JP2020148328A - 遊星歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャリヤへの入力回転が制御不能になった場合でも、最低限運転可能な状態に切替できる遊星歯車変速装置を提供することを目的とする。【解決手段】遊星歯車装置１０は、内歯歯車１２と、遊星歯車１４と、太陽歯車１６と、遊星歯車１４を支持するキャリヤ２０、２２と、を有する遊星歯車装置であって、内歯歯車１２に回転を入力する第１伝達部材と、キャリヤに回転を入力する第２伝達部材と、第２伝達部材の回転をロックするロック機構７０と、を有する。ロック機構７０は、第２伝達部材がケーシング８０外に延在された延在部と、延在部と一体的に回転可能に装着される固定部材と、固定部材をケーシングに対して相対回転不能にロックするロック部材と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、遊星歯車装置に関する。

特許文献１には、電動装置と遊星歯車変速装置とを備える可変電動機システムが記載されている。図１０は、特許文献１に記載の可変電動機システムの断面図である。図１０に示すように、このシステムは、第1入力原動機として内歯車キャリア軸９１を回転駆動させる定速電動機９２と、第２入力原動機として入力側遊星歯車キャリア軸９３を回転駆動させる可変速電動機９４と、遊星歯車変速装置９５とを備える。

国際公開２０１６／０１０１４６号

特許文献１に記載された可変電動機システムは、定速電動機９２を定速で回転させ、可変速電動機９４の回転速度を制御することにより、遊星歯車変速装置９５の出力回転の速度を制御できる。しかし、可変速電動機９４が故障してキャリヤへの入力回転が制御できなくなると、変速装置の出力回転を制御できなくなり、システムとして運転不能となる。ブレーキを設けてキャリヤへの入力回転を固定することも考えられるが、保持トルクが小さく、大容量の歯車装置には採用できない。このため、キャリヤへの入力回転が制御不能になった場合でも、最低限運転可能な状態に容易に切替できる遊星歯車変速装置の提供が望まれている。

本発明の目的は、このような課題に鑑みてなされたもので、キャリヤへの入力回転が制御不能になった場合でも、最低限運転可能な状態に切替できる遊星歯車装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の遊星歯車装置は、内歯歯車と、遊星歯車と、太陽歯車と、遊星歯車を支持するキャリヤと、を有する遊星歯車装置であって、内歯歯車に回転を入力する第１伝達部材と、キャリヤに回転を入力する第２伝達部材と、第２伝達部材の回転をロックするロック機構と、を有する。ロック機構は、第２伝達部材がケーシング外に延在された延在部と、延在部と一体的に回転可能に装着される固定部材と、固定部材をケーシングに対して相対回転不能にロックするロック部材と、を有する。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、キャリヤへの入力回転が制御不能になった場合でも、最低限運転可能な状態に切替できる遊星歯車装置を提供できる。

実施の形態の遊星歯車装置の一例を概略的に示す側面断面図である。 図１の遊星歯車装置のケーシングを示す側面断面図である。 図１の遊星歯車装置の主軸受の周辺を拡大して示す拡大図である。 図１の遊星歯車装置の潤滑剤誘導部を示す側面図である。 図１の遊星歯車装置の給油リングを示す断面図である。 図１の遊星歯車装置のロック機構を示す拡大図である。 図１の遊星歯車装置のロック機構を示す別の拡大図である。 図６のロック機構のカップリングを示す拡大図である。 図８のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 特許文献１に記載の可変電動機システムの断面図である。

まず、本発明の一態様の概要について説明する。本発明のある態様の遊星歯車装置は、内歯歯車と、遊星歯車と、太陽歯車と、遊星歯車を支持するキャリヤと、を有する遊星歯車装置であって、内歯歯車に回転を入力する第１伝達部材と、キャリヤに回転を入力する第２伝達部材と、第２伝達部材の回転をロックするロック機構と、を有する。ロック機構は、第２伝達部材がケーシング外に延在された延在部と、延在部と一体的に回転可能に装着される固定部材と、固定部材をケーシングに対して相対回転不能にロックするロック部材と、を有する。

この態様によれば、何らかの原因によりキャリヤへの入力回転が制御不能になったとき、固定部材をケーシングに対して相対回転不能にロックすることにより、キャリヤの回転がロックされ、内歯歯車への入力回転によって運転を継続できる。

上述の固定部材は、第２伝達部材の延在部に外嵌される筒状の本体部と、本体部の軸方向一端において径方向外側に張り出したフランジ部と、を有してもよく、フランジ部をケーシング側に位置させた状態でフランジ部とケーシングが固定されてもよい。この場合、径方向外側に張り出したフランジ部をケーシングに固定するので、大きな保持トルクが得られ、大容量の歯車装置にも適用できる。

上述のロック機構は、ケーシングに固定されたピン部材を有し、固定部材のフランジ部にはピン部材を挿通する挿通穴が設けられ、ピン部材を挿通穴に挿通させることにより、固定部材とケーシングが相対回転不能にロックされてもよい。この場合、ピン部材を挿通穴に挿通させる簡易な構造でロック機構を構成できる。また、構造が簡単なので信頼性や作業性が優れ、非常用や緊急用にも適用できる。

上述の固定部材は、第２伝達部材をロックしないときは、フランジ部を反ケーシング側に位置させた状態で第２伝達部材の延在部に装着され、第２伝達部材と一体的に回転してもよい。この場合、ロック解除状態で、固定部材が第２伝達部材の延在部に装着され一体的に回転するので、固定部材を別途保管するスペースや手間を省け、紛失しにくく、緊急時でも迅速にロックできる。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに各図面を参照しながら説明する。実施の形態、変形例では、同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
また、第１、第２などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。

