JP6052161B2

JP6052161B2 - 遊星ギア機構の動特性測定装置及び動特性測定方法

Info

Publication number: JP6052161B2
Application number: JP2013269218A
Authority: JP
Inventors: 健一郎河原; 進之介久保田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2016-12-27
Anticipated expiration: 2033-12-26
Also published as: JP2015125052A

Description

本発明は、遊星ギア機構の動特性測定装置及び動特性測定方法の技術に関する。

遊星ギア機構は、サンギアと遊星ギアとリングギアとを備え、複数の遊星ギアが自転しつつ公転する構成の減速（増速）機構として知られている。実際に遊星ギア機構が自動車等で使用される場合には、リングギアがカウンタドライブの外周に形成され、カウンタドライブがベアリングを介してケースに支持される形態が良く知られている。

ところで、近年、自動車のトランスミッションにおける遊星ギア機構のノイズが問題となっている。遊星ギア機構のノイズの原因としては、主には、噛み合い伝達誤差（歯面精度）と、噛み合い点の動特性と、ケース感度とが挙げられる。しかし、現状では、遊星ギア機構の噛み合い点の動特性を正確に測定できる手段が確立していない。

例えば、特許文献１に開示される遊星ギア機構の動特性測定装置では、遊星ギア機構を動特性測定装置のテストケースに収容し計測を行うため、リングギアの外周に形成される外ギアへの反力、リングギアがベアリングを介して実機ケースに支持されるガタ系等が無視されている。そのため、特許文献１に開示される遊星ギア機構の動特性測定装置では、実機に使用した際の遊星ギア機構の噛み合い点の動特性が正確に測定できていない。

特開２００６−２００９８４号公報

本発明の解決しようとする課題は、遊星ギア機構の噛み合い点の動特性を正確に測定できる動特性測定装置及び動特性測定方法を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、サンギアと、遊星ギアと、リングギアと、該遊星ギアを軸支するキャリアと、該リングギアを内周側に形成し外周側にはカウンタドライブギアが形成されるカウンタドライブと、を備え、該カウンタドライブがベアリングを介してケースに支持され、該キャリアが該ケースに支持される遊星ギア機構の動特性を測定する遊星ギア機構の動特性測定装置であって、前記キャリアを、前記ケースに代わり支持する第一治具と、前記カウンタドライブを、前記ケースに代わり前記ベアリングを介して支持する第二治具と、前記カウンタドライブギアに歯合するカウンタドリブンギアと、前記カウンタドリブンギアを駆動する駆動モータと、前記サンギアに軸支される負荷モータと、前記キャリアの変位を検知する第一変位センサと、前記カウンタドライブの変位を検知する第二変位センサと、前記キャリアの前記カウンタドライブに対する相対変位を算出する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記駆動モータと前記負荷モータとを同期させ、前記第一変位センサによって前記キャリアの変位を検知し、前記第二変位センサによって前記カウンタドライブの変位を検知し、前記キャリアの前記カウンタドライブに対する相対変位を算出するものである。

請求項２においては、サンギアと、遊星ギアと、リングギアと、該遊星ギアを軸支するキャリアと、該リングギアを内周側に形成し外周側にはカウンタドライブギアが形成されるカウンタドライブと、を備え、該カウンタドライブがベアリングを介してケースに支持され、該キャリアが該ケースに支持される遊星ギア機構の動特性を測定する遊星ギア機構の動特性測定方法であって、前記ケースに代わり、第一治具によって前記キャリアを支持し、前記ケースに代わり、第二治具によって前記ベアリングを介して前記カウンタドライブを支持し、駆動モータによって前記カウンタドライブギアに歯合するカウンタドリブンギアを駆動し、前記負荷モータによって前記サンギアを駆動し、前記カウンタドライブと前記サンギアとを同期し、前記キャリアの変位を検知し、前記カウンタドライブの変位を検知し、前記キャリアの前記カウンタドライブに対する相対変位を算出するものである。

本発明の遊星ギア機構の動特性測定装置及び動特性測定方法によれば、遊星ギア機構の噛み合い点の動特性を正確に測定できる。

遊星ギア機構の構成を示した模式図。動特性測定装置の構成を示した模式図。キャリア変位センサ及びカウンタドライブ変位センサの測定位置を示した模式図。動特性測定工程の流れを示したフロー図。

