JPH05180276A - 遊星歯車変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンパクトな構成で高変速比が得られるよう
にすること。また、遊星歯車を遊星大歯車と遊星小歯車
とから構成したロックドトレーンの遊星歯車機構であっ
ても、各遊星大歯車と遊星小歯車との歯の位相関係を複
数の遊星歯車群の間において完全一致可能にすること。 【構成】 太陽歯車５と内歯車７との間に複数の遊星歯
車６を介在させた遊星歯車機構からなる変速装置におい
て、前記複数の遊星歯車６を、それぞれ径の大きな遊星
大歯車６ａに径の小さな遊星小歯車６ｂを該遊星小歯車
６ｂと同形のインボリュートスプラインで同軸状に結合
し、前記遊星大歯車６ａの少なくとも片側に前記遊星小
歯車６ｂの歯部を臨ませるように構成し、前記内歯車７
を前記遊星小歯車６ｂに噛合させると共に、前記太陽歯
車５を前記遊星大歯車６ａに噛合させたロックドトレー
ンとし、さらに前記複数の遊星歯車６に荷重等配機構を
付設した遊星歯車変速装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は構成をコンパクトにしな
がら高変速比が得られるようにした遊星歯車変速装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】周知の通り、遊星歯車機構の変速装置に
よれば一般の歯車変速装置に比べて構成をコンパクトに
しながら高い変速比を得ることができる。しかし、太陽
歯車の周囲に複数の遊星歯車を配置しているため、１組
の遊星歯車機構から得られる変速比の大きさは、上記複
数の遊星歯車同士が干渉し合わない範囲までが限度であ
る。それ以上に大きな変速比を得るためには、遊星歯車
機構を２組以上連結するようにしなければならなくな
る。しかし、２組以上もの遊星歯車機構を連結すれば、
軸方向の長さが大きくなるため装置が大型化し、大きな
設置スペースが必要になるためコスト高になることは避
けられなくなる。

【０００３】また、以下に説明する本発明のように、遊
星歯車機構の遊星歯車を遊星大歯車と遊星小歯車との結
合から構成し、複数の遊星大歯車に太陽歯車に同時に噛
合させ、かつ複数の遊星小歯車を内歯車に同時に噛合さ
せる構成にした場合は、この遊星歯車機構はロックドト
レーンになるため、上記遊星大歯車と遊星小歯車との位
相関係が複数の遊星歯車群の相互間において完全に一致
していなければ、遊星機構の組み付けは不可能になり、
実用化することができなくなるという問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、複数
の遊星歯車からなる遊星歯車機構をコンパクトな構成に
しながら、高変速比が得られるようにした遊星歯車変速
装置を提供することにある。本発明の他の目的は、高変
速比を得るため遊星歯車を遊星大歯車と遊星小歯車との
結合にしたロックドトレーンの遊星歯車機構において、
各組の遊星大歯車と遊星小歯車の歯の位相関係を複数組
の遊星歯車群相互において完全一致できるようにした遊
星歯車変速装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、太陽歯車と内
歯車との間に複数の遊星歯車を介在させた遊星歯車機構
からなる変速装置において、前記内歯車を単一歯車とす
るか、又は軸方向に直交する面で二分割した二つの分割
内歯車から構成する一方、前記複数の遊星歯車を、それ
ぞれ径の大きな遊星大歯車に径の小さな遊星小歯車を該
遊星小歯車と同形のインボリュートスプラインで同軸状
に結合し、該遊星大歯車の少なくとも片側に前記遊星小
歯車の歯部を臨ませるように構成し、前記内歯車を前記
遊星小歯車に噛合させると共に、前記太陽歯車を前記遊
星大歯車に噛合させたロックドトレーンとし、さらに前
記複数の遊星歯車に荷重等配機構を付設するようにした
ものである。

