(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし従来のキャリア構造のように、キャリア本体を構成する一方のプレートを共通な軸部に直接結合し、他方のプレートを、対向プレート間に架設した支柱により、上記一方のプレートを介し、共通な軸部に間接的に結合するのでは、以下のような問題を生ずる。
【0007】
つまり遊星歯車組の伝動中、キャリア本体の対向プレートにはそれぞれ、プラネタリピニオンの駆動反力によりキャリア本体回転方向の荷重が作用する。
かかる対向プレートへの入力荷重は、これらプレートを、それぞれの回転方向支持剛性に応じた角度だけ変位させようとする。
【0008】
このとき、上記一方のプレートは軸部に直接結合させているため、該プレートの比較的大きな捩り剛性に応じた分だけしか変位しないのに対し、
他方のプレートは、対向プレート間に架設した支柱により上記一方のプレートを介して間接的に軸部に結合させているため、上記一方のプレートの捩り剛性に応じた変位と支柱の剛性に応じた変位との和値に相当する大きな角度に亘って変位する。
【0009】
つまり、上記他方のプレートが上記一方のプレートより、少なくとも当該一方のプレートの剛性に応じた変位分だけ大きな角度に亘って変位することとなる。
このため対向プレートが相互に、少なくとも上記一方のプレートの剛性に応じた変位角度分だけ相対変位し、これらプレート間に橋絡させて回転自在に支持したプラネタリピニオンの回転軸線(プラネタリピニオンを支承するようプレート間に架設したピニオンシャフト)を、上記の相対変位に応じた角度だけ対応方向に傾斜させる。
【0010】
かかるプラネタリピニオン回転軸線(ピニオンシャフト)の傾斜は、当該プラネタリピニオンと、これに噛合するサンギヤおよびリングギヤとの間において、ギヤの噛み合い不良を生じさせる。
このため遊星歯車組が大きなギヤノイズや振動を発生したり、歯当たりの不良により伝動効率や耐久性を低下されるという問題を生ずる懸念があった。
【0011】
なお、上記問題の緩和または解決のためには、対向プレート間における相対変位分(上記一方のプレートの剛性に起因した変位分)を相殺し得るよう上記支柱の剛性を高めることが考えられる。
しかし、対向プレート間の相対変位を許容範囲内のものにするには、上記支柱が、プラネタリピニオンの支持強度要件を十分満足しているのに、これを超えて高剛性にする必要が生じ、相当な重量増を伴う。
かかる支柱の重量増はコスト上の不利益だけでなく、大型化により収納スペースの確保に関する設計上の困難をも生じ、更には支柱が回転体であることから、伝動効率(エネルギー消費)の点でも不利益を免れない。
【0012】
本発明は、支柱を介して軸部に結合するプレートの上記変位が、相手方プレートの変位による影響を受けることなく、支柱の剛性に応じた変位のみで決まるよう、支柱の軸部側における配置を工夫することにより、上記の問題をことごとく解消し得るよう改良した遊星歯車組のキャリア構造を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
この目的のため、本発明による遊星歯車組のキャリア構造は、これを以下のごとくに構成する。
先ず、本発明の前提となる遊星歯車組のキャリア構造を説明するに、これは、
一対の対向プレート
および軸部を一体化したキャリア本体と、上記軸部から偏心した軸線周りで回転し得るよう上記対向プレート間に橋絡させて支持したプラネタリピニオンとから成るものである。
【0014】
本発明は、かかるキャリア構造を具えた遊星歯車組において、特に、
上記対向プレートのうち一方を上記軸部に結合し、他方のプレートは、
複数の支柱を介して前記軸部に結合し
、
前記複数の支柱は、前記他方のプレートの外周部から前記一方のプレートと
前記軸部との相互結合部
に向け収斂するよう延在すると共に、両端がそれぞれこれら相互結合部および前記他方のプレートの外周部に結合または一体化した構成に特徴づけられる。
