(57)【要約】【課題】  高い機械的強度を有するとともに、歯が噛合する際に生じる振動の発生を抑制することによりこの振動に起因する騒音の発生が低減されたはすば歯車を提供する。【解決手段】  本発明に基づくはすば歯車１０Ａは、回転軸２０に嵌着されるハブ部１１と、このハブ部１１から半径方向外側に向かって延びるディスク部１２と、ディスク部１２の外端に位置するリム部１３とを含む。リム部１３の外周面には歯が設けられることによって歯面１３ａが形成されている。ディスク部１２は、周方向に延びる貫通孔１２ｂを奇数個有しており、これら貫通孔１２ｂ間に位置する連結部１２ａによってハブ部１１とリム部１３とが連結されている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に嵌着されるハブ部と、前記ハブ部から前記回転軸の半径方向外側に向かって延びるディスク部と、前記ディスク部の外端に設けられたリム部とを含み、前記リム部の外周面に歯が設けられてなるはすば歯車であって、
前記ディスク部は、前記回転軸の周方向に湾曲して延びる複数の貫通孔と、前記複数の貫通孔間に位置する連結部とを有している、はすば歯車。
【請求項２】
前記各々の連結部の前記周方向における長さは、前記各々の貫通孔の前記周方向における長さよりも小さい、請求項１に記載のはすば歯車。
【請求項３】
前記各々の連結部の前記周方向における長さは、前記各々の連結部の前記回転軸の軸方向における長さよりも小さい、請求項１または２に記載のはすば歯車。
【請求項４】
前記複数の貫通孔は、前記周方向において奇数個設けられている、請求項１から３のいずれかに記載のはすば歯車。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のはすば歯車であって、車輌に搭載される変速機のカウンタギヤとして用いられる、はすば歯車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種機械装置において動力を伝達するための手段として用いられるはすば歯車に関し、特に、変速機（トランスミッション）において用いられる歯車として好適なはすば歯車に関する。
【背景技術】
【０００２】
はすば歯車は、回転軸に対して歯すじがつる巻状に傾斜して切られた円筒歯車であり、回転軸と平行に歯すじが切られた平歯車と歯すじの向きにおいて異なる。はすば歯車は、平行に配置された２軸にそれぞれ嵌着され、これらはすば歯車同士が歯合することにより、２軸間において回転運動を伝達する。このはすば歯車は、平歯車に比べて噛み合い率が大きいため、大きいトルクを伝達するのに有利な歯車である。
【０００３】
車輌に搭載されるトランスミッションにおいては、このはすば歯車が用いられる場合が多い。たとえば、図６に示す３軸タイプのトランスミッションにおいては、トランスミッションケース３０内にベアリング３４によって軸支されたインプット軸３１、カウンタ軸３２およびファイナル軸３３のそれぞれにはすば歯車３５〜３８が嵌着されており、これらはすば歯車同士が歯合することによってインプット軸３１にエンジンから入力される回転運動がカウンタ軸３２を介してファイナル軸３３へと伝達される。ファイナル軸３３に入力された回転運動は車輪を駆動するドライブ軸へと出力される。
【０００４】
ここで、インプット軸３１に嵌着されたはすば歯車３５はカウンタドライブギヤと呼ばれ、インプット軸３１の回転を出力する歯車である。カウンタ軸３２に嵌着されたはすば歯車のうちカウンタドライブギヤに歯合するはすば歯車３６はカウンタドリブンギヤと呼ばれ、カウンタ軸３２に回転を入力する歯車である。また、カウンタ軸３２に嵌着されたもう一方のはすば歯車３７はファイナルドライブギヤと呼ばれ、カウンタ軸３２の回転を出力する歯車である。そして、ファイナル軸３３に嵌着されたはすば歯車３８はファイナルドリブンギヤと呼ばれ、ファイナル軸３３に回転を入力する歯車である。
【０００５】
図７（ａ）は、上述のトランスミッションにおいて用いられる従来のはすば歯車の正面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示される従来のはすば歯車のＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線に沿った断面図である。図７（ａ）および（ｂ）に示すように、従来のはすば歯車１０Ｄは、回転軸に嵌着されるハブ部１１と、ハブ部１１から回転軸の半径方向外側に向かって延びるディスク部１２と、ディスク部１２の外端に位置するリム部１３とを有しており、リム部１３の外周面に歯すじが切られることによって歯面１３ａが形成されている。
