車両の噛合歯車装置
【課題】一対のはすば歯車から構成される車両の噛合歯車装置において、歯面摩耗を抑制しギヤノイズを抑制することができる車両の噛合歯車装置を提供する。
【解決手段】ドライブギヤ６８の噛合い開始部の歯面が切り欠かれ、且つ、そのドライブギヤ６８の歯面に形成されている凸曲面形状の頂点Ｏ２が切欠８０（噛合い開始部）から離れた位置に設定されている。このようにすれば、噛合い開始部に相当する歯面に形成される切欠８０によって、噛合い開始部の噛合をなくして歯面摩耗を抑制することができる。また、ドライブギヤ６８の歯面６８ａに形成されている凸曲面形状の頂点Ｏ２が噛合い開始部から離れた位置に設定されるので、ギヤノイズ性能に必要な歯当たり８２も確保することができるため、ギヤノイズの抑制が可能となる。
【解決手段】ドライブギヤ６８の噛合い開始部の歯面が切り欠かれ、且つ、そのドライブギヤ６８の歯面に形成されている凸曲面形状の頂点Ｏ２が切欠８０（噛合い開始部）から離れた位置に設定されている。このようにすれば、噛合い開始部に相当する歯面に形成される切欠８０によって、噛合い開始部の噛合をなくして歯面摩耗を抑制することができる。また、ドライブギヤ６８の歯面６８ａに形成されている凸曲面形状の頂点Ｏ２が噛合い開始部から離れた位置に設定されるので、ギヤノイズ性能に必要な歯当たり８２も確保することができるため、ギヤノイズの抑制が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路に備えられて、互いに噛み合う一対のはすば歯車から構成される車両の噛合歯車装置に係り、特に、歯車噛合の噛合時に発生するギヤノイズおよび歯面摩耗を抑制する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路に備えられて、互いに噛み合う一対のはすば歯車から構成される車両の噛合歯車装置がよく知られている。例えば、ＦＦトランスミッションのデフギヤ（差動歯車装置）において、駆動側歯車であるファイナルドライブギヤ（ドライブギヤ）と被駆動側歯車であるファイナルドリブンギヤ（ドリブンギヤ）とは、互いにはすば歯車で構成されている。このような噛合歯車装置では、高負荷・高すべり速度で動力を伝達することが多く、ドライブギヤの歯元噛合い開始部において歯面摩耗が生じ易く、トロコイド干渉によっても歯面摩耗が生じ易くなる。この歯面摩耗が発生すると、歯面同士が噛み合う面積（接触面積）である歯当たりが悪化し、ギヤノイズの起振源となる噛合い伝達誤差が増加するため、ギヤノイズが大きくなる。なお、噛合い伝達誤差とは、歯車噛合時のドライブギヤの回転変位に対するドリブンギヤの回転変位の誤差（遅れまたは進み）である。また、トロコイド干渉とは、高負荷時に発生する歯車の弾性変形によって、ドライブギヤとドリブンギヤとが理想の噛合点から外れた位置で噛み合ってしまう現象であり、このトロコイド干渉が歯面摩耗の原因となることが知られている。
【０００３】
これに対して、例えば特許文献１では、インボリュート曲線を歯形とする基準歯面を有して高負荷を伝達する歯幅の長いはすば歯車において、前記歯形の形状を、歯面上の噛合い始め部からインボリュート曲面に連なる曲面で歯筋方向位置により波形形状が異なるバイアス修整を施すことにより、噛合い始めに大きな衝撃を生じることなく噛み合って動力を伝達することが記載されている。これにより、噛合始めに発生する衝撃が抑制されることで、歯面摩耗が抑制されることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２８５０４８号公報
【特許文献２】特開平１０−８９４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１のはすば歯車では、歯面上の噛合い開始部においてバイアス修整が施されることにより歯面摩耗が抑制されるものの、このバイアス修整により歯車噛合時において、歯面の歯当たりが十分に確保されない可能性があった。この歯当たりとは、歯車が噛み合う際に互いに接触する面積に相当し、この歯当たりが所定値確保されないと、ギヤノイズの原因となることが知られている。従って、特許文献１のはすば歯車であっても、歯面の歯当たりが十分に確保されないことに起因して、ギヤノイズが発生する可能性があった。
【０００６】
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、互いに噛み合う一対のはすば歯車から構成される車両の噛合歯車装置において、歯面摩耗を抑制しつつギヤノイズを抑制することができる車両の噛合歯車装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための、請求項１にかかる発明の要旨とするところは、(a)エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路に備えられて、互いに噛み合う一対のはすば歯車から構成される車両の噛合歯車装置において、(b)前記一対のはすば歯車の歯面は、歯たけ方向および歯幅方向において所定の曲率を有する凸曲面形状に形成されており、(c)前記一対のはすば歯車において、少なくとも一方の歯車の噛合い開始部の歯面が切り欠かれ、且つ、その一対のはすば歯車の少なくとも一方の歯車に形成されている前記凸曲面形状の頂点が前記噛合い開始部から離れた位置に設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
このようにすれば、前記一対のはすば歯車において、少なくとも一方の歯車の噛合い開始部の歯面が切り欠かれ、且つ、その一対のはすば歯車の少なくとも一方の歯車に形成されている前記凸曲面形状の頂点が前記噛合い開始部から離れた位置に設定されている。このようにすれば、噛合い開始部の歯面に形成される切欠によって、噛合い開始部の噛合をなくして歯面摩耗を抑制することができる。また、はすば歯車の少なくとも一方の歯車に形成されている凸曲面形状の頂点が噛合い開始部から離れた位置に設定されるので、ギヤノイズ性能に必要な歯当たりも確保することができるため、ギヤノイズの抑制が可能となる。
【０００９】
また、好適には、前記一対のはすば歯車の歯面に形成されている前記凸曲面形状の頂点は、その一対のはすば歯車が噛み合う際に、ギヤノイズ性能に必要な歯当たりが確保される範囲で前記噛合い開始部から離される。このようにすれば、前記一対のはすば歯車が噛み合う際に、ギヤノイズ性能に必要な歯当たりが確保されているため、噛合歯車装置に高負荷が掛かってもギヤノイズを抑制することができる。
【００１０】
また、好適には、前記一対のはすば歯車の駆動側歯車が切り欠かれる場合、その駆動側歯車の歯元の歯幅方向において噛合が開始される側の歯面が一部凹むように切り欠かれる。このようにすれば、一対のはすば歯車が噛み合う際、駆動側歯車では歯元側が噛合い開始部となる。従って、この歯元側の歯面の一部が凹むように切り欠かれることで、噛合い開始部での噛合をなくすことができる。
【００１１】
また、好適には、前記一対のはすば歯車の被駆動側歯車が切り欠かれる場合、その被駆動側歯車の歯先の歯幅方向において噛合が開始される側の歯面が一部凹むように切り欠かれる。このようにすれば、一対のはすば歯車が噛み合う際、被駆動側歯車では歯先側が噛合い開始部となる。従って、この歯先側の歯面の一部が凹むように切り欠かれることで、噛合い開始部での噛合をなくすことできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明が適用されたハイブリッド車両の動力伝達装置の概要を説明するための骨子図である。
【図２】図１において従来形状のドライブギヤの形状を説明するための図である。
【図３】図１において本発明のドライブギヤの形状を説明するための図である。
【図４】図２および図３のドライブギヤにおいて、ドリブンギヤとの噛合が開始された際に歯面に掛かる荷重を計算した計算結果を示す図である。