【発明の効果】
【0015】
かかる本発明による遊星歯車組のキャリア構造にあっては、
対向プレートのうち一方は軸部に結合し、他方のプレートは、
複数の支柱を介して前記軸部に結合し
、
前記複数の支柱は、前記他方のプレートの外周部から前記一方のプレートと
前記軸部との相互結合部
に向け収斂するよう延在すると共に、両端がそれぞれこれら相互結合部および前記他方のプレートの外周部に結合または一体化したものであるため、
遊星歯車組の伝動中、支柱を介して軸部に結合した他方のプレートは、一方のプレートの変位による影響を何ら受けることがなくなり、支柱の剛性に応じた角度分しか変位しないこととなる。
【0016】
これによって、遊星歯車組の伝動中における対向プレート間の相対変位は、上記一方のプレートがその捩り剛性に応じて変位する変位量と、上記他方のプレートが上記支柱の剛性に応じて変位する変位量との差に相当する変位量となる。
従ってこれら変位量の差(対向プレート間の相対変位)が、上記一方のプレートの変位による影響を受けないこととなり、そのため、支柱の剛性を増大することなしに当該変位量間の差(対向プレート間の相対変位)を小さくすることができる。
【0017】
よって、上記対向プレート間に橋絡させて回転自在に支持したプラネタリピニオンの回転軸線は、遊星歯車組の伝動中における上記対向プレート間の相対変位に応じた対応方向への傾斜を抑制され得る。
しかもこの効果を、支柱の剛性増大に殆ど頼ることなしに達成し得て、支柱の剛性増大による重量増大およびコストアップや、伝動効率の低下(エネルギー損失の増大)を伴うことなしに上記の効果が奏し得られる。
【0018】
以上のようにプラネタリピニオン回転軸線の傾斜が小さいことで、本発明においては、プラネタリピニオンと、これに噛合するギヤ(通常はサンギヤおよびリングギヤ)との間に、ギヤの噛み合い不良を生じさせることがなく、
遊星歯車組が大きなギヤノイズや振動を発生したり、歯当たりの不良により伝動効率や耐久性を低下されるという前記の問題を解消することができる。
【0019】
そして、この問題解決を上記支柱の剛性増大に殆ど頼ることなく実現し得るため、当該支柱はプラネタリピニオンの支持強度要件を満足するだけでよく、これを超えて高剛性にする
必要がない。
よって、支柱の剛性増大による重量増やコストアップを回避し得ると共に、支柱の大型化による設計上の困難を防止し得るほか、回転体である支柱の重量増による伝動効率の低下(エネルギー損失の増大)をも回避することができる。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
<第1実施例の構成>
図1,2は、本発明の第1実施例になる遊星歯車組のキャリア構造を示し、
図1は、該キャリア構造の全体側面図、
図2は、該キャリア構造の概略を示す説明用の図面である。
【0022】
図1,2において、1は、キャリア本体を示し、このキャリア本体1を、一対の同軸に対向配置したプレート2,3と、これら対向させた一方のプレート2および他方のプレート3のうち、他方のプレート3を後述のごとくに支持するための支柱4とで構成する。
【0023】
対向プレート2,3のうち、一方のプレート2は、両対向プレート2,3に共通な軸部5の軸端近傍、つまり
図1,2(a)の左側における軸端近傍の外周に直接結合する。
しかし他方のプレート3は、一方のプレート2と上記軸部5の軸端近傍との相互結合部における、
図2(b)に「5a」で示した軸端から延在する支柱4を介して軸部5に結合する。
【0024】
上記の支柱4は、複数個(
図1,2では4個)一組としてプレート3の外周部に円周方向等間隔に配置し、該プレート3に一体成形または一体結合する。
そして各支柱4を、上記軸部5の軸端5aに向け収斂するよう
図2(a)に明示するごとくに傾斜させて延在させ、最終的にプレート3から遠い各支柱4の遊端を共通な環状体4aに合流させて、これに一体化する。
