(57)【要約】【課題】ギヤや軸受に作用する無理な荷重を低減すること。【解決手段】図３（ａ）に示すように、ドライブギヤ２６に作用する反力Ｆによってリング２３の回転軸Ａｒが傾く方向とは反対方向に、予めリング２３の回転軸Ａｒを傾けてリング２３を支持する。このようにすれば、図３（ｂ）に示すように、ドライブギヤ２６に反力Ｆが作用してリング２３の回転軸Ａｒが傾いた場合には、当該回転軸Ａｒが理想回転軸Ａｉに一致する。これにより、ピニオンギヤ２２の回転軸Ｂｒとリング２３の回転軸Ａｒとの方向が略一致するので、リングギヤ２４とピニオンギヤ２２との歯当たりが正常になる。その結果、ニードルベアリング３４に過大な荷重は作用しない。【選択図】      図３
2005003037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１回転軸を中心として回転する第１ギヤと、
前記第１ギヤと噛み合い、第２回転軸を中心として回転する第２ギヤと、を有し、
前記第１回転軸と前記第２回転軸とが非平行状態となるように予め所定の角度傾けて配置することを特徴とする歯車装置。
【請求項２】
第１回転軸を中心として回転する第１ギヤと、
前記第１ギヤと噛み合い、第２回転軸を中心として回転する第２ギヤと、を有し、
前記第１ギヤに反力が作用した場合における前記第１ギヤの傾きを打ち消す方向に、前記第１回転軸と前記第２回転軸とを予め所定の角度傾けて配置することを特徴とする歯車装置。
【請求項３】
第１の回転軸に設けられる第１のサンギヤと、
前記サンギヤの外側に配置され、かつ内側には第１のリングギヤが設けられるとともに外側には第１の外歯ギヤが設けられて回転するリングと、
前記第１のサンギヤと前記第１のリングギヤとの間に配置され、かつ前記第１のサンギヤ及び前記第１のリングギヤと噛み合う第１のピニオンギヤと、
前記第１のピニオンギヤを支持してその回りを回転させる第１の支持軸を備えた第１のキャリアと、を含む遊星歯車装置と、
前記第１の外歯ギヤと噛み合う第２の外歯ギヤと、を備え、
前記第１のピニオンギヤを支持する第１の支持軸と前記リングの回転軸とが非平行状態となるように予め所定の角度傾けて配置することを特徴とする歯車装置。
【請求項４】
前記第１のピニオンギヤを支持する第１の支持軸と前記リングの回転軸とを予め所定の角度傾けて配置するにあたり、前記第１の支持軸又は前記リングの回転軸のうち少なくとも一方を予め所定の角度傾けることを特徴とする請求項２に記載の歯車装置。
【請求項５】
さらに、前記リングの内側には第２のリングギヤが設けられており、
第２の回転軸に設けられる第２のサンギヤと、
前記第２のサンギヤと前記第２のリングギヤとの間に配置され、かつ前記第２のサンギヤ及び前記第２のリングギヤと噛み合う第２のピニオンギヤと、
前記第２のピニオンギヤを支持するとともにその回りを回転させる第２の支持軸を備えた第２のキャリアと、を備え、
前記第１の回転軸及び前記第２の回転軸からの入力を合成して前記第２の外歯ギヤに出力することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の歯車装置。
【請求項６】
電動機に接続され、第１の回転軸を介して当該電動機によって駆動される第１のサンギヤと、
前記サンギヤの外側に配置され、かつ内側には第１のリングギヤが設けられるとともに外側にはドライブギヤが設けられて回転するリングと、
前記第１のサンギヤと前記第１のリングギヤとの間に配置され、かつ前記第１のサンギヤ及び前記第１のリングギヤと噛み合う第１のピニオンギヤと、
前記第１のピニオンギヤを支持してその回りを回転させる第１の支持軸を備えた第１のキャリアと、を含む遊星歯車装置と、
前記ドライブと噛み合って前記ドライブギヤからの入力を伝達するドリブンギヤと、を備え、
前記第１のピニオンギヤの支持軸と前記リングの回転軸とが非平行状態となるように予め所定の角度傾けて配置することを特徴とする動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、動力を伝達することができる歯車装置及び動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年においては、燃料の燃焼により動力を出力するエンジンと、電力の供給により動力を出力する電動機とを搭載したハイブリッド車両が普及しつつある。このようなハイブリッド車両は、運転条件に基づいてエンジン、及び電動機の駆動、停止を制御したり、減速時や下り坂等において、運動エネルギーを電気エネルギーに変換したりすることによって、燃費向上、排気ガスの低減を図ることができる。
【０００３】
このような制御を実現するために、電動機とエンジンとの入力を合成したり、エンジンの出力を発電機に分配したりするための歯車装置が利用される。このような歯車装置の一例として、特許文献１には、動力分配用遊星歯車装置のリングギヤと、電動機減速用遊星歯車装置のリングギヤと、カウンタドリブンギヤと噛み合うギヤとを一体化した機械式分配式の動力伝達装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２７４２０１号公報  図１、Ｐ５〜９
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示された動力伝達装置では、カウンタドリブンギヤと噛み合うギヤとリングギヤとを一体化した構造である。このため、特に高負荷時においてはカウンタドリブンギヤと噛み合うギヤに作用する反力が増大して、前記リングギヤの姿勢が強制的に変化する。その結果、キャリアに保持されて前記リングギヤと噛み合うピニオンギヤと前記リングギヤとの歯当たりのずれが大きくなるおそれがあった。
