JP6175017B2

JP6175017B2 - プラネタリギア

Info

Publication number: JP6175017B2
Application number: JP2014073277A
Authority: JP
Inventors: 賢治佐々木; 勝利清水; 圭佑大室; 弘一奥田; 恵太今井; 真史山本
Original assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2034-03-31
Also published as: JP2015194235A

Description

本発明は、プラネタリギアに関する。

従来より、ピニオンと、該ピニオンをベアリングを介して回転可能に支持するピニオンシャフトと、該ピニオンシャフトを固定するキャリヤと、ピニオン側面とキャリヤ側面との間に介装されるワッシャとを有し、前記ピニオンシャフトには、前記ベアリングに潤滑油を供給するための潤滑油路が形成された遊星歯車装置がある。前記ピニオン側面に、該ピニオン側面の内周側端部から外周側端部まで延び、前記ベアリングに供給された潤滑油を導いて排出する溝が形成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２４９０５２号公報

ところで、従来の遊星歯車装置（プラネタリギア）のように、ピニオン側面に形成した溝を介して潤滑油を排出する潤滑経路の構成では、潤滑経路が必ずしも十分ではなく、潤滑油の供給が必要な箇所に潤滑油を十分に供給できないおそれがある。

潤滑油が十分に供給されない場合には、例えば、ベアリングのレースのような摺動部品の摩耗が顕著になり、プラネタリギアの信頼性が低下するという問題がある。

そこで、信頼性を改善したプラネタリギアを提供することを目的とする。

本発明の実施の形態のプラネタリギア(100)は、中心軸の周りに回転可能な円筒状のギア部と、前記ギア部の軸方向における一端側に形成され、前記ギア部よりも大径のフランジ(143)とを有するサンギア(140)と、前記サンギア(140)の前記ギア部に係合する複数のピニオンギア(130)と、前記中心軸の周りで回転可能な基部(111)と、前記基部(111)から軸方向に起立する複数の柱状部(112)とを有し、前記基部(111)が前記複数のピニオンギア(130)の回転軸の一端(131)を軸支するキャリア(110)と、前記キャリア(110)の前記複数の柱状部(112)に固定され、厚さ方向に貫通する貫通孔(121)を有するとともに、前記複数のピニオンギア(130)の回転軸の他端(132)を軸支するカバー(120)と、前記フランジ(143)と前記カバー(120)との間に配設されるスラストベアリング(160)とを含み、前記キャリア(110)は、前記柱状部(112)が前記カバー(120)に当接する端部(112C)の径方向内側の角部にテーパ部(114)を有し、前記貫通孔(121)は、前記カバー(120)が前記キャリア(110)と当接する一端側に軸方向において前記テーパ部(114)と重複する部分を有し、他端側に軸方向において前記スラストベアリング(160)のレース(161)と重複する部分を有する。

信頼性を改善したプラネタリギアを提供することができる。

実施の形態のプラネタリギア１００を含むトランスミッションの一部を示す部分断面図である。図１の一部を拡大して示す図である。プラネタリギア１００を示す図である。プラネタリギア１００を示す図である。

以下、本発明のプラネタリギアを適用した実施の形態について説明する。

＜実施の形態＞
図１は、実施の形態のプラネタリギア１００を含むトランスミッションの一部を示す部分断面図である。図２は、図１の一部を拡大して示す図である。図３及び図４は、プラネタリギア１００を示す図である。図３（Ａ）は、平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＡ１−Ａ２矢視断面図、図４は図３（Ａ）のＡ２−Ａ３矢視断面を示す図である。

以下では、径方向、周方向、及び軸方向は、プラネタリギア１００の中心軸Ｉを基準とし、中心軸Ｉを中心として径方向の内側及び外側を定義する。径方向の内側とは、径方向における中心軸Ｉに向かう方向をいい、径方向の外側とは、径方向において中心軸Ｉとは反対に向かう方向をいう。中心軸Ｉは、プラネタリギア１００の回転軸と等しい。

また、以下では、平面視とは、軸方向から見ることをいう。

プラネタリギア１００は、主な構成要素として、キャリア１１０、カバー１２０、ピニオンギア１３０、サンギア１４０、リングギア１５０、及びスラストベアリング１６０を含む。なお、説明の便宜上、図３及び図４ではサンギア１４０及びリングギア１５０を省略する。

図１には、プラネタリギア１００が、変速機構の一例であるハイブリッド車用のトランスミッション１に組み込まれた状態を示す。トランスミッション１は、中心軸線上に配置された回転部材２の内部に位置する軸内油路２Ａ、２Ｂからプラネタリギア１００及びその他のトランスミッション１の構成要素に潤滑油を供給する。

