JP2008298231A

JP2008298231A - 最終減速装置

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Publication number: JP2008298231A
Application number: JP2007146986A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Hirase; 浩美平瀬
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2007-06-01
Filing date: 2007-06-01
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2027-06-01
Also published as: US7988583B2; US20080300085A1; JP4850129B2; EP1998080B1; EP1998080A2; EP1998080A3

Abstract

【課題】直交軸ギヤと、遊星歯車を用いた減速機構部とを備えた最終減速装置において、コンパクトでありながら、各種歯車の歯当たりの安定化による効率向上並びに異音発生の低減化を図る。
【解決手段】直交軸ギヤ１２のベベルリングギヤ１２２の径方向とディファレンシャルケース１４１との間に、ラジアル負荷能力が大きいラジアル軸受２０、具体的には円筒ころ軸受を配設すると共に、このラジアル軸受２０のインナレース側方及びこのインナレースが嵌合したディファレンシャルケース１４１の嵌合部１４１ａの側方と、サンギヤ１３１の軸端部との間に、アキシアル負荷能力が大きいスラスト軸受２１、具体的にはスラスト玉軸受またはスラストころ軸受を配設し、かつベベルリングギヤ１２２と減速機構部１３のプラネタリキャリア１３４との間に、アキシアル負荷能力が大きいスラスト軸受２３、具体的にはスラスト玉軸受またはスラストころ軸受を配設する。
【選択図】図１

Description

本発明は、最終減速装置に関し、特に、直交軸ギヤと、遊星歯車を用いた減速機構部とを備えた最終減速装置に関する。

従来、最終減速装置の直交軸ギヤにあっては、図３に示されるように、食い違い歯車、所謂ハイポイドギヤが用いられてきたが（例えば、特許文献１参照）、ハイポイドギヤは、オフセットが大きくなるにつれて低負荷時のフリクションが増加してしまう。そこで、図４に示されるように、ハイポイドギヤの代わりにオフセット０の交差軸歯車、所謂ベベルギヤやスパイラルベベルギヤ(1)を用いると共に、ベベルギヤ(1)と差動歯車機構部(2)との間に遊星歯車を用いた減速機構部(3)を介設することによって、最終減速装置の効率を改善することが考えられる（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−４０３３９号公報特開昭６４−６５４８号公報

しかしながら、上記特許文献２の最終減速装置にあっては、図４に示されるように、ベベルリングギヤ(4)とサンギヤ(5)とを連ねるハウジング(6)が、差動箱(7)を介して左右の出力軸(8)，(8)に跨がった状態で支持されている。このため、最終減速装置の大型化や重量増加を招くという問題があった。

そこで、このような問題を解決するために、図５に示されるように、ハウジング(6)を左右の出力軸(8)，(8)のうち一方の出力軸に支持されるように形成して、最終減速装置のコンパクト化を図ることが考えられる。しかしながら、装置のコンパクト化に伴ってベベルリングギヤ(4)や減速機構部(3)のインターナルギヤ(9)が片持ち支持されることとなるので、ベベルリングギヤ(4)やインターナルギヤ(9)の支持剛性を高めないと、動力伝達時に、ベベルリングギヤ(4)の回転が不安定になって歯当たり不良が発生したり、減速機構部(3)のプラネタリギヤ(10)などの同軸度が不良となり、効率が低下したり、異音が発生するという問題が生じる。

