JP2010159830A

JP2010159830A - トランスミッション

Info

Publication number: JP2010159830A
Application number: JP2009002790A
Authority: JP
Inventors: Akinori Morohashi; 昭徳諸橋; Naoki Moriguchi; 直樹森口; Morihiro Matsumoto; 守弘松本; Onori Okamoto; 大典岡本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-01-08
Filing date: 2009-01-08
Publication date: 2010-07-22

Abstract

【課題】軽負荷時における歯車の噛合い損失を小さくできるトランスミッションを提供する。
【解決手段】トランスミッションを構成している複数の歯車のうち少なくとも一つの歯車の軸が、移動機構を有するベアリングで支持されて相手歯車との噛合い長さを変化できるようにされているとともに、負荷トルクの情報に基づいて前記軸を移動させて歯車の噛合い長さを変化させる構成とした。負荷トルクが大きい場合には噛み合い長さを相対的に長くして必要十分なトルク伝達を可能にし、負荷トルクが小さい場合には、噛み合い長さを短くして噛み合い損失を低減する。その結果、負荷トルクが大小に変化する使用状態の全般に亘っては、必要とするトルクを十分に伝達できるとともに、伝達効率を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数の歯車対を備え、インプット軸のトルクを所定の歯車対を介してアウトプット軸に伝達するトランスミッションに関するものである。

歯車は、大きいトルクを伝達でき、また回転数比が正確であるなどの利点がある半面、摩擦による発熱やノイズなどが生じ易い。従来、このような歯車を介してトルクを伝達することによる各種の課題を解決するために様々な工夫が成されており、例えば特許文献１には、複数クラッチ式変速機であって、同心円状に配置された入力軸と第１の出力軸との軸間距離が、入力軸と第２の出力軸との軸間距離よりも小さくなっていることにより、同一リダクションドライブギヤを使用して、第１出力軸側のリダクションギヤ比よりも、より大きな第１速ギヤ比を設定できることが記載されている。

また、特許文献２には、駆動伝達装置において、駆動軸受部材が、熱膨張変化に応じて変化する各歯車部及び各円頭部の半径変化量の和をキャンセルするように軸間方向である双方向に摺動し、駆動軸と従動軸の軸間の距離や平行を維持することが記載されている。

さらに、特許文献３には、遊星ギヤ機構において、二つの歯同士が突っ張りあって、遊星ギアが被駆動ギアとの干渉によってそれ以上の公転を阻止されようとするとき、遊星ギアは太陽ギアとの軸間距離が両方のギアの噛合いが外れない範囲で可変なことによって、この可変な範囲で、太陽ギアとの間の遊びが無くなるまで太陽ギア側に退避して干渉から逃げながら更に公転されて、被駆動ギアとの突っ張りあい状態から抜け出し、被駆動ギアにスムーズに噛合ってこれを駆動することができることが記載されている。

特開２００７−０５７０４３号公報特開２００６−０１７２７１号公報特開平９−２１１５９３号公報

歯車によって伝達できるトルクと伝達効率とは互いに背反する関係にあり、大きいトルクを伝達するために歯車同士の噛み合い長さを長くすると、摩擦などによる損失が大きくなり、トルクもしくは動力の伝達効率が相対的に低下する。車両などに使用されているトランスミッションには、大きい駆動トルクを伝達するとともに、伝達効率を向上させて燃費を改善することが要求されるが、先に挙げた各特許文献１，２，３には、互いに噛み合う歯車の軸間距離を可変にする技術が記載されているが、伝達トルクの維持と伝達効率の向上との両立を図るための技術が開示されておらず、この点で新たな技術の開発の余地があった。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、使用状態の全般で必要十分なトルクを伝達できるとともにトルクもしくは動力の伝達効率を向上させることのできるトランスミッションを提供することを目的とするものである。

この発明は、上記の目的を達成するために、複数の歯車対を備え、インプット軸のトルクを互いに噛み合っている歯車対を介してアウトプット軸に伝達するトランスミッションにおいて、複数の歯車のうち少なくとも一つの歯車の軸が、移動機構を有するベアリングで支持されて相手歯車との噛合い長さを変化できるように構成されているとともに、伝達するべき負荷トルクの情報に基づいて前記軸を移動させて歯車の噛合い長さを変化させるように構成されていることを特徴とするものである。

この発明のトランスミッションによれば、伝達するべき負荷トルクに基づいて、互いに噛み合ってトルクを伝達する歯車の軸間距離が移動機構によって変化させられて、歯同士の噛み合い長さが変化させられる。より具体的には、負荷トルクが大きい場合には、軸間距離が相対的に短くされて噛み合い長さが長くなり、これに対して負荷トルクが小さい場合には、軸間距離が長くされて歯同士の噛み合い長さが短くなる。その結果、負荷トルクが大小に変化する使用状態の全般に亘っては、必要とするトルクを十分に伝達できるとともに、伝達効率を向上させることができる。これを図を参照して説明すると、図１（ａ）に示すように、トランスミッションを構成している駆動歯車１と被駆動歯車２の軸間距離を、図１（ｂ）に示すように、各歯車のピッチ円が一致する軸間距離ｌより長い「ｌ＋α」へ変化させることができる。そして、軸間距離が「ｌ」の時には図１（ｃ）に示すように駆動歯車１の歯１ａと被駆動歯車２の歯２ａが適正に噛合い、軸間距離が「ｌ＋α」の時には、図１（ｄ）のように噛合い長さを短くすることができる。従って、高負荷時には図１（ａ）、（ｃ）に示す軸間距離とし、軽負荷時には図１（ｂ）、（ｄ）に示す軸間距離になるように負荷トルクの情報に基づいて軸間距離を変化させて、トランスミッションにおける歯車の噛合い損失を小さくし、燃費向上に寄与できる効果がある。しかも、歯車の噛合い長さを短くするのは軽負荷時に限定できるので、歯の焼きつき、強度不足、ギヤノイズの悪化等も避けることができる。なお、軸間距離を広げる時は、少なくとも総噛合い率が「１」以下にならないように調節する。

