JP3425198B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

動力伝達装置

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JP3425198B2 JP26715893A JP26715893A JP3425198B2 JP 3425198 B2 JP3425198 B2 JP 3425198B2 JP 26715893 A JP26715893 A JP 26715893A JP 26715893 A JP26715893 A JP 26715893A JP 3425198 B2 JP3425198 B2 JP 3425198B2
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武治 小出
航一 田中
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は遊星歯車式の動力伝達装
置に係り、特に、大径ピニオンギヤおよび小径ピニオン
ギヤを軸方向に一体的に備えた複合遊星ギヤを有する動
力伝達装置の耐久性およびギヤノイズを改善する技術に
関するものである。 【0002】 【従来の技術】車両などに用いられている動力伝達装置
として、大径ピニオンギヤおよび小径ピニオンギヤを軸
方向に一体的に備えた複合遊星ギヤを、ピニオン軸を介
して軸心まわりの回転可能に支持しているキャリアと、
前記大径ピニオンギヤおよび小径ピニオンギヤの一方お
よび他方と噛み合うサンギヤおよびリングギヤとを有
し、前記キャリア,サンギヤ,およびリングギヤのうち
の1つが反力要素として機能し、他の2つの間で動力伝
達を行う遊星歯車式のものがある。米国特許の特許番号
4928227号や、本願出願人が先に出願した特願平
5−132935号などに記載されている動力伝達装置
はその一例であり、何れも電気自動車の減速装置として
用いられている。 【0003】図1は、特願平5−132935号に記載
されている動力伝達装置の断面図である。この動力伝達
装置10は一対の遊星歯車装置12および14から成
り、遊星歯車装置12は、モータ軸16の軸端に相対回
転不能に連結されたサンギヤ18,およびキャリア20
に立設されたピニオン軸21に回転可能に配設されてサ
ンギヤ18と噛み合う大径ピニオンギヤ22を備えてい
る。また、遊星歯車装置14は、大径ピニオンギヤ22
に一体的に設けられて複合遊星ギヤ24を構成している
小径ピニオンギヤ26,およびハウジング28に固定さ
れて小径ピニオンギヤ26と噛み合うリングギヤ30を
備えている。上記複合遊星ギヤ24は、キャリア20の
軸心まわりに複数、例えば3個配設されており、何れも
一対のニードルベアリング31を介してピニオン軸21
に取り付けられている。このような動力伝達装置10は
リングギヤ30が反力要素として機能し、モータ軸16
からサンギヤ18へ入力された回転を、所定の減速比で
減速してキャリア20から差動装置32へ出力する。差
動装置32はダブルピニオン型の遊星歯車装置であり、
上記キャリア20からリングギヤ34へ入力された動力
をキャリア36およびサンギヤ38に分配し、それぞれ
伝達軸40,42を介して左右の駆動輪へ伝達する。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにサンギヤおよびリングギヤと噛み合う大径ピニオン
ギヤおよび小径ピニオンギヤを軸方向に一体的に備えた
複合遊星ギヤを有する動力伝達装置においては、例えば
車両を急加速した場合など伝達トルクが急激に増大する
時に複合遊星ギヤにこじりが生じ、ピニオン軸が偏摩耗
したりそのピニオン軸を支持しているキャリアが変形し
たりして、それ等の耐久性が損なわれるという問題があ
った。また、キャリアの変形に伴ってピニオン軸が傾斜
すると、サンギヤやリングギヤとの噛合いが片当たりと
なってギヤノイズが悪化する。 【0005】前記図1の動力伝達装置10について具体
的に説明すると、図4に示すように、サンギヤ18と噛
み合う大径ピニオンギヤ22には、その噛合歯の圧力角
に応じて大径ピニオンギヤ22の軸心に向かう方向、す
なわち図の上方へ向かう力F SRが作用する一方、リング
ギヤ30と噛み合う小径ピニオンギヤ26には、その噛
合歯の圧力角に応じて小径ピニオンギヤ26の軸心に向
かう方向、すなわち図の下方へ向かう力FRRが作用す
る。また、上記各ギヤがはすば歯車で、図5に示すよう
に大径ピニオンギヤ22および小径ピニオンギヤ26の
各噛合歯50,52が共に右捩れの場合に、サンギヤ1
8が図4の右側から見て右まわりに回転駆動されると、
大径ピニオンギヤ22には噛合歯50の捩れに起因して
図4の左方向へ向かう力FSSが作用する一方、小径ピニ
オンギヤ26には噛合歯52の捩れに起因して図4の右
方向へ向かう力FRSが作用する。これ等の力FSR
SS,F RR,およびFRSの向きは、何れも複合遊星ギヤ
24を図4において右回りに回転させる方向であるた
め、複合遊星ギヤ24には比較的大きな右まわりのモー
メントMが作用し、このモーメントMが複合遊星ギヤ2
4とピニオン軸21との間でこじりを生じさせる。サン
