JP2018184988A - 変速機用歯車 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば、フランジ部がより変形し難くかつより軽量な変速機用歯車を得る。【解決手段】実施形態の変速機用歯車は、例えば、回転中心回りに回転可能に設けられた変速機用歯車であって、回転中心の軸方向の一方を向いた第一の面と、軸方向の他方を向いた第二の面と、を有し、第一の面に軸方向の他方に凹み回転中心回りの周方向に互いに間隔をあけて周方向に沿って延びた複数の第一の凹部が設けられた、フランジ部と、周方向に互いに間隔をあけて設けられ、それぞれが周方向に隣接した二つの第一の凹部の底部よりも軸方向の一方に突出した複数の補強部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、変速機用歯車に関する。

従来、フランジ部を備え、フランジ部のドッグクラッチ歯が設けられた面とは反対側の面に、肉抜き部としての円環状の凹部が設けられた変速機用歯車が、知られている（特許文献１）。

特開２０１３−４０６５２号公報

上記従来の変速機用歯車では、例えば、径方向に入力された荷重等によってフランジ部が変形し易くなってしまう虞があった。

そこで、本発明の課題の一つは、例えば、フランジ部がより変形し難くかつより軽量な変速機用歯車を得ることである。

本発明の変速機用歯車は、例えば、回転中心回りに回転可能に設けられた変速機用歯車であって、上記回転中心の軸方向の一方を向いた第一の面と、上記軸方向の他方を向いた第二の面と、を有し、上記第一の面に上記軸方向の他方に凹み上記回転中心回りの周方向に互いに間隔をあけて上記周方向に沿って延びた複数の第一の凹部が設けられた、フランジ部と、上記周方向に互いに間隔をあけて設けられ、それぞれが上記周方向に隣接した二つの上記第一の凹部の底部よりも上記軸方向の一方に突出した複数の補強部と、を備える。

このような構成によれば、複数の補強部によって、径方向に入力された荷重に対するフランジ部の剛性や強度をより高めることができる。よって、本発明によれば、フランジ部がより変形し難くかつより軽量な変速機用歯車を、得ることができる。

また、上記変速機用歯車では、例えば、上記第一の面には、上記補強部の上記軸方向の一方を向いた第三の面を底部とし、かつ上記第一の凹部の深さよりも小さい深さの第二の凹部が設けられる。

このような構成によれば、例えば、第一の面に第二の凹部が設けられない場合、すなわち第三の面と第一の面とが径方向に並んだ場合と比べて、フランジ部をより一層軽量化することができる。

また、上記変速機用歯車では、例えば、上記第二の面から上記軸方向の他方に突出し、上記周方向に互いに第一の隙間をあけて上記周方向に沿って延びる複数の突出部を備え、上記補強部は、上記第一の隙間と上記軸方向に並んで設けられる。

このような構成によれば、補強部によって、フランジ部の第一の隙間が設けられた部位における軸方向の肉厚を確保することができる。また、例えば、第一の凹部を突出部と軸方向に並んだ位置に設けることができるため、フランジ部をより効率よく軽量化することができる。

また、上記変速機用歯車では、例えば、上記第二の面には、上記軸方向の他方に開放され、上記第一の凹部と径方向にオフセットして配置される第三の凹部が設けられる。

このような構成によれば、第三の凹部によってフランジ部を軽量化することができつつ、第一の凹部と第三の凹部とが軸方向に並んでフランジ部の厚さが薄くなって変速機用歯車の剛性や強度が低下するのを、抑制できる。

図１は、実施形態の変速機用歯車を備えた変速機の一部の例示的かつ模式的な断面図であって、図２および図３のI−I線における断面図である。 図２は、実施形態の変速機用歯車の例示的かつ模式的な正面図である。 図３は、実施形態の変速機用歯車の例示的かつ模式的な背面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および効果は、一例である。なお、本明細書において、序数は、部品や部位等を区別するために用いられており、順番や優先度を示すものではない。

また、以下の各図では、便宜上、方向が定義されている。Ｘ方向は、変速機用歯車１の回転軸Ａｘの軸方向に沿い、Ｒ方向は、回転軸Ａｘの径方向に沿い、Ｃ方向は、回転軸Ａｘの周方向に沿う。回転軸Ａｘは、回転中心の一例である。

また、以下の説明では、便宜上、図１における変速機用歯車１側（右側）をＸ１方向と称し、図１におけるスリーブ２側（左側）をＸ２方向と称する。Ｘ１方向は、軸方向の一方の一例であり、Ｘ２方向は、軸方向の他方の一例である。

