(57)【要約】【課題】軸部材に遊転歯車がニードルベアリングを介すことなく嵌め付けられている構造において、軸部材および遊転歯車の摩耗を抑制できる構造を提供する。【解決手段】入力軸１２の第３入力歯車３２ｃと径方向で重複する部位には、入力軸１２の周方向にクラウニング加工されたスプライン歯８２が形成されるため、第３入力歯車３２ｃの内周面８４と入力軸１２との間の面圧Ｐが低下し、第３入力歯車３２ｃおよび入力軸１２との間の摩耗および焼き付きを抑制することができる。また、第３入力歯車３２ｃの内周面８４は、軸線Ｃ方向から見て円形状を有しているため、入力軸１２および第３入力歯車３２ｃの摺動時の歯打ち音についても抑制することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線まわりに回転する軸部材と、該軸部材の外周面に遊転可能に嵌め付けられている遊転歯車とを、備えた車両用動力伝達装置であって、
前記軸部材の外周面であって、該軸部材の径方向で前記遊転歯車と重なる位置に、前記軸部材の周方向に面取りされたスプライン歯が形成され、
前記遊転歯車の内周面は、前記軸部材の軸線の方向から見て円形状を有する
ことを特徴とする車両用動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用動力伝達装置に係り、特に軸部材上に遊転可能な遊転歯車を備えた構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転駆動可能に構成されている軸部材と、その軸部材の外周面に遊転可能に嵌め付けられている遊転歯車とを備えた車両用動力伝達装置が知られている。特許文献１の動力伝達装置がそれである。特許文献１の動力伝達装置にあっては、従来では軸部材と遊転歯車との間に設けられていたニードルベアリングをなくした構造が開示されている。具体的には、軸部材の外周面にスプライン歯を形成し、軸部材の内周部とスプライン歯とを連通する潤滑孔を形成した構造が開示されている。上記のように構成されると、軸部材が回転駆動した際に、軸部材と遊転歯車とが摺動するが、このとき潤滑孔から潤滑油を供給し、軸部材の外周面と遊転歯車の内周面との間を、潤滑孔からの潤滑油によって潤滑することで、ニードルベアリングをなくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−６００６４号公報
【特許文献２】特開平７−８３２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の構造において、軸部材の回転が開始された初期の状態では、潤滑油量が不足し、このような状態で軸部材と遊転歯車とが摺動すると、軸部材のスプライン歯のエッジが遊転歯車の内周面に当たり、遊転歯車の内周面と軸部材のスプライン歯とが摩耗するおそれがあった。
【０００５】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、軸部材に遊転歯車がニードルベアリングを介することなく嵌め付けられている構造において、軸部材および遊転歯車の摩耗を抑制できる構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１発明の要旨とするところは、(a)軸線まわりに回転する軸部材と、その軸部材の外周面に遊転可能に嵌め付けられている遊転歯車とを、備えた車両用動力伝達装置であって、(b)前記軸部材の外周面であって、その軸部材の径方向で前記遊転歯車と重なる位置に、前記軸部材の周方向に面取りされたスプライン歯が形成され、(c)前記遊転歯車の内周面は、前記軸部材の軸線の方向から見て円形状を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
