JP2018025265A

JP2018025265A - ギア構造及びギアの製造方法

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Publication number: JP2018025265A
Application number: JP2016158388A
Authority: JP
Inventors: 隆志荻原; Takashi Ogiwara
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2016-08-12
Filing date: 2016-08-12
Publication date: 2018-02-15
Anticipated expiration: 2036-08-12
Also published as: JP6673093B2

Abstract

【課題】大径の第１ギアと、小径の第２ギアとが同軸とされたギアにおいて、第１ギアに対して第２ギアが滑ることなく、かつ第２ギア歯の軸方向の長さをより長くすることが可能であり、より大きなトルクの伝達を可能にするとともに剛性を向上させることができるギア構造、及び当該ギアの製造方法を提供する。【解決手段】第１ギア２１の嵌合孔の内周面の一方端の側には第１ギア側スプライン部２１Ｅが形成され、他方端の側には第１ギア側非スプライン部２１Ｆが形成されている。第２ギア２２は、一方端の側に、嵌合孔に嵌合される嵌合軸部を有し、嵌合軸部には、第１ギア側スプライン部に対応する位置に第２ギア側スプライン部２２Ｅが形成され、第１ギア側非スプライン部に対応する位置に第２ギア側非スプライン部２２Ｆが形成されている。そして、第１ギア側スプライン部２１Ｅと第２ギア側スプライン部２２Ｅとが嵌合された状態とされている。【選択図】図７

Description

本発明は、外周面に第１ギア歯が形成された円板状の第１ギアと、前記第１ギアよりも小径の円柱状であって軸方向における一部の外周面に第２ギア歯が形成されて前記第１ギアと同軸とされているとともに前記第１ギアと一体となって回転する第２ギアと、を有するギアのギア構造、及び当該ギアの製造方法に関する。

近年、走行の動力源としてバッテリ装置と駆動モータとを備えたフォークリフト等のバッテリ式産業車両が、内燃機関の排気ガスを嫌う屋内倉庫等で利用されている。例えばバッテリ式産業車両の１つである電動フォークリフトでは、駆動モータのシャフトの回転動力を、大径ギアと小径ギアが同軸とされた複合ギアを介して減速してドライブシャフトに伝達し、ドライブシャフトから車輪に回転動力を伝達している。この複合ギアは、駆動モータからの大きなトルクをドライブシャフトに伝達するため、高い剛性が要求される。

ここで、特許文献１には、初期減速ギアの回転動力を、中間ギアにて減速して後期減速ギアに伝達する、減速機が開示されている。当該中間ギアは、初期減速ギアの回転動力が伝達される大径の第１歯車部と、第１歯車部よりも小径な第２歯車部であって第１歯車部と一体となって回転して後期減速ギアに回転動力を伝達する第２歯車部と、を有している。

また、特許文献２には、図１１に示すように、車両の電気駆動ユニットに取付けられるミッションケース内に収容される車両用ブレーキ内蔵トランスミッションが開示されている。当該車両用ブレーキ内蔵トランスミッションには、インプットシャフト１２８の回転動力が伝達される大径のドライブギア１２４と、当該ドライブギア１２４と同軸であってドライブギアと一体となって回転する小径のサンギア１１５（サンギア１１５を有するドライブシャフト１２３）と、が設けられている。

また、特許文献３には、図１２及び図１３に示すように、大径のギア２１１の貫通孔２１１Ｋに、まず円柱状の圧入部２１３を圧入し、その後、表面にローレットが形成された円柱状のローレット部２１４を圧入する、軸とギア等円盤状体との圧入固定機構が開示されている。

特開２０１５−６４０６１号公報特許第４６７３８０９号公報実公昭５５−１２９６号公報

特許文献１に記載の中間ギアの構造では、大径の第１歯車部と、小径の第２歯車部と、を同軸にして一体とさせているが、伝達トルクがあまり大きくないと思われ、第１歯車部と第２歯車部とが圧入にて一体とされている。この単純な圧入のみの構造では、電動フォークリフトの走行用の動力のトルクに対して、第１歯車部と第２歯車部との間で滑りが発生する可能性があり、好ましくない。

また、特許文献２に記載のギアの構造は、図１１に示すように、大径のドライブギア１２４と、当該ドライブギア１２４と同軸かつ一体となって回転する小径のサンギア１１５（ドライブシャフト１２３）とを有している。しかし、ドライブギア１２４とドライブシャフト１２３とがスプライン１２５にて結合されており、ドライブギア１２４とドライブシャフト１２３との軸心の振れが発生する可能性がある。また、サンギア１１５のギア歯と、ドライブシャフト１２３のフランジ部との間に、サンギア１１５のギア歯を形成するための加工工具（例えばギアシェーパ）を逃がすための逃がし溝１２３Ｍが必須である。この逃がし溝１２３Ｍによって、ドライブシャフト１２３の径が局所的に細くなり、ドライブシャフト１２３の剛性が低下するので、あまり好ましくない。また、サンギア１１５とプラネットギア１１６との間の伝達トルクに対する剛性を向上させるためにサンギア１１５のギア歯の軸方向の長さを長くしようとしても、逃がし溝１２３Ｍが必須であるので、これ以上ギア歯の軸方向の長さを長くすることができない。

