JP4715108B2 - 伝動装置の打音防止機構 - Google Patents

Description

この発明は、歯車やスプラインなどの歯の噛み合いによってトルクを伝達する伝動装置に関し、特にそれらの歯同士の衝突による打音を防止するための機構に関するものである。

歯車にはバックラッシが不可避であり、またスプラインには軸線方向への移動を許容するためのクリアランスが設定されることがあり、これらのバックラッシやクリアランスが歯車など回転部材の正逆両方向への自由な回転（もしくは回動）を許容する隙間となる。一方、歯車などのトルク伝達する回転部材を備えている伝動装置では、トルクを伝達している状態とトルクを伝達してない状態とのいずれの状態にも設定されることがあり、また負荷が変動すれば入力側からの正トルクと出力側からの負トルクとが交互に作用するなどの場合ある。そのため、無負荷状態あるいは低トルク状態では、上記の隙間分の正逆両方向への相対的な回転が生じ、その際に歯車の歯やスプライン歯の衝突が生じ、これが原因となって打音が生じることがある。

このような打音もしくは異音を防止するための装置が特許文献１や特許文献２に記載されている。特許文献１に記載されている装置は、手動変速機での異音を防止するためのものであって、入力軸の後端部から軸線方向に荷重を付勢して回転方向に対する抵抗を付与することにより、アイドリング時のトルク変動に起因する異音を防止するように構成されている。また、特許文献２には、遊転歯車にその半径方向に移動可能な摩擦材を保持させるとともに、その遊転歯車の内周側に位置するシャフト部材の外周面にその摩擦材を弾性力によって押し付け、遊転歯車の回転数が低回転数の場合には、その摩擦材による摩擦力によりいわゆるガタ打ち音を防止し、ガタ打ち音が生じ難い高回転数の状態では、遠心力によって摩擦材をシャフト部材から離隔させるように構成した装置が記載されている。
実開昭５８−１５７０６２号公報 実開平１−９８３６２号公報

上記の各特許文献に記載された装置は、歯車に掛かるトルクが小さい状態においてその歯車の回転方向におけるいわゆるふらつきを摩擦力によって阻止し、これによって歯が繰り返し当たることを防止するように構成した装置である。しかしながら、その摩擦力は、相対回転する所定の相手部材との間で作用するように構成されているので、本来の相対回転が生じる状態になった場合には、その摩擦力による摺動抵抗が動力の損失を生じさせる要因となる。

上記の特許文献２に記載された装置では、回転数が増大した場合に、遠心力によって摩擦材がシャフト部材から離れ、摩擦摺動を生じないように構成されているが、低回転数で大きいトルクを伝達するように構成された伝動装置に適用した場合、摩擦材を半径方向で外側に移動させるのに充分な遠心力が生じないために、本来のトルク伝達状態において摩擦材による摺動抵抗が発生してしまい、その結果、動力損失を解消できない可能性がある。

この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、回転部材の低トルク状態もしくは無負荷状態での打音を防止するとともに打音防止に伴う動力損失を防止することのできる機構を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、歯同士の当接が打音となりかつその歯の噛み合いによってトルクを伝達する部材がケーシングの一部に軸線方向で対向して配置されている伝動装置の打音防止機構において、前記部材が、前記ケーシングの一部にバックラッシあるいはクリアランスのある歯を介して連結されるとともに前記ケーシングの一部に対して接近・離隔する軸線方向に前後動可能に保持され、その部材を前記ケーシングの一部に摩擦接触させるように押圧する弾性機構が設けられ、さらに前記部材に作用するトルクによってその部材を前記ケーシングの一部から離隔させる方向に移動させるトルク感応機構が設けられていることを特徴とする機構である。
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記部材と所定の回転軸とが軸受を介して連結され、前記弾性機構は、前記軸受と前記回転軸との間に配置されて前記部材を前記ケーシングの一部に向けて押圧する弾性部材を含むことを特徴とする伝動装置の打音防止機構である。
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記部材は、遊星歯車機構におけるピニオンギヤを保持しているキャリヤを含むことを特徴とする伝動装置の打音防止機構である。

また、この発明では、請求項４に記載してあるように、前記トルク感応機構を、伝達するトルクに基づく接線方向の荷重により軸線方向の分力を生じさせるはす歯によって構成することができる。

この発明によれば、前記部材に掛かるトルクが小さい場合あるいはトルクが掛かっていない場合、弾性機構によってその部材が軸線方向に押圧されてケーシングの一部に摩擦接触する。そのため、その部材をケーシングに連結している歯に隙間があっても、回転部材の回転方向でのいわゆるふらつきが防止もしくは抑制されて前記歯による打音が防止もしくは抑制される。また、前記部材に掛かるトルクが大きくなると、そのトルクによって前記部材が前記ケーシングの一部から離れる方向に移動し、前記摩擦接触が解消されるので、摩擦摺動やそれに起因する動力損失が防止もしくは抑制される。

