JP6160440B2

JP6160440B2 - 遊星歯車装置

Info

Publication number: JP6160440B2
Application number: JP2013221040A
Authority: JP
Inventors: 康人石原
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2017-07-12
Anticipated expiration: 2033-10-24
Also published as: JP2015081670A

Description

本発明は、歯打音を抑制することができる遊星歯車装置に関するものである。

従来から特許文献１に示されるように、バックラッシュによる歯打音の発生を抑制するために、２枚のプラネタリギヤを重ねて設け、当該２枚のプラネタリギヤを巻回バネで回転方向に付勢させて、プラネタリギヤをシザースギヤとした遊星歯車装置が提案されている。このような遊星歯車装置では、一方のプラネタリギヤによってトルクの伝達が行われている。そして、他方のプラネタリギヤがリングギヤの内歯と当接することにより、２枚のプラネタリギヤが隙間無くリングギヤに当接し、２枚のプラネタリギヤのバックラッシュを防止して、プラネタリギヤの回転に伴う歯打音の発生を抑制している。

特開平２−１２９４３４号公報

しかしながら、特許文献１に示される遊星歯車装置では、一方のプラネタリギヤのみがトルク伝達をして、他方のプラネタリギヤはトルクを伝達しておらず、トルク伝達をしている一方のプラネタリギヤと当接するリングギヤの内歯のみにトルクが伝達される。つまり、内歯の歯幅の半分にしかトルク伝達されない。また、内歯はリングギヤの内側に形成されているので、内歯を形成するための切削が難しく、内歯を切削してからリングギヤの焼き入れを行う必要があり、焼き入れに伴う内歯の変形を考慮すると、焼き入れにより内歯の表面硬度を高くすることが難しい。このように、内歯の歯幅の半分しかトルク伝達されないこと、及び内歯の表面硬度を高くすることが困難であることから、リングギヤの内歯が偏摩耗してしまうおそれがあるという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、歯打音の発生を抑制するとともに、リングギヤの偏摩耗を抑制することができる遊星歯車装置を提供することを目的とする。

（請求項１）本発明に係る遊星歯車装置は、サンギヤと、前記サンギヤの外周側に設けられ、内周に内歯が形成されたリングギヤと、前記サンギヤ及び前記内歯と噛合する複数のプラネタリギヤと、複数の前記プラネタリギヤを回転可能に支持するキャリアと、を有し、前記複数のプラネタリギヤは、それぞれ同軸に対向して配置された第一プラネタリギヤと第二プラネタリギヤと、前記第一プラネタリギヤ及び前記第二プラネタリギヤがある方向に回転した場合に、前記第一プラネタリギヤがトルクを伝達し、前記第二プラネタリギヤが前記内歯と当接するように、前記第一プラネタリギヤ及び前記第二プラネタリギヤのうち１組以上の前記第一プラネタリギヤと前記第二プラネタリギヤを付勢する第一付勢部材と、前記第一プラネタリギヤ及び前記第二プラネタリギヤが前記ある方向に回転した場合に、前記第二プラネタリギヤがトルクを伝達し、前記第一プラネタリギヤが前記内歯と当接するように、前記第一付勢部材によって付勢されている以外の前記第一プラネタリギヤと前記第二プラネタリギヤを付勢する第二付勢部材と、から構成されたシザースギヤである。

このように、第一付勢部材によって付勢されている一組の第一プラネタリギヤと第二プラネタリギヤと、第二付勢部材によって付勢されている一組の第一プラネタリギヤと第二プラネタリギヤでは、トルクを伝達している側のプラネタリギヤが異なる。このため、第一プラネタリギヤと第二プラネタリギヤのうち一方のプラネタリギヤのみによってリングギヤにトルクが伝達されることが無く、リングギヤの偏摩耗が抑制される。

また、第一付勢部材及び第二付勢部材によって、第一プラネタリギヤと第二プラネタリギヤの歯がリングギヤの内歯に当接するので、リングギヤとプラネタリギヤとの間にバックラッシュが発生することなく、歯打音の発生が抑制される。

（請求項２）前記第一付勢部材、及び前記第二付勢部材の数は同数であることが好ましい。これにより、リングギヤにトルクを伝達している第一プラネタリギヤと第二プラネタリギヤの数が同数となり、リングギヤの偏摩耗が更に抑制される。

