WO2018047329A1 - フェースギア伝達装置 - Google Patents

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WO2018047329A1
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face gear
pinion
tooth
transmission device
pressure angle
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Inventor
幸司 熊谷
憲一 其輪
森川　邦彦
敦之 隼田
Original Assignee
日産自動車株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/08—Profiling

Definitions

  • the present invention relates to a face gear transmission device including a face gear and a pinion engaged therewith.
  • Patent Document 1 As a conventional face gear transmission device, for example, there is one described in Patent Document 1.
  • the face gear transmission device described in Patent Document 1 has a configuration in which a tooth profile correction surface that reduces concentration of load due to meshing with the face gear is provided on at least one tooth surface in the rotational direction of the pinion.
  • the tooth profile correction surface is formed such that the tooth thickness is thin at the radially outer portion of the face gear and thick at the radially inner portion.
  • the tooth profile correction surface shares the meshing load while the meshing with the face gear proceeds, and reduces the concentration of the load due to the meshing that occurs in the center portion in the tooth width direction.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems, and it is possible to increase the tooth width of the face gear and the pinion while suppressing the undercut and the tip of the tooth of the face gear.
  • An object of the present invention is to provide a face gear transmission device capable of realizing improvement in surface strength.
  • a face gear transmission device includes a face gear and a pinion that engages with the face gear, and an end portion of the pinion corresponding to the outer peripheral portion of the face gear serves as an outer end portion, and an inner peripheral portion of the face gear.
  • the end of the corresponding pinion is the inner end, and the pinion has a tooth profile that changes the pressure angle or dislocation coefficient on the reference circle (pitch circle) in the tooth width direction from the inner end to the outer end.
  • the face gear transmission device is characterized in that the pressure angle or the dislocation coefficient on the inner end side of the pinion is relatively larger than the pressure angle or the dislocation coefficient on the outer end side.
  • the pressure angle is an angle formed by a line connecting the center of the pinion and the pitch point (intersection of the reference circle and the tooth surface) and a tangent line with the tooth surface passing through the pitch point. Change on the reference circle in the width direction.
  • the dislocation coefficient is a coefficient when the position of an arbitrary pressure angle is shifted in the radial direction of the pinion, and this coefficient is increased or decreased in the tooth width direction of the pinion. As a result, the dislocation coefficient changes on the reference circle in the tooth width direction of the pinion.
  • the face gear transmission device adopts the above-described configuration, and can suppress the undercut and tip of the face gear, and can increase the tooth width of the face gear and the pinion, thereby improving the tooth surface strength. Improvements can be realized.
  • the face gear transmission device shown in FIG. 1 includes a face gear F having an annular tooth row and a pinion P that engages with the face gear F, and both rotation center lines are substantially orthogonal to each other.
  • the pinion P of this face gear transmission device is a spur gear.
  • the end corresponding to the outer peripheral portion Fa of the face gear F is defined as the outer end portion Pa
  • the pinion P corresponds to the inner peripheral portion Fb of the face gear F. Let the end be an inner end Pb.
  • the pinion P changes the pressure angle or dislocation coefficient on the reference circle (pitch circle) Cs in the tooth width direction (arrow A) from the inner end Pb to the outer end Pa. It has a tooth shape.
  • the pinion P in this embodiment has a tooth profile in which the pressure angle on the reference circle Cs is changed in the tooth width direction A, and the pressure angle ⁇ b on the inner end Pb side is the pressure on the outer end Pa side. It is relatively larger than the angle ⁇ a.
  • the tooth profile shown with a dotted line in FIG. 2 is a comparative example of a pinion having a certain tooth profile in the tooth width direction A, and the drawings described later are also the same.
  • the reference circle Cs is common in the tooth width direction A as indicated by a one-dot chain line on the tooth surface.
  • the pressure angles ⁇ a and ⁇ b are angles formed by a line L1 connecting the center of the pinion P and the pitch point (intersection of the reference circle Cs and the tooth surface) B and a tangent L2 between the tooth surface passing through the pitch point B. .
  • This pressure angle changes continuously and smoothly in the tooth width direction A.
  • the pressure angle may be changed stepwise in the tooth width direction A.
  • the tooth tip thickness Ta of the outer end portion Pa is more relative to the tooth tip thickness Tb of the inner end portion Pb.
  • the thickness of the tooth tip continuously changes.
  • the tooth shape of the face gear F shown in FIG. 3 is created so as to mesh with the tooth shape of the pinion P.
