(57)【要約】【課題】装置を小型化し、かつ、大きな入出力比を設定することができるとともに、製造に掛かるコストを低減することのできる歯車伝動装置を提供する。【解決手段】歯車伝動装置１において、第１サンギヤＳ１に入力されたトルクを増大して第２カウンタギヤＣｏ２から出力する第１ギヤ機構７と、３つのピニオンギヤＰ１，Ｐ２，Ｐ３を自転可能に保持して回転するキャリヤ９と、第１ピニオンギヤＰ１に噛み合いかつ第１サンギヤＳ１と一体となって回転する第２サンギヤＳ２と、第３ピニオンギヤＰ３に噛み合うセンターギヤＣｅと、キャリヤ９の外周部９Ａに設けられた第２カウンタギヤＣｏ２に噛み合う外歯ギヤ１３とを有する第２ギヤ機構１４とを備え、第１サンギヤＳ１にトルクが入力され、センターギヤＣｅからトルクを出力するように構成されている。【選択図】図１
2019065865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたトルクを複数の歯車を介して出力側に伝達して出力する歯車伝動装置において、
外歯歯車である第１サンギヤと、所定の固定部に自転可能に連結されかつ前記第１サンギヤに噛み合う外歯歯車である第１カウンタギヤと、前記第１カウンタギヤと同一軸線上に配置されかつ前記第１カウンタギヤと一体となって回転する外歯歯車である第２カウンタギヤとを有する第１ギヤ機構と、
外歯歯車である第１ピニオンギヤと、前記第１ピニオンギヤに噛み合う外歯歯車である第２ピニオンギヤと、前記第２ピニオンギヤと同一軸線上に配置されかつ前記第２ピニオンギヤと一体となって回転する外歯歯車である第３ピニオンギヤと、前記第１ピニオンギヤと前記第２ピニオンギヤと前記第３ピニオンギヤとを自転可能に保持して回転するキャリヤと、前記第１ピニオンギヤに噛み合うと共に前記第１サンギヤと一体となって回転しかつ前記キャリヤの内周側に前記キャリヤと同一軸線上に配置される外歯歯車である第２サンギヤと、前記第３ピニオンギヤに噛み合いかつ前記キャリヤの内周側に前記キャリヤと同一軸線上に回転可能に配置される外歯歯車であるセンターギヤと、前記キャリヤの外周部に設けられた前記第２カウンタギヤに噛み合う外歯ギヤとを有する第２ギヤ機構とを備え、
前記第１サンギヤに前記トルクが入力され、前記センターギヤから前記トルクを出力するように構成されている
ことを特徴とする歯車伝動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、遊星歯車機構を用いて動力を伝達する歯車伝動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置の一例が特許文献１に記載されている。その装置は２つの遊星歯車機構を組み合わせて構成されている。第１遊星歯車機構は３つの回転要素として第１サンギヤと、第１サンギヤに対して同心円状に配置された第１リングギヤと、第１サンギヤおよび第１リングギヤに噛み合っている第１ピニオンギヤを回転可能に支持する第１キャリヤとを有している。同様に、第２遊星歯車機構は３つの回転要素として第２サンギヤと、第２サンギヤに対して同心円状に配置された第２リングギヤと、第２サンギヤおよび第２リングギヤに噛み合っている第２ピニオンギヤを回転可能に支持する第２キャリヤとを有している。第１サンギヤと第２サンギヤとは一体となって回転するように連結されており、かつ、入力軸に連結されている。第１リングギヤと第２リングギヤとは、共通の円環枠の内周面に形成されており、したがって一体となって回転する。そして、固定部である静止フレームに第２キャリヤが連結され、出力軸に第１キャリヤが連結されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７５１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数のギヤ対を備え、前記複数のギヤ対でのギヤ比に応じた減速比あるいは増速比などの入出力比を設定するように構成された装置では、装置を小型化しかつ大きな入出力比を設定するためには各種の制約がある。