(57)【要約】 【課題】  遊星歯車機構の耐久性を向上させる。【解決手段】  サンギヤ２とリングギヤ１との間でのトルクの伝達を媒介するピニオンギヤ１０をキャリア３によって保持した遊星歯車機構において、前記伝達されるトルクが大きい場合に前記キャリア３の回転を固定し、かつ伝達されるトルクが小さい場合には前記キャリア３の回転を許容するキャリア固定・解放機構を有することを特徴としており、キャリアへ３の入力トルクが小さいときにはキャリア３の回転が許容され、キャリア３への入力トルクが大きくなった場合にはキャリア３の回転が固定される。したがって、キャリア３の固定位置が特定の位置に定まることがない。つまり、特定のピニオンギヤ１０が定まった位置に固定されることがない。したがって、特定のピニオンギヤ１０に負荷が集中することがなく、遊星歯車機構の耐久性を向上させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンギヤとリングギヤとの間でのトルクの伝達を媒介するピニオンギヤをキャリアによって保持した遊星歯車機構において、
前記伝達されるトルクが大きい場合に前記キャリアの回転を固定し、かつ伝達されるトルクが小さい場合には前記キャリアの回転を許容するキャリア固定・解放機構を有することを特徴とする遊星歯車機構。
【請求項２】
前記サンギヤ、リングギヤおよびピニオンギヤを構成する歯車がはす歯歯車であり、
前記キャリア固定・解放機構が前記はす歯歯車の回転によって生ずるスラスト力によってキャリアを軸線方向に移動させて前記キャリアの固定もしくは解放をおこなうキャリア係合部を更に備えてい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】
前記リングギヤの外周に歯車が形成され、
前記リングギヤの外周に形成された歯車にカウンタギヤが噛合していることを特徴とする請求項１または２に記載の遊星歯車機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、遊星歯車機構、特にピニオンギヤを自転可能に保持するキャリアが固定可能となっている遊星歯車機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両の駆動装置に用いられる動力分割機構や、オートマチックトランスミッションには、遊星歯車機構が用いられる。このような遊星歯車機構にはいくつかの種類があるが、ピニオンギヤを自転可能に保持するキャリアを固定した遊星歯車機構が使われる場合がある。特許文献１ではこのようなキャリア固定の遊星歯車機構が動力分割機構として使用されており、リングギヤとリングギヤ外周に噛み合っているカウンタドリブンギヤとの噛み合い荷重をリングギヤを保持するベアリングでの支持反力で相殺して、全体の荷重バランスを釣り合わせるように構成されている。
【０００３】
また、特許文献２には太陽歯車とケーシングとの間にスプリングを設けることで、遊星歯車の周方向の揺動を吸収するように構成された装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００２−２７４２０１号公報
【特許文献２】特開平１０ー２８８０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の発明によれば、リングギヤに噛み合っている複数のピニオンギヤ間では、荷重は均衡しており、リングギヤの支持反力と、リングギヤとカウンタギヤとが噛み合っている点での荷重とが釣り合っている。
【０００５】
しかし、組み付け時のガタやベアリングが固定されているケーシングの変形などにより、ベアリング支持反力が低下すると、複数のピニオンギヤ間での荷重バランスが崩れる。
その場合、キャリアが固定されているピニオンギヤの周方向の位置が変化しないので、カウンタギヤに近いピニオンギヤの受ける荷重が大きくなり、該特定のピニオンギヤのみ摩耗等が進行し、耐久性が低下する等の問題点があった。
【０００６】
