JP4076206B2

JP4076206B2 - Planetary gear set

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Publication number: JP4076206B2
Application number: JP2001036746A
Authority: JP
Inventors: 洋一竹内
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2001-02-14
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2021-02-14
Also published as: JP2002242998A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車や産業機械等の動力伝達系に使用される遊星歯車装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、遊星歯車装置は、モータやエンジン等の動力源から伝達される回転を他の装置（自動車のエンジンの付属装置やその他の産業機械等）の駆動のために都合が良い回転に変えるものである。このような遊星歯車装置は、ギヤケースの内部に、太陽歯車と、この太陽歯車に噛み合う遊星歯車と、この遊星歯車が太陽歯車の周囲を公転できるように支持するキャリアとが収容され、外部動力源から伝達された動力をこれら歯車やキャリアに連繋された出力軸を介して他の被動装置側へ出力するようになっている。
【０００３】
このような遊星歯車装置においては、動力伝達効率を向上するため、従来から様々な工夫が施されている。例えば、遊星歯車とキャリアとの摺接部や遊星歯車とギヤケースとの摺接部に低摩擦係数の摺動プレート（フッ素樹脂シート等）を介装し、遊星歯車の回転時に生じる摩擦抵抗を小さくして、動力伝達時のエネルギーロスを減らし、これによって動力伝達効率を向上させるようにした技術が知られている。また、ギヤケース内に十分な量のグリースを収容し、太陽歯車と遊星歯車の噛み合い部や遊星歯車と他部材との摺接部等にグリースを供給して、遊星歯車と太陽歯車の噛み合いを円滑にすると共に、各摺接部の摩擦抵抗を小さくしてエネルギーロスを減らし、これによって動力伝達効率を向上させ、かつ、各構成備品（太陽歯車、遊星歯車、キャリア等）の耐久性を向上させるようになっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、遊星歯車とキャリアとの摺接部や遊星歯車とギヤケースとの摺接部に低摩擦係数の摺動プレートを介装して、動力伝達効率を向上させるようにした遊星歯車装置は、部品点数が増えてしまい、生産工程での部品管理の煩雑化を招来するという問題を有していた。
【０００５】
また、ギヤケース内に十分な量のグリースを収容し、太陽歯車と遊星歯車の噛み合い部や遊星歯車と他部材との摺接部等にグリースを供給して、各摺接部の摩擦抵抗を小さくして動力伝達効率を向上させるようにした遊星歯車装置は、作動時に粘性流体であるグリースを攪拌・移動させることによって運動エネルギーが消費されるため、各構成部品の耐久性を向上させる点において優れた効果を発揮するが、動力伝達効率を向上させる効果が不十分であった。
【０００６】
そこで、本発明は、摺動プレートやグリースを使用しないで動力伝達効率を向上させることができる部品点数の少ない遊星歯車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】
請求項１の発明は、ギヤケースの内部に、太陽歯車と、この太陽歯車に噛み合う遊星歯車と、この遊星歯車が前記太陽歯車の周囲を公転できるように支持するキャリアと、を収容した遊星歯車装置に関するものである。この遊星歯車装置において、前記遊星歯車を、前記ギヤケースの内側面と前記キャリアの側面との間に収容すると共に、前記キャリアの前記側面から突出する支持軸で回動可能に支持するようになっている。また、前記遊星歯車の摩擦係数を、前記太陽歯車及び前記キャリアの摩擦係数よりも小さくしてある。また、前記遊星歯車の一側面が前記ギヤケースの前記内側面に摺接し、前記遊星歯車の他側面が前記キャリアの前記側面に摺接した状態において、前記キャリアの前記支持軸が前記ギヤケースの前記内側面に摺接せず、前記太陽歯車の両側面が前記ギヤケースの前記内側面及び前記キャリアの前記側面に摺接しないように、前記遊星歯車の前記一側面から前記他側面までの最大幅寸法を前記キャリアの前記支持軸の長さ及び前記太陽歯車の前記両側面間の最大幅寸法よりも大きくしたことを特徴としている。
【０００８】
請求項２の発明は、前記太陽歯車及び前記キャリアの摩擦係数をαとし、前記遊星歯車の摩擦係数をβとした場合、前記遊星歯車の摩擦係数βが０．３〜０．６αであることを特徴としている。
【００１０】
請求項３の発明は、前記請求項１又は２の発明において、前記遊星歯車の側面の少なくともキャリアに対向する側面には、前記支持軸と同心状で且つ前記遊星歯車の全歯たけよりも幅寸法が小さな環状突起を形成したことを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。
【００１２】
［第１の実施の形態］
図１〜図３は、本実施の形態に係る遊星歯車装置１を示すものである。
【００１３】
これらの図に示すように、本実施の形態の遊星歯車装置１は、大別すると、入力軸２に接続される第１の歯車ユニット３と、この第１の歯車ユニット３と出力軸４とに接続される第２の歯車ユニット５とを備え、これら第１の歯車ユニット３及び第２の歯車ユニット５がギヤケース６の内部に収容されるようになっている。以下、本実施の形態に係る遊星歯車装置１の詳細を順次説明する。
【００１４】
（第１の歯車ユニット）
