JP2018189119A - 歯車伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】体格の大型化を抑制しつつ、より大きな減速比または増速比を得ることが可能な歯車伝動装置を提供する。【解決手段】入力軸２と、出力軸３と、遊星歯車機構４とを備え、入力軸２と出力軸３との間で回転数を減速してトルクを伝達する歯車伝動装置１において、リングギヤ８の外周部に外歯ギヤ１１を形成し、サンギヤ７と一体に回転するセンターギヤ１５と、センターギヤ１５およびサンギヤ７と一体に回転するサンギヤ軸１２と、キャリア９と一体に回転するキャリア軸１３と、外歯ギヤ１１に噛み合う第１ピニオン１８と、第１ピニオン１８と一体に回転する第２ピニオン１９と、第１ピニオン１８および第２ピニオン１９と一体に回転するピニオン軸２０と、センターギヤ１５および第２ピニオン１９の両方に噛み合うカウンタギヤ１６とを設け、少なくともサンギヤ軸１２またはピニオン軸２０を入力軸２とし、キャリア軸１３を出力軸３とする。【選択図】図１

Description

この発明は、遊星歯車機構を用いて動力を伝達する歯車伝動装置に関するものである。

従来、遊星歯車機構を用いて減速または増速を行う歯車伝動装置が知られている。さらに、高減速比または高増速比を得るために、複数の遊星歯車機構を組み合わせた複合遊星歯車機構も知られている。そのような遊星歯車機構を用いた歯車伝動装置の一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された歯車伝動装置は、高減速機構として、第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構との二組の遊星歯車機構を組み合わせた複合遊星歯車機構から構成されている。第１遊星歯車機構は、互いに差動回転する三つの回転要素として、第１サンギヤ、第１リングギヤ、および、第１キャリアを有している。同様に、第２遊星歯車機構は、互いに差動回転する三つの回転要素として、第２サンギヤ、第２リングギヤ、および、第２キャリアを有している。第１サンギヤと第２サンギヤとが、同一の回転軸線上で連結されている。第１リングギヤと第２リングギヤとが、共用されて一体化されている。第２キャリアは、静止フレームに回転不可能に固定されている。そして、第２サンギヤおよび第１サンギヤが入力軸となり、第１キャリアが出力軸となるように構成されている。

また、この特許文献１には、回転が止められた第２キャリアによって保持される複数のプラネタリギヤを非軸対象に配置することにより、歯数選択の自由度をプラネタリギヤの個数（Ｎ_ｐ）倍に拡大することが記載されている。歯数選択の自由度がＮ_ｐ倍になることにより、従来の構成と比較してＮ_ｐ倍の高減速比を得ることが可能になる、とされている。

特開２００８−２７５１１２号公報

上記の特許文献１に記載された歯車伝動装置は、複合遊星歯車機構を用いることにより、単体の遊星歯車機構による減速機構と比較して、大きな減速比を得ることができる。また、特許文献１の記載によれば、プラネタリギヤの個数を増やすことによって減速比を大きくすることができる。しかしながら、特許文献１に記載された歯車伝動装置のように、共通のリングギヤによって二組の遊星歯車機構を連結した複合遊星歯車機構では、プラネタリギヤの個数は、内歯歯車であるリングギヤの歯数や内径によって制約を受ける。そのため、特許文献１に記載された歯車伝動装置では、装置の小型化や軽量化を考慮すれば、リングギヤの歯数および内径によってプラネタリギヤの個数が制限されてしまう。その結果、減速比を大きくすることも制限されてしまう。

この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、体格の大型化を抑制しつつ、より大きな減速比または増速比を得ることが可能な歯車伝動装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、入力軸と、出力軸と、互いに差動回転する三つの回転要素として、サンギヤ、リングギヤ、および、キャリアを有する遊星歯車機構とを備え、前記入力軸と前記出力軸との間で回転数を減速または増速するとともに、前記入力軸に入力されるトルクを前記出力軸に伝達する歯車伝動装置において、前記リングギヤの外周部に外歯ギヤが形成されており、前記サンギヤと同一の回転軸線上に配置され、前記サンギヤと一体に回転するセンターギヤと、前記センターギヤおよび前記サンギヤと一体に回転するサンギヤ軸と、前記キャリアと一体に回転するキャリア軸と、前記外歯ギヤに噛み合う第１ピニオンと、前記第１ピニオンと同一の回転軸線上に配置され、前記第１ピニオンと一体に回転する第２ピニオンと、前記第１ピニオンおよび前記第２ピニオンと一体に回転するピニオン軸と、前記センターギヤと前記第２ピニオンとの間に配置され、前記センターギヤおよび前記第２ピニオンの両方に噛み合うカウンタギヤとを備えていることを特徴とするものである。

また、この発明は、前記サンギヤ軸、前記ピニオン軸、または、前記カウンタギヤ軸の少なくともいずれかを、前記入力軸または前記出力軸のいずれか一方とし、前記キャリア軸を、前記入力軸または前記出力軸のいずれか他方とすることを特徴としている。

また、この発明は、前記サンギヤ軸を前記入力軸とし、前記キャリア軸を前記出力軸とすることを特徴としている。

また、この発明は、前記ピニオン軸を前記入力軸とし、前記キャリア軸を前記出力軸とすることを特徴としている。

また、この発明は、複数の前記入力軸を備え、前記サンギヤ軸および前記ピニオン軸を、それぞれ、前記入力軸とし、前記キャリア軸を前記出力軸とすることを特徴としている。

また、この発明は、複数の前記入力軸と、複数の前記第１ピニオンと、複数の前記第２ピニオンと、複数の前記ピニオン軸とを備え、少なくとも二つの前記ピニオン軸を、それぞれ、前記入力軸とすることを特徴としている。

また、この発明は、前記サンギヤ軸および少なくとも二つの前記ピニオン軸を、それぞれ、前記入力軸とすることを特徴としている。

また、この発明は、複数の前記入力軸を備え、少なくとも一つの前記ピニオン軸の両端を、それぞれ、前記入力軸とすることを特徴としている。

また、この発明は、前記カウンタギヤ軸を前記入力軸とし、前記キャリア軸を前記出力軸とすることを特徴としている。

また、この発明は、複数の前記入力軸と、複数の前記カウンタギヤと、複数の前記カウンタギヤ軸とを備え、少なくとも二つの前記カウンタギヤ軸を、それぞれ、前記入力軸とすることを特徴としている。

また、この発明は、駆動トルクを発生する駆動用アクチュエータと、制動トルクを発生する制動用アクチュエータとを備え、複数の前記入力軸のうちの第１入力軸に、前記駆動用アクチュエータが組み付けられ、複数の前記入力軸のうちの第２入力軸に、前記制動用アクチュエータが組み付けられていることを特徴としている。

また、この発明は、前記出力軸と同じ方向に突出する前記ピニオン軸を前記入力軸とすることを特徴としている。

また、この発明は、複数の前記入力軸と、複数の前記第１ピニオンと、複数の前記第２ピニオンと、複数の前記ピニオン軸とを備え、前記出力軸と同じ方向に突出する少なくとも二つの前記ピニオン軸を、それぞれ、前記入力軸とすることを特徴としている。

また、この発明は、駆動トルクを発生する駆動用アクチュエータと、制動トルクを発生する制動用アクチュエータとを備え、複数の前記入力軸のうちの第１入力軸に、前記駆動用アクチュエータが組み付けられ、複数の前記入力軸のうちの第２入力軸に、前記制動用アクチュエータが組み付けられていることを特徴としている。

また、この発明は、前記キャリア軸を前記入力軸とし、前記サンギヤ軸、前記ピニオン軸、または、前記カウンタギヤ軸の少なくともいずれかを前記出力軸とすることを特徴としている。

そして、この発明は、前記キャリア軸を前記入力軸とし、前記サンギヤ軸を前記出力軸とすることを特徴としている。

この発明の歯車伝動装置では、遊星歯車機構のリングギヤの外周部に外歯ギヤが形成される。そして、外歯ギヤに第１ピニオンが噛み合うことにより、第１ピニオンと一体に回転する第２ピニオン、および、第２ピニオンと噛み合うカウンタギヤを介して、リングギヤとセンターギヤとの間でトルクが伝達する。センターギヤは、サンギヤ軸を介して遊星歯車機構のサンギヤに連結し、サンギヤと一体に回転する。したがって、遊星歯車機構のキャリアまたはサンギヤのいずれかにトルクが入力されると、センターギヤから、カウンタギヤ、第２ピニオン、および、第１ピニオンを介して、リングギヤにトルクが伝達される。その際、第１ピニオンは、センターギヤおよびサンギヤと同じ回転方向に回転する。その結果、リングギヤが、サンギヤおよびキャリアと逆の回転方向に回転する。そのため、例えばリングギヤの回転を止めてサンギヤとキャリアとの間で減速または増速を行う遊星歯車機構と比較して、リングギヤを逆回転させる分、減速比または増速比を大きくすることができる。したがって、この発明の歯車伝動装置によれば、例えば従来の複合遊星歯車機構と比較して、特段の大型化を招くことなく、サンギヤとキャリアとの間の減速比または増速比を大幅に増大することができる。すなわち、従来と比較して大幅に高い減速比を得ることが可能な高減速機能を持った高減速機構、または、従来と比較して大幅に高い増速比を得ることが可能な高増速機能を持った高増速機構を構成することができる。

