JP2011144837A

JP2011144837A - 歯車

Info

Publication number: JP2011144837A
Application number: JP2010004337A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Kataoka; 一洋片岡
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2010-01-12
Filing date: 2010-01-12
Publication date: 2011-07-28

Abstract

【課題】簡単かつ安価な構成でありながら、歯底部に潤滑油供給通路等の通路が開口された歯車のその開口部への応力集中を抑制して強度（疲労限度など）を向上させることができ、延いては歯底部に潤滑油供給通路等の通路が開口された歯車の耐久性、寿命を向上させる。
【解決手段】本発明に係る歯車１００は、歯１０１と歯１０１の間の歯底部分１０２に開口される潤滑油供給通路１１０が設けられる歯車１００であって、歯底部分１０２の周方向端部に、歯形を形成している歯面１０３から退避する逃げ部１０２Ａを設け、潤滑油供給通路１１０の開口端１１１と前記歯面１０３とを交差させないようにしたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、歯車に関する。より詳しくは、歯面に潤滑油を供給するための潤滑油供給通路等の通路が歯底に開口されている歯車の構造に関する。

例えば、内燃機関のクランク軸などの車両の駆動源からの出力を駆動輪へ伝達するような動力伝達経路に利用される歯車は、伝達トルクや変動トルクが比較的大きいことから、歯面同士の当接により歯面が摩耗したり打音が生じたりするため、歯面に潤滑油を供給して歯面同士の接触状態を緩和して摩耗や打音などを低減すること行われている。

ここで、歯面への潤滑油の供給方法としては、回転する歯車の歯先側の一部などをオイル溜まりなどに貯留されている潤滑油に浸けることにより歯面へ潤滑油を供給する方法や、歯車外周側から潤滑油を噛合している歯面などに向けて噴射供給したりして歯面へ潤滑油を供給する方法などが想定される。

また、例えば、特許文献１には、図６に示されるように、アイドラー（歯車）４のブッシュ（軸受部）７の内周側から半径方向に伸びて歯底９に開口されるオイル潤滑路（潤滑油供給通路）１１を設け、当該オイル潤滑路（潤滑油供給通路）１１を介して、軸５にオイル通路６を介して供給されるオイル（潤滑油）１４を、アイドラー（歯車）４の歯８と現に噛合している駆動側歯車２の歯３に隣接する２つの駆動側歯車２の歯３のそれぞれ歯先と、それらに対応するアイドラー４側の歯底９と、の間に形成される空間１０に、供給するようにした歯車の潤滑装置が記載されている。

実開平６−３２８１８号公報

ところで、上述した特許文献１に記載されるようなオイル潤滑路（潤滑油供給通路）を歯底に開口する場合、比較的大きなトルクを伝達するような歯車においては、当該歯底の開口部に比較的大きな応力が繰り返し作用するため、オイル潤滑路（潤滑油供給通路）の開口径などによっては、図４に示すように、オイル潤滑路（潤滑油供給通路）の開口部と歯面とが交差してエッジ部（符号Ａ参照）が形成され、当該開口部付近に亀裂等が発生して損傷するなどといったことが想定される。

このような開口部付近の亀裂対策としては、例えば、表面の残留圧縮応力を高めて疲労亀裂等の発生を抑制するためのショットピーニング加工の内容を変更したりショットピーニング加工を複数回施したり、歯車の材質そのものを変更したり、熱処理や表面処理などの内容を変更したりすることなどが考えられるが、何れも製造コスト延いては製品コストの増加を招き、コスト面において不利となる惧れがある。

なお、コストを掛けても、ショットピーニング加工の内容の変更や施工回数の増加、歯車自身の材質の変更、熱処理や表面処理などの内容の変更だけでは、要求されるオイル潤滑路（潤滑油供給通路）の開口径を達成できない場合も想定される。

