(57)【要約】【課題】本発明は、歯車機構に関し、歯打ち音の効果的な防止と作動効率の向上とを実現させることにある。【解決手段】斜歯歯車により構成されたギヤ３０，３２，３８同士を噛合させる歯車機構１０において、プラネタリギヤ３２を構成し、該プラネタリギヤ３２を自転軸方向に相対変位可能に２分割した第１及び第２の歯部４０，４２を設けると共に、第１の歯部４０と第２の歯部４２との自転軸方向における相対距離を自転時に生ずる遠心力に応じて変化させる手段を設ける。具体的には、第１の歯部４０と第２の歯部４２とを自転軸方向に離間させる付勢力を発生する弾発部材４６と、第１及び第２の歯部４０，４２の内部に設けられ、自転軸中心側から外周側にかけて弾発部材４６からの付勢力に抗する方向に空いた空洞５０，５２と、空洞５０，５２に注入された比重の異なる空気５４及び作動流体５６と、を設ける。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
斜歯歯車により構成された歯車同士を噛合させる歯車機構であって、
一方の自転可能な前記歯車を構成し、該歯車を自転軸方向に相対変位可能に２分割した第１及び第２の歯部と、
前記第１の歯部と前記第２の歯部との自転軸方向における相対距離を、自転時に生ずる遠心力に応じて変化させる相対距離変更手段と、
を備えることを特徴とする歯車機構。
【請求項２】
前記相対距離変更手段は、前記遠心力が大きいほど前記相対距離を小さくすることを特徴とする請求項１記載の歯車機構。
【請求項３】
前記相対距離変更手段は、
前記第１の歯部と前記第２の歯部とを自転軸方向に離間させる付勢力を発生する付勢力発生手段と、
前記第１の歯部及び前記第２の歯部の少なくとも一方の内部に設けられ、自転軸中心側から外周側にかけて前記付勢力発生手段から付与される付勢力に抗する方向に空いた空洞と、
前記空洞に注入された、比重の異なる少なくとも２種類の作動流体と、
を有することを特徴とする請求項１又は２記載の歯車機構。
【請求項４】
前記相対距離変更手段は、
それぞれ、所定の長さを有する棒状部と該棒状部の一端に固定された重り部とからなり、該棒状部の他端が前記第１若しくは第２の歯部の自転軸中心側又は前記第１の歯部と前記第２の歯部との間の自転軸に揺動可能に支持され、かつ、該重り部が前記第２又は第１の歯部の軸方向端面に径方向への移動可能に接した複数の振り子と、
各振り子の前記重り部を外周側から自転軸中心側への径方向に向けて付勢する付勢力を発生する付勢力発生手段と、
を有することを特徴とする請求項１又は２記載の歯車機構。
【請求項５】
前記一方の自転可能な歯車は、自転軸回りの双方に回転可能な遊星歯車であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の歯車機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車機構に係り、特に、例えば電動モータの回転により車輪を回転駆動させるうえで必要な減速機に用いられる、斜歯歯車により構成された歯車同士を噛合させた歯車機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、互いに噛合した平歯車や斜歯歯車により構成された一組の歯車を備える歯車機構が知られている（例えば、特許文献１参照）。この歯車機構において、一方の歯車は、歯幅方向に沿った中間部で分割された歯を複数有している。この分割された歯は、その間に配設された弾性体により所定の隙間が生じるようになっているが、他方の歯車の歯と噛み合った際にその弾性体の付勢力に抗して接近するようになっている。従って、かかる歯車機構によれば、一組の歯車同士の噛合時に両者の歯の間のバックラッシュを無くすことができるため、歯打ち音を防止することができる。
【特許文献１】特開２００５−０３０４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の歯車機構の如く、一組の歯車同士がその噛合時に常に弾性体の付勢力により両者の歯の間のバックラッシュが無くなるように構成されるものとすると、その一組の歯車におけるドライブ側の歯面とドリブン側の歯面とが互いに回転方向及び反回転方向の双方である程度の力で押し付け合うため、両者間の歯面摩擦が大きくなって、ロストルクが増加し、歯車機構としての作動効率が悪化する事態が生じてしまう。一方、噛合時における一組の歯車間の歯面摩擦が低減されるようにバックラッシュが設けられるものとすると、特に低速での作動時に歯打ち音が顕在化する不都合が生じてしまう。
