JP2015110956A - ギヤカップリングおよびハブの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内歯車と外歯車との干渉音を抑制する緩衝材の取付強度を高めたギヤカップリングおよびハブの製造方法を提供する。【解決手段】ハブ１４ｂは外周面に外歯車１３ｂを有すると共にスリーブ１２ｂは内周面に内歯車１１ｂを有し、これらの外歯車１３ｂと内歯車１１ｂとが歯合する。また、ハブ１４ｂの外歯車１３ｂの歯先１３ｄに溝５０を形成し、この溝５０に、前記外歯車１３ｂおよび内歯車１１ｂよりも硬度が低い緩衝材３１を設けている。【選択図】図３

Description

本発明は、ギヤカップリングおよびハブの製造方法に関する。

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、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、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して干渉音が発生する。

このため、内歯車と外歯車との少なくともいずれか一方側に、干渉音を抑制する緩衝材を設けることが考えられる。

特開２０１２−１４９７６２号公報

ところが、前記ハブは回転し、また、内歯車と外歯車とが干渉して振動が起こるため、前記緩衝材を外歯車の歯先や内歯車の歯底に単に接合させただけでは、緩衝材が外れやすいという問題があった。

そこで、本発明は、内歯車と外歯車との干渉音を抑制する緩衝材の取付強度を高めたギヤカップリングおよびハブの製造方法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、ハブとスリーブとを備え、前記ハブの外歯車をスリーブの内歯車に歯合させる。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、溝を形成する。そして、この溝に、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る。

本発明に係るギヤカップリングによれば、溝に緩衝材を嵌合させて設けているため、緩衝材が外歯車または内歯車から外れにくくなる。

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実施形態に係るハブを作製する製造工程のうち、外歯車を成形する工程を示す概略図である。 本発明の第２実施形態に係るハブを作製する製造工程のうち、ハブの軸部に外歯車を組み付けた状態を示している。 本発明の第２実施形態に係るハブを作製する製造工程のうち、外歯車を金型のキャビティに挿入して保持した状態を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係るハブを作製する製造工程のうち、ハブの外歯車に緩衝材を接合させたのち、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実施形態に係るハブを作製する製造工程のうち、外歯車を含む第１分割体と、ハブにおける軸部を含む第２分割体と、を準備した状態を示している。 本発明の第３実施形態に係るハブを作製する製造工程のうち、第２分割体と前記第１分割体とを結合した状態を示している。 本発明の第４実施形態に係るハブを作製する製造工程のうち、外歯車を金型のキャビティに挿入して保持した状態を示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係るハブを作製する製造工程のうち、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。

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。

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

そして、図３、図４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の湾曲面に溝５０が形成され、この溝５０に樹脂層３２からなる緩衝材３１が嵌合して設けられている。

具体的には、前記溝５０は、外歯車１３ｂの表面側から奥側に行くに従って（外歯車１３ｂの径方向の内側に行くに従って）周方向に沿った幅寸法が徐々に広がるように断面台形状に形成されている。即ち、溝５０は、周方向に沿って延在する底面５０ａと、この底面５０ａの両端から径方向の外側に向けて傾斜して延在する側面５０ｂと、から画成される。

前記樹脂層３２からなる緩衝材３１は、外歯車１３ａ，１３ｂおよび内歯車１１ａ，１１ｂよりも硬度が低く設定されている。この緩衝材３１も断面が台形状に形成されており、前記溝５０に嵌合されている。そして、緩衝材３１における径方向の外側の端部３１ａは、歯先１３ｄの湾曲面よりも径方向外側に向けて僅かに突出している。

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５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。

以下に、第１実施形態による作用効果を説明する。

（１）第１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。また、前記ハブ１４ａ，１４ｂの外歯車１３ａ，１３ｂの歯先１３ｄに溝５０を形成し、この溝５０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を設けている。

