JP2010249161A - 動力伝達機構 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化を防止するとともに製造コストの増加を抑制しつつ、ギアノイズの増大を抑制することのできる動力伝達機構を提供する。
【解決手段】手動変速機は、歯筋が回転軸方向に対して傾斜した斜歯２２を有する斜歯歯車２１を備え、内燃機関の動力を駆動輪へ伝達する。そして、斜歯２２における減速側噛み合い開始端部となる歯先位置２８の背面部３１に、該歯先位置２８に対して非常に大きな負荷が作用したときに、同背面部３１に生じる変形量に応じて除肉される除肉部３２を形成した。
【選択図】図４

Description

本発明は、斜歯歯車により内燃機関の動力を駆動輪に伝達する車両用の動力伝達機構に関する。

従来、内燃機関の動力を駆動輪に伝達する手動変速機として、噛合クラッチにより変速段が切り換えられる常時噛み合い式のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような常時噛み合い式の手動変速機には、減速比の異なる複数のギア対が設けられているとともに、これら各ギア対に対してそれぞれ噛合クラッチが設けられており、同噛合クラッチを選択的に作動させて各ギア対を動力伝達状態又は動力非伝達状態とすることで所望の減速比が得られるようにしている。なお、噛合クラッチには、各ギア対を動力非伝達状態から動力伝達状態へ円滑に切り換えるため、各ギア対を構成する歯車の回転と、同歯車が支持されている回転軸の回転とを同期させる同期機構が設けられている。

上記ギア対を構成する歯車としては、動力伝達の際の騒音を低減すべく、例えば特許文献２に示すような斜歯歯車が用いられている。そして、例えば車両が加速する場合等には、図５に示すように、ギア対の一方の斜歯歯車５１の斜歯５２における一方側の歯面（以下、加速歯面）５３が、他方の斜歯歯車の斜歯における加速歯面（図示略）と噛み合って、内燃機関側から駆動輪側に動力が伝達される。一方、例えば車両の減速時に減速比の小さい高速側の変速段から減速比の大きい低速側の変速段に切り換えてエンジンブレーキを作用させる場合等には、斜歯歯車５１の斜歯５２における他方側の歯面（以下、減速歯面）５４が、他方の斜歯歯車の斜歯における減速歯面（図示略）と噛み合って駆動輪側から内燃機関側に動力が伝達される。

なお、このような斜歯歯車同士の噛合は、例えば駆動輪側から内燃機関側に動力が伝達される場合には、斜歯歯車５１の減速歯面５４における減速側噛み合い開始端部となる歯先位置５５と、対応する斜歯歯車の減速歯面における減速側噛み合い開始端部となる歯元位置（図示略）が先ず噛合する。そして、上記対応する斜歯歯車の回転に応じて、斜歯歯車５１の噛合位置は、歯先位置５５から減速側噛み合い終了端部となる歯元位置５６に向かって移動していくようになっている。また、上記対応する斜歯歯車の噛合位置は、減速側噛み合い開始端部となる歯元位置から減速側噛み合い終了端部となる歯先位置に向かって移動していくようになっている。

特開２００９−３６２１７号公報 実開昭６１−１５７７４８号公報

ところで、例えば運転者が手動変速機の変速段を「２速」から「３速」に切り換えようとしたときに、シフト操作を誤って「２速」から「１速」に切り換えた後に、内燃機関と手動変速機との間の摩擦クラッチを継合状態にすると、過度なエンジンブレーキが作用し、図６に示すように、１速用のギア対を構成する各斜歯歯車５１における減速側噛み合い開始端部となる歯先位置５５に非常に大きな負荷ｆが作用する。これにより、同図に実線で示すように斜歯５２が塑性変形し、減速側噛み合い開始端部となる歯先位置５５の背面部５７、すなわち斜歯５２における歯先位置５５の周方向反対側に位置する部分が突出してしまう。同様に、対応する斜歯歯車の減速側噛み合い終了端部となる歯先位置の背面部も突出してしまう。この結果、背面部５７の突出部分により加速歯面５３側の歯あたりが悪化し、例えば車両が加速する場合等に、ギアノイズが増大してしまうという問題があった。

