(57)【要約】【課題】歯車伝動装置の許容伝達トルク、伝達効率、静粛性等に基づく総合的作動特性を広い作動域に対して向上させる。【解決手段】駆動側歯車と被駆動側歯車の少なくとも一方は第一および第二の少なくとも２つの歯車を同軸に重ね合わせた歯車であり、第一の歯車は第二の歯車に比して第一の作動特性に於いて優れており、第二の歯車は第一の歯車に比して第二の作動特性に於いて優れており、第一の作動特性が第二の作動特性に優先する作動時と第二の作動特性が第一の作動特性に優先する作動時とで第一および第二の歯車の回転力伝達に関与する度合が相対的に変更される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに噛み合わされた駆動側歯車より被駆動側歯車へ回転力を伝達する歯車伝動装置にして、前記駆動側歯車と前記被駆動側歯車の少なくとも一方は第一および第二の少なくとも２つの歯車を同軸に重ね合わせた歯車であり、前記第一の歯車は前記第二の歯車に比して第一の作動特性に於いて優れており、前記第二の歯車は前記第一の歯車に比して第二の作動特性に於いて優れており、前記第一の作動特性が前記第二の作動特性に優先する作動時と前記第二の作動特性が前記第一の作動特性に優先する作動時とで前記第一および第二の歯車の回転力伝達に関与する度合が相対的に変更されるようになっていることを特徴とする歯車伝動装置。
【請求項２】
前記第一の作動特性は許容伝達トルクであり、前記第二の作動特性は伝達効率であることを特徴とする請求項１に記載の歯車伝動装置。
【請求項３】
前記第一の作動特性は許容伝達トルクであり、前記第二の作動特性は静粛性であることを特徴とする請求項１に記載の歯車伝動装置。
【請求項４】
前記第一の作動特性は伝達効率であり、前記第二の作動特性は静粛性であることを特徴とする請求項１に記載の歯車伝動装置。
【請求項５】
伝達トルクの増大に応じて前記第一の歯車の回転力伝達に関与する度合が前記第二の歯車の回転力伝達に関与する度合に対比して相対的に増大されることを特徴とする請求項１はまたは２に記載の歯車伝動装置。
【請求項６】
前記第一の歯車は回転軸に固定されており、前記第二の歯車は前記回転軸および前記第一の歯車に対し噛合い位相の進み側にばねにより付勢されており、前記第二の歯車は前記ばねを介して回転力伝達に関与するようになっていることを特徴とする請求項５に記載の歯車伝動装置。
【請求項７】
伝達トルクが所定値以下では前記第一の歯車の回転力伝達に関与する度合が零であることを特徴とする請求項６に記載の歯車伝動装置。
【請求項８】
前記第一の作動特性が前記第二の作動特性に優先する作動時には実質的に前記第一の歯車のみが回転力伝達に関与し、前記第二の作動特性が前記第一の作動特性に優先する作動時には実質的に前記第二の歯車のみが回転力伝達に関与するようになっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の歯車伝動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに噛み合わされた駆動側歯車より被駆動側歯車へ回転力を伝達する歯車伝動装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
互いに噛み合わされた駆動側歯車より被駆動側歯車へ回転力を伝達する歯車伝動装置に於いて、噛合いのバックラッシュの開閉により生ずる打音に起因する騒音を抑制すべく、駆動側歯車と被駆動側歯車の少なくとも一方にバックラッシュの開閉を抑えるように位相が主歯車に対し僅かにずらされるか、歯幅が主歯車より僅かに大きくされた補助歯車を、主歯車に同軸に重ね合わせることが従来より知られている。またそのように歯幅が主歯車より僅かに大きくされた補助歯車を特に環状歯車とし、主歯車のボス部の周りに弾性体の環を介して半径方向に偏倚可能に遊嵌することが下記の特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８-７５８５６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