図１は、変速機１００の一部の断面図である。図１に示されるように、変速機１００には、例えば、変速機用歯車１や、シャフト３、ベアリングとしてのころ軸受４およびインナレース５、選択機構１０等が設けられている。変速機用歯車１は、ころ軸受４を介して、回転軸Ａｘ回りに回転可能にシャフト３に支持されている。すなわち、変速機用歯車１は、フリーギヤとして構成されている。変速機用歯車１は、選択機構１０によってシャフト３と接続されていない状態では、シャフト３に対して空転可能である。シャフト３は、例えば、変速機１００の入力シャフトや、出力シャフト、アイドラシャフト等である。

シャフト３と変速機用歯車１との接続状態および遮断状態は、選択機構１０によって選択的に切り替えられる。選択機構１０は、スリーブ２と、不図示のクラッチハブと、を有する。クラッチハブは、例えば、スプライン結合等によってシャフト３と結合され、当該シャフト３と一体に回転する。スリーブ２は、クラッチハブと一体に回転するとともにクラッチハブに対して軸方向に移動可能に設けられている。

図１に示されるように、スリーブ２は、少なくとも、変速機用歯車１と離間する離間位置Ｐ０と、離間位置Ｐ０からＸ１方向へ移動して変速機用歯車１と結合される結合位置Ｐ１との間で、移動可能に構成されている。変速機用歯車１は、スリーブ２が離間位置Ｐ０にある状態では、シャフト３と相対的に回転可能であり、スリーブ２が結合位置Ｐ１にある状態では、シャフト３と一体に回転可能である。変速機１００には、このような変速機用歯車１とスリーブ２とを有した噛合機構が設けられている。

次に、変速機用歯車１についてより詳しく説明する。変速機用歯車１は、例えば、ハブ１１と、フランジ部１２と、リング部１３と、突出部１４と、ハス歯１５と、ドグ歯１６と、ストッパ１７と、補強部１８と、を備えている。

ハス歯１５は、径方向の外方に配置されうる別の歯車のハス歯と噛み合う。ドグ歯１６は、スリーブ２が結合位置Ｐ１に移動した場合にスリーブ歯２１と噛み合う。ハス歯１５は、外歯の一例である。また、スリーブ歯２１は、第一の歯の一例であり、ドグ歯１６は、第二の歯の一例である。なお、外歯はハス歯１５には限らず、例えば、平歯等であってもよい。ハス歯は、ヘリカル歯等とも称され、スリーブ歯２１およびドグ歯１６は、スプライン歯や、ドッグクラッチ歯等とも称される。

変速機用歯車１は、例えば、鍛造成型等によって一部品で構成されている。これにより、例えば、ハブ１１や、フランジ部１２、リング部１３、ハス歯１５等を有するメインギヤ部８と、突出部１４や、ドグ歯１６等を有するクラッチギヤ部９とが別部品で構成された場合と比べて、コストが低減されやすい。

ハブ１１は、メインギヤ部８のうち径方向の内方に位置されている。ハブ１１は、円筒状に構成され、シャフト３の周りを囲っている。

フランジ部１２は、ハブ１１から径方向の外方に突出している。フランジ部１２は、Ｘ１方向を向いた面１２ａと、Ｘ２方向を向いた面１２ｂと、を有する。面１２ａは、第一の面の一例であり、後面や背面等とも称される。また、面１２ｂは、第二の面の一例であり、前面や正面等とも称される。

フランジ部１２の軸方向に沿った幅（厚さ）は、ハブ１１およびリング部１３の軸方向に沿った幅よりも小さく設定されている。換言すると、メインギヤ部８には、ハブ１１、フランジ部１２、およびリング部１３によって囲まれ、軸方向に凹んだ凹部８ａ，８ｂが設けられている。

凹部８ａは、スリーブ２側、すなわちＸ２方向に向けて開放されている。凹部８ａは、円環状に構成されており、スリーブ歯２１を収容可能である。フランジ部１２の面１２ｂは、凹部８ａの底部等とも称される。

また、凹部８ｂは、円環状に構成され、Ｘ１方向に向けて開放されている。フランジ部１２の面１２ａは、凹部８ｂの底部等とも称される。また、凹部８ｂは、肉抜き部や、肉盗み部等とも称されうる。

リング部１３は、フランジ部１２の径方向の外方の端部から、ハブ１１に沿ってＸ１方向およびＸ２方向に延びている。リング部１３は、歯車部等とも称されうる。

図２は、変速機用歯車１の正面図である。図２に示されるように、リング部１３の外周１３ａには、複数のハス歯１５が周方向に互いに間隔をあけて設けられている。外周１３ａは、ハス歯１５の歯底等とも称される外周面を有する。

