JP2006183824A - 遊星歯車機構およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 加速特性および減速特性を向上させることができる遊星歯車機構を提供する。
【解決手段】 遊星歯車機構１は、サンギア３０と、サンギア３０の外側に位置してサンギア３０と噛み合うピニオンギア２０と、ピニオンギア２０の外側に位置してピニオンギア２０に噛み合うリングギア４０とを備える。ピニオンギア２０は、その外周に複数の歯部２９１を有する。各々の歯部２９１は、互いに向かい合うように位置してサンギア３０およびリングギア４０の歯面と接触可能な第１および第２の歯面を含み、第１の歯面と基準面とのずれは、第２の歯面と基準面とのずれと異なる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、遊星歯車機構およびその製造方法に関し、特に、車両に搭載される遊星歯車機構およびその製造方法に関するものである。

従来、遊星歯車機構およびその製造方法は、たとえば特開平２−２７８０４４号公報（特許文献１）および特開平９−３２８９１号公報（特許文献２）に開示されている。
特開平２−２７８０４４号公報 特開平９−３２８９１号公報

特許文献１では、重心が中心からずれたピニオンギアが開示されている。特許文献２では、凸部とマーキングで位置決めをしたラビニオン型遊星歯車の組付け方法が開示されている。

しかしながら、上述のいずれの従来の技術においても、加速および減速時の必要な特性を満足することができないという問題があった。

そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、加速および減速時での異なる要求を満たすことが可能な遊星歯車機構およびその製造方法を提供することを目的とする。

この発明に従った遊星歯車機構は、サンギアと、サンギアの外側に位置してサンギアと噛み合うピニオンギアと、ピニオンギアの外側に位置してピニオンギアに噛み合うリングギアとを備えた遊星歯車機構であって、ピニオンギアは、その外周に複数の歯部を有し、各々の歯部は互いに向かい合うように位置してサンギアおよびリングギアの歯面と接触可能な第１および第２の歯面を含み、第１の歯面と基準面とのずれは、第２の歯面と基準面とのずれと異なる。

このように構成された遊星歯車では、第１の歯面と基準面とのずれは、第２の歯面と基準面とのずれと異なるため第１の歯面および第２の歯面の特性をそれぞれに設定することができる。その結果、第１の歯面を加速側または減速側の一方の歯面とし、第２の歯面を他方の歯面とすれば、加速特性および減速特性に応じた歯面を有する遊星歯車機構を提供することができる。

好ましくは、ピニオンギアは、ピニオンギアの長さを規定するようにスラスト方向に互いに距離を隔てて設けられた第１および第２の端面を有し、第１の端面と歯部の端面との距離は、第２の端面と歯部の端面との距離と異なる。この場合、第１の端面と歯部の端面との距離が第２の端面と歯部の端面との距離と異なるため、第１の端面および第２の端面を識別しやすくなり、正確にピニオンギアを組付けることが可能となる。

好ましくは、ピニオンギアの歯部は左右非対称形状であり、遊星歯車機構は、ピニオンギアを左右反対に組付けることを防止する逆組付け防止手段をさらに備える。この場合、逆組付け防止手段により、ピニオンギアの逆組みを防止することができる。

より好ましくは、遊星歯車機構はピニオンギアを保持するプラネタリキャリアをさらに備え、逆組付け防止手段は、プラネタリキャリアまたはピニオンギアに設けられた突起を含む。

この発明の１つの局面に従った遊星歯車機構の製造方法は、サンギアと、サンギアの外側に位置してサンギアと噛み合うピニオンギアと、ピニオンギアの外側に位置してピニオンギアに噛み合うリングギアと、ピニオンギアを保持するプラネタリキャリアとを備え、ピニオンギアは、その外周に複数の歯部を有し、各々の歯部は、互いに向かい合うように位置してサンギアおよびリングギアの歯面と接触可能な第１および第２の歯面を含み、第１の歯面と基準面とのずれは、第２の歯面と基準面とのずれと異なる遊星歯車機構の製造方法であって、プラネタリキャリアを治具に取付ける工程と、治具に取付けられたプラネタリキャリアにピニオンギアを組付ける工程とを備え、治具はピニオンギアが左右反対に組付けられることを防止する。

