CN1746539A - 剪式齿轮 - Google Patents

Abstract

一种剪式齿轮，其包括：主齿轮，其具有规定齿数；副齿轮，其具有与上述主齿轮相同的齿数，并与在主齿轮的轴向上与之邻接，且与主齿轮共同和与之相啮合侧的齿轮啮合；弹簧，其沿使副齿轮相对于主齿轮旋转的方向对副齿轮施加力，其可谋求组装性的提高和部件数目的削减。主齿轮具有：多个第1接合突起，其在主齿轮侧面上沿圆周方向等间隔分布；内槽，其分别位于上述第1接合突起的轴向另一方。副齿轮包括在外周上具有上述齿的环状外周部分和从该环状外周部分沿轴向朝上述主齿轮侧偏移预定距离的环状内周部分。副齿轮包括：具有第2接合突起的多个轴向定位部；具有第3接合突起和限制部的多个径向和旋转方向定位部。当把副齿轮安装于主齿轮上时，由轴向定位部完成轴向定位，由径向/旋转方向定位部完成径向以及旋转方向上的定位。

Description

剪式齿轮

技术领域

本发明涉及一种剪式齿轮，其可消除其和与之相啮合侧的齿轮之间的齿隙。

背景技术

以往，例如在汽车用手动变速器中使用剪式齿轮，即，在以可自由旋转的方式安装于副轴上的1档从动齿轮和2档从动齿轮上安装副齿轮，以消除其与作为与之相啮合侧的齿轮的1档驱动齿轮和2档驱动齿轮之间的齿隙。

这种剪式齿轮还可用作驱动用或非驱动用齿轮，用于汽车用发动机的燃料喷射泵或凸轮轴等产生转矩变动的装置中。

具体而言，剪式齿轮包括：主齿轮，其具有规定齿数；副齿轮，其具有与上述主齿轮相同的齿数，并在主齿轮的轴向上与之邻接，且与主齿轮一起和与之相啮合侧的齿轮啮合；弹簧，其沿使副齿轮相对于主齿轮旋转的方向对副齿轮施加力(例如，参照日本实用新型公开公报实开平5-57499号、日本实用新型公开公报实开平6-20947号、日本专利公开公报特开平7-19319号、日本专利公开公报特开平11-303974号、日本专利公开公报特开2000-257698号、日本专利公开公报特开2001-12581号、日本专利公开公报特开2001-12582号)。

而且，当使剪式齿轮和与之相啮合侧的齿轮啮合时，与之相啮合侧的齿轮的齿由弹簧的弹力而被主齿轮和副齿轮的齿所夹，从而消除了剪式齿轮和与之相啮合侧的齿轮之间的齿隙。

图18表示了原有的剪式齿轮的分解立体图。主齿轮2具有凸缘4、和铆接用的多个孔5。副齿轮6具有铆接用的多个孔7。于是，当组装剪式齿轮时，首先，在主齿轮2与副齿轮6之间夹入弹簧8，在该状态下，使副齿轮6与主齿轮2的凸缘4嵌合。然后用铆钉10将副齿轮6与主齿轮2紧固连接。

在该剪式齿轮中，副齿轮6由凸缘4在径向上相对于主齿轮2定位。另外，副齿轮6由铆钉10在轴向和旋转方向上相对于主齿轮2定位。

然而，该原来的剪式齿轮中却存在如下问题，即，必须在承受着弹簧8的反作用力的状态下来铆接铆钉10，剪式齿轮的组装较为困难；另外，剪式齿轮的组装必须要使用铆接用的铆钉，所以零件数目较多。

另外，为了维持高负荷高速转动，驱动齿轮和从动齿轮一般采用斜齿轮。另一方面(另外)，副齿轮因考虑到降低成本、和方便制作等理由而采用平齿轮，通过冲压冲裁钢板而成。因此，该副齿轮与由斜齿轮形成的驱动齿轮的齿相接触的面的面积小，互相之间为线接触。

