JP2005214390A - Needle bearing, planetary gear mechanism and pinion shaft - Google Patents

Needle bearing, planetary gear mechanism and pinion shaft Download PDF

Info

Publication number
JP2005214390A
JP2005214390A JP2004025796A JP2004025796A JP2005214390A JP 2005214390 A JP2005214390 A JP 2005214390A JP 2004025796 A JP2004025796 A JP 2004025796A JP 2004025796 A JP2004025796 A JP 2004025796A JP 2005214390 A JP2005214390 A JP 2005214390A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
needle bearing
planetary gear
roller
gear mechanism
pinion shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004025796A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masatake Uragami
正剛 浦上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2004025796A priority Critical patent/JP2005214390A/en
Publication of JP2005214390A publication Critical patent/JP2005214390A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/44Needle bearings
    • F16C19/48Needle bearings with two or more rows of needles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/46Cages for rollers or needles
    • F16C33/54Cages for rollers or needles made from wire, strips, or sheet metal
    • F16C33/542Cages for rollers or needles made from wire, strips, or sheet metal made from sheet metal
    • F16C33/543Cages for rollers or needles made from wire, strips, or sheet metal made from sheet metal from a single part
    • F16C33/546Cages for rollers or needles made from wire, strips, or sheet metal made from sheet metal from a single part with a M- or W-shaped cross section
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/46Cages for rollers or needles
    • F16C33/56Selection of substances
    • F16C33/565Coatings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/70Diameters; Radii
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2361/00Apparatus or articles in engineering in general
    • F16C2361/61Toothed gear systems, e.g. support of pinion shafts

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a needle bearing having a cage, a planetary gear mechanism and a pinion shaft, striking a balance between load capacity and durability in a high level. <P>SOLUTION: This needle bearing 10 is used in a planetary gear mechanism 14 to support a planetary gear 14c on a pinion shaft 14h to freely rotate, and a cage 12 retaining rollers 11a to 11c is provided. Thus, the frictional resistance can be reduced as compared with the so-called full type roller needle bearing. The outside diameters of the rollers 11a to 11c are set 10 to 20% of the outside diameter of the pinion shaft 14h, whereby while bending of the pinion shaft 14h is restrained, decrease in load capacity of the rollers 11a to 11c can be restrained. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、遊星歯車機構に関し、例えば車両の自動変速機などに用いられると好適な遊星歯車機構及びそれに用いるニードル軸受、ピニオンシャフトに関する。   The present invention relates to a planetary gear mechanism, and more particularly to a planetary gear mechanism suitable for use in an automatic transmission of a vehicle, a needle bearing and a pinion shaft used therefor.

車両等に搭載されている自動変速機において、一般的には遊星歯車機構が用いられている。ところで、近年は、燃費の向上などを目的として、自動変速機においても多段化される傾向がある。しかるに、現在は4速が主流である自動変速機を、例えば5速或いは6速に多段化し且つ小型化を図るため、いわゆるラビニョウ型と呼ばれる遊星歯車機構を用いる試みがある。ラビニョウ型遊星歯車機構は、遊星歯車を共用する2つの遊星歯車機構を組み合わせたものであり、例えば特許文献1に記載されている。   In an automatic transmission mounted on a vehicle or the like, a planetary gear mechanism is generally used. By the way, in recent years, there is a tendency to increase the number of stages in an automatic transmission for the purpose of improving fuel consumption. However, there is an attempt to use a so-called Ravigneaux type planetary gear mechanism in order to reduce the size of the automatic transmission, which currently has the mainstream of the fourth speed, to, for example, the fifth speed or the sixth speed. The Ravigneaux type planetary gear mechanism is a combination of two planetary gear mechanisms that share a planetary gear, and is described in Patent Document 1, for example.

ここで、ラビニョウ型遊星歯車機構における一つの特徴は、軸線方向長が短いショートギヤと軸線方向長長いロングギヤとを用いており、特にロングギヤを支持するピニオンシャフトにおいては、径に対する軸線方向長が長くなる、即ち細長くなるということである。
特開平6−200998号公報
Here, one feature of the Ravigneaux type planetary gear mechanism is that a short gear with a short axial length and a long gear with a long axial length are used. Particularly, a pinion shaft that supports a long gear has a long axial length with respect to the diameter. That is, it becomes elongated.
JP-A-6-200998

しかるに、ラビニョウ型遊星歯車機構において、ピニオンシャフトの径が細くなると、荷重方向に対してその曲がりが大きくなり、その外周を転動するニードル軸受のころが偏当たりする恐れがあり、それによりニードル軸受の低寿命化を招く恐れがある。   However, in the Ravigneaux type planetary gear mechanism, when the pinion shaft diameter is reduced, the bending of the pinion shaft increases with respect to the load direction, and the roller of the needle bearing that rolls on the outer periphery thereof may be biased. There is a risk of shortening the service life.

これに対し、ピニオンシャフトの径を大きくすれば、荷重方向に対するその曲がりを小さく抑えることができるが、ラビニョウ型遊星歯車機構の最大外径は制限されているので、ピニオンシャフトが大径化した分、ニードル軸受のころ径を小さくせざるを得ず、その負荷容量が減少するという問題がある。   On the other hand, if the pinion shaft diameter is increased, its bending with respect to the load direction can be reduced, but the maximum outer diameter of the Ravigneaux planetary gear mechanism is limited, so the pinion shaft has a larger diameter. The roller diameter of the needle bearing must be reduced, and there is a problem that the load capacity is reduced.

一方、ニードル軸受の負荷容量を増大させるには、保持器を用いないいわゆる総ころタイプの軸受とすることが考えられるが、総ころタイプの場合には、ころ同士の摩擦抵抗が大となるため好ましくない。そこで、保持器を有するニードル軸受を用いる必要が生じる。   On the other hand, in order to increase the load capacity of the needle bearing, it is conceivable to use a so-called full roller type bearing that does not use a cage. However, in the case of the full roller type, the frictional resistance between the rollers increases. It is not preferable. Therefore, it is necessary to use a needle bearing having a cage.

更に、ラビニョウ型遊星歯車機構において、遊星歯車は自転しながら太陽歯車の周囲を公転しているが、このとき遊星歯車を支持するニードル軸受も自転すると共に、太陽歯車の周囲を公転するので、それらを合成した遠心力がニードル軸受に付与されることとなる。従って、ニードル軸受を保持器付きのものとした場合、保持器に大きな遠心力が付与されて過大な応力が生じ、折損などに至る恐れがある。   Furthermore, in the Ravigneaux type planetary gear mechanism, the planetary gear revolves around the sun gear while rotating, and at this time, the needle bearing supporting the planetary gear also rotates and revolves around the sun gear. The centrifugal force obtained by synthesizing is applied to the needle bearing. Accordingly, when the needle bearing is provided with a cage, a large centrifugal force is applied to the cage, and an excessive stress is generated, which may cause breakage.

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、負荷容量と耐久性とを高次元でバランスさせた、保持器を有するニードル軸受、遊星歯車機構及びピニオンシャフトを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a needle bearing having a cage, a planetary gear mechanism, and a pinion shaft that balances load capacity and durability at a high level. And

本発明のニードル軸受は、遊星歯車機構に用いられ、プラネタリギヤをピニオンシャフトに対して回転自在に支持するニードル軸受において、
ころと、前記ころを保持する保持器とを有し、前記ころの外径は、前記ピニオンシャフトの外径の10〜20%であることを特徴とする。
The needle bearing of the present invention is used in a planetary gear mechanism, and supports a planetary gear rotatably with respect to a pinion shaft.
It has a roller and a retainer for holding the roller, and the outer diameter of the roller is 10 to 20% of the outer diameter of the pinion shaft.

通常の遊星歯車機構でも勿論のことであるが、更にピニオンシャフトが長いラビニョウ型の遊星歯車機構に用いるニードル軸受を設計するにあたっては、特に注意が必要な場合がある。一般にニードル軸受の動定格荷重は、ころ径がシャフト径の30〜50%で最大となることが知られている。ところが、本発明者は、このような比率で設計したニードル軸受をラビニョウ型の遊星歯車機構に用いた場合、長いピニオンシャフトの曲がりに起因して短寿命を招くことを発見したのである。この発見に基づき、本発明者らは更に鋭意研究を重ね、ころ径がシャフト径の10〜20%である場合、ニードル軸受の負荷容量と寿命とを高次元でバランスできることを見出したのである。   Needless to say, special attention may be required when designing a needle bearing for use in a Ravigneaux planetary gear mechanism having a longer pinion shaft. In general, it is known that the dynamic load rating of a needle bearing is maximized when the roller diameter is 30 to 50% of the shaft diameter. However, the present inventor has discovered that when a needle bearing designed in such a ratio is used in a Ravigneaux type planetary gear mechanism, a short life is caused due to a long pinion shaft bending. Based on this discovery, the present inventors have made further studies and found that when the roller diameter is 10 to 20% of the shaft diameter, the load capacity and life of the needle bearing can be balanced in a high dimension.