特に、近年では、噛合クラッチに設けられる同期機構として二つ以上のシンクロナイザコーンが組み込まれているマルチコーン型のものが採用されるようになっており、上記のようにシフト操作を誤った場合においても容易に変速段が切り換えられるため、斜歯歯車に大きな負荷が加わり易く、上記のような問題が顕在化するようになってきている。

そこで、例えば斜歯の歯幅を増大させる等して、同斜歯を塑性変形し難くすることが考えられるが、歯幅を増大させると歯車自体が大型化し、ひいては手動変速機が大型化してしまうという問題がある。また、斜歯歯車を剛性の高い材料により構成することも考えられるが、このようにすると材料自体が高価になるとともにその加工が困難になり、製造コストが増加するという問題がある。

なお、上記のような問題は、常時噛み合い式の手動変速機に限らず、例えば選択摺動式の手動変速機や有段の自動変速機等、他の動力伝達機構において、斜歯歯車の減速側噛み合い開始端部又は減速側噛み合い終了端部となる歯先位置に大きな負荷が作用した場合にも同様に発生し得る。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、大型化を防止するとともに製造コストの増加を抑制しつつ、ギアノイズの増大を抑制することのできる動力伝達機構を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、歯筋が回転軸方向に対して傾斜した斜歯を有する斜歯歯車を備え、内燃機関の動力を駆動輪へ伝達する動力伝達機構において、少なくとも前記駆動輪側から前記内燃機関側に動力伝達する場合における前記斜歯の減速側噛み合い開始端部又は減速側噛み合い終了端部となる歯先位置の背面部には、前記減速側噛み合い開始端部又は減速側噛み合い終了端部となる歯先位置に対して所定の負荷が作用したときに該背面部に生じる変形量に応じて除肉される除肉部が形成されたことを要旨とする。

上記構成によれば、斜歯における減速側噛み合い開始端部又は減速側噛み合い終了端部となる歯先位置の背面部には除肉部が形成されているため、例えばシフト操作を誤った場合等に過度なエンジンブレーキが作用することで、減速側噛み合い開始端部又は減速側噛み合い終了端部となる歯先位置に対して非常に大きな負荷が作用して斜歯が塑性変形しても、同背面部が突出することが防止される。このため、車両が加速する場合等に、その歯あたりが悪化することを防止でき、ギアノイズの増大を抑制することができる。また、斜歯にその一部を除肉した除肉部を形成するのみであるため、斜歯歯車自体の大型化を防止して動力伝達機構の大型化を防止するとともにその製造コストの増加を抑制できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の動力伝達機構において、前記内燃機関側から前記駆動輪側に動力伝達する場合における前記斜歯の加速側噛み合い終了端部又は加速側噛み合い開始端部となる歯先位置の背面部には、加速側噛み合い終了端部又は前記加速側噛み合い開始端部となる歯先位置に対して所定の負荷が作用したときに該背面部に生じる変形量に応じて除肉される除肉部が形成され、前記減速側噛み合い開始端部又は減速側噛み合い終了端部となる歯先位置の背面部における前記除肉部は、前記加速側噛み合い開始端部又は加速側噛み合い終了端部となる歯先位置の背面部における前記除肉部よりも大きく形成されたことを要旨とする。

上記構成によれば、斜歯における加速側噛み合い終了端部又は加速側噛み合い開始端部となる歯先位置の背面部にも除肉部が形成されるため、加速側噛み合い終了端部又は加速側噛み合い開始端部となる歯先位置に対して大きな負荷が作用して斜歯が塑性変形しても、同背面部が突出することが防止され、ギアノイズの増大を抑制することができる。

ところで、斜歯に形成する除肉部を大きくするほど、負荷による斜歯の塑性変形によって歯あたりが悪化することを確実に防止することが可能になるが、除肉部を大きくし過ぎると、斜歯の変形前において各歯面の噛み合い面積が減少し、ギアノイズが大きくなる虞がある。ここで、車両に搭載される手動変速機では、例えばシフト操作を誤った場合等に急激なエンジンブレーキが作用することで、減速側噛み合い開始端部又は減速側噛み合い終了端部となる歯先位置には非常に大きな負荷が作用するため、同歯先位置の背面部ではその変形量が大きくなる。一方、加速側噛み合い開始端部又は加速側噛み合い終了端部となる歯先位置には、減速側噛み合い開始端部又は減速側噛み合い終了端部となる歯先位置に比べて作用する負荷が小さいため、同歯先位置の背面部ではその変形量が小さい。

