JP2017187078A - ギア装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1ギア34、第2ギア35に噛み合うメインギア50と、メインギア50の隣接位置に同軸にて組み付けられ、メインギア50と共に第1ギア34、第2ギア35に噛み合うサブギア60と、を備える。このエンジントルク伝達ギア機構30において、サブギア60は、メインギア歯51に対してサブギア歯61の円周方向重なり位置を合わせてメインギア50に固定する。サブギア歯61の円周方向歯厚SSを、メインギア歯51の円周方向歯厚SMより広くすると共に、サブギア歯61の円周方向歯剛性を、メインギア歯51の円周方向歯剛性よりも低く設定する。
【選択図】図4
Description
このギア装置において、サブギアは、メインギア歯に対してサブギア歯の円周方向重なり位置を合わせてメインギアに固定する。
サブギア歯の円周方向歯厚を、メインギア歯の円周方向歯厚より広くすると共に、サブギア歯の円周方向歯剛性を、メインギア歯の円周方向歯剛性よりも低く設定する。
即ち、相手ギアに対してメインギア歯よりも先にサブギア歯が噛み合う不等ピッチ構成にすると共に、サブギア歯そのものに円周方向接線力に対する弾性変形性を持たせる構成にしている。このため、円周方向接線力によってサブギア歯が弾性変形を開始すると、円周方向剛性(バネ定数)と変位量の積によるバネ力が、サブギアの歯面から相手ギアの歯面に向かって作用し、相手ギアとメインギアが歯面接触するときの歯打ち音が抑制される。
このように、相手ギアからの入力トルクを、弾性変形するサブギア歯により発生するバネ力にて直接支えるため、大きな分担トルクが可能になるし、フリクショントルクの発生も小さく抑えられる。そして、サブギアは、メインギアに対する固定により組み付けられるため、組立性が容易である。
この結果、分担トルク大・フリクショントルク小・組立性容易というサブギアへの要求を満足しつつ、入力トルク変動による歯打ち音を抑制することができる。
実施例1におけるギア装置は、ハイブリッド車両の駆動系に設けられるエンジンと第2モータジェネレータを連結するエンジントルク伝達ギア機構として適用したものである。以下、実施例1のエンジントルク伝達ギア機構(ギア装置)の構成を、「全体システム構成」、「エンジントルク伝達ギア機構の構成」、「サブギアの詳細構成」に分けて説明する。
図1は、実施例1のエンジントルク伝達ギア機構が適用されたハイブリッド車両の駆動系及び制御系を示す。以下、図1に基づき、全体システム構成を説明する。
なお、CAN通信線106の「CAN」とは、「Controller Area Network」の略称である。
図2及び図3は、実施例1のエンジントルク伝達ギア機構30においてメインギア50とサブギア60による組付けギア対により構成されたアイドラーギア36を示す。以下、図2及び図3に基づき、エンジントルク伝達ギア機構30の構成を説明する。
なお、サブギア歯61の軸方向歯幅WSは、メインギア歯51の軸方向歯幅WMに比べて薄く、例えば、軸方向歯幅WS=1mm〜3mm程度とされる。
つまり、実施例1の場合には、サブギア歯61の円周方向歯厚SS(図4参照)を、メインギア歯51の両歯面51a,51bから円周方向に拡大して設定している。このため、メインギア歯51とサブギア歯61の歯厚方向の中心を通る径方向線を一致させると、サブギア歯61は、メインギア歯51に対して円周方向の位置が重なる。
図4は、実施例1のエンジントルク伝達ギア機構30において第1ギア34と噛み合うサブギア60の詳細構成を示し、図5は、メインギアバックラッシMGBLを示し、図6は、サブギアバックラッシSGBLを示す。以下、図4〜図6に基づき、サブギア60の詳細構成を説明する。
実施例1のエンジントルク伝達ギア機構30における作用を、「歯打ち音抑制作用」、「エンジントルク伝達ギア機構の特徴作用」に分けて説明する。
