JP2015110955A - ギヤカップリング - Google Patents

Abstract

【課題】ハブの回転が停止した場合におけるハブの外歯車とスリーブの内歯車との干渉音を低減することができるギヤカップリングを提供する。
【解決手段】ギヤカップリング１０は、内方に配置されたハブ１４ａ，１４ｂと、該ハブ１４ａ，１４ｂの外方に配置されたスリーブ１２ａ，１２ｂと、を備えている。前記ハブ１４ａ，１４ｂは外周面に外歯車１３ａ，１３ｂを有すると共に前記スリーブ１２ａ，１２ｂは内周面に内歯車１１ａ，１１ｂを有し、これらの外歯車１３ａ，１３ｂと内歯車１１ａ，１１ｂとが歯合する。前記ハブ１４ａ，１４ｂの外歯車１３ａ，１３ｂの歯先１３ｄに緩衝材３１（樹脂層３２）を設けている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ギヤカップリングに関する。

従来から、歯車を用いて駆動力を伝達するギヤカップリングが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載されたギヤカップリングは、外側に配置されたスリーブと、該スリーブの内側に配置されたハブと、を備えている。前記スリーブの内周には内歯車が設けられ、前記ハブの外周には外歯車が設けられており、これらの内歯車と外歯車とが噛合される。

ここで、前記ギヤカップリングにはバックラッシュが設けられており、内歯車と外歯車との間に多少の隙間がある。従って、ハブが回転すると自己調心作用によってスリーブに対してハブが浮き上がり、内歯車と外歯車との間に全周に亘って隙間が生じる。一方、ハブの回転が停止するとスリーブに対してハブが下降し、ハブの下端部に位置する内歯車と外歯車とが接触する。

特開２０１２−１４９７６２号公報

このように、ハブの回転が停止した場合には、ハブが自重によって落下し、ハブの外歯車がスリーブの内歯車に当たって干渉音が発生するという問題があった。

そこで、本発明は、ハブの回転が停止した場合におけるハブの外歯車とスリーブの内歯車との干渉音を低減することができるギヤカップリングを提供することを目的としている。

本発明に係るギヤカップリングは、内方にハブを配置し、該ハブの外方にスリーブを配置している。前記ハブの外歯車の歯先およびスリーブの内歯車の歯底の少なくともいずれか、または、前記ハブの外歯車の歯底およびスリーブの内歯車の歯先の少なくともいずれかに緩衝材を設けている。

本発明に係るギヤカップリングによれば、前記ハブの外歯車の歯先およびスリーブの内歯車の歯底の少なくともいずれか、または、前記ハブの外歯車の歯底およびスリーブの内歯車の歯先の少なくともいずれかに緩衝材を設けている。よって、ハブの回転が停止した場合におけるハブの外歯車とスリーブの内歯車との干渉音を、前記緩衝材によって効率的に低減することができる。

本発明の第１実施形態に係るギヤカップリングを採用したインホイールモータの断面図である。 図１のＡ−Ａ線による拡大断面図である。 図２のＢ部を拡大した断面図である。 ハブの外歯車の歯先がスリーブの内歯車の歯底に当接した状態を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係るハブの外歯車に緩衝材を設ける製造工程を示す断面図であり、ハブの外歯車を金型のキャビティ内に収容した状態を示している。 本発明の第１実施形態に係るハブの外歯車に緩衝材を設ける製造工程を示す断面図であり、ハブの外歯車に緩衝材を貼着させたのち、金型のキャビティから取り外した状態を示している。 本発明の第２実施形態に係るギヤカップリングにおけるハブの外歯車の歯先およびスリーブの内歯車の歯底の近傍を拡大した断面図である。 ハブの外歯車の歯先がスリーブの内歯車の歯底に当接した状態を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係るスリーブの内歯車の歯底に緩衝材を設ける製造工程を示す断面図であり、スリーブの内歯車の歯底に金型のキャビティを挿入した状態を示している。 本発明の第２実施形態に係るスリーブの内歯車の歯底に緩衝材を設ける製造工程を示す断面図であり、スリーブの内歯車の歯底に緩衝材を貼着させたのち、金型のキャビティから取り外した状態を示している。 本発明の第３実施形態に係るギヤカップリングにおけるハブの外歯車の歯先およびスリーブの内歯車の歯底の近傍を拡大した断面図である。 ハブの外歯車の歯先がスリーブの内歯車の歯底に当接した状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