（請求項３）前記第一付勢部材と前記第二付勢部材は、交互に設けられていることが好ましい。これにより、第一付勢部材と第二付勢部材が不均衡に設けられることに起因して、第一プラネタリギヤ及び第二プラネタリギヤと噛合しているサンギヤがある特定の方向に傾いてしまうことが防止され、サンギヤが傾いてしまうことに起因する歯打音の発生が抑制される。

（請求項４）前記リングギヤは、前記内歯の位相がずらされた状態で、同軸に設けられた第一リングギヤ及び第二リングギヤとから構成され、前記第一プラネタリギヤは前記第一リングギヤの前記内歯と噛合し、前記第二プラネタリギヤは前記第二リングギヤの前記内歯と噛合することが好ましい。

これにより、第一リングギヤと第二リングギヤのそれぞれの内歯の位相差によって、これら内歯に噛合する第一プラネタリギヤと第二プラネタリギヤにも位相差が生じる。このため、第一プラネタリギヤと第二プラネタリギヤを、隙間無くサンギヤに当接させることができる。これにより、第一プラネタリギヤ及び第二プラネタリギヤとサンギヤとのバッシュクラッシュの発生を防止することにより、より一層歯打音の発生が抑制される。また、遊星歯車装置の回転方向を切り替えた際の位置決め精度がより向上する。

（請求項５）前記第一プラネタリギヤと前記第二プラネタリギヤの歯幅は同一であることが好ましい。これにより、第一プラネタリギヤと第二プラネタリギヤのそれぞれと噛合するリングギヤの噛合面に作用する応力が等しくなり、リングギヤの偏摩耗をより抑制することができる。

本実施形態の遊星歯車装置を模式的に表した模式図である。本実施形態の遊星歯車装置の断面図である。第一プラネタリギヤ、第二プラネタリギヤ、及びスプリングを表した斜視図である。開きバネで付勢されているプラネタリギヤの歯がリングギヤの内歯に当接している状態を示した説明図である。閉じバネで付勢されているプラネタリギヤの歯がリングギヤの内歯に当接している状態を示した説明図である。開きバネで付勢されているプラネタリギヤの歯の斜視図である。閉じバネで付勢されているプラネタリギヤの歯の斜視図である。第一リングギヤ、第一プラネタリギヤ、サンギヤの断面図である。第二リングギヤ、第二プラネタリギヤ、サンギヤの断面図である。

（遊星歯車装置の構造）
図１及び図２に示すように、本実施形態の遊星歯車装置１００は、主に、ハウジング１、サンギヤ２、複数の第一プラネタリギヤ１１、複数の第二プラネタリギヤ１２、開きバネ１３、閉じバネ１４、第一キャリア２１、第二キャリア２２、第一リングギヤ３１、第二リングギヤ３２とから構成されている。なお、図において、一点鎖線は、各ギヤのピッチ円を表している。なお、後で詳細に説明するが、複数の第一プラネタリギヤ１１、複数の第二プラネタリギヤ１２、開きバネ１３、及び閉じバネ１４とから、シザースギヤが構成されている。

第一リングギヤ３１及び第二リングギヤ３２は、それぞれ内周側に内歯３１ａ、３２ａが形成されている。第一リングギヤ３１及び第二リングギヤ３２は、それぞれの内歯３１ａ、３２ａの位相がずらされた状態で、互いに対向した状態で、ハウジング１に同軸に取り付けられている。図１に示すように、リングギヤ３１、３２は、サンギヤ２の外周側に設けられている。

第一キャリア２１は、第一ベアリング８１によってハウジング１の内周側に回転可能に取り付けられている。第二キャリア２２は、第一キャリア２１と対向して、第二ベアリング８２によってハウジング１の内周側に回転可能に取り付けられている。なお、第一キャリア２１又は第二キャリア２２は、図示しない出力部材に接続されている。

サンギヤ２には、シャフト７１が連結されている。シャフト７１は、第一キャリア２１に取り付けられた第三ベアリング８３及び第二キャリア２２に取り付けられた第四ベアリング８４によって、第一キャリア２１及び第二キャリア２２に回転可能に支持されている。このような構成によって、サンギヤ２がハウジング１に回転可能に取り付けられている。本実施形態では、シャフト７１は、モータ等の動力源に連結されている。

