JP6470002B2

JP6470002B2 - 歯車、及び車両の変速機

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Publication number: JP6470002B2
Application number: JP2014194997A
Authority: JP
Inventors: 洋文川原崎
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2019-02-13
Anticipated expiration: 2034-09-25
Also published as: JP2016065602A

Description

本発明は、歯車、及び車両の変速機に関し、特に、歯車の歯面に潤滑油を導く油路を備えた歯車、及び車両の変速機に関する。

従来、自動車の歯車変速機等の歯車装置において、歯車の歯面に潤滑油を導くための潤滑構造が種々提案されている。なかでも、特許文献１〜４に例示するように、潤滑油を、歯車の回転を利用して歯面に供給するよう構成された潤滑構造がある。

例えば、特許文献１には、歯車が嵌合される回転軸の内部に軸方向に形成された第１の油路から、回転軸の外径部まで径方向に貫通する潤滑油路を形成するとともに、第１歯車における第２歯車との隣接面側に、径方向に伸びて回転軸の潤滑油路と連通する少なくとも一つの径方向油溝を形成した歯車の固定構造が開示されている。

また、特許文献２には、被動ギヤと噛合するアイドラギヤに環状の流体室を形成するとともにオイルを流体室に供給し、ギヤ回転時の遠心力により流体室内の外周側にオイルを滞留させるようにした歯車構造が開示されている。

さらに、特許文献３及び４には、歯車装置の歯車において、歯車のリム内径に潤滑油の溜り部となる溝を設け、かつ歯車の回転遠心力によって溝部の溜り潤滑油を歯面に補給可能にした歯車装置に用いられる歯車が開示されている。

特開平８−３１２７５９号公報特開２００３−１７６８６５号公報実開昭５９−１９５２４４号公報実開昭４８−４８０７２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の歯車の固定構造は、簡易な構造で、回転軸に形成された第１の油路から回転軸の外径部まで潤滑油を導くことは可能であるが、さらにその先の、潤滑が必要な歯面まで直接潤滑油を導くことができない。そのため、歯車の歯面の潤滑不良を生じるおそれがある。

また、特許文献２に記載の歯車構造では、アイドラギヤに環状の溝を形成するとともに当該環状の溝をカバー体で塞ぐことによって、流体室が形成されている。すなわち、特許文献２に記載の歯車構造は、流体室を形成するために、歯車本体に空間を形成するための蓋（カバー体）が必要であるとともに、かかる蓋を固定するための構造も必要である。かかる歯車構造は、歯面に対して確実に潤滑油を導くことが可能であるが、構成が複雑になるおそれがある。

また、特許文献３及び４に記載の歯車は、歯車のリムの内径に、リム側に入り込む溝を設けることによって、潤滑油の溜り部が形成されている。かかる形態の溝を有する歯車を金型で製造するにはアンダーカット処理が必要であり、金型の構造が複雑になって製造コストの増加につながる。また、かかる形態の溝を、機械加工により形成する場合には、工程数が増えて、製造コストの増加につながる。さらに、特許文献３及び４に記載の歯車は、溜り部に潤滑油を溜めるために、歯車を油浴させる必要があり、油面から離れた歯車には適用が困難である。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、簡易な構成で歯面に対して確実に潤滑油を導くことが可能であり、かつ、製造が容易な歯車、及び車両の変速機を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、内部に軸方向孔を有する軸部と、前記軸部から外周方向に延びて形成された円盤部と、前記円盤部からさらに外周方向に延びて形成され、径方向外側の外周面に歯面を有するリム部と、前記円盤部の側面に設けられた凹部と、前記円盤部の側面に前記凹部に隣接して径方向に沿って設けられたリブ部と、前記軸部に設けられて前記軸方向孔及び前記凹部を連通する第１の油路と、前記リム部に設けられて前記凹部及び前記歯面を連通する第２の油路と、を備え、前記リム部における、前記凹部と前記歯面の歯底面との間の厚さが、前記第２の油路の開口に向かって小さくなる、歯車が提供される。

また、前記第１の油路の前記凹部側の開口が、前記リブ部に隣接して設けられてもよい。

また、前記第１の油路の前記凹部側の開口が、前記リブ部よりも前記歯車の回転方向の前方側に設けられてもよい。

また、前記軸部から放射状に設けられた複数の前記リブ部を備え、前記リブ部に隣接して設けられる前記凹部側の開口を有する前記第１の油路及び前記第２の油路を、前記複数のリブ部の一部又は全部に対応して複数備えてもよい。