【０００４】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、歯打ち音の効果的な防止と作動効率の向上とを実現させた歯車機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的は、斜歯歯車により構成された歯車同士を噛合させる歯車機構であって、一方の自転可能な前記歯車を構成し、該歯車を自転軸方向に相対変位可能に２分割した第１及び第２の歯部と、前記第１の歯部と前記第２の歯部との自転軸方向における相対距離を、自転時に生ずる遠心力に応じて変化させる相対距離変更手段と、を備える歯車機構により達成される。
【０００６】
この態様の発明において、斜歯歯車により構成された一方の自転可能な歯車は、自転軸方向に相対変位可能に２分割された第１及び第２の歯部により構成されている。そして、この第１の歯部と第２の歯部との自転軸方向における相対距離は、自転時に生ずる遠心力に応じて変化される。自転時に生ずる遠心力は、歯車の自転速度に応じて変化する。従って、本発明においては、歯車の自転速度に応じて第１の歯部と第２の歯部との自転軸方向における相対距離が変化して、２つの歯車間の噛み合わせ状態が変化するので、歯車の自転速度が遅いときは歯車間のバックラッシュを無くすことができ、また、歯車の自転速度が速いときは歯車間の歯面摩擦を小さくすることができる。この点、本発明によれば、低作動時に歯打ち音を防止することができると共に、高速作動時に作動効率を向上させることができる。
【０００７】
この場合、上記した歯車機構において、前記相対距離変更手段は、前記遠心力が大きいほど前記相対距離を小さくすることとすれば、歯車の自転速度が遅いときに歯車間のバックラッシュが無くなり、また、歯車の自転速度が速いときに歯車間の歯面摩擦が小さくなる。
【０００８】
また、上記した歯車機構において、前記相対距離変更手段は、前記第１の歯部と前記第２の歯部とを自転軸方向に離間させる付勢力を発生する付勢力発生手段と、前記第１の歯部及び前記第２の歯部の少なくとも一方の内部に設けられ、自転軸中心側から外周側にかけて前記付勢力発生手段から付与される付勢力に抗する方向に空いた空洞と、前記空洞に注入された、比重の異なる少なくとも２種類の作動流体と、を有することとすれば、歯車の自転速度が遅いほど、比重の大きな作動流体が小さな遠心力により空洞の自転軸中心側に位置し易くなるので、付勢力発生手段からの付勢力に抗する方向に加わる作動流体による力が小さくなり、第１の歯部と第２の歯部との自転軸方向における相対距離が大きくなることで歯車間のバックラッシュが小さくなり、また、歯車の自転速度が速いほど、比重の大きな作動流体が大きな遠心力により空洞の外周側に位置し易くなるので、付勢力発生手段からの付勢力に抗する方向に加わる作動流体による力が大きくなり、第１の歯部と第２の歯部との自転軸方向における相対距離が小さくなることで歯車間の歯面摩擦が小さくなる。
【０００９】
更に、上記した歯車機構において、前記相対距離変更手段は、それぞれ、所定の長さを有する棒状部と該棒状部の一端に固定された重り部とからなり、該棒状部の他端が前記第１若しくは第２の歯部の自転軸中心側又は前記第１の歯部と前記第２の歯部との間の自転軸に揺動可能に支持され、かつ、該重り部が前記第２又は第１の歯部の軸方向端面に径方向への移動可能に接した複数の振り子と、各振り子の前記重り部を外周側から自転軸中心側への径方向に向けて付勢する付勢力を発生する付勢力発生手段と、を有することとすれば、歯車の自転速度が遅いほど、振り子の重り部が小さな遠心力により軸方向端面の自転軸中心側に位置し易くなるので、第１の歯部と第２の歯部との自転軸方向における相対距離が大きくなることで歯車間のバックラッシュが小さくなり、また、歯車の自転速度が速いほど、振り子の重り部が大きな遠心力により軸方向端面の外周側に位置し易くなるので、第１の歯部と第２の歯部との自転軸方向における相対距離が小さくなることで歯車間の歯面摩擦が小さくなる。
【００１０】
尚、上記した歯車機構において、前記一方の自転可能な斜歯歯車は、自転軸回りの双方に回転可能な遊星歯車であることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、低速作動時に歯打ち音を防止することができると共に高速作動時に作動効率を向上させることができるため、歯打ち音の効果的な防止と作動効率の向上とを実現させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の第１実施例である歯車機構１０が搭載される車輪駆動装置１２を垂直方向に切断した際の断面図を示す。また、図２は、本実施例の車輪駆動装置１２の備える減速機１４の構造を表した図を示す。本実施例の車輪駆動装置１２は、車両に搭載された車輪を駆動させるための装置であって、その駆動輪ごとに設けられている。
【００１４】
車輪駆動装置１２は、タイヤ１６及びホイール１８からなる車輪２０を回転駆動させるトルクを発生する電動モータ２２を備えている。電動モータ２２は、円筒状のホイール１８の内側に配置されている。以下、この電動モータ２２をインホイルモータ２２と称す。インホイルモータ２２は、車体側ナックルに固定されたハウジング２４内に配設された、ステータ、ロータ、及び軸受により構成されている。