潤滑油としては、例えば、ＡＴＦ(Automatic Transmission Fluid)を用いればよい。ＡＴＦは冷媒として機能する。ＡＴＦは、図示しないオイルポンプから軸内油路２Ａ、２Ｂに供給される。

なお、ここでは、トランスミッション１がハイブリッド車のものである形態について説明するが、トランスミッション１は電気自動車、又は、モータを動力源として含まずに内燃機関を動力源として用いる車両の自動変速機等であってもよい。

また、ここでは、図１におけるプラネタリギア１００の周辺の構成についての説明を省略する。以下、プラネタリギア１００の構成要素のうちのキャリア１１０、カバー１２０、及びスラストベアリング１６０について説明する。

キャリア１１０は、基部１１１、柱状部１１２、係合部１１３、テーパ部１１４、開口部１１５、及び取り付け孔１１６を有する。

基部１１１は、キャリア１１０の中心に位置する部材であり、平面視における中央に開口部１１５が形成される。開口部１１５の内周面にはギア部１１５Ａが形成される。また、基部１１１の径方向外側には４つの柱状部１１２が形成される。

柱状部１１２は、基部１１１の径方向外側から開口部１１５を囲むように起立している。柱状部１１２は、内周面１１２Ａ、外周面１１２Ｂ、及び端部１１２Ｃを有する。端部１１２Ｃは、カバー１２０と当接する端部であり、軸方向において基部１１１とは反対側に位置する。

４つの柱状部１１２は、平面視で周方向に等間隔で形成されており、互いに同様の構成を有する。柱状部１１２は、平面視で円弧状に湾曲しており、柱状部１１２の先端には係合部１１３が形成されている。柱状部１１２にはカバー１２０が取り付けられる。

係合部１１３は、柱状部１１２の端部１１２Ｃ側からさらに延在し、周方向に沿って形成されており、カバー１２０の係合孔１２２に挿入される。係合部１１３は、延在部の一例である。係合部１１３の先端の径方向内側には、周方向に沿って突出部１１３Ａが形成されている。突出部１１３Ａは、係合部１１３が係合孔１２２に挿入された状態で、係合孔１２２から突出する。突出部１１３Ａは、スラストベアリング１６０のレース１６１を保持するために設けられている。

テーパ部１１４は、柱状部１１２の端部１１２Ｃの内周面１１２Ａ側の角部が面取りされることによって形成されている。柱状部１１２は、平面視で円弧状に湾曲しているため、端部１１２Ｃの角部に形成されるテーパ部１１４も平面視では円弧状に湾曲している。

テーパ部１１４は、平面視でカバー１２０の貫通孔１２１と重複する部分を有するように形成されている（図４参照）。テーパ部１１４が平面視で貫通孔１２１と重複する部分を有するとは、テーパ部１１４の少なくとも一部が平面視で貫通孔１２１と重複すればよいことを意味する。

開口部１１５は、平面視における基部１１１の中央に形成されており、内周面にはギア部１１５Ａが形成される。ギア部１１５Ａは、サンギア１４０の外周に沿って形成されるギア部と係合する。

取り付け孔１１６は、基部１１１を軸方向に貫通する貫通孔であり、平面視で４つの柱状部１１２の間に形成されている。取り付け孔１１６には、ピニオンギア１３０のピニオン軸の一端１３１が保持される。なお、ピニオンギア１３０のギアの部分は、ピニオン軸にベアリングを介して回転自在に軸支されている。

カバー１２０は、貫通孔１２１、係合孔１２２、開口部１２３、取り付け孔１２４、周部１２５を有する。カバー１２０は、キャリア１１０の柱状部１１２の係合部１１３に取り付けられる円環状の部材である。カバー１２０とキャリア１１０とを組み合わせた部材は、キャリアアッセンブリを構築する。

貫通孔１２１は、カバー１２０の周部１２５を軸方向に貫通する。貫通孔１２１は、係合孔１２２よりも径方向内側において、平面視でキャリア１１０側の開口がテーパ部１１４と重複する部分を有するように形成されていればよい。また、スラストベアリング１６０側の開口が平面視においてレース１６１と重複する部分を有するように形成されていればよい。貫通孔１２１は、平面視で周方向に等間隔で２つ形成される。

