(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に平行に配置された複数の軸と、この複数の軸に各々取り付けられて相互に噛み合う複数の歯車と、前記複数の軸毎に前記歯車を隔てて軸の軸線方向の任意の位置で当該軸を回転自在に支持した複数の支持部とを有する歯車の支持構造において、
前記複数の支持部に、前記複数の軸が相互の軸間方向と、この軸間方向と直交する方向とに変位することを許容し、かつ、前記複数の歯車の噛み合い負荷により発生するいずれかの軸における支持部同士での相対的な変位方向および変位量と、他の軸における前記いずれかの軸での前記支持部に対応する位置相互での相対的な変位方向および変位量とが等しくなる位置へ前記各軸を変位させるばね定数を有する弾性体を設けたことを特徴とする歯車の支持構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば車両の変速機等に用いる歯車の支持構造に関し、特に、歯車の噛み合い性能を向上させた歯車の支持構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の歯車同士の組み付け位置（アライメント）を調節し、その噛み合い性能を向上させる歯車の支持構造の一例が特開平６−２７２７３９号公報に記載されている。この公報に記載された歯車の支持構造は、第１歯車が取り付けられた入力軸と、第２歯車が取り付けられた出力軸と、第１歯車および第２歯車と噛み合う第３歯車および第４歯車とが取り付けられた中間軸とを備えている。この中間軸は入力軸および出力軸に対して接近・離隔する方向に沿って平行移動自在に支持されているとともに、付勢手段により入力軸および出力軸との軸間距離が狭まる方向へ付勢されている。
【０００３】
そして、入力軸の回転によりその回転トルクが第１歯車から第２歯車および第３歯車を介して第４歯車に伝達され、出力軸が回転する際、第１歯車〜第４歯車同士の噛み合い負荷により発生する反力で第１歯車〜第４歯車同士のアライメントが変動しようとするが、付勢手段の付勢力で中間軸を入力軸および出力軸との軸間距離が狭まる方向へ付勢することで、軸間方向における歯車同士のアライメントの変動を抑制している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の歯車の支持構造では、歯車の半径方向に荷重をかけて、軸間距離が短くなるように付勢することにより、バックラッシュを小さくし、これにより歯車の噛み合い性能を向上させている。しかしながら、歯車の歯面で生じる応力の方向は３次元方向であって、半径方向に限定されないのであるから、互いに噛み合っている歯車を、相互に近接するように付勢するのみでは、必ずしも噛み合い性能を常時良好な状態に維持できるとは限らない。したがって、上記従来の装置では、歯車の軸線の相対的な傾き（軸の平行度誤差）や捩じれ（軸の食い違い誤差）等による歯車同士のアライメントの変動によって異音や摩耗等が発生する可能性があった。
【０００５】
この発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、複数の軸の軸間と直交する方向においても歯車同士のアライメント変動を抑制でき、かつ、広範囲なトルク領域で歯車同士の噛み合い性能を向上することのできる歯車の支持構造を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、相互に平行に配置された複数の軸と、この複数の軸に各々取り付けられて相互に噛み合う複数の歯車と、前記複数の軸毎に前記歯車を隔てて軸の軸線方向の任意の位置で当該軸を回転自在に支持した複数の支持部とを有する歯車の支持構造において、前記複数の支持部に、前記複数の軸が相互の軸間方向と、この軸間方向と直交する方向とに変位することを許容し、かつ、前記複数の歯車の噛み合い負荷により発生するいずれかの軸における支持部同士での相対的な変位方向および変位量と、他の軸における前記いずれかの軸での前記支持部に対応する位置相互での相対的な変位方向および変位量とが等しくなる位置へ前記各軸を変位させるばね定数を有する弾性体を設けたことを特徴とするものである。
