JP2006220206A - 遊星歯車用支持軸とその製造方法及び遊星歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 支持軸の端面形状の加工を簡略化する事により、この支持軸のコスト低減を図る。
【解決手段】 上記支持軸の軸方向両端部に、塑性変形する事によりかしめ部となる、かしめ用凸部２５、２５を設ける。この為に、上記支持軸の軸方向両端面２０ａ、２０ａに、それぞれ直径方向に亙り貫通する状態で、凹溝２４、２４を形成する。これら各凹溝２４、２４の形成作業は、棒状素材２６に貫通孔２７、２７を形成して中間素材２８とし、その後この中間素材２８をこれら各貫通孔２７、２７の間部分で切断する事により、容易に行なえる。従って、加工時間及び加工工数を少なく抑えて、コスト低減を図れる。
【選択図】 図３

Description

本発明の遊星歯車用支持軸とその製造方法及び遊星歯車装置は、例えば自動車用自動変速機やトランスアスクルを構成する遊星歯車装置、及び、この遊星歯車装置に組み込まれる遊星歯車をキャリアに対して回転自在に支持する為の、遊星歯車用支持軸の改良に関する。

自動車用自動変速機を構成する遊星歯車装置が従来から、例えば特許文献１、２等、多くの刊行物に記載されて、広く知られている。この従来から知られた遊星歯車装置は、例えば図６〜８に示す様に、外周面に歯１ａを形成した太陽歯車１と、この太陽歯車１と同心に配置され、内周面に歯２ａを形成したリング歯車２との間に、複数個（一般的には３〜４個）の遊星歯車３、３を、円周方向に関して等間隔に配置している。そして、これら複数個の遊星歯車３、３の外周面に形成した歯３ａを、上記両歯１ａ、２ａに噛合させている。

上記複数個の遊星歯車３、３は、それぞれ支持軸４の周囲に、それぞれ複数のニードル５、５を介して回転自在に支持している。これら各支持軸４の基端部（図７〜８の右端部）は、上記太陽歯車１を中心として回転自在なキャリア６に支持固定している。図示の例では、上記各支持軸４の基端部を上記キャリア６に形成した通孔７ａに締まり嵌めで内嵌すると共に、これら各支持軸４と上記キャリア６との間に係止ピン８を掛け渡して、これら各支持軸４が上記通孔７ａから脱落するのを防止している。

又、図示の例では、上記太陽歯車１を円筒状に形成し、上記キャリア６を、断面Ｌ字形で全体を円輪状に形成している。そして、図７に示す様に、このキャリア６の内周縁部に形成した円筒部９を、回転軸１０の外周面にスプライン係合させている。上記太陽歯車１は、この回転軸１０の周囲に、この回転軸１０に対する相対回転を自在に支持している。又、上記リング歯車２は上記各部材１、６、１０の周囲に、これら各部材１、６、１０に対する相対回転自在に支持している。

又、上記各支持軸４の先端部（図７〜８の左端部）は、円輪状に形成された連結板１１に形成した通孔７ｂに内嵌固定し、これら各支持軸４の先端部同士を連結している。これら複数の支持軸４の中間部外周面で、上記キャリア６と上記連結板１１との間部分は、円筒面状の内輪軌道１２としている。一方、上記遊星歯車３の内周面は、円筒面状の外輪軌道１３としている。そして、これら内輪軌道１２と外輪軌道１３との間部分に前記各ニードル５、５を設けて、上記遊星歯車３を、上記支持軸４の中間部周囲で連結板１１とキャリア６との間部分に、回転自在に支持している。尚、上記各支持軸４の内部には、図８に示す様に、通油孔として機能する横孔１４及び分岐孔１５を設け、上記各ニードル５、５の設置部分に潤滑油を送り込み自在としている。

上述の様な遊星歯車３及び支持軸４等を含んで構成する遊星歯車装置は、例えば、前記回転軸１０を駆動軸又は従動軸とし、上記太陽歯車１又は上記リング歯車２の中心を従動軸又は駆動軸に結合する。そして、何れの歯車１、２、３を回転自在とし、何れの歯車１、２、３を回転不能とするかを切り換える事により、上記駆動軸と従動軸との間の変速並びに回転方向の変換を行なう。この様な遊星歯車装置自体の構成及び作用は、従来から周知であり、本発明の要旨とも関係しないから、全体構造の図示並びに詳しい説明は省略する。