ここで、貫通孔１２１のキャリア１１０側の開口がテーパ部１１４と重複する部分を有するとは、貫通孔１２１のキャリア１１０側の開口の少なくとも一部が平面視でテーパ部１１４と重複することを意味する。同様に、貫通孔１２１のスラストベアリング１６０側の開口が平面視においてレース１６１と重複する部分を有するとは、貫通孔１２１のスラストベアリング１６０側の開口の少なくとも一部が平面視においてレース１６１と重複することを意味する。

係合孔１２２は、貫通孔１２１よりも径方向外側において周部１２５を軸方向に貫通し、かつ、周方向に円弧状になるように形成されている。係合孔１２２は、４つ形成されており、それぞれに、キャリア１１０の柱状部１１２の先端に位置する係合部１１３が挿入される。係合部１１３の径方向外側の面は、周部１２５の係合孔１２２の部分と周方向に沿って溶接される。

開口部１２３は、平面視で円環状のカバー１２０の中央に形成される開口部である。開口部１２３の内周面１２３Ａは、中心軸Ｉに平行な断面視で、柱状部１１２の内周面１１２Ａよりも径方向内側に位置する（図４参照）。

取り付け孔１２４は、周部１２５を軸方向に貫通しており、周方向に等間隔で４つ形成される。取り付け孔１２４は、周方向において、係合孔１２２と交互に形成される。取り付け孔１２４には、ピニオンギア１３０のピニオン軸の他端１３２が保持される。

周部１２５は、平面視で円環状のカバー１２０を構築する部材であり、上述のように、貫通孔１２１、係合孔１２２、開口部１２３、取り付け孔１２４が形成される。

スラストベアリング１６０は、レース１６１、１６２と、ベアリング１６３とを有する（図２参照）。

レース１６１は、カバー１２０に当接する円環状の部材である。レース１６１の外周面は、カバー１２０の突出部１１３Ａに当接している。レース１６１は、カバー１２０に対して回動できる状態でカバー１２０に当接している。

レース１６２は、サンギア１４０のフランジ１４３に当接している。レース１６２は断面がＬ字型の円環状の部材である。ベアリング１６３は、レース１６１と１６２との間に設けられている。

このような構成のスラストベアリング１６０は、カバー１２０と、サンギア１４０のフランジ１４３とをスラスト方向において回動可能に軸支している。

次に、実施の形態のプラネタリギア１００を含むトランスミッション１（図１参照）で回転部材２が回転した場合の冷媒としてのＡＴＦの主な流路について説明する。

回転部材２の回転に伴い、図示しないオイルポンプ等によって軸内油路２Ａ、２Ｂの内部に供給されるＡＴＦは、遠心力によって油路３Ａ、３Ｂの内部に流入する。

そして、油路３Ａに流入したＡＴＦは、図１に矢印で示すように、サンギア１４０の一端１４１側に設けられた油路１４１Ａを経てスラストベアリング１６０の方向に流れるとともに、サンギア１４０の他端１４２とキャリア１１０の基部１１１との間を流れ、キャリア１１０の柱状部１１２の内周面１１２Ａに到達する。

ＡＴＦは遠心力によって内周面１１２Ａに沿って図中右側から左側に流れ、端部１１２Ｃの角部に形成されたテーパ部１１４に沿って径方向外側に流れ、カバー１２０の貫通孔１２１の内部に流入する。

貫通孔１２１の内部に流入したＡＴＦは、スラストベアリング１６０のレース１６１に噴射され、カバー１２０の突出部とレース１６１との間の隙間を通って径方向外側に流れ、キャリア１１０の突出部１１３Ａとレース１６１との間の隙間から流れ出る。

このように、スラストベアリング１６０には、油路１４１Ａを通過してカバー１２０とサンギア１４０との間からＡＴＦが供給される経路に加えて、サンギア１４０の他端１４２とキャリア１１０の基部１１１との間を通じて柱状部１１２の内周面１１２Ａに到達し、テーパ部１１４を経てカバー１２０とレース１６１との間にＡＴＦが供給される経路が確保される。このような追加的な経路は、テーパ部１１４が形成されずに端部１１２Ｃが貫通孔１２１の流入口を覆っている場合には得られない経路である。

従って、実施の形態によれば、スラストベアリング１６０を冷却するためのＡＴＦの経路が十分に確保され、信頼性を改善したプラネタリギア１００を提供することができる。

例えば、カバー１２０とレース１６１との間で冷却又は潤滑油が不十分であるような場合には、実施の形態のプラネタリギア１００は非常に有効的な解決策をもたらす。

このようなテーパ部１１４は、図２に示すように、平面視で（軸方向から見て）貫通孔１２１と重複する部分を有するように形成されるため、テーパ部１１４に流入したＡＴＦを確実に貫通孔１２１に誘導でき、貫通孔１２１からレース１６１に噴射することができる。図３（Ａ）に示すように、貫通孔１２１は周方向において１８０°ピッチで２箇所形成されているため、キャリア１１０及びカバー１２０が１回転する度に、貫通孔１２１からＡＴＦが２回噴射されることになる。