また、特許文献３に記載の、軸とギア等円盤状体との圧入固定機構では、図１２及び図１３に示すように、大径のギア２１１の貫通孔２１１Ｋに、軸２１２の圧入部２１３を圧入し、その後ローレット部２１４を圧入している。この機構では、圧入部２１３が有るので、ギア２１１と軸２１２との軸心の振れは回避されている。しかし、ローレット部２１４では、電動フォークリフトの走行用のトルク等の大きなトルクを伝達すると、ギア２１１と軸２１２との間で滑りが発生する可能性がある。またフランジ部２１６が有るので、ローレット部２１４とフランジ部２１６との間に、ローレット加工工具を逃がすための逃がし溝２１５Ａが必須である。ギア２１１と軸２１２との間の滑りを回避するために、ローレット部２１４の軸方向の長さをフランジ部２１６の側に長くしようとしても、逃がし溝２１５Ａが必須であるので、これ以上フランジ部２１６の側に延ばすことができない。また、逆方向にローレット部２１４の軸方向の長さを長くすると、圧入部２１３とギア２１１との接触面積が減少してしまうので、あまり好ましくない。

また、例えば図１０に示す一体成型複合ギア３２０は、外周面に第１ギア歯３２１Ｔが形成された円板状の第１ギア３２１と、第１ギア３２１よりも小径の円柱状であって軸方向における一部の外周面に第２ギア歯３２２Ｔが形成されて第１ギア３２１と同軸とされた第２ギア３２２と、が一体成型されている。なお、符号３２８、３２９は、軸受装置である。例えば図１１に示すドライブギア１２４とドライブシャフト１２３を、図１０に示す一体成型複合ギア３２０で構成した場合、第１ギア３２１と第２ギア３２２とが一体成型されているので、軸心の振れを無くすことができる。しかし、搭載上の都合等にて軸方向の長さ３２０Ｌをこれ以上長くできない場合において、第２ギア歯３２２Ｔの伝達トルクを向上させるために第２ギア歯３２２Ｔの軸方向の長さ３２２Ａを長くしようとしても、第２ギア歯３２２Ｔを加工する際の加工工具（例えばギアシェーパ）を逃がすための逃がし溝３２２Ｍが必須であり、これ以上、軸方向の長さを長くすることができない（逃がし溝３２２Ｍは、周方向に連続して形成されている）。また、逃がし溝３２２Ｍによって、第２ギア３２２の径が局所的に細くなるので（径３２２Ｋ＞径３２２Ｇ）、当該逃がし溝３２２Ｍによって一体成型複合ギア３２０の剛性が低下する。

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、大径の第１ギアと、小径の第２ギアとが同軸とされたギアにおいて、第１ギアに対して第２ギアが滑ることなく、かつ第２ギア歯の軸方向の長さをより長くすることが可能であり、より大きなトルクの伝達を可能にするとともに剛性を向上させることができるギア構造、及び当該ギアの製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るギア構造は次の手段をとる。まず、本発明の第１の発明は、外周面に第１ギア歯が形成された円板状の第１ギアと、前記第１ギアよりも小径の円柱状であって軸方向における一部の外周面に第２ギア歯が形成されて前記第１ギアと同軸とされているとともに前記第１ギアと一体となって回転する第２ギアと、を有するギア構造である。前記第１ギアは、回転軸線に沿って貫通する嵌合孔を有し、前記嵌合孔の内周面における前記回転軸線に沿った前記第２ギア歯から遠い側である一方端の側には、スプラインを有する第１ギア側スプライン部が形成されており、前記嵌合孔の内周面における前記回転軸線に沿った他方端の側には、スプラインを有していない第１ギア側非スプライン部が形成されている。前記第２ギアは、前記回転軸線に沿った前記一方端の側に、前記第２ギア歯が形成されることなく前記嵌合孔に嵌合される嵌合軸部を有し、前記嵌合軸部における前記第１ギア側スプライン部に対応する位置には、前記第１ギア側スプライン部のスプラインに嵌合するスプラインを有する第２ギア側スプライン部が形成されており、前記嵌合軸部における前記第１ギア側非スプライン部に対応する位置には、スプラインを有していない第２ギア側非スプライン部が形成されている。そして、前記第１ギア側スプライン部と前記第２ギア側スプライン部とが嵌合された状態とされている、ギア構造である。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係るギア構造であって、前記第１ギアは、前記他方端の側の面として第１ギア側嵌合端面を有し、前記第２ギア歯は、径方向外方に突出するように形成されており、前記嵌合軸部が前記第１ギアの前記嵌合孔に嵌合された状態では、前記第１ギア側嵌合端面に、前記第２ギア歯における前記第１ギアの側の端面が接触した状態とされている、ギア構造である。

次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係るギア構造であって、前記第１ギア側非スプライン部の内径である第１ギア側非スプライン部圧入内径は、前記第１ギア側スプライン部における最も大きな内径である第１ギア側スプライン部最大内径よりも大きく設定されており、前記第２ギア側スプライン部における最も大きな外径である第２ギア側スプライン部最大外径は、前記第１ギア側スプライン部最大内径よりも小さく設定されている。また、前記第２ギア側非スプライン部の外径である第２ギア側非スプライン部圧入外径は、前記第１ギア側非スプライン部圧入内径よりも大きく設定されており、前記第２ギア側スプライン部に形成されたスプラインにおける前記回転軸線に沿った長さである第２ギアスプライン長さは、前記第１ギア側スプライン部に形成されたスプラインにおける前記回転軸線に沿った長さである第１ギアスプライン長さよりも長く設定されている、ギア構造である。

次に、本発明の第４の発明は、上記第３の発明に係るギア構造であって、隣り合う前記第２ギア歯の間には、前記第２ギア側非スプライン部の外周面に対して凹部となるギア溝部が形成されており、前記ギア溝部は、前記第２ギア側非スプライン部まで延長されて形成されており、前記第２ギア側非スプライン部に形成されている前記ギア溝部は、前記第２ギア側非スプライン部の表面からの深さであるギア溝深さが、前記第２ギア歯から前記回転軸線に沿って遠ざかるに従って徐々に浅くなるように形成された切り上がり形状とされている、ギア構造である。

