專利名稱：動力傳遞裝置及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種動力傳遞裝置及其制造方法。更具體地，本發明涉及 一種安裝在車輛上的動力傳遞裝置及其制造方法。
背景技術：
一種傳統的動力傳遞裝置例如在日本專利申請公報No. 2001-116115 中公開。
發明內容
上述傳統技術公開了 一種具有組合成在周向上可相對移位的第 一齒輪 和第二齒輪的齒輪裝置，其中一體地設有伴隨第一齒輪和第二齒輪在周向
上的相對移位而承受彈性變形的撓性臂，該撓性臂在徑向上從第二齒輪的 轂部向外側延伸，
已知金屬齒輪在制造階段通常依次經過鍛造、沖壓、齒面加工、淬火 和回火的制造步驟。在采用上述臂部的情況下，如果形成臂部的步驟在淬 火之前執行，則淬火過程中的變形將變化很大。如果該步驟在淬火之后執 行，則淬火后需要在硬表面上加工的額外步驟.存在加工困難的問題。
鑒于上述問題，本發明的目的是提供一種動力傳遞裝置，其能夠防止 噪聲，并能夠抑制加工時的變形。
本發明的動力傳遞裝置是一種經由圍繞預定軸心旋轉的旋轉部件傳遞 來自動力源的動力的動力傳遞裝置。該旋轉部件包括從轂部徑向向外延伸 的盤部。在該盤部中設有通過激光加工鉆出的狹縫狀孔部。
如上所述構造的動力傳遞裝置具有通過激光加工鉆出的狹縫狀孔部。
從而，可以提供一種能夠抑制加工時的變形并能夠防止噪聲或振動的動力 傳遞裝置。
優選地，該旋轉部件為齒輪。
優選地，該動力傳遞裝置為設置在車輛中的變速器，且該旋轉部件為 設置在變速器內的旋轉部件。
優選地，該狹縫狀孔部為c形。該狹縫狀孔部通過在狹縫的一端形成
通孔的第一步驟、在狹縫的另 一端形成通孔的第二步驟和將在第一步驟形 成的通孔的中心區域作為起點且將在第二步驟形成的通孔的中心區域作為 終點形成狹縫的第三步驟而構成。
根據本發明的動力傳遞裝置的制造方法是經由旋轉部件傳遞來自動力 源的動力的動力傳遞裝置的制造方法，該旋轉部件包括從轂部徑向向外延 伸的盤部。該制造方法包括至少淬火旋轉部件的步驟和在淬火后通過激光 加工在盤部鉆出狹縫狀孔部的步驟。
在如上所述構造的動力傳遞裝置的制造方法中，由于在淬火后通過激 光加工在盤部鉆出狹縫狀孔部，所以加工時的變形可被抑制。
根據本發明，可以提供一種能夠抑制加工時的變形并能夠防止產生噪 聲和/或振動的動力傳遞裝置。
圖l是根據本發明笫一實施例的螺旋齒輪的正視圖。 圖2是沿著圖i中的n-n線所作的截面圖。
圖3是說明減小螺旋齒輪所產生噪聲的原理的視圖。
圖4是根據本發明第二實施例的螺旋齒輪的正視圖。
圖5是表示齒輪加工步驟的框圖。
圖6是具有非狹縫狀孔部322的螺旋齒輪的正視圖。
圖7是具有狹縫狀通孔122的螺旋齒輪的正視圖.