この発明は、上記の技術的課題を解決するために、遊星歯車機構において、特定の構成要素に摩耗等が集中することを回避し、遊星歯車機構の耐久性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は上記の目的を達成するために、遊星歯車機構のキャリアの固定位置をランダムに変化させるように構成したことを特徴とする。より具体的には、請求項１の発明は、サンギヤとリングギヤとの間でのトルクの伝達を媒介するピニオンギヤをキャリアによって保持した遊星歯車機構において、前記伝達されるトルクが大きい場合に前記キャリアの回転を固定し、かつ伝達されるトルクが小さい場合には前記キャリアの回転を許容するキャリア固定・解放機構を有することを特徴とする遊星歯車機構である。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１において、前記サンギヤ、リングギヤおよびピニオンギヤを構成する歯車がはす歯歯車であり、前記キャリア固定・解放機構が前記はす歯歯車の回転によって生ずるスラスト力によってキャリアを軸線方向に移動させて前記キャリアの固定もしくは解放をおこなうキャリア係合部を更に備えていることを特徴とする遊星歯車機構である。
【０００９】
さらに、請求項３の発明は、請求項１または２において、前記リングギヤの外周に歯車が形成され、前記リングギヤの外周に形成された歯車にカウンタギヤが噛合していることを特徴とする遊星歯車機構である。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、キャリアへの入力トルクが小さいときにはキャリアの回転が許容され、キャリアへの入力トルクが大きくなった場合にはキャリアの回転が固定される。したがって、キャリアの固定位置が特定の位置に定まることがない。つまり、特定のピニオンギヤが定まった位置に固定されることがない。したがって、特定のピニオンギヤに負荷が集中することがなく、遊星歯車機構の耐久性を向上させることができる。
【００１１】
また、請求項２の発明によれば、サンギヤとピニオンギヤとがはす歯歯車によって構成されているので、ピニオンギヤの回転によってスラスト力が発生しピニオンギヤが軸線方向に移動する。そのため、ピニオンギヤを保持しているキャリアも軸線方向に移動することで、キャリアの固定がおこなわれる。そのため、特定のピニオンギヤが定まった位置に固定されることがない。したがって、特定のピニオンギヤに負荷が集中することがなく、遊星歯車機構の耐久性を向上させることができる。
【００１２】
さらに、請求項３の発明によれば、遊星歯車機構を構成するリングギヤの外周に歯車が形成され、その歯車にカウンタギヤが噛み合っている。したがって、カウンタシャフト側のピニオンギヤへの負荷の集中を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、この発明を具体例を用いて説明する。まず、構成について説明する。図１はこの発明で対象とする遊星歯車機構の概略図である。遊星歯車機構は外歯歯車機構であるサンギヤ２と、そのサンギヤ２に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ１と、これらサンギヤ２と、リングギヤ１とに噛合しているピニオンギヤ１０を自転かつ公転自在に保持しているキャリア３との三つを回転要素として差動作用を生じるように構成されている。エンジン等からの入力トルクは第１の回転要素であるサンギヤ２に入力されている。すなわち、サンギヤ２が入力要素になっている。一方、第２の回転要素であるリングギヤ１の外周には歯車１Ａが形成され、その外周歯車にはカウンタギヤ８が噛合している。すなわち、サンギヤ２とカウンタギヤ８とは軸線がずれており、また、リングギヤ１が出力要素となっている。
【００１４】
ピニオンギヤ１０とサンギヤ２とは、はす歯歯車で構成されており、サンギヤ２に対する入力トルクの増大に伴って、ピニオンギヤ１０が軸線方向に移動可能なように構成されている。
【００１５】