歯車の歯は、インボリュート歯車等、一般的に、互いに噛み合う歯車の歯面どうしの接触が純ころがり接触ではないことから、互いに噛み合う歯の歯面の間には噛合いの進行に伴って滑りが生じる。また歯車の歯は、互いに噛み合う歯車のそれぞれの一つの歯どうしの接触が離れないうちに、それぞれの歯車の次の一つの歯どうしの接触が始まるように、互いに噛み合う歯の接触は一部重複して生ずるように歯形が設計されている。歯面の間に生ずる滑り接触は摩擦損失をもたらすので、かかる摩擦損失を減らし、歯車間の回転力の伝達効率を高める上からは、一局面として歯の接触の重複の度合に着目すると、歯の接触の重複の度合はできるだけ低く抑えられるのが好ましい。しかし、歯車伝動装置の許容伝達トルクを高める観点からは、歯の接触の重複の度合はできるだけ高くされるのが好ましい。従って、歯車伝動装置に於いては、許容伝達トルクと伝達効率とは相互に背反する作動特性である。しかし、特に車輌用歯車伝動装置の如く作動負荷が大きく変動する装置に於いては、許容伝達トルクと伝達効率の間の優先順位は、装置の作動負荷の大小に応じて互いに反転することが考えられるので、歯車伝動装置の全作動域についてみれば、作動域に応じて許容伝達トルクと伝達効率の間の優先順位を入れ替えることにより、歯車伝動装置の総合的性能を更に向上させることができると考えられる。
【０００５】
また歯車伝動装置にとっては、その作動に於ける静粛性も一つの重要な作動特性となる。機械装置の騒音や振動には種々の周波数のものがあり、また周囲の構造物との共振も影響するので、静粛性と許容伝達トルク或いは伝達効率の間に、常に定まった同調或いは背反の関係はないが、個々の歯車伝動装置についてみれば、特に車輌用歯車伝動装置の如く広い作動域にわたって作動状態が変化する場合には、歯車伝動装置の総合的性能を更に高めることができるような、作動状態の変化に応じた静粛性と許容伝達トルク或いは伝達効率の間の同調或いは背反の関係が見いだせる可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記の事項に着目し、特に車輌の駆動系に於ける歯車伝動装置の如く、その作動域が大きく変動する場合を念頭に於いて、歯車伝動装置の許容伝達トルク、伝達効率、静粛性等に基づく総合的作動特性を広い作動域に対して向上させることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するものとして、本発明は、互いに噛み合わされた駆動側歯車より被駆動側歯車へ回転力を伝達する歯車伝動装置にして、前記駆動側歯車と前記被駆動側歯車の少なくとも一方は第一および第二の少なくとも２つの歯車を同軸に重ね合わせた歯車であり、前記第一の歯車は前記第二の歯車に比して第一の作動特性に於いて優れており、前記第二の歯車は前記第一の歯車に比して第二の作動特性に於いて優れており、前記第一の作動特性が前記第二の作動特性に優先する作動時と前記第二の作動特性が前記第一の作動特性に優先する作動時とで前記第一および第二の歯車の回転力伝達に関与する度合が相対的に変更されるようになっていることを特徴とする歯車伝動装置を提案するものである。
【０００８】
前記第一の作動特性は許容伝達トルクであり、前記第二の作動特性は伝達効率または静粛性であってよい。
【０００９】
或いはまた、前記第一の作動特性は伝達効率であり、前記第二の作動特性は静粛性であってもよい。
