JP4076206B2 - Planetary gear set - Google Patents

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洋一 竹内
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H1/00Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/46Systems consisting of a plurality of gear trains each with orbital gears, i.e. systems having three or more central gears

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車や産業機械等の動力伝達系に使用される遊星歯車装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、遊星歯車装置は、モータやエンジン等の動力源から伝達される回転を他の装置(自動車のエンジンの付属装置やその他の産業機械等)の駆動のために都合が良い回転に変えるものである。このような遊星歯車装置は、ギヤケースの内部に、太陽歯車と、この太陽歯車に噛み合う遊星歯車と、この遊星歯車が太陽歯車の周囲を公転できるように支持するキャリアとが収容され、外部動力源から伝達された動力をこれら歯車やキャリアに連繋された出力軸を介して他の被動装置側へ出力するようになっている。
【0003】
このような遊星歯車装置においては、動力伝達効率を向上するため、従来から様々な工夫が施されている。例えば、遊星歯車とキャリアとの摺接部や遊星歯車とギヤケースとの摺接部に低摩擦係数の摺動プレート(フッ素樹脂シート等)を介装し、遊星歯車の回転時に生じる摩擦抵抗を小さくして、動力伝達時のエネルギーロスを減らし、これによって動力伝達効率を向上させるようにした技術が知られている。また、ギヤケース内に十分な量のグリースを収容し、太陽歯車と遊星歯車の噛み合い部や遊星歯車と他部材との摺接部等にグリースを供給して、遊星歯車と太陽歯車の噛み合いを円滑にすると共に、各摺接部の摩擦抵抗を小さくしてエネルギーロスを減らし、これによって動力伝達効率を向上させ、かつ、各構成備品(太陽歯車、遊星歯車、キャリア等)の耐久性を向上させるようになっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、遊星歯車とキャリアとの摺接部や遊星歯車とギヤケースとの摺接部に低摩擦係数の摺動プレートを介装して、動力伝達効率を向上させるようにした遊星歯車装置は、部品点数が増えてしまい、生産工程での部品管理の煩雑化を招来するという問題を有していた。
【0005】
また、ギヤケース内に十分な量のグリースを収容し、太陽歯車と遊星歯車の噛み合い部や遊星歯車と他部材との摺接部等にグリースを供給して、各摺接部の摩擦抵抗を小さくして動力伝達効率を向上させるようにした遊星歯車装置は、作動時に粘性流体であるグリースを攪拌・移動させることによって運動エネルギーが消費されるため、各構成部品の耐久性を向上させる点において優れた効果を発揮するが、動力伝達効率を向上させる効果が不十分であった。
【0006】
そこで、本発明は、摺動プレートやグリースを使用しないで動力伝達効率を向上させることができる部品点数の少ない遊星歯車装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、ギヤケースの内部に、太陽歯車と、この太陽歯車に噛み合う遊星歯車と、この遊星歯車が前記太陽歯車の周囲を公転できるように支持するキャリアと、を収容した遊星歯車装置に関するものである。この遊星歯車装置において、前記遊星歯車を、前記ギヤケースの内側面と前記キャリアの側面との間に収容すると共に、前記キャリアの前記側面から突出する支持軸で回動可能に支持するようになっている。また、前記遊星歯車の摩擦係数を、前記太陽歯車及び前記キャリアの摩擦係数よりも小さくしてある。また、前記遊星歯車の一側面が前記ギヤケースの前記内側面に摺接し、前記遊星歯車の他側面が前記キャリアの前記側面に摺接した状態において、前記キャリアの前記支持軸が前記ギヤケースの前記内側面に摺接せず、前記太陽歯車の両側面が前記ギヤケースの前記内側面及び前記キャリアの前記側面に摺接しないように、前記遊星歯車の前記一側面から前記他側面までの最大幅寸法を前記キャリアの前記支持軸の長さ及び前記太陽歯車の前記両側面間の最大幅寸法よりも大きくしたことを特徴としている。
【0008】
請求項2の発明は、前記太陽歯車及び前記キャリアの摩擦係数をαとし、前記遊星歯車の摩擦係数をβとした場合、前記遊星歯車の摩擦係数βが0.3〜0.6αであることを特徴としている。
【0010】
請求項の発明は、前記請求項1又は2の発明において、前記遊星歯車の側面の少なくともキャリアに対向する側面には、前記支持軸と同心状で且つ前記遊星歯車の全歯たけよりも幅寸法が小さな環状突起を形成したことを特徴としている。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。
【0012】
[第1の実施の形態]
図1〜図3は、本実施の形態に係る遊星歯車装置1を示すものである。
【0013】
これらの図に示すように、本実施の形態の遊星歯車装置1は、大別すると、入力軸2に接続される第1の歯車ユニット3と、この第1の歯車ユニット3と出力軸4とに接続される第2の歯車ユニット5とを備え、これら第1の歯車ユニット3及び第2の歯車ユニット5がギヤケース6の内部に収容されるようになっている。以下、本実施の形態に係る遊星歯車装置1の詳細を順次説明する。
【0014】
(第1の歯車ユニット)
モータやエンジン等の駆動源に接続される入力軸2の端部がギヤケース6の内部に挿入され、この入力軸2の端部に第1の太陽歯車7が取り付けられている。この第1の太陽歯車7の外周には、この第1の太陽歯車7に噛み合う3個の第1の遊星歯車8が等間隔で配置され、これらの第1の遊星歯車8が第1の太陽歯車7の回りに公転できるように第1のキャリア10で支持されている。この第1のキャリア10は、略円板形状に形成されており、第1の遊星歯車8を回転できるように支持する支持軸11が3個の第1の遊星歯車8に対応するように図1中の左側面12に突出形成されている。そして、3個の第1の遊星歯車8は、ギヤケース6の内周面に形成された内歯車13にも噛み合うようになっている。
