JP2017009060A

JP2017009060A - 遊星歯車装置及び該遊星歯車装置を用いた無段変速装置

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Publication number: JP2017009060A
Application number: JP2015126055A
Authority: JP
Inventors: 年昭的場; Toshiaki Matoba; 寿夫越野; Toshio Koshino
Original assignee: MATEX KK
Current assignee: MATEX KK
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2017-01-12

Abstract

【課題】使用中に遊星歯車機構を構成している太陽歯車と各遊星歯車、遊星歯車同士、及び遊星歯車と内歯車との距離を一定に保つことができる遊星歯車機構及び該遊星歯車機構を用いた無段変速装置を提供すること。【解決手段】第１太陽歯車と複数の第１遊星歯車と第１内歯車を備えた第１遊星歯車機構と、第２太陽歯車と複数の第２遊星歯車と第２内歯車を備えた第２遊星歯車機構を備えた遊星歯車装置であって、前記第１及び第２遊星歯車の両端に、前記第１及び第２遊星歯車の歯先円より大きいか又は歯底円より小さい環状体がそれぞれ同軸状に設けられ、前記第１及び第２遊星歯車と前記第１及び第２内歯車が噛合わされたときに、該環状体が転動する軌道が前記複数の第１及び第２内歯車に設けられてなることを特徴としている。【選択図】図１

Description

本発明は、遊星歯車装置及び該遊星歯車装置を用いた無段変速装置に関する。

電気自動車に搭載されて、モータから入力する回転力を高速及び低速の二段階に切り換えて出力する二段変速装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。

特許文献１の二段変速装置は、モータに連結された入力軸と、駆動輪に連結された出力軸と、入力軸と出力軸の両方に連結された遊星歯車機構を備えている。

特許文献１の遊星歯車機構は、入力軸に連結された太陽歯車と、該太陽歯車を取り囲むように配置された内歯車と、出力軸に連結されたキャリアと、該キャリアに回転自在に支持され、太陽歯車と内歯車の両方と噛み合う遊星歯車を備えている。

また、特許文献１の二段変速装置は、入力軸と遊星歯車機構の内歯車とを連結・遮断する変速クラッチと、入力軸と一体的に回転する摩擦要素と、変速クラッチによる入力軸と内歯車との連結状態において摩擦要素の回転方向と同の一方向に内歯車の回転を許しつつ変速クラッチによる入力軸と内歯車との遮断状態において摩擦要素の回転方向と逆の方向に内歯車の回転を阻止する２方向クラッチを備えている。

要するに、特許文献１の二段変速装置の場合、変速クラッチにより入力軸と内歯車とを連結・遮断すると共に、摩擦要素及び２方向クラッチによって内歯車の回転を阻止して遊星歯車機構を動作させて、入力軸の回転を低速にして出力軸に伝達する。

一方、変速クラッチにより入力軸と内歯車とを連結しつつ、摩擦要素及び２方向クラッチによって内歯車の回転を許して、内歯車と太陽歯車とを同一の回転数で回転させて、入力軸の回転を高速のまま出力軸に伝達する。

特許文献１の二段変速装置の場合、２方向クラッチと、変速クラッチ及び摩擦要素とを必須の構成要件としているため重量が増大するという問題がある。

さらに特許文献１の二段変速装置においては、入力軸の回転をそのまま出力軸に伝達する場合（高速回転出力時）には、遊星歯車機構を構成する全歯車（とりわけ、回転が許された内歯車）が入出力軸と一体的に回転するので、慣性負荷が大きくなるという問題がある。

特許文献２に開示された二段変速装置は、特許文献１の発明の問題点に着目してなされたもので、小型軽量化を実現することができると共に、高速回転出力時における慣性負荷を小さくすることが可能である二段変速装置を提供することを目的とし、動力源の回転出力軸に連結された入力軸と、出力軸と、該入力軸に連結された太陽歯車と、該太陽歯車を取り囲むように配置された内歯車と、該太陽歯車と内歯車の両方と噛み合う複数の遊星歯車と、該遊星歯車が回転自在に支持されたキャリアであって、前記入力軸に付与された前記動力源からの回転出力を落として出力するキャリアを備えた遊星歯車機構を備えた二段変速装置において、前記遊星歯車機構の内歯車を固定状態とし、この内歯車に対して回転するキャリア及び前記入力軸のいずれかを選択して前記出力軸に接続するクラッチ機構を設けた構成としたことを特徴としている。

また、特許文献２の二段変速装置において、前記クラッチ機構は、内歯車に対して回転するキャリアに形成されて入力軸に嵌装する筒部と、該キャリアの筒部の内側で入力軸に回転自在かつ軸方向に移動可能に嵌装され、端部が出力軸に軸方向に移動可能かつ回転不能に嵌合されたスリーブと、当該スリーブの入力軸に嵌装された部分に保持されたトルク伝達用ボールと、キャリアの筒部及び入力軸に互いに軸方向にずらせてそれぞれ形成され、スリーブのトルク伝達用ボールと係合して各々の回転をスリーブに伝達する係合部と、スリーブに保持されたトルク伝達用ボールがキャリアの係合部と係合する位置と入力軸の係合部と係合する位置との間で当該スリーブを移動させる駆動部を備えている。