このように構成された遊星歯車機構の製造方法では、治具はピニオンギアが左右反対に組付けられることを防止するため、ピニオンギアの逆組みを防止することができる。

この発明の別の局面に従った遊星歯車機構の製造方法は、サンギアと、サンギアの外側に位置してサンギアと噛み合うピニオンギアと、ピニオンギアの外側に位置してピニオンギアに噛み合うリングギアと、ピニオンギアを保持するプラネタリキャリアとを備え、ピニオンギアは、その外周に複数の歯部を有し、各々の歯部は、互いに向かい合うように位置してサンギアおよびリングギアの歯面と接触可能な第１および第２の歯面を含み、第１の歯面と基準面とのずれは、第２の歯面と基準面とのずれと異なる遊星歯車機構の製造方法であって、プラネタリキャリアにピニオンギアを組付ける工程と、組付けられたピニオンギアの歯部側面と基準面との間の距離を測定して左右逆に組付けられているかどうかを判断する工程とを備える。

このように構成された遊星歯車機構の製造方法では、組付けられたピニオンギアの歯部端面と基準面との間の距離を測定して左右逆に組付けられているかどうかを判断するため、ピニオンギアの逆組みを防止することができる。

この発明に従えば、加速特性および減速特性に応じた特性を発揮することが可能な遊星歯車機構を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照番号を付し、その説明については繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従った遊星歯車機構の正面図である。図１を参照して、遊星歯車機構１は、中心に位置するサンギア３０と、サンギア３０の外周に設けられてサンギア３０と噛み合うピニオンギア２０と、ピニオンギア２０に噛み合うリングギア４０と、ピニオンギア２０を保持するプラネタリキャリア１０とを有する。

この発明に従った遊星歯車機構１は、自動変速機またはハイブリッド自動車の動力分割機構として用いられる。リングギア４０から動力を入力し、サンギア３０を固定し、プラネタリキャリア１０から出力をさせると、リングギア４０とプラネタリキャリア１０とは同一方向に回転する。プラネタリキャリア１０に動力を入力し、サンギア３０を固定し、リングギア４０から動力を出力すれば、リングギア４０とプラネタリキャリア１０とは同一方向に回転する。プラネタリキャリア１０を固定し、サンギア３０に動力を入力し、リングギア４０から動力を出力すると、入力と出力は逆回転となる。

このように、遊星歯車機構１では、リングギア４０、ピニオンギア２０およびサンギア３０のいずれか１つを固定し、他の２つの要素により動力の伝達を行なう。ピニオンギア２０は外周部に歯部２９１を有し、歯部２９１はリングギア４０の歯部４９１およびサンギア３０の歯部３９１と噛み合っている。ピニオンギア２０はプラネタリキャリア１０により保持され、プラネタリキャリア１０は第１キャリア１１、第２キャリア１２およびシャフト１３を有する。第１キャリア１１には、突起１４が設けられ、ピニオンギア２０の逆組みを防止することが可能である。

ピニオンギア２０はプラネタリキャリア１０が組付けられた状態で、矢印２９２で示す方向からスライドさせることでプラネタリキャリア１０内に入る。プラネタリキャリア１０内に入ったピニオンギア２０はピン形状のシャフト１３により位置決めされて回転可能にプラネタリキャリア１０に保持される。

図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図２を参照して、プラネタリキャリア１０は、板状の第１および第２キャリア１１，１２と、第１および第２キャリア１１，１２を接続するシャフト１３とを有する。シャフト１３によりピニオンギア２０が回転可能に保持されている。ピニオンギア２０と第１および第２キャリア１１，１２との間にはワッシャ１１１，１１２が配置されている。

ピニオンギア２０の外周には歯部２９１が設けられている。歯部２９１はスパイラルギアまたはスパーギアのいずれであってもよい。ピニオンギア２０の歯部２９１の端面は第１の端面２１および第２の端面２２から構成され、第１の端面２１および第２の端面２２の形状が異なる。第１の端面２１は突起１４に近い側に設けられ、突起１４と干渉しないように抉られた形状となる。

