(57)【要約】【課題】従来よりも一層小形化、軽量化された遊星歯車式変速機を提供する。【解決手段】本発明の遊星歯車式変速機１は、例えばサンギヤ２１を入力要素及び内側の出力要素とし、リングギヤ２２を反力要素とし、プラネタリキャリア２３を外側の出力要素とする遊星歯車機構２と、出力軸６に軸方向移動可能に保持されるスリーブ３と、該サンギヤ２１に結合し、該遊星歯車機構２に接近した該スリーブ３に連結する内ピース４と、該プラネタリキャリア２３に結合し、該遊星歯車機構２から離隔した該スリーブ３に連結する外ピース５と、を備え、該スリーブ３は略円筒形状であって、該内ピース４のもつ第一の内スプライン４１と嵌合する第一の外スプライン３１を円筒内面にもつとともに、該外ピース５のもつ第二の外スプライン５１と嵌合する第二の内スプライン３２を円筒外面でかつ該第一の外スプライン３１よりも遊星歯車機構２に近い位置にもつ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心を共有するサンギヤとリングギヤとプラネタリキャリアの３要素をもち、該３要素のうち１つを入力軸に連結する入力要素とし、別の１つを反力要素とし、該反力要素以外の２つを出力要素とする遊星歯車機構と、
該遊星歯車機構と軸心を共有する出力軸に軸方向移動可能に保持されるスリーブと、
内側の該出力要素に結合し、該遊星歯車機構に接近した該スリーブに連結する内ピースと、
外側の該出力要素に結合し、該遊星歯車機構から離隔した該スリーブに連結する外ピースと、を備える遊星歯車式変速機であって、
該内ピースは第一の内スプラインをもち、
該外ピースは第二の外スプラインをもち、
該スリーブは略円筒形状であって、該第一の内スプラインと嵌合する第一の外スプラインを円筒内面にもつとともに、該第二の外スプラインと嵌合する第二の内スプラインを円筒外面でかつ該一の外スプラインよりも遊星歯車機構に近い位置にもつ、ことを特徴とする遊星歯車式変速機。
【請求項２】
前記スリーブは、前記内ピース及び前記出力軸とスプライン嵌合する共通外スプラインをもつ請求項１に記載の遊星歯車式変速機。
【請求項３】
前記サンギヤを前記入力要素及び前記内側の出力要素とし、前記リングギヤを前記反力要素とし、前記プラネタリキャリアを前記外側の出力要素とする請求項１または２に記載の遊星歯車式変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遊星歯車機構を用いた変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の変速機には、入力側と出力側とで軸心を共有してコンパクトに構成された遊星歯車式変速機が多用されている。例えば、特許文献１に開示されるフルタイム四輪駆動車用トランスファ装置では、２組の遊星歯車機構が用いられて、装置全長の短縮化が図られている。遊星歯車機構は通常、軸心を共有するサンギヤとリングギヤとプラネタリキャリアの３要素をもっている。そして、この３要素に入力要素、反力要素、出力要素の機能を割り振り、あるいは機能を切り替えて用い、さらには複数用いたり、他の歯車機構と組み合わせたりして変速機を構成することができ、応用範囲は広い。
【特許文献１】特開２００２−３２１５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、車両性能の向上には、各構成部品を軽量化し、車両全体の重量を低減することが非常に重要である。遊星歯車式変速機においては、各構成部品の大きさは伝達する回転動力の大きさに制約されているが、設計の見直しなどにより小形化、軽量化が進められてきている。しかしながら、強度上の安全率を低下させることなく、より一層の小形化、軽量化を図ることが強く要望されている。
【０００４】
本発明は上記背景に鑑みてなされたものであり、従来よりも一層小形化、軽量化された遊星歯車式変速機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の遊星歯車式変速機は、軸心を共有するサンギヤとリングギヤとプラネタリキャリアの３要素をもち、該３要素のうち１つを入力軸に連結する入力要素とし、別の１つを反力要素とし、該反力要素以外の２つを出力要素とする遊星歯車機構と、該遊星歯車機構と軸心を共有する出力軸に軸方向移動可能に保持されるスリーブと、内側の該出力要素に結合し、該遊星歯車機構に接近した該スリーブに連結する内ピースと、外側の該出力要素に結合し、該遊星歯車機構から離隔した該スリーブに連結する外ピースと、を備える遊星歯車式変速機であって、該内ピースは第一の内スプラインをもち、該外ピースは第二の外スプラインをもち、該スリーブは略円筒形状であって、該第一の内スプラインと嵌合する第一の外スプラインを円筒内面にもつとともに、該第二の外スプラインと嵌合する第二の内スプラインを円筒外面でかつ該第一の外スプラインよりも遊星歯車機構に近い位置にもつ、ことを特徴とする。
【０００６】
本発明は、スリーブが軸方向に移動して遊星歯車機構の出力要素を選択し連結することにより所定の変速比を達成する方式の変速機に関し、これを改良するものである。
【０００７】