また、前記第１の油路の延在方向に前記リム部が重ならないように前記第１の油路が設けられてもよい。

また、前記リム部における、前記凹部と前記歯面の歯底面との間の厚さが、前記第２の油路の開口に向かって小さくなってもよい。

また、前記第１の油路が、前記軸方向孔の外周面の接線方向に設けられてもよい。

また、前記第２の油路の前記凹部側の開口が、前記凹部の底面に隣接して設けられてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上述したいずれかの歯車を備えた、車両の変速機が提供される。

以上説明したように本発明によれば、簡易な構成で歯面に対して確実に潤滑油を導くことが可能であり、かつ、容易に製造することができる歯車が提供される。したがって、車両の変速機等の歯車装置の潤滑不良による歯面の焼き付きや摩耗、異音と言った不具合が低減するとともに、歯車の製造コストの増加を防ぐことができる。

図１は、本発明の実施の形態にかかる歯車を備えた車両の歯車変速機の構成例を概略的に示す断面図である。図２（ａ）は、本発明の一実施形態にかかる歯車を軸方向に見た正面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＸＸ断面矢視図である。図３は、第１の油路の別の配置例を示す説明図である。図４は、本発明に対する比較例の歯車を示す断面図である。図５（ａ）〜（ｂ）は、同実施形態の歯車における潤滑油の流れを説明するための、歯車の正面図及び断面図である。図６は、第２の油路の配置位置の変形例を示す説明図である。図７は、凹部の形状の変形例を示す説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

［１．歯車装置の構成例］
本実施形態にかかる歯車は、例えば、歯車装置の一態様である歯車変速機に備えられる。図１は、歯車変速機２００の構成の一例を概略的に示す断面図である。歯車変速機２００は、図示しないケース内に回転軸２１０が挿入される。当該回転軸２１０には、歯車１００がスプライン結合して取り付けられている。かかる歯車１００は、ロックナット２１４により締め付けられて固定されている。

回転軸２１０は、回転軸２１０の軸心部分に、軸線に沿って形成された軸方向油路２１１を有する。かかる軸方向油路２１１には、図示しない潤滑油供給経路を介して潤滑油が供給される。また、回転軸２１０は、軸方向油路２１１から径方向に延びて回転軸２１０の外周部に通じる径方向油路２１２を有する。したがって、回転軸２１０の軸方向油路２１１に供給された潤滑油は、回転軸２１０の回転に伴う遠心力も相俟って、径方向油路２１２を経由して回転軸２１０の外周部に導かれる。

歯車１００は、図示しない他の歯車に噛合する歯面３０Ａを有する。かかる歯車１００は、回転軸２１０の外周部に導かれた潤滑油を、歯車１００の歯面３０Ａに導く油路構成を備えている。これにより、歯車１００の歯面３０Ａに直接的に潤滑油が導かれて、歯面３０Ａの潤滑不良が低減する。

［２．歯車の構成例］
図２は、本実施形態にかかる歯車１００の構成例を示す説明図である。図２（ａ）は、歯車１００を軸方向に見た正面図を示し、図２（ｂ）は、歯車１００の断面図であり、図２（ａ）のＸＸ断面矢視図を示す。

歯車１００は、軸部１０と、円盤部２０と、リム部３０とを備える。軸部１０は、軸心部分に、軸線に沿って形成された軸方向孔１０ａを有する。図１の歯車変速機２００の例では、かかる軸方向孔１０ａ内に、回転軸２１０がスプライン結合される。円盤部２０は、軸部１０から外周方向に延びて形成されている。リム部３０は、円盤部２０からさらに外周方向に延びて形成されている。リム部３０の外周面には、歯面３０Ａが設けられている。

円盤部２０の両側の側面には、それぞれ、複数のリブ部４０及び複数の凹部５０が設けられている。複数の凹部５０は、軸部１０の外周面とリム部３０の内周面とリブ部４０の側面とにより囲まれた略扇形の領域として形成される。かかる複数の凹部５０は、一次的には、円盤部２０の厚さを薄くして、歯車１００の軽量化を図るために設けられている。

リブ部４０は、歯車１００の径方向に沿って形成される。かかるリブ部４０は、一次的には、薄くされる円盤部２０を補強して、剛性を一定以上に高めるために設けられる。図２（ａ）に示す例では、歯車１００のそれぞれの側面に、６個のリブ部４０が軸部１０から放射状に延びて形成されている。また、各リブ部４０の高さ（軸方向の長さ）は、軸部１０側からリム部３０側に向かって低くなるように形成されている（図２（ｂ）を参照。）。