これに対して、第２の端面２２は突起１４から遠い側に配置される。ピニオンギア２０を左右逆に組付けた場合には、ピニオンギア２０を矢印２９２で示す方向からプラネタリキャリア１０へ挿入する際に突起１４と第２の端面２２とが接触する。これにより左右逆方向には組付けることができない構造とされている。突起１４の先端から第２キャリア１２までの距離、すなわち、キャリア窓幅はＡであり、ワッシャ１１１，１１２の板厚はＢであり、ピニオンギア２０の幅はＣである。これらの寸法は適宜変更することが可能である。

なお、図１では、５つのピニオンギア２０が配置される構造を示したが、これに限られるものではなく、さらに多いピニオンギアまたは少ないピニオンギアが配置されていてもよい。また、ピニオンギアとしてダブルピニオンギアを用いてもよい。

図３は、図２で示す第１端面を拡大した断面図である。図４は、図２で示す第２端面を拡大した断面図である。図３を参照して、歯部２９１の第１の端面２１はピニオンギア２０のスラスト面である。ピニオンギア２０の第１の端面２８１から歯部２９１の第１の端面２１までの距離はＤであり、すなわちピニオンギア２０の左端面の段差の寸法はＤである。

図４を参照して、歯部２９１の後ろ側の第２端面２２はスラスト面であり、第１端面２１と異なる形状とされる。ピニオンギア２０の端面２８２から歯部２９１の端面２までの距離はＥである。

突起１４の高さはＨである。上述の寸法ＡからＥと、Ｈとの間には以下の関係がある。

Ａ−Ｂ−Ｃ＋Ｅ＜Ｈ＜Ａ−Ｂ−Ｃ＋Ｄ
突起１４の位置は、ピニオンギア２０の回転時にピニオンギア２０と干渉しない場所とする。

図５は、ピニオンギアの断面図である。図６は、図５中の矢印ＶＩで示す方向から見たピニオンギアの正面図である。図７は、図５中の矢印ＶＩＩで示す方向から見たピニオンギアの背面図である。図５から図７を参照して、組付け作業者が左右の違いを瞬時に判別できるように図６で示す第１の端面２１にペイントを施してもよい。図６中のハッチングが付された部分がペイントが付された部分である。

図５で示すように円筒形状のピニオンギア２０では、第１の端面２１側の段差と、第２の端面２２側の段差との形状が異なる。一般的には、この形状の相違により、ピニオンギア２０の前後方向を認識することができるが、組付け作業者がこの段差を誤って認識する場合がある。このような誤操作を防止するために第１の端面にペイントを塗布する。なお、図７で示すように第２の端面２２側には何らペイントは塗布されていない。さらに、歯部２９１に溝２９５を設けてもよい。これにより歯部２９１に触れることでピニオンギア２０の前後を認識することができる。なお、溝２９５を設ける位置は歯部２９１の端部であることが好ましい。

図８は、図５中の矢印ＶＩＩＩで示す方向から見た歯部の平面図である。図８を参照して、１つの歯部２９１は歯先面２０１を有する。歯先面２０１の両側が加速側歯先線２０３および減速側歯先線２５３である。つまり、加速側歯先線２０３と減速側歯先線２５３との間で規定される領域が歯先面２０１である。加速側歯先線２０３および減速側歯先線２５３は、共に基準歯先線２１２からずれている。またこのずれ量は、加速側および減速側で異なる。

「加速側」とは、加速時に相手側の歯面と接触する側であり、「減速側」とは、減速時に相手側の歯面と接触する側をいう。加速側歯先線２０３と隣接するように加速側歯面２０９が位置しており、減速側歯先線２５３と隣接するように減速側歯面２５９が位置している。加速側歯面２０９と歯底面２０２との境界が加速側歯筋２０７であり、減速側歯面２５９と歯底面２０２との境界が減速側歯筋２５７である。加速側歯筋２０７および減速側歯筋２５７は、共に基準歯筋２１３からずれている。このずれ量は、加速側歯筋２０７側ではＢ１であり、減速側歯筋２５７ではＢ２である。すなわち、加速側歯筋２０７側の修正量はＢ１であり、減速側歯筋２５７の修正量はＢ２である。歯部２９１は、インボリュート歯車であり、基準歯先線２１２および基準歯筋２１３は、共にインボリュート歯車の歯先および歯筋である。これに対して、本発明では、加速側および減速側で歯先線および歯筋が基準線からずれている。このずれ量が加速側および減速側で異なる。

