JP2019074166A - 複合遊星歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ローコストで作製でき、かつ大きな減速比を発生させることができる複合遊星歯車装置を提供する。【解決手段】第１サンギヤ２４、第２サンギヤ２９、第３サンギヤ４２、第１遊星歯車２５、第２遊星歯車２６、第３遊星歯車３９、第１ピニオン軸３１、およびキャリア２３を備える。第１サンギヤ２４には、トルクが入力される。第２サンギヤ２９は、第１サンギヤ２４と同軸上に配置され、かつ回転しないように固定されている。第３サンギヤ４２は、第１サンギヤ２４と同軸の回転軸を中心に回転し、かつトルクが増減されたトルクを出力する。第２遊星歯車２６は、第１サンギヤ２４からトルクが伝達される。第２遊星歯車２６は、第２サンギヤ２９にトルクを伝達する。第３遊星歯車３９は、第３サンギヤ４２にトルクを伝達する。第１ピニオン軸３１は、第１遊星歯車２５、第２遊星歯車２６および第３遊星歯車３９を一体的に回転可能に支持する。キャリア２３は、第１ピニオン軸３１を軸支し、かつ第１サンギヤ２４と同軸の回転軸を中心に回転する。【選択図】図１

Description

本発明は、実質的に２組の遊星歯車機構のける回転要素同士を連結して構成された複合遊星歯車装置に関するものである。

従来、複数の遊星歯車機構を備えた複合遊星歯車機構は、単体の遊星歯車機構では実現できない高回転数比（高減速比又は高増速比）を実現できるため、種々のものが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の複合遊星歯車機構は、外歯を有するサンギヤ、外歯を有してサンギヤに噛み合う複数のピニオンギヤ（遊星歯車）、および内歯を有して複数のピニオンギヤに噛み合うリングギヤを備える遊星歯車機構の２組を連結している。そして、２組の遊星歯車機構の遊星歯車を非軸対称に配置することにより設計条件を緩和した構成を有している。

特開２００８−２７５１１２号公報

特許文献１に記載された複合遊星歯車機構では、駆動トルクに対する反力トルクを発生するための部材としてリングギヤを設けており、そのリングギヤはチューブの先端部に取り付ける円筒状部材の先端内周面に形成され、いわゆる内歯となっている。内歯歯車は、ホブなどの切削具を円筒状のワークの内側に挿入して加工を行うことにより製造するのが一般的であり、そのために加工しにくいこと、歯の仕様が限定されるなどのことにより、外歯歯車に対して高コストになり易い。

本発明は、上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、低コスト化を図ることができる複合遊星歯車装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記の目的を達成するために、トルクが入力される第１サンギヤと、前記第１サンギヤと同軸上に配置され、かつ回転しないように固定された第２サンギヤと、前記第１サンギヤと同軸の回転軸を中心に回転し、かつ前記トルクが増減されたトルクを出力する第３サンギヤと、前記第１サンギヤからトルクが伝達される第１遊星歯車と、前記第２サンギヤにトルクを伝達する第２遊星歯車と、前記第３サンギヤにトルクを伝達する第３遊星歯車と、前記第１遊星歯車、第２遊星歯車、および第３遊星歯車を一体的に回転可能に支持する第１ピニオン軸と、前記第１ピニオン軸を軸支し、かつ前記第１サンギヤと同軸の回転軸を中心に回転するキャリアとを備えていることを特徴とするものである。

本発明の複合遊星歯車装置では、前記キャリアは、前記第１ピニオン軸の両端を軸支してもよい。

前記キャリアにおける前記第１ピニオン軸に対して内径側に軸支された第２ピニオン軸と、前記第２ピニオン軸に回転可能に支持され、かつ前記第２遊星歯車および前記第２サンギヤに噛み合う第４遊星歯車と、前記キャリアにおける前記第１ピニオン軸に対して内径側に軸支された第３ピニオン軸と、前記第３ピニオン軸に回転可能に支持され、かつ前記第３遊星歯車および前記第３サンギヤに噛み合う前記第５遊星歯車とをさらに備えていてよい。

前記第１遊星歯車、前記第２遊星歯車、および前記第３遊星歯車は、同じ歯数で一体化して作られた一個の遊星歯車になっていてよい。

前記第１サンギヤおよび前記第１遊星歯車に噛み合う第６遊星歯車を備え、前記6遊星歯車は、前記第１ピニオン軸よりも内径側に配置される第4ピニオン軸に支持されており、前記第４ピニオン軸は、前記キャリアに軸支されていてよい。

前記第１サンギヤと同軸上に配置され、かつ前記第１サンギヤと一体的に回転する第４サンギヤと、前記第４サンギヤに噛み合い、かつ前記第１ピニオン軸に支持され、かつ前記第１遊星歯車と一体的に回転される第６遊星歯車とをさらに備えていてよい。

回転トルクが入力される第５サンギヤと、前記第５サンギヤと同軸上に配置され、かつ回転が固定される固定要素または前記回転トルクが増減された回転トルクを出力する出力要素のうちのいずれか一方である第６サンギヤと、前記第５サンギヤと同軸上に配置され、かつ前記一方とは異なる他方であるリングギヤと、前記第５サンギヤの外径側に配置される第７遊星歯車と、前記第７遊星歯車の外径側で、かつ前記第７遊星歯車に噛み合う第８遊星歯車と、前記第８遊星歯車と前記第６サンギヤに噛み合う第９遊星歯車とが一緒に回転するように第５ピニオン軸で軸支する第３キャリア部と、前記第７遊星歯車と前記リングギヤに噛み合う第１０遊星歯車とが一緒に回転するように第６ピニオン軸で軸支する第４キャリア部と、前記第５ピニオン軸と前記第６ピニオン軸とを径方向にずらして軸支する第３中間キャリアとを備え、第５サンギヤは、前記第７遊星歯車、または第１０遊星歯車に噛み合うようにしてよい。

