(57)【要約】【課題】回転軸に逆向きのはす歯を備える第１はす歯歯車と第２はす歯歯車とが設けられた変速機において、第１はす歯歯車と第２はす歯歯車との強度のバランスがよい変速機を提供する。【解決手段】変速機１０ａは、回転軸１２と、回転軸１２を左右で軸支する軸受１６，１８と、回転軸１２に固定された第１はす歯歯車２０と、回転軸１２に固定され、第１はす歯歯車２０と逆向きのはす歯で構成された第２はす歯歯車２２とを有する。軸受１６，１８を含めた回転軸１２の剛性は、第１はす歯歯車２０の固定されている左側部１２ａの方が第２はす歯歯車２２の固定されている右側部１２ｂよりも小さい。第２はす歯歯車２２の歯幅Ｗ２は、第１はす歯歯車２０の歯幅Ｗ１よりも大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸を少なくとも一方で軸支する軸支部と、
前記回転軸に固定された第１はす歯歯車と、
前記回転軸に固定され、前記第１はす歯歯車と逆向きのはす歯で構成された第２はす歯歯車と、
を有する変速機であって、
前記軸支部を含めた前記回転軸の剛性は、前記第１はす歯歯車の固定されている側が前記第２はす歯歯車の固定されている側よりも小さく、
前記第２はす歯歯車は、前記第１はす歯歯車よりも歯幅が大きいことを特徴とする変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸に逆向きのはす歯を備える第１はす歯歯車と第２はす歯歯車とが設けられた変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
はす歯歯車は歯が傾斜していることから噛み合いが滑らかで騒音が小さいという特徴があるが、軸方向一方へのスラスト力が発生してしまう。これに対して、やま歯歯車は歯面傾斜が逆向きの一対のはす歯歯車が組み合わされていることにより２つの逆方向のスラスト力が互いに相殺される。このような特徴から車両の変速機においてもやま歯歯車が用いられることがある。
【０００３】
やま歯歯車を構成する左右のはす歯歯車は、同じモジュールであれば同じ歯幅とするのが一般的であるが、特許文献１には噛み合い率の低下による静粛性・円滑性の低下を防止するために、それぞれのはす歯の歯幅を変えたやま歯歯車が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２４０８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
変速機では一般的にやま歯歯車は回転軸に固定されており、その回転軸は軸支部で回転自在に保持されている。軸支部は回転軸を回転自在に支持する軸受や該軸受を保持するケーシングから構成される。回転軸や軸支部は相応の強度を有していてもやま歯歯車の負荷に応じて多少なりとも弾性変形する。例えば、図７に示すように、隣り合うはす歯歯車５００および５０２からなるやま歯歯車５０４が回転軸５０６に固定されている場合で、回転軸５０６はやま歯歯車５０４を基準として左の軸受５０８までの距離は長く、右の軸受５１０までの距離は短いとする。回転軸５０６は右側に比べて左側が長いために剛性が低くなる。そのためやま歯歯車５０４の上側が噛み合い側であるとして、左側の部分が下向きに凸となる弾性変形を生じる。これによりやま歯歯車５０４も傾斜することになる。
【０００６】
このようなやま歯歯車５０４の傾斜によってミスアライメントが生じ、やま歯歯車５０４の噛み合い状態は変化する。弾性変形が大きい場合にははす歯歯車５００およびはす歯歯車５０２の歯の接触状態が異なり、負荷のバランスがくずれる。そうすると大きい負荷を受ける側（はす歯歯車５０２）が小さい負荷を受ける側（はす歯歯車５００）よりも寿命が短くなる。つまり、強度バランスがとれていないことにより、相対的には左右の一方が過剰強度で他方が強度不足となりうる。特に、車両に搭載される変速機においては実運転状態の高トルク負荷時にこのような課題が顕著となるが、従来は特段の考慮がなされていない。
【０００７】
