JP4930219B2 - 歯車伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の伝達機構間で内歯ギヤを共用する歯車伝達装置に関する。

車両の駆動力等を伝達する歯車伝達装置として、共通のギヤ本体の内周に２列の内歯を形成した共用ギヤを有し、その共用ギヤの内側にピニオンギヤ、サンギヤ及びキャリアが内歯の列毎に設けられて一対の遊星ギヤ機構が構成された歯車伝達装置が知られている（例えば非特許文献１参照）。その他に、本発明に関連する先行技術文献として特許文献１〜３が存在する。

特表２００５−５１７１３９号公報 特開平１０−１８４８６３号公報 特開平７−９８０６５１号公報 トヨタ自動車株式会社編集、「ハリアーハイブリッド新型車解説書」、トヨタ自動車株式会社発行、２００５年３月２２日、第３章第２６頁

上述した従来の歯車伝達装置では、一対の遊星ギヤ機構のピニオンギヤ、あるいはキャリア間に軸線方向の空所が発生し、その空所には潤滑油が少なからず侵入する。しかし、空所の外周側は、共通化された共用ギヤで覆われているために潤滑油の排出経路が存在しない。また、少なくともいずれか一方のピニオンギヤ及びキャリアがサンギヤの回りに回転（公転）すれば、そのピニオンギヤ側からの潤滑油の排出も困難となる。この結果、空所内に潤滑油が溜り、その潤滑油の撹拌抵抗で損失が増大するおそれがある。

そこで、本発明は、潤滑油の排出を促進して潤滑油の撹拌抵抗による損失を抑えることが可能な歯車伝達装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の歯車伝達装置は、共通のギヤ本体の内周に２列の内歯が軸線方向に隣り合うように形成された共用ギヤを有し、各列の内歯に外歯ギヤが噛み合わされて列毎に伝達機構が構成された歯車伝達装置において、前記共用ギヤの使用頻度が高い回転方向を正転方向としたときに、各列の内歯は、前記軸線方向内側の端部が前記軸線方向外側の端部よりも前記正転方向に偏るように前記軸線方向に対して傾けられることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

第１の歯車伝達装置によれば、共用ギヤが正転方向に回転すると、傾けられた内歯が潤滑油を軸線方向内側から外側に向かって掻き出す。これにより、共用ギヤ内に設けられる伝達機構間の空所への潤滑油の侵入が抑えられる。また、伝達機構間の空所に潤滑油が侵入した場合でも、内歯の傾きによって生成される潤滑油の流れを利用して、その空所からの潤滑油の排出を促進することができる。よって、伝達機構間の空所への潤滑油の滞留を抑制し、潤滑油の撹拌抵抗による損失を抑えることが可能となる。

本発明の一形態において、前記共用ギヤには、該共用ギヤを前記内歯の列間の内周面から外周面まで貫くオイル逃がし孔が設けられてもよい（請求項２）。オイル逃がし孔を設けることにより、伝達機構間の空所内に侵入した潤滑油を遠心力でオイル逃がし孔から共用ギヤの外周へと排出することができる。

前記オイル逃がし孔は、前記内周側の端部が前記外周側の端部よりも前記正転方向に偏るように、前記共用ギヤの半径方向に対して傾けられてもよい（請求項３）。このような傾きをオイル逃がし孔に与えることにより、オイル逃がし孔の方向と潤滑油に作用する遠心力の方向とを揃えて潤滑油をさらに効率よく排出することができる。

前記共用ギヤの外周にさらに外歯が形成される場合、前記オイル逃がし孔は前記外歯の列上又は該外歯の列に隣接した位置に開口していてもよい（請求項４）。この場合、オイル逃がし孔を介して排出される潤滑油を共用ギヤの外歯の潤滑に利用することができる。