モータやエンジン等の駆動源に接続される入力軸２の端部がギヤケース６の内部に挿入され、この入力軸２の端部に第１の太陽歯車７が取り付けられている。この第１の太陽歯車７の外周には、この第１の太陽歯車７に噛み合う３個の第１の遊星歯車８が等間隔で配置され、これらの第１の遊星歯車８が第１の太陽歯車７の回りに公転できるように第１のキャリア１０で支持されている。この第１のキャリア１０は、略円板形状に形成されており、第１の遊星歯車８を回転できるように支持する支持軸１１が３個の第１の遊星歯車８に対応するように図１中の左側面１２に突出形成されている。そして、３個の第１の遊星歯車８は、ギヤケース６の内周面に形成された内歯車１３にも噛み合うようになっている。
【００１５】
上述の第１の太陽歯車７の回転中心部には、セレーションの穴１４が形成されており、この穴１４に嵌合される入力軸２の端部がセレーションの軸２ａになっている。そして、第１の太陽歯車７と入力軸２がセレーション嵌合させられて一体回動する。また、第１のキャリア１０は、その回転中心が３個の第１の遊星歯車８の公転中心と一致するため、回転中心部や外周部が他の部材（例えば、出力軸４やギヤケース６の内周面）で支持されるようになっていない。その結果、作動時の摩擦抵抗を小さくすることができ、動力の伝達効率を向上させることができる。
【００１６】
（第２の歯車ユニット）
第１のキャリア１０の回転中心部で且つ図１中の右側面１５側には、第２の太陽歯車１６が形成されており、この第２の太陽歯車１６に噛み合う３個の第２の遊星歯車１７が等間隔で配置され、これらの第２の遊星歯車１７が第２の太陽歯車１６の周囲に公転できるように第２のキャリア１８で支持されている。この第２のキャリア１８は、略円板形状に形成されており、図１中の左側面２０に第２の遊星歯車１７を回転できるように支持する支持軸２１が突出形成されている。また、この第２のキャリア１８は、その外周面２２がギヤケース６の内周面に形成された軸受け面２３によって回動できるように支持されている。そして、３個の第２の遊星歯車１７は、ギヤケース６の内周面に形成された内歯車１３にも噛み合うようになっている。
【００１７】
第２のキャリア１８の回転中心部には、セレーションの穴２４が形成されており、この穴２４に係合される出力軸４の端部にもセレーションの軸４ａが形成されており、第２のキャリア１８の穴２４に出力軸４がセレーション嵌合させられ、第２のキャリア１８と出力軸４が一体に回動するようになっている。また、ギヤケース６の図１中右側端部には、軸受け取付用の凹部２５が形成されており、この凹部２５には、出力軸４を回動できるように支持する軸受け２６が係合されている。これにより、出力軸４は、第２のキャリア１８を介してギヤケース６の軸受け面２３で支持されるとともに、第２のキャリア１８と出力軸４との嵌合部の近傍に配置された軸受け２６によって支持されることになる。すなわち、出力軸４は、その軸線方向に沿った位置の２箇所が回動できるように支持されることになり、軸芯ＣＬの傾きや軸振れを生じることなく、円滑に回動する。このように構成することにより、軸受け２６を２個並べて出力軸を支持する場合よりも、軸受け２６を１個減らすことができる分だけ遊星歯車装置１の全長を短くすることができ、遊星歯車装置１の小型化を図ることができる。
【００１８】
また、第２のキャリア１８の外周端の側面２７には、ギヤケース６の内側面２８に摺接する略環状の突起３０が形成されている。これにより、第２のキャリア１８とギヤケース６との接触面積を小さくし、第２のキャリア１８の回転時に生じる摩擦抵抗を小さくすることができる。なお、第１の遊星歯車８及び第２の遊星歯車１７の両側面にも略環状の突起３１，３２が形成されており、各遊星歯車の回転時に生じる摩擦抵抗を小さくするように工夫されている。また、第２のキャリア１８及び各遊星歯車８，１７の略環状の突起３０，３１，３２は、周方向に連続したものに限られず、周方向に複数分割したものであってもよい。また、第１及び第２の遊星歯車８，１７の略環状の突起３１，３２は、各遊星歯車８，１７の歯の全歯たけよりも幅寸法が小さく、且つ、各支持軸１１，２１のそれぞれに対して同心状に形成されている。
【００１９】
なお、ギヤケース６は、ギヤケース本体６ａとエンドカバー６ｂとに分割されており、ギヤケース本体６ａ内に上述の第１の太陽歯車７から第２のキャリア１８までの各構成部品を収容した後、エンドカバー６ｂをギヤケース本体６ａの開口部に固定するようになっている。
【００２０】
（遊星歯車装置の各部材間の関係）
上述の第１の太陽歯車７、第１の遊星歯車８、第１のキャリア１０、第２の太陽歯車１６、第２の遊星歯車１７及び第２のキャリア１８がギヤケース６の内部に収容されている。そして、第１〜第２の遊星歯車８，１７の最大幅寸法Ｗ１，Ｗ２が、それぞれ第１〜第２の太陽歯車７，１６の最大幅寸法Ｗ３，Ｗ４よりも大きく、また、第１〜第２のキャリア１０，１８の支持軸１１，２１の長さＬ１，Ｌ２よりも大きく形成されている。その結果、第１の遊星歯車８の両側面の突起３１がそれぞれエンドカバー６ｂの内側面と第１のキャリア１０の側面に摺接した状態において、第１の太陽歯車７の両側面がそれぞれエンドカバー６ｂの内側面と第１のキャリア１０の側面に摺接せず、また、第１のキャリア１０の支持軸１１がエンドカバー６ｂの内側面に摺接しないようになっている。また、第２の遊星歯車１７の両側面の突起３２がそれぞれ第１のキャリア１０の側面と第２のキャリア１８の側面に摺接した状態において、第２の太陽歯車１６の側面が第２のキャリア１８の側面に摺接せず、また、第２のキャリア１８の支持軸２１が第１のキャリア１０の側面に摺接しないようになっている。
【００２１】
そして、第１〜第２の太陽歯車７，１６、第１〜第２のキャリア１０，１８及びギヤケース６がプラスチック（例えば、ＰＰＳ、ＰＡ等）で形成されている。また、第１〜第２の遊星歯車８，１７は、上述の第１〜第２の太陽歯車７，１６、第１〜第２のキャリア１０，１８及びギヤケース６よりも低摩擦係数のプラスチックで形成されている。なお、遊星歯車装置１の全ての構成部品を第１〜第２の遊星歯車８，１７と同一の低摩擦係数のプラスチックで形成した場合と、上述のように第１〜第２の遊星歯車８，１７のみを低摩擦係数のプラスチックで形成した場合とを比較した結果、動力伝達効率がほぼ同様であることが実験により確かめられている。
【００２２】