次に、本発明の第５の発明は、外周面に第１ギア歯が形成された円板状の第１ギアと、前記第１ギアよりも小径の円柱状であって軸方向における一部の外周面に第２ギア歯が形成されて前記第１ギアと同軸とされているとともに前記第１ギアと一体となって回転する第２ギアと、を有するギアの製造方法である。そして、外周面に前記第１ギア歯が形成されて回転軸線に沿って貫通する嵌合孔を有する前記第１ギアであって、前記嵌合孔の内周面における前記回転軸線に沿った前記第２ギア歯から遠い側である一方端の側にはスプラインを有する第１ギア側スプライン部が形成されて前記嵌合孔の内周面における前記回転軸線に沿った他方端の側にはスプラインを有していない第１ギア側非スプライン部が形成された前記第１ギアを形成する、第１ギア形成工程と、外周面に前記第２ギア歯が形成されて前記回転軸線に沿った前記一方端の側に、前記第２ギア歯が形成されることなく前記嵌合孔に嵌合される嵌合軸部を有する前記第２ギアであって、前記嵌合軸部における前記第１ギア側スプライン部に対応する位置には前記第１ギア側スプライン部に嵌合するスプラインを有する第２ギア側スプライン部が形成されて前記嵌合軸部における前記第１ギア側非スプライン部に対応する位置にはスプラインを有していない第２ギア側非スプライン部が形成された前記第２ギアを形成する、第２ギア形成工程と、前記嵌合孔に前記嵌合軸部を差し込み、前記第１ギア側スプライン部と前記第２ギア側スプライン部とを嵌合させるとともに、前記第１ギア側非スプライン部に前記第２ギア側非スプライン部を圧入する、ギア組み付け工程と、を有する、ギアの製造方法である。

次に、本発明の第６の発明は、上記第５の発明に係るギアの製造方法であって、前記第２ギア歯における前記回転軸線に沿った前記一方端の側は、前記第２ギア側非スプライン部と隣接しており、前記第２ギア形成工程において、前記第２ギア歯のそれぞれを、ホブ切りにて形成し、前記ホブ切りによる切り上がり溝を、前記第２ギア側非スプライン部に形成する、ギアの製造方法である。

第１の発明によれば、第１ギアと第２ギアとを一体成型することなく分離し、第１ギアの嵌合孔に第２ギアの嵌合軸部が嵌合された構造とする。これにより、第２ギアのギア歯をホブ切り加工等にて形成することが可能となり、逃がし溝を設ける必要が無い。従って、第２ギア歯を軸方向に延長することが可能となり、より大きなトルクを伝達することが可能となる。また、逃がし溝を設ける必要が無いので、逃がし溝の位置で第２ギアの軸径が局所的に細くなることが無くなり、剛性を向上させることができる。また、第１ギアと第２ギアがスプラインで嵌合されているので、第１ギアに対して第２ギアが滑ることが無い。

第２の発明によれば、第２ギア歯における第１ギア側の端面が、第１ギア側嵌合端面に接触した状態とされているので、第２ギアに対する第１ギアの振れを防止することができる。また、第２ギア歯における第１ギアに近づく側の軸方向の長さを最大限まで長くすることができる。従って、より大きなトルクを伝達することが可能となる。

第３の発明によれば、第１ギアの嵌合孔の第１ギア側スプライン部に設けたスプラインに、第２ギアの嵌合軸部の第２ギア側スプライン部のスプラインを、適切に嵌合させることが可能である。これにより、第１ギアに対して第２ギアが滑ることが無く、第１ギアから第２ギアへと（または第２ギアから第１ギアへと）適切にトルクを伝達することができる。また、第１ギアの嵌合孔の第１ギア側非スプライン部に、第２ギアの嵌合軸部の第２ギア側非スプライン部を、適切に圧入することが可能である。これにより、第１ギアと第２ギアの軸心の振れを防止することができる。

第４の発明によれば、第２ギア歯における軸方向のいずれの位置においても、径方向外方に向かう高さを均一とすることができる。

第５の発明によれば、第１ギア形成工程と、第２ギア形成工程と、ギア組み付け工程にて、第１ギアに対して第２ギアが滑ることなく、より大きなトルクの伝達を可能にするとともに剛性を向上させることができるギアを適切に製造することができる。

第６の発明によれば、ホブ切りによって、第２ギア歯を短時間に形成することが可能であり、第２ギア歯における軸方向のいずれの位置においても、径方向外方に向かう高さを均一とすることができる。

電動フォークリフトの走行用の駆動モータの回転動力をドライブシャフトに伝達する駆動ユニットの構造の例を説明する断面図である。図１に示した駆動ユニット内の複合ギアの拡大図である。図２に示す複合ギアの構成を説明する分解図である。第１ギアの嵌合孔の周囲の拡大図である。第２ギアの嵌合軸部の周囲の拡大図である。図５におけるＶＩ−ＶＩ断面図である。第１ギアの嵌合孔に第２ギアの嵌合軸部を嵌合した状態の拡大図である。本実施の形態の複合ギアの製造工程の例を説明するフローチャートである。図１０に示す従来の一体成型複合ギアの製造工程の例を説明するフローチャートである。従来の一体成型複合ギアの構造の例を説明する断面図である。従来の複合ギアの構造の例を説明する断面図である。従来のギアの構造の例を説明する分解図である。図１２に示す従来のギアを組み付けた状態の断面図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。なお、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸が記載されている図では、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交している。