  • the face gear of the comparative example shown in FIG. 4 corresponds to a conventional pinion, that is, a pinion whose tooth thickness is thin at the outer end and thick at the inner end.
  • the face gear of this embodiment shown in FIG. 5 is created corresponding to the pinion P shown in FIG.
  • the face gear of the comparative example shown in FIG. 4 has an undercut in which the tooth root is swept at the inner peripheral portion Fb indicated by the solid line due to the tooth shape of the pinion when trying to increase the tooth width without changing the gear ratio. C is generated, and a tooth tip D where the tooth tip surface becomes smaller at the outer peripheral portion Fa indicated by a small dotted line is generated.
  • the tooth profile changes greatly in the inner peripheral portion Fb indicated by a solid line, the central portion Fc indicated by a large dotted line, and the outer peripheral portion Fa indicated by a small dotted line. As a result, it is difficult to increase the tooth width of the gear pair, and the tooth surface strength cannot be improved.
  • the face gear F of the present embodiment shown in FIG. 5 suppresses the undercut at the inner peripheral portion Fb indicated by the solid line. Moreover, since the pressure angle of the outer end portion Pa of the pinion P is relatively small, it is easy to secure the tooth tip surface at the outer peripheral portion Pa indicated by the small dotted line, and the tooth surface sharpness can be suppressed.
  • the change in the tooth profile is small at the inner peripheral portion Fb indicated by a solid line, the central portion Fc indicated by a large dotted line, and the outer peripheral portion Fa indicated by a small dotted line.
  • the face gear transmission device can increase the tooth width of the face gear F and the pinion P while suppressing undercut and tip sharpness of the face gear F, thereby improving the tooth surface strength. Can do.
  • FIG. 6 is a view for explaining a second embodiment of the face gear transmission device of the present invention.
  • the pinion P shown in the drawing is a reference circle (in the tooth width direction A from the inner end Pb to the outer end Pa).
  • the pitch circle has a tooth profile in which the dislocation coefficient on Cs is changed.
  • the pinion P has a tooth profile in which the dislocation coefficient on the reference circle Cs is changed in the tooth width direction A, and the displacement coefficient on the inner end Pb side is greater than the displacement coefficient on the outer end Pa side. Is also relatively large.
  • the tooth tip thickness Ta of the outer end portion Pa is relatively smaller than the tooth tip thickness Tb of the inner end portion Pb. In the tooth width direction A, the thickness of the tooth tip continuously changes.
  • the dislocation coefficient is a coefficient for shifting the position of an arbitrary pressure angle (for example, a pressure angle of 20 degrees) in the radial direction of the pinion P, and this coefficient is increased or decreased in the tooth width direction A of the pinion P. As a result, the dislocation coefficient changes on the reference circle Cs in the tooth width direction A of the pinion P.
  • FIG. 7 is a graph illustrating changes in the pressure angle and the dislocation coefficient.
  • the pressure angle and the dislocation coefficient of the pinion P are set to be large at the inner end portion Pb and smaller at the outer end portion Pa.
  • the pressure angle and the dislocation coefficient may be continuously changed as indicated by a thin dotted line in the tooth width direction A from the inner end Pb to the outer end Pa, or may be changed stepwise (anomaly) as indicated by a solid line. May be changed.
  • region which arises in the outer peripheral part Fa can be avoided.
  • the tooth width of the face gear F and the pinion P can be increased while suppressing the undercut and tip of the tooth of the face gear F, as in the previous embodiment. Improvement of tooth surface strength can be realized. Further, the face gear transmission device has an assembly error in the tooth width direction A of the pinion P by changing the pressure angle or the dislocation coefficient in the tooth width direction A continuously or stepwise on the reference circle Cs. However, local contact of the tooth surface can be avoided to prevent a decrease in tooth surface strength.
  • the pinion P shown in FIG. 8 has a tooth profile in which the pressure angle or dislocation coefficient on the reference circle Cs is changed in the tooth width direction A from the inner end Pb to the outer end Pa, and the inner end Pb
  • the pressure angle or dislocation coefficient on the side is relatively larger than the pressure angle or dislocation coefficient on the outer end Pa side.
  • the pressure angle or the dislocation coefficient changes stepwise in the tooth width direction A, and a central region Ac in which at least one of the pressure angle or the dislocation coefficient is constant is formed in the center of the tooth width direction A.