[第１実施形態]
第１実施形態は、車両に搭載されるインホイールモータ（In-Wheel Motor）に本発明を適用したものである。

図１に示すインホイールモータＩＷＭは、図示されないタイヤを支持するホイール１の内部に駆動源を配設したものであり、モーターケース２と、駆動源であるモータ３と、減速機４と、ギヤカップリング１０とを備える。

モーターケース２は、モータ３および減速機４を収容する。このモーターケース２は、筒状のケース本体２ａと、ケース本体２ａの車幅方向内方側（図１中の左側）の開口部を覆うカバー２ｂとから主に構成されている。また、モーターケース２は、図示されないサスペンション機構を介して車体に支持されている。さらに、ケース本体２ａの車幅方向外方側（図１中の右側）の開口部には、ハブベアリング２０が取り付けられている。

モータ３は、本実施形態では、電動モータである。このモータ３は、モーターケース２のケース本体２ａの内周に配設される環状のステータ５と、ステータ５の内方にステータ５と同心状に配設されるロータ６とを有している。ステータ５は、モーターケース２のケース本体２ａの内周に固定されており、ロータ６は、ロータベアリング２１を介してモーターケース２のカバー２ｂに回転可能に支持されている。

減速機４は、モータ３の回転を減速してギヤカップリング１０に伝達するものであり、本実施形態では、遊星歯車式減速機である。この減速機４は、モータ３のロータ６のロータ回転軸６ａ上に形成される太陽ギヤ２３と、モーターケース２のケース本体２ａの内周に装着されるリングギヤ２４と、太陽ギヤ２３とリングギヤ２４との間に配設される遊星ギヤ２５とを有している。遊星ギヤ２５はキャリア２６により回転可能に支持されており、このキャリア２６が、後述する入力側ギヤカップリングのスリーブ１２ａに連結されている。また、遊星ギヤ２５は、太陽ギヤ２３に噛合する大径ピニオンギヤ部分２５ａと、リングギヤ２４に噛合する小径ピニオンギヤ部分２５ｂとが一体に形成されている。

モータ３とホイール１との間の駆動力伝達経路にギヤカップリング１０が配設されており、このギヤカップリング１０は、モータ３の回転を減速機４からホイール１へと伝達する。本実施形態では、このギヤカップリング１０は、入力側と出力側とで２対になっている。ギヤカップリング１０は、内周に内歯車１１ａ，１１ｂが形成されたスリーブ（メスカップリング）１２ａ，１２ｂと、スリーブ１２ａ，１２ｂの内方に配設され、外周に外歯車１３ａ，１３ｂが形成されたハブ（オスカップリング）１４ａ，１４ｂと、を備える。図２に示すように、このギヤカップリング１０において、内歯車１１ａ，１１ｂと外歯車１３ａ，１３ｂとがそれぞれ噛合している。また、図示はしないが、外歯車１３ａ，１３ｂの歯面には、クラウニングが施されている。

入力側ギヤカップリングのスリーブ１２ａは、ベアリング２７により、モーターケース２のケース本体２ａに対して回転可能に支持されている。また、出力側ギヤカップリングのスリーブ１２ｂは、ハブベアリング２０により、モーターケース２のケース本体２ａに対して回転可能に支持されている。そして、出力側ギヤカップリングのスリーブ１２ｂには、ボルト２８およびナット２９を用いてホイール１が連結されている。