●［駆動ユニット１の構成の例（図１）］
図１は、例として、電動フォークリフトの走行に用いる駆動ユニット１の断面図を示している。駆動ユニット１は、動力源である駆動モータ１０、駆動モータ１０の回転動力が伝達される複合ギア２０、複合ギア２０から回転動力が伝達される伝達ギア３１、伝達ギア３１からデファレンシャル３３を介して回転動力が伝達されるドライブシャフト３４Ｒ、３４Ｌ、ハウジング２、３等を有している。

ハウジング２、３は、駆動モータ１０、複合ギア２０、伝達ギア３１、ドライブシャフト３４Ｒ、３４Ｌ等を適切な位置にて回転可能に支持している。

駆動モータ１０は、ハウジング２、３に対して回転可能に支持されたモータシャフト１１と、モータシャフト１１と一体となって回転するロータ１２と、ステータ１３等を有している。モータシャフト１１は、軸受装置１８にてハウジング２に対して回転可能に支持され、軸受装置１９にてハウジング３に対して回転可能に支持されている。そしてモータシャフト１１は、一方端の側の側面に、複合ギア２０の第１ギア歯２１Ｔと噛み合うモータギア歯１１Ｔを有している。

複合ギア２０は、第１ギア２１と、第２ギア２２と、軸受装置２８、２９とで構成されている。なお、軸受装置２８、２９を除いた第１ギア２１と第２ギア２２を複合ギア２０としてもよい。複合ギア２０は、軸受装置２８にてハウジング２に対して回転可能に支持され、軸受装置２９にてハウジング３に対して回転可能に支持され、第１ギア２１と第２ギア２２とが一体となって回転する。第１ギア２１の外周面に形成された第１ギア歯２１Ｔは、モータギア歯１１Ｔと噛み合っており、第２ギア２２の外周面に形成された第２ギア歯２２Ｔは、伝達ギア３１の伝達ギア歯３１Ｔと噛み合っている。従って、モータシャフト１１の回転動力は、モータギア歯１１Ｔと第１ギア歯２１Ｔを介して複合ギア２０に伝達され、複合ギア２０に伝達された回転動力は、第２ギア歯２２Ｔと伝達ギア歯３１Ｔを介して伝達ギア３１に伝達される。図１に示す駆動ユニット１において複合ギア２０は、駆動モータ１０からの回転を減速する減速ギアに相当しており、駆動モータ１０からの、走行用の大きなトルクをドライブシャフト３４Ｒ、３４Ｌに伝達するために高い剛性が要求される。

ドライブシャフト３４Ｒ、３４Ｌは、デファレンシャル３３を介して伝達ギア３１及び収容体３２から回転動力が伝達される。伝達ギア３１と収容体３２は一体となって回転し、軸受装置３８にてハウジング２に対して回転可能に支持され、軸受装置３９にてハウジング３に対して回転可能に支持されている。そしてドライブシャフト３４Ｒ、３４Ｌのそれぞれの先端には、例えば等速ジョイント等を介して車輪が接続される。

●［複合ギア２０の構造（図２〜図７）］
図２は、第１ギア２１と、第２ギア２２と、軸受装置２８、２９とを組み付けた状態の複合ギア２０の断面図を示しており、図３は、第１ギア２１、第２ギア２２、軸受装置２８、軸受装置２９を分解した状態の断面図を示している。また図４は第１ギア２１における嵌合孔２１Ｋ（図３参照）の周囲の拡大図を示しており、図５は第２ギア２２における嵌合軸部２２Ａ（図３参照）の周囲の拡大図を示している。

図２及び図３に示すように、第１ギア２１は、外周面に第１ギア歯２１Ｔが形成された円板状（円筒状）の形状を有している。また第１ギア２１は、ギア回転軸線２０Ｊに沿って貫通する嵌合孔２１Ｋを有している。そして第１ギア２１は、軸受装置２８が圧入される軸受圧入部２１Ａと、第１ギア歯２１Ｔを有するフランジ状に突出した第１ギア歯部２１Ｂと、を有している。

図２及び図３に示すように、第２ギア２２は、一部の外周面に第２ギア歯２２Ｔが形成されて第１ギア２１よりも小径の円柱状の形状を有している。また第２ギア２２は、ギア回転軸線２０Ｊに沿った一方端の側（第１ギア２１の側）に、第２ギア歯２２Ｔが形成されることなく第１ギア２１の嵌合孔２１Ｋに嵌合される嵌合軸部２２Ａを有している。また第２ギア２２は、ギア回転軸線２０Ｊに沿った他方端の側に、第２ギア歯２２Ｔが形成されることなく軸受装置２９が圧入される軸受圧入部２２Ｃを有している。そして第２ギア２２は、嵌合軸部２２Ａと軸受圧入部２２Ｃとの間に、外周面に第２ギア歯２２Ｔが形成された第２ギア歯部２２Ｂを有している。また図２に示すように、第２ギア歯２２Ｔにおけるギア回転軸線２０Ｊに沿う方向の長さである第２ギア歯長さ２２ＢＬは、複合ギア２０における軸受装置２９と第１ギア２１との間の長さとされている。

図４に示すように、第１ギア２１の嵌合孔２１Ｋの内周面におけるギア回転軸線２０Ｊに沿った第２ギア歯２２Ｔから遠い側である一方端の側には、スプライン２１Ｓを有する第１ギア側スプライン部２１Ｅが形成されている。また第１ギア２１の嵌合孔２１Ｋの内周面におけるギア回転軸線２０Ｊに沿った他方端の側には、スプライン２１Ｓを有していない第１ギア側非スプライン部２１Ｆが形成されている。第１ギア側非スプライン部２１Ｆの内径である第１ギア側非スプライン部圧入内径２１ＦＤは、第１ギア側スプライン部２１Ｅにおける最も大きな内径（スプラインの凹部の内径）である第１ギア側スプライン部最大内径２１ＥＤよりも若干大きく設定されている。