  • the thickness Tc of the tooth tip is constant.
  • the thickness Ta of the tooth tip of the outer end portion Pa is relatively smaller than other portions, and the thickness of the tooth tip increases gradually from the outer end portion Pa to the central region Ac. It has an outer end region Aa. Further, in the pinion P, the thickness Tb of the tooth tip of the inner end portion Pb is relatively larger than other portions, and the thickness of the tooth tip gradually decreases while reaching the central region Ac from the inner end portion Pb. It has an inner end region Ab. That is, in the pinion P, the pressure angle or the dislocation coefficient changes as shown by the solid line in FIG.
  • the face gear transmission device provided with the above-described pinion P can increase the tooth width of the face gear F and the pinion P while suppressing the undercut and tip of the tooth of the face gear F as in the previous embodiment. It is possible to improve the tooth surface strength. Further, the face gear transmission device is provided with a central region Ac in which at least one of the pressure angle and the dislocation coefficient is constant in the center of the tooth width direction A, whereby the tooth width direction A of the pinion P with respect to the tooth surface strength. Assembling errors can be made insensitive.
  • the face gear transmission device when there is an assembly error in the tooth width direction A of the pinion P, if the tooth shape in the tooth width direction A of the pinion P is different, the tooth surface is affected by the assembly error, and the tooth surface contacts There is a concern that the tooth surface strength is reduced. Therefore, the face gear transmission device is provided with a central region Ac in which the tooth shape does not change at the center in the tooth width direction A of the pinion P, so that even if the assembly position is shifted in the tooth width direction A, the pinion P and the face gear Since the relative tooth shape of F does not change, it becomes insensitive to the assembly error in the tooth width direction A, and the reduction of the tooth surface strength can be suppressed.
  • the face gear transmission device makes it possible to more reliably provide local contact when an assembly error occurs by continuously changing the tooth shape in the outer end area Aa and the inner end area Ab. It can be avoided.
  • the tooth widths of the face gear F and the pinion P are increased while suppressing undercutting and tipping of the toothing of the face gear F, as in the previous embodiment. It is possible to improve the tooth surface strength. Further, the face gear transmission device suppresses the amount of change in the pressure angle in the tooth width direction A of the pinion P by making the tooth height Ha of the outer end portion Pa relatively larger than the tooth height Hb of the inner end portion Pb. On the other hand, the occurrence of undercut at the inner peripheral Fb portion of the face gear F can be suppressed.
  • the tooth height Ha of the outer peripheral portion Fa is relatively larger than the tooth height Hb of the inner peripheral portion Fb.
  • the tooth height continuously increases gradually from the inner peripheral portion Fb to the outer peripheral portion Fa, but the tooth height is increased toward the outer peripheral end Fa starting from a position in the middle of the tooth width direction A. It may be increased gradually.
  • the face gear F is suitable for combination with the pinion P described in the first to fourth embodiments, and can suppress the tip of the outer peripheral portion Fa.
  • the face gear transmission device provided with the above face gear F increases the tooth width of the face gear F and the pinion P while suppressing undercut and tip sharpness of the face gear F as in the previous embodiment. Can improve tooth surface strength.
  • the curved dotted line shown in the figure is a contact line with the pinion P, and moves in the direction indicated by the arrow in the figure as the meshing progresses (gear rotation).
  • the face gear F has a tooth height Ha of the outer peripheral portion Fa larger than that of a comparative face gear partially shown by a dotted line in the drawing, that is, a face gear having a constant tooth height in the tooth width direction.
  • the meshing range with the pinion P is expanded by the amount, and the meshing rate can be increased. Thereby, the face gear F can reduce the variation of the length of the contact line, and the noise performance is improved in addition to the improvement of the tooth surface strength.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a differential device to which the face gear transmission device described in the above embodiments is applied.
  • a pair of side gears 13 and 13 opposed to each other are disposed between the ring gear 11 and the differential case 12 combined therewith, and two pinions 14 and 14 engaged with the side gears 13 and 13 are arranged. Is arranged.
  • the ring gear 11 is provided with one side gear 13 coaxially with the axle hole 15, engages with a gear of a propeller shaft (not shown), and connects one axle attached to the axle hole 15 and the side gear 13.
  • the differential case 12 includes the other side gear 13 coaxially with the axle hole 16, and connects the other axle attached to the axle hole 16 and the side gear 13.
  • Each pinion 14 is rotatably held by a respective pinion shaft 17, 17 provided in the differential case 12.