特許文献２の二段変速装置は、摩擦要素（摩擦クラッチ）を要件としていないので軽量化し得るが、クラッチ機構の構造が複雑であるという問題がある。

一方、ガソリン／電気ハイブリット車に応用可能な無段変速装置は、例えば、特許文献３に開示されている。

特許文献３には、太陽歯車と複数の遊星歯車と内歯車からなる遊星歯車機構を設け、太陽歯車にエンジンの駆動軸を連結し、前記複数の遊星歯車を装着する遊星歯車ホルダにモータの回転軸を連結し、前記内歯車に出力軸を連結し、前記エンジンの回転数に対する前記モータの回転数を制御することにより、ギア比を広範囲に変化させ、車両の前進、後退、停止がギア比で出力可能なことを特徴とする無段変速装置が開示されている。また、太陽歯車と複数の遊星歯車と内歯車からなる遊星歯車機構を設け、前記太陽歯車にモータの回転軸を連結し、前記複数の遊星歯車を装着する遊星歯車ホルダにエンジンの駆動軸を連結し、前記内歯車に出力軸を連結し、前記エンジンの回転数に対する前記モータの回転数を制御することにより、ギア比を広範囲に変化させ、車両の前進、後退、停止がギア比で出力可能なことを特徴とする無段変速装置も開示されている。

しかしながら遊星歯車機構には、使用中に遊星歯車機構を構成している太陽歯車と各遊星歯車、遊星歯車同士、及び遊星歯車と内歯車との距離を一定に保つことができず、最悪の場合、歯先が折損するという問題がある。

また特許文献４には、トロイダル型無段変速機に遊星歯車装置を組み合わせた無段変速装置の問題点が指摘されている。すなわち、動力循環や動力分流を行なうと、クラッチレス化や高効率化を図ることができるものの、外側に配置された入力側ディスクとキャリアとの動力の受け渡しが、歯車を介して行なわれ、あるいは、爪を介して行なわれているため、外側に配置された入力側ディスクとキャリアとの動力の受け渡しを歯車や爪等を介して行なう場合には、歯車や爪を入力側ディスクまたはキャリアに加工する必要がある。そのため、製造工程が増え、製造に要する時間が長くかかるという問題が指摘されている。

特許文献４には、このような部材間の動力伝達に関連する製造上の問題は、トロイダル型無段変速機と遊星歯車装置との組み合わせ構造のみならず、トロイダル型無段変速機それ単体においても生じることも指摘されている。また変速装置の場合、クラッチは、容量上の制約により、ケーシング内に組み込まれた入力軸とディスクとパワーローラとから成るバリエータ部よりも動力的に上流側に配置されるのが一般的であるが、かかる構成の場合、バリエータ部の下流側に滑り要素が無いため、何らかのトラブルにより出力側ディスクが破損すると、破片が回転部分に噛み込むなどして、車両においては、最悪の場合、車輪がロックする懸念がある。高速走行中の車輪のロックは重大な事故を引き起こす危険があり確実に防止しなければならず、そのため、従来にあっては、バリエータ部の下流側にわざわざ細径の軸を配置するなどしてトラブル時の危険を回避するようにしているが、逆に、この細径軸の部分が耐久信頼性を制限しているという問題が指摘されている。

特開２００５−３０４３０号公報特開２０１１−２２０４８４号公報特開平１１−８２６４９号公報特開２００８−０３２２１１号公報

本発明は叙上の従来技術の問題点を解消し、使用中に遊星歯車機構を構成している太陽歯車と各遊星歯車、遊星歯車同士、及び遊星歯車と内歯車との距離を一定に保つことができる遊星歯車機構及び該遊星歯車機構を用いた無段変速装置を提供することを目的とするものである。

本発明の第１の態様に係る遊星歯車装置は、第１入力軸に直接又は間接に設けられた第１太陽歯車と、該第１太陽歯車と噛合う複数の第１遊星歯車と、該複数の第１遊星歯車と噛合う第１内歯車を備えた第１遊星歯車機構と、
第２入力軸に直接又は間接に設けられた第２太陽歯車と、該第２太陽歯車と噛合う複数の第２遊星歯車と、該複数の遊星歯車と噛合う第２内歯車を備えた第２遊星歯車機構
を備え、
前記第１内歯車と前記第２内歯車が同期して回転自在であり、
前記複数の第１遊星歯車が筐体に回転自在に支持され、
前記複数の第２遊星歯車がそれぞれ回転自在にキャリアに支持され、かつ当該キャリアは出力軸に連結され、
前記第１及び第２入力軸が前記筐体に回転自在に支持され、
前記出力軸が前記筐体に回転自在に支持され、
前記第１及び第２遊星歯車の両端に、前記第１及び第２遊星歯車の歯先円より大きいか又は歯底円より小さい環状体がそれぞれ同軸状に設けられ、前記第１及び第２遊星歯車と前記第１及び第２内歯車が噛合わされたときに、該環状体が転動する軌道が前記複数の第１及び第２内歯車に設けられてなる
ことを特徴とする遊星歯車装置。

前記第１及び第２遊星歯車の前記第１及び第２入力軸の遠位端側に前記第１及び第２遊星歯車の歯先円より大きい環状体がそれぞれ同軸状に設けられ、前記第１及び第２遊星歯車の前記第１及び第２入力軸の近位端側に前記第１及び第２遊星歯車の歯底円より小さい環状体がそれぞれ同軸状に設けられてなることが好ましい。
また、前記第１及び第２遊星歯車の前記第１及び第２入力軸の遠位端側及び近位端側の両方に前記第１及び第２遊星歯車の歯先円より大きい環状体がそれぞれ同軸状に設けられ得る。

本発明の第２の態様にかかる無段変速装置は、上述の第１の態様の遊星歯車装置を備えた無段変速装置であって、
前記第１及び第２内歯車の外側に外歯車が形成され、
前記第１内歯車の外側歯車と前記第２内歯車の外側歯車が互いに噛合わされ、
前記第１入力軸と前記第２入力軸とが平行に配置され、前記第１入力軸及び前記第２入力軸はそれぞれ第１動力源の出力軸及び第２動力源の出力軸と一体的に形成されるか又は別体として形成されて前記第１入力軸が第１動力源の出力軸に連結され、前記第２入力軸が第２動力源の出力軸に連結されてなる
ことを特徴としている。
本発明においては、第１動力源及び第２動力源とは、内燃エンジン、蒸気又はガスタービン、電動モータなど動力を発生する装置や、動力を電気エネルギーに変換する発電機などを含む概念である。

