JP2017067091A - ギヤ取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】振動を抑制することができるギヤ取付構造を提供すること。【解決手段】ギヤ取付構造３０は、遊星歯車機構におけるキャリア１０の外周縁部に形成された複数のフランジ１１１にギヤ２０が一体的に取り付けられており、フランジ１１１の外周面１１１ａとギヤ２０の内周面２０ａとが一体化されている取付部３１と、取付部３１の周方向両側に設けられており、フランジ１１１の外周面１１１ａとギヤ２０の内周面２０ａとが常に接触している第１接触部３２と、第１接触部３２の周方向両側のうち、取付部３１とは反対側に設けられており、フランジ１１１の外周面１１１ａとギヤ２０の内周面２０ａとが、第１接触部３２よりも弱い加圧状態で接触している第２接触部３３と、を有している。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、ギヤ取付構造に関する。

遊星歯車機構のキャリアに、例えばオイルポンプを駆動させるためのギヤを一体的に取り付けるギヤ取付構造が知られている。例えば特許文献１には、第二キャリアのキャリアフランジにポンプ駆動ギヤを取り付け、第二キャリアとポンプ駆動ギヤを一体回転させるギヤ取付構造が開示されている。

特開２０１５−７７８４６号公報

ここで、従来のギヤ取付構造は、キャリアおよびギヤの回転に伴って振動が発生するとともに、例えば図４の波形Ｒ１〜Ｒ３に示すように、ギヤ取付構造における複数の部位において、固有周波数で共振が発生し（同図の波形の３つのピーク部分参照）、振動がより増幅される場合があった。なお、図４に示す波形Ｒ１〜Ｒ３は、例えばキャリアとギヤとの取付部位における複数の部位の振動状態を示している。従って、従来のギヤ取付構造は、振動を抑制する点において改善の余地があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、振動を抑制することができるギヤ取付構造を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るギヤ取付構造は、遊星歯車機構におけるキャリアの外周縁部に形成された複数のフランジに、ギヤが一体的に取り付けられたギヤ取付構造であって、前記フランジの外周面と前記ギヤの内周面とが一体化されている取付部と、前記取付部の周方向両側に設けられており、前記フランジの外周面と前記ギヤの内周面とが常に接触している第１接触部と、前記第１接触部の周方向両側のうち、前記取付部とは反対側に設けられており、前記フランジの外周面と前記ギヤの内周面とが、前記第１接触部よりも弱い加圧状態で接触している第２接触部と、を有することを特徴とする。

これにより、ギヤ取付構造は、フランジの外周面とギヤの内周面とが第１接触部よりも弱い加圧状態で接触する第２接触部を設けることにより、キャリアおよびギヤに発生する振動をこの第２接触部で摩擦減衰させ、共振による振動の増幅を抑制することができる。また、簡易な構成によって振動を抑制することができるため、キャリアおよびギヤの加工精度や熱膨張、負荷変形の影響を受けにくく、上記効果を安定的に確保することができる。

本発明に係るギヤ取付構造によれば、キャリアおよびギヤに発生する振動を摩擦減衰させることができるため、共振による振動の増幅を抑制し、振動全体を抑制することができる。

図１は、本発明の実施形態に係るギヤ取付構造におけるキャリアとギヤの構成を模式的に示す斜視図である。 図２Ａは、本発明の実施形態に係るギヤ取付構造におけるキャリアとギヤの構成を模式的に示す平面図である。 図２Ｂは、本発明の実施形態に係るギヤ取付構造を模式的に示す図である。 図３Ａは、従来技術に係るギヤ取付構造におけるキャリアとギヤの構成を模式的に示す平面図である。 図３Ｂは、従来技術に係るギヤ取付構造を模式的に示す図である。 図４は、従来技術に係るギヤ取付構造における振動の周波数とイナータンスとの関係を示すグラフである。

本発明の実施形態に係るギヤ取付構造について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、以下で説明する図２Ａは、図１を矢印Ｘ方向からみた図であり、図３Ａは、従来のギヤ取付構造を図２Ａと同じ方向からみた図である。

ギヤ取付構造３０は、図１に示すように、キャリア１０にギヤ２０が取り付けられた構造である。キャリア１０は、遊星歯車機構の回転要素の一つであり、キャリアプレート１１と、キャリアベース１２と、を備えている。

キャリアプレート１１は、図１に示すように円環状に形成され、キャリアベース１２と所定の空間を隔てて対向している。また、キャリアプレート１１の外周縁部には、複数（同図では３つ）のフランジ１１１が周方向に等間隔で形成されている。そして、キャリアプレート１１の外周縁部においてフランジ１１１が形成されていない部分には、キャリアベース１２側に延びる柱状部１１２が複数（同図では３本）形成され、キャリアベース１２の外周縁部と接続されている。すなわち、キャリアプレート１１とキャリアベース１２とは、３本の柱状部１１２によって連結されている。