又、図９〜１１は、従来構造の第２例を示している。この第２例の場合、支持軸４ａの軸方向両端部外周縁部分を、それぞれキャリア６及び連結板１１に形成した各通孔１６ａ、１６ｂの外端開口部周縁部にかしめ付ける（かしめ部１７、１７を形成する）事により、上記支持軸４ａの軸方向に関する変位を規制している。即ち、これら各かしめ部１７、１７により、この支持軸４ａが、上記各通孔１６ａ、１６ｂから脱落するのを防止している。

前述した様な従来構造の第１例の場合、図７〜８に示した様に、支持軸４の軸方向端部とキャリア６との間に係止ピン８を掛け渡す事により、この支持軸４の軸方向に関する変位を規制している。この為、この支持軸４の軸方向端部と上記キャリア６の一部とに、それぞれ上記係止ピン８を係合させる為の係合孔１８を形成する必要がある。従って、この係合孔１８を形成する分、加工コストが高くなる。

一方、図９〜１１に示した従来構造の第２例の場合には、上記係止ピン８及び係合孔１８を省略できる代わりに、上記支持軸４ａの軸方向両端部に、上記各かしめ部１７、１７を形成する必要がある。これら各かしめ部１７、１７は、上記支持軸４ａの軸方向両端部に設けた円筒状のかしめ筒部１９、１９（図１０〜１１参照）を、図示しないかしめ加工装置により径方向外方に塑性変形する事により形成される。又、上記各かしめ用筒部１９、１９は、上記支持軸４ａの軸方向両端面２０、２０に、図１０〜１１に示す様な、円すい台形の凹部２１、２１を形成する事により、上記支持軸４ａの軸方向両端部外周縁部に、それぞれ軸方向外側に突出した状態で設けられる。尚、上記各凹部２１、２１は、円形の底面２２、２２と、開口部に向かうに従って径方向外側へと広がった部分円すい凹面状の傾斜面２３、２３とから構成される。この様な形状を有する凹部２１、２１の形成作業は、鍛造加工により行なう事が、加工時間及び加工工数を抑えられる面からは好ましい。

ところで、近年、自動車用自動変速機の使用条件が厳しくなるに従って、遊星歯車装置に組み込まれる支持軸に、特に高い耐久性が要求される様になっている。一方で、低コスト化の為、上述した従来構造の第２例の様に、高炭素鋼等から造られる支持軸４ａの軸方向に関する変位を、かしめ固定により規制する事が考えられている。この場合、かしめ部１７、１７となる、軸方向両端部の硬度を、内輪軌道１２を構成する軸方向中間部の硬度よりも低くした状態で、円すい台形の凹部２１、２１の加工をする必要がある。但し、高炭素鋼等の硬質材料により造られた支持軸４ａの場合、その全長に亙って硬度が高くなり、上記各凹部２１、２１の形成作業を、鍛造加工により行なう事は困難である。この為、これら各凹部２１、２１の形成作業を、例えば削り加工装置を用いた切削加工により行なう必要がある。この場合、工具の先端部を、上記支持軸４ａの各端面２０、２０に対し、軸方向（図１０の左右方向、図１１の表裏方向）に突き当てて行なう必要があり、円すい台形の凹部２１、２１の形成作業は、端面毎にチャッキング作業を行なう必要がある等、工程数が多くなるだけでなく、加工時間も長くなる。この様に、切削加工等により上述の様な形状を有する凹部２１、２１の形成作業を行なう場合には、加工時間及び加工工数が嵩み、コストの上昇に繋がる為、好ましくない。

特開平１１−２７０６６１号公報 特開２００２−２３５８４１号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑み、遊星歯車用支持軸の端面形状の加工を簡略化する事により、この遊星歯車用支持軸を高炭素鋼等の硬質材料により造る場合にも、この遊星歯車用支持軸の端部にかしめ変形部を容易に加工できる様にして、この遊星歯車用支持軸、及び、この遊星歯車用支持軸を含んで構成する遊星歯車装置のコスト低減を図るべく発明したものである。

本発明の遊星歯車用支持軸とその製造方法及び遊星歯車装置のうち、請求項１に記載した遊星歯車用支持軸は、前述した従来構造の遊星歯車用支持軸と同様に、遊星歯車式変速機を構成する遊星歯車をキャリアに対して回転自在に支持する。
特に、請求項１に記載した遊星歯車用支持軸に於いては、軸方向両端面に、それぞれ直径方向に亙り貫通する状態で凹溝が設けられている。そして、軸方向両端部のうちでこれら各凹溝の両側に存在する部分を、これら各凹溝から遠ざかる方向である、径方向外方に塑性変形する事によりかしめ部となる、１対のかしめ変形部としている。

