(57)【要約】【課題】スラスト荷重を受け止める機能を備えたヘリカルギヤ使用のギヤアセンブリと、そのギヤアセンブリを用いた遊星歯車機構と、その遊星歯車機構を内蔵したモータを実現して提供する。【解決手段】軸穴２ａを有するヘリカルギヤ２と、ヘリカルギヤ２を回転可能に支持する支軸３を組み合わせたギヤアセンブリを、ヘリカルギヤ２と支軸３との間に玉軸受４が配置され、その玉軸受４のインナーレースが支軸３によって、アウターレースがヘリカルギヤ２によってそれぞれ構成されたものにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸穴（２ａ）を有するヘリカルギヤ（２）と、前記軸穴（２ａ）に通されて前記ヘリカルギヤ（２）を回転可能に支持する支軸（３）を組み合わせたギヤアセンブリであって、前記ヘリカルギヤ（２）と支軸（３）との間に玉軸受（４）が配置され、前記玉軸受のインナーレースが前記支軸（３）によって、アウターレースが前記ヘリカルギヤ（２）によってそれぞれ構成されたギヤアセンブリ。
【請求項２】
前記玉軸受（４）が、単列玉軸受である請求項１に記載のギヤアセンブリ。
【請求項３】
前記玉軸受（４）が、複列玉軸受である請求項１に記載のギヤアセンブリ。
【請求項４】
前記玉軸受（４）が、アンギュラ玉軸受である請求項１に記載のギヤアセンブリ。
【請求項５】
前記支軸（３）が、一端を支軸（３）の端面に開放させて軸心部に設けた第１の孔（５ａ）と、その第１の孔（５ａ）から放射状に延びて支軸（３）の外周に抜ける少なくとも１つの第２の孔（５ｂ）とで構成される給油孔（５）を備えた請求項１〜４のいずれかに記載のギヤアセンブリ。
【請求項６】
支軸と玉軸受を含んだ、請求項１〜６のいずれか１項に記載のギヤアセンブリで構成されたプラネタリギヤ（１３）と、このプラネタリギヤ（１３）を組み付けたプラネタリキャリア（１４）と、前記プラネタリギヤ（１３）がそれぞれ噛合するサンギヤ（１１）及びリングギヤ（１２）を備えた遊星歯車機構。
【請求項７】
請求項６に記載の遊星歯車機構（１０）と、モータケース（２２）、ステータコア（２３）、ロータ（２４）及び出力軸となる回転軸（２５）を備えた電動式のモータ（２１）を組み合わせ、前記遊星歯車機構（１０）を、モータケース（２２）に内蔵し、前記回転軸（２５）を、前記遊星歯車機構（１０）のプラネタリキャリア（１４）に連結し、前記遊星歯車機構（１０）を増速機となした歯車機構内蔵モータ。
【請求項８】
請求項６に記載の遊星歯車機構（１０）と、モータケース（２２）、ステータコア（２３）、ロータ（２４）及び出力軸となる回転軸（２５）を備えた電動式のモータ（２１）を組み合わせ、前記遊星歯車機構（１０）を、モータケース（２２）に内蔵し、前記回転軸（２５）を、前記遊星歯車機構（１）のサンギヤ（１１）に連結し、前記遊星歯車機構（１０）を減速機となした歯車機構内蔵モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ヘリカルギヤ（はす歯歯車）とそれを回転可能に支持する支軸を組み合わせたギヤアセンブリと、それを用いた遊星歯車機構と、その遊星歯車機構を内蔵したモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
減速機や増速機に組み込まれる遊星歯車装置には、サンギヤとリングギヤの両者に噛み合うプラネタリギヤが複数個組み込まれている。
【０００３】
そのプラネタリギヤは、ヘリカルギヤで構成されたものが一般的である。そのプラネタリギヤの従来品は、軸穴を設けたヘリカルギヤを軸穴に挿通される支軸で直接回転可能に支えるか、又は、支軸との間に軸受を介在してニードルベアリングや玉軸受で回転可能に支持している。玉軸受による支持は、例えば、下記特許文献２に示されている。また、ニードルベアリングは、特許文献３に示されている。
【０００４】