圖8是表示每一例子的頻率與總聲壓之間關系的曲線圖。
圖9是根據本發明第三實施例的螺旋齒輪的正視圖。
圖IO是圖9中的切割剩余部的放大正視圖。
圖ll是根據本發明第四實施例的動力傳遞裝置的截面圖。
圖12是從由圖ii的箭頭xn所示方向觀察的行星齒輪架的正視圖。
圖13是根據本發明第五實施例的螺旋齒輪的俯視圖。 圖14是圖13中所示通孔的制造步驟的框圖。 圖15是根據一個比較例子的螺旋齒輪的俯視圖。
具體實施例方式
下面將參照
本發明的實施例。在下面的實施例中，相同或相 應的元件被標以相同的附圖標記，且其說明也不再重復。 (第一實施例)
圖1是根據本發明第一實施例的螺旋齒輪的正視圖，圖2是沿著圖1
中的n-n線所作的截面圖。
如圖i和2所示，根據本發明第一實施例的螺旋齒輪10包括轂部11、
盤部12和緣部13。轂部ll形成為在中心具有通孔lll的圓筒形構造。一 旋轉軸插入通孔111中以將轂部附裝至旋轉軸上。盤部12是設置成在旋轉 軸的徑向上從轂部11向外延伸的較薄部分。緣部13位于盤部12的外周邊 緣上。緣部13的外周面有齒，形成齒面131.
盤部12具有多個沿著旋轉軸的周向延伸的狹縫狀通孔122.通孔122 在平行于旋轉軸的軸向的方向上延伸以貫穿盤部12.在本實施例的螺旋齒 輪10中，設有在軸向的周向上均勻間隔的三個通孔122。在旋轉軸的周向 上在通孔122之間設有連接部121。連接部121連接轂部11和緣部13。
如圖1所示，根據本發明第一實施例的螺旋齒輪10中，連接部121 在旋轉軸的周向上的長度Ll被設定為小于通孔122在旋轉軸的周向上的 長度L2。如上所i^本發明的螺旋齒輪10中在旋轉軸的周向上間隔均勻 地設有三個通孔122，對于所有通孔而言各通孔122在旋轉軸的周向上的 長度L1相同。而且，連接部121在旋轉軸的周向上的長度L2也相同。
圖3是說明減小螺旋齒輪所產生噪聲的原理的視圖。將參照該圖說明
噪聲產生的機理。
參照圖3，考慮旋轉軸20沿箭頭A所示方向旋轉的情況。當嵌合到旋 轉軸20上的螺旋齒輪10中緣部13的外周面上所設的齒與另 一個螺旋齒輪 的齒在點B嚙合時，嚙合力在該點B施加在螺旋齒輪10上。如圖3所示， 該嚙合力4皮分解成三個方向上的分力，即，切向分力、徑向分力和軸向分 力。與正齒輪彼此嚙合時的嚙合相比，區別在于在軸向上也施加有嘧合力。
螺旋齒輪10的盤部12上所^L的通孔122用于防止能夠分解至三個方 向上的嚙合力經由盤部12傳遞至轂部11。換句話說，由于盤部12中設有 通孔122，降低了盤部12在三個方向，即切向、徑向和軸向上的剛度。因 此，連接部121通過彈性變形而彎曲，以緩和在齒面131上所產生的振動 的傳遞。從而，振動的產生和傳遞可被有效地抑制。結果，可以降低噪聲 的產生。
特別地，通過將連接部121在旋轉軸的周向上的長度Ll設定為小于 通孔122在旋轉軸的周向上的長度L2，連接部121在軸向上的剛度可以有 效地減小。傳遞至轂部ll的嚙合力的軸向分力比例減小，以抑制振動的產 生和傳遞.從而，噪聲的產生被顯著減小.
