(57)【要約】【課題】キャリアボディの摩耗と、焼き付けを防止する。【解決手段】ピニオン軸５と、ピニオン軸５の両端を支持するキャリアボディ６と、ピニオン軸５にラジアルベアリング１０を介して回転自在に支持されたピニオンギヤ４と、ピニオン軸５の軸方向で、ラジアルベアリング１０とキャリアボディ６との間に設けられたワッシャ１３と、を備えた遊星歯車機構１において、ワッシャ１３の円環部１３ａの外周１３ｃ側を、内周１３ｂ側よりもピニオン軸５の軸方向外側のキャリアボディ６側に位置させて、ワッシャ１３とキャリアボディ６との当接点ｂを、ワッシャ１３とピニオンギヤ４との当接点ａよりも、ピニオン軸５の径方向外側に位置させて、スラスト力で軸方向に移動したラジアルベアリング１０がワッシャ１３に当接して、ワッシャ１３をキャリアボディ６側に付勢した際に、ワッシャ１３とラジアルベアリング１０との間で相対回転するようにした。【選択図】図１
2010236585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピニオン軸と、
前記ピニオン軸の両端を支持するキャリアと、
前記ピニオン軸にベアリングを介して回転自在に支持されたピニオンギヤと、
前記ピニオン軸の軸方向で、前記ベアリングと前記キャリアとの間に設けられたワッシャと、を備えた遊星歯車機構において、
前記ワッシャの外径側の接触部を、内径側の接触部よりも、前記ピニオン軸の軸方向外側に位置させたことを特徴とする遊星歯車機構。
【請求項２】
前記ワッシャは、リング状の皿バネワッシャであることを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車機構。
【請求項３】
前記キャリアの硬度と前記ワッシャの硬度とでは、前記ワッシャの硬度が高く、前記ワッシャの硬度と前記ベアリングの硬度とでは、前記ベアリングの硬度が高いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の遊星歯車機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遊星歯車機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、遊星歯車機構が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８８９９３号公報
【０００４】
図３は、特許文献１の遊星歯車機構に代表される遊星歯車機構のピニオンギヤ回りの構成を説明する図である。
【０００５】
遊星歯車機構においてサンギヤの周囲に配置されるピニオンギヤ１００は、ピニオンギヤ１００を厚み方向に貫通するピニオン軸１０１で、ラジアルベアリング１０２を介して、回転可能に支持されている。
軸方向から見てリング状のラジアルベアリング１０２は、ピニオン軸１０１に外挿されて、ピニオンギヤ１００とピニオン軸１０１との間に位置しており、保持器１０３と、円筒コロ１０４とを備えている。このラジアルベアリング１０２の保持器１０３で保持された円筒コロ１０４は、その外周面を、ピニオンギヤ１００とピニオン軸１０１とに接した状態で設けられている。
【０００６】
ピニオン軸１０１の軸方向の両端は、アルミ製のキャリアボディ１０５に固定支持されており、ピニオンギヤ１００とキャリアボディ１０５との間には、銅製の平ワッシャ１０６が介在している。
【０００７】
この遊星歯車機構では、ピニオンギヤ１００の回転により、ラジアルベアリング１０２が高速で回転すると、鉄製のラジアルベアリング１０２が、円筒コロ１０４のスキューにより生じるスラスト力で軸方向に移動して、平ワッシャ１０６に当接する。