これは、第１の歯車ユニット３において、第１の遊星歯車８が、第１の太陽歯車７及び内歯車１３に噛み合い、第１のキャリア１０及びギヤケース６のエンドカバー６ｂに摺接するようになっていることによる。換言すれば、第１の歯車ユニット３において、第１の遊星歯車８のみが他の構成部品の全てに接しているため、第１の遊星歯車８のみを低摩擦係数のプラスチックで形成すれば所望の目的を達成できるのである。同様に、第２の歯車ユニット５において、第２の遊星歯車１７が、第２の太陽歯車１６及び内歯車１３に噛み合い、第１のキャリア１０及び第２のキャリア１８に摺接するようになっていることによる。換言すれば、第２の歯車ユニット５において、第２の遊星歯車１７のみが他の構成部品の全てに接しているため、第２の遊星歯車１７のみを低摩擦係数のプラスチックで形成すれば所望の目的を達成できるのである。
【００２３】
ここで、第１〜第２の太陽歯車７，１６、第１〜第２のキャリア１０，１８及びギヤケース６の摩擦係数をαとし、第１〜第２の遊星歯車８，１７の摩擦係数をβとした場合、β＝０．３〜０．６αとなるように、プラスチックが選択されるのが好ましい。このようなプラスチックを選択すれば、容易に入手できる材料によって第１〜第２の遊星歯車８，１７を形成でき、優れた動力伝達効率で円滑な動力伝達が可能になる。なお、第１〜第２の遊星歯車８，１７の材料としては、摩擦抵抗を低減させる材料成分を混入したＰＰＳやＰＡ等が使用されたり、含油樹脂やフッ素樹脂等が適宜使用される。
【００２４】
（作動状態）
このような構成の遊星歯車装置１は、ギヤケース６（内歯車１３）が固定されるようになっており、入力軸２と一体になって第１の太陽歯車７が回転すると、第１の遊星歯車８が第１の太陽歯車７で回転させられながら第１の太陽歯車７の回りを公転する。この第１の遊星歯車８の公転の回転数が、第１のキャリア１０及びこの第１のキャリア１０に形成された第２の太陽歯車１６の回転数となる。次いで、第２の太陽歯車１６に噛み合う第２の遊星歯車１７が、第２の太陽歯車１６に回転させられながら第２の太陽歯車１６の回りを公転する。この第２の遊星歯車１７の公転の回転数が、第２のキャリア１８及びこの第２のキャリア１８と一体になって回動する出力軸４の回転数となる。なお、入力軸２と出力軸４の回転比は、第１の太陽歯車７、第１の遊星歯車８、内歯車１３、第２の太陽歯車１６、及び第２の遊星歯車１７の歯数比に応じて決定される。
【００２５】
（第１の実施の形態の効果）
以上のように、本実施の形態に係る遊星歯車装置１は、第１〜第２の遊星歯車８，１７を他の構成部品よりも低摩擦係数のプラスチックで形成することにより、各歯車の噛み合い（第１の太陽歯車７と第１の遊星歯車８の噛み合い及び第１の遊星歯車８と内歯車１３の噛み合い、第２の太陽歯車１６と第２の遊星歯車１７の噛み合い及び第２の遊星歯車１７と内歯車１３の噛み合い）を円滑にすることができ、また、各構成部品の摺接部（エンドカバー６ｂと第１の遊星歯車８の摺接部及び第１の遊星歯車８と第１のキャリア１０の摺接部、第１のキャリア１０と第２の遊星歯車１７の摺接部及び第２の遊星歯車１７と第２のキャリア１８の摺接部）の摩擦抵抗を低減することができる。従って、本実施の形態に係る遊星歯車装置１によれば、従来例において使用されていた摺動プレートが不要になり、部品点数を削減することができるため、部品管理が容易化し、また、グリースが不要になるため、グリースの粘性抵抗に起因するエネルギーロスを防止でき、動力伝達効率がより一層向上する。
【００２６】
また、上述のように、本実施の形態に係る遊星歯車装置１は、第１〜第２の遊星歯車８，１７のみを他の太陽歯車等よりも低摩擦係数のプラスチックで形成するようになっており、第１〜第２の遊星歯車８，１７を除く他の構成部品を一般のプラスチックで形成することができるため、全ての構成部品を低摩擦係数のプラスチックで形成する場合に比較して安価に生産することが可能になる。
【００２７】
また、本実施の形態において、エンドカバー６ｂを使用しないような場合、第１の遊星歯車８の突起３１は、第１のキャリア１０に対向する側面にのみ形成すればよい。
【００２８】
［第２の実施の形態］
上述の第１の実施の形態は、第１の遊星歯車８及び第２の遊星歯車１７をそれぞれ３個設置する態様を例示したが、これに限られるものではなく、第１の遊星歯車８及び第２の遊星歯車１７をそれぞれ１個又は２個設置するようにしてもよく、また、第１の遊星歯車８及び第２の遊星歯車１７をそれぞれ３個以上設置するようにしてもよい。
【００２９】
ただし、第１の遊星歯車８を２個以下にした場合には、第１のキャリア１０の回転中心が第１の遊星歯車８の公転中心と一致するように、第１のキャリア１０を他の部材で回転できるように支持する必要がある。
【００３０】
図４〜図５は、第１の遊星歯車８を１個だけ使用した遊星歯車装置１を例示するものである。これらの図に示すように、本実施の形態に係る遊星歯車装置１は、第１のキャリア１０（第２の太陽歯車１６）の回転中心部分に軸受け穴３３が形成されており、この軸受け穴３３に出力軸４の先端４ｂが係合され、第１のキャリア１０が出力軸４で回転可能に支持されるようになっている。また、第１のキャリア１０の回転中心部で且つ図４中左側面側には支持突起３４が形成されており、この支持突起３４のテーパ部３５が第１の太陽歯車７の穴１４のテーパ部３６で回転可能に支持されるようになっている。
【００３１】
本実施の形態の遊星歯車装置１によれば、上述の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができることはもちろんのこと、さらに部品点数（第１の遊星歯車８）を削減でき、装置の軽量化を図ることが可能になる。
【００３２】
なお、本実施の形態において、第１のキャリア１０は、出力軸４及び第１の太陽歯車７に支持されるようになっているが、出力軸４と第１の太陽歯車７のいずれか一方のみで回転可能に支持してもよい。また、第１のキャリア１０は、略円板状に形成されているため、その外周面をギヤケース６の内周面で回転可能に支持するようにしてもよい。
【００３３】
［その他の実施の形態］