なお、本実施形態では、入力側ギヤカップリングのスリーブ１２ａと内歯車１１ａとは一体に形成されているが、スリーブ１２ａと内歯車１１ａとが別体に形成されていてもよい。また、出力側ギヤカップリングのスリーブ１２ｂと内歯車１１ｂとは一体に形成されているが、スリーブ１２ｂと内歯車１１ｂとが別体に形成されていてもよい。一方、入力側ギヤカップリングのハブ１４ａと外歯車１３ａとは一体に形成されているが、ハブ１４ａと外歯車１３ａとが別体に形成されていてもよい。また、出力側ギヤカップリングのハブ１４ｂと外歯車１３ｂとは一体に形成されているが、ハブ１４ｂと外歯車１３ｂとが別体に形成されていてもよい。さらに、入力側ギヤカップリングのハブ１４ａと出力側ギヤカップリングのハブ１４ｂとは一体に形成されているが、入力側ギヤカップリングのハブ１４ａと出力側ギヤカップリングのハブ１４ｂとが別体に形成されていてもよい。

図１に示すインホイールモータＩＷＭにおいては、モータ３とホイール１との間の駆動力伝達経路にギヤカップリング１０を配設している。ギヤカップリング１０によってモータ３とホイール１との間の軸ずれを吸収できるため、駆動力をモータ３からホイール１へと支障なく伝達することができる。また、ギヤカップリング１０によって効率よく衝撃を吸収できるため、路面からホイール１に入力されてモータ３や減速機４などに加わる衝撃を効果的に緩和することができる。

図２は、図１における出力側ギヤカップリングにおけるスリーブ１２ｂとハブ１４ｂの断面を示している。

前述したように、外方にはスリーブ１２ｂが配置され、該スリーブ１２ｂの内方にはハブ１４ｂが配置される。スリーブ１２ｂの内周面には、内方に向けて突出する内歯車１１ｂが周方向に沿って連続して複数形成されている。ハブ１４ｂの外周面には、外方に向けて突出する外歯車１３ｂが周方向に沿って連続して複数形成されている。

ここで、ハブ１４ａ，１４ｂが回転すると、自己調心作用によってハブ１４ａ，１４ｂはスリーブ１２ａ，１２ｂに対して浮かび上がり、図２のように、ハブ１４ａ，１４ｂの全周に亘って内歯車１１ａ，１１ｂと外歯車１３ａ，１３ｂとの間にほぼ均一な隙間が形成される。

そして、図３に示すように、ハブ１４ｂの外歯車１３ｂは、左右一対に配置されて径方向に沿って延びる側面１３ｃ，１３ｃと、これらの側面１３ｃ，１３ｃの先端同士を結んで周方向に沿って延びる歯先１３ｄとから画成される。側面１３ｃ，１３ｃは、周方向の外側に向けてやや湾曲し、歯先１３ｄも径方向外側に向けて凸状に湾曲している。そして、歯先１３ｄの湾曲面に、外歯車１３ａ，１３ｂおよび内歯車１１ａ，１１ｂよりも硬度が低い緩衝材３１が設けられている。具体的には、本実施形態では、緩衝材３１は樹脂層３２からなる。この樹脂層３２は、所定の厚さを有している。

また、スリーブ１２ｂには、ハブ１４ｂの外歯車１３ｂに対応する凹部３３が形成されている。該凹部３３は、左右一対に設けられて径方向に沿って延びる側壁３４，３４と、これらの側壁３４，３４の先端同士を結び周方向に沿って延びる歯底３５と、から画成される。なお、側壁３４は内歯車１１ｂの側面１１ｃであり、歯底３５は内歯車１１ｂの歯底３５である。

そして、図４に示すように、ハブ１４ｂの回転が停止すると、スリーブ１２ｂに対してハブ１４ｂが落下し、ハブ１４ｂの外歯車１３ｂはスリーブ１２ｂの歯底３５に当たる。しかし、本実施形態では、歯先１３ｄの湾曲面に樹脂層３２からなる緩衝材３１が設けられているため、ハブ１４ｂの外歯車１３ｂとスリーブ１２ｂの歯底３５との干渉音が緩和される。

次に、第１実施形態に係るハブ１４ｂの外歯車１３ｂの歯先１３ｄに樹脂層３２からなる緩衝材３１を貼着する手順を説明する。

図５に示すように、ハブ１４ｂの外歯車１３ｂに対応したキャビティ４０が形成された金型４１を準備する。この金型４１のキャビティ４０に、ハブ１４ｂの外歯車１３ｂを挿入する。