また、リング部１３の内周１３ｂには、例えば、三つのストッパ１７が回転軸Ａｘ回りに１２０°の間隔をあけて設けられている。複数のストッパ１７は、それぞれ、内周１３ｂから径方向の内方に延びている。内周１３ｂは、凹部８ａに臨んでいる。内周１３ｂは、凹部８ａの外周等とも称される。

また、内周１３ｂにおいて、ストッパ１７と周方向にずれた位置には傾斜面１３ｂ１が設けられている。傾斜面１３ｂ１（図１の下側）は、面１２ｂからＸ２方向に向かうにつれて径方向の外方に向かって延びている。

突出部１４は、ハブ１１から内周１３ｂの傾斜面１３ｂ１に向けて突出し、周方向に延びている。また、突出部１４は、面１２ｂからＸ２方向に突出している。図２に示されるように、フランジ部１２には、例えば、三つの突出部１４が周方向に互いに隙間Ｓ１をあけて設けられている。隙間Ｓ１には、例えば、スリーブ２（図１参照）が結合位置Ｐ１に移動した場合に、シンクロナイザリング等の選択機構１０の一部が収容される。隙間Ｓ１は、第一の隙間の一例である。

また、図２に示されるように、突出部１４の外周１４ａには、複数のドグ歯１６が周方向に互いに間隔をあけて設けられている。外周１４ａは、ドグ歯１６の歯底等とも称される外周面を有する。

ドグ歯１６を鍛造により形成する場合、ドグ歯１６の径方向の外方には所要のスペースが必要となる。本実施形態のように、突出部１４とリング部１３との間に設けられた凹部８ａは、当該スペースでもある。仮に、ドグ歯１６と径方向の外方に面するようにストッパ１７が設けられると、ドグ歯１６とストッパ１７との間の凹部８ａが狭くなり、ドグ歯１６の成形に支障が来される虞がある。そのために、リング部１３をより外周に配置すると、変速機用歯車１が径方向に拡大してしまう。その点、本実施形態によれば、ドグ歯１６とストッパ１７とが周方向にオフセットしているため、ドグ歯１６の成形に支障が来されるのが抑制されつつ、変速機用歯車１の大型化を抑制できる。

ストッパ１７は、例えば、Ｘ２方向を向いた面１７ａと、周方向の両側を向いた面１７ｃと、を有する。面１７ａは、リング部１３のＸ２方向を向いた面と面一であり、当該面から径方向の内方に延びている。面１７ａは、スリーブ２の接触部２２（図１参照）と面している。面１７ａと接触部２２との接触により、スリーブ２のＸ１方向への移動が制限される。これにより、スリーブ歯２１が面１２ｂ等と接触するのが抑制されている。

また、図２に示されるように、面１７ａは、隙間Ｓ１と径方向に並んで配置されている。面１７ａの周方向に沿った幅は、隙間Ｓ１の周方向に沿った幅よりも大きい。換言すると、面１７ａの周方向の両端部１７ｂ間の回転軸Ａｘ回りの中心角は、隙間Ｓ１の周方向の両端部間の回転軸Ａｘ回りの中心角よりも大きい。面１７ａによって、接触部２２と比較的広い面積で接触することができるため、ストッパ１７および接触部２２に作用する面圧をより小さくすることができる。

面１７ｃは、ストッパ１７の周方向の両端部１７ｂに設けられている。面１７ｃは、リング部１３の径方向あるいは周方向に対して傾斜し、リング部１３の内周１３ｂから隙間Ｓ１に向かって延びている。ストッパ１７は、面１７ａ，１７ｃによって、軸方向（図２）の視線では、径方向の内方に凸の状態となる台形状に構成されている。面１７ｃは、例えば、シャフト３の油路３ａ，３ｂ（図１参照）や、インナレース５の油路５ａ等を経由して、ハブ１１から凹部８ａ内に進入し、遠心力によって内周１３ｂに沿って流れる潤滑油等を隙間Ｓ１に向かってガイドすることができる。

図３は、変速機用歯車１の背面図である。図３に示されるように、フランジ部１２の面１２ａには、例えば、三つの凹部１９が周方向に互いに間隔をあけて設けられている。凹部１９は、それぞれ周方向に沿って延びている。また、凹部１９（図１の下側）は、Ｘ１方向に向けて開放され、面１２ａから図２の面１２ｂ側に向けて凹んでいる。凹部１９は、フランジ部１２のうち径方向の内方部分に設けられている。凹部１９は、肉抜き部や、肉盗み部等とも称されうる。すなわち、凹部１９によって、変速機用歯車１の軽量化が図られている。凹部１９は、第一の凹部の一例である。