なお、上述の各実施の形態は、第１のキャリア１０を略円板状に形成し、回転中心部に第２の太陽歯車１６を形成する態様を例示したが、これに限られず、図６（ａ）や図６（ｂ）に示すように、第２の太陽歯車１６から径方向外方へ向けてアーム３７を延出させて、そのアーム３７に第１の遊星歯車８を回転可能に支持する支持軸１１を突出形成するようにしてもよい。これによっても、上述の各実施の形態と同様の効果を得ることができることはもちろんのこと、第１のキャリア１０の軽量化を図り、遊星歯車装置１の軽量化を図ることができる。
【００３４】
また、上述の各実施の形態は、第２のキャリア１８を略円板状に形成し、その外周面２２をギヤケース６の軸受け面２３で回転可能に支持する態様が例示されているが、これに限られず、図７に示すように、出力軸４に係合されるボス部３８と、このボス部３８から径方向外方へ向けて延出する複数のアーム４０と、このアーム４０に形成される支持軸４１とで第２のキャリア１８を構成し、アーム４０の外周面４２をギヤケース６の軸受け面２３で回転可能に支持するようにしてもよい。これによっても、第２のキャリア１８の回転中心と第２の遊星歯車１７の公転中心とを一致させ、円滑な動力伝達を可能にすることができ、上述の各実施の形態と同様の効果を得ることができることはもちろんのこと、第２のキャリア１８の軽量化を図ることができ、遊星歯車装置の軽量化を図ることができる。ここで、アーム４０の数は、第２のキャリア１８の回転中心を第２の遊星歯車１７の公転中心とを一致させることができる限り、適宜変更することができる。
【００３５】
また、上述の各実施の形態において、第１の太陽歯車７の入力軸２との係合部に金属部材を配置したり、第２のキャリア１８の出力軸４との係合部に金属部材を配置し、それら金属部材に入力軸２や出力軸４のセレーションに係合する穴のセレーションを形成するようにしてもよい。このようにすれば、セレーション嵌合部の強度を向上させることができる。
【００３６】
また、上述の各実施の形態において、第１の太陽歯車７と入力軸２及び第２のキャリア１８と出力軸４がセレーション嵌合されて一体回動するようになっているが、本発明はこれに限られず、第１の太陽歯車７と入力軸２及び第２のキャリア１８と出力軸４を、スプライン、キー、圧入等の手段によって一体回動させるようにしてもよい。
【００３７】
また、上述の各実施の形態において、軸受け２６としてボールベアリングを例示したが、これに限られず、ブッシュやニードルベアリング等の各種軸受けを使用条件等に応じて適宜変更使用するようにしてもよい。
【００３８】
また、上述の各実施の形態において、ギヤケース６、第１の太陽歯車７、第１の遊星歯車８、第１のキャリア１０、第２の太陽歯車１６、第２の遊星歯車１７及び第２のキャリア１８をプラスチックで形成する態様を例示したが、これに限られず、それら各構成部品を金属で形成し、第１〜第２の遊星歯車８，１７の摩擦係数を他の構成部品の摩擦係数よりも小さくなるように形成してもよい。
【００３９】
また、上述の各実施の形態は、ギヤケース６の内部に第１の歯車ユニット３と第２の歯車ユニット５を収容する態様を例示したが、本発明はこれに限られず、第１の歯車ユニット３の第１の遊星歯車８と第１のキャリア１０とを省略し、第１の太陽歯車７で第２の遊星歯車１７を直接回転させるようにしてもよく、さらに、第１の歯車ユニット３と第２の歯車ユニット５との間に単数又は複数の中間歯車ユニットを配置し、第１の歯車ユニット３と第２の歯車ユニット５とを中間歯車ユニットを介して接続するようにしてもよい。これらのいずれの態様の場合も、第２の歯車ユニット５の第２のキャリア１８（出力軸４にセレーション嵌合されるキャリア）の外周面２２，４２がギヤケース６の軸受け面２３で回動可能に支持される。
【００４０】
また、上述の各実施の形態において、内歯車１３は、同一の寸法に形成する態様を例示したが、設計条件に応じて適宜変更することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の遊星歯車装置は、遊星歯車の摩擦係数を太陽歯車やキャリアの摩擦係数よりも小さくすることにより、遊星歯車と太陽歯車との噛み合いを円滑にすることができ、また、遊星歯車とキャリアとの摺接部の摩擦抵抗を低減することができる。従って、本発明の遊星歯車装置によれば、従来例において使用されていた摺動プレートが不要になり、部品点数を削減することができるため、部品管理が容易化し、また、グリースが不要になるため、グリースの粘性抵抗に起因するエネルギーロスを防止でき、動力伝達効率がより一層向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る遊星歯車装置の縦断面図である。
【図２】図１の遊星歯車装置の構造を説明するスケルトン図である。
【図３】図３（ａ）は図１のＡ−Ａ線に沿って切断して示す断面図であり、図３（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線に沿って切断して示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る遊星歯車装置の縦断面図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ線に沿って切断して示す断面図である。
【図６】図６（ａ）は、第１の遊星歯車が１個の場合の第１のキャリアの他の実施の形態を示す正面図であり、また、図６（ｂ）は、第１の遊星歯車が３個の場合の第１のキャリアの他の実施の形態を示す正面図である。
【図７】第２のキャリアの他の実施の形態を示す正面図である。
【符号の説明】
１……遊星歯車装置、７……第１の太陽歯車（太陽歯車）、８……第１の遊星歯車（遊星歯車）、１０……第１のキャリア（キャリア）、１１，２１……支持軸、１６……第２の太陽歯車（太陽歯車）、１７……第２の遊星歯車（遊星歯車）、１８……第２のキャリア（キャリア）、３１，３２……突起[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a planetary gear device used in a power transmission system of an automobile, an industrial machine or the like.