  • the face gear transmission mechanism in the differential device is a pinion 14 in which the face gear F is the side gear 13 and the pinion P is engaged with the side gear 13.
  • the differential device transmits the rotation of the propeller shaft to the left and right axles, and changes the rotation of the left and right axles when the vehicle turns.
  • the face gear transmission device prevents the sliding surface between the differential case 12 and the outer end portion Pa of the pinion P (14) from being seized. That is, since the differential device as a whole rotates around the axle during traveling of the vehicle, a centrifugal force (arrow Q) acts on each pinion P (14) in the outward direction.
  • the tooth shape of the pinion P (14) is different and is more than the tooth shape of the outer end portion Pa. Since the tooth shape of the inner end portion Pb is large, a thrust force (arrow R) is generated in the pinion P (14) in the inner direction. As a result, the face gear transmission device cancels the centrifugal force (arrow Q) in the outer direction with the thrust force (arrow R) in the reverse direction, and the sliding surface between the differential case 12 and the outer end portion Pa of the pinion P (14). To prevent burn-in.
  • the configuration of the face gear transmission device according to the present invention is not limited to the above embodiments, and the details of the configuration can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention. Further, the pinion and the face gear constituting the face gear transmission device can be manufactured by a cutting method using an NC machine, a forging method, or the like.

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Abstract

フェースギアＦとこれに係合するピニオンＰとを備え、フェースギアＦの外周部Ｆａに対応するピニオンＰの端部を外端部Ｐａとすると共に、フェースギアＦの内周部Ｆｂに対応するピニオンＰの端部を内端部Ｐｂとし、ピニオンＰが、内端部Ｐｂから外端部Ｐａに至る歯幅方向Ａにおいて、基準円Ｃｓ上の圧力角を変化させた歯形を有しており、内端部Ｐｂ側の圧力角θｂが、外端部Ｐａ側の圧力角θａよりも相対的に大きいフェースギア伝達装置とし、フェースギアＦのアンダーカットや歯先尖りを抑制しつつ、フェースギアＦ及びピニオンＰの歯幅を大きくして歯面強度の向上を実現する。