又、請求項２に記載した遊星歯車用支持軸の製造方法は、請求項１に記載した遊星歯車用支持軸を造る為に、断面円形の棒状素材の軸方向複数個所に、この棒状素材の中心軸に対して直交する方向の貫通孔を形成する。その後、この棒状素材をこれら各貫通孔の中間位置で分割する。

又、請求項３に記載した遊星歯車装置は、やはり前述した従来構造の遊星歯車装置と同様に、遊星歯車と支持軸とを備える。このうちの支持軸は、軸方向中間部周囲にこの遊星歯車を回転自在に支持すると共に、軸方向両端部外径寄り部分を、この遊星歯車の軸方向両側に配置したキャリアと連結板との互いに整合する位置に形成した１対の通孔の外端開口部周縁部にかしめ付ける事により結合している。
特に、請求項３に記載した遊星歯車装置は、上記支持軸が請求項１に記載した遊星歯車用支持軸であって、この遊星歯車用支持軸に設けられたかしめ変形部を、上記１対の通孔の外端側開口周縁部にかしめ付けている。

上述の様に構成する請求項１に記載した遊星歯車用支持軸によれば、この遊星歯車用支持軸の端面形状の加工を簡略化でき、この遊星歯車用支持軸を、軸受鋼、高炭素鋼等の硬質材料から造る場合にも、低コストで造れる。即ち、遊星歯車用支持軸の軸方向両端部にかしめ変形部を形成する為に、この遊星歯車用支持軸の軸方向両端面に、それぞれ直径方向に亙り貫通する状態で形成する、各凹溝は、上記遊星歯車用支持軸の各端面毎に、軸方向からではなく径方向から加工できる。この為、切削加工により行なう場合にも容易に加工できる。従って、加工時間及び加工工数を少なく抑える事ができて、コストの低廉化を図れる。
特に、請求項２に記載した遊星歯車用支持軸の製造方法によれば、凹溝を形成する作業を、遊星歯車用支持軸の各端面毎には、行なう必要はない。この為、製造工程の簡素化を図れ、製造コストの低減や遊星歯車用支持軸の量産化に寄与できる。
更に、請求項３に記載した遊星歯車装置によれば、上述の様な低コストで造れる遊星歯車用支持軸を組み込む事により、遊星歯車装置全体のコストの低廉化を図れる。

図１〜３は、請求項１〜３に対応する、本発明の実施例１を示している。尚、本実施例の特徴は、支持軸４ｂの軸方向両端部を、遊星歯車３の軸方向両側に配置したキャリア６と連結板１１との互いに整合する位置に形成した１対の通孔１６ａ、１６ｂ（図９参照）にかしめ固定する為に、上記支持軸４ｂの軸方向両端部の構造を工夫した点にある。この支持軸４ｂを含んで構成する遊星車装置の全体構造等、その他の部分の構造及び作用は、前述の従来構造の場合と同様である。この為、重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本実施例の特徴部分を中心に説明する。

本実施例の場合、図１〜２に示す様に、上記支持軸４ｂの軸方向両端面２０ａ、２０ａに、それぞれ直径方向（図１の表裏方向、図２の左右方向）に亙り貫通する状態で、断面半円形の凹溝２４、２４を設けている。そして、上記支持軸４ｂの軸方向両端部のうちで、これら各凹溝２４、２４の両側に存在する部分を、請求項に記載したかしめ変形部に相当する、各端部毎に１対ずつのかしめ用凸部２５、２５としている。即ち、これら１対ずつのかしめ用凸部２５、２５は、上記支持軸４ｂの軸方向両端部外径寄り部分に、それぞれ上記各凹溝２４、２４の幅方向（図１〜２の上下方向）外側に、互いに離隔した状態で設けられている。又、上記支持軸４ｂの内部には、潤滑油を供給する為の横孔１４を、この支持軸４ｂの軸方向一端面２０ａ（図１の右端面、図２の表面）に形成した上記凹溝２４の底部に開口した状態で設けている。又、上記横孔１４から上記支持軸４ｂの中間部外周面に向け、分岐孔１５を設けている。
尚、上記各かしめ用凸部２５、２５は、前述した従来構造の第２例の円筒状のかしめ用筒部１９（図１０〜１１参照）に相当し、上記各凹溝２４、２４から遠ざかる方向（図１〜２の上下方向）である、径方向外方に塑性変形する事により、かしめ部となる。

