JP2023175565A - 遊星歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向にコンパクトな遊星歯車装置を提供する。【解決手段】遊星歯車装置（１）は、サンギア（５）と、キャリア（６）と、キャリア（６）に設けられた複数のプラネタリユニット（７）と、リングギア（９）と、を備えている。プラネタリユニット（７）のそれぞれは、サンギア（５）と噛合する第１プラネタリギア（７１）と、リングギア（９）と噛合する第２プラネタリギア（７２）と、第１プラネタリギア（７１）と同軸上に配置された第１回転体（７３）と、第２プラネタリギア（７２）と同軸上に配置された第２回転体（７４）と、第１回転体（７３）と第２回転体（７４）とに巻回された巻掛け伝動体（７５）と、を備えている。複数のプラネタリユニット（７）の各巻掛け伝動体（７５）は、軸方向から直交する方向から視て、少なくとも一部が、互いに前記軸方向にオーバーラップするように配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、遊星歯車装置に関する。

従来、ケーシングと、２つの太陽歯車と、遊星キャリアと、２つの遊星歯車と、被噛合車と、２本の歯付きベルトと、を備えた遊星式変速機が案出されている。２つの遊星歯車は、それぞれ、小径歯車と、大径スプロケットと、が一体になって構成されており、これら遊星歯車の大径スプロケットは、それぞれ、被噛合車と噛合している。

また、２本の歯付きベルトの内の一方は、２つの太陽歯車の内の一方の太陽歯車と、２つの遊星歯車の内の一方の遊星歯車の小径歯車とに巻回され、２本の歯付きベルトの内の他方は、２つの遊星歯車の内の他方の太陽歯車と、２つの遊星歯車の内の他方の遊星歯車の小径歯車とに巻回されている。

実開平６―６９４９４号公報

上記特許文献１の遊星式変速機は、太陽歯車、遊星キャリア、被噛合車の３要素の内、例えば、被噛合車を固定、太陽歯車を入力にすることで、遊星キャリアから減速回転を出力する減速機として機能することができる。また、被噛合車を固定、遊星キャリアを入力にすることで、太陽歯車から増速回転を出力する増速機として機能することができる。

しかしながら、上記特許文献１の遊星式変速機は、２本の歯付きベルトが回転軸方向にオフセットして配置されているため、遊星式変速機の軸方向長さが長くなってしまうという問題があった。特に、この構成の場合、遊星歯車及び歯付きベルトの数が多くなればなるほど、遊星式変速機の軸方向長さが長くなってしまうという問題があった。

そこで、本発明は、軸方向にコンパクトな遊星歯車装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、サンギアと、キャリアと、前記キャリアに設けられた複数のプラネタリユニットと、リングギアと、を備え、前記プラネタリユニットのそれぞれは、前記サンギアと噛合すると共に前記キャリアに回転自在に支持された第１プラネタリギアと、前記リングギアと噛合すると共に前記キャリアに回転自在に支持された第２プラネタリギアと、前記第１プラネタリギアと同軸上に配置された第１回転体と、前記第２プラネタリギアと同軸上に配置された第２回転体と、前記第１回転体と第２回転体とに巻回された巻掛け伝動体と、を備え、前記複数のプラネタリユニットの各巻掛け伝動体は、軸方向から直交する方向から視て、少なくとも一部が、互いに前記軸方向にオーバーラップするように配置されている、ことを特徴とする遊星歯車装置である。

軸方向にコンパクトな遊星歯車装置を提供することができる。

キャリアを取り外した状態の本実施の形態に係る遊星歯車装置を示す正面図。 図１に示す遊星歯車装置のＩＩ－ＩＩ断面図。 （ａ）比較例に係る遊星歯車装置を示す側面図、（ｂ）本実施の形態に係る遊星歯車装置を示す側面図。 プラネタリチェーン７５の張り調整機構を説明するための図。 キャリアを取り外した状態の変形例に係る遊星歯車装置を示す正面図。