【００１０】
前記第一の作動特性が許容伝達トルクであるときには、伝達トルクの増大に応じて前記第一の歯車の回転力伝達に関与する度合が前記第二の歯車の回転力伝達に関与する度合に対比して相対的に増大されるようになっていてよい。この場合、前記第一の歯車は回転軸に固定されており、前記第二の歯車は前記回転軸および前記第一の歯車に対し噛合い位相の進み側にばねにより付勢されており、前記第二の歯車は前記ばねを介して回転力伝達に関与するようになっていてよい。この場合、更に、伝達トルクが所定値以下では前記第一の歯車の回転力伝達に関与する度合は零とされてよい。
【００１１】
前記第一の作動特性が許容伝達トルクであって前記第二の作動特性が伝達効率または静粛性であるとき、または前記第一の作動特性が伝達効率であって前記第二の作動特性が静粛性ではあるときのいずれの場合にも、前記第一の作動特性が前記第二の作動特性に優先する作動時には実質的に前記第一の歯車のみが回転力伝達に関与し、前記第二の作動特性が前記第一の作動特性に優先する作動時には実質的に前記第二の歯車のみが回転力伝達に関与するようになっていてよい。
【発明の効果】
【００１２】
上記の如く、互いに噛み合わされた駆動側歯車より被駆動側歯車へ回転力を伝達する歯車伝動装置に於いて、前記駆動側歯車と前記被駆動側歯車の少なくとも一方は第一および第二の少なくとも２つの歯車を同軸に重ね合わせた歯車であり、前記第一の歯車は前記第二の歯車に比して第一の作動特性に於いて優れており、前記第二の歯車は前記第一の歯車に比して第二の作動特性に於いて優れており、前記第一の作動特性が前記第二の作動特性に優先する作動時と前記第二の作動特性が前記第一の作動特性に優先する作動時とで前記第一および第二の歯車の回転力伝達に関与する度合が相対的に変更されるようになっていれば、第一および第二の作動特性が同一の歯車に於いてその一方を高めようとすれば他方が低くなるような相互に背反する作動特性である場合にも、第一の作動特性が第二の作動特性に優先する作動時には、回転力伝達に対する第一と第二の歯車の関与の度合の相対比を第一の歯車の側へ偏倚させ、第二の作動特性が第一の作動特性に優先する作動時には、回転力伝達に対する第一と第二の歯車の関与の度合の相対比を第二の歯車の側へ偏倚させることにより、第一の作動特性が好ましい作動時には第一の作動特性をよりよく発揮させ、第二の作動特性が好ましい作動時には第二の作動特性をよりよく発揮させ、作動の全体に亙って総合的作動特性を向上させることができる。
【００１３】
上記の如く、歯車の歯形についてみれば、互いに噛み合う歯の接触の重複の度合が大きくされれば,それだけ許容伝達トルクは上がるが、伝達効率は下がり、逆に互いに噛み合う歯の接触の重複の度合が小さくされればそれだけ許容伝達トルクは下がるが、伝達効率は上がるので、許容伝達トルクと伝達効率とは互いに背反する作動特性であるが、前記第一の作動特性が許容伝達トルクとされ、前記第二の作動特性が伝達効率とされて上記の特徴が実施されれば、歯車伝動装置の広い作動域に於いてみたそれら両作動特性を合わせた総合的性能を向上させることができる。
【００１４】
歯車伝動装置の作動に伴い発生する騒音や振動は、共振によりそれが格別に増大する場合を除けば、一般に伝達トルクの増大に伴って大きくなるが、静粛性に対する要求は必ずしも騒音や振動の増大に対応して増大するものではない。例えば、車輌の駆動系に生ずる騒音や振動に対する静粛性への欲求についてみれば、静粛性に対する要求の度合は伝達トルクが大きい高速或いは高負荷運転時よりも低速或いは低負荷運転時の方が高い。従って、車輌の駆動系に用いられる歯車伝動装置等についてみれば、許容伝達トルクと静粛性とは互いに背反する作動特性である。従って、前記第一の作動特性が許容伝達トルクとされ、前記第二の作動特性が静粛性とされて上記の特徴が実施されれば、車輌の駆動系等に於ける歯車伝動装置の広い作動域に於いてみたそれら両作動特性を合わせた総合的性能を向上させることができる。
