JP2009008127A

JP2009008127A - 遊星歯車装置

Info

Publication number: JP2009008127A
Application number: JP2007167990A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Okuwaki; 茂奥脇
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-06-26
Filing date: 2007-06-26
Publication date: 2009-01-15

Abstract

【課題】ピニオンの回転に伴うトルク損失の増加を抑制できる遊星歯車装置を提供する。
【解決手段】サンギア及びリングギアのそれぞれと噛み合うピニオン１３と、ピニオン１３を回転可能に支持するピニオン軸１５、ピニオン軸１５の軸線方向に延びてピニオン１３に隣接する支柱１６及びピニオン１３を両側から挟むように配置されてピニオン軸１５及び支柱１６のそれぞれの両端部が結合される側板１８を有するキャリア１４とを備え、ピニオン１３を潤滑するための潤滑油が供給される遊星歯車装置３において、支柱１６は、ピニオン１３の歯先円ＡＣに沿うように湾曲しかつピニオン１３の歯部１３ａに対して非接触状態で対向する対向面１６ａを有するとともに、対向面１６ａとピニオン１３の歯部１３ａとの間のクリアランスＣがピニオン１３の回転方向前方に向かって徐々に拡大するように構成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、変速機等の各種装置に組み込まれて使用される遊星歯車装置に関する。

遊星歯車装置において、キャリアに回転自在に設けられたピニオンの側端面とキャリア側板との間に、側板と一体回転するようにワッシャを介在させ、そのワッシャに外径側から孔部の途中まで延びる凹溝を形成することにより、ピニオンに供給された潤滑油を凹溝に導いて潤滑油の排出性を向上させたものが知られている（特許文献１）。また、ピニオンの側端面に溝を形成して潤滑油の排出性を向上させた遊星歯車装置も知られている（特許文献２）。

特開２００２−１９５３９１号公報特開２００５−２４９０５２号公報

これらの装置は、ピニオンの回転に伴ってキャリアとピニオン側端面に生じる潤滑油の剪断抵抗がワッシャに形成された凹溝やピニオン側端面に形成された溝を原因として増加する。これにより、ピニオンの回転に伴うトルク損失が増加する。

そこで、本発明は、ピニオンの回転に伴うトルク損失の増加を抑制できる遊星歯車装置を提供することを目的とする。

本発明の遊星歯車装置は、サンギア及びリングギアのそれぞれと噛み合うピニオンと、前記ピニオンを回転可能に支持するピニオン軸、前記ピニオン軸の軸線方向に延びて前記ピニオンに隣接する支柱及び前記ピニオンを両側から挟むように配置されて前記ピニオン軸及び前記支柱のそれぞれの両端部が結合される一対の支持部材を有するキャリアとを備え、前記ピニオンを潤滑するための潤滑油が供給される遊星歯車装置において、前記支柱は、前記ピニオンの歯先円に沿うように湾曲しかつ前記ピニオンの歯部に対して非接触状態で対向する対向面を有するとともに、前記対向面と前記ピニオンの歯部との間のクリアランスが前記ピニオンの回転方向の前方に向かって徐々に拡大するように構成されていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

キャリアの支柱の対向面とピニオンの歯部との間のクリアランスがピニオンの回転方向に関して一定であると、そのクリアランスに進入した潤滑油の圧力分布がピニオンの回転方向の前方に向かって大きくなる。このような圧力分布の最大値を下げるにはクリアランスを大きくすればよいが、クリアランスを大きくするとそれだけ支柱の断面積が減少して支柱の強度が低下する。この遊星歯車装置によれば、ピニオンの回転方向の前方に向かってクリアランスが徐々に拡大するので、そのクリアランスに進入する潤滑油の圧力分布を平準化できる。そのため、クリアランスを必要以上に大きくしなくて済むので、支柱の強度を確保しつつ潤滑油の剪断抵抗の増大を抑えることができる。その結果、ピニオンの回転に伴うトルク損失が増加を抑制することができる。