前記トルク感応機構がはす歯を有する構成であれば、その回転部材の軸線方向への移動は、そのはす歯で生じる軸線方向の分力によって生じ、したがって回転部材もしくはこれと一体の部材が元来有している構成以外に特別な構成を追加する必要がなく、装置の構成の簡素化を図ることができる。

図１にこの発明を適用した伝動装置を部分断面図で示してある。ここに示す伝動装置は、二組の遊星歯車機構１，２を備えており、これらの遊星歯車機構１，２は同一軸線上に隣接して配列されている。これらの遊星歯車機構１，２を収容しているケーシング（図示せず）にはその内周面から内部に向けて延びた隔壁部３が一体に形成され、もしくはケーシングに一体化するように取り付けられている。すなわちこの隔壁部３はケーシングの一部を構成しており、図１に示すように円筒状のボス部４を有し、そのボス部４の内周側に嵌合させた軸受５によってサンギヤ軸６が回転自在に保持されている。

サンギヤ軸６は、中空軸であって、ボス部４を図１の左右方向に貫通するとともに図１の右側に突出した部分の外周部にサンギヤ７が取り付けられている。このサンギヤ７は一方の遊星歯車機構１の構成要素の一つであり、このサンギヤ７と同心円上に、内歯歯車であるリングギヤ８が配置されている。そして、これらのサンギヤ７とリングギヤ８とに噛み合っているピニオンギヤ（図示せず）がキャリヤ９によって保持されている。すなわち、この遊星歯車機構１はシングルピニオン型のものである。

キャリヤ９は、ピニオンギヤを挟んで対向する第１および第２のプレート部１０，１１とこれらのプレート部１０，１１をその外周部で連結するブリッジ部１２とを有し、そのブリッジ部１２は円周方向に一定の間隔を空けた複数箇所に設けられ、それらのブリッジ部１２の間にピニオンギヤが配置されている。さらに、各ピニオンギヤは各プレート部１０，１１に両端部を固定したピニオンピン（図示せず）に回転自在に取り付けられている。

上記のサンギヤ７とリングギヤ８およびこれらの噛み合っているピニオンギヤははす歯歯車によって構成されている。したがってサンギヤ７とリングギヤ８との間でピニオンギヤを介してトルクを伝達する場合、互いに噛み合っている歯面でトルクに応じて生じる軸線方向の分力によってキャリヤ９に対してこれを図１での右方向に押圧するようになっている。したがってそのような軸線方向のいわゆる推力を発生させるはす歯歯車を主体とする構成がこの発明のトルク感応機構に相当している。

したがって、上述した一方の遊星歯車機構１はケーシングの一部をなす隔壁部３に隣接かつ対向して配置されており、そのキャリヤ９を反力要素として機能するように構成されている。すなわち、隔壁部３に近接している第１のプレート部１０の外周部にスプライン歯１３が形成されるとともに、そのスプライン歯１３が所定のクリアランスをもって係合するスプライン歯１４が前記隔壁部３に形成されている。なお、この第１のプレート部１０の内周部にはインロー部１５が形成され、隔壁部３における前記ボス部４の内周側に回転および軸線方向への移動が可能なように嵌合している。

前記サンギヤ軸６の内周側には、入力軸１６が回転自在に挿入されている。この入力軸１６は、図１に示すように、サンギヤ軸６に挿入されている第１の軸部１６ａと、その先端部に連結された第２の軸部１６ｂとを有し、その第２の軸部１６ｂにおける図１での左側の端部付近にフランジ部１７が外側に突出して形成されている。そして、そのフランジ部１７に他方の遊星歯車機構２におけるキャリヤ１８が一体に取り付けられている。

また、第２の軸部１６ｂにおける図１で左側の端部すなわちフランジ部１７から図１の左側に延びている端部にラジアル軸受１９が嵌合させられており、その軸受１９によって、前記一方の遊星歯車機構１のキャリヤ９を構成している第２のプレート部１１がその内周端で回転自在に保持されている。

前記一方の遊星歯車機構１におけるキャリヤ９は、上記の軸受１９とともに軸線方向に移動可能に構成されている。そして、キャリヤ９を軸受１９と共に前記隔壁部３に向けて押圧するコイルバネあるいは板バネあるいはゴムなどの弾性部材２０が、前記フランジ部１７と軸受１９もしくは第２のプレート部１１との間に配置されている。この弾性部材２０は、キャリヤ９を隔壁部３に対して摩擦接触させ、これによりキャリヤ９に対してその回転を抑制する摺動抵抗を生じさせるためのものである。したがって、キャリヤ９を構成している第１のプレート部１０と隔壁部３との間に摩擦板（もしくは摩擦材）２１を介在させてもよい。前記キャリヤ９を隔壁部３側に押圧する前記弾性部材２０を主体として構成された機構がこの発明の弾性機構に相当する。なお、その弾性機構による押圧力は、前記一方の遊星歯車機構１で伝達するトルク（もしくはキャリヤ９に掛るトルク）が所定値より小さい状態では、キャリヤ９と隔壁部３との摩擦接触を維持し、それ以上のトルクが作用した場合には、キャリヤ９が隔壁部３から離隔する大きさに設定されている。