キャリア３には、円盤４が連結されている。その一例を図３に示してある。円盤４の表面および裏面に外周と同心の円弧に沿って複数の爪７が形成されている。また、図３に示すように、バネ５が円盤４とケース６との間に挟み込まれるように設けられており、さらに、バネ５と円盤４との間にはベアリング１２が設けられている。
【００１６】
この円盤４は、ピニオンギヤ１０が軸線方向に移動しない状態、すなわち、スラスト力が加わらない状態であれば、ケース６内の隙間１１の軸線方向で中立位置に保たれるように構成されている。なおケース６には、図４に示すように円盤４に形成された爪７に対応して係合凹部９が形成されている。なお、これら円盤４、爪７、バネ５、係合凹部９が「キャリア係合部」を構成している。
【００１７】
次に、作用について説明する。図１に示すように、伝達されるトルクが小さい場合、すなわち、サンギヤ２に対する入力トルクが小さく、ピニオンギヤ１０の移動量が小さい場合、円盤４の軸線方向の移動は生じない。すなわち、サンギヤ２の回転に伴うスラスト力と、バネ５の反発力とが釣り合っている間は、円盤４の軸線方向の移動が生じないので円盤４はバネ５によってケース６内の隙間１１の軸線方向での中立位置に保たれる。すなわち、ケース６に形成された係合凹部９と、円盤４に形成された爪７とが軸線方向で係合しない位置に保たれる。したがって円盤４が固定されていないので、キャリア３は固定されない。すなわち、キャリア３は回転可能な状態になっている。
【００１８】
図２に示すように、伝達されるトルクが大きい場合、すなわち、サンギヤ２に対する入力トルクが増大し、スラスト力が増大した場合、ピニオンギヤ１０の移動量が増大し、ピニオンギヤ１０に連結されたキャリア３も軸線方向に移動し、キャリア３に連結された円盤４も軸線方向に移動する。さらに円盤４が軸線方向に移動すると、ケース６に形成された係合凹部９と、円盤４に形成された爪７とが係合し、キャリア３の回転が固定される。すなわち、スラスト力がバネ５の反発力より大きくなった場合には円盤４が中立位置からの移動量が増加する。さらにスラスト力が増加すると、ついには、円盤４がケース６に回転しつつ押しつけられ、円盤４に形成された爪７とケース６に形成された係合凹部９とが係合し、キャリア３の回転が固定される。そして、スラスト力がバネ５の反発力より大きい間はキャリア３の回転の固定が維持される。
【００１９】
サンギヤ２に対する入力トルクの増大が開始されてから、キャリア３が固定されるまでの間はキャリア３は回転している。したがって、キャリア３が固定される時点でのどの爪７がどの係合凹部９に係合されるかは不定である。つまり、キャリア３が固定される時点での係合される爪７と係合凹部９の対応関係は乱数的（ランダム）に決定される。
【００２０】
したがって、爪７と係合凹部９の係合関係が偶然性に支配されるので、キャリア３が固定されることにより特定のピニオンギヤ１０の負荷が大きくなったとしても、その負荷の大きいピニオンギヤ１０が乱数的に変更されるので、長期間使用した場合に、各部材間の摩耗が平均化される。したがって、遊星歯車機構全体の耐久性を向上させることができる。
【００２１】
一方、組み付け時のガタやベアリングが固定されているケース６の変形などにより、ベアリング支持反力が低下すると、複数のピニオンギヤ１０間での荷重バランスが崩れ、カウンタギヤ８に近いピニオンギヤの受ける荷重が大きくなる。
【００２２】
この場合でも、サンギヤ２に対する入力トルクの増大が開始されてから、キャリア３が固定されるまでの間はキャリア３は回転しているので、キャリア３が固定される時点で、どのピニオンギヤ１０が、カウンタギヤ８に近くなるかは不定である。つまり、どのピニオンギヤ１０がカウンタギヤ８に近くになるかは乱数的（ランダム）に決定される。
【００２３】
したがって、爪７と係合凹部９の係合関係が偶然性に支配されるので、キャリア３が固定されることにより特定のピニオンギヤ１０の負荷が大きくなったとしても、その負荷の大きいピニオンギヤ１０が乱数的に変更されるので、長期間使用した場合に、各部材間の摩耗が平均化される。したがって、遊星歯車機構全体の耐久性を向上させることができる。
【００２４】