在这里，在冲压冲裁而成的副齿轮的齿面上，在冲裁方向上最开始与冲模相接触的部分是剪断面，因此为光滑的面。然而与该剪断面连续的其它部分则为断裂面，因而成为粗糙的面，其与驱动齿轮的齿相接触的面(啮合)的精度劣化。

因此，副齿轮的断裂面的齿面部分与驱动齿轮以线接触啮合时，则齿轮啮合度劣化，因而无法良好地除去齿隙。

因此，现有的副齿轮要对冲压冲裁后的齿面进行加工，将其加工成为光滑的面，改善副齿轮与驱动齿轮的齿间接触，从而提高啮合精度，有效地消除齿隙。

然而，若在冲压冲裁后进一步对齿面进行平滑加工，则需花费两道工序，导致副齿轮的成本增加。

为解决该问题，在日本专利实用新型登记第2595071号公报、和日本实用新型公开公报5-30599号有相关的剪式齿轮的提案。实用新型登记第2595071号公报中所记载的剪式齿轮的特征如下，即，副齿轮上仅有冲压冲裁的剪断面的部分和与之相啮合侧斜齿轮相接触。然而，这种剪式齿轮却有以下问题：因副齿轮和与之相啮合侧的斜齿轮为线接触，所以耐久性低，导致其原本的功能低下。

另外，在实用新型公开公报5-30599号公报中所记载的剪式齿轮中，通过冲压加工，将副齿轮的齿面形成为可沿与之相啮合侧的斜齿轮的齿面进行面接触的形状。在这种情况下，当形成副齿轮的齿面时必须增大冲压塌边，以形成可沿与之相啮合侧的斜齿轮的齿面进行面接触的形状。然而，原本就难于设定冲压塌边，金属模具的制作也要反复试验才成。另外，由于金属模具初期与金属模具的磨耗时，塌边量会发生变化，所以必须定期维护金属模具。此外，为除去突出于冲压塌边相反一侧的飞边还必须进行机械加工，该机械加工便成为成本增加的要因。

发明内容

鉴于以上各点，本发明的第1目的在于，提供一种剪式齿轮，其可谋求组装性的提高和部件数目的削减；其第2目的在于，提供一种剪式齿轮，其耐久性优良、造价低廉、且便于生产。

本发明涉及一种剪式齿轮，其包括：主齿轮，其具有规定齿数；副齿轮，其具有与上述主齿轮相同的齿数，并与在主齿轮的轴向上与之邻接，且与主齿轮共同和与之相啮合侧的齿轮啮合；设于主齿轮和副齿轮之间的弹簧，其沿使副齿轮相对于主齿轮旋转的方向对副齿轮施加力，为实现上述第1目的，其特征在于，具备以下(1)-(3)中所述内容。

(1)上述主齿轮具有多个第1接合突起和内槽，上述第1接合突起在与上述副齿轮邻接的轴向一侧的侧面上沿圆周方向等间隔分布，且沿半径方向突出，上述内槽位于该各第1接合突起的轴向另一方，上述副齿轮包括在外周上具有上述齿的环状外周部分和环状内周部分，上述环状内周部分从该环状外周部分沿轴向朝上述主齿轮侧偏移第1预定距离。

(2)上述副齿轮具有多个轴向定位部、多个径向和旋转方向定位部，上述轴向定位部由第1狭缝和第2接合突起构成，为了回避与上述主齿轮的上述第1接合突起之间的干涉，上述第1狭缝形成于环状外周部分上，上述第2接合突起向该第1狭缝探出，并一体形成于上述环状内周部分的外周上，且从上述环状外周部分沿轴向朝上述主齿轮侧偏移比第1预定距离大的第2预定距离，径向和旋转方向定位部由第2狭缝、第3接合突起和限制部构成，为了回避与上述主齿轮的上述第1接合突起之间的干涉，上述第2狭缝形成于环状外周部分上，上述第3接合突起和限制部向该第2狭缝探出，并一体形成于上述环状内周部分的外周上。