本発明は、こうした事情に鑑みてなされたものであり、コンパクトでありながら、各種歯車の歯当たりの安定化による効率向上並びに異音発生の低減化を図ることができる最終減速装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、入力軸から伝達された回転駆動力を、出力ギヤが差動歯車機構部のディファレンシャルケースに同軸上に配置された直交軸ギヤによって９０度曲げたのち、前記ディファレンシャルケースに同軸上に配置され、かつ前記直交軸ギヤの出力ギヤに連なったサンギヤが入力、かつインターナルギヤが固定、かつプラネタリキャリアが出力に割り当てられた減速機構部を介して前記ディファレンシャルケースに伝達すると共に、前記ディファレンシャルケースの内部で前記ディファレンシャルケースと一体的に回転する差動小歯車と、前記差動小歯車に噛み合う差動大歯車とによって、左右の出力軸に伝達する最終減速装置において、
前記直交軸ギヤの出力ギヤの径方向と前記ディファレンシャルケースとの間に、ラジアル負荷能力が大きい第１の軸受部材を配設し、かつ前記第１の軸受部材のインナレース及び前記ディファレンシャルケースと前記サンギヤとの間に、アキシアル負荷能力が大きい第２の軸受部材を配設し、かつ前記直交軸ギヤの出力ギヤと前記プラネタリキャリアとの間に、アキシアル負荷能力が大きい第３の軸受部材を配設したことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、動力伝達時に直交軸ギヤの出力ギヤにかかるラジアル荷重は第１の軸受部材が受け、アキシアル荷重は第１及び第２の軸受部材が分散して受けるようになる。これにより、最終減速装置の大型化や重量増加を招くことなく直交軸ギヤの出力ギヤの支持剛性を増加させることができるようになる。その結果、直交軸ギヤの出力ギヤが回転する際の軸ぶれがなくなり、回転がより安定化すると共に歯当たり不良が防止されるので、直交軸ギヤにおける歯当たり音を大幅に低減することができるようになる。

上記目的を達成するため請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成において、前記最終減速装置の外殻をなすケース本体に取り付けられ、かつ前記ディファレンシャルケースを回転可能に支持する第４の軸受部材を保持する保持部材の外周面部にインロー部を形成すると共に、前記インロー部に嵌合する嵌合部を前記インターナルギヤに形成し、前記インロー部に前記嵌合部を嵌合させた状態で、前記インターナルギヤを前記ケース本体に固定することを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、インターナルギヤは、その嵌合部が保持部材のインロー部に嵌合することによって、位置決め精度及び支持剛性が向上した状態で、ケース本体に固定されることとなる。これにより、左右の出力軸やプラネタリギヤに対するインターナルギヤの同軸性能や支持剛性をより向上させることができるようになるので、減速歯車機構における各種歯車の噛み合い精度の向上及び歯当たり音の低減が図られることとなる。

本発明の最終減速装置によれば、ケース本体を大型化することなくベベルリングギヤやインターナルギヤの支持剛性を高めることができるので、動力伝達時における各種歯車の歯当たり不良が低減すると共に、遊星歯車機構における同軸度の不良を低減した効率の良い最終減速装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る最終減速装置について図１、２を参照して詳細に説明する。図１は、この最終減速装置の一実施形態を示した断面図、図２は、図１の側面図である。

図１に示されるように、この発明による最終減速装置１１は、直交軸ギヤ１２、遊星歯車を用いた減速機構部１３、差動歯車機構部１４を備えている。
なお、図１，２の最終減速装置１１にあっては、図示しない縦置きエンジンに連なったケース本体としてのトランスミッションケース１５内に配置された状態を示しており、図１における紙面下側が前方、上側が後方、図２における紙面右側が前方となっている。

直交軸ギヤ１２は、ベベルピニオンギヤ１２１と、このベベルピニオンギヤ１２１に噛み合うベベルリングギヤ１２２とを備えている。ベベルピニオンギヤ１２１は、最終減速装置１１の外殻をなすトランスミッションケース１５に回転可能に支持された入力軸１６の前端部に一体的に設けられている。また、ベベルリングギヤ１２２は、差動歯車機構部１４のディファレンシャルケース１４１の径方向において同軸上に配設されている。

減速機構部１３は、ベベルリングギヤ１２２に一体的に連なると共にディファレンシャルケース１４１に相対回転可能に支持されたサンギヤ１３１と、トランスミッションケース１５に固定されたインターナルギヤ１３２と、サンギヤ１３１及びインターナルギヤ１３２に噛み合うプラネタリギヤ１３３と、プラネタリギヤ１３３を回転可能に支持すると共にディファレンシャルケース１４１に一体的に連なったプラネタリキャリア１３４とを備えている。

