JP2009168142A - 遊星歯車機構付き変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】リングギヤ２４からケース１１への振動伝達を抑制しつつ、大型化を抑制することが可能な、遊星歯車機構付き変速機１０を提供する。
【解決手段】遊星歯車機構１２のリングギヤ２４がケース１１に固定された遊星歯車機構付き変速機１０であって、リングギヤ２４とケース１１との間においてリングギヤ２４およびケース１１と同軸状に、リングギヤ２４およびケース１１から径方向に隙間を置いて中間部材４０が配置され、中間部材４０は、第１接触部５０においてリングギヤ２４に当接可能とされるとともに、第２接触部６０においてケース１１に当接可能とされ、第１接触部５０および第２接触部６０は、中間部材４０の周方向において異なる位置に配置されていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、遊星歯車機構付き変速機に関するものである。

車両用の変速機（減速機）として、遊星歯車機構付き変速機が利用されている。この変速機は、遊星歯車機構の構成要素であるサンギヤ、キャリア（プラネタリギヤ）およびリングギヤをケース内に配置したものである。これらの構成要素は、１つがケースに固定され、１つが入力側に接続され、１つが出力側に接続されている。

リングギヤをケースに固定する場合には、リングギヤを起振源とするギヤ音や振動が、ケースに伝達されるのを抑制する必要がある。その方策として、（１）リングギヤの歯形の狙い値変更、（２）歯面仕上げの向上が考えられる。しかしながら、量産を想定した場合のリングギヤの製造工法であるギヤシェーパによる送り加工は、精度が悪いのが現状であり、（１）リングギヤの歯形の狙い値変更を実現することは困難である。またリングギヤは内接歯車であり、（２）歯面仕上げの向上を実現することも困難である。

そこで特許文献１には、変速機のケースに固定すべき要素を有する遊星歯車機構を組み込んだ変速機において、油圧ブレーキのシリンダ部に固定要素を固定することで、変速機ケースへの振動伝達を抑制する技術が記載されている。また特許文献２には、ケース側に固定される遊星歯車機構のひとつの要素とケースとの間に中間部材を介装し、この中間部材がケース側および要素のそれぞれとスプライン結合する技術が記載されている。これにより、遊星歯車機構で発生した歯車同士の噛み合いによる噛み合い起振力は、中間部材の内外周の歯の微小な弾性変形によって減衰され、遊星歯車機構からケースへの振動伝達を抑制することが可能になると記載されている。
特開２００１−２２１３２８号公報 特開２００５−１６６３５号公報

しかしながら、特許文献１および２に記載された技術では、振動伝達の抑制効果を上げるため、中間部材の径方向の長さを大きくする必要がある。この場合、遊星歯車機構が大型化するという問題がある。
そこで本発明は、リングギヤからケースへの振動伝達を抑制しつつ、大型化を抑制することが可能な、遊星歯車機構付き変速機の提供を課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、遊星歯車機構（例えば、実施形態における遊星歯車機構１２）リングギヤ（例えば、実施形態におけるリングギヤ２４）がケース（例えば、実施形態におけるケース１１）に固定された遊星歯車機構付き変速機（例えば、実施形態における変速機１０）であって、前記リングギヤと前記ケースとの間において前記リングギヤおよび前記ケースと同軸状に、前記リングギヤおよび前記ケースから径方向に隙間（例えば、実施形態における隙間４２，４４）を置いて中間部材（例えば、実施形態における中間部材４０）が配置され、前記中間部材は、第１接触部（例えば、実施形態における第１接触部５０）において前記リングギヤに当接可能とされるとともに、第２接触部（例えば、実施形態における第２接触部６０）において前記ケースに当接可能とされ、前記第１接触部および前記第２接触部は、前記中間部材の周方向において異なる位置に配置されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、前記第１接触部では、前記リングギヤの外周面に第１凸部（例えば、実施形態における第１凸部５２）が形成されるとともに、前記中間部材の内周面に第１凹部（例えば、実施形態における第１凹部５４）が形成され、前記中間部材の周方向における前記第１凸部の側面（例えば、実施形態における側面５２ａ）と前記第１凹部の側面（例えば、実施形態における側面５４ａ）とが当接可能とされていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、前記中間部材の周方向における前記第１凸部の両側面は、前記中間部材の中心軸および前記第１凸部の中心点を含む平面（例えば、実施形態における平面Ｓ）と平行に形成されていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、前記第２接触部では、前記中間部材の外周面に第２凸部（例えば、実施形態における第２凸部６２）が形成されるとともに、前記ケースの内周面に第２凹部（例えば、実施形態における第２凹部６４）が形成され、前記中間部材の周方向における前記第２凸部の側面（例えば、実施形態における側面６２ａ）と前記第２凹部の側面（例えば、実施形態における側面６４ａ）とが当接可能とされていることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、前記第２凸部の先端面に、窪み部（例えば、実施形態における窪み部６３）が形成されていることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、前記第１凸部の側面と前記第１凹部の側面との間、および前記第２凸部の側面と前記第２凹部の側面との間は、すきま嵌めとなるように嵌合されていることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、前記第１凸部の側面と前記第１凹部の側面との間、または前記第２凸部の側面と前記第２凹部の側面との間は、しまり嵌めとなるように圧入されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、第１接触部および第２接触部が中間部材の周方向において異なる位置に配置されているので、リングギヤからケースまでの振動伝達距離を確保することが可能になり、振動を減衰させて振動伝達を抑制することができる。このように、中間部材の半径方向に振動伝達距離を確保する代わりに、周方向に振動伝達距離を確保することで、変速機を大型化することなく、振動伝達を抑制することができる。