(3)当把上述副齿轮安装于上述主齿轮上时，通过使上述第2接合突起与上述内槽嵌合来完成轴向定位，通过使上述第3接合突起的外周与上述第1接合突起的内周抵接来完成径向定位，上述限制部凭借弹簧的力而与上述第1接合突起抵接，由此完成旋转方向上的定位。

采用本发明，不必通过铆接即可将副齿轮安装于主齿轮上。因此可提供一种剪式齿轮，其零件数目少，可实现轻量化、紧凑化以及低成本化，进而可谋求组装性的提高。

在本发明中，最好是主齿轮在第1接合突起之间具有比内槽的深度还深的退让部。由此，使副齿轮的轴向定位部和径向/旋转方向定位部与该退让部配合来将副齿轮安装于主齿轮上，然后朝向预定方向旋转副齿轮，从而能够容易地组装剪式齿轮。

此外，最好是上述第1狭缝与第2狭缝为同样形状。由此能够使副齿轮便于生产。

另外，在本发明中，在上述主齿轮和与之相啮合侧的齿轮由斜齿轮构成时，则为了实现上述第2目的，最好是对与上述相啮合侧的齿轮相抵接的上述副齿轮的齿面角部进行模压加工，使其扭转角和与之相啮合侧的齿轮的齿的扭转角相当。

由此，由斜齿轮构成的与副齿轮相啮合侧的齿轮可与副齿轮进行面接触，不仅耐久性提高，而且啮合精度也增加。另外，通过模压加工，可使整个齿面均一地进行面接触，从而降低了副齿轮的噪音和振动。此外面接触部经这样的加工而加工硬化，从而可以省去作为原有的磨耗对策的热处理。

此外，在副齿轮通过冲压冲裁加工形成平齿轮之后，最好进行上述模压加工。由此可提供一种剪式齿轮，其中，副齿轮的齿面精度良好，且不必对副齿轮进行机械加工或热处理，造价低廉且便于生产。