【図５】図２および図３のドライブギヤがドリブンギヤと噛み合った際に生じる噛合い伝達誤差を示す図である。
【図６】切欠が形成される歯車および凸曲面形状の頂点の位置が変更される歯車の組合せを示した図である。
【図７】図１のドリブンギヤ側に切欠が形成される場合の歯車の形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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１】
【００１４】
図１は、本発明が適用されたハイブリッド車両の動力伝達装置１０（以下、動力伝達装置１０と記載する）の概要を説明するための骨子図である。図１に示すように、動力伝達装置１０は、エンジン１２と、第１電動機ＭＧ１と、エンジン１２および第１電動機ＭＧ１に動力伝達可能に連結されてエンジン１２および第１電動機ＭＧ１の駆動力を適宜分配或いは合成する動力分配機構としての第１遊星歯車装置１４と、第２電動機ＭＧ２と、第２電動機ＭＧ２の回転を減速させるリダクションギヤとして機能する第２遊星歯車装置１８とを、同軸心Ｃ上に備えて構成されている。エンジン１２の駆動力は、ダンパ装置２０、第１遊星歯車装置１４、出力歯車２２、減速歯車装置２４、差動歯車装置２６、および左右の車軸２７を介して駆動輪２８に伝達される。また、エンジン１２に対して軸方向の反対側の端部には、エンジン１２の出力軸１６の回転によって作動させられる機械式のオイルポンプ１９が接続されている。上記のように、エンジン１２、第１電動機ＭＧ１、第１遊星歯車装置１４、第２遊星歯車装置１８、第２電動機ＭＧ２が軸心Ｃ上に配置されることで、動力伝達装置１０が径方向に小型化される。
【００１５】
なお、第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２は発電機能をも有する所謂モータジェネレータであるが、動力分配機構としての差動状態を制御するための差動用電動機として機能する第１電動機ＭＧ１は、反力を発生させるためのジェネレータ（発電）機能を少なくとも備える。また、駆動輪２８に動力伝達可能に連結された第２電動機ＭＧ２は、走行用の駆動力源として駆動力を出力する走行用電動機として機能するためモータ（電動機）機能を少なくとも備える。また、第２電動機ＭＧ２は、主として走行用の駆動力源として機能するため、第１電動機ＭＧ１よりも大きなものとなる。
【００１６】
第１電動機ＭＧ１は、同軸心Ｃ上において、軸方向の両端が軸受３２および軸受３４によって回転可能に支持されている回転子として機能する円筒状のロータ３６と、ロータ３６の外周側に配置され非回転部材であるケース３０によって回転不能に固定されている固定子として機能する円筒状のステータ３８とを、含んで構成されている。
【００１７】
第２電動機ＭＧ２は、同軸心Ｃ上において、ケース３０に接続されることで回転不能に固定されている固定子として機能する円筒状のステータ４０と、ステータ４０の内周側に配置されて回転子として機能する円筒状のロータ４２とを、含んで構成されている。ロータ４２の内周側は、円筒状の回転軸４８が接続されている。回転軸４８は、その両端が軸受５０および軸受５２によって回転可能に支持されることによって、回転軸４８に接続されているロータ４２と同様に、軸心Ｃまわりに回転可能に支持される。また、回転軸４８の軸方向においてエンジン１２側の端部が第２遊星歯車装置１８の後述するサンギヤＳ２に接続されている。
【００１８】
第１遊星歯車装置１４は、シングルピニオン型の遊星歯車装置で構成され、サンギヤＳ１と、サンギヤＳ１と同軸心上に配置されてピニオンギヤＰ１を介してサンギヤＳ１と噛み合うリングギヤＲ１と、ピニオンギヤＰ１を自転および公転可能に支持するキャリヤＣＡ１とを備えている。そして、第１遊星歯車装置１８のサンギヤＳ１が第１電動機ＭＧ１のロータ３６に連結され、キャリヤＣＡ１が出力軸１６およびダンパ装置２０を介してエンジン１２に連結され、リングギヤＲ１が出力歯車２２、減速歯車装置２４、差動歯車装置２６、および左右の車軸２７を介して左右の駆動輪２８に機械的に連結されている。
【００１９】
第２遊星歯車装置１８は、第１遊星歯車装置１４と共通の軸心Ｃを中心に軸方向に並んで配置されており、第２電動機ＭＧ２の回転を減速して出力する機構として機能する。第２遊星歯車装置１８は、シングルピニオン型の遊星歯車装置で構成され、サンギヤＳ２と、サンギヤＳ２と同軸心上に配置されてピニオンギヤＰ２を介してサンギヤＳ２と噛み合うリングギヤＲ２と、ピニオンギヤＰ２を自転および公転可能に支持するキャリヤＣＡ２とを備えている。そして、第２遊星歯車装置２０のサンギヤＳ２が回転軸４８を介して第２電動機ＭＧ２のロータ４２に連結され、キャリヤＣＡ２が非回転部材であるケース３０に連結され、リングギヤＲ２がリングギヤＲ１と同様に、出力歯車２２、減速歯車装置２４、差動歯車装置２６、および車軸２７を介して左右の駆動輪２８に機械的に連結されている。そして、サンギヤＳ２から入力される第２電動機ＭＧ２の回転が減速されてリングギヤＲ２から出力される。
【００２０】
また、本実施例では、内周側に第１遊星歯車装置１８のリングギヤＲ１の内歯および第２リングギヤＲ２の内歯が軸方向に並んで形成されると共に、外周側に出力歯車２２の外歯が形成されている所謂複合式の複合歯車５４が使用されている。上記のように、複合歯車５４において複数の歯車機能が一体化されることにより、動力伝達装置１０がコンパクトとなる。
【００２１】
減速歯車装置２４は、カウンタ軸６２に出力歯車２２（カウンタドライブギヤ）と噛み合うカウンタドリブンギヤ６４と、差動歯車装置２６のファイナルドリブンギヤ６６と噛み合うファイナルドライブギヤ６８とで構成されており、出力歯車２２の回転を減速させてファイナルドリブンギヤ６６に伝達する。なお、カウンタ軸６２は、一対の軸受６９、７１によって回転可能に支持されており、各歯車は斜歯で構成される。なお、減速歯車装置２４のファイナルドライブギヤ６８と差動歯車装置２６のファイナルドリブンギヤ６６とが噛み合うことで、エンジン１２と駆動輪２８との動力伝達経路に備えられる、本発明の互いに噛み合う一対のはすば歯車すなわち車両の噛合歯車装置が構成される。
【００２２】
差動歯車装置２６は、公知である傘歯車式のものであり、差動歯車装置２６のファイナルドリブンギヤ６６に接続されているデフケース７０と、両端がデフケース７０に支持されているピニオンシャフト７２と、ピニオンシャフト７２に挿し通されてピニオンシャフト７２の回転軸まわりに相対回転可能なピニオンギヤ７４と、ピニオンギヤ７４と噛み合う一対のサイドギヤ７６とを、備えている。なお、一対のサイドギヤ７６は、それぞれ左右の車軸２７にスプライン嵌合されることにより一体的に回転させられる。差動歯車装置２６の差動作用によって、車両の走行状態に応じて左右の車軸２７（駆動輪２８）に回転差が与えられる。
【００２３】
ここで、減速歯車装置２４のファイナルドライブギヤ６８（以下、ドライブギヤ６８）と差動歯車装置２６のファイナルドリブンギヤ６６（以下、ドリブンギヤ６６）は、それぞれはすば歯車に形成されており、減速比も大きいので、これらの噛合部では大きな負荷（高負荷）が掛かり易い。これより、ドライブギヤ６８の噛合い始め部（歯元）では歯面摩耗が生じ、この歯面摩耗によって歯面の歯当たりが悪化するため、ギヤノイズが大きくなる可能性があった。ここで、歯面の歯当たりとは、互いの歯車が噛み合う際に接触する面積に相当し、この歯当たりが悪化（減少）すると、ギヤノイズの起振源となる噛合い伝達誤差ＴＥが悪化することが知られている。従って、ギヤノイズ性能が確保される、言い換えれば、ギヤノイズが許容値以下となる歯当たりが予め設定され、その歯当たりが確保されるように歯面形状が設計されている。なお、噛合い伝達誤差ＴＥとは、駆動側歯車であるドライブギヤ６８の回転変位Ｘ１と被駆動側歯車であるドリブンギヤ６６の回転変Ｘ２の誤差（＝Ｘ１−Ｘ２）である。この噛合い伝達誤差ＴＥが大きくなると、ギヤノイズの起振力が大きくなってギヤノイズが悪化する。
【００２４】
