JP7191574B2

JP7191574B2 - 歯車構造

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Publication number: JP7191574B2
Application number: JP2018142642A
Authority: JP
Inventors: 好久濱中; 壮加藤; 知宏石川
Original assignee: IJTT Co Ltd
Current assignee: IJTT Co Ltd
Priority date: 2018-07-30
Filing date: 2018-07-30
Publication date: 2022-12-19
Anticipated expiration: 2038-07-30
Also published as: JP2020020356A

Description

本開示は、歯車構造に関する。

歯車のかみ合い時に発生する打撃音やうねり音を抑える方法として、熱処理ひずみ制御や、対になる歯車の精度を測定し、歯車の組み合わせ選択を行う方法が知られている。

また、より効果的に前記打撃音やうねり音を抑える方法として、歯車に熱処理を施した後、歯車研削仕上げや、歯車ホーニング仕上げを行う方法がある。この方法によれば、騒音発生要因の１つであるギヤの累積ピッチ精度も向上する。

特開平９－１４３９６号公報

しかしながら、歯車研削仕上げや、歯車ホーニング仕上げには、歯車研削盤やホーニング盤等の専用機が必要であるため製造コストが高くなるという課題がある。

この解決手法としては、スプライン軸に第１及び第２のスプラインを設け、第１のスプラインの歯面に緩衝材を固定し、第２のスプラインとスプライン穴のスプラインとの歯面間に、緩衝材の厚さよりも小さい隙間を設けた歯車構造が考えられる。

この歯車構造によれば、歯車のかみ合い時の衝撃を第１のスプラインの緩衝材で吸収することで、打撃音やうねり音が抑えられる。また、スプライン軸及びスプライン穴の伝達トルクが大きいとき、緩衝材は大きく潰れるが、第２のスプラインとスプライン穴のスプラインの歯面間の隙間が無くなって歯面同士が当接することで、緩衝材の潰れ量を制限できる。

一方、この歯車構造では、第１のスプラインの歯面に設けられた緩衝材によって、歯車の安定性が低下する可能性があるが、第２のスプラインの歯先面をスプライン穴のスプラインの溝底面に当接させることで、歯車を径方向に安定して支持できる。また、スプライン軸にスラスト支持部材を設けることで、歯車をスラスト方向に支持できる。

しかし、第２のスプラインの歯先面とスプライン穴のスプラインの溝底面との当接部には、歯車のかみ合い時にフレッチングによる摩耗が生じる可能性がある。そのため、この当接部には潤滑用オイルが供給される必要があるが、スラスト支持部材が当接部へのオイル供給の妨げとなる虞がある。

そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、スプライン同士の当接部にオイルを供給して、当接部の摩耗を抑制できる歯車構造を提供することにある。

本開示の一の態様によれば、中心にスプライン穴を有する歯車と、前記スプライン穴に挿入され前記歯車を支持するためのスプライン軸と、を備えた歯車構造であって、前記スプライン軸は、軸方向に互いに並列して設けられた第１及び第２のスプラインを有し、前記第１のスプラインは、第１の歯面を有し、前記第２のスプラインは、前記第１の歯面と周方向の同じ向きで配置された第２の歯面を有し、前記第１の歯面には、その第１の歯面に対向する前記スプライン穴のスプラインの歯面に当接する緩衝材が固定され、前記第２の歯面とその第２の歯面に対向する前記スプライン穴のスプラインの歯面との間には、前記緩衝材の厚さよりも小さい隙間が形成され、前記歯車をスラスト方向に支持するスラスト支持部材が設けられ、前記第２のスプラインの歯先面とその歯先面に対向する前記スプライン穴のスプラインの溝底面とは、互いに当接された当接部を有し、前記当接部へ潤滑用オイルを供給するための油路が設けられることを特徴とする歯車構造が提供される。

好ましくは、前記油路は、前記スプライン軸に形成された第１及び第２の油穴を有し、前記第１の油穴は、前記スプライン軸の軸芯に形成され、前記第２の油穴は、前記第１の油穴から径方向外側に延びて、前記第１及び第２のスプラインの少なくとも一方の軸方向の端面の位置に開口してもよい。

また、前記油路は、前記スラスト支持部材に形成され、前記第２の油穴に連通する油溝を更に有してもよい。

また、前記スラスト支持部材は、前記スプライン軸に嵌合されたスラストワッシャであり、前記油溝は、前記歯車の方を向く前記スラストワッシャの軸方向の端面に形成されてもよい。

本開示によれば、スプライン同士の当接部にオイルを供給して、当接部の摩耗を抑制できる。

本開示の一実施の形態に係る歯車構造の全体を示す概略断面図である。図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。図１の要部拡大図である。図３のＩＶ－ＩＶ線断面図である。図３のＶ－Ｖ線断面図である。図１のＶＩ－ＶＩ線断面図である。図４に示した緩衝材の作用を示す断面図である。図５に示した隙間の作用を示す断面図である。図１に示したスラストワッシャの作用を示す断面図である。図３に示したスラストワッシャの作用を示す断面図である。図４に示した緩衝材が径方向に潰れる様子を示した断面図である。第１及び第２のスプラインにおけるオイルの流れを示した概略斜視図である。図１２に示した第２のスプラインにおけるオイルの流れを示す断面図である。図６に示した油溝の変形例を示す断面図である。図３に示した第２の油穴の変形例を示す断面図である。図１に示したベアリングについての変形例を示す断面図である。

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお、図中に示す各方向は、説明の便宜上定められたものに過ぎないものとする。