［実施の形態］
以下、図１〜図７を参照して、実施の形態に係る遊星歯車装置１０の構成について説明する。図１は、実施の形態の遊星歯車装置１０を示す側面断面図である。遊星歯車装置１０は、遊星歯車１４と噛合う太陽歯車１６および内歯歯車１２を備え、これらの歯車うちの１または２つに入力された回転を変速して残りの１または２つの歯車に出力する遊星歯車型変速装置として機能する。本実施形態では、遊星歯車装置１０は、遊星歯車１４（キャリヤ２０）と内歯歯車１２とに入力された回転を変速（増速）して太陽歯車１６に出力する。図１の例では、遊星歯車装置１０は、入力原動機である第１モータ８２および第２モータ８４からの入力回転を増速して被駆動装置である圧縮機８６に出力する。なお、第１モータ８２、第２モータ８４および圧縮機８６は、特許文献１に記載されたものと基本的に同じであり、第１モータ８２は定速電動機９２に対応し、第２モータ８４は可変速電動機９４に対応する。

遊星歯車装置１０は、主に、内歯歯車１２と、遊星歯車１４と、太陽歯車１６と、太陽歯車軸１８と、キャリヤ２０、２２と、遊星ピン２８と、主軸受２４、２６と、ケーシング８０と、内歯側伝達機構４２と、キャリヤ側伝達機構５４と、潤滑剤誘導部６４と、ロック機構７０とを備える。以下、太陽歯車軸１８の軸線Ｌａに沿った方向を「軸方向」といい、その軸線Ｌａを中心とする円の円周方向、半径方向をそれぞれ「周方向」、「径方向」とする。また、以下、便宜的に、軸方向の一方側（図中左側）を入力側といい、他方側（図中右側）を反入力側という。

太陽歯車軸１８は、軸線Ｌａを中心として軸方向に延びる棒状の部材である。本実施形態の太陽歯車軸１８は、圧縮機８６の入力軸と一体的に形成されており、圧縮機８６に備えた軸受（不図示）および遊星歯車装置１０に設けられたすべり軸受１８ｓによって支持される。太陽歯車１６は、太陽歯車軸１８の外周部に固定され、軸線Ｌａを中心として自転する。本実施形態は、軸方向に離隔して配置された２つの太陽歯車１６を有する。２つの太陽歯車１６は、いずれも斜歯歯車であり、２つの斜歯歯車の軸方向に対する傾きは互いに反対に形成される。

遊星歯車１４は、太陽歯車１６と噛み合って、軸線Ｌａを中心として公転するとともに自身の中心線を中心として自転する。本実施形態は、軸線Ｌａを中心とする円周上に所定の間隔（例えば、１２０°間隔）で配列された３つの遊星歯車１４を有する。本実施形態の遊星歯車１４は、太陽歯車１６の２つの斜歯にそれぞれ噛合う２つの斜歯が軸方向に離隔して配置される。遊星歯車１４は、その中心に軸方向に貫通する貫通孔１４ｈが設けられる。貫通孔１４ｈには後述する遊星ピン２８が挿通され、遊星歯車１４は遊星ピン２８に回転自在に支持される。

内歯歯車１２は、円筒部１２ａと、遊星歯車１４と噛合う複数の内歯１２ｂとを有する。円筒部１２ａは、軸線Ｌａを中心とする中空円筒形状を有し、遊星歯車１４を環囲する。複数の内歯１２ｂは、円筒部１２ａの内周面に周方向に所定の間隔で配置される。本実施形態の内歯１２ｂは、遊星歯車１４の２つの斜歯にそれぞれ噛合う２組の斜歯が軸方向に離隔して配置される。内歯歯車１２は、円筒部１２ａの外周部が後述する内歯ホルダ４４に固定される。

（キャリヤ）
キャリヤ２０、２２は、遊星歯車１４の軸方向両側部に配置される。キャリヤ２０、２２は、主軸受２４、２６を介してケーシング８０に回転自在に支持されている。キャリヤ２０、２２は、遊星歯車１４の軸方向一側に配置された第１キャリヤ２０と、遊星歯車１４の軸方向他側に配置された第２キャリヤ２２とを有し、遊星歯車１４を支持する。以下、第１キャリヤ２０と第２キャリヤ２２とを総称するときは「キャリヤ」ということがある。第１キャリヤ２０と第２キャリヤ２２とは互いに連結される。本実施形態では、第１キャリヤ２０は遊星歯車１４の反入力側に配置され、第２キャリヤ２２は遊星歯車１４の入力側に配置される。第２キャリヤ２２は、遊星歯車１４の入力側に隣接して設けられる円板状の部材である。

第１キャリヤ２０は、第１キャリヤ本体２０ｂと、第１キャリヤ本体２０ｂから軸方向で遊星歯車１４とは反対側に突出する突出部３２とを有する。第１キャリヤ本体２０ｂは、遊星歯車１４の反入力側に隣接して設けられる円板状の部材である。本実施形態の突出部３２は、第１キャリヤ本体２０ｂから反入力側に突出する中空円筒状の部分である。第１キャリヤ本体２０ｂおよび突出部３２には、隙間を介して太陽歯車軸１８が貫通する貫通孔３２ｄが設けられる。貫通孔３２ｄの内径は、太陽歯車１６の外径より大きく形成されてもよい。突出部３２の外周部には後述する主軸受２４、２６が配置される。

第１キャリヤ２０と第２キャリヤ２２とは、連結ピン３０および遊星ピン２８を介して連結される。連結ピン３０および遊星ピン２８は、軸線Ｌａから径方向にオフセットした位置において、軸方向に延びる円柱状のピン部材である。連結ピン３０および遊星ピン２８は、第１キャリヤ２０または第２キャリヤ２２と一体的に形成されてもよいし、別体に形成されて固定されてもよい。本実施形態では、遊星ピン２８はキャリヤとは別体に形成され、連結ピン３０はキャリヤと一体的に形成される。

本実施形態では、３つの遊星ピン２８が１２０°間隔で配置され、３つの連結ピン３０が１２０°間隔で配置される。つまり、これらの６つのピン部材が６０°間隔で配置される。

