(57)【要約】【課題】リングギヤの歯元への応力集中を緩和し、リングギヤの強度性能を向上させること。【解決手段】ケース２に収容された遊星歯車装置を備え、遊星歯車装置を構成するリングギヤ３Ｒの外周部に形成された外スプライン３１と、ケース２内に設けられた嵌合孔の内周部に形成された内スプライン２１とのスプライン嵌合部により、リングギヤ３Ｒがケース２に対して相対回転不能に拘束されている車両用駆動装置において、外スプライン３１および内スプライン２１の少なくとも一方のスプラインの一部は、歯幅方向の両端部のうち、リングギヤ３Ｒの歯元において応力集中が生じる側の端部が欠歯とされ、歯幅は短くされている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースに収容された遊星歯車装置を備え、前記遊星歯車装置を構成するリングギヤの外周部に形成された外スプラインと、前記ケース内に設けられた嵌合孔の内周部に形成された内スプラインとのスプライン嵌合部により、前記リングギヤが前記ケースに対して相対回転不能に拘束されている車両用駆動装置において、
前記外スプラインおよび前記内スプラインの少なくとも一方のスプラインの一部は、歯幅方向の両端部のうち、前記リングギヤの歯元において応力集中が生じる側の端部が欠歯とされ、歯幅は短くされている
ことを特徴とする車両用駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、前輪側と後輪側とに動力を分配するトランスファを備えた車両用駆動装置が開示されている。このトランスファは、変速機構（ハイロー切替機構）としての遊星歯車装置を備え、リングギヤがケースに対して相対回転不能に固定された構造を有する。この固定構造では、リングギヤの外周部に形成された外スプラインと、ケース内に設けられた嵌合孔の内周部に形成された内スプラインとをスプライン嵌合させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−０７４３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リングギヤが固定されている遊星歯車装置では、トルク伝達によって、リングギヤの歯元に応力集中が発生する場合がある。特許文献１に記載の構成は、トランスファのチェーン駆動によって生じる荷重（チェーン荷重）をリングギヤで受けるため、リングギヤのリア側の歯元に応力集中が生じてしまう。
【０００５】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、リングギヤの歯元への応力集中を緩和し、リングギヤの強度性能を向上させることができる車両用駆動装置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】
【０００６】
本発明は、遊星歯車装置を備え、遊星歯車装置を構成するリングギヤの外周部に形成された外スプラインと、ケース内に設けられた嵌合孔の内周部に形成された内スプラインとのスプライン嵌合部により、リングギヤがケースに対して相対回転不能に拘束されている車両用駆動装置において、外スプラインおよび内スプラインの少なくとも一方のスプラインの一部は、歯幅方向の両端部のうち、リングギヤの歯元において応力集中が生じる側の端部が欠歯とされ、歯幅は短くされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、リングギヤの歯元において歯幅方向で応力集中が生じる側で、リングギヤのケースに対する拘束力を低下するため、リングギヤの歯元に生じる応力集中を緩和することができる。また、欠歯とされる部分が歯幅方向の一部に限られることにより、リングギヤのケースに対する拘束力が必要以上に低下することを抑えることができる。これにより、リングギヤのケースに対する拘束力の低下を抑えながら、リングギヤの強度性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、リングギヤの外スプラインとケースの内スプラインとの嵌合部分を説明するための図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。
【図３】図３は、遊星歯車装置を模式的に示す図である。
【図４】図４は、リングギヤの歯元に生じる応力集中を説明するための図である。
【図５】図５は、欠歯無しと欠歯ありの歯当たりを比較説明するための図である。
【図６】図６は、欠歯無しと欠歯ありでリングギヤの歯元に生じる応力の大きさを比較したグラフ図である。
【図７】図７は、トランスファとしての車両用駆動装置を模式的に示す図である。
【図８】図８は、リングギヤの外スプラインが不等長に形成される構成例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における車両用駆動装置について具体的に説明する。
【００１０】