第１発明の車両用動力伝達装置によれば、軸部材の遊転歯車と径方向で重なる部位には、軸部材の周方向に面取りされたスプライン歯が形成されるため、遊転歯車の内周面と軸部材との間の面圧が低下し、遊転歯車および軸部材の摩耗を抑制することができる。また、遊転歯車の内周面には、スプラインが形成されないことで、軸部材および遊転歯車の摺動中に発生する歯打ち音についても抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明が好適に適用された車両の手動変速機の内部構造を示す図である。
【図２】図１のシンクロメッシュ機構および入力歯車の構造を説明するための断面図である。
【図３】図２の入力軸のスプライン歯が形成される部位を切断線Ａで切断した断面図である。
【図４】図３のスプライン歯の形状を説明するための斜視図である。
【図５】スプライン歯がクラウニング加工された場合の面圧と、スプライン歯がクラウニング加工されない場合の面圧とを、解析的に求めた計算結果である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
【実施例】
【００１０】
図１は本発明が好適に適用された車両の手動変速機１０の内部構造を示している。手動変速機１０は、運転者によるシフト操作により複数のギヤ段（変速段）を形成可能に構成され、図示しないエンジンから入力される回転を所定の変速比γで減速或いは増速して出力する平行２軸式の有段変速機構（マニュアルトランスミッション）である。
【００１１】
手動変速機１０は、図示しないクラッチを介してエンジンに動力伝達可能に連結されている入力軸１２と、入力軸１２に対して平行に配置されているカウンタ軸１４と、図示しない駆動輪に動力伝達可能に連結されている出力軸１６とを備えている。
【００１２】
入力軸１２は、軸受１８、２０によって回転可能に保持されており、カウンタ軸１４は、軸受２２、２４によって回転可能に保持されており、出力軸１６は、軸受２６、２８によって回転可能に保持されている。
【００１３】
入力軸１２とカウンタ軸１４との間には、一対の噛合歯車から構成される歯車対（第１歯車対３０ａ〜第４歯車対３０ｄ）が設けられている。具体的には、軸受１８から軸受２０側に向かって順番に、第１歯車対３０ａ、第２歯車対３０ｂ、第３歯車対３０ｃ、および第４歯車対３０ｄが設けられている。これらの歯車対３０ａ〜３０ｄ（特に区別しない場合には、単に歯車対３０と記載する）は、何れも斜歯歯車から構成されている。
【００１４】
第１歯車対３０ａは、入力軸１２に一体的に設けられている第１入力歯車３２ａと、その第１入力歯車３２ａと噛み合うとともに、カウンタ軸１４の外周面に遊転可能（相対回転可能）に嵌め付けられている第１カウンタ歯車３４ａとから構成されている。なお、第１カウンタ歯車３４ａが、本発明の遊転歯車に対応する。
【００１５】
第２歯車対３０ｂは、入力軸１２に一体的に設けられている第２入力歯車３２ｂと、その第２入力歯車３２ｂと噛み合うとともに、カウンタ軸１４の外周面に遊転可能（相対回転可能）に嵌め付けられている第２カウンタ歯車３４ｂとから構成されている。なお、第２カウンタ歯車３４ｂが、本発明の遊転歯車に対応している。
【００１６】
第３歯車対３０ｃは、入力軸１２の外周面に遊転可能（相対回転可能）に嵌め付けられている第３入力歯車３２ｃと、その第３入力歯車３２ｃと噛み合うとともに、カウンタ軸１４に一体的に設けられている第３カウンタ歯車３４ｃとから構成されている。なお、第３入力歯車３２ｃが、本発明の遊転歯車に対応している。
【００１７】
第４歯車対３０ｄは、入力軸１２の外周面に遊転可能（相対回転可能）に嵌め付けられている第４入力歯車３２ｄと、その第４入力歯車３２ｄと噛み合うとともに、カウンタ軸１４に一体的に設けられている第４カウンタ歯車３４ｄとから構成されている。なお、第４入力歯車３２ｄが、本発明の遊転歯車に対応している。また、第１入力歯車３２ａ〜第４入力歯車３２ｄを区別しない場合には、単に入力歯車３２と記載し、第１カウンタ歯車３４ａ〜第４カウンタ歯車３４ｄを区別しない場合には、単にカウンタ歯車３４と記載する。