【００１５】
歯車伝動装置に求められる伝達効率と静粛性の優先順位については、歯車伝動装置の用途によって同調或いは背反の種々の組合せがあると考えられるが、それが背反である用途の歯車伝動装置に上記の特徴が実施されれば、当該歯車伝動装置の広い作動域に於いてみたそれら両作動特性を合わせた総合的性能を向上させることができる。
【００１６】
前記第一の作動特性が許容伝達トルクであるときには、伝達トルクの増大に応じて前記第一の歯車の回転力伝達に関与する度合が前記第二の歯車の回転力伝達に関与する度合に対比して相対的に増大されるようになっていれば、許容伝達トルクの優先度が高まるに連れて許容伝達トルクに於いて第二の歯車よりもより優れている第一の歯車を回転力伝達により大きく関与させ、伝達トルクが高い作動時の歯車伝動装置の作動性能を向上させることができる。この場合、前記第一の歯車は回転軸に固定されており、前記第二の歯車は前記回転軸および前記第一の歯車に対し噛合い位相の進み側にばねにより付勢されており、前記第二の歯車は前記ばねを介して回転力伝達に関与するようになっていれば、伝達トルクの増大に応じて前記ばねが撓み、それに応じて前記第一の歯車に対する前記第二の歯車の噛合い位相の進みが減少し、第一の歯車を回転力伝達により大きく関与させる制御をばねの作用によって自動的に行わせることができる。この場合、更に、伝達トルクが所定値以下では前記第一の歯車の回転力伝達に関与する度合が零であれば、伝達トルクが所定値以下の低い状態であって、伝達トルクの許容度には問題がなく、伝達効率或いは静粛性の如き第二の作動特性の方を最大限に優先させた方が好ましい作動時に、第一と第二の歯車の回転力伝達に関与する度合を１００％第二の歯車の側に偏倚させることができる。
【００１７】
前記第一の作動特性が許容伝達トルクであって前記第二の作動特性が伝達効率または静粛性であるとき、または前記第一の作動特性が伝達効率であって前記第二の作動特性が静粛性ではあるときのいずれの場合にも、前記第一の作動特性が前記第二の作動特性に優先する作動時には実質的に前記第一の歯車のみが回転力伝達に関与し、前記第二の作動特性が前記第一の作動特性に優先する作動時には実質的に前記第二の歯車のみが回転力伝達に関与するようになっていれば、第一の作動特性が第二の作動特性に優先する作動時には第一の作動特性が最大限に発揮され、第二の作動特性が第一の作動特性に優先する作動時には第二の作動特性が最大限に発揮されることにより総合的作動性能をよりよく向上させた歯車伝動装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を車輌の駆動系に於ける歯車伝動装置に適用した一つの実施の形態を駆動側歯車と被駆動側歯車の歯の噛合い部について示す概略図である。この場合、第一の作動特性は許容伝達トルクであり、第二の作動特性は伝達効率であって、図示の状態は伝達トルクが比較的低い作動状態にあり、第二の作動特性である伝達効率が第一の作動特性である許容伝達トルクより優先される作動状態にある。
【図２】図１に示す歯車伝達装置に於いて、駆動側歯車より被駆動側歯車に伝達されるトルクが増大し、第一の作動特性である許容伝達トルクが第二の作動特性である伝達効率より優先される作動状態になったときの駆動側歯車と被駆動側歯車の歯の噛合い部を示す概略図である。
【図３】図１と図２の作動態様の間の切り換えを伝達トルクの大きさの変化に応じてばねにより自動的に行う歯車伝達装置の構成の一例を示す概略断面図である。