上述の様に構成される本実施例の支持軸４ｂは、図３に示す様にして造る。
先ず、図３の（Ａ）に示す様な、高炭素鋼等の硬質金属製で、断面円形の棒状素材２６の軸方向（図３の左右方向）複数個所に、この棒状素材２６の中心軸に対して直交する方向（図３の表裏方向）の貫通孔２７、２７を、好ましくは互いに平行に形成し、（Ｂ）に示す様な中間素材２８を得る。本実施例の場合、これら各貫通孔２７、２７を、図示しないドリル等を用いて上記棒状素材２６の軸方向複数個所に、等間隔（ピッチＬ１）に形成する。ここで、隣り合う貫通孔２７、２７同士のピッチＬ１は、完成後の支持軸４ｂ（第二中間素材２９）の軸方向寸法Ｌ｛図１、図３の（Ｃ）参照｝と同じか、続く工程で上記中間素材２８を切断する際の削り代等を考慮して、僅かに大きくする（Ｌ１≧Ｌ）。又、上記各貫通孔２７、２７の内径は、支持軸４ｂ（第二中間素材２９）に形成される各凹溝２４、２４の曲率半径の２倍とし、上記棒状素材２６の外径等に応じて設計的に定める。

次いで、上記中間素材２８を、上記各貫通孔２７、２７の中間位置で、例えば図示しないプレス機による剪断加工により、或はレーザカッタ等により切断し、（Ｃ）に示す様な第二中間素材２９、２９を得る。ここで、これら第二中間素材２９、２９の切断面である軸方向両端面２０ａ、２０ａには、上記各貫通孔２７、２７をその中間位置で切断する事により、断面半円形の凹溝２４、２４が、直径方向に貫通した状態で得られる。又、上記各第二中間素材２９、２９の軸方向両端部のうちで、上記各凹溝２４、２４の幅方向｛図３の（Ｃ）の上下方向｝外側部分には、それぞれ互いに離隔した１対のかしめ用凸部２５、２５が形成される。

この様にして得られた上記各第二中間素材２９、２９には、通油孔として機能する横孔１４及び分岐孔１５を、図示しない工具（ドリル等）を用いて形成し、図１〜２に示す様な支持軸４ｂとする。又、必要に応じて、バレル加工等の、バリを除去する為の加工を施す。
尚、上記各第二中間素材２９、２９と完成後の支持軸４ｂとは、その内部に上記横孔１４及び分岐孔１５を設けた点以外は同じ構成を有しており、本実施例の特徴部分である両端部の形状は同じである。

上述の様に製造される本実施例の支持軸４ｂは、端面形状の加工を容易に行なう事ができる為、低コストで造れる。
即ち、上記支持軸４ｂの軸方向両端部に、塑性変形する事によりかしめ部となる、かしめ用凸部２５、２５を形成する為に、上記支持軸４ｂの軸方向両端面２０ａ、２０ａに、それぞれ直径方向に亙り貫通する状態で、凹溝２４、２４を形成している。これら各凹溝２４、２４の形成作業は、上記各端面２０ａ、２０ａ毎に、バイト等を用いた切削加工により行なう場合にも、前述の図９〜１１に示す様に、端面中央部に凹部を形成する場合に比べれば、加工コストを抑えられる。更に、本実施例の場合には、上記各凹溝２４、２４の形成作業を、上記各端面２０ａ、２０ａ毎に別々に行なってはいない。即ち、図３に示した様に、棒状素材２６に、より加工が容易なドリル等を用いた穴あけ加工により貫通孔２７、２７を形成する事により行なう。具体的には、隣り合う（切断前の）第二中間素材２９、２９を切断すると同時に、これら各第二中間素材２９、２９の切断面である各端面２０ａ、２０ａに、同時に２つの凹溝２４、２４を形成している。従って、上記支持軸４ｂの各端面２０ａ、２０ａ毎に、これら各凹溝２４、２４を別々に形成する必要がなく、加工作業を簡略にして、製造工程の簡素化を図り、製造コストの低減や遊星歯車用支持軸の量産化に寄与できる。
又、本実施例に於いては、上記棒状素材２６に上記各貫通孔２７、２７を形成する際に使用する工具と、前記第二中間素材２９の内部に前記横孔１４及び分岐孔１５を形成する際に使用する工具とを同じにする事もできる。使用する工具を共通化する事により、必要となる工具の種類を減らし、よりコスト低減を図る事ができる。

