JP6447447B2 - ギヤ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ギヤ装置に関する。

ギヤ装置として、メインギヤおよびサブギヤを有するシザーズギヤを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなギヤ装置では、メインギヤおよびサブギヤのギヤ歯が、はす歯によって形成される場合があり、この場合、メインギヤへの入力荷重が、回転軸方向および回転方向の２方向へ作用する。このうち、回転軸方向の入力荷重は、メインギヤを回転軸方向に対して傾かせるように作用するため、回転軸方向の入力荷重が大きくなると、メインギヤの回転軸方向に対する傾きが発生しやすくなる。このようなメインギヤの傾きに起因して、メインギヤおよびメインギヤに噛み合う相手側ギヤの間でギヤ歯の片当たりが生じ、噛み合い時の振動や、ギヤ歯の損傷等が発生することが懸念される。

特開２０１０−１２５９２７号公報

本発明は上述したような実情を考慮してなされたものであって、メインギヤおよびサブギヤを有するシザーズギヤを備えたギヤ装置において、メインギヤの回転軸方向に対する傾きを抑制することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、一の回転軸に連結された第１ハブ部と、はす歯が形成された第１リム部と、前記第１ハブ部と前記第１リム部とを連結する第１連結部とを有するメインギヤと、他の回転軸に連結され、前記第１リム部に形成されたはす歯に噛合する相手側ギヤと、前記一の回転軸に連結された第２ハブ部と、前記相手側ギヤに噛合するはす歯が形成された第２リム部と、前記第２ハブ部と前記第２リム部とを連結する第２連結部とを有するサブギヤと、前記メインギヤおよび前記サブギヤの間には、前記メインギヤおよび前記サブギヤを回転方向で互いに反対側の方向に付勢する付勢手段と、前記サブギヤの前記メインギヤに対する回転軸方向の位置を固定する固定手段とを備えたギヤ装置であって、前記第１連結部の回転軸方向の幅が前記第１リム部の回転軸方向の幅よりも小さく形成され、または、前記第１連結部には当該第１連結部を回転軸方向に貫通する貫通孔が形成され、前記第１リム部と前記第２リム部とは、回転軸方向において互いに接しており、前記サブギヤは、弾性変形前の状態で、前記第２ハブ部が前記メインギヤ側に位置するように屈曲された断面形状を有しており、前記サブギヤは、前記第２ハブ部を前記メインギヤ側へ近づけるように弾性変形させた状態で、前記固定手段によって回転軸方向の移動が規制されていることを特徴としている。

上記構成によれば、サブギヤの弾性変形に伴う回転軸方向の与圧が、メインギヤに与えられた状態でサブギヤが組み付けられるので、メインギヤの回転軸方向の剛性を向上させることができる。これにより、メインギヤへの回転軸方向の入力荷重が大きくなった場合にも、メインギヤの回転軸方向に対する傾きを抑制することができる。そして、メインギヤの傾きに起因するギヤ歯の片当たりを抑制でき、噛み合い時の振動や、ギヤ歯の損傷等を抑制することができる。

本発明によれば、メインギヤおよびサブギヤを有するシザーズギヤを備えたギヤ装置において、サブギヤの弾性変形に伴う回転軸方向の与圧が、メインギヤに与えられた状態でサブギヤが組み付けられるので、メインギヤの回転軸方向の剛性を向上させることができる。これにより、メインギヤへの回転軸方向の入力荷重が大きくなった場合にも、メインギヤの回転軸方向に対する傾きを抑制することができる。

本発明の実施形態に係るギヤ装置が備えられた車両用駆動装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るギヤ装置の概略構成を示す断面図である。 図２のギヤ装置におけるサブギヤの組み付けを説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下では、本発明を車両用駆動装置に備えられるギヤ装置に適用した例について説明する。まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係るギヤ装置が備えられた車両用駆動装置の概略構成について説明する。

図１には、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）方式のハイブリッド車両のトランスアクスル１を例示している。トランスアクスル１は、駆動源として使用可能なエンジンＥＧおよびモータ３，５を有するハイブリッド車両に搭載され、エンジンＥＧおよびモータ３，５の動力分配を行うものである。

具体的に、トランスアクスル１は、発電機として主に使用される第１モータ３と、駆動源として主に使用される第２モータ５と、エンジンＥＧおよび第１モータ３の動力分配を行う遊星歯車機構７と、遊星歯車機構７および第２モータ５の少なくとも一方から伝達される回転動力を左右一対の駆動輪（図示省略）に分配する差動装置９と、遊星歯車機構７からの回転動力を差動装置９に伝達する第１中間回転軸１１と、第２モータ５からの回転動力を第１中間回転軸１１に伝達する第２中間回転軸１３と、これらが収容されるケース１５とを備えている。