図１は、本実施形態に係る歯車構造の全体を示す概略断面図であり、図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。また、図３は、図１の要部拡大図であり、図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線断面図であり、図５は、図３のＶ－Ｖ線断面図である。図６は、図１のＶＩ－ＶＩ線断面図である。なお、図１中の一点鎖線Ｃは、歯車の回転中心を示す。また、図中に示す破線Ｏは、潤滑用オイルの流れを示す。

図１～図３に示すように、本実施の形態に係る歯車構造は、中心にスプライン穴１０を有する第１の歯車１と、スプライン穴１０に挿入され第１の歯車１を支持するためのスプライン軸２０と、を備える。第１の歯車１は、特許請求の範囲にいう歯車に該当する。

第１の歯車１は、斜歯歯車である。但し、第１の歯車１は、ねじ歯車または傘歯車であってもよい。

また、第１の歯車１は、外歯歯車で構成される。また、第１の歯車１は、外周に形成されるリム部２と、内周に形成されるボス部３と、リム部２及びボス部３の間に形成されるウェブ部４と、を備える。

リム部２の外周には、図示しない他の歯車と噛み合わせるための歯５が形成される。歯５は、歯面の断面形状をインボリュート曲線にて形成される。すなわち、第１歯車１は、インボリュート歯車で構成される。但し、第１の歯車１は、インボリュート歯車に限るものではない。また、第１の歯車１は、サイクロイド歯車等の他のタイプの歯車であってもよい。

ボス部３は、スプライン穴１０を有する。スプライン穴１０の内周部には、スプライン（以下、穴側スプライン１１）が形成される。

穴側スプライン１１は、ボス部３の内周面に軸方向に延びるスプライン溝（以下、穴側スプライン溝１１ａ）を周方向に複数等間隔に形成して構成される。

スプライン軸２０は、軸方向に互いに並列して設けられた第１のスプライン（以下、第１の軸側スプライン２１）及び第２のスプライン（以下、第２の軸側スプライン２２）を有する。本実施形態では、２つの第１の軸側スプライン２１が、第２の軸側スプライン２２を軸方向に挟んでいる。

具体的には、スプライン軸２０は、回転軸２３と、軸方向に互いに並列して回転軸２３に回転不能に嵌合された第１の環状部材２４及び第２の環状部材２５と、を有する。

回転軸２３は、円管状に形成される。また、回転軸２３は、軸方向の両端部の位置で、ベアリング７によって回転可能に支持される。ベアリング７は、第１の歯車１及び第２の歯車６を収容するケーシング８に対して、回転軸２３を回転可能に支持する。本実施形態のベアリング７は、転がり軸受であり、ケーシング８に固定されるアウターレース７ａと、回転軸２３に固定されるインナーレース７ｂと、アウターレース７ａ及びインナーレース７ｂの間に回転可能に配置されたボール７ｃと、を備える。

また、本実施形態の回転軸２３には、軸方向の前側の位置に第１及び第２の環状部材２４，２５が嵌合され、後側の位置に第２の歯車６が設けられる。

第２の歯車６は、外歯歯車で構成され、回転軸２３に一体形成される。但し、回転軸２３と第２の歯車６は、別体として設けられてもよい。

第１及び第２の環状部材２４，２５は、回転軸２３に対して図示前側から圧入されることで嵌合される。なお、回転軸２３と第１及び第２の環状部材２４，２５との圧入面は、基本的に、スプライン等の凹凸が形成されないスムーズな円筒面とされる。

本実施形態では、第１の環状部材２４が２つ設けられる。２つの第１の環状部材２４は、１つの第２の環状部材２５を軸方向に挟んで配置される。なお、第１の環状部材２４の軸方向の長さは、第２の環状部材２５と同じ長さか、或いはそれより短い長さに設定される。また、第１及び第２の環状部材２４，２５は、鉄等の金属材料で形成される。但し、第１及び第２の環状部材２４，２５は、任意の長さ、数、配置、材質等であってよい。

第１の環状部材２４の外周部には、第１の軸側スプライン２１が形成され、第２の環状部材２５の外周部には、第２の軸側スプライン２２が形成される。

また、第１及び第２の環状部材２４，２５は、互いのスプライン位相を合わせるための位置合わせ機構Ｋを備える（図２を参照）。本実施形態の位置合わせ機構Ｋは、回転軸２３の外周面と第１及び第２の環状部材２４，２５の内周面とにそれぞれ形成されたキー溝ｋ₁と、キー溝ｋ₁に差し込まれるキーｋ₂と、を備えたキー機構である。

第１及び第２の環状部材２４，２５は、回転軸２３に対してキー溝ｋ₁の位置を合わせて圧入される。そして、キー溝ｋ₁にキーｋ₂を差し込むことで、第１及び第２の軸側スプライン２１，２２と回転軸２３との位相が合わせられる。但し、位置合わせ機構Ｋは、キー機構に限るものではなく、ピン留め等の任意の構造であってよい。

図４及び図５に示すように、穴側スプライン１１は、穴側スプライン溝１１ａ間に形成される歯先面１１ｂと、穴側スプライン溝１１ａの溝底で構成される溝底面１１ｃと、を備える。また、穴側スプライン１１は、歯先面１１ｂ及び溝底面１１ｃ間に径方向に延びて形成されトルク伝達をするための歯面１２を備える。

