JP6424770B2

JP6424770B2 - やまば歯車

Info

Publication number: JP6424770B2
Application number: JP2015155889A
Authority: JP
Inventors: 守弘松本; 敦本多; 聡弘塚野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-08-06
Filing date: 2015-08-06
Publication date: 2018-11-21
Anticipated expiration: 2035-08-06
Also published as: JP2017032127A

Description

この発明は、軸線方向における一方側の歯の捩れ方向と他方側の歯の捩れ方向とが反対方向を向いて形成されているやまば歯車に関するものである。

特許文献１および特許文献２には、回転軸の軸線方向に対して歯が所定の角度捩れて形成された第１歯車片と、第１歯車片の捩れ方向とは反対方向に歯が捩れて形成された第２歯車片とを一体化させて構成されたやまば歯車が記載されている。このように構成されたやまば歯車は、第１歯車片の位相と第２歯車片の位相とがずれていると、トルク伝達時にいずれか一方の歯車片のみがトルクを伝達することになり、耐久性の低下や異音の発生などの要因となる場合がある。そのため、特許文献１に記載されたやまば歯車は、第１歯車片と第２歯車片とを相対回転可能に組み合わせ、その後、一方の歯車片を回転させることにより二つの歯車片の位相を合わせ、その状態でボルトなどにより第１歯車片と第２歯車片とを一体化している。

なお、特許文献２に記載された第１歯車片は、内周側から軸線方向に突出した軸部が形成されており、その軸部に第２歯車片を嵌合させ、その後、軸部の端部側に形成された雄ネジにナットを締めつけることにより、各歯車片を軸線方向で一体化させている。また、第１歯車片と第２歯車片との対向する面には、それぞれ穴が形成され、それらの穴にピンの両端部を挿入することにより、第１歯車片と第２歯車片とを回転方向で一体化させている。

特開昭６１−１２４７６９号公報特開２００９−２１６１７６号公報

特許文献１に記載されたように、一方の歯車片を回転させて各歯車片の位相を合わせた状態で一体化させる場合には、各歯車片の軸線方向および回転方向の移動を制限した状態を維持しつつ固定することになるので、組み付けが困難になる可能性がある。一方、各特許文献１，２に記載されたように構成されたやまば歯車は、第２歯車片の軸線方向の位置を調整することにより、第１歯車片の歯面の位置に対する第２歯車片の歯面の位置を合わせることができる。しかしながら、各歯車片の軸線方向の距離に制限がある場合には、各歯車片の距離を調整する自由度が小さく、位相差を充分に小さくすることができない可能性がある。また、各歯車片の位相を高精度で調整することが要求される場合には、各歯車片の軸線方向の距離の変化量に対する位相差の変化量が大きいと、軸線方向の距離を高精度で調整する必要があるため、組み付けが困難になる場合がある。したがって、要求される位相の精度や要求される搭載性に応じたやまば歯車を開発する余地があった。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、各歯車片の距離の変化量に対する位相の調整量を、要求される位相の精度や要求される搭載性に応じて定めることができるやまば歯車を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、軸線方向に所定の長さを有する第１歯が軸線方向に対して所定の方向に捩れて形成された第１歯車片と、軸線方向に所定の長さを有する第２歯が軸線方向に対して前記第１歯とは反対方向に捩れて形成され、かつ前記第１歯車片に一体化した第２歯車片とを備えたやまば歯車において、前記第１歯車片は、前記第２歯車片側に突出した軸部と、軸線方向に所定の長さを有し、かつ前記軸部の外周から外側に突出した凸部とを備え、前記第２歯車片は、前記凸部に回転方向で噛み合う凹部を備え、前記凸部は、軸線方向に対して前記第２歯と同一方向に捩れて形成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、第２歯車片が組み付けられる軸部には、軸線方向に対して捩れた凸部が形成されている。したがって、第２歯車片を軸部に係合させるときには、第２歯車片が回転しながら組み付けられる。そのように第２歯車片が回転しながら軸部に組み付けられるように構成することにより、第１歯車片と第２歯車片との軸線方向の距離に起因した位相の調整量に対して、第２歯車片が回転することによる位相の変化量が加減される。そのため、要求される位相の精度や要求される搭載性に応じて、各歯車片の距離に対する位相の調整量を適宜定めることができる。