由于三個通孔122在旋轉軸的周向上大致間隔均勻地設置，旋轉軸的 周向上將不會發生過大的彈性變形.從而，固有振動模式將不容易被激勵， 允許抑制振動和噪聲的產生。
綜上所述，第一實施例的螺旋齒輪10被用作圍繞預定軸心旋轉的旋轉 部件，且來自動力源的動力經由該螺旋齒輪傳遞，螺旋齒輪IO包括從轂部 11徑向向外延伸的盤部12。盤部12設有通過激光加工鉆出的狹縫狀通孔 122。
由于上述構造的螺旋齒掄10具有通過激光加工形成的通孔122，與通 孔通過激光加工以外的方法形成的情況相比，加工時的變形可被抑制. (第二實施例)
圖4是根據本發明第二實施例的螺旋齒輪的正視圖。根據本發明第二 實施例的螺旋齒輪與根據第一實施例的螺旋齒輪的不同之處在于，轂部11
的外周面上設有多個通孔。基于改變齒輪的柔度(順從性，compliance) 以降低噪聲的構造，第二實施例的螺旋齒輪10在淬火后通過激光加工在盤 部12上設置狹縫狀通孔122。通過齒輪嚙合傳遞動力的動力傳遞機構將導 致由于由嚙合產生的強制力以振動形式的傳遞而產生煩擾的噪聲。雖然為 了減小由嚙合產生的強制力，通常將齒面的精度調節成幾微米的數量級， 但難以實現嚴格的調節，除非齒面加工緊接著淬火進行。這在制造方面存 在困難。
注意本發明在盤部12上設有狹縫狀通孔122。通過借助于通孔122改 變螺旋齒輪10的動態剛度，螺旋齒輪10的柔度(位移的頻率響應)本身 可以改變，以允許減小由嚙合引起的噪聲。
該通孔122通過在淬火步驟后的激光加工形成。如果孔在淬火步驟前 形成，則孔的形狀將變得復雜，在淬火過程中會增大撓曲的變化。這導致 齒面精度降低的問題。激光加工的使用允許淬火后的加工，抑制了齒面精 度的降低。
狹縫狀可以通過掃描激光束而產生，由于可以僅通過改變激光束的掃 描而實現任意狹縫狀，所以自由度較高.可以實現每一齒輪的最優形狀. 此外，通過正確選擇槽的位置，可以以與形成長孔相同的方式減小振動。 從而，與獲得孔形的情況相比，可以縮短加工所需的時間。
圖5是齒輪加工步驟的框圖。首先，普通鋼被鍛造(步驟S1)。
然后，執行沖壓(步猓S2)、齒面加工(步驟S3)和淬火(步驟S4)， 然后是激光加工(步驟S5)。通過激光加工，鉆出通孔122。在激光加工 完成后，執行淬火后加工(步驟S6),
根據本發明第二實施例的動力傳遞裝置的制造方法是一種經由螺旋齒 輪10傳遞來自動力源的動力的動力傳遞裝置的制造方法，該螺旋齒輪10 包括從轂部11徑向向外延伸的盤部12。該制造方法包括以下步驟至少 淬火螺旋齒輪10;在淬火后通過激光加工在盤部12中鉆出狹縫狀通孔122; 以及在形成通孔122后在螺旋齒輪10上執行淬火后加工，
下面將說明根據本發明降低螺旋齒輪噪聲的效果。準備具有根據本發
明的狹縫狀通孔122的螺旋齒輪、具有非狹縫狀通孔的螺旋齒輪以及無通 孔的螺旋齒輪。圖6是具有非狹縫狀通孔122的螺旋齒輪的正視圖，圖7 是具有狹縫狀通孔122的螺旋齒輪的正視圖。這些螺旋齒輪的尺寸與無通 孔的螺旋齒輪的尺寸基本相同，不同點在于通孔122在徑向上的寬度。狹 縫狀通孔具有僅通過激光掃描而實現的寬度，與通過激光加工鉆出的通孔 122—致。在本實施例中，非狹縫狀通孔322和狹縫狀通孔122在徑向上 距離螺旋齒輪10的平面中心52mm。
基于這三種螺旋齒輪，檢查各種頻率下的噪聲產生水平。結果如圖8 中所示。在圖8中，頻率與總聲壓之間的關系對于無通孔的螺旋齒輪由實 線301表示，對于圖7的螺旋齒輪由虛線302表示，而對于如圖6中所示 的本發明螺旋齒輪由雙點劃線303表示。從圖8可以看出，根據本發明的 螺旋齒輪的總聲壓(雙點劃線303)低于對應于實線301的螺旋齒輪的總 聲壓。還可以看出，本發明的螺旋齒輪*表現出與對應于虛線302的具有孔
的例子同等的噪聲降低效果。 (第三實施例)