【0015】
上述の第1の太陽歯車7の回転中心部には、セレーションの穴14が形成されており、この穴14に嵌合される入力軸2の端部がセレーションの軸2aになっている。そして、第1の太陽歯車7と入力軸2がセレーション嵌合させられて一体回動する。また、第1のキャリア10は、その回転中心が3個の第1の遊星歯車8の公転中心と一致するため、回転中心部や外周部が他の部材(例えば、出力軸4やギヤケース6の内周面)で支持されるようになっていない。その結果、作動時の摩擦抵抗を小さくすることができ、動力の伝達効率を向上させることができる。
【0016】
(第2の歯車ユニット)
第1のキャリア10の回転中心部で且つ図1中の右側面15側には、第2の太陽歯車16が形成されており、この第2の太陽歯車16に噛み合う3個の第2の遊星歯車17が等間隔で配置され、これらの第2の遊星歯車17が第2の太陽歯車16の周囲に公転できるように第2のキャリア18で支持されている。この第2のキャリア18は、略円板形状に形成されており、図1中の左側面20に第2の遊星歯車17を回転できるように支持する支持軸21が突出形成されている。また、この第2のキャリア18は、その外周面22がギヤケース6の内周面に形成された軸受け面23によって回動できるように支持されている。そして、3個の第2の遊星歯車17は、ギヤケース6の内周面に形成された内歯車13にも噛み合うようになっている。
【0017】
第2のキャリア18の回転中心部には、セレーションの穴24が形成されており、この穴24に係合される出力軸4の端部にもセレーションの軸4aが形成されており、第2のキャリア18の穴24に出力軸4がセレーション嵌合させられ、第2のキャリア18と出力軸4が一体に回動するようになっている。また、ギヤケース6の図1中右側端部には、軸受け取付用の凹部25が形成されており、この凹部25には、出力軸4を回動できるように支持する軸受け26が係合されている。これにより、出力軸4は、第2のキャリア18を介してギヤケース6の軸受け面23で支持されるとともに、第2のキャリア18と出力軸4との嵌合部の近傍に配置された軸受け26によって支持されることになる。すなわち、出力軸4は、その軸線方向に沿った位置の2箇所が回動できるように支持されることになり、軸芯CLの傾きや軸振れを生じることなく、円滑に回動する。このように構成することにより、軸受け26を2個並べて出力軸を支持する場合よりも、軸受け26を1個減らすことができる分だけ遊星歯車装置1の全長を短くすることができ、遊星歯車装置1の小型化を図ることができる。
【0018】
また、第2のキャリア18の外周端の側面27には、ギヤケース6の内側面28に摺接する略環状の突起30が形成されている。これにより、第2のキャリア18とギヤケース6との接触面積を小さくし、第2のキャリア18の回転時に生じる摩擦抵抗を小さくすることができる。なお、第1の遊星歯車8及び第2の遊星歯車17の両側面にも略環状の突起31,32が形成されており、各遊星歯車の回転時に生じる摩擦抵抗を小さくするように工夫されている。また、第2のキャリア18及び各遊星歯車8,17の略環状の突起30,31,32は、周方向に連続したものに限られず、周方向に複数分割したものであってもよい。また、第1及び第2の遊星歯車8,17の略環状の突起31,32は、各遊星歯車8,17の歯の全歯たけよりも幅寸法が小さく、且つ、各支持軸11,21のそれぞれに対して同心状に形成されている。
【0019】
なお、ギヤケース6は、ギヤケース本体6aとエンドカバー6bとに分割されており、ギヤケース本体6a内に上述の第1の太陽歯車7から第2のキャリア18までの各構成部品を収容した後、エンドカバー6bをギヤケース本体6aの開口部に固定するようになっている。
【0020】
(遊星歯車装置の各部材間の関係)
上述の第1の太陽歯車7、第1の遊星歯車8、第1のキャリア10、第2の太陽歯車16、第2の遊星歯車17及び第2のキャリア18がギヤケース6の内部に収容されている。そして第1〜第2の遊星歯車8,17の最大幅寸法W1,W2が、それぞれ第1〜第2の太陽歯車7,16の最大幅寸法W3,W4よりも大きく、また、第1〜第2のキャリア10,18の支持軸11,21の長さL1,L2よりも大きく形成されている。その結果、第1の遊星歯車8の両側面の突起31がそれぞれエンドカバー6bの内側面と第1のキャリア10の側面に摺接した状態において、第1の太陽歯車7の両側面がそれぞれエンドカバー6bの内側面と第1のキャリア10の側面に摺接せず、また、第1のキャリア10の支持軸11がエンドカバー6bの内側面に摺接しないようになっている。また、第2の遊星歯車17の両側面の突起32がそれぞれ第1のキャリア10の側面と第2のキャリア18の側面に摺接した状態において、第2の太陽歯車16の側面が第2のキャリア18の側面に摺接せず、また、第2のキャリア18の支持軸21が第1のキャリア10の側面に摺接しないようになっている。
【0021】
そして、第1〜第2の太陽歯車7,16、第1〜第2のキャリア10,18及びギヤケース6がプラスチック(例えば、PPS、PA等)で形成されている。また、第1〜第2の遊星歯車8,17は、上述の第1〜第2の太陽歯車7,16、第1〜第2のキャリア10,18及びギヤケース6よりも低摩擦係数のプラスチックで形成されている。なお、遊星歯車装置1の全ての構成部品を第1〜第2の遊星歯車8,17と同一の低摩擦係数のプラスチックで形成した場合と、上述のように第1〜第2の遊星歯車8,17のみを低摩擦係数のプラスチックで形成した場合とを比較した結果、動力伝達効率がほぼ同様であることが実験により確かめられている。
【0022】
これは、第1の歯車ユニット3において、第1の遊星歯車8が、第1の太陽歯車7及び内歯車13に噛み合い、第1のキャリア10及びギヤケース6のエンドカバー6bに摺接するようになっていることによる。換言すれば、第1の歯車ユニット3において、第1の遊星歯車8のみが他の構成部品の全てに接しているため、第1の遊星歯車8のみを低摩擦係数のプラスチックで形成すれば所望の目的を達成できるのである。同様に、第2の歯車ユニット5において、第2の遊星歯車17が、第2の太陽歯車16及び内歯車13に噛み合い、第1のキャリア10及び第2のキャリア18に摺接するようになっていることによる。換言すれば、第2の歯車ユニット5において、第2の遊星歯車17のみが他の構成部品の全てに接しているため、第2の遊星歯車17のみを低摩擦係数のプラスチックで形成すれば所望の目的を達成できるのである。