この点を踏まえ、上記構成によれば、変形量が大きい減速側噛み合い開始端部又は減速側噛み合い終了端部となる歯先位置の背面部には大きな除肉部が形成される一方、変形量が小さい加速側噛み合い開始端部又は加速側噛み合い終了端部となる歯先位置の背面部には小さな除肉部が形成される。このように、斜歯の各歯面において負荷により生じる変形量に応じた除肉部がそれぞれ形成されることで、斜歯の変形後の歯あたりの悪化を防止してギアノイズの増大を抑制できるとともに、斜歯の変形前における各歯面の噛み合い面積を確保し、ギアノイズを低く抑えることができる。

本発明にかかる手動変速機及びその周辺構成を示す概略図。 本実施形態の手動変速機に用いられる斜歯歯車の斜歯を加速歯面側から見た状態を示す斜視図。 本実施形態の手動変速機に用いられる斜歯歯車の斜歯を減速歯面側から見た状態を示す斜視図。 本実施形態の手動変速機に用いられる斜歯歯車の斜歯における減速側噛み合い開始端部となる歯先位置に負荷が作用し、同斜歯が変形した状態を示す斜視図。 従来の手動変速機に用いられる斜歯歯車の斜歯を加速歯面側から見た状態を示す斜視図。 従来の手動変速機に用いられる斜歯歯車の斜歯における減速側噛み合い開始端部となる歯先位置に負荷が作用し、同斜歯が変形した状態を示す斜視図。

以下、本発明にかかる動力伝達機構を車両に搭載される手動変速機に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、車両に搭載された内燃機関１１には、摩擦クラッチ１２を介して動力伝達機構としての手動変速機１３が接続されているとともに、同手動変速機１３には差動機構１４を介して左右一対の駆動輪１５が接続されている。そして、この摩擦クラッチ１２を継合状態又は非継合状態とすることで、内燃機関１１と手動変速機１３との間の動力伝達が断接される。

本実施形態の手動変速機１３は、噛み合いクラッチにより変速段が切り換えられる常時噛み合い式の手動変速機として構成されている。この手動変速機１３には、減速比の異なる複数のギア対が設けられているとともに、これら各ギア対に対してそれぞれ噛合クラッチが設けられている。そして、噛合クラッチを選択的に作動させて各ギア対を動力伝達状態又は動力非伝達状態とすることで所望の減速比が得られるようにしている。なお、噛合クラッチには、各ギア対を動力非伝達状態から動力伝達状態へ円滑に切り換えるため、各ギア対を構成する歯車の回転と、同歯車が支持されている回転軸の回転とを同期させるマルチコーン型の同期機構が設けられている。

次に、上記各ギア対のうち、１速用のギア対を構成する一対の斜歯歯車について図２〜図４を参照して説明する。なお、２速用や３速用等のギア対を構成する斜歯歯車は、１速用の斜歯歯車と同様に形成されているため、その説明を省略する。

図２に示すように、手動変速機１３の入力軸に設けられた斜歯歯車２１には、歯筋が回転軸方向に対して傾斜した複数（図２では１つのみ図示）の斜歯２２が形成されている。そして、例えば車両が加速する場合等には、斜歯歯車２１の斜歯２２における一方側の歯面（以下、加速歯面）２３が、手動変速機１３の出力軸に設けられた斜歯歯車の斜歯における加速歯面（図示略）と噛み合って内燃機関１１側から駆動輪１５側に動力が伝達される。一方、例えば車両の減速時に減速比の小さい高速側の変速段から減速比の大きい低速側の変速段に切り換えてエンジンブレーキを作用させる場合等には、斜歯歯車２１の斜歯２２における他方側の歯面（以下、減速歯面）２４が、他方の斜歯歯車の斜歯における減速歯面（図示略）と噛み合って駆動輪１５側から内燃機関１１側に動力が伝達される。