【００１５】
ステータは、鉄心回りにコイルが巻回された構造を有し、ハウジング２４に取り付け固定されており、車載バッテリやオルタネータからコイルに通電される。ロータは、永久磁石からなり、ステータの内径側においてステータに対して所定のエアギャップを介して対向して配置されており、ハウジング２４に軸受を介して回転可能に支持されたモータシャフト２６の外周に一体的に固定されている。インホイルモータ２２は、そのステータが車載電源から通電されることによりステータとロータとの間に電磁力を作用させてモータシャフト２６を回転駆動させる。すなわち、モータシャフト２６は、インホイルモータ２２の駆動により回転駆動される。
【００１６】
車輪駆動装置１２は、また、減速機１４を備えている。減速機１４は、モータシャフト２６の回転を所定の減速比で減速して車輪２０に伝達する役割を有している。減速機１４は、本実施例の歯車機構１０としてのリングギヤ固定型の遊星歯車機構からなっている。この減速機１４の歯車機構１０は、歯が螺旋状に斜めに取り付けられた斜歯歯車により構成された下記のギヤ同士を噛合させる機構であり、下記の各ギヤが水平軸の回りに回転する機構である。
【００１７】
減速機１４のサンギヤ３０は、上記したモータシャフト２６の先端の外周に形成されている。サンギヤ３０は、モータシャフト２６と一体的に回転する。サンギヤ３０には、プラネタリギヤ３２が噛合されている。プラネタリギヤ３２は、モータシャフト２６すなわちサンギヤ３０の周回りに等間隔で複数（例えば３つ）設けられており、それぞれ自己の軸３４にころ軸受を介してその回りに回転可能（自転可能）に軸支されている。これら複数のプラネタリギヤ３２は、互いに同じ歯数及び同じ径を有している。
【００１８】
すべてのプラネタリギヤ３２の軸３４には、一つのプラネタリキャリア３６が連結されている。プラネタリキャリア３６は、すべてのプラネタリギヤ３２を互いに連結させており、サンギヤ３０を軸中心にして回転可能に支持されている。すべてのプラネタリギヤ３２には、サンギヤ３０を軸中心にした一つのリングギヤ３８が噛合されている。リングギヤ３８は、その内周側全周にその内周側へ向いた複数の歯を有している。リングギヤ３８は、環状に形成されたハウジング２４に固定又は一体化されており、回転不可能となっている。
【００１９】
従って、各プラネタリギヤ３２は、その軸３４を中心にしてその回りに自転可能に、かつ、サンギヤ３０の軸を中心にしてその回りに公転可能に支持されている。すなわち、プラネタリギヤ３２は、モータシャフト２６が回転した際にサンギヤ３０からトルクが伝達されることにより自転しつつそのサンギヤ３０の回りを公転する。
【００２０】
プラネタリキャリア３６には、車輪２０のホイール１８が連結されている。プラネタリキャリア３６は、ハブ輪としてその回転トルクをホイール１８に伝達する。ホイール１８は、プラネタリキャリア３６の回転すなわちプラネタリギヤ３２の公転により一体的に回転する。
【００２１】
次に、本実施例の車輪駆動装置１２の動作について説明する。車輪駆動装置１２において、インホイルモータ２２が通電されると、その通電に応じてモータシャフト２６がその軸回りに回転する。モータシャフト２６が軸回りに回転すると、その回転トルクが外周のサンギヤ３０に噛合するプラネタリギヤ３２に伝達される。
【００２２】
減速機１４のリングギヤ３８は、車体側ナックルに固定されたハウジング２４に固定又は一体化されているので、プラネタリギヤ３２は、その軸３４を中心にしてその回りに自転可能でありかつサンギヤ３０の回りを公転可能である。従って、モータシャフト２６の回転トルクがプラネタリギヤ３２に伝達されると、そのプラネタリギヤ３２は軸３４の回りに自転しつつ所定の減速比でサンギヤ３０の軸回りに公転する。
【００２３】
プラネタリギヤ３２がサンギヤ３０の軸回りに公転する際、プラネタリキャリア３６がサンギヤ３０を軸中心にして回転する。プラネタリキャリア３６は、ハブ輪としてホイール１８に連結している。従って、プラネタリギヤ３２が公転すると、同時にプラネタリキャリア３６がサンギヤ３０を軸中心にして回転し、ホイール１８及びタイヤ１６を含む車輪２０がプラネタリキャリア３６やサンギヤ３０，モータシャフト２６を軸中心にして回転する。
【００２４】
このように、車輪駆動装置１２においては、インホイルモータ２２の通電による回転トルクを減速機１４を介してハブ輪に所定の減速比で伝達することができ、これにより、インホイルモータ２２の回転により車輪２０を回転駆動することが可能である。また、インホイルモータ２２の回転方向がある定められた一の方向であるときは車輪２０を車両前進方向に回転駆動し、また、インホイルモータ２２の回転方向が他の方向であるときは車輪２０を車両後進方向に回転駆動することが可能である。