この際、ラジアルベアリング１０２が当接した平ワッシャ１０６が、ラジアルベアリング１０２の回転を受けることで、ラジアルベアリング１０２の回転が、キャリアボディ１０５側にそのまま伝達されないようにすると共に、ラジアルベアリング１０２とキャリアボディ１０５との衝突力を緩衝している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
例えば、図３の（ａ）において中矢印Ｆで示す方向のスラスト力が生じると、図３の（ｂ）に示すように、保持器１０３の一端１０３ａが、平ワッシャ１０６に当接する。
この際、平ワッシャ１０６には、保持器１０３からのスラスト力と、保持器１０３の一端１０３ａとの当接面における回転方向の摩擦力と、キャリアボディ１０５との当接面における回転方向の摩擦力とが、荷重として作用する。
【０００９】
ここで、平ワッシャ１０６は、キャリアボディ１０５と一体に回転し、ラジアルベアリング１０２に対して相対回転することで、ラジアルベアリング１０２の回転が、キャリアボディ１０５側に伝達されないようにしている。
しかし、摩擦力によっては、平ワッシャ１０６とラジアルベアリング１０２とが一体に回転し、銅製の平ワッシャ１０６とアルミ製のキャリアボディ１０５とが相対的に回転してしまい、ラジアルベアリング１０２の回転が、平ワッシャ１０６で十分に減衰されずにキャリアボディ１０５に伝わることがある、
かかる場合、アルミよりも銅のほうが固いために、アルミ製のキャリアボディ１０５が銅製の平ワッシャ１０６との摩擦により摩耗して、キャリアボディ１０５の強度が低下することや、摩擦により焼き付けが起こることがある。
【００１０】
そこで、ワッシャとキャリアボディとの間での相対回転を抑えて、キャリアボディの摩耗と、焼き付けを防止することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ピニオン軸と、ピニオン軸の両端を支持するキャリアと、ピニオン軸にベアリングを介して回転自在に支持されたピニオンギヤと、ピニオン軸の軸方向で、ベアリングとキャリアとの間に設けられたワッシャと、を備えた遊星歯車機構において、ワッシャの外径側の接触部を、内径側の接触部よりもピニオン軸の軸方向外側に位置させた構成とした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ワッシャの外径側の接触部が内径側の接触部よりもピニオン軸の軸方向外側に位置しているので、スラスト力で軸方向に移動したベアリングがワッシャに当接してキャリア側に付勢すると、ワッシャの内径側の接触部がベアリングに当接し、外径側の接触部がキャリアに当接する。
ここで、ワッシャとベアリングとの当接点において、ワッシャをベアリングに対して相対回転させるのに必要な力と、ワッシャとキャリアとの当接点において、ワッシャをキャリアに対して相対回転させるのに必要な力とは、それぞれワッシャの中心から当接点までの距離に比例する。
そうすると、ワッシャの中心から、ワッシャとベアリングとの当接点までの距離のほうが、ワッシャとキャリアとの当接点までの距離よりも短いので、ワッシャとキャリアとの間での相対回転よりも、ワッシャとベアリングとの間での相対回転のほうが起こりやすくなる。
よって、ワッシャとキャリアボディとの間での相対回転を抑えることができ、ワッシャとキャリアとの間での摩擦が抑えられるので、摩擦による焼き付けや、摩耗によるキャリアボディ１０５の強度が低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態にかかる遊星歯車機構を説明する図である。
【図２】ピニオンギヤとキャリアボディとの間のワッシャを説明する図である。
