギヤ部のギヤ端面の鋭角部側と前記歯面との間に介在する部位に前記ギヤ外周面まで及ばない面取りが施された第２面取り部を含むことを特徴とする車両用差動装置を提供する。

本発明によると、プラネタリキャリアの磨耗及び騒音・振動の発生を抑制することができる。

[実施の形態]
図１は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置の全体を説明するために示す断面図である。図２は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置のギヤ噛合状態（遊星歯車機構）を示す断面図である。図３は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置のプラネタリキャリアに対する遊星歯車の保持状態を示す斜視図である。図４は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置に用いられる遊星歯車の全体を示す斜視図である。図５は、図４の要部を拡大して示す斜視図である。

（車両用差動装置の全体構成）
図１及び図２において、符号１で示す車両用差動装置は、複数の遊星歯車２と、これら複数の遊星歯車２を自転可能に保持する入力部材としてのプラネタリキャリア３と、このプラネタリキャリア３における複数の遊星歯車２に噛合する第１出力部材としての内歯車４と、この内歯車４と同一の軸線上で複数の遊星歯車２に噛合する第２出力部材としての太陽歯車５と、この太陽歯車５，内歯車４，プラネタリキャリア３及び複数の遊星歯車２を収容するデフケース６とから大略構成されている。

（遊星歯車２の構成）
遊星歯車２は、図１及び図４に示すように、軸線両方向に開口する中空部２０及び螺旋状の歯筋をもつギヤ部２１を有するヘリカルギヤからなり、太陽歯車５と内歯車４との間に配置され、かつプラネタリキャリア３に自転可能に保持されている。そして、デフケース６（プラネタリキャリア３）の回転力を受けて回転（公転又は自転）するように構成されている。遊星歯車２には、図５に示すように、ギヤ部２１における歯面２２と摺動面としてのギヤ外周面（歯先面）２３との間に介在する部位に面取りを施すことにより第１面取り部２４が、ギヤ部２１におけるギヤ端面２５の鋭角部側２６，鈍角部側２７のうち鋭角部側２６と歯面２２との間に介在する部位にギヤ外周面２３まで及ばない面取りを第１面取り部２４に隣接して施すことにより第２面取り部２８がそれぞれ形成されている。また、遊星歯車２には、ギヤ部２１におけるギヤ端面２５とギヤ外周面２３との間に介在する部位に面取りを施すことにより曲面状の第３面取り部２９が形成されている。

なお、第３面取り部２９はギヤ加工前に形成され、ギヤ加工後に第１面取り部２４が形成され、次いで第２面取り部２８の形成が行われる。

（プラネタリキャリア３の構成）
プラネタリキャリア３は、図１〜図３に示すように、キャリア基部３０及びギヤ保持部３１を有し、内歯車４に並列して配置され、かつデフケース６内に収容されている。そして、回転軸線Ｏの回りに回転し得るように構成されている。

キャリア基部３０は、図１及び図３に示すように、回転軸線Ｏと一致する軸線をもつ環状体によって形成されている。キャリア基部３０には、デフケース６のシャフト挿通孔６０の軸線と同一の軸線をもつシャフト挿通孔（支持孔）３２が設けられている。シャフト挿通孔３２の内側開口周縁には、円周方向に沿うスラストワッシャ受部３３が設けられている。スラストワッシャ受部３３には、円周方向に等間隔（１８０°）をもって並列する１対の切り欠き３４（１個のみ図示）、及びこれら切り欠き３４に連通するスラストワッシャ係止用の凹部３５が設けられている。キャリア基部３０の外周面には、デフケース６のスプライン嵌合部６１に連結するスプライン嵌合部３６が設けられている。これにより、プラネタリキャリア３がデフケース６と共に回転軸線Ｏの回りに回転可能となる。