請求項２に係る発明によれば、リングギヤに凹部を形成する場合と比べて、リングギヤの強度を確保し易くなる。これに伴って、リングギヤの半径方向における厚肉化を防止することが可能になり、変速機の大型化を防止することができる。

請求項３に係る発明のように、第１凸部を矩形歯状に形成することで、リングギヤに作用するトルクを中間部材によって確実に伝達することが可能になり、リングギヤのがたつきを抑制することができる。

ケースに凸部を形成する場合には、対応する凹部をリングギヤに形成することになる。これに対して、請求項４に係る発明によれば、リングギヤに凹部を形成する必要がないので、リングギヤの強度を確保し易くなる。これに伴って、リングギヤの半径方向における厚肉化を防止することが可能になり、変速機の大型化を防止することができる。

請求項５に係る発明によれば、窪み部により第２凸部が周方向に分割されるので、第２凸部が周方向に撓み易くなる。これにより、中間部材からケースへの振動伝達を効果的に抑制することができる。

請求項６に係る発明によれば、リングギヤ、中間部材およびケースの組み立て作業を容易に行うことができる。

請求項７に係る発明によれば、リングギヤ、中間部材およびケースのがたつきを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態につき図面を参照して説明する。
図１は、車両のレイアウトを示す概略構成図である。この発明にかかる遊星歯車機構付き変速機１０は、例えば図１に示す車両３の駆動装置１に用いられる。図１に示す車両３は、内燃機関４と電動機５が直列に接続された駆動ユニット６を有するハイブリッド車両であり、この駆動ユニット６の動力がトランスミッション７を介して前輪Ｗｆ側に伝達される。一方で、この駆動ユニット６と別に設けられた駆動装置１の動力が、後輪Ｗｒ側に伝達されるようになっている。前輪Ｗｆ側の駆動ユニット６の電動機５と、後輪Ｗｒ側の駆動装置１の電動機２は、ＰＤＵ８（パワードライブユニット）を介してバッテリ９に接続されている。そしてバッテリ９から電動機５，２への電力供給と、電動機５，２からバッテリ９へのエネルギー回生が、ＰＤＵ８を介して行われるようになっている。

図２は本実施形態に係る遊星歯車機構付き変速機の説明図であり、図１および図３のＹ−Ｙ線における断面図である。図２に示すように、本実施形態に係る遊星歯車機構付き変速機１０は、遊星歯車機構１２の構成要素であるサンギヤ２１、プラネタリギヤ２２およびリングギヤ２４が、ケース１１の内部に配置されて構成されている。

図３は、図２のＺ−Ｚ線における断面図である。図３に示すように、遊星歯車機構付き変速機１０は、円筒軸１６の一端側外周に一体に設けられたサンギヤ２１と、このサンギヤ２１に噛合される複数のプラネタリギヤ２２と、これらのプラネタリギヤ２２を支持するプラネタリキャリア２３と、プラネタリギヤ２２の外周側に噛合されるリングギヤ２４とを備えている。そして、電動機（不図示）の駆動力がサンギヤ２１に入力され、減速された駆動力がプラネタリキャリア２３を通して出力されるようになっている。