前記第６サンギヤは、前記固定要素であり、前記リングギヤは、前記出力要素であり、前記第５サンギヤが前記第７遊星歯車に噛み合っていてよい。

前記第６サンギヤは、前記出力要素であり、前記リングギヤは、前記固定要素であり、前記第５サンギヤが前記第１０遊星歯車に噛み合っていてよい。

本発明によれば、少なくとも一方の遊星歯車機構が外歯歯車により構成されているため、内歯歯車を使用しない分、ローコストで作製でき、かつ大きな減速比を得ることができる。

本発明の複合遊星歯車装置を採用した歯車伝動装置の第１実施形態を示す断面図である。 歯車伝動装置の第２実施形態を示す断面図である。 歯車伝動装置の第３実施形態を示す断面図である。 歯車伝動装置の第４実施形態を示す断面図である。 歯車伝動装置の第５実施形態を示す断面図である。 歯車伝動装置の第６実施形態を示す断面図である。

以下に本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の複合遊星歯車装置を採用した歯車伝動装置１０の一例を示す断面図である。図１に示す歯車伝動装置１０は、減速歯車装置の一例として示しているが、入力部１１と出力部１２とを入れ替えることで増速歯車装置として使用することができる。減速歯車装置として使用する場合には、例えば電気自動車のインホイールモータに連結して使用されてよい。この場合には、ホイールの径方向または軸方向に短縮してホイールの内部に収まるように小型化が必要になる。

図１に示すように歯車伝動装置１０は、入力部１１、出力部１２、ハウジング１３、および複合遊星歯車機構１５を備え、入力部１１と出力部１２との間でトルクを増幅して出力部１２に伝達する。入力部１１は、例えば電動モータであってよい。出力部１２は、例えばインホイールモータ用の減速歯車機構として使用する場合には車輪ハブであってよい。

複合遊星歯車機構１５は、入力軸１６、出力軸１７、固定軸１８、第１遊星歯車機構１９、および第２遊星歯車機構２０を備える。第１遊星歯車機構１９、および第２遊星歯車機構２０は、左右に並んで、かつ左右方向での略中央を軸に非軸対称に配置されている。入力軸１６には、入力部１１からトルクが伝達される。入力軸１６、および出力軸１７は、同軸上に配置されており、第１軸受２１、および第２軸受２２を介してハウジング１３に回転自在に支持されている。

第１遊星歯車機構１９は、第１サンギヤ２４、第１遊星歯車２５、第２遊星歯車２６、第４遊星歯車２７、第２サンギヤ２９、第４サンギヤ３７、および第１キャリア部２８などを備える。第１サンギヤ２４は、外歯を有する歯車（外歯歯車）であり、入力軸１６と同軸上に配置された第１回転軸３０を介して入力部１１からトルクが伝達されることで第１回転軸３０を中心に回転する。例えば、第１回転軸３０は、第１サンギヤ２４の中心軸に連結されていてよい。

第１遊星歯車２５は、第１サンギヤ２４に噛み合う外歯歯車である。その第１遊星歯車２５は、第１回転軸３０と平行に配置された第１ピニオン軸３１により支持されている。第１ピニオン軸３１は、第１遊星歯車２５に対して入力部１１側に並べて配置された第２遊星歯車２６を支持している。第２遊星歯車２６は、第１遊星歯車２５と一体的に回転する。

第１ピニオン軸３１の一端３１ａは、第１キャリア部２８に設けられた第１支持部３３に軸支されている。第１キャリア部２８は、第１支持部３３に対して内径側に第２支持部３５が設けられている。第２支持部３５は、第２ピニオン軸３４を軸支する。第２ピニオン軸３４は、第４遊星歯車２７を支持している。第４遊星歯車２７は、第２遊星歯車２６、および第２サンギヤ２９にそれぞれ噛み合っている。第２サンギヤ２９は、中心軸が第１回転軸３０上に配置された外歯歯車になっており、固定軸１８に連結されて回転が止められている。固定軸１８は、ハウジング１３の一部に固定されている。第１遊星歯車２５、第２遊星歯車２６、および第４遊星歯車２７は、第１回転軸３０を中心とする円周を略等分割した位置に複数設けられている。なお、不均等位置に複数設けられていてもよい。

第２遊星歯車機構２０は、第４サンギヤ３７、第６遊星歯車３８、第３遊星歯車３９、第５遊星歯車４０、第２キャリア部４１、および第３サンギヤ４２などを備える。第４サンギヤ３７は、中心軸が第１回転軸３０と同軸上に配置された外歯歯車であり、第１サンギヤ２４に対して出力部１２側に並べて配置されており、第１回転軸３０からトルクが伝達されることで第１回転軸３０を中心に回転する。例えば、第４サンギヤ３７は、中心軸が第１回転軸３０に連結されていてもよい。

第２キャリア部４１は、第１キャリア部２８と一体的に連結されており、第１回転軸３０を中心に回転自在に配置されている。つまり、これら第１キャリア部２８、および第２キャリア部４１は、第１ピニオン軸３１の両端３１ａ，３１ｂを軸支しており、かつ一つのキャリア２３を形成している。例えば第１キャリア部２８および第２キャリア部４１は、ハウジング１３の内部にて最外周に配置される連結部（図示なし）で連結されていてよい。