図５に示すように、第２ギア２２の嵌合軸部２２Ａにおける第１ギア側スプライン部２１Ｅに対応する位置には、スプライン２２Ｓを有する第２ギア側スプライン部２２Ｅが形成されている。スプライン２２Ｓは、第１ギア側スプライン部２１Ｅのスプライン２１Ｓと嵌合するためのスプラインである。また第２ギア２２の嵌合軸部２２Ａにおける第１ギア側非スプライン部２１Ｆに対応する位置には、スプライン２２Ｓを有していない第２ギア側非スプライン部２２Ｆが形成されている。第２ギア側スプライン部２２Ｅにおける最も大きな外径（スプラインの凸部の外径）である第２ギア側スプライン部最大外径２２ＥＤは、図４に示す第１ギア側スプライン部最大内径２１ＥＤよりも若干小さく設定されている。第２ギア側非スプライン部２２Ｆの外径である第２ギア側非スプライン部圧入外径２２ＦＤは、図４に示す第１ギア側非スプライン部圧入内径２１ＦＤよりも若干大きく設定されている。また、第２ギア側スプライン部２２Ｅに形成されたスプライン２２Ｓにおけるギア回転軸線２０Ｊに沿った長さである第２ギアスプライン長さ２２ＥＬ（図５参照）は、第１ギア側スプライン部２１Ｅに形成されたスプライン２１Ｓにおけるギア回転軸線２０Ｊに沿った長さである第１ギアスプライン長さ２１ＥＬ（図４参照）よりも長く設定されている（図７参照）。なお、第２ギア２２の嵌合軸部２２Ａのギア回転軸線２０Ｊに沿った長さ（第２ギアスプライン長さ２２ＥＬ＋第２ギア圧入部長さ２２ＦＬ（図５参照））は、第１ギア２１におけるギア回転軸線２０Ｊに沿った第１ギア長さ２１Ｌ（図４参照）と、ほぼ等しい。

図６は、図５におけるＶＩ−ＶＩ断面図を示している。この図６に示すように、隣り合う第２ギア歯２２Ｔの間には、第２ギア側非スプライン部２２Ｆの外周面に対して凹部となるギア溝部２２Ｍが形成されている。図５に示すように、ギア溝部２２Ｍは、第２ギア側非スプライン部２２Ｆまで延長されて形成されている。そして図５に示すように、第２ギア側非スプライン部２２Ｆまで延長されたギア溝部２２Ｍは、第２ギア側非スプライン部２２Ｆの表面からの深さであるギア溝深さ２２Ｐが、第２ギア歯２２Ｔからギア回転軸線２０Ｊに沿って遠ざかるに従って徐々に浅くなるように形成されている。図５に示すように、ギア溝部２２Ｍの深さであるギア溝深さ２２Ｐは、第２ギア歯部２２Ｂ内では一定であるが、第２ギア側非スプライン部２２Ｆ内では徐々に浅くなり、切り上がり部２２Ｎを有する切り上がり形状とされている。

図７に示すように、本実施の形態に示す複合ギア２０の構造は、第１ギア２１の嵌合孔２１Ｋに、第２ギア２２の嵌合軸部２２Ａが挿通され、第１ギア側スプライン部２１Ｅと第２ギア側スプライン部２２Ｅとが嵌合された状態とされている。つまり、図７に示すように、複合ギア２０は、第１ギア側スプライン部２１Ｅのスプライン２１Ｓに、第２ギア側スプライン部２２Ｅのスプライン２２Ｓが嵌合された状態とされている。また図７に示すように、複合ギア２０は、第１ギア側非スプライン部２１Ｆに、第２ギア側非スプライン部２２Ｆが圧入された状態とされている。これにより、第２ギア２２に第１ギア２１が組み付けられて複合ギア２０が構成されている。

複合ギア２０では、スプライン２１Ｓとスプライン２２Ｓとが嵌合されているので、第２ギア２２に対して第１ギア２１が回転方向において滑ることがない。また複合ギア２０では、第１ギア側非スプライン部２１Ｆに第２ギア側非スプライン部２２Ｆが圧入されているので、第１ギア２１と第２ギア２２との軸心が振れることも無い。

また、第２ギア２２の嵌合軸部２２Ａが第１ギア２１の嵌合孔２１Ｋに嵌合（及び圧入）された状態では、図２に示すように、第１ギア側嵌合端面２１Ｍに、第２ギア歯２２Ｔにおける第１ギア２１の側の端面が接触した状態とされている。これにより、第２ギア歯２２Ｔの端面が第１ギア２１を支持した状態となり、第２ギア２２の軸心に対して第１ギア２１の軸心が振れることを、さらに防止することができる。

●［複合ギア２０（図２）の製造工程（図８）と、従来ギア（図１０）の製造工程（図９）］
次に図８を用いて、図２に示す複合ギア２０の製造工程（製造方法）について説明する。ステップＳ１１０〜Ｓ１６０は第１ギア形成工程の例を示し、ステップＳ２１０〜Ｓ２６０は第２ギア形成工程の例を示し、ステップＳ３１０、Ｓ３２０は第２ギア２２に第１ギア２１を組み付けるギア組み付け工程の例を示している。

