JP2005214392A - 遊星歯車機構及びギヤ側レース - Google Patents

Abstract

【課題】
伝達効率を高めることができる遊星歯車機構及びギヤ側レースを提供する。
【解決手段】
プラネタリギヤ４ｃの内径と歯底円との肉厚Ａが薄く、スラストニードル軸受４ｈのころの軌道面は、プラネタリギヤ４ｃの内径より半径方向内側に位置するため、そのままではスラストニードル軸受４ｈを用いることができない場合、プラネタリギヤ４ｃとスラストニードル軸受４ｈとの間にギヤ側レース４ｇを設けて、スラストニードル軸受４ｈの適切なころ転動面を提供する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、遊星歯車機構及びギヤ側レースに関し、特に伝達効率を向上させることができる遊星歯車機構及びギヤ側レースに関する。

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（特許文献１参照）。かかる遊星歯車機構において、プラネタリギヤは、ピニオンシャフトに対してラジアルニードル軸受により回転自在に支持されている。又、プラネタリギヤは、伝達効率向上のためにはすば歯車を用いられることが多いが、それにより動力伝達時にスラスト力が生じる。従って、ピニオンシャフトを植設するキャリヤと、プラネタリギヤとが直接摺動し合うことを防止するために、滑り軸受が設けられている。
特開２００２−３４９６４７号公報

ところで、近年は、燃費の向上を目的として、遊星歯車機構の伝達効率をより向上させたいという要求がある。かかる要求に対しては、滑り軸受の代わりに、より低フリクションなスラストニードル軸受を用いることが考えられる。しかしながら、近年のプラネタリギヤは、ギヤの内径と歯底円との肉厚が薄い傾向があり、そのままではスラストニードル軸受を用いることができないという問題がある。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、伝達効率を高めることができる遊星歯車機構及びギヤ側レースを提供することを目的とする。

本発明の遊星歯車機構は、
キャリヤと、
前記キャリヤに植設されたピニオンシャフトと、
前記ピニオンシャフトの周囲に配置されたプラネタリギヤと、
前記プラネタリギヤを前記ピニオンシャフトに対して回転自在に支持するラジアルニードル軸受と、
前記キャリヤに対して、前記プラネタリギヤのスラスト力を受けるスラストニードル軸受と、
前記プラネタリギヤと前記スラストニードル軸受との間に配置されたギヤ側レースとを有し、
前記ギヤ側レースにおける前記スラストニードル軸受のころの軌道面は、前記プラネタリギヤの内径より半径方向内側に位置することを特徴とする。

本発明の遊星歯車機構は、キャリヤと、前記キャリヤに植設されたピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフトの周囲に配置されたプラネタリギヤと、前記プラネタリギヤを前記ピニオンシャフトに対して回転自在に支持するラジアルニードル軸受と、前記キャリヤに対して、前記プラネタリギヤのスラスト力を受けるスラストニードル軸受と、前記プラネタリギヤと前記スラストニードル軸受との間に配置されたギヤ側レースとを有し、前記ギヤ側レースにおける前記スラストニードル軸受のころの軌道面は、前記プラネタリギヤの内径より半径方向内側に位置するので、ギヤの内径と歯底円との肉厚が薄い場合でも、前記ギヤ側レースを配置することで、ころの転動面を確保でき、すなわち前記スラストニードル軸受を用いることができるため、より高効率の遊星歯車機構を提供できる。

前記ギヤ側レースは、その内周面に、軸線方向に延在する溝を有すると、かかる溝を介して潤滑剤を供給できることから、潤滑性をより高めることができる。

前記ギヤ側レースは、そのプラネタリギヤ側の面に、半径方向に延在する溝を有すると、かかる溝を介して潤滑剤を供給できることから、潤滑性をより高めることができる。但し、軸受に保持器を有しない総ころタイプを使用する場合には、図６に示すように、ころの軸方向の案内部と干渉しないように、半径方向の溝を形成することが望ましい。

前記スラストニードル軸受のころは、前記キャリヤの表面を転動すると、部品点数を減少させることができるので低コスト化を図れる。

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。図１において、エンジンのクランクシャフト２から出力されるトルクは、トルクコンバータ３を介して伝達され、更に複数列組み合わせれた遊星歯車機構４，５，６等を介して複数段に減速され、その後デファレンシャルギヤ７及びドライブシャフト８を介して、不図示の車輪に出力されるようになっている。

図２は、遊星歯車機構４（５，６も原則的に同じ）の分解図である。図２において、遊星歯車機構４は、内歯を有するリングギヤ４ａと、外歯を有する太陽ギヤ４ｂと、リングギヤ４ａ及び太陽ギヤ４ｂに噛合する３つのプラネタリギヤ４ｃと、３つのピニオンシャフト４ｅによりプラネタリギヤ４ｃを回転自在に支持すると共に、自らも回転可能なキャリヤ４ｄとを有する。