そして、こうして形成されたギヤアセンブリを、プラネタリキャリアに組み付けている。このとき、プラネタリギヤの両側部とプラネタリキャリアとの間には、スラストニードルベアリングやスラストプレートなどを介装している。下記特許文献１参照。
【０００５】
その特許文献１には、ピニオンギヤ（ヘリカルギヤで構成されたプラネタリギヤ）を、プラネタリキャリアに固定されたピン（支軸）との間に介装されたニードルベアリングで回転可能に支持し、そのピニオンギヤの端面とプラネタリキャリアとの間にスラストワッシャ（これは一種のスラストプレート）を介装した歯車構造が記載されている。
【０００６】
ヘリカルギヤを採用したプラネタリギヤについては、回転時にスラスト荷重が発生する。そのスラスト荷重は、増速機に設けられる遊星歯車装置では特に、プラネタリギヤが高速回転するので無視できないものになる。
【０００７】
そのために、スラストニードルベアリングやスラストプレートを設けてスラスト荷重を受け止めている。支軸とプラネタリギヤとの間に介装する軸受がスラスト荷重に対応できないニードルベアリングである場合には、スラストニードルベアリングやスラストプレートが必須である。
【０００８】
一方、前記軸受が玉軸受であるものは、あまり大きくないスラスト荷重であれば、スラストニードルベアリングやスラストプレート無しで受け止めることが可能である。しかしながら、専用のインナーレースとアウターレースを備える一般的な玉軸受を使用したプラネタリギヤは、下記の問題を生起させる。
【０００９】
前述したプラネタリギヤにはヘリカルギヤが用いられるので、内径の軸受には、ギヤからの、接線力、半径方向力、ギヤのねじり角による軸方向力が作用する。
【００１０】
この軸方向力は、軸受にはモーメント力として作用するため、内径部に位置する転動体が針状ころの場合傾くことになる。
【００１１】
この傾きにより、針状ころ端部の面圧が非常に高くなり、ラジアル荷重だけの場合よりも計算寿命が３０％以下にまで低下すると言われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−１５４９１１号公報
【特許文献２】特開２０１２−１８９２０２号公報
【特許文献３】特開２００５−３２５９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
プラネタリギヤを支軸で直接支える構造は、スラスト方向の負荷が加わらない歯車機構や、ラジアル荷重が軽荷重の歯車機構には利用できるが、スラスト荷重が加わる歯車機構では、高回転使用での寿命確保が難しい。
【００１４】
また、上述したように、プラネタリギヤの両端部に、スラストニードルベアリングやスラストプレートを設置する歯車装置は、組み立て工数の増加による組み立て性の悪化が避けられない。これに加え、スラストプレートを用いるものは、摩擦によるギヤ回転の負荷増も招く。
【００１５】
また、スラストニードルベアリングやスラストプレートの設置によって遊星歯車機構の軸方向寸法が大きくなり、遊星歯車機構を有する各種機器・装置の小型化の要求にも応え辛い。
【００１６】
プラネタリギヤと支軸の間に一般的な玉軸受を介装する前記特許文献２に記載のプラネタリギヤは、玉軸受の使用によって径方向の寸法が大きくなる。従って、この構造のプラネタリギヤを採用した遊星歯車機構を有する各種機器・装置も、小型化の要求に応え辛い。
【００１７】
この発明は、上記の現状技術に鑑みてなされたものであって、その課題は、スラスト荷重を受け止める機能を備えたヘリカルギヤ使用のギヤアセンブリと、そのギヤアセンブリを用いた遊星歯車機構と、その遊星歯車機構を内蔵したモータを実現して提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するため、この発明においては、軸穴を有するヘリカルギヤと、前記軸穴に通されて前記ヘリカルギヤを回転可能に支持する支軸を組み合わせたギヤアセンブリであって、前記ヘリカルギヤと支軸との間に玉軸受が配置され、前記玉軸受のインナーレースが前記支軸によって、アウターレースが前記ヘリカルギヤによってそれぞれ構成されたギヤアセンブリを提供する。