さらに、この発明の歯車伝動装置では、リングギヤの外周部に設けた外歯ギヤによって遊星歯車機構と入力軸または出力軸との間で動力伝達するため、リングギヤの内歯によって動力伝達する構成と比較して、遊星歯車機構のプラネタリギヤの個数や歯数による制約が緩和される。もしくは、そのような制約を受けない。そのため、減速比または増速比を設定する自由度が大幅に高くなり、より大きな減速比または増速比を得ることができる。

また、この発明の歯車伝動装置によれば、サンギヤ軸が入力軸として機能し、サンギヤ軸にトルクが入力される。また、キャリア軸が出力軸として機能し、キャリア軸にトルクが伝達される。そのため、入力軸の回転数に対して出力軸の回転数を減速するとともに、入力軸と出力軸との間の減速比を一層大きくする高減速機能を持った高減速機構を構成することができる。また、入力軸と出力軸とが同一の回転軸線上に配置されるため、直線的な動力伝達系統を持った車両や産業機械などに対して、この発明の歯車伝動装置を容易に適用することができる。

また、この発明の歯車伝動装置によれば、第１ピニオンと第２ピニオンとを連結させて、それら第１ピニオンおよび第２ピニオンと一体に回転するピニオン軸が入力軸として機能し、ピニオン軸にトルクが入力される。したがって、入力軸の回転軸線と、キャリア軸すなわち出力軸の回転軸線とを、径方向で異ならせることができる。すなわち、歯車伝動装置の入力軸と出力軸とを、偏心させて配置することができる。そのため、多様な動力伝達系統に対してこの発明の歯車伝動装置を適用する際の自由度を高めることができる。

また、この発明の歯車伝動装置によれば、サンギヤ軸およびピニオン軸がそれぞれ入力軸として機能し、それらサンギヤ軸およびピニオン軸にそれぞれトルクが入力される。そのため、トルクの入力位置が異なる二本の入力軸を備えた高減速機構を構成することができる。したがって、多様な動力伝達系統に対してこの発明の歯車伝動装置を適用する際の自由度を高めることができる。

また、この発明の歯車伝動装置によれば、第１ピニオンおよび第２ピニオンならびにピニオン軸の組が複数設けられる。そして、複数のピニオン軸がそれぞれ入力軸として機能し、それら複数のピニオン軸にそれぞれトルクが入力される。そのため、トルクの入力位置が異なる複数の入力軸を備えた高減速機構を構成することができる。したがって、多様な動力伝達系統に対してこの発明の歯車伝動装置を適用する際の自由度を高めることができる。

また、この発明の歯車伝動装置によれば、第１ピニオンおよび第２ピニオンならびにピニオン軸の組が複数設けられる。そして、サンギヤ軸および複数のピニオン軸がそれぞれ入力軸として機能し、それらサンギヤ軸および複数のピニオン軸にそれぞれトルクが入力される。そのため、トルクの入力位置が異なる複数の入力軸を備えた高減速機構を構成することができる。したがって、多様な動力伝達系統に対してこの発明の歯車伝動装置を適用する際の自由度を高めることができる。

また、この発明の歯車伝動装置によれば、ピニオン軸の両端がそれぞれ入力軸として機能し、それらピニオン軸の両端にそれぞれトルクが入力される。そのため、トルクの入力位置、および、軸の突出方向が異なる複数の入力軸を備えた高減速機能を構成することができる。例えば、所定のピニオン軸に対する一方の入力軸に、通常の制動用アクチュエータを組み付け、他方の入力軸に、制動力を保持することが可能な制動用アクチュエータを組み付けることにより、パーキングブレーキ機能を有する制動装置を容易に構成することができる。

また、この発明の歯車伝動装置によれば、カウンタギヤと一体に回転するカウンタギヤ軸が入力軸として機能し、カウンタギヤ軸にトルクが入力される。したがって、入力軸の回転軸線と、キャリア軸すなわち出力軸の回転軸線とを、径方向で異ならせることができる。すなわち、歯車伝動装置の入力軸と出力軸とを、偏心させて配置することができる。そのため、多様な動力伝達系統に対してこの発明の歯車伝動装置を適用する際の自由度を高めることができる。

また、この発明の歯車伝動装置によれば、カウンタギヤおよびカウンタギヤ軸がそれぞれ複数設けられる。そして、複数のカウンタギヤ軸がそれぞれ入力軸として機能し、それら複数のカウンタギヤ軸にそれぞれトルクが入力される。そのため、トルクの入力位置が異なる複数の入力軸を備えた高減速機構を構成することができる。したがって、多様な動力伝達系統に対してこの発明の歯車伝動装置を適用する際の自由度を高めることができる。

また、この発明の歯車伝動装置によれば、上記のように複数の入力軸を備える場合に、複数の入力軸のうちの第１入力軸に、例えばモータなどの駆動用アクチュエータが組み付けられ、駆動用アクチュエータが発生する駆動トルクが第１入力軸に付与される。また、複数の入力軸のうちの第２入力軸に、例えば回生制動用のモータや電磁ブレーキなどの制動用アクチュエータが組み付けられ、制動用アクチュエータが発生する制動トルクが第２入力軸に付与される。そのため、この発明の歯車伝動装置を用いて、制動機能付きの駆動ユニットを容易に構成することができる。

また、この発明の歯車伝動装置によれば、ピニオン軸の一端であって、出力軸の突出方向と同じ側の端部が入力軸として機能し、そのピニオン軸にトルクが入力される。そのため、突出方向が等しい入力軸および出力軸を備えた高減速機構を構成することができる。例えば、入力軸にモータを組み付け、出力軸に駆動軸を組み付けることにより、車両のホイールの内側にモータおよび駆動軸を組み込んだインホイールモータを容易に構成することができる。あるいは、上記のようにモータを組み付けた二つの歯車伝動装置を、入力軸および出力軸と反対側の背面同士を対向させて配置することにより、二基のモータを備えた駆動ユニットを容易に構成することができる。

また、この発明の歯車伝動装置によれば、第１ピニオンおよび第２ピニオンならびにピニオン軸の組が複数設けられる。そして、複数のピニオン軸の一端であって、出力軸の突出方向と同じ側の端部がそれぞれ入力軸として機能し、それら複数のピニオン軸にそれぞれトルクが入力される。そのため、いずれも突出方向が等しい複数の入力軸および出力軸を備えた高減速機構を構成することができる。例えば、複数の入力軸にモータおよびブレーキを組み付け、出力軸に駆動軸を組み付けることにより、車両のホイールの内部にモータおよび駆動軸ならびにブレーキを組み込んだインホイールモータを容易に構成することができる。あるいは、上記のようにモータおよびブレーキを組み付けた二つの歯車伝動装置を、入力軸および出力軸と反対側の背面同士を対向させて配置することにより、二基のモータを備え、制動機能付きの駆動ユニットを容易に構成することができる。

また、この発明の歯車伝動装置によれば、上記のように複数の入力軸を備える場合に、複数の入力軸のうちの第１入力軸に、例えばモータなどの駆動用アクチュエータが組み付けられ、駆動用アクチュエータが発生する駆動トルクが第１入力軸に付与される。また、複数の入力軸のうちの第２入力軸に、例えば回生制動用のモータや電磁ブレーキなどの制動用アクチュエータが組み付けられ、制動用アクチュエータが発生する制動トルクが第２入力軸に付与される。したがって、この発明の歯車伝動装置を用いて、制動機能付きの駆動ユニットを構成することができる。

また、この発明の歯車伝動装置によれば、キャリア軸が入力軸として機能し、キャリア軸にトルクが入力される。また、サンギヤ軸、ピニオン軸、または、カウンタギヤ軸の少なくともいずれかが出力軸として機能し、出力軸にトルクが伝達される。そのため、入力軸の回転数に対して出力軸の回転数を増速するとともに、入力軸と出力軸との間の増速比を一層大きくする高増速機能を持った高増速機構を構成することができる。

そして、この発明の歯車伝動装置によれば、キャリア軸が入力軸として機能し、キャリア軸にトルクが入力される。また、サンギヤ軸が出力軸として機能し、サンギヤ軸にトルクが伝達される。そのため、入力軸の回転数に対して出力軸の回転数を増速するとともに、入力軸と出力軸との間の増速比を一層大きくする高増速機能を持った高増速機構を構成することができる。例えば、発電機の駆動系統に、動力源の増速機構としてこの発明の歯車伝動装置を適用することにより、発電効率を向上させることができる。また、入力軸と出力軸とが同一の回転軸線上に配置されるため、直線的な動力伝達系統に対して、この発明の歯車伝動装置を容易に適用することができる。

