JP2017116065A - 動力伝達用歯車及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】動力伝達用歯車の回転抵抗を増加させることなく騒音の低減及び軽量化を図ることができる動力伝達用歯車を提供する。
【解決手段】ハウジング内に潤滑油と共に収納され、外周部２２に歯底円から外周側に突出する歯部２１が設けられた動力伝達用歯車２０は、内部に歯底円の内周側に周方向に同一長さを有する複数の空洞部５１が周方向に等間隔で配置されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、動力伝達用歯車及びその製造方法に関する。

自動車等の車両では、騒音や振動などのＮＶＨ（ノイズ・バイブレーション・ハーシュネス）性能を向上させることが求められており、各種パネルやフレーム等の車体構成部材について騒音を低減することに加えて、駆動源から駆動輪に至る動力伝達経路を構成する変速機やディファレンシャル装置に設けられた動力伝達用歯車についても噛み合いによる騒音を低減することが求められている。

また、エンジンを駆動源とする車両ではエンジンの燃費性能を向上させるために、モータを駆動源とする車両ではモータの電力消費量を低減するために、車体構成部材を軽量化することに加えて、駆動源から駆動輪に至る動力伝達経路を構成する変速機やディファレンシャル装置に設けられた動力伝達用歯車についても軽量化することが求められている。

動力伝達用歯車の騒音低減及び軽量化を図るものとして、例えば特許文献１には、回転軸に嵌合されるハブ部と、ハブ部から半径方向外側に向かって延びるディスク部と、ディスク部の外周端に設けられて外周面に歯部が形成されたリム部とを有する動力伝達用歯車において、ディスク部が、回転軸の周方向に延びると共に軸方向に貫通する複数の貫通孔と、該複数の貫通孔間に位置する連結部とを有するものが開示されている。

前記動力伝達用歯車は、ディスク部に周方向に延びる複数の貫通孔を設けることで、ディスク部の軸心周りの剛性を低下させて歯車の噛み合い時に複数の貫通孔間に位置する連結部を弾性変形させることにより噛み合いによる騒音を低減することができると共に軽量化を図ることができるとされている。

特開２００５−６９４０１号公報

しかしながら、ハウジング内に貯留した潤滑油を掻き揚げて歯車の噛み合い部などの要潤滑部に供給するディファレンシャル装置のデフリングギヤなど、ハウジング内に潤滑油と共に収納される動力伝達用歯車において、前記特許文献１に記載される動力伝達用歯車のように軸方向に貫通する貫通孔が設けられる場合、動力伝達用歯車が回転するときに動力伝達用歯車の回転抵抗が増加するおそれがあり、このことは燃費性能の悪化を引き起こし得る。

そこで、本発明は、動力伝達用歯車の回転抵抗を増加させることなく騒音の低減及び軽量化を図ることができる動力伝達用歯車及びその製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明は、ハウジング内に潤滑油と共に収納され、外周部に歯底円から外周側に突出する歯部が設けられた動力伝達用歯車であって、内部に前記歯底円の内周側に周方向に同一長さを有する複数の空洞部が周方向に等間隔で配置されていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、前記動力伝達用歯車は、前記外周部と、ディファレンシャル機構を収納するデフケースのシェル部と連絡された内周部とを有し、前記複数の空洞部は、前記外周部の内部における前記歯底円の内周側に設けられていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記動力伝達用歯車は、デフケースと結合されたデフリングギヤであり、前記外周部と、ディファレンシャル機構を収納する前記デフケースのシェル部と連絡された内周部と、前記外周部と前記内周部とを軸方向の両側でそれぞれ連結する両側の側面部とを有し、前記デフリングギヤの内部に、周方向に所定幅を有して前記外周部と前記内周部とを連結すると共に前記両側の側面部を連結する連結部が周方向に複数設けられ、前記外周部の内部における前記歯底円の内周側に周方向に同一長さを有して周方向に等間隔で配置される複数の第１空洞部が設けられ、前記外周部より径方向内側で前記デフリングギヤの内部に、前記外周部、前記内周部、前記側面部及び前記連結部によって区画される第２空洞部が設けられていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、前記請求項３に記載の発明において、前記デフリングギヤの前記側面部に、前記デフケースに設けられた複数の補強リブが結合され、前記連結部は、前記デフリングギヤの前記側面部における前記補強リブが結合された部分に対応して前記側面部に連結されていることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、前記請求項３又は請求項４に記載の発明において、前記第２空洞部は、潤滑油を貯留する潤滑油貯留部として用いられ、前記デフリングギヤに、前記第２空洞部に連通して前記第２空洞部に貯留された潤滑油を前記デフリングギヤの外周面から放出する潤滑油放出孔部が設けられていることを特徴とする。

さらに、請求項６に記載の発明は、ハウジング内に潤滑油と共に収納され、外周部に歯底円から外周側に突出する歯部が設けられた動力伝達用歯車の製造方法であって、内部に前記歯底円の内周側に周方向に同一長さを有する複数の空洞部が周方向に等間隔で配置されるように、前記動力伝達用歯車を三次元積層造形法によって形成することを特徴とする。

本願の請求項１に記載の発明によれば、ハウジング内に潤滑油と共に収納される動力伝達用歯車は、内部に歯底円の内周側に周方向に同一長さを有する複数の空洞部が周方向に等間隔で配置されている。これにより、動力伝達用歯車の周方向に空洞部が設けられた低剛性部と空洞部が設けられていない高剛性部とを形成して空洞部が形成されていない動力伝達用歯車のコンプライアンスの所定周波数におけるピークを低剛性部による低周波数側のピークと高剛性部による高周波数側のピークとに分散させて裾野を広くさせ、相手歯車のコンプライアンスとの関係で噛み合いによる騒音を低減することができる。なお、コンプライアンスとは、相互に噛み合う各歯車の歯当たり方向の変位量をいう。

