JPH0634021A - 変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ケースの内部に設けられた歯車の噛み合い周
波数の音を有効に低減でき、騒音が小さくかつ大型化を
回避し得る変速機を提供すること。 【構成】 ケース５の内部に、互いに噛み合う小傘歯車
３や大傘歯車４等の少なくとも一対の歯車を設けた変速
機において、前記ケース５の内部に共鳴型消音器１５を
設けて構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ケースの内部に少なく
とも一対の歯車を設けた変速機に係り、特に歯車の噛み
合いにより発生する騒音を低減するようにした変速機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】内部に歯車を有する変速機の騒音は、歯
車の噛み合いに起因する騒音が主成分である。従来、前
記歯車の噛み合いによる騒音を低減する対策として、
（１）歯車の噛み合いによる加振力を低減する、（２）
歯車の振動がケースに伝搬しにくいようにする等の技術
が提案されている。この技術としては、例えば特開昭６
０−９８２４５号公報等が挙げられる。

【０００３】前記（１），（２）の対策はそれなりに重
要であるが、歯車による伝達動力が大きい場合や、歯車
の精度が限界に達し、それ以上に上げられない場合等、
歯車自身の改良だけでは限界がある場合が多い。このよ
うな場合には、ケースの防音等が必要になる。

【０００４】前記ケースの防音対策として、例えば実開
昭６１−７３８６９号公報に記載の技術がある。これ
は、ケースの内側を遮音板で被覆するとともに、多数の
ポケットを形成している。しかし、この従来技術は特定
の周波数を遮音する役割を有するものではなく、比較的
高い周波数帯域の音を広く遮音しようとするもので、変
速機の騒音のように、特定の周波数の音を大幅に低減し
ようとする場合には、十分とは言えない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来技
術はそのいずれも低周波数の騒音の低減について配慮さ
れていない。したがって、ケースの内部の音圧が高く、
かつその周波数が吸音材等では遮音しにくい比較的低周
波数（１ｋＨｚ以下）の楽音性の音を十分に低減するこ
とができないという問題があった。

【０００６】換言すれば、従来技術では高周波数の騒音
については、これを低減することは比較的容易である
が、低周波数の騒音におけるきわだったピークの現われ
る騒音については、低減することが困難であった。その
理由は、高周波数の音における波長は短いが、低周波数
の音における波長は長いため、遮音機器における遮音層
の厚さを厚くする必要があるためである。遮音層を厚く
すると、遮音機器が大型化するため、ケースの内部の限
られたスペース内に設置しなければならない変速機等に
は採用できないという問題があり、設備費が増大する問
題もある。

【０００７】本発明の目的は、ケースの内部に設けられ
た歯車の噛み合い周波数の音を有効に低減でき、騒音が
小さくかつ大型化を回避し得る変速機を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的は、ケースの内
部に消音器を設けたことにより、達成される。

【０００９】前記目的は、前記消音器として、共鳴型の
消音器を用いたことによって、より良好に達成される。

【００１０】前記目的は、前記共鳴型の消音器における
共鳴の中心周波数を、歯車の噛み合い周波数に合わせた
ことによって、より一層良好に達成される。

【００１１】前記目的は、前記ケースの内部に、互いに
共鳴の中心周波数が異なる共鳴型の消音器を複数個設け
たことによって、さらに良好に達成される。

【００１２】また、前記目的は前記消音器を、ケースの
内部のコーナ部にフィットする形状に形成し固定したこ
とによって、より一層有効に達成される。

【００１３】さらに、前記目的は前記ケースの内部のコ
ーナ部を構成している二つの側壁を消音器の側壁として
利用し、前記コーナ部の二つの側壁にはさまれた辺に、
消音器の他の壁面を形成し、消音器を断面三角形に構成
したことによっても、達成される。

【００１４】そして、前記目的は前記ケースの壁面と、
消音器を構成している壁面との間に弾性部材を介装し、
ケースの内部に消音器を固定したことによって、より一
層良好に達成される。