この発明の歯車伝動装置の一例（第１実施例）を説明するための図である。 図１に示す歯車伝動装置の具体的な構成を示す断面図である。 この発明の歯車伝動装置で用いられる遊星歯車機構の共線図であって、この発明の歯車伝動装置における高減速機能を説明するための図である。 この発明の歯車伝動装置の他の例（第２実施例）を説明するための図である。 図４に示す歯車伝動装置の具体的な構成を示す断面図である。 この発明の歯車伝動装置の他の例（第３実施例）を説明するための図である。 この発明の歯車伝動装置の他の例（第４実施例）を説明するための図である。 この発明の歯車伝動装置の他の例（第５実施例）を説明するための図である。 この発明の歯車伝動装置の他の例（第６実施例）を説明するための図である。 この発明の歯車伝動装置の他の例（第７実施例）を説明するための図である。 この発明の歯車伝動装置の他の例（第８実施例）を説明するための図である。 この発明の歯車伝動装置の他の例（第９実施例）を説明するための図である。 この発明の歯車伝動装置の他の例（第１０実施例）を説明するための図である。 この発明の歯車伝動装置の他の例（第１１実施例）を説明するための図である。 この発明の歯車伝動装置の他の例（第１２実施例）を説明するための図である。 この発明の歯車伝動装置の他の例（第１３実施例）を説明するための図である。 この発明の歯車伝動装置の他の例（第１４実施例）を説明するための図である。 この発明の歯車伝動装置の他の例（第１５実施例）を説明するための図である。 この発明の歯車伝動装置の他の例（第１６実施例）を説明するための図である。 この発明の歯車伝動装置の他の例（第１７実施例）を説明するための図である。 この発明の歯車伝動装置の他の例（第１８実施例）を説明するための図である。 この発明の歯車伝動装置の他の例（第１９実施例）を説明するための図である。 この発明の歯車伝動装置で用いられる遊星歯車機構の共線図であって、この発明の歯車伝動装置における高増速機能を説明するための図である。

この発明を適用した歯車伝動装置の概要を図１に示してある。この発明の実施形態における歯車伝動装置１は、代表的に、入力軸２、出力軸３、および、遊星歯車機構４を備えている。さらに、入力軸２または出力軸３に接続するカウンタギヤセット５、および、遊星歯車機構４とカウンタギヤセット５との間でトルクを伝達する外接ギヤセット６を備えている。そして、この歯車伝動装置１は、入力軸２と出力軸３との間で回転数を減速または増速するとともに、入力軸２に入力されるトルクを出力軸３に伝達する。すなわち、歯車伝動装置１は、減速機構または増速機構として構成されている。

遊星歯車機構４は、互いに差動回転する三つの回転要素として、サンギヤ７、リングギヤ８、および、キャリア９を有している。また、キャリア９によって保持され、サンギヤ７およびリングギヤ８の両方に噛み合うプラネタリギヤ１０を有している。すなわち、図１には、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成された遊星歯車機構４の例を示してある。そして、この歯車伝動装置１におけるリングギヤ８の外周部には、後述の外接ギヤセット６の第１ピニオン１８と噛み合う外歯ギヤ１１が形成されている。

上記の遊星歯車機構４は、サンギヤ軸１２、および、キャリア軸１３により、歯車伝動装置１のケース１４に支持されている。サンギヤ軸１２は、サンギヤ７の回転軸であって、サンギヤ７および後述のセンターギヤ１５と一体に回転する。キャリア軸１３は、キャリア９の回転軸であって、キャリア９と一体に回転する。サンギヤ軸１２とキャリア軸１３とは、同一の回転軸線上で相対回転可能に配置されている。図１に示す例では、サンギヤ軸１２に入力軸２が連結されている。もしくは、サンギヤ軸１２が入力軸２として機能する。すなわち、実質的に、サンギヤ軸１２に入力軸２が連結されている。また、キャリア軸１３に出力軸３が連結されている。もしくは、キャリア軸１３が出力軸３として機能する。すなわち、実質的に、キャリア軸１３に出力軸３が連結されている。したがって、この図１に示す歯車伝動装置１では、入力軸２と出力軸３とが同一の回転軸線上に配置されている。

なお、図１では、遊星歯車機構４がシングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成された例を示しているが、この発明の実施形態における遊星歯車機構４は、ダブルピニオン型の遊星歯車機構によって構成することもできる。

カウンタギヤセット５は、センターギヤ１５、および、少なくとも一つのカウンタギヤ１６から構成されている。図１では、センターギヤ１５、および、二つのカウンタギヤ１６から構成されたカウンタギヤセット５を示してある。センターギヤ１５は、サンギヤ軸１２に取り付けられている。すなわち、センターギヤ１５は、サンギヤ７と同一の回転軸線上に配置されている。カウンタギヤ１６は、カウンタギヤ軸１７に取り付けられている。カウンタギヤ１６は、センターギヤ１５と、後述の外接ギヤセット６の第２ピニオン１９との間に配置されており、センターギヤ１５および第２ピニオン１９の両方に噛み合っている。

外接ギヤセット６は、第１ピニオン１８、第２ピニオン１９、および、ピニオン軸２０から構成されている。第１ピニオン１８は、前述の外歯ギヤ１１よりも小径の歯車であって、外歯ギヤ１１に噛み合っている。第２ピニオン１９は、第１ピニオン１８と同様に小径の歯車であって、カウンタギヤ１６に噛み合っている。この発明の実施形態における歯車伝動装置１は、上記のような外接ギヤセット６を、少なくとも一組備えていればよい。図１では、二組の外接ギヤセット６を示してある。後述するように、外接ギヤセット６でリングギヤ８を支持することを考慮すると、リングギヤ８の円周方向で等間隔に、少なくとも三組の外接ギヤセット６を設けることが好ましい。

図１で示した歯車伝動装置１の具体的な構成を図２に示してある。上記のように、歯車伝動装置１は、入力軸２、出力軸３、遊星歯車機構４、カウンタギヤセット５、および、外接ギヤセット６から構成されている。図１，図２に示す例では、サンギヤ軸１２に、入力軸２が連結されている。あるいは、入力軸２とサンギヤ軸１２とが一体に形成されている。すなわち、サンギヤ軸１２が入力軸２となっている。また、キャリア軸１３に、出力軸３が連結されている。あるいは、出力軸３とキャリア軸１３とが一体に形成されている。すなわち、キャリア軸１３が出力軸３となっている。

入力軸２およびサンギヤ軸１２は、ケース１４に組み付けられたベアリング２１により、ケース１４に回転可能に支持されている。出力軸３およびキャリア軸１３は、ケース１４に組み付けられたベアリング２２により、ケース１４に回転可能に支持されている。キャリア軸１３のケース１４の内側の端部に、ベアリング２３が組み付けられている。そのベアリング２３を介して、サンギヤ軸１２とキャリア軸１３とが、相対回転可能に連結されている。このように、入力軸２と出力軸３とは、同一の回転軸線ＣＬ１上に配置されている。

遊星歯車機構４は、ケース１４の内部でカウンタギヤセット５と並列するように配置されている。サンギヤ７は、サンギヤ軸１２に取り付けられており、サンギヤ軸１２と一体に回転する。したがって、サンギヤ７およびサンギヤ軸１２は、ベアリング２１によってケース１４に回転可能に支持されている。キャリア９は、キャリア軸１３に取り付けられている。あるいは、キャリア９とキャリア軸１３とが一体に形成されている。キャリア９は、キャリア軸１３と一体に回転する。したがって、キャリア９およびキャリア軸１３は、ベアリング２２によってケース１４に回転可能に支持されている。そして、リングギヤ８の外周部に外歯ギヤ１１が形成されており、その外歯ギヤ１１と、外接ギヤセット６の第１ピニオン１８とが噛み合っている。

カウンタギヤセット５は、上記のようにケース１４の内部で遊星歯車機構４と並列し、遊星歯車機構４に対向するように配置されている。センターギヤ１５は、サンギヤ軸１２に取り付けられており、サンギヤ軸１２と一体に回転する。カウンタギヤ１６は、カウンタギヤ軸１７に取り付けられており、カウンタギヤ軸１７と一体に回転する。カウンタギヤ軸１７は、サンギヤ軸１２と平行に配置されており、ケース１４に組み付けられたベアリング２４およびベアリング２５により、ケース１４に回転可能に支持されている。