図９は、図８中のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図を含む斜視図である。図９において斜線を付した部分が断面である。図９を参照して、この実施の形態に従った歯部２９１では歯形が基準歯形からずれるように構成される。具体的には、基準歯形２１１に対して、加速側歯形２０５および減速側歯形２５５は、それぞれ、ずれ量Ａ１およびＡ２を有する。

ずれ量Ａ１は加速側における歯形修正量であり、ずれ量Ａ２は減速側における歯形修正量である。基準歯形２１１はインボリュート曲線を描いており、これに対して実歯形である加速側歯形２０５および減速側歯形２５５は所定量だけずれている。このずれの傾向が加速側と減速側で異なる。加速側と減速側では求められる特性が異なり、この各々の特性を満たすように、加速側と減速側における歯形および歯筋が異なるように設定される。

図２を参照して、ピニオンギア２０を逆組みした場合、すなわち加速側と減速側を反対に組付ける場合には、ピニオンギア２０の一部（第２の端面２２）が張り出して、この部分が突起１４と干渉する。このため、図１および図２で示すように矢印２９２で示す方向からピニオンギア２０をスライドさせてプラネタリキャリア１０に収納する場合に突起１４にピニオンギア２０が干渉してピニオンギア２０を挿入することができない。その結果組付けをすることができないように構成される。

すなわち、この発明に従った遊星歯車機構１は、サンギア３０と、サンギア３０の外側に位置してサンギア３０と噛み合うピニオンギア２０と、ピニオンギア２０の外側に位置してピニオンギア２０に噛み合うリングギア４０とを備える。ピニオンギア２０は、その外周に複数の歯部２９１を有する。各々の歯部２９１は、互いに向かい合うように位置してサンギア３０およびリングギア４０の歯面と接触可能な第１および第２の歯面としての加速側歯面２０９および減速側歯面２５９を含む。加速側歯面２０９と基準面２２１（インボリュート歯面）とのずれは、減速側歯面２５９と基準面２２１（インボリュート歯面）とのずれと異なる。このずれは、歯形のずれおよび歯筋のずれとして現れる。歯形のずれ量Ａ１およびＡ２は互いに異なる。また、歯筋のずれ量Ｂ１およびＢ２は互いに異なる。

ピニオンギア２０は図３および図４で示すようにスラスト方向の第１および第２の端面２８１，２８２を有する。第１の端面２８１と歯部２９１の端面２１との距離Ｄは第２の端面２８２と歯部２９１の端面２２との距離Ｅと異なる。

ピニオンギア２０の歯部２９１は、図８で示されるように左右非対称形状であり、ピニオンギア２０を左右反対に組付けることを防止する逆組付け防止手段としての突起１４をさらに備える。ピニオンギア２０を保持するプラネタリキャリア１０をさらに備え、突起１４はプラネタリキャリア１０またはピニオンギア２０に設けられる。

この発明に従った遊星歯車機構１の製造方法は、サンギア３０と、サンギア３０の外側に位置してサンギア３０と噛み合うピニオンギア２０と、ピニオンギア２０の外側に位置してピニオンギア２０に噛み合うリングギア４０と、ピニオンギア２０を保持するプラネタリキャリア１０とを備え、ピニオンギア２０はその外周に複数の歯部２９１を有し、各々の歯部２９１は、互いに向かい合うように位置してサンギアおよびリングギアの歯面と接触可能な第１および第２の歯面としての加速側歯面２０９および減速側歯面２５９を含み、加速側歯面２０９と基準面２２１とのずれは、減速側歯面２５９と基準面２２１とのずれと異なる遊星歯車機構１の製造方法である。