動力伝達用歯車の周方向に配置される空洞部の大きさを適宜設定することによって、動力伝達用歯車のコンプライアンスのピークを低周波数側のピークと高周波数側のピークとに適宜調整して分散させて裾野を広くさせることができ、噛み合いによる騒音を有効に低減することができる。

また、動力伝達用歯車の内部に複数の空洞部が設けられることにより、空洞部によって軽量化を図ることができると共に、動力伝達用歯車がハウジング内に潤滑油と共に収納される場合に動力伝達用歯車の回転抵抗を増加させることがない。したがって、動力伝達用歯車の回転抵抗を増加させることなく騒音の低減及び軽量化を図ることができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、動力伝達用歯車は、歯部が設けられた外周部と、ディファレンシャル機構を収納するデフケースのシェル部と連絡された内周部とを有し、複数の空洞部は、外周部の内部における歯底円の内周側に設けられることにより、動力伝達用歯車の噛み合いによる騒音を有効に低減することができ、前記効果を有効に奏することができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、動力伝達用歯車は、デフリングギヤであり、外周部と、デフケースのシェル部と連絡された内周部と、外周部と内周部とを軸方向の両側でそれぞれ連結する両側の側面部とを有し、デフリングギヤの内部に、外周部と内周部とを連結すると共に両側の側面部を連結する連結部が周方向に複数設けられる。

そして、外周部の内部における歯底円の内周側に周方向に同一長さを有して周方向に等間隔で配置される複数の第１空洞部が設けられ、外周部の径方向内側でデフリングギヤの内部に、外周部、内周部、側面部及び連結部によって区画される第２空洞部が設けられる。

デフリングギヤの外周部の内部に複数の第１空洞部が設けられることにより、デフリングギヤがハウジング内に潤滑油と共に収納される場合にデフリングギヤの回転抵抗を増加させることなく騒音の低減及び軽量化を図ることができる。

また、デフリングギヤの内部に設けられた連結部によってデフリングギヤの強度及び剛性を確保しつつ、デフリングギヤの内部に設けられた外周部、内周部、側面部及び連結部によって区画される第２空洞部によって軽量化を図ることができる。デフリングギヤの内部に第２空洞部が設けられることにより、デフリングギヤがハウジング内に潤滑油と共に収納される場合にデフリングギヤの回転抵抗を増加させることなくデフリングギヤの強度及び剛性を確保しつつ軽量化を更に図ることができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、デフリングギヤの側面部に、デフケースに設けられた複数の補強リブが結合され、連結部は、デフリングギヤの側面部における補強リブが結合された部分に対応して側面部に連結されることにより、デフリングギヤの強度及び剛性を高めることができ、前記効果を有効に奏することができる。

また、請求項５に記載の発明によれば、第２空洞部は、潤滑油を貯留する潤滑油貯留部として用いられ、デフリングギヤに、第２空洞部に連通して第２空洞部に貯留された潤滑油をデフリングギヤの外周面から放出する潤滑油放出孔部が設けられることにより、デフリングギヤの内部に設けられる第２空洞部を、デフリングギヤと該デフリングギヤに噛み合う歯車との噛み合い部などの要潤滑部に潤滑油を供給する潤滑油の貯留部として有効に利用することができる。

さらに、請求項６に記載の発明によれば、内部に歯底円の内周側に周方向に同一長さを有する複数の空洞部が周方向に等間隔で配置されるように、動力伝達用歯車を三次元積層造形法によって形成することにより、三次元積層造形法を用い、回転抵抗を増加させることなく騒音の低減及び軽量化を図ることができる動力伝達用歯車を製造することができる。

本発明の実施形態に係る動力伝達用歯車を備えたディファレンシャル装置を示す断面図である。 ディファレンシャル装置のデフリングギヤ及びデフケースの斜視図である。 デフリングギヤ及びデフケースの側面図である。 図３におけるＹ４方向から見たデフリングギヤ及びデフケースを示す図である。 図４におけるＹ５−Ｙ５線に沿ったデフリングギヤ及びデフケースの断面図である。 図３におけるＹ６−Ｙ６線に沿ったデフリングギヤ及びデフケースの断面図である。 図３におけるＹ７−Ｙ７線に沿ったデフリングギヤ及びデフケースの断面図である。 図７におけるＡ部を拡大して示すデフリングギヤ及びデフケースの断面図である。 図７におけるＡ部の一部を拡大して示すデフリングギヤの外周部の断面斜視図である。 図８におけるＹ１０ａ−Ｙ１０ａ線に沿ったデフリングギヤの外周部の展開断面図である。 デフリングギヤと出力ギヤの周波数に対するコンプライアンスを示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る動力伝達用歯車を備えたディファレンシャル装置を示す断面図である。本発明の実施形態に係る動力伝達用歯車を備えたディファレンシャル装置は、フロントエンジン・フロントドライブ車両に搭載されるものであり、車体前部に配置されて車体前部に横置きされた駆動源としてのエンジンから変速機を介して動力が伝達されるようになっている。

図１に示すように、ディファレンシャル装置１０は、変速機のハウジング１に軸受２を介して回転可能に支持され、ハウジング１内に収納されている。ディファレンシャル装置１０は、変速機の出力部である出力ギヤ３に噛み合う動力伝達用歯車としてのデフリングギヤ２０と、デフリングギヤ２０に結合されたデフケース３０とを備え、デフリングギヤ２０とデフケース３０とは一体に形成されている。