【0023】
ここで、第1〜第2の太陽歯車7,16、第1〜第2のキャリア10,18及びギヤケース6の摩擦係数をαとし、第1〜第2の遊星歯車8,17の摩擦係数をβとした場合、β=0.3〜0.6αとなるように、プラスチックが選択されるのが好ましい。このようなプラスチックを選択すれば、容易に入手できる材料によって第1〜第2の遊星歯車8,17を形成でき、優れた動力伝達効率で円滑な動力伝達が可能になる。なお、第1〜第2の遊星歯車8,17の材料としては、摩擦抵抗を低減させる材料成分を混入したPPSやPA等が使用されたり、含油樹脂やフッ素樹脂等が適宜使用される。
【0024】
(作動状態)
このような構成の遊星歯車装置1は、ギヤケース6(内歯車13)が固定されるようになっており、入力軸2と一体になって第1の太陽歯車7が回転すると、第1の遊星歯車8が第1の太陽歯車7で回転させられながら第1の太陽歯車7の回りを公転する。この第1の遊星歯車8の公転の回転数が、第1のキャリア10及びこの第1のキャリア10に形成された第2の太陽歯車16の回転数となる。次いで、第2の太陽歯車16に噛み合う第2の遊星歯車17が、第2の太陽歯車16に回転させられながら第2の太陽歯車16の回りを公転する。この第2の遊星歯車17の公転の回転数が、第2のキャリア18及びこの第2のキャリア18と一体になって回動する出力軸4の回転数となる。なお、入力軸2と出力軸4の回転比は、第1の太陽歯車7、第1の遊星歯車8、内歯車13、第2の太陽歯車16、及び第2の遊星歯車17の歯数比に応じて決定される。
【0025】
(第1の実施の形態の効果)
以上のように、本実施の形態に係る遊星歯車装置1は、第1〜第2の遊星歯車8,17を他の構成部品よりも低摩擦係数のプラスチックで形成することにより、各歯車の噛み合い(第1の太陽歯車7と第1の遊星歯車8の噛み合い及び第1の遊星歯車8と内歯車13の噛み合い、第2の太陽歯車16と第2の遊星歯車17の噛み合い及び第2の遊星歯車17と内歯車13の噛み合い)を円滑にすることができ、また、各構成部品の摺接部(エンドカバー6bと第1の遊星歯車8の摺接部及び第1の遊星歯車8と第1のキャリア10の摺接部、第1のキャリア10と第2の遊星歯車17の摺接部及び第2の遊星歯車17と第2のキャリア18の摺接部)の摩擦抵抗を低減することができる。従って、本実施の形態に係る遊星歯車装置1によれば、従来例において使用されていた摺動プレートが不要になり、部品点数を削減することができるため、部品管理が容易化し、また、グリースが不要になるため、グリースの粘性抵抗に起因するエネルギーロスを防止でき、動力伝達効率がより一層向上する。
【0026】
また、上述のように、本実施の形態に係る遊星歯車装置1は、第1〜第2の遊星歯車8,17のみを他の太陽歯車等よりも低摩擦係数のプラスチックで形成するようになっており、第1〜第2の遊星歯車8,17を除く他の構成部品を一般のプラスチックで形成することができるため、全ての構成部品を低摩擦係数のプラスチックで形成する場合に比較して安価に生産することが可能になる。
【0027】
また、本実施の形態において、エンドカバー6bを使用しないような場合、第1の遊星歯車8の突起31は、第1のキャリア10に対向する側面にのみ形成すればよい。
【0028】
[第2の実施の形態]
上述の第1の実施の形態は、第1の遊星歯車8及び第2の遊星歯車17をそれぞれ3個設置する態様を例示したが、これに限られるものではなく、第1の遊星歯車8及び第2の遊星歯車17をそれぞれ1個又は2個設置するようにしてもよく、また、第1の遊星歯車8及び第2の遊星歯車17をそれぞれ3個以上設置するようにしてもよい。
【0029】
ただし、第1の遊星歯車8を2個以下にした場合には、第1のキャリア10の回転中心が第1の遊星歯車8の公転中心と一致するように、第1のキャリア10を他の部材で回転できるように支持する必要がある。
【0030】
図4〜図5は、第1の遊星歯車8を1個だけ使用した遊星歯車装置1を例示するものである。これらの図に示すように、本実施の形態に係る遊星歯車装置1は、第1のキャリア10(第2の太陽歯車16)の回転中心部分に軸受け穴33が形成されており、この軸受け穴33に出力軸4の先端4bが係合され、第1のキャリア10が出力軸4で回転可能に支持されるようになっている。また、第1のキャリア10の回転中心部で且つ図4中左側面側には支持突起34が形成されており、この支持突起34のテーパ部35が第1の太陽歯車7の穴14のテーパ部36で回転可能に支持されるようになっている。
【0031】
本実施の形態の遊星歯車装置1によれば、上述の第1の実施の形態と同様の効果を得ることができることはもちろんのこと、さらに部品点数(第1の遊星歯車8)を削減でき、装置の軽量化を図ることが可能になる。
【0032】
なお、本実施の形態において、第1のキャリア10は、出力軸4及び第1の太陽歯車7に支持されるようになっているが、出力軸4と第1の太陽歯車7のいずれか一方のみで回転可能に支持してもよい。また、第1のキャリア10は、略円板状に形成されているため、その外周面をギヤケース6の内周面で回転可能に支持するようにしてもよい。
【0033】
[その他の実施の形態]
なお、上述の各実施の形態は、第1のキャリア10を略円板状に形成し、回転中心部に第2の太陽歯車16を形成する態様を例示したが、これに限られず、図6(a)や図6(b)に示すように、第2の太陽歯車16から径方向外方へ向けてアーム37を延出させて、そのアーム37に第1の遊星歯車8を回転可能に支持する支持軸11を突出形成するようにしてもよい。これによっても、上述の各実施の形態と同様の効果を得ることができることはもちろんのこと、第1のキャリア10の軽量化を図り、遊星歯車装置1の軽量化を図ることができる。
【0034】
また、上述の各実施の形態は、第2のキャリア18を略円板状に形成し、その外周面22をギヤケース6の軸受け面23で回転可能に支持する態様が例示されているが、これに限られず、図7に示すように、出力軸4に係合されるボス部38と、このボス部38から径方向外方へ向けて延出する複数のアーム40と、このアーム40に形成される支持軸41とで第2のキャリア18を構成し、アーム40の外周面42をギヤケース6の軸受け面23で回転可能に支持するようにしてもよい。これによっても、第2のキャリア18の回転中心と第2の遊星歯車17の公転中心とを一致させ、円滑な動力伝達を可能にすることができ、上述の各実施の形態と同様の効果を得ることができることはもちろんのこと、第2のキャリア18の軽量化を図ることができ、遊星歯車装置の軽量化を図ることができる。ここで、アーム40の数は、第2のキャリア18の回転中心を第2の遊星歯車17の公転中心とを一致させることができる限り、適宜変更することができる。