図１に示すように、車両用駆動装置１は、ケース２に収容された遊星歯車装置３を備え、リングギヤ３Ｒの外周部に設けられた外スプライン３１と、ケース２内に設けられた嵌合孔の内周部に形成された内スプライン２１とがスプライン嵌合する。外スプライン３１はリングギヤ３Ｒの周方向で所定間隔を空けて複数設けられている。内スプライン２１は嵌合孔の周方向で所定間隔を空けて複数設けられている。なお、車両用駆動装置１は、車両に搭載されて、走行用動力源から出力された動力を駆動輪に伝達するものである。
【００１１】
遊星歯車装置３は、サンギヤと、サンギヤに対して同心円上に配置されたリングギヤ３Ｒと、それらサンギヤとリングギヤ３Ｒとに噛み合っているピニオンギヤ３Ｐ（図３に示す）を自転可能かつ公転可能に保持しているキャリヤとを備える。この遊星歯車装置３はリングギヤ３Ｒを固定要素（反力要素）とする変速機である。例えば、シングルピニオン型の遊星歯車装置３では、サンギヤを入力要素とし、キャリヤを出力要素とする場合には減速機となり、キャリヤを入力要素とし、サンギヤを出力要素とする場合には増速機となる。
【００１２】
ケース２の内部には、リングギヤ３Ｒが取り付けられる嵌合孔が形成されている。嵌合孔の内周部には複数の内スプライン２１が形成されている。外スプライン３１と内スプライン２１との嵌合部分により、リングギヤ３Ｒがケース２に対して相対回転不能に固定される。トルク伝達時、外スプライン３１のスプライン歯と内スプライン２１のスプライン歯とが噛み合うことにより、リングギヤ３Ｒのケース２に対する拘束力が生じる。
【００１３】
図２に示すように、ケース２の内スプライン２１は、歯幅方向にスプライン歯の一部が欠歯とされ、歯幅が短くされている（不等長に形成されている）。歯幅方向の一方側の端部から他方側に向けて内スプライン２１のスプライン歯が延びており、歯幅方向の他方側の端部が欠歯となっている。リングギヤ３Ｒの外スプライン３１は、歯幅方向全体に亘りスプライン歯（外歯）が延びている。歯幅方向の一方端側（図２の左側）では外スプライン３１と内スプライン２１とが噛み合う。歯幅方向の他方側（図２の右側）では内スプライン２１のスプライン歯が存在しないため、外スプライン３１は噛み合う対象がいない状態となる。つまり、リングギヤ３Ｒの外周部の一部で、歯幅方向の他方側の端部がケース２に拘束されていないことになる。
【００１４】
図３，４に示すように、リングギヤ３Ｒを固定要素とする遊星歯車装置３では、ピニオンギヤ３Ｐが回転すると、ギヤ噛合い部からリングギヤ３Ｒの歯面に荷重（噛合い荷重）が作用する。リングギヤ３Ｒのうち、ケース２とのスプライン嵌合部に近い位置に設けられたギヤ歯では歯元に応力集中が発生する。例えば、歯幅方向の両端側でどちらか片方側でのみに歯元の応力集中が生じる場合には、その歯幅方向で応力集中が生じる側についてスプライン歯を欠歯（不等長）に形成する。図２に示すように、ケース２の内スプライン２１の一部が歯幅方向で他方側が欠歯した不等長に形成されているため、スプライン嵌合部の近くに設けられたギヤ歯の歯元に集中していた応力を緩和することができる。
【００１５】
図５に示すように、スプライン歯に欠歯がない場合（図５左側の欠歯無し）、スプライン嵌合部に近い位置に設けられたギヤ歯（リングギヤ３Ｒの歯部）は剛性が高く、ピニオンギヤ３Ｐとの噛合い時に、ギヤ歯に変形が起こり難いため、破線で示すように局所で当たる。そのため、リングギヤ３Ｒのギヤ歯には局所的に噛み合い荷重が作用し、歯元に応力が集中してしまう。一方、スプライン歯に歯幅方向の一部で欠歯がある場合（図５右側の欠歯あり）、スプライン嵌合部に近い位置に設けられたギヤ歯（リングギヤ３Ｒの歯部）では、ケース２に対する拘束力が低減されるため、ピニオンギヤ３Ｐとの噛み合い時にギヤ歯に変形が生じる。このため、図５に破線で囲むように、リングギヤ３Ｒのギヤ歯全体（歯面の歯幅方向全体）でピニオンギヤ３Ｐとの噛合いが実現するため、リングギヤ３Ｒの歯元への応力集中を緩和することができる。具体的には、図６に示すように、リングギヤ３Ｒのギヤ歯に生じる歯元の応力は、欠歯無しの場合よりも欠歯ありの方が小さくなる。つまり、本実施形態では、リングギヤ３Ｒの歯元で発生する応力集中に対して、リングギヤ３Ｒの剛性を意図的に変える（歯幅方向で異なる剛性とする）ことで、ギヤ歯元に発生する応力集中を低減させることができる。そして、スプライン歯を歯幅方向に不等長とすることによりリングギヤ３Ｒの歯元応力を低減させることが可能である。
【００１６】
ここで、図７を参照して、車両用駆動装置１の適用例を説明する。図７に示す車両用駆動装置１は、前後輪動力分配装置であるトランスファを構成する。トランスファは動力源から出力された動力を後輪側のプロペラシャフト（リアプロペラシャフト）と前輪側のプロペラシャフト（フロントプロペラシャフト）とに分割することができる。このトランスファとしての車両用駆動装置１は、動力源側の入力軸４と、副変速機としての遊星歯車装置３と、チェーン駆動装置５と、後輪側の出力軸６を備える。なお、図７に示す歯幅方向の一方側は軸方向（車両）のフロント側であり、歯幅方向の他方側が軸方向（車両）のリア側である。
【００１７】