穴側スプライン１１の歯面１２は、溝底面１１ｃに対して、周方向の右回り側に位置する右側歯面１２Ｒと、左回り側に位置する左側歯面１２Ｌと、を有する。また、穴側スプライン１１の歯面１２Ｒ，１２Ｌは、それぞれ圧力角を有し、径方向内方に向くように傾斜される。

また、穴側スプライン１１の右側歯面１２Ｒは、後述する第１及び第２の軸側スプライン２１，２２の右側歯面２６Ｒ，２７Ｒに共通して対向する。また、穴側スプライン１１の左側歯面１２Ｌは、後述する第１及び第２の軸側スプライン２１，２２の左側歯面２６Ｌ，２７Ｌに共通して対向する。

図４に示すように、第１の軸側スプライン２１は、その外周面に軸方向に延びるスプライン歯（以下、第１の軸側スプライン歯２１ａ）を周方向に複数等間隔に形成して構成される。また、第１の軸側スプライン２１は、第１の軸側スプライン歯２１ａの先端面で構成される歯先面２１ｂと、第１の軸側スプライン歯２１ａの間に形成される歯底面２１ｃと、を備える。また、第１の軸側スプライン２１は、歯先面２１ｂ及び歯底面２１ｃ間に径方向に延びて形成されトルク伝達をするための歯面２６を備える。

第１の軸側スプライン２１の歯面２６は、歯先面２１ｂに対して、周方向の右回り側に位置する右側歯面２６Ｒと、左回り側に位置する左側歯面２６Ｌと、を有する。第１の軸側スプライン２１の歯面２６Ｒ，２６Ｌは、特許請求の範囲にいう第１の歯面に該当する。また、第１の軸側スプライン２１の歯面２６Ｒ，２６Ｌは、それぞれ圧力角を有し、径方向内方に向くように傾斜される。

図５に示すように、第２の軸側スプライン２２は、その外周面に軸方向に延びるスプライン歯（以下、第２の軸側スプライン歯２２ａ）を周方向に複数等間隔に形成して構成される。また、第２の軸側スプライン２２は、第２の軸側スプライン歯２２ａの先端面で構成される歯先面２２ｂと、第２の軸側スプライン歯２２ａの間に形成される歯底面２２ｃと、を備える。また、第２の軸側スプライン２２は、歯先面２２ｂ及び歯底面２２ｃ間に径方向に延びて形成されトルク伝達をするための歯面２７を備える。

第２の軸側スプライン２２の歯面２７は、歯先面２２ｂに対して、周方向の右回り側を向いた右側歯面２７Ｒと、左回り側を向いた左側歯面２７Ｌと、を有する。第２の軸側スプライン２２の歯面２７Ｒ，２７Ｌは、特許請求の範囲にいう第２の歯面に該当する。また、第２の軸側スプライン２２の歯面２７Ｒ，２７Ｌは、それぞれ圧力角を有し、径方向内方に向くように傾斜される。

上述した通り、スプライン軸２０のスプライン、すなわち第１及び第２の軸側スプライン２１，２２は、周方向の同じ向きで配置された右側歯面２６Ｒ，２７Ｒ及び左側歯面２６Ｌ，２７Ｌを有する。

第１の軸側スプライン２１の歯面２６Ｒ，２６Ｌには、図４に示すように、緩衝材３０が固定される。緩衝材３０は、その第１の軸側スプライン２１の歯面２６Ｒ，２６Ｌに対向する穴側スプライン１１の歯面１２Ｒ，１２Ｌに当接する。すなわち、緩衝材３０の厚さＤは、対向して配置された第１の軸側スプライン２１の歯面２６Ｒ，２６Ｌと穴側スプライン１１の歯面１２Ｒ，１２Ｌとの隙間と等しい大きさで形成される。

また、本実施形態の緩衝材３０は、第１の軸側スプライン２１の全周に亘って、全ての歯面２６Ｒ，２６Ｌと歯先面２１ｂと歯底面２１ｃとに設けられる。また、緩衝材３０は、ナイロンで構成され、均一の膜厚でコーティングされて形成される。なお、緩衝材３０はナイロンに限るものではない。例えば、緩衝材３０は、ゴム等の他の樹脂等で構成されてもよい。

また、本実施形態では、緩衝材３０と穴側スプライン１１の歯先面１１ｂ及び溝底面１１ｃとの間に、それぞれ径方向の隙間Ｚ₁，Ｚ₂が形成される。

一方、図５に示すように、第２の軸側スプライン２２の歯面２７Ｒ，２７Ｌと、それらの歯面２７Ｒ，２７Ｌに対向する穴側スプライン１１の歯面１２Ｒ，１２Ｌとの間には、隙間（以下、歯面隙間Ｓ）が形成される。歯面隙間Ｓは、特許請求の範囲にいう隙間に該当する。

歯面隙間Ｓの大きさは、緩衝材３０の厚さＤよりも小さい。具体的には、第２の軸側スプライン２２の歯厚Ｔ₂は、第１の軸側スプライン２１の歯厚Ｔ₁よりも大きく設定される。

また、歯面隙間Ｓの大きさは、緩衝材３０が第１の軸側スプライン２１の歯面２６と穴側スプライン１１の歯面１２との間で圧縮されたときに、緩衝材３０が限界歪みを超えないように設定される。より詳しくは、歯面隙間Ｓの大きさは、緩衝材３０の圧縮による最大許容潰れ量（もしくは潰れ代）と同じ大きさに設定される。

また、第２の軸側スプライン２２の歯先面２２ｂは、その歯先面２２ｂに対向する穴側スプライン１１の溝底面１１ｃに当接される。一方、第２の軸側スプライン２２の歯底面２２ｃと穴側スプライン１１の歯先面１１ｂとの間には、径方向の隙間Ｚ₃が形成される。