【００１８】
カウンタ軸１４と出力軸１６との間には、出力ギヤ対３６が設けられている。出力ギヤ対３６は、カウンタ軸１４に一体的に設けられているカウンタギヤ３８と、カウンタギヤ３８と噛み合うとともに、出力軸１６に一体的に設けられているファイナルギヤ４０とから構成されている。カウンタ軸１４の回転が、出力ギヤ対３６を介して出力軸１６に伝達される。
【００１９】
入力軸１２の軸線方向で第３入力歯車３２ｃと第４入力歯車３２ｄとの間に、シンクロメッシュ機構４２が設けられている。シンクロメッシュ機構４２は、入力軸１２と第３入力歯車３２ｃまたは第４入力歯車３２ｄとを回転同期させる同期噛合機構である。
【００２０】
シンクロメッシュ機構４２は、図示しないシフトフォークと嵌合するスリーブ５２を備えており、シフトフォークが入力軸１２の軸線方向に移動すると、スリーブ５２も同様に入力軸１２の軸線方向に移動させられる。
【００２１】
例えば、スリーブ５２が入力軸１２の軸線方向で軸受１８側に移動すると、入力軸１２と第３入力歯車３２ｃとが回転同期させられた後、入力軸１２と第３入力歯車３２ｃとが動力伝達可能に接続される。すなわち、入力軸１２とカウンタ軸１４とが第３歯車対３０ｃを介して動力伝達可能に接続される。また、スリーブ５２が入力軸１２の軸線方向で軸受２０側に移動すると、入力軸１２と第４入力歯車３２ｄとが回転同期させられた後、入力軸１２と第４入力歯車３２ｄとが動力伝達可能に接続される。すなわち、入力軸１２とカウンタ軸１４とが第４歯車対３０ｄを介して動力伝達可能に接続される。
【００２２】
カウンタ軸１４の軸線方向で第１カウンタ歯車３４ａと第２カウンタ歯車３４ｂとの間に、シンクロメッシュ機構４４が設けられている。シンクロメッシュ機構４４は、カウンタ軸１４と第１カウンタ歯車３４ａまたは第２カウンタ歯車３４ｂとを回転同期させる同期噛合機構である。
【００２３】
シンクロメッシュ機構４４は、図示しないシフトフォークと嵌合するスリーブ５３を備えており、シフトフォークがカウンタ軸１４の軸線方向に移動すると、スリーブ５３も同様にカウンタ軸１４の軸線方向に移動させられる。
【００２４】
例えば、スリーブ５３がカウンタ軸１４の軸線方向で軸受２２側に移動すると、カウンタ軸１４と第１カウンタ歯車３４ａとが回転同期させられた後、カウンタ軸１４と第１カウンタ歯車３４ａとが動力伝達可能に接続される。すなわち、入力軸１２とカウンタ軸１４とが、第１歯車対３０ａを介して動力伝達可能に接続される。また、スリーブ５３がカウンタ軸１４の軸線方向で軸受２４側に移動すると、カウンタ軸１４と第２カウンタ歯車３４ｂとが回転同期させられた後、カウンタ軸１４と第２カウンタ歯車３４ｂとが動力伝達可能に接続される。すなわち、入力軸とカウンタ軸１４とが、第２歯車対３０ｂを介して動力伝達可能に接続される。
【００２５】
このように、第１歯車対３０ａ〜第４歯車対３０ｄのうち何れか１つが動力伝達可能に接続されると、その歯車対３０に対応する所定の変速段（ギヤ段）が成立する。このとき、他の歯車対を構成する歯車対３０は、空転状態となる。また、第１歯車対３０ａ〜第４歯車対３０ｄの何れも動力伝達可能に接続されない場合には、第１歯車対３０ａ〜第４歯車対３０ｄすべてが空転状態となり、手動変速機１４がニュートラルとなる。
【００２６】
図２は、シンクロメッシュ機構４２および第３入力歯車３２ｃの断面図である。図２に示すように、シンクロメッシュ機構４２は、軸部材としての入力軸１２の外周側に配置されている。シンクロメッシュ機構４２は、クラッチハブ５０、スリーブ５２、ギヤピース５４、シンクロナイザリング５６、キー５８、およびスプリング６０を、含んで構成されている。なお、シンクロメッシュ機構４４についても、シンクロメッシュ機構４２と基本的に同じ構造であるため、その説明を省略する。