例えば、特許文献１に記載された装置では、第１リングギヤおよび第２リングギヤを有しているため、各リングギヤによって装置の外径が制約されてしまう。また、前記リングギヤによって当該リングギヤの内側に配置されるサンギヤやピニオンギヤなどの外径が制約されるため、前記サンギヤや前記ピニオンギヤなどの歯の大きさや歯数、選択可能な歯数の組み合わせなどが制約され、そのために、入出力比の選択あるいは設定の幅が制約されてしまう。さらに、上述したリングギヤは円環枠の内周面に形成されている。このような構成では、円環枠の内部空間を使用して歯車の切削加工を行うため、外歯歯車であるサンギヤやピニオンギヤを製造する場合と比較して、スペース上の制約があって内歯を加工しにくく、加工コストが増大する可能性がある。その結果、装置の全体として製造コストが増大する可能性がある。
【０００５】
この発明は上記のような技術的課題に着目してなされたものであり、装置を小型化し、かつ、大きな入出力比を設定することができるとともに、製造に掛かるコストを低減することのできる歯車伝動装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、この発明は、入力されたトルクを複数の歯車を介して出力側に伝達して出力する歯車伝動装置において、外歯歯車である第１サンギヤと、所定の固定部に自転可能に連結されかつ前記第１サンギヤに噛み合う外歯歯車である第１カウンタギヤと、前記第１カウンタギヤと同一軸線上に配置されかつ前記第１カウンタギヤと一体となって回転する外歯歯車である第２カウンタギヤとを有する第１ギヤ機構と、外歯歯車である第１ピニオンギヤと、前記第１ピニオンギヤに噛み合う外歯歯車である第２ピニオンギヤと、前記第２ピニオンギヤと同一軸線上に配置されかつ前記第２ピニオンギヤと一体となって回転する外歯歯車である第３ピニオンギヤと、前記第１ピニオンギヤと前記第２ピニオンギヤと前記第３ピニオンギヤとを自転可能に保持して回転するキャリヤと、前記第１ピニオンギヤに噛み合うと共に前記第１サンギヤと一体となって回転しかつ前記キャリヤの内周側に前記キャリヤと同一軸線上に配置される外歯歯車である第２サンギヤと、前記第３ピニオンギヤに噛み合いかつ前記キャリヤの内周側に前記キャリヤと同一軸線上に回転可能に配置される外歯歯車であるセンターギヤと、前記キャリヤの外周部に設けられた前記第２カウンタギヤに噛み合う外歯ギヤとを有する第２ギヤ機構とを備え、前記第１サンギヤに前記トルクが入力され、前記センターギヤから前記トルクを出力するように構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、第１ギヤ機構の第１サンギヤにトルクが入力されて第１サンギヤが回転すると、第１サンギヤからトルクを受けて第１カウンタギヤが回転する。なお、第１サンギヤに入力されたトルクを、以下の説明では、単に入力トルクと記す。第１カウンタギヤと一体となって第２カウンタギヤが回転する。第２カウンタギヤはキャリヤの外周部材に形成された外歯ギヤに噛み合っているため、第２カウンタギヤからトルクを受けて第２ギヤ機構のキャリヤが回転する。前記キャリヤには、第１ギヤ機構で設定される入出力比に応じて増減されたトルクが現れる。第２ギヤ機構の第２サンギヤは、第１サンギヤと一体となって回転するため、第２サンギヤにおける入力トルクに対する反力をキャリヤが受け持つことになる。つまり第２ギヤ機構では、第２サンギヤを入力要素、キャリヤを反力要素、センターギヤを出力要素として差動作用を行う。具体的には、キャリヤの回転に伴って第２サンギヤの周囲を３つのピニオンギヤが自転しながら公転し、３つのピニオンギヤのうちの第３ピニオンギヤに噛み合うセンターギヤからトルクが出力される。第１ギヤ機構は第２ギヤ機構で設定される入出力比を増減するように機能し、全体として大きい入出力比を設定することができる。また、この発明に係る歯車伝動装置では、内歯歯車であるリングギヤを用いていないため、リングギヤによる外径の制約がなくなり、歯車伝動装置を従来になく小型化することができ、また、装置の全体として製造に掛かるコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の第１実施形態に係る歯車伝動装置を模式的に示す図である。