遊星歯車機構には従来と同様の構成を用いることができる。したがって詳述は略すが、２つの出力要素は軸心を共有して同心配置になっている。
【０００８】
内ピースは、内側の出力要素に結合して一体に回転する部材である。内ピースの外周には、嵌合中心半径をＲ１とする第一の内スプラインを形成することができる。外ピースは、外側の出力要素に結合して一体に回転する部材である。外ピースの内周には、前記のＲ１よりも大きな嵌合中心半径Ｒ２をもつ第二の外スプラインを形成することができる。
【０００９】
スリーブは、例えばスプライン嵌合により出力軸に保持されており、軸方向には移動可能で、かつ回転方向には滑ることなく回転動力を伝達する部材である。スリーブは略円筒形状であって、円筒内面に嵌合中心半径をＲ１とする第一の外スプラインを形成することができる。また、スリーブの円筒外面には嵌合中心半径をＲ２とする第二の内スプラインを形成することができる。本発明では、第二の内スプラインを第一の外スプラインよりも、例えば寸法ＬＡだけ遊星歯車機構に近い位置に形成するようにしている。
【００１０】
そして、スリーブが遊星歯車機構に接近したときに、第一の内スプラインと第一の外スプラインとが嵌合するようになっている。このとき、回転動力は内側の出力要素から内ピースを経由し、スリーブから出力軸へと伝達される。また、スリーブが遊星歯車機構から離隔したときに、第二の外スプラインと第二の内スプラインとが嵌合するようになっている。このとき、回転動力は外側の出力要素から外ピースを経由し、スリーブから出力軸へと伝達される。なお、接近と離隔の間の中間位置で、スリーブは内ピースと外ピースとのいずれにも嵌合せず、回転動力を伝達しないようにすることもできる。
【００１１】
上述の態様に対し、従来は第一の外スプラインと第二の内スプラインとを、スリーブの軸方向の同一位置に形成していた。したがって、本発明では第二の内スプラインを寸法ＬＡだけ遊星歯車機構側に近づけたことになる。このため、外ピースの軸方向の長さを寸法ＬＡだけ短縮することができる。また、軸方向の長さが短くなると、径方向の肉厚を低減しても、機械的強度を維持することができる。以上のように、外ピースの軸方向の長さ及び径方向の肉厚を従来よりも低減することができ、変速機の小形化、軽量化に貢献できる。
【００１２】
前記スリーブは、前記内ピース及び前記出力軸とスプライン嵌合する共通外スプラインをもつようにしてもよい。スリーブを出力軸に軸方向移動可能に保持するためにスプライン嵌合を用いることができる。このとき、出力軸との嵌合中心半径を、前述の内ピースとの嵌合中心半径Ｒ１と同じにすることができる。さらに出力軸の内スプラインの形状を、内ピースの第一の内スプラインと同一に揃えることができる。したがって、スリーブ側は一つの共通外スプラインで、内ピースと出力軸の両者に嵌合することができる。これにより、構成部品のスプラインの加工が容易に、かつ効率的に行える。
【００１３】
また、前記サンギヤを前記入力要素及び前記内側の出力要素とし、前記リングギヤを前記反力要素とし、前記プラネタリキャリアを前記外側の出力要素としてもよい。この要素の割り振り方法は、遊星歯車機構の好ましい使用方法の一例である。詳細に説明すると、サンギヤを入力軸と連結することにより入力要素とし、加えて内ピースを一体に備えることにより内側の出力要素として兼用することができる。また、リングギヤを変速機ケースに拘束することにより反力要素とすることができる。さらに、プラネタリキャリアに外ピースを一体に備えることにより外側の出力要素とすることができる。
【００１４】
この態様では、スリーブと内ピースとが連結されたとき、回転動力は遊星歯車機構を経由せず、変速比１で直接出力軸に伝達される。スリーブと外ピースとが連結されたとき、回転動力は遊星歯車機構を経由して減速され、出力軸に伝達される。
【００１５】
なお、上述のように、本発明の遊星歯車式変速機は１入力要素２出力要素の簡単な構成で記載している。したがって、本発明を応用して、遊星歯車機構を複数適用し、あるいは他の歯車機構と組み合わせることにより、多くの変速段数をもつ変速機を構成することもできる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の遊星歯車式変速機は、遊星歯車機構の内側の出力要素に結合している内ピースと連結する第一の外スプラインをスリーブの円筒内面にもつとともに、外側の出力要素に結合している外ピースと連結する第二の内スプラインをスリーブの円筒外面でかつ第一の外スプラインよりも遊星歯車機構に近い位置にもつようにした。このため、外ピースの軸方向の長さ及び径方向の肉厚を従来よりも低減することができ、変速機の小形化、軽量化に貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を実施するための最良の形態を、図１〜図３を参考にしながら説明する。図１は、本発明の実施例の遊星歯車式変速機１を示す断面図であり、中心線ＣＬの片側のみが示されている。実施例の遊星歯車式変速機１は、遊星歯車機構２、スリーブ３、内ピース４、外ピース５、で構成されている。
【００１８】
