JPH0771565A

JPH0771565A - ロジックス・ピニオンギヤ及びこれを用いた車両用パワーユニット

Info

Publication number: JPH0771565A
Application number: JP21553993A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Masaoka; 祥史正岡
Original assignee: Fuji Kiko Co Ltd
Current assignee: Jtekt Column Systems Corp
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 1995-03-17

Abstract

(57)【要約】【目的】ロジックスギヤを用いた耐久性の高いピニオ
ンギヤ及びこれを用いた車両用パワーユニットを提供す
る。【構成】歯部４ａとその軸部４ｂをそれぞれ別途に形
成し、それらの一方に形成した圧入部材４を他方に形成
した圧入用孔穴４に圧入嵌合して連結した円弧歯形系線
接触歯車からなるロジックス・ピニオンギヤを構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はロジックス・ピニオン
ギヤ及びこれを用いた車両用パワーユニットに関し、特
にリクライニング装置、シートスライド装置、パワーウ
インドー装置又はワイパー装置等の駆動源として用いら
れるものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両に搭載されるリクライニン
グ装置、シートスライド装置、パワーウインドー装置の
駆動源としては手動の他に電動モーターが用いられ、し
かも、それと減速機構を共に組み込んだ車両用パワーユ
ニットとして製造され、その車両用パワーユニットをリ
クライニング装置等の組み立て現場において組み付ける
こととしている。

【０００３】この車両用パワーユニットは、電動モータ
ーの出力軸にウオーム軸を軸着し、このウオーム軸に噛
合するウォームホイールと、このウォームホイールに軸
着したシャフトに軸着した減速歯車とを回転可能に収納
したアルミダイカスト等の減速機ケースを電動モーター
と一体に連結して構成しており、必要な出力の種類によ
って電動モーターの規模が異なるために大小様々の形状
がある。

【０００４】ところで、車両用パワーユニットは出来る
だけ小型コンパクトであることが望ましいが、電動モー
ターの小型コンパクト化は物理的に限界に達していると
いっても過言でないから、減速機ケースを出来るだけ小
型コンパクト化することが残された課題である。減速機
ケースの小型コンパクト化については、ギヤを従来一般
的なインボリュート歯形のものを用いている限りにおい
ては、これまた現状においては、殆ど物理的に限界に達
しているといってよい。

【０００５】すなわち、電動モーターの出力は歯車を介
して伝達されるが、その歯車はインボリュート歯形で形
成されている。インボリュート歯形の長所としては、組
付け時の中心距離に誤差があっても、正しく回転ができ
ること、工具の製作が容易であること、歯形の精度測定
が容易であること等が挙げられる。また、短所として
は、凸面どうしの噛合であるために面圧強度が低いこ
と、ピッチ点以外では滑り接触となるため、摩耗に対し
ては弱い歯形であるといわれている。

【０００６】しかしながら、インボリュート歯形の欠点
は、負荷の限界以上の負荷を要求されるときに、それに
応えることができないために、小型コンパクトな構成が
達成できず、一般的に大型化する。すなわち、インボリ
ュート歯形は、これが成り立つ歯数が限られており、歯
数が７枚程度が限界となる。そのため、ピニオンギヤの
径は一定限度以上に小さくすることができない。したが
って減速比を余り大きくできず、そのために車両用パワ
ーユニットとして用いる場合、減速機構が大きくなり、
したがって容積や重量ともに大型化せざるを得ない面が
ある。また、インボリュート歯形の場合、歯形の強度
上、歯車の熱処理が必要である。

【０００７】そこで、現在、インボリュート歯形に代わ
る円弧歯形系歯車としてロジックスギヤが提供されてい
る。ロジックスギヤとは円弧歯形系線接触歯車の通称で
あるが、このロジックスギヤを用いて減速機構を形成す
れば、ピニオンギヤの最小歯数が少なくなり、より大き
な減速比が得られ、したがって減速機構の小型コンパク
ト化が可能となる。また、歯形の強度上、熱処理を廃止
できる。このロジックスギヤは、凸面と凹面の線接触で
相対曲率が小さく、面圧強度、耐摩耗性に優れるという
特長があるが、高速回転で振動騒音が発生し易いという
欠点がある。なお、ロジックスギヤは、図８に示したよ
うに、出力歯車４Ａが全部で例えば６枚の歯部４ａを有
し、また、これと噛合する被駆動側の入力歯車１３Ａが
全部で例えば５０枚の歯部１３ａを有して構成されてい
る。この所謂ロジックス平歯車は、歯形曲線の曲率が歯
タケ方向に周期的に増減する連続且つ微分可能な函数で
あることを特徴とする歯車であり、特公平２−１５７４
３号公報に掲載された公知の歯車である。