Description

フェースギア伝達装置
　本発明は、フェースギアとこれに係合するピニオンとを備えたフェースギア伝達装置に関するものである。
　従来のフェースギア伝達装置としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載のフェースギア伝達装置は、ピニオンの少なくとも回転方向一側の歯面において、フェースギアとの噛み合いによる荷重の集中を軽減させる歯形修正面を設けた構成である。歯形修正面は、歯厚が、フェースギアの径方向外側部で薄く、径方向内側部で厚くなるように形成されている。これにより、歯形修正面は、フェースギアとの噛み合いが進行する間に、噛み合いの荷重を分担し、歯幅方向中央部に生じる噛み合いによる荷重の集中を軽減させる。
日本国特開２００８－９５７７４号公報
　しかしながら、上記したような従来のフェースギア伝達装置にあっては、ピニオンの歯厚が、外側部で薄く且つ内側部で厚いことから、変速比を変えずにギア対の歯幅を大きくしようとすると、フェースギアに不具合が生じる。すなわち、ギア対の歯幅を大きくすると、フェースギアの内周部に、歯元がえぐれた状態になるアンダーカットが生じ、外周部に、歯先面が小さくなる歯先尖りが生じるのである。
　このため、従来のフェースギア伝達装置では、フェースギア及びピニオンの歯幅を大きくすることが困難で、歯面強度の向上を図ることができないという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。
　本発明は、上記従来の課題を解決するために成されたものであって、フェースギアのアンダーカットや歯先尖りを抑制しつつ、フェースギア及びピニオンの歯幅を大きくすることができ、歯面強度の向上を実現することができるフェースギア伝達装置を提供することを目的としている。
　本発明に係わるフェースギア伝達装置は、フェースギアとこれに係合するピニオンとを備え、フェースギアの外周部に対応するピニオンの端部を外端部とすると共に、フェースギアの内周部に対応するピニオンの端部を内端部とし、ピニオンが、内端部から外端部に至る歯幅方向において、基準円（ピッチ円）上の圧力角又は転位係数を変化させた歯形を有している。そして、フェースギア伝達装置は、ピニオンの内端部側の圧力角又は転位係数が、外端部側の圧力角又は転位係数よりも相対的に大きいことを特徴としている。
　上記の構成において、圧力角は、ピニオンの中心とピッチ点（基準円と歯面との交点）とを結ぶ線と、ピッチ点を通る歯面との接線とが成す角度であり、ピニオンの歯幅方向において基準円上で変化させる。また、転位係数は、任意の圧力角の位置をピニオンの半径方向にずらす際の係数であり、この係数をピニオンの歯幅方向において増減させる。これにより、転位係数は、ピニオンの歯幅方向において基準円上で変化する。
　本発明に係わるフェースギア伝達装置は、上記構成を採用したことにより、フェースギアのアンダーカットや歯先尖りを抑制しつつ、フェースギア及びピニオンの歯幅を大きくすることができ、歯面強度の向上を実現することができる。
本発明のフェースギア伝達装置の第１実施形態を説明する斜視図である。 ピニオンの歯形を説明する斜視図である。 フェースギアを説明する斜視図である。 従来のフェースギアの歯形を示す説明図である。 第１実施形態のフェースギアの歯形を示す説明図である。 第２実施形態におけるピニオンの歯形を説明する斜視図である。 圧力角及び転位係数の変化を説明するグラフである。 第３実施形態におけるピニオンの歯形を説明する斜視図である。 第４実施形態におけるピニオンの歯形を説明する斜視図である。 第５実施形態におけるフェースギアの歯形を説明する斜視図である。 本発明のフェースギア伝達装置の第６実施形態として、差動装置を説明する断面図である。
〈第１実施形態〉
　図１に示すフェースギア伝達装置は、環状の歯列を有するフェースギアＦと、これに係合するピニオンＰとを備えており、双方の回転中心線が実質的に直交する構成である。このフェースギア伝達装置のピニオンＰは、平歯車であり、以下の説明では、フェースギアＦの外周部Ｆａに対応する端部を外端部Ｐａとし、フェースギアＦの内周部Ｆｂに対応する端部を内端部Ｐｂとする。