[0002]
[Prior art]
Generally, a planetary gear device changes rotation transmitted from a power source such as a motor or an engine into a rotation convenient for driving other devices (such as an automobile engine accessory device or other industrial machine). is there. In such a planetary gear device, a sun gear, a planet gear that meshes with the sun gear, and a carrier that supports the planet gear so that it can revolve around the sun gear are housed in a gear case, and an external power source The power transmitted from the vehicle is output to the other driven device via an output shaft connected to the gears and the carrier.
[0003]
In such a planetary gear device, various devices have been conventionally made in order to improve power transmission efficiency. For example, a sliding plate (fluorine resin sheet, etc.) with a low friction coefficient is interposed in the sliding contact portion between the planetary gear and the carrier or the sliding contact portion between the planetary gear and the gear case, thereby reducing the frictional resistance generated when the planetary gear rotates. A technique is known in which energy loss during power transmission is reduced, thereby improving power transmission efficiency. In addition, a sufficient amount of grease is accommodated in the gear case, and grease is supplied to the meshing portion of the sun gear and the planetary gear, the sliding contact portion of the planetary gear and the other member, and the meshing of the planetary gear and the sun gear is smoothly performed. In addition, the frictional resistance of each sliding contact portion is reduced to reduce energy loss, thereby improving power transmission efficiency and improving the durability of each component (sun gear, planetary gear, carrier, etc.). It was like that.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the planetary gear device in which the sliding contact portion between the planetary gear and the carrier or the sliding contact portion between the planetary gear and the gear case is interposed with a sliding plate having a low friction coefficient to improve power transmission efficiency is a component. There was a problem that the number of points increased, resulting in complication of parts management in the production process.
[0005]
In addition, a sufficient amount of grease is accommodated in the gear case, and grease is supplied to the meshing part of the sun gear and the planetary gear, the sliding contact part between the planetary gear and the other member, etc., to reduce the frictional resistance of each sliding contact part. The planetary gear set that improves the power transmission efficiency by consuming the kinetic energy by stirring and moving the grease, which is a viscous fluid, during operation is excellent in improving the durability of each component. However, the effect of improving the power transmission efficiency was insufficient.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide a planetary gear device having a small number of parts that can improve power transmission efficiency without using a sliding plate or grease.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a planetary gear device in which a sun gear, a planetary gear meshing with the sun gear, and a carrier that supports the planetary gear so as to revolve around the sun gear are accommodated inside the gear case. It is about. In this planetary gear device, the planetary gear is accommodated between an inner side surface of the gear case and a side surface of the carrier, and is rotatably supported by a support shaft protruding from the side surface of the carrier. Yes. Further, the friction coefficient of the planetary gear is made smaller than the friction coefficient of the sun gear and the carrier. In addition, in a state where one side surface of the planetary gear is in sliding contact with the inner side surface of the gear case and the other side surface of the planetary gear is in sliding contact with the side surface of the carrier, the support shaft of the carrier is the inner side of the gear case. The maximum width dimension from the one side surface to the other side surface of the planetary gear is set so that both side surfaces of the sun gear are not slidably contacted with the side surface and the inner side surface of the gear case and the side surface of the carrier It is characterized by being larger than the length of the support shaft of the carrier and the maximum width dimension between the both side surfaces of the sun gear.
[0008]
The invention according to claim 2 is that, when the friction coefficient of the sun gear and the carrier is α and the friction coefficient of the planetary gear is β, the friction coefficient β of the planetary gear is 0.3 to 0.6α. It is characterized by.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, at least a side surface of the planetary gear that faces the carrier is concentric with the support shaft and has a width that is greater than the total tooth depth of the planetary gear. An annular protrusion having a small size is formed.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0012]
[First Embodiment]
1 to 3 show a planetary gear device 1 according to the present embodiment.
[0013]
As shown in these drawings, the planetary gear device 1 according to the present embodiment is roughly divided into a first gear unit 3 connected to the input shaft 2, the first gear unit 3 and the output shaft 4. The first gear unit 3 and the second gear unit 5 are accommodated inside the gear case 6. Hereinafter, the details of the planetary gear device 1 according to the present embodiment will be sequentially described.
[0014]
(First gear unit)
An end of the input shaft 2 connected to a drive source such as a motor or an engine is inserted into the gear case 6, and a first sun gear 7 is attached to the end of the input shaft 2. Three first planetary gears 8 meshing with the first sun gear 7 are arranged at equal intervals on the outer periphery of the first sun gear 7, and these first planetary gears 8 are arranged in the first sun gear 7. It is supported by the first carrier 10 so that it can revolve around the gear 7. The first carrier 10 is formed in a substantially disc shape, and the support shaft 11 that supports the first planetary gear 8 so as to be able to rotate corresponds to the three first planetary gears 8. 1 is formed so as to protrude from the left side surface 12. The three first planetary gears 8 mesh with an internal gear 13 formed on the inner peripheral surface of the gear case 6.
[0015]
A serration hole 14 is formed at the rotation center of the first sun gear 7 described above, and the end of the input shaft 2 fitted into the hole 14 is a serration shaft 2a. Then, the first sun gear 7 and the input shaft 2 are serrated to be integrally rotated. Further, since the rotation center of the first carrier 10 coincides with the revolution center of the three first planetary gears 8, the rotation center portion and the outer peripheral portion have other members (for example, the output shaft 4 and the gear case 6). (Inner peripheral surface) is not supported. As a result, the frictional resistance during operation can be reduced, and the power transmission efficiency can be improved.