この発明の実施例におけるやまば歯車の一例を説明するための参考図である。この発明の実施例におけるやまば歯車の他の例を説明するための模式図である。二つの歯車片をキーにより回転方向で一体化させる構成例を説明するための模式図である。

この発明の実施例におけるやまば歯車の一例を説明するための参考図を図１に示している。図１に示すやまば歯車１は、回転軸２に一体化された第１歯車片３と、その回転軸２と一体に回転するように嵌合する第２歯車片４とにより構成されている。これら各歯車片３，４には、回転軸２の軸線方向に所定の長さを有する外歯５，６が形成されている。これら第１歯車片３に形成された第１歯５、および第２歯車片４に形成された第２歯６は、やまば歯車１がトルクを伝達している際に、常時、噛み合うように形成されている。具体的には、従来知られているはすば歯車と同様に、回転軸２の軸線方向に対して歯５，６の長手方向が捩れて形成されている。また、回転軸２の軸線方向に対する各歯５，６の捩れ方向が反対に形成されている。つまり、各歯車片３，４を組み合わせたときには、やまば歯車１の歯の形状は、山形になる。

上記第１歯車片３は、第２歯車片４側に突出した係合部７が形成されており、その係合部７の外周面には、回転軸２の軸線方向に対して第１歯５と同一方向に捩れた第１スプライン歯８が形成さている。なお、回転軸２の中心軸線と第１歯５との角度（以下、第１歯５の捩れ角βと記す）と、回転軸２の中心軸線と第１スプライン歯８との角度（以下、第１スプライン歯８の捩れ角度γと記す）とが異なって形成されていてもよく、同一であってもよい。なお、係合部７が、この発明の実施例における「軸部」に相当し、第１スプライン歯８が、この発明の実施例における「凸部」に相当する。

さらに、第２歯車片４は、円筒状に形成されており、その内周面に、上記係合部７に形成された第１スプライン歯８と噛み合う、図示しない第２スプライン歯が形成されている。言い換えると、第１スプライン歯８と円周方向で噛み合う凹部が、第２歯車片４の内周面に形成されている。なお、図１に示す例では、第２歯車片４に形成された第２歯６と回転軸２の中心軸線との角度（以下、第２歯６のねじれ角βと記す）は、第１歯５のねじれ角と同一に形成されている。

したがって、第２歯車片４を係合部７に組み付けると、第１歯車片３と第２歯車片４とが一体となって回転する。また、トルク伝達時に、各歯５，６の歯面が接触することにより各歯車片３，４に作用する軸線方向の荷重を相殺させることができるように、第２歯車片４を回転軸２に嵌合させた後に、第２歯車片４を挟んで第１歯車片３とは反対側から、図示しないナットを回転軸２に締め付けている。なお、各歯車片３，４に作用する軸線方向の荷重を相殺することができればよく、つまり、第２歯車片４と、第１歯車片３または回転軸２とを軸線方向で一体化させることができればよい。そのため、上述したようにナットにより第２歯車片４を第１歯車片３との間に挟み付ける構成に限らず、スナップリングによって第２歯車片４が、軸線方向において第１歯車片３から離隔しないように構成してもよく、または、第１歯車片３と第２歯車片４とをボルトによって固定してもよく、あるいは、第２歯車片４を回転軸２、より具体的には、係合部７に圧入して構成していてもよい。さらに、このやまば歯車１は、第２歯車片４を係合部７に係合させる長さを調整することにより、位相を調整するように構成されている。したがって、第２歯車片４の係合量を制限するように、第１歯車片３と第２歯車片４との間に、図示しないシムを挟み付けるように構成していてもよい。また、第１歯車３と第２歯車４との対向する側面を研磨加工するなどしてもよい。

図１に示すやまば歯車１は、第２歯車片４を回転軸２に組み付ける時に、第２歯車片４が軸線方向に移動する量に応じて位相が変化する。ここで示す位相の変化とは、第２歯車片４が回転して第２歯６の歯面の位置が回転方向で変化することによる位相の変化、および第２歯車片４が軸線方向に移動することにより、第２歯６の歯面の位置が軸線方向に移動することに起因して、軸線方向の任意の位置における歯面の位置が回転方向に変化することによる位相の変化を含むものである。以下の説明では、上記のような第２歯車片４の位相の変化量を、位相調整量と示す。

