JP2005214393A - 遊星歯車機構 - Google Patents

Abstract

【課題】
各部の摩耗をバランス良く抑制できる遊星歯車機構を提供する。
【解決手段】
プラネタリギヤ４ｃ側のワッシャ４ｇが、鉄製の芯金にプラネタリギヤ４ｃ側の面のみ、摩擦特性に優れた燐酸塩の被膜を形成しているので、プラネタリギヤ４ｃの早期摩耗を抑制すると共に、ワッシャ４ｇ自体の早期摩耗を抑制することもできる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、遊星歯車機構に関し、特に耐久性を向上させることができる遊星歯車機構に関する。

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。
特開２００２−３４９６４７号公報

ところで、遊星歯車機構において、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。このようなスラスト力が生じると、プラネタリギヤはキャリヤに向かって押圧されるため、プラネタリギヤの端面とキャリヤとが摺動し合うこととなる。ところが、一般的には、プラネタリギヤには焼き入れ処理が行われているのに対し、キャリヤは生材を用いているため、動作時にこれらが相対的に摺動すると、キャリヤの早期摩耗が生じる恐れがある。そこで、プラネタリギヤとキャリヤとの間に、ワッシャ等の間座部材を挿入して、両者が直接摺動しないようにしている。

しかしながら、間座部材として鉄系のワッシャを挿入した場合には、ワッシャの摩耗が大となることがわかった。これに対し、ワッシャに焼き入れ処理等を施せば、ワッシャの摩耗は少なくなるものの、その代わりにプラネタリギヤの摩耗が大きくなるという問題が生じた。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、各部の摩耗をバランス良く抑制できる遊星歯車機構を提供することを目的とする。

第１の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軸受と、
前記軸受と前記キャリヤとの間に配置された間座部材とを有し、
少なくとも前記間座部材のプラネタリギヤ側の面は、被膜処理が施されていることを特徴とする。

第２の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軸受と、
前記軸受と前記キャリヤとの間に配置された間座部材とを有し、
少なくとも前記プラネタリギヤに当接する前記間座部材の一部は、樹脂素材からなることを特徴とする。

第１の本発明の遊星歯車機構によれば、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軸受と、前記軸受と前記キャリヤとの間に配置された間座部材とを有し、少なくとも前記間座部材のプラネタリギヤ側の面は、被膜処理が施されているので、前記プラネタリギヤ及び前記間座部材双方の摩耗を抑制することができる。

前記被膜処理により、燐酸塩の被膜が形成されると、摩耗抑制を効果的に行えるので好ましい。

少なくとも前記間座部材のキャリヤ側の面には、銅系の素材（例えば黄銅）が配置されていると、前記キャリヤの摩耗を抑制できるので好ましい。

前記間座部材は、プラネタリギヤ側の部材と、キャリヤ側の部材と分かれていると好ましいが、一体でもよい。

第２の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軸受と、前記軸受と前記キャリヤとの間に配置された間座部材とを有し、少なくとも前記プラネタリギヤに当接する前記間座部材の一部は、樹脂素材からなるので、軽量化・低コスト化を図りつつ、前記プラネタリギヤの摩耗を抑制することができる。

前記樹脂素材は、自己潤滑性のある樹脂であると、前記プラネタリギヤの摩耗を効果的に抑制することができる。自己潤滑性のある樹脂としては、例えば含油性材料がある。

そのような含油性材料としては、合成樹脂に潤滑剤を含有させたものも使用できる。その場合は、ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリブチレン，ポリメチルペンテン等の基本的に同じ化学構造を有するポリα−オレフィン系ポリマの群から選定したポリマに、潤滑剤としてポリα−オレフィン油のようなパラフィン系炭化水素油、ナフテン系炭化水素油、鉱油、ジアルキルジフェニルエーテル油のようなエーテル油、フタル酸エステル・トリメリット酸エステルのようなエステル油等の何れかを単独若しくは混合油の形で混ぜて調整した材料を含油性材料として使用でき、潤滑剤の中に予め酸化防止剤，錆止め剤，摩耗防止剤，あわ消し剤，極圧剤等の各種の添加剤を加えたものでもよい。

上記含油性材料の組成比は、全重量に対してポリα−オレフィン系ポリマ２０〜８０重量％、潤滑剤８０〜２０重量％である。ポリα−オレフィン系ポリマが２０重量％未満の場合は、あるレベル以上の硬さ，強度等が得られない。また、ポリα−オレフィン系ポリマが８０重量％を越える場合（つまり、潤滑剤が２０重量％未満の場合）は、潤滑剤の供給が少なくなり、自己潤滑効果が少なくなる。

上記ポリマの群は、基本構造は同じでその平均分子量が異なっており、１×１０^３ 〜５×１０^６ の範囲におよんでいる。その中で、平均分子量１×１０^３ 〜１×１０^５ という比較的低分子量のものと、１×１０^６ 〜５×１０^６ という超高分子量のものとを、単独もしくは必要に応じて混合して用いる。本発明のエンドキャップの機械的強度を向上させるため、上述のポリα−オレフィン系ポリマに、以下のような熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂を添加したものでもよい。

熱可塑性樹脂としては、ポリアミド，ポリカーボネート，ポリブチレンテレフタレート，ポリフェニレンサルファイド，ポリエーテルスルホン，ポリエーテルエーテルケトン，ポリアミドイミド，ポリスチレン，ＡＢＳ樹脂等の各樹脂を使用することができる。熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂，尿素樹脂，メラミン樹脂，フェノール樹脂，ポリイミド樹脂，エポキシ樹脂等の各樹脂を使用することができる。