前記第１内歯車の外側歯車と前記第２内歯車の外側歯車の間に１つ以上の小歯車が介装されてなることが好ましい。

本発明の第３の態様に係る無段変速装置は、上述の遊星歯車装置を備えた無段変速装置であって、
前記第１入力軸及び前記第２入力軸はそれぞれ第１動力源の出力軸及び第２動力源の出力軸と一体的に形成されるか又は別体として形成されて互いに連結され、かつ前記第１入力軸及び第１動力源の出力軸が中空円筒状を呈し前記第２入力軸及び第２動力源の出力軸を挿通し、
前記第１内歯車が、前記第２内歯車と同一の歯が刻設された小径部と前記第２内歯車の外歯車と噛合う歯が刻設された大径部とを備え、
前記第１入力軸と前記第２入力軸が互いに同軸状に配置されてなる
ことを特徴としている。

また、本発明の第４の態様に係る無段変速装置は、上述の遊星歯車装置を備えた無段変速装置であって、
前記第１入力軸及び前記第２入力軸はそれぞれ第１動力源の出力軸及び第２動力源の出力軸と一体的に形成されるか又は別体として形成されて互いに連結され、かつ前記第１入力軸及び第１動力源の出力軸が中空円筒状を呈し前記第２入力軸及び第２動力源の出力軸を挿通し、
前記第1内歯車と前記第2内歯車とが一体的に形成され、
前記第１入力軸と前記第２入力軸が互いに同軸状に配置されてなる
ことを特徴としている。

本発明の第１の態様に係る遊星歯車装置は、前記第１及び第２遊星歯車の両端に、前記第１及び第２遊星歯車の歯先円より大きいか又は歯底円より小さい環状体がそれぞれ同軸状に設けられ、前記第１及び第２遊星歯車と前記第１及び第２内歯車が噛合わされたときに、該環状体が転動する軌道が前記複数の第１及び第２内歯車に設けられている構成を具備しているので、使用中に遊星歯車機構を構成している太陽歯車と各遊星歯車、遊星歯車同士、及び遊星歯車と内歯車との距離を一定に保つことができるという優れた効果を奏する。

本発明の第２の態様にかかる無段変速装置は、上述の第１の態様に係る遊星歯車装置を備えた無段変速装置であって、前記第１及び第２内歯車の外側に外歯車が形成され、
前記第１内歯車の外側歯車と前記第２内歯車が互いに噛合わされ、
前記第１入力軸と前記第２入力軸とが平行に配置され、前記第１入力軸及び前記第２入力軸はそれぞれ第１動力源の出力軸及び第２動力源の出力軸と一体的に形成されるか又は別体として形成されて前記第１入力軸が第１動力源の出力軸に連結され、前記第２入力軸が第２動力源の出力軸に連結されてなる構成を具備しているので、減速比を広範囲に変化させ、例えば車両の前進、後退、停止が減速比で出力可能にし得る無段変速装置をクラッチレスかつ互いに平行な二つの遊星歯車機構によって達成することができる。

本発明の第３の態様に係る無段変速装置は、上述の第１の遊星歯車装置を備えた無段変速装置であって、
前記第１入力軸及び前記第２入力軸はそれぞれ第１動力源の出力軸及び第２動力源の出力軸と一体的に形成されるか又は別体として形成されて互いに連結され、かつ前記第１入力軸及び第１動力源の出力軸が中空円筒状を呈し
前記第２入力軸及び第２動力源の出力軸を挿通し、前記第１内歯車が、前記第２内歯車と同一の歯が刻設された小径部と前記第２内歯車の外歯車と噛合う歯が刻設された大径部とを備え、前記第１入力軸と前記第２入力軸が互いに同軸状に配置されてなる構成を具備しているので、減速比を広範囲に変化させ、例えば車両の前進、後退、停止が減速比で出力可能にし得るコンパクトな構成の無段変速装置をクラッチレスかつ同軸状に配された二つの遊星歯車機構によって達成することができる。

本発明の第４の態様に係る無段変速装置は、上述の遊星歯車装置を備えた無段変速装置であって、
前記第１入力軸及び前記第２入力軸はそれぞれ第１動力源の出力軸及び第２動力源の出力軸と一体的に形成されるか又は別体として形成されて互いに連結され、かつ前記第１入力軸及び第１動力源の出力軸が中空円筒状を呈し
前記第２入力軸及び第２動力源の出力軸を挿通し、前記第1内歯車と前記第2内歯車とが一体的に形成され、
前記第１入力軸と前記第２入力軸が互いに同軸状に配置されてなる
構成を具備しているので、減速比を広範囲に変化させ、例えば車両の前進、後退、停止が減速比で出力可能にし得るコンパクトな構成の無段変速装置をクラッチレスかつ同軸状に配された二つの遊星歯車機構によって達成することができる。

本発明の一実施形態に係る遊星歯車装置の一例を示す分解斜視図である。図１の遊星歯車装置の断面説明図である。図１の遊星歯車装置の要部を示す一部省略断面説明図である。（ａ）は図２の遊星歯車装置のＡ−Ａ線断面図であり、（ｂ）は図２の遊星歯車装置のＢ−Ｂ線断面図であり、（ｃ）は図２の遊星歯車装置のＣ−Ｃ線断面図である。本発明の他の実施形態に係る遊星歯車装置の一例を示す分解斜視図である。