【００１５】

【作用】本発明では、ケースの内部に設けられた消音器
により、前記ケースの内部の音圧を低減することができ
るので、ケースの外部への透過音を低減し、歯車の噛み
合いによる騒音を有効に低減することができる。

【００１６】また、本発明では消音器として、共鳴型の
消音器を用いているので、特定の周波数の音を低減で
き、楽音性の音を低減できる結果、歯車の噛み合いによ
って発生する騒音をより一層良好に低減することができ
る。

【００１７】さらに、本発明では共鳴型の消音器におけ
る共鳴の中心周波数を、歯車の噛み合い周波数に合わせ
ているので、噛み合い周波数成分の音が卓越している変
速機の歯車が発生する騒音を大幅に低減することができ
る。

【００１８】さらにまた、本発明では互いに共鳴の中心
周波数が異なる共鳴型の消音器を複数個設けているの
で、歯車の噛み合い１次成分以外にも大きなピークの騒
音レベルの音があった場合にも、そのピークの騒音レベ
ルの音も有効に低減することができる。

【００１９】また、本発明では消音器を、ケースの内部
のコーナ部にフィットする形状に形成し固定しているの
で、ケースのコーナ部のスペースを有効に活用すること
により、省スペース化を図ることができる。しかも、ケ
ースのコーナ部は音圧が高くなる場所であるため、その
音圧をより一層効率よく低減し、騒音をより一層効果的
に低減することが可能となる。

【００２０】さらに、本発明ではケースの内部のコーナ
部を構成している二つの側壁を消音器の側壁として利用
し、消音器を断面三角形に構成しているので、消音器の
構成部材を節減し、コストダウンを図ることができる
し、消音器をより一層小型化することが可能となる。

【００２１】そして、本発明ではケースの壁面と、消音
器の壁面との間に弾性部材を介装し、消音器を固定して
おり、弾性部材により、ケースから消音器へ伝わる振動
を吸収緩和できるので、消音器の構成部材の板厚を薄く
しても騒音低減機能の低下を防ぐことができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。

【００２３】図１〜図７は本発明の第１の実施例を示す
もので、図１は変速機全体の縦断面図、図２はこの第１
の実施例で使用している共鳴型の消音器（以下、「共鳴
型消音器」という。）の斜視図、図３はヘルムホルツ型
共鳴器の原理説明図、図４は変速機の騒音と周波数との
関係の一例を示す図、図５はこの第１の実施例で使用し
ている共鳴型消音器の減音特性を示す図、図６はこの第
１の実施例での変速機の騒音の周波数分析結果を示す
図、図７はこの第１の実施例における減音効果の実測例
を示す図である。

【００２４】これらの図に示す第１の実施例では、図１
に示すごとく、ケース５に互いに直交する方向に入力軸
１と出力軸２とが取り付けられている。

【００２５】前記入力軸１は、ケース５にラジアル軸受
６，７を介して支持されている。また、入力軸１の一端
部はカップリングを介して電動機やタービン等の回転駆
動源（いずれも図示せず）に連結され、他端部には小傘
歯車３が固定されている。

【００２６】前記出力軸２の一端部は、ケース５にラジ
アル軸受８により支持され、他端部は同ケース５にラジ
アル軸受９およびスラスト軸受１０を介して支持されて
いる。

【００２７】また、出力軸２の一端部にはカップリング
を介してポンプ等の負荷（いずれも図示せず）に連結さ
れている。さらに、出力軸２には前記小傘歯車３に噛み
合う大傘歯車４が固定されている。

【００２８】前記ケース５の内部における下方には、油
溜め１１と、油ポンプ１３とが設けられている。前記油
溜め１１には、潤滑油１２が収容されている。前記油ポ
ンプ１３は、歯車列１４を介して前記出力軸２に駆動連
結されており、一対をなす小傘歯車３および大傘歯車
４、ラジアル軸受６〜９およびスラスト軸受１０等に潤
滑油１２を供給するようになっている。