したがって、キャリア３への入力トルクが小さいときにはキャリア３の回転が許容され、キャリア３への入力トルクが大きくなった場合にはキャリア３の回転が固定される。したがって、キャリア３の固定位置が回転方向の特定の位置に定まることがない。つまり、特定のピニオンギヤ１０が定まった位置に固定されることがない。したがって、特定のピニオンギヤ１０に負荷が集中することがなく、遊星歯車機構の耐久性を向上させることができる。
【００２５】
また、サンギヤ２とピニオンギヤ１０とがはす歯歯車によって構成されているので、ピニオンギヤ１０の回転によってスラスト力が発生し、ピニオンギヤ１０が軸線方向に移動する。そのため、ピニオンギヤ１０を固定しているキャリア３も軸線方向に移動し、キャリア３に設けられた「キャリア係合部」が係合し、キャリア３の固定がおこなわれる。そのため、特定のピニオンギヤ１０が回転方向の定まった位置に固定されることがない。したがって、特定のピニオンギヤ１０に負荷が集中することがなく、遊星歯車機構の耐久性を向上させることができる。
【００２６】
さらに、遊星歯車機構を構成するリングギヤ１の外周に歯車が形成され、その歯車にカウンタギヤ８が噛み合っている。したがって、カウンタギヤ８側のピニオンギヤ１０への負荷の集中を低減することができる。
【００２７】
なお、上記具体例においては、円盤４の表面に設けられた爪７とケースに設けられた係合凹部とを係合させたが、円盤の側面とケースとに設けられたスプラインによって係合させてもよい。図５はそのスプラインにより係合をおこなう場合のスプライン部を示す断面図である。
【００２８】
円盤４の最外周には円盤側スプライン７Ａが設けられており、ケース６の隙間１１側に張り出すようにケース側スプライン９Ａが設けられている。そして、上記実施例と同様に、円盤４はキャリアに固定されており、キャリア３とピニオンギヤ１０とが連結されており、ピニオンギヤ１０とサンギヤ２とははす歯歯車として噛合している。この場合、円盤４、円盤側スプライン７Ａ、バネ５、ケース側スプライン９Ａが「キャリア係合部」を構成している。
【００２９】
本実施例においても、サンギヤ２に対する入力トルクが増加した場合、スラスト力が発生し、そのスラスト力が、バネ５の反発力をこえると、キャリア３に固定された円盤４が軸線方向に移動する。そして、円盤４に備えられた円盤側スプライン７Ａとケース６の隙間１１側に備えられたケース側スプライン９Ａとが係合する。これにより、キャリア３の回転が固定される。
【００３０】
したがって、キャリア３への入力トルクが小さいときにはキャリア３の回転が許容され、キャリア３への入力トルクが大きくなった場合にはキャリア３の回転が固定される。したがって、キャリア３の固定位置が回転方向の特定の位置に定まることがない。つまり、特定のピニオンギヤ１０が定まった位置に固定されることがない。したがって、特定のピニオンギヤ１０に負荷が集中することがなく、遊星歯車機構の耐久性を向上させることができる。
【００３１】
また、サンギヤ２とピニオンギヤ１０とがはす歯歯車によって構成されているので、ピニオンギヤ１０の回転によってスラスト力が発生し、ピニオンギヤ１０が軸線方向に移動する。そのため、ピニオンギヤ１０を固定しているキャリア３も軸線方向に移動し、キャリア３に設けられた「キャリア係合部」が係合し、キャリア３の固定がおこなわれる。そのため、特定のピニオンギヤ１０が回転方向の定まった位置に固定されることがない。したがって、特定のピニオンギヤ１０に負荷が集中することがなく、遊星歯車機構の耐久性を向上させることができる。
【００３２】
ここで、上述した具体例と、この発明との関係を簡単に説明すると、サンギヤ２、ピニオンギヤ１０、ケース６、円盤４、ばね５、係合凹部９、爪７が「キャリア固定・解放機構」に相当し、円盤４、バネ５、係合凹部９またはケース側スプライン９Ａ、爪７または円盤側スプライン７Ａが「キャリア係合部」に相当する。
【００３３】
また、この発明は、図６に示すギヤトレインに適用することができる。図６はキャリアを固定した遊星歯車機構を使用したＦＦ（フロントエンジンフロントドライブ；エンジン前置き前輪駆動）形式のハイブリッド車の動力伝達装置を示すスケルトン図である。