第６遊星歯車３８は、第４サンギヤ３７に噛み合う。その第６遊星歯車３８は、第１ピニオン軸３１により支持されており、第１遊星歯車２５、および第３遊星歯車３９と一体的に回転する。つまり、第１遊星歯車２５、第２遊星歯車２６、第６遊星歯車３８、および第３遊星歯車３９は、一体的に回転する。すなわち、キャリア２３は、第１１遊星歯車２５、第２遊星歯車２６、第６遊星歯車３８、および第３遊星歯車３９を、第１ピニオン軸３１を中心に回転（自転）させ、かつ第１回転軸３０を中心として公転させる。

第１ピニオン軸３１の他端３１ｂは、第２キャリア部４１に設けられた第３支持部４４で軸支されている。その第２キャリア部４１は、第３支持部４４の内径側で第３ピニオン軸４５を軸支する第４支持部４６を有する。第３ピニオン軸４５は、第５遊星歯車４０を支持している。第５遊星歯車４０は、第３遊星歯車３９、および第３サンギヤ４２にそれぞれ噛み合っている。第３サンギヤ４２は、外歯歯車となっており、第３遊星歯車３９から伝達される回転トルクを第２回転軸４７に伝達する。例えば、第３サンギヤ４２は、中心軸が第２回転軸４７に連結されていてもよい。第２回転軸４７は、第１回転軸３０と同軸上に配置されており、増幅されたトルクを出力軸１７に伝達する。第１キャリア部２８、および第２キャリア部４１は、第１遊星歯車機構１９、および第２遊星歯車機構２０における入力軸１６の軸線方向における両外側に配置されている。第１遊星歯車２５、第２遊星歯車２６、第４遊星歯車２７、第６遊星歯車３８、第３遊星歯車３９、および第５遊星歯車４０は、第２回転軸４７を中心とする円周を略等分割した位置に複数設けられている。なお、不均等位置に複数設けられてもよい。

図１に示した実施形態は、第１遊星歯車機構１９、および第２遊星歯車機構２０を構成する歯車が全て外歯歯車で構成されている。これにより、複合遊星歯車機構１５は、内歯を有する歯車（内歯歯車）を使用していない分、コストダウンを図ることができ、かつ径方向のサイズをコンパクトにすることができる。また、図１に示した実施形態は、詳しくは後述する図２に示す実施形態と比べて、第１サンギヤ２４と同軸上に配置され、かつ第１サンギヤ２４と一体的に回転する第４サンギヤ３７と、第４サンギヤ３７に噛み合い、かつ第１ピニオン軸３１に支持され、かつ第１遊星歯車２５と一体的に回転される第６遊星歯車３８とを備えている点に特徴がある。

ハウジング１３は、複合遊星歯車機構１５を覆っており、内部には潤滑や冷却を行うための潤滑油４８が液密に収容されていてよい。この場合には、潤滑油４８は、ハウジング１３の内部で複合遊星歯車機構１５を構成するギヤにより掻き上げられて全体に供給される。

複合遊星歯車機構１５は、入力軸１６から入力される動力の流れを第１サンギヤ２４と第４サンギヤ３７とに分流する。第１サンギヤ２４に分流された動力は、第１遊星歯車機構１９に流入する。第１遊星歯車機構１９は、流入された動力を増速する。第１遊星歯車機構１９で増速された動力は、第２遊星歯車機構２０の第６遊星歯車３８に合流されて、入力された動力よりも大きな動力が出力軸１７に伝達される。つまり、第１遊星歯車機構１９は、第２遊星歯車機構２０のトルクに対して反力となるトルクを付与する。

なお、第１キャリア部２８は、第１遊星歯車２５と第２遊星歯車２６との間に配置されていてもよい。また、第２キャリア部４１は、第６遊星歯車３８と第３遊星歯車３９との間に配置されていてもよい。さらに、第１遊星歯車２５と第２遊星歯車２６との間に図示していない中間キャリア部を配置してもよい。その中間キャリア部は、キャリア２３の一部を構成する。この場合には、中間キャリア部に、第２ピニオン軸３４を軸支する支持部を設けていてもよい。さらにまた、第６遊星歯車３８と第３遊星歯車３９との間に図示していない中間キャリア部を配置してもよい。その中間キャリア部は、キャリア２３の一部を構成する。この場合には、中間キャリア部に、第３ピニオン軸４５を軸支する支持部を設けていてもよい。

複合遊星歯車機構１５は、ギヤの歯数の組み合わせにより、入力軸１６の回転方向に対して出力軸１７の回転方向が設定される。つまり、第１サンギヤ２４の回転方向に対して、第３サンギヤ４２の回転方向が、第１サンギヤ２４（第４サンギヤ）と同じ回転方向、または逆の回転方向のいずれかの方向に設定される。

歯車伝動装置の最終減速率αは、下記に示す式（１）から求められる。最終減速率αは、第１サンギヤ２４の回転速度を「１」とした際の第３サンギヤ４２の回転速度である。下記式（１）は、下記式（２）から式（６）に基づいて求められる。式（２）は、最終キャリア減速率βを求める式である。式（３）は、第１遊星歯車機構１９の第１遊星キャリア減速率β１を求める式である。式（４）は、第２遊星歯車機構２０の第２遊星キャリア減速率β２を求める式である。式（５）は、第１遊星歯車機構１９の第１リング減速率α１を求める式である。式（６）は、第２遊星歯車機構２０の第２リング減速率α２を求める式である。