【０００６】このように遊星歯車を遊星大歯車と遊星小
歯車とから構成し、その遊星大歯車に太陽歯車を、遊星
小歯車に内歯車をそれぞれ噛合させるようにしたため、
遊星歯車機構を１段だけにしたコンパクトな構成によっ
て高変速比を得ることができる。また、本発明では、前
述したように複数の各遊星歯車を遊星大歯車に遊星小歯
車を同軸状に結合し、太陽歯車を複数の遊星大歯車に、
また複数の遊星小歯車に内歯車を噛合させた関係にする
ことにより遊星歯車機構がロックドトレーンとなるが、
上記遊星大歯車と遊星小歯車とをスプライン結合するに
当り、複数の遊星大歯車を重ねた状態で軸部に遊星小歯
車と同形のメススプラインを同時加工し、そのメススプ
ラインに遊星小歯車を嵌合させるようにする。このよう
にすることによって、各遊星大歯車と遊星小歯車の歯の
位相関係を複数の遊星歯車相互間において完全に同一に
することができ、従来極めて困難とされていたロックド
トレーンの機構の組み付けを容易にすることができる。

【０００７】また、本発明は、上記遊星歯車機構におけ
る荷重等配機構として、遊星小歯車を遊星軸に遊動中介
輪を介して軸支し、該遊星小歯車と前記遊動中介輪との
間に油膜を介して共回り可能な隙間を形成するように構
成し、これによって複数の遊星歯車に対して動力を均等
に配分し、円滑な運転を可能にする。また、この荷重等
配機構として、遊星歯車を３組に限定して設けた場合
に、各組の遊星小歯車を遊星軸と一体構造にしてキャリ
ヤに回転自在に軸支し、かつ太陽歯車の軸にギヤカップ
リングを付設することによって構成することもでき、同
様の円滑な運転を可能にする。

【０００８】

【実施例】図１及び図２は、本発明の一実施例を示す遊
星歯車変速装置である。図において、１は入力軸、２は
出力軸、３は遊星歯車機構、４はケーシングである。遊
星歯車機構３は、入力軸１に一体に設けられた太陽歯車
５と、その周囲に配置した複数（図示の例では３個）の
遊星歯車６と、さらにこれら遊星歯車６の外側に配置さ
れた内歯車７とから構成されている。遊星歯車６は遊星
軸８を介してキャリヤ９に支持され、そのキャリヤ９は
出力軸２に連結されている。

【０００９】内歯車７は軸方向に直交する面で分割され
た前後２個の分割内歯車７ａ，７ｂから構成され、この
２個の分割内歯車７ａ，７ｂは軸方向前後をケーシング
４，４に挟まれ、図示しないボルトとナットにより一体
に結合されている。一方、遊星歯車６は、歯数の多い遊
星大歯車６ａとこれよりも歯数の少ない遊星小歯車６ｂ
との組合せからなり、遊星小歯車６ｂが遊星大歯車６ａ
の軸部に対して同軸状に遊星小歯車６ｂと同形のインボ
リュートスプラインで結合することにより、遊星大歯車
６ａの軸方向両側に歯部を臨ませるように構成されてい
る。

【００１０】上記構成において、遊星大歯車６ａと太陽
歯車５はヘリカル歯車から構成されて互いに噛合する一
方、遊星小歯車６ｂと分割内歯車７ａ，７ｂはスパー歯
車から構成されて互いに噛合している。二つの分割内歯
車７ａ，７ｂは、それぞれ遊星大歯車６ａを跨ぎ、その
両側に臨む遊星小歯車６ｂの歯部に噛合している。この
ように両側に跨いで噛合させることにより遊星軸８に曲
げモーメントが作用せず、安定した回転を可能にする。
また、内歯車のヘリカル歯車としての加工は不可能であ
るが、遊星大歯車６ａと太陽歯車５とがヘリカル歯車で
あることによって、騒音の発生を低減することができ
る。