図１に示すように、遊星ピン２８は、その一端が第１キャリヤ２０の凹部２０ｈに嵌入され、他端が第２キャリヤ２２の凹部２２ｈに嵌入されている。この例では、凹部２０ｈ、２０ｈは、軸方向に貫通している。例えば、遊星ピン２８は、圧入によって凹部２０ｈ、２０ｈに固定される。遊星ピン２８は、遊星歯車１４に形成された貫通孔１４ｈを貫通する。遊星ピン２８は、第１キャリヤ２０および第２キャリヤ２２と遊星歯車１４との間の動力の伝達に寄与する連結部材として機能する。連結ピン３０は、遊星歯車１４とは接しておらず、動力の伝達には寄与せず、主に連結部材として機能する。

（主軸受）
図３も参照して主軸受２４、２６の周辺を説明する。図３は、主軸受２４、２６の周辺を拡大して示す拡大図である。主軸受２４、２６は、キャリヤをケーシング８０に支持する。特に、主軸受２４、２６は、第１キャリヤ２０の突出部３２を支持する。本実施形態は、軸方向に離隔して配置される一対の第１主軸受２４、第２主軸受２６を有する。第２主軸受２６は、第１主軸受２４の入力側に配置される。図１に示すように、主軸受２４、２６は、突出部３２の外周部に配置され、第１キャリヤ本体２０ｂおよび第２キャリヤ２０には配置されない。

この構成によれば、第１キャリヤ２０と第２キャリヤ２２と遊星ピン２８と連結ピン３０とを組み立てた後に、その組立体に主軸受２４、２６や内歯歯車１２を取り付けることができるので、組立性が向上し組み立て工数の削減につながる。また、後述する潤滑剤の誘導路の構築も容易になる。

主軸受２４、２６は、外輪２４ｂ、２６ｂと、内輪２４ｃ、２６ｃとを有する。主軸受２４、２６は、外輪２４ｂ、２６ｂがケーシング８０に周設された収容溝８０ｇ、８０ｈに嵌められる。収容溝８０ｇ、８０ｈは、主軸受２４、２６に対応して軸方向に離隔して設けられる。ケーシング８０は、軸方向に離隔して配置される第１収容溝８０ｇと、第２収容溝８０ｈとを有する。第２収容溝８０ｈは、第１収容溝８０ｇの入力側に配置される。内輪２４ｃ、２６ｃは突出部３２の外周に接する。一対の主軸受２４、２６の間には後述する給油リング６６が配置される。単一の収容溝８０ｇには、給油リング６６と第１主軸受２４の外輪２４ｂが嵌められる。この場合、ケーシング８０に給油リング６６が嵌る溝を主軸受の外輪が嵌る溝とは別に設ける場合に比べて、ケーシング８０の加工工数を低減できる。また、単一の溝とすることによってケーシング８０の軸方向寸法を短くできる。

（ケーシング）
図１、図２を参照して、ケーシング８０を説明する。図２はケーシング８０を示す側面断面図である。ケーシング８０は、遊星歯車装置１０の外殻として機能する。ケーシング８０は、第１円筒部８０ｂと、第１側壁部８０ｃと、第２側壁部８０ｄと、第２円筒部８０ｅと、第３側壁部８０ｆと、中間側壁部８０ｑとを有する。第１円筒部８０ｂは、軸線Ｌａを中心とする全体として中空円筒状の部分である。第１側壁部８０ｃは、第１円筒部８０ｂの反入力側を覆う円板状の部分であり、軸線Ｌａを中心とする貫通孔８０ｊを有する。第２側壁部８０ｄは、第１円筒部８０ｂの入力側を覆う円板状の部分である。中間側壁部８０ｑは、空間を挟んで第２側壁部８０ｄの反入力側に設けられる円板状の部分である。中間側壁部８０ｑは、第１伝達部５６を挟んで第２側壁部８０ｄと軸方向に対向する。

第２円筒部８０ｅは、第１側壁部８０ｃから反入力側に突出する軸線Ｌａを中心とする中空円筒状の部分である。第３側壁部８０ｆは、第２円筒部８０ｅの反入力側を覆う円板状の部分であり、軸線Ｌａを中心とする貫通孔８０ｋを有する。貫通孔８０ｊと第２円筒部８０ｅとは、環状空間を介して突出部３２を環囲する。上述したように、第２円筒部８０ｅの内周面には収容溝８０ｇ、８０ｈが周設される。貫通孔８０ｋは、滑り軸受１８ｓを介して太陽歯車軸１８の外周部を支持する。

第１側壁部８０ｃには、２つの伝達部軸受収容部８０ｍが設けられる。伝達部軸受収容部８０ｍは、後述する第２伝達部５８の第２伝達軸５８ｓを支持する伝達部軸受５８ｂを収容する凹部であり、この例では軸方向に貫通する。

第２側壁部８０ｄには、２つの伝達部軸受収容部８０ｍと、２つの伝達部軸受収容部８０ｎと、入力側軸受収容部８０ｐとが設けられる。伝達部軸受収容部８０ｎは、後述する第１伝達部５６の第１伝達軸５６ｓを支持する伝達部軸受５６ｂを収容する凹部であり、この例では軸方向に貫通する。入力側軸受収容部８０ｐは、軸線Ｌａを中心とする貫通孔であり、キャリヤ側伝達軸５２ｓを支持する入力側軸受５２ｄを収容する凹部を有する。

中間側壁部８０ｑには、伝達部軸受収容部８０ｎと、入力側軸受収容部８０ｐと、すべり軸受収容部８０ｓとが設けられる。入力側軸受収容部８０ｐは伝達部軸受５２ｇを収容し、すべり軸受収容部８０ｓはすべり軸受４２ｓを収容する。