遊星歯車機構２は、中心線ＣＬを共通の軸心として、中心側にサンギヤ２１を、周囲側にリングギヤ２２を備えている。サンギヤ２１とリングギヤ２２との間には数個のプラネタリギヤ２９が、両者に噛合するように配設されている。数個のプラネタリギヤ２９は、それぞれの中心をプラネタリキャリア２３によって回転自在に保持され、自転及び公転するようになっている。ここで、サンギヤ２１は左側の図略の入力軸に結合されるとともに、外周部右側に内ピース４が設けられ、入力要素と出力要素とを兼用している。リングギヤ２２は、図略の変速機ケースに拘束されて反力要素となっている。プラネタリキャリア２３の右側面には外ピース５が設けられて、出力要素となっている。
【００１９】
内ピース４は、サンギヤ２１の右側に突出した突部２７の外周に一体に設けられている。内ピース４の外周部分には、嵌合中心半径Ｒ１の第一の内スプライン４１が設けられている。外ピース５は、プラネタリキャリア２３の右側面に一体に設けられている。外ピース５は右方に向けて突設され、内周部右端には嵌合中心半径Ｒ２の第二の外スプライン５１が設けられている。なお、嵌合中心半径Ｒ１よりも嵌合中心半径Ｒ２を大としている。
【００２０】
スリーブ３は略円筒形状であり、出力軸６にスプライン嵌合している。スリーブ３の円筒内面右側には出力軸６に嵌合する軸用外スプライン３９が設けられ、円筒内面左端には、嵌合嵌合中心半径Ｒ１の第一の外スプライン３１が設けられている。スリーブ３の円筒外面左端は、内面よりも寸法ＬＡだけ左方に突出し、嵌合中心半径Ｒ２の第二の内スプライン３２が設けられている。図２はスリーブ３を示す拡大断面図であり、（Ａ）は実施例の形状、（Ｂ）は従来形状である。図２（Ｂ）に示されるように、従来は、第一の外スプライン３１と第二の内スプライン３２とを、円筒内面と外面で軸方向の同じ位置に設けていた。これに対して、（Ａ）の実施例では、第二の内スプライン３２を第一の外スプライン３１よりも寸法ＬＡだけ遊星歯車機構２に近い右側に設けている。
【００２１】
スリーブ３の円筒外面右側には、２組の突起３５が設けられ、その間に操作レバー３６が係合されている。操作レバー３６は図略のアクチュエータにより駆動され、スリーブ３を左右に操作できるようになっている。
【００２２】
次に、実施例の遊星歯車式変速機１の動作について説明する。操作レバー３６によりスリーブ３が左方に操作され遊星歯車機構２に接近すると、第一の外スプライン３１は内ピース４の第一の内スプライン４１に嵌合するようになっている。このとき、回転動力は入力軸からサンギヤ２１から内ピース４を経由し、スリーブ３から出力軸６へと、変速比１で直接伝達される。また、スリーブ３が右方に操作され遊星歯車機構２から離隔したとき、第二の内スプライン３２は外ピース５の第二の外スプライン５１に嵌合するようになっている。このとき、回転動力は入力軸からサンギヤ２１、プラネタリギヤ２９、プラネタリキャリア２３から外ピース５を経由し、スリーブ３から出力軸６へと、減速されて伝達される。
【００２３】
次に、実施例の遊星歯車式変速機１の効果について説明する。図３は従来の遊星歯車式変速機９を示す断面図であり、中心線ＣＬの片側のみが示されている。図１と図３とは、ともに外ピース５とスリーブ３とが嵌合している状態を示している。ここで、第一の外スプライン３１と第一の内スプライン４１との距離は、中間位置を確保する必要から、両図で一定になる。すると、第二の内スプライン５１の位置は、図１のほうが図３よりも寸法ＬＡだけ遊星歯車機構に近くなる。それゆえ、図１の実施例では外ピース５の軸方向長さＬ１を、従来の長さＬ０よりも寸法ＬＡだけ小さくすることができる。また、外ピース５の軸方向長さＬ１の短縮に伴い、径方向の肉厚を低減しても、機械的強度を維持することができる。
【００２４】
なお、短縮できる寸法ＬＡには制約があり、内ピース４とスリーブ３とを嵌合させるとき、スリーブ３が遊星歯車機構２に接触しないことが条件となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例の遊星歯車式変速機を示す断面図である。
【図２】スリーブを示す拡大断面図であり、（Ａ）は実施例の形状、（Ｂ）は従来形状である。
【図３】従来の遊星歯車式変速機を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１：遊星歯車式変速機
２：遊星歯車機構
２１：サンギヤ    ２２：リングギヤ    ２３：プラネタリキャリヤ
２９：プラネタリギヤ
３：スリーブ
３１：第一の外スプライン      ３２：第二の内スプライン
３５：突起                    ３６：操作レバー
４：内ピース      ４１：第一の内スプライン
５：外ピース      ５１：第二の外スプライン
６：出力軸
ＣＬ：共通の軸心
Ｌ０、Ｌ１：外ピースの軸方向長さ
ＬＡ：第一の外スプラインと第二の内スプラインとの軸方向変位寸法
Ｒ１、Ｒ２：嵌合中心半径（Ｒ１＜Ｒ２）
【図１】
2007255642.tif 000003
【図２】
2007255642.tif 000004
【図３】
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