【図４】図１と図２の作動態様の間の切り換えを伝達トルクの大きさに応じてアクチュエータにより行う歯車伝達装置の構成の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１に於いて、１０は駆動側歯車であり、１２は被駆動側歯車であって、駆動側歯車１０が矢印Ａの方向に回転することにより被駆動側歯車１２が図示の如き歯の噛合い部を経て矢印Ｂの方向に駆動されるようになっている。図示の例では、駆動側歯車１０が同軸に重ね合わされた２つの歯車１０Ａと１０Ｂよりなっている。図示の状態は、伝達トルクが比較的低い状態であり、図示の例では、歯車１０Ａの歯１０Ａ−１、１０Ａ−２等の方が歯車１０Ｂの歯１０Ｂ−１、１０Ｂ−２等より噛合いの進み側に偏倚していて、歯１０Ａ−１、１０Ａ−２等のみが歯車１２の歯１２−１、１２−２等と接触している。
【００２０】
歯車１０Ａの歯１０Ａ−１、１０Ａ−２等と歯車１２の歯１２−１、１２−２等との接触は、常時少なくとも１組が接触し、それに加えて歯車１０または１２が１回転する３６０度中の或る割合の回転角αの間だけ２組の歯の同時接触が生ずる。ここでα/３６０を「噛合いの重複率」と呼ぶことにすれば、歯１０Ａと歯１２の噛合いの重複率は１以上であって、図示の例では２以下の１に比較的近い或る値とされている。これは歯１０Ａと歯１２の歯形の相対的設計により定まる。
【００２１】
図２は、図１に示す状態より伝達トルクが増大し、歯車１２の歯１２−１、１２−２等に対し歯車１０Ｂの歯１０Ｂ−１、１０Ｂ−２等が接触するようになった状態を示す。歯車１０Ｂの歯１０Ｂ−１、１０Ｂ−２等の歯形はその湾曲度が歯車１０Ａの歯１０Ａ−１、１０Ａ−２等の湾曲度より小さく、歯１０Ｂ−１、１０Ｂ−２等と歯１２−１、１２−２等の間に生ずる接触の重複の度合は、歯１０Ａ−１、１０Ａ−２等と歯１２−１、１２−２等の間に生ずる接触の重複の度合より大きく、即ち、歯１０Ｂと歯１２の噛合いの重複率は、歯１０Ａと歯１２の噛合いの重複率より大きくされている。これもまた歯１０Ｂと歯１２の歯形の相対的設計により定まる。
【００２２】
従って、駆動側歯車から被駆動側歯車への回転力の伝達が、図１に示す如く歯車１０Ａと歯車１２の噛合いにより行われているときと、図２に示す如く歯車１０Ａおよび１０Ｂと歯車１２の噛合いにより行われているときとを比較すれば、図１に示す作動状態は図２に示す作動状態に比して、伝達効率に於いては優れているが、許容伝達トルクに於いては劣っており、図２に示す作動状態は図１に示す作動状態に比して、伝達効率に於いては劣るが、許容伝達トルクに於いては優れている。
【００２３】
図３は、図１および図２について上に説明した如く、駆動側歯車１０より被駆動側歯車１２への回転力伝達に歯車１０Ｂが関与する度合を、歯車１０Ａが関与する度合に対比して、伝達トルクの増大に応じて相対的に増大させることを、ばねにより自動的に行わせる歯車伝動装置の一つの実施の形態を示す概略断面図である。図３に於いて、図１および２に示す部分に対応する部分は図１および２に於けると同じ符号により示されている。
【００２４】
この場合、歯車１０Ｂは回転軸１４に固定されており、歯車１０Ａは回転軸１４および歯車１０Ｂに対し噛合い位相の進み側にばね１６により付勢されており、歯車１０Ａはばね１６を介して回転力伝達に関与するようになっている。かかる構成によれば、伝達トルクが低い間は、ばね１６により歯車１０Ｂに対し噛合い位相の進み側に偏倚された状態にある歯車１０Ａのみにより歯車１２が駆動され、伝達トルクの増大に応じてばね１６が撓み、それに応じて歯車１０Ｂに対する歯車１０Ａの噛合い位相の進みが減少し、伝達トルクの増大に応じて歯車１０Ｂを回転力伝達により大きく関与させる制御を、ばね１６の作用によって自動的に行わせることができる。この場合、伝達トルクが所定値以下では歯車１０Ｂは歯車１２に接触せず、歯車１０Ｂの回転力伝達に関与する度合が零であれば、伝達トルクが所定値以下の低い状態であって、許容伝達トルクの大きさには問題がなく、伝達効率の方を最大限に優先させた方が好ましい作動時に、歯車１０Ａと歯車１０Ｂの回転力伝達に関与する配分の度合を１００％歯車１０Ａの側に偏倚させることができる。