【図２】この発明の第２実施形態に係る歯車伝動装置を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態に係る歯車伝動装置を模式的に示す図である。ここに示す歯車伝動装置１は、入力されたトルクを増大して出力する減速装置として構成されている。歯車伝動装置１はトルクが入力される入力軸２を備え、入力軸２に第１アクチュエータ３が連結されている。第１アクチュエータ３は駆動トルクを発生させるアクチュエータであって、例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されており、第１アクチュエータ３で発生させたトルクが入力軸２に伝達される。また、入力軸２にサンギヤ軸４が連結されている。サンギヤ軸４に、当該サンギヤ軸４と一体となって回転するように外歯歯車である第１サンギヤＳ１が設けられている。
【００１０】
第１サンギヤＳ１の外周側に、外歯歯車である第１カウンタギヤＣｏ１が配置されている。第１カウンタギヤＣｏ１は入力軸２と平行に配置されたカウンタ軸５に回転可能に設けられており、カウンタ軸５は固定部であるケース６に固定されている。第１カウンタギヤＣｏ１は第１サンギヤＳ１より小径のギヤであって第１サンギヤＳ１に噛み合っている。また、カウンタ軸５に第１カウンタギヤＣｏ１と一体となって回転する外歯歯車である第２カウンタギヤＣｏ２が回転可能に設けられている。第２カウンタギヤＣｏ２は第１カウンタギヤＣｏ１より小径に形成されている。上述した第１サンギヤＳ１と、２つのカウンタギヤＣｏ１，Ｃｏ２とによって第１ギヤ機構７が構成されている。
【００１１】
上記のサンギヤ軸４の軸線方向でサンギヤ軸４における第１アクチュエータ３とは反対側に、第１サンギヤＳ１と一体となって回転する外歯歯車である第２サンギヤＳ２が設けられている。第２サンギヤＳ２は第１サンギヤＳ１とほぼ同じ外径に形成されており、第２サンギヤＳ２に外歯歯車である第１ピニオンギヤＰ１が噛み合っている。第１ピニオンギヤＰ１は第２サンギヤＳ２より小径のギヤであって、サンギヤ軸４と平行に配置された第１ピニオン軸８に回転可能に支持されている。第１ピニオン軸８は、図１に示す例では、サンギヤ軸４と同一の回転中心軸線を有するキャリヤ９に取り付けられている。
【００１２】
第１ピニオンギヤＰ１に噛み合う外歯歯車である第２ピニオンギヤＰ２が、第２ピニオン軸１０に回転可能に支持されている。また、第２ピニオン軸１０に第２ピニオンギヤＰ２と一体となって回転する外歯歯車である第３ピニオンギヤＰ３が設けられている。第２ピニオンギヤＰ２と第３ピニオンギヤＰ３とは共に、第１ピニオンギヤＰ１とほぼ同じ外径に形成されている。それら第２ピニオンギヤＰ２と第３ピニオンギヤＰ３とを回転可能に支持する第２ピニオン軸１０はキャリヤ９に取り付けられている。また、第１ピニオンギヤＰ１と第２ピニオンギヤＰ２とは、歯車伝動装置１の円周方向に並んで配置されている。ここで、「並んで」とは、第１ピニオンギヤＰ１と第２ピニオンギヤＰ２とのそれぞれの少なくとも一部が円周方向で重なり合っている状態を意味している。なお、図１では、作図の都合上、歯車伝動装置１の半径方向で第１ピニオンギヤＰ１の外側に第２ピニオンギヤＰ２を記載してある。
【００１３】
また、第２ピニオンギヤＰ２に外歯歯車であるセンターギヤＣｅが噛み合っている。センターギヤＣｅは、各サンギヤＳ１，Ｓ２より大径のギヤであって、サンギヤ軸４やキャリヤ９の回転中心軸線と同一軸線上に回転可能に配置されている。このセンターギヤＣｅに歯車伝動装置１の出力軸１１が連結されている。出力軸１１はケース６に回転可能に支持されており、当該出力軸１１に車両の駆動輪などの出力部材１２が連結されている。