【0035】
また、上述の各実施の形態において、第1の太陽歯車7の入力軸2との係合部に金属部材を配置したり、第2のキャリア18の出力軸4との係合部に金属部材を配置し、それら金属部材に入力軸2や出力軸4のセレーションに係合する穴のセレーションを形成するようにしてもよい。このようにすれば、セレーション嵌合部の強度を向上させることができる。
【0036】
また、上述の各実施の形態において、第1の太陽歯車7と入力軸2及び第2のキャリア18と出力軸4がセレーション嵌合されて一体回動するようになっているが、本発明はこれに限られず、第1の太陽歯車7と入力軸2及び第2のキャリア18と出力軸4を、スプライン、キー、圧入等の手段によって一体回動させるようにしてもよい。
【0037】
また、上述の各実施の形態において、軸受け26としてボールベアリングを例示したが、これに限られず、ブッシュやニードルベアリング等の各種軸受けを使用条件等に応じて適宜変更使用するようにしてもよい。
【0038】
また、上述の各実施の形態において、ギヤケース6、第1の太陽歯車7、第1の遊星歯車8、第1のキャリア10、第2の太陽歯車16、第2の遊星歯車17及び第2のキャリア18をプラスチックで形成する態様を例示したが、これに限られず、それら各構成部品を金属で形成し、第1〜第2の遊星歯車8,17の摩擦係数を他の構成部品の摩擦係数よりも小さくなるように形成してもよい。
【0039】
また、上述の各実施の形態は、ギヤケース6の内部に第1の歯車ユニット3と第2の歯車ユニット5を収容する態様を例示したが、本発明はこれに限られず、第1の歯車ユニット3の第1の遊星歯車8と第1のキャリア10とを省略し、第1の太陽歯車7で第2の遊星歯車17を直接回転させるようにしてもよく、さらに、第1の歯車ユニット3と第2の歯車ユニット5との間に単数又は複数の中間歯車ユニットを配置し、第1の歯車ユニット3と第2の歯車ユニット5とを中間歯車ユニットを介して接続するようにしてもよい。これらのいずれの態様の場合も、第2の歯車ユニット5の第2のキャリア18(出力軸4にセレーション嵌合されるキャリア)の外周面22,42がギヤケース6の軸受け面23で回動可能に支持される。
【0040】
また、上述の各実施の形態において、内歯車13は、同一の寸法に形成する態様を例示したが、設計条件に応じて適宜変更することができる。
【0041】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の遊星歯車装置は、遊星歯車の摩擦係数を太陽歯車やキャリアの摩擦係数よりも小さくすることにより、遊星歯車と太陽歯車との噛み合いを円滑にすることができ、また、遊星歯車とキャリアとの摺接部の摩擦抵抗を低減することができる。従って、本発明の遊星歯車装置によれば、従来例において使用されていた摺動プレートが不要になり、部品点数を削減することができるため、部品管理が容易化し、また、グリースが不要になるため、グリースの粘性抵抗に起因するエネルギーロスを防止でき、動力伝達効率がより一層向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る遊星歯車装置の縦断面図である。
【図2】図1の遊星歯車装置の構造を説明するスケルトン図である。
【図3】図3(a)は図1のA−A線に沿って切断して示す断面図であり、図3(b)は図1のB−B線に沿って切断して示す断面図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係る遊星歯車装置の縦断面図である。
【図5】図4のC−C線に沿って切断して示す断面図である。
【図6】図6(a)は、第1の遊星歯車が1個の場合の第1のキャリアの他の実施の形態を示す正面図であり、また、図6(b)は、第1の遊星歯車が3個の場合の第1のキャリアの他の実施の形態を示す正面図である。
【図7】第2のキャリアの他の実施の形態を示す正面図である。
【符号の説明】
1……遊星歯車装置、7……第1の太陽歯車(太陽歯車)、8……第1の遊星歯車(遊星歯車)、10……第1のキャリア(キャリア)、11,21……支持軸、16……第2の太陽歯車(太陽歯車)、17……第2の遊星歯車(遊星歯車)、18……第2のキャリア(キャリア)、31,32……突起
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a planetary gear device used in a power transmission system of an automobile, an industrial machine or the like.
[0002]
[Prior art]
Generally, a planetary gear device changes rotation transmitted from a power source such as a motor or an engine into a rotation convenient for driving other devices (such as an automobile engine accessory device or other industrial machine). is there. In such a planetary gear device, a sun gear, a planet gear that meshes with the sun gear, and a carrier that supports the planet gear so that it can revolve around the sun gear are housed in a gear case, and an external power source The power transmitted from the vehicle is output to the other driven device via an output shaft connected to the gears and the carrier.