他方、図１及び図３に示すように、本実施形態に係る歯車構造には、第１の歯車１をスラスト方向に支持するスラスト支持部材４０が設けられる。

スラスト支持部材４０は、具体的には、スプライン軸２０に嵌合されたスラストワッシャ４１である。スラストワッシャ４１は、銅等の金属で形成されており、スラスト方向の荷重を受けることができる耐摩耗性のワッシャである。また、スラストワッシャ４１は、ナイロン等の耐摩耗性樹脂でコーティングされてもよい。

本実施形態では、第１の歯車１の軸方向前端側に第１のスラストワッシャ４１Ａが設けられ、第１の歯車１の軸方向後端側に第２のスラストワッシャ４１Ｂが設けられる。

第１のスラストワッシャ４１Ａは、その後面が第１の歯車１のボス部３の前面に当接され、その前面がベアリング７のインナーレース７ｂの後面に当接されることで、両者の隙間を埋めるように介在される。また、第１のスラストワッシャ４１Ａの後面は、前側の第１の環状部材２４Ａの前面にも当接される。但し、第１のスラストワッシャ４１Ａの後面は、ボス部３及び第１の環状部材２４Ａの何れか一方の前面にのみ当接されていてもよい。

一方、第２のスラストワッシャ４１Ｂは、その前面が第１の歯車１のボス部３の後面に当接され、その後面が第２の歯車２の前面に当接されることで、両者の隙間を埋めるように介在される。また、第２のスラストワッシャ４１Ｂの前面は、後側の第１の環状部材２４Ｂの後面にも当接される。但し、第２のスラストワッシャ４１Ｂの前面は、ボス部３及び第１の環状部材２４Ｂの何れか一方の後面にのみ当接されていてもよい。

ここで、上述したように、第２の軸側スプライン２２の歯先面２２ｂと穴側スプライン１１の溝底面１１ｃとは、互いに当接される当接部Ｐを有する。そして、本実施形態に係る歯車構造には、この当接部Ｐへ潤滑用オイルを供給するための油路５０が設けられる。

油路５０は、スプライン軸２０に形成された第１の油穴５１及び第２の油穴５２を有する。また、油路５０は、スラストワッシャ４１に形成され、第２の油穴５２に連通する油溝５３を有する。

第１の油穴５１は、スプライン軸２０の軸芯に形成される。第１の油穴５１は、円管状に形成された回転軸２３の内周面によって画成される。

また、第１の油穴５１は、図１及び図３に矢印Ｏで示すように、ケーシング８に設けられた油路（以下、ケーシング油路５４）を通じて、歯車１，６側からケーシング８内のオイルが供給されるようになっている。

ケーシング油路５４は、回転軸２３の両端とケーシング８の内壁との間に設けられ、第１の油穴５１に連通する空間５４ａを有する。また、ケーシング油路５４は、ベアリング７のアウターレース７ａが位置するケーシング８の内壁に設けられ、歯車１，６側から延びて空間５４ａに連通する油溝（図示せず）を有する。なお、空間５４ａは、径方向におけるアウターレース７ａとインナーレース７ｂとの間の位置にまで延在しており、アウターレース７ａ及びインナーレース７ｂとボール７ｃとの摺動面を通じて、歯車１，６側からケーシング８内のオイルを導入できる。

図３に示すように、第２の油穴５２は、軸方向に複数（本実施形態では２つ）間隔を空けて設けられる。軸方向の前側の第２の油穴５２は、第１の油穴５１から径方向外側に延びて、前側の第１の軸側スプライン２１の前面の位置に開口する。また、軸方向の後側の第２の油穴５２は、第１の油穴５１から径方向外側に延びて、後側の第１の軸側スプライン２１の後面の位置に開口する。また、第２の油穴５２は、回転軸２３の内周面から外周面にかけて貫通して形成される。

また、本実施形態における第２の油穴５２は、周方向に複数（本実施形態では４つ）等間隔で設けられ、第１の油穴５１から放射状に延びる（図６を参照）。また、図示しないが、第２の油穴５２は、軸方向の幅に対して周方向の幅が広い長穴状に形成される。但し、第２の油穴５２は、任意の数、向き、配置、長さ、形状、径等であってよい。例えば、第２の油穴５２は、前側と後側の何れか一方だけに設けられていてもよく、また、前側と後側のそれぞれに１本ずつ設けられていてもよい。

油溝５３は、第１及び第２のスラストワッシャ４１Ａ，４１Ｂにそれぞれ形成される。第１の油溝５３Ａは、第１の歯車１の方を向く第１のスラストワッシャ４１Ａの後面に形成される。また、第２の油溝５３Ｂは、第１の歯車１の方を向く第２のスラストワッシャ４１Ｂの前面に形成される。

また、第１の油溝５３Ａは、前側の第２の油穴５２に連通すると共に、その位置から径方向外側に延び、第２の油溝５３Ｂは、後側の第２の油穴５２に連通すると共に、その位置から径方向外側に延びる。また、それぞれの油溝５３は、スラストワッシャ４１の内周面から外周面にかけて貫通して形成される。

また、図６に示すように、本実施形態の油溝５３は、第２の油穴５２に対応して周方向に複数（本実施形態では４つ）等間隔で設けられる。また、図示しないが、油溝５３は、軸方向の幅に対して周方向の幅が広く形成される。また、油溝５３の幅は、第２の油穴５２の幅と同じ大きさで形成される。但し、油溝５３は、第２の油穴５２と同様に、任意の数、向き、配置、長さ、形状、径等であってよい。

