JP5931279B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の変速機など歯車を備える動力伝達装置に関する。

従来の動力伝達装置として例えば特許文献１に開示された遊星歯車装置がある。
これは、図４の（ａ）に示すように、第１軸２にサンギア５がスプライン結合し、第２軸４にキャリア１０’がスプライン結合し、キャリア１０’に支持されたピニオンシャフト４０にピニオンギア７がニードルローラ１８’によるベアリングを介して回転可能に支持されて、これらを囲んでリングギア９が配置される。そして、ピニオンギア７がリングギア９とサンギア５とに噛み合っている。各ギアはヘリカルギアとして形成されている。
キャリア１０’は軸方向に離間した主壁１１と副壁１２を有し、主壁１１と副壁１２にそれぞれピニオンシャフト支持用の支持孔１５’，１６’を備えている。
ピニオンシャフト４０は図４の（ｂ）に示すように、スプライン軸４１の中央部にスリーブ４２を締り嵌めしてあり、スプライン軸４１の両端をキャリア１０’の支持孔１５’，１６’にルーズフィット状態で嵌入されて、回転可能に支持されている。
ニードルローラ１８’はピニオンギア７の内周面とスリーブ４２の外周面との間に、保持器４４により周方向所定間隔で配置してある。

しかしながら、上記従来の遊星歯車装置では、ピニオンシャフト４０の支持がキャリア１０’の支持孔１５’，１６’へのルーズフィットの嵌入であり、しかもピニオンシャフト４０の嵌入部位がスプライン軸４１で溝を有しているため円形断面と比較して支持孔１５’，１６’との隙間がさらに大きくなることから、がたつきの発生につながる。
がたつきはスプライン軸４１と支持孔１５’，１６’相互の嵌め合い面を磨耗させるとともに、ピニオンギア７とリングギア９およびサンギア５との適切な噛み合いを確保できず、各ギアの歯面の磨耗と騒音の発生を招く。
また、ベアリングはニードルローラ１８’を保持器４４により周方向に所定のスペースをおいて配置する構成では、コストが高い上、リングギア９およびサンギア５から高負荷を受けるピニオンギア７の軸受としてニードルローラ１８’の本数が十分でない。

そこで対策として、特には図示しないが、ピニオンシャフト４０に代わる円形断面のピニオンシャフト２０’をルーズフィットでなく、圧入などによりキャリア１０’に固定結合し、またベアリングの保持器４４を廃してニードルローラ１８’を密に配置するいわゆる総ころ軸受けとすることが望ましい。これによりピニオンシャフト２０’の外周面がニードルローラ１８’の転動面となる。
ところで、ピニオンギア７はリングギア９およびサンギア５との噛み合いにより、その軸方向に対して垂直な所定方向の付勢力を受けるとともに、ヘリカルギアであることから軸方向の付勢力も受ける。そして、同じくヘリカルギアであることから、総ころ軸受けとすることにより、ニードルローラ１８’がその自転軸に対して傾くスキュー現象まで生じる。一方、ピニオンシャフト２０’はキャリア１０’に固定されるため、ニードルローラ１８’のスキューおよびピニオンギア７からの付勢力による荷重は、ニードルローラ１８’を介して、図５の（ａ）に示すように、ピニオンシャフト２０’の周面の限定された領域Ｓに集中し、フレーキングによる偏磨耗を招く。

図５の（ｂ），（ｃ）は領域Ｓの磨耗による断面変化を示し、初期には（ｂ）のように外周面から浅い磨耗であったものが、フレーキングが進むと（ｃ）のように深い磨耗となる。磨耗度合いは軸方向一方側に偏っており、その方向はピニオンギア７の歯の捻じれ方向および主な回転方向によって決まる。
図５の（ｂ），（ｃ）において、Ｄはニードルローラ１８’の転動面幅である。
このため、単純にピニオンシャフトを固定し、ニードルローラを密とした総ころ軸受けのベアリングにするだけでは、ピニオンシャフトまわりに磨耗と異音の発生を招くことになる。しかし磨耗に強くするためのピニオンシャフトの材質変更や特別な熱処理は大きなコストアップとなる。
このような問題は、遊星歯車装置のピニオンシャフトにおいてだけでなく、歯車を軸に回転可能に支持する構成を持つ種々の動力伝達装置においても同様に生じる。