附图说明

图1是采用本发明的剪式齿轮的手动变速器的1档齿轮组和2档齿轮组局部的纵剖面图。

图2是本发明第1实施方式的剪式齿轮的分解立体图。

图3是立体图，它表示了第1实施方式的剪式齿轮的组装状态。

图4是主齿轮的主视图。

图5是沿图4中的A-A线剖开了的剖面图。

图6是主齿轮的后视图。

图7是副齿轮的主视图。

图8是沿图7中的A-A线剖开了的剖面图。

图9是沿图7中的B-B线剖开了的剖面图。

图10(A)是螺旋弹簧的俯视图；图10(B)是螺旋弹簧的主视图。

图11是立体图，它表示了主齿轮的带有内槽的第1接合突起部分。

图12是立体图，它表示了轴向定位状态。

图13是立体图，它表示了径向和旋转方向定位状态。

图14是本发明的第2实施方式的剪式齿轮的纵剖面图。

图15是局部断裂主视图，其表示了第2实施方式的剪式齿轮与驱动齿轮的啮合状态。

图16是第2实施方式的副齿轮的侧视图。

图17(A)是通过冲压冲裁形成副齿轮的齿时的说明图；图17(B)是说明对副齿轮进行模压成形加工的图。

图18是现有技术的剪式齿轮的分解立体图。

具体实施方式

参照图1，其表示的是采用本发明的剪式齿轮的手动变速器的1档齿轮组和2档齿轮组局部的纵剖面图。主轴12和副轴14以可旋转的方式安装在未图示的变速箱中。

主轴12经由未图示的离合器可选择地与发动机的曲轴连接，当离合器接合时凭借发动机的驱动力旋转。

在主轴12和副轴14之间设置多个变速齿轮组，其规定了例如1档-5档的各变速级，但在图1中仅显示1档齿轮组16和2档齿轮组18。

1档齿轮组16包括：驱动齿轮20，其固定安装于主轴12上；从动齿轮22，其以可旋转的方式安装于副轴14上，驱动齿轮20与从动齿轮22相互啮合。

2档齿轮组18包括：驱动齿轮24，其固定安装于主轴12上；从动齿轮26，其以可旋转的方式安装于副轴14上，驱动齿轮24与从动齿轮26相互啮合。

在1档齿轮组16的从动齿轮22上安装副齿轮28；在2档齿轮组18的从动齿轮26上安装副齿轮30。

1档齿轮组16与2档齿轮组18的切换通过同步机构32实现。该同步机构32设置于副轴14上，并位于1档从动齿轮22与2档从动齿轮26之间。

同步机构32包括：同步轮毂34，其以花键形式嵌合于副轴14上；同步套筒36；两个摩擦环38、40，同步套筒36具有后退用的从动齿轮37，并以花键形式嵌合于同步轮毂34的外周上。

由于在1档从动齿轮22和2档从动齿轮26的侧面上分别安装副齿轮28、30，所以可抑制其与分别一直和它们相啮合着的1档驱动齿轮20和2档驱动齿轮24之间的齿隙，并能抑制起因于发动机旋转角速度变动的打齿声。

在图2中，表示了本发明第1实施方式的剪式齿轮42的分解立体图。图3是已组装的处于安装状态的剪式齿轮42的立体图。

第1实施方式的剪式齿轮42由主齿轮44、弹簧48、和副齿轮46构成，副齿轮46以与主齿轮44之间夹装弹簧48的状态安装于主齿轮44上，其特征在于，将副齿轮46安装于主齿轮44上时不必采用现有技术中必须使用的铆接等紧固连接方式。

在图4中表示第1实施方式的主齿轮44的主视图。图5是沿图4中的A-A线剖开了的剖面图。图6表示图4的后视图。主齿轮44在其外周上具有多个齿50，且在其背面侧具有多个卡齿51，用于与同步机构32的同步套筒36啮合。

由图4和图5可以看出，主齿轮44具有多个第1接合突起52、和内槽54，多个第1接合突起52在与副齿轮46邻接的轴向一侧的侧面上沿圆周方向等间隔分布，且沿半径方向突出，内槽54位于该各第1接合突起52的轴向另一方。在本实施方式中，第1接合突起52沿圆周方向每隔6 0度形成。在邻接的第1接合突起52之间形成比内槽54的深度还深的退让部56。

在图7中表示了第1实施方式的副齿轮46的主视图。图8是沿图7中的A-A线剖开了的剖面图。图9是沿图7中的B-B线剖开了的剖面图。

副齿轮46包括在外周上具有多个齿60的环状外周部分46a、和环状内周部分46b，环状内周部分46b从该环状外周部分46a沿轴向朝主齿轮44侧偏移第1预定距离，例如3.0mm。其中，副齿轮46的齿60的数目与主齿轮44的齿50的数目相同。另外，副齿轮46的齿60必须为：其旋转方向一方(由弹簧48施加力的方向)的齿面和与之相啮合侧的齿轮啮合的形状一致。但副齿轮46的齿60的齿厚也可以比主齿轮44的齿50的齿厚要薄。因此，不必使副齿轮46的齿60与主齿轮44的齿50同样形状。

如图7所示，副齿轮46具有：3个轴向定位部62，其沿圆周方向相互间隔120度；3个径向及旋转方向的定位部64，上述径向及旋转方向的定位部64沿圆周方向相互间隔120度，呈配置于各轴向定位部62之间状。

轴向定位部62由第1狭缝66和第2接合突起68构成，为了回避与主齿轮44的第1接合突起52之间的干涉，第1狭缝66形成于环状外周部分46a上，第2接合突起68向第1狭缝66探出，并一体形成于环状内周部分46b的外周上，且从环状外周部分46a沿轴向朝主齿轮44侧偏移比第1预定距离大的第2预定距离，例如4.6mm。

径向和旋转方向定位部64由第2狭缝70、第3接合突起72、和限制部74构成，为了回避与主齿轮44的第1接合突起52之间的干涉，第2狭缝70形成于环状外周部分46a上，第3接合突起72和限制部74向该第2狭缝70探出，并一体形成于环状内周部分46b的外周上。