　上記のピニオンＰは、図２に示すように、内端部Ｐｂから外端部Ｐａに至る歯幅方向（矢印Ａ）において、基準円（ピッチ円）Ｃｓ上の圧力角又は転位係数を変化させた歯形を有している。この実施形態におけるピニオンＰは、歯幅方向Ａにおいて、基準円Ｃｓ上の圧力角を変化させた歯形を有しており、内端部Ｐｂ側の圧力角θｂが、外端部Ｐａ側の圧力角θａよりも相対的に大きいものになっている。なお、図２中に点線で示す歯形は、歯幅方向Ａに一定の歯形を有するピニオンの比較例であり、後記する図面も同様である。さらに、基準円Ｃｓは、歯面に１点鎖線で示す如く歯幅方向Ａに共通している。
　圧力角θａ，θｂは、ピニオンＰの中心とピッチ点（基準円Ｃｓと歯面との交点）Ｂとを結ぶ線Ｌ１と、ピッチ点Ｂを通る歯面との接線Ｌ２とが成す角度である。この圧力角は、歯幅方向Ａに連続的に滑らかに変化している。なお、圧力角は、歯幅方向Ａに段階的に変化させても構わない。
　また、図示例のピニオンＰは、上記の圧力角θａ，θｂの設定に加えて、外端部Ｐａの歯先の厚さＴａを、内端部Ｐｂの歯先の厚さＴｂよりも相対的に小さいものとしており、歯幅方向Ａにおいて、歯先の厚さが連続的に変化している。
　図３に示すフェースギアＦは、上記ピニオンＰの歯形に噛み合うように歯形が創成される。ここで、図４に示す比較例のフェースギアは、従来のピニオン、すなわち歯厚が外端部薄く且つ内端部で厚いピニオンに対応するものである。また、図５に示す本実施形態のフェースギアは、図２に示すピニオンＰに対応して創成されたものである。
　図４に示す比較例のフェースギアは、変速比を変えずに歯幅を大きくしようとすると、ピニオンの歯形の都合により、実線で示す内周部Ｆｂで歯元がえぐれた状態になるアンダーカットＣが生じると共に、小点線で示す外周部Ｆａで歯先面が小さくなる歯先尖りＤが生じる。このフェースギアは、実線で示す内周部Ｆｂ、大点線で示す中央部Ｆｃ、及び小点線で示す外周部Ｆａにおいて、夫々の歯形が大きく変化する。その結果、ギア対の歯幅を大きくすることが困難であり、歯面強度の向上を図ることができない。
　これに対して、図５に示す本実施形態のフェースギアＦは、ピニオンＰの内端部Ｐｂの圧力角θｂが相対的に大きいので、実線で示す内周部Ｆｂでのアンダーカットを抑制することができ、また、ピニオンＰの外端部Ｐａの圧力角が相対的に小さいので、小点線で示す外周部Ｐａで歯先面を確保し易くなり、歯面尖りを抑制することができる。このフェースギアＦは、実線で示す内周部Ｆｂ、大点線で示す中央部Ｆｃ、及び小点線で示す外周部Ｆａにおいて、夫々の歯形の変化が小さくなる。
　これにより、上記フェースギア伝達装置は、フェースギアＦのアンダーカットや歯先尖りを抑制しつつ、フェースギアＦ及びピニオンＰの歯幅を大きくすることができ、歯面強度の向上を実現することができる。
〈第２実施形態〉
　図６は、本発明のフェースギア伝達装置の第２実施形態を説明する図であって、図示のピニオンＰは、内端部Ｐｂから外端部Ｐａに至る歯幅方向Ａにおいて、基準円（ピッチ円）Ｃｓ上の転位係数を変化させた歯形を有している。この際、ピニオンＰは、歯幅方向Ａにおいて、基準円Ｃｓ上の転位係数を変化させた歯形を有しており、内端部Ｐｂ側の変位係数が、外端部Ｐａ側の変位係数よりも相対的に大きいものになっている。
　また、図示例のピニオンＰは、上記の転位係数の設定に加えて、外端部Ｐａの歯先の厚さＴａを、内端部Ｐｂの歯先の厚さＴｂよりも相対的に小さいものとしており、歯幅方向Ａにおいて、歯先の厚さが連続的に変化している。
　転位係数は、任意の圧力角（例えば圧力角２０度）の位置をピニオンＰの半径方向にずらす際の係数であり、この係数をピニオンＰの歯幅方向Ａにおいて増減させる。これにより、転位係数は、ピニオンＰの歯幅方向Ａにおいて基準円Ｃｓ上で変化する。
　ここで、図７は、圧力角及び転位係数の変化を説明するグラフである。ピニオンＰの圧力角及び転位係数は、内端部Ｐｂで大きく、外端部Ｐａで小さくなるように設定する。この際、圧力角及び転位係数は、内端部Ｐｂから外端部Ｐａに至る歯幅方向Ａにおいて、細点線で示す如く連続的に変化させても良いし、実線で示す如く段階的（変則的）に変化させても良い。また、連続的変化と段階的変化とを組み合わせても良い。これにより、フェースギアの内周部Ｆｂで生じるアンダーカット領域や、外周部Ｆａで生じる歯先尖り領域を回避することができる。
　上記のフェースギア伝達装置にあっても、先の実施形態と同様に、フェースギアＦのアンダーカットや歯先尖りを抑制しつつ、フェースギアＦ及びピニオンＰの歯幅を大きくすることができ、歯面強度の向上を実現することができる。また、フェースギア伝達装置は、基準円Ｃｓ上において、圧力角又は転位係数を歯幅方向Ａに連続的若しくは段階的に変化させることにより、ピニオンＰの歯幅方向Ａの組み付け誤差があった場合でも、歯面の局部当たりを回避して、歯面強度の低下を阻止し得る。