特開２００４−１０８４５２号公報

本発明は、上述の問題にかんがみ、固定した軸にベアリングを介して歯車を回転可能に支持するとともに、ベアリングを総ころ軸受けとしながら、軸磨耗のおそれのない動力伝達装置を提供することを目的とする。

本発明は、互いに噛み合うヘリカルギアの少なくとも一方のギアが支持部材に保持された支持軸に支持される動力伝達装置において、支持軸が支持部材に固定され、支持軸に回転可能にスリーブが嵌め込まれ、上記一方のギアは総ころ軸受けを形成するニードルローラを介してスリーブ上に支持されていて、前記スリーブが軸方向に分離した複数の分割スリーブからなるものとした。

本発明によれば、ギアの回転時には、スリーブも支持軸に対して回転する結果、ニードルローラによる特定部位に集中する磨耗が抑えられるとともに、支持軸もスリーブと広い面で接触するので磨耗から解放される。

実施の形態を示す図である。 ピニオンシャフトに支持されたピニオンギアを示す断面図である。 スリーブを示す図である。 従来例を示す図である。 従来例の問題点を示す説明図である。

本発明を遊星歯車装置に適用した実施の形態について説明する。
図１は実施の形態にかかる遊星歯車装置を示す図で、上半分を断面で示している。
遊星歯車装置１は、第１軸２にスプライン結合したサンギア５、不図示の第３部材に接続するリングギア９、リングギア９とサンギア５とに噛み合うピニオンギア７、および第２軸４にスプライン結合してピニオンギア７を支持するキャリア１０とを有している。
サンギア５、ピニオンギア７およびリングギア９はそれぞれヘリカルギアをなしている。
なお、ピニオンギア７はその主な回転方向時には図中右方向に軸力を受けるものとする。

キャリア１０はその内径端で第２軸４にスプライン結合する主壁１１と、主壁１１に離間して対向する副壁１２とを有している。主壁１１と副壁１２間にはそれぞれに設けた支持孔１５，１６に両端を圧入されたピニオンシャフト２０が装着され、ピニオンシャフト２０には滑りワッシャ２７が主壁１１と副壁１２に接触させて嵌められている。
ピニオンシャフト２０の外周には、両側の滑りワッシャ２７に挟まれてスリーブ３０（第１スリーブ３０ａ、第２スリーブ３０ｂ）が配置されている。
同じく両側の滑りワッシャ２７に挟まれてピニオンギア７が配置され、ピニオンギア７の内周面とスリーブ３０の外周面との間に複数のニードルローラ１８が互いに接触可能、かつそれぞれの軸をピニオンシャフト２０の軸と平行に配置されて、総ころ軸受けＢＲを構成している。
すなわち、ピニオンギア７は、具体的にはニードルローラ１８、スリーブ３０、そしてピニオンシャフト２０を介してキャリア１０に支持される。
図２は図１のＡ−Ａ断面からピニオンシャフト２０に支持されたピニオンギア７を取り出して示す図である。

以下、ピニオンシャフト２０まわりについて、より詳細に説明する。
キャリア１０の副壁１２は支持孔１６よりも内径側の端（内周面１３）を第１軸２から離間させて、第１軸２の外周面との間に所定のスペースを形成している。副壁１２の支持孔１６の第１軸２を中心とする内径端（第１軸２に対する最近接位置）からは、第１軸２に向かって油導入路１４が延び、副壁１２の内周面１３に開口している。
第１軸２には、軸方向に延びるとともに径方向に折れて、副壁１２の内周面１３に対向して開口する油路３が設けてある。

ピニオンシャフト２０にはその軸心に一端が閉じた孔を形成して油路２１とし、他端もプラグ２５を圧入して閉じてある。
ピニオンシャフト２０には副壁１２の支持孔１６への圧入部に位置して油導入路１４に位置合わせされるとともに油路２１に連通する油孔２２が形成され、また、主壁１１と副壁１２の対向面間において第１軸２を中心とする外径端（第１軸２に対する最遠隔位置）には油路２１と外周面を連通する２つの油孔２３が形成されている。