上記問題を、図２に示す従来形状のドライブギヤ６８’（従来品）を用いてさらに具体的に説明する。図２（ａ）は、従来形状のドライブギヤ６８’の歯車の歯部を拡大した図である。ドライブギヤ６８’は、はすば歯車で構成されているため、図２（ａ）で示すように、ドライブギヤ６８’がドリブンギヤ６６と噛み合う際には、歯元側から歯先側に向かって斜めに接触しながら動力を伝達する。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す歯面６８’ａの投影図である。図２（ｂ）において、線い破線で画かれている複数本の斜線は、同時接触線を示している。この同時接触線とは、ドリブンギヤ６６と噛み合った際に、ドリブンギヤ６６と同時に接触する部位を示している。この図２（ｂ）に示されるように、ドライブギヤ６８’の歯面６８’ａは、ドリブンギヤ６６の歯面と同時に全て接触するわけではなく、破線で描かれた楕円で囲まれる噛合い開始部から接触し、この接触部位が歯先側に向かって斜めに移動する。これは、ドライブギヤ６８およびドリブンギヤ６６がはす歯であるためである。図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示す歯面６８’ａの形状をさらに詳細に示している。図２（ｃ）に示す上側および右側に示す放物線（円弧、二次曲線）は、歯面６８の歯面６８’に形成されている凸曲面形状を示している。具体的に説明すると、上側に示す放物線は、Ａ−Ａ’断面図に相当するものであり、歯面６８’ａが歯幅方向において中央部近傍を頂点Ｏ１にして所定の曲率で凸曲面形状に形成されていることを示している。また、右側に示す放物線は、Ｂ−Ｂ’断面図に相当するものであり、歯面６８’ａの歯たけ方向においてその中心部近傍を頂点Ｏ１にして所定の曲率で凸曲面形状に形成されていることを示している。すなわち、歯面６８’ａの中心部近傍を頂点Ｏ１にして凸曲面形状に形成されていることを示している。なお、図２（ｃ）の上側および右側に示す放物線は、いずれも歯面６８’ａが凸曲面形状に形成されていることを示すために大きく記載されているが、実際には、数マイクロ乃至数十マイクロメートル単位の非常に小さな凸曲面形状に形成されている。そして、この凸曲面形状の頂点Ｏ１を中心として楕円で囲まれる斜線で示す部位が歯当たりとなるように設計されている。この歯当たり（面積）は、ギヤノイズが許容値以下となるように予め実験等に基づいて設定されている。
【００２５】
このような従来のドライブギヤ６８’において、ドリブンギヤ６６との間で高負荷が掛かると、図２（ｃ）の三角形で囲まれる斜線部内、言い換えれば、噛合い開始部７８において歯面摩耗が発生する。ここで、図２（ｃ）に示すように、歯面摩耗が形成される部位（三角形で囲まる部位）と歯当たりが設定される部位（楕円で囲まれる部位）とが重複している場合、歯面摩耗が生じると歯当たりがその重複した面積分だけ小さくなる。これにより、歯当たりを、予め設定されているギヤノイズ性能に必要な面積だけ取ることができなくなるので、ドライブギヤ６８’とドリブンギヤ６６との噛合い伝達誤差ＴＥが大きくなり、結果としてギヤノイズが大きくなる可能性があった。
【００２６】
次に、本発明のドライブギヤ６８を図３に示す。ドライブギヤ６８では、図３（ａ）に示すように、動力伝達時時にドリブンギヤ６６と噛み合う側の歯面６８ａにおいて、歯元の一部である噛合い開始部に相当する部位が切り欠かれることにより、切欠８０が形成されている。この歯面６８ａを投影部で見ると、図３（ｂ）となる。図３（ａ）、（ｂ）にも示すように、ドライブギヤ６８の歯元の歯幅方向において噛合が開始される側の歯面６８ａが凹むように切り欠かれることにより切欠８０が形成されている。この切欠８０は、例えば歯面６８ａの同時接触線に沿うように形成され、ドライブギヤ６８に高負荷が掛かった場合にも対処できる所定の強度が確保される範囲で切り欠かれている。
【００２７】
また、図３（ｂ）に示すように、ドライブギヤ６８の歯面６８ａに形成されている歯たけ方向および歯幅方向に所定の曲率を有する凸曲面形状において、その凸曲面形状の頂点Ｏ２が、切欠８０が形成されてない図２に示したドライブギヤ６８’（従来）の頂点Ｏ１に比べて切欠８０（噛合い開始部）から離れた位置に設定されている。具体的には、凸曲面形状の頂点Ｏ２が、従来に相当するドライブギヤ６８’の凸曲面形状の頂点Ｏ１に対して、歯先側であって、且つ、歯幅方向の噛合い開始部から離れる側に変更されている。すなわち、頂点Ｏ２が、頂点Ｏ１よりも噛合時の進行方向側（噛合終了側）に変更されている。なお、ドライブギヤ６８’の頂点Ｏ１は、図２（ｃ）に示すように、歯面６８’ａの略中央であったため、ドライブギヤ６８の頂点Ｏ２は、歯面中央部よりも噛合い開始部（切欠８０）から離れる位置となる。
【００２８】
このように凸曲面形状の頂点Ｏ２が、切欠８０が形成されていない場合の頂点Ｏ１よりも噛合い開始部（切欠８０）から離れた位置に設定されると、楕円で囲まれた歯当たり８２が切欠８０（噛合い開始部）から離れた位置となる。これより、図３（ｂ）に示すように、楕円で囲まれる歯当たり８２が、三角形で囲まれる切欠８０と重複しない位置に設定される。ここで、凸曲面形状の頂点Ｏ２が移動しても、歯当たり８２の面積は、図２に示す従来の歯当たりと変わらないように設定されている。すなわち、ギヤノイズ性能に必要な歯当たり８２が確保される範囲で頂点Ｏ２が、噛合い開始部から離れた位置に設定されている。
【００２９】
このようにドライブギヤ６８が形成されると、ドリブンギヤ６６との噛合が始まっても、ドライブギヤ６８の切欠８０によって噛合い開始部において噛合が回避されることとなる。すなわち、高負荷時に歯面摩耗が生じ易い噛合い開始部に切欠８０が予め形成されているので、噛合い開始部での歯面の衝突が防止され、歯面摩耗が抑制される。これに対して、切欠８０が形成されることで、歯当たり８２の面積が小さくなる問題が生じるが、本実施例のドライブギヤ６８では、歯当たり８２の面積が確保されるように、凸曲面形状の頂点Ｏ２が噛合い開始部から離れた位置に設定されているので、切欠８０の影響は発生しない。すなわち、図２に示す切欠８０が形成されないドライブギヤ６８’と略変わらないギヤノイズ性能が得られる。
【００３０】
図４は、切欠８０が形成されない図２に示すドライブギヤ６８’（従来品）および本発明のドライブギヤ６８において、ドリブンギヤ６６との噛合が開始された際に歯面に掛かる荷重Ｆ（Ｎ）の計算結果を一部のみ示している。なお、図４において、横軸は、歯面の歯元から歯先の位置を示しており、縦軸がその歯面の位置に掛かる荷重Ｆを示している。また、黒塗りの菱形が、切欠８０が形成されない図２のドライブギヤ６８’（従来品）の荷重Ｆ（計算結果）を示し、黒塗りの三角が、本発明のドライブギヤ６８に掛かる荷重Ｆ（計算結果）を示している。図４に示すように、従来のドリブンギヤ６８’では、歯元すなわち噛合い開始部において荷重Ｆが非常に高い値を示している。一方、本発明のドライブギヤ６８では、切欠８０が形成されているため、歯元近傍（噛合い開始部）ではドリブンギヤ６６と噛み合わないので荷重Ｆが零となる。そして、切欠８０通過した位置から噛合が開始される。この図５に示されるように、噛合い開始部を外れた領域では荷重Ｆが従来品に比べて小さくなり、歯面摩耗も抑制される。
【００３１】
また、図５は、切欠８０が形成されない図２のドライブギヤ６８’（従来品）と本発明のドライブギヤ６８で発生する噛合い伝達誤差ＴＥ（ｄＢ）を示している。この噛合い伝達誤差ＴＥが大きくなると、ギヤノイズの起振力が大きくなってギヤノイズが大きくなる。図５に示すように、従来品と本発明とを比較しても噛合い伝達誤差ＴＥが殆ど変わらない。これは、ドライブギヤ６８に設定されている歯当たり８２がドライブギヤ６８’の歯当たりと変わらない値に設定されているためである。
【００３２】
