JP2019074115A - やまば歯車対 - Google Patents

Abstract

【課題】やまば歯車に供給された潤滑油による噛合い部の潤滑性能を向上させること。【解決手段】ねじれ方向が互いに逆向きの左右歯部２０ａ，２０ｂを有し、左歯部２０ａと右歯部２０ｂとが回転中心軸線方向に離れて配置されたやまば歯車２０と、ねじれ方向が互いに逆向きの左右歯部１０ａ，１０ｂを有し、左歯部１０ａは左歯部２０ａと噛み合い、右歯部１０ｂは右歯部２０ｂと噛み合うやまば歯車１０と、を備えたやまば歯車対１において、やまば歯車２０は左歯部２０ａと右歯部２０ｂとの間に周方向に延びる壁部２１を有し、壁部２１は、回転中心軸線方向の両側に形成された壁面のうち、一方の壁面２１ａが左歯部２０ａの歯面と繋がって形成され、他方の壁面２１ｂが右歯部２０ｂの歯面と繋がって形成され、やまば歯車１０は左歯部１０ａと右歯部１０ｂとの間に壁部２１の外周部と非接触に形成された溝部１１を有することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、やまば歯車対に関する。

特許文献１には、ねじれ方向が互いに逆向きの一対の歯部（一方の歯部、他方の歯部）を有するやまば歯車同士が噛み合うやまば歯車対において、一方の歯部と他方の歯部とが軸方向に離れて配置された構造が開示されている。

特開２００４−３３２８２６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、一方の歯部と他方の歯部との間に隙間が設けられているので、やまば歯車同士の噛合い部を潤滑するための潤滑油がその隙間から流出してしまう。そのため、噛合い部での潤滑性能が低下する虞がある。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、やまば歯車に供給された潤滑油による噛合い部の潤滑性能を向上させることができるやまば歯車対を提供することを目的とする。

本発明は、ねじれ方向が互いに逆向きの一対の歯部である第１歯部および第２歯部を有し、第１歯部と第２歯部とが回転中心軸線方向に離れて配置された第１やまば歯車と、ねじれ方向が互いに逆向きの一対の歯部である第３歯部および第４歯部を有し、第３歯部は第１歯部と噛み合い、第４歯部は第２歯部と噛み合う第２やまば歯車と、を備えたやまば歯車対において、第１やまば歯車は、第１歯部と第２歯部との間に、周方向に延びる壁部、を有し、壁部は、回転中心軸線方向の両側に形成された壁面のうち、一方の壁面が第１歯部の歯面と繋がって形成され、他方の壁面が第２歯部の歯面と繋がって形成され、第２やまば歯車は、第３歯部と第４歯部との間に、壁部の外周部と非接触に形成された溝部を有することを特徴とする。

本発明では、第１やまば歯車において壁部の両壁面が各歯部の歯面と繋がって形成されている。これにより、第１歯部と第２歯部との間から潤滑油が流出することを壁部によって抑制できるとともに、やまば歯車対に供給された潤滑油が壁部の壁面と各歯部の歯面とに囲まれた部分に保持されるため、噛み合い部での潤滑性能を向上させることができる。

図１は、実施形態のやまば歯車対を模式的に示す図である。 図２は、油溜まり部に潤滑油が保持される状態を説明するための図である。 図３は、一体成形されたやまば歯車に別体の壁部が一体化される場合を説明するための図である。 図４は、別体組立式のやまば歯車に別体の壁部が一体化される場合を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態におけるやまば歯車対について具体的に説明する。

図１は、実施形態のやまば歯車対１を模式的に示す図である。やまば歯車対１は、第１軸２に設けられた第１やまば歯車１０と、第２軸３に設けられた第２やまば歯車２０とを備え、第１やまば歯車１０と第２やまば歯車２０とが噛み合っている。第１軸２および第１やまば歯車１０の回転中心軸線Ｏ_１と、第２軸３および第２やまば歯車２０の回転中心軸線Ｏ_２とは平行である。なお、この説明では、回転中心軸線方向を軸方向と記載し、この軸方向の配置について図１に示す左側と右側とを用いる場合がある。

