JP2007187293A

JP2007187293A - 遊星歯車装置

Info

Publication number: JP2007187293A
Application number: JP2006007573A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Chihara; 勝彦千原
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2006-01-16
Filing date: 2006-01-16
Publication date: 2007-07-26

Abstract

【課題】ピニオンシャフト全体の強度を落とさずに軽量化でき、しかも製造コストの低減化が図れる遊星歯車装置を得ることを目的とする。
【解決手段】キャリア６に固着されたピニオンシャフト４に、ピニオンギア３が針状ころ５を介して回転自在に支持されている遊星歯車装置において、前記キャリア６はアルミ合金製であり、前記ピニオンシャフト４は、鋼製の中空シャフト１１と、該中空シャフト１１の中空部に挿着されるアルミ合金製の芯シャフト１２とで構成され、該芯シャフト１２の両端部がそれぞれ前記キャリア６の通孔６ａにカシメ止めされているものである。
【選択図】図１

Description

本発明は自動車用自動変速機等を構成する遊星歯車装置、特に遊星歯車装置のピニオンシャフトの構造に関するものである。

従来の遊星歯車装置は、キャリアに固着されたピニオンシャフトに、サンギア及びリングギアと噛合するピニオンギアが針状ころを介して回転自在に支持され、キャリアとピニオンギアとの間に、例えば２枚の滑りワッシャをそれぞれ回転自在に重ねて介在させた構成となっている。
そして、ピニオンシャフトをキャリアに固着する一例として、ピニオンシャフトの軸方向両端部をキャリアに形成した通孔に内装すると共に、ピニオンシャフトと各キャリアとの間に係止ピンを掛け渡して、ピニオンシャフトがキャリアから脱落するのを防止するように固着するピン止めの方法がある。
また、ピニオンシャフトをキャリアに固着する別の例として、ピニオンシャフトの軸方向両端部外周縁部分を、キャリアに形成した通孔の外端開口周縁部にそれぞれカシメ付けることにより、ピニオンシャフトがキャリアから脱落するのを防止するように固着するカシメ付けの方法がある。
このようにピント止め或いはカシメ付けされるピニオンシャフトとキャリアはいずれも鉄系材料で構成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２２７５５０号公報（第２頁、図７〜図９）

近年、自動車では環境問題から燃費向上が求められており、各構成部品については軽量化が求められている。このため、従来は鉄系材料を用いていた部材のアルミ合金への置き換えが進んでいるが、オートマチックトランスミッション（ＡＴ）においてもアルミ合金化が進んでおり、最近では遊星歯車装置のピニオンシャフトを固着するキャリアにもアルミ合金が採用される例がある。
ピニオンシャフトのキャリアへの固着方法に、ピン止めとカシメ付けの二つの方法があるが、ピン止めは加工コストが高く、加工の容易さからカシメ付けの方が有利である。
しかし、キャリアをアルミ合金製としても、ピニオンシャフトは強度の点から鋼製のもの使用する必要があるため、両者の線膨張率が異なることにより、鋼製のピニオンシャフトをアルミ合金製のキャリアにカシメ付けで固定することは困難であり、コスト高なピン止めの方法を採用しなければならないという問題があった。
本発明は係る問題点を解決するためになされたもので、ピニオンギア全体の強度を落とさずに軽量化でき、しかも製造コストの低減化が図れる遊星歯車装置を得ることを目的とする。

本発明に係る遊星歯車装置は、キャリアに固着されたピニオンシャフトに、ピニオンギアが針状ころを介して回転自在に支持されている遊星歯車装置において、前記キャリアはアルミ合金製であり、前記ピニオンシャフトは、鋼製の中空シャフトと、該中空シャフトの中空部に挿着されるアルミ合金製の芯シャフトとで構成され、該芯シャフトの両端部がそれぞれ前記キャリアの通孔に固定手段で固定されているものである。

また、前記芯シャフトは、前記中空シャフトの一端側に挿着される１つの分割芯シャフトと、前記中空シャフトの他端側に挿着されるもう１つの分割芯シャフトとで構成されている。
さらに、前記固定手段は前記芯シャフトの両端部又は前記各分割の芯シャフトの端部の外周縁に設けられ、前記キャリアの通孔の外側開口周縁部にそれぞれカシメ付けされるカシメ用凸部としている。
また、前記ピニオンシャフトは、予め荷重による撓み方向と逆向きに曲げて形成されている。