ここで、キャビティ４０の底面４２は、外歯車１３ｂの歯先１３ｄの湾曲面に沿って同一形状に形成されている。そして、キャビティ４０の底面４２と外歯車１３ｂの歯先１３ｄの湾曲面との間には、同一寸法の隙間４３が形成されている。

次に、前記隙間４３に溶融樹脂を流入させると、隙間４３の内部には溶融樹脂が充填される。そして、図６に示すように、溶融樹脂が冷えて固化すると樹脂層３２からなる緩衝材３１となり、この樹脂層３２が歯先１３ｄに貼着される。そして、ハブ１４ｂを持ち上げると、樹脂層３２が設けられた外歯車１３ｂを金型４１のキャビティ４０から取り外すことができる。

なお、前述した金型を用いた方法以外でも、種々の方法で緩衝材３１を形成することができる。

例えば、細長い丸棒の外周面に樹脂コーティングを施したのち、長手方向に沿って凹部を切削加工することにより、歯先１３ｄに樹脂層３２を貼着させることができる。また、歯先１３ｄの面に緩衝用テープを貼着したり、歯先１３ｄの面に溶融樹脂を塗布して樹脂層を形成してもよい。

以下に、第１実施形態による作用効果を説明する。

（１）本実施形態に係るギヤカップリング１０は、内方に配置されたハブ１４ａ，１４ｂと、該ハブ１４ａ，１４ｂの外方に配置されたスリーブ１２ａ，１２ｂと、を備え、前記ハブ１４ａ，１４ｂは外周面に外歯車１３ａ，１３ｂを有すると共に前記スリーブ１２ａ，１２ｂは内周面に内歯車１１ａ，１１ｂを有し、これらの外歯車１３ａ，１３ｂと内歯車１１ａ，１１ｂとが歯合する。前記ハブ１４ａ，１４ｂの外歯車１３ａ，１３ｂの歯先１３ｄに前記外歯車１３ａ，１３ｂおよび内歯車１１ａ，１１ｂよりも硬度が低い緩衝材３１（樹脂層３２）を設けている。

前述したように、ハブ１４ａ，１４ｂが回転すると、自己調心作用によってハブ１４ａ，１４ｂはスリーブ１２ａ，１２ｂに対して浮かび上がり、図２のように、ハブ１４ａ，１４ｂの全周に亘って内歯車１１ａ，１１ｂと外歯車１３ａ，１３ｂとの間にほぼ均一な隙間が形成される。

ここで、ハブ１４ａ，１４ｂの回転が停止すると、ハブ１４ａ，１４ｂが落下するが、本実施形態では、歯先１３ｄに緩衝材３１（樹脂層３２）を設けている。このため、ハブ１４ａ，１４ｂの外歯車１３ａ，１３ｂとスリーブ１２ａ，１２ｂの内歯車１１ａ，１１ｂとの干渉音を、前記緩衝材３１（樹脂層３２）によって効率的に低減することができる。

（２）前記ハブ１４ａ，１４ｂの外歯車１３ａ，１３ｂの歯先１３ｄに、樹脂層３２からなる緩衝材３１を形成している。

特に、外歯車１３ａ，１３ｂの歯先１３ｄに緩衝材３１（樹脂層３２）を設ける場合は、歯先１３ｄの面に緩衝用テープを貼着したり、歯先１３ｄの面に溶融樹脂を塗布して樹脂層を形成する作業が簡素にできる。このように、比較的に簡易な方法で歯先１３ｄに緩衝材３１を形成することができる。

[第２実施形態]
次いで、本発明の第２実施形態に係るギヤカップリングについて説明する。ただし、前述した第１実施形態と同じ部位には同一符号を付けて説明を省略する。

図７および図８に示すように、第２実施形態では、スリーブ１１２ｂの内歯車１１ｂの歯底３５に、樹脂層３２からなる緩衝材３１が貼着されている。

次に、第２実施形態に係るスリーブ１１２ｂの内歯車１１ｂの歯底３５に樹脂層３２を貼着する手順を説明する。

図９に示すように、スリーブ１１２ｂの内歯車１１ｂに対応した凸部１４０が形成された金型１４１を準備する。この金型１４１の凸部１４０をスリーブ１１２ｂの内歯車１１ｂに挿入する。