【０００６】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ギヤに作用する反力によってギヤの姿勢が変化した場合に最適な歯当たりとすることができる歯車装置及び動力伝達装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明に係る歯車装置は、第１回転軸を中心として回転する第１ギヤと、前記第１ギヤと噛み合い、第２回転軸を中心として回転する第２ギヤと、を有し、前記第１回転軸と前記第２回転軸とが非平行状態となるように予め所定の角度傾けて配置することを特徴とする。
【０００８】
この発明に係る歯車装置の構成では、第１回転軸と第２回転軸とが非平行状態となるように、予め所定の角度傾けてあるので、第１ギヤに反力が作用して、反力の作用方向に第１ギヤが傾いたときに、第１ギヤと第２ギヤとの歯当たりが正常になる。
【０００９】
また、次の本発明に係る歯車装置は、第１回転軸を中心として回転する第１ギヤと、前記第１ギヤと噛み合い、第２回転軸を中心として回転する第２ギヤと、を有し、前記第１ギヤに反力が作用した場合における前記第１ギヤの傾きを打ち消す方向に、前記第１回転軸と前記第２回転軸とを予め所定の角度傾けて配置することを特徴とする。
【００１０】
この発明に係る歯車装置の構成によれば、第１ギヤに反力が作用して、反力の作用方向に第１ギヤが傾いたときに、第１ギヤと第２ギヤとの歯当たりが正常になる。
【００１１】
また、次の発明に係る歯車装置は、第１の回転軸に設けられる第１のサンギヤと、前記サンギヤの外側に配置され、かつ内側には第１のリングギヤが設けられるとともに外側には第１の外歯ギヤが設けられて回転するリングと、前記第１のサンギヤと前記第１のリングギヤとの間に配置され、かつ前記第１のサンギヤ及び前記第１のリングギヤと噛み合う第１のピニオンギヤと、前記第１のピニオンギヤを支持してその回りを回転させる第１の支持軸を備えた第１のキャリアと、を含む遊星歯車装置と、前記第１の外歯ギヤと噛み合う第２の外歯ギヤと、を備え、前記第１のピニオンギヤを支持する第１の支持軸と前記リングの回転軸とが非平行状態となるように予め所定の角度傾けて配置することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る歯車装置では、リングの回転軸とピニオンギヤの回転軸とを非平行状態として、リングの傾きを打ち消す方向に予め傾けて配置してある。このような構成により、運転中においてピニオンギヤとリングギヤ及びサンギヤとの正常な歯当たりを確保することができる。
【００１３】
また、次の発明に係る歯車装置は、上記歯車装置において、前記第１のピニオンギヤを支持する第１の支持軸と前記リングの回転軸とを予め所定の角度傾けて配置するにあたり、前記第１の支持軸又は前記リングの回転軸のうち少なくとも一方を予め所定の角度傾けることを特徴とする。
【００１４】
この歯車装置では、リングの回転軸とピニオンギヤの回転軸とをリングの傾きを打ち消す方向に予め傾けるため、ピニオンギヤの支持軸又はリングの回転軸のうち少なくとも一方を予め所定の角度傾ける。このような構成により、運転中においてピニオンギヤとリングギヤ及びピニオンギヤとサンギヤとの正常な歯当たりを確保することができる。
【００１５】
ここで、ピニオンギヤの支持軸のみを予め所定の角度傾けるためには、リングの傾く方向と同じ方向にピニオンギヤを傾けて配置する。この場合には、ピニオンギヤの取り付け角度はキャリアのピニオンギヤ支持部の設計変更で済むので、ピニオンギヤを傾ける構造を容易に実現できる。また、リングの回転軸のみを傾ける場合には、リングの傾く方向とは反対方向にリング自体を傾けて配置する。さらに、ピニオンギヤの支持軸及びリングの回転軸の両方を傾けてもよい。このようにすると、反力を受けたリングの傾きを、ピニオンギヤの支持軸とリングの回転軸との両方に分散させて傾けることになる。このため、高負荷運転時以外における、リングに設けた第１の外歯ギヤと第２の外歯ギヤとの歯当たり、及びピニオンギヤとサンギヤとの歯当たりを良好にできる。
【００１６】
また、次の発明に係る歯車装置は、上記歯車装置において、さらに、前記リングの内側には第２のリングギヤが設けられており、第２の回転軸に設けられる第２のサンギヤと、前記第２のサンギヤと前記第２のリングギヤとの間に配置され、かつ前記第２のサンギヤ及び前記第２のリングギヤと噛み合う第２のピニオンギヤと、前記第２のピニオンギヤを支持するとともにその回りを回転させる第２の支持軸を備えた第２のキャリアと、を備え、前記第１の回転軸及び前記第２の回転軸からの入力を合成して前記第２の外歯ギヤに出力することを特徴とする。
【００１７】
この発明に係る歯車装置は、上記発明と主要部を共通にするので、上記発明と同様の作用・効果を奏する。さらに、この発明に係る歯車装置では、リングを共通にする２系統の遊星歯車装置を備えているので、２系統の入力を合成して出力することができる。
【００１８】