ギヤ保持部３１は、図１及び図３に示すように、スラストワッシャ受部３３の外周囲に円周方向に等間隔をもって複数個（実施の形態では８個）並設され、かつキャリア基部３０の内端面に突設されている。これら複数個のギヤ保持部３１のうち互いに隣り合う２つのギヤ保持部間には、遊星歯車２を自転可能に収容する収容空間３７が設けられている。収容空間３７の内面３８は、エンジン側のトルクを遊星歯車２に伝達するトルク伝達面として機能し、遊星歯車２のギヤ外周面２３に適合する曲率面で形成されている。トルク伝達面３８の内径は、ギヤ保持部３１の径方向の厚さより大きい寸法に設定されている。これにより、遊星歯車２の一部がギヤ保持部３１の内側と外側に露出して太陽歯車６と内歯車４に噛合するように構成されている。

(内歯車４の構成)
内歯車４は、図１及び図２に示すように、シャフト連結部材４０及びギヤ部材４１からなり、デフケース６内に回転自在に配置されている。そして、回転軸線Ｏの回りに回転し得るように構成されている。内歯車４の背面とデフケース６の底面との間には、スラストワッシャ４２が介装されている。

シャフト連結部材４０は、図１に示すように、外周面にフランジ４３を有し、デフケース４の回転軸線Ｏ上に配置され、全体が円筒体によって形成されている。そして、遊星歯車２からの回転力を受けたギヤ部材４１を介してフロント車軸（図示せず）に出力するように構成されている。シャフト連結部材４０の内周面にはフロント車軸連結用の出力軸（図示せず）を車軸方向に移動可能に連結する第１スプライン嵌合部４４が、また外周面にはギヤ部材４１を車軸方向に移動可能に連結する第２スプライン嵌合部４５がそれぞれ設けられている。シャフト連結部材４０のフランジ端面と太陽歯車５の軸線方向一方側端面との間には、スラストワッシャ４６が介装されている。

ギヤ部材４１は、図１に示すように、遊星歯車２に噛合するヘリカルギヤからなり、全体がシャフト連結部材４０の外径より大きい内径をもつ有底円筒体によって形成されている。ギヤ部材４１には、シャフト連結部材４０の第２スプライン嵌合部４５に対応するスプライン嵌合部４７が設けられている。ギヤ部材４１の底面と遊星歯車２の軸線方向一方側端面との間にはスラストワッシャ４８が介装されている。スラストワッシャ４８には、内歯車４（シャフト連結部材４０）との干渉を回避するための切り欠き４９が設けられている。

（太陽歯車５の構成）
太陽歯車５は、遊星歯車２に噛合するヘリカルギヤからなり、シャフト連結部材４１の外周囲に車軸回りに回転自在に配置され、全体がデフケース４の回転軸線Ｏと同一の軸線をもつ円筒体によって形成されている。そして、遊星歯車２からの回転力を受け、リヤ車軸（図示せず）に出力するように構成されている。太陽歯車５の内周面には、リヤ車軸連結用の出力軸（図示せず）を連結するスプライン嵌合部５０が設けられている。太陽歯車５の軸線方向他方側端面とプラネタリキャリア３のキャリア基部３０（スラストワッシャ受部３３）との間には、スラストワッシャ５１，５２が各片側端面を互いに接触させて介装されている。

（デフケース６の構成）
デフケース６は、回転軸線Ｏと一致する軸線をもつシャフト挿通孔（支持孔）６０を一方側端部に有し、他方側に開口する有底円筒状の構造体によって形成されている。そして、エンジン側のトルクを受けて回転軸線Ｏ（車軸）の回りに回転するように構成されている。デフケース６の開口端部内周面には、プラネタリキャリア移動規制用のリングボルト６２をねじ止めするねじ部６３、及びこのねじ部６３の終端部位に隣接するスプライン嵌合部６１が設けられている。デフケース６の開口端部外周面には、エンジン側のトルクを受けるスプライン嵌合部６４が設けられている。

〔車両用差動装置１の動作〕
車両のエンジン側からのトルクがスプライン嵌合部６４を介してデフケース６に入力されると、プラネタリキャリア３がデフケース６と共に回転軸線Ｏの回りに回転する。プラネタリキャリア３が回転すると、この回転力が遊星歯車２に伝達され、さらに遊星歯車２を介して内歯車４と太陽歯車５とに伝達される。