［実施形態１］
本実施形態に係る遊星歯車装置について、添付図面を参照しつつ以下に詳細に説明する。

図１〜４を参照すると、本実施形態に係る遊星歯車装置（１）は、第１入力軸（１８ａ）に直接又は間接に設けられた第１太陽歯車（１１）と、該第１太陽歯車（１１）と噛合う３つの第１遊星歯車（１２）と、該３つの第１遊星歯車（１２）と噛合う第１内歯車（１３）を備えた第１遊星歯車機構（１０）（図２及び３参照）と、第２入力軸（２８ａ）に直接又は間接に設けられた第２太陽歯車（２１）と、該第２太陽歯車（２１）と噛合う３つの第２遊星歯車（２２）と、該３つの遊星歯車（２２）と噛合う第２内歯車（２３）を備えた第２遊星歯車機構（２０）を備えている。

ここで、第１入力軸（１８ａ）に直接設けられた第１太陽歯車（１１）とは、第１入力軸（１８ａ）自体の一端に第１太陽歯車（１１）を構成する歯が刻設されることを言い、第１入力軸（１８ａ）に間接に設けられた第１太陽歯車（１１）とは、第１入力軸（１８ａ）にキー（１８ｋ）やスプラインなど当業者に自明な連結手段によって連結された軸の一端に第１太陽歯車（１１）を構成する歯が刻設されることを言う。第２入力軸（２８ａ）に直接設けられた第２太陽歯車（２１）も同様に、第１入力軸（２８ａ）自体の一端に第２太陽歯車（２１）を構成する歯が刻設されることを言い、第２入力軸（２８ａ）に間接に設けられた第２太陽歯車（２１）とは、第２入力軸（２８ａ）にキー（２８ｋ）やスプラインなど当業者に自明な連結手段によって連結された軸の一端に第２太陽歯車（２１）を構成する歯が刻設されることを言う。

該第１太陽歯車（１１）と噛合う第１遊星歯車（１２）は３つに限られることはなく４つでも５つでもよく、負荷容量やトルクに応じた歯数によって適宜最適な個数が決められる。第２太陽歯車（２１）と噛合う第２遊星歯車（２２）の数も同様に、３つに限られることはなく４つでも５つでもよく、負荷容量やトルクに応じた歯数によって適宜最適な個数が決められる。また、第１遊星歯車機構（１０）に使用される遊星歯車（１２）と第２遊星歯車機構（２０）に使用される遊星歯車（２２）の個数は、同一の個数、異なった個数のいずれでもよい。

前記３つの第１遊星歯車（１２）と噛合う第１内歯車（１３）とは、第１内歯車（１３）のピッチ円が３つの第１遊星歯車（１２）それぞれのピッチ円の包絡円であることを意味する。前記３つの遊星歯車（２２）と噛合う第２内歯車（２３）も同様に、第２内歯車（２３）のピッチ円が３つの第２遊星歯車（２２）それぞれのピッチ円の包絡円であることを意味する。

図１〜４を参照すると、本実施形態においては、第１内歯車（１３）と第２内歯車（２３）は、第１内歯車（１３）と第２内歯車（２３）の間に２つの小歯車（１７）が並列して介在される構成を具備している。このため、第１遊星歯車機構（１０）と第２遊星歯車機構（２０）との距離が予め決まっている場合には、配置上の観点から第１遊星歯車機構（１０）又は第２遊星歯車機構（２０）のいずれかを大きくする必要性が生じることがあるが、第１遊星歯車機構（１０）と第２遊星歯車機構（２０）との間に小歯車（１７）を介在させることによってそのような事を回避することができる。小歯車（１７）の数は２つに限られることはなく、１つ以上であればよく、配置の仕方も並列に限られることはなく、直列であってもよい。

図１を参照すると、本実施形態においては、３つの第１遊星歯車（１２）は、第１遊星歯車（１２）の長さ方向に挿通して回転（自転）軸として機能する管状のピン（Ｐ）の一端には筐体（Ｃ）に穿設された穴（図示されず）を通してネジ（１６ｔ）を管状のピン（Ｐ）の内腔に形成された雌ネジ（Ｐｆ）に螺着することにより筐体（Ｃ）と管状のピン（Ｐ）の間に環状体（１５ａ）を介装し、管状のピン（Ｐ）の他端にはキャリア（１６）の孔（１６ｈ）を通してネジ（１６ｔ）を、管状のピン（Ｐ）の内腔に形成された雌ネジ（Ｐｆ）に螺着することにより、キャリア（１６）と管状のピン（Ｐ）の間に環状体（１５ｂ）を介装する（図４参照）。キャリア（１６）の中央には孔（１６ｂ）が穿設されていて第１太陽歯車（１１）を挿通している。

一方、３つの第２遊星歯車（２２）それぞれの一端にはネジ（２６ｔ）を、キャリア（２６ｘ）を挿通して管状のピン（Ｐ）の内腔に形成された雌ネジ（Ｐｆ）に螺着することによってキャリア（２６ｘ）と管状のピン（Ｐ）の一端の間に環状体（２５ａ）を介装し、また３つの第２遊星歯車（２２）それぞれの他端にはネジ（２６ｔ）を、キャリア（２６ｙ）を挿通して管状のピン（Ｐ）の内腔に形成された雌ネジ（Ｐｆ）に螺着することによってキャリア（２６ｘ）と管状のピン（Ｐ）の他端の間に環状体（２５ｂ）を介装し、３つの第２遊星歯車（２２）それぞれの他端にはネジ（２６ｔ）を、キャリア（２６ｙ）を挿通して管状のピン（Ｐ）の内腔に形成された雌ネジ（Ｐｆ）に螺着することによってキャリア（２６ｙ）と管状のピン（Ｐ）の一端の間に環状体（２５ａ）を介装する。キャリア（２６）の中央には孔（２６ｂ）が穿設されていて第２太陽歯車（２１）を挿通している。

