JP4524738B2

JP4524738B2 - ギヤ装置

Info

Publication number: JP4524738B2
Application number: JP2003340366A
Authority: JP
Inventors: 裕三大川
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: JP2005106179A

Description

本発明はギヤ装置に関し、特に、ギヤケースの位置決め技術に関するものである。

車両の動力伝達装置、例えば、トランスファ装置のギヤケースは一般にもなか状に２つのケース部材に型割りされており、それらをボルト締めで締結して組合わせることにより組み立てられる。しかし、ボルト締めのみではケース部材間の相対的な位置決め精度が荒くなり、ギヤケースに支持されるギヤ機構における歯車の噛み合い等に支障を来たす畏れがある。このため、ケース部材の合わせ面に一対のノックピン（ダウエルピンとも呼ばれる。）を嵌合し、これによりケース部材間の位置決めを行ったのち、ボルト締めが行われている（例えば、特許文献１及び２）。

特開２００２−２１１２６２号公報実開平５−６２５４号公報

ここで、上述した通りケース部材間の相対的位置関係の精度が、ギヤケースに支持される歯車間の相対的位置関係の精度に影響するため、ノックピンとこれが嵌合するノック穴とのはめあいに関する寸法公差はできるだけ厳しく設定されることが望ましい。しかし、寸法公差を厳しくすると組立の際にノックピンがノック穴に嵌合しない場合を生じえる。

従って、本発明の目的は、組立に支障を与えない範囲でノックピンとノック穴とのはめあいに関する寸法公差をより厳しく設定可能とすることにある。

本発明によれば、ギヤ機構を支持するギヤケースを第１及び第２のケース部材の合わせ面を組合わせて構成し、前記第１及び第２のケース部材に、それぞれ一対の断面円形のノック穴を設けると共に一対の円柱状のノックピンをそれぞれ前記ノック穴に圧入し嵌合することで前記第１及び第２のケース部材間の位置決めがされ、前記ギヤ機構が、第１のギヤを備えると共に、前記第１のケース部材に軸支される第１のギヤシャフトと、前記第１のギヤと噛み合う第２のギヤを備えると共に、前記第２のケース部材に軸支される第２のギヤシャフトと、を含むギヤ装置において、一方の前記ノックピンのうち、前記第１及び第２のケース部材のいずれか一方のノック穴に嵌合する嵌合部分の周面の一部が、当該ノックピンの軸線について相互に対称となる一対の平面を形成するように、切り欠かれており、該嵌合部分の周面の該一部を除いた残余部分が前記ノック穴の周面に接し、前記一対のノックピンの各軸線が互いに平行であり、前記一方のノックピンの軸線及び前記合わせ面を通る、前記平面の法線が、他方の前記ノックピンの軸線を通るように前記一方のノックピンが配設されていることを特徴とするギヤ装置が提供される。

本発明のギヤ装置では、一方の前記ノックピンの前記嵌合部分の周面の一部が切り欠かれているので、一様に円柱形状である従来のノックピンと比較して、同じ公差域レベルであればノック穴に嵌合し易くなる。この結果、従来のノックピンよりも公差域レベルを厳しく設定できる。従って、本発明は組立に支障を与えない範囲でノックピンとノック穴とのはめあいに関する寸法公差をより厳しく設定することができ、もって位置決め精度を向上できる。また、各ギヤシャフトを、第１及び第２のケースに跨って支持しないようにすることでギヤシャフトの芯だしの精度を向上できる。更に、前記一方のノックピンは、前記平面の接線方向において法線方向よりも位置決め精度が高いため、ノックピンによる位置決め精度を向上できる。

本発明においては、前記他方のノックピン及びこれに対応する前記ノック穴の径が、前記一方のノックピン及びこれに対応する前記ノック穴の径よりも小さいように構成することが望ましい。穴の寸法公差範囲は、数値だけみた場合、呼び径が小さくなるに従ってより厳しくなるため、前記他方のノックピン及びそのノック穴の径を小さくすることで位置決め精度を向上できる。

また、本発明においては、前記第１及び第２のギヤシャフトが相互に平行に配設され、前記第１及び第２のギヤがはすば歯車であり、前記一対のノックピン及び前記一対のノック穴の位置は、前記一対のノックピンの各軸線に直交する平面に、前記法線と前記第１及び第２のギヤの噛み合い部分における歯筋方向とを投影した場合に、両者が略直交するように設定されていることが望ましい。この構成により、噛み合いノイズを低減することが可能となる。