入力軸４および出力軸６は、リアプロペラシャフトと同一軸線上に配置された回転軸である。入力軸４は動力源側の回転部材と一体回転する。出力軸６はリアプロペラシャフトと一体回転する。なお、リアプロペラシャフトはフロントプロペラシャフトとは別軸線上で平行に配置されている。
【００１８】
遊星歯車装置３は、切替クラッチ（図示せず）とともに構成されたハイロー切替装置であり、軸方向でチェーン駆動装置５の近くに配置される。この遊星歯車装置３は、入力軸４と一体回転するサンギヤと、固定要素となるリングギヤ３Ｒと、出力要素となるキャリヤとを有する。リングギヤ３Ｒの外スプライン３１がケース２の内スプライン２１にスプライン嵌合する。キャリヤは切替クラッチを介して出力軸６と接続される。切替クラッチは、軸方向に可動するスリーブを有するドグクラッチ（シンクロ機構）により構成されており、出力軸６の接続先を遊星歯車装置３のキャリヤとサンギヤとに切り替えることができる。切替クラッチにより遊星歯車装置３のサンギヤを出力軸６に直結した状態が高速状態（ハイ状態）となる。一方、切替クラッチにより遊星歯車装置３のキャリヤを出力軸６に接続した状態が低速状態（ロー状態）となる。遊星歯車装置３ではリングギヤ３Ｒが固定されているため、サンギヤの回転数がキャリヤの回転数よりも高くなる。
【００１９】
チェーン駆動装置５は、リアプロペラシャフトと同一軸線上に配置された駆動側スプロケット（ドライブギヤ）と、フロントプロペラシャフトと同一軸線上に配置された図示しない従動側スプロケット（ドリブンギヤ）と、各スプロケットの間で動力を伝達する伝動チェーン（図示せず）とを備える。チェーン駆動装置５によってリア側の動力をフロント側に分配することができる。例えば、駆動側スプロケットは出力軸６上に相対回転可能に設けられており、クラッチ装置を介して出力軸６と駆動側スプロケットとが接続される。このクラッチ装置は、ドグクラッチであってもよく、あるいは摩擦式の多板クラッチであってもよい。
【００２０】
そして、図７に示す車両用駆動装置１では、チェーン駆動装置５による動力伝達が行われると、チェーン荷重が駆動側スプロケットに作用する。このチェーン荷重によって遊星歯車装置３のリングギヤ３Ｒのギヤ歯にはリア側の歯元に応力が集中する。例えば、チェーン荷重により歯が食い違う領域でリングギヤ３Ｒの歯元応力が悪化する。そこで、上述した図２に示すように、リングギヤ３Ｒの外スプライン３１が嵌合するケース２の内スプライン２１について、歯幅方向でリア側のスプライン歯の一部が欠歯した不等長に形成される。図７に示す構造では、リングギヤ３Ｒのリア側は歯幅方向で応力集中が生じる側となる。
【００２１】
以上説明した通り、実施形態の車両用駆動装置１によれば、歯幅方向で応力集中が生じる側のスプライン歯が欠歯（不等長）に形成されるため、リングギヤ３Ｒの歯元への応力集中を緩和し、リングギヤ３Ｒの強度性能を向上させることができる。これにより、車両用駆動装置１の高トルク化と軽量化とを両立することができる。
【００２２】
また、欠歯とされる部分は、スプライン歯の歯幅方向で一部に限られることにより、リングギヤ３Ｒのケース２に対する拘束力の低下を抑制することができる。要するに、周方向の一部で所定範囲にスプライン歯が全く無い構造に比較して、スプライン歯は存在するものの歯幅方向でスプライン歯の一部が欠歯した構造のほうが、リングギヤ３Ｒのケース２に対する拘束力が生じる。
【００２３】
なお、上述した実施形態は、図７に示すトランスファとしての車両用駆動装置１を構成する遊星歯車装置３に限定されず、リングギヤ３Ｒを反力要素とする遊星歯車装置に適用可能である。つまり、本実施形態はリングギヤ３Ｒにチェーン荷重が作用しない構造にも適用可能である。
【００２４】
また、上述した実施形態の変形例として、リングギヤ３Ｒとケース２とのスプライン嵌合部について、リングギヤ３Ｒの外スプライン３１の一部が歯幅方向に不等長に形成されてもよい。この変形例について、図８を参照して説明する。図８に示すように、リングギヤ３Ｒの外スプライン３１には、歯幅方向で他方側（リア側）の端部が欠歯したスプライン歯３１Ａを有する。このスプライン歯３１Ａは、リングギヤ３Ｒの外周側に三つ並んで設けられてもよい。例えば、上述したトランスファとしての車両用駆動装置１の場合には、チェーン荷重を受けることによる歯面応力が高い部分のみ、外スプライン３１のリア側が欠歯された不等長のスプライン歯３１Ａを設ける。このように、リングギヤ３Ｒの外スプライン３１を一部不等長とする構造も適用可能である。すなわち、車両用駆動装置１では、内スプライン２１と外スプライン３１とのうちの少なくとも一方のスプライン歯が、歯幅方向の片方の端部が欠歯とされ、歯幅が短い構造に形成されていればよい。
【符号の説明】
【００２５】
１  車両用駆動装置
２  ケース
３  遊星歯車装置
３Ｒ  リングギヤ
２１  内スプライン
３１  外スプライン
【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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【図８】
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