【００２５】
ところで、本実施例においては、インホイルモータ２２の回転トルクが減速機１４で減速されて車輪２０へ伝達される際、減速機１４のプラネタリギヤ３２がサンギヤ３０及びリングギヤ３８と噛合する。かかる噛合時にギヤ間にバックラッシュが設けられていると、歯打ち音が発生する。特に、インホイルモータ２２が低速回転してギヤ同士が低速で噛み合うときは、発生する歯打ち音が顕在化し易い。一方、ギヤ同士がその噛合時におけるバックラッシュが無くなるように構成されていれば、噛合時における歯打ち音を防止することは可能である。しかし、低速域から高速域まで常にギヤ間のバックラッシュが無くなるような構成では、ドライブ側（本実施例ではサンギヤ３０又はプラネタリギヤ３２）の歯面とドリブン側（本実施例ではプラネタリギヤ３２又はリングギヤ３８）の歯面とが互いに回転方向及び反回転方向の双方である程度の力で押し付けあうため、両者間の歯面摩擦が大きくなって、ロストルクが増加し、歯車機構としての作動効率が悪化する事態が生じてしまう。
【００２６】
そこで、本実施例の車輪駆動装置１２は、減速機１４での歯打ち音の効果的な防止と作動効率の向上とを実現させることに特徴を有している。以下、図３乃至図５を参照して、本実施例の特徴部について説明する。図３は、本実施例の減速機１４の歯車機構１０を垂直方向に切断した際の拡大断面図を示す。図４は、本実施例の減速機１４の歯車機構１０を歯車同士の接触面に平行に切断した際の拡大断面図を示す。また、図５は、本実施例の歯車機構１０の特徴的な動作を説明するための図を示す。尚、図５（Ａ）には低速回転時に歯車機構１０を垂直方向に切断した際の拡大断面図を、また、図５（Ｂ）には高速回転時に歯車機構１０を垂直方向に切断した際の拡大断面図を、それぞれ示す。
【００２７】
本実施例の車輪駆動装置１２において、減速機１４は、遊星歯車機構である歯車機構１０からなっている。そして、歯車機構１０は、歯が螺旋状に斜めに取り付けられた斜歯歯車により構成されたギヤ３０，３２，３８同士を噛合させる。具体的には、サンギヤ３０とプラネタリギヤ３２とを噛合し、かつ、プラネタリギヤ３２とリングギヤ３８とを噛合させる。
【００２８】
本実施例において、サンギヤ３０及びリングギヤ３８の双方と噛合する各プラネタリギヤ３２は、自転軸方向に２分割された第１の歯部４０及び第２の歯部４２からなっており、自転軸方向において互いに対向する第１の歯部４０と第２の歯部４２とに２分割されている。第１の歯部４０及び第２の歯部４２は共に、軸３４に対して相対回転可能なセレーションシャフト４４に嵌合されている。第１の歯部４０と第２の歯部４２とは、セレーションシャフト４４と一体となって同期して軸３４の回りに回転することが可能である。
【００２９】
第１の歯部４０と第２の歯部４２との間には、弾発部材４６が介在されている。弾発部材４６は、自転軸方向に延在するバネやスプリング，ゴムなどであって、セレーションシャフト４４を囲むように設けられている。弾発部材４６は、第１の歯部４０と第２の歯部４２とを自転軸方向に離間させる弾発力（付勢力）を発生し得る部材である。第１の歯部４０と第２の歯部４２とは、プラネタリギヤ３２が自転していないときは弾発部材４６による付勢力により自転軸方向に所定距離Ｌ０離間しているが、所定の状況でセレーションシャフト４４に沿ってその自転軸方向に相対変位することが可能である。
【００３０】
第１の歯部４０の内部には空洞５０が、また、第２の歯部４２の内部には空洞５２が、それぞれ設けられている。第１の歯部４０の空洞５０は、所定の容積を有しており、周方向に等間隔で複数個設けられている。各空洞５０は、互いに連結することなく独立している。これらの各空洞５０は、その断面が自転軸中心側から外周側にかけて第２の歯部４２側の自転軸方向に向くようにすなわち弾発部材４６から付与される弾発力（付勢力）に抗する方向に空くように形成されている。すなわち、各空洞５０は、自転軸中心側から外周側にかけて第２の歯部４２側の自転軸方向へ傾くような断面を有している。
【００３１】
また、第２の歯部４２の空洞５２も、所定の容積を有しており、周方向に等間隔で複数個設けられている。各空洞５２は、互いに連結することなく独立している。これらの各空洞５２は、その断面が自転軸中心側から外周側にかけて第１の歯部４０側の自転軸方向に向くようにすなわち弾発部材４６から付与される弾発力（付勢力）に抗する方向に空くように形成されている。すなわち、各空洞５２は、自転軸中心側から外周側にかけて第１の歯部４０側の自転軸方向へ傾くような断面を有している。従って、プラネタリギヤ３２において、第１の歯部４０と第２の歯部４２とは、自転軸方向において互いに対向しつつ、両者の空洞５０，５２が自転軸中心側から外周側にかけて互いに自転軸方向について逆方向の接近する側に空くように形成されている。
【００３２】