この発明に係るトランスミッションの原理図であって、（ａ）は高負荷時の軸間距離にある駆動歯車と被駆動歯車の図、（ｂ）は軽負荷時の軸間距離にある駆動歯車と被駆動歯車の図、（ｃ）は（ａ）の一部拡大図、（ｄ）は（ｂ）の一部拡大図である。軸の移動機構の例を示した正面図である。軸の移動機構の他の例を示した正面図である。ＦＦ車用のトランスミッションにこの発明を適用した例の概念図である。同じくＦＦ車用のトランスミッションにこの発明を適用した他の例の概念図である。同じくＦＦ車用のトランスミッションにこの発明を適用した更に他の例の概念図である。

以下、この発明の実施の形態を図を参照して説明する。はじめに、被駆動歯車２の移動について説明すると、図２に示すように、支点１０の周りで回動可能に設置したプレート１１の先端部にベアリング支持部（リテーナ）１２を設け、このベアリング支持部１２に、被駆動歯車２の軸を嵌挿したベアリング（図示せず）を設置する。そして、プレート１１の一側にアクチュエータ（モーター、圧電部材等）１３のアクチュエータ軸１４を連結する。このような軸の移動機構を被駆動歯車２の軸の両端部に設け、双方のアクチュエータ１３が同期して動作するように構成する。

上記の如くの軸の移動機構によって、アクチュエータ１３を介してプレート１１を図２に矢印１５で示す方向に回動させて、被駆動歯車２の軸を移動させることができる。アクチュエータ１３をトランスミッションにおける負荷トルクの情報に基づいて動作させて、互いに噛合う歯車の軸間距離を変化させ、歯の噛合い長さを変化させることができる。

図３は、歯車の軸を移動させる機構の他の例を示している。この例では、プレート１１が平行に設置したガイドレール１６，１６に支持されて、プレート１１がガイドレール１６，１６に沿って直線的に移動できるようにされている。このような移動機構によっても軸を移動させて、互いに噛合う歯車の軸間距離を変化させることができる。

次に、この発明をＦＦ（フロントエンジンフロントドライブ）車用のトランスミッション（もしくはトランスアクスル）に適用した場合の例について説明する。トランスミッションにおけるインプット軸とデフ軸とは、入力側の部材および出力側の部材との位置関係を維持する必要があるために動かせないので、アウトプット軸を負荷トルクの情報に基づいて移動させるようにする。移動の方向は、図４に示したように、インプット軸２０とデフ軸２１の中心を結ぶ線２２に対して垂直の線２３の方向とし、アウトプット軸２４を移動させて軸間距離を変化させるようにする。この場合、アウトプット軸２４よりインプット軸２０側の歯車とデフ軸２１側の歯車のモジュール比に応じて線２３の方向を補正するようにしても良い。このようにアウトプット軸２４を直線的に移動させる場合、図３の移動機構を使用することができる。

デフ軸２１側の軸間距離を変化させた結果、例えばデフのギヤノイズが問題となる場合には、図５に示したように、デフ軸２１と同心の円周に沿う円弧２５の方向でアウトプット軸２４を移動させて、デフ軸２１側の軸間距離は変化させることなくインプット軸２０側の軸間距離を変化させるようにしても良い。また、図６に示したように、インプット軸２０と同心の円周に沿う円弧２６の方向でアウトプット軸２４を移動させて、デフ軸側の軸間距離を変化させることもできる。図５および図６に示す例の場合、図２の移動機構を使用することができる。

なお、ここまでの説明では、軸の移動をベアリングを支持しているプレート１１に対してアクチュエータ１３から応力を加えて行うこととしたが、負荷トルクに応動するトルクカムで軸を支持しているベアリングを直接移動させるようにすることもできる。

１…駆動歯車、２…被駆動歯車、１０…支点、１１…プレート、１２…ベアリング支持部、１３…アクチュエータ、１４…アクチュエータ軸、１６…ガイドレール、２０…インプット軸、２１…デフ軸、２２，２３…線、２４…アウトプット軸、２５，２６…円弧。

Claims

複数の歯車対を備え、インプット軸のトルクを互いに噛み合っている歯車対を介してアウトプット軸に伝達するトランスミッションにおいて、
複数の歯車のうち少なくとも一つの歯車の軸が、移動機構を有するベアリングで支持されて相手歯車との噛合い長さを変化できるように構成されているとともに、
伝達するべき負荷トルクの情報に基づいて前記軸を移動させて歯車の噛合い長さを変化させるように構成されている
ことを特徴とするトランスミッション。