（キャリヤ側伝達機構）
次に、図１〜図３を参照して、キャリヤ側伝達機構５４を説明する。キャリヤ側伝達機構５４は、第２モータ８４の回転駆動力をキャリヤに伝達する伝達機構である。本実施形態のキャリヤ側伝達機構５４は、第２モータ軸８４ｓと、キャリヤ側伝達軸５２ｓと、第１伝達部５６と、第２伝達部５８と、第３伝達部６０とを主に含む。第２モータ軸８４ｓは、第２モータ８４の出力軸であり、後述する第１モータ軸８２ｓを環囲する中空軸である。第２モータ軸８４ｓは、第２モータ８４の軸受（不図示）により支持され、第２モータ８４から軸方向で反入力側に突出する。

キャリヤ側伝達軸５２ｓは、遊星歯車装置１０から入力側に突出し、ジョイント機構８４ｊによって第２モータ軸８４ｓの反入力側に連結される。キャリヤ側伝達軸５２ｓもまた第１モータ軸８２ｓを環囲する中空軸である。キャリヤ側伝達軸５２ｓは、軸方向に離隔して配置された２つの入力側軸受５２ｄによって、入力側軸受収容部８０ｐに支持される。本実施形態の入力側軸受５２ｄは、例えば玉軸受けである。キャリヤ側伝達軸５２ｓの外周部には第１伝達部５６に回転を伝達する入力側伝達歯車５２ｇが設けられる。入力側伝達歯車５２ｇは、軸方向において２つの入力側軸受５２ｄの間に配置される。本実施形態の入力側伝達歯車５２ｇは、平歯車である。入力側伝達歯車５２ｇは、斜歯歯車であってもよい。

本実施形態は、キャリヤ側伝達軸５２ｓを挟んで半径方向に対向する２つの第１伝達部５６を有する。図１の例では、２つの第１伝達部５６は上下に離隔して配置される。第１伝達部５６は、キャリヤ側伝達軸５２ｓから伝達された回転を第２伝達部５８に伝達するアイドル歯車として機能する。第１伝達部５６は、軸方向に延びる第１伝達軸５６ｓと、第１伝達軸５６ｓの外周部に設けられる第１伝達歯車５６ｇとを有する。第１伝達歯車５６ｇは、第１伝達軸５６ｓの軸方向中央に配置される平歯車である。第１伝達歯車５６ｇは、斜歯歯車であってもよい。第１伝達歯車５６ｇは、入力側伝達歯車５２ｇに噛合うとともに、第２伝達部５８の第２伝達歯車５８ｈと噛合う。第１伝達軸５６ｓは、２つの第１伝達部軸受５６ｂによって、第２側壁部８０ｄと、中間側壁部８０ｑとに支持される。本実施形態の第１伝達部軸受５６ｂは、例えば自動調心ころ軸受である。

本実施形態は、２つの第１伝達部５６それぞれの半径方向外側に配置される２つの第２伝達部５８を有する。図１の例では、２つの第２伝達部５８は、上下に離隔して配置される。第２伝達部５８は、第１伝達部５６から伝達された回転を第３伝達部６０に伝達する。第２伝達部５８は、軸方向に延びる第２伝達軸５８ｓと、第２伝達軸５８ｓの外周部に設けられる２つの第２伝達歯車５８ｈ、５８ｊと、第２伝達軸５８ｓの反入力側に設けられた伝達軸突出部５８ｅとを有する。２つの第２伝達歯車５８ｈ、５８ｊは、軸方向に離隔して配置される平歯車である。２つの第２伝達歯車５８ｈ、５８ｊは、斜歯歯車であってもよい。伝達軸突出部５８ｅは、第２伝達軸５８ｓの反入力側においてケーシング８０外に延在された部分である。

第２伝達歯車５８ｈは、第２側壁部８０ｄに隣接して配置され、第２伝達歯車５８ｊは、第１側壁部８０ｃに隣接して配置される。第２伝達歯車５８ｈは、第１伝達歯車５６ｇと噛合い、第２伝達歯車５８ｊは、第３伝達部６０の第３伝達歯車６０ｇと噛合う。第２伝達軸５８ｓは、２つの第２伝達部軸受５８ｂによって、第２側壁部８０ｄと、第１側壁部８０ｃとに支持される。本実施形態の第２伝達部軸受５８ｂは、例えば自動調心ころ軸受である。

第３伝達部６０は、第２伝達部５８から伝達された回転を第１キャリヤ２０および第２キャリヤ２２に伝達する。第３伝達部６０は、第１キャリヤ２０の外周部に連結された円板状の部材であり、外周部に第３伝達歯車６０ｇを有する。第３伝達歯車６０ｇは、第２伝達歯車５８ｊと噛合う平歯車である。第３伝達歯車６０ｇは、斜歯歯車であってもよい。

このように構成されたことにより、キャリヤ側伝達機構５４は、第２モータ８４の回転に基づいて、第２モータ軸８４ｓ、キャリヤ側伝達軸５２ｓ、第１伝達部５６、第２伝達部５８および第３伝達部６０を介して、第１キャリヤ２０および第２キャリヤ２２を回転させる。

（内歯側伝達機構）
次に、内歯側伝達機構４２を説明する。内歯側伝達機構４２は、第１モータ８２の回転駆動力を内歯歯車１２に伝達する伝達機構である。本実施形態の内歯側伝達機構４２は、第１モータ軸８２ｓと、内歯ホルダ４４とを主に含む。第１モータ軸８２ｓは、第１モータ８２の回転駆動力を内歯ホルダ４４に伝達する出力軸である。第１モータ８２から軸方向で反入力側に突出して遊星歯車装置１０の内部に延びる。第１モータ軸８２ｓは、第２モータ軸８４ｓの中空部を通り、遊星歯車装置１０の内部に至る。第１モータ軸８２ｓは、中空軸または中実軸であってもよい。第１モータ軸８２ｓは、第１モータ８２の軸受（不図示）によって支持されるとともに、中間側壁部８０ｑに設けられたすべり軸受４２ｓによって遊星歯車装置１０の内部に支持される。第１モータ軸８２ｓの反入力側の端部のラジアル振れを効果的に抑制するために、すべり軸受４２ｓは内歯ホルダ４４に隣接して配置される。

