JP4681292B2

JP4681292B2 - 直交伝動装置

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Publication number: JP4681292B2
Application number: JP2004368342A
Authority: JP
Inventors: ヴェカーリングトーマス; ネットハンス−ペーター; ツェルスコリン; ヒュルゼブッシュカール−ハインツ
Original assignee: GKN Driveline International GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2024-12-20
Also published as: US20050145126A1; DE10360363A1; DE10360363B4; US7810405B2; JP2005180701A

Description

本発明は、直交伝動装置あって、駆動結合された２つの軸が設けられており、これらの軸の軸線が互いに角度を成して平面交差している形式のものに関する。また本発明は、直交伝動装置あって、駆動結合された２つの軸が設けられており、これらの軸の軸線が互いに立体交差している形式のものに関する。

公知の直交伝動装置では、種々異なるタイプの歯列が用いられる。一般的な機械工学では、直交伝動装置の大部分は、円錐に形成された、外側にはす歯の設けられた２つの歯車で実現される。また一般的な機械工学では、歯車の１つが平歯を備えた冠歯車伝動装置も多く利用される。

自動車工学において、後輪駆動式の車両の軸伝動装置では、また横向きに組み込まれたエンジンを備えた車両における被駆動式の前車軸から後車軸への出力系における直交伝動装置（角伝動装置）では、多くの場合ハイポイド歯列、つまり相互間隔を有して立体交差する複数の軸を備えた、外側にはす歯の設けられた円錐形の歯車対、要するに軸のずれもしくは食い違いを有する歯車対が用いられる。

前述の直交伝動装置では、騒音技術的かつ製造技術的に、また効率に関して既に極めて高いレベルが達成されている。この直交伝動装置のトルク伝達量は、はす歯歯列およびハイポイド形伝動装置としての構造にもかかわらず、外側に歯列の設けられた２つの歯車対に基づいて、結果として生じる僅かな歯の重畳により制限されている。

したがって本発明の課題は、冒頭で述べたような形式の直交伝動装置を改良して、同じような歯車寸法で、トルク伝達量の高められたものを提供することである。

この課題を解決するための本発明の装置によれば、直交伝動装置あって、駆動結合された２つの軸が設けられており、これらの軸の軸線Ａ１，Ａ２が互いに角度を成して平面交差しており、各軸に少なくとも１つの歯車が定置に配置されており、回転軸線Ａ３を有する中空歯車１７が設けられており、歯車が中空歯車と噛み合っている。

この場合回転軸線Ａ３は、軸の軸線Ａ１と軸線Ａ２とによって形成される平面上に位置することができる。ここでは特に回転軸線Ａ３は、軸の軸線Ａ１と軸線Ａ２とが成す角度の角度二等分線Ｗに直交することができる。

またこの課題を解決するための本発明の別の装置によれば、駆動結合された２つの軸が設けられており、これらの軸の軸線Ａ１，Ａ２が互いに立体交差しており、各軸に少なくとも１つの歯車が定置に配置されており、回転軸線Ａ３を有する中空歯車が設けられており、歯車が中空歯車と噛み合っている。

この場合回転軸線Ａ３は、立体交差する軸線Ａ１と軸線Ａ２との間で、軸線Ａ１と軸線Ａ２とを結ぶ間隔線Ｖに直交することができる。回転軸線Ａ３は、回転軸線Ａ３を含む、間隔線Ｖに対して垂直に位置する平面Ｅに対する、軸の軸線Ａ１と軸線Ａ２との垂直の投影線の角度二等分線Ｗに直交する。

有利には、両軸の軸線は互いに直角に平面交差するか立体交差する。軸線が平面交差する実施形態では、有利には軸の一方が２つの歯車を備えており、軸線が立体交差する実施形態では、両軸は、出力軸として形成されていても、それぞれ２つの歯車を備えることができる。個々の歯列形状に関しては、図面に関する後述の説明を参照されたい。

