JP2013104548A - 遊星歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】剛性に優れ、ピニオン軸の傾き変形を防止することができる遊星歯車装置を提供する。
【解決手段】遊星歯車装置１０は、小径のサンギヤ１１と、サンギヤ１１と同軸に配置される大径のリングギヤ１２と、サンギヤ１１およびリングギヤ１２と噛合する複数のピニオンギヤ１３と、ピニオンギヤ１３の中心孔に挿通されてピニオンギヤを回転自在にそれぞれ支持する複数のピニオン軸１５、ピニオン軸の一端同士を互いに結合する一方支持部材１４ｂ、ピニオン軸の他端にそれぞれ螺合する複数のボルト１７、およびこれらボルトによってピニオン軸の他端に固定されてピニオン軸の他端同士を互いに結合する他方支持部材１８を有するキャリヤ１４とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、遊星歯車装置のキャリヤに関する。

遊星歯車機構は、外周面にギヤ歯が形成されるサンギヤと、内周面にギヤ歯が形成されてサンギヤと同軸に配置されるリングギヤと、これらサンギヤおよびリングギヤと噛合する複数のピニオンギヤと、ピニオンギヤを回転自在に支持するキャリヤとで構成される。キャリヤはピニオンギヤの自転運動を許容しつつ、ピニオンギヤの公転運動を出入力する。かかるキャリヤとしては、キャリヤと一体結合してキャリヤから突出して延びる複数のピニオン軸を、各ピニオンギヤの中心孔にそれぞれ挿通し、ピニオン軸の先端を自由端とする片持ち支持構造が知られている。しかしながら片持ち支持構造のキャリヤでは、キャリヤがピニオン軸の基部同士を互いに結合するが、ピニオン軸の先端が自由端であるため、キャリヤにトルクが作用するとピニオン軸が傾き変形してしまうという問題がある。

そこで、例えば特開２００７−７１２７３号公報（特許文献１）に記載されるように、ピニオン軸の先端同士をプレートで互いに連結する両持ち支持構造のキャリヤが知られている。

特開２００７−７１２７３号公報 図３および図４

しかし、特許文献１に記載されるキャリヤにあっては、なおも以下に説明するような問題を生ずる。つまり、ピニオン軸の先端には凸部をそれぞれ形成する。一方で、プレートにはピニオン軸先端の凸部に対応する嵌合孔を周方向等間隔に穿設する。そして、これら嵌合孔にピニオン軸先端の凸部を嵌合させるよう組み立てる。このとき、凸部の外径の公差や、嵌合孔の内径の公差や、ピニオン軸の配設位置のずれや、嵌合孔の配設位置のずれによって、ピニオン軸先端の凸部とプレートの嵌合孔との間に隙間が生じる虞がある。またプレートが撓むことにより、プレートがピニオン軸から浮き上がる虞がある。そうすると、キャリヤにトルクが作用するとピニオン軸が傾き変形してしまうという問題が依然として解消されない。

本発明は、上述の実情に鑑み、剛性が大きく、ピニオン軸の傾き変形を防止することができる遊星歯車装置を提供することを目的とする。

この目的のため本発明による遊星歯車装置は、小径のサンギヤと、サンギヤと同軸に配置される大径のリングギヤと、サンギヤおよびリングギヤと噛合する複数のピニオンギヤと、ピニオンギヤの中心孔に挿通されてピニオンギヤを回転自在にそれぞれ支持する複数のピニオン軸、ピニオン軸の一端同士を互いに結合する一方支持部材、ピニオン軸の他端にそれぞれ螺合する複数のボルト、およびボルトによってピニオン軸の他端に固定されてピニオン軸の他端同士を互いに結合する他方支持部材を有するキャリヤとを備える。