第１リング減速率α１は、第１サンギヤ２４の回転速度を「１」とした際の第４遊星歯車２７の回転速度である。第１遊星キャリア減速率β１は、第１キャリア部２８と第２キャリア部４１とを分断したと仮定した際に、第１サンギヤ２４の回転速度を「１」としたときの第１キャリア部２８の回転速度である。第２リング減速率α２は、第４サンギヤ３７の回転速度を「１」とした際の第５遊星歯車４０の回転速度である。第２遊星キャリア減速率β２は、第１キャリア部２８と第２キャリア部４１とを分断したと仮定した際に、第４サンギヤ３７の回転速度を「１」としたときの第２キャリア部４１の回転速度である。最終キャリア減速率βは、第１キャリア部２８と第２キャリア部４１とを一体化した際のキャリア減速率であって、第２遊星キャリア減速率β２と第１遊星キャリア減速率β１との差になる。

ここで、下記式（５）では、第１サンギヤ２４の歯数をＺｒ１、第１遊星歯車２５の歯数をＺｒ２−１、第２遊星歯車２６の歯数をＺｒ２−２、第２サンギヤ２９の歯数をＺｒ３とする。また、下記式（６）では、第４サンギヤ３７の歯数をＺＲ１、第６遊星歯車３８の歯数をＺＲ２−１、第３遊星歯車３９の歯数をＺＲ２−２、第３サンギヤ４２の歯数をＺＲ３とする。なお、下記式（５）および式（６）では、第４遊星歯車２７の歯数、および第５遊星歯車４０の歯数については歯数比の計算に影響を与えないため、省略している。

α＝β（α２＋１） …（１）
β＝β２−β１ …（２）
β１＝１／（１＋（１／α１）） …（３）
β２＝１／（１＋（１／α２）） …（４）
α１＝（Ｚｒ１／ＺＲ２−１）×（Ｚｒ２−２／Ｚｒ３） …（５）
α２＝（ＺＲ１／ＺＲ２−１）×（Ｚｒ２−２／ＺＲ３） …（６）

表１は、複合遊星歯車機構１５に使用される各ギヤの歯数の未定数の具体例を示す。複合遊星歯車機構１５は、遊星歯車機構の構成条件などを含む所定の条件を満たす上で一定範囲の減速比を実現できる未定数の組み合わせが無数にある。そこで、具体的な例を有限数の解が得られるように、表１に示すようにNo.１からNo.６までの６つの例について数値範囲を適宜に限定した上で、所定の条件を満たす上でプログラムを作成してシミュレーションを行った。複合遊星歯車機構１５の減速比は、最終減速率αの逆数の値である。

表１のNo.１に示す例は、第１サンギヤ２４の歯数Ｚｒ１が「３０」、第１遊星歯車２５の歯数Ｚｒ２−１が「３０」、第２遊星歯車２６の歯数Ｚｒ２−２が「２９」、第２サンギヤ２９の歯数Ｚｒ３が「３１」、第４サンギヤ３７の歯数ＺＲ１が「３０」、第６遊星歯車３８の歯数ＺＲ２−１が「２９」、第３遊星歯車３９の歯数ＺＲ２−２が「２８」、および第３サンギヤ４２の歯数ＺＲ３が「３１」の場合である。この実施例の場合には、最終減速率が略「−０．０００５７４７１」となり、減速比が略「−１７４０」になる。なお、最終減速率α、および減速比（１／α）が負値の場合は、出力軸１７が入力軸１６と逆方向に回転することを表す。

No.２に示す例は、第１サンギヤ２４の歯数Ｚｒ１が「１７」、第１遊星歯車２５の歯数Ｚｒ２−１が「１８」、第２遊星歯車２６の歯数Ｚｒ２−２が「１７」、第２サンギヤ２９の歯数Ｚｒ３が「１７」、第４サンギヤ３７の歯数ＺＲ１が「１７」、第６遊星歯車３８の歯数ＺＲ２−１が「１９」、第３遊星歯車３９の歯数ＺＲ２−２が「１８」、および第３サンギヤ４２の歯数ＺＲ３が「１７」の場合である。この実施例の場合には、最終減速率が略「０．００１５０３７５９」となり、減速比が略「６６５」になる。

No.３に示す例は、第１サンギヤ２４の歯数Ｚｒ１が「２０」、第１遊星歯車２５の歯数Ｚｒ２−１が「４０」、第２遊星歯車２６の歯数Ｚｒ２−２が「２０」、第２サンギヤ２９の歯数Ｚｒ３が「４０」、第４サンギヤ３７の歯数ＺＲ１が「１７」、第６遊星歯車３８の歯数ＺＲ２−１が「１９」、第３遊星歯車３９の歯数ＺＲ２−２が「１８」、および第３サンギヤ４２の歯数ＺＲ３が「１７」の場合である。この実施例の場合には、最終減速率が略「−０．０００３１」となり、減速比が略「−３２２５」になる。

No.４に示す例は、第１サンギヤ２４の歯数Ｚｒ１が「２６」、第１遊星歯車２５の歯数Ｚｒ２−１が「１９」、第２遊星歯車２６の歯数Ｚｒ２−２が「１７」、第２サンギヤ２９の歯数Ｚｒ３が「２８」、第４サンギヤ３７の歯数ＺＲ１が「２４」、第６遊星歯車３８の歯数ＺＲ２−１が「２０」、第３遊星歯車３９の歯数ＺＲ２−２が「１８」、および第３サンギヤ４２の歯数ＺＲ３が「２６」の場合である。この実施例の場合には、最終減速率が略「−３．２×１０−５」となり、減速比が略「−３１６５５」になる。図１に示した実施形態は、詳しくは後述する図２に示す実施形態に比べて、表１のNo.４の実施例に示すように第１サンギヤ２４の歯数Ｚｒ１、第１遊星歯車２５の歯数Ｚｒ２−１、第４サンギヤ３７の歯数ＺＲ１、および第６遊星歯車３８の歯数ＺＲ２−１を異なる歯数に変えることで高減速比の設定が可能になる。