【０００６】
以前から、トランスミッションにて発生する騒音は問題視されていた。トランスミッションにて発生する騒音は、はすば歯車や軸、ベアリング等が回転することによって生じる騒音と、これらの振動がトランスミッションケース等に伝播しトランスミッションケース等が共振することによって発生する騒音とに大別される。従来、このトランスミッションにて発生する騒音は、主にトランスミッションケース等にリブを追加するなどの対策を施すことにより、トランスミッションケース等の共振を防止することによって騒音の低減が試みられていた。
【０００７】
しかしながら、近年においては、エンジンの低騒音化やタイヤが回転することによって発生する騒音の低減化、ボディの改良による風切り音の低減化等が確実に実現されてきており、トランスミッションにて発生する騒音を無視することができないようになってきている。
【０００８】
加えて、近年においては、車輌へのトランスミッションの搭載スペースの制約やトランスミッション自体の重量の制約等が一層厳しくなってきており、トランスミッションケース等への対策を実施することは非常に困難になっている。このため、トランスミッションケース等への対策以外の他の騒音低減技術の開発が必要となっている。
【０００９】
特許文献１には、平歯車の歯が噛合する際に歯同士が衝突して振動が発生することによって生ずる騒音や、平歯車に加わる負荷が変動等することにより噛合のタイミングが変動することよって生ずる振動に起因する騒音を低減するために、ハブ部とリム部とを可撓性のスポーク部にて連結した平歯車が開示されている。このように可撓性のスポーク部にてハブ部とリム部とを連結することにより、平歯車の歯が噛合する際の半径方向および接線方向の弾性変形がある程度許容されるようになるため、噛合による騒音の発生が抑制されるようになる。
【００１０】
また、特許文献２には、ディスク部に貫通孔が設けられた歯車（カムギヤ）が記載されている。しかしながら、この特許文献２中には、このディスク部に貫通孔が設けられたカムギヤが平歯車であるのかはすば歯車であるかの記載はなく、また、貫通孔を設けることと騒音が低減することとの関係については、一切触れられていない。
【特許文献１】特開平８−１２１５７４号公報
【特許文献２】特開平９−２１７８１６号公報（第１２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の平歯車の如く、はすば歯車のハブ部とリム部とをスポーク部にて連結した場合には、はすば歯車に強度不足が生じるおそれがある。上述のように、平歯車に比べはすば歯車においては噛み合い率が大きいため、強いトルクを伝達するために高い強度が要求される。このため、スポーク部でハブ部とリム部とを連結しただけでは、十分な機械強度が維持されるとは考え難い。
【００１２】
また、上記特許文献１においては、平歯車に生じる半径方向および接線方向の噛み合い力のみに着目し、可撓性のスポーク部にて平歯車の歯が噛合する際の接線方向および半径方向の弾性変形がある程度許容されるように構成している。しかしながら、はすば歯車においては、リム部の外周面に軸方向と交差する方向に傾斜して歯が切られているため、軸方向にも噛み合い力が生じる。このため、半径方向および接線方向のみならず、軸方向における弾性変形にも着目する必要が生じる。
【００１３】
したがって、本発明は、高い機械的強度を有するとともに、歯が噛合する際に生じる振動の発生を抑制することによりこの振動に起因する騒音の発生が低減されたはすば歯車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】
【００１４】
本発明に基づくはすば歯車は、ハブ部と、ディスク部と、リム部とを有している。ハブ部は、回転軸に嵌着される。ディスク部は、上記回転軸の半径方向外側に向かってハブ部から延びている。リム部は、ディスク部の外端に設けられ、その外周面に歯が設けられている。ディスク部は、上記回転軸の周方向に湾曲して延びる複数の貫通孔と、これら複数の貫通孔間に位置する連結部とを有している。
【００１５】
このように、はすば歯車のディスク部に周方向に延びる複数の貫通孔を設けるとともに、これら貫通孔間に位置する連結部によってハブ部とリム部とを連結することにより、はすば歯車自体の機械的強度を維持しつつ、半径方向、接線方向および軸方向の３方向において撓み易いはすば歯車とすることが可能になる。このため、歯が噛合する際に生じる振動の発生が抑制され、騒音の発生が低減されるようになる。