【０００８】
したがって、請求項１に記載した発明では、回転トルクの伝達時に複数の歯車同士で噛み合い負荷により複数の軸が別個に傾斜しようとした場合、複数の軸は前記弾性体の弾性力により、各軸毎の支持部に相当する位置相互での相対的な変位方向および変位量が等しくなる位置に保持されることになり、その結果、複数の歯車同士の相対的なアライメントの変動を抑制でき、また広範囲なトルク領域での歯車の噛み合い性能の向上を実現できる。ここで、弾性体としては圧縮ばね、引っ張りばね、ゴム状弾性体等に限らず、軸受やその保持材の体積弾性を利用できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明を図面に基づいて説明する。この発明は、車両の変速機や各種の産業機械等に用いることができる。
【００１０】
図１は歯車の支持構造Ａの模式的な斜視図であり、歯車の支持構造Ａは相互に平行に配置された駆動軸Ｂと従動軸Ｃとを有し、駆動軸Ｂには第１の歯車１が取り付けられており、従動軸Ｃには駆動歯車１と噛み合う第２の歯車２が取り付けられている。図１では駆動歯車１と第２の歯車２とを便宜上基礎円で示している。
【００１１】
また、駆動軸Ｂに対しては、駆動歯車１を隔ててその軸線方向（長手方向）の任意の位置に第１の支持部３と第２の支持部４とが設けられ、従動軸Ｃに対しては、従動歯車２を隔ててその軸線方向（長手方向）の任意の位置に第３の支持部５と第４の支持部６とが設けられている。そして、第１の支持部３ないし第４の支持部６は各々図示しない軸受により駆動軸Ｂと従動軸Ｃとを回転自在に保持する構造であって、それらの軸受は図示しないハウジングに取り付けられている。
【００１２】
本実施例では、第１の支持部３と第２の支持部４との間の軸線方向の距離Ｌと、第３の支持部５と第４の支持部６との間の軸線方向の距離Ｌとが同一に設定されており、かつ、第１の支持部３と第３の支持部５との軸線方向の配置位置と、第２支持部４と第４支持部６との軸線方向の配置位置とがいずれも一致している。
【００１３】
第１支持部３には軸受の外周面に４方向から当接した弾性体が設けられている。この弾性体は四つの圧縮ばね７，〜１０により分割構成され、圧縮ばね７，〜１０は円周方向に沿って互いに９０度間隔で配置されている。対向する圧縮ばね７，８は軸間方向ａと同一の方向に軸受の外周面に加わり、対向する圧縮ばね９，１０は軸間方向ａと直交する方向に軸受の外周面に加わる。
【００１４】
第２支持部４には軸受の外周面に４方向から当接した弾性体が設けられている。この弾性体は四つの圧縮ばね１１，〜１４により分割構成され、圧縮ばね１１，〜１４は円周方向に沿って互いに９０度間隔で配置されている。対向する圧縮ばね１１，１２は軸間方向ａと同一の方向に軸受の外周面に加わり、対向する圧縮ばね１３，１４は軸間方向ａと直交する方向に軸受の外周面に加わる。
【００１５】
第３支持部５には軸受の外周面に４方向から当接した弾性体が設けられている。この弾性体は四つの圧縮ばね１５，〜１８により分割構成され、圧縮ばね１５，〜１８は円周方向に沿って互いに９０度間隔で配置されている。対向する圧縮ばね１５，１６は軸間方向ａと同一の方向に軸受の外周面に加わり、対向する圧縮ばね１７，１８は軸間方向ａと直交する方向に軸受の外周面に加わる。