ここで、金型１４１の凸部１４０の底面１４２とスリーブ１１２ｂの内歯車１１ｂの歯底３５との間には、同一寸法の隙間１４３が形成されている。

次に、前記隙間１４３に溶融樹脂を流入させると、隙間１４３の内部には溶融樹脂が充填される。そして、図１０に示すように、溶融樹脂が冷えて固化すると樹脂層３２からなる緩衝材３１となり、この樹脂層３２が内歯車１１ｂの歯底３５に貼着される。そして、金型１４１を持ち上げればよい。

以下に、第２実施形態による作用効果を説明する。

（１）前記スリーブ１１２ｂの内歯車１１ｂの歯底３５に、樹脂層３２からなる前記緩衝材３１を形成している。

従って、ハブ１４ｂの回転が停止した場合におけるハブ１４ｂの外歯車１３ｂとスリーブ１１２ｂの内歯車１１ｂとの干渉音を、前記緩衝材３１（樹脂層３２）によって効率的に低減することができる。

[第３実施形態]
次いで、本発明の第３実施形態に係るギヤカップリングについて説明する。ただし、前述した第１および第２実施形態と同じ部位には同一符号を付けて説明を省略する。

図１１および図１２に示すように、第３実施形態では、スリーブ２１２ｂの内歯車１１ｂの歯底３５に、カーボンを含むアブレイダブルコーティング１３２からなる緩衝材１３１を形成している。このアブレイダブルコーティング１３２は、被切削用の樹脂製シール部材であり、ハブ１４ｂの外歯車１３ｂの歯先１３ｄが当たることによってアブレイダブルコーティング１３２自体が削られる。従って、アブレイダブルコーティング１３２の表面１３２ａは、外歯車１３ｂの歯先１３ｄの面と同一形状に湾曲して形成されている。なお、アブレイダブルコーティング１３２は、粉体塗装によって内歯車１１ｂの歯底３５に形成することが好ましい。

以下に、第３実施形態による作用効果を説明する。

（１）前記スリーブ２１２ｂの内歯車１１ｂの歯底３５に、カーボンを含むアブレイダブルコーティング１３２からなる前記緩衝材１３１を形成している。

従って、ハブ１４ｂの回転が停止した場合におけるハブ１４ｂの外歯車１３ｂとスリーブ２１２ｂの内歯車１１ｂとの干渉音を、前記緩衝材１３１（アブレイダブルコーティング１３２）によって効率的に低減することができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されずに、種々の変形および変更が可能である。

例えば、ハブの外歯車の歯底およびスリーブの内歯車の歯先の少なくともいずれかに緩衝材を設けてもよい。

１０ ギヤカップリング
１１ａ，１１ｂ 内歯車
１２ａ，１２ｂ スリーブ
１３ａ，１３ｂ 外歯車
１３ｄ 歯先
１４ａ，１４ｂ ハブ
３１ 緩衝材
３２ 樹脂層
３５ 歯底
１１２ｂ スリーブ
１３１ 緩衝材
１３２ アブレイダブルコーティング
２１２ｂ スリーブ

Claims (4)

1. 内方に配置されたハブと、該ハブの外方に配置されたスリーブと、を備え、前記ハブは外周面に外歯車を有すると共に前記スリーブは内周面に内歯車を有し、これらの外歯車と内歯車とが歯合するギヤカップリングであって、
   前記ハブの外歯車の歯先およびスリーブの内歯車の歯底の少なくともいずれか、または、前記ハブの外歯車の歯底およびスリーブの内歯車の歯先の少なくともいずれかに、前記外歯車および内歯車よりも硬度が低い緩衝材を設けたことを特徴とするギヤカップリング。
2. 前記ハブの外歯車の歯先に、樹脂層からなる前記緩衝材を形成したことを特徴とする請求項１に記載のギヤカップリング。
3. 前記スリーブの内歯車の歯底に、樹脂層からなる前記緩衝材を形成したことを特徴とする請求項１に記載のギヤカップリング。
4. 前記スリーブの内歯車の歯底に、カーボンを含むアブレイダブルコーティングからなる前記緩衝材を形成したことを特徴とする請求項１に記載のギヤカップリング。

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