【００１６】
上記本発明に基づくはすば歯車にあっては、各々の連結部の上記回転軸の周方向における長さが、各々の貫通孔の上記回転軸の周方向における長さよりも小さくなるように構成されていることが好ましい。このように構成することにより、連結部の剛性が低減されるため、連結部が撓むことによって歯面にて生じた振動がハブ部へ伝達され難くなり、騒音の発生が抑制されるようになる。
【００１７】
上記本発明基づくはすば歯車にあっては、各々の連結部の上記回転軸の周方向における長さが、各々の連結部の上記回転軸の軸方向における長さよりも小さくなるように構成されていることが好ましい。このように構成することにより、連結部の剛性が低減されるとともに、はすば歯車の機械的強度も確保されるようになるため、低騒音でかつ破損し難いはすば歯車とすることが可能になる。
【００１８】
上記本発明基づくはすば歯車にあっては、複数の貫通孔が、上記回転軸の周方向において奇数個設けられていることが好ましい。このように貫通孔を奇数個とすることにより、回転軸の軸方向における弾性変形が過渡に生じないようになる。このため、固有振動モードが励起され難くなり、騒音の発生が抑制されるようになる。
【００１９】
上記本発明基づくはすば歯車は、車輌に搭載される変速機のカウンタギヤとして用いられることが好ましい。ここで、カウンタギヤとは、インプット軸に嵌着されるカウンタドライブギヤと、カウンタ軸に嵌着されるカウンタドリブンギヤとを含む。このように、トランスミッションにおけるカウンタギヤに上述のいずれかのはすば歯車を採用することにより、トランスミッションにて発生する騒音が低減されるようになる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、高い機械的強度を有するとともに騒音の発生が低減されたはすば歯車を簡便な構成にて実現することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１におけるはすば歯車の正面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）中におけるＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図である。
【００２３】
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施の形態１におけるはすば歯車１０Ａは、ハブ部１１と、ディスク部１２と、リム部１３とを有する。ハブ部１１は、円筒形状に形成されており、中空部において回転軸が差し込まれて回転軸に嵌着される。ディスク部１２は、ハブ部１１から回転軸の半径方向外側に向かって延在するように設けられた肉薄部である。リム部１３は、ディスク部１２の外端に位置する。リム部１３の外周面には歯が刻まれており、これによって歯面１３ａが形成されている。
【００２４】
ディスク部１２は、回転軸の周方向に沿って延びる貫通孔１２ｂを複数有している。この貫通孔１２ｂは、回転軸の軸方向と平行な方向に向かって延びており、ディスク部１２を貫いている。本実施の形態におけるはすば歯車１０Ａにあっては、貫通孔１２ｂは、回転軸の周方向において等間隔に３個設けられている。また、回転軸の周方向に沿って延びる貫通孔１２ｂ間には、連結部１２ａが位置している。連結部１２ａは、ハブ部１１とリム部１３とを連結している。
【００２５】
図１（ａ）に示すように、本実施の形態におけるはすば歯車１０Ａにあっては、回転軸の周方向における連結部１２ａの長さＬ１が、回転軸の周方向における貫通孔１２ｂの長さＬ２よりも小さく構成されている。上述のように、本実施の形態におけるはすば歯車１０Ａにあっては、貫通孔１２ｂが回転軸の周方向において等間隔に３個設けられているため、それぞれの貫通孔１２ｂの回転軸の周方向における長さＬ１はいずれも同じである。また、連結部１２ａの回転軸の周方向における長さＬ２もすべて同じ長さとなっている。
【００２６】
図２は、上記構成とすることにより、はすば歯車において発生する騒音が低減する原理について説明するための図である。以下、この図を参照して、騒音の発生が低減する仕組みについて説明する。
【００２７】