ディファレンシャル装置１０はまた、デフケース３０内に収納されたディファレンシャル機構４０を備え、ディファレンシャル機構４０は、デフケース３０に固定されて車幅方向と直交する方向に延びるピニオンシャフト４１と、ピニオンシャフト４１に回転自在に支持されて互いに対向する一対のピニオンギヤ４２と、一対のピニオンギヤ４２に噛み合う左右一対のサイドギヤ４３とを有している。

サイドギヤ４３には、デフリングギヤ２０及びデフケース３０にそれぞれ嵌合された左右の車軸４がスプライン嵌合され、車軸４は、駆動輪としての前輪が取り付けられてサイドギヤ４３と共にデフリングギヤ２０及びデフケース３０に対して相対回転できるようになっている。

前記ディファレンシャル装置１０は、エンジンから前輪に至る動力伝達経路に設けられ、エンジンから変速機を介して伝達された動力を、走行状況に応じた回転差となるように左右の車軸４に伝達して左右の前輪に伝達するようになっている。

ハウジング１内には、ハウジング１の底部に潤滑油が貯留されており、潤滑油の貯留レベルＯＬは、デフリングギヤ２０の下部に位置する歯部２１が潤滑油に浸漬するように設定されている。これにより、デフリングギヤ２０が回転するとき、デフリングギヤ２０の歯部２１によって潤滑油が掻き揚げられてデフリングギヤ２０と出力ギヤ３との噛み合い部５などの要潤滑部に潤滑油が供給されるようになっている。

図２は、ディファレンシャル装置のデフリングギヤ及びデフケースの斜視図であり、図３は、デフリングギヤ及びデフケースの側面図、図４は、図３におけるＹ４方向から見たデフリングギヤ及びデフケースを示す図、図５は、図４におけるＹ５−Ｙ５線に沿ったデフリングギヤ及びデフケースの断面図である。

図２から図５に示すように、デフケース３０は、略球面状に形成されて内部にディファレンシャル機構４０を収納するシェル部３１を備えている。シェル部３１には、ディファレンシャル機構４０を構成するピニオンギヤ４２及びサイドギヤ４３などを収納するための窓穴３２が１８０度対称位置に設けられると共に、サイドギヤ４３に対応して左右両側に略円筒状に形成された車軸挿通部３３が設けられている。車軸挿通部３３には車軸４が挿通される。

デフケース３０にはまた、デフケース３０とデフリングギヤ２０とを結合する補強リブ３４が設けられている。本実施形態では、デフケース３０のシェル部３１に設けられた２つの窓穴３２の両側にシェル部３１に沿って軸方向に延びる４つの補強リブ３４が設けられている。

デフケース３０に結合されるデフリングギヤ２０は、図４に示すように、歯底円Ｌ１から外周側に突出する歯部２１を備え、歯部２１は、デフリングギヤ２０の軸方向に延びるように設けられている。デフリングギヤ２０は、歯部２１の歯筋がデフリングギヤ２０の軸方向に対して所定の捩れ角を有するヘリカルギヤとされ、デフリングギヤ２０に噛み合う出力ギヤ３もまた、歯筋が出力ギヤの軸方向に対して所定の捩れ角を有する歯部を備えたヘリカルギヤとされている。

図５に示すように、デフリングギヤ２０は、歯部２１が設けられた外周部２２と、外周部２２の径方向内側に設けられてデフケース３０のシェル部３１と連絡された内周部２４と、外周部２２と内周部２４との間の空間を塞ぐように外周部２２と内周部２４とをデフリングギヤ２０の軸方向の両側でそれぞれ連結する両側の側面部２６とを有している。

本実施形態では、デフケース３０のシェル部３１の一部がデフリングギヤ２０の内周部２４を兼ねて、デフリングギヤ２０の内周部２４とデフケース３０のシェル部３１とが連絡されている。また、デフリングギヤ２０の一方の側面部２６には、デフケース３０に設けられた補強リブ３４が結合された部分である結合部３５が設けられている。

図６は、図３におけるＹ６−Ｙ６線に沿ったデフリングギヤ及びデフケースの断面図であり、図７は、図３におけるＹ７−Ｙ７線に沿ったデフリングギヤ及びデフケースの断面図、図８は、図７におけるＡ部を拡大して示すデフリングギヤ及びデフケースの断面図、図９は、図７におけるＡ部の一部を拡大して示すデフリングギヤの外周部の断面斜視図である。

図６に示すように、デフリングギヤ２０の外周部２２の内部には、歯底円Ｌ１の内周側で周方向に延在する複数の、本実施形態では３つの周方向延在空洞部５１が設けられている。３つの周方向延在空洞部５１は、デフリングギヤ２０の周方向に同一長さを有し、デフリングギヤ２０の周方向に等間隔で配置されている。３つの周方向延在空洞部５１は、デフリングギヤ２０の径方向及び軸方向にも同一長さを有して同一形状に形成されている。

デフリングギヤ２０では、３つの周方向延在空洞部５１が周方向に同一長さを有して周方向に等間隔で配置されることにより、外周部２２に、デフリングギヤ２０の周方向に周方向延在空洞部５１が設けられた部分である低剛性部２３ａと周方向延在空洞部５１が設けられていない部分である高剛性部２３ｂとが形成されている。

デフリングギヤ２０はまた、図６に示すように、外周部２２より径方向内側でデフリングギヤ２０の内部に、外周部２２と内周部２４とを連結すると共に両側の側面部２６を連結する複数の連結部２８、本実施形態では４つの連結部２８が設けられている。