すなわち、本発明のニードル軸受によれば、前記ころを保持する保持器を設けることで、いわゆる総ころタイプのニードル軸受に比べて、摩擦抵抗を減少させることができる。又、前記ころの外径を、前記ピニオンシャフトの外径の10〜20%とすることで、前記ピニオンシャフトの曲がりを抑制しつつも、前記ころの負荷容量の減少を抑えることができる。   That is, according to the needle bearing of the present invention, it is possible to reduce the frictional resistance by providing a cage for holding the roller as compared with a so-called full roller type needle bearing. Further, by setting the outer diameter of the roller to 10 to 20% of the outer diameter of the pinion shaft, it is possible to suppress a decrease in the load capacity of the roller while suppressing the bending of the pinion shaft.

前記ころの重量は、1g以下であると好ましい。保持器において、疲労破損しやすい部位の一つは柱部の付け根である。特に、保持器を打ち抜き工程で製造する場合、切断面があれた破断面からクラックが入りやすい。この付け根の応力は、ころの柱部への衝突力(ころへの遠心力に比例)と、その衝突位置に関係がある。衝突力はできるだけ小さいほうが方が耐疲労破損に対し有利である。本発明者らの研究によれば、2g以下(望ましくは1g以下)とすると、遠心力による衝突力が軽減され応力を抑制するのに効果があることがことがわかった。   The weight of the roller is preferably 1 g or less. In the cage, one of the parts that are easily damaged by fatigue is the base of the pillar. In particular, when the cage is manufactured by a punching process, cracks are easily generated from the fractured surface having a cut surface. The stress at the base is related to the collision force (proportional to the centrifugal force to the roller) on the roller column and the collision position. The smaller the impact force, the more advantageous against fatigue damage. According to the study by the present inventors, it has been found that if it is 2 g or less (preferably 1 g or less), the collision force due to the centrifugal force is reduced and the stress is effectively suppressed.

前記保持器の軸線方向幅と、前記ころの軸線方向長との差は、2.7mm以下であると、前記ころの負荷容量を極力増大できるので好ましい。   The difference between the axial width of the cage and the axial length of the roller is preferably 2.7 mm or less because the load capacity of the roller can be increased as much as possible.

前記ころの転動面の表面残留オーステナイト量が、15〜40%であると好ましい。表面残留オーステナイト量が15%未満では、前記ころの転がり疲れ強度不足となり、40%を超えると、前記ころの硬さが不足し摩耗量大となるためである。   The amount of retained austenite on the rolling surface of the roller is preferably 15 to 40%. This is because when the surface retained austenite amount is less than 15%, the rolling fatigue strength of the roller becomes insufficient, and when it exceeds 40%, the hardness of the roller becomes insufficient and the wear amount becomes large.

前記保持器は、浸炭窒化焼き入れ処理を施されていると好ましい。焼き入れ温度が840〜860℃という低温で処理できる浸炭窒化処理は、前記保持器の変形対策上有利高らである。   The cage is preferably carbonitrided and quenched. Carbonitriding that can be performed at a quenching temperature of 840 to 860 ° C. is advantageous in terms of countermeasures against deformation of the cage.

前記保持器の表面硬さは、前記ころの表面硬さより低く、且つHv600以上であると好ましい。ころを保持器に組み込むときに、ころの方が硬いと、その表面(転動面)に傷がつくことが抑制され、ころのフレーキングを防止できる。しかしながら、表面硬さがHv600を下回ると疲労強度が低下するため、それ以上であることが好ましいからである。   The surface hardness of the cage is preferably lower than the surface hardness of the roller and Hv 600 or more. When the roller is incorporated into the cage, if the roller is harder, the surface (rolling surface) is prevented from being damaged, and flaking of the roller can be prevented. However, if the surface hardness is lower than Hv600, the fatigue strength is lowered, so that it is preferable to be higher.

前記保持器の表面残留オーステナイト量は、5%以下であると好ましい。残留オーステナイトの分解による保持器の変形を抑制するためには、表面残留オーステナイト量を5%以下にすることが有効だからである。   The surface retained austenite amount of the cage is preferably 5% or less. This is because it is effective to reduce the surface retained austenite amount to 5% or less in order to suppress the deformation of the cage due to the decomposition of the retained austenite.

前記保持器の表面は、化成被膜を有すると好ましい。遊星歯車機構において遠心力下での高速回転を実現するためには、保持器を外輪案内にすると良いが、かかる場合において外輪外径面とギア内径面の焼付きを防止するためには、リン酸塩被膜、リン酸マンガン被膜などの化成被膜処理が有効だからである。   The surface of the cage preferably has a chemical conversion film. In order to achieve high-speed rotation under centrifugal force in the planetary gear mechanism, the cage is preferably an outer ring guide. In such a case, in order to prevent seizure of the outer ring outer diameter surface and the gear inner diameter surface, This is because chemical conversion coating treatment such as acid salt coating and manganese phosphate coating is effective.

前記保持器は、1枚の板材を折り曲げて形成されており、前記保持器の中央部には、前記ころに接触しないような逃げが形成されていると好ましい。上述したように、保持器において、疲労破損しやすい部位の一つは柱部の付け根であり、この付け根の応力は、ころの柱部への衝突力(ころへの遠心力に比例)と、その衝突位置に関係がある。ここで、1枚の板材を折り曲げて形成され、軸線方向断面がM字形状のいわゆるM型保持器においては、通常は、折り曲げた中央部でころを保持しているが、ころが保持器に衝突する位置は、できるだけフランジ位置に近づけたほうが有利であるから、本発明のように保持器の中央部に逃げを形成することで、柱部付け根の応力を低減することができる。   It is preferable that the cage is formed by bending a single plate member, and a relief that does not contact the rollers is formed at the center of the cage. As described above, in the cage, one of the parts that are easily damaged by fatigue is the base of the column, and the stress at the base is a collision force to the column of the roller (proportional to the centrifugal force to the roller), and It is related to the collision position. Here, in a so-called M-shaped cage that is formed by bending a single plate material and has an M-shaped axial cross section, the roller is usually held at the center of the bent shape. Since it is advantageous to make the collision position as close as possible to the flange position, the stress at the base of the column portion can be reduced by forming a relief at the center of the cage as in the present invention.

上述のニードル軸受を備えた遊星歯車機構において、前記ニードル軸受のころが複列で配置されている場合には、前記ピニオンシャフトの外周面に設けられた潤滑剤供給用の孔は、少なくとも両端のころ列に対向する位置に形成されていると好ましい。遊星歯車機構においてはプラネタリギヤの公転により、潤滑剤は遠心力方向に流れ、軸線方向に流れにくいという特性を有する。特に、ラビニョウ型遊星歯車機構において、軸線方向長が長いロングギヤの場合、複列のころで支持することがあるが、その場合、潤滑剤供給用の孔をピニオンシャフトの中央にあけたのでは、両端列のころの潤滑性が悪くなる恐れがある。これに対し、本発明のごとく、少なくとも両端のころ列に対向する位置に潤滑剤供給用の孔を形成すると、潤滑性を向上させることができる。ころ列が1または2列の時はすべての列内に前記孔があると好ましい。一方、ころが3列以上の場合には、ピニオンシャフトが曲がることで両端列の荷重負担が、中央列に比べて大きくなるため、少なくとも両端列に対向する位置において潤滑剤供給用の孔を設けることが極めて有効である。かかる潤滑剤供給用の孔は、公転中心に最も近いシャフト位置から±90°の位置にあると更に好ましい。   In the planetary gear mechanism including the needle bearing described above, when the rollers of the needle bearing are arranged in a double row, the lubricant supply holes provided on the outer peripheral surface of the pinion shaft are at least at both ends. It is preferable if it is formed at a position facing the roller row. The planetary gear mechanism has a characteristic that the lubricant flows in the centrifugal force direction and hardly flows in the axial direction due to the revolution of the planetary gear. In particular, in the Ravigneaux type planetary gear mechanism, in the case of a long gear with a long axial direction length, it may be supported by double row rollers, but in that case, if the hole for lubricant supply is opened in the center of the pinion shaft, There is a risk that the lubricity of the rollers at both ends will deteriorate. On the other hand, if the holes for supplying the lubricant are formed at least at positions facing the roller rows at both ends as in the present invention, the lubricity can be improved. When the roller rows are one or two rows, it is preferable that the holes are present in all rows. On the other hand, when the number of rollers is three or more, the load on the both end rows becomes larger than that of the center row due to the bending of the pinion shaft, and therefore a hole for supplying the lubricant is provided at least at a position facing the both end rows. Is extremely effective. It is more preferable that the hole for supplying the lubricant is at a position of ± 90 ° from the shaft position closest to the center of revolution.