以下、図面に沿って本発明の実施の形態について説明する。

（チェーン式遊星スプロケット減速機の概略構成）
図１は、本実施の形態に係る遊星歯車装置としてのチェーン式遊星スプロケット減速機１である。このチェーン式遊星スプロケット減速機１は、図２に示すように、不図示の駆動源から入力回転が伝達される第１軸としての入力軸２と、入力軸２と軸心が一致した第２軸としての出力軸３との間に配設されており、入力軸２に入力された入力回転を、出力軸３から減速して出力する減速機となっている。

具体的には、減速機１は、入力軸２に設けられたサンギア５と、キャリア６と、キャリア６に設けられた複数（本実施の形態では３つ）のプラネタリユニット７と、出力軸３に設けられたリングギア（内歯車）９と、を備えて構成されている。サンギア５は、入力軸２が例えばバイクのモータなどの駆動源からの駆動力によって回転駆動すると、入力軸２と一体となって回転する。

キャリア６は、一対の円形の平板６１，６２が、締結具としてのカラーボルト６３によって軸方向に所定の間隔を存して、連結されて構成されており、これら平板６１，６２の間には複数のプラネタリユニット７が配置されている。また、本実施の形態では、キャリア６は、不図示の固定部材に対して固定されるように構成されている。

複数のプラネタリユニット７は、サンギア５と噛合する第１プラネタリギア７１と、リングギア９と噛合する第２プラネタリギア７２と、第１プラネタリスプロケット７３と、第２プラネタリスプロケット７４と、これら第１プラネタリスプロケット７３及び第２プラネタリスプロケット７４に巻回されるプラネタリチェーン７５と、をそれぞれ備えている。

第１プラネタリギア７１は、第１プラネタリシャフト７６を介してキャリア６に回転自在に支持されている。また、第１プラネタリシャフト７６には、上記第１プラネタリスプロケット７３が設けられており、第１プラネタリスプロケット７３と第１プラネタリギア７１とが一体となって回転するように構成されている。より詳しくは、第１プラネタリスプロケット７３は、第１プラネタリシャフト７６に対して回転自在に支持されており、第１プラネタリシャフト７６の軸方向に延びる第１プラネタリスプロケット７３のハブ部７３ａに対して第１プラネタリギア７１が固定されている。

第２プラネタリギア７２は、第１プラネタリギア７１よりも歯数が多く大径に形成されており、第２プラネタリシャフト７７を介してキャリア６に回転自在に支持されている。また、第２プラネタリシャフト７７には、上記第１プラネタリスプロケット７３よりも大径な第２プラネタリスプロケット７４が設けられており、第２プラネタリスプロケット７４と第２プラネタリギア７２とが一体となって回転するように構成されている。

より詳しくは、第２プラネタリスプロケット７４及び第２プラネタリギア７２は、第２プラネタリシャフト７７に対して回転自在に支持されていると共に、これら第２プラネタリスプロケット７４及び第２プラネタリギア７２は、締結部材としてのボルト７８によって連結されて一体となって回転するようになっている。また、上記第１プラネタリスプロケット７３と第２プラネタリスプロケット７４とは、プラネタリチェーン７５によって駆動連結されており、これにより、第１プラネタリギア７１と第２プラネタリギア７２とが駆動連結されている。更に、第１プラネタリスプロケット７３と第２プラネタリスプロケット７４との間にはテンショナローラ（不図示）が配置されており、歯飛びが生じないようにプラネタリチェーン７５に適切な張力を付与している。

リングギア９は、ドラム状の形状をしており、径方向に延びる底部９１と、底部９１の外周縁部から軸方向に延びる鍔部９２と、を備えている。底部９１は、ボルト等の締結具９３によって出力軸９３のフランジ部３ａに固定されている。鍔部９２は、底部９１とは別体に構成されており、ボルト等の締結具９５によって底部９１に固定されている。そして、鍔部９２の内周面には、第２プラネタリギア７２と噛合する歯面が形成されている。上記リングギア９は、上記サンギア５，第１及び第２プラネタリギア７１，７２よりも歯数が多く大径となっている。