本発明の第２の歯車伝達装置は、共通のギヤ本体の内周に２列の内歯が軸線方向に隣り合うように形成された共用ギヤを有し、各列の内歯に外歯ギヤが噛み合わされて列毎に伝達機構が構成された歯車伝達装置において、前記共用ギヤには、該共用ギヤを前記内歯の列間の内周面から外周面まで貫くオイル逃がし孔が設けられ、前記共用ギヤの使用頻度が高い回転方向を正転方向としたときに、前記オイル逃がし孔は、前記内周側の端部が前記外周側の端部よりも前記正転方向に偏るように、前記共用ギヤの半径方向に対して傾けられることにより、上述した課題を解決する（請求項５）。

第２の歯車伝達装置によれば、伝達機構間の空所内に侵入した潤滑油を遠心力でオイル逃がし孔から共用ギヤの外周へと排出することができる。よって、伝達機構間の空所への潤滑油の滞留を抑制し、潤滑油の撹拌抵抗による損失を抑えることが可能となる。なお、第２の歯車伝達装置においても、前記共用ギヤの外周にさらに外歯が形成され、前記オイル逃がし孔は前記外歯上にて開口していてもよい（請求項６）。

さらに、本発明の歯車伝達装置の一形態においては、前記共用ギヤの歯底、及び前記伝達機構の前記外歯ギヤの歯底の少なくともいずれか一方に、歯幅方向全長に亘って延びるオイル排出溝が設けられていてもよい（請求項７）。この形態によれば、外歯ギヤが内歯と噛み合う位置でも、オイル排出溝を介して伝達機構間の空所から共用ギヤの軸線方向外側へと潤滑油を排出することが可能となる。よって、潤滑油をさらに効率よく排出し、潤滑油の撹拌抵抗による損失をさらに抑えることができる。

以上に説明したように、本発明の歯車伝達装置によれば、内歯に傾きを付与して内歯に供給される潤滑油に軸線方向外側に排出される方向の流れを生じさせ、あるいは共用ギヤにオイル逃がし孔を設けて、伝達機構間の空所から遠心力で潤滑油を排出するようにしたので、伝達機構間の空所への潤滑油の滞留を抑制し、潤滑油の撹拌抵抗による損失を抑えることができる。

図１は本発明の一形態に係る歯車伝達装置が適用された車両の動力伝達機構の要部を示す。動力伝達機構１は、車両に搭載された走行用駆動源としての電動モータ２の回転を減速して駆動輪側に出力するモータ減速機構１０と、車両の内燃機関（不図示）が発生する動力を駆動輪及び発電機３に分割して出力する動力分割機構３０とを備えている。

モータ減速機構１０は、モータ２の出力軸２ａの先端外周に一体回転可能に嵌め合わされるサンギヤ１１と、サンギヤ１１の周囲に等間隔で配置される複数のピニオンギヤ１２と、それらのピニオンギヤ１２と噛み合うリングギヤ１３と、ピニオンギヤ１２を保持するキャリア１４とを備えた遊星ギヤ機構として構成されている。キャリア１４は動力伝達機構１のケース４に固定されている。従って、モータ減速機構１０において、ピニオンギヤ１２はキャリア１４に保持された位置で自転するのみで、サンギヤ１１の回りに公転運動することはない。

一方、動力分割機構３０は、入力軸５の一端部の外周に、該入力軸５に対して相対回転自在に嵌め合わされたサンギヤ３１と、サンギヤ３１の周囲に等間隔で配置される複数のピニオンギヤ３２と、それらのピニオンギヤ３２と噛み合うリングギヤ３３と、ピニオンギヤ３２を保持するキャリア３４とを備えた遊星ギヤ機構として構成されている。入力軸５はモータ２の出力軸２ａと同軸上に配置されている。入力軸５は不図示の連結機構を介して内燃機関のクランク軸と連結され、これにより、入力軸５には内燃機関のクランク軸の回転が入力される。入力軸５の先端にはフランジ５ａが設けられ、そのフランジ５ａはキャリア３４に固定されている。従って、ピニオンギヤ３２は、入力軸５によってサンギヤ３１の回りを公転するように駆動される。サンギヤ３１は発電機３の駆動軸３ａと一体回転可能に連結されている。