内歯ホルダ４４は、内歯歯車１２を支持するとともに、第１モータ軸８２ｓから伝達された回転を内歯歯車１２に伝達する。内歯ホルダ４４は、円盤部４４ｃと、円筒部４４ｓとを有する。円盤部４４ｃは、軸芯Ｌａを中心とする円盤形状を有し、その中心に穿設された孔に第１モータ軸８２ｓの端部がスプライン結合される。円筒部４４ｓは、軸芯Ｌａを中心とする中空円筒形状を有し、遊星歯車１４および内歯歯車１２の少なくとも一部を環囲する。円筒部４４ｓの入力側の内周部には円盤部４４ｃの外周部が結合される。円筒部４４ｓの反入力側の内周部には遊星歯車１４の外周部が結合される。円筒部４４ｓは、円盤部４４ｃから伝達された回転を内歯歯車１２に伝達する。

このように構成されたことにより、内歯側伝達機構４２は、第１モータ８２の回転に基づいて、第１モータ軸８２ｓおよび内歯ホルダ４４を介して、内歯歯車１２を回転させる。

（潤滑剤誘導部）
次に、図４、図５も参照して、潤滑剤誘導部６４を説明する。図４は、潤滑剤誘導部６４を示す側面図である。潤滑剤誘導部６４は、遊星歯車装置１０の内部の各所に潤滑剤を供給する。潤滑剤誘導部６４は、外部給油口８０ｔと、給油リング６６と、給油口３２ｆと、複数の潤滑剤の誘導路とを有する。

外部給油口８０ｔは、ケーシング８０の第２円筒部８０ｅの外周から内周まで径方向に延びる通路である。外部給油口８０ｔの外側の開口は給油を受入れ、内側の開口は給油リング６６の外周溝６６ｂに径方向に対面する。外部給油口８０ｔの外側の開口に給油された潤滑剤は給油リング６６の外周溝６６ｂに誘導される。給油リング６６は、ケーシング８０の第２円筒部８０ｅに固定され、隙間を介して突出部３２を環囲する。

（給油リング）
図５は、給油リング６６を示す断面図である。給油リング６６は、軸線Ｌａを中心とする環状の部材で、ケーシング８０の第２円筒部８０ｅとキャリヤの突出部３２の間に配置される。給油リング６６は、突出部３２を支持する一対の主軸受２４、２６の間に配置される。この場合、給油リング６６を一対の主軸受２４、２６の外側に配置する場合に比べて、ケーシング８０や突出部３２の突出長を抑制できる。また、給油リング６６に対応して配置される給油口３２ｆが第１キャリヤ本体２０ｂ側に寄るので、潤滑剤の循環路が短くなって所望の潤滑性能を実現しやすい。

給油リング６６の外周部にはリング状の外周溝６６ｂが周設される。外周溝６６ｂは外部給油口８０ｔと連通する。給油リング６６の内周面にはリング状の内周溝６６ｃが周設される。内周溝６６ｃは、突出部３２の給油口３２ｆに径方向に対面し、給油口３２ｆと連通する。この場合、潤滑剤が外周溝６６ｂと内周溝６６ｃに沿って周方向に広がるので周方向の均一性が高まる。

給油リング６６は、外周溝６６ｂと内周溝６６ｃを連通する径方向通路６６ｅを有する。本実施形態は、周方向に所定の間隔で配置された４つの径方向通路６６ｅを有する。図５に示すように、４つの径方向通路６６ｅは、９０°間隔に配置される。外周溝６６ｂに供給された潤滑剤は、溝内を周方向に導かれ溝全体に広がる。外周溝６６ｂに広がった潤滑剤は、４つの径方向通路６６ｅを通って内周溝６６ｃに導かれる。内周溝６６ｃに導かれた潤滑剤は、溝内を周方向に導かれ溝全体に広がる。内周溝６６ｃに広がった潤滑剤は、突出部３２の給油口３２ｆに導かれる。この場合、外周溝６６ｂと径方向通路６６ｅと内周溝６６ｃとを介して、外部給油口８０ｔから給油口３２ｆに潤滑剤を効率的に供給できる。

給油口３２ｆは、突出部３２の外周部に開口する径方向通路である。給油口３２ｆは、内周溝６６ｃに径方向に対面し、内周溝６６ｃから潤滑剤の供給を受ける。給油口３２ｆは、給油口３２ｆに供給された潤滑剤を突出部３２内部の潤滑剤の誘導路に導く。この誘導路は、給油口３２ｆから供給された潤滑剤を第１キャリヤ本体２０ｂ側に誘導する。

このように、突出部３２に給油口３２ｆと潤滑剤の誘導路とを設けることにより、キャリヤの中心部に近い部分から潤滑剤を供給できる。このため、中心側から径方向外向きに潤滑剤を導くことによって、遠心力を用いた潤滑剤の強制循環を実現できる。また、噛み合い部や摺動部までの循環路を短くして所望の潤滑性能を実現しやすい。また、外部給油口８０ｔの数を減らし、例えば一つにすることも可能である。

潤滑剤の誘導路は、突出部３２と、第１キャリヤ２０と、遊星ピン２８と、連結ピン３０と、第２キャリヤ２２とに設けられる通路を含む。本実施形態では、突出部３２は、軸芯Ｌａからオフセットした位置において、周方向に所定の間隔で配置される３つの第１軸方向通路３２ｈと、３つの第２軸方向通路３２ｊとを有する。第１軸方向通路３２ｈおよび第２軸方向通路３２ｊは、突出部３２から第１キャリヤ２０まで軸方向に延びる通路である。第１軸方向通路３２ｈおよび第２軸方向通路３２ｊは、それぞれ給油口３２ｆと連通し、給油口３２ｆから供給された潤滑剤を、各通路の入力側に導く。第１軸方向通路３２ｈおよび第２軸方向通路３２ｊの反入力側の端部は塞がれている。