本発明の遊星歯車装置の一態様において、前記ピニオンと前記一対の支持部材の少なくとも一方の支持部材との間に挿入された複数のワッシャを更に備え、前記複数のワッシャのうちの前記支持部材に最も近い側のワッシャの外径が前記ピニオンに最も近い側のワッシャの外径よりも小さくてもよい（請求項２）。この態様によれば、小径のワッシャが大径のワッシャと支持部材との間に介在するので、大径のワッシャがピニオンとつれ回り小径のワッシャが潤滑油の剪断抵抗を主に受け持つことになる。そのため、ピニオンの回転時における潤滑油の剪断抵抗が小さくなって、ピニオンと支持部材との間に一枚のワッシャ又は複数の同径のワッシャを介在させる場合と比較してピニオンの回転に伴うトルク損失を低減することができる。

前記ピニオンと前記一対の支持部材の少なくとも一方の支持部材との間に挿入されたワッシャを更に備え、前記ワッシャは、厚さ方向に波を打つように湾曲するウエーブワッシャとして構成されてもよい（請求項３）。この態様によれば、ピニオンと支持部材とのクリアランスを大きくとることができ、かつ潤滑油の排出性が向上する。このため、平面状のワッシャを挿入する場合と比較してピニオンの回転に伴うトルク損失を低減することができる。

以上説明したように、本発明によれば、ピニオンの回転方向の前方に向かってクリアランスが徐々に拡大するので、そのクリアランスに進入する潤滑油の圧力分布を平準化できる。そのため、クリアランスを必要以上に大きくしなくて済むので、支柱の強度を確保しつつ潤滑油の剪断抵抗の増大を抑えることができる。その結果、ピニオンの回転に伴うトルク損失が増加を抑制することができる。

図１は本発明の一形態に係る遊星歯車装置が適用された変速装置の要部を示しており、図２は図１のII−II線に沿った断面を示している。変速装置１は、入力軸２と、この入力軸２の回転を変速する遊星歯車装置３と、入力軸２と同軸に設けられて遊星歯車装置３にて変速された回転を出力する出力軸４と、入力軸２及び出力軸４をそれぞれ回転自在に支持するとともに遊星歯車装置３を収容するハウジング５とを備えている。入力軸２及び出力軸４のそれぞれは軸線Ａｘ１の回りに回転できるようにベアリング６、７を介してハウジング５に支持されている。

遊星歯車装置３は入力軸２と一体回転するサンギア１０と、サンギア１０と同軸に配置されて出力軸４と一体回転するリングギア１１と、サンギア１０及びリングギア１１の間に介在するピニオンユニット１２とを備えている。図１に示すように、ハウジング５は入力セクション５Ａと出力セクション５Ｂとに分割されている。変速装置１は、入力セクション５Ａの内側から入力軸２を挿入した状態でピニオンユニット１２をサンギア１０に噛み合うようにして入力セクション５Ａにボルト８で固定した組立体と、出力セクション５Ｂの内側から出力軸４を挿入した組立体とをピニオンユニット１２とリングギア１１とが噛み合うように突き合わせこれらの組立体をボルト９により相互に連結することにより組み立てられている。

図１及び図２に示すように、ピニオンユニット１２は、サンギア１０及びリングギア１１のそれぞれと噛み合う４つのピニオン１３と、ピニオン１３を回転自在に支持してハウジング５に固定されるキャリア１４とを備えている。キャリア１４はピニオン１３を軸線Ａｘ２の回りに回転可能に支持するピニオン軸１５と、互いに隣接する二つのピニオン１３の間に配置されて軸線Ａｘ２の方向に延びる４本の支柱１６と、ピニオン軸１５及び支柱１６のそれぞれの両端部が結合される一対の支持部材としての側板１７、１８とを有している。これらの側板１７、１８はピニオン１３の両側から挟むようにして配置される。ピニオン軸１５はその両端部が側板１７、１８にかしめ等の回り止めが施された状態で固定されている。ピニオン１３とピニオン軸１５との間にはニードルベアリング等のベアリング１９が装着されており、ピニオン１３はピニオン軸１５にて回転自在に支持される。

