JP2001108027A - プラネタリキャリア - Google Patents
プラネタリキャリアInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
- F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H57/00—General details of gearing
- F16H57/08—General details of gearing of gearings with members having orbital motion
- F16H57/082—Planet carriers
Abstract
わせ支持するプラネタリギヤセットのキャリアの剛性を
向上させ、プラネタリギヤの耐久性を向上させる。 【解決手段】 プラネタリキャリアは、複数のショート
ピニオンP1とロングピニオンP2を支持する。各ショ
ートピニオンとロングピニオンの一端を支持する第1の
支持壁11と、各ショートピニオンの他端を支持する第
2の支持壁21と、各ロングピニオンの他端を支持する
第3の支持壁22について、第1の支持壁と第2の支持
壁を第1の連結壁23で連結し、第2の支持壁と第3の
支持壁を各ロングピニオンを径方向に挟んで対を成す第
2の連結壁24で連結し、キャリア中心軸に関して各ロ
ングピニオンの径方向内・外周側のいずれか一方で第2
の連結壁を第3の連結壁25で相互に連結した。
Description
アに関し、特に、ショートピニオンとロングピニオンを
備えるプラネタリギヤセットのキャリアの剛性を向上さ
せる技術に関する。
ヤにおいて、各ギヤの歯は、噛合いの進行が連続して円
滑に行われるようにはす歯とされることが多い。このよ
うに噛合歯をはす歯とすると、ピニオンを支持するキャ
リアには噛合いの反力による捩じりモーメントが作用す
る。したがって、プラネタリキャリアの剛性が低いと、
キャリアの変形によりギヤのかみ合いが適正に行われな
くなるので、ギヤの耐久性の低下、ギヤノイズの発生等
の問題が生じる。通常のシンプルプラネタリギヤの場合
には、ピニオンを支持するキャリアの支持スパンが短い
ため、こうした捩じり力に対するプラネタリキャリアの
剛性の確保は比較的容易であるが、ラビニョタイプのプ
ラネタリギヤのように、ピニオンの軸長が長くなり、し
かもピニオンの数(通常3〜5セットで6〜10個)が
多くなると、キャリアの両端を軸方向に繋ぐブリッジ部
材を通すスペースが著しく制約されるため、捩じり剛性
を確保するに足る部材断面積の確保が難しくなる。
いて、キャリアの剛性を確保するに有効と考えられる従
来技術として、特許第2852816号公報に開示の技
術がある。この技術では、外周にフランジ部を有するカ
ップ状の第2支持部材にカップ状の第1支持部材を2階
建状に溶接連結したキャリア構造が採られており、第1
支持部材の基壁が両ピニオンの一方の支持部とされ、第
2支持部材の基壁がショートピニオンの他方の支持部と
され、第2支持部材の周壁を部分的に内側に切り起こし
てロングピニオンの他方の支持部が形成されており、第
1支持部材の周壁を部分的に切除して、ロングピニオン
の外周がリングギヤとの噛合いのためにキャリアの外周
側に露出させられている。
ョプラネタリキャリアは、カップ状の両支持部材を連結
した構成であり、キャリアが全体としてボックス形の構
造となるため、剛性の確保に有効と考えられる。しかし
ながら、ロングピニオンの支持部は、周壁部を切起した
舌片状部であるため、その構造上、舌片状部はその一端
側のみをフランジ部に支持された片持構造である。その
ため、ロングピニオンの支持剛性が低いと推測され、高
容量のプラネタリギヤセットには必ずしも適しないとい
える。
てロングピニオンを露出させ、それによりかみ合いを確
保する構成は、ピニオン径が小さい場合には採用可能の
ものであるが、特に、高出力、高回転化に合わせて、プ
ラネタリギヤセットの容量、耐久性を確保するために、
ピニオンギヤ径を大径化すると、第1支持部材の周壁の
切除部分を大きくする必要があり、キャリアの剛性確保
が難しくなる。また、キャリアの剛性確保のため、キャ
リアの外径を大きくすることも考えられるが、その場
合、プラネタリギヤセットが全体に大型化し、軽量、コ
ンパクト化を阻害することになる。
りなく、ショートピニオンとロングピニオンを組み合わ
せ支持するプラネタリギヤセットのキャリアの剛性を向
上させ、それによりプラネタリギヤの耐久性を向上させ
ることができるピニオンキャリアを提供することを目的
とする。
め、本発明は、複数のショートピニオンと複数のロング
ピニオンを支持するプラネタリキャリアにおいて、各シ