上述のニードル軸受を備えた遊星歯車機構において、前記プラネタリギヤの内周軌道面と、前記ニードル軸受のころの転動面と、前記ピニオンシャフトの外周軌道面の表面粗さは0.1μmRa以下になるよう超仕上処理されていると好ましい。前記プラネタリギヤの内周軌道面と、前記ニードル軸受のころの転動面と、前記ピニオンシャフトの外周軌道面のフレーキングを抑制するには、十分な油膜を形成し金属接触を極力回避することが有効である。本発明者の実験によれば、表面粗さを0.1μmRa以下にすると所望の寿命を得られることが分かった。このような表面粗さは超仕上げにより得ることができる。   In the planetary gear mechanism provided with the needle bearing described above, the surface roughness of the inner raceway surface of the planetary gear, the rolling surface of the roller of the needle bearing, and the outer raceway surface of the pinion shaft is 0.1 μmRa or less. It is preferable that the superfinishing process is performed. In order to suppress flaking of the inner raceway surface of the planetary gear, the rolling surface of the roller of the needle bearing, and the outer raceway surface of the pinion shaft, it is necessary to form a sufficient oil film and avoid metal contact as much as possible. It is valid. According to experiments by the present inventors, it has been found that a desired life can be obtained when the surface roughness is 0.1 μmRa or less. Such surface roughness can be obtained by superfinishing.

上述のニードル軸受を用いる遊星歯車機構において、前記ピニオンシャフトはCr濃度1.3〜2%を含み、更に15〜40%の表面残留オーステナイト量を有し、且つ芯部残留オーステナイト量が0%であると好ましい。本発明者の研究によれば、ピニオンシャフトのCr濃度が1.3%未満では、転がり疲れ強度が不足し、2%を超えるとコスト増となることがわかった。又、ピニオンシャフトの表面残留オーステナイト量が15%未満では、転がり疲れ強度が不足し、40%を超えると、硬さが不足することがわかった。更に、ピニオンシャウト芯部の残留オ−ステナイト量は、その曲がり抑制のために0%であることが効果的である。すなわちマルテンサイト組織であることが望ましい。   In the planetary gear mechanism using the needle bearing described above, the pinion shaft includes a Cr concentration of 1.3 to 2%, further has a surface retained austenite amount of 15 to 40%, and a core portion retained austenite amount of 0%. Preferably there is. According to the inventor's research, it was found that when the Cr concentration of the pinion shaft is less than 1.3%, the rolling fatigue strength is insufficient, and when it exceeds 2%, the cost increases. Further, it was found that when the surface retained austenite amount of the pinion shaft is less than 15%, the rolling fatigue strength is insufficient, and when it exceeds 40%, the hardness is insufficient. Furthermore, it is effective that the amount of retained austenite in the pinion shout core is 0% in order to suppress the bending. That is, a martensite structure is desirable.

上述のニードル軸受を用いる遊星歯車機構において、前記ニードル軸受のころが複列で設けられている場合には、前記ピニオンシャフトにおいて、両端列のころの軸線方向外側半分に対向する転動面のオーステナイト量は、中央部のオーステナイト量より多いと好ましい。遊星歯車機構のピニオンシャフトを支持するキャリアは、近年においては高速回転化される傾向があり、それによりプラネタリギヤに大きな遠心力を負荷する。かかる場合、ピニオンシャフトは弾性変形および残留オーステナイトの熱分解などにより塑性変形し、単列の場合は転動面エッジ部で、複列以上の場合は両端列の端部側の約半分の転動面でのみ荷重を受けることになり、それ以外の転動面では荷重をあまり受けなくなる。したがって、荷重の少ない転動面は耐転がり疲れ強度をあまり必要としない。そこで中央部表面の表面残留オーステナイト量を両端列の端部側の約半分より少なくし、塑性変形を減らし、結果として接触応力をより均一化することにより長寿命化することができる。   In the planetary gear mechanism using the needle bearing described above, when the rollers of the needle bearing are provided in a double row, the austenite of the rolling surface of the pinion shaft that faces the outer half in the axial direction of the rollers of the both ends row The amount is preferably larger than the amount of austenite at the center. In recent years, the carrier supporting the pinion shaft of the planetary gear mechanism has a tendency to rotate at a high speed, thereby applying a large centrifugal force to the planetary gear. In such a case, the pinion shaft undergoes plastic deformation due to elastic deformation and thermal decomposition of retained austenite. In the case of a single row, the rolling surface edge portion, and in the case of multiple rows or more, about half of the rolling on the end side of both end rows The load is received only on the surface, and the load is not received much on the other rolling surfaces. Therefore, a rolling surface with a small load does not require much rolling fatigue strength. Therefore, it is possible to extend the life by reducing the amount of retained austenite on the surface of the central portion to less than about half of the end portion side of both end rows, reducing plastic deformation, and making the contact stress more uniform as a result.

上述したニードル軸受を用いる遊星歯車機構において、前記ピニオンシャフトの表面硬さは、前記ころの表面硬さより高いと好ましい。例えばラビニョウ型遊星歯車機構においては、接触面圧および応力繰り返し数が最も大きな転動部位はロングギヤのピニオンシャフトであり、従って最弱部位はそのピニオンシャフトとなる。通常のニードル軸受ではコロを最も硬くするが、ラビニョウ型遊星歯車機構では、ピニオンシャフトを最も硬くすると耐転がり疲れ強度を向上させることができる。   In the planetary gear mechanism using the needle bearing described above, the surface hardness of the pinion shaft is preferably higher than the surface hardness of the roller. For example, in the Ravigneaux type planetary gear mechanism, the rolling part having the largest contact surface pressure and stress repetition number is the pinion shaft of the long gear, and therefore the weakest part is the pinion shaft. In a normal needle bearing, the roller is hardest, but in the Ravigneaux planetary gear mechanism, the rolling fatigue resistance can be improved by making the pinion shaft the hardest.

上述のニードル軸受を用いる遊星歯車機構において、前記プラネタリギヤの内径と前記保持器の外径との差は、0.1〜0.2mmであると好ましい。油膜形成のためにはギヤ内径と保持器外径の差ができるだけ小さいことが望ましいが、その一方でギヤも保持器も使用中に変形することから、あまりその差が小さすぎると、両者の間に過大面圧がかかり焼きついてしまう。本発明者の研究結果によれば、そのバランスをとる値が0.1〜0.2mmであることがわかった。   In the planetary gear mechanism using the needle bearing described above, the difference between the inner diameter of the planetary gear and the outer diameter of the cage is preferably 0.1 to 0.2 mm. In order to form an oil film, it is desirable that the difference between the inner diameter of the gear and the outer diameter of the cage be as small as possible, but on the other hand, the gear and the cage are deformed during use. The surface pressure is excessively increased and burned. According to the research result of the present inventor, it was found that the value for achieving the balance was 0.1 to 0.2 mm.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して以下に詳細に説明する。図1は、本実施の形態にかかるラビニョウ型遊星歯車機構を備えたFF車用の自動変速機10の断面図である。図1において、自動変速機10には、図示しないエンジンからの動力が、トルクコンバータ11および入力軸12を介して入力される。入力された動力は、ブレーキ13a、リヤクラッチ13b、リバースクラッチ13c、フォワードクラッチ13dを含むブレーキクラッチ群13を介して、ラビニョウ型遊星歯車機構14へと伝達される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of an automatic transmission 10 for an FF vehicle equipped with a Ravigneaux type planetary gear mechanism according to the present embodiment. In FIG. 1, power from an engine (not shown) is input to an automatic transmission 10 via a torque converter 11 and an input shaft 12. The inputted power is transmitted to the Ravigneaux planetary gear mechanism 14 through the brake clutch group 13 including the brake 13a, the rear clutch 13b, the reverse clutch 13c, and the forward clutch 13d.