前述のとおりに、第１遊星歯車（１２）及び第２遊星歯車（２２）の両端に設けられた環状体（１５ａ）、（１５ｂ）及び（２５ａ）、（２５ｂ）は、それぞれ、前記第１及び第２遊星歯車の歯先円より大きく、かつ歯底円より小さい。第１遊星歯車（１２）及び第２遊星歯車（２２）の遠位端側に設けられる環状体（１５ａ）、（１５ｂ）は、前記第１及び第２遊星歯車（１２、２２）の歯先円より０乃至２モジュール大きいことが好ましく、第１遊星歯車（１２）及び第２遊星歯車（２２）の近位端側に設けられる環状体（２５ａ）、（２５ｂ）は、前記第１及び第２遊星歯車の歯底円より０乃至２モジュール小さいことが好しい。環状体（１５ａ）、（１５ｂ）及び（２５ａ）、（２５ｂ）の大きさをこのようにすることによって、第１遊星歯車（１２）及び第２遊星歯車（２２）を組み付けた後に、キャリア（１６）の中央の孔（１６ｂ）と、キャリア（２６）の中央の孔（２６ｂ）を通して、第１太陽歯車（１１）及び第２太陽歯車（２１）を組み付けることができるという利点がある。
これに伴い、前記第１遊星歯車（１２）及び第２遊星歯車（２２）と前記第１内歯車（１３）及び第２内歯車（２３）が噛合わされたときに、該環状体（１５ａ）、（１５ｂ）及び（２５ａ）、（２５ｂ）が転動する軌道（１５Ｒ）が前記３つの第１内歯車（１３）及び第２内歯車（２３）に設けられている。
変形例として、第１遊星歯車（１２）及び第２遊星歯車（２２）の遠位端側及び近位端側の両方に設けられる環状体（１５ａ）、（１５ｂ）を前記第１及び第２遊星歯車（１２、２２）の歯先円より０乃至２モジュール大きいものを採用することも可能である。この場合、環状体（１５ａ）、（１５ｂ）によって、第１太陽歯車（１１）及び第２太陽歯車（２１）の挿通空間の一部が塞がれるため、第１遊星歯車（１２）及び第２遊星歯車（２２）を組み付けた後に、キャリア（１６）の中央の孔（１６ｂ）と、キャリア（２６）の中央の孔（２６ｂ）を通して、第１太陽歯車（１１）及び第２太陽歯車（２１）を組み付けることはできないので、予め、第１及び第２太陽歯車（１２、２２）を第１遊星歯車（１２）及び第２遊星歯車（２２）に組み付けた後に、第１及び第２太陽歯車（１２、２２）と第１及び第２入力軸（１８ａ、２８ａ）を、例えば、スプラインやキーなどの公知の連結手段を用いて連結すればよい。
一方、環状体（１５ａ）、（１５ｂ）及び（２５ａ）、（２５ｂ）の両方を前記第１及び第２遊星歯車（１２、２２）の歯底円より小さくすることも可能である。

すなわち、図１を参照すると、叙上のとおり、前記第１遊星歯車（１２）及び第２遊星歯車（２２）のそれぞれ前記第１及び第２入力軸（１８ａ、２８ａ）の遠位端側に前記第１及び第２遊星歯車（１２、２２）の歯先円より大きい環状体（１５ａ）、（２５ａ）がそれぞれ同軸状に設けられ、前記第１及び第２遊星歯車（１２、２２）の前記第１及び第２入力軸（１８ａ、２８ａ）の近位端側に前記第１及び第２遊星歯車の歯底円より小さい環状体（１５ｂ）、（２５ｂ）がそれぞれ同軸状に設けられている。

また、図１を参照すると、前記第１入力軸（１８ａ）及び第２入力軸（２８ａ）は前記筐体（Ｃ）に軸受（Ｂ）を介して回転自在に支持されている。また、前記出力軸（２９）も前記筐体（Ｃ）に軸受（Ｂ）を介して回転自在に支持されている。

［実施形態２］
図５を参照すると、本実施形態に係る遊星歯車装置（１）は、第１入力軸（１８ａ）に直接又は間接に設けられた第１太陽歯車（１１）と、該第１太陽歯車（１１）と噛合う３つの第１遊星歯車（１２）と、該３つの第１遊星歯車（１２）と噛合う第１内歯車（１３）を備えた第１遊星歯車機構（１０）と、第２入力軸（２８ａ）に直接又は間接に設けられた第２太陽歯車（２１）と、該第２太陽歯車（２１）と噛合う３つの第２遊星歯車（２２）と、該３つの遊星歯車（２２）と噛合う第２内歯車（２３）を備えた第２遊星歯車機構（２０）を備えている。

ここで、第１入力軸（１８ａ）に直接設けられた第１太陽歯車（１１）とは、第１入力軸（１８ａ）自体の一端に第１太陽歯車（１１）を構成する歯が刻設されることを言い、第１入力軸（１８ａ）に間接に設けられた第１太陽歯車（１１）とは、第１入力軸（１８ａ）にキー（１８ｋ）やスプラインなど当業者に自明な連結手段によって連結された軸の一端に第１太陽歯車（１１）を構成する歯が刻設されることを言う。第２入力軸（２８ａ）に直接又は間接に設けられた第２太陽歯車（２１）も同様に、第１入力軸（２８ａ）自体の一端に第２太陽歯車（２１）を構成する歯が刻設されることを言い、第２入力軸（２８ａ）に間接に設けられた第２太陽歯車（２１）とは、第２入力軸（２８ａ）にキー（２８ｋ）やスプラインなど当業者に自明な連結手段によって連結された軸の一端に第２太陽歯車（２１）を構成する歯が刻設されることを言う。