プラネタリギヤ２２は、サンギヤ２１に直接噛合される大径の第１ギヤ２６と、この第１ギヤ２６よりも小径の第２ギヤ２７とを有し、これらの第１ギヤ２６および第２ギヤ２７が同軸に、かつ軸方向にオフセットした状態で一体に形成されている。リングギヤ２４は、第１ギヤ２６の軸方向側面に対向する位置に固定設置され、リングギヤ２４の内周面が小径の第２ギヤ２７に噛合されている。この実施形態の場合、リングギヤ２４の最大半径は、第１ギヤ２６の車軸１０Ｂ中心からの最大距離よりも小さくなるように設定されている。

一方、差動装置１３は、内面側に回転可能なピニオン３０が突設されたディファレンシャルケース３１と、このディファレンシャルケース３１内においてピニオン３０に噛合される一対のサイドギヤ３２ａ，３２ｂを備え、これらの各サイドギヤ３２ａ，３２ｂが左右の車軸１０Ａ，１０Ｂに夫々結合されている。ディファレンシャルケース３１には、遊星歯車機構１２のプラネタリキャリア２３が一体に結合されている。なお、ディファレンシャルケース３１はケース１１内に回転可能に支持されている。
そして、車両の発進時に電動機（不図示）が始動されると、電動機の駆動力が遊星歯車機構１２によって設定減速比に減速され、さらに差動装置１３を介して左右の車軸１０Ａ，１０Ｂに伝達されるようになっている。

（中間部材）
図２に戻り、リングギヤ２４とケース１１との間において、リングギヤ２４およびケース１１と同軸状に、中間部材４０が配置されている。中間部材４０は、焼入れされた鉄合金材料等により、略リング状に形成されている。中間部材４０は、リングギヤ２４から半径方向に隙間４２を置いて配置され、ケース１１から半径方向に隙間４４を置いて配置されている。なお中間部材４０は、軸方向について一様に形成されている。

中間部材４０は、第１接触部５０においてリングギヤ２４に当接可能とされ、第２接触部６０においてケース１１に当接可能とされている。第１接触部５０および第２接触部６０は、中間部材４０の周方向において異なる位置に、具体的には所定角度ごとに交互に配置されている。第１接触部５０および第２接触部６０を除いた領域では、リングギヤ２４およびケース１１から半径方向に隙間４２，４４を置いて中間部材４０が配置されている。

図４は、図２の部分拡大図である。図４に示すように、第１接触部５０では、リングギヤ２４の外周面から半径方向外側に向かって第１凸部５２が形成されている。リングギヤ２４の周方向における第１凸部５２の両側面５２ａは、中間部材４０の中心軸および第１凸部５２の中心点を含む平面Ｓと、略平行に配置されている。すなわち、第１凸部５２は矩形歯状に形成されている。第１凸部５２は、リングギヤ２４の周方向において所定角度ごとに複数（本実施形態では８個）形成されている。

第１接触部５０では、上述した第１凸部５２と対向するように、中間部材４０の内周面から半径方向外側に向かって第１凹部５４が形成されている。中間部材４０の周方向における第１凸部５２の両側面５２ａと第１凹部５４の両側面５４ａとは、相互に当接可能とされている。一方、第１凸部５２の先端面５２ｂと第１凹部５４の底面５４ｂとの間には、隙間４２ｂが設けられている。

なお、本実施形態の中間部材４０は薄肉に形成されているので、中間部材４０の外周面には第１凹部５４に対応する凸部５６が形成されている。この凸部５６に対応して、ケース１１の内周面には凹部５８が形成されている。凸部５６と凹部５８との間には、中間部材４０とケース１１との間に設けられた隙間４４が延設されている。

一方、第２接触部６０では、中間部材４０の外周面から半径方向外側に向かって第２凸部６２が形成されている。中間部材４０の周方向における第２凸部６２の両側面６２ａは、その法線が半径方向外側に向く傾斜面とされている。すなわち、第２凸部６２は台形歯状に形成されている。第２凸部６２は、中間部材４０の周方向において所定角度ごとに複数（本実施形態では８個）形成されている。
なお、第２凸部６２の先端面６２ｂの周方向中央部から半径方向内側に向かって、窪み部６３が形成されている。この窪み部６３により、第２凸部６２は周方向に二分割されている。