このように構成されているため、入力軸２に入力回転が入力されると、サンギア５が回転する。サンギア５が回転すると、サンギア５と噛合している第１プラネタリギア７１を介して３つのプラネタリユニット７それぞれに対して動力が伝達される。これら３つのプラネタリユニット７は、キャリア６が固定されているため、サンギア５から回転が入力されると各回転体７１，７２，７３，７４が公転せずに自転する。より具体的には、第２プラネタリスプロケット７４は、第１プラネタリスプロケット７３よりも丁数が大きいスプロケットのため、サンギア５から入力された回転は、減速されて第２プラネタリギア７２によりリングギア９へと伝達される。リングギア９は、第２プラネタリギア７２によって回転させられ、これによって、リングギア９と一体の出力軸３から入力軸２の回転速度よりも減速された回転が出力される。

（チェーン式遊星スプロケット減速機の軸方向長さ）
ついで、チェーン式遊星スプロケット減速機１の軸方向長さについて説明をする。上述したように、本実施の形態では、プラネタリユニット７は、サンギア５にプラネタリチェーン７５を直接、巻回せず、中間ギアとしての第１プラネタリギア７１を設け、この第１プラネタリギア７１をサンギア５と噛合させている。

このため、本実施の形態に係る減速機１は、複数のプラネタリユニット７を備えていても、これらプラネタリユニット７の位相を変えることで、各プラネタリユニット７の第１プラネタリスプロケット７３、第２プラネタリスプロケット７４及びプラネタリチェーン７５の軸方向位置を一致させることができるように構成されている。

複数のプラネタリチェーン７５をサンギア５１に直接巻回する場合、干渉しないように各チェーン７５を軸方向にオフセットして配置する必要があるため、図３（ａ）に示す比較例のように、３つのプラネタリユニットを配置する場合には、最低でもチェーン３本分の幅Ｌ３が必要となる。

一方で、本実施の形態では、図３（ｂ）に示すように、プラネタリチェーン７５が軸方向位置をオーバーラップさせた形で配置されているため、例え、３つのプラネタリユニット７を配置する場合であっても、チェーン１本分の幅Ｌ１で配置することが可能となる。このため、比較例の減速機と本実施の形態に係る減速機１とで、許容トルクが同一だったとしても、本実施の形態に係る減速機１は、軸方向長さをコンパクトに構成することができる。

また、図２に示すように、サンギア５と第１プラネタリギア７１、リングギア９と第２プラネタリギア７２のギア列は、リングギア９の歯面の径方向内側に位置している一方で、第１プラネタリスプロケット７３、第２プラネタリスプロケット７４及びプラネタリチェーン７５の駆動列は、リングギア９に対して軸方向において入力軸側にオフセットして配置されている。このため、第２プラネタリスプロケット７４の歯先位置が、リングギア９の歯先よりも径方向外側に位置しており、より大径のプラネタリスプロケット７３，７４を使用することが可能となる。このため、設計の自由度が広く、変速比を広い範囲で設計することが可能となっている。

（張り調整機構）
ついで、プラネタリチェーン７５の張り調整機構について説明をする。本実施形態に係る張り調整機構では、第２プラネタリスプロケット７４を複数の異なる位相にて取り付け可能とすることによって、プラネタリチェーン７５の張り調整機構を構成している。

具体的には、図４に示すように、第２プラネタリスプロケット７４の側面には、第２プラネタリスプロケット７４を第２プラネタリギア７２に固定するボルト７８用の取付穴７４１～７４３が６つ形成されている。これらの取付穴７４１～７４３は、対角線上に位置する２つの取付穴が１セットになっており、プラネタリチェーン７５と第２プラネタリスプロケット７４との噛み合いの進行度の異なる３つの異なる位相で第２プラネタリスプロケット７４を取り付け可能となっている。