４つの連結部２８は、外周部２４と内周部２４との間で径方向に延びると共に両側の側面部２６の間で軸方向に延びるように設けられ、周方向に所定幅を有して周方向に離間して設けられている。４つの連結部２８は、デフリングギヤ２０の側面部２６における補強リブ３４の結合部３５に対応して、デフリングギヤ２０の側面部２６に補強リブ３４が結合された部分３５に反補強リブ側から連結されている。

前記連結部２８は、デフリングギヤ２０の外周部２２、内周部２４及び両側の側面部２６によって閉塞される空間を周方向に区画し、デフリングギヤ２０には、外周部２２より径方向内側でデフリングギヤ２０の内部に外周部２２、内周部２４、側面部２６及び連結部２８によって区画される連結部間空洞部５２が設けられている。

デフリングギヤ２０の外周部２２の内部には、図６から図９に示すように、歯底円Ｌ１より外周側でデフリングギヤ２０の軸方向に延びる歯底円外側空洞部５３と、歯底円Ｌ１より内周側でデフリングギヤ２０の軸方向に延びる歯底円内側空洞部５４とが設けられている。歯底円外側空洞部５３及び歯底円内側空洞部５４は、外周部２０の内部において周方向延在空洞部５１よりも外周側に設けられている。

図９に示すように、歯底円外側空洞部５３は、歯部２１の内部に設けられ、デフリングギヤ２０を介して動力を伝達する際に応力が集中するデフリングギヤ２０の危険断面である歯底隅肉部２１ａの肉厚を確保するように形成されている。

歯底円外側空洞部５３は、歯底円Ｌ１から所定厚さ以上外周側に設けられると共に歯部２１の歯面、歯先及び両端面からそれぞれ所定厚さ以上内側に設けられ、デフリングギヤ２０の軸方向に直交する断面において歯部２１の歯面に沿って歯部２１の歯先側に向かうにつれて先細り状に三角形状に形成されている。なお、歯底円外側空洞部５３は、歯部２１の歯面に沿って歯部２１の歯先側に向かうにつれて先細り状に台形形状に形成するようにしてもよい。

図９に示すように、歯底円内側空洞部５４についても、デフリングギヤ２０を介して動力を伝達する際に応力が集中するデフリングギヤ２０の危険断面である歯底隅肉部２１ａの肉厚を確保するように形成されている。

歯底円内側空洞部５４は、外周部２２の内部に設けられ、歯底円Ｌ１から所定厚さ以上内周側に設けられると共に周方向延在空洞部５１から所定厚さ以上外周側に設けられ、且つ外周部２２の両端面からそれぞれ所定厚さ以上内側に設けられている。

歯底円内側空洞部５４は具体的には、デフリングギヤ２０の軸方向に直交する断面において、デフリングギヤ２０の内周側に向かうにつれて先細り状に三角形状に形成される第１歯底円内側空洞部５４ａと、デフリングギヤ２０の外周側に向かうにつれて先細り状に三角形状に形成される第２歯底円内側空洞部５４ｂとを備えている。第１歯底円内側空洞部５４ａと第２歯底円内側空洞部５４ｂとは、歯底円Ｌ１の内周側でデフリングギヤ２０の周方向に所定の間隔をあけて交互に配置されている。

なお、第１歯底円内側空洞部５４ａを、デフリングギヤ２０の内周側に向かうにつれて先細り状に台形形状に形成し、第２歯底円内側空洞部５４ｂを、デフリングギヤ２０の外周側に向かうにつれて先細り状に台形形状に形成するようにしてもよい。

図１０は、図８におけるＹ１０ａ−Ｙ１０ａ線に沿ったデフリングギヤの外周部の展開断面図である。図１０ではまた、図８におけるＹ１０ｂ−Ｙ１０ｂ線に沿ったデフリングギヤ２０の外周部２２の内部に設けられた歯底円内側空洞部５４も破線で示している。

図１０に示すように、歯底円外側空洞部５３は、歯部２１の歯筋方向に延びるように設けられ、歯底円内側空洞部５４、具体的には第１歯底円内側空洞部５４ａ及び歯底円内側空洞部５４ｂは、歯部２１の歯筋方向と交差する方向に延びるように設けられている。

本実施形態では、歯底円外側空洞部５３は、歯部２１の歯筋と同様に、デフリングギヤ２０の軸方向に対して所定の捩れ角を有し、歯底円内側空洞部５４は、デフリングギヤ２０の軸方向に対して歯底円外側空洞部５３とは反対側に所定の捩れ角を有している。

このように、デフリングギヤ２０の内部には、径方向内側から径方向外側に向けて順に、連結部間空洞部５２と、周方向延在空洞部５１と、歯底円内側空洞部５４と、歯底円外側空洞部５３とが配置されている。

デフリングギヤ２０ではまた、連結部間空洞部５２、周方向延在空洞部５１、歯底円内側空洞部５４、具体的には第１歯底円内側空洞部５４ａ及び第２歯底円内側空洞部５４ｂ及び歯底円外側空洞部５３はそれぞれ、デフリングギヤ２０の外部に連通するようになっている。

図５に示すように、デフリングギヤ２０の一方の側面部２６には、連結部間空洞部５２とデフリングギヤ２０の外部とを連通する第１連通孔部６１が形成されている。第１連通孔部６１は、連結部間空洞部５２に対応して設けられ、図４に示すように、略同一半径を有する円周上に複数配置されている。