また、次の発明に係る動力伝達装置は、電動機に接続され、第１の回転軸を介して当該電動機によって駆動される第１のサンギヤと、前記サンギヤの外側に配置され、かつ内側には第１のリングギヤが設けられるとともに外側にはドライブギヤが設けられて回転するリングと、前記第１のサンギヤと前記第１のリングギヤとの間に配置され、かつ前記第１のサンギヤ及び前記第１のリングギヤと噛み合う第１のピニオンギヤと、前記第１のピニオンギヤを支持してその回りを回転させる第１の支持軸を備えた第１のキャリアと、を含む遊星歯車装置と、前記ドライブと噛み合って前記ドライブギヤからの入力を伝達するドリブンギヤと、を備え、前記第１のピニオンギヤの支持軸と前記リングの回転軸とが非平行状態となるように予め所定の角度傾けて配置することを特徴とする。
【００１９】
この動力伝達装置は、上記発明に係る歯車装置をハイブリッド車両の動力伝達装置に適用したものである。ハイブリッド車両の動力伝達装置では、エンジンと比較して非常に大きい電動機のトルクを伝達する場合がある。このため、リングの傾きも大きくなって第１、第２ピニオンギヤと第１、第２リングギヤとの歯当たりが悪化しやすいが、本発明によればこれらの正常な歯当たりを確保することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。本発明の適用対象は特に限定されるものではないが、特に伝達トルクの大きい歯車装置に適しており、具体的にはハイブリッド車両の動力伝達装置等に好適である。
【００２１】
（実施の形態１）
実施の形態１に係る本発明は、遊星歯車を構成するリング２３の回転軸を、リング２３に反力が作用した場合における前記リング２３の回転軸の傾き方向とは反対の方向に、予め所定の角度だけ傾けてリング２３を支持する点に特徴がある。なお、このとき、リング２３内のリングギヤ２４に噛み合うピニオンギヤ２２の支持軸２１ｓと前記リングの回転軸Ａｒとは非平行状態となっている。
【００２２】
図１は、実施の形態１に係る本発明の歯車装置を示す断面図である。この歯車装置１００は遊星歯車装置３を備えており、遊星歯車回転軸１０からの入力を、サンギヤ２０、キャリア２１に保持されたピニオンギヤ２２と、このピニオンギヤ２２と噛み合うリングギヤ２４とを介して減速する。キャリア２１は固定部１ｉを介して歯車装置１００のケーシング１に固定されており、リングギヤ２４が形成されるリング２３を回転させることで、遊星歯車回転軸１０からの入力を減速してリング２３に伝達する。リング２３の外側には、ヘリカルギヤ（はす歯歯車）のドライブギヤ２６が備えられており、これと噛み合うドリブンギヤ４０に遊星歯車回転軸１０からの入力が減速されて伝達される。ドリブンギヤ４０にはドリブンギヤ回転軸１２が備えられており、遊星歯車回転軸１０からの入力を減速して出力する。
【００２３】
ここで、この発明の構成と本実施の形態における構成との対応関係について説明する。遊星歯車回転軸１０がこの発明の第１の回転軸に対応し、サンギヤ２０がこの発明の第１のサンギヤに対応し、リング２３が本発明のリングに対応し、リングギヤ２４がこの発明の第１のリングギヤに対応し、ピニオンギヤ２２が本発明の第１のピニオンギヤに対応し、キャリア２１が本発明の第１のキャリアに対応する。また、ピニオンギヤ支持軸２１ｓが本発明の第１の支持軸に対応し、ドライブギヤ２６が本発明の第１の外歯ギヤに対応し、ドリブンギヤ４０が第２の外歯ギヤに対応する。
【００２４】
この歯車装置１００に備えられるリング２３は、ケーシング１に支持される軸受３０、３２によって支持されている。この例において、軸受３０、３２は玉軸受を使用するが、歯車装置の仕様によって最適な形式の軸受を選択することができる。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、遊星歯車回転軸１０とドリブンギヤ回転軸１２とを含む平面内において、リング２３の回転軸Ａｒは遊星歯車回転軸１０に対して傾き角θだけ傾けてある。次に、この理由について説明する。
【００２５】
図２は、実施の形態１の本発明に係る歯車装置の駆動時における状態を示す断面図である。また、図３は、実施の形態１の本発明に係る歯車装置のリングギヤの支持構造を示す断面図である。この歯車装置１００は、リング２３の外側に、ドリブンギヤ４０と噛み合うヘリカルギヤのドライブギヤ２６が備えられている。このため、図２（ａ）に示すように、ドライブギヤ２６からドリブンギヤ４０へ動力が伝達される際には、ドライブギヤ２６には伝達トルクに応じてスラスト方向Ｓに対する反力Ｆが作用する。この反力Ｆが、ドライブギヤ２６を備えたリング２３を反力Ｆの作用方向へ傾ける結果、リング２３は、その回転軸Ａｒを理想回転軸Ａｉ（遊星歯車回転軸１０と一致）に対してこじられるように傾いて回転することになる。なお、そのときの傾き角はθとなる。キャリア２１に支持されるピニオンギヤ２２は、理想回転軸Ａｉを中心に回転しようとするので、リング２３の内側に形成されたリングギヤ２４とピニオンギヤ２２との歯当たりが悪化する。
【００２６】
ここで、図２（ｂ）に示すように、ピニオンギヤ２２は、ピニオンギヤの軸受であるニードルベアリング３４を介して、キャリア２１に設けられたピニオンギヤ支持軸２１ｓで支持されている。このとき、前記歯当たりが悪化すると、ニードルベアリング３４の入力荷重が増大してニードルベアリング３４の耐久性が低下するおそれがある。また、歯当たり悪化によるピニオンギヤ２２、サンギヤ２０、リングギヤ２４の歯面の耐久性が低下するおそれもある。さらに、ピニオンギヤ支持軸２１ｓの支持剛性によってはピニオンギヤ支持軸２１ｓが変形したり、ピニオンギヤ支持軸２１ｓの耐久性が低下したりするおそれがある。特に、高負荷時のように伝達トルクが大きく、これに伴って反力Ｆが大きい場合やリング２３の取り付け剛性不足が存在する場合、あるいは両者がともに発生する場合には、リング２３の傾きが大きくなり、前記歯当たり悪化の影響は大きくなる。