ョートピニオンとロングピニオンの一端を支持する第1
の支持壁と、各ショートピニオンの他端を支持する第2
の支持壁と、各ロングピニオンの他端を支持する第3の
支持壁と、第1の支持壁と第2の支持壁を連結する第1
の連結壁と、各ロングピニオンを径方向に挟んで対を成
し、第2の支持壁と第3の支持壁を連結する第2の連結
壁と、キャリア中心軸に関して各ロングピニオンの径方
向内・外周側のいずれか一方で前記対を成す第2の連結
壁を相互に連結する第3の連結壁とを有することを特徴
とする。
持壁から第3の支持壁方向に延び、前記第3の連結壁に
連結され、該第3の連結壁と協働して連続する環状壁を
構成する第4の連結壁が設けられた構成とするのが有効
である。
4の連結壁で構成される環状壁は、キャリアの外周壁を
構成し、該外周壁の外周面にスプラインが形成された構
成を採ることができる。
持壁の内周部に連結し、かつ前記第2の連結壁を相互に
連結する第5の連結壁が設けられた構成とするのが有効
である。
結壁は、ショートピニオンの外周面と、ロングピニオン
の外周面と、自身の外周面とで囲まれる空間をほぼ満た
す壁を構成するものとするのが有効である。
は、それぞれ他の回転部材への支持部を有する構成とす
るのも有効である。
第2の支持壁と第3の支持壁を第2、第3の連結壁でロ
ングピニオンの周囲の大部分を取り巻くように連結した
ボックス構造となるため、第2の支持壁から第3の支持
壁までの剛性を向上させることができる。また、第2の
支持壁については、隣合うショートピニオンの間にロン
グピニオンを通すための欠如部分を設けることを必須と
するため剛性の保持が一般に難しいのに対して、その欠
如部分に沿う第2、第3の連結壁で第2の支持壁を第3
の支持壁に連結した構成により、欠如部分を第2、第3
の連結壁と第3の支持壁からなるボックス構造で連結し
た構成となるため、第2の支持壁の剛性も向上する。こ
のようにして第2の支持壁と第3の支持壁との間の剛性
を向上させることで、第1の支持壁と第2の支持壁を連
結するブリッジ部としての第1の連結壁による支持スパ
ンを、実質的にショートピニオンの軸長まで短縮するこ
とができるので、キャリア全体としての剛性も向上す
る。
結壁と第4の連結壁を連結し、周方向に一体の環状壁を
構成したため、第2の支持壁から第3の支持壁までの剛
性を更に向上させることができ、それによりキャリア全
体の剛性も向上する。また、第4の連結壁より内径側の
部分のうち、ロングピニオンの支持部以外を空間にする
ことができるので、キャリアの強度向上を図りながら、
軽量化も達成できる。
結壁と第4の連結壁の外周面にスプラインを設けること
で、キャリアの剛性向上のために連続させたこれらの壁
をクラッチ又はブレーキのハブとして兼用することがで
きるため、部材の共通化による変速機構の軽量、コンパ
クト化も可能となる。
結壁を設けることによって、ショートピニオンの他端を
支持する第2の支持壁と、ロングピニオンを他端を支持
する第3の支持壁とを連結する第2の連結壁を内周側で
も連結した構造となるので、キャリアの剛性が更に向上
する。
ピニオンとロングピニオンの間の制約された空間を最大
限に利用して第1の連結壁の断面積を確保することがで
きるため、第1の支持壁と第2の支持壁とを連結するブ
リッジ部としての第1の連結壁の剛性を高めることがで
き、それによりキャリア全体としての剛性を向上させる
ことができる。また、この構成により、ピニオン径が大
きい場合でも第1の連結壁の断面積の確保が隣合うピニ
オンの間の空間を利用して可能となるため、剛性向上の
ためキャリアを大径化する必要がなくなる。
持壁と第3の支持壁への支持部の形成により、両支持壁
の剛性を更に向上させながら、キャリアの支持剛性を向
上させることができる。
参照して説明する。図1は本発明を適用したプラネタリ
キャリアを分解した斜視図で示し、図2は該キャリアを
図1に対して背面方向から見た組立て状態で示す。この
形態においてショートピニオンP1とロングピニオンP
2は、図1に示すようにそれぞれ3個ずつとされてい
る。なお、両ピニオンの外周面には、はす歯が形成され
ているが、その図示は省略されている。また、ショート
ピニオンP1に噛合する小径サンギヤ、ロングピニオン
P2に噛合する大径サンギヤとリングギヤの図示も省略
されている。
ンP1とロングピニオンP2の一端を支持する径方向壁
からなる第1の支持壁11と、各ショートピニオンP1
の他端を支持する同じく径方向壁からなる第2の支持壁
21と、各ロングピニオンP2の他端を支持する径方向
壁からなる第3の支持壁22と、第1の支持壁11と第
2の支持壁21を軸方向に連結する第1の連結壁23
と、各ロングピニオンP2を径方向に挟んで対を成し、