【００２９】前記ケース５の内部における上方には、図
１に示すように、共鳴型消音器１５が複数個設けられて
いる。各共鳴型消音器１５は、図２に示すように、ケー
ス５の内部におけるコーナ部にフィットする断面三角形
の五面体に形成され、内部に空洞１６が形成されてい
る。また、共鳴型消音器１５の周壁の一つには、空気出
入用の管路１７が設けられている。さらに、前記共鳴型
消音器１５は図１から分かるように、ケース５の内部に
おける上方のコーナ部に、管路１７をケース５の内部の
中心軸方向に向けて取り付けられている。共鳴型消音器
１５をケース５の内部における上方のコーナ部に取り付
けた理由は、ケース５の寸法と、歯車の噛み合い周波数
の兼ね合いで、気柱共鳴した場合を含めてケース５の内
部におけるコーナ部で音圧が特に高くなること、共鳴型
消音器１５に油がかかりにくいこと、省スペースを図り
得ること等による。

【００３０】ところで、前述のごとく、一つの空洞１６
と空気出入用の管路１７とを有して構成された共鳴型消
音器１５は、図３に示すヘルムホルツ型共鳴器に属す
る。このヘルムホルツ型共鳴器において、共鳴周波数ｆ
₀は空洞の容積Ｖ、管路の断面積Ｓ、管路の長さｌおよ
び音速ｃよりほぼ決まり、次の数１で求められる。

【００３１】

【数１】

【００３２】前記数１より、Ｖ，Ｓ，ｌを調整して共鳴
させたい周波数を決定する。本発明の第１の実施例で
は、管路の長さｌを図２に示すように、共鳴型消音器１
５を構成している壁板の板厚で取っているが、図３に示
すように、新たにパイプを付加して取ってもよい。

【００３３】そして、この第１の実施例では前記共鳴型
消音器１５の中心周波数を、主に小傘歯車３と大傘歯車
４の図４に示す噛み合い１次成分に合わせている。

【００３４】次に、前記第１の実施例にかかる変速機の
動作について説明する。

【００３５】電動機やタービン等の回転駆動源を駆動す
ると、その回転はカップリングを介して入力軸１に伝わ
り、ついで小傘歯車３から大傘歯車４に伝わり、出力軸
２を回転させる。これにより、入力軸１の回転に対して
出力軸２の回転は減速されるとともに、回転方向が変換
され、出力軸２に伝わる。この出力軸２の回転は、カッ
プリングを介して負荷側に伝わり、ポンプ等の負荷を駆
動する。

【００３６】このとき、小傘歯車３と大傘歯車４との噛
み合いにより、衝突音や振動音が発生する。この衝突音
や振動音の主成分は、図４に示すように、歯車の噛み合
い周波数（入力軸１の回転数×小傘歯車３の歯数）の１
次成分である。この歯車対の近傍で発生した音は、ケー
ス５の内部の音圧を高めるとともに、ケース５の外部に
透過し、耳障りな騒音となる。この透過音は、ケース５
の板厚を厚くすることにより、ある程度は遮音される
が、歯車対から伝達される振動によりケース５自体が振
動し、遮音効果が低減される。そのため、ケース５の内
部音を低減することが低騒音化には重要である。

【００３７】そこで、この第１の実施例ではケース５の
内部における上方のコーナ部に複数個の共鳴型消音器１
５を設けている。そして、前記共鳴型消音器１５の共鳴
の中心周波数を主に歯車の噛み合い周波数の１次成分に
合わせており、その減音特性は図５に示すようになる。

【００３８】その結果、図６に示すように、音圧の主な
ピークである歯車の噛み合い周波数成分の音圧が大幅に
低減されるので、ケース５の内部の音圧が低減されるこ
とになり、ケース５からの透過音も小さくなる。

【００３９】図７は共鳴型消音器１５の効果を示す。歯
車対の回転数を変えて騒音レベルを調べたところ、共鳴
型消音器１５の中心周波数を歯車の噛み合い周波数付近
に設定した場合に、特に噛み合い周波数成分の音圧レベ
ルの低減量が大きくなっていることが分かる。その結
果、オーバオールの騒音レベルも下がっている。