特許文献１に記載のやま歯歯車では静粛性・円滑性について考慮されているが、左右のはす歯歯車の負荷や強度のバランスについては考慮されていない。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、回転軸に逆向きのはす歯を備える第１はす歯歯車と第２はす歯歯車とが設けられた変速機において、第１はす歯歯車と第２はす歯歯車との強度のバランスがよい変速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる変速機は、回転軸と、前記回転軸を少なくとも一方で軸支する軸支部と、前記回転軸に固定された第１はす歯歯車と、前記回転軸に固定され、前記第１はす歯歯車と逆向きのはす歯で構成された第２はす歯歯車と、を有する変速機であって、前記軸支部を含めた前記回転軸の剛性は、前記第１はす歯歯車の固定されている側が前記第２はす歯歯車の固定されている側よりも小さく、前記第２はす歯歯車は、前記第１はす歯歯車よりも歯幅が大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる変速機では、軸支部を含めた回転軸の剛性は、第１はす歯歯車の固定されている側が第２はす歯歯車の固定されている側よりも小さく、第２はす歯歯車は、第１はす歯歯車よりも歯幅が大きくなっている。これにより、第１はす歯歯車と第２はす歯歯車との強度のバランスがよくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１の実施形態にかかる変速機の一部を示す側面図である。
【図２】図２は、第２の実施形態にかかる変速機の一部を示す側面図である。
【図３】図３は、第３の実施形態にかかる変速機の一部を示す側面図である。
【図４】図４は、第４の実施形態にかかる変速機の一部を示す側面図である。
【図５】図５は、第５の実施形態にかかる変速機の一部を示す側面図であり、（ａ）は左側のニードル軸受が右側の軸受よりも剛性が小さい場合であり、（ｂ）は左側のニードル軸受が右側の軸受よりも剛性が大きい場合である。
【図６】図６は、第６の実施形態にかかる変速機の一部を示す側面図である。
【図７】図７は、従来技術にかかる変速機の一部を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる変速機の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態である変速機１０ａの一部を示す側面図である。変速機１０ａは、回転軸１２と、回転軸１２に固定されたやま歯歯車１４と、回転軸１２を左側で軸支する軸受（軸支部）１６と、回転軸１２を右側で軸支する軸受（軸支部）１８とを有する。軸受１６，１８は例えば深溝玉型である。回転軸１２とやま歯歯車１４との固定手段は、例えば一体成形やセレーション結合が挙げられる。やま歯歯車１４は、歯の傾斜が逆向きのはす歯で構成された左側の第１はす歯歯車２０と右側の第２はす歯歯車２２とを有する。第１はす歯歯車２０と第２はす歯歯車２２との間には狭い溝２４が設けられている。溝２４はなくてもよいし、逆に第１はす歯歯車２０と第２はす歯歯車２２とは多少離れていてもよい。なお、軸受１６および軸受１８のアウターリングは図示しないケーシングによって十分堅固に固定されているものとする。この場合、図１の仮想線で示すように、回転軸１２は軸受１６および軸受１８を越えて左右に延出していてもよい。
【００１４】
回転軸１２は全長にわたって同一径であるが、やま歯歯車１４は中央よりも右側にずれた位置に設けられている。すなわち、やま歯歯車１４を基準として回転軸１２のうち軸受１６までの左側部１２ａは、軸受１８までの右側部１２ｂよりも長くなっている。したがって回転軸１２の剛性は、左側部１２ａの方が右側部１２ｂよりも小さい。
【００１５】
また、第１はす歯歯車２０と第２はす歯歯車２２とでは、結合されている左側部１２ａと右側部１２ｂのうち剛性の小さい側の歯幅が小さく、剛性の大きい側の歯幅が大きく設定される。変速機１０ａの場合には、左側部１２ａの方が右側部１２ｂよりも剛性が小さいので、右側の第２はす歯歯車２２の歯幅Ｗ２が左側の第１はす歯歯車２０の歯幅Ｗ１よりも大きくなっている。歯幅Ｗ１と歯幅Ｗ２との比は、左側部１２ａの剛性と右側部１２ｂの剛性との比に基づいて設定してもよい。歯幅Ｗ１と歯幅Ｗ２との和は仕様トルクや設計寿命に応じて決定すればよい。
【００１６】
このような変速機１０ａによれば、やま歯歯車１４に相手方の歯車が噛合して回転動力の伝達が行われる際に回転軸１２は弾性変形が生じることになるが、剛性が小さい左側部１２ａが剛性が大きい右側部１２ｂに比べて変形量が大きい。回転軸１２が弾性変形した状態についての図示は省略するが、従来技術にかかる場合（図７の回転軸５０６参照）と同様である。なお、回転軸１２に弾性変形およびミスアライメントを生じさせるのは主に曲げ剛性の値によるが、捩じり剛性や圧縮剛性も影響しうる。