【００２７】
このような不具合を極小にするため、図３（ａ）に示すように、ドライブギヤ２６に作用する反力Ｆによってリング２３の回転軸Ａｒが傾く方向とは反対方向に、予めピニオンギヤ支持軸２１ｓに対してリング２３の回転軸Ａｒを傾けてリング２３を支持する。すなわち、リング２３の外歯ギヤであるリングギヤ２４に、回転に伴う反力が作用した場合における前記リング２３の傾きを打ち消す方向に、予めリング２３の回転軸Ａｒを傾けてリング２３を支持する。このとき、ピニオンギヤ支持軸２１ｓとリング２３の回転軸Ａｒとは非平行状態となっている。このようにすれば、図３（ｂ）に示すように、ドライブギヤ２６に反力Ｆが作用してリング２３の回転軸Ａｒが傾いた場合には、当該回転軸Ａｒが理想回転軸Ａｉに一致する。これにより、ピニオンギヤ２２の回転軸Ｂｒ（すなわちピニオンギヤ支持軸２１ｓ）とリング２３の回転軸Ａｒとの方向が略一致するので、リングギヤ２４とピニオンギヤ２２との歯当たりが正常になる。その結果、ニードルベアリング３４に過大な荷重は作用しないので、上記不具合を解消できる。
【００２８】
なお、歯車装置１００の伝達トルクが大きいとき、すなわち歯車装置１００が高負荷時にあるときには、ニードルベアリング３４やピニオンギヤ２２の耐久性に対する影響が極めて大きくなる。一方、歯車装置１００の伝達トルクが小さいときには、ニードルベアリング３４やピニオンギヤ２２の耐久性に対する影響は小さい。すなわち、歯車装置１００の負荷が、ニードルベアリング３４やピニオンギヤ２２等の耐久性に対する最も支配的な要因となる。したがって、リング２３の回転軸Ａｒを予め傾ける傾き角θの大きさは、歯車装置１００が高負荷状態である場合におけるリング２３の回転軸Ａｒの傾き角θとすることが好ましい。このようにすれば、ニードルベアリング３４やピニオンギヤ２２等の耐久性に対して最も厳しい運転条件の下で正常な歯当たりを確保できる。
【００２９】
一方、低負荷状態においては、ニードルベアリング３４やピニオンギヤ２２等に作用する伝達荷重や伝達トルクも小さくなり、また、ドライブギヤ２６の回転に起因する反力Ｆも小さくなるので、これらが耐久性に与える影響は非常に小さい。したがって、このような運転条件下においては、リング２３の回転軸Ａｒを予め傾けておいても、これによって伝達荷重、伝達トルク及び反力Ｆは多少増加するのみなので、ニードルベアリング３４やピニオンギヤ２２等の耐久性が設計値と比較して急激に短くなることはない。このため、反力を受けてリング２３が傾く方向とは反対側に、リング２３の回転軸Ａｒを所定の傾き角θだけ予め傾けておくことにより、ニードルベアリング３４やピニオンギヤ２２等の耐久性を設計値通りに確保することができる。
【００３０】
（変形例１）
図４は、実施の形態１の変形例１に係る歯車装置のキャリアの支持構造を示す断面図である。実施の形態１においては、リング２３の回転軸Ａｒをリング２３の傾き方向とは反対方向に予め傾けてリング２３を支持したが、本変形例では、キャリア２１に支持されるピニオンギヤ２２のピニオンギヤ２２の回転軸Ｂｒを、リング２３の傾く方向と同方向に予め傾ける点が異なる。その他の構成は実施の形態１と同様なのでその説明を省略するとともに、同一の構成要素には同一の符号を付する。
【００３１】
図４（ａ）に示すように、遊星歯車回転軸１０とドリブンギヤ回転軸１２とを含む平面内において、ピニオンギヤ支持軸２１ｓは、理想回転軸Ａｉに対して傾き角θだけ予め傾けてある。なお、この傾き角θは、歯車装置１００が高負荷時であるときに、リング２３の回転軸Ａｒが理想回転軸Ａｉに対して傾く角度の大きさである。そして、その傾き方向は、ドライブギヤ２６に反力Ｆが作用することによってリング２３の回転軸Ａｒが傾く方向（図２（ｂ））と同じ方向である。ここで、ピニオンギヤ支持軸２１ｓとピニオンギヤ２２の回転軸Ｂｒとは一致するので、ピニオンギヤ２２の回転軸Ｂｒをピニオンギヤ支持軸２１ｓと同じ方向に同じ角度だけ予め傾けることができる（図４（ａ））。
【００３２】
ドライブギヤ２６に反力Ｆが作用しない、あるいは反力Ｆの大きさが小さい場合、図４（ａ）に示すように、リングギヤ２４とピニオンギヤ２２との歯当たりは正常な状態からずれている。なお、反力Ｆが小さい場合には、ニードルベアリング３４（図２（ｂ））やピニオンギヤ２２等に作用する伝達トルクも小さくなるので、これらがニードルベアリング３４等の耐久性に与える影響は非常に小さい。
【００３３】
ドライブギヤ２６に作用する反力Ｆが大きくなり、歯車装置１００が高負荷運転になると、図４（ｂ）に示すように、リング２３が理想回転軸Ａｉに対して傾く。ここで、ピニオンギヤ２２の回転軸Ｂｒは、理想回転軸Ａｉに対して傾き角θだけ予め傾けてある。この変形例１のように、ピニオンギヤ２２の回転軸Ｂｒを予め傾けることによっても、歯車装置１００の高負荷運転時におけるリングギヤ２４とピニオンギヤ２２との歯当たりを正常な状態とすることができる。なお、図４（ｃ）に示すように、サンギヤ２０もピニオンギヤ２２の回転軸Ｂｒと同じように予め傾けておいてもよい。このようにすれば、ピニオンギヤ２２とサンギヤ２０との歯当たりを常に正常に維持できる。
【００３４】