【００４０】また、この第１の実施例では共鳴型消音器
１５を、ケース５の内部における最も音圧の高くなるコ
ーナ部に設けているので、その音圧をより一層効率よく
低減し、騒音を低減することができる。

【００４１】また、共鳴型消音器１５を前記ケース５の
内部のコーナ部にフィットする形状に形成しているの
で、ケース５のコーナ部のスペースを有効に活用して省
スペース化を図ることができる。

【００４２】なお、この第１の実施例では、共鳴型消音
器１５に空気出入用の管路１７を１個設けるものに限ら
ず、複数個設けてもよい。また、共鳴型消音器１５の底
部に、油抜き用の穴を設けてもよい。さらに、共鳴型消
音器１５の共鳴の中心周波数を、図４に示す歯車の噛み
合い周波数の２次成分等、１次成分よりも大きい他の周
波数成分がある場合には、その大きい周波数成分に合わ
せてもよい。

【００４３】ついで、図８は本発明の第２の実施例を示
すもので、共鳴型消音器の一部斜視図である。

【００４４】この図８に示す第２の実施例では、前記第
１の実施例とは、共鳴型消音器の形状が異なっている。

【００４５】つまり、この第２の実施例では、共鳴型消
音器１８が板材１９をケース５の内部のコーナ部と同じ
形状のＬ字型に組み合わせて形成されている。前記板材
１９には、空気出入用の穴２０が規則的に多数設けられ
ている。

【００４６】そして、前記共鳴型消音器１８はケース５
の内部のコーナ部に、ケース５の側壁との間に隙間ｈを
おいて配置され、かつ弾性部材２１をはさんで固定され
ている。

【００４７】この第２の実施例において、共鳴型消音器
の共鳴周波数ｆ₀は穴の直径ｄ、穴のピッチｐ、板材の
板厚Ｌ₀、およびケースの側壁と板材間の隙間ｈとによ
り、次の数２により決まる。

【００４８】

【数２】

【００４９】ただし、Ｌ＝Ｌ₀＋０．８ｄ ａ＝π／４ｄ² Ｖ＝ｐ²ｈ である。また、他の諸元は前記数１と同様である。

【００５０】この第２の実施例によっても、ケース５の
内部の音圧を低減し、ケース５からの透過音を小さくす
ることができる。なお、この第２の実施例の他の構成お
よび作用については、前記第１の実施例と同様である。

【００５１】次に、図９は本発明の第３の実施例を示す
もので、要部の斜視図である。

【００５２】この図９に示す第３の実施例では、ケース
５の内部のコーナ部に、共鳴型消音器１５ａ，１５ｂ，
１５ｃが縦方向に重ねて固定されている。

【００５３】前記共鳴型消音器１５ａ，１５ｃは空気出
入用の管路１７が１個設けられていて、互いに共鳴の中
心周波数が同じである。これに対して、共鳴型消音器１
５ｂには管路１７が横方向に２個並べて設けられてい
て、断面積Ｓが異なっている。したがって、共鳴型消音
器１５ｂは他の共鳴型消音器１５ａ，１５ｃに対して、
共鳴の中心周波数が異なっている。

【００５４】この第３の実施例では、前述のごとく、共
鳴の中心周波数の異なる共鳴型消音器を複数個設けてい
るので、歯車の噛み合い１次成分以外にも大きなピーク
の騒音レベルの音であった場合でも、その音圧を低減
し、ケース５から外部への透過音を小さくすることがで
きる。周波数成分だけでなく、第２または第３のピーク
等がある場合には、その第２または第３のピーク等に対
しても消音域を設定することが可能となる。その結果、
ケース５内の歯車の噛み合い周波数成分だけではなく、
第２または第３のピーク等の騒音をも同様に低減するこ
とができる。