したがって、図１に示すように構成した伝動装置では、前記一方の遊星歯車機構１がトルクを伝達していない場合、あるいは伝達するべきトルクが小さいなどのことによって遊星歯車機構１に作用するトルクが正逆に繰り返し反転する場合、キャリヤ９には伝達トルクに基づく軸線方向力が殆ど作用しないため、キャリヤ９が前記弾性部材２０によって隔壁部３に摩擦接触させられている。したがって、各スプライン歯１３，１４の間にクリアランスが設定されていても、作用するトルクの反転によってこれらのスプライン歯１３，１４同士が激しく当接することがなく、その結果、いわゆる打音が防止もしくは抑制される。

これに対して遊星歯車機構１で伝達するトルクが増大すると、各歯面で生じるトルクに応じた軸線方向の分力が大きくなり、その結果、キャリヤ９に対してこれを図１での右方向に移動させる荷重が増大する。そのため、前記弾性部材２０が次第に圧縮されてキャリヤ９が隔壁部３から離隔し、両者の間の摩擦摺動が解消され、摩擦摺動による動力損失が防止される。

なお、この発明における弾性機構で使用する弾性部材は、ダイヤフラムスプリング２２であってもよい。その例を図２に示してある。ダイヤフラムスプリング２２は、リング状の薄い金属板であって、内周側の部分と外周側の部分とが軸線方向に互いにずれたパラボラ断面形状の部材であり、前述した第２の軸部１６ｂのフランジ部１７より図２での左側の部分に嵌合させられている。また、このダイヤフラムスプリング２２と軸受１９との間には、ストッパープレート２３が配置されている。さらに、フランジ部１７にはそのストッパープレート２３を当接させてキャリヤ９の軸線方向力を受ける突起部２４が軸線方向に突出して形成されている。

上記のダイヤフラムスプリング２２は弾性変形させた状態で配置されていることにより、キャリヤ９は軸受１９およびストッパープレート２３を介して図２の左方向に押圧されている。これは、図１を参照して説明した例と同様であり、したがって伝達するべきトルクが小さい状態あるいは無負荷状態では、キャリヤ９が隔壁部３に摩擦接触させられ、その摺動抵抗によってスプライン歯１３，１４での打音が防止もしくは抑制される。

これに対して遊星歯車機構１で伝達するトルクが増大すると、キャリヤ９を図２の右方向に押圧する軸線方向分力が増大するので、ダイヤフラムスプリング２２を変形させつつ、キャリヤ９が隔壁部３から離隔する方向に移動する。ダイヤフラムスプリング２２は、外力による変形量が増大すると、弾性力が次第に減少し、ついには変形方向が反転するので、キャリヤ９が隔壁部３から離隔するとともに、弾性機構からの弾性力が減少するので、摩擦摺動による動力損失が防止もしくは抑制される。なお、キャリヤ９がある程度軸線方向に移動すると、前記ストッパープレート２３が突起部２４に当接するので、キャリヤ９の軸線方向に対する反力を充分確保できるとともに、ダイヤフラムスプリング２２に過剰な荷重が掛かることを防止することができる。

なお、この発明は上記の具体例に限定されないのであって、この発明におけるトルク感応機構は、カムなどを使用した構成とすることができ、さらには軸線方向の荷重をいわゆるオン・オフの二つの状態に切り換えるように構成してもよい。

この発明の一例を模式的に示す部分断面図である。 この発明の他の例を模式的に示す部分断面図である。

符号の説明

１…遊星歯車機構、 ３…隔壁部、 ９…キャリヤ、 １０…第１のプレート部、 １３，１４…スプライン歯、 ２０…弾性部材、 ２２…ダイヤフラムスプリング。

Claims (4)

1. 歯同士の当接が打音となりかつその歯の噛み合いによってトルクを伝達する部材がケーシングの一部に軸線方向で対向して配置されている伝動装置の打音防止機構において、
   前記部材が、前記ケーシングの一部にバックラッシあるいはクリアランスのある歯を介して連結されるとともに前記ケーシングの一部に対して接近・離隔する軸線方向に前後動可能に保持され、その部材を前記ケーシングの一部に摩擦接触させるように押圧する弾性機構が設けられ、さらに前記部材に作用するトルクによってその部材を前記ケーシングの一部から離隔させる方向に移動させるトルク感応機構が設けられていることを特徴とする伝動装置の打音防止機構。
2. 前記部材と所定の回転軸とが軸受を介して連結され、前記弾性機構は、前記軸受と前記回転軸との間に配置されて前記部材を前記ケーシングの一部に向けて押圧する弾性部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の伝動装置の打音防止機構。
3. 前記部材は、遊星歯車機構におけるピニオンギヤを保持しているキャリヤを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の伝動装置の打音防止機構。
4. 前記トルク感応機構は、伝達するトルクに基づく接線方向の荷重により軸線方向の分力を生じさせるはす歯によって構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の伝動装置の打音防止機構。

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