この場合、内歯車４（シャフト連結部材４０）にはフロント車軸連結用の出力軸が、また太陽歯車５にはリヤ車軸連結用の出力軸がそれぞれ連結されているため、エンジン側からのトルクが車両の運転状況に応じて差動分配され、デフケース６・プラネタリキャリア３・遊星歯車２・内歯車４を介してフロント車軸連結用の出力軸に伝達されるとともに、デフケース６・プラネタリキャリア３・遊星歯車２・太陽歯車５を介してリヤ車軸連結用の出力軸に伝達される。

ここで、遊星歯車２がプラネタリキャリア３（ギヤ保持部３１）の収容空間３７で自転すると、フロント車軸連結用の出力軸及びリヤ車軸連結用の出力軸のうち一方の出力軸が高速回転し、他方の出力軸が低速回転する。また、遊星歯車２がプラネタリキャリア３と共に公転すると、両出力軸が同一速度で回転する。

このように構成された車両用差動装置１においては、トルクの差動分配時に遊星歯車２が自転し、そのギヤ外周面２３がプラネタリキャリア３（収容空間３７）の内面（トルク伝達面）３８を摺動するが、ギヤ部２１における歯面２２とギヤ外周面２３との間に介在する部位には第１面取り部２４が、ギヤ部２１におけるギヤ端面２５とギヤ外周面２３との間に介在する部位には第３面取り部２９がそれぞれ形成されているため、遊星歯車２の摺動によるプラネタリキャリア３におけるトルク伝達面３８の磨耗を抑制することができる。また、ギヤ部２１におけるギヤ端面２５の鋭角部側２６と歯面２２との間に介在する部位には第２面取り部２８が形成されているため、遊星歯車２のクラックの発生を確実に抑制することができる。この場合、第２面取り部２８が第１面取り部２４に隣接してギヤ外周面２３には及ばない部位に形成されているため、従来のようにはエッジがギヤ外周面２３に形成されず、遊星歯車２の摺動によるプラネタリキャリア３におけるトルク伝達面３８の磨耗及び騒音・振動を発生を抑制することができる。

[実施の形態の効果]
以上説明した実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。

ギヤ部２１におけるギヤ端面２５の鋭角部側２６と歯面２２との間に介在する部位にはギヤ外周面２３に及ばない第２面取り部２８が形成されているため、従来のようにはエッジがギヤ外周面に形成されず、プラネタリキャリアの磨耗及び騒音・振動の発生を抑制することができる。

以上、本発明の車両用差動装置（遊星歯車機構）を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。

（１）本実施の形態では、入力部材としてプラネタリキャリア３、第１出力部材として内歯車４、第２出力部材として太陽歯車５である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、入力部材としてプラネタリキャリア、第１出力部材として太陽歯車、第２出力部材として内歯車であってもよい。また、入力部材として内歯車、第１出力部材として太陽歯車又はプラネタリキャリア、第２出力部材としてプラネタリキャリア又は太陽歯車であってもよく、さらには入力部材として太陽歯車、第１出力部材としてプラネタリキャリア又は内歯車、第２出力部材として内歯車又はプラネタリキャリアであっても実施可能である。

（２）本実施の形態では、プラネタリキャリア３が８個の遊星歯車２を保持する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、遊星歯車のギヤ径を適宜変更することにより８個未満あるいは９個以上の遊星歯車をプラネタリキャリアに保持することができる。この場合、遊星歯車を収容する収容空間をその個数に応じてプラネタリキャリアに設ける必要がある。

（３）本実施の形態では、内歯車４及び太陽歯車５に噛合する遊星歯車２を保持するプラネタリキャリア３を備えた車両用差動装置１に適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、内歯車４に噛合する第１遊星歯車、及び太陽歯車５に噛合する第２遊星歯車を保持するプラネタリキャリアを備えた車両用差動装置に適用することもできる。この場合、プラネタリキャリアには、第１遊星歯車を収容する第１収容空間、及び第２遊星歯車を収容する第２収容空間が設けられている。第１収容空間は、プラネタリキャリアの外側に配置され、内歯車４に向かって開放されている。第２収容空間は、プラネタリキャリア（第１収容空間）の内側に配置され、太陽歯車５に向かって開放されている。第２収容空間及び第１収容空間は互いに連通されている。