モータ減速機構１０のリングギヤ１３及び動力分割機構３０のリングギヤ３３は、共用ギヤ２０の一部として互いに一体化されている。すなわち、共用ギヤ２０は、リング状のギヤ本体２１を有しており、そのギヤ本体２１の内周に、軸線方向に隣り合う２列の内歯１３ａ、３３ａ（図２参照）が形成されることにより、リングギヤ１３とリングギヤ３３とが一体化されている。共用ギヤ２０の外周には、さらにカウンタドライブギヤ２２が一体的に形成されている。カウンタドライブギヤ２２はカウンタドリブンギヤ２３と噛み合わされている。カウンタドリブンギヤ２３は不図示の減速歯車列を介して車両の駆動輪と連結される。なお、動力伝達機構１に設けられる各種の回転部品のそれぞれは軸受にて適宜に支持されるが、それらの詳細は説明を省略する。

以上の動力伝達機構１においては、モータ２の出力軸２ａを回転させると、そのモータ２の回転速度と、モータ減速機構１０の減速比とによって定まる速度で共用ギヤ２０が回転し、その共用ギヤ２０の回転がカウンタドライブギヤ２２からカウンタドリブンギヤ２３へと伝達されて駆動輪側に回転が出力される。動力分割機構３０側では、共用ギヤ２０の回転速度と内燃機関による入力軸５の駆動速度とに応じた速度でサンギヤ３１が回転し、そのサンギヤ３１の回転によって発電機３が駆動されて発電が行われる。モータ２の回転速度と、内燃機関による入力軸５の駆動速度との組み合わせを変化させることにより、発電機３の駆動軸３ａを適宜の速度で駆動し、又は駆動軸３ａを停止させることができる。

上述した動力伝達機構１においては、モータ減速機構１０のキャリア１４と動力分割機構３０のキャリア３４との間に空所Ｓが存在し、その空所Ｓには、それぞれの機構１０、３０に供給される潤滑油が少なからず侵入する。空所Ｓは、共用ギヤ２０によって外側から覆われている。しかも、動力分割機構３０のピニオンギヤ３２及びキャリア３４がサンギヤ３１の回りに回転することにより、その動力分割機構３０のサンギヤ３１とリングギヤ３３との間の隙間からの潤滑油の排出も困難となる。従って、潤滑油の排出経路を確保しなければ空所Ｓに潤滑油が溜り、その撹拌抵抗で動力伝達の損失が増大するおそれがある。そこで、動力伝達機構１では以下のような対策が講じられている。

図２は共用ギヤ２０の軸線方向に沿った断面図であり、図中の矢印Ｆは車両の前進時における共用ギヤ２０の回転方向を示す。車両の後退時には共用ギヤ２０が逆方向に回転するが、共用ギヤ２０の使用頻度が高い回転方向が、車両の前進時の回転方向であることは勿論である。よって、以下では前進時の共用ギヤ２０の回転方向を正転方向と呼ぶ。また、図中の左右方向が共用ギヤ２０の軸線方向に相当する。

図２から明らかなように、本形態の動力伝達機構１において、共用ギヤ２０に設けられるリングギヤ１３、３３のそれぞれの内歯１３ａ、３３ａは、それらの軸線方向内側の端部１３ｂ、２２ｂが軸線方向外側の端部１３ｃ、３３ｃよりも、共用ギヤ２０の正転方向に偏るようにして、共用ギヤ２０の軸線方向に対し斜めに傾けられている。このような傾きを内歯１３ａ、３３ａに付与することにより、車両の前進時において、内歯１３ａ、３３ａに供給された潤滑油が内歯１３ａ、３３ａによって軸線方向外側に掻き出される。従って、潤滑油に、共用ギヤ２０の内部領域から排出される方向（矢印Ｅ方向）の流れを生じさせることができる。これにより、空所Ｓへの潤滑油の侵入が抑えられる。潤滑油の流れを形成することにより、空所Ｓからの潤滑油の排出の促進も期待できる。

