2025-41293 ギア構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025041293

(43)【公開日】2025-03-26

(54)【発明の名称】ギア構造

(51)【国際特許分類】

   F16H 57/04 20100101AFI20250318BHJP

   F16H 1/08 20060101ALI20250318BHJP

   F16H 55/17 20060101ALI20250318BHJP

【ＦＩ】

F16H57/04 L

F16H1/08

F16H55/17 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023148486

(22)【出願日】2023-09-13

(71)【出願人】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102141

【弁理士】

【氏名又は名称】的場 基憲

(74)【代理人】

【識別番号】100137316

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 宏

(72)【発明者】

【氏名】劉 函林

(72)【発明者】

【氏名】熊谷 幸司

【テーマコード（参考）】

3J009

3J030

3J063

【Ｆターム（参考）】

3J009DA15

3J009EA12

3J009EB02

3J009FA07

3J030AC01

3J030BA05

3J030BB06

3J030BC02

3J063AA01

3J063AB02

3J063AC01

3J063BA01

3J063BA11

3J063CB01

3J063XD03

3J063XD46

3J063XD72

(57)【要約】

【課題】優れた生産効率で得ることができるギア構造を提供する。
【解決手段】ギア構造は、相互にかみ合う歯車同士のうちの少なくとも一方の歯車がその歯面に複数の溝を有していることを特徴とする。歯車が、はすば歯車である。複数の溝の長手方向が、はすば歯車のかみ合い進行線と直交している。少なくとも一方の歯車が、溝の長手方向の両端に壁を有している。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

相互にかみ合う歯車同士のうちの少なくとも一方の歯車が、その歯面に複数の溝を有していることを特徴とするギア構造。

【請求項2】

前記歯車が、はすば歯車であり、
前記複数の溝の長手方向が、前記はすば歯車のかみ合い進行線と直交している
ことを特徴とする請求項１に記載のギア構造。

【請求項3】

前記少なくとも一方の歯車が、前記溝の長手方向の両端に壁を有していることを特徴とする請求項２に記載のギア構造。

【請求項4】

前記少なくとも一方の歯車が、その歯面の歯たけ方向における中央から歯先までの歯先側領域に前記複数の溝を有していることを特徴とする請求項１～３のいずれか１つの項に記載のギア構造。

【請求項5】

前記少なくとも一方の歯車が、歯溝側に凸な歯面を有し、前記歯面の歯たけ方向における中央部に前記複数の溝を有しており、
歯幅方向に対して垂直な断面において前記歯面に対応する歯面線が、前記中央部に位置し大曲率半径を有する中央部線と、前記中央部の両端に接続し前記中央部線よりも曲率半径が小さい小曲率半径を有する端部線を有している
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１つの項に記載のギア構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ギア構造に係り、さらに詳細には、優れた生産効率で得ることができるギア構造に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、摩擦低減及び金属疲労寿命の向上を両立できる歯車が開示されている。この歯車は、歯面に相手歯車の歯面と接触する歯当たり領域を有し、歯当たり領域のうち、噛合い開始位置である歯車の歯元側の端部から歯先に向かう１０％の領域はディンプルが形成されないディンプル非形成領域であり、残りの領域はディンプルが複数形成されたディンプル形成領域である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１１２２４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に開示されたような歯車の歯面における複数のディンプルをレーザ加工によって形成しようとすると、１回のレーザ照射で１つのディンプルを形成することとなり、ディンプル加工におけるサイクルタイムが歯車１歯当たり数時間となって優れた生産効率を実現できないという問題点があった。

【0005】

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであって、優れた生産効率で得ることができるギア構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明者らは、前記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、歯車の歯面に複数の溝を形成することにより、前記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

【0007】

すなわち、本発明のギア構造は、相互にかみ合う歯車同士のうちの少なくとも一方の歯車がその歯面に複数の溝を有していることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、歯車の歯面に複数の溝を形成したため、優れた生産効率で得ることができるギア構造を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明のギア構造の第１実施形態を模式的に示す斜視図である。

【図2】図１に示したギア構造のＩＩ線で囲んだ要部を模式的に示す説明図である。

【図3】第２実施形態のギア構造の要部を模式的に示す説明図である。

【図4】第３実施形態のギア構造の要部を模式的に示す説明図である。

【図5】第４実施形態のギア構造の要部を模式的に示す説明図である。

【図6】第５実施形態のギア構造の要部を模式的に示す部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明のギア構造について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下で引用する図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

【0011】

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態のギア構造１０は、ギアボックス（図示せず）内に配置された複数の歯車、具体的には、第１歯車１１と第２歯車１２と第３歯車１３と第４歯車１４を備えている。なお、詳細に描くことは省略するが、第４歯車１４は、図１中において第２歯車１２の裏側且つ同軸に配置されている。そして、第１歯車１１と第２歯車１２とが相互にかみ合っており、第３歯車１３と第４歯車１４とが相互にかみ合っている。このように、ギア構造１０は、３軸２段の構造を有しており、例えば、自動車用駆動系に用いられる。また、図示例のこれらの歯車（１１，１２，１３，１４）は、はすば歯車であり、例えば、鉄などの金属材料で形成されている。さらに、これらの歯車は、ギアボックス内に保持された潤滑油によって潤滑されている（図示せず）。このような潤滑油としては、ギアボックスに用いることができる従来公知の潤滑油を用いることができる。

