JPH10246314A - 歯車対のバックラッシュ除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サブギヤの回転中の撓みによって発生する二
次的な噛み合い騒音を低減する。 【解決手段】 ドリブンギヤ３とともにドライブギヤ２
に噛み合うサブギヤ８に予めリード修正と歯形修整とを
施す。リード修正量ａは、サブギヤ８の回転中の撓みに
伴って発生するリード誤差と同等の量とする。歯形修正
量は、歯面１０の歯たけ方向中央部とピッチ面との交線
付近が最大膨出量ｂとなるように歯面全体を弧状に膨ら
ませる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平行軸歯車の歯車
対におけるバックラッシュ除去装置、特に、はすば歯車
の歯車対のバックラッシュ除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】はすば歯車の歯車対のバックラッシュ除
去装置として図９，１０に示す構造のものが知られてい
る。図９，１０は自動車用マニュアルトランスミッショ
ンあるいは４輪駆動車のトランスファーに用いられてい
るタイプのもので、軸１と一体のドリブンギヤ（被動歯
車）３は相手側のドライブギヤ（駆動歯車）２に噛み合
っているとともに、ドリブンギヤ３に隣接して該ドリブ
ンギヤ３と同一歯形のはすば歯車あるいは平歯車タイプ
の薄板状のサブギヤ４が相対回転可能に設けられてい
る。そして、サブギヤ４は皿ばね５によって付勢されて
常にドリブンギヤ３に圧接している。なお、６は皿ばね
５を支えているブラケット、７はＣリングである。ま
た、サブギヤ４はドリブンギヤ３よりも歯数が１枚多く
設定されている。

【０００３】したがって、ドライブギヤ２とドリブンギ
ヤ３とが噛み合ったまま回転すると、双方の歯車２，３
の歯当たり箇所は図１０に示すようにＡ点となる一方、
ドリブンギヤ３とサブギヤ４とはその歯数差のために回
転速度差が生じる（サブギヤ４の回転はドリブンギヤ３
の回転よりも遅い）ことになる。また、サブギヤ４は皿
ばね５によりドリブンギヤ３に押し付けられているため
に両者の側面間には摩擦力が発生する。

【０００４】そして、この摩擦力と回転差のためにドラ
イブギヤ２とサブギヤ４との歯当たり箇所はＢ点とな
り、実質的にドライブギヤ２とドリブンギヤ３との間の
バックラッシュが零となって、両歯車２，３間の歯当た
り音すなわち噛み合い騒音が低減されることになる。

【０００５】ここで、図１１は上記のバックラッシュ除
去装置が適用されたパートタイム式４輪駆動車のトラン
スファーの例を示しており、カウンタギヤ２１の両側に
サブギヤ２２，２３がそれぞれ付設されている。

【０００６】上記のトランスファーには、Ｌ（ロー）／
Ｈ（ハイ）切換用カップリングスリーブ２４と、２（２
輪駆動）／４（４輪駆動）切換用カップリングスリーブ
２５とが設けられており、各カップリングスリーブ２
４，２５のシフト動作に応じて２輪（後輪）駆動（高
速）、４輪高速駆動、４輪低速駆動のいずれかに選択切
換可能となっている。

【０００７】すなわち、Ｌ／Ｈ切換用カップリングスリ
ーブ２４を図１１に示すニュートラル位置から左方向へ
シフト動作させると、そのカップリングスリーブ２４が
Ｌ／Ｈハブ２６とメインギヤ２７の双方に係合して、ト
ランスミッション側からメインギヤ２７に入力される回
転トルクがＬ／Ｈ切換用カップリングスリーブ２４とＬ
／Ｈハブ２６を介してメインシャフト２８に伝達され、
実質的にメインギヤ２７とメインシャフト２８とが直結
状態となってメインシャフト２８が高速回転駆動され
る。なお、この時にはカウンタギヤ２１は空転している
だけである。