第１軸方向通路３２ｈは、第１キャリヤ２０内で径方向に延びる径方向通路２０ｋに連通する。径方向通路２０ｋは、第１キャリヤ２０内で第３軸方向通路３０ｈに連通する。径方向通路２０ｋの径方向外側の端部は塞がれている。第３軸方向通路３０ｈは、第１キャリヤ２０から連結ピン３０を通って第２キャリヤ２２まで軸方向に延びる。第３軸方向通路３０ｈは第１軸方向通路３２ｈより径方向外側に設けられる。第３軸方向通路３０ｈの入力側の端部は塞がれている。第３軸方向通路３０ｈは、連結ピン３０内で複数（例えば、４つ）の径方向通路３０ｍに連通する。複数の径方向通路３０ｍは、軸方向に所定の間隔で配列される。径方向通路３０ｍは、半径方向に延びて、連結ピン３０の軸芯Ｌａに近い側の外周部と、軸芯Ｌａから遠い側の外周部とに開口する。

潤滑剤は、第１軸方向通路３２ｈ、径方向通路２０ｋ、第３軸方向通路３０ｈおよび径方向通路３０ｍを通って、径方向通路３０ｍの外周部の開口に供給される。径方向通路３０ｍの軸芯Ｌａに近い側の開口に供給された潤滑剤は、内歯歯車１２や第２伝達部５８など遊星歯車装置１０内部の噛合部や摺動部に供給され、これらの間の潤滑を行う。

第２軸方向通路３２ｊは、第１キャリヤ２０内で径方向通路２０ｊを介して遊星ピン２８内の径方向通路２８ｋに連通する。径方向通路２８ｋは、遊星ピン２８内で第４軸方向通路２８ｈに連通する。第４軸方向通路２８ｈは、第２軸方向通路３２ｊより径方向外側に設けられる。第４軸方向通路２８ｈは、軸方向に延びて、遊星ピン２８内で複数（例えば、２つ）の径方向通路２８ｍに連通する。第４軸方向通路２８ｈの反入力側の端部は塞がれている。

複数の径方向通路２８ｍは、軸方向に所定の間隔で配列される。径方向通路２８ｍは、半径方向に延びて、遊星ピン２８の軸芯Ｌａに近い側の外周部と、軸芯Ｌａから遠い側の外周部とに開口する。径方向通路２８ｍの両方の開口は、遊星ピン２８の外周部に設けられた油溜部２８ｄに連通する。遊星歯車１４には、その内周部から外周部に貫通する径方向通路１４ｋが設けられる。径方向通路１４ｋの内周側の開口は油溜部２８ｄに連通する。径方向通路１４ｋの外周側の開口は内歯歯車１２に対面する。

潤滑剤は、第２軸方向通路３２ｊ、径方向通路２０ｊ、径方向通路２８ｋ、第４軸方向通路２８ｈおよび径方向通路２８ｍを通って、油溜部２８ｄに供給される。潤滑剤の一部は、油溜部２８ｄから遊星ピン２８と遊星歯車１４の隙間に供給され、これらの間の潤滑を行う。潤滑剤の別の一部は、油溜部２８ｄから径方向通路１４ｋを通って、遊星歯車１４と内歯歯車１２の隙間に供給され、これらの間の潤滑を行う。潤滑剤のさらに別の一部は、油溜部２８ｄから径方向通路１４ｋを通って、遊星歯車１４と太陽歯車１６の隙間に供給され、これらの間の潤滑を行う。

潤滑を行った潤滑剤は、遊星歯車装置１０の内部で下方の空間に溜まり、図示しないポンプにより外部に排出される。排出された潤滑剤は、所定の浄化処理を施された後、外部給油口８０ｔに再度供給されてもよい。

（ロック機構）
次に、図６〜図９を参照してロック機構７０を説明する。ロック機構７０は、第２モータ８４の故障等の原因で第２モータ８４の駆動力が制御できなくなったときに、キャリヤ側伝達機構をロックして最低限の運転を継続可能とするために、伝達軸をロックする機構である。本実施形態のロック機構７０は、２つの第２伝達部５８の一方の第２伝達軸５８ｓの回転をロックする。本実施形態で、第１モータ軸８２ｓは第１伝達部材を例示し、第２伝達軸５８ｓは第２伝達部材を例示している。

ロック機構７０は、ロック状態とロック解除状態とを容易に切換え可能に構成される。図６は、ロック解除状態のロック機構７０の周辺を示す拡大図である。図７は、ロック状態のロック機構７０の周辺を示す拡大図である。図６、図７に示すように、ロック機構７０は、カップリング７１と、支持プレート７２と、平行ピン７３と、キー部材７４と、カップ固定板７５とを含む。

カップリング７１は、第２伝達軸５８ｓがケーシング８０外に延在された伝達軸突出部５８ｅと一体的に回転可能に装着される。平行ピン７３は、カップリング７１をケーシング８０に対して相対回転不能にロックする。本実施形態で、伝達軸突出部５８ｅは延在部を例示し、カップリング７１は固定部材を例示し、平行ピン７３はロック部材を例示している。

カップリング７１を説明する。図８は、ロック機構７０のカップリング７１を示す拡大図である。図９は、図８のＡ−Ａ線に沿った断面図である。カップリング７１は、第２伝達軸５８ｓの伝達軸突出部５８ｅに外嵌される筒状のカップ円筒部７１ｃと、カップ円筒部７１ｃの軸方向一端において径方向外側に張り出したカップ鍔部７１ｄと、を有する。カップ円筒部７１ｃは、軸芯Ｌａと平行に延びる第２伝達軸５８ｓの軸芯Ｌｃを中心とする中空円筒形状を有する。カップ鍔部７１ｄは、カップ円筒部７１ｃの外周部から径方向外向きに張出す中空円盤形状を有する。カップ鍔部７１ｄはケーシング８０に固定される。径方向外側に張り出したカップ鍔部７１ｄが固定されるので、大きな保持トルクが得られ、大容量の歯車装置にも適用できる。