本実施形態では、第一プラネタリギヤ１１と第二プラネタリギヤ１２の歯幅寸法は、同一となっている。また、本実施形態では、第一プラネタリギヤ１１と第二プラネタリギヤ１２の数は、４つであり、偶数である。複数の第一プラネタリギヤ１１と複数の第二プラネタリギヤ１２は、互いに対向した状態で、サンギヤ２の外周側に同軸に設けられている。図３に示すように、第一プラネタリギヤ１１及び第二プラネタリギヤ１２の中心に、軸穴１１ａ、１２ａが貫通形成されている。これら軸穴１１ａ、１２ａに、プラネタリギヤ軸２３で保持されたニードルベアリング６５、６６が挿通している。プラネタリギヤ軸２３は第一キャリア２１及び第二キャリア２２に固定されている。このような構成によって、第一プラネタリギヤ１１及び第二プラネタリギヤ１２が、第一キャリア２１及び第二キャリア２２に回転可能に支持されている。

第一プラネタリギヤ１１は、サンギヤ２及び第一リングギヤ３１の内歯３１ａと噛合している。第二プラネタリギヤ１２は、サンギヤ２及び第二リングギヤ３２の内歯３２ａと噛合している。図２に示すように、第一プラネタリギヤ１１の第二プラネタリギヤ１２との対向面には、スプリング収納部１１ｂが凹陥形成されている。図２や図３に示すように、第二プラネタリギヤ１２の第一プラネタリギヤ１１との対向面には、スプリング収納部１２ｂが凹陥形成されている。

図２や図３に示すように、スプリング収納部１１ｂ、１２ｂには、挿入穴１１ｃ、１２ｃが形成されている。図３に示すように、本実施形態では、開きバネ１３や閉じバネ１４は、巻回バネである。開きバネ１３や閉じバネ１４の両端には、バネの形成方向と直交する方向に延出する挿入部１３ａ、１４ａ、１３ｂ、１４ｂが形成されている。

本実施形態では、開きバネ１３と閉じバネ１４の数は、それぞれ２つであり、同数である。開きバネ１３は、圧縮された状態で、挿入部１３ａ、１３ｂがそれぞれ第一プラネタリギヤ１１の挿入穴１１ｃと第二プラネタリギヤ１２の挿入穴１２ｃに挿入されて、スプリング収納部１１ｂ、１２ｂ内に収納されている。閉じバネ１４は、開かれた状態で、挿入部１４ａ、１４ｂがそれぞれ第一プラネタリギヤ１１の挿入穴１１ｃと第二プラネタリギヤ１２の挿入穴１２ｃに挿入されて、スプリング収納部１１ｂ、１２ｂ内に収納されている。開きバネ１３は、全ての第一プラネタリギヤ１１と第二プラネタリギヤ１２のうち、２組（１組以上）の第一プラネタリギヤ１１と第二プラネタリギヤ１２を開く方向に付勢している。閉じバネ１４は、開きバネ１３によって付勢されている以外の第一プラネタリギヤ１１と第二プラネタリギヤ１２を、開く方向と反対側の閉じる方向に付勢している。本実施形態では、図１に示すように、開きバネ１３と閉じバネ１４は、プラネタリギヤ１１、１２の配置方向に関して（周方向に）交互に設けられている。

（本実施形態の効果）
以上の説明から明らかなように、複数の第一プラネタリギヤ１１、複数の第二プラネタリギヤ１２、開きバネ１３、及び閉じバネ１４とから、シザースギヤが構成されている。つまり、図４Ａに示すように、開きバネ１３（第二付勢部材）は、第一プラネタリギヤ１１と第二プラネタリギヤ１２を開く方向に付勢する。これにより、第一プラネタリギヤ１１と第二プラネタリギヤ１２の歯１１ｄ、１２ｄが、内歯３１ａ、３２ａを開けるように、内歯３１ａ、３２ａに当接する。また、図４Ｂに示すように、閉じバネ１４（第一付勢部材）は、第一プラネタリギヤ１１と第二プラネタリギヤ１２を閉じる方向に付勢する。これにより、第一プラネタリギヤ１１と第二プラネタリギヤ１２の歯１１ｄ、１２ｄが、いずれかの内歯３１ａ、３２ａを挟んで、いずれかの内歯３１ａ、３２ａに当接する。このため、第一プラネタリギヤ１１と第二プラネタリギヤ１２の歯１１ｄ、１２ｄが、第一リングギヤ３１と第二リングギヤ３２の内歯３１ａ、３２ａに隙間無く当接しているので、リングギヤ３１、３２とプラネタリギヤ１１、１２との間にバックラッシュが発生することなく、歯打音の発生が抑制される。また、リングギヤ３１、３２とプラネタリギヤ１１、１２との間にバックラッシュが発生しないので、サンギヤ２の回転方向を切り替えた際において、ハンチングの発生が防止され、キャリア２１、２２の位置決め精度が向上する。

