(57)【要約】【課題】  遊星歯車装置の振動を低減することを目的とする。【解決手段】  入力軸１と同軸に形成されたサンギア２と、このサンギアの外周面に接触して入力軸の回転を伝達する大径ピニオン３ａと、この大径ピニオンと同軸に形成される小径ピニオン３ｂとからなる複合ピニオン３と、この小径ピニオンと噛み合うとともに回転不能に固定されたリングギア４と、前記小径ピニオンを回転可能に支持するとともに、出力軸９と結合したキャリア８と、から構成される遊星歯車装置において、前記サンギアと前記リングギアの歯数は前記複合ピニオンの個数の整数倍に設定し、前記サンギアと前記大径ピニオンとの噛み合いと前記リングギアと前記小径ピニオンとの噛み合いに０．５ピッチの位相を持たせるように、前記大径ピニオンと小径ピニオンとを位相を持って形成した。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と同軸に形成されたサンギアと、
このサンギアの外周面に接触して入力軸の回転を伝達する大径ピニオンと、この大径ピニオンと同軸かつ一体に形成される小径ピニオンとからなる複合ピニオンと、
この小径ピニオンと噛み合うとともに回転不能に固定されたリングギアと、
前記小径ピニオンを回転可能に支持するとともに、出力軸と結合したキャリアと、
から構成される遊星歯車装置において、
前記サンギアと前記リングギアの歯数は前記複合ピニオンの個数の整数倍に設定し、
前記サンギアと前記大径ピニオンとの噛み合いと前記リングギアと前記小径ピニオンとの噛み合いに０．５ピッチの位相を持たせるように、前記大径ピニオンと小径ピニオンとを位相を持って形成したことを特徴とする遊星歯車装置。
【請求項２】
前記大径ピニオンの法線ピッチと前記小径ピニオンの法線ピッチとを略等しくするとともに、前記サンギアと前記大径ピニオンの歯面形状を略等しく設定し、前記リングギアと小径ピニオンの歯面形状を略等しく設定したことを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車装置。
【請求項３】
前記大径ピニオンのリードと前記小径ピニオンのリードとを略等しく設定するとともに、前記サンギアと前記大径ピニオンの噛み合いにより前記複合ピニオンに作用するスラスト力と前記リングギアと前記小径ピニオンの噛み合いにより前記複合ピニオンに作用するスラスト力とが対向するようにねじれ角を設定したことを特徴とする請求項１または２に記載の遊星歯車装置。
【請求項４】
前記小径ピニオンのリードを前記大径ピニオンのリードより小さく設定するとともに、前記サンギアと前記大径ピニオンの噛み合いにより前記複合ピニオンに作用するスラスト力と前記リングギアと前記小径ピニオンの噛み合いにより前記複合ピニオンに作用するスラスト力とが対向するようにねじれ角を設定したことを特徴とする請求項１または２に記載の遊星歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遊星歯車装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の遊星歯車機構を用いた遊星歯車装置として、入力側をサンギアと、サンギアと噛み合う大径ピニオンとからなる遊星歯車機構で構成し、出力側は、大径ピニオンと同軸に形成された小径ピニオンと、小径ピニオンと噛み合うリングギアからなる遊星歯車機構で構成された遊星歯車装置がある（特許文献１を参照。）。ここで、大小のピニオンからなる複合ピニオンギアが回転可能にキャリアに支持される。
【０００３】
この遊星歯車装置では、入出力側それぞれの遊星歯車機構での噛み合いを成立させるために、大径ピニオンと小径ピニオンの歯数比を２以上の整数比となるように設定し、この２つのピニオンの位相を合わせて組み立てる構造となっている。
【特許文献１】特開平７−１１９８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術にあっては各遊星歯車機構の大径ピニオンと小径ピニオンに位相差がなく、サンギアと大径ピニオンとの噛み合い時に発生する起振力と小径ピニオンとリングギアとの噛み合い時に発生する起振力との位相が各ピニオンの歯車諸元により異なり、位相差が小さい場合には複合ピニオンギアに発生する振動が増幅され、遊星歯車装置の振動・騒音を増大するという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような課題を鑑みてなされたもので、振動及び騒音を低減できる遊星歯車装置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】
【０００６】