本発明に係る遊星歯車装置においては、ピニオンギアを針状ころを介して回転自在に支持するピニオンシャフトは、鋼製の中空シャフトと、該中空シャフトの中空部に挿着されるアルミ合金製の芯シャフトとで構成され、該芯シャフトの両端部がそれぞれアルミ合金製のキャリアの通孔に固定手段で固定されるようにしているので、ピニオンシャフト全体の強度を落とさずに軽量化できるという効果がある。
また、芯シャフトを、前記中空シャフトの一端側に挿着される１つの分割芯シャフトと、前記中空シャフトの他端側に挿着されるもう１つの分割芯シャフトとで構成することも可能となる。

さらに、前記固定手段は前記芯シャフトの両端部又は前記各分割芯シャフトの端部の外周縁に設けられ、前記キャリアの通孔の外側開口周縁部にそれぞれカシメ付けされるカシメ用凸部としているので、加工コストの安く、加工が容易な固定手段を採用しており、製造コストの低減化を図ることができる。
また、ピニオンシャフトは、予め荷重による撓み方向と逆向きに曲げて形成されているので、荷重がかかる実使用時にはピニオンシャフトの真直度が保たれることとなる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る遊星歯車装置の要部を示す断面図、図２は同遊星歯車装置のピニオンシャフトの構成を示す断面図、図３は同遊星歯車装置の構成を示す略側面図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図である。
まず、本発明の実施の形態１の遊星歯車装置の全体の構成について説明する。
図３及び図４に示すように、この実施の形態１の遊星歯車装置は、外周面に歯１ａを形成したサンギア１と、このサンギア１と同心に配置され、内周面に歯２ａを形成したリングギア２との間に、例えば３個のピニオンギア３を、円周方向に等間隔に配置している。
そして、これら３個のピニオンギア３の外周面に形成した歯３ａを、サンギア１の歯１ａとリングギア２の歯２ａとに噛合させている。
各ピニオンギア３は、ピニオンシャフト４の外周に複数の針状ころ５を介して回転自在に支持されている。各ピニオンシャフト４の軸方向両端部はそれぞれキャリア６に固着されている。

サンギア１を円筒状に形成し、キャリア６を断面Ｌ字形で全体をリング状に形成していいる。そして、キャリア６の内周縁部に形成した円筒部６ｂを回転軸８の外周面にスプライン係合させている。サンギア１はその回転軸８の周囲に回転自在に支持されている。
また、ピニオンギア３及び各針状ころ５とキャリア６との互いに対向する面同士の間に、それぞれリング状の滑りワッシャ９、９を設けて、ピニオンギア３及び各針状ころ５の軸方向への動きを規制している。

次に、本発明の実施の形態１の遊星歯車装置の特徴であるピニオンシャフト４の構造について説明する。
この実施の形態１のキャリア６はアルミ合金製である。
また、この実施の形態１のピニオンシャフト４は中空部を有する鋼製の中空シャフト１１と、中空シャフト１１の中空の中心部に挿着されるアルミ合金製の芯シャフト１２とから構成されている。
また、図２に示すように中空シャフト１１の内周面には軸方向に延びるキー溝１１ａが形成されており、芯シャフト１２の外周面に該キー溝１１ａと係合するキー１２ａが設けられており、中空シャフト１１の中空部に芯シャフト１２が挿着されたとき、これらキー溝１１ａとキー１２ａが係合することにより回り止めされ、中空シャフト１１と芯シャフト１２は一体となって回転することとなる。

そして、芯シャフト１２の一端に中空シャフト１１の一端部の端面を覆うフランジ部１３が一体に形成されており、そのフランジ部１３の外周縁にカシメ用凸部１３ａが設けられており、芯シャフト１２の他端の外周縁にカシメ用凸部１３ｂが設けられている。
さらに、図１及び図２に示すように、芯シャフト１２の外周面には一端部から中間部まで軸方向に延びる複数の油溝１４ａが径方向に等間隔で設けられており、中空シャフト１１の中間部には径方向に貫通して複数の油溝１４ａと連通する油孔１４ｂが設けられている。また、一方のキャリア６には油を溜める円環状のオイルカバー１６が取り付けられている。

さらに、ピニオンシャフト４のキャリア６への固着方法について説明する。
まず、ピニオンシャフト４を形成するため、中空シャフト１１と一端にフランジ部１３を有する芯シャフト１２を一体に組み付ける。
中空シャフト１１の中心部に芯シャフト１２をそのフランジ部１３が中空シャフト１１の一端部端面と当接するまで挿入する。このとき、中空シャフト１１のキー溝１１ａと芯シャフト１２のキー１２ａを係合させ、中空シャフト１１と芯シャフト１２が一体となって回転するように組み付けられ、ピニオンシャフト４が構成される。