圖9是根據本發明第三實施例的螺旋齒輪的正視圖。參照圖9，根據 本發明第三實施例的螺旋齒輪10與第一實施例的螺旋齒輪的不同之處在 于通孔122為C形。通孔122形成為具有允許以一個筆畫封閉內部區域125 的構造.內部區域125與外部區域通過切割剩^MP 126相連。雖然切割剩 余部126設置在內部區域125的外周側，但切割剩余部126也可以設置在 內周側。此外，切割剩余部也可以設置在周向上的端部。
此外，雖然在第三實施例中設有三個切割剩余部126,但切割剩^Ml5 的數量不限于此。可以設置一個或多個切割剩余部126。
此外，各內部區域125不限于對稱形狀，可以設置多個形狀不對稱的 內部區域125。
特別地，通過淬火后的激光加工在盤部12上設置阻尼器構造，作為改 變螺旋齒輪的柔度和通過阻尼器引起的減振效果降低噪聲的構造。阻尼器 構造的內部區域125具有不同于螺旋齒輪10本體的固有頻率，以起到衰減
螺旋齒輪10的振動的作用。
圖IO是圖9中的切割剩余部的放大正視圖。參照圖10,切割剩余部 126是內部區域125和外部區域之間的邊界區域，具有允許內部區域125 獨立振動的強度水平。換句話說，如果切割剩余部126在周向上的寬度增 大，則內部區域125將穩固地與其它區域連接，使得由內部區域125產生 的阻尼器效果無法實現。此外，如果切割剩余部126過小，則切割剩余部 126的強度將不足，引起內部區域125脫落的可能性，
在本實施例中，減振效果可以通過由內部區域經由切割剩余部連接而 導致的阻尼器，加上鉆出完整通孔122 (改變齒輪的柔度)的效果實現。 (第四實施例)
圖ll是根據本發明第四實施例的動力傳遞裝置的截面圖。參照圖11, 作為根據本發明第四實施例的動力傳遞裝置的自動變速器200包括容納在 變速驅動橋箱201、變速驅動橋殼202和變速驅動橋后蓋203內的動力傳 遞組件。在變速驅動橋箱201內容納有輸入軸205。輸入軸205具有從變 矩器傳遞來的動力，以將該動力向自動變速器200傳遞。在變速驅動橋殼 202內容納有齒輪系。例如，行星齒輪212與太陽齒輪213和齒團214嚙 合。行星齒輪212、太陽齒輪213和齒圏214構成行星齒輪組。
在變速驅動橋殼202內容納有反向(counter)驅動齒輪206。反向驅 動齒輪206與反向從動齒輪207嚙合.傳遞至反向從動齒輪207的動力提 供給差速驅動小齒輪208。差速驅動小齒輪208與差速器的齒閨209嚙合，
在圖11所示的自動變速器200中，振動如箭頭501-506所示傳遞給殼 體或驅動軸。為了切斷這種振動傳遞，設置第一至笫三實施例中所示的狹 縫狀通孔。例如，通過在反向驅動齒輪206中形成通孔，由箭頭502所示 方向上的振動傳遞可被大幅地抑制。此外，通it^t反向從動齒輪207中形 成通孔，由箭頭503和504所示方向上的振動傳遞可被大幅地抑制。
此外，通過在齒圏209中形成通孔，由箭頭505和506所示方向上的 振動傳遞可被大幅地抑制。
另外，通過在行星齒輪架211中形成狹縫狀通孔，由箭頭501所示方
向上的振動傳遞可纟皮大幅地抑制。
圖12是從由圖ii中的箭頭xn所示方向觀察的行星齒輪架的正^L圖。
參照圖12，構成行星齒輪組的行星齒輪架211具有多個狹縫狀通孔222。 雖然在本實施例中通孔222在周向上設置在三個均勻間隔的位置上，但通 孔222的配置位置和數量不限于此。可以i殳置更多或更少的通孔222。
行星齒輪架211保持行星齒輪212，使得該行星齒輪可自轉且可公轉。 行星齒輪212在內周側與太陽齒輪213嚙合，在外周側與齒團214嚙合。 行星齒輪212與太陽齒輪213和齒閨214嚙合，通過旋轉力矩的傳遞在軸 向產生力。雖然該軸向力傳遞給行星齒輪架211,但軸向力的這種傳遞將 在行星齒輪架211上所設的狹縫狀通孔222處減小。結果，軸向上的振動 可被抑制。換句話說，動力傳遞機構是設置在車輛中的自動變速器100， 且旋轉部件是設置在自動變速器內的行星齒輪架211。
在第四實施例中，狹縫狀通孔設于配置在振動傳遞路徑上的組件中.