また、本発明においては、前記ギヤ装置が、トランスアクスル装置からの動力を伝達する車両用トランスファ装置であり、前記第１のギヤシャフトが前記トランスアクスル装置からの動力が入力される入力軸を構成し、前記第２のギヤシャフトがアイドルギヤシャフトを構成し、前記ギヤ機構が、前記第２のギヤシャフトに設けられた第１の傘歯歯車と、当該第１の傘歯歯車と噛み合う第２の傘歯歯車を備えると共に前記第２のケース部材に軸支された出力軸と、を備え、前記他方のノックピン及びこれに対応する前記ノック穴は、前記一方のノックピン及びこれに対応する前記ノック穴よりも、前記トランスアクスル装置との接続部位に近い位置に配設されていることが望ましい。この構成によれば、前記第１及び第２の傘歯歯車間の位置決め精度が向上し、その噛み合いノイズを低減することが可能となる。また、トランスファ装置である前記ギヤ装置とトランスアクスル装置との位置決め精度を向上することが可能となる。

以上述べた通り、本発明によれば、組立に支障を与えない範囲でノックピンとノック穴とのはめあいに関する寸法公差をより厳しく設定可能とすることが可能となる。また、各ギヤシャフトを、第１及び第２のケースに跨って支持しないようにすることでギヤシャフトの芯だしの精度を向上できる。更に、前記一方のノックピンは、前記平面の接線方向において法線方向よりも位置決め精度が高いため、ノックピンによる位置決め精度を向上できる。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の一実施形態に係るトランスファ装置Ａの正面図、図１（ｂ）はその左側面図である。このトランスファ装置Ａは例えば４輪駆動の車両に搭載され、トランスファ装置Ａの右側面に接続されるトランスアクスル装置（図示せず）からの駆動力を後輪に伝達するギヤ装置である。トランスファ装置Ａは、後述するギヤ機構を内部で支持するギヤケース１が正面側のケース部材１１と背面側のケース部材１２とからもなか状に構成されており、図２に示すようにこれらのケース部材１１及び１２が分離された状態から、双方の合わせ面を突き合わせ、複数のボルト２で両者を締結することにより一体化される。また、ケース部材１１及び１２には図１（ａ）の点Ｐ１及びＰ２の位置にノックピンがこれらを跨るように嵌合しており、両者の位置合わせを行っている。ノックピンの詳細は後述する。

次に、図３を参照してギヤケース１内に収容されるギヤ機構について説明する。このギヤ機構は、トランスアクスル装置の差動歯車装置の出力軸（図示せず）に連結され、当該差動歯車装置からの動力の入力軸となるドライブシャフト３と、ドライブシャフト３にこれと同心に設けられたはすば歯車３１とを備え、ドライブシャフト３ははすば歯車３１のギヤシャフトを構成している。ドライブシャフト３はその軸方向が車幅方向に設定されており、車両の前輪のいずれか一方に回転力を付勢する。また、ドライブシャフト３は図示しない軸受けを介してギヤケース１のケース部材１１にのみ回転可能に軸支されておりケース部材１２には軸支されていない。このようにドライブシャフト３をケース部材１１のみで支持し、ケース部材１１及び１２に跨って支持されないようにギヤケース１の型割を行うことで、ドライブシャフト３の芯だしの精度にケース部材１１及び１２の組み付けにおける位置ずれが影響せず、専らケース部材１１の加工精度のみが影響するので、ドライブシャフト３の芯だしの精度を向上できる。

次に、上記ギヤ機構は、ドライブシャフト３と軸線が平行に設定されたアイドルギヤシャフト４と、はすば歯車３１と噛み合うと共にアイドルギヤシャフト４にこれと同心に設けられたはずば歯車４１と、アイドルギヤシャフト４にこれと同心に設けられた傘歯歯車４２と、を備える。更に、アイドルギヤシャフト４と軸線が直交し、トランスファ装置Ａの背面側に向かって配設された出力軸５の一方の端部には、傘歯歯車４２と噛み合う傘歯歯車５１が設けられている。出力軸５の他方の端部にはカップリング部材６が連結されており、このカップリング部材６は図示しないプロペラシャフトと連結され、後輪に駆動力を伝達する。アイドルギヤシャフト４及び出力軸６はいずれも図示しない軸受けを介してギヤケース１のケース部材１２にのみ回転可能に軸支されておりケース部材１１には軸支されていない。このようにアイドルギヤシャフト４と出力軸５とをケース部材１２のみで支持し、ケース部材１１及び１２に跨って支持されないようにギヤケース１の型割を行うことで、アイドルギヤシャフト４と出力軸５の双方の芯だしの精度にケース部材１１及び１２の組み付けにおける位置ずれが影響せず、これら双方の芯だしの精度を向上することができる。この結果、傘歯歯車４２及び５２をより正確に噛み合わせることができ、噛み合いノイズを低減することが可能となる。以上の構成によるギヤ機構は、トランスアクスル装置から入力されるドライブシャフト３の回転力が、はすば歯車３１及び４１を介してアイドルギヤシャフト４に伝達され、更に、傘歯歯車４２及び５１を介して出力軸５に伝達される。そして出力軸５の回転によりカップリング部材６が回転し、プロペラシャフトを介してトランスアクスル装置からの駆動力が後輪側へ伝達されることになる。