あるいは本発明による遊星歯車装置は、小径のサンギヤと、サンギヤと同軸に配置される大径のリングギヤと、サンギヤおよびリングギヤと噛合する複数のピニオンギヤと、ピニオンギヤの中心孔に挿通されてピニオンギヤを回転自在にそれぞれ支持する複数のピニオン軸、ピニオン軸の一端同士を互いに結合する一方支持部材、および溶接によってピニオン軸の他端に固定されてピニオン軸の他端同士を互いに結合する他方支持部材を有するキャリヤとを備える。

かかる本発明によれば、ボルトによって、あるいは溶接によって、ピニオン軸の他端が他方支持部材に固定されることから、ピニオン軸と他方支持部材を確りと結合することが可能となる。したがって、ピニオン軸の傾き変形を確実に防止することができ、他方支持部材ががたついたり、浮き上がったりすることがない。なお、ピニオン軸の一端同士を互いに結合する一方支持部材は、ピニオン軸と一体結合するものであってもよい。あるいは一方支持部材は、ボルトによってピニオン軸の一端と結合するものであってもよい。なお、一方支持部材および他方支持部材の形状は特に限定されない。

ところで、特許文献１に記載されるキャリヤでは、ピニオン軸と嵌合するプレートが円形にされるとともに、プレートの外周縁に切欠きを設けて、ピニオンギヤの軸受を露出させる。これにより、外方からピニオンギヤの軸受に潤滑油を供給する。さらにプレートに貫通孔を設けてピニオンギヤの軸受を露出させ、さらなる潤滑油の供給を図る。

しかしながら、かかる切欠きおよび貫通孔を設けると、プレートの形状が複雑となってしまい、加工工数を要し、製造コストが上昇してしまう。

そこで本発明の好ましい実施形態として、他方支持部材は、サンギヤの軸線を中心とする円形あるいは多角形の外周縁を有する板材であって、ピニオンギヤの内周面とピニオン軸の外周面との間に設けられるピニオンギヤ軸受の一部が板材の外周縁よりも外側に露出するよう、円形外周縁から中心までの半径寸法、あるいはピニオン軸近傍における多角形板材の外周縁から多角形の中心までの距離が選定される。かかる実施形態によれば、他方支持部材を単純な形状の板材として生産することができ、コスト上有利である。しかも、ピニオンギヤ軸受が他方支持部材にすべて覆われず、ピニオンギヤ軸受の一部が露出することから、切欠きや貫通孔を設けなくても、ピニオンギヤ軸受に潤滑油を効率よく供給することができる。多角形の板材としては、例えば三角形、四角形、五角形、六角形等である。より好ましくは、正三角形、正方形、正五角形、正六角形等、各辺の長さが全て等しくされる。また円形の板材であれば、容易に加工することができる。

１実施形態として、他方支持部材は表面にリブを有してもよい。かかる実施形態によれば、他方支持部材である板材の剛性を大きくすることができる。リブはピニオンギヤに近い側の板材表面およびピニオンギヤから遠い側の板材表面の少なくとも一方に形成される。

１実施形態として、他方支持部材は、サンギヤよりも大径の中心孔を有してもよい。かかる実施形態によれば、サンギヤの軸線方向寸法を大きくして、サンギヤを他方支持部材から突出させることができる。あるいは他の実施形態として、他方支持部材は、サンギヤと結合する軸部が貫通する中心孔を有してもよい。この場合、他方支持部材の中心孔はサンギヤと結合する軸が貫通するのに足りる内径寸法を有し、サンギヤを一方支持部材と他方支持部材との間に配置することができる。

本発明によれば、ピニオン軸の他端と他方支持部材が確りと結合される。したがって、キャリヤに大きなトルクが作用しても、ピニオン軸の傾き変形を確実に防止することができ、強固な遊星歯車装置を提供することができる。