また、デフリングギヤ２０の外周部２２には、図８に示すように、内部に、径方向に延びて連結部間空洞部５２と周方向延在空洞部５１とを連通する第２連通孔部６２と、径方向に延びて周方向延在空洞部５１と歯底円内側空洞部５４の第２歯底円内側空洞部５４ｂとを連通する第３連通孔部６３と、周方向に延びて隣り合う歯底円内側空洞部５４の第１歯底円内側空洞部５４ａと第２歯底円内側空洞部５４ｂとを連通する第４連通孔部６４と、径方向に延びて歯底円内側空洞部５４の第１歯底円内側空洞部５４ａと歯底円外側空洞部５３とを連通する第５連通孔部６５とが形成されている。

デフリングギヤ２０の外周部２２にはまた、歯部２１に、径方向に延びて歯底円外側空洞部５３とデフリングギヤ２０の外周面の一部である歯先とを連通する第６連通孔部６６が形成されている。

これにより、デフリングギヤ２０の内部に設けられる連結部間空洞部５２、周方向延在空洞部５１、歯底円内側空洞部５４及び歯底円外側空洞部５３は、第１連通孔部６１、第２連通孔部６２、第３連通孔部６３、第４連通孔部６４、第５連通孔部６５及び第６連通孔部６６を介してデフリングギヤ２０の外部に連通するようになっている。

図９に示すように、デフリングギヤ２０の歯部２１に形成される第６連通孔部６６は、これに限定されるものではないが、デフリングギヤ２０の軸方向一方側に配置される第６連通孔部６６と、デフリングギヤ２０の軸方向中央側に配置される第６連通孔部６６と、デフリングギヤ６０の軸方向他方側に配置される第６連通孔部６６とを備えている。

図１０に示すように、歯底円外側空洞部５３と第１歯底円内側空洞部５４ａとを連通する第５連通孔部６５についても、これに限定されるものではないが、デフリングギヤ２０の軸方向一方側に配置される第５連通孔部６５と、デフリングギヤ２０の軸方向中央側に配置される第５連通孔部６５と、デフリングギヤ６０の軸方向他方側に配置される第５連通孔部６５とを備えている。

第１歯底円内側空洞部５４ａと第２歯底円内側空洞部５４ｂとを連通する第４連通孔部６４、及び周方向延在空洞部５１と歯底円内側空洞部５４とを連通する第３連通孔部６３についてもそれぞれ、デフリングギヤ２０の軸方向一方側、軸方向中央側及び軸方向他方側に配置される連通孔部６４、６３を備えている。

本実施形態では、連結部間空洞部５２が、潤滑油を貯留する潤滑油貯留部として用いられ、第６連通孔部６６が、連結部間空洞部５２に連通して連結部間空洞部５２に貯留された潤滑油をデフリングギヤ２０の外周面から放出する潤滑油放出孔部として用いられ、第１連通孔部６１が、デフリングギヤ２０の外周部２２より径方向内側で連結部間空洞部５２に連通して連結部間空洞部５２に潤滑油を導入する潤滑油導入孔部として用いられる。

第６連通孔部６６は、歯底円外側空洞部５３、第５連通孔部６５、第１歯底円内側空洞部５４ａ、第４連通孔部６４、第２歯底円内側空洞部５４ｂ、第３連通孔部６３、周方向延在空洞部５１及び第２連通孔部６２を介して連結部間空洞部５２に連通するようになっている。

ディファレンシャル装置１０が搭載された車両では、図１に示すように、潤滑油の貯留レベルＯＬは、デフリングギヤ２０の外周部２２に設けられた下部に位置する歯部２１が液面下に位置すると共に、デフリングギヤ２０の側面部２６に設けられた第１連通孔部６１が液面下に位置するように設定されている。

これにより、デフリングギヤ２０の連結部間空洞部５２に潤滑油が第１連通孔部６１を通じて導入されて連結部間空洞部５２に潤滑油が貯留され、デフリングギヤ２０が回転される際に、連結部間空洞部５２に貯留された潤滑油が、第６連通孔部６６によってデフリングギヤ２０の外周面から放出され、デフリングギヤ２０と出力ギヤ３との噛み合い部５などの要潤滑部に潤滑油を供給するようになっている。

ここで、ディファレンシャル装置１０のデフリングギヤ２０による騒音低減効果について説明する。
図１１は、デフリングギヤと出力ギヤの周波数に対するコンプライアンスを示すグラフである。図１１では、周波数を横軸にとり、相互に噛み合うデフリングギヤ２０及び出力ギヤ３の歯当たり方向の変位量であるコンプライアンスを縦軸にとり、デフリングギヤ２０と出力ギヤ３のコンプライアンス特性を示している。なお、歯当たり方向とは、デフリングギヤの歯部の歯面と出力ギヤの歯部の歯面との接触点における各歯面の法線方向をいう。

図１１では、デフリングギヤ２０の周波数に対するコンプライアンスを破線Ｄ１で示し、出力ギヤ３の周波数に対するコンプライアンスを一点鎖線Ｄ２で示している。また、図１１では、デフリングギヤ２０において周方向延在空洞部５１を設けることなく第２連通孔部６２及び第３連通孔部６３に代えて連結部間空洞部５１と第２歯底円内側空洞部５４ｂとを連通する連通孔部を設けたデフリングギヤについて、周波数に対するコンプライアンスを実線Ｄ３で示している。

図１１に示すように、出力ギヤ３の周波数に対するコンプライアンスＤ２は、所定の周波数ｆ１でピークを有すると共に周波数ｆ１よりも高い所定の周波数ｆ２でピークを有し、周波数ｆ１から低周波数側に離れるにつれてコンプライアンスが小さくなり、周波数ｆ２から高周波数側に離れるにつれてコンプライアンスが大きくなり、周波数ｆ１と周波数ｆ２との間では所定の周波数を境に減少傾向から増加傾向になっている。