第2の支持壁21と第3の支持壁22を軸方向に連結す
る第2の連結壁24と、キャリア中心軸に関して各ロン
グピニオンP2の径方向外周側で前記対を成す第2の連
結壁24の外端を周方向に相互に連結する第3の連結壁
25とを有する構成とされている。
持壁21から第3の支持壁22方向に延び、幅方向の両
端を第3の連結壁25に連結され、該第3の連結壁25
と協働して連続する環状壁を構成する第4の連結壁26
が設けられている。すなわち、第3の連結壁25と第4
の連結壁26は、キャリアの周方向に交互に連結されて
円筒状の環状壁を構成している。
結壁26で構成される環状の連結壁は、キャリアの連続
した外周壁を構成することから、この実施形態では、こ
の外周壁を、キャリアを変速機ケース等に固定するブレ
ーキ又はキャリアを他の変速部材に連結するクラッチの
ハブとして利用すべく、外周壁の外周面に、多板ブレー
キ又は多板クラッチの摩擦材を支持する全周50歯程度
のスプライン29(図にその一部分のみを具体的形状で
示す)が形成されている。
内周部に直交するように連結し、かつ第2の連結壁24
の径方向内側の端部を相互に周方向に連結する第5の連
結壁27が設けられている。
保すべく、ショートピニオンP1の外周面と、ロングピ
ニオンP2の外周面と、自身の外周面とで囲まれる空間
をほぼ満たす壁を構成している。具体的には、第1の連
結壁23は、軸方向に延びる3つの面を持ち、それらの
中の第1の面は、第2の連結壁24の面の延長とされ、
第2の面は、ショートピニオンP1の外周面に沿う凹状
の部分円筒面とされ、第3の面は、キャリアの外周面に
沿う凸状の部分円筒面とされ、全体として三角柱状に構
成されている。
の支持壁11と第3の支持壁22は、それぞれ他の回転
部材への支持部12,28を有する。具体的には、これ
らの支持部12,28は、両支持壁11,22からキャ
リア軸方向に延び出すボス部とされている。
場合、プラネタリキャリアは、本体2とカバー1とで構
成されている。そして本発明の思想が、カバー1を第1
の支持壁11とし、本体2を他の全ての壁として適用さ
れている。
は、中心孔10を有する円板状とされ、中心孔10の径
を内径とするボス部12が、例えば変速機の入力軸とさ
れる他の回転部材への支持部として板面の一方側に張り
出した構成とされている。カバー1の内外径の概ね中間
径部には、各ショートピニオンP1のピニオン軸S1
(図1に中心線のみを示す)を支持する3個の小径の孔
13と、各ロングピニオンP2のピニオン軸S2(図に
中心線のみを示す)を支持する3個の大径の孔14が形
成され、中心孔10から見て大径の孔14の外側に位置
する支持壁11の周面3箇所は、他の周面に対して拡径
されている。これら拡径部と他の周面との間の段差の一
側は、本体2に対するカバー1の周方向位置決めとして
機能する。
全体として環状のボックス部と、ボックス部の外径側か
ら軸方向一方側に延び出した3本のブリッジ部と、ボッ
クス部の内径側からブリッジ部とは反対方向に張り出す
ボス部28が、例えば大径サンギヤの軸部からなる他の
回転部材への支持部として、ブリッジ部とは反対方向に
第3の支持壁22から張り出した構成とされている。ボ
ックス部は、第2の支持壁21を底壁として、外周側を
第4の連結壁26、内周側を第5の連結壁27、径方向
両側を第2の連結壁24で囲われた扇形のボックス構造
と、第3の支持壁22を底壁とし、外周側を第3の連結
壁25、径方向両側を第2の連結壁24で囲われたU字
上のボックス構造とされ、第2の連結壁24を共通の壁
として、両ボックス構造が周方向に交互に逆向きに並ん
だ構造とされている。そして、3本のブリッジ部23
は、底壁を第2の支持壁21とするボックス構造の底壁
から軸方向に張り出した構成とされ、その先端の外周側
に円弧状のフランジが延設されている。これらのフラン
ジは、カバー1の径方向位置決めとして機能する。各ボ
ックス構造の底壁における内外径の概ね中間径部には、
各ショートピニオンP1のピニオン軸S1を支持する3
個の小径の孔30と、各ロングピニオンP2のピニオン
軸S2を支持する3個の大径の孔31が形成されてい
る。
は、本体2のブリッジ部の端面をカバー1の板面に当接
させてボルト締め等で相互に固定され、必要に応じて溶
接等で強固に一体化されて、先に説明した各壁が連結さ
れた図2の示すようなピニオンキャリアを構成する。
の捩じり力が作用した場合のプラネタリキャリアの変形
をモデルによりシミュレートして、100倍に拡大して
示す。図上でブリッジ部としての第1の連結壁23の変
形挙動をみると、第1の連結壁23の剛性を高めた結
果、それ自体の変形はほとんど生じずに、キャリア中心
軸に対する捩じれ方向への傾き変位が生じ、その力が両