実施の形態１ではリング２３を予め傾けるので、軸受３２、３３によってリング２３を支持するケーシング１の加工や設計変更が必要であるが、この変形例１ではピニオンギヤ支持軸２１ｓの傾きを変更するだけでよい。したがって、実施の形態１と比較して、比較的容易にリングギヤ２４とピニオンギヤ２２との歯当たりを改善できる。このため、例えば、対策を施したキャリア２１に交換するだけで歯当たりを改善できるので、既に市場に出た製品に対して対策を施す場合等に有効である。
【００３５】
（変形例２）
図５は、実施の形態１の変形例２に係る歯車装置のキャリアの支持構造を示す断面図である。本変形例では、リング２３の回転軸Ａｒをリング２３の傾き方向とは反対方向に予め傾けるとともに、キャリア２１に支持されるピニオンギヤ２２のピニオンギヤ２２の回転軸Ｂｒを、リング２３の傾く方向と同方向に予め傾ける点が異なる。その他の構成は実施の形態１と同様なのでその説明を省略するとともに、同一の構成要素には同一の符号を付する。
【００３６】
本発明においては、歯車装置１００が備えるリング２３にドライブギヤ２６が設けられているため、動力伝達時においてはリング２３に作用する反力Ｆによってその作用方向へリング２３が傾けられる。このため、反力作用時におけるリング２３の傾き角θだけ、リング２３の回転軸Ａｒ又はピニオンギヤ２２の回転軸Ｂｒのうちいずれか一方を予め傾けておく。本変形例では、両者の傾き角の和が反力作用時におけるリング２３の傾き角θとなるように、前記リング２３の回転軸Ａｒ及び前記ピニオンギヤ２２の回転軸Ｂｒの両方を予め傾ける。この内容について、図５を用いてより具体的に説明する。
【００３７】
図５（ａ）に示すように、リング２３の回転軸Ａｒを、リング２３の傾き方向とは反対方向に、かつ理想回転軸Ａｉに対して傾き角θ１だけ予め傾ける。また、キャリア２１に支持されるピニオンギヤ２２の回転軸Ｂｒを、リング２３の傾く方向と同方向に、理想回転軸Ａｉに対して傾き角θ２だけ予め傾ける。ここで、θ１＋θ２＝θである。ここで、θは、高負荷運転時において反力Ｆがリング２３に設けられたドライブギヤ２６に作用した時の、理想回転軸Ａｉに対するリング２３の傾き角である。
【００３８】
ドライブギヤ２６に作用する反力Ｆが大きくなり、歯車装置１００が高負荷運転になると、図５（ｂ）に示すように、リング２３が当初の位置から傾き角θだけ傾く。ここで、ピニオンギヤ２２の回転軸Ｂｒとリング２３の回転軸Ａｒとは、予め上記のように傾けてあるので、歯車装置１００の高負荷運転時においては、図５（ｂ）に示すように、リングギヤ２４とピニオンギヤ２２との歯当たりが正常な状態となる。
【００３９】
この変形例でドライブギヤ２６に反力Ｆが作用しない場合において、リング２３の回転軸Ａｒとピニオンギヤ２２の回転軸Ｂｒとの角度がθである点は、上記実施の形態と同様である。しかし、本変形例では、この傾き角θを前記リング２３の回転軸Ａｒ及び前記ピニオンギヤ２２の回転軸Ｂｒの両方に分散させて傾ける。このため、高負荷運転時以外においては、リング２３に設けたドライブギヤ２６とドリブンギヤ４０との歯当たり、及びピニオンギヤ２２とサンギヤ２０との歯当たりを、実施の形態１及びその変形例１よりも良好にできる。
【００４０】
以上、実施の形態１及びその変形例に係る本発明においては、ニードルベアリング３４やピニオンギヤ２２等の耐久性に対する最も支配的な要因を考慮してリング２３の回転軸Ａｒの傾き角θを決定し、前記リング２３の回転軸Ａｒを予め傾けてリング２３を支持する。これにより、ニードルベアリング３４やピニオンギヤ２２等の耐久性に対する影響が非常に大きい運転条件下で正常な歯当たりを確保することができる。その結果、ニードルベアリング３４の容量増加やピニオンギヤ２２支持部の剛性を向上させなくとも、ニードルベアリング３４やピニオンギヤ２２等の耐久性を設計値通りに確保できる。また、ピニオンギヤ２２と噛み合うサンギヤ２０、及びリングギヤ２４のギヤ歯面の耐久性も向上させることができる。さらに、ケーシング１やキャリア２１の剛性、あるいはピニオンギヤ２２やリング２３の支持剛性を高くする必要がないので、歯車装置１００の小型化が可能になる。なお、実施の形態１で開示した構成は、以下の実施の形態においても適宜適用することができる。また、実施の形態１で開示した構成と同様の構成を含むことにより、実施の形態１に係る本発明と同様の作用・効果を奏する。
【００４１】
（実施の形態２）
図６は、実施の形態２に係る歯車装置を示す断面図である。この歯車装置１０１は、実施の形態１に係る歯車装置１００と略同様の構成であるが、遊星歯車に対して２系統の入力軸を備えることにより、２つの入力を合成して出力する点が異なる。その他の構成は実施の形態１と同様なのでその説明を省略するとともに、同一の構成要素には同一の符号を付する。
【００４２】
この歯車装置１０１は、共通の出力リングを持つ２系統の第１、第２遊星歯車装置３１、３２を備えており、２系統のサンギヤ、及び２系統のピニオンギヤ、及び２系統のリングギヤを介して両方の入力をリングへ出力するものである。まず、第１遊星歯車回転軸１０１からの入力は、第１サンギヤ２０１、第１キャリア２１１に保持された第１ピニオンギヤ２２１と、この第１ピニオンギヤ２２１と噛み合う第１リングギヤ２４１とを介して減速される。第１キャリア２１１は固定部１ｉを介して歯車装置１０１のケーシング１に固定されており、第１リングギヤ２４１が設けられるリング２３を回転させることで、第１遊星歯車回転軸１０１からの入力を減速してリング２３に伝達する。
【００４３】