一方、周方向延在空洞部５１を設けることなく連結部間空洞部５１と第２歯底円内側空洞部５４ｂとを連通する連通孔部を設けたデフリングギヤの周波数に対するコンプライアンスＤ３は、周波数ｆ１と周波数ｆ２との間の所定の周波数ｆ３でピークを有し、低周波数側及び高周波数側にそれぞれ周波数ｆ３から離れるにつれてコンプライアンスが小さくなっている。

これに対し、周方向延在空洞部５１が設けられたデフリングギヤ２０の周波数に対するコンプライアンスＤ１は、周波数ｆ３よりも低周波数側の周波数ｆ４でピークを有すると共に周波数ｆ３よりも高周波数側の周波数ｆ５でピークを有し、周波数ｆ４と周波数ｆ５との間では所定の周波数を境に減少傾向から増加傾向になっている。

このように、デフリングギヤ２０では、周方向延在空洞部５１を設けることで、周方向に周方向延在空洞部５１が設けられた低剛性部２３ａと周方向延在空洞部５１が設けられていない高剛性部２３ｂとを形成して周方向延在空洞部５１が形成されていないデフリングギヤのコンプライアンスの所定周波数ｆ３におけるピークを低剛性部２３ａによる低周波数側の周波数ｆ４におけるピークと高剛性部２３ｂによる高周波数側の周波数ｆ５におけるピークとに分散させて裾野を広くさせている。

これにより、デフリングギヤの周波数に対するコンプライアンスと出力ギヤの周波数に対するコンプライアンスとは、周方向延在空洞部５１が設けられていないデフリングギヤでは周波数ｆ３よりも低周波数側の交点Ｘ１と周波数ｆ３よりも高周波数側の交点Ｘ２とを有するのに対し、周方向延在空洞部５１が設けられたデフリングギヤ２０では周波数ｆ４よりも低周波数側の交点Ｘ１´と周波数ｆ５よりも高周波数側の交点Ｘ２´とを有し、デフリングギヤ２０では、デフリングギヤ２０のコンプライアンスと出力ギヤ３のコンプライアンスとの交点をコンプライアンスが高い交点に変化させている。

歯車の噛み合いによる騒音は、相互に噛み合う各歯車のコンプライアンスと相関を有し、相互に噛み合う各歯車のコンプライアンスの和が大きいほど小さくなることから、デフリングギヤ２０のコンプライアンスと出力ギヤ３のコンプライアンスとの交点をコンプライアンスが高い交点に変化させることで、コンプライアンスの和を大きくすることができ、噛み合いによる騒音を低減させることができる。

本実施形態では、デフリングギヤ２０の外周部２２の内部に３つの周方向延在空洞部５１が形成されているが、３つの周方向延在空洞部５１に限定されるものでなく、複数の周方向延在空洞部を形成することが可能である。デフリングギヤ２０の外周部２２の内部に形成される周方向延在空洞部５１は、奇数の周方向延在空洞部５１とすることが好ましい。

奇数の周波数延在空洞部５１が形成される場合は、周方向延在空洞部５１間に位置する部分の１８０度対称位置に周方向延在空洞部５１が設けられ、周方向延在空洞部５１間に位置する部分の１８０度対称位置もまた周方向延在空洞部５１間に位置する部分である偶数の周方向延在空洞部５１が形成される場合に比して、デフリングギヤ２０のコンプライアンス特性を精度良く調整することができる。

このようにして構成されるディファレンシャル装置１０では、デフリングギヤとデフケース２０とは、３Ｄプリンタを用いて、三次元積層造形法によって一体的に形成され、デフリングギヤ２０は、内部に歯底円Ｌ１の内周側に周方向に同一長さを有する複数の周方向延在空洞部５１が周方向に等間隔で配置されるように三次元積層造形法によって一体的に形成される。

また、デフリングギヤ２０は、歯部２１が設けられた外周部２２と、デフケース３０のシェル部３１と連絡された内周部２４と、外周部２２と内周部２４とを軸方向の両側でそれぞれ連結する両側の側面部２６とを有し、デフリングギヤ２０の内部に、外周部２２と内周部２４とを連結すると共に両側の側面部２６を連結する連結部２８が周方向に複数設けられると共に外周部２２、内周部２４、側面部２６及び連結部２８によって区画される連結部間空洞部５２が設けられるように三次元積層造形法によって一体的に形成される。

また、デフリングギヤ２０は、歯部２１の内部に歯底円Ｌ１より外周側でデフリングギヤ２０の軸方向に延びる歯底円外側空洞部５３が設けられると共に、外周部２２の内部に歯底円Ｌ１より内周側でデフリングギヤ２０の軸方向に延びる歯底円内側空洞部５４が設けられるように三次元積層造形法によって一体的に形成される。

また、デフリングギヤ２０は、デフリングギヤ２０の内部に形成される連結部間空洞部５２、周方向延在空洞部５１、歯底円内側空洞部５４及び歯底円外側空洞部５３が、第１連通孔部６１、第２連通孔部６２、第３連通孔部６３、第４連通孔部６４、第５連通孔部６５及び第６連通孔部６６を介してデフリングギヤ２０の外部に連通するように三次元積層造形法によって一体的に形成される。

三次元積層造形法における具体的なプリント方式は特に限定されないが、デフリングギヤ２０及びデフケース３０の材料として鉄等の金属を用いる場合は、例えば、敷き詰められた金属粉末の層の任意の位置に電子ビーム又はレーザを照射することで、照射部分を焼結させて造形した後、次の層を敷き詰めるという動作を繰り返す粉末焼結積層造形法が採用され得る。三次元積層造形法によってデフリングギヤ２０及びデフケース３０が形成された後に、歯面の仕上げ加工等が施され得る。

