JPH09100882A - 被覆遊星歯車軸受及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 歯車において、個別に製造して歯車孔中に組
み込み、適当な要領で機械的に保持し機械仕上げをしな
ければならない軸受スリーブの使用を排除する。 【解決手段】 この課題は、公知の軸受材料を直接に歯
車の表面に被覆する事によって解決される。その表面は
好ましくは遊星歯車の内側孔表面である。被覆方法はス
パッタリングおよび蒸着を含む。被覆物として施される
軸受材料は好ましくは銅−鉛組成物である。軸受被覆を
有する出来上がった歯車は航空機、船舶、または地上動
力伝送のための高密度、高効率エピサイクリック歯車列
として使用可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は歯車の内側孔表面上
に直接に被覆された軸受材料を有する遊星歯車およびそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】減速遊星歯車システムは、航空機推進シ
ステムに、出力が夫々反対方向に回転する遊星歯車キャ
リヤとリング歯車の両者から引き出される２出力シャフ
トモード、またはリング歯車または遊星キャリヤのいず
れかがエンジンフレームに固着されている単一出力モー
ドのいずれかで使用されてきている。高バイパス比航空
機ガスタービンエンジンにおいては、高速で回転する低
圧タービンは通常遊星歯車システムの太陽歯車を直接に
駆動する。この歯車システムは、複数個の遊星歯車を支
持し、動力と負荷とを太陽歯車から１または両出力シャ
フトに伝達する遊星歯車キャリヤを含む。高速度と負荷
とがこの歯車システムに加えられて、航空機推進動力の
増加要求に応じている。

【０００３】図３は従来の遊星歯車システムを示してい
る。従来の遊星歯車装置１０はリング歯車１２を有し、
それは支持体１４に堅固に支持されている。太陽歯車１
６はリング歯車の中央部に位置している。５個の遊星歯
車１８が太陽歯車１６とリング歯車１２に歯合して配列
されている。各遊星歯車１８は外側歯車部分２０を有す
るが、更に軸受スリーブ２２を内側（内部）に固着して
いる。遊星歯車１８はピン２４に支持され、ピン２４は
さらに遊星歯車キャリヤ２６で支持されている。

【０００４】太陽歯車１６は矢印２８の方向に回転し力
３０を遊星歯車１８に加えている。これは遊星歯車を矢
印３２の方向に回転させるがこれはリング歯車１２によ
って力３４が加えられるからである。遊星歯車１８と遊
星歯車キャリヤ２６とは矢印３６の方向に動く。遠心力
が遊星歯車にＧ−力３８を加える。これらの力の合成に
よって合力４０ができるがこれは遊星歯車軸受２２から
潤滑油フィルムを介してピン２４に、次にキャリヤ２６
に伝達される。

【０００５】従来の歯車システムは、非常にきつい焼き
嵌めによって取り付けられたスチールバック鋳造鉛青銅
スリーブ（図３の２２）を遊星歯車中に採用している。
スリーブ２２はピン２４を中心として回転する。スリー
ブの鋳造鉛青銅の孔は軸受表面として作用する。ピン、
キャリヤまたは遊星歯車のゆがみは、軸受面の歪みと軸
受クリアランスの局部的な変位とをもたらす。軸受が適
当に機能する為には最低クリアランスと過剰クリアラン
スとの間に適当なバランスが必要である。少なすぎるク
リアランスは潤滑フィルムの温度を過度に上昇させ、大
きすぎるクリアランスは不適当なフィルム厚さを生じさ
せるからである。

【０００６】歯車システムの主要部品のフレキシビリテ
イが、重量削減の為に設計および材料選定の結果のみな
らず、各遊星歯車の間の負荷の平衡に寄与する為にも必
要な事は周知のところである。しかし、歯車リムの変形
は軸受クリアランスを変化させるのみならず、軸受スリ
ーブと遊星歯車リムとの間の焼きばめはめ合い（シュリ
ンクフィット）を妨げるので、遊星歯車のフレキシビリ
テイは注意して解析しなければならない。これは歯車リ
ムの変形が、軸受スリーブと遊星歯車リムとの間の焼き
ばめはめ合い面での磨耗及び軸受スリーブの不適切な配
置による故障を潜在的に導くからである。

【０００７】ピンを介してキャリヤに伝達されるべき遊
星軸受の負荷は、太陽歯車力とリング歯車力および遊星
歯車の質量に基ずく重力場（Ｇ−フィールド）遠心力を
含んでいる。特定した歯車システムの外径の為に、大型
ピンはピンの表面を強固にし、遊星重量を低下させ、ま
た重力（Ｇ−力）を低めるが、一方遊星の変形を増加す
る。これはまたキャリア構造物を強固にし、各種遊星歯
車の間の荷重分担能力を減少させる。小直径のピンは荷
重分担を容易にするが、ピンの遊星Ｇ−力曲げを増加さ
せる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来、軸受スリーブは
別に作られて遊星歯車中に組み込まれ、適当な形状で機
械的に保持されねばならない。これらのスリーブは、遊
星歯車システムの重量と価格とを増加させる。更に、従
来の歯車システムに見られる別製の鋼裏打ち軸受スリー
ブは、歯車の歪みがメッシュ荷重、重力（Ｇ−力）およ
び／または歯車フレキシビリテイの増加と共に歯車歪み
が増加するので、遊星歯車との更に堅固な焼きばめはめ
合いを必要とする。