このような遊星歯車機構１では、ピニオンギア２０の加速側と減速側で異なる歯面仕様とするとともに、第１および第２の端面２８１，２８２と、歯部２９１の第１，２の端面２１，２２との段差が異なる。このピニオンギア２０を逆組付け時は、ピニオンギア２０を組付けできない逆組付け防止構造とされている。具体的には、プラネタリキャリア１０に突起１４を設け、誤った組付けを防止している。そのため、確実に加速および減速特性を発揮することができる遊星歯車機構１を提供することができる。

（実施の形態２）
図１０は、この発明の実施の形態２に従った遊星歯車機構の製造方法を示す図である。図１０を参照して、この発明の実施の形態２に従った遊星歯車機構１は実施の形態１に従った遊星歯車機構１と同様に構成され、治具５００によりピニオンギア２０が組付けられる。すなわち、ピニオンギア２０をプラネタリキャリア１０に組付ける際に治具５００を用いる。治具５００の先端部５１０はプラネタリキャリア１０内部へ突出する。図１１で示すように正しく組付けた場合には先端部５１０とピニオンギア２０とが干渉しない。これに対して左右反対に組付けた場合には、図１１中の一点鎖線で示すようにピニオンギア２０の一部分が突出して先端部５１０と干渉する。これにより組付けができなくなる。

すなわち、この発明の実施の形態２に従った遊星歯車機構の製造方法ではプラネタリキャリア１０に突起を設けることなく組付け治具にて逆組みを防止できる。プラネタリキャリア１０の固定用の治具５００の一部分を突出させて、突出部としての先端部５１０により逆組みを防止する。第１キャリア１１の厚みをＦ、突出部の長さをＧとすれば、以下の関係が成り立つ。

Ｆ＋Ａ−Ｂ−Ｃ＋Ｅ＜Ｇ＜Ｆ＋Ａ−Ｂ−Ｃ＋Ｄ
すなわち、この発明の実施の形態２に従ったプラネタリキャリアの製造方法は、実施の形態１と同様のピニオンギア２０を有するプラネタリキャリアの製造方法であって、プラネタリキャリア１０を治具５００に取付ける工程と、治具５００に取付けられたプラネタリキャリア１０にピニオンギア２０を組付ける工程とを備える。治具５００は、ピニオンギア２０が左右反対に組付けられることを防止する先端部５１０を有する。

このように構成された遊星歯車機構の製造方法では、治具５００の先端部５１０は、逆組みされた場合にピニオンギアと干渉し組付けが不可能とする。これにより逆組みを防止することができる。

（実施の形態３）
図１１は、この発明の実施の形態３に従った遊星歯車機構の製造方法を示す断面図である。図１１を参照して、実施の形態３では基準面１１ａを基準として端面２２の位置を測定しこの測定値が規定の範囲内であるかどうかを判断することで逆組みがなされるかどうかを特定する。正しくピニオンギア２０がプラネタリキャリア１０に組付けられた場合、測定値Ｊは以下の範囲となる。

Ｂ＋Ｃ−Ｄ＜Ｊ≦Ｂ＋Ｃ−Ｅ
上記範囲中に測定値Ｊがなければ逆組みがされたこととなる。このように測定をすることでピニオンギア２０の組付け後、プラネタリキャリア１０の基準面１１ａからピニオン歯端面の高さを測定し、逆組みされた部品の流出の防止を図る。

すなわち、実施の形態３に従った遊星歯車機構の製造方法は、実施の形態１と同様のピニオンギアを有するプラネタリキャリアの製造方法であってプラネタリキャリア１０にピニオンギアを組付ける工程と、組付けられたピニオンギアの歯部端面と基準面との間の距離を測定して左右逆に組付けられているかどうかを判断する工程とを備える。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形することが可能である。

まず、本発明を適用する分野としては、車両だけでなく、車両以外で用いられる変速機に本発明を用いてもよい。

さらに、遊星歯車機構は、自動車に搭載されるものだけではなく、二輪車などに搭載されてもよい。

また、歯部の形状としてインボリュート歯車を示したが、これに限られずサイクロイド歯車、円弧歯車などを本発明に適用してもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明に従えば、たとえば車両に搭載される遊星歯車機構の分野で適用することができる。