【００１９】
また、このギヤアセンブリで構成される支軸と玉軸受の含まれたプラネタリギヤと、このプラネタリギヤを組み付けたプラネタリキャリアと、前記プラネタリギヤがそれぞれ噛合するサンギヤ及びリングギヤを備えた遊星歯車機構も同時に提供する。さらに、下記１）、２）の歯車機構内蔵モータも併せて提供する。
【００２０】
１）前記遊星歯車機構と、モータケース、ステータコア、ロータ及び出力軸となる回転軸を備えた電動式のモータを組み合わせ、前記遊星歯車機構を、モータのケーシングに内蔵し、前記回転軸を前記遊星歯車機構のプラネタリキャリアに連結した歯車機構内蔵モータ。
【００２１】
２）前記遊星歯車機構と、モータケース、ステータコア、ロータ及び出力軸となる回転軸を備えた電動式のモータを組み合わせ、前記遊星歯車機構をモータのケーシングに内蔵し、前記回転軸を前記遊星歯車機構のサンギヤに連結した歯車機構内蔵モータ。
【００２２】
出力軸を遊星歯車機構のプラネタリキャリアに連結した歯車機構内蔵モータは、前記遊星歯車機構が増速機として働く。
【００２３】
また、出力軸を遊星歯車機構のサンギヤに連結した歯車機構内蔵モータは、前記遊星歯車機構が減速機として働く。
【００２４】
この発明のギヤアセンブリは、以下に列挙する形態のものが考えられる。
１）ヘリカルギヤと支軸との間に単列玉軸受を配置したもの。
２）ヘリカルギヤと支軸との間に複列玉軸受を配置したもの。
３）ヘリカルギヤと支軸との間にアンギュラ玉軸受を配置したもの。
４）前記支軸が中実の軸であるもの。
５）前記支軸が、一端を支軸の端面に開放させて軸心部に設けた第１の孔と、その第１の孔から放射状に延びて支軸の外周に抜ける少なくとも１つの第２の孔とで構成される給油孔を備えたもの。
６）遊星歯車機構のプラネタリギヤとして構成されたもの。
【００２５】
この発明の遊星歯車機構は、プラネタリギアを構成するギヤアセンブリの支軸を、プラネタリキャリアに加締めて固定することができる。
【発明の効果】
【００２６】
この発明のギヤアセンブリは、前記ヘリカルギヤと支軸が玉軸受のアウターレースとインナーレースを構成している。具体的には、支軸とヘリカルギヤの各々が、断面円弧状の環状溝によって構成された軌道面を対応した位置に有しており、その軌道面を構成する環状溝に転動体（ボール）の一部が入り込んで玉軸受が構成されている。
【００２７】
そのため、転動体の軸方向移動が前記環状溝によって阻止され、これにより、スラスト荷重の受け止めがなされる。
【００２８】
従って、スラストニードルベアリングやスラストプレート無しで使用することができ、このギヤアセンブリを設置する歯車装置の組み立て工数の低減、組み立て性の向上、ギヤ回転の負荷軽減が可能になる。
【００２９】
また、ヘリカルギヤと支軸との間に玉軸受が介装されているので、高回転使用での寿命向上も図れる。
【００３０】
玉軸受は、玉（鋼球）を使用しており、モーメント荷重によるエッジロードが発生しないため、計算寿命の変化率（低下率）も少なくなると思われる。
【００３１】
このほか、スラストニードルベアリングやスラストプレートが不要なため、歯車装置の軸方向寸法が短縮され、遊星歯車機構を有する各種機器・装置の小型化も可能になる。
【００３２】
支軸とヘリカルギヤが玉軸受のインナーレースとアウターレースを兼用した構造になっているので、支軸とヘリカルギヤとの間に、専用のインナーレースとアウターレースを有する玉軸受を介装する遊星歯車機構と比較すると径方向寸法が縮小され、この場合も、遊星歯車機構を有する各種機器・装置の小型化に繋がる。
【００３３】
なお、ヘリカルギヤと支軸との間に複列玉軸受を配置したギヤアセンブリは、ヘリカルギヤの支持安定性に優れる。