【図３】従来例にかかる遊星歯車機構を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１および図２を参照して、本発明の実施形態を説明する。
図１の（ａ）に示すように、遊星歯車機構１は、リングギヤ２と、サンギヤ３と、ピニオンギヤ４とを備えている。
【００１５】
リングギヤ２とサンギヤ３は、同軸に設けられており、それぞれ回転中心Ｏ回りに回転可能とされている。
ピニオンギヤ４は、サンギヤ３とリングギヤ２とに噛合した状態で、サンギヤ３の周囲に３つ配置されており、自転軸Ｏｐ回りに自転しながら、回転中心Ｏ回りに公転するようになっている。
【００１６】
軸方向から見てリング状のピニオンギヤ４は、  図１の（ｂ）に示すように、ピニオンギヤ４を厚み方向に貫通するピニオン軸５で、鉄製のラジアルベアリング１０を介して回転可能に支持されている。
【００１７】
ラジアルベアリング１０は、ピニオン軸５の外周面５ａとピニオンギヤ４の内周面４ａとの間に位置しており、軸方向からみてリング状の保持器１１と、保持器１１の周方向に所定間隔で設けられたポケット（図示せず）で自転可能に支持された円筒コロ１２とから構成される。保持器１１は、図１の（ｂ）に示す基準位置において、ピニオンギヤ４の側面から突出しない軸方向厚みで形成されている。
【００１８】
円筒コロ１２は、その自転軸Ｏｎが、ピニオンギヤ４の自転軸Ｏｐに対して平行となるように保持器１１で保持されており、ピニオンギヤ４の自転軸Ｏｐ周りに複数設けられている。
円筒コロ１２は、その外周面を、ピニオンギヤ４の内周面４ａとピニオン軸５の外周面５ａとに接した状態で設けられており、ピニオンギヤ４をピニオン軸５に対して相対回転可能としている。
【００１９】
ピニオン軸５の両端は、アルミ製のキャリアボディ６（６ａ、６ｂ）で支持されており、ピニオンギヤ４は、ピニオン軸５の軸方向で、キャリアボディ６ａ、６ｂの間に位置している。
【００２０】
ピニオン軸５の軸方向において、ピニオンギヤ４とキャリアボディ６ａとの間、およびピニオンギヤ４とキャリアボディ６ｂとの間には、それぞれ銅製のワッシャ１３が設けられている。
【００２１】
図２の（ａ）は、ワッシャ１３を軸方向から見た拡大図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図であり、ピニオンギヤ４、ピニオン軸５、そしてラジアルベアリング１０が仮想線で示された図である。
【００２２】
図２の（ａ）に示すように、ワッシャ１３は、軸方向からみてリング状の皿バネワッシャであり、その中央部にピニオン軸５を挿通させる挿通孔１４が、ピニオン軸５の外径Ｄｐ（図２の（ｂ）参照）よりも若干大きい径で形成されている。
【００２３】
図２の（ｂ）に示すように、挿通孔１４を囲むワッシャ１３の円環部１３ａは、全周に亘って均一な厚みｔと、径方向の幅Ｗで形成されている。
【００２４】
円環部１３ａは、ピニオン軸５の軸方向において、外周１３ｃ側が内周１３ｂ側よりも外側に位置しており、円環部１３ａで囲まれた空間Ｓ側の口径が、内周１３ｂ側から外周１３ｃ側に向かうにつれて広がるように、ピニオンギヤ４の回転軸Ｏｐに平行な直線Ｉｍに対して角度θ傾斜している。
【００２５】
図１の（ｂ）に示すように、ワッシャ１３は、ピニオンギヤ４の両側に、ピニオンギヤ４を挟んで対称に設けられており、円環部１３ａの外周１３ｃ側を、ピニオン軸５の軸方向外側のキャリアボディ６ａ、６ｂに向けた状態で配置されている。
【００２６】