孔，該組件的振動特性可被改變以抑制振動的傳遞.例如，狹縫狀孔設置 在反向驅動齒輪軸承的支承區域、行星齒輪架等上。此外，狹縫狀可通過 激光束掃描而加工成.由于可以僅通過改變激光束的掃描而實現任意狹縫 狀，因而自由度較高。可以實現與所處部位相對應的最優構造。此外，與 鉆孔相比，即4吏對于空間受限制的組件也可以實現狹縫狀。
此外，在狹縫部分中可以嵌入能夠衰減振動的材料.例如，可以在狹 縫部分中嵌入諸如具有振動衰減效果的樹脂之類的材料，以積極地實現衰 減作用。
(第五實施例)
圖13是根據本發明第五實施例的螺旋齒輪的俯視圖.參照圖13，根 據本發明第五實施例的螺旋齒輪10在盤部12上設有多個通孔122作為狹 縫狀孔。在通孔122的兩端部形成有大致圓形的通孔135和136。每一通 孔135和136具有相等內徑Rl。狹縫狀通孔122位于距離中心的徑向長度 為R2的區域，并與通孔135和136 —起形成弧形。在狹縫狀通孔122的
兩端部設置通孔135和136的原因在于，為了避免應力集中需要角部具有 一定程度的半徑。雖然在本實施例中在通孔122的兩端部上設置通孔135 和136,但也可以在通孔122除兩端部外的中部設置另外的通孔。
下面將說明圖13中所示螺旋齒輪中通孔的制造方法。圖14是圖13 中所示通孔的制造步驟的框圖。參照圖14，首先形成通孔135。在該階段， 對盤部12進行激光加工，以對一個區域穿孔，使得通孔135的半徑為Rl (步驟S101)。
然后，在遠離通孔135的位置形成另一個通孔136.對盤部12進行激 光加工，以對一個區域穿孔，使得通孔136的半徑同樣為Rl (步驟S102).
最后，以4吏得通孔135和136連接的方式形成狹縫狀通孔122。當將 要形成狹縫狀通孔122時，激光焦點從通孔135移向通孔136，通過激光 形成通孔122。在此階段不需JH吏激光來回移動。聚焦的激光束僅需要從 通孔135向通孔136移動一次(步驟S103 )。
步驟S101至S103的順序是任意的。換句話說，不限于以圖14中步 驟SlOl、 S102和S103的順序執行的加工。步驟S101至S103中的任意一 個可以首先或最后執行.換句話說，除了圖14中所示的順序外，加工可以 按照步驟SIOI、 S103和S102的順序進行，按照步驟S102、 S101和S103 的順序進行，按照步驟S102、 S103和S101的順序進行，按照步驟S103、 S101和S102的順序進行，或按照步猓S103、 S102和S101的順序進行.