また、ここでは、カバー１２０の周方向に２つ設けられた貫通孔１２１をＡＴＦの噴射用のノズルとして利用する形態について説明するが、噴射量をさらに増やすために貫通孔１２１の数をさらに増やしてもよい。

また、貫通孔１２１は、カバー１２０に流路用に形成する場合に限られず、もとからカバー１２０に形成されている貫通孔を流用してもよい。例えば、貫通孔１２１は、プラネタリギア１００を組み立てる段階で治具等が挿入される孔であって、位置決め用に用いられるものであってもよい。貫通孔１２１は、完成品としてのプラネタリギア１００では使用されない。このような場合に貫通孔１２１の数を増やす場合は、位置決め用の２つの貫通孔１２１の間に、位置決め用ではないダミーの貫通孔１２１を２つ設けてもよい。

また、上述のように、テーパ部１１４を形成するだけで、レース１６１を冷却できる追加的な経路が得られるので、オイルポンプの吐出量を増大させなくても冷却効率を改善できる。

また、テーパ部１１４は、キャリア１１０の柱状部１１２の端部１１２Ｃの角を面取りするだけの加工で作製できる。基部１１１に柱状部１１２が形成されるキャリア１１０は、例えば、金属の塊を削り出すことによって作製することができる。このような場合には、切削する部位を変更することによって（切削用の工作機械のプログラムを変更するだけで）容易にテーパ部１１４を形成することができるので、追加コストが殆ど生じずに、冷却性能を改善することができる。なお、金属の塊としては鍛造によって作製する金属塊を用いることができる。また、キャリア１１０は、鋳造で作製することもでき、金属プレートを折り曲げて基部１１１と柱状部１１２の原型を作製した後に、切削を行うことによって作製してもよい。

また、柱状部１１２の内周面１１２Ａよりもカバー１２０の開口部１２３の内周面１２３Ａの方が径方向内側に位置するため、サンギア１４０の他端１４２とキャリア１１０の基部１１１との間を通じて柱状部１１２の内周面１１２Ａに到達したＡＴＦを効率的にテーパ部１１４の内部に流入させることができる。なお、テーパ部１１４の左側に隣接する部分（周部１２５に形成される開口部１２３の内周面１２３Ａが位置する部分）は、隣接部の一例である。カバー１２０の隣接部としての部分は、柱状部１１２の内周面１１２Ａよりも径方向内側に延在している。

また、キャリア１１０の係合部１１３の径方向外側の面がカバー１２０の係合孔１２２に溶接されているため、回転時におけるキャリア１１０とカバー１２０の強固な接合強度を確保できる。係合部１１３の径方向外側を溶接することにより、径方向内側を溶接する場合よりも遠心力に対する耐性が向上するからである。

また、キャリア１１０の係合部１１３の径方向外側の面がカバー１２０の係合孔１２２に溶接されることにより、テーパ部１１４から係合孔１２２に流入したＡＴＦをレース１６１に導く流出経路を確保することができる。

以上、本発明の例示的な実施の形態のプラネタリギアについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
以上の実施の形態に関し、さらに以下を開示する。

（１）中心軸の周りに回転可能な円筒状のギア部と、前記ギア部の軸方向における一端側に形成され、前記ギア部よりも大径のフランジ(143)とを有するサンギア(140)と、
前記サンギア(140)の前記ギア部に係合する複数のピニオンギア(130)と、
前記中心軸の周りで回転可能な基部(111)と、前記基部(111)から軸方向に起立する複数の柱状部(112)とを有し、前記基部(111)が前記複数のピニオンギア(130)の軸の一端(131)を保持するキャリア(110)と、
前記キャリア(110)の前記複数の柱状部(112)に固定され、厚さ方向に貫通する貫通孔(121)を有するとともに、前記複数のピニオンギア(130)の軸の他端(132)を保持するカバー(120)と、
前記フランジ(143)と前記カバー(120)との間に配設されるスラストベアリング(160)と
を含み、
前記キャリア(110)は、前記柱状部(112)が前記カバー(120)に当接する端部(112C)の径方向内側の角部にテーパ部(114)を有し、
前記貫通孔(121)は、前記カバー(120)が前記キャリア(110)と当接する一端側に軸方向において前記テーパ部(114)と重複する部分を有し、他端側に軸方向において前記スラストベアリング(160)のレース(161)と重複する部分を有する、プラネタリギア(100)。