スラスト力でピニオン軸５の軸方向に移動したラジアルベアリング１０が、ワッシャ１３に当接してキャリアボディ６（６ａ、６ｂ）側に押圧した際に、ワッシャ１３の外周１３ｃ側がキャリアボディ６（６ａ、６ｂ）と当接し、内周１３ｂ側がラジアルベアリング１０に当接するようにすることで、ワッシャ１３とキャリアボディ６（６ａ、６ｂ）との当接点を、ワッシャ１３の中心Ｏｐ（ピニオンギヤ４の自転軸Ｏｐ）から見て、ワッシャ１３と保持器１１との当接点よりも径方向外側に位置させるためである。
【００２７】
かかる構成の遊星歯車機構１によると、例えば図１の（ｂ）において矢印Ｆで示す方向にスラスト力が作用して、ラジアルベアリング１０がキャリアボディ６ｂ側に移動すると、図２の（ｂ）に示すように、ワッシャ１３の内周１３ｂ側がラジアルベアリング１０の保持器１１に当接し、外周１３ｃ側がキャリアボディ６ｂと当接する。
【００２８】
ここで、ワッシャ１３とラジアルベアリング１０の保持器１１との当接点ａにおいて、ワッシャ１３をラジアルベアリング１０に対して相対回転させるのに必要な力Ｔａ（回転トルク）は、下記式（１）で表すことができる
Ｔａ＝μ１×Ｆ×（Ｌａ／２）    ・・・（１）
ここで、「μ１」は、当接点ａにおける、ワッシャ１３とラジアルベアリング１０との間の摩擦係数であり、「Ｆ」は、ラジアルベアリング１０から作用するスラスト力であり、「μ１×Ｆ」は、ワッシャ１３とラジアルベアリング１０との間の摩擦力であり、「Ｌａ」は、ワッシャ１３とラジアルベアリング１０（保持器１１）との接触径であり、「Ｌａ／２」は、ワッシャ１３の中心Ｏｐから当接点ａまでの距離である（図２の（ａ）参照）。
【００２９】
また、ワッシャ１３とキャリアボディ６ｂとの当接点ｂにおいて、ワッシャ１３をキャリアボディ６ｂに対して相対回転させるのに必要な力Ｔｂ（回転トルク）は、下記式（２）で表すことができる。
Ｔｂ＝μ２×Ｆ×（Ｌｂ／２）    ・・・（２）
ここで、「μ２」は、当接点ｂにおける、ワッシャ１３とキャリアボディ６ｂとの間の摩擦係数であり、「Ｆ」は、ラジアルベアリング１０から作用するスラスト力であり、「μ２×Ｆ」は、ワッシャ１３とキャリアボディ６ｂとの間の摩擦力であり、「Ｌｂ」は、ワッシャ１３とキャリアボディ６ｂとの接触径であり、「Ｌｂ／２」は、ワッシャ１３の中心Ｏｐから当接点ｂまでの距離である（図２の（ａ）参照）。
【００３０】
実施の形態において、ワッシャ１３とキャリアボディ６ｂとの間ではなく、ワッシャ１３とラジアルベアリング１０との間で相対回転させるには、ワッシャ１３をキャリアボディ６ｂに対して相対回転させるのに必要な力Ｔｂのほうが、ワッシャ１３をラジアルベアリング１０に対して相対回転させるのに必要な力Ｔａよりも大きくなれば良い（Ｔｂ＞Ｔａ）ので、上記式（１）、（２）から下記式（３）が導かれる。
Ｔｂ＞Ｔａ＝  μ２×Ｆ×（Ｌｂ／２）＞μ１×Ｆ×（Ｌａ／２）
＝  μ２×Ｆ×Ｌｂ＞μ１×Ｆ×Ｌａ                ・・・（３）
【００３１】
上記式（３）から、相対回転させるのに必要な力Ｔａ、Ｔｂの大きさは、ワッシャ１３との接触径（Ｌａ、Ｌｂ）、すなわちワッシャ１３の中心Ｏｐから接触点（点ａ、点ｂ）までの距離（（Ｌａ／２）、（Ｌｂ／２））に比例し、ワッシャ１３の中心Ｏｐから接触点までの距離が大きくなるほど、相対回転に必要な力が大きくなる。
【００３２】
実施の形態では、図２に示すように、ワッシャ１３とキャリアボディ６ｂとの当接点ｂが、ワッシャ１３の中心Ｏｐ（ピニオン軸５側）から見て、ワッシャ１３と保持器１１との当接点ａよりも径方向外側に位置しており、ワッシャ１３の中心Ｏｐから当接点ａまでの距離（Ｌａ／２）よりも、ワッシャ１３の中心Ｏｐから当接点ｂまでの距離（Ｌｂ／２）のほうが大きい。