図１に示すやまば歯車１は、第１スプライン歯８と第２スプライン歯とを係合させることによりに第１歯車片３と第２歯車片４とが組み付けられる。その第１スプライン歯８が回転軸２の軸線方向に対して所定の角度捩れているため、第２歯車片４は、第１歯車片３に対して回転（回動）しながら組み付けられる。そのため、第２歯車片４を係合部７に組み付ける長さに応じて位相調整量が変化する。また、上述したように第１歯車片３と第２歯車片４との組み付け量に応じて位相調整量が変化する。その位相調整量は、以下の式で示すことができる。
ｙ＝ｘ・ｔａｎβ−ｘ・２sinγ …（１）

なお、式（１）におけるｘは、第２歯車片４の軸線方向での移動量を示し、ｙは、位相調整量を示し、βは、第２歯車片４のねじれ角を示し、γは、第１スプライン歯８のねじれ角を示している。

式（１）に示す「ｘ・ｔａｎβ」は、第２歯車片４が軸線方向に移動することによる、軸線方向の任意の位置における歯面の回転方向での変化量を示し、「ｘ・２sinγ」は、第２歯車片４が回転することによる位相調整量を示している。したがって、第１スプライン歯８における回転軸２の軸線方向に対する捩れ方向を、回転軸２の軸線方向に対する第２スプライン歯６の捩れ方向と反対方向にすることにより、第２歯車片４の組み付け量（軸線方向の移動量）に対する位相調整量を小さくすることができる。したがって、位相を高精度で調整することが要求される箇所でやまば歯車１を使用する場合には、第２歯車片４の組み付け量を調整することにより、位相調整量を微調整することができる。言い換えると、シムの厚みや圧入する長さなどを高精度で調整する必要がなく、組み付け性を向上させることができる。

一方、歯数が少ないなどにより位相調整量を大きくする必要があるやまば歯車１は、図２に示すように構成することが好ましい。具体的には、回転軸２の軸線方向に対する第１スプライン歯８の捩れ方向を、図１に示す例とは反対方向に形成すること、言い換えると、第２歯６の捩れ方向と第１スプライン歯８の捩れ方向とを同一方向にすることが好ましい。そのように構成した場合における位相調整量は、以下の式で示すことができる。
ｙ＝ｘ・ｔａｎβ＋ｘ・２sinγ …（２）

このように構成することにより、第２歯車片４の組み付け量に対する位相調整量を大きくすることができる。言い換えると、第１歯車片３と第２歯車片４との距離が長くなることなく、位相を調整することができる。したがって、各歯車片３，４の軸線方向の距離に制限がある場合、すなわち、やまば歯車１の搭載スペースに制限がある場合であっても、位相を調整することができる。

上述したように第２歯車片４を係合部７に係合させるときには、第２歯車片４が回転しながら組み付けられることにより、第１歯車片３と第２歯車片４との軸線方向の距離に起因した位相の調整量に対して、第２歯車片４が回転することによる位相の変化量が加減される。そのため、要求される位相の精度や要求される搭載性に応じて、各歯車片３，４の距離に対する位相の調整量を適宜定めることができる。

なお、この発明の実施例における「凸部」および「凹部」は、スプライン歯に限らず、図３に示すように係合部７にキー９を形成し、第２歯車片４の内周面にキー９と噛み合う溝を形成していてもよい。その場合には、回転軸２の軸線方向に対するキー９および溝の長手方向が、第１スプライン歯８と同様に捩れて形成されていればよい。

１…やまば歯車、２…回転軸、３，４…歯車片、５，６…歯、７…係合部、８…スプライン歯、９…キー。

Claims

軸線方向に所定の長さを有する第１歯が軸線方向に対して所定の方向に捩れて形成された第１歯車片と、軸線方向に所定の長さを有する第２歯が軸線方向に対して前記第１歯とは反対方向に捩れて形成され、かつ前記第１歯車片に一体化した第２歯車片とを備えたやまば歯車において、
前記第１歯車片は、前記第２歯車片側に突出した軸部と、軸線方向に所定の長さを有し、かつ前記軸部の外周から外側に突出した凸部とを備え、
前記第２歯車片は、前記凸部に回転方向で噛み合う凹部を備え、
前記凸部は、軸線方向に対して前記第２歯と同一方向に捩れて形成されている
ことを特徴とするやまば歯車。