図３は、リングギヤ１３の内歯１３ａとピニオンギヤ１２の外歯１２ａとの噛み合い部分の拡大図である。この図から明らかなように、ピニオンギヤ１２の全ての歯底と、リングギヤ１３の全ての歯底には、オイル排出溝１２ｂ、１３ｄがそれぞれ形成されている。図２では、リングギヤ１３の一部のオイル排出溝１３ｄを示している。オイル排出溝１２ｂはピニオンギヤ１２の歯幅方向全長に亘って延び、オイル排出溝１３ｄはリングギヤ１３の歯幅方向全長に亘って延びている。なお、図２に一部を示したが、リングギヤ３３の全ての歯底にも同様のオイル排出溝３３ｄが形成されている。また、図示を省略したが、リングギヤ３３と噛み合うピニオンギヤ３２の全ての歯底にもオイル排出溝１２ｂと同様のオイル排出溝が形成されている。これらのオイル排出溝を設けたことにより、ピニピンギヤ１２、３２とリングギヤ１３、３３とがそれぞれ噛み合っている位置でも潤滑油の排出経路が確保される。よって、空所Ｓからの潤滑油の排出を促進してその空所Ｓ内への潤滑油の滞留を抑えることができる。

図１、図２及び図３に示すように、共用ギヤ２０には、空所Ｓに臨む内周面から共用ギヤ２０の外周面までギヤ本体２１を貫通する複数のオイル逃がし孔２５が周方向に等間隔で設けられている。図４から明らかなように、各オイル逃がし孔２５は、内周側の端部２５ａが外周側の端部２５ｂよりも共用ギヤ２０の正転方向に偏るように、共用ギヤ２０の半径方向に対して斜めに傾けられている。このようなオイル逃がし孔２５を設けることにより、空所Ｓに侵入した潤滑油を遠心力で空所Ｓから効率よく排出することができる。特に、オイル逃がし孔２５に上記のような傾きが付されているため、共用ギヤ２０の正転時において、潤滑油の排出方向と遠心力の方向とを略一致させて潤滑油の排出効率をさらに向上させることができる。なお、図１では、空所Ｓに対して半径方向外側にカウンタドライブギヤ２２が位置し、オイル逃がし孔２５はそのカウンタドライブギヤ２２に隣接して設けられたパーキングギヤ２４上に開口している。これにより、オイル逃がし孔２５から排出される潤滑油をカウンタドライブギヤ２２又はパーキングギヤ２４の潤滑に利用することができる。

以上の形態では、モータ減速機構１０及び動力分割機構３０が列毎の伝達機構に相当し、それらのピニオンギヤ１２、３２が各伝達機構の外歯ギヤに相当する。但し、本発明は上記の形態に限らず、種々の形態にて実施することができる。例えば、共用ギヤの内歯の列毎に設けられる伝達機構は遊星ギヤ機構に限らず、内歯と噛み合う外歯ギヤを有する限りにおいて、適宜の構成の伝達機構に置換可能である。共用ギヤは外歯を有しないものでもよい。オイル排出溝は少なくとも一方の伝達機構側に設けられていればよい。共用ギヤの歯底又は外歯ギヤの歯底のいずれか一方に限定してオイル排出溝が設けられてもよい。この場合、外歯ギヤと共用ギヤとの噛み合い部分にオイル排出溝が存在すれば十分であることを考慮すれば、外歯ギヤの歯底にオイル排出溝を設けた方がオイル排出機能を確保しつつ、オイル排出溝の形成個数を削減できて有利である。オイル逃がし孔は半径方向に真っ直ぐ延ばされたものでもよく、その個数も適宜に増減可能である。

