ハイスピードカメラを用いた遊星歯車機構におけるブラネットギヤの運動モニタと図式解法を用いたその瞬間中心による検証

摘要

遊星歯車機構には，回転自由度が高く異なるかみあい状態が混在することなどによる「幾何学的な複雑さ」とブラネットギヤが自転と公転を同時におこなう「運動の複雑さ」がある.これらの複雑さのため遊星歯車機構の内部におけるその運動メカニズムの解明が困難で，これまで世界中の研究において実験的な検証がほとんどなされてこなかった.遊星歯車機構においては，增減速で効率が異なるなどの現象が知られているが，その内部すなわちプラネットギヤの実運動についての解明は極めて難しいとされている.一般に，歯車の駆動中の挙動の解明のためには自転する歯車の回転方向に加速度センサーを取り付けてスリップリング等を介して振動加速度を計測する手法や，レーザドップラー振動計により歯車軸等の回転方向の速度変動を計測する手法などが用いられている.ブラネットギヤの自転に対してはスリップリングを2段介して回転方向の振動加速度を計測した例もある.しかしながら，圧電型の加速度センサーやドッブラー型の速度変動はいわゆるAC成分の検出であり，地面を基準としたDC成分の検出はできない.一方で，プラネットギヤは自転と公転の運動を有しており，その合成運動により生じる瞬間中心は地面を基準とした絶対値（絶対座標系）による計測が必要となる.%A planetary gear train (PGT) is one of the most important components in the hybrid and electric vehicles owing to its high torque-to-weight ratio, light weight, and compactness. But transmission mechanism is still unclear due to structural complexity. Planet gears makes PGT complex because of its motion (simultaneous rotation and revolution) and different contact ratio, or meshing stiffness between internal meshing (ring-planet) and external meshing (sun-planet). In this paper, general driving conditions of PGT are reorganized, and planet gear instant center of rotation (ICR) is defined based on its velocity distribution. Although many experimental studies about PGT's steady condition had been conducted all over the world, no studies have proved motion of planet gear experimentally. The motion of planet gear is directly observed with high speed camera, and theoretical ICR and observed ICR is compared to prove its theory.