次に、本実施の形態の作用について述べる。図７は、図４に示した第１の軸側スプライン２１における緩衝材３０の作用を示す断面図であり、図８は、図５に示した第２の軸側スプライン２２における歯面隙間Ｓの作用を示す断面図である。また、図９は、図１に示したスラストワッシャ４１の作用を示す断面図であり、図１０は、図３に示したスラストワッシャ４１の作用を示す断面図である。また、図１１は、図４に示した緩衝材３０が径方向に潰れる様子を示した断面図である。また、図１２は、第１及び第２の軸側スプライン２１，２２におけるオイルＯの流れを示した概略斜視図であり、図１３は、図１２に示した第２の軸側スプライン２２におけるオイルＯの流れを示す断面図である。なお、図１２中、穴側スプライン１１は、一点鎖線で示すものとする。

第１の歯車１が他の歯車（図示せず）と噛み合った状態で回転駆動された場合、これら歯車の歯面同士が周期的に当たる。このため、歯面同士が当たる打撃音及び振動は発生する。しかし、本実施形態に係る歯車構造では、歯面同士が当たるとき、第１の軸側スプライン２１に固定された緩衝材３０が圧縮されて変形することで、衝撃を吸収する。このため、打撃音及び振動は抑えられる。

また、一般的な歯車のプロファイルには、加工精度に応じた加工誤差があり、この加工誤差が打撃音の周波数に変化を生じさせる。そして、微妙に周波数の異なる複数の打撃音同士が干渉し合うことにより、うねり音が発生する。

しかし、本実施形態に係る歯車構造は、加工誤差が大きな歯面同士が当たるとき、緩衝材３０は比較的大きく変形し、加工誤差が小さな歯面同士が当たるとき、緩衝材３０は比較的小さく変形する。このため、加工誤差が与える打撃音周波数への影響を抑えることができ、うねり音の発生を抑えることができる。

また、従来の歯車は研削加工により歯車の接触面の加工精度を高め、プロファイルを適正化することにより、振動や騒音の低減を図ってきたが、かかる高精度な歯車の研削には相当の加工時間を要し、歯車研削盤やホーニング盤等の専用の加工機が必要なため製造コストが高くなることが課題であった。

しかし、本実施の形態にかかる歯車構造によれば、専用の加工機による高い加工精度を追求することなく第１の歯車１の噛み合い時に発生する打撃音やうねり音を抑えることができ、静粛性を向上でき、振動騒音を低減できる。そして、第１の歯車１のプロファイルを、シェービング等の工法で仕上げればよいため、低コストで第１の歯車１を製造できる。

また、近年盛んに開発が進められている電気自動車（内燃機関を搭載せず電動モータの駆動力のみで走行する車両）は、内燃機関を搭載する車両よりも駆動源の騒音、振動が小さい。このため、騒音及び振動に関する性能がこれまで以上に歯車に求められることが考えられる。そこで、電気自動車に上述した本実施の形態に係る歯車構造を採用することにより、歯車の噛み合い時に発生する騒音や振動を安価に低減でき、電気自動車の低騒音化及び低振動化を安価に達成できる。

また、本実施形態では、図７及び図８に矢印Ａ１で示すように、例えば第１の歯車１の左回りの回転トルクを受けて、スプライン穴１０からスプライン軸２０にトルクが伝達され、緩衝材３０を介して穴側スプライン１１から第１の軸側スプライン２１にトルクが伝達される。

このとき、伝達トルクが小さければ、穴側スプライン１１と第１の軸側スプライン２１との歯面間で緩衝材３０が僅かに潰れるだけであり、穴側スプライン１１と第２の軸側スプライン２２との歯面隙間Ｓが残っている（図５を参照）。しかし、伝達トルクが大きくなると、緩衝材３０が大きく圧縮されて潰され、穴側スプライン１１と第２の軸側スプライン２２との歯面隙間Ｓが無くなってこれらは互いに当接する。

すると、緩衝材３０はそれ以上潰れることがなくなり、緩衝材３０の潰れ量は制限される。従って、緩衝材３０が過大に圧縮されるのを制限し、緩衝材３０に割れや亀裂等の破損が生じるのを抑制できる。

また、穴側スプライン１１と第２の軸側スプライン２２の歯面同士が当接することで、これら歯面同士の当接部においてもトルクを伝達できるようになる。従って、伝達トルクが大きくなった場合でも、トルク伝達箇所の面積を増やして大トルクを確実に伝達できる。

また、本実施形態の歯面隙間Ｓは、緩衝材３０が限界歪みを超えない大きさに設定される。そのため、緩衝材３０が限界歪みを超えて潰れるのを確実に抑制できる。

また、図４及び図５に示したように、第２の軸側スプライン２２の歯先面２２ｂは、緩衝材３０を介在させずに穴側スプライン１１の溝底面１１ｃに当接される。これにより、第２の軸側スプライン２２は、歯先面２２ｂで第１の歯車１の径方向の位置を規制しつつ、第１の歯車１を径方向に安定して支持できる。

特に、第２の軸側スプライン２２の歯厚Ｔ₂は、第１の軸側スプライン２１の歯厚Ｔ₁よりも大きく設定されるので、第１の軸側スプライン２１の歯先面２１ｂを穴側スプライン１１の溝底面１１ｃに当接させるよりも、第１の歯車１を安定して支持できる。