本発明は、かかる従来の実情に鑑みなされたものであって、簡単かつ安価な構成でありながら、歯底部に潤滑油供給通路等の通路が開口された歯車のその開口部への応力集中を抑制して強度（疲労限度など）を向上させ、延いては歯底部に潤滑油供給通路等の通路が開口された歯車の耐久性、寿命を向上させることを目的とする。

このため、本発明は、
歯と歯の間の歯底部分に開口される通路が設けられる歯車であって、
歯底部分の周方向端部に、歯形を形成している歯面から退避する逃げ部を設け、通路の開口端と前記歯面とを交差させないようにしたことを特徴とする。

また、本発明は、
歯と歯の間の歯底部分に開口される通路が設けられる歯車であって、
歯形を形成する歯面の研磨残りと、通路の開口端と、が交差しないように、前記研磨残りが除去されたことを特徴とする。

本発明によれば、簡単かつ安価な構成でありながら、歯底部に潤滑油供給通路等の通路が開口された歯車のその開口部への応力集中を抑制して強度（疲労限度など）を向上させることができ、延いては歯底部に潤滑油供給通路等の通路が開口された歯車の耐久性、寿命を向上させることができる。

本発明の一実施の形態に係る潤滑油供給通路を有する歯車を用いた潤滑システムの全体構成の一例を概略的に示した全体構成図である。同上実施の形態に係る歯車の歯面、歯底、潤滑油供給通路、逃げ部などを一部拡大して示した拡大図である。同上実施の形態に係る歯車の歯面、歯底、潤滑油供給通路、除去される研磨残りなどを一部拡大して示した拡大図である。潤滑油供給通路を有する歯車において潤滑油供給通路の開口径を拡大した場合に生じる問題を説明するために歯車の歯面、歯底、潤滑油供給通路、エッジ部などを一部拡大して示した拡大図である。従来において潤滑油供給通路を有する歯車のその潤滑油供給通路の開口部付近の応力集中を避けるための潤滑油供給通路の開口径に対して制限を加えた一例を示した図である。従来の潤滑油供給通路を有する歯車を用いた潤滑装置（潤滑システム）の全体構成の一例を示す図である。

以下、本発明に係る一実施の形態を、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。

図１に示した本発明の一実施の形態に係る歯車１００は、例えば、車両の駆動源からの出力を駆動輪へ伝達するような動力伝達経路などに利用される歯車であり、このような歯車は、例えば伝達トルクや変動トルクが比較的大きい状況下で使用されるため、歯面に潤滑油を供給しない場合には、歯面同士の当接により摩耗や打音が大きくなる惧れがある。

歯面に潤滑油を供給して歯面同士の接触状態を緩和して摩耗や打音などを低減する歯車の潤滑システムとしては種々のものが想定されるが、本実施の形態では、歯車１００の使用場所等の関係から、図１に示すように、特許文献１に記載の潤滑システム（図６等参照）と同様、歯車３００に噛合される歯車１００の歯１０１の間の歯底１０２に潤滑油供給通路１１０が開口され、図示しないオイルポンプ等から所定圧力をもって吐出され軸受２００を介して給送される潤滑油を、この潤滑油供給通路１１０を介して歯面１０３に所定タイミングで供給する潤滑システムが採用される。

例えば、歯車１００の外周側に、潤滑油を噴射供給するような潤滑システムを取り付けるスペースがないような場合があり、かかる場合には潤滑油供給通路１１０を利用して歯面１０３に潤滑油を供給する潤滑システムが有効である。

なお、歯車１００の外周側に潤滑油を噴射供給するような潤滑システムを取り付けるスペースがないような場合の一例として、例えば、歯車１００がサンギヤ（太陽歯車）として用いられるような場合も想定される。

ここで、歯車１００の歯底１０２に開口される潤滑油供給通路１１０の開口部１１１の径の大きさと、歯面１０３の外形形状（プロフィール）と、の関係によっては、図４に示すように、歯車１００とこれと噛合する歯車３００との間でトルクの伝達がなされる際に、図４に示す部位Ａに高い応力が発生する惧れがある。