次に、図１（ａ）の点Ｐ１及びＰ２におけるノックピンについて詳述する。図４（ａ）は点Ｐ１におけるノックピン７の嵌合状態を示す図、図４（ｂ）は点Ｐ２におけるノックピン８の嵌合状態を示す図、である。まず、点Ｐ２におけるノックピン８の構成について説明する。この点Ｐ２におけるノックピン８の構成については従来のノックピンと同様である。点Ｐ２において、ケース部材１２には背面−正面間で貫通した断面円形のノック穴１２ｂが設けられている一方で、ケース部材１１には背面側に開口する有底の穴であって、断面円形でノック穴１２ａと同径のノック穴１１ｂが設けられている。そして、これらのノック穴１２ｂ及び１１ｂが同心となるようにケース部材１１及び１２の相対的位置関係が仮決めされてから、ノックピン７がケース部材１２の背面側から圧入され、ノック穴１２ｂ及び１１ｂに嵌合することになる。上述した通り、ノックピン８は従来のノックピンと同様の構成である。図５（ｅ）乃至（ｈ）は、それぞれノックピン８の正面図、左側面図、右側面図、平面図である。底面図は平面図と同じとなるので省略する。ノックピン８は円柱状をなしており、その両端部の縁が面取りされている。

次に、点Ｐ１の位置におけるノックピン７の構成について説明する。点Ｐ１において、ケース部材１２には背面−正面間で貫通した断面円形のノック穴１２ａが設けられている一方で、ケース部材１１には背面側に開口する有底の穴であって、断面円形でノック穴１２ａと同径のノック穴１１ａが設けられている。そして、これらのノック穴１２ａ及び１１ａが同心となるようにケース部材１１及び１２の相対的位置関係が仮決めされてから、ノックピン７がケース部材１２の背面側から圧入され、ノック穴１２ａ及び１１ａに嵌合することになる。このノックピン７は従来のノックピンと異なる構成を有する。図５（ａ）乃至（ｄ）は、それぞれノックピン７の正面図、左側面図、右側面図、平面図である。底面図は平面図と同じとなるので省略する。ノックピン７は、ノック穴１２ａに嵌合する部分である円柱部７ａとノック穴１１ａに嵌合する部分である切り欠き部７ｂとから構成されており、両端部の縁が面取りされている。ノックピン７は、従来のノックピンに用いられる円柱状の材料から、その周面の一部を切削等により削除して切り欠き部７ｂを形成することで作成される。すなわち、円柱部７ａは従来のノックピンと同じ構成であるが、切り欠き部７ｂを設けた点が従来と異なる。この切り欠き部７ｂは、その周面の一部が、ノックピン７の軸線７ｇについて相互に対称となる一対の平面７ｃ及び７ｄを形成するように切り欠かれて構成されている。平面７ｃ及び７ｄは軸線７ｇについて相互に対称となるように形成されるため、相互に平行でかつ軸線７ｇが中心に位置（軸線７ｇからの垂線の長さが同じ）となる。換言すれば、軸に対する平キーが軸線を中心として相互に平行に２箇所設けられている構成である。切り欠き部７ｂの周面のうち、切り欠かれていない、いわば残余に相当する部分の周面は円柱部７ｇと半径を共通とする断面円弧形状の曲面７ｅ及び７ｆを形成することになる。