また、第２遊星歯車回転軸１０２からの入力は、第２キャリア２１２に保持された第２ピニオンギヤ２２２と、この第２ピニオンギヤ２２２と噛み合う第２リングギヤ２４２とを介して減速される。第２キャリア２１２は第２遊星歯車回転軸１０２とともに回転し、前記第２ピニオンギヤ２２２と前記第２リングギヤ２４１とが噛み合ってリング２３を回転させることで、第２遊星歯車回転軸１０２からの入力を減速してリング２３に伝達する。
【００４４】
ここで、この発明の構成と本実施の形態における構成との対応関係について説明する。第１遊星歯車回転軸１０１がこの発明の第１の回転軸に対応し、第２遊星歯車回転軸１０２がこの発明の第２の回転軸に対応し、第１サンギヤ２０１がこの発明の第１のサンギヤに対応し、第２サンギヤ２０２がこの発明の第２のサンギヤに対応し、リング２３が本発明のリングに対応し、第１リングギヤ２４１がこの発明の第１のリングギヤに対応し、第２リングギヤ２４２がこの発明の第２のリングギヤに対応し、第１ピニオンギヤ２２１が本発明の第１のピニオンギヤに対応し、第２ピニオンギヤ２２２が本発明の第２のピニオンギヤに対応し、第１キャリア２１１が本発明の第１のキャリアに対応し、第２キャリア２１２が本発明の第２のキャリアに対応する。ドライブギヤ２６が本発明の第１の外歯ギヤに対応し、ドリブンギヤ４０が第２の外歯ギヤに対応する。
【００４５】
第１リングギヤ２４１と第２リングギヤ２４２とは、共通のリング２３に設けられているので、リング２３によって第１及び第２遊星歯車回転軸１０１、１０２からの入力を合成することができる。リング２３の外側には、ヘリカルギヤのドライブギヤ２６が備えられており、これと噛み合うドリブンギヤ４０に合成された入力が伝達される。ドリブンギヤ４０には第２回転軸であるドリブンギヤ回転軸１２が備えられており、合成された入力を出力する。
【００４６】
この歯車装置１０１においては、実施の形態１で説明したように、リング２３に反力Ｆが作用した場合に当該リング２３が傾く方向とは反対方向に、リング２３を所定の角度だけ予め傾けてある。このため、第１、第２ピニオンギヤ２２１、２２２やこれらを支持するニードルベアリング等の耐久性に対する影響が非常に大きい運転条件下で正常な歯当たりを確保することができるので、これらの耐久性を設計値通りに確保することができる。
【００４７】
なお、実施の形態１の第１変形例で説明したように、リング２３に反力Ｆが作用した場合に当該リング２３が傾く方向と同じ方向に、第１、第２ピニオンギヤ２２１、２２２を所定の角度だけ予め傾けてもよい。ここで、伝達トルクが大きい方程、軸受やギヤの耐久性が低くなるので、第１、第２ピニオンギヤ２２１、２２２のうち、より伝達トルクの大きいピニオンギヤを選択して所定の角度だけ予め傾けてもよい。
【００４８】
以上、実施の形態２に係る本発明によれば、２系統の入力を合成する遊星歯車装置を備える歯車装置でも、遊星歯車を構成する２系統のピニオンギヤやこれらを支持するニードルベアリング等の耐久性に対する影響が非常に大きい運転条件下で正常な歯当たりを確保できる。その結果、前記ピニオンギヤやニードルベアリングの耐久性を設計値通りに確保することができる。
【００４９】
（実施の形態３）
図７は、実施の形態３に係る歯車装置を示す断面図である。この歯車装置１０２は、２個の回転軸にそれぞれ備えられたはす歯のギヤ同士の組み合わせに本発明を適用したものであり、一方のギヤに反力が作用した場合に当該ギヤの傾く方向とは反対方向に、当該ギヤを予め傾けておく点に特徴がある。すなわち、一方のギヤに反力が作用した場合における当該ギヤの傾きを打ち消す方向に、当該ギヤを予め傾けておくものである。このとき、前記２個の回転軸は、非平行状態となっている。
【００５０】
図７（ａ）に示すように、第１回転軸６０に取り付けられた第１ギヤ５０と、第２回転軸６２に取り付けられた第２ギヤ５２とが噛み合っている。第１回転軸６０は軸受６１、６３で、第２回転軸６２は軸受６５、６７で支持されている。なお、第１、第２ギヤ５０、５２はいずれもヘリカルギヤである。ヘリカルギヤの場合には、ラジアル荷重に加えてスラスト荷重が反力として歯面に作用する。このような構成で、第１回転軸６０からの入力を第２回転軸６２へ出力する場合を考える。
【００５１】
第１回転軸６０からの入力は、第１ギヤ５０から第２ギヤ５２へ伝達され、第２回転軸６２から出力される。このとき、両歯車はヘリカルギヤなので、第１ギヤ５０には反力Ｆが作用することにより、第１、第２回転軸６０、６２を含む平面内においては、第１ギヤ５０が半力Ｆによってこじられ、反力Ｆの作用方向に傾き角θだけ傾く。同時に第１回転軸６０と第２回転軸６２とは、両者を含む平面内において相対的に傾き角θだけ傾く。これによって、この歯車装置においては、第１及び第２ギヤ５０、５２の歯当たりが悪化する結果、第１及び第２回転軸６０、６２を支持する軸受６１、６３等に無理な荷重が作用して、軸受６１、６３等の耐久性が低くなる場合がある。特に高負荷の下ではこの現象が顕著に現れ、第１、第２ギヤ５０、５２や軸受６１、６３等の耐久性を著しく低下させてしまう。このとき、軸受６１、６３等に耐荷重の大きいものを使用したり、軸受６１、６３等を支持するケーシングの支持剛性を高くしたりすることも考えられるが、設計上の要請からこのような設計を採用できない場合もある。
【００５２】