該第１太陽歯車（１１）と噛合う第１遊星歯車（１２）は３つに限られることはなく４つでも５つでもよく、負荷容量やトルクに応じた歯数によって適宜最適な個数が決められる。第２太陽歯車（２１）と噛合う第２遊星歯車（２２）の数も同様に、３つに限られることはなく４つでも５つでもよく、負荷容量やトルクに応じた歯数によって適宜最適な個数が決められる。また、第１遊星歯車機構（１０）に使用される第１遊星歯車（１２）と第２遊星歯車機構（２０）に使用される第２遊星歯車（２２）の個数は、同一の個数、異なった個数のいずれでもよい。

第１遊星歯車（１２）及び第２遊星歯車（２２）の両端に設けられた環状体（１５）及び（２５）は、それぞれ、前記第１及び第２遊星歯車の歯先円より大きく、前記第１遊星歯車（１２）及び第２遊星歯車（２２）と前記第１内歯車（１３）及び第２内歯車（２３）が噛合わされたときに、該環状体（１５）及び（２５）が転動する軌道（１５Ｒ）が第１内歯車（１３）及び第２内歯車（２３）に設けられている。本実施形態の第１遊星歯車（１２）及び第２遊星歯車（２２）の両端に設けられた環状体（１５）及び（２５）として、前述の実施形態１の第１遊星歯車（１２）及び第２遊星歯車（２２）の遠位端側及び近位端側の両方に設けられる環状体（１５ａ）、（１５ｂ）を採用できる。これに伴い、前述の実施形態１に記載されたとおり前記第１遊星歯車（１２）及び第２遊星歯車（２２）と前記第１内歯車（１３）及び第２内歯車（２３）が噛合わされたときに、該環状体（１５ａ）、（１５ｂ）及び（２５ａ）、（２５ｂ）が転動する軌道（１５Ｒ）が第１内歯車（１３）及び第２内歯車（２３）に設けられ得る。

さらに本実施形態においては第１入力軸（１８ａ）及び第１動力源（Ｍ１）の出力軸（１８ａ）は一体的に形成されており、かつ中空円筒状を呈し、第２入力軸（２８ａ）及び第２動力源（Ｍ２）の出力軸（２８ａ）を挿通し（本実施形態においては第１入力軸（１８ａ）及び第１動力源（Ｍ１）の出力軸（１８ａ）は一体的に形成されている）、第１内歯車（１３）が、第２内歯車（２３）と同一の歯が刻設された小径部（ＳＤ）と前記第２内歯車の外歯車（２４）と噛合う歯（１４）が刻設された大径部（ＬＤ）とを備え、第１入力軸（１８ａ）と第２入力軸（２８ａ）が互いに同軸状に配置されている。図示された実施例は、小径部（ＳＤ）と大径部（ＬＤ）とは別体として形成されたものが示されているが、一体的に形成されたものも採用することができる。いうまでもなく、第１入力軸（１８ａ）及び第１動力源（Ｍ１）の出力軸（１８ａ）と、第２入力軸（２８ａ）及び第２動力源（Ｍ２）の出力軸（２８ａ）は、それぞれ別体として形成することも可能であり、その場合は、スプラインやキーなど当業者に自明な連結手段によって連結される。本実施形態においては、第１動力源（Ｍ１）及び第２動力源（Ｍ２）として内燃エンジン、蒸気又はガスタービン、電動モータなど動力を発生する装置や、動力を電気エネルギーに変換する発電機などに好適に採用され得る。

［実施形態３］
本実施形態にかかる無段変速装置は、上述の実施形態１および実施形態２の遊星歯車装置（１）を使用するものであり、第１入力軸（１８ａ）と第２入力軸（２８ａ）に、それぞれ第１動力源（Ｍ１）及び第２動力源（Ｍ２）の出力軸（Ｍ１ｉ）及び（Ｍ２ｉ）に連結されている（図２参照）。

図１及び２を参照しつつ本実施形態にかかる無段変速装置の動作について説明する。

（ｉ）第１動力源（Ｍ１）を起動して出力軸（Ｍ１ｉ）を回転数Ｎ１で正転させると、この回転力が第１遊星歯車機構（１０）の第１入力軸（１８ａ）を介して第１太陽歯車（１１）に伝達される。図１に示された遊星歯車装置（１）の場合、キャリア（１６）が筐体（Ｃ）に固定されているので、第１太陽歯車（１１）の回転力は３つの第１遊星歯車（１２）に伝達されると、３つの第１遊星歯車（１２）はそれぞれピン（Ｐ）の周りを自転する。然る後に、第１遊星歯車（１２）の回転力が第１内歯車（１３）に伝達される。第１内歯車（１３）の回転力は第１内歯車（１３）の外側に刻設された歯によって構成された外側歯車（１４）と同期手段として機能している二つの小歯車（１７）を介して第２遊星歯車機構（２０）の第２内歯車（２３）の外側に刻設された歯によって構成された外側歯車（２４）に伝達される。

（ｉｉ）第１遊星歯車機構（１０）と第２遊星歯車機構（２０）を構成しているそれぞれの第１及び第２太陽歯車（１１、２１）、第１及び第２遊星歯車（１２、２２）及び第１及び第２内歯車（１３、２３）並びに第１及び第２内歯車（１３、２３）の外側に刻設された外側歯車（１４、２４）の歯の数は同一であるものが図示されているが、第１遊星歯車機構（１０）と第２遊星歯車機構（２０）を構成しているそれぞれの第１及び第２太陽歯車（１１、２１）、遊星歯車及び内歯車並びに内歯車の外側に刻設された歯の数を異なるようにすることも可能である。