第１モータ３は、回転軸３ａと、回転軸３ａに固定されたロータ３ｂと、ロータ３ｂの外周側に配置されると共にケース１５に固定されたステータ３ｃとを備えている。回転軸３ａの両端は、それぞれ回転軸３ａが軸線Ｌ１回りに回転可能に軸受け３ｄ，３ｅを介してケース１５に支持されている。

遊星歯車機構７は、外歯車状のサンギヤ７ｓと、サンギヤ７ｓの外周側に配置された内歯車状のリングギヤ７ｒと、サンギヤ７ｓとリングギヤ７ｒとに噛合する複数のピニオンギヤ７ｐと、各ピニオンギヤ７ｐを自転および公転可能に支持するキャリア７ｃとを備えている。

サンギヤ７ｓは、第１モータ３の回転軸３ａと同軸線Ｌ１上に並んで配置されている。サンギヤ７ｓにおける軸線Ｌ１方向一側（第１モータ３側）の端面には、連結部７ａが突出形成されている。連結部７ａの先端部は、第１モータ３の回転軸３ａの一端部と連結（例えばスプライン係合）されている。これにより、サンギヤ７ｓは、回転軸３ａと一体的に軸線Ｌ１回りに回転可能になっている。また、連結部７ａの先端部は、連結部７ａが軸線Ｌ１回りに回転可能で且つ軸線Ｌ１方向への変位が制限されるように、軸受け７ｂを介してケース１５に支持されている。リングギヤ７ｒの外周面には、第１中間回転軸１１の歯車１１ｃと噛合する歯車７ｉが形成されている。また、リングギヤ７ｒの内周面の両端部はそれぞれ、リングギヤ７ｒが軸線Ｌ１回りに回転可能となるように、軸受け７ｄ，７ｅを介してケース１５に支持されている。キャリア７ｃは、エンジンＥＧのクランク軸（図示省略）に連結された入力回転軸１７に連結されている。

第１中間回転軸１１は、回転軸本体１１ｅと、回転軸本体１１ｅの外周面に形成された各歯車１１ｃ，１１ｄとを備えている。回転軸本体１１ｅは、第１モータ３および遊星歯車機構７の軸線Ｌ１と平行な軸線Ｌ２上に配置されている。回転軸本体１１ｅの両端部は、それぞれ回転軸本体１１ｅが軸線Ｌ２回りに回転可能に軸受け１１ａ，１１ｂを介してケース１５に支持されている。歯車１１ｃは、リングギヤ７ｒの歯車７ｉおよび第２中間回転軸１３の歯車１３ｂと噛合している。歯車１１ｄは、差動装置９の歯車９ｇと噛合している。歯車１１ｃ、歯車７ｉ、歯車１３ｂのギヤ歯は、はす歯になっている。また、歯車１１ｃは、後述するように、メインギヤ２１およびサブギヤ２２を有するシザーズギヤで構成されている（図２参照）。

差動装置９は、デフケース９ａと、デフケース９ａ内に回転可能に配置された一対のサイドギヤ９ｂと、デフケース９ａ内において一対のサイドギヤ９ｂに噛合すると共に回転可能に配置されたピニオンギヤ９ｃと、各サイドギヤ９ｂと左右の駆動輪とをそれぞれ連結する一対のドライブシャフト９ｄとを備えている。

デフケース９ａは、各軸受け９ｅ，９ｆを介してケース１５に回転可能に支持されている。デフケース９ａの外周面には、第１中間回転軸１１の歯車１１ｄと噛合する歯車９ｇが形成されている。

第２モータ５は、回転軸５ａと、回転軸５ａに固定されたロータ５ｂと、ロータ５ｂの外周側に配置されると共にケース１５に固定されたステータ５ｃとを備えている。回転軸５ａの両端は、それぞれ回転軸５ａが軸線Ｌ３回りに回転可能に軸受け５ｄ，５ｅを介してケース１５に支持されている。

第２中間回転軸１３は、回転軸本体１３ａと、回転軸本体１３ａの外周面に形成された歯車１３ｂとを備えている。回転軸本体１３ａは、第２モータ５の回転軸５ａと同軸線Ｌ３上に配置されている。回転軸本体１３ａの両端は、それぞれ回転軸本体１３ａが軸線Ｌ３回りに回転可能に軸受け１３ｃ，１３ｄを介してケース１５に支持されている。回転軸本体１３ａの一端部は、第２モータ５の回転軸５ａと連結（例えばスプライン係合）されている。歯車１３ｂは、第１中間回転軸１１の歯車１１ｃと噛合している。