また、図２（ｂ）に示すように、各凹部５０の周りを囲む軸部１０の外周面、リム部３０の内周面、及びリブ部４０の側面は、凹部５０の底面側に近づくにつれて、各凹部５０の中央側に向かうように傾斜して設けられている。したがって、歯車１００を鍛造する場合において、凹部５０やリブ部４０を成形するための金型を軸方向に抜くことができるため、金型の構成が複雑にならず、容易な製造が可能になる。各面は、凹部５０の底面側に近づくにつれて、各凹部５０の中央側に向かうように傾斜するものに限られず、軸方向に沿って真っ直ぐに形成されたものであってもよい。

ここで、軸部１０には、軸方向孔１０ａと、軸部１０の外周面に位置する複数の凹部５０とをそれぞれ連通する複数の第１の油路６１が設けられている。かかる複数の第１の油路６１の各凹部５０側の開口は、各リブ部４０の側面に隣接して設けられる。第１の油路６１が隣接して設けられるリブ部４０の側面は、歯車１００の使用状態での歯車１００の回転方向において、各凹部５０の後方側に位置する側面である。すなわち、各第１の油路６１の凹部５０側の開口は、歯車１００の使用状態での歯車１００の回転方向において、リブ部４０よりも前方側に設けられる。

かかる第１の油路６１は、例えば、第１の油路６１の延在方向にリム部３０が重ならないように形成される（図２（ｂ）を参照）。これにより、歯車１００の径方向外側からドリル等を用いて穴開け加工することにより第１の油路６１を形成することができ、容易な製造が可能になる。ただし、第１の油路６１は、軸方向孔１０ａ側から凹部５０側に向かって、その延在方向が歯車１００の軸方向外側に向かないように構成されることが好ましい。これにより、第１の油路６１を介して凹部５０に導かれる潤滑油が、凹部５０の外に飛ばないようにすることができる。

また、図３に示すように、第１の油路６１は、軸方向孔１０ａの外周面の接線方向に設けられることが好ましい。すなわち、第１の油路６１は、軸部１０の外周面側の開口位置が、軸方向孔１０ａ側の開口位置に対して、歯車１００の回転方向の後方側となるように、軸方向孔１０ａの外周面の接線方向に延在することが好ましい。第１の油路６１がこのように形成されていれば、歯車１００の回転に伴って、軸方向孔１０ａから凹部５０へと効率よく潤滑油を導くことができる。

また、リム部３０には、凹部５０と、歯面３０Ａとをそれぞれ連通する複数の第２の油路６２が設けられている。かかる複数の第２の油路６２の各凹部５０側の開口は、各リブ部４０の側面であって、第１の油路６１の開口が隣接して設けられる側面と同じ側面に隣接して設けられる。すなわち、各第２の油路６２の凹部５０側の開口についても、歯車１００の使用状態での歯車１００の回転方向において、リブ部４０よりも前方側に設けられる。

このように、本実施形態にかかる歯車１００では、第１の油路６１及び第２の油路６２が、歯車１００の使用状態での歯車１００の回転方向において、各凹部５０の後方側に位置する側面に隣接して設けられる。したがって、歯車１００の使用時において、遠心力によって、第１の油路６１を介して凹部５０に導かれる潤滑油が、リブ部４０の側面を伝って効率よく第２の油路６２に導かれる。その結果、歯面３０Ａに対して直接的にかつ効率的に潤滑油が導かれる。

また、本実施形態にかかる歯車１００は、軸部１０に第１の油路６１が設けられ、リム部３０に第２の油路６２が設けられ、途中に凹部５０及びリブ部４０の側面を経由する潤滑油の経路とされている。そのため、凹部５０の深さを比較的大きくすることができ、歯車１００をより軽量化することが可能となっている。具体的には、図４に示すように、円盤部３に、軸部２の軸方向孔２ａからリム部４の歯面４Ａに通じる油路５を形成した歯車１は、円盤部３の剛性を確保するために凹部６を深くすることができず、歯車１の軽量化に限界が生じることとなる。

また、本実施形態にかかる歯車１００は、リブ部４０を有するために、凹部５０を比較的深く形成することができる。これによっても、歯車１００の軽量化が図られている。

また、図２（ａ）に示すように、各凹部５０と歯面３０Ａの歯底面３０Ｂとの間のリム部３０の厚さが、第２の油路６２の開口位置に向かって小さくなることが好ましい。すなわち、歯底面３０Ｂ及びリム部３０の内周面７０を円周方向に沿って平面的に展開したと仮定すると、凹部５０の周りを囲む面のうちのリム部３０の内周面７０が、第２の油路６２の開口の位置に近づくにつれて、歯底面３０Ｂに近づくように形成される。