本発明の実施の形態に係る車両用差動装置の全体を説明するために示す断面図。 本発明の実施の形態に係る車両用差動装置のギヤ噛合状態（遊星歯車機構）を示す断面図。 本発明の実施の形態に係る車両用差動装置のプラネタリキャリアに対する遊星歯車の保持状態を示す斜視図。 本発明の実施の形態に係る車両用差動装置に用いられる遊星歯車の全体を示す斜視図。 図４の要部を拡大して示す斜視図。 従来における遊星歯車の全体を示す斜視図。 図６の要部を拡大して示す斜視図。

符号の説明

１…車両差動装置
２…遊星歯車、２０…中空部、２１…ギヤ部、２２…歯面、２３…ギヤ外周面、２４…第１面取り部、２５…ギヤ端面、２６…鋭角部側、２７…鈍角部側、２８…第２面取り部、２９…第３面取り部
３…プラネタリキャリア、３０…キャリア基部、３１…ギヤ保持部、３２…シャフト挿通孔（支持孔）、３３…スラストワッシャ受部、３４…切り欠き、３５…凹部、３６…スプライン嵌合部、３７…収容空間、３８…内面（トルク伝達面）
４…内歯車、４０…シャフト連結部材、４１…ギヤ部材、４２…スラストワッシャ、４３…フランジ、４４…第１スプライン嵌合部、４５…第２スプライン嵌合部、４６……スラストワッシャ、４７…スプライン嵌合部、４８…スラストワッシャ、４９…切り欠き
５…太陽歯車、５０…スプライン嵌合部、５１，５２…スラストワッシャ
６…デフケース、６０…シャフト挿通孔（支持孔）、６１…スプライン嵌合部、６２…リングボルト、６３…ねじ部、６４…スプライン嵌合部
Ｏ…回転軸線
６０１…遊星歯車、６０２…ギヤ外周面、６０３…歯面、６０４…部位、６０５…ギヤ端面、６０６…鋭角部側、６０７…鈍角部側、６０８…部位、６０９…エッジ

Claims (4)

1. 螺旋状の歯筋をもつギヤ部を有し、
   前記ギヤ部の歯面とギヤ外周面との間に介在する部位に面取りが施された第１面取り部、及び前記ギヤ部のギヤ端面の鋭角部側と前記歯面との間に介在する部位に前記ギヤ外周面まで及ばない面取りが施された第２面取り部を含む
   ことを特徴とするヘリカルギヤ。
2. 遊星歯車と、
   前記遊星歯車を自転可能に保持するプラネタリキャリアと、
   前記遊星歯車に噛合する内歯車と、
   前記内歯車と同一の軸線上で前記遊星歯車に噛合する太陽歯車とを備えた遊星歯車機構において、
   前記遊星歯車，前記内歯車及び前記太陽歯車は、螺旋状の歯筋をもつギヤ部を有し、
   前記遊星歯車は、前記ギヤ部の歯面とギヤ外周面との間に介在する部位に面取りが施された第１面取り部、及び前記ギヤ部のギヤ端面の鋭角部側と前記歯面との間に介在する部位に前記ギヤ外周面まで及ばない面取りが施された第２面取り部を含む
   ことを特徴とする遊星歯車機構。
3. 前記プラネタリキャリアは、前記遊星歯車の前記ギヤ外周面に適合する曲率面で形成されたトルク伝達面を有する請求項２に記載の遊星歯車機構。
4. 遊星歯車、前記遊星歯車を自転可能に保持するプラネタリキャリア、前記遊星歯車に噛合する内歯車、及び前記内歯車と同一の軸線上で前記遊星歯車に噛合する太陽歯車を有し、車両の駆動力を１対の出力軸に分配する遊星歯車機構を備えた車両用差動装置において、
   前記遊星歯車機構は、前記遊星歯車，前記内歯車及び前記太陽歯車が螺旋状の歯筋をもつギヤ部を有し、
   前記遊星歯車は、前記ギヤ部の歯面とギヤ外周面との間に介在する部位に面取りが施された第１面取り部、及び前記ギヤ部のギヤ端面の鋭角部側と前記歯面との間に介在する部位に前記ギヤ外周面まで及ばない面取りが施された第２面取り部を含む
   ことを特徴とする車両用差動装置。

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