しかして、このノックピン７の切り欠き部７ｂでは、ノック穴１１ａとの嵌合の際、その周面のうち、曲面７ｅ及び７ｆはノック穴１１ａを構成する周壁と接するが、その余の平面７ｃ及び７ｄは接しない。そして、極めてミクロな視点でみると、平面７ｃ及び７ｄの接線方向（面方向）ではノック穴１１ａに対するノックピン７のずれはほとんど許容されないが、平面７ｃ及び７ｄの法線方向（平面７ｃ及び７ｄと直交する方向）には僅かに許容されることになる。換言すると、ノックピン８のように一様な円柱形状のものよりも、ノックピン７のように切り欠き部７ｂを設けたものの方が同じ径であればノック穴により圧入しやすいということになる。その結果、ノックピン７及びこれが嵌合するノック穴１１ａ及び１２ａは、ノックピン８のような一様な円柱形状のものを嵌合する場合よりも、両者のはめあいの寸法公差をより厳しくすることができ、その結果ケース部材１１及び１２の相対的位置関係をより理想的にすることが可能となる。

一例を挙げると、直径８ミリのノックピンを用いた場合、従来例では対応するノック穴の寸法公差が、直径８ミリの＋０．０８０ミリ〜＋０．０９５ミリ（公差域クラスでＤ７）程度となるが、ノックピン７のように切り欠き部７ｂを設けることで、直径８ミリの＋０．０４０ミリ〜＋０．０５５ミリ（公差域クラスでＣ７）程度に厳しくすることができる。つまり、公差域クラスを上げることで、平面７ｃ及び７ｄの接線方向ではノック穴１１ａに対するノックピン７の位置決め精度が向上される。法線方向については公差域クラス通りにはならないが、従来の公差域クラス程度の位置決め精度は得ることができ、従来のノックピンよりも位置決め精度が高くなる。ここで、ノックピン８については、従来と同様の構成のものであるため、対応するノック穴の寸法公差も従来と同程度になるが、本実施形態では、ノックピン７よりもノックピン８の直径を小さくしている。つまり、ノック穴１１ａ及び１２ａよりもノック穴１１ｂ及び１２ｂの直径（呼び径）を小さくしている。寸法公差範囲は、数値だけみた場合、呼び径が小さくなるに従ってより厳しくなるため、ノックピン８の直径をより小さくすることで、同じ公差域クラスでも位置決め精度は向上する。従って、ノックピン７と組合わせることで全体として位置決め精度を向上することができる。なお、切り欠き部７ｂのノック穴に対する嵌めこみ易さ及びずれ量は、平面７ｃ及び７ｄ間の幅Ｗに依存するが、幅Ｗは、例えば、ノックピン７の直径の１／４〜１／２程度が望ましい。

次に、ノックピン７の向きやノックピン７及び８の配設位置の好ましい例について図６を参照して説明する。まず、ノックピン７の好ましい向きについて説明する。ノックピン７は上述した通り切り欠き部７ｂを設けたことにより、平面７ｃ及び７ｂの接線方向については位置決め精度が高く、法線方向については接線方向よりも位置決め精度が劣る。ここで、ノックピン７及び８は一般に本実施形態の場合のように、両者の軸線が平行するように設けられる。この場合、ノックピン８により、ケース部材１１と１２とでは回転方向以外の相対的移動が拘束され、ノックピン７により回転方向の相対的移動が拘束され、全体として相対的移動が拘束されて位置決めが為されると見ることができる。とすると、図６に示すようにノックピン７の軸線回りの向きを、平面７ｃ及び７ｄの接線方向ｄ１と、ノックピン７及び８の軸線を通る線ｄ２と、が直交するように設定すれば、すなわち平面７ｃ及び７ｄの法線がノックピン７及び８の軸線を通るように設定すれば、より位置決め精度を向上することが可能となる。

次に、本実施形態では、はすば歯車３１及び４１を用いているが、はすば歯車は噛み合い部分における歯筋方向の位置ずれが噛み合いノイズの原因となり、より厳格に位置決めされることが望ましい。そこで、ノックピン７による位置決め精度が高い平面７ｃ及び７ｄの接線方向と、はすば歯車３１及び４１の噛み合い部分における歯筋方向ｄ３と、が一定の関係になるように、好ましくは同じ方向を向くようにノックピン７の向きが設定されることが望ましい。加えて、ノックピン７及び８の軸線に直交する平面に歯筋方向ｄ３及び上述した線ｄ２を投影した場合に、両者が略直交するように、最適には直交するように点Ｐ１及びＰ２を設定すれば、よりはすば歯車３１及び４１の噛み合いが良好となり噛み合いノイズを低減することができる。