【００１１】上述のような噛合関係において、入力軸１
から太陽歯車５に入力した動力は遊星大歯車６ａに伝達
され、さらに分割内歯車７ａ，７ｂに噛合する遊星小歯
車６ｂを介して減速され、出力軸２へ出力される。この
ように遊星歯車６が、歯数の多い遊星大歯車６ａと歯数
の少ない遊星小歯車６ｂから構成されることによって、
著しく大きな変速比（減速比）が得られる。しかも、１
段の遊星歯車機構だけで可能になるから装置をコンパク
トに、かつ低コストにすることができる。

【００１２】また、上記構成の変速装置は遊星歯車機構
であると同時に、各遊星歯車が遊星大歯車と遊星小歯車
とから構成されていることによって、前述したようにロ
ックドトレーンになっている。そのため、円滑な稼働を
行うためには、各遊星大歯車６ａと遊星小歯車６ｂの歯
の位相が、複数の遊星歯車群の間において互いに完全に
一致している必要がある。

【００１３】本発明では、このように遊星大歯車６ａと
遊星小歯車６ｂの歯の位相を、複数の遊星歯車群の間に
おいて完全に一致させるため、遊星大歯車の軸部に遊星
小歯車をその遊星小歯車と同形のインボリュートスプラ
インによって同軸状にスプライン結合させるようにして
ある。また、このようにスプライン結合にするために、
メススプラインの加工に際し、複数の遊星大歯車６ａを
重ねた状態でその軸部に遊星小歯車６ｂと同形のメスス
プラインを同時加工するようにし、そのメススプライン
に遊星小歯車６ｂをスプライン結合させるようにしてい
る。このような加工及び組み付けによって、遊星大小両
歯車６ａ，６ｂの歯の位相関係を、複数の遊星歯車群の
相互間において容易に一致させることができる。

【００１４】また、遊星歯車６を、遊星大歯車６ａに遊
星小歯車６ｂを同軸状にスプライン結合させる構成にし
たことにより、後述する遊動中介輪１１を複数の遊星歯
車６に対する荷重等配機構として適用することが可能に
なる。上記変速装置の変速比は、次のような計算によっ
て簡単に求めることができる。いま、太陽歯車５の歯数
をＺ₁ 、遊星大歯車６ａの歯数をＺ₂ ，遊星小歯車６ｂ
の歯数をＺ₃ 、内歯車７（分割内歯車７ａ，７ｂ）の歯
数をＺ₄ とし、かつ太陽歯車５の回転数を１、出力軸２
の回転数を０と仮に置くと、各歯車の回転数は表１のよ
うに示すことができる。

【００１５】

【表１】 ここで、内歯車７は回転しないから、その回転数を０に
するため、上記表１の各歯車の回転数にそれぞれ内歯車
７の回転数（Ｚ₁ ／Ｚ₂ ）・（Ｚ₃ ／Ｚ₄ ）を加算する
と、 太陽歯車（入力軸）の回転数Ｎ₁ は １＋（Ｚ₁ ／
Ｚ₂ ）・（Ｚ₃ ／Ｚ₄ ） 出力軸の回転数Ｎ₅ は （Ｚ₁ ／Ｚ₂ ）・（Ｚ₃ ／
Ｚ₄ ） （内歯車の回転数Ｎ₄ は０）となる。

【００１６】したがって、変速比ＲをＲ＝Ｎ₁ ／Ｎ₅ と
すれば、 Ｒ＝Ｎ₁ ／Ｎ₅ ＝（Ｚ₂ Ｚ₄ ／Ｚ₁ Ｚ₃ ）＋１ として計算することができる。また、上記変速装置にお
いて、太陽歯車５の周りに配置された複数の遊星歯車６
は、それぞれ遊星小歯車６ｂを介して遊星軸８に軸支さ
れているが、その軸受構造は図３に示すような構成にな
っている。この構成は複数の遊星歯車６に荷重分担を等
配する荷重等配機構を設けるようにしたものであって、
遊星軸８にニードル軸受１０を介して遊動中介輪１１を
回動自在に装着し、この遊動中介輪１１に小さな隙間δ
を介して遊星小歯車６ｂを軸支するようにしたものであ
る。現状の工作技術においては各歯車に微小な工作誤差
が生ずるのを皆無にすることは不可能であるので、この
ような荷重等配機構を設けることは重要である。