外接ギヤセット６は、遊星歯車機構４およびカウンタギヤセット５の外周側に配置されている。第１ピニオン１８は、ピニオン軸２０に取り付けられており、ピニオン軸２０と一体に回転する。第１ピニオン１８は、外歯ギヤ１１に噛み合っている。同様に、第２ピニオン１９は、ピニオン軸２０に取り付けられており、ピニオン軸２０と一体に回転する。したがって、第１ピニオン１８と第２ピニオン１９とは、図２に示すように、同一の回転軸線ＣＬ２上に配置されている。第２ピニオン１９は、カウンタギヤ１６に噛み合っている。ピニオン軸２０は、サンギヤ軸１２と平行に配置されており、ケース１４に組み付けられたベアリング２６およびベアリング２７により、ケース１４に回転可能に支持されている。したがって、外接ギヤセット６は、第１ピニオン１８、第２ピニオン１９、および、ピニオン軸２０が、全て一体となって回転し、外歯ギヤ１１と、センターギヤ１５およびカウンタギヤ１６との間でトルクを伝達する。

上記のように、外接ギヤセット６は、外歯ギヤ１１とセンターギヤ１５との間でトルクを伝達するために設けられている。そのため、この発明の実施形態における歯車伝動装置１は、少なくとも一組の外接ギヤセット６を備えていればよい。ただし、複数の外接ギヤセット６を設けることにより、第１ピニオン１８を介して、リングギヤ８を回転可能に支持することができる。したがって、三組以上の外接ギヤセット６を、リングギヤ８の円周方向で等間隔に設けることにより、リングギヤ８を安定してバランスよく支持することができる。なお、設けられる外接ギヤセット６の組数に対応して、カウンタギヤ１６が設けられる。例えば、四組の外接ギヤセット６が設けられる場合は、それに対応して四つのカウンタギヤ１６が設けられる。すなわち、四組の外接ギヤセット６における四つの第２ピニオン１９にそれぞれ噛み合う、四つのカウンタギヤ１６が設けられる。また、図１，図２では、二組の外接ギヤセット６、および、それに対応する二つのカウンタギヤ１６を示してあるが、上記のように、三組以上の外接ギヤセット６、および、それに対応する三個以上のカウンタギヤ１６を設けることができる。

この発明の実施形態における歯車伝動装置１では、上記のようにカウンタギヤセット５および外接ギヤセット６が設けられることにより、外歯ギヤ１１とセンターギヤ１５との間でトルクを伝達することができる。すなわち、センターギヤ１５に入力されたトルクを外歯ギヤ１１に伝達し、リングギヤ８を駆動することができる。あるいは、キャリア９に入力されたトルクを、リングギヤ８を介してセンターギヤ１５に伝達し、センターギヤ１５およびサンギヤ７を駆動することができる。図１，図２に示す例では、サンギヤ軸１２と入力軸２とが一体に回転する。したがって、入力軸２に入力されたトルクは、サンギヤ軸１２からサンギヤ７に直接伝達される。それと共に、センターギヤ１５と外歯ギヤ１１との間で、カウンタギヤセット５および外接ギヤセット６を経由して、トルクが伝達される。外歯ギヤ１１に伝達されたトルクは、外歯ギヤ１１すなわちリングギヤ８を、センターギヤ１５およびサンギヤ７の回転方向と逆の回転方向に回転させる。その結果、遊星歯車機構４の差動作用により、サンギヤ７の回転数に対してキャリア９の回転数が大きく減速される。すなわち、この発明の実施形態における歯車伝動装置１は、入力軸２と出力軸３との間で極めて高い減速比を得ることが可能な高減速機能を有している。

上記のように入力軸２およびサンギヤ軸１２にトルクが入力されてサンギヤ７が回転する場合に、遊星歯車機構４における各回転要素の回転状態を図３の共線図に示してある。前述したように、図１，図２に示す遊星歯車機構４は、シングルピニオン型の遊星歯車機構であり、サンギヤ軸１２が入力軸２となっており、キャリア軸１３が出力軸３となっている。すなわち、サンギヤ（S）７に入力軸２が連結され、キャリア（C）９に出力軸３が連結されている。したがって、サンギヤ７が入力要素（IN）となり、キャリア９が出力要素（OUT）となっている。

上記のようなシングルピニオン型の遊星歯車機構を用いて、従来、減速装置が構成されている。例えば、この図３の共線図に破線で示すように、サンギヤ（S）を入力要素（IN）、キャリア（C）を出力要素（OUT）とし、リングギヤ（R）の回転を止めた状態で固定することにより、入力要素の回転数に対して出力要素の回転数を減速させる減速装置が構成される。それに対して、この発明の実施形態における歯車伝動装置１では、上記のような従来の減速装置と同様に、サンギヤ７を入力要素とし、キャリア９を出力要素とした場合に、リングギヤ（R）８が、サンギヤ７およびキャリア９の回転方向と逆の回転方向に回転する。すなわち、センターギヤ１５およびサンギヤ７にトルクが入力され、サンギヤ７が、所定の回転数で図３の共線図における「正」方向に回転する場合、リングギヤ８は、センターギヤ１５と外歯ギヤ１１との間で、カウンタギヤセット５および外接ギヤセット６を介して伝達されるトルクにより、図３の共線図における「逆」方向に回転する。このように、サンギヤ７が「正」方向に回転する際に、リングギヤ８が「逆」方向に回転することにより、キャリア９の回転数が引き下げられ、サンギヤ７の回転数に対してキャリア９の回転数が大幅に減速される。図３の共線図に破線で示す従来の減速装置と比較して、入力要素と出力要素との間の減速比がより大きくなっている。

さらに、この発明の実施形態における歯車伝動装置１では、上記のように、リングギヤ８に形成した外歯ギヤ１１にトルクを伝達することにより、リングギヤ８を「逆」方向に回転させている。そのため、例えば、前述の特許文献１に記載された複合遊星歯車機構のように、リングギヤの内歯によって動力伝達する構成と比較して、ギヤ比の設定の自由度が大幅に高くなる。その結果、入力軸２と出力軸３との間の減速比を大幅に増大させることができる。

一般に、サンギヤを入力要素、キャリアを出力要素とし、リングギヤを固定したシングルピニオン型の遊星歯車機構で減速装置を構成した場合、減速比γは、サンギヤの歯数をＺ_ｓとし、リングギヤ（内歯）の歯数をＺ_ｒとすると、
γ＝１＋Ｚ_ｒ／Ｚ_ｓ
となる。なお、この場合の減速比γは、出力要素の回転数Ｎ_OUTに対する入力要素の回転数Ｎ_INの割合（すなわち、γ＝Ｎ_IN／Ｎ_OUT）である。このような従来の遊星歯車機構では、単体で実現可能な減速比γは、４から１０程度と言われている。一方、例えば、外径が３００mm程度の体格を想定して比較すると、前述の特許文献１に記載された複合遊星歯車機構では、得られる減速比γは、最大で、概ね１００程度である。それに対して、この発明の実施形態における歯車伝動装置１では、上記のようにリングギヤ８の内歯の歯数や内径による制約を受けることがなく、ギヤ比の設定の自由度が高いことから、理論上、概ね１００００程度の非常に大きな減速比γを得ることができる。

このように、この発明の実施形態における歯車伝動装置１によれば、従来の構成と比較して相当に大きな減速比を設定する高減速機能を備えた減速機構を構成することができる。また、上記の図１，図２で示したように、この発明の実施形態における歯車伝動装置１は、一組の遊星歯車機構４と、一組の平行軸歯車対であるカウンタギヤセット５とを並列させた構成である。そのため、例えば、前述の特許文献１に記載されているような従来の複合遊星歯車機構による減速装置や、二段の歯車列による減速装置などと比較して、同等の体格で、減速比を大幅に増大させた減速機構を構成することができる。もしくは、体格をより小型化した減速機構を構成することができる。

図４から図２２に、この発明の実施形態における歯車伝動装置１の他の構成を示してある。上記の図１，図２で示したように、この歯車伝動装置１は、遊星歯車機構４のリングギヤ８をサンギヤ７に対して逆回転させるために、外接ギヤセット６が設けられている。外接ギヤセット６は、第１ピニオン１８および第２ピニオン１９がピニオン軸２０に取り付けられており、外接ギヤセット６として一体に回転する。そのため、ピニオン軸２０に直接トルクを入力することができる。すなわち、ピニオン軸２０を、歯車伝動装置１の入力軸２とすることができる。例えば、ピニオン軸２０と入力軸２とを一体に形成し、あるいは、ピニオン軸２０と入力軸２とを連結し、ピニオン軸２０を入力軸２として機能させることができる。なお、図４から図２２において、前述の図１，図２で示した歯車伝動装置１の例と構成および機能が同じ部材や部品については、図１，図２と同じ参照符号を付けてある。