本発明の直交伝動装置は、外側に歯列の設けられた歯車の有利な特性と、中空歯車と外側に歯列の設けられた歯車との間の歯列の良好な重なり具合とを兼ね備えている。ここでは同時に噛み合い状態にある歯数は、互いに噛み合い状態にある外側歯列の場合の歯数よりも大きくなっている。少なくとも本発明による第１の歯列対によって、トルクは駆動軸から中空歯車に伝達され、また少なくとも本発明による第２の歯列対によって、トルクは中空歯車から出力軸に伝達される。中空歯車は、適当な形式で、直接的に歯環の外側でケーシングに支承することができる。この場合転がり支承部を考慮することもできる。駆動結合された軸の軸線と、中空歯車の回転軸線とは、歯列の構造とは無関係に、任意の角度で、一平面上に（軸線は平面交差する）か、またそれぞれ異なる平面上に（軸線は立体交差する）配置することができる。

様々な伝達比は、駆動軸および出力軸に設けられた、大きさのそれぞれ異なる歯車を使用することによって実現される。

次に本発明の実施の形態を、図示の実施例を用いて詳しく説明する。

図１には、内部で駆動軸１２が２つの支承部１３，１４に回動可能に支承されたケーシング１１を概略的に示した。駆動軸１２の軸線はＡ１で示した。さらにケーシング１１には支承部１６に出力軸１５が支承されており、出力軸１５の軸線Ａ２は駆動軸１２の軸線Ａ１に直交する。さらにケーシング１１には中空歯車１７が設けられており、中空歯車１７は支承部１８でケーシング１１に回動可能に支承されている。中空歯車１７の回転軸線Ａ３は、軸線Ａ１と軸線Ａ２とによって形成される平面である図平面上に位置している。軸線Ａ１，Ａ２，Ａ３は、それぞれ対ごとに異なる３つの交点で平面交差している。駆動軸１２に比較的小さな第１の歯車１９が取り付けられており、歯車１９は中空歯車１７と噛み合っている。さらに出力軸１５に比較的大きな歯車２１が取り付けられており、歯車２１もまた中空歯車１７と噛み合っている。中空歯車１７は、組み合わせた状態で複式の内向きの円錐形の歯列２７を備えている。歯車１９，２１は、それぞれ適当な真っ直ぐな歯列２３，２５を備えている。歯列２３，２５は、中空歯車１７の中央平面Ｍに関して、専ら中空歯車１７の歯列２７の半部と噛み合っている。中空歯車１７は中央平面Ｍ上で個別的な２つのリングを組み合わせて形成することができる。歯車１９と歯車２１とは、それぞれ面取り部を備えていて、かつこれによって相互間隔を有して配置されている。

図２には、内部で駆動軸１２が２つの支承部１３，１４に回動可能に支承されたケーシング１１を概略的に示した。駆動軸１２の軸線はＡ１で示した。さらにケーシング１１には支承部１６に出力軸１５が支承されており、出力軸１５の軸線Ａ２は駆動軸１２の軸線Ａ１に直交する。さらにケーシング１１には中空歯車１７が設けられており、中空歯車１７は支承部１８でケーシング１１に回動可能に支承されている。中空歯車１７の回転軸線Ａ３は、軸線Ａ１と軸線Ａ２とによって形成される平面である図平面上に位置している。さらに回転軸線Ａ３は軸線Ａ１と軸線Ａ２とが成す角度の角度二等分線Ｗに対して直角に位置している。駆動軸１２には第１の歯車１９が取り付けられており、歯車１９は中空歯車１７と噛み合っている。さらに駆動軸１２には第２の歯車２０を取り付けることができ、歯車２０は波線で示していて、また同様に（歯車１９と中空歯車１７との噛み合う）第１の位置に対して半径方向でみて反対側の位置で中空歯車１７と噛み合うことができる。つまり軸１２に２つの歯車１９，２０が配置されている。さらに出力軸１５に歯車２１が取り付けられており、歯車２１もまた歯車１７と噛み合っている。歯車１７は真っ直ぐな歯列２７を備えている。歯車１９，２０，２１は、それぞれ適当な歯列２３，２４，２５を備えており、歯列２３，２４，２５は、前述の角度二等分線の成す平面Ｗに相当する、中空歯車１７の中央平面Ｍに関して、専ら歯車１７の歯列２７の半部と噛み合っている。歯列１９と歯列２１とは相互間隔を有して配置されている。