よって、スラスト力を受けて軸方向に移動したラジアルベアリング１０がワッシャ１３に当接してキャリアボディ６ｂ側に付勢すると、ワッシャ１３とキャリアボディ６ｂとの間ではなく、ワッシャ１３とラジアルベアリング１０との間で相対回転することになる。
これにより、ワッシャ１３とキャリアボディ６ｂとの間の摩擦によるキャリアボディ６ｂの摩耗と、摩擦に起因する焼き付けを防止できる。
ラジアルベアリング１０がキャリアボディ６ａ側に移動した場合も同様である。
【００３３】
なお、ワッシャ１３のバネ力が小さいと、ラジアルベアリング１０がワッシャ１３をキャリアボディ６（６ａ、６ｂ）側に付勢した際に、ワッシャ１３が、円環部１３ａの側面１３ａ１、１３ａ２の全面をキャリアボディ６（６ａ、６ｂ）とラジアルベアリング１０とに当接するまで変形して、ワッシャ１３とラジアルベアリング１０およびキャリアボディ６（６ａ、６ｂ）との接触状態が、図３の（ｂ）に示した平ワッシャのようになる。
かかる場合、ワッシャ１３の中心Ｏｐから当接点までの距離は同じになるので、ワッシャ１３とラジアルベアリング１０との間の相対回転と、ワッシャ１３とキャリアボディ６（６ａ、６ｂ）との間の相対回転の何れが生じるかは、ワッシャ１３とラジアルベアリング１０との間の摩擦力（μ２×Ｆ）と、ワッシャ１３とキャリアボディ６（６ａ、６ｂ）との間の摩擦力（μ２×Ｆ）とに依存するので、ワッシャ１３とラジアルベアリング１０との間で確実に相対回転させることが難しくなる。
【００３４】
よって、実施形態では、円環部１３ａの側面１３ａ１、１３ａの全面がキャリアボディ６（６ａ、６ｂ）とラジアルベアリング１０とに当接する形状までワッシャ１３が変形しないようにするために、ワッシャ１３は、下記式（４）の条件を満たすように設定されている。
ｋＸ  ＞  Ｆ      ・・・（４）
ここで、「Ｆ」は、スラスト力、「ｋ」は、バネ定数、「Ｘ」は、ワッシャ１３の反り量（図２の（ｂ）参照）である。
【００３５】
上記式（４）の条件を満たすようにすることで、ワッシャ１３を、外周１３ｃ側の当接点ｂと少なくともその近傍でキャリアボディ６ａ、６ｂに当接させると共に、内周１３ｂ側の当接点ａと少なくともその近傍でラジアルベアリング１０（保持器１１）に当接させることができ、ワッシャ１３とキャリアボディ６（６ａ、６ｂ）との当接点ｂを、ワッシャ１３とラジアルベアリング１０との当接点ａよりも、ワッシャ１３の中心Ｏｐ（ピニオン軸５側）から見て径方向外側に確実に位置させることができるようになる。
【００３６】
ここで、実施形態におけるキャリアボディ６（６ａ、６ｂ）が、発明におけるキャリアに相当し、実施形態におけるラジアルベアリング１０が、発明におけるベアリングに相当し、実施形態におけるワッシャ１３の円環部１３ａの外周１３ｃ側と内周１３ｂ側とが、それぞれ発明におけるワッシャの外径側と、内径側にそれぞれ相当する。
【００３７】
以上の通り、本実施形態では、ピニオン軸５と、ピニオン軸５の両端を支持するキャリアボディ６（６ａ、６ｂ）と、ピニオン軸５にラジアルベアリング１０を介して回転自在に支持されたピニオンギヤ４と、ピニオン軸５の軸方向で、ピニオンギヤ４とキャリアボディ６ａ、６ｂとの間に設けられたリング状のワッシャ１３（皿バネワッシャ）と、を備えた遊星歯車機構１において、ワッシャ１３の円環部１３ａの外周１３ｃ側を、内周１３ｂ側よりもピニオン軸５の軸方向外側のキャリアボディ６（６ａ、６ｂ）側に位置させて、スラスト力でピニオン軸５の軸方向に移動したラジアルベアリング１０がワッシャ１３に当接して、ワッシャ１３をキャリアボディ６ａまたはキャリアボディ６ｂ側に付勢した際に、ワッシャ１３とキャリアボディ６（６ａ、６ｂ）との当接点ｂ（図２参照）が、ワッシャ１３とピニオンギヤ４との当接点ａ（図２参照）よりも、ピニオン軸５の径方向外側に位置するようにした。