図３はピニオン１３及びピニオン軸１５の詳細を示す断面図である。この図にも示すように、ピニオン軸１５にはピニオン１３に潤滑油を供給するための油路２０が形成されている。その油路２０は側板１７の側に開口する入口２０ａと、ベアリング１９の内周面側に開口する出口２０ｂとを有する。入口２０ａはハウジング５の入力側セクション５Ａに形成されて潤滑油が導かれる油路２１（図１参照）に連通している。その油路２１には不図示のオイルポンプ等の供給手段にて潤滑油が供給されている。図１にも示したがピニオン１３と側板１７との間及びピニオン１３と側板１８との間のそれぞれには小径ワッシャ２３及び大径ワッシャ２４が挿入されている。これにより、油路２１に導かれた潤滑油は図３の矢印で示すように油路２０、ベアリング１９及び各ワッシャ２３、２４を経由してピニオン１３に導かれてピニオン１３が潤滑される。図１及び図３から明らかなように、側板１７、１８に近い側の小径ワッシャ２３の外径はピニオン１３に近い側の大径ワッシャ２４の外径よりも小さくなっている。小径ワッシャ２３が大径ワッシャ２４と側板１７、１８との間に介在することにより、大径ワッシャ２４がピニオン１３とつれ回り小径ワッシャ２３が潤滑油の剪断抵抗を主に受け持つことになる。そのため、ピニオン１３の回転時における潤滑油の剪断抵抗が小さくなって、ピニオン１３と側板との間に一枚のワッシャ又は複数の同径のワッシャを介在させる場合と比較してピニオン１３の回転に伴うトルク損失を低減することができる。

図２に示すように、キャリア１４の各支柱１６はピニオン１３に隣接するとともに、ピニオン１３の歯部１３ａに対向する対向面１６ａを有している。図４は図２の部分拡大図である。図２及び図４に示すように、対向面１６ａはピニオン１３の歯先円ＡＣに沿うように湾曲し、かつ歯部１３ａに対して非接触状態で対向している。図４に示すように、支柱１６は対向面１６ａと歯部１３ａとの間のクリアランスＣがピニオン１３に設定された回転方向ＲＤの前方に向かって徐々に拡大するように構成されている。即ち、回転方向ＲＤの後方側のクリアランスＣ１よりも回転方向ＲＤの前方側のクリアランスＣ２が大きくなっている。クリアランスＣの拡大具合や平均値はピニオン１３の回転速度を考慮して適宜設定される。なお、クリアランスＣは軸線Ａｘ２の方向（図２及び図４の紙面と直交する方向）に関して略一定であるが、例えばピニオン１３の歯すじの方向等の諸要因を考慮して軸線Ａｘ２の方向に関して変化させてもよい。

以上の遊星歯車装置３によれば、ピニオン１３の回転方向ＲＤの前方に向かってクリアランスＣが徐々に拡大するので、そのクリアランスＣに進入する潤滑油の圧力分布を平準化できる。そのため、クリアランスＣを必要以上に大きくしなくて済むので、支柱１６の強度を確保しつつ潤滑油の剪断抵抗の増大を抑えることができる。その結果、ピニオン１３の回転に伴うトルク損失が増加を抑制することができる。

本発明は以上の形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上述の遊星歯車装置３はキャリア１４をハウジング５に対して固定したが、固定要素は任意である。例えば、サンギア１０又はリングギア１１のいずれか一方を固定要素として残りの要素に入力軸２と出力軸４とをそれぞれ接続する形態で実施してもよい。また、ピニオン１３の個数は任意であり、例えば図示の形態と異なる個数のピニオン１３を設けて実施してもよい。

ピニオン１３と側板１７、１８との間に二枚のワッシャ２３、２４を挿入しているが枚数に制限はない。例えば３以上のワッシャを挿入した場合、側板１７、１８に最も近い側のワッシャの外径がピニオン１３に最も近い側のワッシャの外径よりも小さければ十分である。また、ピニオン１３の両側にワッシャを挿入することは必須ではなく、いずれか一方の側のみにワッシャを挿入してもよい。

小径ワッシャ２３と大径ワッシャ２４とを挿入することは、支柱１６の対向面１６とピニオン１３の歯部１３ａとの間のクリアランスＣをピニオン１３の回転方向ＲＤの前方に向かって徐々に拡大することを必ずしも前提とするものではない。従って、これらのワッシャを挿入することを、図示の支柱を持たない遊星歯車装置に適用することもできる。即ち、小径のワッシャと大径のワッシャとを挿入することを、サンギア及びリングギアのそれぞれと噛み合うピニオンと、ピニオンを回転可能に支持するピニオン軸及びピニオンを両側から挟むように配置されてピニオン軸の両端部が結合される一対の支持部材を有するキャリアとを備え、ピニオンを潤滑するための潤滑油が供給される遊星歯車装置において、ピニオンと一対の支持部材の少なくとも一方の支持部材との間に挿入された複数のワッシャを更に備え、複数のワッシャのうちの支持部材に最も近い側のワッシャの外径がピニオンに最も近い側のワッシャの外径よりも小さいことを特徴とした発明として、特定することもできる。