[0003]
In such a planetary gear device, various devices have been conventionally made in order to improve power transmission efficiency. For example, a sliding plate (fluorine resin sheet, etc.) with a low friction coefficient is interposed in the sliding contact portion between the planetary gear and the carrier or the sliding contact portion between the planetary gear and the gear case, thereby reducing the frictional resistance generated when the planetary gear rotates. A technique is known in which energy loss during power transmission is reduced, thereby improving power transmission efficiency. In addition, a sufficient amount of grease is accommodated in the gear case, and grease is supplied to the meshing portion of the sun gear and the planetary gear, the sliding contact portion of the planetary gear and the other member, and the meshing of the planetary gear and the sun gear is smoothly performed. In addition, the frictional resistance of each sliding contact portion is reduced to reduce energy loss, thereby improving power transmission efficiency and improving the durability of each component (sun gear, planetary gear, carrier, etc.). It was like that.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the planetary gear device in which the sliding contact portion between the planetary gear and the carrier or the sliding contact portion between the planetary gear and the gear case is interposed with a sliding plate having a low friction coefficient to improve power transmission efficiency is a component. There was a problem that the number of points increased, resulting in complication of parts management in the production process.
[0005]
In addition, a sufficient amount of grease is accommodated in the gear case, and grease is supplied to the meshing part of the sun gear and the planetary gear, the sliding contact part between the planetary gear and the other member, etc., to reduce the frictional resistance of each sliding contact part. The planetary gear set that improves the power transmission efficiency by consuming the kinetic energy by stirring and moving the grease, which is a viscous fluid, during operation is excellent in improving the durability of each component. However, the effect of improving the power transmission efficiency was insufficient.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide a planetary gear device having a small number of parts that can improve power transmission efficiency without using a sliding plate or grease.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a planetary gear device in which a sun gear, a planetary gear meshing with the sun gear, and a carrier that supports the planetary gear so as to revolve around the sun gear are accommodated inside the gear case. It is about. In this planetary gear device, the planetary gear is accommodated between an inner side surface of the gear case and a side surface of the carrier, and is rotatably supported by a support shaft protruding from the side surface of the carrier. Yes. Further, the friction coefficient of the planetary gear is made smaller than the friction coefficient of the sun gear and the carrier. In addition, in a state where one side surface of the planetary gear is in sliding contact with the inner side surface of the gear case and the other side surface of the planetary gear is in sliding contact with the side surface of the carrier, the support shaft of the carrier is the inner side of the gear case. The maximum width dimension from the one side surface to the other side surface of the planetary gear is set so that both side surfaces of the sun gear are not slidably contacted with the side surface and the inner side surface of the gear case and the side surface of the carrier It is characterized by being larger than the length of the support shaft of the carrier and the maximum width dimension between the both side surfaces of the sun gear.
[0008]
The invention according to claim 2 is that, when the friction coefficient of the sun gear and the carrier is α and the friction coefficient of the planetary gear is β, the friction coefficient β of the planetary gear is 0.3 to 0.6α. It is characterized by.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, at least a side surface of the planetary gear that faces the carrier is concentric with the support shaft and has a width that is greater than the total tooth depth of the planetary gear. An annular protrusion having a small size is formed.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0012]
[First Embodiment]
1 to 3 show a planetary gear device 1 according to the present embodiment.
[0013]
As shown in these drawings, the planetary gear device 1 according to the present embodiment is roughly divided into a first gear unit 3 connected to the input shaft 2, the first gear unit 3 and the output shaft 4. The first gear unit 3 and the second gear unit 5 are accommodated inside the gear case 6. Hereinafter, the details of the planetary gear device 1 according to the present embodiment will be sequentially described.
[0014]
(First gear unit)
An end of the input shaft 2 connected to a drive source such as a motor or an engine is inserted into the gear case 6, and a first sun gear 7 is attached to the end of the input shaft 2. Three first planetary gears 8 meshing with the first sun gear 7 are arranged at equal intervals on the outer periphery of the first sun gear 7, and these first planetary gears 8 are arranged in the first sun gear 7. It is supported by the first carrier 10 so that it can revolve around the gear 7. The first carrier 10 is formed in a substantially disc shape, and the support shaft 11 that supports the first planetary gear 8 so as to be able to rotate corresponds to the three first planetary gears 8. 1 is formed so as to protrude from the left side surface 12. The three first planetary gears 8 mesh with an internal gear 13 formed on the inner peripheral surface of the gear case 6.
[0015]
A serration hole 14 is formed at the rotation center of the first sun gear 7 described above, and the end of the input shaft 2 fitted into the hole 14 is a serration shaft 2a. Then, the first sun gear 7 and the input shaft 2 are serrated to be integrally rotated. Further, since the rotation center of the first carrier 10 coincides with the revolution center of the three first planetary gears 8, the rotation center portion and the outer peripheral portion have other members (for example, the output shaft 4 and the gear case 6). (Inner peripheral surface) is not supported. As a result, the frictional resistance during operation can be reduced, and the power transmission efficiency can be improved.
[0016]
(Second gear unit)
A second sun gear 16 is formed at the rotation center of the first carrier 10 and on the right side surface 15 side in FIG. 1, and the three second planets meshing with the second sun gear 16. Gears 17 are arranged at equal intervals, and these second planetary gears 17 are supported by a second carrier 18 so that they can revolve around the second sun gear 16. The second carrier 18 is formed in a substantially disk shape, and a support shaft 21 that supports the second planetary gear 17 so as to be rotatable is formed on the left side surface 20 in FIG. The second carrier 18 is supported so that the outer peripheral surface 22 can be rotated by a bearing surface 23 formed on the inner peripheral surface of the gear case 6. The three second planetary gears 17 are also meshed with the internal gear 13 formed on the inner peripheral surface of the gear case 6.