ラビニョウ型遊星歯車機構14で減速された回転出力は、ドライブギヤ16からドリブンギヤ17へ、さらにドリブンギヤ17が取り付けられているカウンタ軸18から差動歯車機構19へと伝達され、更に差動歯車機構19から図示しない駆動輪へと動力が伝達されるようになっている。   The rotational output decelerated by the Ravigneaux type planetary gear mechanism 14 is transmitted from the drive gear 16 to the driven gear 17, and further from the counter shaft 18 to which the driven gear 17 is attached to the differential gear mechanism 19, and further to the differential gear mechanism 19. The power is transmitted from a driving wheel (not shown).

図2は、ラビニョウ型遊星歯車機構14の構成を示す斜視図であるが、わかりやすく示すために実際の形状とは異ならせている。図2において、ブレーキクラッチ群13から選択的に動力を受ける第1駆動軸14aに連結された第1サンギヤ14bは、軸線長が長いプラネタリギヤ(ロングギヤ)14cに噛合し、このプラネタリギヤ14cは、リングギヤ14eに噛合している。一方、ブレーキクラッチ群13から選択的に動力を受ける第2駆動軸14a’に連結された第2サンギヤ14fは、軸線長が短いプラネタリギヤ(ショートギヤ)14dに噛合している。プラネタリギヤ14dは、更にプラネタリギヤ14cに噛合している。   FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the Ravigneaux planetary gear mechanism 14, but it is different from the actual shape for easy understanding. In FIG. 2, a first sun gear 14b connected to a first drive shaft 14a that selectively receives power from the brake clutch group 13 meshes with a planetary gear (long gear) 14c having a long axis, and this planetary gear 14c is connected to a ring gear 14e. Is engaged. On the other hand, the second sun gear 14f connected to the second drive shaft 14a 'that selectively receives power from the brake clutch group 13 meshes with a planetary gear (short gear) 14d having a short axis. The planetary gear 14d is further meshed with the planetary gear 14c.

プラネタリギヤ14cは、一対のキャリヤ14gに架橋されたピニオンシャフト14hにより、不図示のラジアルニードル軸受を介して支持されており、プラネタリギヤ14dは、一方のキャリヤ14gに植設され片持ち状態のピニオンシャフト14iにより、不図示のラジアルニードル軸受を介して支持されている。キャリヤ14gは、従動軸14jに同軸に取り付けられている。すなわち、駆動軸14a、14a’に入力された回転力は、歯車の組み合わせにより減速されて、従動軸14jに出力されるようになっている。このラビニョウ型遊星歯車機構14の一つの特徴として、その他の遊星歯車機構と比較し、ロングギヤ14cを支持するピニオンシャフト14hの軸線長が長く、又ショートギヤ14dを支持するピニオンシャフト14iが片持ち状態であるということがある。   The planetary gear 14c is supported by a pinion shaft 14h that is bridged with a pair of carriers 14g via a radial needle bearing (not shown). Thus, it is supported via a radial needle bearing (not shown). The carrier 14g is coaxially attached to the driven shaft 14j. That is, the rotational force input to the drive shafts 14a and 14a 'is decelerated by the combination of gears and output to the driven shaft 14j. One feature of the Ravigneaux planetary gear mechanism 14 is that the pinion shaft 14h that supports the long gear 14c is longer in axial length than the other planetary gear mechanisms, and the pinion shaft 14i that supports the short gear 14d is cantilevered. Sometimes it is.

図3は、本実施の形態のピニオンシャフト14hの周囲を拡大して示す軸線方向断面図である。図3に示すように、ラジアルニードル軸受10は、ピニオンシャフト14hと遊星歯車14cとの間に配置され、遊星歯車14cを回転自在に支持している。ラジアルニードル軸受10は、3列に配置されたころ11a、14b、14cと、それらをそれぞれ保持する保持器12とからなっている。保持器12は、1枚の板材を折り曲げて形成されたいわゆるM型保持器である。シャフト14h内には、図3の右端面から軸線に沿って延在する袋孔14kと、袋孔14kから半径方向に延在しシャフト14hの周面に開口する2本の径孔(両端のころ列に対向する潤滑剤供給用の孔)14mとが形成されている。ニードル軸受10は、シャフト14hの外部より袋孔14k及び径孔14mを介して供給される潤滑油により潤滑されるようになっている。   FIG. 3 is an axial sectional view showing the periphery of the pinion shaft 14h of the present embodiment in an enlarged manner. As shown in FIG. 3, the radial needle bearing 10 is disposed between the pinion shaft 14h and the planetary gear 14c, and rotatably supports the planetary gear 14c. The radial needle bearing 10 includes rollers 11a, 14b, and 14c arranged in three rows, and a cage 12 that holds them. The cage 12 is a so-called M-type cage formed by bending a single plate material. In the shaft 14h, there are a bag hole 14k extending along the axis from the right end surface in FIG. 3, and two radial holes (both ends) extending in the radial direction from the bag hole 14k and opening on the peripheral surface of the shaft 14h. 14m) for supplying a lubricant facing the roller row. The needle bearing 10 is lubricated by lubricating oil supplied from the outside of the shaft 14h through the bag hole 14k and the diameter hole 14m.

図4(a)は、ラジアルニードル軸受10の中央列の断面図であり、図4(b)は、そのラジアルニードル軸受10を外周側から(矢視B方向に)見た図である。図4に示すように、保持器12は、一対の環状部12aを複数の柱部12bで連結した形状を有する。隣接する柱部12b間が、ころ11bを収容するポケット部となっている。更に、本実施の形態においては、柱部12bは、図3に示すように中央部が軸線に近づくように縮径した縮径部12cを有しているが、この縮径部12cの中央部には周方向にくぼんだ凹部(逃げ)12dが形成されている。   4A is a cross-sectional view of the central row of the radial needle bearing 10, and FIG. 4B is a view of the radial needle bearing 10 as viewed from the outer peripheral side (in the direction of arrow B). As shown in FIG. 4, the retainer 12 has a shape in which a pair of annular portions 12a are connected by a plurality of column portions 12b. A space between the adjacent column portions 12b is a pocket portion for accommodating the rollers 11b. Further, in the present embodiment, the column portion 12b has a reduced diameter portion 12c whose diameter is reduced so that the central portion approaches the axis as shown in FIG. 3, but the central portion of the reduced diameter portion 12c. A recess (relief) 12d that is recessed in the circumferential direction is formed.

本実施の形態によれば、凹部12dが形成されているため、中央列のころ11bの中央部が、柱部12bに当接することが回避され、それによりころの衝撃力による柱部12bの付け根に与える応力が緩和されるため、疲労強度を高めることができる分、柱部12bを細くして、ころ径の増大による負荷容量の増大を図ることができる。両端列のころ11a、11cが当接する保持器12にも、同様な構成を設けても良い。   According to the present embodiment, since the concave portion 12d is formed, the central portion of the roller 11b in the central row is avoided from coming into contact with the column portion 12b, whereby the root of the column portion 12b due to the impact force of the roller is avoided. Since the stress applied to is relaxed, the column portion 12b can be made thinner to increase the fatigue strength, and the load capacity can be increased by increasing the roller diameter. A similar configuration may be provided for the cage 12 with which the rollers 11a and 11c in the both end rows contact.

本実施の形態においては、ころ11a〜11cの外径dは、ピニオンシャフト14hの外径Dの10〜20%である。又、ころ11a〜11cの重量は、1g以下である。   In the present embodiment, the outer diameter d of the rollers 11a to 11c is 10 to 20% of the outer diameter D of the pinion shaft 14h. The weight of the rollers 11a to 11c is 1 g or less.