図５Ａに示すように、プラネタリギヤ１１、１２がある回転方向に回転した場合には、開きバネ１３によって付勢されている一組のプラネタリギヤ１１、１２のうち、第二プラネタリギヤ１２は、第二リングギヤ３２の内歯３２ａに当接してトルクを伝達するギヤとなり、第一プラネタリギヤ１１は、トルクを伝達しないが第一リングギヤ３１の内歯３１ａと当接する。

一方で、図５Ｂに示すように、プラネタリギヤ１１、１２がある回転方向に回転した場合には、閉じバネ１４によって付勢されている一組のプラネタリギヤ１１、１２のうち、第一プラネタリギヤ１１は、第一リングギヤ３１の内歯３１ａに当接してトルクを伝達するギヤとなり、第二プラネタリギヤ１２は、トルクを伝達しないが第二リングギヤ３２の内歯３２ａと当接する。

このように、開きバネ１３によって付勢されている一組の第一プラネタリギヤ１１と第二プラネタリギヤ１２と、閉じバネ１４によって付勢されている一組の第一プラネタリギヤ１１と第二プラネタリギヤ１２では、トルクを伝達している側のプラネタリギヤ１１、１２が異なり、第一プラネタリギヤ１１と第二プラネタリギヤ１２のいずれかのみによってリングギヤ３１、３２にトルクが伝達されることが無く、第一プラネタリギヤ１１と第二プラネタリギヤ１２の両方によってリングギヤ３１、３２にトルクが伝達される。このため、第一プラネタリギヤ１１と第二プラネタリギヤ１２の一方のみが、これと噛合する第一リングギヤ３１及び第二リングギヤ３２のいずれか一方の内歯３１ａ、３２ａのみと噛合することが無いので、第一リングギヤ３１や第二リングギヤ３２の偏摩耗が抑制される。

なお、プラネタリギヤ１１、１２が、図５に示す回転方向と逆方向に回転した場合には、開きバネ１３によって、第一プラネタリギヤ１１がトルクを伝達するギヤとなり、第二プラネタリギヤ１２は、トルクを伝達しないが、第二リングギヤ３２の内歯３２ａと当接する。そして、閉じバネ１４によって、第二プラネタリギヤ１２がトルクを伝達するギヤとなり、第一プラネタリギヤ１１は、トルクを伝達しないが、第一リングギヤ３１の内歯３１ａと当接する。

また、開きバネ１３、及び閉じバネ１４の数は同数である。これにより、リングギヤ３１、３２にトルクと伝達している第一プラネタリギヤ１１と第二プラネタリギヤ１２の数が同数となり、リングギヤ３１、３２の偏摩耗が更に抑制される。

図１に示すように、開きバネ１３と閉じバネ１４は、プラネタリギヤ１１、１２の配置方向に関して交互に設けられている。これにより、開きバネ１３や閉じバネ１４の付勢力によりプラネタリギヤ１１、１２がこれらの回転軸に対して傾く力がバランスして相殺される。このため、開きバネ１３と閉じバネ１４の付勢力によるプラネタリギヤ１１、１２の回転軸に対する傾きが防止され、サンギヤ２の回転軸に対する傾きが防止され、サンギヤ２の傾きに起因する歯打音の発生が抑制される。

第一リングギヤ３１と第二リングギヤ３２は、それぞれの内歯３１ａ、３２ａの位相がずらされた状態で重ね合わされて設けられている。これにより、図６に示すように、内歯３１ａ、３２ａ位相差によって、これら内歯３１ａ、３２ａに噛合するプラネタリギヤ１１、１２にも位相差が生じる。これにより、図６に示すように、第一プラネタリギヤ１１と第二プラネタリギヤ１２の歯１１ｄ、１２ｄを、隙間無くサンギヤ２の歯２ａに当接させることができる。これにより、第一プラネタリギヤ１１及び第二プラネタリギヤ１２とサンギヤ２とのバッシュクラッシュの発生を防止することにより、より一層歯打音の発生を抑制することができる。また、第一プラネタリギヤ１１及び第二プラネタリギヤ１２とサンギヤ２とのバッシュクラッシュの発生を防止することができるので、サンギヤ２の回転方向を切り替えた際のキャリア２１、２２の位置決め精度をより向上させることができる。