【００１７】図３に示す荷重等配機構は、遊星小歯車６
ｂ（遊星歯車６）が回転することにより遊動中介輪１１
が共回りし、遊星小歯車６ｂと遊動中介輪１１との間の
隙間δに共回り軸受理論による大きな油膜を発生する。
この油膜は遊星歯車６にかかる荷重を調整し、複数個の
遊星歯車６に対して荷重を等配する作用を行うことがで
きる。

【００１８】図４は、他の実施態様の荷重等配機構を有
する本発明の実施例を示すものである。この実施例は、
図１，２の実施例の場合と荷重等配機構が異なるだけ
で、他の部分は実質的に同じ構成になっている。図４に
示すように、遊星歯車６には遊動中介輪は設けられず、
遊星小歯車６ｂと遊星軸８とが一体構造とされ、その遊
星軸８の両端部がキャリヤ９に対して軸受１２を介して
回動自在に軸支されてた構造になっている。さらに、太
陽歯車５に連結する入力軸１にギヤカップリング１３が
介在させてあり、３個の遊星歯車６による中心決定作用
と相まって、遊動中介輪に対応する荷重等配作用を行う
ようになっている。

【００１９】この変速装置は、遊星歯車６の数を３組
（個）に限定した場合に適用することができる。かつ、
遊星歯車の径を小さくする必要があり、上述した遊動中
介輪を使用することができない場合に有利に使用するこ
とができる。図５は、本発明のさらに他の実施例を示す
ものである。この実施例は、図４に示す遊星歯車６を３
組（個）にした変速装置の変形例であって、内歯車７を
左右二つに分割せず、単一歯車として構成した点で異な
るだけで、他の点は全て同一構造になっている。

【００２０】以上説明した各実施例は、いずれも減速装
置の場合について例示したが、本発明は増速装置にも適
用することができる。すなわち、図示の実施例におい
て、出力軸２を入力軸に、入力軸１を出力軸にすること
によって、動力の伝達経路を逆にするようにすれば増速
装置として使用可能になる。

【００２１】

【発明の効果】上述したように本発明の遊星歯車変速装
置では、複数の遊星歯車を配置した遊星歯車機構におい
て、各遊星歯車を遊星大歯車と遊星小歯車とを同軸状に
スプライン結合した構成にし、太陽歯車を遊星大歯車
に、内歯車を遊星小歯車にそれぞれ噛合させる構成にし
たため、１組だけのコンパクトな遊星歯車機構にしても
高い変速比を得ることができる。

【００２２】また、遊星歯車が遊星大歯車と遊星小歯車
とから構成され、太陽歯車を遊星大歯車に、内歯車を遊
星小歯車にそれぞれ噛合させたことによってロックドト
レーンを構成するが、このロックドトレーンにおいて、
遊星大歯車に遊星小歯車を同軸状に遊星小歯車と同形の
インボリュートスプラインによって結合させ、かつ加工
組み付けに当り、複数の遊星大歯車を重ねた状態で遊星
小歯車と同形のメススプラインを同時加工し、それに遊
星小歯車を結合するようにしたので、各遊星大歯車と遊
星小歯車の歯の位相関係を複数の遊星歯車群の間におい
て相互に完全一致させることができる。また、本発明に
よれば、遊星歯車或いは太陽歯車の入力軸に、複数の遊
星歯車に対する荷重等配機構を設けたので、この荷重等
配機構によって歯車の工作誤差を吸収させ、円滑な運転
を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例からなる遊星歯車変速装置の縦
断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視による断面図である。