図3において、保持器12の板厚tは、その強度を確保するために1mm程度必要である。また、フランジ端面からポケット部までの距離sは、ころ11a、11cの潜り込みを防止するために、0.2mm以下であることが効果的である。更に潤滑性を向上させるポケット部ところ11a〜11cの軸線方向のガタは、0.3mm以上となると効果が薄れる。以上の理由及び負荷容量を確保するために、保持器12の軸線方向幅Lと、ころ11a〜11cの軸線方向長La+Lb+Lcとの差は、2.7mm以下であることが有効である。   In FIG. 3, the plate thickness t of the cage 12 needs to be about 1 mm in order to ensure its strength. In addition, the distance s from the flange end surface to the pocket portion is effectively 0.2 mm or less in order to prevent the rollers 11a and 11c from entering. Further, the effect of the backlash in the axial direction of the pocket portions 11a to 11c that improve the lubricity becomes less than 0.3 mm. In order to ensure the above reason and load capacity, it is effective that the difference between the axial width L of the cage 12 and the axial length La + Lb + Lc of the rollers 11a to 11c is 2.7 mm or less.

ころ11a〜11cの転動面の表面残留オーステナイト量は、15〜40%である。保持器12は、浸炭窒化焼き入れ処理を施されており、保持器12の表面硬さは、ころ11a〜11cの表面硬さより低く、且つHv600以上である。   The amount of surface retained austenite on the rolling surfaces of the rollers 11a to 11c is 15 to 40%. The cage 12 is subjected to carbonitriding and quenching treatment, and the surface hardness of the cage 12 is lower than the surface hardness of the rollers 11a to 11c and is equal to or higher than Hv600.

保持器12の表面残留オーステナイト量は、5%以下であり、保持器12の表面は、化成被膜(リン酸塩被膜、リン酸マンガン被膜)を有する。   The amount of retained austenite on the surface of the cage 12 is 5% or less, and the surface of the cage 12 has a chemical conversion coating (phosphate coating, manganese phosphate coating).

本実施の形態において、ロングギヤ14cの内周軌道面と、ニードル軸受10のころ11a〜11cの転動面と、ピニオンシャフト14hの外周軌道面の表面粗さは0.1μmRa以下になるよう超仕上処理されている。又、ピニオンシャフト14hはCr濃度1.3〜2%を含み、更に15〜40%の表面残留オーステナイト量を有し、且つ芯部残留オーステナイト量が0%である。   In the present embodiment, the surface roughness of the inner raceway surface of the long gear 14c, the rolling surfaces of the rollers 11a to 11c of the needle bearing 10 and the outer raceway surface of the pinion shaft 14h is superfinished to be 0.1 μmRa or less. Has been processed. The pinion shaft 14h includes a Cr concentration of 1.3 to 2%, further has a surface retained austenite amount of 15 to 40%, and a core portion retained austenite amount of 0%.

更に、ピニオンシャフト14hにおいて、両端列のころ11a、11cの軸線方向外側半分に対向する転動面のオーステナイト量は、中央部のオーステナイト量より多い。又、ピニオンシャフト14hの表面硬さは、ころ11a〜11cの表面硬さより高い。更に、ロングギヤ14cの内径と保持器12の外径との差は、0.1〜0.2mmである。   Furthermore, in the pinion shaft 14h, the amount of austenite on the rolling surfaces facing the outer half in the axial direction of the rollers 11a and 11c in both ends of the row is larger than the amount of austenite in the central portion. Further, the surface hardness of the pinion shaft 14h is higher than the surface hardness of the rollers 11a to 11c. Further, the difference between the inner diameter of the long gear 14c and the outer diameter of the cage 12 is 0.1 to 0.2 mm.

本発明者は、ころ径とピニオンシャフト径とを変えた実施例1,2及び比較例1,2,3を製作し、以下の条件で評価試験に供試した。
供試条件
(1)ロングギヤ内径:φ21(mm)
(2)ころ長さ:18(mm)
(3)ロングギヤ公転数:8000(min−1
(4)ロングギヤ自転数:13050(min−1
(5)試験潤滑剤:ATF油
(6)試験潤滑剤温度:80℃
(7)試験時間:200hour
実施例1,2及び比較例1,2,3のころ径及びピニオンシャフト径、並びに試験結果を表1に示す。
The inventor manufactured Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1, 2 and 3 having different roller diameters and pinion shaft diameters, and used them in an evaluation test under the following conditions.
Test conditions (1) Long gear inner diameter: φ21 (mm)
(2) Roller length: 18 (mm)
(3) Long gear revolutions: 8000 (min −1 )
(4) Long gear rotation speed: 13050 (min −1 )
(5) Test lubricant: ATF oil (6) Test lubricant temperature: 80 ° C
(7) Test time: 200hour
Table 1 shows the roller diameters and pinion shaft diameters of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1, 2 and 3, and the test results.

Figure 2005214390
Figure 2005214390

図5は、縦軸に動定格荷重をとり、横軸にころ径/ピニオンシャフト径をとり、実施例1,2及び比較例1,2,3の値をプロットして示す図である。図5によれば、比較例2が最も動定格荷重Cが高くなるため、従来の設計手法によれば、比較例2のニードル軸受を採用することが常識的であったといえる。   FIG. 5 is a diagram plotting the values of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1, 2 and 3 with the dynamic load rating on the vertical axis and the roller diameter / pinion shaft diameter on the horizontal axis. According to FIG. 5, since the dynamic load rating C is the highest in Comparative Example 2, it can be said that it was common sense to adopt the needle bearing of Comparative Example 2 according to the conventional design method.

ところが、本発明者の行った試験によれば、従来の常識が覆されることとなった。表1に示すように、比較例1(ころ径/ピニオンシャフト径:0.38)及び比較例2(ころ径/ピニオンシャフト径:0.31)の場合、試験後、エッジロード過大による剥離がピニオンシャフトに認められた。一方、比較例3(ころ径/ピニオンシャフト径:0.08)の場合、動定格荷重Cが低くなることに加え、ころに剥離が発生した。これに対し、実施例1(ころ径/ピニオンシャフト径:0.20)及び実施例2(ころ径/ピニオンシャフト径:0.12)の場合、剥離などの不具合は認められなかった。   However, according to the test conducted by the present inventor, the conventional common sense was overturned. As shown in Table 1, in Comparative Example 1 (Roller Diameter / Pinion Shaft Diameter: 0.38) and Comparative Example 2 (Roller Diameter / Pinion Shaft Diameter: 0.31), peeling due to excessive edge load was caused after the test. Recognized on the pinion shaft. On the other hand, in the case of Comparative Example 3 (roller diameter / pinion shaft diameter: 0.08), the dynamic load rating C was lowered, and the roller was peeled off. On the other hand, in the case of Example 1 (roller diameter / pinion shaft diameter: 0.20) and Example 2 (roller diameter / pinion shaft diameter: 0.12), defects such as peeling were not recognized.

更に本発明者は、同一ピニオンシャフトに用いられる、ころ重量を変えた実施例1及び比較例1,2、3を製作し、以下の条件で評価試験に供試した。
供試条件
(1)ロングギヤ公転数:7000(min−1
(2)ロングギヤ自転数:13500(min−1
(3)試験潤滑剤:ATF油
(4)試験潤滑剤温度:80℃
(5)試験時間:200hour
試験結果を表2に示す。
Furthermore, the present inventor manufactured Example 1 and Comparative Examples 1, 2, and 3 used in the same pinion shaft and having different roller weights, and used them in an evaluation test under the following conditions.
Test conditions (1) Long gear revolutions: 7000 (min −1 )
(2) Long gear rotation speed: 13500 (min −1 )
(3) Test lubricant: ATF oil (4) Test lubricant temperature: 80 ° C
(5) Test time: 200hour
The test results are shown in Table 2.

Figure 2005214390
Figure 2005214390

以上の試験結果より明らかであるが、ころ重量が1.11g以上である比較例1〜3の場合、重量の増加に応じて短時間で保持器が破損する傾向が認められた。一方、ころ重量が0.99gである実施例1では、保持器の破損が認められなかった。   As is apparent from the above test results, in the case of Comparative Examples 1 to 3 in which the roller weight is 1.11 g or more, a tendency for the cage to break in a short time as the weight increases was observed. On the other hand, in Example 1 where the roller weight was 0.99 g, the cage was not damaged.