カップ鍔部７１ｄには、平行ピン７３を挿通する複数のピン孔７１ｐが設けられる。複数のピン孔７１ｐは、軸芯Ｌｃを中心とする円周上に所定の間隔で配置される。この例では、９０°間隔で軸方向に貫通する４つのピン孔７１ｐが設けられている。本実施形態で、カップ円筒部７１ｃは筒状の本体部を例示し、カップ鍔部７１ｄはフランジ部を例示し、平行ピン７３はピン部材を例示し、ピン孔７１ｐは挿通穴を例示している。

カップ円筒部７１ｃの内周部の所定の位置にキー部材７４が嵌入されるキー溝７１ｋが設けられる。この例では、カップ円筒部７１ｃは周方向に１８０°間隔で配置された２つのキー溝７１ｋが設けられる。伝達軸突出部５８ｅにはキー溝７１ｋに対応する位置にキー部材７４が嵌入されるキー溝５８ｋが設けられる。カップリング７１は、伝達軸突出部５８ｅがカップ円筒部７１ｃに挿入された状態で、キー溝７１ｋとキー溝５８ｋとにキー部材７４が嵌入されることによって、伝達軸突出部５８ｅに固定される。

図６、図７に示すように平行ピン７３は、軸方向に延びてピン孔７１ｐと係合してカップリング７１の回転を制限する円筒状のピン部材である。本実施形態は、４つのピン孔７１ｐに対応する位置に配置される４つの平行ピン７３を有する。平行ピン７３は、ケーシング８０に固定される。この例では、平行ピン７３が圧入等により固定された支持プレート７２がボルトＢ１によりケーシング８０に固定される。

図６に示すように、第２伝達軸５８ｓをロックしないとき（ロック解除状態）は、カップリング７１は、カップ鍔部７１ｄを反ケーシング８０側に位置させた状態で第２伝達軸５８ｓの伝達軸突出部５８ｅに装着され、第２伝達軸５８ｓと一体的に回転する。このとき、平行ピン７３はピン孔７１ｐから抜けて、カップリング７１に係合しないので、カップリング７１とケーシング８０とは相対回転可能になる。ロック解除状態では、カップリング７１が伝達軸突出部５８ｅに取り付けられて回転するので、カップリング７１を別途保管するスペースや手間を省け、紛失しにくく、緊急時でも迅速にロックできる。

図７に示すように、第２伝達軸５８ｓをロックするとき（ロック状態）は、カップリング７１は、カップ鍔部７１ｄをケーシング８０側に位置させた状態でカップ鍔部７１ｄとケーシング８０とが固定される。平行ピン７３をピン孔７１ｐに挿通させることにより、カップリング７１とケーシング８０とが相対回転不能にロックされる。平行ピン７３をピン孔７１ｐに挿通させる簡易な構造でロック機構が構成できるので、信頼性や作業性が優れ、非常用や緊急用としても採用できる。

カップ固定板７５は、カップリング７１を伝達軸突出部５８ｅに固定する円板部材である。カップ固定板７５の外径は、カップ円筒部７１ｃの内径より大きく、カップ円筒部７１ｃの外径より小さく形成される。カップ固定板７５は、伝達軸突出部５８ｅの反入力側の端面にボルトＢ２により固定される。これにより、カップ固定板７５は、カップリング７１の反入力側への移動を制限する。

ロック機構７０は、ボルトＢ２とカップ固定板７５とを脱着することにより、カップリング７１の姿勢を変更して、ロック状態とロック解除状態とを容易に切換えできる。ロック機構７０は、有底円筒状のカバー７６に覆われる。

このように構成された本実施形態は、故障などにより第２モータが制御不能になったとき、カップリング７１をケーシング８０に対して相対回転不能にロックすることにより、第２モータ８４から入力された回転を遮り、第１モータ８２から入力された回転により運転を継続できる。

以上のように構成された遊星歯車装置１０の動作を説明する。本実施形態では、第１モータ８２は一定速で回転し、第２モータ８４は可変速で回転するものとする。

図１を参照する。まず、第２モータ８４が停止してキャリヤが回転しない状態を説明する。第１モータ８２が回転することによって、内歯側伝達機構４２を介して、内歯歯車１２が回転する。内歯歯車１２が回転することによって、内歯歯車１２と噛み合う遊星歯車１４が自転する。遊星歯車１４が自転することによって、遊星歯車１４と噛み合う太陽歯車１６が回転する。太陽歯車１６が回転することによって、圧縮機８６の入力軸と一体の太陽歯車軸１８が回転する。つまり、第１モータ８２が回転速度Ｗ１で回転することによって、太陽歯車軸１８は第１変速比Ｒ１で変速された回転速度で回転する。なお、第１変速比Ｒ１は伝達機構の歯車比に応じて定まる。

次に、第１モータ８２が停止して内歯歯車１２が回転しない状態を説明する。第２モータ８４が回転することによって、キャリヤ側伝達機構５４を介して、キャリヤ２０、２２が回転する。キャリヤ２０、２２が回転することによって、キャリヤ２０、２２に固定される遊星ピン２８および遊星ピン２８に嵌合される遊星歯車１４が公転する。遊星歯車１４が公転することによって、遊星歯車１４と噛み合う太陽歯車１６が回転する。太陽歯車１６が回転することによって、太陽歯車軸１８が回転する。つまり、第２モータ８４が回転速度Ｗ２で回転することによって、太陽歯車軸１８は所定の第２変速比Ｒ２で変速された回転速度で回転する。なお、第２変速比Ｒ２は伝達機構の歯車比に応じて定まる。

第１モータ８２と第２モータ８４とが回転するとき、太陽歯車軸１８は式１に示される回転速度Ｗｓで回転する。
Ｗｓ＝Ｒ１・Ｗ１−Ｒ２・Ｗ２ ・・・（１）
式１に示すように、遊星歯車装置１０は、回転速度Ｗ１が一定である場合に、回転速度Ｗ２を制御して変化させることにより、太陽歯車軸１８の回転速度Ｗｓを制御することができる。