【００５５】また、この第３の実施例では管路１７の個
数で断面積Ｓを変えることにより、共鳴型消音器の共鳴
周波数を変えるようにしているが、他の寸法を変えるこ
とにより、共鳴周波数を変えるようにしてもよい。

【００５６】さらに、この第３の実施例において、図８
に示す第２の実施例の共鳴型消音器１８を用いてもよ
い。

【００５７】なお、この第３の実施例の他の構成，作用
については、前記第１の実施例と同様である。

【００５８】続いて、図１０は本発明の第４の実施例を
示すもので、要部の横断面図である。

【００５９】この図１０に示す第４の実施例では、ケー
ス５の内部におけるコーナ部の側壁を利用して、共鳴型
消音器が構成されている。

【００６０】つまり、ケース５の内部のコーナ部の側壁
５ａ，５ｂにはさまれた辺に、空気出入用の管路２４を
有する板材２３が取り付けられており、前記側壁５ａ，
５ｂと板材２３とにより内部が空洞２５で断面三角形の
共鳴型消音器２２が構成されている。前記板材２３の両
端部は、ケース５の前記側壁５ａ，５ｂに溶接２６等に
より固定されている。

【００６１】その結果、この第４の実施例では共鳴型消
音器の構成部材を節減し、コストダウンを図り得る外、
共鳴型消音器をより一層小型化することが可能となる。

【００６２】この第４の実施例の他の構成，作用につい
ては、前記第１の実施例と同様である。

【００６３】さらに、図１１は本発明の第５の実施例を
示すもので、要部の横断面図である。

【００６４】この図１１に示す第５の実施例では、ケー
ス５の内部のコーナ部に、弾性部材２７を介して共鳴型
消音器１５が固定されている。

【００６５】このように、第５の実施例ではケース５の
壁面と、共鳴型消音器１５の壁面との間に弾性部材２７
を介装しているので、この弾性部材２７の作用によりケ
ース５から共鳴型消音器１５へ伝わる振動を吸収緩和で
きる結果、共鳴型消音器１５の構成部材の板厚を薄くし
ても騒音低減機能の低下を防ぎ、騒音を小さくすること
ができる。

【００６６】この第５の実施例の他の構成および作用
は、前記第１の実施例と同様である。

【００６７】なお、本発明の前記各実施例とも、一対の
歯車が図１に示す傘歯車で構成されるものに限らず、例
えば平歯車で構成されているものにも適用できることは
勿論である。

【００６８】

【発明の効果】以上説明した本発明の請求項１記載の発
明によれば、ケースの内部に設けられた消音器により、
前記ケースの内部の音圧を低減することができるので、
ケースの外部への透過音を低減し、歯車の噛み合いによ
る騒音を有効に低減し得る効果がある。

【００６９】また、本発明の請求項２記載の発明によれ
ば、消音器として共鳴型消音器を用いているので、特定
の周波数の音を低減でき、楽音性の音を低減できる結
果、歯車の噛み合いによって発生する騒音をより一層良
好に低減し得る効果がある。

【００７０】さらに、本発明の請求項３記載の発明によ
れば、共鳴型消音器における共鳴の中心周波数を、歯車
の噛み合い周波数に合わせているので、噛み合い周波数
成分の音が卓越している変速機の歯車が発生する騒音を
大幅に低減し得る効果がある。

【００７１】さらにまた、本発明の請求項４記載の発明
によれば、互いに共鳴の中心周波数が異なる共鳴型消音
器を複数個設けているので、歯車の噛み合い１次成分以
外にも大きなピークの騒音レベルの音があった場合に
も、そのピークの騒音レベルの音も有効に低減し得る効
果がある。

【００７２】また、本発明の請求項５記載の発明によれ
ば、消音器をケースの内部のコーナ部にフィットする形
状に形成し固定しているので、ケースのコーナ部のスペ
ースを有効に活用することにより、省スペース化を図り
得る効果を有する外、ケースのコーナ部は音圧が高くな
る場所であるため、その音圧をより一層効率よく低減
し、騒音をより一層効果的に低減し得る効果もある。