例えば、歯車１００の熱処理後などにおいて、熱処理により歪んだ歯形を整えたり、熱処理により荒れた表面を均すなどのために、歯面１０３は研磨されるが、それによって、図４に示すような段差Ｂ（研磨代）が形成される場合がある。

このような場合に、この段差Ｂの歯底１０２側の終端付近に、潤滑油供給通路１１０の開口部１１１が形成されることになると、歯面１０３と潤滑油供給通路１１０の開口部１１１とが交差する部位Ａが、エッジ部となって、歯１０１に伝達トルクが作用したときに応力が集中し易い形状となる惧れがある。

このため、歯面１０３と潤滑油供給通路１１０の開口部１１１との交差する部位Ａが急峻な形状で応力が集中し易い形状とならないように、例えば、図５に示すように、段差Ｂの歯底１０２側の終端と開口部１１１の開口端との間にある程度の距離を取ることができるように、歯底１０２に開口される潤滑油供給通路１１０の開口部１１１の径の大きさが制限されることになる。

この一方で、歯面の摩耗や打音などを更に改善したい場合などにおいては、より多くの潤滑油を供給することが求められる場合もあり、そのような場合には、潤滑油供給通路１１０の開口部１１１の径を拡大することが要求される。

このような要求に応じて、従来において潤滑油供給通路１１０の開口部１１１の径の大きさを拡大しようとする際には、歯１０１に伝達トルクが作用したときに生じる応力の増加分に見合うように機械的強度（疲労限応力など）に優れた材料に変更したり、残留圧縮応力を高めることができるようにショットピーニング処理の内容を変更したり処理の回数を増やしたり熱処理や表面処理などの内容を変更したりすることなどが行われてきたが、かかる方法では製造工程を大きく見直す必要が生じるなど、製造コスト延いては製品コストの大幅な増大を招く惧れがある。

なお、面取り等の方法では、歯底１０２の両側には、歯１０１の歯面１０３が迫っているため、開口部１１１の周囲をうまく面取り等することができず、部位Ａの急峻となった形状をうまく丸めることができないのが実情である。

本発明者等は、種々の検討、研究、実験等を行い、その結果、図２に示すように、歯底１０２の周方向両端が、それぞれ対応する歯面１０３から退避するように、えぐられた形状、すなわち、歯底１０２の周方向両端に逃げ部１０２Ａを設けた形状とすることに想到した。

かかる形状によれば、歯底１０２の周方向両側に逃げ部１０２Ａが設けられるため、潤滑油供給通路１１０の開口部１１１の径を大きくしても、潤滑油供給通路１１０及び開口部１１１が、歯面１０３と交差することが回避されるため、開口部１１１近傍に応力が集中するような急峻な形状を生じさせることがなく、従って、図２に示したように、部位Ａが急峻な形状となって応力が集中し、亀裂等が発生し易くなって疲労破壊等を招き易くなるといった惧れを抑制することができる。

なお、かかる歯底１０２の周方向両端に逃げ部１０２Ａのある形状であっても、歯車をホブ切りにより創成する場合には、カッターであるホブの形状を予め対応する形状に形成しておくことで容易に加工可能である。

また、ブローチ加工により歯車を形成する場合も同様で、カッターであるブローチの形状を予め対応する形状に形成しておくことで、歯底１０２の周方向両端に逃げ部１０２Ａのある形状であっても容易に加工可能である。

ところで、本実施の形態では、歯底１０２の周方向両端の逃げ部１０２Ａの部分だけが変更され、噛合する歯１０１の歯面１０３同士が実際に当接する部分の歯形は変更しないので、歯車として噛合する部分である当接部の歯形は例えばインボリュート歯形（他の歯形とすることもできる）を維持することができ、従って当接部同士の当たりや面圧なども従来同様とすることができると共に、従来同様に十分なトルク伝達を行うことができる強度も維持することができる。