上述のように、本実施例によれば、はす歯であるドライブギヤ６８とドリブンギヤ６６とで構成される噛合歯車装置において、ドライブギヤ６８の噛合い開始部の歯面が切り欠かれ、且つ、そのドライブギヤ６８の歯面に形成されている凸曲面形状の頂点Ｏ２が切欠８０（噛合い開始部）から離れた位置に設定されている。このようにすれば、噛合い開始部に相当する歯面に形成される切欠８０によって、噛合い開始部の噛合をなくして歯面摩耗を抑制することができる。また、ドライブギヤ６８の歯面６８ａに形成されている凸曲面形状の頂点Ｏ２が噛合い開始部から離れた位置に設定されるので、ギヤノイズ性能に必要な歯当たり８２も確保することができるため、ギヤノイズの抑制が可能となる。
【００３３】
また、本実施例によれば、ドライブギヤ６８の歯面６８ａに形成されている凸曲面形状の頂点Ｏ２は、、ドリブンギヤ６６と噛み合う際に、ギヤノイズ性能に必要な歯当たりが確保される範囲で噛合い開始部から離される。このようにすれば、ドライブギヤ６８とドリブンギヤ６６とが噛み合う際に、ギヤノイズ性能に必要な歯当たりが確保されているため、これらの間に高負荷が掛かってもギヤノイズを抑制することができる。
【００３４】
また、本実施例によれば、駆動側歯車であるドライブギヤ６８が切り欠かれる場合、そのドライブギヤ６８の歯元の歯幅方向において噛合が開始される側の歯面６８ａが一部凹むように切り欠かれる。このようにすれば、ドライブギヤ６８とドリブンギヤ６６とが噛み合う際、ドライブギヤ６８では歯元が噛合い開始部となる。従って、ドライブギヤ６８の歯元側の歯面の一部が凹むように切り欠かれることで、噛合い開始部での噛合をなくすことができる。
【００３５】
つぎに、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【実施例２】
【００３６】
前述した実施例では、駆動側歯車であるファイナルドライブギヤ６８において、切欠８０が形成されると共に、凸曲面形状の頂点Ｏ２が噛合い開始部から離れた位置に設定されていたが、必ずしも上記のように構成する必要はない。例えば、ドライブギヤ６８の頂点Ｏ２が噛合い開始部から離れた位置に設定される一方、ドリブンギヤ６６側に切欠が形成されても構わない。このような態様であっても噛合い開始部の噛合がなくなり、歯当たりが十分に確保されるので、前述の実施例と同様の効果が得られる。すなわち、切欠および凸曲面形状の頂点の変更は、少なくとも何れか一方に為されていれば、前述の実施例と同様の効果が得られる。図６は、切欠を形成する歯車、および凸曲面形状の頂点を噛合い開始部から離れる方向へ移動する歯車の組合せを示す一覧表である。図６に示すような各組合せで実施した場合であっても、前述の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
図６に示す態様１が前述した実施例に対応している。具体的には、態様１は、ドライブギヤ６８側に切欠８０が形成されると共に、ドライブギヤ６８の頂点が変更されている。また、態様２は、ドライブギヤ６８側の頂点が移動される一方、ドリブンギヤ６６側に切欠９０が形成されている。ここで、被駆動側歯車であるドリブンギヤ６６側が切り欠かれる場合、図７に示すように、歯先の歯幅方向において噛合が開始される側の歯面６６ａが凹むように切り欠かれることにより切欠９０が形成される。これは、ドリブンギヤ６６では、ドライブギヤ６８と噛み合う際の噛合い開始部が歯先側となるためである。
【００３８】
また、態様３は、ドリブンギヤ６６の凸曲面形状の頂点が移動される一方、ドライブギヤ６８に切欠８０が形成される態様である。なお、ドリブンギヤ６６の頂点も同様に、噛合い開始部すなわち切欠９０が形成されている部位から離れる方向に設定される。この場合においてもギヤノイズ特性に必要な歯当たりが確保される範囲に設定されている。また、態様４は、ドリブンギヤ６６の凸曲面形状の頂点が移動されると共に、ドリブンギヤ６６に切欠９０が形成される態様である。
【００３９】
また、態様５は、ドライブギヤ６８およびドリブンギヤ６６の凸曲面形状の頂点が移動されると共に、ドライブギヤ６８に切欠８０が形成される態様である。この態様５のように、ドライブギヤ６８およびドリブンギヤ６６の両方の凸曲面形状の頂点が変更されても、前述の実施例と同様の効果が得られる。また、態様６は、ドライブギヤ６８およびドリブンギヤ６６の凸曲面形状の頂点が移動されると共に、ドリブンギヤ６６に切欠９０が形成される態様である。
【００４０】
また、態様７は、ドライブギヤ６８の凸曲面形状の頂点が移動されると共に、ドライブギヤ６８およびドリブンギヤ６６に切欠８０、９０が形成されている態様である。このようにドライブギヤ６８およびドリブンギヤ６６の両方に切欠８０、９０が形成されても前述の実施例と同様の効果が得られる。また、態様８は、ドリブンギヤ６６の凸曲面形状の頂点が移動されると共に、ドライブギヤ６８およびドリブンギヤ６６に切欠８０、９０が形成されている態様である。また、態様９は、ドライブギヤ６８およびドリブンギヤ６６の凸曲面形状の頂点が移動されると共に、ドライブギヤ６８およびドリブンギヤ６６に切欠８０、９０が形成される態様である。これら、態様１〜態様９の何れにおいても、切欠によって噛合い開始部での噛合が回避されると共に、凸曲面形状の頂点が移動されることで歯当たり８２が確保されるので、前述の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
上述のように、本実施例によれば、ドライブギヤ６８およびドリブンギヤ６６の少なくとも一方に切欠および凸曲面形状の頂点の移動が施される場合であっても、前述した実施例と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
また、本実施例によれば、被駆動側歯車であるドリブンギヤ６６が切り欠かれる場合、そのドリブンギヤ６６の歯先の歯幅方向において噛合が開始される側の歯面６６ａが一部凹むように切り欠かれる。このようにすれば、ドライブギヤ６８とドリブンギヤ６６とが噛み合う際、ドリブンギヤ６６では歯先が噛合い開始部となる。従って、ドリブンギヤ６６の歯先の歯面６６ａの一部が凹むように切り欠かれることで、噛合い開始部での噛合をなくすことができる。
【００４３】
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。
【００４４】
例えば、前述の実施例では、減速歯車装置２４のファイナルドライブギヤ６８と差動歯車装置２６のファイナルドリブンギヤ６６とで構成される一対の歯車（噛合歯車装置）を一例に説明したが、本発明はファイナルドライブギヤ６８とファイナルドリブンギヤ６６に限定されず、動力伝達を行うはす歯から成る噛合歯車装置であれば適宜適用することができる。
【００４５】
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】
【００４６】
１２：エンジン
２８：駆動輪
６６：ファイナルドリブンギヤ（はすば歯車、被駆動側歯車、噛合歯車装置）
６８：ファイナルドライブギヤ（はすば歯車、駆動側歯車、噛合歯車装置）
８０、９０：切欠
８２：歯当たり
Ｏ２：頂点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路に備えられて、互いに噛み合う一対のはすば歯車から構成される車両の噛合歯車装置に係り、特に、歯車噛合の噛合時に発生するギヤノイズおよび歯面摩耗を抑制する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路に備えられて、互いに噛み合う一対のはすば歯車から構成される車両の噛合歯車装置がよく知られている。例えば、ＦＦトランスミッションのデフギヤ（差動歯車装置）において、駆動側歯車であるファイナルドライブギヤ（ドライブギヤ）と被駆動側歯車であるファイナルドリブンギヤ（ドリブンギヤ）とは、互いにはすば歯車で構成されている。このような噛合歯車装置では、高負荷・高すべり速度で動力を伝達することが多く、ドライブギヤの歯元噛合い開始部において歯面摩耗が生じ易く、トロコイド干渉によっても歯面摩耗が生じ易くなる。この歯面摩耗が発生すると、歯面同士が噛み合う面積（接触面積）である歯当たりが悪化し、ギヤノイズの起振源となる噛合い伝達誤差が増加するため、ギヤノイズが大きくなる。なお、噛合い伝達誤差とは、歯車噛合時のドライブギヤの回転変位に対するドリブンギヤの回転変位の誤差（遅れまたは進み）である。また、トロコイド干渉とは、高負荷時に発生する歯車の弾性変形によって、ドライブギヤとドリブンギヤとが理想の噛合点から外れた位置で噛み合ってしまう現象であり、このトロコイド干渉が歯面摩耗の原因となることが知られている。