上記した空洞５０，５２にはそれぞれ、空気５４が充填されているが、その一部（例えばその容積の半分）には、空気５４よりも比重の大きな水や油などの流体或いは砂状の物体（以下、総称して作動流体５６と称す）が注入されている。すなわち、空洞５０，５２には、比重の異なる２種類の作動流体（具体的には、空気５４及び作動流体５６）がそれぞれ注入されている。作動流体５６は、空洞５０，５２内を自在に移動することが可能である。
【００３３】
上記した歯車機構１０において、インホイルモータ２２の回転速度がゼロであるときは、プラネタリギヤ３２の自転速度がゼロとなるので、その第１及び第２の歯部４０，４２の空洞５０，５２内の作動流体５６には軸３４の回りにおける径方向へ向かう遠心力が作用しない。この場合には、空洞５０，５２内において、図５（Ａ）に示す如く、比重の大きな作動流体５６が重力の作用により空洞５０，５２中の車両上下方向に対して下側に存在し、かつ、比重の小さな空気５４が空洞５０，５２中の車両上下方向に対して上側に存在する。例えば、軸３４の真下に位置する空洞５０，５２では作動流体５６が外周側に優先的に存在し、また、軸３４の真上に位置する空洞５０，５２では作動流体５６が自転軸中心側に優先的に存在する。この際、第１の歯部４０と第２の歯部４２とは、弾発部材４６による付勢力が付与されることで自転軸方向に所定距離Ｌ０離間する。
【００３４】
また、インホイルモータ２２が回転し始め、プラネタリギヤ３２が自転し始めると、その第１及び第２の歯部４０，４２の空洞５０，５２内の作動流体５６に軸３４の回りに径方向へ向かう遠心力が作用する。この遠心力は、プラネタリギヤ３２の自転速度が速くなるほど大きくなる。この遠心力が大きいほど、軸３４に対して何れの方向に位置する空洞５０，５２内においても（例え、軸３４の真上に位置する空洞５０，５２内においても）、その作動流体５６が外周側に移動するようになる。そして、その遠心力が所定以上になると、図５（Ｂ）に示す如く、比重の大きな作動流体５６がその遠心力の作用により空洞５０，５２において外周側に存在し、かつ、比重の小さな空気５４が空洞５０，５２において自転軸中心側に存在するようになる。
【００３５】
上記の如く、第１及び第２の歯部４０，４２において、空洞５０，５２はそれぞれ、自転軸中心側から外周側にかけて互いに自転軸方向について逆方向の接近する側に空くように形成されている。
【００３６】
このため、プラネタリギヤ３２の自転速度が低速であるほど、すなわち、第１及び第２の歯部４０，４２の空洞５０，５２内の作動流体５６に作用する遠心力が小さいほど、第１及び第２の歯部４０，４２の全体において作動流体５６が自転軸中心側に存在する空洞５０，５２の数が多くなり、或いは、空洞５０，５２内の作動流体５６の存在する位置が自転軸中心側となるので、弾発部材４６による付勢力に抗する方向に加わる力は小さくなる。従って、プラネタリギヤ３２の自転速度が遅いほど、プラネタリギヤ３２において第１の歯部４０と第２の歯部４２との自転軸方向における相対距離は上記した所定距離Ｌ０を上限として大きくなる。
【００３７】
斜歯歯車により構成されたプラネタリギヤ３２において第１の歯部４０と第２の歯部４２との自転軸方向における相対距離が大きければ、図４に示す如く、それら歯部４０，４２の双方の歯がそれぞれ、サンギヤ３０又はリングギヤ３８の有する周方向に並んだ２つの歯の間でそれら回転方向及び反回転方向の双方の歯と接する傾向となる。この点、本実施例によれば、プラネタリギヤ３２の自転速度が遅いほど、すなわち、インホイルモータ２２の回転速度が遅く車輪２０の回転速度が遅いほど、サンギヤ３０とプラネタリギヤ３２との間及びプラネタリギヤ３２とリングギヤ３８との間のバックラッシュを小さくすることが可能である。
【００３８】
一方、プラネタリギヤ３２の自転速度が高速であるほど、すなわち、第１及び第２の歯部４０，４２の空洞５０，５２内の作動流体５６に作用する遠心力が大きいほど、第１及び第２の歯部４０，４２の全体において作動流体５６が自転軸外周側に存在する空洞５０，５２の数が多くなり、或いは、空洞５０，５２内の作動流体５６の存在する位置が自転軸外周側となるので、その作動流体５６の移動によって弾発部材４６による付勢力に抗する方向に加わる力は大きくなる。従って、プラネタリギヤ３２の自転速度が速いほど、プラネタリギヤ３２において第１の歯部４０と第２の歯部４２との自転軸方向における相対距離は小さくなる。
【００３９】
斜歯歯車により構成されたプラネタリギヤ３２において第１の歯部４０と第２の歯部４２との自転軸方向における相対距離が小さければ、それら歯部４０，４２のうちの一方の歯がサンギヤ３０又はリングギヤ３８の有する周方向に並んだ２つの歯の間で回転方向の歯と接するが、歯部４０，４２のうちの他方の歯がサンギヤ３０又はリングギヤ３８の有する周方向に並んだ２つの歯の間で反回転方向の歯から離れる傾向となる。この点、本実施例によれば、プラネタリギヤ３２の自転速度が速いほど、すなわち、インホイルモータ２２の回転速度が速く車輪２０の回転速度が速いほど、サンギヤ３０とプラネタリギヤ３２との間及びプラネタリギヤ３２とリングギヤ３８との間の双方の歯面摩擦を小さくすることが可能である。