【０００８】そして、２／４切換用カップリングスリー
ブ２５が図示の位置にあれば２輪駆動状態となり、他
方、カップリングスリーブ２５を図１１に示す位置から
右方向にシフト動作させれば、スプロケット２９，３０
とドライブチェーン３１を介して、メインシャフト２８
とともにスプロケット３０と一体のフロントドライブシ
ャフト３２が回転駆動されて、４輪高速駆動状態とな
る。

【０００９】また、Ｌ／Ｈ切換用カップリングスリーブ
２４を図１１に示すニュートラル位置から右方向へシフ
ト動作させると、そのカップリングスリーブ２４がＬ／
Ｈハブ２６とローギヤ３３の双方に係合する。これによ
り、メインギヤ２７に入力される回転トルクがカウンタ
ギヤ２１を介してローギヤ３３に伝達され、さらにその
ローギヤ３３からカップリングスリーブ２４およびＬ／
Ｈハブ２６を介してメインシャフト２８に伝達されて減
速されることにより、４輪低速駆動状態となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記の図９，１０に示
したサブギヤ４はドライブギヤ２とドリブンギヤ３との
間のトルク伝達には直接寄与していないものの、常にド
ライブギヤ２と噛み合っていることには変わりはなく、
そのために、サブギヤ４が付加されていることに基づく
噛み合い騒音の発生が新たな問題となる。

【００１１】より詳しくは、ドライブギヤ２とドリブン
ギヤ３との間のバックラッシュ除去と同時に両者の間の
噛み合い騒音を低減するには、サブギヤ４を支えている
皿ばね５のばね定数をある程度大きくする必要がある
が、ばね定数が大きくなるとそれに応じてドリブンギヤ
３とサブギヤ４との間の摩擦力が増大するとともに、ド
ライブギヤ２とサブギヤ４との間に発生するスラスト力
とも相俟って、図１２に示すように、薄板状のサブギヤ
４が外側に撓むいわゆる倒れ現象が発生する。その結
果、上記のようなサブギヤ４の倒れ現象や歯形加工誤差
との相乗効果によってサブギヤ４と相手側歯車であるド
ライブギヤ２との間の噛み合いが急激に悪化し、両者の
間で二次的な噛み合い騒音が発生するという問題があ
る。

【００１２】その一方、上記のような二次的な噛み合い
騒音の対策として、例えば特開平６−１４７２９７号公
報に示されているように、上記のドリブンギヤ３に相当
する歯車にクラウニングを施すとともに、同じく上記の
ドライブギヤ２に相当する歯車にはクラウニングを施さ
ないようにしたものも提案されているが、少なくともド
ライブギヤ２とサブギヤ４との噛み合いによって生ずる
二次的な噛み合い騒音に対しては必ずしも有効な対応策
とはなり得ないものである。

【００１３】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、サブギヤ方式のバックラッシュ除去装置に
おいて、サブギヤとそのサブギヤが噛み合うことになる
相手側の歯車との間の噛み合い騒音を効果的に低減し得
る構造を提供しようとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、平行軸歯車の歯車対のうち、いずれか一方の歯車と
同一軸線上に位置するように該一方の歯車と同一歯形を
有する薄板状のサブギヤを相対回転可能に並設するとと
もに、このサブギヤを一方の歯車に押し付ける弾性手段
もしくはサブギヤと一方の歯車とを互いに逆方向に付勢
する弾性手段を設け、前記一方の歯車とサブギヤとの回
転位相差によりその一方の歯車と他方の歯車との間のバ
ックラッシュを除去するようようにした装置において、
歯車回転中におけるサブギヤの撓みに伴うリード誤差に
応じて、予めサブギヤの歯形にリード修正を施したこと
を特徴としている。

【００１５】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明におけるサブギヤのリード修正量が１０〜２０μ
ｍであることを特徴としている。

【００１６】請求項３に記載の発明は、請求項１また２
に記載の発明におけるサブギヤに歯形修整を施して、歯
面とピッチ面との交線付近が最大膨出量となるように歯
面全体を弧状に膨らませたことを特徴としている。

【００１７】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明におけるところの歯形修整による最大膨出量が５
〜１５μｍであることを特徴としている。

