JP4131537B2 - 平行軸形歯車伝動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、船舶、車両、産業機械などに使用される、多板式クラッチを備えた平行軸形歯車伝動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多板クラッチを備え、歯車を支持する軸が互いに平行に配設された従来の歯車減速装置または歯車増速装置においては、高速軸上に回転自在に支持された小歯車に隣接して多板式クラッチが設置され、この多板式クラッチを嵌、脱することにより機関からの動力を接続したり、遮断したりして出力軸を回転させている。
【０００３】
このような歯車伝動装置においては、機関からの動力の伝達にハスバ歯車や平歯車などの円筒歯車が使用されており、多板式クラッチに隣接するこの小歯車は、クラッチ板が係合するスプラインを形成したクラッチハブ部と一体に形成されている。しかしながら、小歯車をクラッチハブ部のスプラインと一体に形成する場合に、小歯車の歯数をある一定歯数以下に減らすと、図６に示されるように、歯車端部まで歯切工具が移動した際に歯切工具Ｋの刃先部がクラッチハブ部８のスプライン２３と干渉してスプラインを同時に切削することになり、少歯数の歯車の製作は困難であった。なお、図６には、歯切工具Ｋの刃先部の軌跡Ｒが示されると共に、スプライン２３に対する干渉領域Ｔが示されている。
【０００４】
すなわち、一般的に、クラッチハブ部のスプラインの外径は使用するクラッチのサイズによって定まり、歯切工具の寸法は製作する歯車のモジュールによって定まるので、クラッチハブ部のスプラインの外径や歯切工具の大きさは、専ら、許容される伝達トルクの大きさに依存し、これらの寸法を小さくするには限界があった。なお、歯切工具の刃先部とクラッチハブ部のスプラインとの干渉を避ける方法として、歯切工具の加工終り位置をクラッチハブ部と干渉しない位置まで軸方向にずらす、すなわち、小歯車とクラッチハブ部との間に充分な間隔を置くことも考えられるが、同一ケーシング内で幅広い範囲の歯数比を得る標準型の歯車伝動装置では、軸方向の寸法が制約されているので、両者の間隔を広くすることは、殆ど不可能である。
【０００５】
このため、より大きな歯数比を取りたい場合や中心距離を狭めて歯車伝動装置を小型化したい場合には、図５に示されるように、別体に形成したクラッチハブ部８を小歯車９に溶接し、クラッチハブ部と一体のより少歯数の小歯車を得ている。しかしながら、このような溶接構造を有するクラッチハブ部と一体の小歯車には、動力伝達部材としての強度を確保するために、溶接部における確実な溶接と溶接による変形を最小限に留めることが要請されるので、特殊な溶接、すなわち、電子ビーム溶接が採用されている。また、一体の部品を２分割して製造することとなるので、全体の製造に時間を要し、高価になる欠点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような従来の欠点を有しない、すなわち、小歯車を、クラッチハブ部と一体でかつ両者の間隔を大きくすることなく、さらに、重量を増大させることなく製造してより少歯数の歯車とし、小型、軽量化された平行軸形歯車伝動装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、多板式クラッチにおけるクラッチハブ部と一体に形成された円錐形インボリュート小歯車と、この小歯車と噛み合う円錐形インボリュート大歯車とからなり、これらの小歯車と大歯車の各軸の軸心に対する円錐角が２〜５度の範囲にある平行軸形歯車伝動装置において、前記小歯車を、製造に当たり、その大径部をクラッチハブ部と隣接する側とし、回転工具を大径部の端まで移動したときにその工具刃先部がクラッチハブ部のスプラインに干渉しない位置まで径方向にずれるようにして製造した最少歯数の歯車としたことを特徴とするものである。
【０００８】
なお、多板式クラッチが油圧多板式クラッチであるのが好ましく、前記小歯車は、その歯幅中央における歯底円径がクラッチハブ部の外径より小さいものが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図に示された舶用減速逆転機に適用された平行軸形歯車伝動装置について説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一符号が付されている。
【００１０】
図１において、１は図示しない機関からの動力が入力接手２を介して入力される入力軸であり、前進時には、機関からの動力が、入力軸１に固定された逆転駆動歯車３、クラッチピストン４により作動される前進用油圧クラッチ５の入力側クラッチ板６と出力側クラッチ板７を経て、クラッチハブ部８と一体に形成した小歯車である前進用ピニオン９に伝えられる。前進用ピニオン９に伝えられた動力は、この小歯車である前進用ピニオン９と噛み合う、入力軸１と平行に配設された出力軸１０に固定されている大歯車１１によって減速して出力軸１０に伝えられ、出力接手１２を介して図示しないプロペラを駆動する。
【００１１】