[0017]
A serration hole 24 is formed at the center of rotation of the second carrier 18, and a serration shaft 4 a is also formed at the end of the output shaft 4 engaged with the hole 24. The output shaft 4 is serrated and fitted into the hole 24 of the carrier 18 so that the second carrier 18 and the output shaft 4 rotate together. Further, a concave portion 25 for mounting a bearing is formed at the right end of the gear case 6 in FIG. 1, and a bearing 26 that supports the output shaft 4 so as to be rotatable is engaged with the concave portion 25. Yes. As a result, the output shaft 4 is supported by the bearing surface 23 of the gear case 6 via the second carrier 18 and the bearing 26 disposed in the vicinity of the fitting portion between the second carrier 18 and the output shaft 4. Will be supported by. That is, the output shaft 4 is supported so that two positions along the axial direction can rotate, and the output shaft 4 rotates smoothly without causing the inclination of the axis CL and the shaft runout. By configuring in this way, the total length of the planetary gear unit 1 can be shortened by the amount that one bearing 26 can be reduced, compared to the case where two bearings 26 are arranged side by side to support the output shaft, and the planetary gear unit 1 can be miniaturized.
[0018]
In addition, a substantially annular protrusion 30 that is in sliding contact with the inner side surface 28 of the gear case 6 is formed on the side surface 27 of the outer peripheral end of the second carrier 18. Thereby, the contact area of the 2nd carrier 18 and the gear case 6 can be made small, and the frictional resistance produced at the time of the rotation of the 2nd carrier 18 can be made small. Note that substantially annular projections 31 and 32 are also formed on both side surfaces of the first planetary gear 8 and the second planetary gear 17, and are devised to reduce the frictional resistance generated when each planetary gear rotates. Yes. Further, the substantially annular protrusions 30, 31, and 32 of the second carrier 18 and the planetary gears 8 and 17 are not limited to those that are continuous in the circumferential direction, and may be divided into a plurality of parts in the circumferential direction. Further, the substantially annular projections 31 and 32 of the first and second planetary gears 8 and 17 have a width dimension smaller than the total tooth depth of the teeth of the planetary gears 8 and 17, and the support shafts 11 and 21. It is formed concentrically with respect to each of the above.
[0019]
The gear case 6 is divided into a gear case main body 6a and an end cover 6b. After the components from the first sun gear 7 to the second carrier 18 are accommodated in the gear case main body 6a, the end of the gear case 6 is The cover 6b is fixed to the opening of the gear case body 6a.
[0020]
(Relationship between members of planetary gear unit)
The first sun gear 7, the first planetary gear 8, the first carrier 10, the second sun gear 16, the second planetary gear 17, and the second carrier 18 are housed inside the gear case 6. Yes. The maximum width dimensions W1, W2 of the first to second planetary gears 8 , 17 are larger than the maximum width dimensions W3, W4 of the first to second sun gears 7, 16, respectively. The lengths L1 and L2 of the support shafts 11 and 21 of the second carriers 10 and 18 are formed. As a result, in the state where the protrusions 31 on both side surfaces of the first planetary gear 8 are in sliding contact with the inner side surface of the end cover 6b and the side surface of the first carrier 10, the both side surfaces of the first sun gear 7 are respectively end. The inner surface of the cover 6b and the side surface of the first carrier 10 are not slidably contacted, and the support shaft 11 of the first carrier 10 is not slidably contacted by the inner surface of the end cover 6b. In addition, in a state where the protrusions 32 on both side surfaces of the second planetary gear 17 are in sliding contact with the side surface of the first carrier 10 and the side surface of the second carrier 18, the side surface of the second sun gear 16 is the second side. The side surface of the carrier 18 is not slidably contacted, and the support shaft 21 of the second carrier 18 is not slidably contacted by the side surface of the first carrier 10.
[0021]
And the 1st-2nd sun gears 7 and 16, the 1st-2nd carriers 10 and 18 and the gear case 6 are formed with plastics (for example, PPS, PA, etc.). The first to second planetary gears 8 and 17 are made of a plastic having a lower coefficient of friction than the first to second sun gears 7 and 16, the first to second carriers 10 and 18, and the gear case 6. Is formed. It should be noted that all the components of the planetary gear device 1 are formed of the same low friction coefficient plastic as the first to second planetary gears 8 and 17, and the first to second planetary gears 8 as described above. As a result of comparison with only the case where only 17 and 17 are made of a plastic having a low friction coefficient, it has been confirmed by experiments that the power transmission efficiency is almost the same.
[0022]
In the first gear unit 3, the first planetary gear 8 meshes with the first sun gear 7 and the internal gear 13 and comes into sliding contact with the first carrier 10 and the end cover 6 b of the gear case 6. It depends on. In other words, in the first gear unit 3, only the first planetary gear 8 is in contact with all the other components, so that it is desirable if only the first planetary gear 8 is made of plastic with a low friction coefficient. Can achieve this goal. Similarly, in the second gear unit 5, the second planetary gear 17 meshes with the second sun gear 16 and the internal gear 13 and comes into sliding contact with the first carrier 10 and the second carrier 18. Because it is. In other words, in the second gear unit 5, since only the second planetary gear 17 is in contact with all the other components, it is desirable if only the second planetary gear 17 is made of a plastic having a low friction coefficient. Can achieve this goal.
[0023]
Here, the friction coefficient of the first to second sun gears 7 and 16, the first to second carriers 10, 18 and the gear case 6 is α, and the friction coefficient of the first to second planetary gears 8 and 17 is When β is set, plastic is preferably selected so that β = 0.3 to 0.6α. If such a plastic is selected, the first to second planetary gears 8 and 17 can be formed from easily available materials, and smooth power transmission can be achieved with excellent power transmission efficiency. In addition, as a material of the 1st-2nd planetary gears 8 and 17, PPS, PA, etc. which mixed the material component which reduces frictional resistance are used, or an oil-containing resin, a fluororesin, etc. are used suitably.
[0024]
(Operating state)
In the planetary gear device 1 having such a configuration, the gear case 6 (internal gear 13) is fixed, and when the first sun gear 7 is rotated integrally with the input shaft 2, the first planetary gear device 1 is rotated. The gear 8 revolves around the first sun gear 7 while being rotated by the first sun gear 7. The revolution speed of the first planetary gear 8 is the revolution speed of the first carrier 10 and the second sun gear 16 formed on the first carrier 10. Next, the second planetary gear 17 meshing with the second sun gear 16 revolves around the second sun gear 16 while being rotated by the second sun gear 16. The rotational speed of the revolution of the second planetary gear 17 is the rotational speed of the second carrier 18 and the output shaft 4 that rotates together with the second carrier 18. The rotation ratio between the input shaft 2 and the output shaft 4 is the gear ratio of the first sun gear 7, the first planetary gear 8, the internal gear 13, the second sun gear 16, and the second planetary gear 17. It is decided according to.