ここで、ワッシャ１３とラジアルベアリング１０（保持器１１）との当接点ａにおいて、ワッシャ１３をラジアルベアリング１０に対して相対回転させるのに必要な力Ｔａと、ワッシャ１３とキャリアボディ６（６ａ、６ｂ）との当接点ｂにおいて、ワッシャ１３をキャリアボディ６（６ａ、６ｂ）に対して相対回転させるのに必要な力Ｔｂとは、それぞれワッシャ１３の中心Ｏｐから当接点ａ、ｂまでの距離に比例する。
そうすると、ワッシャ１３の中心Ｏｐから、当接点ａまでの距離のほうが、当接点ｂまでの距離よりも短いので、ワッシャ１３をラジアルベアリング１０に対して相対回転させるのに必要な力Ｔａのほうが、ワッシャ１３をキャリアボディ６（６ａ、６ｂ）に対して相対回転させるのに必要な力Ｔｂよりも小さくなる。
すなわち、ラジアルベアリング１０側から作用するスラスト力は、ワッシャ１３の内径側からワッシャ１３に入力され、ワッシャ１３の外径側からキャリアボディ６ａ、６ｂに伝えられるので、ラジアルベアリング１０がワッシャ１３を回転させようとするモーメントのほうが、ワッシャ１３の外径側に作用するモーメントよりも小さくなる。
これにより、ワッシャ１３とキャリアボディ６（６ａ、６ｂ）との間での相対回転よりも、ワッシャ１３とラジアルベアリング１０との間での相対回転のほうが起こりやすくなり、ワッシャ１３のキャリアボディ６（６ａ、６ｂ）に対する相対回転を抑制できる。
よって、ワッシャ１３とキャリアボディ６ｂとの間の摩擦によるキャリアボディ６ｂの摩耗と、摩耗に起因するキャリアボディ６（６ａ、６ｂ）の強度低下と、摩擦に起因する焼き付けとを防止できる。
【００３８】
また、アルミ製のキャリアボディ６（６ａ、６ｂ）の硬度と銅製のワッシャ１３の硬度とでは、ワッシャ１３の硬度が高く、銅製のワッシャ１３の硬度と鉄製のラジアルベアリング１０の硬度とでは、鉄製のラジアルベアリング１０の硬度が高いので、キャリアボディ６（６ａ、６ｂ）の磨耗を好適に防止できる。
【００３９】
実施形態では、ワッシャ１３として、ワッシャの側面が錐面状にされた皿バネワッシャを採用したが、内周１３ｂ側が突出するように円環部１３ａを湾曲させて、円環部１３ａが断面視において弧を描くようにして側面が球面状にされた波形バネワッシャを採用しても良い。
また、ラジアルベアリング１０から作用するスラスト荷重により、ピニオン軸５の軸方向に変形可能な皿バネワッシャを、ワッシャ１３として採用したが、スラスト力により軸方向に移動したラジアルベアリング１０が当接した際に、外径側がキャリアボディ６（６ａ、６ｂ）に当接し、内径側がラジアルベアリング１０に当接するようにしたワッシャであれば、スラスト荷重により変形することのない剛性の高いワッシャを採用しても良い。
【００４０】
さらに、実施形態では、保持器１１を有するラジアルベアリング１０の場合を例示したが、保持器１１を省略したラジアルベアリングを採用しても良い、かかる場合、円筒コロの軸方向の一端がワッシャ１３の内周１３ｂ側の端部と当接することになる。
このようにすることによっても、前記実施の形態の場合と同様の作用、効果が奏されることになる。
【符号の説明】
【００４１】
１      遊星歯車機構
２      リングギヤ
３      サンギヤ
４      ピニオンギヤ
５      ピニオン軸
６      キャリアボディ（キャリア）
１０    ラジアルベアリング（ベアリング）
１１    保持器
１２    円筒コロ
１３    ワッシャ
１３ａ  円環部
１３ｂ  内周
１３ｃ  外周
１４    挿通孔
【図１】
2010236585.tif 000003
【図２】
2010236585.tif 000004
【図３】
2010236585.tif 000005