第１やまば歯車１０は、駆動歯車として機能する小径歯車であり、軸方向の中央部に逃げ溝構造を有する。図１に示すように、第１やまば歯車１０は、ねじれ方向が互いに逆向きの一対の歯部である左歯部１０ａおよび右歯部１０ｂを有する。左歯部１０ａと右歯部１０ｂとは軸方向に離れて配置される。この第１やまば歯車１０には、左歯部１０ａと右歯部１０ｂとの間に、溝部１１が形成されている。この溝部１１は、いわゆる逃げ溝であり、軸方向に所定幅を有する。例えば、第１やまば歯車１０が一体成形品である場合、左歯部１０ａと右歯部１０ｂとを一体成形する際、各歯部１０ａ，１０ｂの歯面を加工するために用いる工具を逃がすための逃げ溝が必要となる。また、第１やまば歯車１０では左歯部１０ａの位相と右歯部１０ｂの位相とが半位相ずれている。そして、第１やまば歯車１０は第１軸２に対して軸方向に相対移動できないように一体化されており、第１軸２と一体回転する。

第２やまば歯車２０は、従動歯車として機能する大径歯車であり、軸方向の中央部に壁構造を有する。図１に示すように、第２やまば歯車２０は、ねじれ方向が互いに逆向きの一対の歯部である左歯部２０ａおよび右歯部２０ｂを有する。左歯部２０ａと右歯部２０ｂとは軸方向に離れて配置されている。この第２やまば歯車２０には、左歯部２０ａと右歯部２０ｂとの間に、周方向に延びる壁部２１が形成されている。壁部２１は、径方向に所定高さ（例えば各歯部２０ａ，２０ｂの歯たけよりも低い高さ）を有するとともに、軸方向の両側に壁面を有する。例えば、左右歯部２０ａ，２０ｂと壁部２１とが別体に成形された場合、壁部２１の一方の壁面である左壁面２１ａは、左歯部２０ａの右端面（中央部側の端面）に接触する。さらに、壁部２１の他方の壁面である右壁面２１ｂは、右歯部２０ｂの左端面（中央部側の端面）に接触する。この壁部２１によって後述する油溜まり部が構成される。また、第２やまば歯車２０では左歯部２０ａの位相と右歯部２０ｂの位相とが半位相ずれている。そして、第２やまば歯車２０は第２軸３に対して軸方向に相対移動できないように一体化されており、第２軸３と一体回転する。

やまば歯車対１の噛合い部１ａでは、第１やまば歯車１０の左歯部１０ａと第２やまば歯車２０の左歯部２０ａとが噛み合い、第１やまば歯車１０の右歯部１０ｂと第２やまば歯車２０の右歯部２０ｂとが噛み合う。各やまば歯車１０，２０は位相差を有するので、左歯部１０ａ，２０ａ同士が噛み合う状態と、右歯部１０ｂ，２０ｂ同士が噛み合う状態とが交互に発生する。これにより、軸方向反対側のスラスト力が交互に生じながら各やまば歯車１０，２０は調芯作用を発揮する。この調芯作用が適切に発揮されるために、溝部１１は、壁部２１の外周部と非接触に構成される。例えば、軸方向の配置について、壁部２１の幅（軸方向長さ）と溝部１１の幅（軸方向長さ）とは、隙間が軸方向片側２００μｍ以上になるように設計することが望ましい。これにより、調芯作用を発揮する際に、壁部２１と、相手側の左右歯部１０ａ，１０ｂとの干渉を抑制することができる。さらに、径方向の配置について、逃げ溝構造を有する第１やまば歯車１０との干渉を抑制するために、壁部２１の外径Ｄは溝部１１の外径ｄとの隙間が１００μｍ以上になるように設計することが望ましい。この関係について、図１に示す第１やまば歯車１０の回転中心軸線Ｏ_１と第２やまば歯車２０の回転中心軸線Ｏ_２との距離（軸間距離）Ｌを用いると、「Ｌ−（Ｄ＋ｄ）／２≧１００μｍ」と表すことができる。

そして、この噛合い部１ａを潤滑するための潤滑油がやまば歯車対１に供給される。やまば歯車対１に供給された潤滑油３０（図２に示す）は、第２やまば歯車２０の壁部２１により構成される油溜まり部によって噛合い位置Ｐ（図２に示す）まで保持されることが可能になる。

図２は、油溜まり部に潤滑油が保持される状態を説明するための図である。なお、図２に示す上下方向で上側から下側に向けて潤滑油が供給される。

図２に示すように、左歯部２０ａと右歯部２０ｂとの間の軸方向隙間が壁部２１によって埋められていることにより、左右歯部２０ａ，２０ｂと壁部２１とによる油溜まり部が構成され、潤滑油３０が左右歯部２０ａ，２０ｂ間から流出することが抑制される。油溜まり部は、壁部２１の左壁面２１ａと左歯部２０ａとが軸方向に対向する部分により構成され、かつ壁部２１の右壁面２１ｂと右歯部２０ｂとが軸方向に対向する部分により構成される。この実施形態では、左壁面２１ａが左歯部２０ａの歯面と繋がっているとともに、右壁面２１ｂが右歯部２０ｂの歯面と繋がっている構造を有する。