【０００３】
これに対して、例えば特許文献１では、インボリュート曲線を歯形とする基準歯面を有して高負荷を伝達する歯幅の長いはすば歯車において、前記歯形の形状を、歯面上の噛合い始め部からインボリュート曲面に連なる曲面で歯筋方向位置により波形形状が異なるバイアス修整を施すことにより、噛合い始めに大きな衝撃を生じることなく噛み合って動力を伝達することが記載されている。これにより、噛合始めに発生する衝撃が抑制されることで、歯面摩耗が抑制されることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２８５０４８号公報
【特許文献２】特開平１０−８９４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１のはすば歯車では、歯面上の噛合い開始部においてバイアス修整が施されることにより歯面摩耗が抑制されるものの、このバイアス修整により歯車噛合時において、歯面の歯当たりが十分に確保されない可能性があった。この歯当たりとは、歯車が噛み合う際に互いに接触する面積に相当し、この歯当たりが所定値確保されないと、ギヤノイズの原因となることが知られている。従って、特許文献１のはすば歯車であっても、歯面の歯当たりが十分に確保されないことに起因して、ギヤノイズが発生する可能性があった。
【０００６】
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、互いに噛み合う一対のはすば歯車から構成される車両の噛合歯車装置において、歯面摩耗を抑制しつつギヤノイズを抑制することができる車両の噛合歯車装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための、請求項１にかかる発明の要旨とするところは、(a)エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路に備えられて、互いに噛み合う一対のはすば歯車から構成される車両の噛合歯車装置において、(b)前記一対のはすば歯車の歯面は、歯たけ方向および歯幅方向において所定の曲率を有する凸曲面形状に形成されており、(c)前記一対のはすば歯車において、少なくとも一方の歯車の噛合い開始部の歯面が切り欠かれ、且つ、その一対のはすば歯車の少なくとも一方の歯車に形成されている前記凸曲面形状の頂点が前記噛合い開始部から離れた位置に設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
このようにすれば、前記一対のはすば歯車において、少なくとも一方の歯車の噛合い開始部の歯面が切り欠かれ、且つ、その一対のはすば歯車の少なくとも一方の歯車に形成されている前記凸曲面形状の頂点が前記噛合い開始部から離れた位置に設定されている。このようにすれば、噛合い開始部の歯面に形成される切欠によって、噛合い開始部の噛合をなくして歯面摩耗を抑制することができる。また、はすば歯車の少なくとも一方の歯車に形成されている凸曲面形状の頂点が噛合い開始部から離れた位置に設定されるので、ギヤノイズ性能に必要な歯当たりも確保することができるため、ギヤノイズの抑制が可能となる。
【０００９】
また、好適には、前記一対のはすば歯車の歯面に形成されている前記凸曲面形状の頂点は、その一対のはすば歯車が噛み合う際に、ギヤノイズ性能に必要な歯当たりが確保される範囲で前記噛合い開始部から離される。このようにすれば、前記一対のはすば歯車が噛み合う際に、ギヤノイズ性能に必要な歯当たりが確保されているため、噛合歯車装置に高負荷が掛かってもギヤノイズを抑制することができる。
【００１０】
また、好適には、前記一対のはすば歯車の駆動側歯車が切り欠かれる場合、その駆動側歯車の歯元の歯幅方向において噛合が開始される側の歯面が一部凹むように切り欠かれる。このようにすれば、一対のはすば歯車が噛み合う際、駆動側歯車では歯元側が噛合い開始部となる。従って、この歯元側の歯面の一部が凹むように切り欠かれることで、噛合い開始部での噛合をなくすことができる。
【００１１】
また、好適には、前記一対のはすば歯車の被駆動側歯車が切り欠かれる場合、その被駆動側歯車の歯先の歯幅方向において噛合が開始される側の歯面が一部凹むように切り欠かれる。このようにすれば、一対のはすば歯車が噛み合う際、被駆動側歯車では歯先側が噛合い開始部となる。従って、この歯先側の歯面の一部が凹むように切り欠かれることで、噛合い開始部での噛合をなくすことできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明が適用されたハイブリッド車両の動力伝達装置の概要を説明するための骨子図である。
【図２】図１において従来形状のドライブギヤの形状を説明するための図である。
【図３】図１において本発明のドライブギヤの形状を説明するための図である。
【図４】図２および図３のドライブギヤにおいて、ドリブンギヤとの噛合が開始された際に歯面に掛かる荷重を計算した計算結果を示す図である。
【図５】図２および図３のドライブギヤがドリブンギヤと噛み合った際に生じる噛合い伝達誤差を示す図である。
【図６】切欠が形成される歯車および凸曲面形状の頂点の位置が変更される歯車の組合せを示した図である。
【図７】図１のドリブンギヤ側に切欠が形成される場合の歯車の形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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１】
【００１４】
図１は、本発明が適用されたハイブリッド車両の動力伝達装置１０（以下、動力伝達装置１０と記載する）の概要を説明するための骨子図である。図１に示すように、動力伝達装置１０は、エンジン１２と、第１電動機ＭＧ１と、エンジン１２および第１電動機ＭＧ１に動力伝達可能に連結されてエンジン１２および第１電動機ＭＧ１の駆動力を適宜分配或いは合成する動力分配機構としての第１遊星歯車装置１４と、第２電動機ＭＧ２と、第２電動機ＭＧ２の回転を減速させるリダクションギヤとして機能する第２遊星歯車装置１８とを、同軸心Ｃ上に備えて構成されている。エンジン１２の駆動力は、ダンパ装置２０、第１遊星歯車装置１４、出力歯車２２、減速歯車装置２４、差動歯車装置２６、および左右の車軸２７を介して駆動輪２８に伝達される。また、エンジン１２に対して軸方向の反対側の端部には、エンジン１２の出力軸１６の回転によって作動させられる機械式のオイルポンプ１９が接続されている。上記のように、エンジン１２、第１電動機ＭＧ１、第１遊星歯車装置１４、第２遊星歯車装置１８、第２電動機ＭＧ２が軸心Ｃ上に配置されることで、動力伝達装置１０が径方向に小型化される。
【００１５】
なお、第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２は発電機能をも有する所謂モータジェネレータであるが、動力分配機構としての差動状態を制御するための差動用電動機として機能する第１電動機ＭＧ１は、反力を発生させるためのジェネレータ（発電）機能を少なくとも備える。また、駆動輪２８に動力伝達可能に連結された第２電動機ＭＧ２は、走行用の駆動力源として駆動力を出力する走行用電動機として機能するためモータ（電動機）機能を少なくとも備える。また、第２電動機ＭＧ２は、主として走行用の駆動力源として機能するため、第１電動機ＭＧ１よりも大きなものとなる。
【００１６】