次に、このピニオンシャフト４の芯シャフト１２のフランジ部１３を図１において左側のキャリア６の通孔６ａに挿入し、中空シャフト１１の一端を図１において右側のキャリア６の通孔６ａに挿入する。
この状態で、前記左側のキャリア６の通孔６ａの外側開口周縁部に、フランジ部１３の外周縁に設けられたカシメ用凸部１３ａをカシメ付け、前記右側のキャリア６の通孔６ａの外側開口周縁部に、芯シャフト１２の他端の外周縁に設けられたカシメ用凸部１３ｂをカシメ付けして、中空シャフト１１と芯シャフト１２とからなるピニオンシャフト４が一対のキャリア６、６に固着される。

このように中空シャフト１１と芯シャフト１２とからなるピニオンシャフト４が一対のキャリア６、６に固着されて遊星歯車装置が構成された場合、回転軸８から供給されて遠心力により外周側に案内される潤滑油のオイルは、オイルカバー１６に溜められ、ピニオンシャフト４の中心まで溜まると、ピニオンシャフト４，即ち芯シャフト１２の油溝１４ａ、中空シャフト１１の油孔１４ｂを通って針状ころ５の転動面に供給され、針状ころ５を通過した潤滑油は滑りワッシャ９を潤滑した後、各キャリア６の外部に流出する。

上述のように構成する本実施の形態１の遊星歯車装置の場合には、一対のキャリア６に固着されるピニオンシャフト４は鋼製の中空シャフト１１と、中空シャフト１１の中空部に挿着され、一端にフランジ部１３を有するアルミ合金製の芯シャフト１２とで構成し、一方のキャリア６の通孔６ａの外側開口周縁部に、フランジ部１３の外周縁に設けられたカシメ用凸部１３ａをカシメ付け、他方のキャリア６の通孔６ａの外側開口周縁部に、芯シャフト１２の他端の外周縁に設けられたカシメ用凸部１３ｂをカシメ付けして、中空シャフト１１と芯シャフト１２とからなるピニオンシャフト４が一対のキャリア６、６に固着されるようにしたので、ピニオンシャフト４全体の強度を落とさず軽量化でき、しかもアルミ合金製のキャリア６にアルミ合金製の芯シャフト１２がカシメ付けにより固着されるため、コスト高なピン止めによらず製造コストを低減化することができる。

また、ピニオンシャフト４を構成する鋼製の中空シャフト１１に対して、組み付けに伴って中空シャフト１１の一部を塑性変形させるに必要がないため、この中空シャフト１１の軸方向外周面に硬化処理を施す場合に、このピニオンシャフト４の表面全体を硬化させる安価な硬化処理方法を採用できる。更には、寿命延長のため、中空シャフト１１の表面全体に浸炭窒化等の熱処理を施して、この中空シャフト１１の表面全体の硬度を高めることも容易に行える。

更に、ピニオンシャフト４に針状ころ５へ潤滑油を供給する油路を形成する場合に、加工の容易なアルミ合金製の芯シャフト１２に複数の油溝１４ａを形成し、これら油溝１４ａと連通する油孔１４ａは鋼製の中空シャフト１１に一カ所だけ形成するだけであるから、加工コストの低減化を図ることができ、この点からも製造コストを低減化することができる。
なお、上述した実施の形態１では、ピニオンシャフト４の中間部外周面とピニオンギア３の内周面との間に設ける複数の針状ころ５を保持器により保持しない構造としたが、本発明を実施する場合には、これら複数の針状ころ５を保持器により保持する構造を採用することもできる。

実施の形態２．
図５は本発明の実施の形態１に係る遊星歯車装置の要部を示す断面図である。
この実施の形態２において、実施の形態１と同様の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。
この実施の形態２は、実施の形態１とピニオンシャフト４の一部である芯シャフト１２の構成が相違するものである。
この実施の形態２では、鋼製の中空シャフト１１は実施の形態１の中空シャフト１１と実質的に同じであり、アルミ合金製の芯シャフト１２が二つの分割された分割芯シャフト１２ａ、１２ｂとからなるものである。
各分割芯シャフト１２ａ、１２ｂはその一端部にそれぞれ中空シャフト１１の端部端面を覆うフランジ部１３が一体に形成されており、そのフランジ部１３の外周縁にカシメ用凸部１３ａが設けられている。