【００２７】
入力軸１２は、シンクロメッシュ機構４２の内部を貫通するようにして配置されている。入力軸１２の内部には、一点鎖線で示す潤滑油路が形成され、この潤滑油路から、入力軸１２と第３入力歯車３２ｃとの間の摺動面に潤滑油が供給されるようになっている。
【００２８】
クラッチハブ５０は、円環状に形成されており、その内周面に内周スプライン歯６２が形成されている。内周スプライン歯６２は、入力軸１２の外周面に形成されているスプライン歯とスプライン嵌合することで、クラッチハブ５０と入力軸１２とが一体的に回転させられる。クラッチハブ５０の外周面には、軸線Ｃに平行なスプライン歯（外周歯）が形成されている。また、クラッチハブ５０の外周部には、キー５８を収容するための複数個のキー溝６４が、等角度間隔に形成されている。
【００２９】
スリーブ５２は、クラッチハブ５０の外周側に配置され、円筒形状を有している。スリーブ５２の内周面には、クラッチハブの外周面に形成されているスプライン歯とスプライン嵌合するスプライン歯５２ａ（内周歯）が形成されている。従って、スリーブ５２は、クラッチハブ５０に対して、軸線Ｃ方向への移動可能、且つ、相対回転不能とされている。スリーブ５２の内周面には、キー５８と嵌合する複数個の凹溝６６が等角度間隔に形成されている。また、スリーブ５２の外周面には、図示しないシフトフォークと嵌合する環状溝６８が形成されている。
【００３０】
キー５８は、直方体状（ピース状）に形成され、クラッチハブ５０に形成されているキー溝６４内に収容されている。従って、キー５８は、クラッチハブ５０とともに軸線Ｃまわりに一体的に回転させられる一方、軸線Ｃ方向への移動は許容されている。キー５８の径方向でスリーブ５２と向かい合う側には、スリーブ５２の凹溝６６と係合する、径方向外側に突き出す突起７０が形成されている。また、キー５８は、キー溝６４の底面から軸線Ｃ側（径方向内側）に向かって形成されているスプリング収容穴７２に収容されているスプリング６０によって、スリーブ５２（径方向外側）に向かって付勢されている。従って、スリーブ５２の凹溝６６がキー５８の突起７０と係合することで、スリーブ５２が軸線Ｃ方向に位置決めされる。
【００３１】
ギヤピース５４は、円環状に形成されており、その内周部が、入力軸１２の外周面に遊転可能（相対回転可能）に嵌め付けられている第３入力歯車３２ｃにスプライン嵌合されている。従って、ギヤピース５４は、第３入力歯車３２ｃと一体的に回転させられる。ギヤピース５４の外周部であって、軸線Ｃ方向でクラッチハブ５０から遠ざかる側には、スリーブ５２の内周部に形成されているスプライン歯５２ａ（内周歯）と嵌合可能な外周歯５４ａが形成されている。外周歯５４ａは、軸線Ｃと平行に形成され、スリーブ５２が軸線Ｃ方向で第３入力歯車３２ｃ側に移動すると、スリーブ５２のスプライン歯５２ａとスプライン嵌合可能な寸法とされている。ギヤピース５４の軸線Ｃ方向でハブ５０側の外周面には、軸線Ｃ方向でクラッチハブ５０に近づくにつれて外径が小さくなるテーパ状外周面７６が形成されている。
【００３２】
シンクロナイザリング５６は、円環状に形成されており、外周部には、スリーブ５２のスプライン歯５２ａと嵌合可能な外周歯５６ａが形成されている。外周歯５６ａは、スリーブ５２が軸線Ｃ方向で第３入力歯車３２ｃ側に移動すると、スプライン歯５２ａと嵌合可能な寸法とされている。また、シンクロナイザリング５６の内周側には、ギヤピース５４のテーパ状外周面と面接触するテーパ状内周面７８が形成されている。テーパ状内周面７８は、軸線Ｃ方向でクラッチハブ５０から遠ざかるほど内径の寸法が大きくなっている。シンクロナイザリング５６の軸線Ｃ方向でクラッチハブ５０側の端部には、キー５８の軸線Ｃ方向の一端を収容するキー溝８０が、キー５８と同じ数だけ形成されている。キー５８は、シンクロナイザリング５６に対して所定の回転角だけ周方向の相対回転が許容されるように、キー溝８０の周方向の寸法が、キー５８の周方向の寸法よりも大きくされている。