図４，図５に示す歯車伝動装置１は、複数の外接ギヤセット６を備えている。具体的には、複数の第１ピニオン１８、複数の第２ピニオン１９、および、複数のピニオン軸３１を備えている。図４，図５では二組の外接ギヤセット６を示してあるが、三組以上の外接ギヤセット６を備えていてもよい。複数のピニオン軸３１には、それぞれ、第１ピニオン１８および第２ピニオン１９が取り付けられている。また、図４，図５に示す歯車伝動装置１は、複数の入力軸２を備えている。そして、複数のピニオン軸３１は、いずれも、両端にそれぞれ入力軸２が連結されている。もしくは、ピニオン軸３１の両端が、ケース１４の外部まで延長されており、それらの延長部分が入力軸２を形成している。すなわち、ピニオン軸３１が入力軸２となっている。図４，図５に示す例では、サンギヤ軸１２に加えて、二本のピニオン軸３１の両端に、それぞれ、入力軸２が連結されている。もしくは、二本のピニオン軸３１の両端が入力軸２を形成している。すなわち、二本のピニオン軸３１の両端が入力軸２となっている。

このように、図４，図５に示す歯車伝動装置１によれば、トルクの入力位置、および、軸の突出方向が異なる複数の入力軸２を備えた高減速機構を構成することができる。図４，図５に示す例のように、二本のピニオン軸３１を備えている場合は、サンギヤ軸１２によって形成される入力軸２と合わせて、最大で五本の入力軸２を設けることができる。仮に、三本のピニオン軸３１を備えていれば、最大で七本の入力軸２を設けることができる。四本のピニオン軸３１を備えていれば、最大で九本の入力軸２を設けることができる。複数の入力軸２には、例えば、駆動用アクチュエータ、制動用アクチュエータ、あるいは、クラッチなどの各種のアクチュエータを組み付けることができる。そのため、歯車伝動装置１における複数の入力軸２に、駆動トルクや制動トルクなど、用途に応じた様々なトルクを付与することができる。したがって、多様な動力伝達系統を対象にして、高い自由度で、この歯車伝動装置１を適用することができる。

また、上記のようにピニオン軸３１の両端にそれぞれ入力軸２が連結されることにより、同一の回転軸に対して機能や用途の異なる二つのアクチュエータを組み付けることができる。例えば、所定のピニオン軸３１の一方の端部に、通電されることによって作動する通常の制動用アクチュエータを組み付け、他方の端部に、通電が停止された状態でも制動力を保持することが可能な制動用アクチュエータを組み付けることができる。そのような歯車伝動装置１を車両に適用することにより、例えば、パーキングブレーキ機能を有する制動装置を容易に構成することができる。

図６に示す歯車伝動装置１は、少なくとも一組の外接ギヤセット６を備えている。図６では二組の外接ギヤセット６を示してある。具体的には、二つの第１ピニオン１８、二つの第２ピニオン１９、ならびに、ピニオン軸２０およびピニオン軸４１を備えている。図６では二組の外接ギヤセット６を示してあるが、三組以上の外接ギヤセット６を備えていてもよい。この図６に示す歯車伝動装置１では、ピニオン軸２０は、前述の図１，図２で示したピニオン軸２０と同様に、両端がケース１４の内部で回転可能に支持されている。そして、ピニオン軸４１は、両端が回転可能にケース１４に支持されるとともに、出力軸３の突出方向と反対側（図６の左側）の端部４１ａに、入力軸２が連結されている。もしくは、端部４１ａが、ケース１４の外部まで延長されており、その延長部分が入力軸２を形成している。すなわち、ピニオン軸４１が入力軸２となっている。

したがって、図６に示す歯車伝動装置１によれば、入力軸２の回転軸線と出力軸３の回転軸線とを径方向で異ならせた高減速機構を構成することができる。すなわち、歯車伝動装置１の入力軸２と出力軸３とを偏心させて配置することができる。そのため、多様な動力伝達系統を対象にして、高い自由度で、この歯車伝動装置１を適用することができる。

図７に示す歯車伝動装置１は、二本の入力軸２を備えている。また、上記の図６で示した歯車伝動装置１と同様に、ピニオン軸４１を備えている。そして、ピニオン軸４１に加えて、サンギヤ軸１２に、入力軸２が連結されている。もしくは、サンギヤ軸１２の先端が、ケース１４の外部まで延長されており、その延長部分が入力軸２を形成している。すなわち、サンギヤ軸１２およびピニオン軸４１が、それぞれ、入力軸２となっている。

したがって、図７に示す歯車伝動装置１によれば、トルクの入力位置が異なる二本の入力軸２を備えた高減速機構を構成することができる。そのため、多様な動力伝達系統を対象にして、高い自由度で、この歯車伝動装置１を適用することができる。

図８に示す歯車伝動装置１は、複数の入力軸２を備えている。また、複数の外接ギヤセット６を備えている。図８では二組の外接ギヤセット６を示してある。具体的には、二つの第１ピニオン１８、二つの第２ピニオン１９、ならびに、ピニオン軸５１およびピニオン軸５２を備えている。図８では二組の外接ギヤセット６を示してあるが、三組以上の外接ギヤセット６を備えていてもよい。この図８に示す歯車伝動装置１では、ピニオン軸５１は、両端が回転可能にケース１４に支持されるとともに、出力軸３の突出方向と反対側（図８の左側）の端部５１ａに、入力軸２が連結されている。もしくは、端部５１ａが、ケース１４の外部まで延長されており、その延長部分が入力軸２を形成している。同様に、ピニオン軸５２は、両端が回転可能にケース１４に支持されるとともに、出力軸３の突出方向と反対側（図８の左側）の端部５２ａに、入力軸２が連結されている。もしくは、端部５２ａが、ケース１４の外部まで延長されており、その延長部分が入力軸２を形成している。すなわち、ピニオン軸５１およびピニオン軸５２が、それぞれ、入力軸２となっている。

したがって、図８に示す歯車伝動装置１によれば、複数の入力軸２の回転軸線と出力軸３の回転軸線とを径方向で異ならせた高減速機構を構成することができる。すなわち、歯車伝動装置１の複数の入力軸２と出力軸３とを偏心させて配置することができる。そのため、多様な動力伝達系統を対象にして、高い自由度で、この歯車伝動装置１を適用することができる。

図９に示す歯車伝動装置１は、図８で示した歯車伝動装置１と同様に、複数の入力軸２を備えている。また、ピニオン軸５１およびピニオン軸５２を備えている。そして、ピニオン軸５１およびピニオン軸５２に加えて、サンギヤ軸１２に、入力軸２が連結されている。もしくは、サンギヤ軸１２の先端が、ケース１４の外部まで延長されており、その延長部分が入力軸２を形成している。すなわち、ピニオン軸５１およびピニオン軸５２、ならびに、サンギヤ軸１２が、それぞれ、入力軸２となっている。

したがって、図９に示す歯車伝動装置１によれば、トルクの入力位置が異なる複数の入力軸２を備えた高減速機構を構成することができる。そのため、多様な動力伝達系統を対象にして、高い自由度で、この歯車伝動装置１を適用することができる。

上記のような歯車伝動装置１を用いて、制動機能付きの駆動ユニットを構成することができる。例えば、図１０に示す歯車伝動装置１は、駆動用アクチュエータ６１、および、制動用アクチュエータ６２を備えている。駆動用アクチュエータ６１は、駆動トルクを発生するアクチュエータである。駆動用アクチュエータ６１は、例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されている。制動用アクチュエータ６２は、制動トルクを発生するアクチュエータである。制動用アクチュエータ６２は、例えば、通電されることにより発生する磁気吸引力を利用して所定の回転部材を制動する励磁作動型の電磁ブレーキ、あるいは、電動モータによって駆動される送りねじ機構を用いて摩擦制動力を発生させる電動ブレーキ、あるいは、モータで発電する際に発生する抵抗力を利用して所定の回転部材を制動する回生ブレーキなどによって構成されている。

この図１０に示す歯車伝動装置１では、例えば、前述の図７で示した二本の入力軸２のうち、サンギヤ軸１２に連結する入力軸２が第１入力軸２ａとなっており、その第１入力軸２ａに、駆動用アクチュエータ６１が組み付けられている。したがって、駆動用アクチュエータ６１で発生する駆動トルクが第１入力軸２ａに付与される。また、前述の図７で示した二本の入力軸２のうち、ピニオン軸４１に連結する入力軸２が第２入力軸２ｂとなっており、その第２入力軸２ｂに、制動用アクチュエータ６２が組み付けられている。したがって、制動用アクチュエータ６２で発生する制動トルクが第２入力軸２ｂに付与される。

したがって、この図１０に示す歯車伝動装置１によれば、駆動用アクチュエータ６１によって駆動される第１入力軸２ａの回転数に対して、出力軸３の回転数を大幅に減速することができる。すなわち、駆動用アクチュエータ６１が出力する駆動トルクを、大幅に増幅して出力軸３から出力することができる。そのため、駆動用アクチュエータ６１として高回転・低トルク型のモータを用いることができる。その結果、駆動用アクチュエータ６１の小型化を図ることができる。また、制動用アクチュエータ６２で発生する制動トルクを第２入力軸２ｂに付与することにより、出力軸３を制動することができる。そのため、この歯車伝動装置１を用いて、コンパクトな制動機能付きの駆動ユニットを構成することができる。

