JP2011214656A - 遊星歯車機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 遊星歯車機構が伝達可能な駆動力を低下させることなく、各ピニオンギヤの荷重分担量を均一化して駆動力の伝達効率および耐久性の向上を図る。
【解決手段】 遊星歯車機構Ｐのピニオンシャフト１５を支持するキャリヤ１４のピニオンシャフト支持孔２０ａの周囲の少なくとも一部に撓み変形可能なスリット２０ｃを設けたので、ピニオンギヤ１６がサンギヤ１２およびリングギヤ１３から受ける噛合反力の合力がピニオンシャフト１５を介してキャリヤ１４に作用したときに、前記スリット２０ｃが変形してピニオンシャフト１５の位置を変化させることで、各ピニオンギヤ１６がサンギヤ１２およびリングギヤ１３から受ける噛合反力を均一化して動力伝達効率を高めるとともに、ピニオンギヤ１６の一部に負荷が偏ることを抑制して耐久性を高めることができる。しかもキャリヤ１４全体としての剛性は高く保たれるので、遊星歯車機構Ｐが伝達可能な駆動力が減少することはない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、サンギヤと、リングギヤと、前記サンギヤおよび前記リングギヤに噛合するピニオンギヤと、前記ピニオンギヤを支持するピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフトを支持するキャリヤとを備える遊星歯車機構に関する。

サンギヤを入力要素とし、キャリヤを出力要素とし、リングギヤを固定要素とした遊星歯車機構において、サンギヤ、キャリヤおよびリングギヤのうちの一つの要素、あるいは二つの要素を径方向に移動可能にフローティング支持し、各ギヤの噛合反力によってサンギヤ、キャリヤまたはリングギヤをセンタリングさせ、またリングギヤの円環部の厚さをできるだけ薄くするなどして剛性を低下させ、ピニオンギヤから受ける噛合反力でリングギヤを弾性変形させることで、各ピニオンギヤの荷重分担量を均一化して動力伝達効率の向上を図るものが、下記特許文献１により公知である。

特開昭５９−２２１４６３号公報

ところで上記従来のものは、リングギヤをフローティング支持したことによるセンタリング量には遊星歯車機構の構造の幾何学的諸元により決まる限界があり、またリングギヤの低剛性化による弾性変形量にも強度上の限界があるため、各ピニオンギヤの荷重分担量を充分に均一化できないという問題があった。

そこで、キャリヤ全体の剛性を低下させることで、キャリヤの変形によるピニオンシャフト支持部の移動量を増加させて各ピニオンギヤの荷重分担量を均一化することが考えられるが、このようにするとキャリヤの剛性が不足して遊星歯車機構が充分な駆動力を伝達できなくなる可能性がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、遊星歯車機構が伝達可能な駆動力を低下させることなく、各ピニオンギヤの荷重分担量を均一化して駆動力の伝達効率および耐久性の向上を図ることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、サンギヤと、リングギヤと、前記サンギヤおよび前記リングギヤに噛合するピニオンギヤと、前記ピニオンギヤを支持するピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフトを支持するキャリヤとを備える遊星歯車機構において、前記キャリヤのピニオンシャフト支持孔の周囲の少なくとも一部に撓み変形可能な剛性低減部を設けたことを特徴とする遊星歯車機構が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記キャリヤの前記剛性低減部は、前記ピニオンギヤが前記サンギヤおよび前記リングギヤから受ける噛合反力の合力が前記ピニオンシャフトから前記キャリヤに伝達される位置に設けられることを特徴とする遊星歯車機構が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記剛性低減部は、前記キャリヤの前記ピニオンシャフト支持孔の一部に臨むように形成されたスリットであることを特徴とする遊星歯車機構が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記剛性低減部は、前記キャリヤの前記ピニオンシャフト支持孔の一部に臨むように配置された、該キャリヤの材質よりも低剛性の低剛性部材であることを特徴とする遊星歯車機構が提案される。

尚、実施の形態のスリット１８ｃ，２０ｃおよび低剛性部材２４は本発明の剛性低減部に対応する。

請求項１の構成によれば、遊星歯車機構のピニオンシャフトを支持するキャリヤのピニオンシャフト支持孔の周囲の少なくとも一部に撓み変形可能な剛性低減部を設けたので、ピニオンギヤがサンギヤおよびリングギヤから受ける噛合反力の合力がピニオンシャフトを介してキャリヤに作用したときに、前記剛性低減部が変形してピニオンシャフトの位置を変化させることで、各ピニオンギヤがサンギヤおよびリングギヤから受ける噛合反力を均一化して動力伝達効率を高めるとともに、一部のピニオンギヤに負荷が偏ることを抑制して耐久性を高めることができる。しかもキャリヤ全体としての剛性は高く保たれるので、遊星歯車機構が伝達可能な駆動力が減少することはない。