差動歯車機構部１４は、プラネタリキャリア１３４が一体的に連なると共にトランスミッションケース１５に回転可能に支持されたディファレンシャルケース１４１と、ディファレンシャルケース１４１内においてストレートピン１４２により抜け止め固定されたピニオンシャフト１４３と、ピニオンシャフト１４３に回転可能に支持された差動小歯車としての一対のディファレンシャルベベルピニオン１４４，１４４と、これらディファレンシャルベベルピニオン１４４，１４４に噛み合うと共に左右の出力軸１７，１８に連なった差動大歯車としての左右一対のディファレンシャルベベルギヤ１４５，１４５とを備えている。

詳述すると、入力軸１６は、エンジン等の回転駆動力を伝達する動力伝達軸であって、その出力側（ベベルギヤ側）１６ａが、トランスミッションケース１５内の左右支持部１５ａ，１５ｂ間に配置されたアンギュラ玉軸受１９（背面組合わせ）を介して回転可能に支持されている。このアンギュラ玉軸受１９は、アキシアル荷重とラジアル荷重との合成荷重を受けるのに適し、かつモーメント剛性が高いため用いられている。また、この入力軸１６の軸心方向と、左右の出力軸１７，１８の軸心方向とは直交していると共に、入力軸１６の出力側１６ａの軸端部は、左側の出力軸１７に対して近接配置されている。そして、この入力軸１６の出力側１６ａの軸端部に、ベベルピニオンギヤ１２１が一体的に形成されている。このベベルピニオンギヤ１２１に噛み合うベベルリングギヤ１２２は、連結部材１２３を介してサンギヤ１３１に一体的に連なっている。なお、ここでは、連結部材１２３をベベルリングギヤ１２２の一部としてみなしている。

そして、ベベルリングギヤ１２２は、第１の軸受部材としてのラジアル軸受２０、第２の軸受部材としてのスラスト軸受２１及びブッシュ２２を介してディファレンシャルケース１４１に相対回転可能に支持されている。さらに、ベベルリングギヤ１２２とプラネタリキャリア１３４との間には、第３の軸受部材としてのスラスト軸受２３が介設されている。

すなわち、連結部材１２３の外周部には、ベベルリングギヤ１２２の背面及び内周面に接合した状態でベベルリングギヤ１２２を複数の固定用ボルト２４により連結部材１２３に固定するための固定部１２４が形成されている。固定部１２４は、背板部１２４ａと座面部１２４ｂとを備えている。

背板部１２４ａには、固定用ボルト２４を挿通するための等配孔１２４ａ１（但し、図１中にあっては１つのみ図示）が形成されていると共に、ベベルリングギヤ１２２には、等配孔１２４ａ１を挿通した固定用ボルト２４が螺合するネジ孔１２２ａが形成されている。

座面部１２４ｂの外周側には、ベベルリングギヤ１２２が挿嵌されていると共に、座面部１２４ｂの内周側、つまりディファレンシャルケース対向面側には、ラジアル負荷能力が大きく重荷重用に適している軸受部材、例えば、ラジアル軸受２０（好ましくは、円筒ころ軸受）のアウタレースが嵌合されるようになっている。そして、このラジアル軸受２０のインナレースは、ディファレンシャルケース１４１の外周面に凹み形成された嵌合部１４１ａに嵌合している。すなわち、ベベルリングギヤ１２２の径方向、つまりベベルリングギヤ１２２とディファレンシャルケース１４１との間にはラジアル軸受２０が配置されるので、動力伝達時にベベルリングギヤ１２２にかかるラジアル荷重はラジアル軸受２０が受けるようになる。そのために、ベベルリングギヤ１２２の支持剛性がより増加して、ベベルピニオンギヤ１２１とベベルリングギヤ１２２との歯当たり音が低減するようになる。

なお、ラジアル軸受２０は、円筒ころ軸受にのみ限定されるものではなく、その他のころ軸受、例えば、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受、針状ころ軸受を用いてもよいし、また、玉軸受、例えば、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受を用いてもよい。また、転動体の列数は、単列にのみ限定されるものではなく、複列であってもよい。また、ラジアル荷重を受けることもできる軸受部材であれば、スラスト軸受を用いてもよい。