本発明は、サンギアの外周面に接触して入力軸の回転を伝達する大径ピニオンと、この大径ピニオンと同軸に形成される小径ピニオンとからなる複合ピニオンとを備えた遊星歯車装置において、サンギアとリングギアの歯数は複合ピニオンの個数の整数倍に設定するとともに、サンギアと大径ピニオンとの噛み合いとリングギアと小径ピニオンとの噛み合いに０．５ピッチの位相を持たせるように、大径ピニオンと小径ピニオンとを位相を持って形成した。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、サンギアの歯数とリングギアの歯数を複合ピニオンの個数の整数倍に設定することにより、各複合ピニオンの噛み合い位置で発生する半径方向の力の変動を相殺することができる。さらにサンギアと大径ピニオンとの噛み合いとリングギアと小径ピニオンとの噛み合いとを０．５ピッチの位相が生じるように設定することにより、複合ピニオンに作用するねじり方向の力の変動も相殺できる。このように複合ピニオンに作用する半径方向の力とねじり方向の力とを抑制できるため、遊星歯車装置に発生する曲げおよびねじり振動の両方を効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明の遊星歯車装置の実施形態の一例を示す構成図である。
【０００９】
入力軸１は、例えば、エンジンの回転トルクが入力される軸であり、入力軸１の外周部にサンギア２が一体的に形成される。入力軸１の回転中心と平行な回転軸を備えた複合ピニオンギア３が設置され、複合ピニオンギア３は大径ピニオン３ａと小径ピニオン３ｂから構成される。サンギア２の外周面に複合ピニオンギア３の一部を構成する大径ピニオン３ａの外周面が接触し、入力軸１の回転が大径ピニオン３ａに伝達される。大径ピニオン３ａと同軸上に小径ピニオン３ｂが形成され、小径ピニオン３ｂの外周部はケース４の内面に形成されたリングギア５と噛み合う。大径ピニオン３ａと小径ピニオン３ｂから構成される複合ピニオンギア３は中空形状を有し、その中空部３ｄにピニオンシャフト６が貫通する。複合ピニオンギア３とピニオンシャフト６との間にニードルベアリング７を配置することで、複合ピニオンギア３とピニオンシャフト６とは相対回転可能に形成される。ピニオンシャフト６の一端はキャリア８に固定され、キャリア８は出力軸９と一体的に形成される。
【００１０】
このように構成されて、入力軸１の回転、すなわちサンギア２の回転は、サンギア２の外接する大径ピニオン３ａに伝達される。大径ピニオン３ａの回転により、大径ピニオン３ａと一体的に形成された小径ピニオン３ｂも回転する。このとき小径ピニオン３ｂと噛み合うリングギア５はケース４に固定されているため、小径ピニオン３ｂは、サンギア２と同じ方向と逆方向に自転しつつ、リングギア５に沿ってサンギア２と同じ方向に公転する。ここで、小径ピニオン３ｂの公転速度は、ピニオンシャフト６を介してキャリア８、すなわち出力軸９の回転速度と同じである。
【００１１】
なお、複合ピニオン３を複数個等間隔（例えば３個をサンギア２の回転軸を中心に１２０°間隔）にキャリア８に備えることで、小径ピニオン３ｂが１個当たり分担する荷重を減らすことができ、複合ピニオン３を小型化し、装置全体の小型化を図ることができる。
【００１２】
次に図２を用いて、本発明の特徴的な構成である１つの複合ピニオン３とサンギア２およびリングギア５との噛み合い関係について説明する。
【００１３】
サンギア２の歯元が大径ピニオン３ａの歯先に噛み合うとき（サンギア２が大径ピニオン３ａと噛み合う点を図中ａ点で示す）、小径ピニオン３ｂとリングギア５は、小径ピニオン３ｂの歯元とリングギア５の歯先が噛み合う点（ｂ´点）よりも０．５ピッチ進んだｂ点で噛み合うように大径ピニオン３ａと小径ピニオン３ｂは位相角θをもって一体に構成されている。
【００１４】
また図３は、複数（本実施形態では３つ）の複合ピストン３とサンギア２およびリングギア５の噛み合いの状態を説明したものである。複数の複合ピニオン３は等間隔（図では１２０°間隔）に設置される。なお、各複合ピニオン３は前述した大径ピニオン３ａと小径ピニオン３ｂの間の位相角θをもって一体に構成されている。
【００１５】
このように構成されて以下、本発明の効果について説明する。
【００１６】
図４は、本発明による複合ピニオンに作用するねじり方向の起振力の低減効果を説明したものである。ねじり方向の起振力を噛み合い伝達誤差で表している。サンギア２と大径ピニオン３ａの噛み合いにより発生する噛み合い伝達誤差（Ａ）と小径ピニオン３ｂとリングギア５の噛み合いにより発生する噛み合い伝達誤差（Ｂ）は位相が０．５ピッチずれているため、伝達誤差（Ａ）が大きくなる周期に伝達誤差（Ｂ）が小さくなる周期とが略一致し、それらを合成したもの変動幅が小さくなる。
【００１７】
また図５は、サンギア２と各複合ピニオン３の噛み合いにより発生する半径方向の力の関係を説明したものである。サンギア２の歯数は複合ピニオン３の個数の整数倍としている。この実施形態では複合ピニオン３は３個としているため、サンギア２の歯数は３の整数倍となるように設定する。このため、各ピニオン位置での噛み合いのタイミングは同一となっており、半径方向の力の大きさは等しく、等角度間隔に配置されたそれらの合力は相殺される。
【００１８】