【００３４】
また、支軸の内部に給油孔を備えたギヤアセンブリは、潤滑油を供給して玉軸受の寿命を向上させることができる。
【００３５】
さらに、支軸を加締め固定によってプラネタリキャリアに取り付けた遊星歯車機構は、支軸固定のためのナットなどが不要である。これにより、部品数を削減でき、軸方向寸法の更なる短縮も図れる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明のギヤアセンブリの一例を示す断面図である。
【図２】この発明のギヤアセンブリの他の例を示す断面図である。
【図３】この発明のギヤアセンブリのさらに他の例を示す断面図である。
【図４】この発明のギヤアセンブリの一例を示す斜視図である。
【図５】この発明のギヤアセンブリを用いた遊星歯車機構（増速機）の一例を示す断面図である。
【図６】図５のＸ−Ｘに沿った断面図である。
【図７】この発明のギヤアセンブリを用いた遊星歯車機構（減速機）の一例を示す断面図である。
【図８】図７のＹ−Ｙに沿った断面図である。
【図９】図５の増速機を内蔵したモータの一例を示す断面図である。
【図１０】図７の減速機を内蔵したモータの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、この発明のギヤアセンブリと、そのギヤアセンブリを用いた遊星歯車機構と、その遊星歯車機構を内蔵したモータの実施の形態を、添付図面の図１〜図１０に基づいて説明する。
【００３８】
図１〜図４は、ギヤアセンブリの実施形態を現したものである。図１のギヤアセンブリ１は、ヘリカルギヤ２と、支軸３と、玉軸受４を組み合わせて構成されている。
【００３９】
ヘリカルギヤ２は、円筒状の軸穴２ａを有しており、その軸穴２ａに支軸３が挿通されている。
【００４０】
玉軸受４は、ヘリカルギヤ２と支軸３との間に配置され、この玉軸受４の転動体（ボール）４ａを介してヘリカルギヤ２が支軸３に回転可能に支持されている。
【００４１】
玉軸受４は、インナーレースが支軸３によって構成され、さらに、アウターレースがヘリカルギヤ２によって構成されている。
【００４２】
ヘリカルギヤ２と支軸３の各々は、断面円弧状の環状溝によって構成される軌道面４ｂ、４ｃを対応した位置に有しており、その軌道面４ｂ、４ｃを構成する環状溝に転動体４ａの一部が入り込んで玉軸受４が構成されている。転動体４ａは、保持器４ｄによって位置決めがなされている。
【００４３】
ヘリカルギヤ２と支軸３との間に配置する玉軸受４は、図２に示すような、複列玉軸受であってもよい。ヘリカルギヤ２の支持安定性は、図１の単列玉軸受けよりも図２の複列玉軸受の方が優れる。
【００４４】
ヘリカルギヤ２と支軸３との間に配置する玉軸受４は、図３に示すような、アンギュラ玉軸受であってもよい。
【００４５】
支軸３は、図１に示すような中実の軸、内部に図２に示すような給油孔５を備える軸のどちらであってもよい。給油孔５は、一端を支軸３の端面に開放させて軸心部に設けた第１の孔５ａと、その第１の孔５ａから放射状に延びて支軸３の外周に抜ける少なくとも１つの第２の孔５ｂとからなるものを例示した。
【００４６】
図１〜図３に例示した玉軸受４は、以下の手順で組み付けられている。
まず、ヘリカルギヤ２の軸穴２ａに挿通した支軸３を軸心部から偏らせ、この状態で、ヘリカルギヤ２と支軸３との間の空間の入口が大きく開いた箇所から軌道面４ｂ、４ｃ間に必要個数の転動体４ａを挿入する。
【００４７】
そして、各転動体４ａを所定の間隔を保つ位置に移動させて支軸３を軸穴２ａと同心位置に配置し、その後、保持器４ｄを取り付けて各転動体４ａを位置決めする。
【００４８】
以上の手順を経ると、ヘリカルギヤ２と、支軸３と、玉軸受４が一体化された図４に示すような外観を有するギヤアセンブリ１が完成する。
【００４９】
