JP2018009589A - ギヤセット - Google Patents

Abstract

【課題】起振力による騒音の発生を抑えることが可能なギヤセット提供すること。【解決手段】第一および第二のはすば歯車を有するギヤセットにおいて、第一はすば歯車は、歯幅方向に分割された複数の第一分割体を備え、第二はすば歯車は、歯幅方向に分割された複数の第二分割体を備え、複数の第一分割体において隣接する第一分割体のうちの一方の歯車を、複数の第二分割体において隣接する第二分割体の両方の歯車にかみ合わせ、かつ、隣接する第一分割体のうちの他方の歯車を、隣接する第二分割体のうちのいずれか一方の歯車にかみ合わせる。【選択図】図１

Description

本開示は、ギヤセットに関する。

例えば、自動車の駆動系におけるギヤセットでは、歯車のかみ合いによって起振力が発生する。起振力によって発生する振動は、駆動系および車両に伝えられる。

起振力によって発生する振動の周波数（かみ合い周波数）は、歯車の回転数に応じて変動する。かみ合い周波数の変動範囲の中に駆動系等の固有振動数が含まれていて、かつ、かみ合い周波数が固有振動数と一致したとき、大きな騒音を発生させる。

騒音を低減するための技術の一例として、歯をスリットによって歯幅方向に二分割した歯車が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００１−２７１９１２号公報

しかしながら、上記特許文献に開示された歯車は、スリットによって、かみ合い状態にある歯の歯幅を狭くして、歯の見かけ上のこわさを減少させ、駆動系のねじり振動を低減させることで、騒音を低減させるものである。

つまり、スリットによって、かみ合い周波数の変動範囲をシフトさせるわけではなく、依然として、かみ合い周波数の変動範囲の中に駆動系等の固有振動数が含まれていて、かつ、かみ合い周波数が固有振動数と一致した場合に、起振力によって大きな騒音を発生させるという問題点があった。

本開示の目的は、起振力による騒音の発生を抑えることが可能なギヤセットを提供することである。

本開示のギヤセットは、
第一および第二のはすば歯車を有するギヤセットにおいて、
前記第一はすば歯車は、歯幅方向に分割された複数の第一分割体を備え、
前記第二はすば歯車は、歯幅方向に分割された複数の第二分割体を備え、
前記複数の第一分割体において隣接する第一分割体のうちの一方の歯車を、前記複数の第二分割体において隣接する第二分割体の両方の歯車にかみ合わせ、かつ、前記隣接する第一分割体のうちの他方の歯車を、前記隣接する第二分割体のうちのいずれか一方の歯車にかみ合わせる。

また、本開示のギヤセットは、
第一および第二のはすば歯車を有するギヤセットにおいて、
前記第一はすば歯車は、歯幅方向に分割された少なくとも３つ以上の分割体を備え、
前記３つ以上の分割体を前記第二はすば歯車にかみ合わせる。

本開示によれば、起振力による騒音の発生を抑えることができる。

本開示の第１実施の形態に係るギヤセットの一例を概略的に示す図 第１実施の形態における第一はすば歯車と第二はすば歯車とのかみ合い部分の一例を概略的に示す図 かみ合い周波数と騒音レベルとの関係を示す図 本開示の第２実施の形態に係るギヤセットの一例を概略的に示す図 第２実施の形態における第一はすば歯車と第二はすば歯車とのかみ合い部分の一例を概略的に示す図

［第１実施の形態］
以下、本開示の第１実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

＜ギヤセットの構成＞
まず、本開示の第１実施の形態に係るギヤセットの構成について説明する。

図１は、本開示の第１実施の形態に係るギヤセット１の一例を概略的に示す図である。図１に歯車の歯幅方向をｘで示し、歯車の径方向をｙで示す。
図１に示すギヤセット１は、第一はすば歯車１０と、第二はすば歯車２０とを備えている。

第一はすば歯車１０における歯車軸１１および第二はすば歯車２０における歯車軸２１は、互いに平行に配置されている。

第一はすば歯車１０および第二はすば歯車２０は、それぞれ円筒形状を有し、円筒上にねじれ角βの歯すじが設けられた円筒歯車である。

第一はすば歯車１０は、スリット１２によって歯幅方向に分割された２つの第一分割体１４ａ，１４ｂを備えている。スリット１２は、第一はすば歯車１０の円周に沿って環状に設けられ、第一はすば歯車１０における歯先から歯底に向かって（ｙ方向）に凹入されている。第一分割体１４ａ，１４ｂが本開示の「隣接する第一分割体」に対応する。