そして、各分割芯シャフト１２ａ、１２ｂの長さは、中空シャフト１１の端部から略中間部の手前に達するものであり、各分割芯シャフト１２ａ、１２ｂが中空シャフト１１の両端部に挿着されたときに、中空シャフト１１の中間位置に油路１７が形成されるようにしている。
また、いずれか一方の分割芯シャフト１２ａ、１２ｂ、例えば分割芯シャフト１２ｂには中心部に軸方向で一端から他端に延びる油孔１８が形成されている。なお、中空シャフト１１の中間部には実施の形態１と同様の径方向に貫通する油孔１４ｂが設けられており、中空シャフト１１の中間位置に形成される油路１７と連通する。

この実施の形態２のピニオンシャフト４のキャリア６への固着方法について説明する。
まず、ピニオンシャフト４を形成するため、中空シャフト１１と両端にフランジ部１３を有する分割芯シャフト１２ａ、１２ｂを一体に組み付ける。
中空シャフト１１の中空部に分割芯シャフト１２ａ、１２ｂをそれぞれ各フランジ部１３が中空シャフト１１の端部端面と当接するまで挿入する。このとき、中空シャフト１１のキー溝１１ａと各分割芯シャフト１２のキー１２ａをそれぞれ係合させ、中空シャフト１１と分割芯シャフト１２ａ、１２ｂが一体となって回転するように組み付けられ、ピニオンシャフト４が構成される。このとき、中空シャフト１１の中間位置に油路１７が形成される。

次に、このピニオンシャフト４の一方の分割芯シャフト１２ａのフランジ部１３を一方のキャリア６の通孔６ａに挿入し、他方の分割芯シャフト１２ｂのフランジ部１３を他方のキャリア６の通孔６ａに挿入する。
この状態で、一方のキャリア６の通孔６ａの外側開口周縁部に、一方の分割芯シャフト１２ａのフランジ部１３の外周縁に設けられたカシメ用凸部１３ａをカシメ付け、他方のキャリア６の通孔６ａの外側開口周縁部に、分割芯シャフト１２ｂのフランジ部１３の外周縁に設けられたカシメ用凸部１３ａをカシメ付けして、中空シャフト１１と２つの分割芯シャフト１２ａ、１２ｂとからなるピニオンシャフト４が一対のキャリア６、６に固着される。

この実施の形態２の遊星歯車装置では、回転軸８から供給されて遠心力により外周側に案内される潤滑油のオイルは、オイルカバー１６に溜められ、ピニオンシャフト４の中心まで溜まると、ピニオンシャフト４，即ち分割芯シャフト１２ｂの油孔１８、中空シャフト１１の中間位置に形成された油路１７、中空シャフト１１の油孔１４ｂを通って針状ころ５の転動面に供給され、針状ころ５を通過した潤滑油は滑りワッシャ９を潤滑した後、各キャリア６の外部に流出する。

この実施の形態２においては、中空シャフト１１に一対の分割芯シャフト１２ａ、１２ｂが組み付けられたとき、中空シャフト１１の中間位置に油路１７が形成されるので、その油路１７に連通する中心部に軸方向で一端から他端に延びる油孔１８をいずれか一方の分割芯シャフト１２ａ、１２ｂに形成すればよく、実施の形態１のように芯シャフト１２の外周面に複数の油溝を形成しなくとも済み、加工コストの低減化を図ることができる。
また、中空シャフト１１の両端にフランジ部１３を有する一対の分割芯シャフト１２ａ、１２ｂが組み付けられるから、一対の分割芯シャフト１２ａ、１２ｂのフランジ部１３をカシメ付けする一方のキャリア６の通孔６ａと他方のキャリア６の通孔６ａとは同じ大きさのもので済み、この点からも加工コストの低減化を図ることができる。
それ以外の作用、効果は実施の形態１と同様であるので、その説明は省略する。

実施の形態３．
図６は本発明の実施の形態３に係る遊星歯車装置の要部を示す断面図である。
この実施の形態３において、実施の形態２と同様の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。
この実施の形態３は、実施の形態２と同様に、ピニオンシャフト４の一部である芯シャフト１２が二つの分割された分割芯シャフト１２ａ、１２ｂとからなる構成は同じであるが、いずれか一方の分割芯シャフト１２ａ、１２ｂに形成される中心部に軸方向で一端から他端に延びる油孔１８の構成が相違するものである。
この実施の形態３では、例えば分割芯シャフト１２ｂに形成される中心部に軸方向で一端から他端に延びる油孔１８は、フランジ部１３側の一端から他端付近まで延びている。
そして、分割芯シャフト１２ｂの油孔１８の一部を有する他端付近の外周面には周方向に環状溝１９が形成されている。さらに、分割芯シャフト１２ｂの油孔１８の一部を有する他端付近には径方向に貫通する油孔２０が形成され、その油孔２０は油孔１８と環状溝１９とに連通している。