他方、本実施形態の歯車構造では、第１の軸側スプライン２１と穴側スプライン１１との歯面間に介在された緩衝材３０によって、第１の歯車１の安定性が低下する可能性がある。

例えば、上述したように、本実施形態では、第２の軸側スプライン２２の歯先面２２ｂと穴側スプライン１１の溝底面１１ｃとが当接しているが、第１の軸側スプライン２１と穴側スプライン１１の歯面同士は当接していない。そのため、軸方向における第１の軸側スプライン２１の長さの分だけ、第１の歯車１を径方向に安定して支持できる面積が減少してしまう。

また、本実施形態では、第１の歯車１に斜歯歯車が用いられる。斜歯歯車は、例えば平歯車と比べて、歯車の耐久寿命と噛み合い率が向上するという利点があるが、図９及び図１０に矢印Ｂ１で示すように、歯車の噛み合い時にスラスト方向の荷重を受ける。そして、第１の歯車１は、スラスト方向の荷重を受けると、矢印Ｂ２で示すように、スラスト方向に倒れようとする。

このとき、第１の軸側スプライン２１では、図１１に矢印Ａ２で示すように、緩衝材３０が径方向に潰れてしまい、第１の歯車１を径方向に安定して支持できないので、スラスト方向への歯車の倒れが発生し易くなる。

そして、歯車の倒れが発生すると、スプライン軸２０等の歯車支持部にミスアライメント入力が生じ、異常摩耗や早期破損を引き起こす虞がある。

そこで、本実施形態では、図１及び図３に示したように、スラストワッシャ４１によって第１の歯車１をスラスト方向に支持している。すなわち、スラストワッシャ４１は、第１の歯車１がスラスト方向の荷重を受けた場合でも、第１の歯車１をスラスト方向に支持及び拘束し、第１の歯車１のスラスト方向への移動及び倒れを抑制することが可能である。

従って、本実施形態に係る歯車構造によれば、緩衝材３０を介してスプライン軸２０に支持される第１の歯車１の倒れを抑制することができる。

また特に、本実施形態では、第１の歯車１の軸方向両端側にそれぞれスラストワッシャ４１Ａ，４１Ｂが設けられる。そのため、スラストワッシャ４１Ａ，４１Ｂのうちの一方だけを設けて軸方向の片側のみで第１の歯車１を支えるよりも確実に歯車の倒れを防止できる。

ところで、本実施形態の歯車構造では、第２の軸側スプライン２２の歯先面２２ｂと穴側スプライン１１の溝底面１１ｃとの当接部Ｐに、加工誤差等による微小な隙間が形成される場合がある。そして、第１の歯車１の噛み合い時には、歯先面２２ｂと溝底面１１ｃとが叩かれ合う等して、当接部Ｐにフレッチングによる摩耗が生じる可能性がある。

そこで、本実施形態では、図１及び図３に矢印Ｏで示すように、油路５０を通じて当接部ＰにオイルＯを供給し、当接部ＰをオイルＯで潤滑できるようにしている。

具体的には、先ず、図１に示すように、ケーシング８内で歯車１，６を潤滑しているオイルＯが、ケーシング油路５４を通じて第１の油穴５１に導入される。また、第１の油穴５１に導入されたオイルＯは、第２の油穴５２に入り、第２の油穴５２から径方向外側に送られる。

次に、図３及び図６に示すように、第２の油穴５２から送られたオイルＯは、油溝５３を径方向外側に流れ、スラストワッシャ４１の外周面に位置する油溝５３の下流端から排出される。このとき、油溝５３を流れるオイルＯの一部が、図１２に示すように、緩衝材３０と穴側スプライン１１の歯先面１１ｂとの隙間Ｚ₁、及び、緩衝材３０と穴側スプライン１１の溝底面１１ｃとの隙間Ｚ₂に流入する。そして、これらの流入したオイルＯが、それぞれの隙間Ｚ₁，Ｚ₂を第２の軸側スプライン２２側に向かって軸方向に流れる。

図１２及び図１３に示すように、穴側スプライン１１の歯先面１１ｂ側の隙間Ｚ₁を流れたオイルＯは、第２の軸側スプライン２２の位置で径方向外側に向きを変え、歯面隙間Ｓを通じて当接部Ｐに供給される。一方、穴側スプライン１１の溝底面１１ｃ側の隙間Ｚ₂を流れたオイルＯは、そのまま直進して当接部Ｐに供給される。

このように本実施形態によれば、油路５０を通じて当接部Ｐにオイルを確実に供給できる。その結果、第１の歯車１の噛み合い時に、第２の軸側スプライン２２の歯先面２２ｂと穴側スプライン１１の溝底面１１ｃとが叩かれ合う等しても、当接部Ｐにフレッチングによる摩耗が生じるのを抑制できる。よって当接部Ｐの摩耗を抑制することが可能になる。

ところで、本実施形態では、図１及び図３に示したように、スラストワッシャ４１と第１の歯車１のボス部３との端面同士が当接している。そのため、仮に本実施形態の油路５０（第１の油穴５１，第２の油穴５２，油溝５３，ケーシング油路５４）が無いとすると、ボス部３の内側の空間がスラストワッシャ４１によって塞がれてしまい、この空間にオイルを供給するのが非常に困難となる。

しかし、本実施形態であれば、上述したように、油路５０を通じて当該空間にオイルを確実に供給できる。

また特に、本実施形態では、第２の油穴５２から出たオイルＯがスラストワッシャ４１に形成された油溝５３を流れて、隙間Ｚ₁，Ｚ₂に流入する。そのため、第１及び第２の軸側スプライン２１，２２に穴を開ける等の加工を施すことなく、潤滑に必要な十分な量のオイルを当接部Ｐに供給できる。