更に本発明者は、ころ転動面、ピニオンシャフト転動面、ロングギヤ内径面の粗さを変えた実施例1、2及び比較例1,2を製作し、以下の条件で評価試験に供試した。
供試条件
(1)ロングギヤ内径:φ21(mm)
(2)ピニオンシャフト径:φ15(mm)
(3)ころ長さ:18(mm)
(4)ころ径:φ3.5(mm)
(5)ロングギヤ公転数:8000(min−1
(6)ロングギヤ自転数:13050(min−1
(7)試験潤滑剤:ATF油
(8)試験潤滑剤温度:80℃
試験結果を表3に示す。
Furthermore, the inventor manufactured Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 in which the roughness of the roller rolling surface, the pinion shaft rolling surface, and the long gear inner diameter surface was changed, and used for the evaluation test under the following conditions. did.
Test conditions (1) Long gear inner diameter: φ21 (mm)
(2) Pinion shaft diameter: φ15 (mm)
(3) Roller length: 18 (mm)
(4) Roller diameter: φ3.5 (mm)
(5) Long gear revolutions: 8000 (min −1 )
(6) Long gear rotation speed: 13050 (min −1 )
(7) Test lubricant: ATF oil (8) Test lubricant temperature: 80 ° C
The test results are shown in Table 3.

Figure 2005214390
Figure 2005214390

以上の試験結果より明らかであるが、ロングギヤ内径面の粗さが0.11μmRaである比較例1及びピニオンシャフト転動面の粗さが0.12μmRaである比較例2においては、計算寿命に対し実耐久時間が60%以下と問題がある。これに対し、ころ転動面、ピニオンシャフト転動面、ロングギヤ内径面の粗さを全て0.09μmRa以下に抑えた場合、計算寿命に対し実耐久時間が5%以上上回るという結果を得た。   As is clear from the above test results, in Comparative Example 1 in which the roughness of the inner surface of the long gear is 0.11 μmRa and in Comparative Example 2 in which the roughness of the rolling surface of the pinion shaft is 0.12 μmRa, the calculated life is reduced. There is a problem that the actual durability time is 60% or less. On the other hand, when the roughness of the roller rolling surface, the pinion shaft rolling surface, and the long gear inner diameter surface was all suppressed to 0.09 μmRa or less, the result was that the actual durability exceeded the calculated life by 5% or more.

更に本発明者は、クロム濃度及び残留オーステナイトを変えた実施例1、2及び比較例1,2、3,4を製作し、以下の条件で評価試験に供試した。
供試条件
(1)ロングギヤ内径:φ21(mm)
(2)ピニオンシャフト径:φ15(mm)
(3)ころ長さ:18(mm)
(4)ころ径:φ3.5(mm)
(5)ロングギヤ公転数:8000(min−1
(6)ロングギヤ自転数:13050(min−1
(7)試験潤滑剤:ATF油
(8)試験潤滑剤温度:80℃
試験結果を表4に示す。
Furthermore, this inventor produced Example 1, 2 and Comparative Example 1, 2, 3, 4 which changed chromium concentration and a retained austenite, and used for the evaluation test on the following conditions.
Test conditions (1) Long gear inner diameter: φ21 (mm)
(2) Pinion shaft diameter: φ15 (mm)
(3) Roller length: 18 (mm)
(4) Roller diameter: φ3.5 (mm)
(5) Long gear revolutions: 8000 (min −1 )
(6) Long gear rotation speed: 13050 (min −1 )
(7) Test lubricant: ATF oil (8) Test lubricant temperature: 80 ° C
The test results are shown in Table 4.

Figure 2005214390
Figure 2005214390

以上の試験結果を考察すると、Cr濃度が0.5%であり、表面残留オーステナイト量が16%である比較例1及びCr濃度が1.2%であり、表面残留オーステナイト量が13%である比較例2においては、計算寿命に対し実耐久時間が60%以下と問題がある。又、Cr濃度が1.5%であり、表面残留オーステナイト量が14%である比較例4においては、計算寿命に対し実耐久時間が70%と問題がある。尚、Cr濃度が1.5%であり、表面残留オーステナイト量が22%であっても、芯部残留オーステナイト量が10%である比較例4においては、計算寿命に対し実耐久時間が40%となる他、エッジロードによる剥離が発生した。   Considering the above test results, the Cr concentration is 0.5%, the surface residual austenite amount is 16%, the Cr concentration is 1.2%, and the surface residual austenite amount is 13%. In Comparative Example 2, there is a problem that the actual durability is 60% or less with respect to the calculated life. In Comparative Example 4 in which the Cr concentration is 1.5% and the surface retained austenite amount is 14%, there is a problem that the actual durability time is 70% with respect to the calculated life. Incidentally, even if the Cr concentration is 1.5% and the surface retained austenite amount is 22%, in Comparative Example 4 in which the core portion retained austenite amount is 10%, the actual durability time is 40% with respect to the calculated life. In addition, peeling due to edge loading occurred.

これに対し、Cr濃度が1.3〜1.8%であり、表面残留オーステナイト量が17〜18%であり、芯部残留オーステナイト量が0%であるる実施例1,2では、計算寿命に対し実耐久時間が30〜50%以上上回るという結果を得た。   On the other hand, in Examples 1 and 2 in which the Cr concentration is 1.3 to 1.8%, the surface retained austenite amount is 17 to 18%, and the core portion retained austenite amount is 0%, the calculated lifetime As a result, the actual durability time exceeded 30 to 50% or more.

更に本発明者は、ころの転動面の表面残留オーステナイト量を変えた実施例1,2、3及び比較例1,2,3を製作し、以下の条件で評価試験に供試した。
供試条件
(1)ロングギヤ内径:φ21(mm)
(2)ピニオンシャフト径:φ15(mm)
(3)ころ長さ:18(mm)
(4)ころ径:φ3.5(mm)
(5)ロングギヤ公転数:8000(min−1
(6)ロングギヤ自転数:13050(min−1
(7)試験潤滑剤:ATF油
(8)試験潤滑剤温度:80℃
試験結果を表5に示す。
Furthermore, the present inventor manufactured Examples 1, 2, and 3 and Comparative Examples 1, 2 and 3 in which the amount of retained austenite on the rolling surface of the roller was changed, and was subjected to an evaluation test under the following conditions.
Test conditions (1) Long gear inner diameter: φ21 (mm)
(2) Pinion shaft diameter: φ15 (mm)
(3) Roller length: 18 (mm)
(4) Roller diameter: φ3.5 (mm)
(5) Long gear revolutions: 8000 (min −1 )
(6) Long gear rotation speed: 13050 (min −1 )
(7) Test lubricant: ATF oil (8) Test lubricant temperature: 80 ° C
The test results are shown in Table 5.

Figure 2005214390
Figure 2005214390

以上の試験結果を考察するに、表面残留オーステナイト量が7%である比較例1及び表面残留オーステナイト量が14%である比較例2においては、計算寿命に対し実耐久時間が80%以下と問題がある。又、表面残留オーステナイト量が41%である比較例3においては、計算寿命に対し実耐久時間が70%と問題がある。   Considering the above test results, in Comparative Example 1 in which the amount of surface retained austenite is 7% and in Comparative Example 2 in which the amount of surface retained austenite is 14%, the actual durability time is 80% or less with respect to the calculated life. There is. Further, in Comparative Example 3 where the surface retained austenite amount is 41%, there is a problem that the actual durability time is 70% with respect to the calculated life.

これに対し、ころ転動面の表面残留オーステナイト量が15〜39%である実施例1,2、3では、計算寿命に対し実耐久時間が10〜20%以上上回るという結果を得た。   In contrast, in Examples 1, 2, and 3 in which the amount of retained austenite on the roller rolling surface was 15 to 39%, a result that the actual durability exceeded 10 to 20% or more with respect to the calculated life was obtained.

図6は、縦軸に(実耐久時間/計算寿命)をとり、ころ転動面の表面残留オーステナイトをとり、実施例1,2、3及び比較例1,2,3の値をプロットして示す図である。図5によれば、ころ転動面の表面残留オーステナイト量が15〜40%であると、実耐久時間が計算寿命以上となることがわかる。   In FIG. 6, the vertical axis indicates (actual durability time / calculated life), the surface retained austenite of the roller rolling surface, and the values of Examples 1, 2, 3 and Comparative Examples 1, 2, 3 are plotted. FIG. According to FIG. 5, it can be seen that the actual durability time is equal to or longer than the calculated life when the amount of retained austenite on the roller rolling surface is 15 to 40%.