【００１６】
第４支持部６は軸受の外周面に４方向から当接した弾性体が設けられている。この弾性体は四つの圧縮ばね１９，〜２２により分割構成され、圧縮ばね１９〜２１は円周方向に沿って互いに９０度間隔で配置されている。対向する圧縮ばね１９，２０は軸間方向ａと同一の方向に軸受の外周面に加わり、対向する圧縮ばね２１，２２は軸間方向ａと直交する方向に軸受の外周面に加わる。
【００１７】
なお、駆動軸Ｂは図示しないモータ等の駆動源に接続されている。このようにして、圧縮ばね７，〜２２の弾性力により、駆動軸Ｂと従動軸Ｃとは、軸間方向ａと、軸間方向ａと直交する方向とに別個に変位できるようになっている。
【００１８】
上記構成において、駆動源により駆動軸Ｂを矢印Ｔ方向に回転すると、駆動歯車１および従動歯車２にはその噛み合い負荷により作用線方向に沿って力Ｆ＝Ｔ／ｒb ［Ｎ］（ｒb ：基礎円の半径［ｍ］）が働く。この力Ｆは図２のように駆動歯車１を例にとった場合、駆動歯車１、従動歯車２の接線方向（軸間方向ａと直交する方向）の分力Ｆtan ＝Ｆ ・ｃｏｓα［Ｎ］と、基礎円の半径方向（軸間方向ａと同一方向）の分力Ｆnor ＝Ｆ・ｓｉｎα［Ｎ］（α：噛み合い軸直角圧力角［rad ］）とに分けることができる。
【００１９】
これらの力Ｆが駆動軸Ｂおよび従動軸Ｃに加わると、図３に示すように第１支持部３には基礎円の半径方向（正の方向）のＦnor1、および基礎円での噛み合い点での接線方向の力Ｆtan1が作用し、図４に示すように第２の支持部４には基礎円の半径方向（正の方向）の力Ｆnor2、および基礎円の噛み合い点での接線方向（正の方向）の力Ｆtan2が作用し、図５に示すように第３の支持部５には基礎円の半径方向（負の方向）の力Ｆnor3、および基礎円の噛み合い点における接線方向（負の方向）の力Ｆtan3が作用し、図６に示すように第４の支持部６には基礎円の半径方向（負の方向）の力Ｆnor4、および基礎円の接線方向（負の方向）の力Ｆtan4が作用する。その結果、駆動軸Ｂおよび従動軸Ｃが、軸間方向ａおよび軸間方向ａと直交する方向に別個に変位して傾斜しようとする。
【００２０】
つまり、駆動軸Ｂおよび従動軸Ｃの変位方向・変位量を等しく保つことができれば、駆動歯車１と従動歯車２との相対的な傾き（平行度誤差）や捩じれ（食い違い誤差）等のアライメントの変動を抑制できることになる。そこで、駆動軸Ｂの軸間方向ａ方向、および軸間方向ａと直交する方向の変位量が等しくなるように各々の等式をたてると、
【００２１】
【式１】
0003735398.tif 000002
【００２２】
【式２】
0003735398.tif 000003
となる。
【００２３】
上記「式１」、「式２」において、ｋ11は圧縮ばね７の剛性、ｋ12は圧縮ばね９の剛性、ｋ13は圧縮ばね８の剛性、ｋ14は圧縮ばね１０の剛性、ｋ15は圧縮ばね１１の剛性、ｋ16は圧縮ばね１３の剛性、ｋ17は圧縮ばね１２の剛性、ｋ18は圧縮ばね１４の剛性、ｋ21は圧縮ばね１５の剛性、ｋ22は圧縮ばね１７の剛性、ｋ23は圧縮ばね１６の剛性、ｋ24は圧縮ばね１８の剛性、ｋ25は圧縮ばね１９の剛性、ｋ26は圧縮ばね２１の剛性、ｋ27は圧縮ばね２０の剛性、ｋ28は圧縮ばね２２の剛性を示す。
【００２４】
上記「式１」、「式２」を解き、第１支持部３および第３支持部５と、第２支持部４および第４支持部６との距離をＬ［ｍ］、第１支持部３および第３支持部５から駆動歯車１および駆動歯車２までの距離をｌ［ｍ］とすると、
【００２５】
【式３】
0003735398.tif 000004
【００２６】
【式４】
0003735398.tif 000005
が得られる。
【００２７】