例えば、エンジン1により第2モータジェネレータ3を駆動し、第2モータジェネレータ3により発電する「シリーズEVモード」のときは、第2モータジェネレータ3での発電効率の良い回転数域とするようにエンジン1の回転数制御が行われる。このエンジン1の回転数制御では、エンジン回転数が発電効率の良い回転数域を維持するように、エンジントルクを発電負荷に応じて変動させる制御とされる。このように、エンジン回転数制御に伴ってエンジントルクが変動するときの第1ギア34とアイドラーギア36との噛み合い関係をみると、エンジントルクの上昇側と下降側では異なる。つまり、エンジントルクの上昇側では、第1ギア34とアイドラーギア36のドライブ歯面同士の噛み合いになるが、エンジントルクの下降側では第1ギア34とアイドラーギア36のコースト歯面同士の噛み合いになる。このため、エンジントルク(エンジントルク伝達ギア機構30への入力トルク)が変動するとき、トルク変動過渡期において、接触する歯面の組み合わせが入れ替わり、そのときバックラッシによる歯打ち音が発生する。
つまり、サブギアへの要求として、
(1)分担トルクが大きいこと
(2)フリクショントルクが小さいこと
(3)組立性が容易であること
を掲げた場合、何れの提案対策も(1)〜(3)の全てを満足しない。
実施例1では、サブギア60を、メインギア歯51に対してサブギア歯61の円周方向重なり位置を合わせてメインギア50に固定する。そして、サブギア歯61の円周方向歯厚SSを、メインギア歯51の円周方向歯厚SMより広くすると共に、サブギア歯61の円周方向歯剛性を、メインギア歯51の円周方向歯剛性よりも低く設定する構成とした。
即ち、サブギアバックラッシSGBLによりサブギア歯61の円周方向歯厚SSが決まる。そして、メインギアバックラッシMGBLとサブギアバックラッシSGBLとの差分が、サブギア歯61の円周方向歯厚SSとメインギア歯51の円周方向歯厚SMとの差(SS−SM)に一致するため、メインギア歯51の円周方向歯厚SMが決まる。このように、サブギア歯61の円周方向歯厚SSとメインギア歯51の円周方向歯厚SMとが、バックラッシに基づいて決められる。
従って、サブギア歯61とメインギア歯51の円周方向歯厚SS,SMを異ならせた設定にするとき、第1ギア34とサブギア60のスムーズなギア噛み合いを確保しながら、サブギア歯61の弾性変形量がバックラッシ差分に基づく適正量とされる。
即ち、サブギア歯61の円周方向歯剛性を、メインギア歯51の円周方向歯剛性よりも低く設定する際、歯幅や素材よりも自由度が高い歯底切欠部63の形状変更が、サブギア歯61の円周方向歯剛性の調整代になる。
従って、サブギア歯61の円周方向歯剛性を設定するとき、歯底切欠部63の形状設定により、円周方向接線力により弾性変形する狙いの円周方向歯剛性が容易に得られる。
例えば、隣接するサブギア歯の歯底領域に直線が交わる角を持つような歯底切欠部を設けると、サブギア歯が弾性変形するとき、歯底切欠部の角に応力集中が発生し、サブギア歯の耐久信頼性を損なう。
これに対し、隣接するサブギア歯61,61の2つの歯底部分に歯底切欠部63を設けるとき、3つの位置P1,P2,P3を滑らかな線で繋いだ部分を切り欠いて歯底切欠部63とすることで、サブギア歯61の耐久信頼性が確保される。
即ち、歯打ち音の発生メカニズムで、以下の3つの状態があることが分かっている。
(A) 入力トルク変動が小さく、ドライブ歯面を離れるが、コースト歯面に接触せず、またドライブ歯面に衝突する際に発生する歯打ち音。
(B) 入力トルク変動が中程度で、ドライブ歯面を離れるが、コースト歯面に衝突する場合としない場合がある、またドライブ歯面とコースト歯面の両歯打ちの過渡状態。
(C) 入力トルク変動が大きく、ドライブ歯面を離れ、コースト歯面に衝突し、その後、またドライブ歯面に衝突する歯打ち音が定常的に発生する。
これに対し、サブギア歯61の円周方向歯厚SSを、メインギア歯51の両歯面51a,51bから円周方向に拡大した両側タイプでは、上記(A),(B),(C)の状態で歯打ち音の抑制が実現できる。