これらの樹脂は、単独または混合して用いても良い。更に、ポリオレフィン系ポリマとそれ以外の樹脂とを、より均一な状態で分散させるために、必要に応じて適当な相溶化剤を加えてあっても良い。また、機械的強度を向上させるために、充填材を添加してもよい。例えば、炭酸カルシウム，炭酸マグネシウム，チタン酸カリウムウィスカーやホウ酸アルミニウムウィスカー等の無機ウィスカー類或いはガラス繊維やアスベスト，金属繊維等の無機繊維類及びこれらを布状に編組したもの、また有機化合物では、カーボンブラック，黒鉛粉末，カーボン繊維，アラミド繊維やポリエステル繊維等を添加してもよい。

更に、ポリオレフィン系ポリマの熱による劣化を防止する目的で、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｐ−フェニレンジアミン，２，２’−メチレンビス（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）等の老化防止剤、また光による劣化を防止する目的で、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノン，２−（２’−ヒドロキシ−３’−第三−ブチル−５’−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール等の紫外線吸収剤を添加してもよい。

以上の全ての添加剤（ポリオレフィン＋油以外）の添加量としては、添加剤全体として、成形原料全量の２０重量％以下であることが、潤滑剤の供給能力を維持する上で好ましい。

前記間座部材は、芯金の周囲に前記樹脂素材を被覆してなると好ましい。

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つの遊星歯車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、本実施の形態にかかる遊星歯車機構のプラネタリギヤ周辺を示す断面図である。図４に示すように、ニードル軸受１０は、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。ニードル軸受１０は、複数のころ１１と、それらを保持する保持器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、一般的には中央で外周面もしくは内周面に抜ける油路４ｆが形成されている。保持器１２は外輪案内で用いられる。

本実施の形態においては、プラネタリギヤ４ｃとキャリヤ４ｄとの間において、ピニオンシャフト４ｅに挿通させた円盤状のワッシャ４ｇ、４ｈを設けている。プラネタリギヤ４ｃ側のワッシャ４ｇは、鉄製の芯金にプラネタリギヤ４ｃ側の面のみ燐酸塩の被膜を形成している。キャリヤ４ｄ側のワッシャ４ｈは、黄銅製である。ワッシャ４ｇ、４ｈが間座部材を構成する。

図５は、本実施の形態にかかるニードル軸受の保持器の斜視図である。図に示すように、保持器１２は、一対の環状部１２ａを複数の柱部１２ｂで連結した構成を有している。隣接する柱部１２ｂの間が、ころ１１を保持するポケット部１２ｐとなる。各柱部１２ｂは、軸線方向中央において縮径した（即ち保持器１２の軸線に近接した）中央部１２ｃを有しており、中央部１２ｃの軸線方向両側から環状部１２ａにかけて拡径している部位を、外径案内部１２ｄとしている。このような形状を有する保持器１２をＭ型保持器と呼ぶ。

本実施の形態によれば、プラネタリギヤ４ｃ側のワッシャ４ｇが、鉄製の芯金にプラネタリギヤ４ｃ側の面のみ、摩擦特性に優れた燐酸塩の被膜を形成しているので、これと相対的に摺動するプラネタリギヤ４ｃの早期摩耗を抑制すると共に、ワッシャ４ｇ自体の早期摩耗を抑制することもできる。又、黄銅製のワッシャ４ｈにより、キャリヤ４ｄの摩耗を抑制することもできる。尚、ワッシャ４ｇ、４ｈは、互いに貼り合わせることで一体としてもよい。

図６は、本実施の形態の変形例を示す図４と同様な断面図である。本変形例は、図６に示す実施の形態に対して、ワッシャ４ｇ’のみが異なり、それ以外の同様な構成については、同じ符号を付すことで説明を省略する。

本変形例によれば、ワッシャ４ｇ’は、芯金の表面に、自己潤滑性のある樹脂材を被覆しているので、これと相対的に摺動するプラネタリギヤ４ｃの早期摩耗を抑制できる。このようなワッシャ４ｇ’は、インサート成形で形成することができる。尚、ワッシャ４ｇ’全体を自己潤滑性のある樹脂から形成してもよい。

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。例えば保持器を設けず、いわゆる総ころ式の軸受を用いても良く、ころは単列に限らず、複列でもよい。

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。 本実施の形態にかかる遊星歯車機構のプラネタリギヤ周辺を示す断面図である。 保持器の斜視図である。 変形例にかかる遊星歯車機構のプラネタリギヤ周辺を示す断面図である。

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
４ｈ ピニオンシャフト
４ｇ、４ｇ’、４ｈ ワッシャ
１０ ニードル軸受
１１ ころ
１２ 保持器

Claims (7)

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軸受と、
   前記軸受と前記キャリヤとの間に配置された間座部材とを有し、
   少なくとも前記間座部材のプラネタリギヤ側の面は、被膜処理が施されていることを特徴とする遊星歯車機構。
2. 前記被膜処理により、燐酸塩の被膜が形成されることを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車機構。
3. 少なくとも前記間座部材のキャリヤ側の面には、銅系の素材が配置されてい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. 前記間座部材は、プラネタリギヤ側の部材と、キャリヤ側の部材と分かれてい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. 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軸受と、
   前記軸受と前記キャリヤとの間に配置された間座部材とを有し、
   少なくとも前記プラネタリギヤに当接する前記間座部材の一部は、樹脂素材からなることを特徴とする遊星歯車機構。
6. 前記樹脂素材は、自己潤滑性のある樹脂であることを特徴とする請求項５に記載の遊星歯車機構。
7. 前記間座部材は、芯金の周囲に前記樹脂素材を被覆してなることを特徴とする請求項５又は６に記載の遊星歯車機構。
   

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