第２接触部６０では、上述した第２凸部６２と対向するように、ケース１１の内周面から半径方向外側に向かって第２凹部６４が形成されている。中間部材４０の周方向における第２凸部６２の両側面６２ａと第２凹部６４の両側面６４ａとは、相互に当接可能とされている。一方、第２凸部６２の先端面６２ｂと第２凹部６４の底面６４ｂとの間には、隙間４４ｂが設けられている。

第１凸部５２の側面５２ａと第１凹部５４の側面５４ａとの間、および第２凸部６２の側面６２ａと第２凹部６４の側面６４ａとの間は、すきま嵌めとなるように嵌合されていてもよく、しまり嵌めとなるように圧入されていてもよい。すきま嵌めとなるように嵌合する場合には、リングギヤ２４、中間部材４０およびケース１１の組み立て作業を容易に行うことができる。この場合には、リングギヤ２４に駆動トルク（または逆方向の回生トルク）が作用することで、第１凸部５２の側面５２ａと第１凹部５４の側面５４ａとが当接するとともに、第２凸部６２の側面６２ａと第２凹部６４の側面６４ａとが当接することになる。一方、しまり嵌めとなるように圧入された場合には、リングギヤの周方向のがたつきを抑制することが可能になり、車両発進時のショックや音の発生を低減することができる。

（作用）
次に、上述した遊星歯車機構付き変速機の作用につき、図４を用いて説明する。
リングギヤ２４で発生したギヤ音等の振動は、中間部材４０を介してケース１１に伝達される。リングギヤ２４と中間部材４０との間には隙間４２が設けられ、両者は第１接触部５０のみで当接可能とされているので、第１接触部５０においてリングギヤ２４から中間部材４０に振動が伝達される。第１接触部５０では、リングギヤ２４の第１凸部５２の側面５２ａと、中間部材４０の第１凹部５４の側面５４ａとが当接して、周方向に振動が伝達される。ここで、第１凸部５２はリングギヤ２４の外周面から突出形成されているので、微小ながら周方向に撓み変形して振動を減衰させることが可能である。したがって、リングギヤ２４から中間部材４０への振動伝達を抑制することができる。

また、中間部材４０とケース１１との間には隙間４４が設けられ、両者は第２接触部６０のみで当接可能とされているので、第２接触部６０において中間部材４０からケース１１に振動が伝達される。第２接触部６０では、中間部材４０の第２凸部６２の側面６２ａと、ケース１１の第２凹部６４の側面６４ａとが当接して、周方向に振動が伝達される。ここで、第２凸部６２は中間部材４０から突出形成されているので、微小ながら周方向に撓み変形して振動を減衰させることが可能である。したがって、中間部材４０からケース１１への振動伝達を効果的に抑制することができる。
なお第２凸部６２の先端面に形成された窪み部６３により、第２凸部６２が周方向に二分割されているので、第２凸部６２は周方向に撓み易くなっている。これにより、中間部材４０からケース１１への振動伝達を効果的に抑制することができる。

そして、第１接触部５０および第２接触部６０は、中間部材４０の周方向において異なる位置に配置されている。これにより、リングギヤ２４からケース１１までの振動伝達距離を確保することが可能になり、振動を減衰させることができる。特に本実施形態では、第１接触部５０と第２接触部６０との間において中間部材４０が薄肉に形成されているので、中間部材４０が自在に変形して振動を効果的に減衰させることができる。しかも、中間部材の半径方向に振動伝達距離を確保する代わりに、周方向に振動伝達距離を確保しているので、ケース１１の外形の大型化を防止することができるのである。
なお、車両の防振性能の違い等により遊星歯車機構付き変速機に求められる静粛性が異なる場合には、ケースを共用化しておきリングギヤおよびプレートを変更することで、安価に対応することが可能である。