本発明者は、保持器の熱処理として、浸炭処理(950℃まで加熱)した比較例1と、浸炭窒化処理(840〜860℃まで加熱)した実施例1とを製作し、その真円度を測定した。測定結果を表6に示す。   As the heat treatment of the cage, the present inventor manufactured Comparative Example 1 that was carburized (heated to 950 ° C.) and Example 1 that was carbonitrided (heated to 840 to 860 ° C.). It was measured. Table 6 shows the measurement results.

Figure 2005214390
Figure 2005214390

以上の測定結果を考察するに、浸炭処理した比較例1では真円度が40μmと大きかったのに対し、浸炭窒化処理した実施例1では真円度を25μmと小さく抑えることができた。   Considering the above measurement results, the roundness of Comparative Example 1 subjected to the carburizing treatment was as large as 40 μm, whereas the roundness of Example 1 subjected to the carbonitriding treatment could be suppressed to a small value of 25 μm.

更に本発明者は、保持器の残留オーステナイト量を変えた実施例1及び比較例1,2を製作し、以下の条件で評価試験に供試した。
供試条件
(1)ロングギヤ内径:φ21(mm)
(2)ピニオンシャフト径:φ15(mm)
(3)ころ長さ:18(mm)
(4)ころ径:φ3.5(mm)
(5)ロングギヤ公転数:8000(min−1
(6)ロングギヤ自転数:13050(min−1
(7)試験潤滑剤:ATF油
(8)試験潤滑剤温度:80℃
試験結果を表7に示す。
Furthermore, the inventor manufactured Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 in which the amount of retained austenite of the cage was changed, and was subjected to an evaluation test under the following conditions.
Test conditions (1) Long gear inner diameter: φ21 (mm)
(2) Pinion shaft diameter: φ15 (mm)
(3) Roller length: 18 (mm)
(4) Roller diameter: φ3.5 (mm)
(5) Long gear revolutions: 8000 (min −1 )
(6) Long gear rotation speed: 13050 (min −1 )
(7) Test lubricant: ATF oil (8) Test lubricant temperature: 80 ° C
The test results are shown in Table 7.

Figure 2005214390
Figure 2005214390

以上の試験結果を考察するに、表面残留オーステナイト量が6〜10%である比較例1、2においては、処理前後において真円度が5〜15μm変化したのに対し、表面残留オーステナイト量が4%である実施例1においては、処理前後における真円度変化を1μmに抑えることができた。   In consideration of the above test results, in Comparative Examples 1 and 2 in which the surface retained austenite amount is 6 to 10%, the roundness was changed by 5 to 15 μm before and after the treatment, whereas the surface retained austenite amount was 4%. %, The change in roundness before and after the treatment could be suppressed to 1 μm.

以上、本発明を実施例を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。本発明は、ラビニョウ型遊星歯車機構、その他のタイプの遊星歯車機構にも適用できる。ころは複列に限らず、単列でもよい。   The present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be modified or improved as appropriate. The present invention can also be applied to Ravigneaux type planetary gear mechanisms and other types of planetary gear mechanisms. The rollers are not limited to double rows but may be single rows.

本実施の形態にかかるニードル軸受を含む車両の自動変速機1の断面図である。It is sectional drawing of the automatic transmission 1 of the vehicle containing the needle bearing concerning this Embodiment. 図1の自動変速機1に用いることができるラビニョウ型遊星歯車機構の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a Ravigneaux type planetary gear mechanism that can be used in the automatic transmission 1 of FIG. 1. 本実施の形態のピニオンシャフトの周囲を拡大して示す軸線方向断面図である。It is an axial direction sectional view expanding and showing the circumference of the pinion shaft of this embodiment. ラジアルニードル軸受10を外周側から見た図である。It is the figure which looked at the radial needle bearing 10 from the outer peripheral side. 縦軸に動定格荷重をとり、横軸にころ径/ピニオンシャフト径をとり、実施例1,2及び比較例1,2,3の値をプロットして示す図である。It is a figure which plots and shows the value of Example 1, 2, and Comparative Example 1, 2, 3 by taking a dynamic load rating on a vertical axis | shaft and taking a roller diameter / pinion shaft diameter on a horizontal axis. 縦軸に(実耐久時間/計算寿命)をとり、ころ転動面の表面残留オーステナイトをとり、実施例1,2、3及び比較例1,2,3の値をプロットして示す図である。FIG. 4 is a graph plotting the values of Examples 1, 2, 3 and Comparative Examples 1, 2, 3 by taking (actual durability time / calculated life) on the vertical axis and taking the surface retained austenite of the roller rolling surface. .

符号の説明Explanation of symbols

14 ラビニョウ型遊星歯車機構
14c プラネタリギヤ
14h ピニオンシャフト
10 ニードル軸受
14 Ravigneaux type planetary gear mechanism 14c Planetary gear 14h Pinion shaft 10 Needle bearing

Claims (16)

遊星歯車機構に用いられ、プラネタリギヤをピニオンシャフトに対して回転自在に支持するニードル軸受において、
ころと、前記ころを保持する保持器とを有し、前記ころの外径は、前記ピニオンシャフトの外径の10〜20%であることを特徴とするニードル軸受。
In a needle bearing used for a planetary gear mechanism and rotatably supporting a planetary gear with respect to a pinion shaft,
A needle bearing comprising a roller and a cage for holding the roller, wherein the outer diameter of the roller is 10 to 20% of the outer diameter of the pinion shaft.
前記ころの重量は、1g以下であることを特徴とする請求項1に記載のニードル軸受。   2. The needle bearing according to claim 1, wherein the weight of the roller is 1 g or less. 前記保持器の軸線方向幅と、前記ころの軸線方向長との差は、2.7mm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のニードル軸受。   The needle bearing according to claim 1 or 2, wherein a difference between an axial width of the cage and an axial length of the roller is 2.7 mm or less. 前記ころの転動面の表面残留オーステナイト量が、15〜40%であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のニードル軸受。   The needle bearing according to any one of claims 1 to 3, wherein a surface retained austenite amount of a rolling surface of the roller is 15 to 40%. 前記保持器は、浸炭窒化焼き入れ処理を施されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のニードル軸受。   The needle bearing according to any one of claims 1 to 4, wherein the cage is subjected to a carbonitriding quenching process. 前記保持器の表面硬さは、前記ころの表面硬さより低く、且つHv600以上であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のニードル軸受。   The needle bearing according to any one of claims 1 to 5, wherein the surface hardness of the cage is lower than the surface hardness of the roller and is Hv 600 or more. 前記保持器の表面残留オーステナイト量は、5%以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のニードル軸受。   The needle bearing according to any one of claims 1 to 6, wherein a surface retained austenite amount of the cage is 5% or less. 前記保持器の表面は、化成被膜を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のニードル軸受。   The needle bearing according to claim 1, wherein a surface of the cage has a chemical conversion film. 前記保持器は、1枚の板材を折り曲げて形成されており、前記保持器の中央部には、前記ころに接触しないような逃げが形成されていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載のニードル軸受。   9. The retainer according to claim 1, wherein the retainer is formed by bending a single plate member, and a relief is formed in a central portion of the retainer so as not to contact the roller. The needle bearing in any one. 請求項1乃至9のいずれかに記載のニードル軸受を備えた遊星歯車機構において、
前記ニードル軸受のころが複列で配置されている場合には、前記ピニオンシャフトの外周面に設けられた潤滑剤供給用の孔は、少なくとも両端のころ列に対向する位置に形成されていることを特徴とする遊星歯車機構。
In the planetary gear mechanism provided with the needle bearing according to any one of claims 1 to 9,
When the rollers of the needle bearing are arranged in double rows, the lubricant supply holes provided on the outer peripheral surface of the pinion shaft are formed at positions facing at least the roller rows at both ends. Planetary gear mechanism characterized by
請求項1乃至9のいずれかに記載のニードル軸受を備えた遊星歯車機構において、
前記プラネタリギヤの内周軌道面と、前記ニードル軸受のころの転動面と、前記ピニオンシャフトの外周軌道面の表面粗さは0.1μmRa以下になるよう超仕上処理されていることを特徴とする遊星歯車機構。
In the planetary gear mechanism provided with the needle bearing according to any one of claims 1 to 9,
The surface roughness of the inner raceway surface of the planetary gear, the rolling surface of the roller of the needle bearing, and the outer raceway surface of the pinion shaft is superfinished so as to be 0.1 μmRa or less. Planetary gear mechanism.
請求項1乃至9のいずれかに記載のニードル軸受を用いる遊星歯車機構において、
前記ピニオンシャフトはCr濃度1.3〜2%を含み、更に15〜40%の表面残留オーステナイト量を有し、且つ芯部残留オーステナイト量が0%であることを特徴とする遊星歯車機構。
In the planetary gear mechanism using the needle bearing according to any one of claims 1 to 9,
The pinion shaft includes a Cr concentration of 1.3 to 2%, further has a surface retained austenite amount of 15 to 40%, and a core portion retained austenite amount is 0%.
請求項1乃至9のいずれかに記載のニードル軸受を用いる遊星歯車機構において、
前記ニードル軸受のころが複列で設けられている場合には、前記ピニオンシャフトにおいて、両端列のころの軸線方向外側半分に対向する転動面のオーステナイト量は、中央部のオーステナイト量より多いことを特徴とする遊星歯車機構。
In the planetary gear mechanism using the needle bearing according to any one of claims 1 to 9,
When the rollers of the needle bearing are provided in double rows, the amount of austenite on the rolling surface facing the outer half in the axial direction of the rollers in both ends of the pinion shaft is larger than the amount of austenite in the center portion. Planetary gear mechanism characterized by
請求項1乃至9のいずれかに記載のニードル軸受を用いる遊星歯車機構において、
前記ピニオンシャフトの表面硬さは、前記ころの表面硬さより高いことを特徴とする遊星歯車機構。
In the planetary gear mechanism using the needle bearing according to any one of claims 1 to 9,
A planetary gear mechanism characterized in that the surface hardness of the pinion shaft is higher than the surface hardness of the roller.
請求項1乃至9のいずれかに記載のニードル軸受を用いる遊星歯車機構において、
前記プラネタリギヤの内径と前記保持器の外径との差は、0.1〜0.2mmであることを特徴とする遊星歯車機構。
In the planetary gear mechanism using the needle bearing according to any one of claims 1 to 9,
A planetary gear mechanism characterized in that a difference between an inner diameter of the planetary gear and an outer diameter of the cage is 0.1 to 0.2 mm.
請求項11乃至14のいずれかに記載の遊星歯車機構に用いることを特徴とするピニオンシャフト。