ハブ１４ａ，１４ｂが回転し、自己調心作用によって浮かび上がったのち、回転が停止すると、ハブ１４ａ，１４ｂが落下する。このときの外歯車１３ａ，１３ｂと内歯車１１ａ，１１ｂとの干渉音を緩和するために緩衝材３１を設ける。ここで、本実施形態では、単に緩衝材３１を外歯車１３ｂの歯先１３ｄに設けるだけではなく、歯先１３ｄに溝５０を形成し、この溝５０に緩衝材３１を嵌合させて設けている。よって、外歯車１３ｂが回転すると緩衝材３１が外歯車１３ｂから外れるように遠心力が作用するが、本実施形態では、緩衝材３１が外歯車１３ｂから外れにくくなる。

（２）前記溝５０の断面形状を、表面側から奥側に行くに従って幅寸法が広がるように形成している。

従って、外歯車１３ｂが回転して緩衝材３１に遠心力が作用しても、緩衝材３１が溝５０に引っかかって更に外れにくくなる。

[第２実施形態]
次いで、ギヤカップリングのハブの製造方法を説明する。なお、以下においては、判りやすくするために、ハブの形状を簡略化して図示する。

なお、図７に示すように、第２実施形態に係るハブ６１は、外歯車６３，６４（第１分割体６５）と軸部６２（第２分割体７４）とから構成される。前記軸部６２は、軸方向に沿って延在する細長い円柱棒であり、両端６２ａ，６２ｂが細く形成されている。これらの両端６２ａ，６２ｂに外歯車６３，６４が嵌合されている。

まず、図６に示す一対の外歯車６３，６４（第１分割体６５）を鍛造によって成形する。この第１分割体６５は、外歯車６３，６４を含んでいる。ここで、前記鍛造時には、外歯車６３，６４の歯先６６に溝６７（図８参照）が鍛造と同時に形成される。

次いで、外歯車６３，６４（第１分割体６５）に対して、浸炭、ショットピーニング、歯研を施す。

そして、図７に示すように、外歯車６３，６４（第１分割体６５）を軸部６２（第２分割体７４）の両端６２ａ，６２ｂに嵌合する。具体的には、外歯車６３，６４の中央部には、図示しない嵌合孔が形成されており、これらの嵌合孔に軸部６２の両端６２ａ，６２ｂを挿入および嵌合させる。これによって、第１分割体６５と第２分割体７４とが結合される。

最後に、図８に示すように、この溝６７が形成された外歯車６３を、金型６８のキャビティ６９に挿入する。このキャビティ６９の底面７０には、径方向の外側に凹む凹部７１が形成されている。従って、外歯車６３を金型６８のキャビティ６９に挿入した状態では、外歯車６３の歯先６６の溝６７と金型６８のキャビティ６９の底面７０の凹部７１とによって、断面台形状の空間部７２が画成される。

そして、前記空間部７２の内部に溶融樹脂を流し込んで充填させたのちに冷却させて固化させると、図９に示す緩衝材７３が外歯車６３の歯先６６に固着される。なお、緩衝材７３の先端部７３ａは、外歯車６３の歯先６６から突出して形成されている。また、前記溶融樹脂を固化させて得られる緩衝材７３は、スリーブの内歯車およびハブ６１の外歯車６４よりも硬度が低い。なお、外歯車６４の溝にも緩衝材７３を固着させる。

これによって、外歯車６３，６４の溝６７に緩衝材７３を有する第１分割体６５と第２分割体７４とが結合されたハブ６１が形成される。

以下に、第２実施形態による作用効果を説明する。

（１）前記ハブ６１は、軸部６２と外歯車６３，６４とを有すると共に、前記外歯車６３，６４を含む第１分割体６５と前記軸部６２を含む第２分割体７４とを結合して構成している。

このように、本実施形態では、第１分割体６５と第２分割体７４とを別体にしたため、外歯車６３，６４に溝６７を成形する場合には、第１分割体６５のみを加工すればよい。従って、外歯車６３，６４に溝６７を有し、該溝６７に緩衝材７３を設けたハブ６１の製造が容易になる。

（２）第２実施形態に係るハブの製造方法は、ギヤカップリングのハブ６１における外歯車６３，６４を含む第１分割体６５を成形するステップと、前記第１分割体６５における前記外歯車６３，６４の外周に溝６７を成形するステップと、ハブ６１における軸部６２を含む第２分割体７４と前記第１分割体６５とを結合するステップと、前記外歯車６３，６４の溝６７に、スリーブの内歯車およびハブ６１の外歯車６３，６４よりも硬度が低い緩衝材７３を設けるステップと、を有する。