さらに、ラジアル軸受２０のインナレース側方及びこのインナレースが嵌合したディファレンシャルケース１４１の嵌合部１４１ａの側方と、サンギヤ１３１の軸端部、言い換えれば、連結部材１２３の内周側（連結部材１２３とサンギヤ１３１との結合部のこと）との対向面間には、アキシアル負荷能力が大きい第２の軸受部材としてのスラスト軸受２１が介設されている。また、連結部材１２３とプラネタリキャリア１３４との対向面間には、アキシアル負荷能力が大きい第３の軸受部材としてのスラスト軸受２３が介設されている。

すなわち、連結部材１２３を左右から挟むようにスラスト軸受２１，２３が配置されることによって、連結部材１２３、つまりベベルリングギヤ１２２に図１中左から右方向にかかるアキシアル荷重（スラスト荷重）をスラスト軸受２３が受け、図１中右から左方向にかかるアキシアル荷重をスラスト軸受２１が受けるようになる。さらには、サンギヤ１３１とディファレンシャルケース１４１との対向面間には、ラジアル負荷能力のある軸受部材としての薄肉筒状のブッシュ２２が介設されている。これにより、動力伝達時にベベルリングギヤ１２２にかかるアキシアル荷重をスラスト軸受２１，２３が分散して受けるようになると共に、サンギヤ１３１にかかるラジアル荷重をブッシュ２２が受けるようになる。その結果、ベベルリングギヤ１２２の支持剛性がより増加して、ベベルピニオンギヤ１２１とベベルリングギヤ１２２との歯当たり音が低減することとなる。

なお、スラスト軸受２１，２３は、スラスト玉軸受（例えば、スラストアンギュラ玉軸受）またはスラストころ軸受（例えば、スラスト円筒ころ軸受、スラスト針状ころ軸受、スラスト円すいころ軸受）のどちらでもよい。また、アキシアル荷重を受けることもできる軸受部材であれば、ラジアル軸受を用いてもよい。

減速機構部１３は、シングルピニオン式の遊星歯車機構が用いられており、ベベルリングギヤ１２２に連なったサンギヤ１３１が入力、インターナルギヤ１３２が固定、プラネタリキャリア１３４が出力に割り当てられている。サンギヤ１３１とインターナルギヤ１３２とに噛み合うプラネタリギヤ１３３は、プラネタリキャリア１３４によって回転可能に支持されていると共に、このプラネタリキャリア１３４は、ディファレンシャルケース１４１の外周面にスプライン嵌合することによって一体的に連なっている。

そして、この減速機構部１３は、サンギヤ１３１から入力された回転数を、サンギヤ１３１の歯数ａとインターナルギヤ１３２の歯数ｃとによって設定される減速比（ａ＋ｃ）／ａにより減速してディファレンシャルケース１４１に伝達する。また、この減速機構部１３は、サンギヤ１３１の回転方向と同一方向に向かってプラネタリキャリア１３４が回転するようになっている。

なお、減速歯車機構部１３にシングルピニオン式の遊星歯車機構を用いたが、これに限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いてもよい。

ここで、インターナルギヤ１３２の支持構造について説明する。
インターナルギヤ１３２は、プラネタリギヤ１３３と噛み合うギヤ本体部１３２ａから図１中右側の保持部材としてのアクスルシャフトホルダ２５（以下、同様）の左端部にインロー、つまり精度良く位置決め保持されるように延設された嵌合部１３２ｂと、その嵌合部１３２ｂよりも外周側においてトランスミッションケースにインターナルギヤをボルト固定するための２つの固定フランジ部１３２ｃ，１３２ｃ（図２に図示）とを備えている。