図２を参照して、回転軸２０が矢印Ａ方向に回転する場合を考える。回転軸２０に嵌着されたはすば歯車１０Ａのリム部１３の外周面に設けられた歯に、他のはすば歯車の歯が点Ｂにおいて噛合している場合には、この点Ｂにおいてはすば歯車１０Ａに噛み合い力が加わる。この噛み合い力は、図２に示すように、接線方向の分力と半径方向の分力と軸方向の分力との３方向の分力に分解される。これは、平歯車同士を噛合させた場合に生じる噛み合い力に比べ、軸方向にも噛み合い力が加わる点で異なる。
【００２８】
はすば歯車１０Ａのディスク部１２に設けられた貫通孔１２ｂは、これら３方向に分解可能な噛み合い力がディスク部１２を介してハブ部１１に伝達されることを防止する。すなわち、ディスク部１２に貫通孔１２ｂを設けることにより、接線方向、半径方向および軸方向の３方向においてディスク部の剛性がいずれも低減されるため、連結部１２ａが弾性変形し撓むことによって歯面１３ａにて生じた振動の伝達が緩和されるようになる。このため、効果的に振動の発生および伝達が抑制されるようになり、結果として騒音の発生が低減されることになる。
【００２９】
特に、上述の如く、回転軸の周方向における連結部１２ａの長さＬ１を、回転軸の周方向における貫通孔１２ｂの長さＬ２よりも小さく構成することにより、効果的に軸方向における連結部１２ａの剛性が低減されるため、噛み合い力の軸方向成分がハブ部１１に伝達される割合が減少し、振動の発生および伝達が抑制され、騒音の発生が顕著に低減されるようになる。
【００３０】
また、上述の如く、貫通孔１２ｂが回転軸の周方向において実質的に等間隔に３個設けることにより、回転軸の軸方向における弾性変形が過渡に生じないようになる。このため、固有振動モードが励起され難くなり、騒音の発生が抑制されるようになる。
【００３１】
図３は、上述の構成のはすば歯車を用いた場合に得られる騒音低減効果を示す図である。図３において、実線（図３において実施例として記載）は、上述の構成のはすば歯車をトランスミッションのカウンタギヤ対として採用した場合に発生する騒音の周波数と音圧レベルとの関係を示す線であり、破線（図３において比較例として記載）は、図７に示す従来の構成のはすば歯車を、上記実施例において使用したトランスミッションと同一のトランスミッションにおいてカウンタギヤ対として採用した場合に発生する騒音の周波数と音圧レベルとの関係を示す線である。なお、実施例におけるカウンタギヤ対は、実車において想定されるギヤノイズ対象領域（入力回転数（０ｒｐｍ〜６０００ｒｐｍ）×歯数）における騒音低減効果を図って製作されたものである。
【００３２】
図３に示すように、実施例において生じた騒音の音圧レベルと比較例において生じた騒音の音圧レベルとを比較した場合に、プロットするほぼすべての周波数領域において、実施例の方が低く抑えられていることが分かる。特に人間に対して不快感を与える周波数領域（図中矢印Ｃで示す領域）においては、最大１０ｄＢ程度の騒音低減効果が得られることが分かる。
【００３３】
以上において説明したように、本実施の形態の如くのはすば歯車１０Ａとすることにより、効果的に騒音の発生が防止されるようになる。また、このはすば歯車をトランスミッションのカウンタギヤ対として用いることにより、騒音の発生が低減されたトランスミッションを構成することが可能になる。なお、貫通孔１２ｂを設けることによって歯車の軽量化も図られるため、トランスミッションのカウンタギヤ対に本実施の形態の如くのはすば歯車を採用することにより、トランスミッションの軽量化も可能になる。
【００３４】
（実施の形態２）
図４（ａ）は、本発明の実施の形態２におけるはすば歯車の正面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）中におけるＩＶＢ−ＩＶＢ線に沿った断面図である。なお、上述の実施の形態１と同様の部分について図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。
【００３５】
図４（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施の形態におけるはすば歯車１０Ｂにおいては、ディスク部１２に形成された連結部１２ａの回転軸の周方向における長さＬ１に比べ、連結部１２ａの回転軸の軸方向における長さＬ３が大きくなるように構成されている。
【００３６】
このように構成することにより、はすば歯車に加わる噛み合い力のうち接線方向および半径方向に加わる分力を有効に緩和するとともに、軸方向に加わる分力もある程度緩和しつつはすば歯車の機械的強度を確保することが可能になる。したがって、従来のはすば歯車に比べて騒音の発生が低減されかつ同等の信頼性を有するはすば歯車とすることが可能になる。