詳細には、左右歯部２０ａ，２０ｂと壁部２１とが別体に成形された場合、壁部２１の左壁面２１ａが左歯部２０ａの端面に接触し、かつ壁部２１の右壁面２１ｂが右歯部２０ｂの端面に接触する。これにより、左右歯部２０ａ，２０ｂの端面と壁部２１との間の軸方向隙間がなくなる。左右歯部２０ａ，２０ｂは歯すじ方向が軸方向に対して傾斜しているので、周方向に延びる壁部２１の各壁面２１ａ，２１ｂと左右歯部２０ａ，２０ｂの歯面とが軸方向に対向する部分が存在する。そのため、左歯部２０ａの歯面と壁部２１の左壁面２１ａとが軸方向に対向する部分（一部が囲まれた部分）が、噛合い位置Ｐまで潤滑油３０を保持する油溜まり部を構成する。同様に、右歯部２０ｂの歯面と壁部２１の右壁面２１ｂとが軸方向に対向する部分（一部が囲まれた部分）が、噛合い位置Ｐまで潤滑油３０を保持する油溜まり部を構成する。

さらに、左右歯部２０ａ，２０ｂと壁部２１とが別体組立式の場合、左右歯部２０ａ，２０ｂを一体成形した部品（一体成形品）に別体の壁部２１を組み付ける方法（図３参照）と、左歯部２０ａと右歯部２０ｂと壁部２１とをそれぞれ別体に製造してボルト締結などによりそれらを組み付ける方法（図４参照）が考えられる。

図３は、一体成形されたやまば歯車に別体の壁部２１が一体化される場合を説明するための図である。図３に示す第２やまば歯車２０１は、壁部２１が含まれない第２やまば歯車２０を意味する。図３に示すように、左右歯部２０ａ，２０ｂが一体成形された第２やまば歯車２０１と、半円環状に形成された二つの部品からなる第１壁部材２１１および第２壁部材２１２とにより、上述した第２やまば歯車２０を製造することが可能である。この場合、各壁部材２１１,２１２が組み付けられる前の第２やまば歯車２０１は軸方向中央部に逃げ溝構造を有する。この逃げ溝に外周側から各壁部材２１１，２１２を組み付ける。そして、所定の固定方法により、第２やまば歯車２０１と各壁部材２１１，２１２とが一体化される。第１壁部材２１１および第２壁部材２１２は第２やまば歯車２０１に一体化されることにより上述した壁部２１を構成する。

図４は、別体組立式のやまば歯車に別体の壁部が一体化される場合を説明するための図である。図４に示すように、左歯部２０ａを有する一方のはすば歯車２０２と、右歯部２０ｂを有する他方のはすば歯車２０３とが別体に製造されている状態から、これらと円環状に一体成形された中空円環状の壁部材２１３とを組み付けて一体化することにより、上述した第２やまば歯車２０を製造することが可能である。この場合、壁部材２１３の両側面（両壁面）を一方のはすば歯車２０２と他方のはすば歯車２０３とで挟むようにして組み付ける。そして、ボルト締結によって各部材（各はすば歯車２０２，２０３と壁部材２１３）が一体化される。壁部材２１３が各はすば歯車２０２，２０３に一体化させることにより上述した壁部２１を構成する。

ここで、やまば歯車対１を車両の動力伝達機構に適用する場合について説明する。一例として、逃げ溝構造を有する小径歯車の第１やまば歯車１０は入力ギヤやドライブピニオンギヤなどとなり、壁構造を有する大径歯車の第２やまば歯車２０はデフリングギヤとなる。