[0025]
(Effects of the first embodiment)
As described above, the planetary gear device 1 according to the present embodiment is configured so that the first and second planetary gears 8 and 17 are made of a plastic having a lower friction coefficient than the other components, thereby engaging each gear. (Meshing of the first sun gear 7 and the first planetary gear 8 and meshing of the first planetary gear 8 and the internal gear 13, meshing of the second sun gear 16 and the second planetary gear 17, and the second planetary gear The meshing of the gear 17 and the internal gear 13 can be made smooth, and the sliding contact portions (the sliding contact portions of the end cover 6b and the first planetary gear 8 and the first planetary gear 8 and the first planetary gear 8) of each component part can be achieved. Reducing the frictional resistance of the sliding contact portion of one carrier 10, the sliding contact portion of the first carrier 10 and the second planetary gear 17, and the sliding contact portion of the second planetary gear 17 and the second carrier 18. Can do. Therefore, according to the planetary gear device 1 according to the present embodiment, the sliding plate used in the conventional example is not necessary, and the number of parts can be reduced. Therefore, energy loss caused by the viscous resistance of the grease can be prevented, and the power transmission efficiency is further improved.
[0026]
Further, as described above, the planetary gear device 1 according to the present embodiment is configured such that only the first to second planetary gears 8 and 17 are made of plastic having a lower friction coefficient than other sun gears and the like. The other components except for the first and second planetary gears 8 and 17 can be made of general plastic, so that all the components are made of plastic with a low friction coefficient. It becomes possible to produce at low cost.
[0027]
Further, in the present embodiment, when the end cover 6 b is not used, the protrusion 31 of the first planetary gear 8 may be formed only on the side surface facing the first carrier 10.
[0028]
[Second Embodiment]
The first embodiment described above exemplifies a mode in which three first planetary gears 8 and two second planetary gears 17 are installed. However, the present invention is not limited to this, and the first planetary gear 8 and One or two second planetary gears 17 may be installed, or three or more first planetary gears 8 and two or more second planetary gears 17 may be installed.
[0029]
However, when the number of the first planetary gears 8 is two or less, the first carrier 10 is moved to another one so that the rotation center of the first carrier 10 coincides with the revolution center of the first planetary gear 8. It is necessary to support the member so that it can rotate.
[0030]
4 to 5 exemplify the planetary gear device 1 using only one first planetary gear 8. As shown in these drawings, in the planetary gear device 1 according to the present embodiment, a bearing hole 33 is formed in the rotation center portion of the first carrier 10 (second sun gear 16). The front end 4 b of the output shaft 4 is engaged with 33, and the first carrier 10 is rotatably supported by the output shaft 4. Further, a support protrusion 34 is formed at the center of rotation of the first carrier 10 and on the left side in FIG. 4, and the taper portion 35 of the support protrusion 34 is a taper of the hole 14 of the first sun gear 7. The portion 36 is rotatably supported.
[0031]
According to the planetary gear device 1 of the present embodiment, it is possible to reduce the number of parts (first planetary gear 8) as well as the same effects as those of the first embodiment described above, It is possible to reduce the weight of the device.
[0032]
In the present embodiment, the first carrier 10 is supported by the output shaft 4 and the first sun gear 7, but either the output shaft 4 or the first sun gear 7 is used. It may be supported so as to be rotatable. Further, since the first carrier 10 is formed in a substantially disc shape, the outer peripheral surface thereof may be rotatably supported by the inner peripheral surface of the gear case 6.
[0033]
[Other embodiments]
In addition, although each above-mentioned embodiment illustrated the aspect which forms the 1st carrier 10 in a substantially disc shape, and forms the 2nd sun gear 16 in the rotation center part, it is not restricted to this, FIG. As shown in FIG. 6A and FIG. 6B, the arm 37 is extended radially outward from the second sun gear 16 so that the first planetary gear 8 can be rotated on the arm 37. The supporting shaft 11 to be supported may be formed to protrude. Also by this, the same effect as each above-mentioned embodiment can be obtained, but also the weight of the first carrier 10 can be reduced and the planetary gear unit 1 can be reduced.
[0034]
Moreover, although each above-mentioned embodiment has illustrated the aspect which forms the 2nd carrier 18 in a substantially disc shape, and supports the outer peripheral surface 22 with the bearing surface 23 of the gear case 6 so that rotation is possible, 7, as shown in FIG. 7, a boss portion 38 engaged with the output shaft 4, a plurality of arms 40 extending outward in the radial direction from the boss portion 38, and the arms 40 are formed. The support carrier 41 may constitute the second carrier 18, and the outer peripheral surface 42 of the arm 40 may be rotatably supported by the bearing surface 23 of the gear case 6. Also by this, the center of rotation of the second carrier 18 and the center of revolution of the second planetary gear 17 can be matched to enable smooth power transmission, and effects similar to those of the above-described embodiments can be achieved. Of course, the weight of the second carrier 18 can be reduced, and the planetary gear device can be reduced in weight. Here, the number of the arms 40 can be appropriately changed as long as the rotation center of the second carrier 18 can coincide with the revolution center of the second planetary gear 17.
[0035]
Further, in each of the above-described embodiments, a metal member is disposed at an engagement portion with the input shaft 2 of the first sun gear 7, or a metal member is disposed at an engagement portion with the output shaft 4 of the second carrier 18. And a serration of a hole that engages with the serrations of the input shaft 2 and the output shaft 4 may be formed in these metal members. If it does in this way, the intensity of a serration fitting part can be raised.
[0036]
Further, in each of the above-described embodiments, the first sun gear 7 and the input shaft 2 and the second carrier 18 and the output shaft 4 are serrated to be integrally rotated. However, the present invention is not limited to this, and the first sun gear 7 and the input shaft 2 and the second carrier 18 and the output shaft 4 may be integrally rotated by means such as a spline, a key, and press-fitting.