また請求項２の構成によれば、ピニオンギヤがサンギヤおよびリングギヤから受ける噛合反力の合力がピニオンシャフトからキャリヤに伝達される位置にキャリヤの剛性低減部を設けたので、ピニオンシャフトの位置を効率的に調整して各ピニオンギヤの噛合反力をより一層均一化することができる。

また請求項３の構成によれば、キャリヤのピニオンシャフト支持孔の一部に臨むように形成されたスリットで剛性低減部を構成したので、簡単な構造で各ピニオンギヤの噛合反力を均一化することができる。

また請求項４の構成によれば、キャリヤのピニオンシャフト支持孔の一部に臨むように配置された低剛性部材で剛性低減部を構成したので、簡単な構造で各ピニオンギヤの噛合反力を均一化することができる。

遊星歯車機構の斜視図。（第１の実施の形態） 図１の２−２線断面図。（第１の実施の形態） 図１の３−３線断面図。（第１の実施の形態） 遊星歯車機構の斜視図。（第２の実施の形態） 図４の５−５線断面図。（第２の実施の形態）

以下、図１〜図３に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。

図１〜図３に示すように、シングルピニオン型の遊星歯車機構Ｐは、回転軸１１にスプライン結合されたサンギヤ１２と、サンギヤ１２の外周を囲むように同軸に配置された円環状のリングギヤ１３と、回転軸１１に回転自在に支持されたキャリヤ１４と、キャリヤ１４に９０°間隔で支持された４本のピニオンシャフト１５…と、４本のピニオンシャフト１５…にニードルベアリング２５…を介して回転自在に支持されてサンギヤ１２およびリングギヤ１３に同時に噛合する４個のピニオンギヤ１６…とを備える。尚、リングギヤ１３は、回転軸１１の外周に相対回転自在に嵌合する図示せぬ支持部材により、回転軸１１に対して同軸に保持される。

キャリヤ１４は、回転軸１１の外周に回転自在に嵌合する筒状部１７と、筒状部１７の一端に接続された円板状の第１側壁部１８と、第１側壁部１８の外周部に連なる４分割された周壁部１９…と、周壁部１９…に結合されて第１側壁部１８に平行に対向する円板状の第２側壁部２０とを備える。第２側壁部２０の内周と回転軸１１の外周とは分離されており、よってキャリヤ１４は回転軸１１に片持ち支持される。

キャリヤの第１、第２側壁部１８，２０の相互に対向する位置にそれぞれ４個のピニオンシャフト支持孔１８ａ…，２０ａ…が形成されており、これらのピニオンシャフト支持孔１８ａ…，２０ａ…に４本のピニオンシャフト１５…の両端部が嵌合する。このとき、各ピニオンシャフト１５…の一方の軸端に植設したピン２１…が第２側壁部２０のピニオンシャフト支持孔２０ａ…に連なるピン溝２０ｂ…に嵌合することで、ピニオンシャフト支持孔２０ａ…に対してピニオンシャフト１５…が回り止めされる。また第１、第２側壁部１８，２０の外面に円環状の抜け止め部材２２，２２をそれぞれ４本のボルト２３…で固定することで、ピニオンシャフト支持孔１８ａ…，２０ａ…に対してピニオンシャフト１５…が抜け止めされる。

キャリヤ１４の第１、第２側壁部１８，２０のピニオンシャフト支持孔１８ａ…，２０ａ…の周囲であって、ピニオンシャフト支持孔１８ａ…，２０ａ…の中心からキャリヤ１４の円周方向一方側に僅かにずれた位置に円弧状のスリット１８ｃ…，２０ｃ…が形成される。

次に、上記構成を備えた本発明の第１の実施の形態の作用を説明する。

例えば、サンギヤ１２が入力要素となり、リングギヤ１３が固定要素となり、キャリヤ１４が出力要素となるとき、図１において、サンギヤ１２が矢印ａ方向に回転すると、ピニオンギヤ１６…が矢印ｂ方向に回転しながらキャリヤ１４が矢印ｃ方向に回転する。このときキャリヤ１４は負荷から受ける円周方向の反力で制動されるため、ピニオンシャフト１５…が嵌合するピニオンシャフト支持孔１８ａ…，２０ａ…とスリット１８ｃ…，２０ｃ…とに挟まれた第１、第２側壁部１８，２０の一部に圧縮荷重が加わってスリット１８ｃ…，２０ｃ…が潰れるように弾性変形する。

このようなキャリヤ１４の弾性変形によってピニオンギヤ１６…間での噛み合い伝達誤差の差に対するピニオンギヤ１６…間でのトルク差が小さくなり、各ピニオンギヤ１６…の荷重分担量を均一化して動力伝達効率を高めるとともに、ピニオンギヤ１６…の一部に負荷が偏ることを抑制して遊星歯車機構Ｐの耐久性を高めることができる。しかも第１、第２側壁部１８，２０にスリット１８ｃ…，２０ｃ…を形成するだけなので、キャリヤ１４全体としての剛性が高く保たれて遊星歯車機構Ｐが伝達可能な駆動力が減少することはない。