そこで、実施の形態３の本発明に係る歯車装置１０２では、図７（ｂ）に示すように、第１、第２回転軸６０、６２を含む平面内において、第１ギヤ５０に対する反力Ｆの作用方向とは反対側に第１ギヤ５０を予め傾き角θだけ傾けておく。すなわち、第１回転軸６０と第２回転軸６２とは、両者を含む平面内において相対的に傾き角θだけ傾いており、第１回転軸６０と第２回転軸６２とは非平行状態となっている。これは、第１ギヤ５０に反力が作用した場合における第１ギヤ５０の傾きを打ち消す方向に、第１回転軸６０と第２回転軸６２とを予め所定の傾き角θだけ傾けて配置することを意味する。また、図７（ｂ）に示すように、第１ギヤ５０に対する反力Ｆの作用方向と同じ方向に第２ギヤ５２を予め傾き角θだけ傾けてもよい。なお、この傾き角θは、この歯車装置１０２が高荷重下で運転される場合の傾き角とする。これは、軸受６１等やギヤ５０等に作用する伝達荷重や伝達トルクが大きいほど、これらの耐久性が低くなるからであり、高荷重下で伝達荷重や伝達トルクを所定値よりも小さく抑えることができれば、軸受６１等の耐久性を十分確保できるからである。
【００５３】
このようにすれば、第１ギヤ５０に反力Ｆが作用して、反力Ｆの作用方向に第１ギヤ５０が傾いたときに、第１ギヤ５０と第２ギヤ５２との歯当たりが正常になる。これによって、第１、第２ギヤ５０、５２や軸受６１、６５等には過荷重が作用しないので、これらの耐久性を設計値通りに維持することができる。また、軸受６１等の耐荷重を大きくしたり、軸受を支持するケーシングの支持剛性や支持精度を高くしたりすることなく、軸受６１等に所定の耐久性を発揮させることができる。このため、歯車装置１０２を収めるケーシングをコンパクトに設計したり、軸受６１等のコストを下げたりすることができる。
【００５４】
（実施の形態４）
図８は、実施の形態４に係る歯車の支持構造を示す正面図である。この歯車の支持構造は、上記実施の形態１に係る歯車装置１００において、遊星歯車を構成するリング２３の回転軸Ｚｐｒを、遊星歯車回転軸Ｚｐｉからドリブンギヤ４０の方向に所定の値だけ偏心させた点に特徴がある。その他の構成は実施の形態１と同様なのでその説明を省略するとともに、同一の構成要素には同一の符号を付する。なお、必要に応じて図１を参照されたい。
【００５５】
リング２３の外側に形成されたドライブギヤ２６とドリブンギヤ４０との噛み合い部Ｋでは、両者の駆動時において、図８中の矢印方向に両者を引き離す斥力Ｐが作用する。すると、リング２３は、ドリブンギヤ４０の中心Ｚｃから遠ざかるように移動するので、噛合い部Ｋに近い領域に位置するピニオンギヤ２２ａは、このリング２３の移動に起因する余分な荷重を受けることになる。その結果、ピニオンギヤ２２ａを支持するニードルベアリング（図２（ｂ））の耐久性を低下させてしまう。
【００５６】
そこで、実施の形態４に係る本発明の歯車の支持構造では、遊星歯車を構成するリング２３の回転軸Ｚｐｒを、リング２３の理想回転軸Ｚｉから前記斥力Ｐに起因するリング２３の移動量δｌだけ偏心させる。このような構成により、リング２３の回転により斥力Ｐを受けると、リング２３の内側に設けられたリングギヤとピニオンギヤ２２ａとが適切に噛み合うことになる。これにより、噛み合い部Ｋに近い領域に位置するピニオンギヤ２２ａは、リング２３の移動に起因する余分な荷重を受けることはないので、これを支持するニードルベアリング（図２（ｂ））は、設計値通りの耐久性を発揮することができる。
【００５７】
（実施の形態５）
実施の形態５では、上記実施の形態２に係る本発明の歯車装置１０１を、ＨＶ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）の動力伝達装置２００に適用した場合について説明する。図９は、ハイブリッド用の動力伝達装置に本発明の歯車装置を適用した例示す断面図である。この動力伝達装置は、２台のモータ・ジェネレータ（以下ＭＧという）と、エンジンとを備え、エンジン出力と１台のＭＧの出力とを歯車装置１０１によって合成してタイヤを駆動するものである。歯車装置１０１に関しては、実施の形態２で説明した通りなので、その説明を省略する。
【００５８】
歯車装置１０１の第１遊星歯車回転軸１０１には第１ＭＧ７１が接続されている。また、第２遊星歯車回転軸１０２には、トルクリミッタ７４を介してエンジン７６が接続されおり、エンジン７６始動時における過大なトルク変動を吸収する。第３遊星歯車回転軸１０２は、中空の第２遊星歯車回転軸１０２の内部に配置されており、この第２遊星歯車回転軸１０２は、第２遊星歯車装置３２の第２サンギヤ２０２と第２ＭＧ７２とを接続している。
【００５９】
第１、第２ＭＧ７１、７２は、第１、第２鉄心７１Ｆ、７２Ｆと第１、第２コイル７１Ｃ、７２Ｃとで構成されたステータと、その内部に配置されて回転する第１、第２ロータ７１Ｒ、７２Ｒによって構成される。第１、第２ＭＧ７１、７２は、それぞれ電動機及び発電機としての機能を持つが、次の説明においては、第１ＭＧ７１が電動機として、第２ＭＧ７２が発電機として用いられる場合を例にとる。エンジン７６のトルクの反力を第２ＭＧ７２によって受けることにより、第２ＭＧ７２が発電機として機能する。
【００６０】
車両の加速時や坂道登坂時等のように負荷の大きいときには、第１ＭＧ７１及びエンジン７６の出力を歯車装置１０１で合成して、この合成出力をドライブギヤ２６へ伝達する。ドライブギヤ２６と噛合うドリブンギヤ４０は、伝達された合成出力をドリブンギヤ回転軸１２及びギヤ４２、４４を介してデファレンシャルギヤ４６へ伝え、ドライブシャフト１４を介してタイヤ４８を駆動する。第１ＭＧ７１は、エンジン７６と比較して回転トルクが非常に大きいので、上記のような駆動、あるいは第１ＭＧ７１単独による駆動においては、大きな伝達トルクがドライブギヤ２６及びドリブンギヤ４０に作用する。