上記構成のトランスアクスル１では、エンジンＥＧが駆動すると、エンジンＥＧの回転動力は、入力回転軸１７を介して遊星歯車機構７に伝達してキャリア７ｃを軸線Ｌ１回りに回転させる。この回転により、サンギヤ７ｓおよびリングギヤ７ｒが共に軸線Ｌ１回りに回転される。サンギヤ７ｓの回転により、第１モータ３が回生駆動されて、第１モータ３において回生エネルギーが発生する。この回生エネルギーは、バッテリ（図示省略）に充電されて、例えば第２モータ５の回転駆動に使用される。他方、リングギヤ７ｒの回転により、第１中間回転軸１１が軸線Ｌ２回りに回転されて差動装置９のデフケース９ａが回転される。この回転により、各ドライブシャフト９ｄが回転されて左右の駆動輪が回転される。

また、第２モータ５が回転駆動されると、第２モータ５の回転動力は、第２中間回転軸１３を軸線Ｌ３回りに回転させる。この回転により、第１中間回転軸１１が軸線Ｌ２回りに回転されて差動装置９のデフケース９ａが回転される。この回転により、各ドライブシャフト９ｄが回転されて左右の駆動輪が回転される。

次に、上記構成のトランスアクスル１に備えられるギヤ装置２０について、図２、図３を参照して説明する。

ギヤ装置２０は、上述した第１中間回転軸１１に設けられた歯車１１ｃ、この歯車１１ｃに噛合する歯車７ｉ（図２では、２点鎖線で示す）等を含む構成になっている。この実施形態では、歯車１１ｃは、メインギヤ２１およびサブギヤ２２を有するシザーズギヤによって構成されている。メインギヤ２１およびサブギヤ２２は、回転軸方向に並列に配置されており、同一の外形、且つ同一の歯数を有している。サブギヤ２２は、メインギヤ２１に対し、相対回転可能に設けられており、歯車１１ｃ（メインギヤ２１およびサブギヤ２２）と、相手側ギヤである歯車７ｉとのバックラッシュが吸収されるようになっている。

具体的には、図２、図３に示すように、メインギヤ２１は、第１中間回転軸１１に連結された第１ハブ部２１ａと、はす歯が形成された第１リム部２１ｂと、第１ハブ部２１ａと第１リム部２１ｂとを連結する第１連結部２１ｃとを有する。第１ハブ部２１ａは、第１中間回転軸１１に一体に設けられており、メインギヤ２１が第１中間回転軸１１に一体回転可能になっている。第１リム部２１ｂの外周面に形成されたはす歯は、歯車７ｉの外周面に形成されたはす歯に噛合される。第１連結部２１ｃの回転軸方向の幅Ｗ１２は、第１リム部２１ｂの回転軸方向の幅Ｗ１１よりも小さくなっている。

サブギヤ２２は、第１中間回転軸１１に連結された第２ハブ部２２ａと、はす歯が形成された第２リム部２２ｂと、第２ハブ部２２ａと第２リム部２２ｂとを連結する第２連結部２２ｃとを有する。第２ハブ部２２ａは、第１中間回転軸１１に回転可能に設けられており、サブギヤ２２が第１中間回転軸１１に相対回転可能になっている。第２リム部２２ｂの外周面に形成されたはす歯は、歯車７ｉの外周面に形成されたはす歯に噛合される。第１リム部２１ｂと第２リム部２２ｂとは、回転軸方向において互いに当接している。第２リム部２２ｂの回転軸方向の幅Ｗ２１は、第１リム部２１ｂの回転軸方向の幅Ｗ１１よりも小さくなっている。

また、メインギヤ２１およびサブギヤ２２の間には、メインギヤ２１およびサブギヤ２２を回転方向で互いに反対側の方向に付勢する付勢手段（図示省略）が設けられている。付勢手段は、例えば、Ｃ型スプリングであって、メインギヤ２１のサブギヤ２２との対向面に形成されたＣ字形の凹部内に配設される。付勢手段の一方端部は、メインギヤ２１のサブギヤ２２との対向面に突設されたピン（図示省略）に係合され、他方端部は、サブギヤ２２のメインギヤ２１の対向面に突設されたピン（図示省略）に係合される。付勢手段の弾性力は、互いに対向するピン同士を近づける方向に作用する。これにより、歯車７ｉをメインギヤ２１およびサブギヤ２２の両者によって挟み込むことが可能となっている。

