(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一方は他方より軸線方向の厚みが大きく且つ軸線方向の一端部にて他端部に比して第一の作動特性に於いて優れておりまた該他端部にて該一端部に比して第二の作動特性に於いて優れており、第一の作動特性と第二の作動特性の優先度合の相対的変化に応じて優先度合の相対比に適合するよう厚みの大きい方の歯車に対し厚みの小さい方の歯車が軸線方向に変位される。【選択図】図２
2010242809.tif 000002
【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一方は他方より軸線方向の厚みが大きく且つ軸線方向の一端部にて他端部に比して第一の作動特性に於いて優れておりまた該他端部にて該一端部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と前記第二の作動特性の優先度合の相対的変化に応じて優先度合の相対比に適合するよう厚みの大きい方の歯車に対し厚みの小さい方の歯車が軸線方向に変位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】
前記の互いに噛み合わされた両歯車の少なくとも一方は他方に対し厚みの大きい方の歯車が前記一端部にて厚みの小さい方の歯車と噛合う第一の軸線方向相対位置より厚みの大きい方の歯車が前記他端部にて厚みの小さい方の歯車と噛合う第二の軸線方向相対位置へ向けてばねにより付勢されており、両歯車間に伝達されるトルクを前記第二の軸線方向相対位置より前記第一の軸線方向相対位置へ向けて両歯車の少なくとも一方を駆動する軸線方向力に変換するカム装置が設けられていることを特徴とする請求項２または３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】
互いに噛み合う第一と第二の歯車に於いて、第一の歯車をその軸線に沿ってピッチ円の半径が連続的に変化する歯車とし、第二の歯車を第一の歯車より厚みの小さい歯車であってサイクロイド歯形を有する歯車とし、第二の歯車を第一の歯車に対しその中心軸線に沿って変位させることにより両歯車間の変速比を連続的に変化させること、或いは第一の歯車はその軸線に沿って一定のピッチ円半径を有するインボリュート歯形の歯車とし、第二の歯車を第一の歯車より厚みの小さいインボリュート歯形の歯車とし、第二の歯車を第一の歯車に対しその中心軸線に対し傾斜した軸線に沿って変位させることにより両歯車間の変速比を連続的に変化させることが下記の特許文献１に於いて提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００-３４６１４８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
歯車の歯は、サイクロイド歯形であれインボリュート歯形であれ、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】
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という課題を解決するものとして、本件出願人と同一人は、特願２００９−５１７６９に於いて、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した。
【０００７】
本発明は、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という上記の課題と同様の課題を解決する他の一つの歯車伝動装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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一方は他方より軸線方向の厚みが大きく且つ軸線方向の一端部にて他端部に比して第一の作動特性に於いて優れておりまた該他端部にて該一端部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と前記第二の作動特性の優先度合の相対的変化に応じて優先度合の相対比に適合するよう厚みの大きい方の歯車に対し厚みの小さい方の歯車が軸線方向に変位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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
前記第一の作動特性が許容伝達トルクであるときには、前記の互いに噛み合わされた両歯車の少なくとも一方は他方に対し厚みの大きい方の歯車が前記一端部にて厚みの小さい方の歯車と噛合う第一の軸線方向相対位置より厚みの大きい方の歯車が前記他端部にて厚みの小さい方の歯車と噛合う第二の軸線方向相対位置へ向けてばねにより付勢されており、両歯車間に伝達されるトルクを前記第二の軸線方向相対位置より前記第一の軸線方向相対位置へ向けて両歯車の少なくとも一方を駆動する軸線方向力に変換するカム装置が設けられていてよい。