また、図１１，図１２に示す歯車伝動装置１では、制動用アクチュエータとして、通常の制動時に作動させる制動用アクチュエータ６３、および、回転停止時に制動力を保持する制動用アクチュエータ６４が設けられている。制動用アクチュエータ６３は、例えば、前述の励磁作動型の電磁ブレーキ、あるいは、回生ブレーキなどによって構成されている。制動用アクチュエータ６４は、例えば、前述の送りねじ機構を用いた電動ブレーキなどによって構成されている。制動用アクチュエータ６４は、制動力を発生した状態で通電を止めた場合であっても、その制動力を発生した状態を維持することが可能なように構成されている。

図１１に示す歯車伝動装置１では、例えば、前述の図７で示した二本の入力軸２に加え、ピニオン軸４１の出力軸３の突出方向と同じ側（図１１の右側）の端部４１ｂに形成された（もしくは、連結された）入力軸２を備えている。そのような三本の入力軸２のうち、サンギヤ軸１２に形成された入力軸２が第１入力軸２ｃとなっており、その第１入力軸２ｃに、駆動用アクチュエータ６１が組み付けられている。したがって、駆動用アクチュエータ６１で発生する駆動トルクが第１入力軸２ｃに付与される。また、三本の入力軸２のうち、ピニオン軸４１の端部４１ａに形成された（もしくは、連結された）入力軸２が第２入力軸２ｄとなり、ピニオン軸４１の端部４１ｂに形成された（もしくは、連結された）入力軸２が第２入力軸２ｅとなっている。そして、第２入力軸２ｄに、制動用アクチュエータ６３が組み付けられ、第２入力軸２ｅに、制動用アクチュエータ６４が組み付けられている。したがって、制動用アクチュエータ６３で発生する制動トルクが第２入力軸２ｄに付与される。また、制動用アクチュエータ６４で発生する制動トルクが第２入力軸２ｅに付与される。

図１２に示す歯車伝動装置１では、例えば、前述の図９で示した複数の入力軸２のうち、サンギヤ軸１２に形成された（もしくは、連結された）入力軸２が第１入力軸２ｆとなっており、その第１入力軸２ｆに、駆動用アクチュエータ６１が組み付けられている。したがって、駆動用アクチュエータ６１で発生する駆動トルクが第１入力軸２ｆに付与される。また、前述の図９で示した複数の入力軸２のうち、ピニオン軸５１に形成された（もしくは、連結された）入力軸２が第２入力軸２ｇとなり、ピニオン軸５２に形成された（もしくは、連結された）入力軸２が第２入力軸２ｈとなっている。そして、第２入力軸２ｇに、制動用アクチュエータ６３が組み付けられ、第２入力軸２ｈに、制動用アクチュエータ６４が組み付けられている。したがって、制動用アクチュエータ６３で発生する制動トルクが第２入力軸２ｇに付与される。また、制動用アクチュエータ６４で発生する制動トルクが第２入力軸２ｈに付与される。

したがって、上記の図１１，図１２に示す歯車伝動装置１によれば、コンパクトな制動機能付きの駆動ユニットを構成することができる。また、そのような歯車伝動装置１を車両に適用することにより、パーキングブレーキを備えた制動機能付きの駆動ユニットを構成することができる。

図１３に示す歯車伝動装置１は、センターギヤ１５、および、少なくとも一つのカウンタギヤ１６から構成されるカウンタギヤセット５を備えている。図１３では、センターギヤ１５、および、二つのカウンタギヤ１６から構成されるカウンタギヤセット５を示してある。具体的には、センターギヤ１５、カウンタギヤ１６、ならびに、カウンタギヤ軸１７およびカウンタギヤ軸７１を備えている。図１３では二つのカウンタギヤ１６を示してあるが、三つ以上のカウンタギヤ１６を備えていてもよい。この図１３に示す歯車伝動装置１では、カウンタギヤ軸１７は、前述の図１，図２で示したカウンタギヤ軸１７と同様に、ケース１４に回転可能に支持されている。そして、カウンタギヤ軸７１は、ケース１４に回転可能に支持されるとともに、出力軸３の突出方向と反対側（図１３の左側）の端部７１ａに、入力軸２が連結されている。もしくは、端部７１ａが、ケース１４の外部まで延長されており、その延長部分が入力軸２を形成している。すなわち、カウンタギヤ軸７１が入力軸２となっている。

したがって、図１３に示す歯車伝動装置１によれば、例えば前述の図６で示した歯車伝動装置１と同様に、入力軸２の回転軸線と出力軸３の回転軸線とを径方向で異ならせた高減速機構を構成することができる。すなわち、歯車伝動装置１の入力軸２と出力軸３とを偏心させて配置することができる。そのため、多様な動力伝達系統を対象にして、高い自由度で、この歯車伝動装置１を適用することができる。

図１４に示す歯車伝動装置１は、二本の入力軸２を備えている。また、上記の図１３で示した歯車伝動装置１と同様に、カウンタギヤ軸７１を備えている。そして、カウンタギヤ軸７１に加えて、サンギヤ軸１２に、入力軸２が連結されている。もしくは、サンギヤ軸１２の先端が、ケース１４の外部まで延長されており、その延長部分が入力軸２を形成している。すなわち、サンギヤ軸１２およびカウンタギヤ軸７１が、それぞれ、入力軸２となっている。

したがって、図１４に示す歯車伝動装置１によれば、例えば前述の図７で示した歯車伝動装置１と同様に、トルクの入力位置が異なる二本の入力軸２を備えた高減速機構を構成することができる。そのため、多様な動力伝達系統を対象にして、高い自由度で、この歯車伝動装置１を適用することができる。

図１５に示す歯車伝動装置１は、複数の入力軸２を備えている。また、複数のカウンタギヤ１６を備えている。図１５では二つのカウンタギヤ１６を示してある。具体的には、二つのカウンタギヤ１６、ならびに、カウンタギヤ軸８１およびカウンタギヤ軸８２を備えている。図１５では二つのカウンタギヤ１６を示してあるが、三つ以上の二つのカウンタギヤ１６を備えていてもよい。この図１５に示す歯車伝動装置１では、カウンタギヤ軸８１は、回転可能にケース１４に支持されるとともに、出力軸３の突出方向と反対側（図１５の左側）の端部８１ａに、入力軸２が連結されている。もしくは、端部８１ａが、ケース１４の外部まで延長されており、その延長部分が入力軸２を形成している。同様に、カウンタギヤ軸８２は、回転可能にケース１４に支持されるとともに、出力軸３の突出方向と反対側（図１５の左側）の端部８２ａに、入力軸２が連結されている。もしくは、端部８２ａが、ケース１４の外部まで延長されており、その延長部分が入力軸２を形成している。すなわち、カウンタギヤ軸８１およびカウンタギヤ軸８２が、それぞれ、入力軸２となっている。

したがって、図１５に示す歯車伝動装置１によれば、例えば前述の図８で示した歯車伝動装置１と同様に、複数の入力軸２の回転軸線と出力軸３の回転軸線とを径方向で異ならせた高減速機構を構成することができる。すなわち、歯車伝動装置１の複数の入力軸２と出力軸３とを偏心させて配置することができる。そのため、多様な動力伝達系統を対象にして、高い自由度で、この歯車伝動装置１を適用することができる。

図１６に示す歯車伝動装置１は、図１５で示した歯車伝動装置１と同様に、複数の入力軸２を備えている。また、カウンタギヤ軸８１およびカウンタギヤ軸８２を備えている。そして、カウンタギヤ軸８１およびカウンタギヤ軸８２に加えて、サンギヤ軸１２に、入力軸２が連結されている。もしくは、サンギヤ軸１２の先端が、ケース１４の外部まで延長されており、その延長部分が入力軸２を形成している。すなわち、カウンタギヤ軸８１およびカウンタギヤ軸８２、ならびに、サンギヤ軸１２が、それぞれ、入力軸２となっている。

したがって、図１６に示す歯車伝動装置１によれば、例えば前述の図９で示した歯車伝動装置１と同様に、トルクの入力位置が異なる複数の入力軸２を備えた高減速機構を構成することができる。そのため、多様な動力伝達系統を対象にして、高い自由度で、この歯車伝動装置１を適用することができる。