【００３３】
また、シンクロナイザリング５６は、キー５８が軸線Ｃ方向のギヤピース５４側に移動すると、キー５８の軸線Ｃ方向の端部がシンクロナイザリング５６に当接することで、キー５８によって軸線Ｃ方向のギヤピース５４側に押圧されるようになっている。
【００３４】
上記のように構成されるシンクロメッシュ機構４２において、スリーブ５２に軸線Ｃ方向の操作力が入力され、スリーブ５２が軸線Ｃ方向で第３入力歯車３２ｃ側に移動させられると、スリーブ５２とともにキー５８が軸線Ｃ方向で第３入力歯車３２ｃ側に移動する。そして、キー５８の軸線Ｃ方向の端部がシンクロナイザリング５６に当接すると、キー５８によってシンクロナイザリング５６が軸線Ｃ方向の第３入力歯車３２ｃ側に押し付けられる。このとき、シンクロナイザリング５６のテーパ状内周面７８とギヤピース５４のテーパ状外周面７６とが摩擦係合することで、クラッチハブ５０とギヤピース５４との回転速度差が徐々に減少する。
【００３５】
スリーブ５２がさらに軸線Ｃ方向に移動すると、スリーブ５２は、キー５８の突起７０を超えて移動し、スリーブ５２のスプライン歯５２ａが、シンクロナイザリング５６の外周歯５６ａの間に押し入れられる。回転同期が完了すると、スリーブ５２のスプライン歯５２ａが、ギヤピース５４の外周歯５４ａまで押し入れられ、入力軸１２の回転が、シンクロメッシュ機構４２を介して第３入力歯車３２ｃに伝達される。
【００３６】
ところで、第３入力歯車３２ｃは、入力軸１２に遊転可能（相対回転可能）に嵌め付けられている。入力軸１２の第３入力歯車３２ｃと接触する外周面には、複数個のスプライン歯８２（外周歯）が形成されている。図３は、入力軸１２のスプライン歯８２が形成される部位を切断線Ａで切断した断面図である。図３に示すように、入力軸１２の外周面には、径方向外側に突き出す複数個のスプライン歯８２（外周歯）が、周方向で周期的に形成されている。また、スプライン歯８２の歯先（径方向外側）の面が、第３入力歯車３２ｃの内周面８４に直接接しており、走行中であってシンクロメッシュ機構４２を介して入力軸１２と第３入力歯車３２ｃとが接続されない間は、このスプライン歯８２の歯先の面と第３入力歯車３２ｃの内周面８４との間で摺動する。また、図３に示すように、第３入力歯車３２ｃを入力軸１２の軸線Ｃ方向から見たとき、その内周面８４が円形状に形成されている。なお、入力軸１２が、本発明の軸部材に対応し、第３入力歯車３２ｃが、本発明の遊転歯車に対応する。
【００３７】
従って、スプライン歯８２の歯先の面と、第３入力歯車３２ｃの内周面８４との摺動面で摩耗しやすくなり、摺動面の間において焼き付きが生じる可能性もある。特に、車両発進直後は、摺動面に供給される潤滑油が不十分になりやすいため、上記問題が生じやすい。前記焼き付きは、前記摺動面の間の面圧Ｐと、摺動面での周速Ｖ（摺動面間の相対速度）との積（＝Ｐ×Ｖ）が大きくなると発生するが、周速Ｖを小さくすることは困難であるため、本実施例では、面圧Ｐを低減する機構を提案する。図４は、外周歯８２の形状を説明するための斜視図である。図４に示すように、外周歯８２は、周方向の両側がそれぞれクラウニング加工されることにより、外周歯８２の径方向外側の周方向両側には、単一の曲面Ｒが形成されている。このような曲面Ｒが形成されることで、面圧Ｐが大幅に低減される。なお、クラウニング加工とは、外周歯８２の周方向の両端側において、歯幅方向の全体に渡って膨らみが形成されるように、歯厚が歯先（径方向外側）に向かうほど連続的に漸減されるように加工するものであり、通常、研磨装置によって実施される面取りの一種である。
【００３８】