即ち、エンジン駆動で第2モータジェネレータ3を発電するとき、エンジントルク伝達ギア機構30にトルク変動の大きなエンジントルクが伝達される。このとき、他の対策との併用で歯打ち音を抑制するとき、エンジントルク変動のうち、例えば、5Nm相当の変動による歯打ち音が残ってしまうため、これを解消したいという要求がある。これに対し、サブギア60のサブギア歯61の円周方向剛性を、解消したいエンジントルク変動で弾性変形するようにチューニングする。
この結果、エンジン駆動で第2モータジェネレータ3を発電する際、他の歯打ち音抑制対策との併用で歯打ち音を抑制するとき、他の対策では残ってしまう歯打ち音が整然と抑制される。
実施例1におけるエンジントルク伝達ギア機構30にあっては、下記に列挙する効果が得られる。
相手ギア(第1ギア34、第2ギア35)に噛み合うメインギア50と、
メインギア50の隣接位置に同軸にて組み付けられ、メインギア50と共に相手ギア(第1ギア34、第2ギア35)に噛み合うサブギア60と、
を備えるギア装置(エンジントルク伝達ギア機構30)において、
サブギア60は、メインギア歯51に対してサブギア歯61の円周方向重なり位置を合わせてメインギア50に固定し、
サブギア歯61の円周方向歯厚SSを、メインギア歯51の円周方向歯厚SMより広くすると共に、サブギア歯61の円周方向歯剛性を、メインギア歯51の円周方向歯剛性よりも低く設定する(図4)。
このため、分担トルク大・フリクショントルク小・組立性容易というサブギア60への要求を満足しつつ、入力トルク変動による歯打ち音を抑制することができる。
サブギアバックラッシSBGLを、ギア噛み合い運動を妨げない歯面隙間寸法に設定し、
メインギアバックラッシMGBLを、サブギアバックラッシSGBLより広い歯面隙間寸法に設定する(図4)。
このため、(1)の効果に加え、サブギア歯61とメインギア歯51の円周方向歯厚SS,SMを異ならせた設定にするとき、相手ギア(第1ギア34、第2ギア35)とサブギア60のスムーズなギア噛み合いを確保しながら、サブギア歯61の弾性変形量をバックラッシ差分に基づいて適正量にすることができる。
このため、(1)又は(2)の効果に加え、サブギア歯61の円周方向歯剛性を設定するとき、歯底切欠部63の形状設定により、円周方向接線力により弾性変形する狙いの円周方向歯剛性を容易に得ることができる。
このため、(3)の効果に加え、隣接するサブギア歯61,61の2つの歯底部分に歯底切欠部63を設けるとき、サブギア歯61の耐久信頼性を確保することができる。
このため、(1)〜(4)の効果に加え、サブギア歯61の弾性変形が両歯面で得られる両側タイプとしたことで、入力トルク変動が小さい状態から大きい状態までの全ての状態で歯打ち音の抑制を実現することができる。
エンジントルク伝達ギア機構30は、エンジン1に連結される第1軸31に設けられた第1ギア34と、モータジェネレータ(第2モータジェネレータ3)に連結される第2軸32に設けられた第2ギア35と、第1ギア34と第2ギア35に噛み合うアイドラーギア36と、を有し、
エンジントルク伝達ギア機構30のアイドラーギア36を、メインギア50とサブギア60による組付けギア対とする(図1)。
このため、(1)〜(5)の効果に加え、エンジン駆動でモータジェネレータ(第2モータジェネレータ3)を発電する際、他の歯打ち音抑制対策との併用で歯打ち音を抑制するとき、他の対策では残ってしまう歯打ち音を整然と抑制することができる。
これに対し、実施例1の片側タイプのサブギア60の場合、サブギア歯61のドライブ歯面61a、または、コースト歯面61bいずれかのみで、歯面接触の際に弾性変形し、歯打ち音抑制効果を狙う。よって、歯打ち音のトルク分担が少なくなるので効果は限定的となるが、サブギア歯61の弾性変形による応力は、両振りから片振りとなるため、耐久性が向上する。