【図３】本発明の変速装置に使用される荷重等配機構を
構成する遊動中介輪の詳細を示す側面図である。

【図４】本発明の他の実施例からなる遊星歯車変速装置
の縦断面図である。

【図５】本発明のさらに他の実施例からなる遊星歯車変
速装置の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 入力軸 ２ 出力軸 ３
遊星歯車機構 ５ 太陽歯車 ６ 遊星歯車 ６ａ
遊星大歯車 ６ｂ 遊星小歯車 ７ 内歯車 ７
ａ，７ｂ 分割内歯車 ８ 遊星軸 ９ キャリヤ １０
ニードル軸受 １１ 遊動中介輪 １２ 軸受 １３
ギヤカップリング

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年６月２３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項６

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽歯車と内歯車との間に複数の遊星歯
   車を介在させた遊星歯車機構からなる変速装置におい
   て、前記内歯車を軸方向に直交する面で二分割した二つ
   の分割内歯車から構成する一方、前記複数の遊星歯車を
   それぞれ径の大きな遊星大歯車に径の小さな遊星小歯車
   を該遊星小歯車と同形のインボリュートスプラインで同
   軸状に結合し、該遊星大歯車の両側にそれぞれ前記遊星
   小歯車の歯部を臨ませるように構成し、前記二つの分割
   内歯車をそれぞれ前記遊星大歯車の両側に臨む前記遊星
   小歯車に噛合させると共に、前記太陽歯車を前記遊星大
   歯車に噛合させたロックドトレーンとし、さらに前記複
   数の遊星歯車に荷重等配機構を付設した遊星歯車変速装
   置。
2. 【請求項２】 前記複数の遊星歯車を、それぞれ前記複
   数の遊星大歯車を重ねた状態で、その軸部に前記遊星小
   歯車と同形のインボリュートメススプラインを同時加工
   し、そのメススプラインに前記遊星小歯車をスプライン
   結合することにより構成し、前記遊星大歯車と遊星小歯
   車との歯の位相を前記複数の遊星歯車の相互愛でで一致
   させるようにした請求項１記載の遊星歯車変速装置。
3. 【請求項３】 前記荷重等配機構として、前記遊星小歯
   車を遊星軸に遊動中介輪を介して軸支し、該遊星小歯車
   と前記遊動中介輪との間に油膜を介して共回り可能な隙
   間を形成する構成にした請求項２記載の遊星歯車変速装
   置。
4. 【請求項４】 前記遊星大歯車と前記遊星小歯車とを結
   合した遊星歯車を３組設け、前記荷重等配機構として、
   各組の遊星小歯車を遊星軸と一体構造にしてキャリヤに
   回転自在に軸支し、前記太陽歯車の軸にギヤカップリン
   グを付設する構成にした請求項２記載の遊星歯車変速装
   置。
5. 【請求項５】 太陽歯車と内歯車との間に複数の遊星歯
   車を介在させた遊星歯車機構からなる変速装置におい
   て、前記内歯車を単一歯車から構成する一方、前記遊星
   歯車を３個から構成し、これら遊星歯車をそれぞれ径の
   大きな遊星大歯車に径の小さな遊星小歯車を該遊星小歯
   車と同形のインボリュートスプラインで同軸状に結合
   し、該遊星大歯車の少なくとも片側に前記遊星小歯車の
   歯部を臨ませるように構成し、前記単一の内歯車を前記
   遊星小歯車に噛合させると共に、前記太陽歯車を前記遊
   星大歯車に噛合させたロックドトレーンとし、さらに荷
   重等配機構として前記各遊星小歯車を遊星軸と一体構造
   にしてキャリヤに回転自在に軸支すると共に、前記太陽
   歯車の軸にギヤカップリングを付設する構成にした遊星
   歯車変速装置。
6. 【請求項６】 前記複数の遊星歯車を、それぞれ前記複
   数の遊星大歯車を重ねた状態で、その軸部に前記遊星小
   歯車と同形のインボリュートメススプラインを同時加工
   し、そのメススプラインに前記遊星小歯車をスプライン
   結合することにより構成し、前記遊星大歯車と遊星小歯
   車との歯の位相を前記複数の遊星歯車の相互愛でで一致
   させるようにした請求項５記載の遊星歯車変速装置。