第１分割体６５と第２分割体７４とを別体にしたため、外歯車６３，６４に溝６７を成形する場合には、第１分割体６５のみを加工すればよい。従って、外歯車６３，６４に溝６７を有し、該溝６７に緩衝材７３を設けたハブ６１の製造が容易になる。

[第３実施形態]
次いで、ハブの別の製造方法を説明する。なお、以下においては、判りやすくするために、ハブの形状を簡略化して図示する。

図１０、図１１に示すように、第３実施形態に係るハブ８０は、外歯車８１および軸部８３の端部８４が一体に結合した第１分割体８５と、軸部８３の長手方向の一部８６である第２分割体８７と、が結合されて構成される。前記第１分割体８５は、左右に一対に配置される。

図１０において、前記外歯車８１の外周には、第２実施形態で説明した溝が設けられている。

そして、第１分割体８５における軸部８３の端面８８は平面に形成されている。軸部８３の一部８６の端面８９も平面に形成されている。これらの端面８８，８９同士を溶接等で接合することによって、第１分割体８５と第２分割体８７とが結合される。

こののち、外歯車８１の外周の溝に緩衝材を設けることによって、第３実施形態に係るハブ８０が完成する。

第３実施形態によっても、第１分割体８５と第２分割体８７とを別体にしたため、外歯車８１に溝を成形する場合には、第１分割体８５のみを加工すればよいので、ハブ８０の製造が容易になる。

[第４実施形態]
次いで、第４実施形態に係るギヤカップリングについて説明する。

第４実施形態では、スリーブの内歯車の歯底に溝を形成し、この溝に緩衝材を設けている。

具体的には、図１２，１３に示すように、スリーブ９１の内歯車９２の歯底９３に溝９４を形成する。この溝９４は、径方向内側（図１２の上側）に行くに従って幅寸法が小さくなる断面台形状に形成されている。また、金型９５の凸部９６の底面９７には、周方向の中央に凹部９８が形成されている。従って、図１２のように、金型９５の凸部９６をスリーブ９１の内歯車９２に挿入すると、断面台形状の空間部１００が画成される。

この空間部１００の内部に溶融樹脂を流入させて充填させたのち固化させると、断面台形状の樹脂からなる緩衝材１０１がスリーブ９１の内歯車９２の歯底９３に形成される。

以下に、第４実施形態による作用効果を説明する。

（１）前記スリーブ９１の内歯車９２の歯底９３に溝９４を形成し、この溝９４に、前記外歯車および内歯車９２よりも硬度が低い緩衝材１０１を設けている。従って、緩衝材１０１が内歯車９２から外れにくくなる。

なお、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の技術思想に基づいて種々の変更および変形が可能である。

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、溝を形成し、この溝に、外歯車および内歯車よりも硬度が低い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
３５ 歯底
５０ 溝
６１ ハブ
６２ 軸部
６３，６４ 外歯車
６５ 第１分割体
６６ 歯先
６７ 溝
７３ 緩衝材
７４ 第２分割体
８０ ハブ
８１ 外歯車
８３ 軸部
８５ 第１分割体
８７ 第２分割体
９１ スリーブ
９２ 内歯車
９３ 歯底
９４ 溝
１０１ 緩衝材

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、溝を形成し、この溝に、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. 前記溝の断面形状を、表面側から奥側に行くに従って幅寸法が広がるように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. 前記ハブは、軸部と外歯車とを有すると共に、
   前記外歯車を含む第１分割体と前記軸部を含む第２分割体とを結合して構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のギヤカップリング。
4. ギヤカップリングのハブにおける外歯車を含む第１分割体を成形するステップと、
   前記第１分割体における前記外歯車の外周に溝を成形するステップと、
   前記ハブにおける軸部を含む第２分割体と前記第１分割体とを結合するステップと、
   前記外歯車の溝に、スリーブの内歯車およびハブの外歯車よりも硬度が低い緩衝材を設けるステップと、
   を有することを特徴とするハブの製造方法。

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