【００１８】したがって、請求項１に記載の発明では、
一方の歯車との間の摩擦力あるいはその一方の歯車のス
ラスト力によってサブギヤが倒れ現象を生じたとして
も、その倒れ現象を生じた歯形のリード変化分だけ予め
リード修正を施してあるために、実質的に倒れ現象を生
じたときに最適な噛み合わせとなって、サブギヤと相手
側の歯車との間の噛み合い騒音を低減できることにな
る。

【００１９】この場合のリード修正量は請求項２に記載
の発明のように１０〜２０μｍであることが望ましい。
その理由は、１０μｍ未満では二次的な噛み合い騒音の
低減効果が乏しく、また２０μｍを越えるとサブギヤと
相手側歯車との間の噛み合いがかえって悪化し、サブギ
ヤ本来の機能を発揮し得なくなるためである。

【００２０】そして、請求項３に記載の発明のように、
サブギヤについての上記のリード修正に加えて歯形修整
を施し、歯面の歯たけ方向での中央部が凸形状となるよ
うに歯面全体を膨らませることにより、例えばサブギヤ
がねじれながら倒れ現象を生じた場合のように、圧力角
方向にサブギヤの撓みによる影響があらわれたとして
も、噛み合いの悪化を招きにくく、結果的にサブギヤと
相手側歯車との噛み合い位置の変動が小さくなる。

【００２１】この場合、上記の歯形修整による最大膨出
量は、請求項４に記載の発明のように５〜１５μｍであ
ることが望ましい。その理由は、５μｍ未満では歯形修
整を施した効果が乏しく、また１５μｍを越えると歯当
たり箇所がピッチ線（点）のみとなり、逆に噛み合いが
悪化するためである。

【００２２】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、サブギ
ヤの倒れ現象に伴うリード誤差の発生を考慮し、サブギ
ヤの歯形について予め上記のリード誤差分だけリード修
正を施すようにしたことから、たとえサブギヤが倒れ現
象を生じたとしてもサブギヤと相手側歯車との噛み合い
は良好なものとなり、そのサブギヤと相手側歯車との間
の二次的な噛み合い騒音を効果的に低減でき、特に請求
項２に記載の発明のように、リード修正量を１０〜２０
μｍとすることにより、上記の二次的な噛み合い騒音の
低減効果が一段と顕著となる効果がある。

【００２３】また、請求項３に記載の発明によれば、サ
ブギヤについて上記のリード修正に加えて歯形修整を施
して、実質的に歯面の歯たけ方向中央部が凸形状となる
ように歯面全体を膨らませたことにより、圧力角方向で
の倒れ現象の影響による噛み合いの悪化、すなわち倒れ
現象の影響による噛み合いの位置の変動が少なく、二次
的な噛み合い騒音の低減とともにサブギヤと相手側歯車
との噛み合いが安定化し、特に請求項４に記載の発明の
ように、歯形修整による最大膨出量を５〜１５μｍとし
たことにより、上記の二次的な噛み合い騒音の低減と噛
み合いの安定化効果が一段と顕著となる効果がある。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の代表的な実施の形
態を示す図であって、軸１、ドライブギヤ２、ドリブン
ギヤ３、サブギヤ８および皿ばね５等の基本的な構造は
図９，１０に示した従来のものと同一であるものの、サ
ブギヤ８がはすば歯車であってかつその歯形にリード修
正と歯形修整とを施した点で従来のものと異なってい
る。

【００２５】すなわち、本実施の形態では、ドリブンギ
ヤ３が右ねじれのはすば歯車である点を考慮し、サブギ
ヤ８として同じく右ねじれのはすば歯車タイプのものを
採用する一方、図９〜１２でも説明したように、サブギ
ヤ８が倒れ現象を生じた場合にはそれに応じてリード誤
差が発生することから、図１の（Ｂ）に示すように、サ
ブギヤ８の歯形９に上記のリード誤差分に相当する修正
量ａだけ予めリード誤差補正を加えた形状としてある。