【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一方は他方より軸線方向の厚みが大きく且つ軸線方向の一端部にて他端部に比して第一の作動特性に於いて優れておりまた該他端部にて該一端部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と前記第二の作動特性の優先度合の相対的変化に応じて優先度合の相対比に適合するよう厚みの大きい方の歯車に対し厚みの小さい方の歯車が軸線方向に変位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、第一の作動特性と第二の作動特性の優先度合の相対的変化に応じて優先度合の相対比に適合するよう厚みの大きい方の歯車に対し厚みの小さい方の歯車を軸線方向に変位させることにより、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要求についてみれば、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、互いに噛み合わされた両歯車の少なくとも一方は他方に対し厚みの大きい方の歯車が前記一端部にて厚みの小さい方の歯車と噛合う第一の軸線方向相対位置より厚みの大きい方の歯車が前記他端部にて厚みの小さい方の歯車と噛合う第二の軸線方向相対位置へ向けてばねにより付勢されており、両歯車間に伝達されるトルクを前記第二の軸線方向相対位置より前記第一の軸線方向相対位置へ向けて両歯車の少なくとも一方を駆動する軸線方向力に変換するカム装置が設けられていれば、伝達トルクの増大に応じて両歯車の噛合いを前記第二の軸線方向相対位置より前記第一の軸線方向相対位置へ向けて遷移させることをばねとカム装置の作用によって自動的に行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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、図中下側に位置する歯車が軸線方向厚みの大きい方の歯車であり、その実線にて示されている歯形が作動特性として許容伝達トルクを伝達効率に優先させる一端部に於ける歯形であり、点線にて示されている歯形が作動特性として伝達効率を許容伝達トルクに優先させるに歯形である。
【図２】両歯車の噛合いに於ける相対的軸線方向位置の変位を両歯車間の伝達トルクの大きさの変化に応じてカムとばねの作用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図である。
【図３】両歯車の噛合いに於ける相対的軸線方向位置の変位を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図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。歯車１０が軸線方向厚みの大きい方の歯車であり、歯車１２が軸線方向厚みの小さい方の歯車である。歯車１０に於いて、実線にて示されている歯形１０Ａは、作動特性として許容伝達トルクを伝達効率に優先させる一端部に於ける歯形であり、点実線にて示されている歯形１０Ｂは、作動特性として伝達効率を許容伝達トルクに優先させる他端部に於ける歯形である。歯形１０Ａと歯形１０Ｂの間の遷移は滑らかに行われている。
【００１９】
歯車１０の歯形１０Ａ〜１０Ｂによる歯１０Ａ−１〜１０Ｂ−１と、１０Ａ−２〜１０Ｂ−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の間だけ２組またはそれ以上の組の歯の同時接触が生ずる。同時に接触が総じている歯の組の数を「噛合いの重複率」と呼ぶことにすれば、歯１０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以下の値であり、歯車１０が実線による歯形１０Ａないしそれに近い歯形の部分にて歯車１２と噛み合っているときの重複率は、歯車１０が点線による歯形１０Ｂないしそれに近い歯形の部分にて歯車１２と噛み合っているときの重複率より大きい。
【００２０】
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、歯車１０の実線歯形１０Ａないしそれに近い歯形部と歯車１２の噛合いにより行われているときと、歯車１０の点線歯形１０Ｂないしそれに近い歯形部と歯車１２の噛合いにより行われているときとを比較すれば、実線歯形ないしそれに近い歯形部による作動状態は点線歯形ないしそれに近い歯形部による作動状態に比して、許容伝達トルクに於いては優れているが、伝達効率に於いては劣っており、点線歯形ないしそれに近い歯形部による作動状態は実線歯形ないしそれに近い歯形部による作動状態に比して、許容伝達トルクに於いては劣るが、伝達効率に於いては優れている。
【００２１】