かかる環状体4aを、前記した軸端5aに嵌着することにより、この軸端5aから延在する支柱4を介してプレート3を軸部5に結合することが可能である。
【0025】
以上によりキャリア本体1は、同軸対向プレート2,3をそれぞれ、相手方のプレート3,
2を介することなく、共通な軸部5に個々に結合して一体化した構成になるものである。
【0026】
上記のようなキャリア本体1は、
図1に例示するごときプラネタリピニオン6を、軸部5から偏心した軸線周りで回転し得るよう、対向プレート2,3間に回転自在に支持して、キャリア構造を成すものである。
ここでプラネタリピニオン6は、大径ピニオン部7および小径ピニオン部8を一体に有した段付きピニオンとする。
【0027】
かかるプラネタリピニオン6を、
図1では1個のみが示されているが、実際は複数個(
図1の場合4個)一組としてプレート2,3の円周方向に等間隔に配置し、
各プラネタリピニオン6を対向プレート2,3の周縁部間で軸線方向に延在させて、これら対向プレート2,3の周縁部間に回転自在に支持する。
【0028】
そのため、対向プレート2,3にはそれぞれ、プラネタリピニオン6と同数の透孔2a,3aを穿設し、対をなす透孔2aおよび3a同士を、軸線方向に相互に整列させると共に、プレート2,3の円周方向において隣り合う支柱4間に配置する。
【0029】
軸線方向に相互に整列する各対の透孔2a,3aに、図示せざるピニオンシャフトを挿通して設け、これらピニオンシャフト上にそれぞれ上記のプラネタリピニオン6を回転自在に支持して、キャリア本体1(対向プレート2,3)に対するプラネタリピニオン6の支承を行う。
【0030】
上記したキャリア本体1とプラネタリピニオン6とより成るキャリア構造を遊星歯車組に用いる当たっては、例えば、
プラネタリピニオン6の大径ピニオン部7を、キャリア構造の中心におけるサンギヤ(図示せず)に噛合させ、また小径ピニオン部8をキャリア構造の外周におけるリングギヤ(図示せず)の内周歯に噛合させ、これらにより遊星歯車組を構成する。
【0031】
かかる遊星歯車組の実用に際しては、サンギヤ、リングギヤおよびキャリア構造(キャリア本体1)のうち、一つを入力要素としてこれに回転を入力し、他の一つを反力要素として固定する(または任意回転させる)ことにより、残りの一つを出力要素として機能させ、この出力要素から回転を取り出すようにして用いる。
【0032】
<第1実施例の効果>
上記した本実施例による遊星歯車組のキャリア構造にあっては、
対向プレート2,3のうち一方のプレート2は軸部5に直接結合し、他方のプレート3は、一方のプレート2と軸部5との相互結合部における軸部5上の箇所から延在する支柱4を介して軸部5に結合するため、
遊星歯車組の伝動中、支柱4を介して軸部5に結合した他方のプレート3は、一方のプレート2の変位による影響を何ら受けることがなくなり、支柱4の剛性に応じた角度分しか変位しないこととなる。
【0033】
これによって、遊星歯車組の伝動中における対向プレート2,3間の相対変位は、一方のプレート2がその捩り剛性に応じて変位する変位量と、他方のプレート3が支柱4の剛性に応じて変位する変位量との差に相当する変位量となる。
従ってこれら変位量の差(対向プレート2,3間の相対変位)が、一方のプレート2の変位による影響を受けないこととなり、そのため、支柱4の剛性を増大することなしに当該変位量間の差(対向プレート2,3間の相対変位)を小さくすることができる。
【0034】
よって、これら対向プレート2,3間に橋絡させて回転自在に支持したプラネタリピニオン6の回転軸線は、遊星歯車組の伝動中における対向プレート2,3間の相対変位に応じた対応方向への傾斜を抑制される。
しかもこの効果を、支柱4の剛性増大に殆ど頼ることなしに達成し得て、支柱4の剛性増大による重量増大およびコストアップや、伝動効率の低下(エネルギー損失の増大)を伴うことなしに上記の効果が奏し得られる。
【0035】