参照图8可以看出，第3接合突起72和限制部74形成于与副齿轮46的环状内周部分46b大致同一平面上，轴向定位部62的第2接合突起68朝着从环状外周部分46a分离的方向，即轴向中主齿轮44一侧偏移形成。

图10(A)是设置了螺旋弹簧48状态的俯视图；图10(B)表示了其主视图。在这里所说的设置了的状态是指如图3所示那样在剪式齿轮42上组装了螺旋弹簧的状态。

螺旋弹簧48具有与主齿轮44的孔58嵌合的端部48a、和与副齿轮46的孔76嵌合的端部48b。螺旋弹簧48的无外力加载状态如图10(A)的双点划线所示。

接下来对本实施方式的剪式齿轮42的组装顺序进行说明。首先，使螺旋弹簧48在无外力加载的状态下使其端部48a与主齿轮44的孔58嵌合，使端部48b与副齿轮46的孔76相嵌合。

从该状态使副齿轮46朝向将螺旋弹簧48拉伸方向，例如图10(B)中逆时针旋转的方向相对于主齿轮44旋转，使得主齿轮44与副齿轮46的相位吻合。即，使副齿轮46对抗螺旋弹簧48的加载力而旋转，一直旋转到副齿轮46的轴向定位部62和径向/旋转方向定位部64与主齿轮44的退避部56正好一致。

从该状态朝向主齿轮44推压副齿轮46并使其朝向顺时针方向旋转，则副齿轮46的第2接合突起68如图12所示那样与位于第1接合突起52的轴向另一方的内槽54嵌合。由此，剪式齿轮42实现轴向定位。

若在该状态下将手拿开或进一步使副齿轮46朝向顺时针方向旋转，则借助于螺旋弹簧48的弹力，径向/旋转方向定位部64的限制部74与主齿轮44的第1接合突起52的侧面抵接，从而成为剪式齿轮42的设置状态。

在该状态下，如图13中的箭头78所示，螺旋弹簧48所施加的力朝向使限制部74压接第1接合突部52的侧面的方向作用。由此可实现剪式齿轮42的旋转方向定位。

另外，在该状态下，形成于副齿轮46上的第3接合突起72的外周与形成于主齿轮44上的第1接合突起52的内周相抵接。由此可实现剪式齿轮42的径向定位。

接下来在图14中表示了本发明的第2实施方式的剪式齿轮42A的纵剖面图。该第2实施方式的剪式齿轮42A采用对齿面的角部进行过模压加工(压面加工)的副齿轮46′。除了对副齿轮46′齿面的角部进行过模压加工这一点以外，第2实施方式的剪式齿轮42A与上述第1实施方式的剪式齿轮42同样。

图15是局部断裂主视图，其表示了如图14所示的剪式齿轮42A例如与驱动齿轮43啮合的状态。在该情况下，主齿轮44由驱动齿轮43驱动。驱动齿轮43和主齿轮44由在该各齿轮的齿43a、50上加上预定的扭转角θ的斜齿轮形成，副齿轮46′由冲裁钢板而成的平齿轮形成。

在图15中，在形成于该齿面60a的角部的模压加工部61，副齿轮46′的各齿60与驱动齿轮43的齿43a的齿面面接触。在该状态下，副齿轮46′的齿60借助于弹簧48的弹力朝向箭头A方向与驱动齿轮43的齿43a压接。

而且，主齿轮44的齿50借助于弹簧48的反力朝向箭头B方向与驱动齿轮43的齿43a压接。采用以上结构可消除主齿轮44和驱动齿轮43之间的齿隙。在该构造中，驱动齿轮43和剪式齿轮42A沿箭头C方向旋转。