第１電動機ＭＧ１は、同軸心Ｃ上において、軸方向の両端が軸受３２および軸受３４によって回転可能に支持されている回転子として機能する円筒状のロータ３６と、ロータ３６の外周側に配置され非回転部材であるケース３０によって回転不能に固定されている固定子として機能する円筒状のステータ３８とを、含んで構成されている。
【００１７】
第２電動機ＭＧ２は、同軸心Ｃ上において、ケース３０に接続されることで回転不能に固定されている固定子として機能する円筒状のステータ４０と、ステータ４０の内周側に配置されて回転子として機能する円筒状のロータ４２とを、含んで構成されている。ロータ４２の内周側は、円筒状の回転軸４８が接続されている。回転軸４８は、その両端が軸受５０および軸受５２によって回転可能に支持されることによって、回転軸４８に接続されているロータ４２と同様に、軸心Ｃまわりに回転可能に支持される。また、回転軸４８の軸方向においてエンジン１２側の端部が第２遊星歯車装置１８の後述するサンギヤＳ２に接続されている。
【００１８】
第１遊星歯車装置１４は、シングルピニオン型の遊星歯車装置で構成され、サンギヤＳ１と、サンギヤＳ１と同軸心上に配置されてピニオンギヤＰ１を介してサンギヤＳ１と噛み合うリングギヤＲ１と、ピニオンギヤＰ１を自転および公転可能に支持するキャリヤＣＡ１とを備えている。そして、第１遊星歯車装置１８のサンギヤＳ１が第１電動機ＭＧ１のロータ３６に連結され、キャリヤＣＡ１が出力軸１６およびダンパ装置２０を介してエンジン１２に連結され、リングギヤＲ１が出力歯車２２、減速歯車装置２４、差動歯車装置２６、および左右の車軸２７を介して左右の駆動輪２８に機械的に連結されている。
【００１９】
第２遊星歯車装置１８は、第１遊星歯車装置１４と共通の軸心Ｃを中心に軸方向に並んで配置されており、第２電動機ＭＧ２の回転を減速して出力する機構として機能する。第２遊星歯車装置１８は、シングルピニオン型の遊星歯車装置で構成され、サンギヤＳ２と、サンギヤＳ２と同軸心上に配置されてピニオンギヤＰ２を介してサンギヤＳ２と噛み合うリングギヤＲ２と、ピニオンギヤＰ２を自転および公転可能に支持するキャリヤＣＡ２とを備えている。そして、第２遊星歯車装置２０のサンギヤＳ２が回転軸４８を介して第２電動機ＭＧ２のロータ４２に連結され、キャリヤＣＡ２が非回転部材であるケース３０に連結され、リングギヤＲ２がリングギヤＲ１と同様に、出力歯車２２、減速歯車装置２４、差動歯車装置２６、および車軸２７を介して左右の駆動輪２８に機械的に連結されている。そして、サンギヤＳ２から入力される第２電動機ＭＧ２の回転が減速されてリングギヤＲ２から出力される。
【００２０】
また、本実施例では、内周側に第１遊星歯車装置１８のリングギヤＲ１の内歯および第２リングギヤＲ２の内歯が軸方向に並んで形成されると共に、外周側に出力歯車２２の外歯が形成されている所謂複合式の複合歯車５４が使用されている。上記のように、複合歯車５４において複数の歯車機能が一体化されることにより、動力伝達装置１０がコンパクトとなる。
【００２１】
減速歯車装置２４は、カウンタ軸６２に出力歯車２２（カウンタドライブギヤ）と噛み合うカウンタドリブンギヤ６４と、差動歯車装置２６のファイナルドリブンギヤ６６と噛み合うファイナルドライブギヤ６８とで構成されており、出力歯車２２の回転を減速させてファイナルドリブンギヤ６６に伝達する。なお、カウンタ軸６２は、一対の軸受６９、７１によって回転可能に支持されており、各歯車は斜歯で構成される。なお、減速歯車装置２４のファイナルドライブギヤ６８と差動歯車装置２６のファイナルドリブンギヤ６６とが噛み合うことで、エンジン１２と駆動輪２８との動力伝達経路に備えられる、本発明の互いに噛み合う一対のはすば歯車すなわち車両の噛合歯車装置が構成される。
【００２２】
差動歯車装置２６は、公知である傘歯車式のものであり、差動歯車装置２６のファイナルドリブンギヤ６６に接続されているデフケース７０と、両端がデフケース７０に支持されているピニオンシャフト７２と、ピニオンシャフト７２に挿し通されてピニオンシャフト７２の回転軸まわりに相対回転可能なピニオンギヤ７４と、ピニオンギヤ７４と噛み合う一対のサイドギヤ７６とを、備えている。なお、一対のサイドギヤ７６は、それぞれ左右の車軸２７にスプライン嵌合されることにより一体的に回転させられる。差動歯車装置２６の差動作用によって、車両の走行状態に応じて左右の車軸２７（駆動輪２８）に回転差が与えられる。
【００２３】
ここで、減速歯車装置２４のファイナルドライブギヤ６８（以下、ドライブギヤ６８）と差動歯車装置２６のファイナルドリブンギヤ６６（以下、ドリブンギヤ６６）は、それぞれはすば歯車に形成されており、減速比も大きいので、これらの噛合部では大きな負荷（高負荷）が掛かり易い。これより、ドライブギヤ６８の噛合い始め部（歯元）では歯面摩耗が生じ、この歯面摩耗によって歯面の歯当たりが悪化するため、ギヤノイズが大きくなる可能性があった。ここで、歯面の歯当たりとは、互いの歯車が噛み合う際に接触する面積に相当し、この歯当たりが悪化（減少）すると、ギヤノイズの起振源となる噛合い伝達誤差ＴＥが悪化することが知られている。従って、ギヤノイズ性能が確保される、言い換えれば、ギヤノイズが許容値以下となる歯当たりが予め設定され、その歯当たりが確保されるように歯面形状が設計されている。なお、噛合い伝達誤差ＴＥとは、駆動側歯車であるドライブギヤ６８の回転変位Ｘ１と被駆動側歯車であるドリブンギヤ６６の回転変Ｘ２の誤差（＝Ｘ１−Ｘ２）である。この噛合い伝達誤差ＴＥが大きくなると、ギヤノイズの起振力が大きくなってギヤノイズが悪化する。
【００２４】
上記問題を、図２に示す従来形状のドライブギヤ６８’（従来品）を用いてさらに具体的に説明する。図２（ａ）は、従来形状のドライブギヤ６８’の歯車の歯部を拡大した図である。ドライブギヤ６８’は、はすば歯車で構成されているため、図２（ａ）で示すように、ドライブギヤ６８’がドリブンギヤ６６と噛み合う際には、歯元側から歯先側に向かって斜めに接触しながら動力を伝達する。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す歯面６８’ａの投影図である。図２（ｂ）において、線い破線で画かれている複数本の斜線は、同時接触線を示している。この同時接触線とは、ドリブンギヤ６６と噛み合った際に、ドリブンギヤ６６と同時に接触する部位を示している。この図２（ｂ）に示されるように、ドライブギヤ６８’の歯面６８’ａは、ドリブンギヤ６６の歯面と同時に全て接触するわけではなく、破線で描かれた楕円で囲まれる噛合い開始部から接触し、この接触部位が歯先側に向かって斜めに移動する。これは、ドライブギヤ６８およびドリブンギヤ６６がはす歯であるためである。図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示す歯面６８’ａの形状をさらに詳細に示している。図２（ｃ）に示す上側および右側に示す放物線（円弧、二次曲線）は、歯面６８の歯面６８’に形成されている凸曲面形状を示している。具体的に説明すると、上側に示す放物線は、Ａ−Ａ’断面図に相当するものであり、歯面６８’ａが歯幅方向において中央部近傍を頂点Ｏ１にして所定の曲率で凸曲面形状に形成されていることを示している。また、右側に示す放物線は、Ｂ−Ｂ’断面図に相当するものであり、歯面６８’ａの歯たけ方向においてその中心部近傍を頂点Ｏ１にして所定の曲率で凸曲面形状に形成されていることを示している。すなわち、歯面６８’ａの中心部近傍を頂点Ｏ１にして凸曲面形状に形成されていることを示している。なお、図２（ｃ）の上側および右側に示す放物線は、いずれも歯面６８’ａが凸曲面形状に形成されていることを示すために大きく記載されているが、実際には、数マイクロ乃至数十マイクロメートル単位の非常に小さな凸曲面形状に形成されている。そして、この凸曲面形状の頂点Ｏ１を中心として楕円で囲まれる斜線で示す部位が歯当たりとなるように設計されている。この歯当たり（面積）は、ギヤノイズが許容値以下となるように予め実験等に基づいて設定されている。