[0037]
Further, in each of the above-described embodiments, the ball bearing is exemplified as the bearing 26. However, the present invention is not limited to this, and various bearings such as a bush and a needle bearing may be appropriately used according to usage conditions.
[0038]
Further, in each of the above-described embodiments, the gear case 6, the first sun gear 7, the first planetary gear 8, the first carrier 10, the second sun gear 16, the second planetary gear 17, and the second planetary gear 17. Although the aspect which forms the carrier 18 with a plastic was illustrated, it is not restricted to this, Each of those components are formed with a metal, and the friction coefficient of the 1st-2nd planetary gears 8 and 17 is set to the friction coefficient of another component. You may form so that it may become smaller.
[0039]
Moreover, although each above-mentioned embodiment illustrated the aspect which accommodates the 1st gear unit 3 and the 2nd gear unit 5 in the inside of the gear case 6, this invention is not limited to this, The 1st gear unit The first planetary gear 8 and the first carrier 10 may be omitted, and the second planetary gear 17 may be directly rotated by the first sun gear 7, and further, the first gear unit 3 One or a plurality of intermediate gear units may be disposed between the first gear unit 3 and the second gear unit 5, and the first gear unit 3 and the second gear unit 5 may be connected via the intermediate gear unit. . In any of these modes, the outer peripheral surfaces 22 and 42 of the second carrier 18 (the carrier that is serrated and fitted to the output shaft 4) of the second gear unit 5 can be rotated by the bearing surface 23 of the gear case 6. Supported by
[0040]
Moreover, in each above-mentioned embodiment, although the internal gear 13 illustrated the aspect formed in the same dimension, it can change suitably according to design conditions.
[0041]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the planetary gear device of the present invention makes the planetary gear and the sun gear mesh smoothly by making the friction coefficient of the planetary gear smaller than that of the sun gear or carrier. In addition, the frictional resistance at the sliding contact portion between the planetary gear and the carrier can be reduced. Therefore, according to the planetary gear device of the present invention, the sliding plate used in the conventional example becomes unnecessary, and the number of parts can be reduced, so that parts management is facilitated and no grease is required. Therefore, energy loss due to the viscous resistance of the grease can be prevented, and the power transmission efficiency is further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a planetary gear device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a skeleton diagram illustrating the structure of the planetary gear device of FIG. 1. FIG.
3A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. FIG.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a planetary gear device according to a second embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG.
FIG. 6 (a) is a front view showing another embodiment of the first carrier in the case of one first planetary gear, and FIG. 6 (b) shows the first carrier. FIG. 10 is a front view showing another embodiment of the first carrier when there are three planetary gears.
FIG. 7 is a front view showing another embodiment of the second carrier.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Planetary gear apparatus, 7 ... 1st sun gear (sun gear), 8 ... 1st planetary gear (planetary gear), 10 ... 1st carrier (carrier), 11, 21 ... Support Shaft, 16 ... second sun gear (sun gear), 17 ... second planetary gear (planetary gear), 18 ... second carrier (carrier), 31, 32 ... projection

Claims (3)

  1. ギヤケースの内部に、太陽歯車と、この太陽歯車に噛み合う遊星歯車と、この遊星歯車が前記太陽歯車の周囲を公転できるように支持するキャリアと、を収容してなる遊星歯車装置において、
    前記遊星歯車を、前記ギヤケースの内側面と前記キャリアの側面との間に収容すると共に、前記キャリアの前記側面から突出する支持軸で回動可能に支持し、
    前記遊星歯車の摩擦係数を、前記太陽歯車及び前記キャリアの摩擦係数よりも小さくし、
    前記遊星歯車の一側面が前記ギヤケースの前記内側面に摺接し、前記遊星歯車の他側面が前記キャリアの前記側面に摺接した状態において、前記キャリアの前記支持軸が前記ギヤケースの前記内側面に摺接せず、前記太陽歯車の両側面が前記ギヤケースの前記内側面及び前記キャリアの前記側面に摺接しないように、前記遊星歯車の前記一側面から前記他側面までの最大幅寸法を前記キャリアの前記支持軸の長さ及び前記太陽歯車の前記両側面間の最大幅寸法よりも大きくした、
    ことを特徴とする遊星歯車装置。
    In a planetary gear device that contains a sun gear, a planetary gear meshing with the sun gear, and a carrier that supports the planetary gear so that it can revolve around the sun gear, inside the gear case,
    The planetary gear is accommodated between the inner side surface of the gear case and the side surface of the carrier, and supported rotatably by a support shaft protruding from the side surface of the carrier,
    The friction coefficient of the planetary gear is smaller than the friction coefficient of the sun gear and the carrier,
    In a state where one side surface of the planetary gear is in sliding contact with the inner side surface of the gear case and the other side surface of the planetary gear is in sliding contact with the side surface of the carrier, the support shaft of the carrier is in contact with the inner side surface of the gear case. The carrier has a maximum width dimension from the one side surface to the other side surface of the planetary gear so that both side surfaces of the sun gear do not slidably contact the inner side surface of the gear case and the side surface of the carrier. Greater than the length of the support shaft and the maximum width dimension between the side surfaces of the sun gear,
    A planetary gear device characterized by that.
  2. 前記太陽歯車及び前記キャリアの摩擦係数をαとし、前記遊星歯車の摩擦係数をβとした場合、前記遊星歯車の摩擦係数βが0.3〜0.6αであることを特徴とする請求項1記載の遊星歯車装置。  2. The friction coefficient β of the planetary gear is 0.3 to 0.6α, where α is a friction coefficient of the sun gear and the carrier, and β is a friction coefficient of the planetary gear. The planetary gear device described.
  3. 前記遊星歯車の側面の少なくともキャリアに対向する側面には、前記支持軸と同心状で且つ前記遊星歯車の全歯たけよりも幅寸法が小さな環状突起を形成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の遊星歯車装置。2. An annular protrusion concentric with the support shaft and having a width smaller than the entire tooth depth of the planetary gear is formed on at least a side surface of the planetary gear facing the carrier. 2. The planetary gear device according to 2.
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