A pinion shaft characterized by being used in the planetary gear mechanism according to any one of claims 11 to 14.

JP2004025796A 2004-02-02 2004-02-02 Needle bearing, planetary gear mechanism and pinion shaft Pending JP2005214390A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004025796A JP2005214390A (en) 2004-02-02 2004-02-02 Needle bearing, planetary gear mechanism and pinion shaft

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004025796A JP2005214390A (en) 2004-02-02 2004-02-02 Needle bearing, planetary gear mechanism and pinion shaft

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005214390A true JP2005214390A (en) 2005-08-11

Family

ID=34908070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004025796A Pending JP2005214390A (en) 2004-02-02 2004-02-02 Needle bearing, planetary gear mechanism and pinion shaft

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005214390A (en)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007155021A (en) * 2005-12-06 2007-06-21 Nsk Ltd Roller bearing
JP2007198431A (en) * 2006-01-24 2007-08-09 Nippon Thompson Co Ltd Thrust bearing
EP1820981A2 (en) * 2006-02-17 2007-08-22 JTEKT Corporation Roller bearing for planetary gear mechanism
JP2009014077A (en) * 2007-07-03 2009-01-22 Ntn Corp Needle roller bearing and crankshaft supporting structure
JP2009115300A (en) * 2007-11-09 2009-05-28 Nsk Ltd Needle roller bearing
JP2009210084A (en) * 2008-03-06 2009-09-17 Nsk Ltd Radial needle roller bearing
US20100322549A1 (en) * 2009-06-15 2010-12-23 Koyo Bearings Usa Llc Cage for bearing assembly
US8393800B2 (en) 2007-07-03 2013-03-12 Ntn Corporation Needle roller bearing and crankshaft support structure
JP2014020394A (en) * 2012-07-12 2014-02-03 Nsk Ltd Planetary gear device
WO2015060371A1 (en) * 2013-10-25 2015-04-30 日本精工株式会社 Retainer for needle roller bearing, and needle roller bearing
WO2015076192A1 (en) * 2013-11-21 2015-05-28 Ntn株式会社 Needle roller bearing with double row of retainers
WO2015098489A1 (en) * 2013-12-24 2015-07-02 Ntn株式会社 In-wheel motor drive device
WO2016043011A1 (en) * 2014-09-19 2016-03-24 Ntn株式会社 In-wheel motor drive device

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007155021A (en) * 2005-12-06 2007-06-21 Nsk Ltd Roller bearing
JP2007198431A (en) * 2006-01-24 2007-08-09 Nippon Thompson Co Ltd Thrust bearing
JP4624267B2 (en) * 2006-01-24 2011-02-02 日本トムソン株式会社 Thrust bearing
EP1820981A3 (en) * 2006-02-17 2010-12-29 JTEKT Corporation Roller bearing for planetary gear mechanism
EP1820981A2 (en) * 2006-02-17 2007-08-22 JTEKT Corporation Roller bearing for planetary gear mechanism
JP2009014077A (en) * 2007-07-03 2009-01-22 Ntn Corp Needle roller bearing and crankshaft supporting structure
US8393800B2 (en) 2007-07-03 2013-03-12 Ntn Corporation Needle roller bearing and crankshaft support structure
JP2009115300A (en) * 2007-11-09 2009-05-28 Nsk Ltd Needle roller bearing
JP2009210084A (en) * 2008-03-06 2009-09-17 Nsk Ltd Radial needle roller bearing
US20100322549A1 (en) * 2009-06-15 2010-12-23 Koyo Bearings Usa Llc Cage for bearing assembly
US8602657B2 (en) * 2009-06-15 2013-12-10 Koyo Bearings Usa Llc Cage for bearing assembly
JP2014020394A (en) * 2012-07-12 2014-02-03 Nsk Ltd Planetary gear device
WO2015060371A1 (en) * 2013-10-25 2015-04-30 日本精工株式会社 Retainer for needle roller bearing, and needle roller bearing
WO2015076192A1 (en) * 2013-11-21 2015-05-28 Ntn株式会社 Needle roller bearing with double row of retainers
JP2015102106A (en) * 2013-11-21 2015-06-04 Ntn株式会社 Needle roller bearing with double-row type cage
CN105745459A (en) * 2013-11-21 2016-07-06 Ntn株式会社 Needle roller bearing with double row of retainers
US10184517B2 (en) 2013-11-21 2019-01-22 Ntn Corporation Needle roller bearing with double row of retainers
WO2015098489A1 (en) * 2013-12-24 2015-07-02 Ntn株式会社 In-wheel motor drive device
WO2016043011A1 (en) * 2014-09-19 2016-03-24 Ntn株式会社 In-wheel motor drive device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5375969B2 (en) Rotation support device for pinion shaft
US7513043B2 (en) Support structure carrying thrust load of transmission, method of manufacturing thereof and thrust needle roller bearing
US20070202986A1 (en) Roller bearing for planetary gear mechanism
JP2005214390A (en) Needle bearing, planetary gear mechanism and pinion shaft
JP5982782B2 (en) Rolling bearings for wind power generation facilities
JP4304670B2 (en) Radial needle roller bearings and pinion shafts
JP5612912B2 (en) Deep groove ball bearing
WO2022230979A1 (en) Rolling bearing
JP5428217B2 (en) Radial needle roller bearings
JP5472398B2 (en) Manufacturing method of planetary gear support shaft
JP2010255645A (en) Radial needle bearing
JP4822174B2 (en) Radial needle roller bearings and pinion shafts
JP2004183765A (en) Rolling bearing for belt-type continuously variable transmission
US7488113B2 (en) Roller bearing for belt-type stepless speed changer
JP2005140275A (en) Planetary gear device
JP2006342904A (en) Pinion shaft and planetary gear device
JP2006112559A (en) Tapered roller bearing
JP2009204089A (en) Cage for needle roller bearing, and needle roller bearing
JP2009001847A (en) Rolling member for transmission and rolling bearing for transmission
JP2006292025A (en) Supporting shaft for planetary gear
JP2012154396A (en) Thrust roller bearing
JP2006046520A (en) Pinion shaft supporting device for vehicle
JP2022171393A (en) rolling bearing
JP4269583B2 (en) Rolling bearing, belt type continuously variable transmission using the same
JP2006292026A (en) Supporting shaft for planetary gear