嵌合部１３２ｂは、アクスルシャフトホルダ２５にインローされた状態にあっては、インターナルギヤ１３２のアクスルシャフトホルダ側を塞ぐように側面視環状で断面Ｌ字状に形成されている。また、この嵌合部１３２ｂには油路１３２ｄが設けられており、嵌合部１３２ｂのアクスルシャフトホルダ側とプラネタリキャリア側との間で潤滑油が行き来できるようになっている。さらには、プラネタリキャリア１３４内部にも油路１３４ａが形成されており、これら油路１３２ｄ，１３４ａを通過した潤滑油が、プラネタリギヤ１３３とプラネタリキャリア１３４との摺動部のみならず、インターナルギヤ１３２とプラネタリギヤ１３３との噛み合い面やサンギヤ１３１とプラネタリギヤ１３３との噛み合い面にも潤滑可能するようになっている。

２つの固定フランジ部１３２ｃ，１３２ｃは、図２に示されるように、それぞれの中央に固定用ボルト２７，２７が挿通するボルト孔１３２ｅ，１３２ｅが形成されていると共に、各ボルト孔１３２ｅの中心位置は、インターナルギヤ１３２の外周半径とほぼ一致するようになっている。また、２つの固定フランジ部１３２ｃ，１３２ｃは、高低差がつくように１８０度の間隔をあけて設けられていると共に、高位側の固定フランジ部１３２ｃは、低位側よりも前側（エンジン側）に位置するようになっている。

アクスルシャフトホルダ２５は、図１に示されるように、トランスミッションケース１５と、ディファレンシャルケース１４１を回転可能に支持する第４の軸受部材としての単列アンギュラ玉軸受２６のアウタレースとの間に介設されるものである。このアクスルシャフトホルダ２５の一端部（ベベルリングギヤ側）には、インロー部２５ａ（２つの部材の取付精度をよくするための嵌め合い部のこと）が、単列アンギュラ玉軸受２６のアウタレースに沿って延設されている。また、この単列アンギュラ玉軸受２６のインナレースは、プラネタリキャリア１３４にかかるアキシアル荷重を受けるように配設されている。

なお、軸受部材は、単列アンギュラ玉軸受にのみに限定されるものではなく、ラジアル荷重、アキシアル荷重及びこれらの合成荷重を受けることができる軸受部材であれば、他の軸受部材を用いてもよい。

そして、図１、２に示されるように、アクスルシャフトホルダ２５のインロー部２５ａの外周側にインターナルギヤ１３２の嵌合部１３２ｂを嵌合させることによって、インターナルギヤ１３２の位置決め精度及び支持剛性を向上させた状態で、各固定フランジ部１３２ｃを挿通し、トランスミッションケース１５に形成されたボルト孔１５ｃに螺合する廻り止めを兼ねた固定用ボルト２７，２７によって、インターナルギヤ１３２はトランスミッションケース１５に強固にボルト固定されている。これにより、インターナルギヤ１３２の支持剛性と同軸性能とが大幅に向上するので、減速機構部１３における各種ギア１３１〜１３３の噛み合い精度の向上及び歯当たり音の低減が図られることとなる。
以上、インターナルギヤ１３２の支持構造について説明した。

そして、ディファレンシャルケース１４１に伝達された駆動力は、ピニオンシャフト１４３から一対のディファレンシャルベベルピニオン１４４，１４４に伝達されたのち、これらディファレンシャルベベルピニオン１４４，１４４に噛み合う一対のディファレンシャルベベルギヤ１４５，１４５から左右の出力軸１７，１８に伝達されることによって、図示しない左右の駆動輪が回転することとなる。

以上述べたように本発明によれば、動力伝達時に直交軸ギヤ１２のベベルリングギヤ１２２にかかるラジアル荷重はラジアル軸受２０が受け、アキシアル荷重はスラスト軸受２１，２３が分散して受けるようになる。これにより、最終減速装置１１の大型化や重量増加を招くことなくベベルリングギヤ１２２の支持剛性を増加させることができるようになる。その結果、ベベルリングギヤ１２２が回転する際の軸ぶれがなくなり、回転がより安定化すると共に歯当たり不良が防止されるので、直交軸ギヤ１２における歯当たり音を大幅に低減することができるようになる。