端の第1の支持壁11と第2の支持壁21に伝達され、
板状のカバー1と本体2にキャリア軸周回方向の波状の
変形が生じることが解わかる。したがって、このように
第1の連結壁23の剛性が高い場合、それが連結された
少なくも一方の支持壁の剛性を高めれば、両支持壁1
1,21の波打ち変形を小さくすることができるのが解
かる。本形態では、一方の支持部を構成する第2の支持
壁21の剛性を第3の支持壁22との協働、要すれば本
体1のボックス構造による補強で向上させることで、そ
の波打ち変形を小さくし、それにより第1の連結壁23
の倒れを小さくし、その結果として、強度保持が困難な
カバー1の波打ち変形を小さくしている。ちなみに、カ
バー1の板厚を種々変更して変形をみた場合、板厚の変
化が変形に与える影響が小さいことが検証されている。
このことは、逆にいえば、本体2の剛性を高めること
で、カバー1の板厚を薄くすることができることを意味
する。
ア構造によれば、各ロングピニオンの貫通空間を設ける
ことで強度の保持が困難な第2の支持壁21のロングピ
ニオン貫通部が、連続する第2及び第3の連結壁24,
25で第3の支持壁に連結補強された構造となり、しか
も外周側と内周側を第4の連結壁と第5の連結壁で補強
された構造となるため、第2の支持壁21は、その背後
を完全なボックス構造で補強された形態となる。したが
って、第2の支持壁は、それに必須の各ロングピニオン
の貫通空間を設けたにも拘わらず、極めて剛性強度の高
いものとなる。
ングピニオンPの支持に必要な部分のみが径方向に延び
る壁として設けられているにも拘わらず、上記各部分が
前記第2の支持壁21を補強するボックス構造により相
互に連結補強された構造となるため、第3の支持壁22
の剛性も極めて高いものとなる。
21,22の剛性が向上するため、両者を実質上一体の
中実体に匹敵する強度のものとすることができる結果、
第1の支持壁11と第2の支持壁21を連結するブリッ
ジ部としての第1の連結壁23による支持スパンを、実
質的にショートピニオンP1の軸長まで短縮することが
できる。しかも、第1の連結壁23は、その断面積の確
保により十分な強度が確保されるため、それによる支持
スパンが上記のように短いことと相まって、捩じりに対
する傾きが小さくなり、結果として板状の第1の支持壁
11の変形も小さくなる。このようにして、全体として
剛性強度の高いピニオンキャリアが実現される。
ンギヤに噛合する場合について説明したが、ロングピニ
オンP2がリングギヤ噛合とされる場合、第3の連結壁
25は、キャリア中心軸に関してロングピニオンP2の
径方向内周側で、対を成す第2の連結壁24を相互に連
結する構成とすることもできる。
分解斜視図である。
らみた斜視図である。
化して示す解析図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 複数のショートピニオンと複数のロング
ピニオンを支持するプラネタリキャリアにおいて、 各ショートピニオンとロングピニオンの一端を支持する
第1の支持壁と、 各ショートピニオンの他端を支持する第2の支持壁と、 各ロングピニオンの他端を支持する第3の支持壁と、 第1の支持壁と第2の支持壁を連結する第1の連結壁
と、 各ロングピニオンを径方向に挟んで対を成し、第2の支
持壁と第3の支持壁を連結する第2の連結壁と、 キャリア中心軸に関して各ロングピニオンの径方向内・
外周側のいずれか一方で前記対を成す第2の連結壁を相
互に連結する第3の連結壁とを有することを特徴とする
プラネタリキャリア。 - 【請求項2】 前記第2の支持壁から第3の支持壁方向
に延び、前記第3の連結壁に連結され、該第3の連結壁
と協働して連続する環状壁を構成する第4の連結壁が設
けられた、請求項1記載のプラネタリキャリア。 - 【請求項3】 前記第3の連結壁と第4の連結壁で構成
される環状壁は、キャリアの外周壁を構成し、該外周壁
の外周面にスプラインが形成された、請求項2記載のプ
ラネタリキャリア。 - 【請求項4】 前記第2の支持壁の内周部に連結し、か
つ前記第2の連結壁を相互に連結する第5の連結壁が設
けられた、請求項2又は3記載のプラネタリキャリア。 - 【請求項5】 前記第1の連結壁は、ショートピニオン
の外周面と、ロングピニオンの外周面と、自身の外周面
とで囲まれる空間をほぼ満たす壁を構成する、請求項1
〜4のいずれか1項記載のプラネタリキャリア。 - 【請求項6】 前記第1の支持壁と第3の支持壁は、そ
れぞれ他の回転部材への支持部を有する、請求項1〜5
のいずれか1項記載のプラネタリキャリア。
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