【００２５】
このような従来のドライブギヤ６８’において、ドリブンギヤ６６との間で高負荷が掛かると、図２（ｃ）の三角形で囲まれる斜線部内、言い換えれば、噛合い開始部７８において歯面摩耗が発生する。ここで、図２（ｃ）に示すように、歯面摩耗が形成される部位（三角形で囲まる部位）と歯当たりが設定される部位（楕円で囲まれる部位）とが重複している場合、歯面摩耗が生じると歯当たりがその重複した面積分だけ小さくなる。これにより、歯当たりを、予め設定されているギヤノイズ性能に必要な面積だけ取ることができなくなるので、ドライブギヤ６８’とドリブンギヤ６６との噛合い伝達誤差ＴＥが大きくなり、結果としてギヤノイズが大きくなる可能性があった。
【００２６】
次に、本発明のドライブギヤ６８を図３に示す。ドライブギヤ６８では、図３（ａ）に示すように、動力伝達時時にドリブンギヤ６６と噛み合う側の歯面６８ａにおいて、歯元の一部である噛合い開始部に相当する部位が切り欠かれることにより、切欠８０が形成されている。この歯面６８ａを投影部で見ると、図３（ｂ）となる。図３（ａ）、（ｂ）にも示すように、ドライブギヤ６８の歯元の歯幅方向において噛合が開始される側の歯面６８ａが凹むように切り欠かれることにより切欠８０が形成されている。この切欠８０は、例えば歯面６８ａの同時接触線に沿うように形成され、ドライブギヤ６８に高負荷が掛かった場合にも対処できる所定の強度が確保される範囲で切り欠かれている。
【００２７】
また、図３（ｂ）に示すように、ドライブギヤ６８の歯面６８ａに形成されている歯たけ方向および歯幅方向に所定の曲率を有する凸曲面形状において、その凸曲面形状の頂点Ｏ２が、切欠８０が形成されてない図２に示したドライブギヤ６８’（従来）の頂点Ｏ１に比べて切欠８０（噛合い開始部）から離れた位置に設定されている。具体的には、凸曲面形状の頂点Ｏ２が、従来に相当するドライブギヤ６８’の凸曲面形状の頂点Ｏ１に対して、歯先側であって、且つ、歯幅方向の噛合い開始部から離れる側に変更されている。すなわち、頂点Ｏ２が、頂点Ｏ１よりも噛合時の進行方向側（噛合終了側）に変更されている。なお、ドライブギヤ６８’の頂点Ｏ１は、図２（ｃ）に示すように、歯面６８’ａの略中央であったため、ドライブギヤ６８の頂点Ｏ２は、歯面中央部よりも噛合い開始部（切欠８０）から離れる位置となる。
【００２８】
このように凸曲面形状の頂点Ｏ２が、切欠８０が形成されていない場合の頂点Ｏ１よりも噛合い開始部（切欠８０）から離れた位置に設定されると、楕円で囲まれた歯当たり８２が切欠８０（噛合い開始部）から離れた位置となる。これより、図３（ｂ）に示すように、楕円で囲まれる歯当たり８２が、三角形で囲まれる切欠８０と重複しない位置に設定される。ここで、凸曲面形状の頂点Ｏ２が移動しても、歯当たり８２の面積は、図２に示す従来の歯当たりと変わらないように設定されている。すなわち、ギヤノイズ性能に必要な歯当たり８２が確保される範囲で頂点Ｏ２が、噛合い開始部から離れた位置に設定されている。
【００２９】
このようにドライブギヤ６８が形成されると、ドリブンギヤ６６との噛合が始まっても、ドライブギヤ６８の切欠８０によって噛合い開始部において噛合が回避されることとなる。すなわち、高負荷時に歯面摩耗が生じ易い噛合い開始部に切欠８０が予め形成されているので、噛合い開始部での歯面の衝突が防止され、歯面摩耗が抑制される。これに対して、切欠８０が形成されることで、歯当たり８２の面積が小さくなる問題が生じるが、本実施例のドライブギヤ６８では、歯当たり８２の面積が確保されるように、凸曲面形状の頂点Ｏ２が噛合い開始部から離れた位置に設定されているので、切欠８０の影響は発生しない。すなわち、図２に示す切欠８０が形成されないドライブギヤ６８’と略変わらないギヤノイズ性能が得られる。
【００３０】
図４は、切欠８０が形成されない図２に示すドライブギヤ６８’（従来品）および本発明のドライブギヤ６８において、ドリブンギヤ６６との噛合が開始された際に歯面に掛かる荷重Ｆ（Ｎ）の計算結果を一部のみ示している。なお、図４において、横軸は、歯面の歯元から歯先の位置を示しており、縦軸がその歯面の位置に掛かる荷重Ｆを示している。また、黒塗りの菱形が、切欠８０が形成されない図２のドライブギヤ６８’（従来品）の荷重Ｆ（計算結果）を示し、黒塗りの三角が、本発明のドライブギヤ６８に掛かる荷重Ｆ（計算結果）を示している。図４に示すように、従来のドリブンギヤ６８’では、歯元すなわち噛合い開始部において荷重Ｆが非常に高い値を示している。一方、本発明のドライブギヤ６８では、切欠８０が形成されているため、歯元近傍（噛合い開始部）ではドリブンギヤ６６と噛み合わないので荷重Ｆが零となる。そして、切欠８０通過した位置から噛合が開始される。この図５に示されるように、噛合い開始部を外れた領域では荷重Ｆが従来品に比べて小さくなり、歯面摩耗も抑制される。
【００３１】
また、図５は、切欠８０が形成されない図２のドライブギヤ６８’（従来品）と本発明のドライブギヤ６８で発生する噛合い伝達誤差ＴＥ（ｄＢ）を示している。この噛合い伝達誤差ＴＥが大きくなると、ギヤノイズの起振力が大きくなってギヤノイズが大きくなる。図５に示すように、従来品と本発明とを比較しても噛合い伝達誤差ＴＥが殆ど変わらない。これは、ドライブギヤ６８に設定されている歯当たり８２がドライブギヤ６８’の歯当たりと変わらない値に設定されているためである。
【００３２】
上述のように、本実施例によれば、はす歯であるドライブギヤ６８とドリブンギヤ６６とで構成される噛合歯車装置において、ドライブギヤ６８の噛合い開始部の歯面が切り欠かれ、且つ、そのドライブギヤ６８の歯面に形成されている凸曲面形状の頂点Ｏ２が切欠８０（噛合い開始部）から離れた位置に設定されている。このようにすれば、噛合い開始部に相当する歯面に形成される切欠８０によって、噛合い開始部の噛合をなくして歯面摩耗を抑制することができる。また、ドライブギヤ６８の歯面６８ａに形成されている凸曲面形状の頂点Ｏ２が噛合い開始部から離れた位置に設定されるので、ギヤノイズ性能に必要な歯当たり８２も確保することができるため、ギヤノイズの抑制が可能となる。
【００３３】
また、本実施例によれば、ドライブギヤ６８の歯面６８ａに形成されている凸曲面形状の頂点Ｏ２は、、ドリブンギヤ６６と噛み合う際に、ギヤノイズ性能に必要な歯当たりが確保される範囲で噛合い開始部から離される。このようにすれば、ドライブギヤ６８とドリブンギヤ６６とが噛み合う際に、ギヤノイズ性能に必要な歯当たりが確保されているため、これらの間に高負荷が掛かってもギヤノイズを抑制することができる。
【００３４】
また、本実施例によれば、駆動側歯車であるドライブギヤ６８が切り欠かれる場合、そのドライブギヤ６８の歯元の歯幅方向において噛合が開始される側の歯面６８ａが一部凹むように切り欠かれる。このようにすれば、ドライブギヤ６８とドリブンギヤ６６とが噛み合う際、ドライブギヤ６８では歯元が噛合い開始部となる。従って、ドライブギヤ６８の歯元側の歯面の一部が凹むように切り欠かれることで、噛合い開始部での噛合をなくすことができる。
【００３５】
つぎに、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【実施例２】
【００３６】
前述した実施例では、駆動側歯車であるファイナルドライブギヤ６８において、切欠８０が形成されると共に、凸曲面形状の頂点Ｏ２が噛合い開始部から離れた位置に設定されていたが、必ずしも上記のように構成する必要はない。例えば、ドライブギヤ６８の頂点Ｏ２が噛合い開始部から離れた位置に設定される一方、ドリブンギヤ６６側に切欠が形成されても構わない。このような態様であっても噛合い開始部の噛合がなくなり、歯当たりが十分に確保されるので、前述の実施例と同様の効果が得られる。すなわち、切欠および凸曲面形状の頂点の変更は、少なくとも何れか一方に為されていれば、前述の実施例と同様の効果が得られる。図６は、切欠を形成する歯車、および凸曲面形状の頂点を噛合い開始部から離れる方向へ移動する歯車の組合せを示す一覧表である。図６に示すような各組合せで実施した場合であっても、前述の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