遊星歯車機構４の作動原理を図３に示す。まず、１速の場合、図３（ａ）に示すように、太陽歯車４ｂをドライブ側とし、プラネタリギヤ４ｃ（キャリヤ）をドリブン側とし、リングギヤ４ａを固定することで、大きな減速比が得られる。次に、２速の場合、図３（ｂ）に示すように、太陽歯車４ｂを固定し、プラネタリギヤ４ｃ（キャリヤ）をドリブン側とし、リングギヤ４ａをドライブ側とすることで、中程度の減速比が得られる。更に、３速の場合、図３（ｃ）に示すように、太陽歯車４ｂを固定し、プラネタリギヤ４ｃ（キャリヤ）をドライブ側とし、リングギヤ４ａをドリブン側とすることで、小さな減速比が得られる。尚、後退の場合、図３（ｄ）に示すように、太陽歯車４ｂをドリブン側とし、プラネタリギヤ４ｃ（キャリヤ）を固定し、リングギヤ４ａをドライブ側とすることで、入力に対して出力を逆転させることができる。なお、以上は遊星歯車機構４の動作の一例を示すものであり、必ずしもかかる動作に限られることはない。

図４は、ニードル軸受を本実施の形態の遊星歯車機構に組み込んだ状態で示す図である。図４に示すように、ラジアルニードル軸受１０は、保持器を持たないいわゆる総ころタイプの軸受であり、ピニオンシャフト（内輪）４ｅとプラネタリギヤ（外輪）４ｃとの間に配置され、プラネタリギヤ４ｃを回転自在に支持している二列のころ１１、１１と、ころ１１、１１の列間に配置された間座１２とからなっている。ピニオンシャフト４ｅ内には、図４で右方から軸線に沿って延在しした油路４ｆと、油路４ｆから半径方向に延在し、間座１２に対向する位置でピニオンシャフト４ｅの外周面に抜ける孔４ｍが形成されている。

更に、プラネタリギヤ４ｃと、その右方のキャリヤ４ｄとの間には、比較的厚みのある円盤状の板材からなるギヤ側レース４ｇ、スラストニードル軸受４ｈ、円盤状の板材からなるキャリヤ側レース４ｉが配置されている。本実施の形態では、プラネタリギヤ４ｃの内径と歯底円との肉厚Ａが薄く、スラストニードル軸受４ｈのころの軌道面Ｂは、プラネタリギヤ４ｃの内径より半径方向内側に位置するため、プラネタリギヤ４ｃの端面を直接スラストニードル軸受４ｈのころ転動面として用いることができない。そこで、本実施の形態では、プラネタリギヤ４ｃとスラストニードル軸受４ｈとの間にギヤ側レース４ｇを設けて、スラストニードル軸受４ｈの適切なころ転動面を提供しているのである。

尚、本実施の形態においては、プラネタリギヤ４ｃの回転方向は、殆ど（前進）の場合一方向であるため、スラスト力は図４で右方に向かうことが多い。従って、スラスト力の作用する頻度が少ない、プラネタリギヤ４ｃとその左方のキャリヤ４ｄとの間に、従来と同様な滑り軸受４ｊを配置している。しかしながら、この滑り軸受４ｊの代わりに、ギヤ側レース、スラストニードル軸受、キャリヤ側レースを配置して良いことは言うまでもない。

図５（ａ）は、本実施の形態の遊星歯車機構の変形例を示す図４と同様な断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の構成をVB-VB線で切断して矢印方向に見た図（但し９０度の範囲のみ）である。図６は、図５に示す遊星歯車機構のギヤ側レース４ｇ’の斜視図である。図４に示すギヤ側レース４ｇは、プラネタリギヤ４ｃの端面に密着するように配置されるため、ラジアルニードル軸受１０の内部から供給される潤滑油を遮蔽し、外部への配給を阻害する恐れがある。

これに対し、本変形例においては、図６に示すように、ギヤ側レース４ｇ’のプラネタリギヤ４ｃに当接する面に、外周から半径方向に延在するが内周には抜けていない４本の溝４ｋ’を設けている。従って、図５（ａ）に示すように、ギヤ側レース４ｇ’がプラネタリギヤ４ｃの端面に密着するように配置された場合でも、プラネタリギヤ４ｃの端面と溝４ｋ’とで囲われる空間が潤滑剤の供給路となり、油路４ｆを介してニードル軸受１０の内部に供給された潤滑剤を、プラネタリギヤ４ｃ側へと効率的に配給することが可能となる。その他の構成及び効果については、上述した実施の形態と同様であるので説明を省略する。