第二はすば歯車２０は、スリット２２によって歯幅方向に分割された２つの第二分割体２４ａ，２４ｂを備えている。スリット２２は、第二はすば歯車２０の円周に沿って環状に設けられ、第二はすば歯車２０における歯先から歯底に向かって（ｙ方向）に凹入されている。第二分割体２４ａ，２４ｂが本開示の「隣接する第二分割体」に対応する。

スリット１２，２２は、歯幅方向（ｘ方向）において互いに異なる位置に設けられている。

図２は、第一はすば歯車１０と第二はすば歯車２０とのかみ合い部分の一例を概略的に示す図である。図２に、歯車の歯幅方向をｘで示し、歯車の径方向をｙで示す。また、図２に、第一はすば歯車１０の一部を実線で示し、第二はすば歯車２０の一部を破線で示す。

第一はすば歯車１０と第二はすば歯車２０とのかみ合いにおいて、図２に示すように、第一分割体１４ａと第二分割体２４ａ，２４ｂとがかみ合わせられる。また、第一分割体１４ｂと第二分割体２４ｂとがかみ合わせられる。これにより、第一および第二のはすば歯車１０，２０の見かけ上の歯数が増加する。ここで、「見かけ上の歯数」とは、ある回数ギヤセットが回転するあいだに噛合う回数を言う。

歯車のかみ合い周波数は、歯車の回転数および歯数に応じて変動する。したがって、第一および第二のはすば歯車１０，２０の見かけ上の歯数が増加することで、第一および第二のはすば歯車１０，２０の噛み合い周波数の変動範囲が高い領域にシフトされる。

＜第１実施の形態の効果＞
次に、第１実施の形態に係るギヤセット１の効果について図３を参照して説明する。図３に、かみ合い周波数ｋＨｚを横軸に示し、騒音レベルｄＢを縦軸に示す。また、図３に、駆動系等の固有振動数ｋＨｚを“ｆ１”，ｆ２”で示す。

以下、商業車用や産業車用のディーゼルエンジンの通常運転を一例に挙げて説明する。第一および第二のはすば歯車１０，２０は、エンジンの動弁系や補機の駆動にタイミングギアとして用いられる。

例えば、通常運転時において、第一および第二のはすば歯車１０，２０の両方に起振力がそれぞれ発生し、回転数に応じて第一および第二のはすば歯車１０，２０の噛み合い周波数がそれぞれ変動するが、ここでは、通常運転時における第一はすば歯車１０のかみ合い周波数の変動について述べる。また、比較例として、分割されていない第一はすば歯車について説明する。

図３に示すように、通常運転時における比較例に係る第一はすば歯車のかみ合い周波数の変動範囲Ｒ１の中に、駆動系等の固有振動数ｆ１，ｆ２が含まれていて、かつ、かみ合い周波数と固有振動数ｆ１，ｆ２とが一致したとき、騒音レベルｄＢを大きくする要因となる。これにより、通常運転時における静粛性を低減させる。

これに対し、第１実施の形態に係るギヤセット１では、第一分割体１４ａを第二分割体２４ａ，２４ｂにかみ合わせることにより、第一はすば歯車１０の見かけ上の歯数が増加する。これにより、通常運転時における第一はすば歯車１０のかみ合い周波数の変動範囲を高い領域にシフトさせことができる。図３に高い領域にシフトされたかみ合い周波数の変動範囲を“Ｒ２”で示す。

通常運転時における第一はすば歯車１０のかみ合い周波数の変動範囲Ｒ２が高い領域にシフトされることにより、変動範囲Ｒ２の中に駆動系等の固有振動数ｆ１、ｆ２が含まれないようになる。これにより、通常運転時において、かみ合い周波数と固有振動数とが一致しないため、騒音レベルｄＢを大きくする要因が除去され、通常運転時における静粛性を向上させることができる。

また、上記第１実施の形態では、第一および第二のはすば歯車１０，２０の見かけ上の歯数を増やすために、第一および第二のはすば歯車１０，２０を歯幅方向に２つに分割したので、それぞれの歯の剛性の低下を抑えることができる。

なお、上記第１実施の形態では、第一および第二のはすば歯車１０，２０を歯幅方向に２つに分割したが、３以上に分割してもよい。この場合において、３以上の第一分割体において隣接する第一分割体のうちの一方の分割体を、３以上の第二分割体において隣接する第二分割体の両方の分割体にかみ合わせればよい。

また、上記第１実施の形態では、第一および第二のはすば歯車１０，２０を歯車の円周に沿って環状に設けられたスリット１２，２２によって歯幅方向にそれぞれ分割したが、本発明は、これに限らず、各歯車１０，２０を、歯車の円周に沿った方向に対して傾斜するスリット１２，２２を所定ピッチ（例えば、歯車における円周方向で連続する所定数の歯毎に１つのスリットを入れるようなピッチ）で設けることによってそれぞれ分割するようにしてもよい。この場合に、例えば、各スリット１２，２２のｘ方向における位置をずらし、かつ、各スリット１２，２２のピッチを一致させればよい。ここで、本開示の第一および第二のはすば歯車１０，２０を分割する方向である「歯幅方向」とは、上記傾斜するスリット１２，２２によって分割する方向が含まれる。