図６に示す態様１が前述した実施例に対応している。具体的には、態様１は、ドライブギヤ６８側に切欠８０が形成されると共に、ドライブギヤ６８の頂点が変更されている。また、態様２は、ドライブギヤ６８側の頂点が移動される一方、ドリブンギヤ６６側に切欠９０が形成されている。ここで、被駆動側歯車であるドリブンギヤ６６側が切り欠かれる場合、図７に示すように、歯先の歯幅方向において噛合が開始される側の歯面６６ａが凹むように切り欠かれることにより切欠９０が形成される。これは、ドリブンギヤ６６では、ドライブギヤ６８と噛み合う際の噛合い開始部が歯先側となるためである。
【００３８】
また、態様３は、ドリブンギヤ６６の凸曲面形状の頂点が移動される一方、ドライブギヤ６８に切欠８０が形成される態様である。なお、ドリブンギヤ６６の頂点も同様に、噛合い開始部すなわち切欠９０が形成されている部位から離れる方向に設定される。この場合においてもギヤノイズ特性に必要な歯当たりが確保される範囲に設定されている。また、態様４は、ドリブンギヤ６６の凸曲面形状の頂点が移動されると共に、ドリブンギヤ６６に切欠９０が形成される態様である。
【００３９】
また、態様５は、ドライブギヤ６８およびドリブンギヤ６６の凸曲面形状の頂点が移動されると共に、ドライブギヤ６８に切欠８０が形成される態様である。この態様５のように、ドライブギヤ６８およびドリブンギヤ６６の両方の凸曲面形状の頂点が変更されても、前述の実施例と同様の効果が得られる。また、態様６は、ドライブギヤ６８およびドリブンギヤ６６の凸曲面形状の頂点が移動されると共に、ドリブンギヤ６６に切欠９０が形成される態様である。
【００４０】
また、態様７は、ドライブギヤ６８の凸曲面形状の頂点が移動されると共に、ドライブギヤ６８およびドリブンギヤ６６に切欠８０、９０が形成されている態様である。このようにドライブギヤ６８およびドリブンギヤ６６の両方に切欠８０、９０が形成されても前述の実施例と同様の効果が得られる。また、態様８は、ドリブンギヤ６６の凸曲面形状の頂点が移動されると共に、ドライブギヤ６８およびドリブンギヤ６６に切欠８０、９０が形成されている態様である。また、態様９は、ドライブギヤ６８およびドリブンギヤ６６の凸曲面形状の頂点が移動されると共に、ドライブギヤ６８およびドリブンギヤ６６に切欠８０、９０が形成される態様である。これら、態様１〜態様９の何れにおいても、切欠によって噛合い開始部での噛合が回避されると共に、凸曲面形状の頂点が移動されることで歯当たり８２が確保されるので、前述の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
上述のように、本実施例によれば、ドライブギヤ６８およびドリブンギヤ６６の少なくとも一方に切欠および凸曲面形状の頂点の移動が施される場合であっても、前述した実施例と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
また、本実施例によれば、被駆動側歯車であるドリブンギヤ６６が切り欠かれる場合、そのドリブンギヤ６６の歯先の歯幅方向において噛合が開始される側の歯面６６ａが一部凹むように切り欠かれる。このようにすれば、ドライブギヤ６８とドリブンギヤ６６とが噛み合う際、ドリブンギヤ６６では歯先が噛合い開始部となる。従って、ドリブンギヤ６６の歯先の歯面６６ａの一部が凹むように切り欠かれることで、噛合い開始部での噛合をなくすことができる。
【００４３】
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。
【００４４】
例えば、前述の実施例では、減速歯車装置２４のファイナルドライブギヤ６８と差動歯車装置２６のファイナルドリブンギヤ６６とで構成される一対の歯車（噛合歯車装置）を一例に説明したが、本発明はファイナルドライブギヤ６８とファイナルドリブンギヤ６６に限定されず、動力伝達を行うはす歯から成る噛合歯車装置であれば適宜適用することができる。
【００４５】
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】
【００４６】
１２：エンジン
２８：駆動輪
６６：ファイナルドリブンギヤ（はすば歯車、被駆動側歯車、噛合歯車装置）
６８：ファイナルドライブギヤ（はすば歯車、駆動側歯車、噛合歯車装置）
８０、９０：切欠
８２：歯当たり
Ｏ２：頂点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路に備えられて、互いに噛み合う一対のはすば歯車から構成される車両の噛合歯車装置において、
前記一対のはすば歯車の歯面は、歯たけ方向および歯幅方向において所定の曲率を有する凸曲面形状に形成されており、
前記一対のはすば歯車において、少なくとも一方の歯車の噛合い開始部の歯面が切り欠かれ、且つ、該一対のはすば歯車の少なくとも一方の歯車に形成されている前記凸曲面形状の頂点が前記噛合い開始部から離れた位置に設定されていることを特徴とする車両の噛合歯車装置。
【請求項２】
前記一対のはすば歯車の歯面に形成されている前記凸曲面形状の頂点は、該一対のはすば歯車が噛み合う際に、ギヤノイズ性能に必要な歯当たりが確保される範囲で前記噛合い開始部から離されることを特徴とする請求項１の車両の噛合歯車装置。
【請求項３】
前記一対のはすば歯車の駆動側歯車が切り欠かれる場合、該駆動側歯車の歯元の歯幅方向において噛合が開始される側の歯面が一部凹むように切り欠かれることを特徴とする請求項１または２の車両の噛合歯車装置。
【請求項４】
前記一対のはすば歯車の被駆動側歯車が切り欠かれる場合、該被駆動側歯車の歯先の歯幅方向において噛合が開始される側の歯面が一部凹むように切り欠かれることを特徴とする請求項１または２の車両の噛合歯車装置。
【請求項１】
エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路に備えられて、互いに噛み合う一対のはすば歯車から構成される車両の噛合歯車装置において、
前記一対のはすば歯車の歯面は、歯たけ方向および歯幅方向において所定の曲率を有する凸曲面形状に形成されており、
前記一対のはすば歯車において、少なくとも一方の歯車の噛合い開始部の歯面が切り欠かれ、且つ、該一対のはすば歯車の少なくとも一方の歯車に形成されている前記凸曲面形状の頂点が前記噛合い開始部から離れた位置に設定されていることを特徴とする車両の噛合歯車装置。
【請求項２】
前記一対のはすば歯車の歯面に形成されている前記凸曲面形状の頂点は、該一対のはすば歯車が噛み合う際に、ギヤノイズ性能に必要な歯当たりが確保される範囲で前記噛合い開始部から離されることを特徴とする請求項１の車両の噛合歯車装置。
【請求項３】
前記一対のはすば歯車の駆動側歯車が切り欠かれる場合、該駆動側歯車の歯元の歯幅方向において噛合が開始される側の歯面が一部凹むように切り欠かれることを特徴とする請求項１または２の車両の噛合歯車装置。
【請求項４】
前記一対のはすば歯車の被駆動側歯車が切り欠かれる場合、該被駆動側歯車の歯先の歯幅方向において噛合が開始される側の歯面が一部凹むように切り欠かれることを特徴とする請求項１または２の車両の噛合歯車装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２１５２５８（Ｐ２０１２−２１５２５８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８１５２０（Ｐ２０１１−８１５２０）
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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