【０００８】また、このロジックスギヤの概要を、小守
勉氏の論文(１９９０年発行の機械設計誌)から引用すれ
ば、図９に示したように、基準ラック歯形は、ピッチ線
Ｐ.Ｌとの交点に対して点対称になるよう配置される。
点対称とすることにより、歯元部は凹面に、歯末部は凸
面になる。この基準ラック歯形は、連続して微小区間に
区切られたインボリュート曲線から構成され、実線で示
したｍｎ間が区切られた数番目（ｉ番目）のインボリュ
ート曲線の詳細を示している。ｍｓ間は、Ｏgtを中心と
する半径Ｇtの基礎円からできるインボリュート曲線
で、ｓｎ間は、Ｏg'tを中心とする半径Ｇ1の基礎円から
できるインボリュート曲線である。歯形上のｍｎ点にお
ける曲率中心は、ピッチ線上に位置するようになってい
る。ｍｎ間の長さは、圧力角のパラメータである角度デ
ルタの大きさにより調整される。

【０００９】図１０は、微小区間に区切られたインボリ
ュート曲線が、接続されていく過程を示す図である。破
曲線部は前述のｍｎにつながるインボリュート曲線であ
る。この前後の破曲線が、ｍ点若しくはｎ点に接続する
条件は、ｍ点或いはｎ点で曲率半径が等しく、その中心
がピッチ線上にあることである。また、基礎円半径Ｇｔ
の大きさは圧力角の関数とし、ＧtからＧt+2に変わる。
図のｎ’点でも曲率中心がピッチ線上にあり、以後この
パターンを繰り返し、ラック歯形を形成していく。

【００１０】図１１は前述の原理にしたがって描いた基
準ラック歯形である。斜線は小区間に区切られたインボ
リュート曲線の接合点の曲率半径を示している。図から
も判るように、歯形の曲率中心がピッチ線上に多数存在
している。このラック歯形をラック工具（ホブ歯形）に
置き換えて考えてみると、このラック工具により歯切り
された歯車は、ピッチ円上に歯形の曲率中心が多数存在
することになる。したがって、一対の歯車の噛合におい
ては、全接続点で相対曲率が０であり、凹面と凸面との
かみあいとなる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ピニオ
ンギヤの歯数を少なくすると、相手側のギヤの回転数を
従来通り保つためには、ピニオンギヤの回転数を上げな
ければならないが、そうするとピニオンギヤの軸部の周
速が早くなり、ピニオンギヤ歯数減少により軸径が細く
なるほか、熱処理をしていないので、従来に比べ、耐久
性において非常に不利である。

【００１２】そこで、この発明は、ロジックスギヤを用
いた耐久性の高いピニオンギヤ及びこれを用いた車両用
パワーユニットを提供する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明のロジックス・
ピニオンギヤは、円弧歯形系線接触歯車からなる歯部と
その軸部とをそれぞれ略同径にて一体形成したことを特
徴とする。

【００１４】また、円弧歯形系線接触歯車からなる歯部
とその軸部とをそれぞれ別途に形成し、それらの一方に
形成した圧入部材を他方に形成した圧入用孔穴に圧入嵌
合して連結したことを特徴とする。そして、前記軸部の
端部に歯部側で鍔部を一体形成したことを特徴とする。

【００１５】さらに、この発明の車両用パワーユニット
は、電動モーターを減速機ケースに連結して電動モータ
ーの出力軸と連動する回転車に出力歯車を設け、該出力
歯車を被駆動側の入力歯車と噛合させる車両用パワーユ
ニットにおいて、前記出力歯車及び入力歯車を円弧歯形
系線接触歯車で構成し、かつ、前記出力歯車は円弧歯形
系線接触歯車からなる歯部とその軸部とをそれぞれ略同
径にて一体形成してなることを特徴とする。

【００１６】また、電動モーターを減速機ケースに連結
して電動モーターの出力軸と連動する回転車に出力歯車
を設け、該出力歯車を被駆動側の入力歯車と噛合させる
車両用パワーユニットにおいて、前記出力歯車及び入力
歯車を円弧歯形系線接触歯車で構成し、かつ、前記出力
歯車は円弧歯形系線接触歯車空なる歯部とその軸部とを
それぞれ別途に形成し、かつ、それらの一方に形成した
圧入部材を他方に形成した圧入用孔穴に圧入嵌合して連
結したことを特徴とする。