〈第３実施形態〉
　図８に示すピニオンＰは、内端部Ｐｂから外端部Ｐａに至る歯幅方向Ａにおいて、基準円Ｃｓ上の圧力角又は転位係数を変化させた歯形を有しており、内端部Ｐｂ側の圧力角又は転位係数が、外端部Ｐａ側の圧力角又は転位係数よりも相対的に大きい。そして、ピニオンＰは、圧力角又は転位係数が、歯幅方向Ａに段階的に変化しており、歯幅方向Ａの中央に、圧力角又は転位係数の少なくとも一方が一定である中央領域Ａｃを有している。この中央領域Ａｃは、歯先の厚さＴｃが一定である。
　また、ピニオンＰは、外端部Ｐａの歯先の厚さＴａが、他の部位よりも相対的に小さく、外端部Ｐａから中央領域Ａｃに至る間に、歯先の厚さが漸増する外端領域Ａａを有している。さらに、ピニオンＰは、内端部Ｐｂの歯先の厚さＴｂが、他の部位よりも相対的に大きく、内端部Ｐｂから中央領域Ａｃに至る間に、歯先の厚さが漸減する内端領域Ａｂを有している。つまり、ピニオンＰは、圧力角又は転位係数が、図７中の実線で示すように変化している。
　上記のピニオンＰを備えたフェースギア伝達装置は、先の実施形態と同様に、フェースギアＦのアンダーカットや歯先尖りを抑制しつつ、フェースギアＦ及びピニオンＰの歯幅を大きくすることができ、歯面強度の向上を実現することができる。また、フェースギア伝達装置は、歯幅方向Ａの中央に、圧力角又は転位係数の少なくとも一方が一定である中央領域Ａｃを設けることにより、歯面強度に対して、ピニオンＰの歯幅方向Ａの組み付け誤差を鈍感にすることができる。
　つまり、フェースギア伝達装置では、ピニオンＰの歯幅方向Ａの組み付け誤差がある場合、ピニオンＰの歯幅方向Ａの歯形状が異なると、その組み付け誤差の影響を受けて、歯面がエッジ当たりし易くなり、歯面強度が低下する懸念がある。そこで、フェースギア伝達装置は、ピニオンＰの歯幅方向Ａの中央に、歯形状の変化がない中央領域Ａｃを設けることで、歯幅方向Ａに組み付け位置がずれても、ピニオンＰとフェースギアＦの相対歯形状が変化しないので、歯幅方向Ａの組み付け誤差に鈍感になり、歯面強度の低下を抑制できる。
　また、フェースギア伝達装置は、図７及び図８に示す如く、外端領域Ａａ及び内端領域Ａｂにおいて歯形状を連続的に変化させることにより、組み付け誤差が発生した際の局部当たりをより確実に回避し得るものとなる。
〈第４実施形態〉
　図９に示すピニオンＰは、歯幅方向Ａにおいて圧力角又は転位係数を変化させることに加えて、外端部Ｐａの歯丈Ｈａが、内端部Ｐｂの歯丈Ｈｂよりも相対的に大きいものになっている。図示例のピニオンＰでは、内端部Ｐｂから外端部Ｐａにかけて歯丈が連続的に漸増している。
　上記のピニオンＰを備えたフェースギア伝達装置にあっても、先の実施形態と同様に、フェースギアＦのアンダーカットや歯先尖りを抑制しつつ、フェースギアＦ及びピニオンＰの歯幅を大きくすることができ、歯面強度の向上を実現することができる。また、フェースギア伝達装置は、外端部Ｐａの歯丈Ｈａを、内端部Ｐｂの歯丈Ｈｂよりも相対的に大きくすることで、ピニオンＰの歯幅方向Ａの圧力角変化量を抑えつつ、フェースギアＦの内周Ｆｂ部のアンダーカットの発生を抑制することができる。
〈第５実施形態〉
　図１０に示すフェースギアＦは、外周部Ｆａの歯丈Ｈａが、内周部Ｆｂの歯丈Ｈｂよりも相対的に大きいものとなっている。図示例のフェースギアＦでは、内周部Ｆｂから外周部Ｆａにかけて歯丈が連続的に漸増しているが、歯幅方向Ａの途中の位置を起点にして外周端Ｆａに向けて歯丈を漸増させてもよい。
　上記のフェースギアＦは、第１～第４の実施形態で説明したピニオンＰとの組み合わせに好適であり、外周部Ｆａの歯先尖りを抑制することができる。上記のフェースギアＦを備えたフェースギア伝達装置は、先の実施形態と同様に、フェースギアＦのアンダーカットや歯先尖りを抑制しつつ、フェースギアＦ及びピニオンＰの歯幅を大きくすることができ、歯面強度の向上を実現することができる
　また、図１０に示すフェースギアＦにおいて、図中に示す湾曲点線は、ピニオンＰとの接触線であり、噛み合いの進行（ギヤの回転）により図中矢印で示す方向に移動する。この際、フェースギアＦは、図中に点線で一部を示す比較例のフェースギア、すなわち歯幅方向に歯丈が一定であるフェースギアに比べて、外周部Ｆａの歯丈Ｈａを大きくした分だけピニオンＰとの噛み合い範囲が拡大され、噛み合い率を大きくすることができる。これにより、フェースギアＦは、接触線の長さの変動を小さくすることができ、歯面強度の向上に加えてノイズ性能も向上する。
〈第６実施形態〉