（１）記載の構成によれば、テーパ部(114)から貫通孔(121)を経て、カバー(120)に当接するレース(161)に向かう経路が形成されるため、冷却性が向上し、信頼性を改善したプラネタリギア(100)が提供される。

（２）前記カバー(120)の前記テーパ部(114)に隣接する隣接部(123A)は、前記キャリア(110)の前記端部の径方向内側の部分よりも径方向内側に延在する、（１）記載のプラネタリギア(100)。

（２）記載の構成によれば、隣接部(123A)とは軸方向における反対側からテーパ部(114)に至る経路において、隣接部(123A)がテーパ部(114)に案内するので、より冷却性が向上し、さらに信頼性を改善したプラネタリギア(100)が提供される。

（３）前記キャリア(110)と前記カバー(120)とは、前記貫通孔(121)よりも径方向外側で溶接される、（１）又は（２）記載のプラネタリギア(100)。

（３）記載の構成によれば、遠心力がかかる状態でもキャリア(110)とカバー(120)との十分な接続強度を確保できるとともに、前記貫通孔(121)よりも径方向外側での経路を確保できる。

（４）前記キャリア(110)は、前記柱状部(112)が前記カバー(120)に当接する前記端部(112C)から延在する延在部(113)を有し、
前記カバー(120)は、前記貫通孔(121)よりも径方向外側で厚さ方向に貫通し、前記延在部(113)が係合する係合孔(122)を有し、
前記キャリア(110)と前記カバー(120)とは、前記延在部(113)の径方向外側の面が前記係合孔(122)に溶接されることにより、前記貫通孔(121)よりも径方向外側で溶接される、（３）記載のプラネタリギア(100)。

（４）記載の構成によれば、遠心力がかかる状態でもキャリア(110)とカバー(120)との十分な接続強度を確保できるとともに、テーパ部(114)から係合孔(122)の径方向内側を経る経路を確保できる。

１トランスミッション
１００プラネタリギア
１１０キャリア
１１１基部
１１２柱状部
１１３係合部
１１４テーパ部
１１５ギア部
１１６取り付け孔
１２０カバー
１２１貫通孔
１２２係合孔
１２３開口部
１２４取り付け孔
１２５周部
１３０ピニオンギア
１３１一端
１３２他端
１４０サンギア
１４１一端
１４２他端
１４３ハウジング
１５０リングギア
１６０スラストベアリング
１６１、１６２レース
１６３ベアリング

Claims

中心軸の周りに回転可能な円筒状のギア部と、前記ギア部の軸方向における一端側に形成され、前記ギア部よりも大径のフランジとを有するサンギアと、
前記サンギアの前記ギア部に係合する複数のピニオンギアと、
前記中心軸の周りで回転可能な基部と、前記基部から軸方向に起立する複数の柱状部とを有し、前記基部が前記複数のピニオンギアの軸の一端を保持するキャリアと、
前記キャリアの前記複数の柱状部に固定され、厚さ方向に貫通する貫通孔を有するとともに、前記複数のピニオンギアの軸の他端を保持するカバーと、
前記フランジと前記カバーとの間に配設されるスラストベアリングと
を含み、
前記キャリアは、前記柱状部が前記カバーに当接する端部の径方向内側の角部にテーパ部を有し、
前記貫通孔は、前記カバーが前記キャリアと当接する一端側に軸方向において前記テーパ部と重複する部分を有し、他端側に軸方向において前記スラストベアリングのレースと重複する部分を有する、プラネタリギア。
前記カバーの前記テーパ部に隣接する隣接部は、前記キャリアの前記端部の径方向内側の部分よりも径方向内側に延在する、請求項１記載のプラネタリギア。
前記キャリアと前記カバーとは、前記貫通孔よりも径方向外側で溶接される、請求項１又は２記載のプラネタリギア。
前記キャリアは、前記柱状部が前記カバーに当接する前記端部から突出する突出部を有し、
前記カバーは、前記貫通孔よりも径方向外側で厚さ方向に貫通し、前記突出部が係合する係合孔を有し、
前記キャリアと前記カバーとは、前記突出部の径方向外側の面が前記係合孔に溶接されることにより、前記貫通孔よりも径方向外側で溶接される、請求項３記載のプラネタリギア。