また、本発明によれば、インターナルギヤ１３２は、その嵌合部１３２ｂがアクスルシャフトホルダ２５のインロー部２５ａに嵌合することによって、位置決め精度及び支持剛性が向上した状態で、トランスミッションケース１５に強固にボルト固定されることとなる。これにより、インターナルギヤ１３２の支持剛性や同軸性能をより向上させることができるようになるので、減速機構部１３における各種歯車１３１〜１３３の噛み合い精度の向上及び歯当たり音の低減が図られることとなる。

なお、本実施形態にあっては、直交軸ギヤ１２にオフセット０のベベルギヤを用いたが、これに限定されるものではなく、オフセットが０に近いハイポイドギヤ（食い違い軸歯車）を用いてもよい。
また、本実施形態は、直交軸ギヤを用いた最終減速装置に適用されるのみならず、平行軸ギヤを用いた最終減速装置にも適用することができる。また、リヤディファレンシャル装置にも適用することができる。

本発明の実施の形態に係る最終減速装置の平断面図である。図１の側面図である。従来の最終減速装置を説明するためのスケルトン図である。図３とは異なる従来の最終減速装置の模式図である。図４とは異なる従来の最終減速装置の模式図である。

符号の説明

１１…最終減速装置
１２…直交軸ギヤ
１２１…ベベルピニオンギヤ（入力ギヤ）
１２２…ベベルリングギヤ（出力ギヤ）
１２３…連結部材
１３…減速機構部
１３１…サンギヤ
１３２…インターナルギヤ
１３２ｂ…嵌合部
１３２ｃ…固定フランジ部
１３３…プラネタリギヤ
１３４…プラネタリキャリア
１４…差動歯車機構部
１４１…ディファレンシャルケース
１４４…ディファレンシャルベベルピニオン（差動小歯車）
１４５…ディファレンシャルベベルギヤ（差動大歯車）
１５…トランスミッションケース（ケース本体）
１６…入力軸
１７…左側の出力軸
１８…右側の出力軸
２０…ラジアル軸受（第１の軸受部材）
２１…スラスト軸受（第２の軸受部材）
２３…スラスト軸受（第３の軸受部材）
２５…アクスルシャフトホルダ（保持部材）
２５ａ…インロー部
２６…単列アンギュラ玉軸受（第４の軸受部材）

Claims

入力軸から伝達された回転駆動力を、出力ギヤが差動歯車機構部のディファレンシャルケースに同軸上に配置された直交軸ギヤによって９０度曲げたのち、前記ディファレンシャルケースに同軸上に配置され、かつ前記直交軸ギヤの出力ギヤに連なったサンギヤが入力、かつインターナルギヤが固定、かつプラネタリキャリアが出力に割り当てられた減速機構部を介して前記ディファレンシャルケースに伝達すると共に、前記ディファレンシャルケースの内部で前記ディファレンシャルケースと一体的に回転する差動小歯車と、前記差動小歯車に噛み合う差動大歯車とによって、左右の出力軸に伝達する最終減速装置において、
前記直交軸ギヤの出力ギヤの径方向と前記ディファレンシャルケースとの間に、ラジアル負荷能力が大きい第１の軸受部材を配設し、かつ前記第１の軸受部材のインナレース及び前記ディファレンシャルケースと前記サンギヤとの間に、アキシアル負荷能力が大きい第２の軸受部材を配設し、かつ前記直交軸ギヤの出力ギヤと前記プラネタリキャリアとの間に、アキシアル負荷能力が大きい第３の軸受部材を配設したことを特徴とする最終減速装置。
前記最終減速装置の外殻をなすケース本体に取り付けられ、かつ前記ディファレンシャルケースを回転可能に支持する第４の軸受部材を保持する保持部材の外周面部にインロー部を形成すると共に、前記インロー部に嵌合する嵌合部を前記インターナルギヤに形成し、前記インロー部に前記嵌合部を嵌合させた状態で、前記インターナルギヤを前記ケース本体に固定することを特徴とする請求項１に記載の最終減速装置。