そして、図１，３に示されるように、周方向に隣接した二つの凹部１９の間には、それぞれ補強部１８が設けられている。補強部１８は、凹部１９の底部１９ａよりも凹部１９の開放側、すなわちＸ１方向に突出している。本実施形態では、隙間Ｓ１（図２参照）に対応して、三つの補強部１８が回転軸Ａｘ回りに１２０°の間隔をあけて設けられている。なお、補強部１８および隙間Ｓ１（凹部１９および突出部１４）の数は、三つには限らず、例えば、二つや四つ以上であってもよい。

図１に示されるように、補強部１８と隙間Ｓ１とは、軸方向に並んで設けられている。換言すると、凹部１９と隙間Ｓ１とが、周方向にオフセットして配置されている。これにより、フランジ部１２の隙間Ｓ１が設けられた部位における軸方向の肉厚を確保することができる。

また、凹部１９は、突出部１４と軸方向に並んで設けられている。換言すると、凹部１９は、凹部８ａに対して径方向にオフセットして配置されている。このような構成により、凹部１９と凹部８ａとが軸方向に並んでフランジ部１２の厚さが薄くなって変速機用歯車１の剛性や強度が低下するのを、抑制することができる。凹部８ａは、第三の凹部の一例である。

また、変速機用歯車１では、突出部１４と凹部１９とが軸方向に並び、凹部８ａとフランジ部１２の面１２ａとが軸方向に並び、かつ補強部１８と隙間Ｓ１とが軸方向に並んでいる。このような構成によって、フランジ部１２に厚さが他の部位よりも極端に薄くなる部位や極端に厚くなる部位が含まれるのが抑制されている。よって、例えば、フランジ部１２に局所的な応力集中が生じるのを抑制して、所要の剛性および強度を有したより軽量な変速機用歯車１を得ることができる。

また、補強部１８は、Ｘ１方向を向いた面１８ａを有する。面１８ａは、面１２ａよりもＸ２方向に位置されている。よって、面１２ａには、面１８ａを底部としてＸ１方向に向けて開放された凹部２０が設けられている。凹部２０のＸ方向に沿った深さＤ２は、凹部１９のそれぞれのＸ方向に沿った深さＤ１よりも小さい。面１８ａは、凹部１９の内周と外周との間に渡って径方向に延びている。面１８ａは、第三の面の一例であり、凹部２０は、第二の凹部の一例である。また、補強部１８は、突張部や、スポーク、リブ、変形抑制部等とも称されうる。

以上のように、本実施形態では、例えば、変速機用歯車１は、周方向に互いに間隔をあけて設けられ、それぞれが周方向に隣接した二つの凹部１９の間に位置して当該凹部１９の底部１９ａよりもＸ１方向に突出した複数の補強部１８を備える。このような構成によれば、複数の補強部１８によって、径方向に入力された荷重に対するフランジ部１２の剛性や強度をより高めることができる。よって、本実施形態によれば、フランジ部１２がより変形し難くかつより軽量な変速機用歯車１を、得ることができる。

また、本実施形態では、例えば、フランジ部１２の面１２ａには、補強部１８の面１８ａを底部とし、かつ凹部１９の深さＤ１よりも小さい深さＤ２の凹部２０が設けられている。このような構成によれば、例えば、面１２ａに凹部２０が設けられない場合、すなわち面１８ａと面１２ａとが径方向に並んだ場合と比べて、フランジ部１２をより一層軽量化することができる。

また、本実施形態では、例えば、補強部１８は、周方向に隣接した二つの突出部１４の間の隙間Ｓ１と軸方向に並んで設けられている。このような構成によれば、補強部１８によって、フランジ部１２の隙間Ｓ１が設けられた部位における軸方向の肉厚を確保することができる。また、例えば、凹部１９を突出部１４と軸方向に並んだ位置に設けることができるため、フランジ部１２をより効率よく軽量化することができる。

また、本実施形態では、例えば、フランジ部１２の面１２ｂには、Ｘ２方向に開放され、凹部１９と径方向にオフセットして配置される凹部８ａが設けられている。このような構成によれば、凹部８ａによってフランジ部１２を軽量化することができつつ、凹部１９と凹部８ａとが軸方向に並んでフランジ部１２の厚さが薄くなって変速機用歯車１の剛性や強度が低下するのを、抑制できる。