【００１４】
ここで、上記のキャリヤ９の構成について説明する。図１に示すキャリヤ９は、その内周側に上述した各ピニオンギヤＰ１，Ｐ２，Ｐ３と第２サンギヤＳ２とセンターギヤＣｅとが配置されるように構成されている。すなわち、キャリヤ９は、小径の第１円筒部９Ａと、第１円筒部９Ａより大径の第２円筒部９Ｂとを備えている。キャリヤ９の軸線方向で第１サンギヤＳ１側に第１円筒部９Ａが配置され、前記軸線方向で第１円筒部９Ａを挟んで第１サンギヤＳ１とは反対側に第２円筒部９Ｂが配置されている。第１円筒部９Ａの外周面には、第２カウンタギヤＣｏ２に噛み合う外歯ギヤ１３が形成されており、外歯ギヤ１３からキャリヤ９に第１ギヤ機構７の出力トルクが伝達される。第１円筒部９Ａの内側をサンギヤ軸４が貫通している。キャリヤ９の半径方向で第２円筒部９Ｂの内周側に、各ピニオンギヤＰ１，Ｐ２，Ｐ３と第２サンギヤＳ２とセンターギヤＣｅとが位置している。上述した各ピニオンギヤＰ１，Ｐ２，Ｐ３と第２サンギヤＳ２とセンターギヤＣｅと外歯ギヤ１３とによって第２ギヤ機構１４が構成されている。
【００１５】
また、軸線方向で第１円筒部９Ａにおける第２円筒部９Ｂ側の端部と、軸線方向で第２円筒部９Ｂにおける第１円筒部９Ａ側の端部とはリング状の第１キャリヤプレート９Ｃによって連結されている。その第１キャリヤプレート９Ｃに第１ピニオン軸８が取り付けられている。さらに、軸線方向で第２円筒部９Ｂにおける第１円筒部９Ａとは反対側の端部にリング状の第２キャリヤプレート９Ｄが連結されている。それら第１キャリヤプレート９Ｃと第２キャリヤプレート９Ｄとの間に第２ピニオン軸１０が取り付けられている。そして、第２キャリヤプレート９Ｃの内周部に形成された貫通部９Ｅを出力軸１１が貫通している。
【００１６】
次に、図１に示す構成の歯車伝動装置１の作用について説明する。第１アクチュエータ３で発生させたトルクによって第１サンギヤＳ１が回転する。第１サンギヤＳ１と一体となって第２サンギヤＳ２が回転し、また、第１サンギヤＳ１からトルクを受けて第１カウンタギヤＣｏ１が回転する。第１カウンタギヤＣｏ１と一体となって第２カウンタギヤＣｏ２が回転する。第２カウンタギヤＣｏ２はキャリヤ９の外歯ギヤ１３に噛み合っているため、第２カウンタギヤＣｏ２からトルクを受けてキャリヤ９が回転する。
【００１７】
上記構成の第１ギヤ機構７では、第１サンギヤＳ１と第１カウンタギヤＣｏ１とのギヤ比と、第２カウンタギヤＣｏ２と外歯ギヤ１３とのギヤ比とに応じた減速比が設定される。その減速比に応じて増大された第１アクチュエータ３のトルクがキャリヤ９に現れる。また、キャリヤ９の回転数は第１サンギヤＳ１の回転数に対して低回転数となる。
【００１８】
したがって、第２ギヤ機構１４では、第２サンギヤＳ２を入力要素、キャリヤ９を反力要素、センターギヤＣｅを出力要素として差動作用を行う。すなわち、キャリヤ９の回転に伴って、第２サンギヤＳ２の周囲を各ピニオンギヤＰ１，Ｐ２，Ｐ３が自転しながら公転し、第３ピニオンギヤＰ３からトルクを受けてセンターギヤＣｅおよびこれと一体の出力軸１１が回転する。上記構成の第２ギヤ機構１４では、第１ギヤ機構７での減速比と、第２サンギヤＳ２と第２ピニオンギヤＰ２とのギヤ比と、第３ピニオンギヤＰ３とセンターギヤＣｅとのギヤ比とに応じた減速比が設定され、その第２ギヤ機構１４での減速比に応じて増大された第１アクチュエータ３のトルクがセンターギヤＣｅに現れる。そのため、センターギヤＣｅの回転数は第１サンギヤＳ１の回転数やキャリヤ９の回転数に対して低回転数となる。
【００１９】