ピニオンシャフト２０には、主壁１１と副壁１２の各対向面に接して滑りワッシャ２７（２７ａ、２７ｂ）が嵌め込まれ、両側の滑りワッシャ２７の間にスリーブ３０（第１スリーブ３０ａ、第２スリーブ３０ｂ）が軸方向に並んで回転可能に嵌め込まれている。
なお、後述のように、ピニオンギア７、ニードルローラ１８およびスリーブ３０は滑りワッシャ２７，２７に挟まれてピニオンシャフト２０外周を回転する。滑りワッシャ２７は、主壁１１（副壁１２）側が鉄製ワッシャ２７ａ、ピニオンギア７側が銅製ワッシャ２７ｂの２枚組である。

図３はスリーブ３０を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は内周面の展開図、（ｃ）はピニオンシャフト２０に嵌め込まれた状態を示す側面図である。
（ａ）に示すように、第１スリーブ３０ａは単純な円筒形をなして、両端縁（面）はそれぞれ軸に垂直な平面上にある。また、第２スリーブ３０ｂは円筒形の一方の端縁（面）が軸に垂直な平面上にあり、他方の端縁（面）は径方向外方から見たとき周方向に沿って波形をなしている。軸に垂直な平面上にある端縁をストレート端縁３１、波形をなす端縁を波形端縁３２とする。
第１スリーブ３０ａと第２スリーブ３０ｂの軸方向長さは略同等である。

図３の（ｂ）に示すように、第１スリーブ３０ａと第２スリーブ３０ｂそれぞれの内周面には軸方向略中央に周方向のリング状溝３３が形成されるとともに、軸方向溝３４が周方向等間隔に複数、例えば４本形成され、軸方向溝３４とリング状溝３３とは連通している。
図３の（ｃ）に示すように、第１スリーブ３０ａと第２スリーブ３０ｂは、第２スリーブ３０ｂの波形端縁３２を第１スリーブ３０ａのストレート端縁３１に突き合わせてピニオンシャフト２０上に配置される。
上述のピニオンシャフト２０の油孔２３は第１スリーブ３０ａと第２スリーブ３０ｂそれぞれの軸方向中間位置に、好ましくは各スリーブのリング状溝３３と連通する位置に設けられている。なお、図１にはスリーブのリング状溝３３と軸方向溝３４は省略している。

回転する第１軸２の油路３から遠心力により放出され副壁１２の内周面１３に捕捉された潤滑油は、副壁１２の油導入路１４から油孔２２を通ってピニオンシャフト２０の油路２１に導かれ、２つの油孔２３からピニオンシャフト２０の外周面とスリーブ３０との摺動面間隙に供給される。
摺動面間隙に供給された潤滑油はスリーブ３０のリング状溝３３および軸方向溝３４に一時保持されてピニオンシャフト２０とスリーブ３０の摺動面を潤滑するとともに、第１スリーブ３０ａのストレート端縁３１と第２スリーブの波形端縁３２との間隙から流れ出てスリーブ３０の外周面、すなわちニードルローラ１８の転動面を潤滑する。また、潤滑油は第１スリーブ３０ａと第２スリーブ３０ｂのそれぞれのストレート端縁側からも流れ出て転動面の潤滑に寄与する。

ピニオンギア７の回転時にはスリーブ３０の外周面上をニードルローラ１８が転動するが、スリーブ３０自体も、ニードルローラ１８のピニオンシャフト２０周りの公転およびスキューによる摩擦力を受けて、ピニオンシャフト２０に対して回転する。
このため、ニードルローラ１８が直接接触するスリーブ３０の外周面はその周方向特定部位のみに負荷が集中することなく、したがって磨耗が抑えられる。そして、ピニオンシャフト２０はニードルローラ１８と直接接触せず、スリーブ３０の内周面と広い面で接触するので、スリーブ３０の外周面と同じく、磨耗から解放される。
ここで、スリーブ３０が軸方向に分割されているので、スキュー等により負荷状態が軸方向に偏っても、その過度状態では軸方向で異なる負荷に応じて各スリーブ３０ａ、３０ｂが相対回転可能となるので、より効果的にスリーブ外周面の磨耗が防止される。同じくスリーブ３０の軸方向に偏って部分的に大負荷が印加されても、ピニオンシャフト２０とスリーブ３０間の潤滑油の流れる距離が分割で短かくなるから、潤滑油の入れ替わりが容易で、この面からも耐久性が向上する。