また、第一プラネタリギヤ１１と第二プラネタリギヤ１２の歯幅は同一である。これにより、第一プラネタリギヤと第二プラネタリギヤのそれぞれと噛合するリングギヤ３１、３２の噛合面（トルク伝達面）に作用する応力が等しくなり、リングギヤ３１、３２の偏摩耗をより抑制することができる。

（別の実施形態）
以上説明した実施形態では、リングギヤは、第一リングギヤ３１と第二リングギヤ３２とから構成されている。しかし、単一のリングギヤが第一プラネタリギヤ１１及び第二プラネタリギヤ１２と噛合する実施形態であっても差し支え無い。

以上説明した実施形態では、第一プラネタリギヤ１１と第二プラネタリギヤ１２は４つ設けられ、偶数である。しかし、第一プラネタリギヤ１１と第二プラネタリギヤ１２の数はこれに限定されず、２以上であれば差し支え無く、また奇数であっても差し支え無い。

以上説明した実施形態では、サンギヤ２からトルクが入力され、キャリア２１、２２からトルクが出力される。しかし、トルクの入出力はこれに限定されず、例えば、キャリア２１、２２からトルクが入力され、サンギヤ２やリングギヤ３１、３２からトルクが出力される実施形態、リングギヤ３１、３２からトルクが入力され、キャリア２１、２２やサンギヤ２からトルクが出力される実施形態であっても差し支え無い。

第一プラネタリギヤ１１と第二プラネタリギヤ１２を開く方向又は閉じる方向に付勢する部材は、図３に示す開きバネ１３や閉じバネ１４に限定されず、例えばゴム等の弾性体であっても差し支え無い。

２…サンギヤ、１１…第一プラネタリギヤ（シザースギヤ）、１２…第二プラネタリギヤ（シザースギヤ）、１３…開きバネ（第二付勢部材）、１４…閉じバネ（第一付勢部材）、２１…第一キャリア（キャリア）、２２…第二キャリア（キャリア）、３１…第一リングギヤ、３２…第二リングギヤ

Claims

サンギヤと、
前記サンギヤの外周側に設けられ、内周に内歯が形成されたリングギヤと、
前記サンギヤ及び前記内歯と噛合する複数のプラネタリギヤと、
複数の前記プラネタリギヤを回転可能に支持するキャリアと、を有し、
前記複数のプラネタリギヤは、
それぞれ同軸に対向して配置された第一プラネタリギヤと第二プラネタリギヤと、
前記第一プラネタリギヤ及び前記第二プラネタリギヤがある方向に回転した場合に、前記第一プラネタリギヤがトルクを伝達し、前記第二プラネタリギヤが前記内歯と当接するように、前記第一プラネタリギヤ及び前記第二プラネタリギヤのうち１組以上の前記第一プラネタリギヤと前記第二プラネタリギヤを付勢する第一付勢部材と、
前記第一プラネタリギヤ及び前記第二プラネタリギヤが前記ある方向に回転した場合に、前記第二プラネタリギヤがトルクを伝達し、前記第一プラネタリギヤが前記内歯と当接するように、前記第一付勢部材によって付勢されている以外の前記第一プラネタリギヤと前記第二プラネタリギヤを付勢する第二付勢部材と、から構成されたシザースギヤである遊星歯車装置。
前記第一付勢部材、及び前記第二付勢部材の数は同数である請求項１に記載の遊星歯車装置。
前記第一付勢部材と前記第二付勢部材は、交互に設けられている請求項２に記載の遊星歯車装置。
前記リングギヤは、前記内歯の位相がずらされた状態で、同軸に設けられた第一リングギヤ及び第二リングギヤとから構成され、
前記第一プラネタリギヤは前記第一リングギヤの前記内歯と噛合し、
前記第二プラネタリギヤは前記第二リングギヤの前記内歯と噛合する請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の遊星歯車装置。
前記第一プラネタリギヤと前記第二プラネタリギヤの歯幅は同一である請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の遊星歯車装置。