また、第２の油穴５２及び油溝５３は、第１の油穴５１から径方向外側に延びる。そのため、スプライン軸２０の回転による遠心力を利用して、第２の油穴５２から油溝５３へとオイルＯを円滑に径方向外側に送ることができる。その結果、当接部Ｐに供給されるオイル量を増加させることができる。

また、本実施形態では、油溝５３を通じて、第２の油穴５２から出たオイルＯを隙間Ｚ₁，Ｚ₂に送ることができる。そのため、本実施形態のように、スラストワッシャ４１の端面が第１のスプライン２１の端面に当接されていても、オイルの流れが妨げられることなく、円滑にオイルを送ることができる。

また、油溝５３は、スラストワッシャ４１の内周面から外周面にかけて貫通して形成される。これにより、オイルの循環を良好にし、潤滑に必要なオイルを当接部Ｐに確実に供給できる。

また、本実施形態では、第２の油穴５２及び油溝５３が、それぞれ周方向に複数（本実施形態では４つ）等間隔で設けられている。これにより、周方向にバランス良くオイルを供給できる。

ちなみに、本実施形態では、緩衝材３０を設けた２つの第１の軸側スプライン２１が、緩衝材３０を設けた１つの第２の軸側スプライン２２を軸方向に挟んで設けられる。そのため、スプライン軸２０は、第１の歯車１を軸方向にバランス良く支持することができる。

また、本実施形態のスプライン軸２０では、第１の軸側スプライン２１を有する第１の環状部材２４と、第２の軸側スプライン２２を有する第２の環状部材２５とが、回転軸２３と別体として設けられる。そのため、異なる歯面を有し且つ緩衝材３０の有無がある２種類の環状部材２４，２５を個別に精度良く製造できる一方、これら第１及び第２の環状部材２４，２５を回転軸２３に嵌合させるだけでスプライン軸２０を簡単に製造することができる。

また、本実施形態の位置合わせ機構Ｋ（図２を参照）によれば、第１及び第２の軸側スプライン２１，２２の位相を、正確に合わせることが可能である。また、位置合わせ機構Ｋを用いることで、第１及び第２の軸側スプライン２１，２２を回転軸２３に対して回転方向に固定できる。そのため、トルク伝達が大きいときでも、回転軸２３に対して環状部材２４，２５が周方向に滑って回転するのを確実に防止できる。

また、本実施形態の緩衝材３０は、第１の軸側スプライン２１の全周に亘って、全ての歯面２６Ｒ，２６Ｌと歯先面２１ｂと歯底面２１ｃとに設けられる。そのため、ナイロン等をコーティングする範囲を細かく限定せずに緩衝材３０を容易に製造できる。

以上、本開示の基本実施形態を詳細に述べたが、本開示は以下のような他の実施形態も可能である。なお、下記の説明において、基本実施形態と同一の構成要素には同じ符号を用い、また、基本実施形態と対応する構成要素に記号「’」を付した符号を用い、それらの詳細な説明を省略する。

（変形例１）
図１４に示すように、変形例１では、基本実施形態の油溝５３に加えて、周方向に延びる油溝５３’がスラストワッシャ４１に設けられる。具体的には、変形例１の油溝５３’は、全周に延びる円環状に形成され、径方向における当接部Ｐの位置に設けられる。また油溝５３’は、径方向に延びる油溝５３に交差し、第１の軸側スプライン２１における緩衝材３０と穴側スプライン１１との径方向の隙間Ｚ₂に向かって開口している。

変形例１によれば、円環状の油溝５３’から隙間Ｚ₂を通じて、全ての当接部Ｐにオイルを直接供給できる。

（変形例２）
図１５に示すように、変形例２における第２の油穴５２’は、第１の油穴５１から径方向外側に延びて、回転軸２３と第２の環状部材２５とを同軸状に貫通し、第２の軸側スプライン２２の歯先面２２ｂの位置に開口する。

変形例２によれば、基本実施形態における油溝５３と第１の軸側スプライン２１の隙間Ｚ₁，Ｚ₂とを介さずに、当接部Ｐにオイルを直接供給できる。また、基本実施形態における第２の油穴５２及び油溝５３を省略できる。なお、図示しないが、変形例２における第２の油穴５２’は、第２の軸側スプライン２２の歯底面２２ｃの位置に開口していてもよい。すなわち、図１３に示したように、歯底面２２ｃの位置から歯面隙間Ｓを通じて当接部ＰにオイルＯを供給できる。

（変形例３）
図１６に示すように、変形例３では、ベアリング７のアウターレース７ａとケーシング８の内壁との間にワッシャＷが介在される。これにより、ベアリング７をケーシング８に対して軸方向に精度よく位置決めできる。

（変形例４）
図示しないが、変形例４では、第１の軸側スプライン２１と第２の軸側スプライン２２の位置が、基本実施形態と逆である。すなわち、２つの第２の軸側スプライン２２が、１つの第１の軸側スプライン２１を軸方向に挟んでいる。そして、第２の油穴５２は、前側の第２の軸側スプライン２２の前面の位置、及び、後側の第２の軸側スプライン２２の後面の位置に開口する。

変形例４によれば、第１の軸側スプライン２１の隙間Ｚ₁，Ｚ₂を介さずに、油溝５３から当接部Ｐにオイルを直接供給できる。なお、この変形例４では、２つの第２の環状部材２５が、１つの第１の環状部材２４を軸方向に挟んで配置されている。