デフリングギヤ２０及びデフケース３０を三次元積層造形法によって形成する場合、デフリングギヤ２０の内部に形成される連結部間空洞部５２、周方向延在空洞部５１、歯底円内側空洞部５４及び歯底円外側空洞部５３には、空洞部５２、５１、５４、５３に対応する部分に設けられた金属粉末を除去するためにデフリングギヤ２０の外部に連通する連通孔部が形成される。本実施形態では、空洞部５２、５１、５４、５３に対応する部分に設けられた金属粉末は、第１連通孔部６１、第２連通孔部６２、第３連通孔部６３、第４連通孔部６４、第５連通孔部６５、第６連通孔部６６を通じてデフリングギヤ２０の外部に除去される。

本実施形態では、デフリングギヤ２０の側面部２６に、連結部間空洞部５２に潤滑油を導入する第１連通孔部６１が設けられているが、第１連通孔部６１に代えて、あるいは第１連通孔部６１に加えて、デフリングギヤ２０の外周部２２より径方向内側で連結部間空洞部５２に連通して連結部間空洞部５２に潤滑油を導入する潤滑油導入孔部として、デフケース３０のシェル部３１におけるデフリングギヤ２０の内周部２４を兼ねる（図５において符号６１´で示す）部分にシェル部３１の内部と連結部間空洞部５２とを連通する連通孔部を設けるようにすることも可能である。

かかる場合、デフリングギヤ２０が回転される際に、デフリングギヤ２０の歯部２１によって掻き揚げられた潤滑油の一部がデフケース３０のシェル部３１の内部に導入され、シェル部３１の内部に導入された潤滑油がシェル部３１の内部と連結部間空洞部５２とを連通する連通孔部を通じて連結部間空洞部５２に導入される。

本実施形態ではまた、デフリングギヤ２０の外周部２２の内部に歯底円外側空洞部５３と歯底円内側空洞部５４とが設けられているが、デフリングギヤ２０において、歯底円外側空洞部５３と歯底円内側空洞部５４の一方のみを設けるようにしたり、歯底円外側空洞部５３と歯底円内側空洞部５４とを共に設けないようにしたりすることも可能である。

歯底円外側空洞部５３と歯底円内側空洞部５４の一方のみを設ける場合や、歯底円外側空洞部５３と歯底円内側空洞部５４とを共に設けない場合においても、デフリングギヤ２０には、連結部間空洞部５２に連通して連結部間空洞部５２に貯留された潤滑油をデフリングギヤ２０の外周面から放出する潤滑油放出孔部と、デフリングギヤ２０の外周部２２より径方向内側で連結部間空洞部５２に連通して連結部間空洞部５２に潤滑油を導入する潤滑油導入孔部とが設けられる。

また、本実施形態では、デフリングギヤ２０に設けられる潤滑油放出孔部としての第６連通孔部６６は、デフリングギヤ２０の外周面の一部である歯先と連通するように形成されているが、デフリングギヤ２０の外周面の一部である歯底と連通するように設けることも可能である。

また、本実施形態では、連結部間空洞部５２を潤滑油貯留部として用い、第１連通孔部６１が潤滑油の貯留レベルＯＬより下になるように設定されているが、第１連通孔部６１を潤滑油の貯留レベルＯＬより上になるようにさらに径方向内側に設定して、連結部間空洞部５２を潤滑油貯留部として用いないようにすることも可能である。

このように、本実施形態に係る動力伝達用歯車２０は、内部に歯底円Ｌ１の内周側に周方向に同一長さを有する複数の空洞部５１が周方向に等間隔で配置されている。これにより、動力伝達用歯車２０の周方向に空洞部５１が設けられた低剛性部２３ａと空洞部５１が設けられていない高剛性部２３ｂとを形成して空洞部５１が形成されていない動力伝達用歯車２０のコンプライアンスの所定周波数におけるピークを低剛性部２３ａによる低周波数側のピークＰ１ａと高剛性部２３ｂによる高周波数側のピークＰ１ｂとに分散させて裾野を広くさせ、相手歯車３のコンプライアンスとの関係で噛み合いによる騒音を低減することができる。

動力伝達用歯車２０の周方向に配置される空洞部５１の大きさを適宜設定することによって、動力伝達用歯車２０のコンプライアンスのピークを低周波数側のピークと高周波数側のピークとに適宜調整して分散させて裾野を広くさせることができ、噛み合いによる騒音を有効に低減することができる。

また、動力伝達用歯車２０の内部に複数の空洞部５１が設けられることにより、空洞部５１によって軽量化を図ることができると共に、動力伝達用歯２０がハウジング１内に潤滑油と共に収納される場合に動力伝達用歯車２０の回転抵抗を増加させることがない。したがって、動力伝達用歯車２０の回転抵抗を増加させることなく騒音の低減及び軽量化を図ることができる。

また、動力伝達用歯車２０は、歯部２１が設けられた外周部２２と、ディファレンシャル機構４０を収納するデフケース３０のシェル部３１と連絡された内周部２４とを有し、複数の空洞部５１は、外周部２０の内部における歯底円Ｌ１の内周側に設けられることにより、動力伝達用歯車２０の噛み合いによる騒音を有効に低減することができる。

また、動力伝達用歯車２０は、デフリングギヤであり、外周部２２と、デフケース３０のシェル部３１と連絡された内周部２４と、両側の側面部２６とを有し、デフリングギヤ２０の内部に、外周部２２と内周部２４とを連結すると共に両側の側面部２６を連結する連結部２８が周方向に複数設けられる。