キャリアベース１２は、図１に示すように円盤状に形成され、キャリアプレート１１と同様に、外周縁部に複数（同図では３つ）のフランジ１２１が等間隔で形成されている。また、キャリアベース１２の中心には、遊星歯車機構の中心軸が挿通される円筒状のボス部１２２が形成されている。また、キャリアプレート１１およびキャリアベース１２には、図１に示すように、ピニオンギヤのピニオン軸が挿入される複数の軸孔１３が形成されている。

ギヤ２０は、例えばオイルポンプを駆動させるためのオイルポンプドライブギヤ等である。ギヤ２０は、図１に示すように、キャリアプレート１１のフランジ１１１に一体的に取り付けられ、キャリア１０と一体回転するように構成されている。

ここで、従来技術に係るギヤ取付構造１３０は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、取付部１３１と、取付部１３１の周方向両側に設けられた接触部１３２と、接触部１３２の周方向両側のうち、取付部１３１とは反対側に設けられた非接触部１３４と、から構成されている。

取付部１３１は、フランジ１１１Ａの外周面１１１Ａａとギヤ２０の内周面２０ａとが溶接によって一体化されている部位である。また、接触部１３２は、フランジ１１１Ａにギヤ２０が圧入されることにより、フランジ１１１Ａの外周面１１１Ａａとギヤ２０の内周面２０ａとが常に接触している部位である。そして、非接触部１３４は、フランジ１１１Ａの外周面１１１Ａａとギヤ２０の内周面２０ａとが離間しており、両者が常に接触しない部位である。

このようなギヤ取付構造１３０の場合、図３Ａにおける各部位Ｄ，Ｅの剛性は以下の通りとなる。すなわち、取付部１３１が設けられた部位Ｄは、キャリアプレート１１Ａとギヤ２０とが剛結されているため、剛性が最も高くなる。また、接触部１３２が設けられた部位Ｅは、キャリアプレート１１Ａとギヤ２０とが圧入によって完全に密着しているものの、剛結されてはいないため、剛性は中程度となる。

そして、各部位Ｄ，Ｅの剛性が上記のようなものである場合、例えばキャリア１０Ａおよびギヤ２０の回転に伴って振動が発生すると、部位Ｅが硬いバネの役割を果たす。従って、振動の逃げ場がなく、前記した図４の波形Ｒ１〜Ｒ３に示すように、複数の部位において、固有周波数で共振が発生し、振動がより増幅されるおそれがある。

そこで、本実施形態に係るギヤ取付構造３０は、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、フランジ１１１の外周面１１１ａとギヤ２０の内周面２０ａとの間に、フランジ１１１の周方向における端部に向かうにつれて大きくなる隙間３５を形成することにより、従来はなかった振動の逃げ場を形成し、振動を抑制することとした。すなわち、ギヤ取付構造３０は、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、取付部３１と、取付部３１の周方向両側に設けられた第１接触部３２と、第１接触部３２の周方向両側のうち、取付部３１とは反対側に設けられた第２接触部３３と、第２接触部３３の周方向両側のうち、第１接触部３２とは反対側に設けられた非接触部３４と、から構成され、第１接触部３２と非接触部３４との間に第２接触部３３が設けられている。

取付部３１は、従来の取付部１３１（図３Ｂ参照）と同様に、フランジ１１１の外周面１１１ａとギヤ２０の内周面２０ａとが溶接によって一体化されている部位である。第１接触部３２は、従来の接触部１３２と同様に、フランジ１１１にギヤ２０が圧入され、フランジ１１１の外周面１１１ａとギヤ２０の内周面２０ａとが常に接触している部位であるが、従来の接触部１３２よりも周方向長さが短く形成され、従来の接触部１３２の位置に第２接触部３３が設けられている。

第２接触部３３は、フランジ１１１の外周面１１１ａとギヤ２０の内周面２０ａとが、第１接触部３２よりも弱い加圧状態で接触している部位である。この第２接触部３３は、フランジ１１１とギヤ２０の動きを規制しない程度の弱い力で弱接触している。

このようなギヤ取付構造３０の場合、図２Ａにおける各部位Ａ，Ｂ，Ｃの剛性は以下の通りとなる。すなわち、取付部３１が設けられた部位Ａは、キャリアプレート１１とギヤ２０とが剛結されているため、剛性が最も高くなる。また、第１接触部３２が設けられた部位Ｂは、キャリアプレート１１とギヤ２０とが圧入によって完全に密着しているものの、剛結されてはいないため、剛性は中程度となる。また、第２接触部３３が設けられた部位Ｃは、キャリアプレート１１とギヤ２０とが弱接触しているため、剛性は低くなる。