上記の図１３，図１４，図１５，図１６で示したような歯車伝動装置１においても、制動機能付きの駆動ユニットを構成することができる。例えば、図１７に示す歯車伝動装置１では、前述の図１６で示した複数の入力軸２のうち、サンギヤ軸１２に形成された（もしくは、連結された）入力軸２が第１入力軸２ｉとなっており、その第１入力軸２ｉに、駆動用アクチュエータ６１が組み付けられている。したがって、駆動用アクチュエータ６１で発生する駆動トルクが第１入力軸２ｉに付与される。また、前述の図１６で示した複数の入力軸２のうち、カウンタギヤ軸８１に形成された（もしくは、連結された）入力軸２が第２入力軸２ｊとなり、カウンタギヤ軸８２に形成された（もしくは、連結された）入力軸２が第２入力軸２ｋとなっている。そして、第２入力軸２ｊに、制動用アクチュエータ６３が組み付けられ、第２入力軸２ｋに、制動用アクチュエータ６４が組み付けられている。したがって、制動用アクチュエータ６３で発生する制動トルクが第２入力軸２ｊに付与される。また、制動用アクチュエータ６４で発生する制動トルクが第２入力軸２ｋに付与される。

したがって、上記の図１７に示す歯車伝動装置１によれば、例えば前述の図１２で示した歯車伝動装置１と同様に、コンパクトな制動機能付きの駆動ユニットを構成することができる。また、そのような歯車伝動装置１を車両に適用することにより、パーキングブレーキを備えた制動機能付きの駆動ユニットを構成することができる。

図１８に示す歯車伝動装置１は、前述の図６で示した歯車伝動装置１と同様に、少なくとも一組の外接ギヤセット６を備えている。図１８では二組の外接ギヤセット６を示してある。具体的には、二つの第１ピニオン１８、二つの第２ピニオン１９、ならびに、ピニオン軸２０およびピニオン軸９１を備えている。そして、ピニオン軸９１は、両端が回転可能にケース１４に支持されるとともに、出力軸３の突出方向と同じ側（図１８の右側）の端部９１ａに、入力軸２が連結されている。もしくは、端部９１ａが、ケース１４の外部まで延長されており、その延長部分が入力軸２を形成している。すなわち、ピニオン軸９１が、入力軸２となっている。

したがって、図１８に示す歯車伝動装置１によれば、突出方向が等しい入力軸２および出力軸３を備えた高減速機構を構成することができる。例えば、入力軸２にモータを組み付け、出力軸３に駆動軸を組み付けることにより、車両のホイールの内側にモータおよび駆動軸を組み込んだインホイールモータを構成することができる。あるいは、上記のようにモータを組み付けた二つの歯車伝動装置１を、入力軸２および出力軸３と反対側（図１８の左側）の背面同士を対向させて配置することにより、二基のモータを備えた駆動ユニットを構成することができる。

図１９に示す歯車伝動装置１は、前述の図８で示した歯車伝動装置１と同様に、複数の入力軸２を備えている。また、複数の外接ギヤセット６を備えている。図１９では二組の外接ギヤセット６を示してある。具体的には、二つの第１ピニオン１８、二つの第２ピニオン１９、ならびに、ピニオン軸９１およびピニオン軸９２を備えている。図１９では二組の外接ギヤセット６を示してあるが、三組以上の外接ギヤセット６を備えていてもよい。この図１９に示す歯車伝動装置１では、ピニオン軸９１は、両端が回転可能にケース１４に支持されるとともに、出力軸３の突出方向と同じ側（図１９の右側）の端部９１ａに、入力軸２が連結されている。もしくは、端部９１ａが、ケース１４の外部まで延長されており、その延長部分が入力軸２を形成している。すなわち、ピニオン軸９１が、入力軸２となっている。同様に、ピニオン軸９２は、両端が回転可能にケース１４に支持されるとともに、出力軸３の突出方向と同じ側（図１９の右側）の端部９２ａに、入力軸２が連結されている。もしくは、端部９２ａが、ケース１４の外部まで延長されており、その延長部分が入力軸２を形成している。すなわち、ピニオン軸９２が、入力軸２となっている。

したがって、図１９に示す歯車伝動装置１によれば、突出方向が等しい複数の入力軸２および出力軸３を備えた高減速機構を構成することができる。そのような歯車伝動装置１を用いて、制動機能付きの駆動ユニットを構成することができる。例えば、図２０に示す歯車伝動装置１は、駆動用アクチュエータ６１、および、制動用アクチュエータ６２を備えている。この図２０に示す歯車伝動装置１では、上記の図１９で示した複数の入力軸２のうち、ピニオン軸９１の端部９１ａに連結する入力軸２が第１入力軸２ｌとなっており、その第１入力軸２ｌに、駆動用アクチュエータ６１が組み付けられている。したがって、駆動用アクチュエータ６１で発生する駆動トルクが第１入力軸２ｌに付与される。また、上記の図１９で示した複数の入力軸２のうち、ピニオン軸９２の端部９２ａに連結する入力軸２が第２入力軸２ｍとなっており、その第２入力軸２ｍに、制動用アクチュエータ６２が組み付けられている。したがって、制動用アクチュエータ６２で発生する制動トルクが第２入力軸２ｍに付与される。

したがって、この図２０に示す歯車伝動装置１によれば、駆動用アクチュエータ６１によって駆動される第１入力軸２ｌの回転数に対して、出力軸３の回転数を減速することができる。すなわち、駆動用アクチュエータ６１が出力する駆動トルクを、増幅して出力軸３から出力することができる。そのため、駆動用アクチュエータ６１の小型化を図ることができる。また、制動用アクチュエータ６２で発生する制動トルクを第２入力軸２ｍに付与することにより、出力軸３を制動することができる。そのため、この歯車伝動装置１を用いて、コンパクトな制動機能付きの駆動ユニットを構成することができる。

また、上記のような歯車伝動装置１を用いた駆動ユニットを車両に適用する場合、例えば、車両のホイールの内側に駆動用アクチュエータ６１および制動用アクチュエータ６２ならびに駆動軸を組み込んだインホイールモータを容易に構成することができる。あるいは、図２０に示すように駆動用アクチュエータ６１および制動用アクチュエータ６２を組み付けた二つの歯車伝動装置１を、入力軸２および出力軸３と反対側（図２０の左側）の背面同士を対向させて配置することにより、二基の駆動用アクチュエータ６１を備えた制動機能付きの駆動ユニットを容易に構成することができる。

図２１，図２２に示す歯車伝動装置１は、増速機構として構成されている。すなわち、これら図２１，図２２に示す歯車伝動装置１では、キャリア軸１３に入力軸２が連結されている。もしくは、キャリア軸１３の先端が、ケース１４の外部まで延長されており、その延長部分が入力軸２を形成している。すなわち、キャリア軸１３が、入力軸２となっている。そして、サンギヤ軸１２、ピニオン軸２０、または、カウンタギヤ軸１７の少なくともいずれかが、出力軸３となっている。例えば、図２１に示す例では、カウンタギヤ軸８２に出力軸３が連結されている。もしくは、カウンタギヤ軸８２の先端が、ケース１４の外部まで延長されており、その延長部分が出力軸３を形成している。すなわち、カウンタギヤ軸８２が、出力軸３となっている。また、図２２に示す歯車伝動装置１では、サンギヤ軸１２に出力軸３が連結されている。もしくは、サンギヤ軸１２の先端が、ケース１４の外部まで延長されており、その延長部分が出力軸３を形成している。すなわち、サンギヤ軸１２が、出力軸３となっている。

例えば、図２２に示す歯車伝動装置１では、入力軸２に入力されたトルクは、キャリア軸１３から、キャリア９およびサンギヤ７を介して、サンギヤ軸１２すなわち出力軸３に伝達される。それと共に、センターギヤ１５と外歯ギヤ１１との間で、カウンタギヤセット５および外接ギヤセット６を経由して、トルクが伝達される。外歯ギヤ１１に伝達されたトルクは、外歯ギヤ１１すなわちリングギヤ８を、サンギヤ７およびセンターギヤ１５の回転方向と逆の回転方向に回転させる。その結果、遊星歯車機構４の差動作用により、キャリア９の回転数に対してサンギヤ７の回転数が大きく増速される。すなわち、この図２２に示す歯車伝動装置１は、入力軸２と出力軸３との間で極めて高い増速比を得ることが可能な高増速機能を有している。図２１で示した歯車伝動装置１も、同様に高増速機能を有している。

上記の図２２に示す歯車伝動装置１のように、入力軸２およびキャリア軸１３にトルクが入力されてキャリア９が回転する場合に、遊星歯車機構４における各回転要素の回転状態を図２３の共線図に示してある。上記の図２２に示す遊星歯車機構４も、シングルピニオン型の遊星歯車機構であり、キャリア軸１３が入力軸２となっており、サンギヤ軸１２が出力軸３となっている。すなわち、キャリア（C）９に入力軸２が連結され、サンギヤ（S）７に出力軸３が連結されている。したがって、キャリア９が入力要素（IN）となり、サンギヤ７が出力要素（OUT）となっている。