【００６１】
ここで、本発明に係る動力伝達装置２００が備える歯車装置１０１は、反力Ｆがリング２３に作用した場合に当該リング２３が傾く方向とは反対方向に、リング２３を所定の角度だけ予め傾けてある。このため、車両の加速時や登坂時等のように負荷が大きい運転条件下において、第１、第２ピニオンギヤ２２１、２２２と第１、第２リングギヤ２４１、２４２との正常な歯当たりを確保することができる。その結果、第１、第２ピニオンギヤ２２１、２２２やこれらを支持するニードルベアリング等の耐久性に対する影響が非常に大きい前記運転条件下でもこれらの耐久性を設計値通りに確保することができる。特に、ハイブリッド車両の動力伝達装置では、エンジンと比較して非常に大きい電動機のトルクを伝達する。このため、リング２３の傾きも大きくなって第１、第２ピニオンギヤ２２１、２２２と第１、第２リングギヤ２４１、２４２との歯当たりが悪化しやすいので、本発明の構成は好適である。
【００６２】
また、本発明によれば、ピニオンギヤ支持部や軸受支持部等の取り付け剛性や加工精度等を高めなくとも、また、軸受やピニオンギヤ等の容量を大きくしたり材質を改良したりすることなしに、ニードルベアリングやピニオンギヤの歯面の耐久性を設計値通りに維持できる。このため、動力伝達装置２００のケーシングをコンパクトにしたり、また、動力伝達装置２００の製造コストを低減したりすることができる。特に、ハイブリッド車両では発電機、電動機及びエンジンを搭載する関係上、駆動系のスペースが小さいので、ケーシングのコンパクト化の効果は大きい。
【００６３】
なお、車両においては、後進する期間と比較して前進している期間が圧倒的に長い。また、上述したように、歯車装置１０１が高負荷時にあるときには、ピニオンギヤ２２やこれを支持するニードルベアリングの耐久性に対する影響が極めて大きくなる。一方、歯車装置１０１の伝達トルクが小さいときには、前記ニードルベアリング等の耐久性に対する影響は小さい。すなわち、歯車装置１０１の負荷が、ピニオンギヤやこれを支持するニードルベアリング等の耐久性に対する最も支配的な要因となる。このため、車両の前進時において歯車装置１０１が高負荷となる条件で、ピニオンギヤとリングギヤ及びサンギヤとの正常な歯当たりを確保すれば、ニードルベアリングやピニオンギヤの耐久性に対して最も厳しい運転条件の下でこれらの耐久性を設計値通りに発揮させることができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、発明に係る歯車装置では、予め第１ギヤと第２ギヤとを所定の角度傾けて配置するようにした。これにより、第１ギヤに反力が作用して反力の作用方向に第１ギヤが傾いたときに、第１ギヤと第２ギヤとの歯当たりが正常になる。
【００６５】
また、次の本発明に係る歯車装置では、リングの回転軸とピニオンギヤの回転軸とを、リングの傾きを打ち消す方向に予め傾けて配置するようにした。このような構成により、運転中においてピニオンギヤとリングギヤ及びサンギヤとの正常な歯当たりを確保することができる。
【００６６】
また、次の本発明に係る歯車装置では、リングの回転軸とピニオンギヤの回転軸とを、リングの傾きを打ち消す方向に予め傾けて配置するようにした。これにより、エンジンと比較して非常に大きい電動機のトルクを伝達するハイブリッド車両の動力伝達装置でも、ピニオンギヤとリングギヤとの正常な歯当たりを確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る本発明の歯車装置を示す断面図である。
【図２】実施の形態１の本発明に係る歯車装置の駆動時における状態を示す断面図である。
【図３】実施の形態１の本発明に係る歯車装置のリングギヤの支持構造を示す断面図である。
【図４】実施の形態１の変形例１に係る歯車装置のキャリアの支持構造を示す断面図である。
【図５】実施の形態１の変形例２に係る歯車装置のキャリアの支持構造を示す断面図である。
【図６】実施の形態２に係る歯車装置を示す断面図である。
【図７】実施の形態３に係る歯車装置を示す断面図である。
【図８】実施の形態４に係る歯車の支持構造を示す正面図である。
【図９】ハイブリッド用の動力伝達装置に本発明の歯車装置を適用した例示す断面図である。
【符号の説明】
１  ケーシング
３  遊星歯車装置
１０  遊星歯車回転軸
１２  ドリブンギヤ回転軸
２０  サンギヤ
２１  キャリア
２１ｓ  ピニオンギヤ支持軸
２２、２２ａ  ピニオンギヤ
２３  リング
２４  リングギヤ
２６  ドライブギヤ
３４  ニードルベアリング
４０  ドリブンギヤ
５０  第１ギヤ
５２  第２ギヤ
６０  第１回転軸
６２  第２回転軸
７６  エンジン
１００、１０１、１０２  歯車装置
２００  動力伝達装置
【図１】
2005003037.tif 000003
【図２】
2005003037.tif 000004
【図３】
2005003037.tif 000005
【図４】
2005003037.tif 000006
【図５】
2005003037.tif 000007
【図６】
2005003037.tif 000008
【図７】
2005003037.tif 000009
【図８】
2005003037.tif 000010
【図９】
2005003037.tif 000011