本発明の歯車伝達装置は、車両の動力伝達機構の一部として設けられる例に限らず、各種の減速機、増速機、伝達機構等に適用可能である。本発明において、共用ギヤは２列の内歯を有していれば足り、３列以上の内歯が設けられている場合であっても、そのうちの２列の内歯に関して本発明が適用できることは勿論である。

本発明の一形態に係る歯車伝達装置が適用された車両の動力伝達機構の要部を示す図。 共用ギヤの内周面を展開して示した図。 共用ギヤの内歯とピニオンギヤの外歯との噛み合い部分の拡大図。 図１のIV−IV線に沿った共用ギヤの断面図。

符号の説明

１ 動力伝達機構
１０ モータ減速機構
１１ サンギヤ
１２ ピニオンギヤ（外歯ギヤ）
１２ａ ピニオンギヤの外歯
１２ｂ オイル排出溝
１３ リングギヤ
１３ａ リングギヤの内歯
１３ｂ 内歯の軸線方向内側の端部
１３ｃ 内歯の軸線方向外側の端部
１３ｄ オイル排出溝
１４ キャリア
２０ 共用ギヤ
２１ ギヤ本体
２２ カウンタドライブギヤ（共用ギヤの外歯）
２３ カウンタドリブンギヤ
２４ パーキングギヤ
２５ オイル逃がし孔
２５ａ オイル逃がし孔の内周側の端部
２５ｂ オイル逃がし孔の外周側の端部
３０ 動力分割機構
３１ サンギヤ
３２ ピニオンギヤ（外歯ギヤ）
３３ リングギヤ
３３ｄ オイル排出溝
３４ キャリア
Ｆ 共用ギヤの正転方向
Ｓ 空所

Claims (7)

1. 共通のギヤ本体の内周に２列の内歯が軸線方向に隣り合うように形成された共用ギヤを有し、各列の内歯に外歯ギヤが噛み合わされて列毎に伝達機構が構成された歯車伝達装置において、
   前記共用ギヤの使用頻度が高い回転方向を正転方向としたときに、各列の内歯は、前記軸線方向内側の端部が前記軸線方向外側の端部よりも前記正転方向に偏るように前記軸線方向に対して傾けられていることを特徴とする歯車伝達装置。
2. 前記共用ギヤには、該共用ギヤを前記内歯の列間の内周面から外周面まで貫くオイル逃がし孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の歯車伝達装置。
3. 前記オイル逃がし孔は、前記内周側の端部が前記外周側の端部よりも前記正転方向に偏るように、前記共用ギヤの半径方向に対して傾けられていることを特徴とする請求項２に記載の歯車伝達装置。
4. 前記共用ギヤの外周にさらに外歯の列が形成され、前記オイル逃がし孔は前記外歯の列上又は該外歯の列に隣接した位置に開口していることを特徴とする請求項３に記載の歯車伝達装置。
5. 共通のギヤ本体の内周に２列の内歯が軸線方向に隣り合うように形成された共用ギヤを有し、各列の内歯に外歯ギヤが噛み合わされて列毎に伝達機構が構成された歯車伝達装置において、
   前記共用ギヤには、該共用ギヤを前記内歯の列間の内周面から外周面まで貫くオイル逃がし孔が設けられ、
   前記共用ギヤの使用頻度が高い回転方向を正転方向としたときに、前記オイル逃がし孔は、前記内周側の端部が前記外周側の端部よりも前記正転方向に偏るように、前記共用ギヤの半径方向に対して傾けられていることを特徴とする歯車伝達装置。
6. 前記共用ギヤの外周にさらに外歯が形成され、前記オイル逃がし孔は前記外歯上にて開口していることを特徴とする請求項５に記載の歯車伝達装置。
7. 前記共用ギヤの歯底、及び前記伝達機構の前記外歯ギヤの歯底の少なくともいずれか一方には、歯幅方向全長に亘って延びるオイル排出溝が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の歯車伝達装置。

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