例えば、この図２３の共線図に破線で示すように、キャリア（C）を入力要素（IN）、サンギヤ（S）を出力要素（OUT）とし、リングギヤ（R）の回転を止めた状態で固定することにより、入力要素の回転数に対して出力要素の回転数を増速させる増速機構が構成される。それに対して、図２２に示す歯車伝動装置１では、上記のような増速機構と同様に、キャリア９を入力要素とし、サンギヤ７を出力要素とした場合に、リングギヤ（R）８が、キャリア９およびサンギヤ７の回転方向と逆の回転方向に回転する。すなわち、キャリア９が所定の回転数で図２３の共線図における「正」方向に回転する場合、リングギヤ８は、センターギヤ１５と外歯ギヤ１１との間で、カウンタギヤセット５および外接ギヤセット６を介して伝達されるトルクにより、図２３の共線図における「逆」方向に回転する。このように、キャリア９が「正」方向に回転する際に、リングギヤ８が「逆」方向に差動回転することにより、サンギヤ７の回転数が引き上げられ、キャリア９の回転数に対してサンギヤ７の回転数が大幅に増速される。図２３の共線図に破線で示す従来の増速機構と比較して、入力要素と出力要素との間の増速比がより大きくなっている。

したがって、上記の図２１，図２２に示す歯車伝動装置１によれば、入力軸２の回転数に対して出力軸３の回転数を増速するとともに、入力軸２と出力軸３との間の増速比を一層大きくする高増速機能を持った高増速機構を構成することができる。そのため、従来の増速機構と比較して、同等の体格で、増速比を大幅に増大させた増速機構を構成することができる。もしくは、体格をより小型化した増速機構を構成することができる。また、特に、図２２に示す歯車伝動装置１によれば、入力軸２と出力軸３とが同一の回転軸線上に配置されるため、直線的な動力伝達系統に対して、この図２２に示す歯車伝動装置１を容易に適用することができる。

１…歯車伝動装置、 ２…入力軸、 ２ａ，２ｃ，２ｆ，２ｉ，２ｌ…第１入力軸、 ２ｂ，２ｄ，２ｅ，２ｇ，２ｈ，２ｊ，２ｋ，２ｍ…第２入力軸、 ３…出力軸、 ４…遊星歯車機構、 ５…カウンタギヤセット、 ６…外接ギヤセット、 ７…サンギヤ（S）、 ８…リングギヤ（R）、 ９…キャリア（C）、 １０…プラネタリギヤ、 １１…外歯ギヤ、 １２…サンギヤ軸、 １３…キャリア軸、 １４…ケース、 １５…センターギヤ、 １６…カウンタギヤ、 １７，７１，８１，８２…カウンタギヤ軸、 ７１ａ，８１ａ，８２ａ…（カウンタギヤ軸の）端部、 １８…第１ピニオン、 １９…第２ピニオン、 ２０，３１，４１，５１，５２，９１，９２…ピニオン軸、 ２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７…ベアリング、 ４１ａ，５１ａ，５２ａ，９１ａ，９２ａ…（ピニオン軸の）端部、 ６１…駆動用アクチュエータ、 ６２，６３，６４…制動用アクチュエータ、 ＣＬ１…（サンギヤ軸およびキャリア軸の）回転軸線、 ＣＬ２…（ピニオン軸の）回転軸線。

Claims (16)

1. 入力軸と、出力軸と、互いに差動回転する三つの回転要素として、サンギヤ、リングギヤ、および、キャリアを有する遊星歯車機構とを備え、前記入力軸と前記出力軸との間で回転数を減速または増速するとともに、前記入力軸に入力されるトルクを前記出力軸に伝達する歯車伝動装置において、
   前記リングギヤの外周部に外歯ギヤが形成されており、
   前記サンギヤと同一の回転軸線上に配置され、前記サンギヤと一体に回転するセンターギヤと、
   前記センターギヤおよび前記サンギヤと一体に回転するサンギヤ軸と、
   前記キャリアと一体に回転するキャリア軸と、
   前記外歯ギヤに噛み合う第１ピニオンと、
   前記第１ピニオンと同一の回転軸線上に配置され、前記第１ピニオンと一体に回転する第２ピニオンと、
   前記第１ピニオンおよび前記第２ピニオンと一体に回転するピニオン軸と、
   前記センターギヤと前記第２ピニオンとの間に配置され、前記センターギヤおよび前記第２ピニオンの両方に噛み合うカウンタギヤと、
   前記カウンタギヤと一体に回転するカウンタギヤ軸とを備えている
   ことを特徴とする歯車伝動装置。
2. 請求項１に記載の歯車伝動装置において、
   前記サンギヤ軸、前記ピニオン軸、または、前記カウンタギヤ軸の少なくともいずれかを、前記入力軸または前記出力軸のいずれか一方とし、
   前記キャリア軸を、前記入力軸または前記出力軸のいずれか他方とする
   ことを特徴とする歯車伝動装置。
3. 請求項２に記載の歯車伝動装置において、
   前記サンギヤ軸を前記入力軸とし、
   前記キャリア軸を前記出力軸とする
   ことを特徴とする歯車伝動装置。
4. 請求項２に記載の歯車伝動装置において、
   前記ピニオン軸を前記入力軸とし、
   前記キャリア軸を前記出力軸とする
   ことを特徴とする歯車伝動装置。
5. 請求項２に記載の歯車伝動装置において、
   複数の前記入力軸を備え、
   前記サンギヤ軸および前記ピニオン軸を、それぞれ、前記入力軸とし、
   前記キャリア軸を前記出力軸とする
   ことを特徴とする歯車伝動装置。
6. 請求項４に記載の歯車伝動装置において、
   複数の前記入力軸と、
   複数の前記第１ピニオンと、
   複数の前記第２ピニオンと、
   複数の前記ピニオン軸とを備え、
   少なくとも二つの前記ピニオン軸を、それぞれ、前記入力軸とする
   ことを特徴とする歯車伝動装置。
7. 請求項６に記載の歯車伝動装置において、
   前記サンギヤ軸および少なくとも二つの前記ピニオン軸を、それぞれ、前記入力軸とする
   ことを特徴とする歯車伝動装置。
8. 請求項４から７のいずれか一項に記載の歯車伝動装置において、
   複数の前記入力軸を備え、
   少なくとも一つの前記ピニオン軸の両端を、それぞれ、前記入力軸とする
   ことを特徴とする歯車伝動装置。
9. 請求項２から８のいずれか一項に記載の歯車伝動装置において、
   前記カウンタギヤ軸を前記入力軸とし、
   前記キャリア軸を前記出力軸とする
   ことを特徴とする歯車伝動装置。
10. 請求項９に記載の歯車伝動装置において、
    複数の前記入力軸と、
    複数の前記カウンタギヤと、
    複数の前記カウンタギヤ軸とを備え、
    少なくとも二つの前記カウンタギヤ軸を、それぞれ、前記入力軸とする
    ことを特徴とする歯車伝動装置。
11. 請求項５から８、１０のいずれか一項に記載の歯車伝動装置において、
    駆動トルクを発生する駆動用アクチュエータと、
    制動トルクを発生する制動用アクチュエータとを備え、
    複数の前記入力軸のうちの第１入力軸に、前記駆動用アクチュエータが組み付けられ、
    複数の前記入力軸のうちの第２入力軸に、前記制動用アクチュエータが組み付けられている
    ことを特徴とする歯車伝動装置。
12. 請求項４に記載の歯車伝動装置において、
    前記出力軸と同じ方向に突出する前記ピニオン軸を前記入力軸とする
    ことを特徴とする歯車伝動装置。
13. 請求項４に記載の歯車伝動装置において、
    複数の前記入力軸と、
    複数の前記第１ピニオンと、
    複数の前記第２ピニオンと、
    複数の前記ピニオン軸とを備え、
    前記出力軸と同じ方向に突出する少なくとも二つの前記ピニオン軸を、それぞれ、前記入力軸とする
    ことを特徴とする歯車伝動装置。
14. 請求項１３に記載の歯車伝動装置において、
    駆動トルクを発生する駆動用アクチュエータと、
    制動トルクを発生する制動用アクチュエータとを備え、
    複数の前記入力軸のうちの第１入力軸に、前記駆動用アクチュエータが組み付けられ、
    複数の前記入力軸のうちの第２入力軸に、前記制動用アクチュエータが組み付けられている
    ことを特徴とする歯車伝動装置。
15. 請求項２に記載の歯車伝動装置において、
    前記キャリア軸を前記入力軸とし、
    前記サンギヤ軸、前記ピニオン軸、または、前記カウンタギヤ軸の少なくともいずれかを前記出力軸とする
    ことを特徴とする歯車伝動装置。
16. 請求項２に記載の歯車伝動装置において、
    前記キャリア軸を前記入力軸とし、
    前記サンギヤ軸を前記出力軸とする
    ことを特徴とする歯車伝動装置。

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