図示の伝動装置が出力分岐作用を有するように所望される場合、駆動軸１２の両端部のうちの一方は、駆動作用を有し、またこれとは反対側の他方の端部は出力作用を有し、これに対して出力軸１５は専ら出力作用を有する。

図３には、同じ符号を用いて図２と同様の実施例を示した。全体構成については前述の記載を参照されたい。図１の実施例と同じく、中空歯車１７は内向きの円錐形の２つの歯列２７を備えており、したがって歯車１９，２０，２１の歯列は円錐角を有している。歯車１９，２１は円錐面２９，３１を備えており、円錐面２９と円錐面３１とはギャップを形成する。

図４には、同じ符号を用いて図１および図２と同様の実施例を示した。全体構成については前述の記載を参照されたい。中空歯車１７の歯列２２は図１の実施例に相当するので、歯車１９，２０，２１の歯列２３，２４，２５は真っ直な歯列となっている。

図５には、同じ符号を用いて図１〜図４と同様の実施例を示した。全体構成については前述の記載を参照されたい。図２の実施例と同様に、歯車１７には真っ直ぐな歯列２７が設けられている。しかしながら歯車１９，２１は、図２の実施例とは異なって円錐面の代わりに追加的な歯列３３，３５を備えており、追加的な歯列３３，３５によって歯車１９，２１は追加的に直接的に噛み合っている。歯車２０はそのような追加的な歯列を備えていない。なぜならば歯車２０は歯車２１の回動方向とは逆向きに回動するからである。

図１〜図５について述べておくと、中空歯車１７の回転軸線Ａ３は、軸１２，１５の軸線Ａ１と軸線Ａ２とによって形成された平面上に位置している。中空体１７の回動軸線Ａ３は、軸１２，１５の軸線Ａ１と軸線Ａ２との成す角度の角度二等分線Ｗに直交する。軸１２，１５の軸線Ａ１と軸線Ａ２とは、直角に平面交差する。一方の軸１２に２つの歯車１９，２０が配置されている。駆動軸１２に設けられた歯車１９および出力軸１５に設けられた歯車２１は、外向きに屋根状の歯列を備えており、歯車１９と歯車２１とは、一方の歯列半部３３，３５で直接的に互いに噛み合っていて、また別の一方の歯列半部２３，２５で中空歯車１７と噛み合っている。

図６のａおよび図６のｂには、軸線Ａ１を備えた駆動軸１２と、ならびに駆動軸１２に直角に立体交差する、回転軸線Ａ２を備えた出力軸１５との支承されたケーシング１１を示した。図６のａおよび図６のｂの実施例について以下にまとめて説明する。両軸線Ａ１，Ａ２に直交する間隔線Ｖも示した。駆動軸１２は２つの歯車１９，２０を備えており、出力軸１５は２つの歯車２１，２２を備えている。これらの歯車は歯列２３，２４，２５，２６と外向きの円錐面２９，３０，３１，３２とを備えている。間隔線Ｖに直交する断面Ｅは、中空歯車１７の回動軸線Ａ３を含んでおり、中空歯車１７の歯列２７は図２の実施例の歯車と実質的に一致している。回転軸線Ａ３は、平面Ｅに投影した軸線Ａ１と軸線Ａ２との成す角度の角度二等分線を含む平面Ｗに直交する。平面Ｅは図６のａの図平面に相当する。特に図６から判るように、歯車１９，２０，２１，２２は、中空歯車１７の、半径方向で互いに反対側で噛み合うのではなく、異なる二平面上で、それぞれ互いに比較的近くの隣接する箇所で噛み合う。図６のｂに関して、駆動軸１２の歯車１９，２０は平面Ｅの下方に位置しており、出力軸１５の波線で示した歯車２１，２２は平面Ｅの上方に位置する。両方の軸１２，１５にそれぞれ２つの歯車１９，２０；２１，２２を備え付けたことに基づいて、軸１２，１５は有利にはトルク下でも軸方向力にさらされていない。なぜならば歯の力が対称的に相殺し合うからである。