なお、他の作用は、実施例1と同様であるので、説明を省略する。
実施例2におけるエンジントルク伝達ギア機構30にあっては、下記の効果が得られる。
このため、実施例1の(1)〜(4)の効果に加え、サブギア歯61の弾性変形が片側の歯面で得られる片側タイプとしたことで、サブギア60の耐久性を向上しながら、入力トルク変動が小さい状態から中程度の状態までの歯打ち音の抑制を実現することができる。
2 第1モータジェネレータ
3 第2モータジェネレータ(モータジェネレータ)
4 動力分割装置
5L,5R 左右ドライブシャフト
6L,6R 左右前輪
30 エンジントルク伝達ギア機構(ギア装置)
31 第1軸
32 第2軸
33 アイドラー軸
34 第1ギア(相手ギア)
35 第2ギア(相手ギア)
36 アイドラーギア
50 メインギア
51 メインギア歯
51a ドライブ歯面
51b コースト歯面
SM 円周方向歯厚
60 サブギア
61 サブギア歯
61a ドライブ歯面
61b コースト歯面
SS 円周方向歯厚
63 歯底切欠部
P1,P2 歯底位置
P3 離間位置
63a 直線部
63b 円弧部
MGBL メインギアバックラッシ
SGBL サブギアバックラッシ
Claims (7)
- 相手ギアと、
前記相手ギアに噛み合うメインギアと、
前記メインギアの隣接位置に同軸にて組み付けられ、前記メインギアと共に前記相手ギアに噛み合うサブギアと、
を備えるギア装置において、
前記サブギアは、メインギア歯に対してサブギア歯の円周方向重なり位置を合わせて前記メインギアに固定し、
前記サブギア歯の円周方向歯厚を、前記メインギア歯の円周方向歯厚より広くすると共に、前記サブギア歯の円周方向歯剛性を、前記メインギア歯の円周方向歯剛性よりも低く設定する
ことを特徴とするギア装置。 - 請求項1に記載されたギア装置において、
前記相手ギアと前記メインギア歯との歯面隙間であるバックラッシをメインギアバックラッシといい、前記相手ギアと前記サブギア歯との歯面隙間であるバックラッシをサブギアバックラッシというとき、
前記サブギアバックラッシを、ギア噛み合い運動を妨げない歯面隙間寸法に設定し、
前記メインギアバックラッシを、前記サブギアバックラッシより広い歯面隙間寸法に設定する
ことを特徴とするギア装置。 - 請求項1又は請求項2に記載されたギア装置において、
前記サブギアのうち円周方向に隣接するサブギア歯の歯底領域に、歯底部分を切り欠いた歯底切欠部を設ける
ことを特徴とするギア装置。 - 請求項3に記載されたギア装置において、
前記歯底切欠部は、隣接する前記サブギア歯の2つの歯底位置と、前記2つの歯底位置より内径側に等距離だけ離れた離間位置と、を滑らかな線で繋いだ部分を切り欠いた形状とする
ことを特徴とするギア装置。 - 請求項1から請求項4までの何れか一項に記載されたギア装置において、
前記サブギア歯の円周方向歯厚を、前記メインギア歯の両歯面から円周方向に拡大して設定する
ことを特徴とするギア装置。 - 請求項1から請求項5までの何れか一項に記載されたギア装置において、
前記ギア装置は、ハイブリッド車両の駆動系に設けられ、エンジンとモータジェネレータとのエンジントルク伝達ギア機構であり、
前記エンジントルク伝達ギア機構は、エンジンに連結される第1軸に設けられた第1ギアと、モータジェネレータに連結される第2軸に設けられた第2ギアと、前記第1ギアと前記第2ギアに噛み合うアイドラーギアと、を有し、
前記エンジントルク伝達ギア機構の前記アイドラーギアを、前記メインギアと前記サブギアによる組付けギア対とする
ことを特徴とするギア装置。 - 請求項1から請求項4までの何れか一項に記載されたギア装置において、
前記サブギア歯の円周方向歯厚を、前記メインギア歯の両歯面のうち一方の歯面からのみ円周方向に拡大して設定する
ことを特徴とするギア装置。
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