この実施の形態３の遊星歯車装置では、回転軸８から供給されて遠心力により外周側に案内される潤滑油のオイルは、オイルカバー１６に溜められ、ピニオンシャフト４の中心まで溜まると、ピニオンシャフト４，即ち分割芯シャフト１２ｂの油孔１８、分割芯シャフト１２ｂの他端付近の外周面に形成された環状溝１９、油孔２０、中空シャフト１１の油孔１４ｂを通って針状ころ５の転動面に供給され、針状ころ５を通過した潤滑油は滑りワッシャ９を潤滑した後、各キャリア６の外部に流出する。

この実施の形態３においても、中空シャフト１１の油孔１４ｂに連通する環状溝１９、油孔２０及びを油孔１８をいずれか一方の分割芯シャフト１２ａ、１２ｂに形成すればよく、実施の形態１のように芯シャフト１２の外周面に複数の油溝を形成しなくとも済み、実施の形態２と同様に、加工コストの低減化を図ることができる。
また、一方のキャリア６の通孔６ａと他方のキャリア６の通孔６ａも、実施形態２と同様に、同じ大きさのもので済み、この点からも加工コストの低減化を図ることができる。
それ以外の作用、効果は実施の形態１と同様であるので、その説明は省略する。

上記実施の形態１〜３におけるピニオンシャフト４は中空シャフト１１と芯シャフト１２を一体に組み合わせたものであり、両者の回り止めとして、中空シャフト１１に形成したキー溝１１ａに芯シャフト１２の外周面に突出して設けたキー１２ａを係合させているが、両者の回り止めとして、これらのキー溝１１ａとキー１２ａを設けなくても、中空シャフト１１に芯シャフト１２を圧入して両者を一体とするようにしてもよい。
また、上記実施の形態１〜３における中空シャフト１１と芯シャフト１２を一体に組み合わせたピニオンシャフト４は、良好な真直度を有するように形成されいてるが、荷重がかかるとこれに比例してピニオンシャフト４の真直度が変化してしまうことがある。
そこで、荷重によるピニオンシャフト４の撓み量を見込んで、予め荷重による撓み方向と逆向きに曲げておいたピニオンシャフト４を用いることで、荷重がかかる実使用時にはピニオンシャフト４の真直度が保たれることとなる。

本発明の実施の形態１に係る遊星歯車装置の要部を示す断面図。同遊星歯車装置のピニオンシャフトの構成を示す断面図。同遊星歯車装置の構成を示す略側面図。図３のＡ−Ａ線断面図。本発明の実施の形態２に係る遊星歯車装置の要部を示す断面図。本発明の実施の形態３に係る遊星歯車装置の要部を示す断面図。

符号の説明

３ピニオンギア、３ａ歯、４ピニオンシャフト、５針状ころ、６キャリア、６ａ通孔、９滑りワッシャ、１１中空シャフト、１２芯シャフト、１３フランジ部、１３ａカシメ用凸部、１３ｂカシメ用凸部、１４ａ油溝、１４ｂ油孔、１６オイルカバー。

Claims

キャリアに固着されたピニオンシャフトに、ピニオンギアが針状ころを介して回転自在に支持されている遊星歯車装置において、
前記キャリアはアルミ合金製であり、
前記ピニオンシャフトは、鋼製の中空シャフトと、該中空シャフトの中空部に挿着されるアルミ合金製の芯シャフトとで構成され、
該芯シャフトの両端部がそれぞれ前記キャリアの通孔に固定手段で固定されていることを特徴とする遊星歯車装置。
前記芯シャフトは、前記中空シャフトの一端側に挿着される１つの分割芯シャフトと、前記中空シャフトの他端側に挿着されるもう１つの分割芯シャフトとで構成されていることを特徴とする請求項１記載の遊星歯車装置。
前記固定手段は前記芯シャフトの両端部又は前記各分割の芯シャフトの端部の外周縁に設けられ、前記キャリアの通孔の外側開口周縁部にそれぞれカシメ付けされるカシメ用凸部であることを特徴とする請求項１又は２記載の遊星歯車装置。
前記ピニオンシャフトは、予め荷重による撓み方向と逆向きに曲げて形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の遊星歯車装置。