本実施形態では第１遊星歯車機構（１０）と第２遊星歯車機構（２０）を構成しているそれぞれの太陽歯車、第１及び第２遊星歯車（１２、２２）及び第１及び第２内歯車（１３、２３）並びに第１及び第２内歯車（１３、２３）の外側に刻設された第１及び第２歯の数は同一であるので、第２内歯車（２３）の回転数は第１内歯車（１３）の回転数と同一である。

（ｉｉｉ）ここで、第２動力源（Ｍ２）を停止し、第２遊星歯車機構（２０）の第２入力軸（２８ａ）の回転を拘束すると、第２内歯車（２３）の回転力は第２太陽歯車（２１）が停止しているので、第２内歯車（２３）の回転に伴い、３つの第２遊星歯車（２２）が第２太陽歯車（２１）の周りを公転し、キャリア（２６）に伝達され、キャリア（２６）を介して出力軸（２９）に伝達される。

（ｉｖ）ついで、第２動力源（Ｍ２）を起動し、出力軸（Ｍ２ｉ）及び第２遊星歯車機構（２０）の第２入力軸（２８ａ）の回転数Ｎ１で正転させると、この回転力が第２遊星歯車機構（２０）の第２入力軸（２８ａ）を介して第２太陽歯車（２１）に伝達される。そして、第２太陽歯車（２１）の回転力が３つの第２遊星歯車（２２）に伝達されると、３つの第２遊星歯車（２２）は自転しつつ第２太陽歯車（２１）の周りを公転する。しかし、第１動力源（Ｍ１）によって得られ、第２内歯車（２３）に伝達された回転力の方向と、３つの第２遊星歯車（２２）は自転しつつ第２太陽歯車（２１）の周りを公転することによって得られた回転力の向きは逆であるので、第２動力源（Ｍ２）の回転数を適宜選択することで出力軸（２９）の回転数を減速或いは零にすることができる。

（ｖ）ついで、第２動力源（Ｍ２）を起動し、出力軸（Ｍ２ｉ）及び第２遊星歯車機構（２０）の第２入力軸（２８ａ）の回転数Ｎ１で逆転させると、この回転力が第２遊星歯車機構（２０）の第１入力軸（２８ａ）を介して第１太陽歯車（２１）に伝達される。そして、第２太陽歯車（２１）の回転力が３つの第２遊星歯車（２２）に伝達されると、３つの第２遊星歯車（２２）は自転しつつ第２太陽歯車（２１）の周りを公転する。しかし、第１動力源（Ｍ１）によって得られ、第２内歯車（２３）に伝達された回転力の方向と、３つの第２遊星歯車（２２）は自転しつつ第２太陽歯車（２１）の周りを公転することによって得られた回転力の向きは同一であるので、第２動力源（Ｍ２）の回転数を適宜選択することで出力軸（２９）の回転数を倍速、２倍速等に増速することができる。本実施形態においては、第１動力源（Ｍ１）及び第２動力源（Ｍ２）として内燃エンジン、蒸気又はガスタービン、電動モータなど動力を発生する装置や、動力を電気エネルギーに変換する発電機などに好適に採用され得る。

本発明の第１の態様にかかる遊星歯車装置は、第１及び第２遊星歯車の両端に、第１及び第２遊星歯車の歯先円より大きいか、或いは歯底円より小さい環状体がそれぞれ同軸状に設けられ、第１及び第２遊星歯車と第１及び第２内歯車が噛合わされたときに、該環状体が転動する軌道が複数の第１及び第２内歯車に設けられている構成を具備しているので、使用中に遊星歯車機構を構成している太陽歯車と各遊星歯車、遊星歯車同士、及び遊星歯車と内歯車との距離を一定に保つことができるという優れた効果を奏する。

本発明の第２の態様にかかる無段変速装置は、上述の第１の態様に係る遊星歯車装置を備えた無段変速装置であって、前記第１及び第２内歯車の外側に外歯車が形成され、前記第１内歯車の外側歯車と前記第２内歯車が互いに噛合わされ、前記第１入力軸と前記第２入力軸とが平行に配置され、前記第１入力軸及び前記第２入力軸はそれぞれ第１動力源の出力軸及び第２動力源の出力軸と一体的に形成されるか又は別体として形成されて前記第１入力軸が第１動力源の出力軸に連結され、前記第２入力軸が第２動力源の出力軸に連結されてなる構成を具備しているので、減速比を広範囲に変化させ、例えば車両の前進、後退、停止が減速比で出力可能にし得る無段変速装置をクラッチレスかつ互いに平行な二つの遊星歯車機構によって達成することができる。

本発明の第３の態様に係る無段変速装置は、上述の第１の遊星歯車装置を備えた無段変速装置であって、前記第１入力軸及び前記第２入力軸はそれぞれ第１動力源の出力軸及び第２動力源の出力軸と一体的に形成されるか又は別体として形成されて互いに連結され、かつ前記第１入力軸及び第１動力源の出力軸が中空円筒状を呈し、前記第２入力軸及び第２動力源の出力軸を挿通し、前記第１内歯車が、前記第２内歯車と同一の歯が刻設された小径部と前記第２内歯車の外歯車と噛合う歯が刻設された大径部とを備え、前記第１入力軸と前記第２入力軸が互いに同軸状に配置されてなる構成を具備しているので、減速比を広範囲に変化させ、例えば車両の前進、後退、停止が減速比で出力可能にし得るコンパクトな構成の無段変速装置をクラッチレスかつ同軸状に配された二つの遊星歯車機構によって達成することができる。