No.５に示す例は、第１サンギヤ２４の歯数Ｚｒ１が「３０」、第１遊星歯車２５の歯数Ｚｒ２−１が「３０」、第２遊星歯車２６の歯数Ｚｒ２−２が「３０」、第２サンギヤ２９の歯数Ｚｒ３が「２９」、第４サンギヤ３７の歯数ＺＲ１が「３０」、第６遊星歯車３８の歯数ＺＲ２−１が「３０」、第３遊星歯車３９の歯数ＺＲ２−２が「３０」、および第３サンギヤ４２の歯数ＺＲ３が「３０」の場合である。この実施例の場合には、最終減速率が略「−０．０１６９４９２」となり、減速比が略「−５９」になる。

No.６に示す例は、第１サンギヤ２４の歯数Ｚｒ１が「２０」、第１遊星歯車２５の歯数Ｚｒ２−１が「１７」、第２遊星歯車２６の歯数Ｚｒ２−２が「１７」、第２サンギヤ２９の歯数Ｚｒ３が「１８」、第４サンギヤ３７の歯数ＺＲ１が「２０」、第６遊星歯車３８の歯数ＺＲ２−１が「１７」、第３遊星歯車３９の歯数ＺＲ２−２が「１７」、および第３サンギヤ４２の歯数ＺＲ３が「１７」の場合である。この実施例の場合には、最終減速率が略「０．０３０９５９７５２」となり、減速比が略「３２．３」になる。

このように、上記実施例で説明した歯車伝動装置１０では、第１遊星歯車機構１９、および第２遊星歯車機構２０を結合することで、各ギヤの歯数が比較的少ないにもかかわらず、例えばNo.４に示したように概ね「３２０００」程度の高減速比を実現することができる。

図２は、歯車伝動装置の第２実施形態を示す断面図である。図２は、図１に示した複合遊星歯車機構の変形例である。図２に示すように複合遊星歯車機構５０は、図１に示した第２遊星歯車機構２０の第６遊星歯車３８、および第４サンギヤ３７を省略して、入力軸１６の軸方向におけるサイズのコンパクト化を図っている。

図２に示すように、第１遊星歯車機構１９は、図１で説明したと同じ、または同様に第１サンギヤ２４、第１遊星歯車２５、第２遊星歯車２６、第４遊星歯車２７、第１キャリア部２８、および第２サンギヤ２９を備える。

第２遊星歯車機構５１は、第３遊星歯車３９、第５遊星歯車４０、第２キャリア部４１、および第３サンギヤ４２を有する。第３遊星歯車３９は、第１ピニオン軸３１により支持されており、かつ第１ピニオン軸３１を中心に第１遊星歯車２５と一体的に回転する。第１ピニオン軸３１は、図１で説明したように第１遊星歯車２５、および第２遊星歯車２６を支持している。第１ピニオン軸３１は、一端３１ａが第１キャリア部２８に、かつ他端３１ｂが第２キャリア部４１にそれぞれ支持されており、第１キャリア部２８、および第２キャリア部４１は、図示していない連結部により連結されて一つのキャリア２３を構成している。キャリア２３は、第１遊星歯車２５、第２遊星歯車２６、および第３遊星歯車３９を、第１ピニオン軸３１を中心に一体的に自転させ、かつ第１回転軸３０を中心に公転させる。

なお、図２では、図１で示した部材と同じ、または同様な部材に同符号を付与して、ここでの詳しい説明を省略する。また、第１キャリア部２８は、第１遊星歯車２５と第２遊星歯車２６との間に配置されてもよい。また、第２キャリア部４１は、第１遊星歯車２５と第３遊星歯車３９との間に配置されてもよい。さらに、第１遊星歯車２５と第２遊星歯車２６との間に図示していない中間キャリア部を追加して配置してもよい。その中間キャリア部は、キャリア２３の一部を構成する。この場合には、第２ピニオン軸３４を中間キャリア部に軸支させてもよい。さらに、第１遊星歯車２５と第３遊星歯車３９との間に図示していない中間キャリア部を配置してもよい。その中間キャリア部は、キャリア２３の一部を構成する。この場合には、第３ピニオン軸４５を中間キャリアに軸支させてもよい。この実施形態では、図１に示した実施形態と比べて、第４サンギヤ３７、および第６遊星歯車３８を省略した分、コストダウンを図ることができる。

図３は、歯車伝動装置の第３実施形態を示す断面図である。図３は、図２に示した複合遊星歯車機構の変形例である。図３に示すように複合遊星歯車機構５３では、図２に示した第１遊星歯車２５、第２遊星歯車２６、および第３遊星歯車３９を省略し、代わりにそれらを同じ歯数で一体化して作られた一個のロングピニオンギヤ５４を使用している。ロングピニオンギヤ５４は、入力軸１６と平行な軸方向に長く伸ばして作られている。つまり、図３に示す実施形態では、ロングピニオンギヤを使用して、組立の容易性の向上、およびコストダウンを図ることができる。また、図３に示す複合遊星歯車機構５３の減速比の一例は、例えば表１に示したNo.５に記載の減速比、つまり第１遊星歯車２５の歯数Ｚｒ１、第２遊星歯車２６の歯数Ｚｒ２−１、第６遊星歯車３８の歯数Ｒ２−１、および第３遊星歯車３９の歯数ＺＲ２−２を全て同じ歯数にした実施例と同じ、または同様である。