（変形例５）
図示しないが、変形例５では、第２の軸側スプライン２２の一部に欠歯が設けられる。変形例５によれば、第２の軸側スプライン２２において、例えば周方向に３つ置きに１つ欠歯が設けられることで、欠歯部分をオイル溜まりとし、隣り合う当接部Ｐ間にオイルが流れ易くなり、当接部Ｐに効率的にオイルを供給できるようになる。

また、当接部Ｐにオイルを供給し易くするために、当接部Ｐに油溝や凹部を設けることも可能である。例えば、第２の軸側スプライン２２の歯先面２２ｂに、周方向或いは径方向の油溝を設けてもよい。

（変形例６）
図４に示した緩衝材３０と穴側スプライン１１との径方向の隙間Ｚ₁，Ｚ₂は、必ずしも設けられなくてもよい。

（変形例７）
スプライン穴１０とスプライン軸２０との構成は、基本実施形態と逆であってもよい。図示しないが、この変形例では、スプライン穴１０は、第１及び第２の穴側スプラインが内周部に形成された第１及び第２の環状部材を有し、これらの環状部材は、ボス部３の内周面に嵌合される。また、スプライン軸２０は、回転軸２３の外周部に軸側スプラインを有する。

また、緩衝材３０は、第１の穴側スプラインの歯面に固定され、その歯面に対向する軸側スプラインの歯面に当接される。また、歯面隙間Ｓは、第２の穴側スプラインの歯面と、その歯面に対向する軸側スプラインの歯面との間に形成される。

（変形例８）
緩衝材３０は、第１の軸側スプライン２１の歯先面２１ｂ及び歯底面２１ｃから省略してもよい。緩衝材３０は、第１の軸側スプライン２１の全ての歯のうちの一部の歯にのみ設けられてもよい。また、緩衝材３０は、１つの歯または溝において、周方向の左右何れか一方の歯面にのみ設けられてもよい。スプライン軸２０では、回転軸２３に第１及び第２の環状部材２４，２５が一体形成されていてもよい。

（変形例９）
スラストワッシャ４１は、可能な場合には、第１の歯車１に対して軸方向の片側のみに設けられていてもよい。

（変形例１０）
スラストワッシャ４１は、ベアリング７及び第２の歯車６以外の任意の部材によって固定できる。例えば、スラストワッシャ４１の軸方向の位置をスナップリングで固定してもよい。また、スナップリングをスラスト支持部材として用い、スナップリングによって第１の歯車１をスラスト方向に直接支持してもよい。

（変形例１１）
歯車がスラスト方向に安定しない場合には、歯車は平歯車であってもよい。

前述の各実施形態の構成は、特に矛盾が無い限り、部分的にまたは全体的に組み合わせることが可能である。本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１第１の歯車（歯車）
１０スプライン穴
１１穴側スプライン（スプライン穴のスプライン）
２０スプライン軸
２１第１の軸側スプライン（スプライン軸のスプライン）
２２第２の軸側スプライン（スプライン軸のスプライン）
２３回転軸
２４第１の環状部材
２５第２の環状部材
２６第１の軸側スプラインの歯面（第１の歯面）
２７第２の軸側スプライン歯面（第２の歯面）
３０緩衝材
４０スラスト支持部材
４１スラストワッシャ
５０油路
５１第１の油穴
５２第２の油穴
５３油溝
Ｄ緩衝材の厚さ
Ｓ歯面隙間（隙間）
Ｏ潤滑用オイル
Ｐ当接部
Ｚ₁ 径方向の隙間
Ｚ₂ 径方向の隙間
Ｚ₃ 径方向の隙間

Claims

中心にスプライン穴を有する歯車と、
前記スプライン穴に挿入され前記歯車を支持するためのスプライン軸と、を備えた歯車構造であって、
前記スプライン軸は、軸方向に互いに並列して設けられた第１及び第２のスプラインを有し、
前記第１のスプラインは、第１の歯面を有し、
前記第２のスプラインは、前記第１の歯面と周方向の同じ向きで配置された第２の歯面を有し、
前記第１の歯面には、その第１の歯面に対向する前記スプライン穴のスプラインの歯面に当接する緩衝材が固定され、
前記第２の歯面とその第２の歯面に対向する前記スプライン穴のスプラインの歯面との間には、前記緩衝材の厚さよりも小さい隙間が形成され、
前記歯車をスラスト方向に支持するスラスト支持部材が設けられ、
前記第２のスプラインの歯先面とその歯先面に対向する前記スプライン穴のスプラインの溝底面とは、互いに当接された当接部を有し、
前記当接部へ潤滑用オイルを供給するための油路が設けられ、
前記油路は、
前記スプライン軸に形成された第１及び第２の油穴を有し、
前記第１の油穴は、前記スプライン軸の軸芯に形成され、
前記第２の油穴は、前記第１の油穴から径方向外側に延びて、前記第１及び第２のスプラインの少なくとも一方の軸方向の端面の位置に開口する
ことを特徴とする歯車構造。
前記油路は、前記スラスト支持部材に形成され、前記第２の油穴に連通する油溝を更に有する
請求項１に記載の歯車構造。
前記スラスト支持部材は、前記スプライン軸に嵌合されたスラストワッシャであり、
前記油溝は、前記歯車の方を向く前記スラストワッシャの軸方向の端面に形成される
請求項２に記載の歯車構造。