【００４０】
このように、本実施例の歯車機構１０の構造によれば、車輪２０が低速で回転する低速回転作動時（例えば、走行／停車が繰り返され或いは車両の前進と後進とが切り替わる時）にサンギヤ３０とプラネタリギヤ３２との間及びプラネタリギヤ３２とリングギヤ３８との間のバックラッシュをできるだけ無くして歯打ち音を防止することができると共に、車輪２０が高速で回転する高速回転作動時に歯面摩擦を小さくしてその回転作動の効率を向上させることができる。このため、本実施例の歯車機構１０によれば、歯打ち音の効果的な防止と作動効率の向上とを実現させることが可能となっている。
【００４１】
尚、上記の第１実施例においては、サンギヤ３０、プラネタリギヤ３２、及びリングギヤ３８が特許請求の範囲に記載した「歯車」に、プラネタリギヤ３２が特許請求の範囲に記載した「一方の自転可能な歯車」及び「遊星歯車」に、弾発部材４６が特許請求の範囲に記載した「付勢力発生手段」に、空気５４及び作動流体５６が特許請求の範囲に記載した「作動流体」に、それぞれ相当している。
【００４２】
ところで、上記の第１実施例においては、空洞５０，５２に、比重の異なる空気５４と作動流体５６とを注入することとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、比重の異なる少なくとも２種類の作動流体を注入することとすればよい。
【実施例２】
【００４３】
図６は、本発明の第２実施例である減速機１４の歯車機構１００を垂直方向に切断した際の拡大断面図を示す。尚、図６には低速回転時における図を示す。図７は、本実施例の歯車機構１００を自転軸に平行に見た際の図を示す。また、図８は、本実施例の歯車機構１００の特徴的な動作を説明するための図を示す。尚、図８には高速回転時に歯車機構１００を垂直方向に切断した際の拡大断面図を示す。また、図６乃至図８において、上記第１実施例において示す構成部分と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。
【００４４】
本実施例の車輪駆動装置１２において、減速機１４は、遊星歯車機構である歯車機構１００からなっている。そして、歯車機構１００は、歯が螺旋状に斜めに取り付けられた斜歯歯車により構成されたギヤ３０，３２，３８同士を噛合させる。また、サンギヤ３０及びリングギヤ３８の双方と噛合する各プラネタリギヤ３２は、自転軸方向に２分割された第１の歯部４０及び第２の歯部４２からなっており、自転軸方向において互いに対向する第１の歯部４０と第２の歯部４２とに２分割されている。第１の歯部４０及び第２の歯部４２は共に、軸３４に対して相対回転可能なセレーションシャフト４４に嵌合されている。第１の歯部４０と第２の歯部４２とは、セレーションシャフト４４と一体となって同期して軸３４の回りに回転することが可能である。
【００４５】
第１の歯部４０と第２の歯部４２との間には、振り子１０２が複数（但し、第１の歯部４０と第２の歯部４２との相対距離を可変するうえでは、３つ以上であることが必要である。）設けられている。振り子１０２は、軸３４すなわちセレーションシャフト４４の周方向に等間隔に配置されており、それぞれ、所定の長さを有する棒状部１０４とその棒状部１０４の一端に固定された重り部１０６とからなっている。振り子１０２の棒状部１０４はすべて同じ長さを有し、また、その重り部１０６はすべて同じ質量を有している。
【００４６】
各振り子１０２の棒状部１０４の他端は、第２の歯部４２が第１の歯部４０に面する軸方向端面の自転軸中心側に揺動可能に支持されている。各振り子１０２の棒状部１０４は、その長さが第１の歯部４０と第２の歯部４２との自転軸方向における相対距離の最大値以上となりかつ第２の歯部４２の自転軸中心側の端部から外周側の端部までの径方向距離以下となるように構成されている。また、各振り子１０２の棒状部１０４の一端に固定された重り部１０６は、第１の歯部４０が第２の歯部４２に面する軸方向端面に径方向への移動が可能となるように接している。
【００４７】
周方向に隣り合う振り子１０２の間にはそれぞれ、バネやスプリング，ゴムなどからなる弾発部材１０８が介在されている。弾発部材１０８は、振り子１０２の棒状部１０４の中央近傍若しくはその中央から重り部１０６の固定された一端側又はその重り部１０６に２つの振り子１０２を繋ぐように接続されており、セレーションシャフト４４の全周を囲むように設けられている。弾発部材１０８は、周方向に隣り合う振り子１０２同士をその周方向で接近させる弾発力、すなわち、それらの各重り部１０６を第１の歯部４０の軸方向端面において外周側から自転軸中心側への径方向に向けて付勢する付勢力を発生し得る部材である。第１の歯部４０と第２の歯部４２とは、プラネタリギヤ３２が回転していないときは弾発部材１０８による付勢力により自転軸方向に所定距離Ｌ０離間しているが、所定の状況でセレーションシャフト４４に沿ってその自転軸方向に相対変位することが可能である。