図１を用いて、遊星ギア機構５０の構成について説明する。
なお、図１では、遊星ギア機構５０の構成を平面断面視にて模式的に表している。

遊星ギア機構５０は、本発明の遊星ギア機構に係る実施形態である。なお、遊星ギア機構５０は、後述する動特性測定装置１００及び動特性測定工程Ｓ１００の被測定対象である。

遊星ギア機構５０は、複数の遊星ギア５２が自転しつつ公転する構成の減速（増速）機構である。遊星ギア機構５０は、サンギア５１と、複数（本実施形態では５つ）の遊星ギア５２と、リングギア５３と、カウンタドライブギア５４と、キャリア６１と、カウンタドライブ６２と、ケース７０と、を具備している。なお、本実施形態の遊星ギア機構５０は、自動車のトランスミッションの一構成部品（ＡＳＳＹ）とされている。

サンギア５１は、はすば歯車として構成されている。サンギア５１は、それぞれの遊星ギア５２と歯合されている。サンギア５１には、従動側となるシャフト８２が嵌め合わされている。

それぞれの遊星ギア５２は、はすば歯車として構成されている。それぞれの遊星ギア５２は、キャリア６１によって軸支されている。それぞれの遊星ギア５２は、サンギア５１とリングギア５３とに歯合されている。

キャリア６１は、略円盤形状に構成されている。キャリア６１は、５つの遊星ギア５２を軸支している。キャリア６１は、ケース７０の凹部７０Ａに嵌合されて支持されている。

カウンタドライブ６２は、略円筒形状に構成され、内周側にはリングギア５３が形成され、外周側にはカウンタドライブギア５４が形成されている。カウンタドライブ６２には二つのベアリング７１・７１が圧入されており、カウンタドライブ６２はベアリング７１・７１を介してケース７０に支持されている。

リングギア５３は、カウンタドライブ６２の内周側に形成されている。リングギア５３は、はすば歯車として構成されている。リングギア５３は、それぞれの遊星ギア５２と歯合されている。

カウンタドライブギア５４は、カウンタドライブ６２の外周側に形成されている。カウンタドライブギア５４は、はすば歯車として構成されている。

カウンタドライブギア５４には、カウンタドリブンギア５５が歯合されている。カウンタドリブンギア５５は、はすば歯車として構成されている。カウンタドリブンギア５５には、駆動側となるシャフト８１が嵌め合わされている。

なお、本実施形態の遊星ギア機構５０では、カウンタドライブギア５４が駆動側に構成されており、カウンタドライブギア５４に歯合されるカウンタドリブンギア５５のシャフト８１が駆動モータ（図示略）によって駆動されている。一方、サンギア５１が従動側となって構成されている。

図２を用いて、動特性測定装置１００の構成について説明する。
なお、図２では、動特性測定装置１００の構成を平面視にて模式的に表している。また、図２では、電気信号線を破線で表している。

動特性測定装置１００は、本発明の遊星ギア機構の動特性測定装置に係る実施形態である。動特性測定装置１００は、上述した遊星ギア機構５０の動特性を測定する装置である。

動特性測定装置１００は、駆動モータ１１０と、負荷モータ１２０と、キャリア支持治具１３０と、２つのカウンタドライブ支持治具１４０と、コントローラ１５０と、を具備している。

駆動モータ１１０は、遊星ギア機構５０のカウンタドライブギア５４に歯合されるカウンタドリブンギア５５のシャフト８１を駆動するものである。駆動モータ１１０は、コントローラ１５０に接続されている。

負荷モータ１２０は、従動側のシャフト８２の負荷を吸収するものである。負荷モータ１２０は、コントローラ１５０に接続されている。

第一支持治具としてのキャリア支持治具１３０は、キャリア６１を支持するものである。キャリア支持治具１３０は、寸法調整機構１３５を備えている。寸法調整機構１３５は、キャリア６１に対するキャリア支持治具１３０のガタ量を任意に設定できるものである。

第二支持治具としてのカウンタドライブ支持治具１４０は、カウンタドライブ６２を、ベアリング７１を介して支持するものである。カウンタドライブ支持治具１４０は、寸法調整機構１４５を備えている。寸法調整機構１４５は、ベアリング７１に対するカウンタドライブ支持治具１４０のガタ量を任意に設定できるものである。