【００３４】
エンジン１０１と第１のモータ・ジェネレータ１０２と、第２のモータ・ジェネレータ１０３とが配置されている。第１のモータ・ジェネレータ１０２および第２のモータ・ジェネレータ１０３は、電力の供給により駆動する電動機としての機能（力行機能）と、機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての機能（回生機能）とを兼ね備えている。第１のモータ・ジェネレータ１０２および第２のモータ・ジェネレータ１０３としては、例えば、交流同期型のモータ・ジェネレータを用いることができる。第１のモータ・ジェネレータ１０２および第２のモータ・ジェネレータ１０３に電力を供給する電力供給装置としては、バッテリ、キャパシタなどの蓄電装置、あるいは公知の燃料電池などを用いることができる。
【００３５】
エンジン１０１と第１のモータ・ジェネレータ１０２と第２のモータ・ジェネレータ１０３とは動力分割機構１１４を介して連結されている。動力分割機構１１４は第１遊星歯車機構１１２と第２遊星歯車機構１１３とから構成されている。
【００３６】
第１遊星歯車機構１１２はサンギヤ１０６と、サンギヤ１０６と同心状に配置されたリングギヤ１０５と、サンギヤ１０６およびリングギヤ１０５に噛合するピニオンギヤを保持したキャリヤ１１２とを有している。そして、サンギヤ１０６と第２モータ・ジェネレータ１０３のロータとが連結されている。また、キャリア１１２がケーシング１１１に固定されている。なお、リングギヤ１０５は、第２遊星歯車機構１１３と共通の環状部材（言い換えれば円筒部材）の内周側に形成されており、この環状部材の外周側にはカウンタドライブギヤ１１０が形成されている。
【００３７】
第２遊星歯車機構１１３はサンギヤ１０９と、サンギヤ１０９と同心状に配置されたリングギヤ１０８と、サンギヤ１０９およびリングギヤ１０８に噛合するピニオンギヤを保持したキャリヤ１０７とを有している。そして、サンギヤ１０９と第１モータ・ジェネレータ１０２のロータとが連結されている。また、キャリア１０７がエンジン１０１に連結されている。なお、リングギヤ１０８は、第１遊星歯車機構１１２と共通の環状部材（言い換えれば円筒部材）の内周側に形成されており、この環状部材の外周側にはカウンタドライブギヤ１１０が形成されている。
【００３８】
そして、上記実施例におけるキャリア３を上記ギヤトレインにおけるキャリア１０４として本発明を適用することができる。
【００３９】
なお、この発明は、上記実施例に限定されない。要は、ピニオンギヤ１０が軸線方向へ移動可能であり、その移動具合に応じて円盤４とケース９の係合具合が変化するように構成されていればよい。すなわち、ピニオンギヤ１０の軸線方向への移動量がある程度を越えた場合に、キャリア３２に連結された円盤４とケース９が係合するように構成されていればよい。
【００４０】
また、上記具体例においては、遊星歯車機構の構成がシングルピニオンの場合について述べたが、ダブルピニオンの場合についてもこれを適用することができる。要は、サンギヤ２とリングギヤ１との間でのトルクの伝達を媒介するようなピニオンギヤがあればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明の具体例を示す概略図である。
【図２】キャリアが固定された場合の遊星歯車機構の状態を示す概略図である。
【図３】キャリア係合部を示す図である。
【図４】ケースの係合部を示す図である。
【図５】円盤とケースとをスプラインにより係合する場合を示す図である
【図６】本発明を適用可能なギヤトレインの一例を示すスケルトン図である。
【符号の説明】
【００４２】
２…サンギヤ、  １０…ピニオンギヤ、  ６…ケース、  ４…円盤、  ５…ばね、  ９…係合凹部、  ９Ａ…ケース側スプライン、  ７…爪、  ７Ａ…円盤側スプライン。
【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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