そして、外周部２２の内部における歯底円Ｌ１の内周側に周方向に同一長さを有して周方向に等間隔で配置される複数の第１空洞部５１が設けられ、外周部２２の径方向内側でデフリングギヤ２０の内部に、外周部２２、内周部２４、側面部２６及び連結部２８によって区画される第２空洞部５２が設けられる。

デフリングギヤ２０の外周部２２の内部に複数の第１空洞部５１が設けられることにより、デフリングギヤ２０がハウジング１内に潤滑油と共に収納される場合にデフリングギヤ２０の回転抵抗を増加させることなく騒音の低減及び軽量化を図ることができる。

また、デフリングギヤ２０の内部に設けられた連結部２８によってデフリングギヤ２０の強度及び剛性を確保しつつ、デフリングギヤ２０の内部に設けられた第２空洞部５２によって軽量化を図ることができる。デフリングギヤ２０の内部に第２空洞部５２が設けられることにより、デフリングギヤ２０がハウジング１内に潤滑油と共に収納される場合にデフリングギヤ２０の回転抵抗を増加させることなくデフリングギヤ２０の強度及び剛性を確保しつつ軽量化を更に図ることができる。

また、デフリングギヤ２０の側面部２６に、デフケース３０に設けられた複数の補強リブ３４が結合され、連結部２８は、デフリングギヤ２０の側面部２６における補強リブ３４が結合された部分３５に対応して側面部２６に連結されることにより、デフリングギヤ２０の強度及び剛性を高めることができる。

また、第２空洞部５２は、潤滑油を貯留する潤滑油貯留部として用いられ、デフリングギヤ２０に、第２空洞部５２に連通して第２空洞部５２に貯留された潤滑油をデフリングギヤ２０の外周面から放出する潤滑油放出孔部６６が設けられる。これにより、デフリングギヤ２０の内部に設けられる第２空洞部５２を、デフリングギヤ２０と該デフリングギヤ２０に噛み合う歯車３との噛み合い部５などの要潤滑部に潤滑油を供給する潤滑油の貯留部として有効に利用することができる。

さらに、内部に歯底円Ｌ１の内周側に周方向に同一長さを有する複数の空洞部５１が周方向に等間隔で配置されるように、動力伝達用歯車２０を三次元積層造形法によって形成することにより、三次元積層造形法を用い、回転抵抗を増加させることなく騒音の低減及び軽量化を図ることができる動力伝達用歯車２０を製造することができる。

本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能である。

以上のように、本発明によれば、動力伝達用歯車の回転抵抗を増加させることなく騒音の低減及び軽量化を図ることが可能となるから、車両に搭載されるディファレンシャル装置のデフリングギヤなどの動力伝達用歯車を製造する場合など、車両の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。

１ ハウジング
３ 出力ギヤ
５ 噛み合い部
１０ ディファレンシャル装置
２０ デフリングギヤ
２１ 歯部
２２ 外周部
２４ 内周部
２６ 側面部
２８ 連結部
３０ デフケース
３１ シェル部
３４ 補強リブ
４０ ディファレンシャル機構
５１ 周方向延在空洞部（第１空洞部）
５２ 連結部間空洞部（第２空洞部）
５３ 歯底円外側空洞部
５４ 歯底円内側空洞部
６１、６２、６３、６４、６５、６６ 連通孔部
Ｌ１ 歯底円

Claims (6)

1. ハウジング内に潤滑油と共に収納され、外周部に歯底円から外周側に突出する歯部が設けられた動力伝達用歯車であって、
   内部に前記歯底円の内周側に周方向に同一長さを有する複数の空洞部が周方向に等間隔で配置されている、
   ことを特徴とする動力伝達用歯車。
2. 前記動力伝達用歯車は、前記外周部と、ディファレンシャル機構を収納するデフケースのシェル部と連絡された内周部とを有し、
   前記複数の空洞部は、前記外周部の内部における前記歯底円の内周側に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達用歯車。
3. 前記動力伝達用歯車は、デフケースと結合されたデフリングギヤであり、前記外周部と、ディファレンシャル機構を収納する前記デフケースのシェル部と連絡された内周部と、前記外周部と前記内周部とを軸方向の両側でそれぞれ連結する両側の側面部とを有し、
   前記デフリングギヤの内部に、周方向に所定幅を有して前記外周部と前記内周部とを連結すると共に前記両側の側面部を連結する連結部が周方向に複数設けられ、
   前記外周部の内部における前記歯底円の内周側に周方向に同一長さを有して周方向に等間隔で配置される複数の第１空洞部が設けられ、
   前記外周部より径方向内側で前記デフリングギヤの内部に、前記外周部、前記内周部、前記側面部及び前記連結部によって区画される第２空洞部が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の動力伝達用歯車。
4. 前記デフリングギヤの前記側面部に、前記デフケースに設けられた複数の補強リブが結合され、
   前記連結部は、前記デフリングギヤの前記側面部における前記補強リブが結合された部分に対応して前記側面部に連結されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の動力伝達用歯車。
5. 前記第２空洞部は、潤滑油を貯留する潤滑油貯留部として用いられ、
   前記デフリングギヤに、前記第２空洞部に連通して前記第２空洞部に貯留された潤滑油を前記デフリングギヤの外周面から放出する潤滑油放出孔部が設けられている、
   ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の動力伝達用歯車。
6. ハウジング内に潤滑油と共に収納され、外周部に歯底円から外周側に突出する歯部が設けられた動力伝達用歯車の製造方法であって、
   内部に前記歯底円の内周側に周方向に同一長さを有する複数の空洞部が周方向に等間隔で配置されるように、前記動力伝達用歯車を三次元積層造形法によって形成する、
   ことを特徴とする動力伝達用歯車の製造方法。

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