即ち、図４中における角度Ａ，Ｂ，Ｃは異なる位相となっており、第２プラネタリスプロケット７４は、第１取付穴７４１によって固定される第１取付位置と、第２取付穴７４２によって固定される第２取付位置と、第３取付穴７４３によって固定される第３取付位置と、に固定可能となっている。取付穴７４１～７４３の中心を結んだ仮想線７４１Ｌ～７４３Ｌが隣接する歯先間の歯面と交差する位置は、これら第１～第３取付位置において、第２プラネタリスプロケット７４の回転方向において互いに位相が異なっており、第１～第３取付位置は、プラネタリチェーン７５と第２プラネタリスプロケット７４との噛み合いの進行度において、進行度の異なる位置であることが分かる。

上述したように、チェーンは、スプロケットとの噛み合いの進行度に応じて、スプロケットの中心からの距離が変化するため、これら、第１～第３取付位置の間で第２プラネタリスプロケット７４の固定位置を変更することによって、第１プラネタリスプロケット７３に対する相対的な第２プラネタリスプロケット７４の位相を変更することが可能となり、プラネタリチェーン７５の張り調整が可能となっている。

このように、本実施の形態では、上記複数の取付穴７４１～７４３とボルト７８によって張り調整機構が構成されており、図４に示すように、第１位相位置の第１プラネタリスプロケット７３に対して、チェーンの噛み合いの進行度の異なる複数の位相位置で第２プラネタリスプロケット７４を固定することが可能となっている。そして、上記第１プラネタリスプロケット７３と第２プラネタリスプロケット７４との相対的な回転位相関係（回転位置関係）を変更することによって、プラネタリチェーン７５の張り調整を可能としている。

＜まとめ＞
本実施の形態に係る遊星歯車装置（１）は、
サンギア（５）と、
キャリア（６）と、
前記キャリア（６）に設けられた複数のプラネタリユニット（７）と、
リングギア（９）と、を備え、
前記プラネタリユニット（７）のそれぞれは、
前記サンギア（５）と噛合すると共に前記キャリア（６）に回転自在に支持された第１プラネタリギア（７１）と、
前記リングギア（９）と噛合すると共に前記キャリア（６）に回転自在に支持された第２プラネタリギア（７２）と、
前記第１プラネタリギア（７１）と同軸上に配置された第１回転体（７３）と、
前記第２プラネタリギア（７２）と同軸上に配置された第２回転体（７４）と、
前記第１回転体（７３）と第２回転体（７４）とに巻回された巻掛け伝動体（７５）と、を備え、
前記複数のプラネタリユニット（７）の各巻掛け伝動体（７５）は、軸方向から直交する方向から視て、少なくとも一部が、互いに前記軸方向にオーバーラップするように配置されている。

このように、複数のプラネタリユニット７の各巻掛け伝動体７５を、軸方向から直交する方向から視て、少なくとも一部が、互いに軸方向にオーバーラップするように配置することによって、遊星歯車装置１を軸方向にコンパクトに構成することができる。特に駆動源として高回転低トルクのモータを使用したバイクの場合、モータの軸方向長さが長くなるため、変速機の軸方向長さの短縮化が求められるが、本願実施の形態に係る遊星歯車装置１を使用することによって、軸方向にコンパクトな変速機を構成することができる。なお、駆動源としては、モータに限らず、例えば、エンジンなどでも良く、また、バイクに限らず、本願実施の形態に係る遊星歯車装置１は、自転車や、自動車などの変速機に使用することができる。