また、図１及び図３に示したワッシャの挿入に代えて、例えば図５及び図６に示すワッシャを挿入してもよい。図５はワッシャの他の例を示した正面図、図６は図５の矢印VIの方向から見た状態を示した図である。これらの図に示すように、ワッシャ３０は厚さｔが略一定で、その厚さ方向に波を打つように湾曲するいわゆるウエーブワッシャとして構成されている。ワッシャ３０をワッシャ２３、２４の代りに挿入することにより、ピニオン１３と側板１７、１８とのクリアランスを大きくとることができ、かつ潤滑油の排出性が向上する。それにより、平面状のワッシャを挿入する場合と比較してピニオン１３の回転に伴うトルク損失を低減することができる。このワッシャ３０は一例であって、山又は谷の数が図示のものと異なるものであってもよい。また、山又は谷の数が３以上の場合、孔部から外周に向かって山又は谷が放射状に延びるものであってもよい。

図５及び図６のワッシャ３０を挿入することは、支柱１６の対向面１６とピニオン１３の歯部１３ａとの間のクリアランスＣをピニオン１３の回転方向ＲＤの前方に向かって徐々に拡大することを必ずしも前提とするものではない。従って、ウエーブワッシャを挿入することを、図示の支柱を持たない遊星歯車装置に適用することもできる。即ち、ウエーブワッシャを挿入することを、サンギア及びリングギアのそれぞれと噛み合うピニオンと、ピニオンを回転可能に支持するピニオン軸及びピニオンを両側から挟むように配置されてピニオン軸の両端部が結合される一対の支持部材を有するキャリアとを備え、ピニオンを潤滑するための潤滑油が供給される遊星歯車装置において、ピニオンと一対の支持部材の少なくとも一方の支持部材との間に挿入されたワッシャを更に備え、ワッシャは、厚さ方向に波を打つように湾曲するウエーブワッシャとして構成されていることを特徴とした発明として、特定することも可能である。

本発明の一形態に係る遊星歯車装置が適用された変速装置の要部を示した図。図１のII−II線に沿った断面を示した図。ピニオン及びピニオン軸の詳細を示す断面図。図２の部分拡大図。ワッシャの他の例を示した正面図。図５の矢印VIの方向から見た状態を示した図。

符号の説明

３遊星歯車装置
１０サンギア
１１リングギア
１３ピニオン
１３ａ歯部
１４キャリア
１５ピニオン軸
１６支柱
１６ａ対向面
１７、１８側板（支持部材）
２３小径ワッシャ
２４大径ワッシャ
３０ワッシャ
ＡＣ歯先円
Ａｘ２軸線
Ｃクリアランス
ＲＤ回転方向

Claims

サンギア及びリングギアのそれぞれと噛み合うピニオンと、前記ピニオンを回転可能に支持するピニオン軸、前記ピニオン軸の軸線方向に延びて前記ピニオンに隣接する支柱及び前記ピニオンを両側から挟むように配置されて前記ピニオン軸及び前記支柱のそれぞれの両端部が結合される一対の支持部材を有するキャリアとを備え、前記ピニオンを潤滑するための潤滑油が供給される遊星歯車装置において、
前記支柱は、前記ピニオンの歯先円に沿うように湾曲しかつ前記ピニオンの歯部に対して非接触状態で対向する対向面を有するとともに、前記対向面と前記ピニオンの歯部との間のクリアランスが前記ピニオンの回転方向前方に向かって徐々に拡大するように構成されていることを特徴とする遊星歯車装置。
前記ピニオンと前記一対の支持部材の少なくとも一方の支持部材との間に挿入された複数のワッシャを更に備え、
前記複数のワッシャのうちの前記支持部材に最も近い側のワッシャの外径が前記ピニオンに最も近い側のワッシャの外径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車装置。
前記ピニオンと前記一対の支持部材の少なくとも一方の支持部材との間に挿入されたワッシャを更に備え、
前記ワッシャは、厚さ方向に波を打つように湾曲するウエーブワッシャとして構成されていることを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車装置。