最後に、本実施形態では、上述した通りノックピン８の径をノックピン７の径よりも小さくしている。従って、ノックピン８に対応するノック穴１１ｂ及び１２ａの公差域レベルがノックピン７に対応するノック穴１１ａ及び１１ｂの公差域レベルより劣るとしても、寸法公差の数値をみた場合、ノックピン８の径次第では位置決め精度がノックピン７よりも高くなる。一方、本実施形態のようにトランスファ装置Ａにトランスアクスル装置が接続される場合（両者をケース間で接続）、両者の位置決め精度が高い方が望ましいものたる。そこで、ノックピン８をノックピン７よりもトランスアクスル装置に近い位置に設ければ、トランスファ装置Ａとトランスアクスル装置との位置決め精度を向上することができる。本実施形態ではトランスファ装置Ａの右側面にトランスアクスル装置が接続される場合を想定しているが、図１（ａ）に示す通り、ノックピン８の配設位置である点Ｐ２をノックピン７の配設位置である点Ｐ１よりもトランスファ装置Ａの右側面側に設定することで、トランスファ装置Ａとトランスアクスル装置との間の位置決め精度を向上できる。

（ａ）は本発明の一実施形態に係るトランスファ装置Ａの正面図、（ｂ）はその左側面図である。ケース部材１１及び１２が分離した状態を示す図である。ギヤケース１内に収容されるギヤ機構の説明図である。（ａ）は点Ｐ１におけるノックピン７の嵌合状態を示す図、（ｂ）は点Ｐ２におけるノックピン８の嵌合状態を示す図、である。（ａ）乃至（ｄ）は、それぞれノックピン７の正面図、左側面図、右側面図、平面図、（ｅ）乃至（ｈ）は、それぞれノックピン８の正面図、左側面図、右側面図、平面図である。ノックピン７及び８の位置関係等の説明図である。

符号の説明

Ａトランスファ装置
１ギヤケース
１１、１２ケース部材
７、８ノックピン

Claims

ギヤ機構を支持するギヤケースを第１及び第２のケース部材の合わせ面を組合わせて構成し、前記第１及び第２のケース部材に、それぞれ一対の断面円形のノック穴を設けると共に一対の円柱状のノックピンをそれぞれ前記ノック穴に圧入し嵌合することで前記第１及び第２のケース部材間の位置決めがされ、前記ギヤ機構が、第１のギヤを備えると共に、前記第１のケース部材に軸支される第１のギヤシャフトと、前記第１のギヤと噛み合う第２のギヤを備えると共に、前記第２のケース部材に軸支される第２のギヤシャフトと、を含むギヤ装置において、
一方の前記ノックピンのうち、前記第１及び第２のケース部材のいずれか一方のノック穴に嵌合する嵌合部分の周面の一部が、当該ノックピンの軸線について相互に対称となる一対の平面を形成するように、切り欠かれており、該嵌合部分の周面の該一部を除いた残余部分が前記ノック穴の周面に接し、
前記一対のノックピンの各軸線が互いに平行であり、
前記一方のノックピンの軸線及び前記合わせ面を通る、前記平面の法線が、他方の前記ノックピンの軸線を通るように前記一方のノックピンが配設されていることを特徴とするギヤ装置。
前記他方のノックピン及びこれに対応する前記ノック穴の径が、前記一方のノックピン及びこれに対応する前記ノック穴の径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のギヤ装置。
前記第１及び第２のギヤシャフトが相互に平行に配設され、
前記第１及び第２のギヤがはすば歯車であり、
前記一対のノックピン及び前記一対のノック穴の位置は、前記一対のノックピンの各軸線に直交する平面に、前記法線と前記第１及び第２のギヤの噛み合い部分における歯筋方向とを投影した場合に、両者が略直交するように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のギヤ装置。
前記ギヤ装置が、トランスアクスル装置からの動力を伝達する車両用トランスファ装置であり、
前記第１のギヤシャフトが前記トランスアクスル装置からの動力が入力される入力軸を構成し、
前記第２のギヤシャフトがアイドルギヤシャフトを構成し、
前記ギヤ機構が、
前記第２のギヤシャフトに設けられた第１の傘歯歯車と、当該第１の傘歯歯車と噛み合う第２の傘歯歯車を備えると共に前記第２のケース部材に軸支された出力軸と、を備え、
前記他方のノックピン及びこれに対応する前記ノック穴は、前記一方のノックピン及びこれに対応する前記ノック穴よりも、前記トランスアクスル装置との接続部位に近い位置に配設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のギヤ装置。