また、本実施形態では、例えば、ハス歯１５とドグ歯１６との間に位置され、Ｘ２方向を向き、スリーブ２の接触部２２との接触によりスリーブ２のＸ１方向への移動を制限するストッパ１７を備える。例えば、ストッパがドグ歯１６の歯底やドグ歯１６よりも径方向の内方に位置された場合、スリーブ２が当該ストッパと当接したとき、スリーブ２の径方向の内方部分がストッパに当接し、スリーブ２の径方向の外方部分が開放されるためスリーブ２が回転軸Ａｘに対して傾斜する可能性がある。その点、本実施形態によれば、ストッパ１７が、ドグ歯１６よりも径方向の外方に位置されているため、スリーブ２の径方向の外方部分がストッパ１７に当接し、スリーブ２の傾斜を抑制することができるので、スリーブ２の傾きをより小さくできる。

また、本実施形態では、例えば、ストッパ１７は、リング部１３の内周１３ｂから径方向の内方に突出している。このような構成によれば、ストッパ１７がドグ歯１６の歯底に設けられた場合と比べて、ストッパ１７の接触面積が確保されやすくなり、ひいてはストッパ１７および接触部２２に作用する面圧をより小さくすることができる。

また、本実施形態では、例えば、ストッパ１７は、周方向に隣接した二つの突出部１４の間の隙間Ｓ１と径方向に面している。このような構成によれば、ドグ歯１６とストッパ１７とが径方向に面していないため、ドグ歯１６とリング部１３の内周１３ｂとの間のスペースが確保されやすい。これにより、例えば、鍛造によってドグ歯１６を成形する場合に、ドグ歯１６がより容易に、より円滑に、あるいはより精度よく成形されやすい。

また、本実施形態では、例えば、ストッパ１７の周方向の両端部１７ｂには、リング部１３の径に対して傾斜しかつリング部１３の内周１３ｂから隙間Ｓ１に向かって延びる面１７ｃが設けられている。このような構成によれば、面１７ｃによって、遠心力によりリング部１３の内周１３ｂに沿って流れる潤滑油等を隙間Ｓ１に向けてガイドすることができるようになり、ひいては隙間Ｓ１内や隙間Ｓ１の近傍に配置される部材の潤滑性が向上しうる。

以上、本発明の実施形態を例示したが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。上記実施形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。本発明は、上記実施形態に開示される構成以外によっても実現可能であるとともに、基本的な構成（技術的特徴）によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）を得ることが可能である。また、各構成要素のスペック（構造や、種類、方向、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。

１…変速機用歯車、８ａ…凹部（第三の凹部）、１２…フランジ部、１２ａ…面（第一の面）、１２ｂ…面（第二の面）、１４…突出部、１８…補強部、１８ａ…面（第三の面、第二の凹部の底部）、１９…凹部（第一の凹部）、１９ａ…底部（第一の凹部の底部）、２０…凹部（第二の凹部）、Ａｘ…回転軸（回転中心）、Ｃ…周方向、Ｄ１…深さ（第一の凹部の深さ）、Ｄ２…深さ（第二の凹部の深さ）、Ｒ…径方向、Ｓ１…隙間（第一の隙間）、Ｘ…軸方向。

Claims (4)

1. 回転中心回りに回転可能に設けられた変速機用歯車であって、
   前記回転中心の軸方向の一方を向いた第一の面と、前記軸方向の他方を向いた第二の面と、を有し、前記第一の面に前記軸方向の他方に凹み前記回転中心回りの周方向に互いに間隔をあけて前記周方向に沿って延びた複数の第一の凹部が設けられた、フランジ部と、
   前記周方向に互いに間隔をあけて設けられ、それぞれが前記周方向に隣接した二つの前記第一の凹部の底部よりも前記軸方向の一方に突出した複数の補強部と、
   を備えた、変速機用歯車。
2. 前記第一の面には、前記補強部の前記軸方向の一方を向いた第三の面を底部とし、かつ前記第一の凹部の深さよりも小さい深さの第二の凹部が設けられた、請求項１に記載の変速機用歯車。
3. 前記第二の面から前記軸方向の他方に突出し、前記周方向に互いに第一の隙間をあけて前記周方向に沿って延びる複数の突出部を備え、
   前記補強部は、前記第一の隙間と前記軸方向に並んで設けられた、請求項１または２に記載の変速機用歯車。
4. 前記第二の面には、前記軸方向の他方に開放され、前記第一の凹部と径方向にオフセットして配置される第三の凹部が設けられた、請求項１〜３のうちいずれか一つに記載の変速機用歯車。

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