［第２実施の形態］
次に、本開示の第２実施の形態に係るギヤセットについて説明する。
上記する第１実施の形態に係るギヤセット１では、第一および第二のはすば歯車１０，２０の見かけ上の歯数を増加させるため、第一および第二のはすば歯車１０、２０をスリット１２、２２により歯幅方向に２つにそれぞれ分割した。

これに対し、本開示の第２実施の形態に係るギヤセット１では、第一はすば歯車１０のみを歯幅方向に３以上に分割し、第二はすば歯車２０を分割しない。

＜ギヤセット１の構成＞
本開示の第２実施の形態に係るギヤセット１の構成について図４および図５を参照して詳細に説明する。

図４は、本開示の第２実施の形態に係るギヤセット１の一例を概略的に示す図である。図４に歯車の歯幅方向をｘで示し、歯車の径方向をｙで示す。

図４に示す第一はすば歯車１０は、スリット１２によって歯幅方向に分割された３つの第一分割体１６ａ，１６ｂ、１６ｃを備えている。

図５は、第一はすば歯車１０と第二はすば歯車２０とのかみ合い部分の一例を概略的に示す図である。図５に、歯車の歯幅方向をｘで示し、歯車の径方向をｙで示す。また、図５に、第一はすば歯車１０の一部を実線で示し、第二はすば歯車２０の一部を破線で示す。

図５に示すように、第一分割体１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、第二はすば歯車２０にそれぞれかみ合わせられる。これにより、第一はすば歯車１０のかみ合い周波数を増加させることが可能となる。

なお、上記第２実施の形態では、第一はすば歯車１０をスリット１２によって歯幅方向に３つに分割したが、本発明はこれに限らず、第一はすば歯車１０を４以上に分割してもよい。また、第一分割体の個数に応じて、第一はすば歯車１０のかみ合い周波数の変動範囲をより高い領域にシフトさせることが可能であるため、かみ合い周波数の変動範囲をシフトさせる領域の高さに応じて、第一分割体の個数を設定すればよい。

＜第２実施の形態の効果＞
以上のように、第２実施の形態に係るギヤセット１では、第一分割体１６ａ，１６ｂ，１６ｃを第二はすば歯車２０にかみ合わせることにより、第一はすば歯車１０のかみ合い周波数を増加させ、通常運転時におけるかみ合い周波数の変動範囲を高い領域にシフトさせ、変動範囲の中に駆動系等の固有振動数が含まれないようにして、かみ合い周波数と固有振動数とを一致させないようにし、騒音レベルを大きくする要因をなくし、通常運転時における静粛性を向上させることができる。

また、本第２実施の形態に係るギヤセット１は、二つのはすば歯車のうち一方だけのかみ合い周波数の変動範囲を高い領域にシフトさせる場合に利点がある。

なお、上記実施の形態における第一および第二のはすば歯車１０，２０のいずれか一つを、はすば内歯車としてもよい。この場合に、はすば内歯車とこれに噛み合うはすば歯車との両歯車を、第１実施の形態のように、それぞれ分割してもよく、第２実施の形態のように、両歯車の一方を分割してもよい。

本開示は、起振力による騒音の発生を抑えることが要求されるギヤセットとして有用である。

１ ギヤセット
１０ 第一はすば歯車
１２ スリット
１４ａ 第一分割体
１４ｂ 第一分割体
２０ 第二はすば歯車
２２ スリット
２４ａ 第二分割体
２４ｂ 第二分割体

Claims (2)

1. 第一および第二のはすば歯車を有するギヤセットにおいて、
   前記第一はすば歯車は、歯幅方向に分割された複数の第一分割体を備え、
   前記第二はすば歯車は、歯幅方向に分割された複数の第二分割体を備え、
   前記複数の第一分割体において隣接する第一分割体のうちの一方の歯車を、前記複数の第二分割体において隣接する第二分割体の両方の歯車にかみ合わせ、かつ、前記隣接する第一分割体のうちの他方の歯車を、前記隣接する第二分割体のうちのいずれか一方の歯車にかみ合わせる、ギヤセット。
2. 第一および第二のはすば歯車を有するギヤセットにおいて、
   前記第一はすば歯車は、歯幅方向に分割された少なくとも３つ以上の分割体を備え、
   前記３つ以上の分割体を前記第二はすば歯車にかみ合わせる、ギヤセット。

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