ギヤ18から大径ピニオンギヤ22の噛合歯50に加え
られる力の周方向分力をFS ,噛合歯50の圧力角をα
S ,捩れ角をβS とすると、上記力FSRはFS tan αS
で表され、力FSSはFS tan βS で表される。また、小
径ピニオンギヤ26の噛合歯52がリングギヤ30から
受ける反力の周方向分力をFR ,噛合歯52の圧力角を
αR ,捩れ角をβR とすると、上記力F RRはFR tan α
R で表され、力FRSはFR tan βR で表される。なお、
図4は断面部分のハッチングを省略したもので、図5は
大径ピニオンギヤ22および小径ピニオンギヤ26の噛
合歯50,52をそれぞれ1個だけ図示したものであ
る。 【0006】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、大径ピニオンギヤお
よび小径ピニオンギヤを軸方向に一体的に備えた複合遊
星ギヤを有する動力伝達装置の耐久性およびギヤノイズ
を改善することにある。 【0007】 【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めには、複合遊星ギヤに作用するモーメントが小さくな
るようにすれば良く、本発明は、大径ピニオンギヤおよ
び小径ピニオンギヤを軸方向に一体的に備えた複合遊星
ギヤを、ピニオン軸を介して軸心まわりの回転可能に支
持しているキャリアと、前記大径ピニオンギヤおよび小
径ピニオンギヤの一方および他方と噛み合うサンギヤお
よびリングギヤとを有し、前記キャリア,サンギヤ,お
よびリングギヤのうちの1つが反力要素として機能し、
他の2つの間で動力伝達を行う遊星歯車式の動力伝達装
置において、前記大径ピニオンギヤおよび小径ピニオン
ギヤは何れも噛合歯が周方向に捩じれているとともに、
動力伝達時にその噛合歯の捩れに起因して生じる軸方向
の力が互いに向き合う方向となるように、その噛合歯の
捩れ方向が定められていることを特徴とする。 【0008】 【作用および発明の効果】このような動力伝達装置にお
いては、大径ピニオンギヤおよび小径ピニオンギヤの噛
合歯の捩れに起因して生じる軸方向の力が互いに向き合
う方向、すなわちピニオン軸の長さ方向において中央側
に向かう方向であるため、その力によって複合遊星ギヤ
に作用するモーメントは、圧力角によって生じる軸心に
向かう方向の力によるモーメントと反対向きとなる。こ
れにより、複合遊星ギヤに作用するモーメントは小さく
なり、ピニオン軸の偏摩耗やそのピニオン軸を支持して
いるキャリアの変形が軽減されて、それ等の耐久性が向
上する。また、キャリアの変形が少ないことから、ピニ
オン軸とサンギヤやリングギヤの軸心との平行度が高く
なり、大径ピニオンギヤおよび小径ピニオンとサンギ
ヤ,リングギヤとが正しく噛み合うようになってギヤノ
イズが低減される。 【0009】 【実施例】以下、本発明を前記図1の動力伝達装置10
に適用した場合について具体的に説明する。図2は、図
1の動力伝達装置10のモータ軸16が図1の右側から
見て右まわりに回転駆動される場合に用いられる複合遊
星ギヤ24を示す斜視図で、大径ピニオンギヤ22およ
び小径ピニオンギヤ26の各噛合歯46,48は何れも
左捩れである。このようにすれば、モータ軸16と共に
サンギヤ18が右まわりに回転させられると、そのサン
ギヤ18と噛み合う大径ピニオンギヤ22には噛合歯4
6の捩れに起因して図1の右方向へ向かう力FSSが作用
する一方、リングギヤ30と噛み合う小径ピニオンギヤ
26には噛合歯48の捩れに起因して図1の左方向へ向
かう力FRSが作用する。また、大径ピニオンギヤ22に
は、その噛合歯46の圧力角に応じて大径ピニオンギヤ
22の軸心に向かう方向の力FSRが作用する一方、小径
ピニオンギヤ26には、その噛合歯48の圧力角に応じ
て小径ピニオンギヤ26の軸心に向かう方向の力FRR
作用する。サンギヤ18から大径ピニオンギヤ22の噛
合歯46に加えられる力の周方向分力をFS ,噛合歯4
6の圧力角をαS ,捩れ角をβS とすると、上記力FSR
はFS tan αS で表され、力FSSはFS tan βS で表さ
れる。また、小径ピニオンギヤ26の噛合歯48がリン
グギヤ30から受ける反力の周方向分力をFR ,噛合歯
48の圧力角をαR,捩れ角をβR とすると、上記力F
RRはFR tan αR で表され、力FRSはFR tan βR で表
される。なお、図2は大径ピニオンギヤ22および小径
ピニオンギヤ26の噛合歯46,48をそれぞれ1個だ
け図示したものである。 【0010】図3は、上記各力FSR,FSS,FRR,およ
びFRSの関係を図示したもので、圧力角によって生じる
力FSRおよびFRRは、複合遊星ギヤ24を図3において
右まわりに回転させるモーメントとして作用するが、噛
合歯46,48の捩れによって生じる力FSSおよびFRS
は、複合遊星ギヤ24を図3において左まわりに回転さ
せるモーメントとして作用する。したがって、2つのモ
ーメントが相殺し合って複合遊星ギヤ24に作用する全
体のモーメントは小さくなり、ピニオン軸21の偏摩耗
やそのピニオン軸21を支持しているキャリア20の変
形が軽減されて、それ等の耐久性が向上する。また、キ