また第１接触部５０では、リングギヤ２４に第１凸部５２を形成し中間部材４０に第１凹部５４を形成したので、リングギヤに凹部を形成する場合と比べて、リングギヤ２４の強度を確保し易くなる。これに伴って、リングギヤ２４の半径方向における厚肉化を防止することが可能になり、ケース１１の大型化を防止することができる。
また第２接触部６０において、本実施形態とは逆にケースに凸部を形成し中間部材に凹部を形成する場合には、リングギヤにも対応する凹部を形成することになる。これに対して本実施形態では、中間部材４０に第２凸部６２を形成しケース１１に第２凹部６４を形成したので、リングギヤに凹部を形成する必要がなく、リングギヤ２４の強度を確保し易くなる。これに伴って、リングギヤ２４の半径方向における厚肉化を防止することが可能になり、ケース１１の大型化を防止することができる。

なお本実施形態では、中間部材４０の第１凹部５４にリングギヤ２４の第１凸部が嵌合されているので、中間部材４０の周方向には隙間がほとんど存在しない。これにより、中間部材４０にトルクが入力された場合でも、中間部材４０の大幅な変形を防止することが可能になり、リングギヤ２４をケース１１に対して確実に固定することができる。

なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、本発明に係る遊星歯車機構付き変速機は、図１に示す駆動システム以外の駆動システムを採用する車両に適用することも可能である。
また図４に示すように、上記実施形態では第１凸部５２を矩形歯状に形成し、第２凸部６２を台形歯状に形成したが、これら以外の形状に形成してもよい。
また図２に示すように、上記実施形態では第１接触部５０および第２接触部６０を中間部材の周方向において等間隔に配置したが、不等間隔で配置してもよい。

図５は、中間部材の変形例の説明図である。図５に示すように、軸方向において中間部材４０を分割形成してもよい。具体的には、複数の分割片４１ａを樹脂接着剤４１ｂ等により積層して、中間部材４０を形成すればよい。この場合には、中間部材４０の製造コストを低減することができる。

車両のレイアウトを示す概略構成図である。 実施形態に係る遊星歯車機構の説明図であり、図３のＹ−Ｙ線における断面図である。 図２のＺ−Ｚ線における断面図である。 図３の部分拡大図である。 中間部材の変形例の説明図である。

符号の説明

Ｓ…平面 １０…変速機 １１…ケース １２…遊星歯車機構 ２４…リングギヤ ４０…中間部材 ４２…隙間 ４４…隙間 ５０…第１接触部 ５２…第１凸部 ５２ａ…側面 ５４…第１凹部 ５４ａ…側面 ６０…第２接触部 ６２…第２凸部 ６２ａ…側面 ６３…窪み部 ６４…第２凹部 ６４ａ…側面

Claims (7)

1. 遊星歯車機構のリングギヤがケースに固定された遊星歯車機構付き変速機であって、
   前記リングギヤと前記ケースとの間において前記リングギヤおよび前記ケースと同軸状に、前記リングギヤおよび前記ケースから径方向に隙間を置いて中間部材が配置され、
   前記中間部材は、第１接触部において前記リングギヤに当接可能とされるとともに、第２接触部において前記ケースに当接可能とされ、
   前記第１接触部および前記第２接触部は、前記中間部材の周方向において異なる位置に配置されていることを特徴とする遊星歯車機構付き変速機。
2. 前記第１接触部では、前記リングギヤの外周面に第１凸部が形成されるとともに、前記中間部材の内周面に第１凹部が形成され、前記中間部材の周方向における前記第１凸部の側面と前記第１凹部の側面とが当接可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車機構付き変速機。
3. 前記中間部材の周方向における前記第１凸部の両側面は、前記中間部材の中心軸および前記第１凸部の中心点を含む平面と平行に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の遊星歯車機構付き変速機。
4. 前記第２接触部では、前記中間部材の外周面に第２凸部が形成されるとともに、前記ケースの内周面に第２凹部が形成され、前記中間部材の周方向における前記第２凸部の側面と前記第２凹部の側面とが当接可能とされていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の遊星歯車機構付き変速機。
5. 前記第２凸部の先端面に、窪み部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の遊星歯車機構付き変速機。
6. 前記第１凸部の側面と前記第１凹部の側面との間、および前記第２凸部の側面と前記第２凹部の側面との間は、すきま嵌めとなるように嵌合されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の遊星歯車機構付き変速機。
7. 前記第１凸部の側面と前記第１凹部の側面との間、または前記第２凸部の側面と前記第２凹部の側面との間は、しまり嵌めとなるように圧入されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の遊星歯車機構付き変速機。

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