圖15是根據一個比較例子的螺旋齒輪的俯視圖.參照圖15，螺旋齒 輪10具有非狹縫狀孔322。非狹縫狀孔322的內周面1221和外周面1222 分別對應于彼此不同的半徑R3和R2。在孔322的兩端部設有通孔135和 136。由于該比較例子的螺旋齒輪10中沒有狹縫狀孔，半徑為R2的外周 面1222和半徑為R3的內周面1221必須單獨加工，導致制造步驟增加的 問題。
換句話說，作為根據第五實施例的動力傳遞裝置的螺旋齒輪10的制造 方法由在狹縫的一個端部形成通孔135的第一步驟、在狹縫的另一個端部 形成通孔136的第二步驟和將在第一步驟中形成的通孔135的中心區域作
為起點而將在第二步驟中形成的通孔136的中心區域作為終點的第三步驟 構成。該制造方法包括形成彼此間隔的通孔135和136的步驟，以及形成 弧形狹縫狀通孔122以連接通孔135和136的步驟。通孔122的狹縫狀不 限于弧形，也可以是直線形。此外，即使在采用彎曲形式時，半徑也不是 必須恒定的。
在另一個方法中，可以首先形成狹縫狀通孔122，然后在其兩端部形 成通孔135和136。
此外，可以形成通孔135和136之一，接著形成狹縫狀通孔122，然 后形成通孔135和136中的另一個。
上述本發明的實施例可以進行各種修改。采用本發明的動力傳遞機構 不限于自動變速器，也可以是手動變速器、無級變速器、差速器、動力分 配裝置或具有減速特征的輪轂裝置。
此外，本發明可應用于縱置式或橫置式發動機的動力傳遞機構。
應當理解，這里公開的實施例在各方面都是示例性而非限制性的。本 發明的范圍由權利要求的條款而不是由上述說明限定，且意圖包括處于該 范圍內的任何修改和與權利要求的條款等同的含義。
權利要求
1.一種動力傳遞裝置，所述動力傳遞裝置經由圍繞預定軸心旋轉的旋轉部件(10)傳遞來自動力源的動力，所述旋轉部件(10)包括從轂部(11)徑向向外延伸的盤部(12)，所述盤部(12)具有通過激光加工鉆出的狹縫狀孔部(122)。
2. 根據權利要求1所述的動力傳遞裝置，其中所述旋轉部件為齒輪 (10)。
3. 根據權利要求1所述的動力傳遞裝置，其中所述動力傳遞裝置為 設置在車輛中的變速器(200)，且所述旋轉部件為設置在所述變速器內的 旋轉部件(206， 207, 209， 211)。
4. 根據權利要求1所述的動力傳遞裝置，其中所述狹縫狀孔部(122) 為C形。
5. —種權利要求4所限定的動力傳遞裝置的制造方法，其中權利要 求4中所限定的C形的狹縫狀孔部通過第一步驟、第二步驟和笫三步驟而 構成，所述第一步驟為在所述狹縫的一端形成通孔(13S),所述第二步驟 為在所述狹縫的另一端形成通孔(136)，所述第三步驟為將在所述第一步 驟形成的所述通孔的中心區域作為起點而將在所述第二步驟形成的所述通 孔的中心區域作為終點形成狹縫(122).
6， 一種動力傳遞裝置的制造方法，所述動力傳遞裝置經由包括從轂 部徑向向外延伸的盤部的旋轉部件傳遞來自動力源的動力，所述制造方法 包括至少淬火旋轉部件(10)的步驟(S4);和在淬火后通過激光加工在 所述盤部(12)鉆出狹縫狀孔部(122)的步躁(S5)。
全文摘要
本發明涉及一種動力傳遞裝置及其制造方法，該動力傳遞裝置在加工時的變形能夠被抑制。作為旋轉部件的螺旋齒輪(10)具有從轂部(11)徑向向外延伸的盤部(12)，該盤部(12)設有作為通過激光加工形成的狹縫狀孔部的通孔(122)。
文檔編號F16H55/36GK101111698SQ20068000356
公開日2008年1月23日 申請日期2006年2月22日 優先權日2005年2月25日
發明者五島弘喜, 加藤直紀, 北條勝之, 宮坂賢治, 巖田茂嗣, 溝口洋, 西田勇一 申請人:豐田自動車株式會社