この発明の実施の形態１に従った遊星歯車機構の正面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 図２で示す第１端面を拡大した断面図である。 図２で示す第２端面を拡大した断面図である。 ピニオンギアの断面図である。 図５中の矢印ＶＩで示す方向から見たピニオンギアの正面図である。 図５中の矢印ＶＩＩで示す方向から見たピニオンギアの背面図である。 図５中の矢印ＶＩＩＩで示す方向から見たピニオンギアの平面図である。 図８中のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面を含む斜視図である。 この発明の実施の形態２に従った遊星歯車機構の製造方法を示す断面図である。 この発明の実施の形態３に従った遊星歯車機構の製造方法を示す断面図である。

符号の説明

１ 遊星歯車機構、１０ プラネタリキャリア、１１ 第１キャリア、１２ 第２キャリア、１３ シャフト、１４ 突起、２０ ピニオンギア、３０ サンギア、４０ リングギア。

Claims (6)

1. サンギアと、
   前記サンギアの外側に位置して前記サンギアと噛み合うピニオンギアと、
   前記ピニオンギアの外側に位置して前記ピニオンギアに噛み合うリングギアとを備えた遊星歯車機構であって、
   前記ピニオンギアは、その外周に複数の歯部を有し、
   各々の前記歯部は、互いに向かい合うように位置して前記サンギアおよびリングギアの歯面と接触可能な第１および第２の歯面を含み、
   前記第１の歯面と基準面とのずれは、前記第２の歯面と基準面とのずれと異なる、遊星歯車機構。
2. 前記ピニオンギアは、スラスト方向の第１および第２の端面を有し、前記第１の端面と前記歯部の端面との間の距離は、前記第２の歯面と前記歯部の端面との距離と異なる、請求項１に記載の遊星歯車機構。
3. 前記ピニオンギアの歯部は、左右非対称形状であり、前記ピニオンギアを左右反対に組付けることを防止する逆組付け防止手段をさらに備えた、請求項１または２に記載の遊星歯車機構。
4. 前記ピニオンギアを保持するプラネタリキャリアをさらに備え、前記逆組付け防止手段は、前記プラネタリキャリアまたは前記ピニオンギアに設けられた突起を含む、請求項３に記載の遊星歯車機構。
5. サンギアと、
   前記サンギアの外側に位置して前記サンギアと噛み合うピニオンギアと、
   前記ピニオンギアの外側に位置して前記ピニオンギアに噛み合うリングギアと、
   前記ピニオンギアを保持するプラネタリキャリアとを備え、
   前記ピニオンギアは、その外周に複数の歯部を有し、各々の歯部は、互いに向かい合うように位置して前記サンギアおよびリングギアの歯面と接触可能な第１および第２の歯面を含み、前記第１の歯面と基準面とのずれは、前記第２の歯面と基準面とのずれと異なる、遊星歯車機構の製造方法であって、
   前記プラネタリキャリアを治具に取付ける工程と、
   前記治具に取付けられたプラネタリキャリアにピニオンギアを組付ける工程とを備え、
   前記治具はピニオンギアが左右反対に組付けられることを防止する、遊星歯車機構の製造方法。
6. サンギアと、
   前記サンギアの外側に位置して前記サンギアと噛み合うピニオンギアと、
   前記ピニオンギアの外側に位置して前記ピニオンギアに噛み合うリングギアと、
   前記ピニオンギアを保持するプラネタリキャリアとを備え、
   前記ピニオンギアは、その外周に複数の歯部を有し、各々の歯部は、互いに向かい合うように位置して前記サンギアおよびリングギアの歯面と接触可能な第１および第２の歯面を含み、前記第１の歯面と基準面とのずれは、前記第２の歯面と基準面とのずれと異なる、遊星歯車機構の製造方法であって、
   前記プラネタリキャリアに前記ピニオンギアを組付ける工程と、
   組付けられた前記ピニオンギアの歯部の側面と基準面との間の距離を測定して左右逆に組付けられているかどうかを判断する工程とを備えた、遊星歯車機構の製造方法。

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