上述したギヤアセンブリ（ここで用いたものは図２のギヤアセンブリ）１を用いた遊星歯車機構１０を図５及び図７に示す。
【００５０】
図５の遊星歯車機構１０は、増速機を構成するものであって、サンギヤ１１、リングギヤ１２、プラネタリギヤ１３及びプラネタリキャリア１４を有する。
【００５１】
サンギヤ１１は、出力軸（図示せず）に取り付けられる。リングギヤ１２は、固定部材、例えばモータケースなどに固定されてサンギヤ１１の外周に同心的に配置される。
【００５２】
遊星歯車機構１０においては、既述のギヤアセンブリ１によって支軸と玉軸受を備えたプラネタリギヤ１３が構成されている。
【００５３】
そのプラネタリギヤ１３は、サンギヤ１１とリングギヤ１２の両者に噛合させてサンギヤ１１とリングギヤ１２との間の空間に複数個配置される。
【００５４】
このプラネタリギヤ１３に一体化された支軸１５（＝ギヤアセンブリの支軸３）は、両端がプラネタリキャリア１４に加締め固定されている。
【００５５】
図示のプラネタリキャリア１４は、支軸１５の両端を支持する２枚の端板１４ａ、１４ｂが、支軸３を介して互いに連結されているが、端板１４ａ、１４ｂがプラネタリギヤ１３と干渉しない位置に配置されるブリッジ（図示せず）を介して連結されたものであってもよい。
【００５６】
また、プラネタリキャリア１４には、入力軸１６が一体に形成されているが、入力軸１６は、別加工された軸をプラネタリキャリア１４にボルトでの締結や溶接などの方法で連結したものであってもよい。
【００５７】
このように構成された図５の遊星歯車機構１０は、図６に示すように、入力軸１６の回転がプラネタリキャリア１４に伝わってプラネタリキャリア１４が回転する。
【００５８】
その回転により、リングギヤが固定された場合、リングギヤ１２に噛み合ったプラネタリギヤ１３が自転しながらサンギヤ１１の周囲を公転し、これにより、プラネタリギヤ１３に噛み合ったサンギヤ１１が回転し、サンギヤ１１を取り付けた出力軸が増速された速度で回転する。
なお、図５の矢印は、回転の伝達経路を、図６の矢印は各ギヤの回転方向を表す。
【００５９】
図７の遊星歯車機構１０は、減速機を構成するものであって、増速機と同様に、サンギヤ１１、リングギヤ１２、プラネタリギヤ１３及びプラネタリキャリア１４を有する。
【００６０】
サンギヤ１１は、入力軸（図示せず）に取り付けられる。また、図示のプラネタリキャリア１４には、出力軸１７が一体に形成されている。この２点が図５の増速機と相違し、その他の構成は図５の増速機と同じである。従って、図５と同一要素については、同一符号を付して説明を省く。
【００６１】
図７の遊星歯車機構１０は、図８に示すように、サンギヤ１１の回転がプラネタリギヤ１３に伝わってプラネタリギヤ１３が回転する。
【００６２】
その回転により、リングギヤが固定された場合、プラネタリギヤ１３は、リングギヤ１２の内歯に沿って転がり、これにより、プラネタリキャリア１４が回転し、プラネタリキャリア１４に連なった出力軸１７が減速された速度で回転する。
なお、図７の矢印は、回転の伝達経路を、図８の矢印は各ギヤの回転方向を表す。
【００６３】
図５の遊星歯車機構（増速機）１０を内蔵したモータを図９に示す。この歯車機構内蔵モータ２０は、電動式のモータ２１と、既述の遊星歯車機構１０を一体化したものである。
【００６４】
モータ２１は、モータケース２２、ステータコア２３、ロータ２４及び回転軸（モータの出力軸）２５を有する。
【００６５】
遊星歯車機構１０は、モータケース２２の内部に配置されており、回転軸２５の回転を増速して出力する。
【００６６】
回転軸２５は、図５の入力軸１６に相当する軸であって、図のそれはプラネタリキャリア１４と一体の中空軸になっている。この回転軸２５は、モータケース２２に組み付けた軸受２６によって回転可能に支持されている。
【００６７】