次に、図４および図５に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態はキャリヤ１４の剛性低減部をスリット１８ｃ…，２０ｃ…で構成しているが、第２の実施の形態はキャリヤ１４の剛性低減部を低剛性部材２４…で構成している。低剛性部材２４…の材質はキャリヤ１４の材質である鉄よりも低剛性のアルミニウム合金であり、低剛性部材２４…は第１、第２側壁部１８，２０のピニオンシャフト支持孔１８ａ…，２０ａ…に連設された段付きの凹部１８ｄ…，２０ｄ…に嵌合し、抜け止め部材２２，２２で脱落しないように保持される。

この第２の実施の形態によっても、ピニオンギヤ１６…の噛合荷重がピニオンシャフト１５…から低剛性部材２４…に加わると、低剛性部材２４…が潰れるように弾性変形してピニオンギヤ１６…間での噛み合い伝達誤差の差に対するピニオンギヤ１６…間でのトルクの差が小さくなるため、第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態ではサンギヤ１２が入力要素となり、リングギヤ１３が固定要素となり、キャリヤ１４が出力要素となる場合について説明したが、キャリヤ１４が入力要素となる場合や固定要素となる場合であっても、ピニオンギヤ１６…はサンギヤ１２およびリングギヤ１３から噛合反力の合力を受けるため、本発明は上述した作用効果を奏することができる。

また実施の形態ではピニオンシャフト１５…からキャリヤ１４に加わる荷重の方向が円周方向一方である場合について説明したが、たとえばサンギヤ１２が正逆両方向に回転することでピニオンシャフト１５…からキャリヤ１４に加わる荷重の方向が円周方向両方である場合には、ピニオンシャフト支持孔１８ａ…，２０ａ…の両側にスリット１８ｃ…，２０ｃ…あるいは低剛性部材２４…を配置しても良い。

また実施の形態ではシングルピニオン型の遊星歯車機構Ｐを例示したが、本発明はダブルピニオン型の遊星歯車機構に対しても適用することができる。この場合、インナーピニオンギヤはサンギヤおよびアウターピニオンギヤから噛合反力を受け、アウターピニオンギヤはリングギヤおよびインナーピニオンギヤから噛合反力を受けるため、インナーピニオンギヤおよびアウターピニオンギヤが受ける噛合反力の合力の方向はキャリヤ１４の円周方向からずれることになる。この場合には、前記円周方向からずれた位置にスリット１８ｃ…，２０ｃ…あるいは低剛性部材２４…を配置することが望ましい。

また低剛性部材２４…の材質はアルミニウム合金に限定されず、キャリヤ１４の第１、第２側壁部１８，２０よりも低剛性の材質であれば良い。

１２ サンギヤ
１３ リングギヤ
１４ キャリヤ
１５ ピニオンシャフト
１６ ピニオンギヤ
１８ａ ピニオンシャフト支持孔
１８ｃ スリット（剛性低減部）
２０ａ ピニオンシャフト支持孔
２０ｃ スリット（剛性低減部）
２４ 低剛性部材（剛性低減部）

Claims (4)

1. サンギヤ（１２）と、リングギヤ（１３）と、前記サンギヤ（１２）および前記リングギヤ（１３）に噛合するピニオンギヤ（１６）と、前記ピニオンギヤ（１６）を支持するピニオンシャフト（１５）と、前記ピニオンシャフト（１５）を支持するキャリヤ（１４）とを備える遊星歯車機構において、
   前記キャリヤ（１４）のピニオンシャフト支持孔（１８ａ，２０ａ）の周囲の少なくとも一部に撓み変形可能な剛性低減部（１８ｃ，２０ｃ，２４）を設けたことを特徴とする遊星歯車機構。
2. 前記キャリヤ（１４）の前記剛性低減部（１８ｃ，２０ｃ）は、前記ピニオンギヤ（１６）が前記サンギヤ（１２）および前記リングギヤ（１３）から受ける噛合反力の合力が前記ピニオンシャフト（１５）から前記キャリヤ（１４）に伝達される位置に設けられることを特徴とする、請求項１に記載の遊星歯車機構。
3. 前記剛性低減部は、前記キャリヤ（１４）の前記ピニオンシャフト支持孔（１８ａ，２０ａ）の一部に臨むように形成されたスリット（１８ｃ，２０ｃ）であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の遊星歯車機構。
4. 前記剛性低減部は、前記キャリヤ（１４）の前記ピニオンシャフト支持孔（１８ａ，２０ａ）の一部に臨むように配置された、該キャリヤ（１４）の材質よりも低剛性の低剛性部材（２４）であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の遊星歯車機構。

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