本発明の第４の態様に係る無段変速装置は、上述の遊星歯車装置を備えた無段変速装置であって、前記第１入力軸及び前記第２入力軸はそれぞれ第１動力源の出力軸及び第２動力源の出力軸と一体的に形成されるか又は別体として形成されて互いに連結され、かつ前記第１入力軸及び第１動力源の出力軸が中空円筒状を呈し前記第２入力軸及び第２動力源の出力軸を挿通し、前記第1内歯車と前記第2内歯車とが一体的に形成され、前記第１入力軸と前記第２入力軸が互いに同軸状に配置されてなる構成を具備しているので、減速比を広範囲に変化させ、例えば車両の前進、後退、停止が減速比で出力可能にし得るコンパクトな構成の無段変速装置をクラッチレスかつ同軸状に配された二つの遊星歯車機構によって達成することができる。

１遊星歯車装置
１０第１遊星歯車機構
１１第１太陽歯車
１２第１遊星歯車
１３第１内歯車
１４、２４外側歯車
１４ｉ第２内歯車の外側歯車と噛合う内歯車
１５、１５ａ，１５ｂ環状体
１５ｈ孔
１５Ｒ軌道
１６キャリア
１６ｂ孔
１６ｈ孔
１６ｔネジ
１７小歯車
１７ｂ穴
１７ｐ、２７ｐピン
１８ａ第１入力軸
１８ｋ、２８ｋキー
２０第２遊星歯車機構
２１第２太陽歯車
２２第２遊星歯車
２３第２内歯車
２５、２５ａ、２５ｂ環状体
２５ｈ孔
２５Ｒ軌道
２６、２６ｘ、２６ｙキャリア
２６ｔネジ
２６ｂ孔
２６ｈ孔
２８ａ第２入力軸
２９出力軸
Ｂ軸受
Ｃ筐体
Ｐ管状のピン
Ｐｆ雌ネジ
ＳＤ小径部
ＬＤ大径部
Ｍ１第１動力源
Ｍ２第２動力源
Ｍ１ｉ、Ｍ２ｉ出力軸

Claims

第１入力軸に直接又は間接に設けられた第１太陽歯車と、該第１太陽歯車と噛合う複数の第１遊星歯車と、該複数の第１遊星歯車と噛合う第１内歯車を備えた第１遊星歯車機構と、
第２入力軸に直接又は間接に設けられた第２太陽歯車と、該第２太陽歯車と噛合う複数の第２遊星歯車と、該複数の遊星歯車と噛合う第２内歯車を備えた第２遊星歯車機構
を備え、
前記第１内歯車と前記第２内歯車が同期して回転自在であり、
前記複数の第１遊星歯車が筐体に回転自在に支持され、
前記複数の第２遊星歯車がそれぞれ回転自在にキャリアに支持され、かつ当該キャリアは出力軸に連結され、
前記第１及び第２入力軸が前記筐体に回転自在に支持され、
前記出力軸が前記筐体に回転自在に支持され、
前記第１及び第２遊星歯車の両端に、前記第１及び第２遊星歯車の歯先円より大きいか又は歯底円より小さい環状体がそれぞれ同軸状に設けられ、前記第１及び第２遊星歯車と前記第１及び第２内歯車が噛合わされたときに、該環状体が転動する軌道が前記第１及び第２内歯車に設けられてなる
ことを特徴とする遊星歯車装置。
前記第１及び第２遊星歯車の前記第１及び第２入力軸の遠位端側に前記第１及び第２遊星歯車の歯先円より大きい環状体がそれぞれ同軸状に設けられ、前記第１及び第２遊星歯車の前記第１及び第２入力軸の近位端側に前記第１及び第２遊星歯車の歯底円より小さい環状体がそれぞれ同軸状に設けられてなることを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車装置。
前記第１及び第２遊星歯車の前記第１及び第２入力軸の遠位端側及び近位端側の両方に前記第１及び第２遊星歯車の歯先円より大きい環状体がそれぞれ同軸状に設けられてなることを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車装置。
請求項１乃至３のいずれかに記載の遊星歯車装置を備えた無段変速装置であって、
前記第１及び第２内歯車の外側に外歯車が形成され、
前記第１内歯車の外側歯車と前記第２内歯車の外側歯車が互いに噛合わされ、
前記第１入力軸と前記第２入力軸とが平行に配置され、前記第１入力軸及び前記第２入力軸はそれぞれ第１動力源の出力軸及び第２動力源の出力軸と一体的に形成されるか又は別体として形成されて前記第１入力軸が第１動力源の出力軸に連結され、前記第２入力軸が第２動力源の出力軸に連結されてなることを特徴とする無段変速装置。
前記第１内歯車の外側歯車と前記第２内歯車の外側歯車の間に１つ以上の小歯車が介装されてなる請求項４に記載の無段変速装置。
請求項１乃至３のいずれかに記載の遊星歯車装置を備えた無段変速装置であって、
前記第１入力軸及び前記第２入力軸はそれぞれ第１動力源の出力軸及び第２動力源の出力軸と一体的に形成されるか又は別体として形成されて互いに連結され、かつ前記第１入力軸及び第１動力源の出力軸が中空円筒状を呈し前記第２入力軸及び第２動力源の出力軸を挿通し、
前記第１内歯車が、前記第２内歯車と同一の歯が刻設された小径部と前記第２内歯車の外歯車と噛合う歯が刻設された大径部とを備え、
前記第１入力軸と前記第２入力軸が互いに同軸状に配置されてなる
ことを特徴とする無段変速装置。
請求項１乃至３のいずれかに記載の遊星歯車装置を備えた無段変速装置であって、
前記第１入力軸及び前記第２入力軸はそれぞれ第１動力源の出力軸及び第２動力源の出力軸と一体的に形成されるか又は別体として形成されて互いに連結され、かつ前記第１入力軸及び第１動力源の出力軸が中空円筒状を呈し前記第２入力軸及び第２動力源の出力軸を挿通し、
前記第1内歯車と前記第2内歯車とが一体的に形成され、
前記第１入力軸と前記第２入力軸が互いに同軸状に配置されてなる
ことを特徴とする無段変速装置。