【００１７】

【作用】ロジックス・ピニオンギヤは、歯数にかかわり
なく軸径を設定でき、軸径を太くして面圧を減少できる
ので、耐久性が向上する。

【００１８】ロジックスギヤを車両用パワーユニットに
採用したので、モジュールが小さくなり、ロジックスギ
ヤを収納する減速機ケースのみならず、電動モーターま
でも小型コンパクト化できる。

【００１９】

【実施例】以下にこの発明をリクライニング装置に実施
した例で説明する。図１及び図２に示したように、この
発明にかかる車両用パワーユニット１は、透孔２を設け
た減速機ケース３に、出力歯車４を有する回転軸と連結
された回転車としての減速歯車５と、その減速歯車５に
噛合するウォーム軸６が電動モーター７の出力軸８と継
手９，１０を介して回転可能に連結して収納されてい
る。電動モーター７は減速機ケース３に連結固定されて
いる。減速機ケース３はアルミダイカスト、樹脂等から
なり、ボルトを挿通するための透孔１１，１２を有して
いる。出力歯車４には入力歯車１３が噛合し、これら出
力歯車４と入力歯車１３はそれぞれ円弧歯形系線接触歯
車（ロジックスギヤ）からなる。

【００２０】出力歯車４は以下のように構成される。す
なわち、図３に示す第１例では、円弧歯形系線接触歯車
からなる歯部４ａと軸部４ｂを略同一径にして形成した
ものである。歯部４ａの最小歯数は３枚でも４枚でもよ
いが、軸部４ｂとの間に鍔部４ｃを介在させることによ
り、相手側のギヤとの摺接部を形成する。

【００２１】図４に示す第２例では、歯部４ａと、鍔部
４ｃを有する軸部４ｂとを別々に形成して、歯部４ａに
は圧入用孔穴として軸孔４ｄを形成するとともに、その
軸孔４ｄに圧入する嵌合突起４ｅを圧入部材として鍔部
４ｃに突出形成してある。軸孔４ｄと嵌合突起４ｅの断
面形状は小判型、欠円形若しくは多角形のいずれでもよ
い。

【００２２】図５に示す第３例では、歯部４ａに圧入部
材として嵌合突起４ｇを一体形成する一方、鍔部４ｃを
有する軸部４ｂにこの嵌合突起４ｇを圧入する圧入用孔
穴として穴４ｈを穿設したものである。嵌合突起４ｇと
穴４ｈの断面形状は小判型、欠円形若しくは多角形のい
ずれでもよい。

【００２３】図６に示す第４例は、歯部４ａの圧入部材
としての軸部４ｉを長く一体形成し、軸部４ｂにこの軸
部４ｉを圧入する圧入用孔穴として透孔４ｊを全長にわ
たり穿設したものである。軸部４ｉと透孔４ｊの断面形
状は小判型、欠円形若しくは多角形のいずれでもよい。

【００２４】かくして、軸部４ｂの径は歯部４ａの径と
少なくとも同じかそれ以上にすることができる。そこ
で、このような出力歯車４によると、これに噛合する相
手側のギヤの歯数を従来と同一とするなら、歯部４ａの
径の減少により少なくとも出力歯車４を収納する減速機
ケース３の一部が小型コンパクト化できる。

【００２５】また、相手側のギヤの歯数を従来よりも減
少できるならば、歯部４ａ及び相手側のギヤの両方の径
がそれぞれ減少できるので、出力歯車４を収納する減速
機ケース３の一部のみならず、相手側のギヤを収納する
減速機ケースの一部までもが小型コンパクト化できるこ
とになる。

【００２６】したがって、ロジックスギヤを用いた車両
用パワーユニット１と従来の車両用パワーユニット１ａ
との形状を比較すると、図７に示したように、電動モー
ター７の軸方向長さは電動モーター７ａの約半分に短縮
されるとともに（ａ）、断面形状が一回り小さくなり
（ｂ）、減速機ケース３は減速機ケース３ａと形状が異
なるとともに、肉厚が薄く（ｃ）なっている。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したこの発明によれば、ロジッ
クス・ピニオンギヤは歯部と軸部の径を略同一とする
か、又は、圧入部材を圧入用孔穴に圧入することによ
り、軸部の径を太くできるため、軸径の面圧の低下がで
き、耐久性の向上が図れる。したがって、ピニオンギヤ
歯数減少により軸径が細くなり、かつ、熱処理をしてい
ないことによる耐久性の不足を十分カバーでき、車両用
パワーユニットに円弧歯形系線接触歯車を採用すること
が可能となった。