　図１１は、上記各実施形態で説明したフェースギア伝達装置を適用した差動装置を説明する図である。差動装置は、リングギア１１と、これに組み合わせたデフケース１２との間に、相対向する一対のサイドギア１３，１３を配置すると共に、両サイドギア１３，１３に係合する２つのピニオン１４，１４を配置している。
　リングギア１１は、車軸孔１５と同軸上に一方のサイドギア１３を備え、図示しないプロペラシャフトの歯車に係合すると共に、車軸孔１５に取り付けた一方の車軸とサイドギア１３とを連結する。デフケース１２は、車軸孔１６と同軸上に他方のサイドギア１３を備えを備え、車軸孔１６に取り付けた他方の車軸とサイドギア１３とを連結する。各ピニオン１４は、デフケース１２に設けた夫々のピニオンシャフト１７，１７により回転自在に保持されている。
　上記差動装置におけるフェースギア伝達機構は、フェースギアＦがサイドギア１３であると共に、ピニオンＰがサイドギア１３に係合するピニオン１４である。差動装置は、周知のように、プロペラシャフトの回転を左右の車軸に伝達し、車両が旋回する際に左右の車軸の回転を変化させる。
　ここで、上記フェースギア伝達装置は、デフケース１２とピニオンＰ（１４）の外端部Ｐａとの摺動面の焼き付き防止を実現する。つまり、差動装置は、車両の走行中、全体が車軸回りに回転するので、各ピニオンＰ（１４）には、外側方向に遠心力（矢印Ｑ）が作用する。
　これに対し、上記フェースギア伝達装置では、図２，６，８及び９に示すように、歯幅方向Ａにおいて、ピニオンＰ（１４）の歯形状が異なり、外端部Ｐａの歯形状よりも内端部Ｐｂの歯形状が大きいので、ピニオンＰ（１４）には、内側方向にスラスト力（矢印Ｒ）が発生する。これにより、フェースギア伝達装置は、外側方向の遠心力（矢印Ｑ）を逆向きのスラスト力（矢印Ｒ）でキャンセルし、デフケース１２とピニオンＰ（１４）の外端部Ｐａとの摺動面の焼き付きを未然に阻止する。
　本発明に係わるフェースギア伝達装置は、その構成が上記各実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の細部を適宜変更することが可能である。また、フェースギア伝達装置を構成するピニオンやフェースギアは、ＮＣマシンによる切削加工や、鍛造等の方法により製造することができる。
　Ａ　歯幅方向
　Ａａ　中央領域
　Ｃｓ　基準円
　Ｆ　フェースギア
　Ｆａ　フェースギアの外周部
　Ｆｂ　フェースギアの内周部
　Ｈａ，Ｈｂ　歯丈
　Ｐ　ピニオン
　Ｐａ　ピニオンの外端部
　Ｐｂ　ピニオンの内端部
　θａ，θｂ　圧力角
　１２　サイドギア（フェースギアＦ）
　１４　ピニオン（ピニオンＰ）

Claims (7)

  1. 　フェースギアとこれに係合するピニオンとを備え、
    　フェースギアの外周部に対応するピニオンの端部を外端部とすると共に、フェースギアの内周部に対応するピニオンの端部を内端部とし、
    　ピニオンが、内端部から外端部に至る歯幅方向において、基準円上の圧力角又は転位係数を変化させた歯形を有しており、
    　内端部側の圧力角又は転位係数が、外端部側の圧力角又は転位係数よりも相対的に大きいことを特徴とするフェースギア伝達装置。
  2. 　前記ピニオンの圧力角又は転位係数が、歯幅方向に連続的に変化していることを特徴とする請求項１に記載のフェースギア伝達装置。
  3. 　前記ピニオンの圧力角又は転位係数が、歯幅方向に段階的に変化していることを特徴とする請求項１に記載のフェースギア伝達装置。
  4. 　前記ピニオンの歯幅方向の中央に、圧力角又は転位係数の少なくとも一方が一定である中央領域を有することを特徴とする請求項３に記載のフェースギア伝達装置。
  5. 　前記ピニオンの外端部の歯丈が、内端部の歯丈よりも相対的に大きいことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のフェースギア伝達装置。
  6. 　前記フェースギアの外周部の歯丈が、内周部の歯丈よりも相対的に大きいことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のフェースギア伝達装置。
  7. 　前記フェースギアが、差動装置を構成するサイドギアであると共に、
    　前記ピニオンが、サイドギアに係合するピニオンであることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載のフェースギア伝達装置。
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