これにより、歯車１００の使用状態において、飛散して凹部５０に付着する潤滑油や、減速時にリブ部４０から離れて付着している潤滑油が、リム部３０の内周面に沿って第２の油路６２に導かれやすくなる。これにより、凹部５０に導かれる潤滑油、あるいは、凹部５０に付着する潤滑油を、遠心力によって、無駄なく歯面３０Ａに導くことができる。

図５（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態にかかる歯車１００の使用時における潤滑油の流れを示す説明図である。図５（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図２（ａ）及び（ｂ）に対応する図である。図５（ａ）において、矢印Ｄは、歯車１００の回転方向を示す。

かかる図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、歯車１００の軸部１０に設けられた第１の油路６１に導入される潤滑油は、遠心力によって凹部５０内に流れ出す。第１の油路６１から凹部５０内に流れ出た潤滑油は、遠心力によってリブ部４０の側面に沿ってリム部３０の内周面まで導かれる。さらに、飛散して凹部５０に付着した潤滑油や、減速時にリブ部４０から離れて付着していた潤滑油は、遠心力によって凹部５０の底面を伝ってリム部３０の内周面に到達する。リム部３０の内周面に導かれた潤滑油は、遠心力によって第２の油路６２を通って歯面３０Ａに導かれる。

このようにして、本実施形態にかかる歯車１００は、軸部１０の軸方向孔１０ａから歯面３０Ａまで効率よく、かつ、無駄なく潤滑油を導いて、歯面３０Ａに対して直接的に潤滑油を供給することができる。したがって、歯面３０Ａにおける潤滑不良を低減することができる。また、本実施形態にかかる歯車１００は、簡易な構成の金型を用いた鍛造により凹部５０及びリブ部４０を形成できるとともに、ドリル等を用いた機械加工により第１の油路６１及び第２の油路６２を形成することができる。したがって、特別な治具や工程を必要とせず、歯車１００の製造コストを低減することができる。

また、本実施形態にかかる歯車１００は、比較的深く形成され得る凹部５０を有しており、軽量化が図られている。したがって、歯車１００の回転時における慣性モーメントが低減し、加減速時の応答性が向上している。

なお、本実施形態にかかる歯車１００における潤滑油の流れを考慮すれば、歯車１００は種々の変形が可能である。例えば、図６に示すように、リム部３０に設ける第２の油路６４を、凹部５０の底面に沿って形成してもよい。このように第２の油路６４を形成することにより、凹部５０の底面に付着し、遠心力により径方向外側に飛ばされる潤滑油が、効率よく第２の油路６４に導かれる。

また、図７に示すように、凹部５０の周りを囲む面の一部であるリム部３０の内周面７２は、曲面状ではなく、平面状であってもよい。かかる形状の内周面７２であっても、歯車１２０の使用時の遠心力によって、飛散して凹部５０に付着した潤滑油や、減速時にリブ部４０から離れて付着していた潤滑油を、効率よく第２の油路６２に導くことができる。

また、図１の歯車１００の例では、第１の油路６１及び第２の油路６２が、ともに歯車１００の使用状態での歯車１００の回転方向において、各凹部５０の後方側に位置するリブ部４０の側面に隣接して設けられている。しかしながら、上述の潤滑油の流れを考慮すれば、第１の油路６１が、当該リブ部４０の側面から離れて設けられてもよい。すなわち、第１の油路６１が当該リブ部４０の側面に隣接して設けられていない場合でも、第１の油路６１から凹部５０に流れ出た潤滑油は、遠心力によって潤滑油は当該リブ部４０の側面に導かれる。ただし、第１の油路６１も当該リブ部４０の側面に隣接して設けることが最も好適である。

また、歯車１００の両側の側面のうちの一方の面と他方の面とで、凹部５０、リブ部４０、第１の油路６１及び第２の油路６２の配置位置の位相がずらされていてもよい。これにより、歯面３０Ａ側における第２の油路６２の開口の位置が、歯車１００の一方の面と他方の面とで異なるため、歯車１００の歯面３０Ａにおける潤滑油の供給位置が分散され、歯車１００の外周に設けられた歯面３０Ａの全体に対して潤滑油が供給されやすくなる。