図２は、図１について上に説明した如く一端から他端へ向けて歯形が実線歯形１０Ａより点線歯形１０Ｂまで変化する歯車１０を駆動側歯車とし、被駆動側歯車１２が駆動側歯車１０に噛み合う位置を駆動側歯車１０より被駆動側歯車１２への伝達トルクの増大に応じて、点線歯形１０Ｂの側から実線歯形１０Ａの側へ向けて相対的に変位させることを、ばねとカムの作用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図である。図２に於いて、図１に示す部分に対応する部分は図１に於けると同じ符号により示されている。
【００２２】
この例では、歯車１０の軸線方向位置は固定されており、歯車１２が歯車１０の歯形１０Ａの端部に噛み合う位置と歯形１０Ｂの端部に噛み合う位置との間で軸線方向に変位されるようになっている。歯車１２と回転に対してもまた軸線方向の移動に対しても固定されてこれを支持する回転軸１４の一端には、カムリング１６が固定されている。カムリング１６にはカムリング１８が球２０を挟んで対向し、両者間に作用する回転変位を両者間の軸線方向変位に変化するカム装置を構成している。カムリング１８は回転軸２２の一端に固定されている。カムリング１６と１８の周りにはコイルばね２４が装着されており、カムリング１６と１８に対して両者を軸線方向に押し合わせるばね力を及ぼすと同時に、両者がカムの作用により互いに軸線方向に引き離される方向に相対的に回転することに対してその回転を引き戻す方向のばね力を両者間に及ぼすようになっている。
【００２３】
歯車１０は図２の右方から見て反時計回り方向に回転し、歯車１２を図２の右方から見て時計回り方向に駆動する。図２に示すカムリング１６および１８の状態は、歯車１０から歯車１２へ伝達されるトルクが０ないし所定値以下の小さい値であるときの状態である。これより歯車１０が歯車１２を駆動するトルクが増大してくると、カムリング１６はカムリング１８に対して図２の右方から見て時計回り方向に回動し、カムリング１６および１８は球２０を挟んでそれらの山部を互いに他の山部へ乗り上げる方向に相対的に回転し、これに伴ってカムリング１６はカムリング１８より軸線方向に離れる方向に変位する。図示の例では、カムリング１６と１８とは図示の状態から相対的に約１８０度まで回転することができるようになっており、その最終回転状態まで回転して軸線方向に変位したカムリング１６の輪郭が図にて二点鎖線により示されている。
【００２４】
かくして、歯車１０から歯車１２へ伝達されるトルクが０ないし所定値以下の小さい値であるときには、歯車１２は図中実線にて示されている如く歯車１０の歯形１０Ｂの部分がある側の端部と噛合い、歯車伝動装置は許容伝達トルクに対比して伝達効率を最も優先させた状態にて作動する。これよりの歯車１０から歯車１２へ伝達されるトルクが増大するに連れて、歯車１２は図にて左方へ変位し、伝達効率を優先させる作動状態から許容伝達トルク方を優先させる作動状態へ遷移し、歯車１０から歯車１２へ伝達されるトルクが所定値以上に増大したところで、歯車１２は図中二点鎖線にて示されている如く、歯車１０の歯形１０Ａの部分がある側の端部と噛合い、伝達効率に対比して許容伝達トルクを最も優先させた状態にて作動する。
【００２５】
図３は、図１および図２について上に説明した如く、歯車１０から歯車１２へ伝達されるトルクの増大に応じて歯車１０に対する歯車１２の位置を歯形１０Ｂに対向する位置より歯形１０Ａに対向する位置へ遷移させる作用を、アクチュエータ２６により行う一つの実施の形態を示す概略図である。図３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。かかるアクチュエータにより歯車１２が歯車１０に対して軸線方向に変位されるようになっていれば、図２に示す実施例と同様に、歯車１０より歯車１２へ伝達されるトルクの増大に応じて歯車伝動装置の作動特性を作動効率優先の作動特性と許容伝達トルク優先の作動特性の間に遷移させる制御が行えるだけでなく、歯車１０の歯形を軸線方向に沿って適当に変化させることにより、運転状態に応じて歯車伝動装置の作動特性を他に種々の態様にて変化させる制御を行うことができる。
【００２６】
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、駆動側歯車が軸線方向に沿って歯形を異ならせる歯車とされているが、これに代えて被駆動側歯車が軸線方向に沿って歯形を異ならせる歯車とされてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１０…駆動側歯車、１０Ａ…許容伝達トルク優先歯形，１０Ｂ…作動効率優先歯形、１２…被駆動側歯車、１４…回転軸、１６,１８…カムリング、２０…球、２２…回転軸、２４…コイルばね、２６…アクチュエータ
【図１】
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【図２】
2010242809.tif 000004
【図３】
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