【０００９】パグルイカ他の米国特許第５、１０２、３
７９号は、上記のような複数の遊星歯車を有する遊星歯
車システムを開示しているが、その遊星歯車の夫々はジ
ャーナル軸受とピンを持っている。そこでは、ジャーナ
ル軸受は歯車と別に作られて遊星歯車中に挿入され、機
械仕上げされなければならない。これは追加的な重量と
価格を加えると共に、信頼性を損なう一因となる。

【００１０】本発明は、歯車の内側孔表面に直接に施さ
れた軸受被覆を有する、一体として作られた遊星歯車を
提供することによってこれらの欠点を克服する。従っ
て、本発明の第１の目的は軸受材料によって直接に被覆
された内側孔表面を有する遊星歯車を提供する事であ
る。軸受材料の薄い層で直接に被覆された内側孔表面を
有する遊星歯車を提供する事が本発明のその他のおよび
関連する目的である。遊星歯車の内側孔表面を直接に被
覆する方法を提供することが本発明の更に別の且つ関連
する本発明の目的である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は歯車の内側孔を
軸受材料で直接被覆する事によって、歯車とジャーナル
軸受機械部品とを組み合わせて一体精密部品とする。こ
のように、本発明は軽量化と低価格化と負荷能力の増加
と精密性の為に一体となったワンピース構造を提供する
が、これは各種の機械的な保持能力の欠陥も除去するも
のである。

【００１２】

【発明の実施の形態】遊星歯車装置は、一般に、遊星キ
ャリヤ上に支持されて太陽歯車とリング歯車との間に位
置している複数個の遊星歯車を備えている。夫々の遊星
歯車は典型的にはその外径面に歯を持つ厚い円筒状の形
状を有し、スムーズな内側孔面を有する。本発明によれ
ば、各遊星歯車の内側孔面は軸受材料で被覆されてい
る。これにより、別に製造して歯車孔中に組み込み、適
当な要領で機械的に保持し機械仕上げをしなければなら
ない軸受スリーブの使用を排除する。元来、この種のス
リーブは強度を増すことなしに重量を増加させるので、
軸受スリーブの除去は遊星歯車の重量対強度比を増加さ
せる。従って、本発明は軽量、安価な構造を提供すると
同時に、負荷能力と精密さとを増加させる。また、本発
明は各種の機械的保持特性（例えば締まり嵌め、キー、
スプライン、ショルダ（ｓｈｏｕｌｄｅｒ）等の機械的
破損の虞を除去する。試験の結果、スパッタ層はサイズ
と重量とを減少させるのみならず、荷重特性と信頼性と
を増加する事が示された。

【００１３】被覆材料は、例えば浸炭、硬化、または焼
き入れのような歯車歯の高温熱処理工程の後に施さねば
ならないが、その理由はこれらの工程は軸受被覆の損傷
または破壊を伴う温度において行われるからである。一
方において、被覆材料は歯車歯の更なる硬化を避ける為
に十分に低い温度で施さねばならない。被覆にスパッタ
工程を使用することにより、被覆物質が別の方法を使用
して既に組み合わされているか否かに関係なしに、被覆
合金元素が完全に分散された混合物が出来上がる。

【００１４】好ましいスパッタ層は０．００１６乃至
０．００４０インチ厚で、特に好ましくは０．００３０
乃至０．００３２インチ厚である。これはスリーブとし
て使用される従来の鋳造鉛青銅の厚さの約十分の一であ
る。その厚さはプラスマイナス５０マイクロインチ以内
で一様でなければならない。軸受材料の硬度は約１２０
−１７０ビッカース、好ましくは１３０−１５０ビッカ
ースでなければならない。表面仕上げは約１０−５０マ
イクロインチＡＡ、好ましくは約２０マイクロインチと
すべきである。動力歯車に適応の為の好ましい軸受材料
組成は、銅と鉛の混合物で、鉛の含有量が容積比で２０
から３０％の間、好ましくは２５乃至２９％の間であ
る。