遊星歯車機構１０のリングギヤ１２は、モータケース２２の内面に固定されている。また、サンギヤ１１は、プラネタリキャリア１４の内部に挿入した出力軸２７に一体に形成されている（サンギヤ１１は、図５に示したような独立品が出力軸に取り付けられていてもよい）。
【００６８】
出力軸２７は、モータケース２２に組み付けた軸受２８によって回転可能に支持されている。また、出力軸２７とモータケース２２との間の空間の入口はシール部材２９によって封止されている。
【００６９】
この図９の歯車機構内蔵モータ２０は、ターボチャージャ（エンジン用過給機）のタービン翼車の回転駆動や、アイドリングストップ機能を有する車両に、エンジンの始動直後における無段変速機（ＣＶＴ）のクラッチ係合用の油圧を確保する目的で設けられる電動オイルポンプなどに好適に利用することができる。
【００７０】
ターボチャージャやクラッチ係合用の油圧を発生させるオイルポンプなどは、応答性に優れることが要求される。これ等の機器を、回転の立ち上がりが早いモータで駆動することで応答性の改善を図ることが可能になる。
【００７１】
図７の遊星歯車機構（減速機）１０を内蔵した電動式のモータを図１０に示す。この歯車機構内蔵モータ２０は、モータケース２２、ステータコア２３、ロータ２４、回転軸２５及び回転軸２５の回転を減速して出力する遊星歯車機構１０を有する。
【００７２】
回転軸２５には、遊星歯車機構１０のサンギヤ１１が一体に設けられている（サンギヤ１１は、図７に示したような独立品が出力軸２５に取り付けられていてもよい）。また、遊星歯車機構１０のプラネタリキャリア１４には、中空の出力軸２７（これは図７の出力軸１７に相当する）が一体に形成されている。
【００７３】
その他の構成は、図９の歯車機構内蔵モータ２０と同じであるので、同一要素に同一符号を付して説明を省く。
【００７４】
図１０の歯車機構内蔵モータ２０は、回転の減速により伝達される力が増幅されるので、モータが発生させる回転トルクよりも大きな駆動力を必要とする機器類の駆動源として好適に利用することができる。
【００７５】
上記の応用例からわかるように、この発明のギヤアセンブリは、遊星歯車機構のプラネタリギヤ用として好適に利用できるが、その用途はプラネタリギヤに限定されない。
【００７６】
また、この発明の遊星歯車機構は、モータ用（モータの回転の増速用或いは減速用）として好適に利用できるが、その用途はモータ用に限定されない。
【符号の説明】
【００７７】
１          ギヤアセンブリ
２          ヘリカルギヤ
２ａ        軸穴
３          支軸
４          玉軸受
４ａ        転動体
４ｂ、４ｃ  軌道面
４ｄ        保持器
５          給油孔
５ａ        第１の孔
５ｂ        第２の孔
１０        遊星歯車機構
１１        サンギヤ
１２        リングギヤ
１３        プラネタリギヤ
１４        プラネタリキャリア
１４ａ、１４ｂ  端板
１５        支軸
１６        入力軸
１７        出力軸
２０        歯車機構内蔵モータ
２１        モータ
２２        モータケース
２３        ステータコア
２４        ロータ
２５        回転軸
２６，２８  軸受
２７        出力軸
２９        シール部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2018044638.tif 000007
【図６】
2018044638.tif 000008
【図７】
2018044638.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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