[0016]
(Second gear unit)
A second sun gear 16 is formed at the rotation center of the first carrier 10 and on the right side surface 15 side in FIG. 1, and the three second planets meshing with the second sun gear 16. Gears 17 are arranged at equal intervals, and these second planetary gears 17 are supported by a second carrier 18 so that they can revolve around the second sun gear 16. The second carrier 18 is formed in a substantially disk shape, and a support shaft 21 that supports the second planetary gear 17 so as to be rotatable is formed on the left side surface 20 in FIG. The second carrier 18 is supported so that the outer peripheral surface 22 can be rotated by a bearing surface 23 formed on the inner peripheral surface of the gear case 6. The three second planetary gears 17 are also meshed with the internal gear 13 formed on the inner peripheral surface of the gear case 6.
[0017]
A serration hole 24 is formed at the center of rotation of the second carrier 18, and a serration shaft 4 a is also formed at the end of the output shaft 4 engaged with the hole 24. The output shaft 4 is serrated and fitted into the hole 24 of the carrier 18 so that the second carrier 18 and the output shaft 4 rotate together. Further, a concave portion 25 for mounting a bearing is formed at the right end of the gear case 6 in FIG. 1, and a bearing 26 that supports the output shaft 4 so as to be rotatable is engaged with the concave portion 25. Yes. As a result, the output shaft 4 is supported by the bearing surface 23 of the gear case 6 via the second carrier 18 and the bearing 26 disposed in the vicinity of the fitting portion between the second carrier 18 and the output shaft 4. Will be supported by. That is, the output shaft 4 is supported so that two positions along the axial direction can rotate, and the output shaft 4 rotates smoothly without causing the inclination of the axis CL and the shaft runout. By configuring in this way, the total length of the planetary gear unit 1 can be shortened by the amount that one bearing 26 can be reduced, compared to the case where two bearings 26 are arranged side by side to support the output shaft, and the planetary gear unit 1 can be miniaturized.
[0018]
In addition, a substantially annular protrusion 30 that is in sliding contact with the inner side surface 28 of the gear case 6 is formed on the side surface 27 of the outer peripheral end of the second carrier 18. Thereby, the contact area of the 2nd carrier 18 and the gear case 6 can be made small, and the frictional resistance produced at the time of the rotation of the 2nd carrier 18 can be made small. Note that substantially annular projections 31 and 32 are also formed on both side surfaces of the first planetary gear 8 and the second planetary gear 17, and are devised to reduce the frictional resistance generated when each planetary gear rotates. Yes. Further, the substantially annular protrusions 30, 31, and 32 of the second carrier 18 and the planetary gears 8 and 17 are not limited to those that are continuous in the circumferential direction, and may be divided into a plurality of parts in the circumferential direction. Further, the substantially annular projections 31 and 32 of the first and second planetary gears 8 and 17 have a width dimension smaller than the total tooth depth of the teeth of the planetary gears 8 and 17, and the support shafts 11 and 21. It is formed concentrically with respect to each of the above.
[0019]
The gear case 6 is divided into a gear case main body 6a and an end cover 6b. After the components from the first sun gear 7 to the second carrier 18 are accommodated in the gear case main body 6a, the end of the gear case 6 is The cover 6b is fixed to the opening of the gear case body 6a.
[0020]
(Relationship between members of planetary gear unit)
The first sun gear 7, the first planetary gear 8, the first carrier 10, the second sun gear 16, the second planetary gear 17, and the second carrier 18 are housed inside the gear case 6. Yes. The maximum width dimensions W1, W2 of the first to second planetary gears 8 , 17 are larger than the maximum width dimensions W3, W4 of the first to second sun gears 7, 16, respectively. The lengths L1 and L2 of the support shafts 11 and 21 of the second carriers 10 and 18 are formed. As a result, in the state where the protrusions 31 on both side surfaces of the first planetary gear 8 are in sliding contact with the inner side surface of the end cover 6b and the side surface of the first carrier 10, the both side surfaces of the first sun gear 7 are respectively end. The inner surface of the cover 6b and the side surface of the first carrier 10 are not slidably contacted, and the support shaft 11 of the first carrier 10 is not slidably contacted by the inner surface of the end cover 6b. In addition, in a state where the protrusions 32 on both side surfaces of the second planetary gear 17 are in sliding contact with the side surface of the first carrier 10 and the side surface of the second carrier 18, the side surface of the second sun gear 16 is the second side. The side surface of the carrier 18 is not slidably contacted, and the support shaft 21 of the second carrier 18 is not slidably contacted by the side surface of the first carrier 10.
[0021]
And the 1st-2nd sun gears 7 and 16, the 1st-2nd carriers 10 and 18 and the gear case 6 are formed with plastics (for example, PPS, PA, etc.). The first to second planetary gears 8 and 17 are made of a plastic having a lower coefficient of friction than the first to second sun gears 7 and 16, the first to second carriers 10 and 18, and the gear case 6. Is formed. It should be noted that all the components of the planetary gear device 1 are formed of the same low friction coefficient plastic as the first to second planetary gears 8 and 17, and the first to second planetary gears 8 as described above. As a result of comparison with only the case where only 17 and 17 are made of a plastic having a low friction coefficient, it has been confirmed by experiments that the power transmission efficiency is almost the same.
[0022]
In the first gear unit 3, the first planetary gear 8 meshes with the first sun gear 7 and the internal gear 13 and comes into sliding contact with the first carrier 10 and the end cover 6 b of the gear case 6. It depends on. In other words, in the first gear unit 3, only the first planetary gear 8 is in contact with all the other components, so that it is desirable if only the first planetary gear 8 is made of plastic with a low friction coefficient. Can achieve this goal. Similarly, in the second gear unit 5, the second planetary gear 17 meshes with the second sun gear 16 and the internal gear 13 and comes into sliding contact with the first carrier 10 and the second carrier 18. Because it is. In other words, in the second gear unit 5, since only the second planetary gear 17 is in contact with all the other components, it is desirable if only the second planetary gear 17 is made of a plastic having a low friction coefficient. Can achieve this goal.