コントローラ１５０は、駆動モータ１１０と負荷モータ１２０とを同期させ、後述するキャリア変位センサ１５１によってキャリア６１の変位を検知し、カウンタドライブ変位センサ１５２によってカウンタドライブ６２の変位を検知し、キャリア６１のカウンタドライブ６２に対する相対変位を算出するものである。

コントローラ１５０は、複数（本実施形態では６つ）のキャリア変位センサ１５１と、複数（本実施形態では６つ）のカウンタドライブ変位センサ１５２と、駆動モータ１１０と、負荷モータ１２０と、に接続されている。

キャリア変位センサ１５１及びカウンタドライブ変位センサ１５２は、非接触式の変位センサである。キャリア変位センサ１５１は、キャリア６１の変位を検知するものである。カウンタドライブ変位センサ１５２は、カウンタドライブ６２の変位を検知するものである。

図３を用いて、キャリア変位センサ１５１及びカウンタドライブ変位センサ１５２の測定位置について説明する。
なお、図３では、キャリア変位センサ１５１及びカウンタドライブ変位センサ１５２の測定位置を斜視にて模式的に表している。また、以下では、図３に示す軸方向の駆動側及び従動側、並びに、周方向に従って説明するものとする。

第一変位センサとしてのキャリア変位センサ１５１は、キャリア６１の変位を検知するものである。本実施形態では、６つのキャリア変位センサ１５１・・・・１５１によってキャリア６１の軸方向及び周方向の変位を検知するものとされている。

キャリア変位センサ１５１によるキャリア６１の測定位置は、キャリア６１の、軸方向における従動側（シャフト８２が延出する側）の端面の縁部であって、周方向に１２０°間隔の部位、並びに、軸方向における駆動側（シャフト８１が延出する側）の端面の縁部であって、周方向に１２０°間隔の部位とされている。

第二変位センサとしてのカウンタドライブ変位センサ１５２は、カウンタドライブ６２の変位を検知するものである。本実施形態では、６つのカウンタドライブ変位センサ１５２・・・・１５２によってカウンタドライブ６２の軸方向及び周方向の変位を検知するものとされている。

カウンタドライブ変位センサ１５２によるカウンタドライブ６２の測定位置は、カウンタドライブ６２の、軸方向における従動側（シャフト８２が延出する側）の端面の縁部であって、周方向に１２０°間隔の部位、並びに、軸方向における駆動側（シャフト８１が延出する側）の端面の縁部であって、周方向に１２０°間隔の部位とされている。

図４を用いて、動特性測定工程Ｓ１００の構成について説明する。
なお、図４では、動特性測定工程Ｓ１００の流れをフローチャートによって表している。

動特性測定工程Ｓ１００は、本発明の遊星ギア機構の動特性測定方法に係る実施形態である。動特性測定工程Ｓ１００は、上述した遊星ギア機構５０の動特性を同じく上述した動特性測定装置１００を用いて測定する工程である。

ステップＳ１１０において、作業者は、ケース７０に代えて、キャリア支持治具１３０によってキャリア６１を支持させる。このとき、実際にケース７０にキャリア６１を支持させる場合と同様のガタ系を実現するように寸法調整機構１３５によってキャリア６１に対するキャリア支持治具１３０のガタ量を調整する。

ステップＳ１２０において、作業者は、ケース７０に代えて、カウンタドライブ支持治具１４０・１４０によってベアリング７１・７１を介してカウンタドライブ６２を支持させる。このとき、実際にケース７０にベアリング７１・７１を介してカウンタドライブ６２を支持させる場合と同様のガタ系を実現するように寸法調整機構１４５によってベアリング７１に対するカウンタドライブ支持治具１４０ガタ量を調整する。

ステップＳ１３０において、コントローラ１５０は、駆動モータ１１０によってカウンタドライブギア５４に歯合するカウンタドリブンギア５５を駆動し、負荷モータ１２０によってサンギア５１を駆動し、カウンタドライブギア５４とサンギア５１とを同期させる。つまり、実機同様に、遊星ギア機構５０を駆動させる。