図６について述べておくと、中空歯車１７の回転軸線Ａ３は、軸１２，１５の軸線Ａ１と軸線Ａ２とを最短で結ぶ線Ｖに直交する。中空歯車１７の回転軸線Ａ３は、軸線Ａ１と軸線Ａ２とを結合する線Ｖに対して垂直に位置し、かつ回転軸線Ａ３を含む平面に対する軸線Ａ１，Ａ２の投影線の角度二等分線上に位置する。また軸１２，１５の軸線Ａ１，Ａ２は、互いに直角に立体交差する。一方の軸１２は２つの歯車１９，２０を備えており、他方の軸１５は２つの歯車２１，２２を備えている。

また図１から図６に関して述べておくと、中空歯車１７は歯環の外側で軸なしに支承されている。両軸１２，１５の歯車１９，２１は、それぞれ異なる直径を有している。１実施例では、中空歯車１７に真っ直ぐな歯列が設けられており、歯車１９，２０，２１，２２に円錐形の歯列が設けられている。別の１実施例では、中空歯車１７に内向きの屋根状の歯列が設けられており、歯車１９，２０，２１に真っ直ぐな歯列が設けられている。また中空歯車１７は組み合わされた２つのリングから成っており、両リングの歯列の間にリングギャップが形成されている。

互いに平面交差する軸線を備えた直交伝動装置の第１実施例を示す概略図である。

互いに平面交差する軸線を備えた直交伝動装置の第２実施例を示す概略図である。

互いに平面交差する軸線を備えた直交伝動装置の第３実施例を示す概略図である。

互いに平面交差する軸線を備えた直交伝動装置の第４実施例を示す概略図である。

互いに平面交差する軸線を備えた直交伝動装置の第５実施例を示す概略図である。

ａは、相互間隔を有して立体交差する軸線を備えた直交伝動装置を示す概略図であり、ｂは、ａの直交伝動装置を別の角度で示す概略図である。

符号の説明

１１ケーシング、１２駆動軸、１３，１４支承部、１５出力軸、１６支承部、１７中空歯車、１８支承部、１９，２０，２１，２２歯車、２３，２４，２５，２６，２７歯列、２９，３０，３１，３２円錐面、３３，３５歯列

Claims

直交伝動装置あって、
駆動結合された２つの軸（１２，１５）が設けられており、これらの軸（１２，１５）の軸線（Ａ１，Ａ２）が、互いに角度を成して平面交差しており、各軸（１２，１５）に少なくとも１つの歯車（１９，２０，２１）が定置に配置されており、回転軸線（Ａ３）を有する中空歯車（１７）が設けられており、該中空歯車（１７）が、内向きの円錐形の歯列（２７）または真っ直ぐな歯列（２７）を備えており、両方の軸（１２，１５）の歯車（１９，２０，２１）が、中空歯車（１７）の内向きの円錐形の歯列（２７）の半部または真っ直ぐな歯列（２７）の半部と噛み合っていることを特徴とする、直交伝動装置。
直交伝動装置あって、
駆動結合された２つの軸（１２，１５）が設けられており、これらの軸（１２，１５）の軸線（Ａ１，Ａ２）が、互いに立体交差しており、各軸（１２，１５）に少なくとも１つの歯車（１９，２０，２１，２２）が定置に配置されており、回転軸線（Ａ３）を有する中空歯車（１７）が設けられており、該中空歯車（１７）が、内向きの円錐形の歯列（２７）または真っ直ぐな歯列（２７）を備えており、両方の軸（１２，１５）の歯車（１９，２０，２１，２２）が、中空歯車（１７）の内向きの円錐形の歯列（２７）の半部または真っ直ぐな歯列（２７）の半部と噛み合っていることを特徴とする、直交伝動装置。