【００４８】
上記した歯車機構１００において、インホイルモータ２２の回転速度がゼロであるときは、プラネタリギヤ３２の自転速度がゼロとなるので、各振り子１０２の重り部１０６には軸３４の回りにおける径方向へ向かう遠心力が作用しない。この場合には、弾発部材１０８による付勢力により隣り合う振り子１０２同士がそれぞれの棒状部１０４の他端を支点にして接近しようとして、すなわち、各振り子１０２それぞれの棒状部１０４や重り部１０６がセレーションシャフト４４に接しようとして、その重り部１０６が第１の歯部４０に第２の歯部４２から離間させようとする力を付与するので、図６に示す如く、第１の歯部４０と第２の歯部４２とが自転軸方向に所定距離Ｌ０離間する。
【００４９】
また、インホイルモータ２２が回転し始め、プラネタリギヤ３２が自転し始めると、各振り子１０２も同期して軸３４の回りを回転し始めるが、この際、各振り子１０２の重り部１０６に軸３４の回りに径方向へ向かう遠心力が作用する。この遠心力は弾発部材１０８による付勢力に抗して振り子１０２に作用する力であるので、かかる遠心力が重り部１０６に作用すると、その重り部１０６が第１の歯部４０に付与する第２の歯部４２から離間させようとする力が小さくなり、図８に示す如く、第１の歯部４０と第２の歯部４２との自転軸方向における相対距離が上記の所定距離Ｌ０よりも短くなることが許容される。
【００５０】
上記の遠心力は、プラネタリギヤ３２の自転速度が速くなるほど大きくなる。この遠心力が大きいほど、振り子１０２の重り部１０６が弾発部材１０８による付勢力に抗して遠心力の作用により外周側に移動するようになり、その重り部１０６が第１の歯部４０に付与する第２の歯部４２から離間させようとする力が小さくなるので、第１の歯部４０と第２の歯部４２との自転軸方向における相対距離が上記の所定距離Ｌ０よりも短くなる許容値が拡大する。
【００５１】
このため、プラネタリギヤ３２の自転速度が低速であるほど、すなわち、振り子１０２の重り部１０６に作用する遠心力が小さいほど、弾発部材１０８による付勢力に抗する力が小さくなるので、その重り部１０６が第１の歯部４０に付与する自転軸方向において第２の歯部４２から離間させようとする力が大きくなる。従って、プラネタリギヤ３２の自転速度が遅いほど、プラネタリギヤ３２において第１の歯部４０と第２の歯部４２との自転軸方向における相対距離は上記した所定距離Ｌ０を上限として大きくなる。
【００５２】
斜歯歯車により構成されたプラネタリギヤ３２において第１の歯部４０と第２の歯部４２との自転軸方向における相対距離が大きければ、それら歯部４０，４２の双方の歯がそれぞれ、サンギヤ３０又はリングギヤ３８の有する周方向に並んだ２つの歯の間でそれら回転方向及び反回転方向の双方の歯と接する傾向となる。この点、本実施例によれば、プラネタリギヤ３２の自転速度が遅いほどすなわちインホイルモータ２２の回転速度が遅く車輪２０の回転速度が遅いほど、サンギヤ３０とプラネタリギヤ３２との間及びプラネタリギヤ３２とリングギヤ３８との間のバックラッシュを小さくすることが可能である。
【００５３】
一方、プラネタリギヤ３２の自転速度が高速であるほど、すなわち、振り子１０２の重り部１０６に作用する遠心力が小さいほど、弾発部材１０８による付勢力に抗する力が大きくなるので、その重り部１０６が第１の歯部４０に付与する自転軸方向において第２の歯部４２から離間させようとする力が小さくなる。従って、プラネタリギヤ３２の自転速度が速いほど、プラネタリギヤ３２において第１の歯部４０と第２の歯部４２との自転軸方向における相対距離は小さくなる。
【００５４】
斜歯歯車により構成されたプラネタリギヤ３２において第１の歯部４０と第２の歯部４２との自転軸方向における相対距離が小さければ、それら歯部４０，４２のうちの一方の歯がサンギヤ３０又はリングギヤ３８の有する周方向に並んだ２つの歯の間で回転方向の歯と接するが、歯部４０，４２のうちの他方の歯がサンギヤ３０又はリングギヤ３８の有する周方向に並んだ２つの歯の間で反回転方向の歯から離れる傾向となる。この点、本実施例によれば、プラネタリギヤ３２の自転速度が速いほどすなわちインホイルモータ２２の回転速度が速く車輪２０の回転速度が速いほど、サンギヤ３０とプラネタリギヤ３２との間及びプラネタリギヤ３２とリングギヤ３８との間の双方の歯面摩擦を小さくすることが可能である。
【００５５】