図３に示すように複合遊星歯車機構５３では、第１サンギヤ２４、ロングピニオンギヤ５４、第４遊星歯車２７、第１キャリア部２８、および第２サンギヤ２９が第１遊星歯車機構５５を構成する。また、複合遊星歯車機構５３は、ロングピニオンギヤ５４、第５遊星歯車４０、第２キャリア部４１、および第３サンギヤ４２が第２遊星歯車機構５６を構成する。ロングピニオンギヤ５４は、第１ピニオン軸３１に支持されており、第１サンギヤ２４、第４遊星歯車２７、および第５遊星歯車４０にそれぞれ噛み合っている。ロングピニオンギヤ５４は、第１回転軸３０を中心とする周方向に複数配置されている。

なお、この実施形態では、ロングピニオンギヤ５４のうちの第５遊星歯車４０に噛み合う一部、もしくは第５遊星歯車４０が第２入力要素の一例である。また、第１サンギヤ２４と第４遊星歯車２７との間に図示していない中間キャリアを追加して配置してもよい。その中間キャリアは、キャリア２３の一部を構成する。この場合には、第２ピニオン軸３４を中間キャリアに軸支させてもよい。また、第１サンギヤ２４と第５遊星歯車４０との間に図示していない中間キャリアを追加して配置してもよい。その中間キャリアは、キャリア２３の一部を構成する。この場合には、第３ピニオン軸４５を中間キャリアに軸支させてもよい。図３では、図１で示した部材と同じ、または同様な部材に同符号を付与して、ここでの詳しい説明を省略する。

図４は、歯車伝動装置の第４実施形態を示す断面図である。図４は、図２に示した複合遊星歯車機構の変形例である。図４に示すように複合遊星歯車機構５８は、図２に示した第４遊星歯車２７、および第５遊星歯車４０を省略し、代わりに第１サンギヤ２４と第１遊星歯車２５とに噛み合う第６遊星歯車５９を使用している。

図４に示すように第６遊星歯車５９は、第４ピニオン軸６０に支持されており、第１サンギヤ２４、および第１遊星歯車２５にそれぞれ噛み合っている。第４ピニオン軸６０は、両端が第１中間キャリア部６１に設けられた第５支持部６２、および第２中間キャリア部６３に設けられた第６支持部６４に軸支されている。第１中間キャリア部６１には、第１ピニオン軸３１を軸支する第６支持部６４が第５支持部６２よりも外径側に設けられている。

第２中間キャリア部６３には、第１ピニオン軸３１を軸支する第７支持部６５が第６支持部６４よりも外径側に設けられている。第１キャリア部２８、第１中間キャリア部６１、第２中間キャリア部６３、および第２キャリア部４１は、入力軸１６と同一軸線上を中心として一体的に回転される。例えば第１キャリア部２８、第１中間キャリア部６１、第２中間キャリア部６３、および第２キャリア部４１は、ハウジング１３の内部にて最外周側で連結部６６により連結されていてよい。

第２遊星歯車２６は、第２サンギヤ２９に噛み合い、かつ第１ピニオン軸３１に支持されており、かつ第１遊星歯車２５と一体的に回転する。第３遊星歯車３９は、第３サンギヤ４２に噛み合い、かつ第１ピニオン軸３１に支持されており、かつ第１遊星歯車２５と一体的に回転する。複合遊星歯車機構５８は、第１サンギヤ２４、第６遊星歯車５９、第１遊星歯車２５、第２遊星歯車２６、第１キャリア部２８、および第２サンギヤ２９が第１遊星歯車機構６７を構成する。また、複合遊星歯車機構５８は、第３遊星歯車３９、第２キャリア部４１、および第３サンギヤ４２が第２遊星歯車機構６８を構成する。なお、第１中間キャリア部６１、および第２中間キャリア部６３のいずれか一方を省略してもよい。なお、図４では、図１で示した部材と同じ、または同様な部材に同符号を付与して、ここでの詳しい説明を省略する。

図５は、歯車伝動装置の第５実施形態を示す断面図である。図５は、図１に示した複合遊星歯車機構の変形例である。図５に示すように複合遊星歯車機構７０は、第１遊星歯車機構７１、および第２遊星歯車機構７２を備え、第１遊星歯車機構７１のみを外歯歯車で構成している。つまり、第１遊星歯車機構７１は、第５サンギヤ７３、第７遊星歯車７４、第８遊星歯車７５、第９遊星歯車７６、第６サンギヤ７７、および第３キャリア部１０１などで構成されており、ギヤは全て外歯歯車である。第５サンギヤ７３は、第１回転軸３０からトルクが伝達される。第６サンギヤ７７は、固定軸１８に連結されており、本発明の実施形態における固定要素の一例である。

第５サンギヤ７３は、第７遊星歯車７４に噛み合っている。第７遊星歯車７４は、第８遊星歯車７５に噛み合っている。第８遊星歯車７５、および第９遊星歯車７６は、第５ピニオン軸８２に支持されており、第５ピニオン軸８２を中心として一体的に回転する。第５ピニオン軸８２は、一端が第３キャリア部１０１に設けられた第１支持部３３に、他端が第３中間キャリア部７８に設けられた第８支持部７９にそれぞれ軸支されている。第９遊星歯車７６は、第６サンギヤ７７に噛み合っている。第３中間キャリア部７８は、第８遊星歯車７５と第９遊星歯車７６との間に配置されており、第１回転軸３０を中心として第１キャリア部２８と一体的に回転する。つまり、第３キャリア部１０１、および第３中間キャリア部７８は、キャリア２３の一部を構成する。