本発明の一実施例になる遊星歯車装置を示す正面図である。 図１のII−IIにおける断面を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例になる遊星歯車装置を示す正面図である。図２は、図１のII−IIにおける断面を示す縦断面図である。遊星歯車装置１０は、多段の変速段を有する自動車用変速機において、軸線方向に複数配置される。あるいは、車輪のハブに配置されて、車軸の回転を減速して車輪に伝達する。あるいは、風力発電設備等、他の様々な機械に装備される。遊星歯車装置１０は、サンギヤ１１と、リングギヤ１２と、複数のピニオンギヤ１３と、キャリヤ１４とを備える。

サンギヤ１１は相対的に小径に形成され、外周面にギヤ歯１１ｇが設けられる。リングギヤ１２は相対的に大径に形成され、両端開口の円筒形状であり、内周面にギヤ歯１２ｇが設けられる。サンギヤ１１は、リングギヤ１２の内部に同軸に配置される。これらサンギヤ１１およびリングギヤ１２は、共通な軸線Ｏを中心とし、必要に応じて回転する。

ピニオンギヤ１３は、リングギヤ１２の内部で、周方向に間隔を空けて複数配置されて、サンギヤ１１およびリングギヤ１２と噛合する。ピニオンギヤ１３は、サンギヤ１１と略同じ外径寸法を有し、外周面にギヤ歯１３ｇが設けられる。この他、図示はしなかったが、ピニオンギヤ１３の外径はサンギヤ１１の外径と異なっていてもよい。各ピニオンギヤ１３の中心には中心孔が貫通形成されてピニオン軸１５が挿通される。ピニオン軸１５はピニオンギヤ１３を回転自在に支持する。

キャリヤ１４は、複数のピニオン軸１５（本実施例では４本）と、ピニオン軸１５の一端同士を互いに結合する一方支持部材であるキャリヤ本体１４ｂと、ピニオン軸１５の他端同士を互いに結合する他方支持部材である板材１８とを有する。ピニオン軸１５は円柱状であり、図２に示すように軸線Ｏと平行に延びる。ピニオン軸１５の一端は、キャリヤ本体１４ｂと一体結合する。ピニオン軸１５は軸線Ｏと中心として周方向に間隔を空けて複数配設される。ピニオン軸１５の他端にはボルト孔１６がそれぞれ形成される。ボルト孔１６はピニオン軸１５の中心線Ｘに沿って延びる。ボルト孔１６の内周面には雌ねじが形成される。

ピニオン軸１５は、軸線Ｏを中心として周方向等間隔に複数配設される。またピニオンギヤ１３も、軸線Ｏを中心として周方向等間隔に複数配設される。この他、図示はしなかったが、ピニオン軸１５およびピニオンギヤ１３は軸線Ｏを中心として周方向に互いに異なる間隔を空けて複数配設されてもよい。

板材１８の中心は軸線Ｏと一致し、中心孔１９が形成される。中心孔１９の内径はサンギヤ１１の外径よりも大きく形成され、板材１８の軸線Ｏ方向位置がサンギヤ１１の軸線Ｏ方向位置と重なる。この他、図示はしなかったが、中心孔１９の内径はサンギヤ１１の外径よりも小さく形成され、板材１８はサンギヤ１１と軸線Ｏ方向において重ならないようずらして配置されてもよい。このとき中心孔１９の内径は、サンギヤ１１と結合する軸部２２の外径よりも大きく形成され、軸部２２は中心孔１９を貫通する。そして、サンギヤ１１は板材１８とキャリヤ本体１４ｂとの間に配置される。

さらに板材１８は、リングギヤ１２を構成する両端開口の円筒体の内部に配置され、板材１８の外径はリングギヤ１２の内径よりも小さい。また板材１８の外径は、軸線Ｏからピニオン軸１５の中心線Ｘまでの距離よりも大きくされ、板材１８はすべてのピニオン軸１５の他端を覆うように広がる。板材１８におけるピニオン軸１５のボルト孔１６と対応する位置には、複数の貫通孔２１（本実施例では４箇所）が形成される。