このように、本実施例の歯車機構１００の構造においても、車輪２０が低速で回転する低速回転作動時（例えば、走行／停車が繰り返され或いは車両の前進と後進とが切り替わる時）にサンギヤ３０とプラネタリギヤ３２との間及びプラネタリギヤ３２とリングギヤ３８との間のバックラッシュをできるだけ無くして歯打ち音を防止することができると共に、車輪２０が高速で回転する高速回転作動時に歯面摩擦を小さくしてその回転作動の効率を向上させることができる。このため、本実施例の歯車機構１００においても、歯打ち音の効果的な防止と作動効率の向上とを実現させることが可能となっている。
【００５６】
尚、上記の第２実施例においては、弾発部材１０８が特許請求の範囲に記載した「付勢力発生手段」に相当している。
【００５７】
ところで、上記の第２実施例においては、振り子１０２の棒状部１０４の他端を第２の歯部４２の軸方向端面の自転軸中心側に支持することとしたが、第１の歯部４０の軸方向端面の自転軸中心側に支持することとしてもよいし、また、第１の歯部４０と第２の歯部４２との間の、これらの歯部４０，４２と一体となって回転するセレーションシャフト４４に支持することとしてもよい。この場合には、このセレーションシャフト４４が特許請求の範囲に記載した「自転軸」に相当する。
【００５８】
ところで、上記の第１及び第２実施例においては、車輪駆動装置１２として、車輪２０を回転駆動するのに歯車機構１０，１００のプラネタリギヤを公転回転させてハブ輪を回転させるいわゆるリングギヤ固定型の内輪回転構造を採用したが、いわゆるキャリア固定型の外輪回転構造に適用することとしてもよい。
【００５９】
また、上記の第１及び第２実施例においては、インホイルモータ２２の回転トルクを車輪２０に伝達する減速機１４として、遊星歯車機構である歯車機構１０，１００を一段設けることとしたが、更に別段の減速機構を設けることとしてもよい。例えば、サンギヤ３０をモータシャフト２６とは異なるシャフトの外周に形成したうえで、そのシャフトの軸中心とモータシャフト２６の軸中心とをオフセットさせて、両シャフトを連結させたものであってもよい。
【００６０】
また、上記の第１及び第２実施例においては、歯車機構１０，１００として遊星歯車機構を採用することとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、斜歯歯車により構成された少なくとも２つのギヤを噛合する歯車機構に適用することとすればよい。
【００６１】
また、上記の第１及び第２実施例においては、遊星歯車機構である歯車機構１０，１００のプラネタリギヤ３２を自転軸方向に２分割した第１及び第２の歯部４０，４２を設けることとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、自転軸方向に２分割する対象を、サンギヤ３０や自転が可能であればリングギヤ３８とすることとしてもよい。
【００６２】
また、上記の第１及び第２実施例においては、車輪駆動装置１２をインホイルモータ２２の回転トルクを車輪２０に伝達するものとしたが、通常の車軸による回転トルクを歯車機構１０，１００を介して車輪に伝達するものに適用することとしてもよい。
【００６３】
更に、上記の第１及び第２実施例においては、歯車機構１０，１００を、車両の有する車輪２０を回転駆動する車輪駆動装置１２に搭載したが、本発明はこれに限定されるものではなく、車輪２０以外のシフト変速機やブレーキ装置，ステアリング装置に適用することとしてもよく、また、車両以外の各種の歯車機構に適用することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１実施例である歯車機構が搭載される車輪駆動装置を垂直方向に切断した際の断面図である。
【図２】本実施例の車輪駆動装置の備える減速機の構造を表した図である。
【図３】本実施例の歯車機構を垂直方向に切断した際の拡大断面図である。
【図４】本実施例の歯車機構を歯車同士の接触面に平行に切断した際の拡大断面図である。
【図５】本実施例の歯車機構の特徴的な動作を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施例である歯車機構を垂直方向に切断した際の拡大断面図である。
【図７】本実施例の歯車機構を自転軸に平行に見た際の図である。
【図８】本実施例の歯車機構の特徴的な動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０，１００  歯車機構
１２  車輪駆動装置
１４  減速機
２２  インホイルモータ
３０  サンギヤ
３２  プラネタリギヤ
３８  リングギヤ
４０  第１の歯部
４２  第２の歯部
４６，１０８  弾発部材
５０，５２  空洞
５４  空気
５６  作動流体
１０２  振り子
１０４  棒状部
１０６  重り部
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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