まず、図８に示す第１ギア形成工程について説明する。ステップＳ１１０の旋盤加工では、研削盤等を用いて図３に示す第１ギア２１の概略形状を形成する。ステップＳ１２０のスプライン加工では、スプライン加工工具を用いて、図４に示すスプライン２１Ｓを有する第１ギア側スプライン部２１Ｅを形成する。ステップＳ１３０のホブ切り加工では、ホブ切り加工工具を用いて、図３に示す第１ギア歯２１Ｔのそれぞれを形成する。第１ギア２１の形状は、第１ギア歯２１Ｔをホブ切り加工する際のホブ切り加工工具と干渉する部位が無いので、短時間にかつ容易に第１ギア歯２１Ｔを形成することができる。ステップＳ１４０のシェービング加工では、シェービング加工工具を用いて、第１ギア歯２１Ｔを仕上げ加工する。ステップＳ１５０の熱処理では、第１ギア２１の焼き入れ、焼き鈍し処理を行う。そしてステップＳ１６０の研磨加工では、軸受装置２８が圧入される軸受圧入部２１Ａの外周面と、第１ギア側非スプライン部２１Ｆの内周面を研磨加工する。

以上に説明した工程が、第１ギア形成工程である。この第１ギア形成工程によって、外周面に第１ギア歯が形成されてギア回転軸線に沿って貫通する嵌合孔を有し、嵌合孔の内周面における一方端の側に第１ギア側スプライン部が形成され、嵌合孔の内周面における他方端の側に第１ギア側非スプライン部が形成された、第１ギア２１が形成される。

次に、図８に示す第２ギア形成工程について説明する。ステップＳ２１０の旋盤加工では、研削盤等を用いて図３に示す第２ギア２２の概略形状を形成する。ステップＳ２２０のスプライン加工では、スプライン加工工具を用いて、図５に示すスプライン２２Ｓを有する第２ギア側スプライン部２２Ｅを形成する。

ステップＳ２３０のホブ切り加工では、ホブ切り加工工具を用いて、図３に示す第２ギア歯２２Ｔのそれぞれを形成する。第２ギア２２の形状は、第２ギア歯２２Ｔをホブ切り加工する際のホブ切り加工工具と干渉する部位が無いので、短時間にかつ容易に第２ギア歯２２Ｔを形成することができる。ホブ切り加工の際は、ホブ切り加工工具をギア回転軸線２０Ｊに対して平行に軸受圧入部２２Ｃの側から嵌合軸部２２Ａの側へと移動させて深さが一定のギア溝部２２Ｍを形成する。そしてホブ切り加工工具が第２ギア側非スプライン部２２Ｆに達した場合に、それまでのギア回転軸線に対する平行移動に加えて、ホブ切り加工工具を徐々に第２ギア２２から離れる方向に移動させる。これにより、第２ギア歯２２Ｔのギア高さを均一（ギア溝深さを均一）にして、第２ギア側非スプライン部２２Ｆに切り上がり溝（切り上がり部２２Ｎ）を形成する。仮に、切り上がり部２２Ｎを形成することなくホブ切り加工工具を、ギア回転軸線２０Ｊに対して平行に軸受圧入部２２Ｃの側から嵌合軸部２２Ａの側へと移動させた場合、ギア溝部２２Ｍが第２ギア側スプライン部２２Ｅに達してしまうが、切り上がり部２２Ｎを形成することで、ギア溝部２２Ｍが第２ギア側スプライン部２２Ｅに達することを防止できる。

ステップＳ２４０のシェービング加工では、シェービング加工工具を用いて、第２ギア歯２２Ｔを仕上げ加工する。ステップＳ２５０の熱処理では、第２ギア２２の焼き入れ、焼き鈍し処理を行う。そしてステップＳ２６０の研磨加工では、軸受装置２９が圧入される軸受圧入部２２Ｃの外周面と、第２ギア側非スプライン部２２Ｆの外周面を研磨加工する。

以上に説明した工程が、第２ギア形成工程である。この第２ギア形成工程によって、外周面に第２ギア歯が形成されて、一方端の側に第２ギア歯が形成されることなく嵌合孔に嵌合される嵌合軸部を有し、嵌合軸部における第１ギア側スプライン部に対応する位置に第２ギア側スプライン部が形成され、嵌合軸部における第１ギア側非スプライン部に対応する位置に第２ギア側非スプライン部が形成された、第２ギア２２が形成される。

次に、図８に示すギア組み付け工程について説明する。第１ギア形成工程にて形成した第１ギア２１と、第２ギア形成工程にて形成した第２ギア２２を用い、ステップＳ３１０のギアの嵌合・圧入にて、第１ギア２１の嵌合孔に、第２ギア２２の嵌合軸部を嵌合して圧入する。つまり、第１ギア２１の嵌合孔２１Ｋに第２ギア２２の嵌合軸部２２Ａを差し込み、まず第１ギア２１の嵌合孔２１Ｋの第１ギア側スプライン部２１Ｅのスプライン２１Ｓに、第２ギア２２の嵌合軸部２２Ａの第２ギア側スプライン部２２Ｅのスプライン２２Ｓを嵌合させる。さらに奥まで嵌合軸部２２Ａを差し込んでいき、第１ギア２１の嵌合孔２１Ｋの第１ギア側非スプライン部２１Ｆに、第２ギア２２の嵌合軸部２２Ａの第２ギア側非スプライン部２２Ｆを圧入する。そしてステップＳ３２０の軸受の圧入にて、第１ギア２１の軸受圧入部２１Ａに軸受装置２８を圧入し、第２ギア２２の軸受圧入部２２Ｃに軸受装置２９を圧入する。