このように、本実施の形態に係る歯車１００によれば、潤滑油供給通路１１０及び開口部１１１が歯面１０３と交差することがないように、歯底１０２の周方向両側に逃げ部１０２Ａを設けるようにしたので、潤滑油供給通路１１０の開口径を大きくしても、歯車としての基本性能を維持しつつ応力集中部位の形成を回避することができ、以って低コストでありながら、潤滑油供給通路１１０を利用した歯面１０３の良好な潤滑システムを提供することができる。

なお、図３に示すように、研磨により生じる段差Ｂ（研磨残り）が生じないように、研磨加工前のホブ切り加工やブローチ加工などの際に、予め研磨残り分を除去しておくようにすることもできる。

これによっても、逃げ部１０２Ａを設けるようにした場合ほどは潤滑油供給通路１１０の開口径を大きくすることはできないが、潤滑油供給通路１１０の開口径をある程度大きくしても、研磨により生じる段差部分と、潤滑油供給通路１１０の開口部１１１と、が交差して、応力が集中し易い急峻な形状が形成されることを回避することができるため、以って低コストでありながら、潤滑油供給通路１１０を利用した歯面１０３の良好な潤滑システムを提供することができる。

なお、本実施の形態に係る歯車１００は、例えば、ホブ切り加工可能なものであれば適用可能で、平歯車やラックなどの他、はすば歯車、かさ歯車、ウォーム歯車などにも適用可能である。

また、本実施の形態に係る歯車１００の歯形は、ここにおいて例示したインボリュート歯形に限定されるものではなく、他の歯形（例えばサイクロイドなど）を有する歯車であっても、本発明は適用可能である。

ところで、本実施の形態では、歯底１０２の周方向両側に逃げ部１０２Ａを設ける構成例について説明したが、これに限定されるものではなく、周方向両側に逃げ部１０２Ａを設ける場合に比べて潤滑油供給通路１１０の開口径の拡大は制限されるが、歯底１０２の周方向の何れか一端に逃げ部１０２Ａを設け、潤滑油供給通路１１０の開口部１１１をその逃げ部１０２Ａ側にオフセットさせることで、従来に対して潤滑油供給通路１１０の開口径を拡大させることができる。

また、潤滑油供給通路１１０は本発明の通路の一例ではあるが、これに限定されるものではなく、潤滑油が通過する通路以外の通路、例えば、潤滑油以外の流体（気体（例えば空気）、液体（例えば冷却水））を通過させるような通路が歯底１０２に開口される構造のものに対しても本発明は適用可能である。

以上で説明した一実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。

本発明は、簡単かつ安価な構成でありながら、歯底部に潤滑油供給通路等の通路が開口された歯車のその開口部への応力集中を抑制して強度（疲労限度など）を向上させることができ、延いては歯底部に潤滑油供給通路等の通路が開口された歯車の耐久性、寿命を向上させることができ、歯底部に潤滑油供給通路等の通路が開口された歯車を利用した歯車の潤滑システムにおいて有益であり、産業上の利用可能性がある。

１００歯車
１０１歯
１０２歯底
１０２Ａ逃げ部
１０３歯面
１１０潤滑油供給通路（本発明に係る通路の一例）
１１１開口部
２００軸受
３００歯車１００に噛合する歯車
Ａエッジ部
Ｂ研磨により生じる段差

Claims

歯と歯の間の歯底部分に開口される通路が設けられる歯車であって、
歯底部分の周方向端部に、歯形を形成している歯面から退避する逃げ部を設け、前記通路の開口端と前記歯面とを交差させないようにしたことを特徴とする歯車。
歯と歯の間の歯底部分に開口される通路が設けられる歯車であって、
歯形を形成する歯面の研磨残りと、前記通路の開口端と、が交差しないように、前記研磨残りが除去されることを特徴とする歯車。