一方、図６は、各複合ピニオン３とリングギア５の噛み合いにより発生する半径方向の力の関係を説明したものである。前述したサンギア２の歯数と複合ピニオン３の個数との関係と同様に、リングギア５の歯数は複合ピニオン３の個数の整数倍となっているので、各ピニオン位置での噛み合いのタイミングは同一となっており、半径方向の力の大きさは等しく、等角度間隔に配置されたそれらの合力も相殺される。
【００１９】
以上説明したように、本発明を適用した遊星歯車装置においては、サンギア２の歯数とリングギア５の歯数を複合ピニオン３の個数の整数倍に設定することにより、各複合ピニオンの噛み合い位置で発生する半径方向の力の変動を相殺することができる。さらにサンギア２と大径ピニオン３ａとの噛み合いとリングギア５と小径ピニオン３ｂとの噛み合いとを０．５ピッチの位相が生じるように設定することにより、複合ピニオン３に作用するねじり方向の力の変動も相殺できる。このように複合ピニオン３に作用する半径方向の力とねじり方向の力とを抑制できるため、遊星歯車装置に発生する曲げおよびねじり振動の両方を効果的に抑制することができる。
【００２０】
また、一般的な遊星歯車では、曲げ及びねじり振動の両方を抑制するためには、ピニオンの個数、サンギヤ及びリングギヤの歯数が制約されてしまうが、本発明の遊星歯車装置にあっては、大小２つのピニオンを有する構造的特徴から、ピニオンの個数、サンギヤやリングギヤの歯数が制約されることなく、遊星歯車装置に発生する曲げおよびねじり振動の抑制が可能となる。
【００２１】
第２の実施形態は、図示はしないが、大径ピニオン３ａの法線ピッチと小径ピニオン３ｂの法線ピッチを略等しくし、サンギヤ２と大径ピニオン３ａの相対歯面形状と小径ピニオン３ｂとリングギヤ５の相対歯面形状を略等しくするものである。
【００２２】
図４で説明した噛み合い伝達誤差は、法線ピッチを１周期とする周期関数であり、その大きさ（振幅）は歯車諸元と相対歯面形状によって変化する。したがって、第２の実施形態では、大小径ピニオン３ａ、３ｂの法線ピッチを同等とし、さらに両噛み合い部の相対歯面形状を同等とすることで両噛み合い部に発生する噛み合い伝達誤差を同等とすることで、一層の起振力の相殺効果が得られる。
【００２３】
また、第３の実施形態は、大径ピニオン３ａのリードと小径ピニオン３ｂのリードを等しいかあるいは小径ピニオン３ｂ側の方を若干小さくし、サンギヤ２と大径ピニオン３ａの噛み合いにより複合ピニオン３に作用するスラスト力と小径ピニオン３ｂとリングギヤ５の噛み合いにより複合ピニオン３に作用するスラスト力が互いに向き合うようにねじれ角の大きさと方向を設定するものである。
【００２４】
ピニオンのねじりトルクをＴｐとし、リードをＬとするとスラスト力Ｆａは、
Ｆａ＝Ｔｐ・（２π・Ｌ）
となる。したがって、大径ピニオン３ａのリードと小径ピニオン３ｂのリードを等しくすれば、両方の噛み合い部に作用するスラスト力も等しくなる。さらにそれらのスラスト力が互いに向き合うようにねじれ角の方向を設定することで、複合ピニオン３に作用するスラスト力を相殺することができる。
【００２５】
なお、前述のように、大小径ピニオン３ａ、３ｂの法線ピッチを等しくすることを優先した場合などにおいて、リードＬを等しくできない場合がある。この場合には、小径ピニオン３ｂ側のリードが若干小さくなるような歯車諸元を選択する。これにより、小径ピニオン３ｂ側に作用するスラスト力が大径ピニオン３ａ側に作用するスラスト力よりも若干大きくなり、複合ピニオン３には大径ピニオン３ａ側に若干のスラスト力が作用するようになるが、大径ピニオン３ａ側には径の大きいワッシャ１０を挿入して面圧を下げることができるので、遊星歯車装置の耐久性を悪化させることはない。
【００２６】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明を適用した遊星歯車装置は、騒音、振動を低減できるため車両用の変速機に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明を適用する遊星歯車装置の構成図である。
【図２】一つの一体ピニオンとサンギヤ及びリングギヤとの噛み合いの関係を説明する図である。
【図３】複数の複合ピニオンとサンギヤおよびリングギヤの噛み合いの状態を説明する図である。
【図４】複合ピニオンに作用するねじり方向の起振力の低減効果を説明する図である。
【図５】サンギヤと各複合ピニオンの噛み合いにより発生する半径方向の力の関係を説明する図である。
【図６】各複合ピニオンとリングギヤの噛み合いにより発生する半径方向の力の関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  入力軸
２  サンギア
３  複合ピニオンギア
３ａ  大径ピニオン
３ｂ  小径ピニオン
４  ケース
５  リングギア
６  ピニオンシャフト
７  ニードルベアリング
８  キャリア
９  出力軸
【図２】
2005024062.tif 000003
【図３】
2005024062.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図１】
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