次に、図２に示す本願の複合ギア２０と、図１０に示す従来の一体成型複合ギア３２０とを比較するために、図９を用いて、図１０に示す従来の一体成型複合ギア３２０の製造工程（製造方法）の例を説明する。ステップＳ４１０の旋盤加工では、研削盤等を用いて第１ギア３２１と第２ギア３２２とが一体化された形状の概略形状を形成する。なお、当該ステップＳ４１０にて、逃げ溝３２２Ｍも形成する点が本願の複合ギア２０と異なる。

ステップＳ４２０のホブ切り加工では、ホブ切り加工工具を用いて、第１ギア歯３２１Ｔを形成する。第１ギア歯３２１Ｔの周囲には、ホブ切り加工工具と干渉する部位が無いので、短時間にかつ容易に第１ギア歯２１Ｔを形成することができる。なお第２ギア歯３２２Ｔは、フランジ状に径方向外方に張り出した第１ギア３２１とホブ切り加工工具とが干渉するので、ホブ切り加工にて形成することができない。ステップＳ４３０のギアシェーパ加工では、ギアシェーパ加工工具を用いて、第２ギア歯３２２Ｔを形成する。逃げ溝３２２Ｍが形成されているので、ギアシェーパ加工工具を逃がしながら第２ギア歯３２２Ｔを形成することができる。第１ギアと第２ギアが一体成型されているので、ホブ切り加工で第１ギア歯を形成できる点は本願の複合ギア２０と同様であるが、第２ギア歯はホブ切り加工することができず、ギアシェーパ加工で形成する点が本願の複合ギア２０と異なる。またギアシェーパ加工が必要であるので、逃げ溝３２２Ｍが必須である点も本願の複合ギア２０とは異なる。

ステップＳ４４０のシェービング加工では、本願の複合ギア２０と同様、シェービング加工工具を用いて、第１ギア歯３２１Ｔと第２ギア歯３２２Ｔを仕上げ加工する。第２ギア歯３２２Ｔを仕上げ加工する際、逃げ溝３２２Ｍが形成されているので、シェービング加工工具を逃がしながら第２ギア歯３２２Ｔを仕上げ加工することができる。

ステップＳ４５０の熱処理では、第１ギア３２１と第２ギア３２２とが一体とされた一体成型ギアの焼き入れ、焼き鈍し処理を行う。ステップＳ４６０の研磨加工では、軸受装置３２８が圧入される一体成型ギアの一方端の側の外周面と、軸受装置３２９が圧入される一体成型ギアの他方端の側の外周面を研磨加工する。そしてステップＳ４７０の軸受圧入にて、一体成型ギアの一方端に軸受装置３２８を圧入し、一体成型ギアの他方端に軸受装置２９を圧入する。

以上、本実施の形態にて説明した複合ギア２０（図３参照）は、従来の一体成型複合ギア３２０（図１０参照）に対して、第１ギア２１と第２ギア２２とを分離して別体とすることで、逃げ溝３２２Ｍ（１０参照）が不要となる。このため、第２ギア歯２２Ｔにおけるギア回転軸線２０Ｊ方向の第２ギア歯長さ２２ＢＬ（図３参照）を、一体成型複合ギア３２０の第２ギア歯３２２Ｔにおけるギア回転軸線方向の第２ギア歯長さ３２２Ａ（図１０参照）よりも長くすることができる。従って、複合ギア２０は、従来の一体成型複合ギア３２０に対して、第２ギア歯にてより大きなトルクを伝達可能である。また、図１０に示す一体成型複合ギア３２０は、逃げ溝３２２Ｍを有しているので、第２ギア３２２の軸部の径３２２Ｋが、逃げ溝３２２Ｍの位置にて局所的に細い径３２２Ｇとなり、剛性が低下している。これに対して図３に示す複合ギア２０には逃げ溝が無いので、第２ギアの軸部の径２２Ｋは局所的に径が小さくなる個所を有していない。従って、複合ギア２０は、従来の一体成型複合ギア３２０に対して、剛性が向上されている。また、第１ギア２１と第２ギア２２との嵌合に、スプラインによる嵌合部と圧入部とを用いることで、第２ギアに対して第１ギアが回転方向に滑ることが無く、第２ギアの軸心に対して第１ギアの軸心が振れることも無い。

本発明のギア構造は、本実施の形態で説明した構造に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。また本発明のギアの製造方法は、本実施の形態にて説明した工程、手順等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。

また、本発明のギア構造、ギアの製造方法は、電動フォークリフトの駆動ユニットに用いられる複合ギアに限定されず、比較的大きなトルクを伝達する種々の機器に用いられる複合ギアに適用することが可能である。

１駆動ユニット
２、３ハウジング
１０駆動モータ
１１モータシャフト
１１Ｔモータギア歯
２０複合ギア
２０Ｊギア回転軸線
２１第１ギア
２１Ａ軸受圧入部
２１Ｂ第１ギア歯部
２１Ｅ第１ギア側スプライン部
２１ＥＤ第１ギア側スプライン部最大内径
２１ＥＬ第１ギアスプライン長さ
２１Ｆ第１ギア側非スプライン部
２１ＦＤ第１ギア側非スプライン部圧入内径
２１Ｋ嵌合孔
２１Ｍ第１ギア側嵌合端面
２１Ｓスプライン
２１Ｔ第１ギア歯
２２第２ギア
２２Ａ嵌合軸部
２２Ｂ第２ギア歯部
２２Ｃ軸受圧入部
２２Ｅ第２ギア側スプライン部
２２ＥＤ第２ギア側スプライン部最大外径
２２ＥＬ第２ギアスプライン長さ
２２Ｆ第２ギア側非スプライン部
２２ＦＤ第２ギア側非スプライン部圧入外径
２２Ｍギア溝部
２２Ｎ切り上がり部
２２Ｐギア溝深さ
２２Ｓスプライン
２２Ｔ第２ギア歯
２８、２９軸受装置
３１伝達ギア
３１Ｔ伝達ギア歯
３２収容体
３３デファレンシャル
３４Ｒ、３４Ｌドライブシャフト