【００２８】また、円弧歯形系線接触歯車はインボリュ
ート平歯車に比べ強度が約２倍であるため、インボリュ
ート平歯車と同一条件で使用する場合、歯幅（板厚）を
約４０パーセント薄くでき、また、同じ歯幅（板厚）だ
と熱処理が廃止できるために、コスト低減ができ、さら
に、モジュールを小さくでき、歯車の小型軽量化及びコ
スト低減ができる。

【００２９】そして、円弧歯形系線接触歯車はインボリ
ュート平歯車に比べ、ピニオンの歯数減少が可能となる
から、減速比を大きくでき、車両用パワーユニットの電
動モーターの小型軽量化及びコスト低減ができる。ま
た、電動モーターが小さくなると、車両用パワーユニッ
トの減速機構の伝達トルクも小さくなり、強度的に減速
機内部の歯車のモジュールを小さくできるために、減速
機構の小型軽量化も可能となり、結果として車両用パワ
ーユニット全体としての一層の小型コンパクト化ができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる車両用パワーユニットの一部
断面平面図。

【図２】図１の側面図。

【図３】ロジックス・ピニオンギヤの第１例を示す正面
図（Ａ）、左側面図（Ｂ）、右側面図（Ｃ）及び縦断正
面図（Ｄ）。

【図４】ロジックス・ピニオンギヤの第２例を示す正面
図（Ａ）、左側面図（Ｂ）、右側面図（Ｃ）及び分解縦
断正面図（Ｄ）。

【図５】ロジックス・ピニオンギヤの第３例を示す正面
図（Ａ）、左側面図（Ｂ）、分解縦断正面図（Ｃ）、分
解左側面図（Ｄ）及び分解右側面図（Ｅ）。

【図６】ロジックス・ピニオンギヤの第４例を示す正面
図（Ａ）、左側面図（Ｂ）、分解縦断正面図（Ｃ）、分
解左側面図（Ｄ）及び分解右側面図（Ｅ）。

【図７】この発明にかかる車両用パワーユニットと従来
例の比較説明図で（ａ）は平面図、（ｂ），（ｃ）は側
面図。

【図８】この発明に用いるロジックスギヤの歯形を示す
歯形図。

【図９】ロジックス歯形理論の説明図。

【図１０】ロジックス歯形理論の説明図。

【図１１】ロジックス歯形理論の説明図。

【符号の説明】

１…車両用パワーユニット２…透孔３…減速機ケース４…出力歯車４ａ…歯部（円弧歯形系線接触歯車）４ｂ，４ｉ…軸部４ｃ…鍔部４ｄ…軸孔（圧入用孔穴）４ｅ…嵌合突起（圧入部材）４ｈ…穴（圧入用孔穴）４ｊ…透孔（圧入用孔穴）５…歯車６…ウォーム軸７…電動モーター８…出力軸９，１０…継手１３…入力歯車

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円弧歯形系線接触歯車からなる歯部とそ
の軸部とをそれぞれ略同径にて一体形成したことを特徴
とするロジックス・ピニオンギヤ。
【請求項２】円弧歯形系線接触歯車からなる歯部とそ
の軸部とをそれぞれ別途に形成し、それらの一方に形成
した圧入部材を他方に形成した圧入用孔穴に圧入嵌合し
て連結したことを特徴とするロジックス・ピニオンギ
ヤ。
【請求項３】軸部の端部に歯部側で鍔部を一体形成し
たことを特徴とする請求項１又は２に記載のロジックス
・ピニオンギヤ。
【請求項４】電動モーターを減速機ケースに連結して
電動モーターの出力軸と連動する回転車に出力歯車を設
け、該出力歯車を被駆動側の入力歯車と噛合させる車両
用パワーユニットにおいて、前記出力歯車及び入力歯車
を円弧歯形系線接触歯車で構成し、かつ、前記出力歯車
は円弧歯形系線接触歯車からなる歯部とその軸部とをそ
れぞれ略同径にて一体形成してなることを特徴とする車
両用パワーユニット。
【請求項５】電動モーターを減速機ケースに連結して
電動モーターの出力軸と連動する回転車に出力歯車を設
け、該出力歯車を被駆動側の入力歯車と噛合させる車両
用パワーユニットにおいて、前記出力歯車及び入力歯車
を円弧歯形系線接触歯車で構成し、かつ、前記出力歯車
は円弧歯形系線接触歯車空なる歯部とその軸部とをそれ
ぞれ別途に形成し、かつ、それらの一方に形成した圧入
部材を他方に形成した圧入用孔穴に圧入嵌合して連結し
たことを特徴とする車両用パワーユニット。