【0012】

図２に示すように、第２歯車１２が、図示しない第１歯車とかみ合って潤滑油の油膜を介して接触するその歯面１２２ａに複数の溝１２２ｂを有している。なお、複数の溝１２２ｂの図中矢印Ｚで示す長手方向は、第２歯車（はすば歯車）１２のかみ合い進行線Ａと平行である。また、溝１２２ａの断面形状としては、Ｕ字形状、Ｖ字形状、矩形形状などを挙げることができる。溝１２２ａの入口幅は、例えば、２００ｎｍ～３０μｍ程度であることが好ましい。なお、図中の矢印Ｙは歯たけ方向を示し、矢印Ｘは歯幅方向を示す。

【0013】

次に、本実施形態の利点について説明する。本実施形態によれば、第２歯車１２の歯面１２２ａに複数の溝１２２ｂを形成しているので、レーザ加工による溝加工におけるサイクルタイムが歯車１歯当たり数分間にすることができる。これにより、レーザー加工によるディンプル加工におけるサイクルタイムの１／１０程度となり、優れた生産効率でギア構造を得ることができるという利点がある。

【0014】

また、本実施形態によれば、上述の複数の溝１２２ｂによって潤滑油を保持することにより、潤滑に必要な油膜を歯面に形成できる。これにより、ギア構造における摩擦損失や金属同士の接触が低減し、伝達効率や金属疲労寿命を向上させることができるという利点がある。

【0015】

また、図３～図６は、第２実施形態～第５実施形態のギア構造を説明する図である。以下の実施形態では、上述した第１実施形態と同じ構成部位に同一符号を付して詳細な発明を省略する。

【0016】

（第２実施形態）
図３は、第２実施形態のギア構造の図１におけるＩＩ線で囲んだ部分と同位置の要部を模式的に示す説明図である。図３に示すように、本実施形態のギア構造は、複数の溝１２２ｂの長手方向が第２歯車（はすば歯車）１２の図中二点鎖線で示すかみ合い進行線Ａと直交していること以外は、第１実施形態のギア構造１０と同じ構造を有している。

【0017】

次に、本実施形態の利点について説明する。本実施形態によれば、複数の溝１２２ｂの長手方向と上述のかみ合い進行線Ａとが直交するように、第２歯車１２の歯面１２２ａに複数の溝１２２ｂを形成しているので、第１実施形態よりも溝に沿って潤滑油が排出されにくく、潤滑油が圧縮され、動圧効果が大きくなる。これにより、第１実施形態に対して、摩擦係数を２０％程度低減できるという利点がある。

【0018】

（第３実施形態）
図４は、第３実施形態のギア構造の図１におけるＩＩ線で囲んだ部分と同位置の要部を模式的に示す説明図である。図４に示すように、本実施形態のギア構造は、第２歯車１２が溝１２２ｂの長手方向の両端に壁１２２Ａを有していること以外は、第２実施形態のギア構造と同じ構造を有している。

【0019】

次に、本実施形態の利点について説明する。本実施形態によれば、溝１２２ｂの長手方向の両端に壁１２２Ａが形成されるように、第２歯車１２の歯面１２２ａに複数の溝１２２ｂを形成しているので、第２実施形態よりも溝の長手方向における両端から潤滑油が排出されにくく、言い換えれば潤滑油のサイドリークが抑制ないし防止され、潤滑油がより圧縮され、動圧効果がより大きくなる。これにより、第２実施形態に対して、摩擦係数を１６％程度低減できるという利点がある。

【0020】

（第４実施形態）
図５の上側図は、第４実施形態のギア構造における第１歯車と第２歯車とのかみ合い状態を模式的に示す説明図であり、図５の中央図は、図５の上側図における第１歯車の要部を模式的に示す説明図であり、図５の下側図は、図５の上側図における第２歯車の要部を模式的に示す説明図である。

【0021】

図５に示すように、本実施形態のギア構造は、第１歯車１１及び第２歯車１２の双方がその歯面（１１１ａ，１２２ａ）の歯たけ方向（図中矢印Ｙで示す方向）における中央から歯先までの歯先側領域（１１１ｃ，１２２ｃ）に複数の溝（１１１ｂ，１２２ｂ）を有していること以外は、第３実施形態のギア構造と同じ構造を有している。

【0022】

次に、本実施形態の利点について説明する。本実施形態によれば、歯車１１，１２の双方の歯面１１１ａ，１２２ａの歯たけ方向（図中矢印Ｙで示す方向）における中央から歯先までの歯先側領域１１１ｃ，１２２ｃに複数の溝１１１ｂ，１２２ｂを形成しているので、レーザ加工においてレーザ照射光が隣接する歯によって遮られやすい歯元側に溝を形成する必要がない。これにより、第３実施形態の利点に加えて、加工性を向上させることができるという利点がある。