また、サブギヤ２２のメインギヤ２１に対する回転軸方向の位置を固定するスナップリング２３（固定手段）が設けられている。つまり、スナップリング２３が第１中間回転軸１１に装着されることにより、第１中間回転軸１１上に組み付けられたサブギヤ２２の回転軸方向への移動が規制されるようになっている。

この実施形態では、サブギヤ２２は、弾性変形可能な材質で形成されている。具体的には、サブギヤ２２の組み付け前、サブギヤ２２の第２ハブ部２２ａおよび第２連結部２２ｃは、図３の２点鎖線で示す状態にある。このとき、サブギヤ２２の第２リム部２２ｂは、メインギヤ２１の第１リム部２１ｂに当接している。この状態から、サブギヤ２２の第２ハブ部２２ａを回転軸方向の一方側（メインギヤ２１の第１ハブ部２１ａ側）へ押圧し、図３の実線で示す状態まで、第２連結部２２ｃをメインギヤ２１の外形に沿わせるように弾性変形させる。図３の例では、サブギヤ２２は、変形前の状態においても、第２ハブ部２２ａがメインギヤ２１側に位置するように屈曲された断面形状を有しているが、この状態から、第２ハブ部２２ａをさらにメインギヤ２１側へ近づけるようにサブギヤ２２を変形させる。

このように第２連結部２２ｃを弾性変形させた状態で、スナップリング２３によって、サブギヤ２２の第２ハブ部２２ａの回転軸方向の移動を規制する。これにより、サブギヤ２２の弾性力がメインギヤ２１に作用した状態で、スナップリング２３によって、サブギヤ２２のメインギヤ２１に対する回転軸方向の位置が固定される。言い換えれば、サブギヤ２２による回転軸方向の与圧が、メインギヤ２１に付与された状態でサブギヤ２２が第１中間回転軸１１上に組み付けられている。

この実施形態によれば、サブギヤ２２がメインギヤ２１側に弾性変形された状態で組み付けられるので、メインギヤ２１の回転軸方向に対する傾き（変形）を抑制することができる。この点について、以下に説明する。

まず、メインギヤ２１およびサブギヤ２２のギヤ歯が、はす歯になっているため、メインギヤ２１への入力荷重が、回転軸方向および回転方向の２方向へ作用する。このうち、回転軸方向の入力荷重は、メインギヤ２１を回転軸方向に対して傾かせる（変形させる）ように作用する。つまり、メインギヤ２１の第１リム部２１ｂのギヤ歯の形成面が、回転軸方向に対して平行に設けられた状態から、回転軸方向に対して傾く可能性がある。なお、メインギヤ２１では、第１連結部２１ｃの回転軸方向の幅Ｗ１２が、はす歯が設けられる第１リム部２１ｂの回転軸方向の幅Ｗ１１よりも小さくなっており、その分だけ回転軸方向の剛性が低下している。このため、回転軸方向の入力荷重が大きくなると、メインギヤ２１の回転軸方向に対する傾きが発生しやすくなり、メインギヤ２１および歯車１１ｃの間でギヤ歯の片当たりが生じ、噛み合い時の振動や、ギヤ歯の損傷等が発生することが懸念される。

しかし、この実施形態では、上述したように、サブギヤ２２がメインギヤ２１側に弾性変形された状態で組み付けられる。言い換えれば、サブギヤ２２の弾性変形に伴う回転軸方向の与圧が、メインギヤ２１に与えられた状態でサブギヤ２２が組み付けられるので、メインギヤ２１の回転軸方向の剛性を向上させることができる。これにより、メインギヤ２１への回転軸方向の入力荷重が大きくなった場合にも、メインギヤ２１の回転軸方向に対する傾きを抑制することができる。そして、メインギヤ２１の傾きに起因するギヤ歯の片当たりを抑制でき、噛み合い時の振動や、ギヤ歯の損傷等を抑制することができる
ここで、サブギヤ２２に対しても、メインギヤ２１と同様に回転軸方向の入力荷重が作用するが、サブギヤ２２の第２リム部２２ｂの回転軸方向の幅Ｗ１１と、第２連結部２２ｃの回転軸方向の幅（最小幅）Ｗ１２との比（Ｗ１２／Ｗ１１）は、メインギヤ２１の第１リム部２１ｂの回転軸方向の幅Ｗ２１と、第１連結部２１ｃの回転軸方向の幅（最小幅）Ｗ２２との比（Ｗ２２／Ｗ２１）よりも大きくなっている。このため、サブギヤ２２は、回転軸方向の剛性が、メインギヤ２１よりも大きくなっており、回転軸方向の入力荷重に対し、メインギヤ２１よりも変形しにくくなっている。このため、回転軸方向の剛性が比較的大きいサブギヤ２２を予め弾性変形させることによって、メインギヤ２１に対し回転軸方向の与圧を与え、メインギヤ２１の回転軸方向に対する傾きを効果的に抑制するようにしている。