そして、各部位Ａ，Ｂ，Ｃの剛性が上記のようなものである場合、例えばキャリア１０およびギヤ２０の回転に伴って振動が発生すると、部位Ｂが硬いバネの役割を果たし、それに続く部位Ｃが柔らかいバネとダンパー（減衰要素）の役割を果たす。これにより、部位Ｃにおいて振動を減衰させて逃がすことが可能となる。このように、第２接触部３３は、振動が生じた際にフランジ１１１の外周面１１１ａとギヤ２０の内周面２０ａとが弱接触する弱接触部位となる。従って、振動時に第２接触部３３で摩擦減衰が発生し、共振による振動の増幅が抑制されることになる。

なお、このような第２接触部３３を設ける場合、従来のように部位Ｅにおけるフランジ１１１Ａの外周の曲率を一定にするのではなく（図３Ａ参照）、図２Ａに示すように、部位Ｃにおけるフランジ１１１の外周の曲率を変化させて（曲率を大きくして）、隙間３５を形成すればよい。この隙間３５の起点付近が第２接触部３３となる。なお、隙間３５は、ギヤ２０側の形状を調整することによっても形成可能であるが、加工性や組み付け時の位置出しを考慮すると、フランジ１１１の形状を調整することが好ましい。

以上のような構成を備える本実施形態に係るギヤ取付構造３０は、フランジ１１１の外周面１１１ａとギヤ２０の内周面２０ａとが第１接触部３２よりも弱い加圧状態で接触する第２接触部３３を設けることにより、キャリア１０およびギヤ２０に発生する振動をこの第２接触部３３で摩擦減衰させ、共振による振動の増幅を抑制することができる。また、簡易な構成によって振動を抑制することができるため、キャリア１０およびギヤ２０の加工精度や熱膨張、負荷変形の影響を受けにくく、上記効果を安定的に確保することができる。

なお、例えば振動を抑制する方法として、部材（キャリア１０、ギヤ２０）の肉厚増加による剛性の向上、減衰材の貼付、ダンパーの設置、あるいは起振源であるギヤ２０の加工精度の向上、等も考えられる。しかしながら、これらの方法は重量やコストの増加を招くとともに、スペース確保が困難である。また、ギヤ２０の加工精度は既にマイクロオーダーであり、これ以上の加工精度向上は困難である。一方、本実施形態に係るギヤ取付構造３０によれば、これらの方法を考慮することなく、上記のような簡易な構成によって振動を抑制することができる。

以上、本発明に係るギヤ取付構造について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

例えば本実施形態に係るギヤ取付構造３０において、取付部３１は、合計３カ所設けられていたが、３カ所以上、あるいは２カ所のみ設けても構わない。また、取付部３１と柱状部１１２とは同数（３つ）設けられていたが、両者の数は異なっていても構わない。また、第２接触部３３は、取付部３１の周方向両側に設けられていたが、いずれか片側のみでも構わない。また、取付部３１における溶接範囲（取付部３１の長さ）は、任意に設定することができる。

また、キャリアプレート１１の外周には、ギヤ２０が取り付けられていたが、ギヤ２０ではなく、例えばプーリー、スプロケット等を取り付けても構わない。また、取付部３１は、フランジ１１１の外周面１１１ａとギヤ２０の内周面２０ａとを溶接によって一体化していたが、溶接ではなく、ろう付けや摩擦溶着によって一体化しても構わない。また、第１接触部３２は、フランジ１１１にギヤ２０を圧入していたが、例えばルーズスプライン等で嵌合しても構わない。

１０，１０Ａ キャリア
１１，１１Ａ キャリアプレート
１１１，１１１Ａ フランジ
１１１ａ，１１１Ａａ 外周面
１１２ 柱状部
１２ キャリアベース
１２１ フランジ
１２２ ボス部
１３ 軸孔
２０ ギヤ
２０ａ 内周面
３０，１３０ ギヤ取付構造
３１，１３１ 取付部
３２ 第１接触部
３３ 第２接触部
３４，１３４ 非接触部
３５ 隙間
１３２ 接触部

Claims (1)

1. 遊星歯車機構におけるキャリアの外周縁部に形成された複数のフランジに、ギヤが一体的に取り付けられたギヤ取付構造であって、
   前記フランジの外周面と前記ギヤの内周面とが一体化されている取付部と、
   前記取付部の周方向両側に設けられており、前記フランジの外周面と前記ギヤの内周面とが常に接触している第１接触部と、
   前記第１接触部の周方向両側のうち、前記取付部とは反対側に設けられており、前記フランジの外周面と前記ギヤの内周面とが、前記第１接触部よりも弱い加圧状態で接触している第２接触部と、
   を有することを特徴とするギヤ取付構造。

Images