【００２６】さらに、上記のサブギヤ８がねじれながら
倒れ現象を生じた場合には、上記の撓みによる悪影響が
サブギヤ８の圧力角方向にもあらわれることが予想され
ることから、図１の（Ｂ）に示すように、サブギヤ８の
歯面１０とピッチ面との交線付近での膨出量ｂが最大と
なるように、各歯面１０全体を弧状に膨出させた形状と
してある。なお、図１の（Ｂ）のＴは従来の歯形であ
る。

【００２７】ここで、上記のドライブギヤ２とドリブン
ギヤ３との回転中におけるサブギヤ８の撓み量（倒れ
量）はドリブンギヤ３とサブギヤ８との間の摩擦トルク
から推定することができ、この推定計算値と実験値とを
比較検証して推定計算値に補正を加えた上、この補正後
の推定計算値をサブギヤ８のリード誤差に換算してリー
ド誤差値を算出する。このリード誤差値は、直径が１０
０ｍｍ程度で板厚が１．６ｍｍ程度のサブギヤの場合に
は１０〜２０μｍである。

【００２８】そして、上記のサブギヤ８の倒れ現象に伴
って例えばプラス方向に１０〜２０μｍ程度のリード誤
差が生ずるものとすれば、サブギヤ８の歯切加工時に逆
にマイナス方向に１０〜２０μｍ程度、望ましくはａの
値として１５μｍ程度のリード修正をサブギヤ８の歯形
９に予め施してある。

【００２９】この場合、リード修正量ａを１０μｍ未満
にした場合には、噛み合い騒音の低減への寄与が小さ
く、また２０μｍを越えるとドライブギヤ２とサブギヤ
８との噛み合いがかえって悪化し、サブギヤ８本来の機
能が十分に得られないことが本発明者の実験により判明
している。

【００３０】また、上記の歯形修整による最大膨出量ｂ
は５〜１５μｍ、望ましくは１０μｍ程度とする。最大
膨出量ｂが５μｍ未満では歯形修整を施した効果がほと
んどなく、また１５μｍを越えると歯当たり箇所がピッ
チ線（点）のみとなってかえって噛み合いが悪化する。

【００３１】さらに、本実施の形態におけるサブギヤ８
の板厚は１．６ｍｍ〜４．０ｍｍ程度とし、ホブ盤によ
る超低速高精度歯切加工を行うことで必要な歯形精度を
有するサブギヤ８を得ることができる。

【００３２】したがって、本実施の形態によれば、図１
２に示すようなサブギヤ８の倒れによって生ずるリード
誤差を補正するべく、図１，２に示すようにそのリード
誤差に応じたリード修正量ａを予めサブギヤ８の歯形９
に施してあることから、図２に示すようにドライブギヤ
２およびドリブンギヤ３の静止時にはドライブギヤ２に
対するサブギヤ８の噛み合いが適切でなくとも、図３に
示すように、ドライブギヤ２およびドリブンギヤ３の回
転運動に伴ってサブギヤ８が倒れを生じた場合には、上
記のリード修正のためにドライブギヤ２とサブギヤ８と
の噛み合いが良好なものとなって、そのドライブギヤ２
とサブギヤ８との噛み合い騒音が低減することになる。

【００３３】これに対して、従来のサブギヤ４の場合に
は、図４に示すように、ドライブギヤ２およびドリブン
ギヤ３の静止時にはドライブギヤ２に対するサブギヤ４
の噛み合いが適切であっても、図５に示すように、ドラ
イブギヤ２およびドリブンギヤ３の回転運動に伴ってサ
ブギヤ４が倒れを生じると、先に述べたようにリード誤
差のためにドライブギヤ２とサブギヤ４との噛み合いが
悪くなる。

【００３４】図６は、バックラッシュ除去装置を図１１
に示したトランスファーに適用し、その騒音レベルを振
動加速度としてとられた場合の図であって、本発明によ
る騒音レベルの低減効果が顕著にあらわれていることが
容易に理解できる。

【００３５】また、上記のサブギヤ８にはリード修正に
加えて歯面全体を膨らませるべく歯形修整を施してある
ため、例えばサブギヤ８の回転中にそのサブギヤ８がね
じれながら倒れ現象を生じた場合に、圧力角方向への撓
み変形による悪影響を最小限におさえて、歯当たりの悪
化すなわち噛み合いの悪化を防止することができる。