ステップＳ１４０において、コントローラ１５０は、キャリア変位センサ１５１によってキャリア６１の軸方向及び周方向の変位を検知し、カウンタドライブ６２の軸方向及び周方向変位を検知し、キャリア６１のカウンタドライブ６２に対する相対変位を算出する。

動特性測定装置１００及び動特性測定工程Ｓ１００の効果について説明する。
動特性測定装置１００及び動特性測定工程Ｓ１００によれば、遊星ギア機構５０の噛み合い点の動特性を正確に測定できる

すなわち、実機同様に、カウンタドリブンギア５５によってカウンタドライブギア５４を駆動して、実際の噛み合い反力を実現している。そして、キャリア支持治具１３０によってキャリア６１を支持し、カウンタドライブ支持治具１４０・１４０によってベアリング７１・７１を介してカウンタドライブ６２を支持し、実際のケース７０のガタ系を再現している。このようにして、実機同様の系を再現して、遊星ギア機構５０の噛み合い点の動特性を正確に測定できる。

さらに、遊星ギア機構５０のノイズの主原因である遊星ギア機構５０の噛み合い点の動特性を正確に測定することによって、遊星ギア機構５０のノイズの一要因を定量的に把握することができる。

本実施形態では、キャリア変位センサ１５１によってキャリア６１の軸方向及び周方向の変位を検知し、カウンタドライブ変位センサ１５２によってカウンタドライブ６２の軸方向及び周方向変位を検知する構成としたが、これに限定されない。

例えば、キャリア６１又はカウンタドライブ６２に荷重センサ又は振動ピックを取り付けることによって、実機同様の系を再現して、遊星ギア機構５０の噛み合い点の動特性を測定する構成としても良い。

５０遊星ギア機構
５１サンギア
５２遊星ギア
５３リングギア
５４カウンタドライブギア
５５カウンタドリブンギア
６１キャリア
６２カウンタドライブ
７０ケース
７１ベアリング
１００動特性測定装置
１１０駆動モータ
１２０負荷モータ
１３０キャリア支持治具
１３５寸法調整機構
１４０カウンタドライブ支持治具
１４５寸法調整機構
１５０コントローラ
Ｓ１００動特性測定工程

Claims

サンギアと、遊星ギアと、リングギアと、該遊星ギアを軸支するキャリアと、該リングギアを内周側に形成し外周側にはカウンタドライブギアが形成されるカウンタドライブと、を備え、該カウンタドライブがベアリングを介してケースに支持され、該キャリアが該ケースに支持される遊星ギア機構の動特性を測定する遊星ギア機構の動特性測定装置であって、
前記キャリアを、前記ケースに代わり支持する第一治具と、
前記カウンタドライブを、前記ケースに代わり前記ベアリングを介して支持する第二治具と、
前記カウンタドライブギアに歯合するカウンタドリブンギアと、
前記カウンタドリブンギアを駆動する駆動モータと、
前記サンギアに軸支される負荷モータと、
前記キャリアの変位を検知する第一変位センサと、
前記カウンタドライブの変位を検知する第二変位センサと、
前記キャリアの前記カウンタドライブに対する相対変位を算出する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記駆動モータと前記負荷モータとを同期させ、前記第一変位センサによって前記キャリアの変位を検知し、前記第二変位センサによって前記カウンタドライブの変位を検知し、前記キャリアの前記カウンタドライブに対する相対変位を算出する、
遊星ギア機構の動特性測定装置。
サンギアと、遊星ギアと、リングギアと、該遊星ギアを軸支するキャリアと、該リングギアを内周側に形成し外周側にはカウンタドライブギアが形成されるカウンタドライブと、を備え、該カウンタドライブがベアリングを介してケースに支持され、該キャリアが該ケースに支持される遊星ギア機構の動特性を測定する遊星ギア機構の動特性測定方法であって、
前記ケースに代わり、第一治具によって前記キャリアを支持し、
前記ケースに代わり、第二治具によって前記ベアリングを介して前記カウンタドライブを支持し、
駆動モータによって前記カウンタドライブギアに歯合するカウンタドリブンギアを駆動し、前記負荷モータによって前記サンギアを駆動し、前記カウンタドライブと前記サンギアとを同期し、
前記キャリアの変位を検知し、前記カウンタドライブの変位を検知し、前記キャリアの前記カウンタドライブに対する相対変位を算出する、
遊星ギア機構の動特性測定方法。