Claims

外周面に第１ギア歯が形成された円板状の第１ギアと、
前記第１ギアよりも小径の円柱状であって軸方向における一部の外周面に第２ギア歯が形成されて前記第１ギアと同軸とされているとともに前記第１ギアと一体となって回転する第２ギアと、を有するギア構造であって、
前記第１ギアは、回転軸線に沿って貫通する嵌合孔を有し、
前記嵌合孔の内周面における前記回転軸線に沿った前記第２ギア歯から遠い側である一方端の側には、スプラインを有する第１ギア側スプライン部が形成されており、
前記嵌合孔の内周面における前記回転軸線に沿った他方端の側には、スプラインを有していない第１ギア側非スプライン部が形成されており、
前記第２ギアは、前記回転軸線に沿った前記一方端の側に、前記第２ギア歯が形成されることなく前記嵌合孔に嵌合される嵌合軸部を有し、
前記嵌合軸部における前記第１ギア側スプライン部に対応する位置には、前記第１ギア側スプライン部のスプラインに嵌合するスプラインを有する第２ギア側スプライン部が形成されており、
前記嵌合軸部における前記第１ギア側非スプライン部に対応する位置には、スプラインを有していない第２ギア側非スプライン部が形成されており、
前記第１ギア側スプライン部と前記第２ギア側スプライン部とが嵌合された状態とされている、
ギア構造。
請求項１に記載のギア構造であって、
前記第１ギアは、前記他方端の側の面として第１ギア側嵌合端面を有し、
前記第２ギア歯は、径方向外方に突出するように形成されており、
前記嵌合軸部が前記第１ギアの前記嵌合孔に嵌合された状態では、前記第１ギア側嵌合端面に、前記第２ギア歯における前記第１ギアの側の端面が接触した状態とされている、
ギア構造。
請求項１または２に記載のギア構造であって、
前記第１ギア側非スプライン部の内径である第１ギア側非スプライン部圧入内径は、前記第１ギア側スプライン部における最も大きな内径である第１ギア側スプライン部最大内径よりも大きく設定されており、
前記第２ギア側スプライン部における最も大きな外径である第２ギア側スプライン部最大外径は、前記第１ギア側スプライン部最大内径よりも小さく設定されており、
前記第２ギア側非スプライン部の外径である第２ギア側非スプライン部圧入外径は、前記第１ギア側非スプライン部圧入内径よりも大きく設定されており、
前記第２ギア側スプライン部に形成されたスプラインにおける前記回転軸線に沿った長さである第２ギアスプライン長さは、前記第１ギア側スプライン部に形成されたスプラインにおける前記回転軸線に沿った長さである第１ギアスプライン長さよりも長く設定されている、
ギア構造。
請求項３に記載のギア構造であって、
隣り合う前記第２ギア歯の間には、前記第２ギア側非スプライン部の外周面に対して凹部となるギア溝部が形成されており、前記ギア溝部は、前記第２ギア側非スプライン部まで延長されて形成されており、
前記第２ギア側非スプライン部に形成されている前記ギア溝部は、前記第２ギア側非スプライン部の表面からの深さであるギア溝深さが、前記第２ギア歯から前記回転軸線に沿って遠ざかるに従って徐々に浅くなるように形成された切り上がり形状とされている、
ギア構造。
外周面に第１ギア歯が形成された円板状の第１ギアと、
前記第１ギアよりも小径の円柱状であって軸方向における一部の外周面に第２ギア歯が形成されて前記第１ギアと同軸とされているとともに前記第１ギアと一体となって回転する第２ギアと、を有するギアの製造方法であって、
外周面に前記第１ギア歯が形成されて回転軸線に沿って貫通する嵌合孔を有する前記第１ギアであって、前記嵌合孔の内周面における前記回転軸線に沿った前記第２ギア歯から遠い側である一方端の側にはスプラインを有する第１ギア側スプライン部が形成されて前記嵌合孔の内周面における前記回転軸線に沿った他方端の側にはスプラインを有していない第１ギア側非スプライン部が形成された前記第１ギアを形成する、第１ギア形成工程と、
外周面に前記第２ギア歯が形成されて前記回転軸線に沿った前記一方端の側に、前記第２ギア歯が形成されることなく前記嵌合孔に嵌合される嵌合軸部を有する前記第２ギアであって、前記嵌合軸部における前記第１ギア側スプライン部に対応する位置には前記第１ギア側スプライン部に嵌合するスプラインを有する第２ギア側スプライン部が形成されて前記嵌合軸部における前記第１ギア側非スプライン部に対応する位置にはスプラインを有していない第２ギア側非スプライン部が形成された前記第２ギアを形成する、第２ギア形成工程と、
前記嵌合孔に前記嵌合軸部を差し込み、前記第１ギア側スプライン部と前記第２ギア側スプライン部とを嵌合させるとともに、前記第１ギア側非スプライン部に前記第２ギア側非スプライン部を圧入する、ギア組み付け工程と、を有する、
ギアの製造方法。
請求項５に記載のギアの製造方法であって、
前記第２ギア歯における前記回転軸線に沿った前記一方端の側は、前記第２ギア側非スプライン部と隣接しており、
前記第２ギア形成工程において、前記第２ギア歯のそれぞれを、ホブ切りにて形成し、前記ホブ切りによる切り上がり溝を、前記第２ギア側非スプライン部に形成する、
ギアの製造方法。