【００１７】
回転軸１２に弾性変形が生じると、相手方の歯車から伝達される回転動力は、左側部１２ａに結合されている第１はす歯歯車２０の方が右側部１２ｂに結合されている第２はす歯歯車２２よりも小さくなる。一方、第２はす歯歯車２２の歯幅Ｗ２は第１はす歯歯車２０の歯幅Ｗ１よりも大きく設定されていることから、結局、第１はす歯歯車２０の歯が受ける面圧と第２はす歯歯車２２の歯が受ける面圧はほぼ等しくなり、強度バランスがよい。したがって、第１はす歯歯車２０および第２はす歯歯車２２のいずれか一方が過剰強度や重量増とならない。また、第１はす歯歯車２０および第２はす歯歯車２２のいずれか一方が強度不足や低寿命とならない。
【００１８】
なお、第１はす歯歯車２０および第２はす歯歯車２２がそれぞれはす歯ではなくて平歯である場合にも回転軸１２は同様の弾性変形が生じうる。この場合には２つの平歯車の各歯幅に大小を設けても面圧に変化がなくて強度バランスはあまり改善しない。一方、本実施例のようにはす歯である第１はす歯歯車２０および第２はす歯歯車２２にはそれぞれ逆のスラスト力が作用することから、各々の受ける面圧が独立的となり、歯幅Ｗ１と歯幅Ｗ２とに大小を設けることにより面圧を変化させることができて強度バランスが改善する。
【００１９】
以下、第２実施形態〜第６実施形態にかかる変速機１０ｂ〜１０ｆについて説明する。変速機１０ｂ〜１０ｆにおいて上記の変速機１０ａと同様の構成要素については同符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２０】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態である変速機１０ｂの一部を示す側面図である。変速機１０ｂは回転軸１２と、やま歯歯車１４と、軸受１６，１８とを有する。回転軸１２にはやま歯歯車１４とは別のやま歯歯車２６が設けられている。やま歯歯車２６は回転軸１２の左端である軸受１６の近傍に設けられている。やま歯歯車１４とやま歯歯車２６とは同じ形状である必要はなく、例えばピッチ円直径が異なっていてもよい。変速機１０ｂにおいて、上記の変速機１０ａにおける左側部１２ａに相当する部位は、やま歯歯車２６を基準として右の中央部１２ｃと左の左側部１２ｄとに区分される。右側部１２ｂ、中央部１２ｃおよび左側部１２ｄは同径である。右側部１２ｂおよび左側部１２ｄは短くて剛性が高く、中央部１２ｃは長くて剛性が低い。
【００２１】
やま歯歯車２６は、歯の傾斜が逆向きのはす歯で構成された右側の第１はす歯歯車２８と左側の第２はす歯歯車３０とを有する。第１はす歯歯車２８と第２はす歯歯車３０との間には溝２４が設けられている。中央部１２ｃと左側部１２ｄとを比較すると中央部１２ｃの方が剛性が低い。したがって、左側部１２ｄが結合されている第２はす歯歯車３０の歯幅Ｗ４の方が中央部１２ｃが結合されている第１はす歯歯車２８の歯幅Ｗ３よりも大きく設定されている。
【００２２】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態である変速機１０ｃの一部を示す側面図である。変速機１０ｃは回転軸１２と、やま歯歯車１４と、軸受１８と、軸受１８ａとを有する。回転軸１２としてはやま歯歯車１４の右側に右側部１２ｂ存在する。一方、回転軸１２の左側部１２ａは実質的に長さが０であるが、換言すれば第１はす歯歯車２０の内径部だけに左側部１２ａが存在している。左側部１２ａについては軸支部がない。
【００２３】
右側部１２ｂは、右端の軸受１８とやま歯歯車１４との間がやや大径となっており、この部分が軸受１８ａで軸支されている。軸受１８および軸受１８ａのアウターリングはケーシングに固定されている。
【００２４】
変速機１０ｃにおける回転軸１２は筒形状であって中空部３２を有する。中空部３２は左端開口の付近、つまり第１はす歯歯車２０の内径部３２ａが大径となっている。したがって、左側部１２ａに相当する部分はやや薄肉である。これに対して右側部１２ｂにおける軸受１８ａが設けられている部分はやや厚肉である。
【００２５】