この斜歯歯車２１同士の噛み合いについて詳述すると、内燃機関１１側から駆動輪１５側に動力が伝達される場合には、斜歯歯車２１の加速歯面２３における加速側噛み合い開始端部となる歯元位置２６と、対応する斜歯歯車の加速側噛み合い開始端部となる歯先位置（図示略）とがまず噛合する。そして、斜歯歯車２１の回転に応じて、同斜歯歯車２１の噛合位置は、歯元位置２６から斜歯２２の加速側噛み合い終了端部となる歯先位置２７に向かって順次移動していくようになっている。また、対応する斜歯歯車の噛合位置は、その加速側噛み合い開始端部となる歯先位置から加速側噛み合い終了端部となる歯元位置に向かって移動していくようになっている。

一方、駆動輪１５側から内燃機関１１側に動力が伝達される場合には、斜歯歯車２１の減速歯面２４における減速側噛み合い開始端部となる歯先位置２８と、対応する斜歯歯車の減速側噛み合い開始端部となる歯元位置（図示略）とが先ず噛合する。そして、上記対応する斜歯歯車の回転に応じて、斜歯歯車２１の噛合位置は、歯先位置２８から斜歯２２の減速側噛み合い終了端部となる歯元位置２９に向かって移動していくようになっている。また、対応する斜歯歯車の噛合位置は、減速側噛み合い開始端部となる歯元位置から減速側噛み合い終了端部となる歯先位置に向かって移動していくようになっている。

ところで、例えば運転者が手動変速機１３の変速段を「２速」から「３速」に切り換えようとしたときに、シフト操作を誤って「２速」から「１速」に切り換えた後に摩擦クラッチ１２を係合させた場合には、過度なエンジンブレーキが作用し、減速側噛み合い開始端部となる歯先位置２８に対して非常に大きな負荷が作用する。これにより、斜歯２２が塑性変形し、減速側噛み合い開始端部となる歯先位置２８の背面部３１、すなわち斜歯２２における歯先位置２８の周方向反対側に位置する部分が突出すると、ギアノイズが増大する虞がある。このとき、同様に対応する斜歯歯車の減速側噛み合い終了端部となる歯先位置の背面部が突出すると、ギアノイズが増大する虞がある。特に、本実施形態では、手動変速機１３の同期機構にマルチコーン型のものが採用されており、上記のようにシフト操作を誤った場合においても容易に変速段が切り換えられるため、減速時噛み合い開始端部となる歯先位置２８に対して非常に大きな負荷が作用し易く、ギアノイズが増大する可能性が高くなっている。

この点を踏まえ、図２及び図３に示すように、減速側噛み合い開始端部となる歯先位置２８の背面部３１には、同歯先位置２８に対して非常に大きな負荷が作用したときに該背面部３１に生じる変形量に応じて除肉した除肉部３２が形成されている。また、加速側噛み合い終了端部となる歯先位置２７の背面部４１には、同歯先位置２７に対して大きな負荷が作用したときに該背面部４１に生じる変形量に応じて除肉した除肉部４２が形成されている。そして、本実施形態では、減速側噛み合い開始端部となる歯先位置２８の背面部３１における除肉部３２は、加速側噛み合い終了端部となる歯先位置２７の背面部４１における除肉部４２よりも大きく形成されている。同様に、斜歯歯車２１と噛み合う斜歯歯車の斜歯は、その軸線に関して斜歯２２と対称な形状に形成されており、減速側噛み合い終了端部となる歯先位置及び加速側噛み合い開始端部となる歯先位置にそれぞれ除肉部が形成されている。

そのため、例えば運転者がシフト操作を誤った場合等に過度なエンジンブレーキが作用することで、図４に示すように、減速側噛み合い開始端部となる歯先位置２８に対して非常に大きな負荷ｆが作用して斜歯２２が変形しても、その背面部３１が突出することを防止できる。同様に、加速側噛み合い終了端部となる歯先位置２７に対して大きな負荷が作用して斜歯２２が変形しても、その背面部４１が突出することを防止できる。