【００７３】さらに、本発明の請求項６記載の発明によ
れば、ケースの内部のコーナ部を構成している二つの側
壁を消音器の側壁として利用し、消音器を断面三角形に
構成しているので、消音器の構成部材を節減し、コスト
ダウンを図ることができるし、消音器をより一層小型化
することができるという効果がある。

【００７４】そして、本発明の請求項７記載の発明によ
れば、ケースの壁面と、消音器の壁面との間に弾性部材
を介装して消音器を固定しており、弾性部材により、ケ
ースから消音器へ伝わる振動を吸収緩和できるので、消
音器の構成部材の板厚を薄くしても騒音低減機能の低下
を防ぎ、ケースからの透過音を小さくなし得る効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すもので、変速機全
体の縦断面図である。

【図２】第１の実施例で使用している共鳴型消音器の斜
視図である。

【図３】図２に示す共鳴型消音器の属するヘルムホルツ
型共鳴器の原理説明図である。

【図４】変速機の騒音と周波数との関係の一例を示す図
である。

【図５】第１の実施例で使用している共鳴型消音器の減
音特性を示す図である。

【図６】第１の実施例における変速機の騒音の周波数分
析結果を示す図である。

【図７】第１の実施例における減音効果の実測例を示す
図である。

【図８】本発明の第２の実施例を示すもので、共鳴型消
音器の一部斜視図である。

【図９】本発明の第３の実施例を示すもので、要部の斜
視図である。

【図１０】本発明の第４の実施例を示すもので、要部の
横断面図である。

【図１１】本発明の第５の実施例を示すもので、要部の
横断面図である。

【符号の説明】

１…変速機の入力軸、２…同出力軸、３…小傘歯車、４
…大傘歯車、５…ケース、１５…共鳴型消音器、１６…
共鳴型消音器の空洞、１７…同空気出入用の管路、１８
…共鳴型消音器、１９…共鳴型消音器を構成している板
材、２０…同空気出入用の穴、ｈ…ケースの側壁と共鳴
型消音器間の隙間、２１…ケースの側壁と共鳴型消音器
間に介装された弾性部材、１５ａ〜１５ｃ…共鳴の中心
周波数が異なる共鳴型消音器、５ａ，５ｂ…ケースの内
部におけるコーナ部の側壁、２２…共鳴型消音器、２３
…共鳴型消音器を構成している板材、２４…共鳴型消音
器の空気出入用の管路、２５…同空洞、２６…ケースの
側壁と共鳴型消音器間に介装された弾性部材。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケースの内部に、互いに噛み合う少なく
   とも一対の歯車を設けた変速機において、前記ケースの
   内部に消音器を設けたことを特徴とする変速機。
2. 【請求項２】 前記消音器として、共鳴型の消音器を用
   いたことを特徴とする請求項１記載の変速機。
3. 【請求項３】 前記共鳴型の消音器における共鳴の中心
   周波数を、歯車の噛み合い周波数に合わせたことを特徴
   とする請求項２記載の変速機。
4. 【請求項４】 前記ケースの内部に、互いに共鳴の中心
   周波数が異なる共鳴型の消音器を複数個設けたことを特
   徴とする請求項１記載の変速機。
5. 【請求項５】 前記消音器を、ケースの内部のコーナ部
   にフィットする形状に形成し固定したことを特徴とする
   請求項１〜４のいずれかに記載の変速機。
6. 【請求項６】 前記ケースの内部のコーナ部を構成して
   いる二つの側壁を消音器の側壁として利用し、前記コー
   ナ部の二つの側壁にはさまれた辺に、消音器の他の壁面
   を形成し、消音器を断面三角形に構成したことを特徴と
   する請求項１〜４のいずれかに記載の変速機。
7. 【請求項７】 前記ケースの壁面と、消音器を構成して
   いる壁面との間に弾性部材を介装し、ケースの内部に消
   音器を固定したことを特徴とする請求項１〜６のいずれ
   かに記載の変速機。