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明した。上述した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。上述の実施形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「実施形態の」「実施形態では」等との表記を付して説明しているが、そのような表記のない内容に設計変更が許容されないわけではない。また、図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。

以下、変形例を説明する。変形例の図面および説明では、実施形態と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付する。実施形態と重複する説明を適宜省略し、実施形態と相違する構成について重点的に説明する。

実施形態の説明では、カップ円筒部７１ｃは、２つのキー溝７１ｋを用いて伝達軸突出部５８ｅに固定される例を示したが、キー溝７１ｋの数は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよく、ロックする容量に応じて設定できる。また、カップ円筒部７１ｃは、キー部材とは別の原理に基づいて伝達軸突出部５８ｅに固定されてもよい。

実施形態の説明では、４つの平行ピン７３をピン孔７１ｐに挿通させることによりロックする例を示したが、平行ピン７３の数は、３以下や５以上であってもよく、ロックする容量に応じて設定できる。

実施形態の説明では、円筒状の平行ピン７３が支持プレート７２に固定される例を示したが、平行ピン７３はケーシング８０に直接固定されてもよく、例えばボルトであってもよい。平行ピン７３は、カップリング７１を係止可能であればよく、例えば、ケーシング８０から突出する突起であってもよい。

実施形態の説明では、ピン孔７１ｐが円形の貫通孔である例を示したが、ピン孔７１ｐは有底の孔であってもよい。また、ピン孔の代わりに、カップリングには、ケーシング８０から突出する突起と係合可能な凹部が設けられてもよい。

実施形態の説明では、回転入力が内歯歯車１２とキャリヤとに入力され、回転出力が太陽歯車軸１８から出力される例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、回転入力は太陽歯車軸１８に入力され、回転出力は内歯歯車１２またはキャリヤから出力されてもよい。

実施形態の説明では、突出部３２が太陽歯車軸１８の延出方向に突出する例を示したが、本発明はこれに限定されない。突出部３２は太陽歯車軸１８の延出方向とは反対向きに突出してもよい。この場合、突出部３２は中空構造であってもよいし、中実構造であってもよい。

実施形態の説明では、遊星歯車装置１０が単純遊星歯車装置である例を示したが、本発明はこれに限定されない。遊星歯車装置１０は、遊星歯車が偏心揺動する歯車装置であってもよい。例えば、遊星歯車装置１０は、内歯歯車に噛合う遊星歯車をクランク軸によって偏心揺動させる偏心揺動型遊星歯車装置であってもよい。

実施形態の説明では、内歯ホルダ４４が円盤部４４ｃを含む例を示したが、本発明はこれに限定されない。内歯ホルダ４４は、第１モータ軸８２ｓの回転を内歯歯車１２に伝達可能なものであればよい。例えば、内歯ホルダ４４は、円盤部４４ｃに代えて、第１モータ軸８２ｓと円筒部４４ｓとに架設される複数のアーム部材を備えてもよい。

上述の各変形例は上述の実施形態と同様の作用・効果を奏する。

上述した実施形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる各実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。

１０・・遊星歯車装置、 １２・・内歯歯車、 １４・・遊星歯車、 １６・・太陽歯車、 ２０・・第１キャリヤ、 ２０ｂ・・第１キャリヤ本体、 ２２・・第２キャリヤ、 ２４・・第１主軸受、 ２６・・第２主軸受、 ２８・・遊星ピン、 ３２・・突出部、 ３２ｆ・・給油口、 ４２・・内歯側伝達機構、 ４４・・内歯ホルダ、 ５４・・キャリヤ側伝達機構、 ５６・・第１伝達部、 ５８・・第２伝達部、 ６０・・第３伝達部、 ６６・・給油リング、 ６６ｂ・・外周溝、 ６６ｃ・・内周溝、 ６６ｅ・・径方向通路、 ７０・・ロック機構、 ７１・・カップリング、 ７１ｃ・・カップ円筒部、 ７１ｄ・・カップ鍔部、 ７１ｐ・・ピン孔、 ７３・・平行ピン、 ８０・・ケーシング、 ８０ｔ・・外部給油口、 ８２・・第１モータ、 ８４・・第２モータ、 ８６・・圧縮機。

Claims (4)

1. 内歯歯車と、遊星歯車と、太陽歯車と、遊星歯車を支持するキャリヤと、を有する遊星歯車装置であって、
   前記内歯歯車に回転を入力する第１伝達部材と、
   前記キャリヤに回転を入力する第２伝達部材と、
   前記第２伝達部材の回転をロックするロック機構と、
   を有し、
   前記ロック機構は、前記第２伝達部材がケーシング外に延在された延在部と、前記延在部と一体的に回転可能に装着される固定部材と、前記固定部材を前記ケーシングに対して相対回転不能にロックするロック部材と、を有することを特徴とする遊星歯車装置。
2. 前記固定部材は、前記第２伝達部材の前記延在部に外嵌される筒状の本体部と、前記本体部の軸方向一端において径方向外側に張り出したフランジ部と、を有し、前記フランジ部を前記ケーシング側に位置させた状態で前記フランジ部と前記ケーシングが固定されることを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車装置。
3. 前記ロック機構は、前記ケーシングに固定されたピン部材を有し、前記固定部材の前記フランジ部には前記ピン部材を挿通する挿通穴が設けられ、前記ピン部材を前記挿通穴に挿通させることにより、前記固定部材と前記ケーシングが相対回転不能にロックされることを特徴とする請求項２に記載の遊星歯車装置。
4. 前記固定部材は、前記第２伝達部材をロックしないときは、前記フランジ部を反前記ケーシング側に位置させた状態で前記第２伝達部材の前記延在部に装着され、前記第２伝達部材と一体的に回転することを特徴とする請求項２または３に記載の遊星歯車装置。

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