また、図２に例示した歯車１００は、すべての凹部５０に対応して第１の油路６１及び第２の油路６２が設けられているが、一部の凹部５０に対応して第１の油路６１及び第２の油路６２が設けられていてもよい。さらに、図２に例示した歯車１００は、歯車１００の両側の側面にそれぞれ第１の油路６１及び第２の油路６２が設けられているが、第１の油路６１及び第２の油路６２は、歯車１００の両側面のうちのいずれか一方の面にのみ設けられていてもよい。

なお、図１に例示する歯車変速機２１０に歯車１００を取り付ける際には、軸部１０の軸方向孔１０ａ側の第１の油路６１の開口と、回転軸２１０の外周部側の径方向油路２１２の開口とが位置合わせされて組み付けられる。これにより、回転軸２１０の軸方向油路２１１に供給される潤滑油が、効率よく歯車１００の第１の油路６１に導かれる。その結果、歯車１００の歯面３０Ａに対して、効率的に潤滑油を供給することができる。

以上、本実施形態にかかる歯車１００は、側面に凹部５０及びリブ部４０が形成されるとともに、当該凹部５０に開口する第１の油路６１及び第２の油路６２がそれぞれ軸部１０及びリム部３０に形成されている。かかる簡易な構成により、歯車１００の回転時の遠心力によって、軸部１０内の軸方向孔１０ａから歯面３０Ａへと潤滑油を直接導くことができる。したがって、歯面３０Ａの潤滑不良を低減することができる。

また、本実施形態にかかる歯車１００は、凹部５０を比較的深く形成することができる。したがって、歯車１００が軽量化されやすく、歯車１００の回転時における慣性モーメントが低減し、加減速時の応答性を向上させることができる。さらに、本実施形態にかかる歯車１００の構成であれば、特別な治具や工程を必要とせず、歯車１００の製造コストを低減することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記の実施形態において、歯車１００の軸方向孔１０ａには、回転軸２１０が挿入されて固定され、回転軸２１０に設けられた軸方向油路２１１を介して、歯車１００に潤滑油が供給される構成となっていたが、本発明はかかる例に限定されない。歯車１００の軸方向孔１０ａに対して直接潤滑油が供給される構成の歯車装置であってもよい。

また、上記の実施形態において、歯車１００が備えられる歯車装置として車両の歯車変速機を例に採って説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、産業機械や工作機械等に用いられる歯車装置であって、歯面に対して潤滑油を供給する構成の歯車装置であれば、本発明を適用することができる。

１０軸部
１０ａ軸方向孔
２０円盤部
３０リム部
３０Ａ歯面
３０Ｂ歯底面
４０リブ部
５０凹部
６１第１の油路
６２，６４第２の油路
７０，７２内周面
１００歯車
２００歯車変速機
２１０回転軸
２１１軸方向油路
２１２径方向油路
２１４ロックナット

Claims

内部に軸方向孔を有する軸部と、
前記軸部から外周方向に延びて形成された円盤部と、
前記円盤部からさらに外周方向に延びて形成され、径方向外側の外周面に歯面を有するリム部と、
前記円盤部の側面に設けられた凹部と、
前記円盤部の側面に前記凹部に隣接して径方向に沿って設けられたリブ部と、
前記軸部に設けられて前記軸方向孔及び前記凹部を連通する第１の油路と、
前記リム部に設けられて前記凹部及び前記歯面を連通する第２の油路と、
を備え、
前記リム部における、前記凹部と前記歯面の歯底面との間の厚さが、前記第２の油路の開口に向かって小さくなる、歯車。
前記第２の油路の前記凹部側の開口が、前記リブ部に隣接して設けられる、請求項１に記載の歯車。
前記第１の油路の前記凹部側の開口が、前記リブ部に隣接して設けられる、請求項１又は２に記載の歯車。
前記第１の油路及び前記第２の油路の前記凹部側の開口が、前記リブ部よりも前記歯車の回転方向の前方側に設けられる、請求項２又は３に記載の歯車。
前記軸部から放射状に設けられた複数の前記リブ部を備え、前記リブ部に隣接して設けられる前記凹部側の開口を有する前記第１の油路及び前記第２の油路を、前記複数のリブ部の一部又は全部に対応して複数備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の歯車。
前記第１の油路の延在方向に前記リム部が重ならないように前記第１の油路が設けられる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の歯車。
前記第１の油路が、前記軸方向孔の外周面の接線方向に設けられる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の歯車。
前記第２の油路の前記凹部側の開口が、前記凹部の底面に隣接して設けられる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の歯車。
請求項１〜８のいずれか１項に記載の歯車を備えた、車両の変速機。