【0023】

（第５実施形態）
図６は、第５実施形態のギア構造の要部を歯幅方向に対して垂直に切った部分断面図である。図６に示すように、本実施形態のギア構造は、次の構成（１）～構成（３）を有していること以外は、第３実施形態のギア構造と同じ構造を有している。

【0024】

構成（１）：第２歯車１２（歯１２２）が、歯溝１２ａ側に凸な歯面１２２ａを有している。

【0025】

構成（２）：第２歯車１２（歯１２２）が、歯面１２２ａの歯たけ方向（図中矢印Ｙで示す方向）における中央部１２２Ｂに複数の溝１２２ｂを有している。

【0026】

構成（３）：歯幅方向（図６において紙面に直交する方向）に対して垂直な断面において、歯面１２２ａに対応する歯面線１２２ｄが、中央部１２２Ｂに位置し大曲率半径を有する中央部線１２２ｅと、中央部線１２２ｅの両端に接続し中央部線よりも曲率半径が小さい小曲率半径を有する端部線１２２ｆを有している。

【0027】

次に、本実施形態の利点について説明する。本実施形態によれば、第２歯車１２が上述の中央部線１２２ｅと端部線１２２ｆを有する歯面線１２２ｄに対応する凸な歯面１２２ａの中央部１２２Ｂに複数の溝を形成しているので、接触荷重が大きくなる中央部１２２Ｂ以外に溝を形成する必要がない。これにより、第３実施形態よりも優れた生産効率でギア構造を得ることができるという利点がある。なお、このような歯面や溝は、例えば、レーザ加工におけるレーザ照射光の強度を調整することによって形成することができる。

【0028】

以上、本発明を若干の実施形態によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

【0029】

本発明においては、優れた生産効率で得ることができるギア構造を提供すべく、歯車の歯面に複数の溝を形成したことを骨子とする。

【0030】

従って、上述の実施形態においては、歯車がはすば歯車である場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明においては、例えば、歯車が平歯車であってもよく、他の形状の歯車であってもよい。

【0031】

また、上述の実施形態においては、ギア構造１０が、３軸２段の構造を有し、例えば駆動モータの動力をドライブシャフトに伝達する減速機のような自動車用駆動系に用いられる場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明においては、例えば、ギア構造１０が、エンジン動力を発電モータへ伝達する増速機に用いられてもよい。また、これらが組み合わされてギアボックス内に配置されていてもよい。また、本発明においては、ギア構造が３軸２段の構造以外の構造を有していてもよい。

【0032】

さらに、上述の実施形態においては、説明の便宜上、第２歯車１２の歯面（より具体的には歯１２２の歯面１２２ａ）に複数の溝１２２ｂを形成した場合や第１歯車１１の歯面（より具体的には歯１１１の歯面１１１ａ）に複数の溝１１１ｂを形成した場合を例示して説明したが、本発明はこれらに限定されない。本発明においては、例えば、第３歯車１３、第４歯車１４のうちの少なくとも一方の歯車の歯面にのみ複数の溝を形成してもよく、第１歯車～第４歯車（１１，１２，１３，１４）の全ての歯車の歯面に複数の溝を形成してもよい。もちろん、第１歯車～第４歯車（１１，１２，１３，１４）から選択される少なくとも１つ歯車の全ての歯の歯面に複数の溝を形成することが好ましいこと、ギアボックス内の潤滑油の流れを考慮して、複数の溝を形成することが必要な位置にある歯車の全ての歯の歯面に複数の溝を形成することがより好ましいことは言うまでもない。

【0033】

さらに、上述の第４実施形態においては、第１歯車１１及び第２歯車１２の双方が、その歯面（１１１ａ，１２２ａ）の歯たけ方向における中央から歯先までの歯先側領域（１１１ｃ，１２２ｃ）に複数の溝（１１１ｂ，１２２ｂ）を有している場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明においては、例えば、第１歯車～第４歯車（１１，１２，１３，１４）のうちのいずれか１つの歯車の歯面の歯たけ方向における中央から歯先までの歯先側領域に複数の溝を有していてもよい。

【0034】

さらに、上述の第５実施形態においては、第２歯車の歯面１２２ａにおいて歯たけ方向の中央部１２２Ｂに複数の溝１２２ｂを有している場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明においては、例えば、第２歯車の歯面１２２ａにおいて歯幅方向の中央部に複数の溝１２２ｂを有するようにしてもよく、これらを組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0035】

１０ ギア構造
１１ 第１歯車
１１ａ 歯溝
１１１，１１２ 歯
１１１Ａ 壁
１１１ａ 歯面
１１１ｂ 溝
１１１ｃ 歯先側領域
１２ 第２歯車
１２ａ 歯溝
１２１，１２２，１２３ 歯
１２２Ａ 壁
１２２Ｂ 中央部
１２２ａ 歯面
１２２ｂ 溝
１２２ｃ 歯先側領域
１２２ｄ 歯面線
１２２ｅ 中央部線
１２２ｆ 端部線
１３ 第３歯車
１４ 第４歯車
Ａ かみ合い進行線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】