以上説明した通り、実施形態によれば、やまば歯車対１を構成する第２やまば歯車２０が左右歯部２０ａ，２０ｂの間の隙間を埋める壁部２１を有することにより、噛合い位置まで潤滑油３０が保持される油溜まり部を構成し、やまば歯車対１に供給された潤滑油３０が左右歯部２０ａ，２０ｂ間の隙間から流出することを防止できる。これにより、潤滑油３０が噛合い部１ａに適切に供給されるので、噛合い部１ａでの潤滑性能を向上させることができる。さらに、潤滑性能の向上により、やまば歯車対１で潤滑に必要なオイル量が低減し、やまば歯車対１が回転する際に生じる油の撹拌損失を低減させることができる。これに加えて、潤滑油３０をやまば歯車対１に供給するためのオイルポンプ（図示せず）の吐出量を減らすことも可能になる。これにより、オイルポンプの小型化およびシステム全体の低コスト化を図ることも可能である。さらに、第１やまば歯車１０に設けられた溝部１１が第２やまば歯車２０の壁部２１の外周部とは非接触に構成されることにより、他方のやまば歯車の左右歯部１０ａ，１０ｂが壁部２１と干渉せずに回転することが可能である。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

例えば、車両の適用例として、電動自動車の走行用動力源である電動モータに直結したギヤ対にやまば歯車対１を適用することも可能である。電動自動車の場合、モータ回転数が高回転となるため、やまば歯車対１は減速ギヤ対となる。この場合、第１軸２および第１やまば歯車１０は電動モータのロータ軸と一体回転し、小径歯車の第１やまば歯車１０は大径歯車の第２やまば歯車２０よりも高回転数となり、第１やまば歯車１０のほうが第２やまば歯車２０よりも潤滑状態が厳しくなるため、上述した実施形態のように第１やまば歯車１０を逃げ溝構造とし、第２やまば歯車２０を壁構造とすることが望ましい。しかし、やまば歯車対１の主駆動方向（主な回転方向）や潤滑方法を考慮し、大径のやまば歯車を逃げ溝構造、小径のやまば歯車を壁構造とすることも可能である。つまり、第１やまば歯車１０が壁構造を有し、第２やまば歯車２０が逃げ溝構造を有する構成であってもよい。この場合、第１やまば歯車１０は左右歯部１０ａ，１０ｂの間に壁部２１を有し、第２やまば歯車２０は左右歯部２０ａ，２０ｂの間に溝部１１を有する。このように、壁構造を有するやまば歯車を第１やまば歯車、逃げ溝構造を有するやまば歯車を第２やまば歯車と表現することも可能である。要するに、やまば歯車対１を構成する一対のやまば歯車について、一方のやまば歯車が壁構造を有し、他方のやまば歯車が逃げ溝構造を有すればよい。

また、第１やまば歯車１０と第２やまば歯車２０とは、それぞれに一体成形されたやまば歯車であってもよく、あるいはそれぞれ別体組立式のやまば歯車であってもよい。さらに、各やまば歯車１０，２０の製造方法は特に限定されない。例えば、各やまば歯車１０，２０が一体成形される場合、塑性加工や焼結により左右歯部、壁構造、逃げ溝構造が一体成形されてもよい。この場合、上述した第２やまば歯車２０は、壁部２１が塑性加工により左歯部２０ａおよび右歯部２０ｂと一体成形されてもよい。この塑性加工による場合も、左壁面２１ａと左歯部２０ａの歯面とは繋がっており、右壁面２１ｂと右歯部２０ｂの歯面とは繋がっている。そして、各やまば歯車１０，２０が別体組立式の場合には、各歯部を含むはすば歯車、壁部材、逃げ溝部品を別体に製造して、それら複数の部材を組み付けて一体化してもよい。

１ やまば歯車対
１０ 第１やまば歯車
１０ａ 左歯部
１０ｂ 右歯部
２０ 第２やまば歯車
２０ａ 左歯部
２０ｂ 右歯部

Claims (1)

1. ねじれ方向が互いに逆向きの一対の歯部である第１歯部および第２歯部を有し、前記第１歯部と前記第２歯部とが回転中心軸線方向に離れて配置された第１やまば歯車と、
   ねじれ方向が互いに逆向きの一対の歯部である第３歯部および第４歯部を有し、前記第３歯部は前記第１歯部と噛み合い、前記第４歯部は前記第２歯部と噛み合う第２やまば歯車と、
   を備えたやまば歯車対において、
   前記第１やまば歯車は、前記第１歯部と前記第２歯部との間に、周方向に延びる壁部、を有し、
   前記壁部は、回転中心軸線方向の両側に形成された壁面のうち、一方の壁面が前記第１歯部の歯面と繋がって形成され、他方の壁面が前記第２歯部の歯面と繋がって形成され、
   前記第２やまば歯車は、前記第３歯部と前記第４歯部との間に、前記壁部の外周部と非接触に形成された溝部を有する
   ことを特徴とするやまば歯車対。