図７（ａ）は、本実施の形態の遊星歯車機構の別な変形例を示す図４と同様な断面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の構成をVIIB-VIIB線で切断して矢印方向に見た図（但し９０度の範囲のみ）である。図８は、図７に示す遊星歯車機構のギヤ側レース４ｇ”の斜視図である。図４に示すギヤ側レース４ｇは、ピニオンシャフト４ｅの端面に密着するように配置されるため、ラジアルニードル軸受１０の内部から供給される潤滑油を遮蔽し、外部への配給を阻害する恐れがある。

これに対し、本変形例においては、図８に示すように、ギヤ側レース４ｇ”の内周面に、軸線方向に延在する４本の溝４ｋ”を設けている。従って、図８に示すように、ギヤ側レース４ｇ’がピニオンシャフト４ｅの端面に密着するように配置された場合でも、ピニオンシャフト４ｅの端面と溝４ｋ”とで囲われる空間が潤滑剤の供給路となり、油路４ｆを介してニードル軸受１０の内部に供給された潤滑剤を、キャリヤ４ｇ側へと効率的に配給することが可能となる。その他の構成及び効果については、上述した実施の形態と同様であるので説明を省略する。

図９は、本実施の形態の遊星歯車機構の別な変形例を示す図４と同様な断面図である。本実施の形態においては、キャリヤ側レースを省略し、キャリヤ４ｄの表面を、直接スラストニードル軸受１０のころ転動面としている。このため、キャリヤ４ｄのスラストニードル軸受１０側の面は、焼き入れ加工されることでＨＲＣ５８以上とされ、且つ研磨加工を施されて表面粗さが良好とされている。本変形例によれば、キャリヤ側レースを廃止することで、より低コスト且つコンパクトな遊星歯車機構を提供できる。

又、軸受は総ころのタイプに限らず、ケージ・アンド・ローラタイプでも良い。図１０は、ケージ・アンド・ローラタイプ即ち保持器を有するころ軸受を備えた本実施の形態の遊星歯車機構の別な変形例を示す図４と同様な断面図である。本実施の形態は、図５に示す実施の形態に対し、軸受１０’が、ころ１１と、ころ１１を保持する保持器１３とからなり、且つギヤ側レース４ｇ”’のプラネタリギヤ４ｃに当接する面に、外周から内周に抜けるように半径方向に延在する４本の溝（潤滑油路として機能する）４ｋ”’を設けている点のみが異なっている。それ以外の点については、上述の実施の形態と同様であるので説明を省略する。

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。ころは複列に限らず、単列でもよい。

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。 遊星歯車機構４の分解図である。 遊星歯車機構４の作動原理を示す図である。 ニードル軸受を本実施の形態の遊星歯車機構に組み込んだ状態で示す図である。 本実施の形態の遊星歯車機構の変形例を示す図４と同様な断面図である。 図５に示す遊星歯車機構のギヤ側レース４ｇ’の斜視図である。 本実施の形態の遊星歯車機構の別な変形例を示す図４と同様な断面図である。 図７に示す遊星歯車機構のギヤ側レース４ｇ”の斜視図である。 本実施の形態の遊星歯車機構の別な変形例を示す図４と同様な断面図である。 保持器を有するころ軸受を備えた本実施の形態の遊星歯車機構の別な変形例を示す図４と同様な断面図である。

符号の説明

１ 自動変速機
４ 遊星歯車機構
４ｃ プラネタリギヤ
４ｅ ピニオンシャフト
４ｈ スラストニードル軸受
１０ ラジアルニードル軸受

Claims (5)

1. キャリヤと、
   前記キャリヤに植設されたピニオンシャフトと、
   前記ピニオンシャフトの周囲に配置されたプラネタリギヤと、
   前記プラネタリギヤを前記ピニオンシャフトに対して回転自在に支持するラジアルニードル軸受と、
   前記キャリヤに対して、前記プラネタリギヤのスラスト力を受けるスラストニードル軸受と、
   前記プラネタリギヤと前記スラストニードル軸受との間に配置されたギヤ側レースとを有し、
   前記ギヤ側レースにおける前記スラストニードル軸受のころの軌道面は、前記プラネタリギヤの内径より半径方向内側に位置することを特徴とする遊星歯車機構。
2. 前記ギヤ側レースは、その内周面に、軸線方向に延在する溝を有することを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車機構。
3. 前記ギヤ側レースは、そのプラネタリギヤ側の面に、半径方向に延在する溝を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の遊星歯車機構。
4. 前記スラストニードル軸受のころは、前記キャリヤの表面を転動す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遊星歯車機構。
5. 請求項１乃至４の遊星歯車機構に用いることを特徴とするギヤ側レース。
   
   

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