上記実施形態では、メインギヤ２１の第１連結部２１ｃの回転軸方向の幅Ｗ１２が、第１リム部２１ｂの回転軸方向の幅Ｗ１１よりも小さくなっており、メインギヤ２１の回転軸方向の剛性を確保するための対策について説明した。これに限らず、メインギヤ２１の第１連結部２１ｃに当該第１連結部２１ｃを回転軸方向に貫通する貫通孔や溝（凹部）が設けられた構成に対しても、本発明を適用することは、メインギヤ２１の回転軸方向の剛性を確保する観点から有効である。

上述のような貫通孔は、図示はしないが、ギヤノイズの低減のためにメインギヤ２１の第１連結部２１ｃに設けられる。貫通孔によってメインギヤ２１は孔開け構造になるため、メインギヤ２１の径方向および回転方向（ギヤ噛み合い方向）の剛性が低下し、ギヤノイズ特性の改善を図ることができる。ここで、貫通孔によって、メインギヤ２１の回転軸方向の剛性も低下するが、上述したように、メインギヤ２１に対しサブギヤ２２を弾性変形した状態で組み付けることによって、メインギヤ２１の回転軸方向の剛性を確保することができる。したがって、孔開け構造によるギヤノイズの低減の効果とともに、サブギヤ２２の与圧によるメインギヤ２１の回転軸方向に対する傾き抑制の効果が得られる。

上記実施形態では、メインギヤ２１の回転軸方向の一方にのみ、サブギヤ２２が設けられている場合について説明したが、これに限らず、メインギヤ２１の回転軸方向の両方にサブギヤ２２が設けられている構成に対しても、本発明を適用することは可能である。この場合、両方のサブギヤ２２に対し、本発明を適用してもよいし、あるいは、一方のサブギヤ２２に対してのみ、本発明を適用してもよい。

今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

本発明は、メインギヤおよびサブギヤを有するシザーズギヤを備えたギヤ装置に利用可能である。

１ トランスアクスル
７ｉ 歯車（相手側ギヤ）
１１ 第１中間回転軸
１１ｃ 歯車
２０ ギヤ装置
２１ メインギヤ
２１ａ 第１ハブ部
２１ｂ 第１リム部
２１ｃ 第１連結部
２２ サブギヤ
２２ａ 第２ハブ部
２２ｂ 第２リム部
２２ｃ 第２連結部
２３ スナップリング（固定手段）

Claims (1)

1. 一の回転軸に連結された第１ハブ部と、はす歯が形成された第１リム部と、前記第１ハブ部と前記第１リム部とを連結する第１連結部とを有するメインギヤと、
   他の回転軸に連結され、前記第１リム部に形成されたはす歯に噛合する相手側ギヤと、
   前記一の回転軸に連結された第２ハブ部と、前記相手側ギヤに噛合するはす歯が形成された第２リム部と、前記第２ハブ部と前記第２リム部とを連結する第２連結部とを有するサブギヤと、
   前記メインギヤおよび前記サブギヤの間には、前記メインギヤおよび前記サブギヤを回転方向で互いに反対側の方向に付勢する付勢手段と、
   前記サブギヤの前記メインギヤに対する回転軸方向の位置を固定する固定手段とを備えたギヤ装置であって、
   前記第１連結部の回転軸方向の幅が前記第１リム部の回転軸方向の幅よりも小さく形成され、または、前記第１連結部には当該第１連結部を回転軸方向に貫通する貫通孔が形成され、
   前記第１リム部と前記第２リム部とは、回転軸方向において互いに接しており、
   前記サブギヤは、弾性変形前の状態で、前記第２ハブ部が前記メインギヤ側に位置するように屈曲された断面形状を有しており、前記サブギヤは、前記第２ハブ部を前記メインギヤ側へ近づけるように弾性変形させた状態で、前記固定手段によって回転軸方向の移動が規制されていることを特徴とするギヤ装置。

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