後進時には、機関からの動力が、図３に示されるように、入力軸１に固定された逆転駆動歯車３と噛み合う、入力軸１と平行に配設された逆転軸２０に固定された逆転被動歯車１３、クラッチピストン１４により作動される後進用油圧クラッチ１５の入力側クラッチ板１６と出力側クラッチ板１７を経て、クラッチハブ部１８と一体に形成した小歯車である後進用ピニオン１９に伝えられる。後進用ピニオン１９に伝えられた動力は、この小歯車である後進用ピニオン１９と噛み合う、平行に配設された出力軸１０に固定されている大歯車１１によって減速して出力軸１０に伝えられ、出力接手１２を介して図示しないプロペラを駆動する。
【００１２】
これらの歯車伝動装置と油圧クラッチ５および１５はケーシング２１内に収容され、入力軸１、出力軸１０および逆転軸２０は、それぞれの軸受２２を介してこのケーシング２１に支持されている。小歯車である各ピニオン９および１９は、それぞれクラッチハブ部８および１８と一体に形成され、これらのクラッチハブ部８および１８には、出力側クラッチ板７および１７が係合するスプライン２３が形成されている。そして、各ピニオン９および１９は軸受メタル２５によって、入力軸１および逆転軸２０に回転自在に支持されている。なお、２４は油圧クラッチ５および１５のバックプレートである。
【００１３】
各ピニオン９および１９とそれに噛み合う大歯車１１は、この発明にしたがって、それぞれ円錐形インボリュート歯車で構成される。小歯車である各ピニオン９，１９は、小径部と大径部の中央における点Ｐｏの歯底円直径すなわち歯底円径ｄをクラッチハブ部の外径より小さくしても、各軸の軸心に対して約２度の円錐角αを有しているので、製造に当たり、クラッチハブ部８，１８に隣接する側に位置している大径部の端まで歯切工具が移動したときには、工具刃先部がクラッチハブ部のスプラインに干渉しない位置まで径方向にずれることができる。なお、円錐形インボリュート歯車は、転位係数が軸方向に直線的に変化するので、歯車の軸心に対する円錐角αの大きさは、マイナス転位係数をとる小径部の切り下げ限界と、プラス転位係数をとる大径部の尖り限界との兼ね合いによって決まり、歯幅が大きくなるにつれて取りうる円錐角αの大きさは小さくなる。すなわち、伝達トルクの大きい歯車は取りうる円錐角αが小さくなり、伝達トルクの小さい歯車は円錐角αを大きく取れるが、転位歯形による歯車強度への影響を考慮すると、各ピニオン９および１９と大歯車１１の各軸の軸心に対する円錐角αは２〜５度の範囲とすることが好ましい
【００１４】
かくして、製造に当たり、小歯車の最小歯数を容易に実現することができ、このような小歯車を採用することにより、より大きな歯数比（減速比または増速比）を容易に得ることができる共に、各軸間の距離を狭めることができるので、歯車伝動装置を小型化かつ軽量化することができる。図１〜３に示された具体例の場合には、従来の円筒形小歯車と軸間距離が同じときには、減速比を約１５％大きくすることができ、減速比が同じときには、軸間距離を約１０％短縮することができる。なお、一般的に、歯車伝動装置の重量は、軸間距離の二乗に比例するといわれており、１０％の軸間距離の短縮は、約１９％の重量の軽減があるものと考えられる。
【００１５】
【発明の効果】
この発明によれば、多板式クラッチにおけるクラッチハブ部と一体に形成された円錐形インボリュート小歯車と、この小歯車と噛み合う円錐形インボリュート大歯車とからなり、これらの小歯車と大歯車の各軸の軸心に対する円錐角が２〜５度の範囲にある平行軸形歯車伝動装置において、小歯車を、製造に当たり、その大径部をクラッチハブ部と隣接する側とし、回転工具を大径部の端まで移動したときにその工具刃先部がクラッチハブ部のスプラインに干渉しない位置まで径方向にずれるようにして製造した最少歯数の歯車としたので、クラッチハブ部と一体の小歯車の歯数比を小さくすることができ、減速比または増速比を容易に大きくすることができると共に、歯車伝動装置の小型化、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、この発明の平行軸形歯車伝動装置を適用した舶用減速逆転機の（図２のＡーＡ線に沿う）要部断面図である。
【図２】 図２は、図１の舶用減速逆転機の側面図である。
【図３】 図３は、図２のＢ線に沿う要部断面図である。
【図４】 図４は、この発明の装置のクラッチハブ部一体の小歯車の加工状態を説明する説明図である。
【図５】 従来の歯車減速逆転機の要部断面図である。
【図６】 図６は、円筒歯車とクラッチハブ部が一体の小歯車の加工状態を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ 入力軸
３ 逆転駆動歯車
５ 前進用油圧クラッチ
８、１８ クラッチハブ部
９、１９ 小歯車（前、後進用ピニオン）
１０ 出力軸
１１ 大歯車
１３ 逆転被動歯車
１５ 後進用油圧クラッチ
２０ 逆転軸
２１ ケーシング
２３ スプライン
Ｋ 歯切工具
Ｒ 歯切工具の刃先部の軌跡

Claims (1)

1. 多板式クラッチにおけるクラッチハブ部と一体に形成された円錐形インボリュート小歯車と、この小歯車と噛み合う円錐形インボリュート大歯車とからなり、これらの小歯車と大歯車の各軸の軸心に対する円錐角が２〜５度の範囲にある平行軸形歯車伝動装置において、前記小歯車を、製造に当たり、その大径部をクラッチハブ部と隣接する側とし、回転工具を大径部の端まで移動したときにその工具刃先部がクラッチハブ部のスプラインに干渉しない位置まで径方向にずれるようにして製造した最少歯数の歯車としたことを特徴とする平行軸形歯車伝動装置。

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