図５は、外周歯８２がクラウニング加工された場合の面圧Ｐと、比較対象として外周歯８２クラウニング加工されない場合の面圧Ｐとを、解析的に求めた計算結果である。Ｘ軸が外周歯８２の入力軸１２と摺接する面（摺接面）の周方向（歯厚方向）の位置を示し、Ｙ軸が外周歯８２の歯幅方向（図２において軸線Ｃ方向）の位置を示し、Ｚ軸がその位置での面圧Ｐを示している。図５(a)が、本実施例のクラウニング加工された場合の面圧Ｐを示し、図５(b)が、クラウニング加工されない場合の面圧Ｐを示している。
【００３９】
図５(a)に示すように、本実施例の外周歯８２がクラウニング加工された場合の摺接面にあっては、周方向（歯厚方向）の両端において面圧Ｐが僅かに高くなっているものの、その値は小さく、摺接面全体としても面圧Ｐが低い値となっている。一方、図５(b)に示すクラウニング加工が施されない場合には、外周歯の両端に曲面Ｒが形成されずに尖りが形成されている。このような、外周歯の両端に尖りが形成されている場合には、その両端部の面圧Ｐが非常に高い値になっている。従って、この外周歯の両端において面圧Ｐが高くなることから、摩耗および焼き付きが発生しやすくなる。これに対して、本実施例では、クラウニング加工が施されることで面圧Ｐが大幅に低減されることから、摺動面での摩耗および焼き付きが抑制される。
【００４０】
ここで、図２〜図５にあっては、入力軸１２と第３入力歯車３２ｃとの間において、入力軸１２の外周面にクラウニング加工が施された外周歯８２が記載されているが、入力軸１２の第４カウンタ軸３２ｄが嵌め付けられている部位、カウンタ軸１４の第１カウンタ歯車３４ａが嵌め付けられている部位、カウンタ軸１４の第２カウンタ歯車３４ｂが嵌め付けられている部位についても同様に、クラウニング加工が施されているスプライン歯が形成されている。従って、これらについても互いの摺動面において摩耗および焼き付きが抑制される。なお、第４入力歯車３２ｄ、第１カウンタ歯車３４ａ、第２カウンタ歯車３４ｂが、本発明の遊転歯車に対応し、カウンタ軸１４が、本発明の軸部材に対応する。
【００４１】
上述のように、本実施例によれば、入力軸１２の第３入力歯車３２ｃと径方向で重複する部位には、入力軸１２の周方向にクラウニング加工されたスプライン歯８２が形成されるため、第３入力歯車３２ｃの内周面８４と入力軸１２との間の面圧Ｐが低下し、第３入力歯車３２ｃおよび入力軸１２との間の摩耗および焼き付きを抑制することができる。従って、従来、入力軸１２と第３入力歯車３２ｃとの間に設けられていたベアリングを省略することができる。これより、部品点数の削減ならびに製造コスト低減が実現される。また、第３入力歯車３２ｃの内周面８４は、軸線Ｃ方向から見て円形状を有している、すなわち内周面８４にスプラインが形成されないことで、入力軸１２および第３入力歯車３２ｃの摺動時の歯打ち音についても抑制することができる。
【００４２】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００４３】
例えば、前述の実施例では、入力軸１２と第３入力歯車３２ｃとがシンクロメッシュ機構４２を介して断接可能に構成され、シンクロメッシュ機構４２が切断状態において第３入力歯車３２ｃが入力軸１２のまわりを遊転するものであったが、本発明はシンクロメッシュ機構４２を備えた構造に限定されるものではなく、軸部材に遊転可能に嵌め付けられている遊転歯車を備えた構造であれば適宜適用することができる。
【００４４】
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１２：入力軸（軸部材）
１４：カウンタ軸（軸部材）
３２ｃ、３２ｄ：第３、第４入力歯車（遊転歯車）
３４ａ、３４ｂ：第１、第２カウンタ歯車（遊転歯車）
８２：スプライン歯
８４：内周面（遊転歯車の内周面）
【図１】
2017106550.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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