以上のように、対向プレート2,3間の相対変位によるプラネタリピニオン6の傾斜が小さいことで、本実施例においては、プラネタリピニオン6と、これに噛合するギヤ(通常は前記した通りサンギヤおよびリングギヤ)との間に、ギヤの噛み合い不良を生じさせることがなく、
遊星歯車組が大きなギヤノイズや振動を発生したり、歯当たりの不良により伝動効率や耐久性を低下されるという前記の問題を解消することができる。
【0036】
そして、この問題解決を支柱4の剛性増大に殆ど頼ることなく実現し得るため、当該支柱4はプラネタリピニオン6の支持強度要件を満足するだけでよく、これを超えて高剛性にするを要しない。
よって、支柱4の剛性増大による重量増やコストアップを回避し得ると共に、支柱4の大型化による設計上の困難を防止し得るほか、回転体である支柱4の重量増による伝動効率の低下(エネルギー損失の増大)をも回避することができる。
【0037】
更に本実施例では、軸部5側における支柱4の端部が一方のプレート2と軸部5との相互結合部に集中するため、当該支柱端部の処理が小さな直径範囲内でのものとなって、キャリア本体(キャリア構造)の製造に要する時間の短縮およびコスト低減を図ることができる。
【0038】
また本実施例では、一方のプレート2を軸部5の軸端(5a)近傍に直接結合し、他方のプレート3は、一方のプレート2と軸端(5a)近傍との相互結合部における軸端5aから延在する支柱4を介して軸部5に結合するため、
図2(a)に示すごとく、キャリア本体1内に軸部5が殆ど延在しないような構造にすることが、従来構造におけると同様に可能である。
このため、キャリア本体1内に収容するギヤの設置スペースは従来通り不変に確保し易く、従ってキャリア構造の設計のし易さ、および組み立て作業性を悪化させることなしに前記した諸々の作用・効果を達成することができる。
【0039】
更に本実施例では、支柱4を他方のプレート3に一体化して設け、該他方のプレート3から遠い遊端を上記一方のプレート2と軸部5との相互結合部における軸部5の箇所に結合したため、また、支柱4の遊端を環状体4aに合流させてこれに一体化したこととも相俟って、
キャリア本体1(キャリア構造)の組み立て部品点数を増やすことなく上記の効果が奏し得られ、コスト上および生産性の点で大いに有利である。
【0040】
加えて、他方のプレート3に近い支柱4の端部を、該他方のプレート3の外周部において該他方のプレート3に結合、または一体化したため、
他方のプレート3に対する支柱4の結合剛性が高まり、前記の作用・効果を一層顕著なものにすることができる。
【0041】
<第2実施例の構成>
図3は、本発明の第2実施例になるキャリア構造を示す。
本実施例においては、基本的に
図1,2につき前述した第1実施例と同様に構成するが、軸部5に直接結合するプレート2を、プラネタリピニオン6の支承透孔2a間における円周領域2bが扇形に切り欠かれた形状となす。
なお切り欠き2bは上記の扇形および大きさに限られず、プラネタリピニオン6の支承が可能であれば、任意に選定することができる。
【0042】
<第2実施例の効果>
かかる切り欠き2bは、プレート2の捩り剛性、つまりプラネタリピニオン支承透孔2aが形成されているプレート部分2cの円周方向剛性を低下させることとなり、以下の効果を奏し得る。
【0043】
遊星歯車組の伝動中における対向プレート2,3の相対変位(プラネタリピニオン6の傾斜)は、第1実施例につき前述したとおり、プレート2がその捩り剛性に応じて変位する変位量と、プレート3が支柱4の剛性に応じて変位する変位量との差で決まる。
しかるに、プレート2の捩り剛性は通常、支柱4の剛性よりも高く、設計上の工夫がなければ、これら剛性の差に応じた対向プレート2,3の相対変位(プラネタリピニオン6の傾斜)は、許容範囲内に抑制し得ても、0近辺の微小値または0にすることが困難である。
【0044】
しかし本実施例においては、プレート2が切り欠き2bの設定により捩り剛性を低下されることから、プレート2の捩り剛性を支柱4の剛性に接近、または同じにすることができる。