したがって、この発明の第１実施形態に係る歯車伝動装置１によれば、第１サンギヤＳ１に入力されたトルクは、第１ギヤ機構７での減速比に応じて増大されて第２カウンタギヤＣｏ２から第２ギヤ機構１４のキャリヤ９に出力される。一方、第２ギヤ機構１４の第２サンギヤＳ２は第１サンギヤＳ１と一体となって回転し、第１アクチュエータ３のトルクが伝達されるから、キャリヤ９は第２サンギヤＳ２のトルクに対する反力を受け持つように機能する。つまり、第１ギヤ機構７は第２ギヤ機構１４で設定される減速比を増大するように機能する。その結果、歯車伝動装置１の全体として大きい減速比を設定することができる。また、この発明に係る歯車伝動装置１では、内歯歯車であるリングギヤを用いないため、リングギヤによる外径の制約がなくなり、歯車伝動装置１を従来になく小型化することができ、また、装置の全体として製造に掛かるコストを低減することができる。さらに、上記のようにして大きい減速比を設定することができるため、最高出力や外径などが小さいアクチュエータを、第１アクチュエータ３として採用することができる。また、出力部材１２の回転数を低減し、あるいは出力部材１２の回転を止める場合においては、第１アクチュエータ３で発生させる制動トルクを低減することができる。そして、第１アクチュエータ３によってエネルギ回生を行う場合には、出力部材１２の回転数は増大されて第１アクチュエータ３に伝達されるため、エネルギの回生効率を向上することができる。
【００２０】
（第２実施形態）
図２は、この発明の第２実施形態に係る歯車伝動装置を模式的に示す図である。図２に示す歯車伝動装置１は、第１実施形態と同様に、入力されたトルクを増大して出力する減速装置として構成されている。２つのカウンタ軸５のうちの一方のカウンタ軸５Ａに第２アクチュエータ１５が連結され、他方のカウンタ軸５Ｂに第３アクチュエータ１６が連結されている。それら第２アクチュエータ１５と第３アクチュエータ１６とは共に、制動トルクを発生させるように構成されたアクチュエータであって、例えば、通電されることにより発生する磁気吸引力を利用して所定の回転部材つまり各第１カウンタギヤＣｏ１を制動する励磁作動型の電磁ブレーキによって構成されている。あるいは、各アクチュエータ１５，１６は、電動モータによって駆動される送りねじ機構を用いて摩擦制動力を発生させる電動ブレーキ、あるいは、モータで発電する際に発生する抵抗力を利用して各第１カウンタギヤＣｏ１を制動する回生ブレーキなどによって構成されている。他の構成は、図１に示す構成と同様であるため、図１に示す構成と同様の部分には、図１と同様の符号を付してその説明を省略する。
【００２１】
したがって、図２に示す構成の歯車伝動装置１によれば、２つのアクチュエータ１５，１６によって制動トルクを発生させると、それらのアクチュエータ１５，１６で発生させた制動トルクは第１実施形態と同様に増大されて出力部材１２に伝達される。そのため、それぞれのアクチュエータ１５，１６で発生させる制動トルクを低減することができ、各アクチュエータ１５，１６を小型化つまり、それらの外径を小さくすることができる。またブレーキ機能を備えた歯車伝動装置１とすることができる。その他、上述した第１実施形態と同様の作用・効果を得ることができる
【００２２】
なお、この発明は上述した各実施形態に限定されないのであって、この発明に係る歯車伝動装置１を増速機構として用いることも可能である。すなわち、図１および図２に示す歯車伝動装置１においては、センターギヤＣｅに入力軸２を連結し、第１サンギヤＳ１に出力軸１１を連結する。こうすることにより、入力軸２の回転数に対して出力軸１１の回転数が増速される増速機構を構成することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１…歯車伝動装置、  ６…ケース（固定部）、  ７…第１ギヤ機構、  ９…キャリヤ、  ９Ａ…第１円筒部（キャリヤの外周部）、  １０…キャリヤ、  １３…外歯ギヤ、  １４…第２ギヤ機構、  Ｓ１…第１サンギヤ、Ｓ２…第２サンギヤ、  Ｃｏ１…第１カウンタギヤ、  Ｃｏ２…第２カウンタギヤ、  Ｐ１…第１ピニオンギヤ、  Ｐ２…第２ピニオンギヤ、  Ｐ３…第３ピニオンギヤ、  Ｃｅ…センターギヤ。
【図１】
2019065865.tif 000003
【図２】
2019065865.tif 000004