【００３６】より詳しくは、図７に示した従来例のよう
に、サブギヤ４に歯形修整を施してない場合には、サブ
ギヤ４のねじれに伴ってドライブギヤ２との間の噛み合
い位置が点Ｑ₁から点Ｑ₂へと大きく変動する。なお、Ｐ
₁はねじれ発生時に歯形位置を示し、Ｐ₂はねじれが発生
していない場合の歯形位置を示している。

【００３７】これに対して、図８に示すように、サブギ
ヤ８に歯形修整を加えて歯面全体を膨らませることによ
り、サブギヤ８にねじれが発生したとしても噛み合い位
置の変動は点Ｑ₁₁から点Ｑ₁₂へとごくわずか変動するに
すぎない。これによって、サブギヤ８の撓みに伴う噛み
合いの悪化やそれに伴う騒音の発生を未然に防止できる
ようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的な実施の形態を示す図で、
（Ａ）はその要部拡大断面図、（Ｂ）はサブギヤの歯形
の斜視図。

【図２】図１のＸ₁−Ｘ₁線に沿う噛み合い部でのリード
方向の歯形形状を示すであって、歯車静止時の断面図。

【図３】図１のＸ₁−Ｘ₁線に沿う噛み合い部でのリード
方向の歯形形状を示すであって、歯車回転時の断面図。

【図４】図９のＸ₂−Ｘ₂線に沿う噛み合い部でのリード
方向の歯形形状を示すであって、歯車静止時の断面図。

【図５】図９のＸ₂−Ｘ₂線に沿う噛み合い部でのリード
方向の歯形形状を示すであって、歯車回転時の断面図。

【図６】従来技術と本発明との噛み合い騒音レベルの違
いを示す説明図。

【図７】図９に示す従来技術でのサブギヤの撓み発生前
と撓み発生時との噛み合い位置の変化を示す要部拡大断
面図。

【図８】図１の（Ａ）に示すサブギヤの撓み発生前と撓
み発生時との噛み合い位置の変化を示す要部拡大断面
図。

【図９】従来のバックラッシュ除去装置の一例を示す要
部拡大断面図。

【図１０】図９の作動説明図。

【図１１】バックラッシュ除去装置が適用される４輪駆
動車のトランスファーの断面図。

【図１２】図９に示す装置のサブギヤが撓み変形したと
きの説明図。

【符号の説明】

２…ドライブギヤ ３…ドリブンギヤ ５…皿ばね（弾性手段） ８…サブギヤ ９…歯形 １０…歯面 ａ…リード修正量 ｂ…歯形修整の最大膨出量

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平行軸歯車の歯車対のうちいずれか一方
   の歯車と同一軸線上に位置するように該一方の歯車と同
   一歯形を有する薄板状のサブギヤを相対回転可能に並設
   するとともに、このサブギヤを一方の歯車に押し付ける
   弾性手段もしくはサブギヤと一方の歯車とを互いに逆方
   向に付勢する弾性手段を設け、前記一方の歯車とサブギ
   ヤとの回転位相差によりその一方の歯車と他方の歯車と
   の間のバックラッシュを除去するようにした装置におい
   て、 歯車回転中におけるサブギヤの撓みに伴うリード誤差に
   応じて、予めサブギヤの歯形にリード修正を施したこと
   を特徴とする歯車対のバックラッシュ除去装置。
2. 【請求項２】 前記リード修正量が１０〜２０μｍであ
   ることを特徴とする請求項１記載の歯車対のバックラッ
   シュ除去装置。
3. 【請求項３】 前記サブギヤに歯形修整を施して、歯面
   とピッチ面との交線付近が最大膨出量となるように歯面
   全体を弧状に膨らませたことを特徴とする請求項１また
   は２記載の歯車対のバックラッシュ除去装置。
4. 【請求項４】 歯形修整による最大膨出量が５〜１５μ
   ｍであることを特徴とする請求項３記載の歯車対のバッ
   クラッシュ除去装置。