[0023]
Here, the friction coefficient of the first to second sun gears 7 and 16, the first to second carriers 10, 18 and the gear case 6 is α, and the friction coefficient of the first to second planetary gears 8 and 17 is When β is set, plastic is preferably selected so that β = 0.3 to 0.6α. If such a plastic is selected, the first to second planetary gears 8 and 17 can be formed from easily available materials, and smooth power transmission can be achieved with excellent power transmission efficiency. In addition, as a material of the 1st-2nd planetary gears 8 and 17, PPS, PA, etc. which mixed the material component which reduces frictional resistance are used, or an oil-containing resin, a fluororesin, etc. are used suitably.
[0024]
(Operating state)
In the planetary gear device 1 having such a configuration, the gear case 6 (internal gear 13) is fixed, and when the first sun gear 7 is rotated integrally with the input shaft 2, the first planetary gear device 1 is rotated. The gear 8 revolves around the first sun gear 7 while being rotated by the first sun gear 7. The revolution speed of the first planetary gear 8 is the revolution speed of the first carrier 10 and the second sun gear 16 formed on the first carrier 10. Next, the second planetary gear 17 meshing with the second sun gear 16 revolves around the second sun gear 16 while being rotated by the second sun gear 16. The rotational speed of the revolution of the second planetary gear 17 is the rotational speed of the second carrier 18 and the output shaft 4 that rotates together with the second carrier 18. The rotation ratio between the input shaft 2 and the output shaft 4 is the gear ratio of the first sun gear 7, the first planetary gear 8, the internal gear 13, the second sun gear 16, and the second planetary gear 17. It is decided according to.
[0025]
(Effects of the first embodiment)
As described above, the planetary gear device 1 according to the present embodiment is configured so that the first and second planetary gears 8 and 17 are made of a plastic having a lower friction coefficient than the other components, thereby engaging each gear. (Meshing of the first sun gear 7 and the first planetary gear 8 and meshing of the first planetary gear 8 and the internal gear 13, meshing of the second sun gear 16 and the second planetary gear 17, and the second planetary gear The meshing of the gear 17 and the internal gear 13 can be made smooth, and the sliding contact portions (the sliding contact portions of the end cover 6b and the first planetary gear 8 and the first planetary gear 8 and the first planetary gear 8) of each component part can be achieved. Reducing the frictional resistance of the sliding contact portion of one carrier 10, the sliding contact portion of the first carrier 10 and the second planetary gear 17, and the sliding contact portion of the second planetary gear 17 and the second carrier 18. Can do. Therefore, according to the planetary gear device 1 according to the present embodiment, the sliding plate used in the conventional example is not necessary, and the number of parts can be reduced. Therefore, energy loss caused by the viscous resistance of the grease can be prevented, and the power transmission efficiency is further improved.
[0026]
Further, as described above, the planetary gear device 1 according to the present embodiment is configured such that only the first to second planetary gears 8 and 17 are made of plastic having a lower friction coefficient than other sun gears and the like. The other components except for the first and second planetary gears 8 and 17 can be made of general plastic, so that all the components are made of plastic with a low friction coefficient. It becomes possible to produce at low cost.
[0027]
Further, in the present embodiment, when the end cover 6 b is not used, the protrusion 31 of the first planetary gear 8 may be formed only on the side surface facing the first carrier 10.
[0028]
[Second Embodiment]
The first embodiment described above exemplifies a mode in which three first planetary gears 8 and two second planetary gears 17 are installed. However, the present invention is not limited to this, and the first planetary gear 8 and One or two second planetary gears 17 may be installed, or three or more first planetary gears 8 and two or more second planetary gears 17 may be installed.
[0029]
However, when the number of the first planetary gears 8 is two or less, the first carrier 10 is moved to another one so that the rotation center of the first carrier 10 coincides with the revolution center of the first planetary gear 8. It is necessary to support the member so that it can rotate.
[0030]
4 to 5 exemplify the planetary gear device 1 using only one first planetary gear 8. As shown in these drawings, in the planetary gear device 1 according to the present embodiment, a bearing hole 33 is formed in the rotation center portion of the first carrier 10 (second sun gear 16). The front end 4 b of the output shaft 4 is engaged with 33, and the first carrier 10 is rotatably supported by the output shaft 4. Further, a support protrusion 34 is formed at the center of rotation of the first carrier 10 and on the left side in FIG. 4, and the taper portion 35 of the support protrusion 34 is a taper of the hole 14 of the first sun gear 7. The portion 36 is rotatably supported.
[0031]
According to the planetary gear device 1 of the present embodiment, it is possible to reduce the number of parts (first planetary gear 8) as well as the same effects as those of the first embodiment described above, It is possible to reduce the weight of the device.
[0032]
In the present embodiment, the first carrier 10 is supported by the output shaft 4 and the first sun gear 7, but either the output shaft 4 or the first sun gear 7 is used. It may be supported so as to be rotatable. Further, since the first carrier 10 is formed in a substantially disc shape, the outer peripheral surface thereof may be rotatably supported by the inner peripheral surface of the gear case 6.
[0033]
[Other embodiments]
In addition, although each above-mentioned embodiment illustrated the aspect which forms the 1st carrier 10 in a substantially disc shape, and forms the 2nd sun gear 16 in the rotation center part, it is not restricted to this, FIG. As shown in FIG. 6A and FIG. 6B, the arm 37 is extended radially outward from the second sun gear 16 so that the first planetary gear 8 can be rotated on the arm 37. The supporting shaft 11 to be supported may be formed to protrude. Also by this, the same effect as each above-mentioned embodiment can be obtained, but also the weight of the first carrier 10 can be reduced and the planetary gear unit 1 can be reduced.