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の作用・効果を奏する。
（１）本実施形態では、減速側噛み合い開始端部となる歯先位置２８の背面部３１に除肉部３２を形成したため、例えば過度なエンジンブレーキが作用することで、同歯先位置２８に対して非常に大きな負荷ｆが作用して斜歯２２が変形しても、同背面部３１が突出することを防止できる。従って、加速歯面２３側の歯あたりが悪化することを防止でき、例えば車両が加速する場合等に、ギアノイズの増大を抑制することができる。また、斜歯２２にその一部除肉した除肉部３２を形成するのみであるため、斜歯歯車２１自体の大型化を防止して手動変速機１３の大型化を防止するとともに製造コストの増加を抑制できる。

（２）加速側噛み合い終了端部となる歯先位置２７の背面部４１に除肉部４２を形成したため、同歯先位置２７に対して大きな負荷が作用して斜歯２２が塑性変形しても、同背面部４１が突出することを防止でき、ギアノイズの増大を抑制することができる。

（３）減速側噛み合い開始端部となる歯先位置２８の背面部３１における除肉部３２を、加速側噛み合い終了端部となる歯先位置２７の背面部４１における除肉部４２よりも大きく形成した。

ここで、例えば急激なエンジンブレーキが作用することで、減速側噛み合い開始端部となる歯先位置２８には非常に大きな負荷が作用するため、同歯先位置２８の背面部３１ではその変形量が大きくなる。一方、加速側噛み合い終了端部となる歯先位置２７には、減速側噛み合い開始端部となる歯先位置２８に比べて作用する負荷が小さいため、同歯先位置２７の背面部４１ではその変形量が小さい。このように斜歯２２の各歯面２３，２４において負荷により生じる変形量に応じた除肉部３２，４２がそれぞれ形成されることで、斜歯２２の変形後の歯あたりの悪化を防止してギアノイズの増大を抑制できるとともに、斜歯の変形前における各歯面２３，２４の噛み合い面積を確保し、ギアノイズを低く抑えることができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、減速側噛み合い開始端部となる歯先位置２８の背面部３１及び加速側噛み合い終了端部となる歯先位置２７の背面部４１の両方にそれぞれ除肉部３２，４２を形成したが、減速側噛み合い開始端部となる歯先位置２８の背面部３１にのみ除肉部３２を形成してもよい。同様に、斜歯歯車２１に対応する斜歯歯車において、減速側噛み合い終了端部となる歯先位置の背面部にのみ除肉部を形成してもよい。

・上記実施形態では、本発明を常時噛み合い式の手動変速機１３を適用したが、これに限らず、斜歯歯車により動力を伝達するものであれば、例えば選択摺動式の手動変速機や有段の自動変速機等、他の動力伝達機構に本発明を適用してもよい。

１１…内燃機関、１２…摩擦クラッチ、１３…手動変速機、１４…差動機構、１５…駆動輪、２１…斜歯歯車、２２…斜歯、２３…加速歯面、２４…減速歯面、２６，２９…歯元位置、２７，２８…歯先位置、３１，４１…背面部、３２，４２…除肉部。

Claims (2)

1. 歯筋が回転軸方向に対して傾斜した斜歯を有する斜歯歯車を備え、内燃機関の動力を駆動輪へ伝達する動力伝達機構において、
   少なくとも前記駆動輪側から前記内燃機関側に動力伝達する場合における前記斜歯の減速側噛み合い開始端部又は減速側噛み合い終了端部となる歯先位置の背面部には、前記減速側噛み合い開始端部又は減速側噛み合い終了端部となる歯先位置に対して所定の負荷が作用したときに該背面部に生じる変形量に応じて除肉される除肉部が形成された
   ことを特徴とする動力伝達機構。
2. 請求項１に記載の動力伝達機構において、
   前記内燃機関側から前記駆動輪側に動力伝達する場合における前記斜歯の加速側噛み合い終了端部又は加速側噛み合い開始端部となる歯先位置の背面部には、加速側噛み合い終了端部又は前記加速側噛み合い開始端部となる歯先位置に対して所定の負荷が作用したときに該背面部に生じる変形量に応じて除肉される除肉部が形成され、
   前記減速側噛み合い開始端部又は減速側噛み合い終了端部となる歯先位置の背面部における前記除肉部は、前記加速側噛み合い開始端部又は加速側噛み合い終了端部となる歯先位置の背面部における前記除肉部よりも大きく形成された
   ことを特徴とする動力伝達機構。

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