如图16所示，副齿轮46′由冲裁例如厚度约1.6mm的钢板而成的平齿轮形成。在各齿60的齿面的角部形成模压加工部61。

参照图17对副齿轮46′的冲压冲裁、以及模压加工(压面加工)进行说明。在图17(A)中，若以箭头P方向为使用穿孔机(未图示)对副齿轮46′进行冲裁的方向，则在齿宽方向上冲模(未图示)最初所对的微小部分60b因冲压塌边而变形，接着变成光滑的剪断面60c，最后成为断裂面60d。断裂面60d为比剪断面60c粗糙的切断面。

即，副齿轮46′的齿60的齿面60a为相对于齿宽方向冲裁的最初的部分中的冲裁塌边部60b，接下来的面为光滑的剪断面60c，从与该剪断面60c连续的部分到冲裁结束的剩余部分为止成为面较粗糙的断裂面60d。

如图17(B)所示，本实施方式的副齿轮46′的特征在于，对各齿60的齿面60a的角部进行与驱动齿轮43的齿43a的扭转角θ相当的模压加工，使其成为模压加工部61，其中，所述的齿面60a的角部与由斜齿轮构成的驱动齿轮43抵接。

由此，可使副齿轮46′与驱动齿轮43进行面接触。于是，通过使对副齿轮46′进行模压的角度与驱动齿轮43的齿43a的扭转角吻合，可提高齿轮的啮合精度。

Claims (5)

1.一种剪式齿轮，其包括：主齿轮，其具有规定齿数；副齿轮，其具有与上述主齿轮相同的齿数，并与在主齿轮的轴向上与之邻接，且与主齿轮共同和与之相啮合侧的齿轮啮合；弹簧，其沿使副齿轮相对于主齿轮旋转的方向对副齿轮施加力，其特征在于，

上述主齿轮具有多个第1接合突起和内槽，上述第1接合突起在与上述副齿轮邻接的轴向一侧的侧面上沿圆周方向等间隔分布，且沿半径方向突出，上述内槽位于该各第1接合突起的轴向另一方，

上述副齿轮包括在外周上具有上述齿的环状外周部分和环状内周部分，上述环状内周部分从该环状外周部分沿轴向朝上述主齿轮侧偏移第1预定距离，

上述副齿轮具有多个轴向定位部、多个径向和旋转方向定位部，上述轴向定位部由第1狭缝和第2接合突起构成，为了回避与上述主齿轮的上述第1接合突起之间的干涉，上述第1狭缝形成于环状外周部分上，上述第2接合突起向该第1狭缝探出，并一体形成于上述环状内周部分的外周上，且从上述环状外周部分沿轴向朝上述主齿轮侧偏移比第1预定距离大的第2预定距离，

上述径向和旋转方向定位部由第2狭缝、第3接合突起和限制部构成，为了回避与上述主齿轮的上述第1接合突起之间的干涉，上述第2狭缝形成于环状外周部分上，上述第3接合突起和限制部向该第2狭缝探出，并一体形成于上述环状内周部分的外周上，

当把上述副齿轮安装于上述主齿轮上时，通过使上述第2接合突起与上述内槽嵌合来完成轴向定位，通过使上述第3接合突起的外周与上述第1接合突起的内周抵接来完成径向定位，上述限制部凭借弹簧的力而与上述第1接合突起抵接，由此完成旋转方向上的定位。

2.如权利要求1所述的剪式齿轮，其特征在于，

上述主齿轮在第1接合突起之间具有比上述内槽的深度还深的退让部。

3.如权利要求1或2所述的剪式齿轮，其特征在于，

上述第1狭缝与第2狭缝为同样形状。

4.如权利要求1所述的剪式齿轮，上述主齿轮和上述相啮合一侧的齿轮由斜齿轮构成，其特征在于，

对与上述相啮合一侧的齿轮相抵接的上述副齿轮的齿面角部进行模压加工，使其扭转角和与之相啮合侧的齿轮的齿的扭转角相当。

5.如权利要求4所述的剪式齿轮，其特征在于，

在上述副齿轮通过冲压冲裁加工形成平齿轮之后，进行上述模压加工。

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