第２遊星歯車機構７２は、第１０遊星歯車８０、および第１リングギヤ８１で構成されている。第１リングギヤ８１は、内歯を有する歯車（内歯歯車）である。第１リングギヤ８１は、第２回転軸４７にトルクを伝達するものであり、本発明の実施形態における出力要素の一例である。第７遊星歯車７４、および第１０遊星歯車８０は、第６ピニオン軸８３により支持されており、かつ第６ピニオン軸８３を中心として一体的に回転される。第６ピニオン軸８３は、一端が第４キャリア部１０２に設けられた第３支持部４４に、他端は第３中間キャリア部７８における第８支持部７９に対して内径側に設けられた第９支持部８４にそれぞれ軸支されている。第４キャリア部１０２は、第１回転軸３０と同軸上に配置された中心軸を中心として第３中間キャリア部７８と一体的に回転する。つまり、第４キャリア部１０２は、キャリア２３の一部を構成する。

第１リングギヤ８１は、第１０遊星歯車８０に噛み合っており、かつ第１０遊星歯車８０から伝達されるトルクを第２回転軸４７に伝達する。例えば第１０遊星歯車８０は、中心軸が第２回転軸４７に連結されていてよい。第５ピニオン軸８２および第６ピニオン軸８３は、径方向にずれて配置されていてよい。例えば、第６ピニオン軸８３は、第５ピニオン軸８２に対して内径側に配置されてよい。この場合には、第１リングギヤ８１が第６ピニオン軸８３と第５ピニオン軸８２との段差により生じるスペースに収まるように配置するのが好適である。このように配置すれば、複合遊星歯車機構７０は、一方の第２遊星歯車機構７２にリングギヤ（内歯歯車）を使用しても径方向にてコンパクトなサイズを維持することができる。なお、図５では、図１で示した部材と同じ、または同様な部材に同符号を付与して、ここでの詳しい説明を省略する。

図６は、歯車伝動装置の第６実施形態を示す断面図である。図６は、図１に示した複合遊星歯車機構の変形例である。図６に示すように複合遊星歯車機構８６は、第１遊星歯車機構８７、および第２遊星歯車機構８８を有し、第２遊星歯車機構８８のみを外歯歯車で構成している。つまり、第２遊星歯車機構８８は、第７遊星歯車９２、第８遊星歯車９４、第９遊星歯車９３、第３キャリア部１０１、および第６サンギヤ９５を有しており、ギヤは全て外歯歯車で構成されている。第６サンギヤ９５は、第２回転軸４７にトルクを伝達するものであり、本発明の実施形態における出力要素の一例である。第１遊星歯車機構８７は、第５サンギヤ８９、第１０遊星歯車９１、第４キャリア部１０２、第３中間キャリア部９８，および第２リングギヤ９６を有している。第５サンギヤ８９は、第１回転軸３０からトルクが伝達される。第２リングギヤ９６は、固定軸１８に連結されており、本発明の実施形態における固定要素の一例である。

第５サンギヤ８９は、第１０遊星歯車９１に噛み合っている。第１０遊星歯車９１は、第２リングギヤ９６に噛み合っている。第２リングギヤ９６は、固定軸１８に連結されており、回転が止められている。第１０遊星歯車９１は、第６ピニオン軸９０に軸支されている。

第６ピニオン軸９０は、出力部１２側に伸ばされて、第１０遊星歯車９１と軸方向に並んで配置された第７遊星歯車９２を支持している。第１０遊星歯車９１は、第６ピニオン軸９０を中心に第７遊星歯車９２と一体的に回転する。第６ピニオン軸９０は、入力部１１側の一端が第４キャリア部１０２に設けられた第１支持部３３に軸支されている。また、第１０遊星歯車９１と第７遊星歯車９２との間における第６ピニオン軸９０の他端は、第３中間キャリア部９８に設けられた第１０支持部９９に軸支されている。第３中間キャリア部９８は、キャリア２３の一部を構成しており、第１回転軸３０と同軸を中心に回転自在に配置されている。

第８遊星歯車９４、および第９遊星歯車９３は、第５ピニオン軸９７により支持されており、かつ第５ピニオン軸９７を中心に一体的に回転される。第５ピニオン軸９７は、入力部１１側の一端が第３中間キャリア部９８に設けられた第１１支持部１００に、また出力部１２側の他端が第３キャリア部１０１に設けられた第３支持部４４にそれぞれ軸支されている。第９遊星歯車９３には、内径側で第６サンギヤ９５が噛み合っている。第６サンギヤ９５は、回転トルクを第２回転軸４７に伝達する。例えば第６サンギヤ９５は、中心軸が第２回転軸４７に連結されていてもよい。

第５ピニオン軸９７および第６ピニオン軸９０は、径方向にずれて配置されていてよい。この場合には、第６ピニオン軸９０を第５ピニオン軸９７に対して内径側に配置してもよい。第２リングギヤ９６は、第５ピニオン軸９７と第６ピニオン軸９０とが径方向にずれた段差により生じるスペースに収まるように配置するのが好適である。この場合には、複合遊星歯車機構８６の径方向におけるサイズをコンパクトなサイズに維持することができる。なお、図６では、図１で示した部材と同じ、または同様な部材に同符号を付与して、ここでの詳しい説明を省略する。

以上、この発明に係る実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々の変更が可能である。例えば上記各実施形態では、複合遊星歯車機構を減速機構として説明しているが、本発明ではこれに限らず、増速機構として使用してもよい。この場合には、入力部１１と出力部１２とを入れ替えればよい。