【００２５】
尚、ばね１６の延在構造は図示されていないが、例えば、図３より推定される如く、ばね１６は波形の圧縮ばねとされ、歯車１０Ａと１０Ｂの互いに対向する側壁部に形成された円弧状の溝内に嵌め込まれた構造のものであってよい。
【００２６】
図４は、図１および図２について上に説明した如く、駆動側歯車１０より被駆動側歯車１２への回転力伝達に歯車１０Ｂが関与する度合を、歯車１０Ａが関与する度合に対比して、伝達トルクの増大に応じて相対的に増大させることを、アクチュエータにより行う一つの実施の形態を示す概略断面図である。図４に於いても、図１および２に示す部分に対応する部分は図１および２に於けると同じ符号により示されている。
【００２７】
この場合にも、歯車１０Ｂは回転軸１４に固定されており、歯車１０Ａは回転軸１４および歯車１０Ｂに対しアクチュエータ１８により噛合い位相の進みを制御され、またアクチュエータ１８を介して回転力伝達に関与するようになっている。アクチュエータ１８は、歯車１０の駆動トルクが低いときには、歯車１０Ａを１０Ｂに対し噛合い位相の進み側に偏倚させ、駆動トルクの増大に応じて、歯車１０Ｂに対する歯車１０Ａの噛合い位相の進み側への偏倚を低減するように作動する。
【００２８】
図４に示す実施の形態に於ける如く、歯車１０Ａと歯車１０Ｂの間の相対的位相がアクチュエータにより制御されるのであれば、歯車１０と１２の間の回転力伝達について、歯車１０Ａと歯車１０Ｂとが回転力伝達に関与する度合を相対的に変更することが自由にできるので、歯車１０Ａを歯車１０Ｂに比して許容伝達トルク、伝達効率、静粛性等のうちの或る第一の作動特性に於いて優れるように設計し、歯車１０Ｂを歯車１０Ａに比して許容伝達トルク、伝達効率、静粛性等のうちの或る第二の作動特性に於いて優れるように設計し、前記第一の作動特性が前記第二の作動特性に優先する作動時と前記第二の作動特性が前記第一の作動特性に優先する作動時とで歯車１０Ａと歯車１０Ｂとが回転力伝達に関与する度合をアクチュエータにより任意に相対的に変更することにより、許容伝達トルク、伝達効率、静粛性等の作動特性に関し、全作動域に於ける総合的性能をより向上させた歯車伝動装置を得ることができる。
【００２９】
以上に於いては本発明をいくつかの実施の形態について詳細に説明したが、本発明がこれらの実施の形態にのみ限られるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施の形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。例えば、図示の実施の形態に於いては、駆動側歯車が２つの歯車を同軸に重ね合わせた歯車とされているが、これに代えて被駆動側歯車が２つの歯車を同軸に重ね合わせた歯車とされてもよい。或いはまた、駆動側歯車および被駆動側歯車の両方が２つの歯車を同軸に重ね合わせた歯車とされてもよい。更にまた、３ないしそれ以上の数の歯車が同軸に重ね合わされてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０，１０Ａ，１０Ｂ…駆動側歯車、１２…被駆動側歯車、１４…回転軸、１６…ばね、１８…アクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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