[0034]
Moreover, although each above-mentioned embodiment has illustrated the aspect which forms the 2nd carrier 18 in a substantially disc shape, and supports the outer peripheral surface 22 with the bearing surface 23 of the gear case 6 so that rotation is possible, 7, as shown in FIG. 7, a boss portion 38 engaged with the output shaft 4, a plurality of arms 40 extending outward in the radial direction from the boss portion 38, and the arms 40 are formed. The support carrier 41 may constitute the second carrier 18, and the outer peripheral surface 42 of the arm 40 may be rotatably supported by the bearing surface 23 of the gear case 6. Also by this, the center of rotation of the second carrier 18 and the center of revolution of the second planetary gear 17 can be matched to enable smooth power transmission, and effects similar to those of the above-described embodiments can be achieved. Of course, the weight of the second carrier 18 can be reduced, and the planetary gear device can be reduced in weight. Here, the number of the arms 40 can be appropriately changed as long as the rotation center of the second carrier 18 can coincide with the revolution center of the second planetary gear 17.
[0035]
Further, in each of the above-described embodiments, a metal member is disposed at an engagement portion with the input shaft 2 of the first sun gear 7, or a metal member is disposed at an engagement portion with the output shaft 4 of the second carrier 18. And a serration of a hole that engages with the serrations of the input shaft 2 and the output shaft 4 may be formed in these metal members. If it does in this way, the intensity of a serration fitting part can be raised.
[0036]
Further, in each of the above-described embodiments, the first sun gear 7 and the input shaft 2 and the second carrier 18 and the output shaft 4 are serrated to be integrally rotated. However, the present invention is not limited to this, and the first sun gear 7 and the input shaft 2 and the second carrier 18 and the output shaft 4 may be integrally rotated by means such as a spline, a key, and press-fitting.
[0037]
Further, in each of the above-described embodiments, the ball bearing is exemplified as the bearing 26. However, the present invention is not limited to this, and various bearings such as a bush and a needle bearing may be appropriately used according to usage conditions.
[0038]
Further, in each of the above-described embodiments, the gear case 6, the first sun gear 7, the first planetary gear 8, the first carrier 10, the second sun gear 16, the second planetary gear 17, and the second planetary gear 17. Although the aspect which forms the carrier 18 with a plastic was illustrated, it is not restricted to this, Each of those components are formed with a metal, and the friction coefficient of the 1st-2nd planetary gears 8 and 17 is set to the friction coefficient of another component. You may form so that it may become smaller.
[0039]
Moreover, although each above-mentioned embodiment illustrated the aspect which accommodates the 1st gear unit 3 and the 2nd gear unit 5 in the inside of the gear case 6, this invention is not limited to this, The 1st gear unit The first planetary gear 8 and the first carrier 10 may be omitted, and the second planetary gear 17 may be directly rotated by the first sun gear 7, and further, the first gear unit 3 One or a plurality of intermediate gear units may be disposed between the first gear unit 3 and the second gear unit 5, and the first gear unit 3 and the second gear unit 5 may be connected via the intermediate gear unit. . In any of these modes, the outer peripheral surfaces 22 and 42 of the second carrier 18 (the carrier that is serrated and fitted to the output shaft 4) of the second gear unit 5 can be rotated by the bearing surface 23 of the gear case 6. Supported by
[0040]
Moreover, in each above-mentioned embodiment, although the internal gear 13 illustrated the aspect formed in the same dimension, it can change suitably according to design conditions.
[0041]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the planetary gear device of the present invention makes the planetary gear and the sun gear mesh smoothly by making the friction coefficient of the planetary gear smaller than that of the sun gear or carrier. In addition, the frictional resistance at the sliding contact portion between the planetary gear and the carrier can be reduced. Therefore, according to the planetary gear device of the present invention, the sliding plate used in the conventional example becomes unnecessary, and the number of parts can be reduced, so that parts management is facilitated and no grease is required. Therefore, energy loss due to the viscous resistance of the grease can be prevented, and the power transmission efficiency is further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a planetary gear device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a skeleton diagram illustrating the structure of the planetary gear device of FIG. 1. FIG.
3A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. FIG.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a planetary gear device according to a second embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG.
FIG. 6 (a) is a front view showing another embodiment of the first carrier in the case of one first planetary gear, and FIG. 6 (b) shows the first carrier. FIG. 10 is a front view showing another embodiment of the first carrier when there are three planetary gears.
FIG. 7 is a front view showing another embodiment of the second carrier.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Planetary gear apparatus, 7 ... 1st sun gear (sun gear), 8 ... 1st planetary gear (planetary gear), 10 ... 1st carrier (carrier), 11, 21 ... Support Shaft, 16 ... second sun gear (sun gear), 17 ... second planetary gear (planetary gear), 18 ... second carrier (carrier), 31, 32 ... projection

Claims

In a planetary gear device that contains a sun gear, a planetary gear meshing with the sun gear, and a carrier that supports the planetary gear so that it can revolve around the sun gear, inside the gear case,
The planetary gear is accommodated between the inner side surface of the gear case and the side surface of the carrier, and supported rotatably by a support shaft protruding from the side surface of the carrier,
The friction coefficient of the planetary gear is smaller than the friction coefficient of the sun gear and the carrier,
In a state where one side surface of the planetary gear is in sliding contact with the inner side surface of the gear case and the other side surface of the planetary gear is in sliding contact with the side surface of the carrier, the support shaft of the carrier is in contact with the inner side surface of the gear case. The carrier has a maximum width dimension from the one side surface to the other side surface of the planetary gear so that both side surfaces of the sun gear do not slidably contact the inner side surface of the gear case and the side surface of the carrier. Greater than the length of the support shaft and the maximum width dimension between the side surfaces of the sun gear,
A planetary gear device characterized by that.

2. The friction coefficient β of the planetary gear is 0.3 to 0.6α, where α is a friction coefficient of the sun gear and the carrier, and β is a friction coefficient of the planetary gear. The planetary gear device described.

2. An annular protrusion concentric with the support shaft and having a width smaller than the entire tooth depth of the planetary gear is formed on at least a side surface of the planetary gear facing the carrier. 2. The planetary gear device according to 2.