【００３７】
（実施の形態３）
図５（ａ）は、本発明の実施の形態３におけるはすば歯車の正面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）中におけるＶＢ−ＶＢ線に沿った断面図である。なお、上述の実施の形態１と同様の部分について図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。
【００３８】
図５（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施の形態におけるはすば歯車１０Ｃにおいては、ディスク部１２に形成された連結部１２ａが、回転軸の半径方向外側に向かうについてその外形が小さくなるように構成されている。具体的には、図５（ａ）に示すように、回転軸の周方向における連結部１２ａの内端における長さに比べ外端における長さが小さく構成されており、かつ内端側から外端側に向かうにつれて徐々にその長さが短くなるように構成されている。また、図５（ｂ）に示すように、回転軸の軸方向における連結部１２ａの外端における長さも内端における長さに比べて小さく構成されており、かつ内端側から外端側に向かうにつれて徐々にその長さが短くなるように構成されている。
【００３９】
このように構成することにより、はすば歯車に加わる軸方向の噛み合い力に対する連結部の曲げ強度を確保しつつ、リム部の軸方向における剛性をさらに低減することが可能になる。このため、はすば歯車に加わる噛み合い力を接線方向、半径方向および軸方向においてさらに効果的に緩和することが可能になるため、はすば歯車にて発生する騒音がさらに効果的に低減されるようになる。
【００４０】
上述の実施の形態１から３においては、いずれもディスク部の周方向に等間隔３個の貫通孔を設けた場合を例示して説明を行なったが、特に貫通孔の個数が３個に限定されるものではない。本発明においてディスク部に設けられる貫通孔の個数は複数個であることが必須の条件であり、より好ましくは奇数個である。しかしながら、貫通孔の数が偶数個であったとしても騒音低減効果を得ることは可能である。
【００４１】
また、上述の実施の形態１から３においては、トランスミッションのカウンタギヤ対に本発明に基づくはすば歯車を適用した場合についてのみ言及したが、ファイナルギヤ対に適用することも当然に可能である。さらには、本発明に基づくはすば歯車は、トランスミッションに適用されるばかりではなく、他の機械装置一般にも当然に適用可能である。
【００４２】
このように、今回開示した上記各実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の形態１におけるはすば歯車の正面図であり、（ｂ）は、ＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図である。
【図２】図１に示す形状のはすば歯車とすることにより、騒音の発生が減少する原理を説明するための図である。
【図３】図１に示す形状のはすば歯車を用いた場合に得られる騒音低減効果を示す図である。
【図４】（ａ）は、本発明の実施の形態２におけるはすば歯車の正面図であり、（ｂ）は、ＩＶＢ−ＩＶＢ線に沿った断面図である。
【図５】（ａ）は、本発明の実施の形態３におけるはすば歯車の正面図であり、（ｂ）は、ＶＢ−ＶＢ線に沿った断面図である。
【図６】車載用の３軸タイプのトランスミッションの構成を示す模式図である。
【図７】（ａ）は、従来のトランスミッションにおいて使用されていたはすば歯車の正面図であり、（ｂ）は、ＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０Ａ〜１０Ｄ  はすば歯車、１１  ハブ部、１２  ディスク部、１２ａ  連結部、１２ｂ  貫通孔、１３  リム部、１３ａ  歯面、２０  回転軸、３０  トランスミッションケース、３１  インプット軸、３２  カウンタ軸、３３  ファイナル軸、３４  ベアリング、３５  はすば歯車（カウンタドライブギヤ）、３６  はすば歯車（カウンタドリブンギヤ）、３７  はすば歯車（ファイナルドライブギヤ）、３８  はすば歯車（ファイナルドリブンギヤ）。
【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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