また、キャリヤ１４は複数のボルト１７（本実施例では４本）をさらに有する。ボルト１７は板材１８の貫通孔２１を貫通し、ボルト１７の軸部がピニオン軸１５のボルト孔１６に螺合し、板材１８はボルト１７の頭部とピニオン軸１５の他端との間に挟持される。このように板材１８はボルト１７によってピニオン軸１５の他端に確りと連結固定される。板材１８はピニオン軸１５の中心線Ｘと直角にがたつくことがない。また板材１８はピニオン軸１５から浮き上がることがない。

このように、キャリヤ１４のピニオン軸１５は、一方支持部材であるキャリヤ本体１４ｂと他方支持部材である板材１８によって両持ち支持構造にされる。そして複数のピニオンギヤ１３が軸線Ｏ回りに公転すると、キャリヤ１４は軸線Ｏを中心として回転し、トルクを伝達する。またキャリヤ１４は、キャリヤ本体１４ｂと板材１８との間でピニオンギヤ１３の軸線Ｏ方向移動を規制し、ピニオンギヤ１３の軸線Ｏ方向の荷重を受け止める。

なお図示はしなかったが、キャリヤ本体１４ｂには、軸部、ブレーキ、またはクラッチが設けられる。また図示はしなかったが、リングギヤ１２にも、軸部、ブレーキ、またはクラッチが設けられる。また図２に示すように、サンギヤ１１の一方端の端面はキャリヤ本体１４ｂと対向し、サンギヤ１１の他方端は、板材１８の中心孔１９を貫通して、軸部２２と連結する。そしてこれら３つの回転要素であるサンギヤ１１、リングギヤ１２、およびキャリヤ１４のうちの１つに回転が入力され、他の１つから回転が出力され、残る１つを回転不能に固定して、入出力間で回転の変速を行う。

説明をピニオンギヤ１３に戻すと、中心孔を有するピニオンギヤ１３の内周面と、ピニオン軸１５の外周面との環状領域にはピニオンギヤ軸受２３が設けられる。転がり軸受の一種であるピニオンギヤ軸受２３は、周方向に多数配列された複数のころ２４を有する。転動体である複数のころ２４のうち、軸線Ｏに近い側のころ２４は、図１に破線で示すように、軸線Ｏ方向に見て板材１８に覆われる。しかし、軸線Ｏから遠い側のころ２４は、図１に実線で示すように、板材１８の外周縁よりも外側に露出するよう、板材１８の半径寸法が選定される。これにより板材１８に阻害されることなく外方からころ２４に潤滑油を供給することができる。

本実施例では、ころ２４同士の間隔を保持する保持器の有無を問わない。また本実施例では、ピニオンギヤ軸受２３が有する複数のころ２４のうち軸線Ｏから最も遠いころ２４のすべての端面が、図１に実線で示すように板材１８の外周縁よりも外側に露出する。この他、図示はしなかったが、軸線Ｏから最も遠いころ２４の端面の一部が板材１８の外周縁よりも外側に露出し、軸線Ｏから最も遠いころ２４の端面の残部が板材１８に覆われてもよい。これにより、板材１８によってころ２４の軸線Ｏ方向の移動を規制することができる。

ところで本実施例によれば、キャリヤ１４が、ピニオンギヤ１３の中心孔に挿通されてピニオンギヤ１３を回転自在にそれぞれ支持する複数のピニオン軸１５、ピニオン軸１５の一端同士を互いに結合する一方支持部材であるキャリヤ本体１４ｂ、ピニオン軸１５の他端にそれぞれ螺合する複数のボルト１７、およびボルト１７によってピニオン軸１５の他端に固定されてピニオン軸１５の他端同士を互いに結合する他方支持部材である板材１８を有する。これにより、ピニオン軸１５の他端は板材１８と確りと結合し、両者の間に隙間が生じたり、板材１８がピニオン軸１５の他端から浮き上がったりする虞がない。