また、本実施の形態に係る遊星歯車装置１は、一般的なギア式の遊星歯車機構と比較して、巻掛け伝動体７５を用いることによって、バックラッシの調整が容易となり、設計・組み立てコストを削減することができる。更に、巻掛け伝動体７５のサイズや、本数を変更することで許容トルクを容易に変更することができる。加えて、遊星歯車装置１の軸方向長さを変えずにプラネタリユニット７の数を変更することができるため、遊星歯車装置１をコンパクトなまま許容入力値を上げることができる。

なお、上述した実施の形態では、キャリア６を固定することで、遊星歯車装置１を減速機として使用した例を説明したが、これに限らず、遊星歯車装置１は、サンギア５、キャリア６、リングギア９の三要素の間で、入力、出力、固定を変更することで、減速のみならず、増速回転や、逆転回転を作り出すことが可能である。例えば、キャリア固定、リングギア入力、サンギア出力とすることで増速機として機能することができる。

また、上述した本実施の形態では、巻掛け伝動体としてプラネタリチェーン７５を、第１回転体として第１プラネタリスプロケット７３を、第２回転体として第２プラネタリスプロケット７４を、例示している。しかしながら、プラネタリチェーン７５は、ローラチェーンでは無く、他の種類のチェーンでも良い。例えば、図５に示すように、プラネタリチェーンをサイレントチェーン７５１によって構成しても良い。また、巻掛け伝動体としては、必ずしもチェーンである必要は無く、例えば、歯付きベルト、平ベルト、Ｖベルトなどでも良い。更に、第１回転体及び第２回転体は、プーリなどによって構成されても良い。

更に、第１プラネタリギア７１と第１プラネタリスプロケット７３とは、一体に設けられても良く、第２プラネタリギア７２と第２プラネタリスプロケット７４とは、一体に設けられても良い。また、第１プラネタリギア７１、第１プラネタリスプロケット７３、第２プラネタリギア７２、第２プラネタリスプロケット７４は、どのような大きさでも良く、例えば、第１プラネタリスプロケット７３と第２プラネタリスプロケット７４との丁数を同じに構成しても良い。また、上述した実施の形態では、第２プラネタリスプロケット７４を複数位置に取付可能に構成することによって第１プラネタリスプロケット７３と第２プラネタリスプロケット７４との相対的な回転位相関係（回転位置関係）を変更可能に構成しているが、第１プラネタリスプロケット７３を複数位置に取付可能に構成しても良い。また、第１プラネタリスプロケット７３と第２プラネタリスプロケット７４との相対的な回転位相関係（回転位置関係）を変更可能であれば、必ずしもボルトと取り付け穴によってスプロケットの位置を固定しなくてもよく、例えば、凹凸の嵌合などによってスプロケットの位置を固定しても良い。

１：遊星歯車装置（チェーン式遊星スプロケット減速機）
５：サンギア
６：キャリア
７：プラネタリユニット
９：リングギア
７１：第１プラネタリギア
７２：第２プラネタリギア
７３：第１回転体（第１プラネタリスプロケット）
７４：第２回転体（第１プラネタリスプロケット）
７５：巻掛け伝動体（プラネタリチェーン）

Claims (1)

1. サンギアと、
   キャリアと、
   前記キャリアに設けられた複数のプラネタリユニットと、
   リングギアと、を備え、
   前記プラネタリユニットのそれぞれは、
   前記サンギアと噛合すると共に前記キャリアに回転自在に支持された第１プラネタリギアと、
   前記リングギアと噛合すると共に前記キャリアに回転自在に支持された第２プラネタリギアと、
   前記第１プラネタリギアと同軸上に配置された第１回転体と、
   前記第２プラネタリギアと同軸上に配置された第２回転体と、
   前記第１回転体と第２回転体とに巻回された巻掛け伝動体と、を備え、
   前記複数のプラネタリユニットの各巻掛け伝動体は、軸方向から直交する方向から視て、少なくとも一部が、互いに前記軸方向にオーバーラップするように配置されている、
   ことを特徴とする遊星歯車装置。

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