図４〜５は、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合にも、上述した実施例１と同様に、支持軸４ｃの軸方向両端面２０ｂ、２０ｂに、それぞれ直径方向（図４の表裏方向、図５の左右方向）に亙り貫通する状態で、凹溝２４ａ、２４ａを設けている。そして、上記支持軸４ｃの軸方向両端部のうちで、これら各凹溝２４ａ、２４ａの幅方向（図４〜５の上下方向）外側に存在する部分を、１対のかしめ用凸部２５ａ、２５ａとしている。但し、上記実施例１の支持軸４ｂに形成した凹溝２４（図１〜２参照）が断面半円形であったのに対し、本実施例の凹溝２４ａは断面矩形としている。従って、上記各凹溝２４ａ、２４ａの加工作業は、図３の（Ａ）に示した棒状素材２６にプレスによる打抜き加工を施す事により、或は所望長さに切断後の中間素材の端面にシェービング加工を施す事により行なう。その他の部分の構成及び作用は上述した実施例１と同様である。
尚、図１〜２、４〜５に示した分岐孔１５は、上記各凹溝２４、２４ａに対する位相を９０度に設定しているが、使用条件やかしめ方法等により任意に設定する事ができる。

本発明の実施例１を示す、かしめ加工前の遊星歯車用支持軸の断面図。 同じく、図１の右側から見た図。 同じく、遊星歯車用支持軸の加工工程を示す図。 本発明の実施例２を示す、図１と同様の図。 同じく、図２と同様の図。 従来構造の遊星歯車装置の第１例を示す略側面図。 図６のＡ−Ａ断面図。 同じく部分拡大断面図。 従来構造の遊星歯車装置の第２例を示す図８と同様の図。 同じく、図１と同様の図。 同じく、図２と同様の図。

符号の説明

１ 太陽歯車
１ａ 歯
２ リング歯車
２ａ 歯
３ 遊星歯車
３ａ 歯
４、４ａ、４ｂ、４ｃ 支持軸
５ ニードル
６ キャリア
７ａ、７ｂ 通孔
８ 係止ピン
９ 円筒部
１０ 回転軸
１１ 連結版
１２ 内輪軌道
１３ 外輪軌道
１４ 横孔
１５ 分岐孔
１６ａ、１６ｂ 通孔
１７ かしめ部
１８ 係合孔
１９ かしめ用筒部
２０、２０ａ、２０ｂ 端面
２１ 凹部
２２ 底面
２３ 傾斜面
２４、２４ａ 凹溝
２５、２５ａ かしめ用凸部
２６ 棒状素材
２７ 貫通孔
２８ 中間素材
２９ 第二中間素材

Claims (3)

1. 遊星歯車式変速機を構成する遊星歯車をキャリアに対して回転自在に支持する為の遊星歯車用支持軸であって、軸方向両端面に、それぞれ直径方向に亙り貫通する状態で凹溝が設けられており、軸方向両端部のうちでこれら各凹溝の両側に存在する部分を、これら各凹溝から遠ざかる方向である径方向外方に塑性変形する事によりかしめ部となる、１対のかしめ変形部としている事を特徴とする遊星歯車用支持軸。
2. 請求項１に記載した遊星歯車用支持軸を造る為に、断面円形の棒状素材の軸方向複数個所に、この棒状素材の中心軸に対して直交する方向の貫通孔を形成した後、この棒状素材をこれら各貫通孔の中間位置で分割する遊星歯車用支持軸の製造方法。
3. 遊星歯車と支持軸とを備え、この支持軸は、軸方向中間部周囲にこの遊星歯車を回転自在に支持すると共に、軸方向両端部外径寄り部分を、この遊星歯車の軸方向両側に配置したキャリアと連結板との互いに整合する位置に形成した１対の通孔の外端側開口周縁部にかしめ付ける事により結合している遊星歯車装置に於いて、上記支持軸が請求項１に記載した遊星歯車用支持軸であって、この遊星歯車用支持軸に設けられたかしめ変形部を上記１対の通孔の外端開口部周縁部にかしめ付けている事を特徴とする遊星歯車装置。

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