ャリア20の変形が少ないことから、ピニオン軸21と
サンギヤ18やリングギヤ30の軸心との平行度が良好
に維持され、大径ピニオンギヤ22および小径ピニオン
26とサンギヤ18,リングギヤ30とが正しく噛み合
うようになってギヤノイズが低減される。なお、図3で
は断面部分のハッチングを省略してある。 【0011】ここで、上記大径ピニオンギヤ22の噛合
歯46の捩れ角、および小径ピニオンギヤ26の噛合歯
48の捩れ角は、それ等の捩れに起因して複合遊星ギヤ
24に作用するモーメントが、それ等の噛合歯46,4
8の圧力角によって複合遊星ギヤ24に作用するモーメ
ントと釣り合うように設定することが望ましい。また、
それ等の捩れ角や圧力角の設定に際しては、キャリア2
0の回転によって複合遊星ギヤ24に作用する遠心力を
も考慮することが望ましい。 【0012】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明は他の態様で実施することも
できる。 【0013】例えば、前記実施例の動力伝達装置10
は、リングギヤ30が反力要素として機能し、モータ軸
16からサンギヤ18へ入力された回転を、所定の減速
比で減速してキャリア20から差動装置32へ出力する
ようになっていたが、サンギヤまたはキャリアを反力要
素とする動力伝達装置や、入力回転を増速して出力する
動力伝達装置など、種々の動力伝達装置に本発明は適用
され得る。 【0014】また、前記実施例では大径ピニオンギヤ2
2がサンギヤ18と噛み合わされ、小径ピニオンギヤ2
6がリングギヤ30と噛み合わされていたが、逆に大径
ピニオンギヤがリングギヤと噛み合い、小径ピニオンギ
ヤがサンギヤと噛み合う動力伝達装置にも本発明は適用
され得る。 【0015】また、前記実施例ではサンギヤ18と噛み
合う大径ピニオンギヤ22がリングギヤ30と噛み合う
小径ピニオンギヤ26に対し、図1において左側に位置
しているが、サンギヤ18と噛み合う大径ピニオンギヤ
22をリングギヤ30と噛み合う小径ピニオンギヤ26
の右側に配置することも可能であり、その場合にモータ
軸16の回転方向が同じであれば、それ等の噛合歯4
6,48の捩れ方向を前記実施例とは逆に右捩れにすれ
ば良い。 【0016】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更,改良を加えた態様で実
施することができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明が好適に適用される動力伝達装置の一例
を示す断面図である。 【図2】図1の動力伝達装置に本発明を適用した場合の
複合遊星ギヤの噛合歯の捩れ方向を説明する図である。 【図3】図1の動力伝達装置に本発明を適用した場合に
噛合歯の圧力角および捩れにより複合遊星ギヤの各ピニ
オンギヤに作用する軸心に向かう方向および軸方向の力
を示す図である。 【図4】図1の動力伝達装置において、複合遊星ギヤの
噛合歯の捩れが本発明とは逆の場合に複合遊星ギヤの各
ピニオンギヤに作用する軸心に向かう方向および軸方向
の力を示す図である。 【図5】図4の場合の複合遊星ギヤの噛合歯の捩れ方向
を説明する図である。 【符号の説明】 10:動力伝達装置 18:サンギヤ 20:キャリア 21:ピニオン軸 22:大径ピニオンギヤ 24:複合遊星ギヤ 26:小径ピニオンギヤ 30:リングギヤ 46,48:噛合歯 FSS,FRS:軸方向の力
フロントページの続き (72)発明者 小出 武治 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 田中 航一 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 舟橋 眞 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−135841(JP,A) 特開 平7−119802(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16H 3/44 F16H 1/28

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 大径ピニオンギヤおよび小径ピニオンギ
    ヤを軸方向に一体的に備えた複合遊星ギヤを、ピニオン
    軸を介して軸心まわりの回転可能に支持しているキャリ
    アと、前記大径ピニオンギヤおよび小径ピニオンギヤの
    一方および他方と噛み合うサンギヤおよびリングギヤと
    を有し、前記キャリア,サンギヤ,およびリングギヤの
    うちの1つが反力要素として機能し、他の2つの間で動
    力伝達を行う遊星歯車式の動力伝達装置において、 前記大径ピニオンギヤおよび小径ピニオンギヤは何れも
    噛合歯が周方向に捩じれているとともに、動力伝達時に
    該噛合歯の捩れに起因して生じる軸方向の力が互いに向
    き合う方向となるように、該噛合歯の捩れ方向が定めら
    れていることを特徴とする動力伝達装置。
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