１０…歯車伝動装置、 １１…入力部、 １２…出力部、 １３…ハウジング、 １５，５０，５３，５８，７０，８６…複合遊星歯車機構、 １６…入力軸、 １７…出力軸、 １９，５５，６７，７１，８７…第１遊星歯車機構、 ２０，５１，５６，６８，７２，８８…第２遊星歯車機構、 ２３…キャリア、 ２４…第１サンギヤ、 ２５…第１遊星歯車、 ２６…第２遊星歯車、 ２７…第４遊星歯車、 ２８…第１キャリア部、 ２９…第２サンギヤ、 ３０…第１回転軸、 ３１…第１ピニオン軸、 ３４…第２ピニオン軸、 ３７…第４サンギヤ、 ３８…第６遊星歯車、 ３９…第３遊星歯車、 ４０…第２キャリア部、 ４２…第３サンギヤ、 ４７…第２回転軸、 ５９…第６遊星歯車、 ６０…第４ピニオン軸、 ６１…第１中間キャリア部、 ６３…第２中間キャリア部、 ７３…第５サンギヤ、 ７４…第７遊星歯車、 ７５…第８遊星歯車、 ７６…第９遊星歯車、 ７７…第６サンギヤ、 ７８…第３中間キャリア部、 ８０…第１０遊星歯車、 ８１…第１リングギヤ、 ８２…第５ピニオン軸、 ８３…第６ピニオン軸、 ８９…第５サンギヤ、 ９０…第６ピニオン軸、 ９１…第１０遊星歯車、 ９２…第７遊星歯車、 ９３…第９遊星歯車、 ９４…第８遊星歯車、 ９５…第６サンギヤ、 ９６…第２リングギヤ、 ９７…第５ピニオン軸、 ９８…第３中間キャリア部、 １０１…第３キャリア部、 １０２…第４キャリア部。

Claims (9)

1. トルクが入力される第１サンギヤと、
   前記第１サンギヤと同軸上に配置され、かつ回転しないように固定された第２サンギヤと、
   前記第１サンギヤと同軸の回転軸を中心に回転し、かつ前記トルクが増減されたトルクを出力する第３サンギヤと、
   前記第１サンギヤからトルクが伝達される第１遊星歯車と、
   前記第２サンギヤにトルクを伝達する第２遊星歯車と、
   前記第３サンギヤにトルクを伝達する第３遊星歯車と、
   前記第１遊星歯車、第２遊星歯車、および第３遊星歯車を一体的に回転可能に支持する第１ピニオン軸と、
   前記第１ピニオン軸を軸支し、かつ前記第１サンギヤと同軸の回転軸を中心に回転するキャリアとを備えている
   ことを特徴とする複合遊星歯車装置。
2. 前記キャリアは、前記第１ピニオン軸の両端を軸支している
   ことを特徴とする請求項１に記載の複合遊星歯車装置。
3. 前記キャリアにおける前記第１ピニオン軸に対して内径側に軸支された第２ピニオン軸と、
   前記第２ピニオン軸に回転可能に支持され、かつ前記第２遊星歯車および前記第２サンギヤに噛み合う第４遊星歯車と、
   前記キャリアにおける前記第１ピニオン軸に対して内径側に軸支された第３ピニオン軸と、
   前記第３ピニオン軸に回転可能に支持され、かつ前記第３遊星歯車および前記第３サンギヤに噛み合う前記第５遊星歯車とをさらに備える
   ことを特徴とする請求項２に記載の複合遊星歯車装置。
4. 前記第１遊星歯車、前記第２遊星歯車、および前記第３遊星歯車は、同じ歯数で一体化して作られた一個の遊星歯車になっている
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の複合遊星歯車装置。
5. 前記第１サンギヤおよび前記第１遊星歯車に噛み合う第６遊星歯車を備え、
   前記６遊星歯車は、前記第１ピニオン軸よりも内径側に配置される第４ピニオン軸に支持されており、
   前記第４ピニオン軸は、前記キャリアに軸支されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の複合遊星歯車装置。
6. 前記第１サンギヤと同軸上に配置され、かつ前記第１サンギヤと一体的に回転する第４サンギヤと、
   前記第４サンギヤに噛み合い、かつ前記第１ピニオン軸に支持され、かつ前記第１遊星歯車と一体的に回転される第６遊星歯車とをさらに備える
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の複合遊星歯車装置。
7. 回転トルクが入力される第５サンギヤと、
   前記第５サンギヤと同軸上に配置され、かつ回転が固定される固定要素または前記回転トルクが増減された回転トルクを出力する出力要素のうちのいずれか一方である第６サンギヤと、
   前記第５サンギヤと同軸上に配置され、かつ前記一方とは異なる他方であるリングギヤと、
   前記第５サンギヤの外径側に配置される第７遊星歯車と、
   前記第７遊星歯車の外径側で、かつ前記第７遊星歯車に噛み合う第８遊星歯車と、
   前記第８遊星歯車と前記第６サンギヤに噛み合う第９遊星歯車とが一緒に回転するように第５ピニオン軸で軸支する第３キャリア部と、
   前記第７遊星歯車と前記リングギヤに噛み合う第１０遊星歯車とが一緒に回転するように第６ピニオン軸で軸支する第４キャリア部と、
   前記第５ピニオン軸と前記第６ピニオン軸とを径方向にずらして軸支する第３中間キャリアとを備え、
   第５サンギヤは、前記第７遊星歯車、または第１０遊星歯車に噛み合う
   ことを特徴とする複合遊星歯車装置。
8. 前記第６サンギヤは、前記固定要素であり、
   前記リングギヤは、前記出力要素であり、
   前記第５サンギヤが前記第７遊星歯車に噛み合う
   ことを特徴とする請求項７に記載の複合遊星歯車装置。
9. 前記第６サンギヤは、前記出力要素であり、
   前記リングギヤは、前記固定要素であり、
   前記第５サンギヤが前記第１０遊星歯車に噛み合う
   ことを特徴とする請求項７に記載の複合遊星歯車装置。

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