また本実施例によれば、板材１８は軸線Ｏを中心とする円形の外周縁を有し、ピニオンギヤ１３の内周面とピニオン軸１５の外周面との間に設けられるピニオンギヤ軸受２３の一部、具体的にはころ２４、が板材１８の外周縁よりも外側に露出するよう、板材１８の半径寸法が選定される。これにより、板材１８およびキャリヤ本体１４ｂに妨げられることなく、ピニオンギヤ軸受２３に潤滑油を容易に供給することができる。

また本実施例によれば、板材１８は、サンギヤ１１よりも大径の中心孔１９を有することから、サンギヤ１１が中心孔１９を貫通することができる。

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

例えば、ボルト１７を設けることなく、板材１８をピニオン軸１５の他端に溶接してもよい。また板材１８は、円形ではなく、正方形、あるいは、正六角形や正三角形等の多角形であってもよい。

またピニオンギヤ軸受２３は転がり軸受ではなく、滑り軸受等であってもよい。この場合、ピニオンギヤ１３の内周面およびピニオン軸１５の外周面からなる滑り面の一部が、板材１８に覆われず、板材１８の外周縁よりも外側に露出する。あるいは図示はしなかったが、ピニオンギヤ軸受２３の一部が板材１８の内周縁よりも内側に露出するように板材１８の中心孔１９の内径を大きくしてもよい。

この発明になる遊星歯車装置は、自動車用変速機、風力発電設備等、回転要素を備える機械において有利に利用される。

１０ 遊星歯車装置、１１ サンギヤ、１２ リングギヤ、１３ ピニオンギヤ、１４ キャリヤ、１４ｂ キャリヤ本体、１５ ピニオン軸、１６ ボルト孔、１７ ボルト、１８ 板材、１９ 中心孔、２１ 貫通孔、２２ 軸部、２３ ピニオンギヤ軸受、２４ ころ。

Claims (6)

1. 小径のサンギヤと、
   前記サンギヤと同軸に配置される大径のリングギヤと、
   前記サンギヤおよび前記リングギヤと噛合する複数のピニオンギヤと、
   前記ピニオンギヤの中心孔に挿通されて前記ピニオンギヤを回転自在にそれぞれ支持する複数のピニオン軸、前記ピニオン軸の一端同士を互いに結合する一方支持部材、前記ピニオン軸の他端にそれぞれ螺合する複数のボルト、および前記ボルトによって前記ピニオン軸の他端に固定されて前記ピニオン軸の他端同士を互いに結合する他方支持部材を有するキャリヤとを備える、遊星歯車装置。
2. 小径のサンギヤと、
   前記サンギヤと同軸に配置される大径のリングギヤと、
   前記サンギヤおよび前記リングギヤと噛合する複数のピニオンギヤと、
   前記ピニオンギヤの中心孔に挿通されて前記ピニオンギヤを回転自在にそれぞれ支持する複数のピニオン軸、前記ピニオン軸の一端同士を互いに結合する一方支持部材、および溶接によって前記ピニオン軸の他端に固定されて前記ピニオン軸の他端同士を互いに結合する他方支持部材を有するキャリヤとを備える、遊星歯車装置。
3. 前記他方支持部材は、前記サンギヤの軸線を中心とする円形あるいは多角形の外周縁を有する板材であって、
   前記ピニオンギヤの内周面とピニオン軸の外周面との間に設けられるピニオンギヤ軸受の一部が前記板材の外周縁よりも外側に露出するよう、前記円形外周縁から中心までの半径寸法、あるいは前記ピニオン軸近傍における前記多角形外周縁から多角形の中心までの距離が選定される、請求項１または２に記載の遊星歯車装置。
4. 前記他方支持部材は表面にリブを有する、請求項３に記載の遊星歯車装置。
5. 前記他方支持部材は、前記サンギヤよりも大径の中心孔を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の遊星歯車装置。
6. 前記他方支持部材は、前記サンギヤと結合する軸部が貫通する中心孔を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の遊星歯車装置。

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