このような変速機１０ｃでは、回転軸１２における左側部１２ａは軸支部がなく、しかも肉厚が薄いために剛性が低い。一方の右側部１２ｂは２つの軸受１８および軸受１８ａで軸支されており、しかも一部が厚肉となっていて剛性が高い。これにしたがって、左側部１２ａに結合されている第１はす歯歯車２０の歯幅Ｗ１は比較的小さく、右側部１２ｂに結合されている第２はす歯歯車２２の歯幅Ｗ２は比較的大きく設定されている。
【００２６】
（第４の実施形態）
図４は、本発明の第４実施形態である変速機１０ｄの一部を示す側面図である。変速機１０ｄは回転軸１２と、やま歯歯車１４と、軸受１６，１８とを有する。回転軸１２はやま歯歯車１４を中心として左側部１２ａと右側部１２ｂが同じ長さであり、左右端部が軸受１６および軸受１８で軸支されている。左側部１２ａの径ｄ１は右側部１２ｂの径ｄ２よりも小径であり、左側部１２ａは剛性が低く右側部１２ｂは剛性が高い。これにしたがって、左側部１２ａに結合されている第１はす歯歯車２０の歯幅Ｗ１は比較的小さく、右側部１２ｂに結合されている第２はす歯歯車２２の歯幅Ｗ２は比較的大きく設定されている。
【００２７】
（第５の実施形態）
図５は、本発明の第５実施形態である変速機１０ｅの一部を示す側面図である。図５（ａ）に示すように、変速機１０ｅは、回転軸１２と、やま歯歯車１４と、ニードル軸受（軸支部）１６ａと、軸受１８とを有する。回転軸１２はやま歯歯車１４を中心として左側部１２ａと右側部１２ｂが同じ長さかつ同径であり、左右端部がニードル軸受１６ａおよび軸受１８で軸支されている。このように回転軸１２の左右端が異なる種類の軸受で軸支されている場合には、その軸受の種類やサイズによって剛性が異なることもあり得る。
【００２８】
したがって、左側部１２ａおよび右側部１２ｂの剛性が等しい場合であっても、左のニードル軸受１６ａの方が右の軸受１８よりも剛性が低い場合には、左側部１２ａに結合されている第１はす歯歯車２０の歯幅Ｗ１は比較的小さく、右側部１２ｂに結合されている第２はす歯歯車２２の歯幅Ｗ２は比較的大きく設定される。また、右の軸受１８の方が左のニードル軸受１６ａの方よりも剛性が低い場合には、図５（ｂ）に示すように、第１はす歯歯車２０と第２はす歯歯車２２とを左右入れ替えたやま歯歯車１４ａを用いる。これにより、剛性が低い右側部１２ｂに結合されている第１はす歯歯車２０の歯幅Ｗ１は比較的小さく、剛性が高い左側部１２ａに結合されている第２はす歯歯車２２の歯幅Ｗ２は比較的大きく設定される。
【００２９】
（第６の実施形態）
図６は、本発明の第６実施形態である変速機１０ｆの一部を示す側面図である。変速機１０ｆは、回転軸１２と、やま歯歯車１４と、軸受１６，１８と、ケーシング（軸支部）３４と、ケーシング（軸支部）３６とを有する。回転軸１２はやま歯歯車１４を中心として左側部１２ａと右側部１２ｂが同じ長さかつ同径であり、左右端部が軸受１６，１８で軸支されている。左側の軸受１６のアウターリングはケーシング３４に固定されており、右側の軸受１８のアウターリングはケーシング３６に固定されている。左側のケーシング３４は右側のケーシング３６よりも薄肉で剛性が低い。
【００３０】
したがって、左側部１２ａおよび右側部１２ｂの剛性が等しい場合であっても、左のケーシング３４の方が右のケーシング３６よりも剛性が低い場合には、左側部１２ａに結合されている第１はす歯歯車２０の歯幅Ｗ１は比較的小さく、右側部１２ｂに結合されている第２はす歯歯車２２の歯幅Ｗ２は比較的大きく設定される。
【００３１】
このような変速機１０ｂ〜１０ｆは、上記の変速機１０ａと同様に第１はす歯歯車２０と第２はす歯歯車２２との強度バランスがよい。本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
【符号の説明】
【００３２】
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ  変速機
１２，５０６  回転軸
１２ａ，１２ｄ  左側部
１２ｂ  右側部
１２ｃ  中央部
１４，１４ａ，２６，５０４  やま歯歯車
１６，１８，１８ａ，５０８，５１０  軸受（軸支部）
１６ａ  ニードル軸受（軸支部）
２０，２８  第１はす歯歯車
２２，３０  第２はす歯歯車
３４，３６  ケーシング（軸支部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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