よって、プレート2がその捩り剛性に応じて変位する変位量と、プレート3が支柱4の剛性に応じて変位する変位量との差を、限りなく0に近づけることができ、対向プレート2,3の相対変位(プラネタリピニオン6の傾斜)を殆ど無くし得る。
このため本実施例では、ギヤの噛み合い不良を生じないようにするという第1実施例の効果を更に確実なものにすることができ、遊星歯車組が大きなギヤノイズや振動を発生したり、歯当たりの不良により伝動効率や耐久性を低下されるという問題をほぼ完全に回避することができる。
【0045】
<第3実施例の構成>
図4は、本発明の第3実施例になるキャリア構造を示す。
本実施例においては、基本的に
図1,2につき前述した第1実施例と同様に構成するが、軸部5に直接結合したプレート2を、プレート3から遠い各支柱4の遊端が合流する共通な環状体4aと、プレート2の外周部との間に延在するステー9によっても、プレート2と軸部5との相互結合部における軸部5上の箇所に結合する。
【0046】
ステー9は支柱4に同数とし、これら支柱4と円周方向同位置に配置する。
そして、プレート2から遠い各ステー9の遊端を、円周方向同位置にある支柱4の遊端に向け延在させて当該支柱4の遊端に突き合わせ、これら支柱4の遊端における共通な環状体4aに結合することで、ステー9の遊端をそれぞれ、プレート2と軸部5との相互結合部における軸部5上の箇所に結合する。
また、プレート2に近いステー9の端部はそれぞれ、プレート2の外周部に結合、若しくは一体化する。
【0047】
<第3実施例の効果>
図4に示す本実施例のキャリア構造によれば、軸部5に直接結合させたプレート5を、プレート2と軸部5との相互結合部(環状体4a)から延在するステー9を介しても軸部5に結合したため、
遊星歯車組の伝動中における対向プレート2,3の捩り剛性を第1実施例よりも更に近づけることができ、対向プレート2,3間の相対変位を一層小さくし得る。
よって、対向プレート2,3間に橋絡させて回転自在に支持したプラネタリピニオン6の回転軸線の傾斜を更に効果的に抑制でき、第1実施例の前記した作用効果が更に顕著なものとなる。
【0048】
そして本実施例では、プレート2側におけるステー9の端部をプレート2の外周部に結合、若しくは一体化するため、また、各ステー9の遊端を支柱4の遊端に向け延在させて突き合わせ、これら支柱4の遊端における共通な環状体4aに結合するため、
ステー9の配置が支柱4の配置と同様になって、遊星歯車組の伝動中に受ける捩り反力に対するステー9の剛性が支柱4のそれと同様なものとなり、上記の作用効果を一層顕著なものにすることができる。
【0049】
<第4実施例の構成>
図5,6は、本発明の第4実施例になるキャリア構造を示す。
本実施例においては、基本的に
図4につき上述した第3実施例と同様に構成するが、ステー9の遊端と支柱4の遊端とをプレート2,3間の中間位置において結合し、これによりステー9の長さと支柱4の長さとが略同じになるよう構成する。
【0050】
<第4実施例の効果>
本実施例のキャリア構造によれば、ステー9の長さと支柱4の長さとが略同じであることによって、遊星歯車組の伝動中に受ける捩り反力に対するステー9の剛性が支柱4のそれと同様なものとなる。
よって、対向プレート2,3間に橋絡させて回転自在に支持したプラネタリピニオン6の回転軸線の傾斜を第3実施例よりも更に効果的に抑制でき、前記した作用効果を更に顕著なものにし得る。
【0051】
<その他の実施例>
なお前記した第1実施例では、他方のプレート3を、一方のプレート2と軸部5との相互結合部における軸部5上の箇所から延在する支柱4で軸部5に結合することとしたが、
他方のプレート3を、一方のプレート2と軸部5との相互結合部におけるプレート2上の箇所から延在する支柱4で軸部5に結合するようにしてもよいのは言うまでもなく、この場合も同様な効果を達成し得ること勿論である。