そこで、「式３」、「式４」の関係が成り立つように圧縮ばね７，〜２２の剛性を個々に設定（すなわち、ばね定数を設定）すれば、圧縮ばね７，〜２２の弾性力により、駆動軸Ｂの各支持部３，４における相対的な変位方向および変位量と、従動軸Ｃの各支持部５，６における相対的な変位方向および変位量とが等しく保たれ、駆動歯車１と従動歯車２とのアライメント変化を抑制できるとともに、広範囲なトルク領域に亘って噛み合い性能を向上することができ、異音や摩耗の発生を防止できる。さらに、本実施例を車両の変速機に適用した場合には、車両側での騒音や振動の点で対策課題が少なくなるという効果がある。
【００２８】
なお、本実施例においては、駆動軸Ｂと従動軸Ｃとを、軸間方向ａおよびこれと直交する方向に変位させることが可能であれば、圧縮ばねの数や配置位置は任意に変更することができる。また、圧縮ばね以外の弾性体、例えば引っ張りばねやゴム状弾性体を用いてもよい。ゴム状弾性体を用いる場合は、各支持部毎に環状に一体成形し、各軸受の外周側に配置する構成を採用することもできる。さらに、軸受や保持体の体積弾性により、駆動軸Ｂおよび従動軸Ｃを軸間方向ａおよびこれと直交する方向に変位させるように設定してもよい。
【００２９】
本実施例を３軸以上の軸の支持構造として用いる場合、駆動軸と出力軸との間に位置する伝達軸に加わる負荷を考慮して各弾性体の剛性を設定すればよい。また、はすば歯車を取り付けた歯車の支持構造として用いる場合は、軸に加わるスラスト方向の負荷を考慮して各弾性体の剛性を設定すればよい。さらにまた、増減速を伴う歯車の場合には、歯車のギア比を考慮して弾性体の剛性を設定すればよい。さらにまた、第１支持部３と第２支持部４との配置位置と、第３支持部５と第４支持部６との配置位置とを異ならせたり、第１支持部３と第２支持部４との距離Ｌと、第３支持部５と第４支持部６との距離Ｌとを異ならせたとしても本実施例を適用できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明による歯車の支持構造によれば、回転トルクの伝達時に複数の歯車同士で噛み合い負荷が発生した場合、それらの歯車を取り付けてある軸同士の軸間方向およびこれと直交する方向において、それぞれの軸毎の支持部同士、もしくは一方の軸についての支持部に対応する他方の軸における箇所同士の相対的な変位の方向および変位量が弾性体の弾性力により各軸同士で等しく保たれる。したがって、複数の歯車同士の相対的な傾きや捩じれ等のアライメント変動を抑制でき、かつ、広範囲なトルク領域で歯車の噛み合い性能が向上して異音や摩耗の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例に係る歯車の支持構造を示す模式的な斜視図である。
【図２】この発明の実施例に係る歯車の支持構造の歯車の噛み合い状態を示す模式的な正面図である。
【図３】この発明の実施例の第１支持部に加わる力を示す模式図である。
【図４】この発明の実施例の第２支持部に加わる力を示す模式図である。
【図５】この発明の実施例の第３支持部に加わる力を示す模式図である。
【図６】この発明の実施例の第４支持部に加わる力を示す模式図である。
【符号の説明】
Ｂ  駆動軸
Ｃ  従動軸
１  駆動歯車
２  従動歯車
３  第１支持部
４  第２支持部
５  第３支持部
６  第４支持部
ａ  軸間方向
７，〜２２  圧縮ばね（弾性体）
【図１】
0003735398.tif 000006
【図２】
0003735398.tif 000007
【図３】
0003735398.tif 000008
【図４】
0003735398.tif 000009
【図５】
0003735398.tif 000010
【図６】
0003735398.tif 000011