本実施の形態では、ピニオンギア７が発明における一方のギアに該当し、キャリア１０が支持部材に、そしてピニオンシャフト２０が支持軸に該当する。
また、第１スリーブ３０ａおよび第２スリーブ３０ｂがそれぞれ分割スリーブに該当し、軸方向溝３４が軸方向に延びる溝に該当する。

実施の形態は以上のように構成され、サンギア５およびリングギア９と噛み合うヘリカルギアのピニオンギア７がキャリア１０に保持されたピニオンシャフト２０に支持される遊星歯車装置１において、ピニオンシャフト２０がキャリア１０に固定され、ピニオンシャフト２０には回転可能にスリーブ３０が嵌め込まれ、ピニオンギア７は総ころ軸受けを形成するニードルローラ１８を介してスリーブ３０上に支持されているものとしたので、ピニオンギア７の回転時には、スリーブ３０もピニオンシャフト２０に対して回転する結果、ニードルローラ１８による特定部位に集中する磨耗が抑えられるとともに、ピニオンシャフト２０もスリーブ３０と広い面で接触することになって磨耗から解放される（請求項１に対応する効果）。

さらに、スリーブ３０は軸方向に分離した第１スリーブ３０ａと第２スリーブ３０ｂからなるので、スキュー等による負荷状態の偏りに対応する個別回転が可能になるとともに、ピニオンシャフト２０とスリーブ３０間の潤滑油の流れる距離が短かくなって潤滑油の入れ替わりが容易となる（請求項２に対応する効果）。
特に、第１スリーブ３０ａと第２スリーブ３０ｂの互いに対向する端縁の一方をストレート端縁３１とし、他方を波形端縁３２としたので、対向部に波形による間隙が形成されて潤滑油が流れ出やすい（請求項３に対応する効果）。

第１スリーブ３０ａおよび第２スリーブ３０ｂのそれぞれの内周面にはリング状溝３３が形成されており、ピニオンシャフト２０はその内部の油路２１とリング状溝３３とを連通する油孔２３を有しているので、ピニオンシャフト２０とスリーブ３０間の全周にわたって滑らかに潤滑油が供給される（請求項４に対応する効果）。
そして、第１スリーブ３０ａおよび第２スリーブ３０ｂのそれぞれの内周面にはさらに軸方向溝３４が形成されているので、前述した潤滑油の入れ替わりを一層容易として、耐久性が向上する（請求項５に対応する効果）。

なお、スリーブの波形端縁はピニオンギアが軸方向に付勢される側（図５の（ａ）では上側）に配置される第２スリーブ３０ｂが備えるものとしたが、これに限定されず、第１スリーブ３０ａが備えるものとしてもよい。
また、スリーブ３０は軸方向に２分割としたが、３以上の分割としてもよい。

実施の形態は、互いに噛み合う一方のギアとしてサンギア５およびリングギア９の２つのギアと噛み合うピニオンギア７を備える遊星歯車装置を例として説明したが、本発明はこれに限定されず、遊星歯車装置以外の種々の動力伝達装置に適用できるとともに、発明に係るギアの支持構造は１つのギアとのみ噛み合うギアについてもそのまま適用可能である。

Claims (4)

1. 互いに噛み合うヘリカルギアの少なくとも一方のギアが支持部材に保持された支持軸に支持される動力伝達装置において、
   前記支持軸が前記支持部材に固定され、
   前記支持軸に回転可能にスリーブが嵌め込まれ、
   前記一方のギアは総ころ軸受けを形成するニードルローラを介して前記スリーブ上に支持されていて、
   前記スリーブが軸方向に分離した複数の分割スリーブからなるものである動力伝達装置。
2. 軸方向に隣接する前記分割スリーブの互いに対向する端縁の一方はストレートとし、他方は波形としてある請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記分割スリーブのそれぞれの内周面には周方向に延びるリング状溝が形成されており、
   前記支持軸はその内部の油路と前記リング状溝とを連通する油孔を有している請求項１または２に記載の動力伝達装置。
4. 前記分割スリーブのそれぞれの内周面には軸方向に延びる溝が形成されている請求項１〜３のいずれか一つに記載の動力伝達装置。

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