【００１５】驚くべき、また予期しない結果が本発明に
より達成された。Ｐ−Ｖレベル（圧力×速度）は歯車シ
ステムを評価するのに使用される磨耗率である。本発明
による軸受材料を被覆した遊星歯車を使用して達成され
たＰ−Ｖレベルは、少なくとも軸受スリーブを使用した
システムと同様のレベルにあり、１７．７×１０⁶ ＰＳ
Ｉ．ＦＴ／ＭＩＮにまで及んでいる。軸受被覆が、別個
に作られた軸受スリーブと同様に作用する事は予期せざ
る結果である。これは、被覆がこのような効果を達成す
ると共に、同時に歯車システムの重量を減少すると言う
事実の観点から特に言えることである。

【００１６】更に、本発明の軸受被覆を有する歯車は、
相当に低いゾンマーフェルト数を達成している。ゾンマ
ーフェルト数は軸受の特性を特徴ずけるのに使用される
デイメンジョン無しの数である。ソンマーフェルト数は
粘度と速力に比例し、負荷とクリアランスに逆比例す
る。高負荷で小軸受支持面積に対しては単位負荷は増加
し、低いゾンマーフェルト数が要求される。使用中に遊
星歯車システムの温度が上昇すると、粘度は低下して低
いゾンマーフェルト数が要求される。本発明は、歯車シ
ステムに、従来の軸受スリーブに比較して約０．０００
８まで低いゾンマーフェルト数で動作することを可能と
している。

【００１７】加えて、軸受被覆は軸受材料の付加的な適
用により一新させられることができる。一新された軸受
の特性は新しい軸受と等価であることが発見されてい
る。本発明は、従って、重量と価格の減少とを伴う驚く
べき結果をもたらし、特性を犠牲にすること無しに軸受
スリーブの省略を可能にする。

【００１８】遊星歯車装置 本発明による遊星歯車は、内側孔上に直接に被覆された
軸受材料を有する。従来の遊星歯車システムでは、遊星
歯車の夫々が歯車孔に挿入されたジャーナル軸受スリー
ブとピンとを有するのに対して、本発明では、軸受スリ
ーブを遊星歯車の内側面に直接に施した被覆で置換して
いる。図１を参照すると、本発明による遊星歯車４８
は、歯車リム部分４９を有し、内側孔表面上に軸受材料
が被覆されている。歯車歯５１は歯車の外面に位置し、
この遊星歯車４８はピン５２上に支持されている。油フ
ィルムが軸受材料５０とピン５２との境界５３に位置し
ている。

【００１９】被覆歯車は中心の外側に歯を有する太陽歯
車と同心的な内側に歯を有するリング歯車の周りに配置
された数個の歯車である。各遊星歯車（遊星またはスタ
ー歯車と称される）はラジアルまたはジャーナル流体フ
ィルム軸受によって位置決めされ、これらに対して負荷
されている。要求された速度、負荷および動力レベルに
亘る適切な動作の為に、歯車の円筒状内面（または負荷
を伝達する流体フィルムの外部境界）は、軸受材料の適
当な耐磨耗性金属層で被覆される。本発明においては、
適切な厚さの軸受材料の層が歯車の内面に直接に施され
る。

【００２０】本装置の例示的な構造と応用とを図２に示
す。遊星歯車装置５４はリング歯車５５を含むが、これ
はいま支持体５６に強固に支持されている。太陽歯車５
７はリング歯車５５の中の中心に位置している。そして
５個の遊星歯車４８が太陽歯車５７とリング歯車５５の
両者に歯合するように配置されている。遊星歯車４８
は、内側孔表面が軸受材料で被覆されている歯車リム部
分４９を有する。遊星歯車４８は、遊星歯車キャリヤ５
８に支持されているピン５２上に支持されている。軸受
材料５０は遊星歯車４８の内側周辺部に被覆される。

【００２１】太陽歯車５７は矢印５９の方向に回転する
が、これは遊星歯車４８に力６０を与える。これが遊星
歯車４８に矢印６２の方向への回転を生じさせるが、こ
れはリング歯車５５によって加えられた反動力６３によ
るものである。遊星歯車４８と遊星歯車キャリヤ５８は
そのために矢印方向６４に動く。遠心力が遊星歯車にＧ
−力６５を加える。これらの力の合力は合力６６となる
が、これは軸受材料５０から潤滑油フィルムを介してピ
ン５２へ、さらに遊星歯車キャリア５８に伝送される。
ピン内の孔を介して加圧供給油によって供給された油の
潤滑フィルムは、負荷を伝達して被覆とピン表面の磨耗
を防止する。この潤滑フィルムは軸受被覆とピン５２と
の界面５３に位置している。ピンの形状寸法は、軸受／
ピン界面５３での軸受油フィルム内の一様な圧力分布を
確実ならしめるため、歯車システムのフレキシビリテイ
と軸受クリアランスの変動に合わせて適当に考慮する。

【００２２】被覆方法 被覆は歯車に対する損傷を避ける為に、歯車材料の全て
の金属学的処理（熱処理）の後に施すべきである。更
に、被覆施行工程は歯車の冶金学的状態を変化させるよ
うな温度以下で行わねばならない。歯車表面上に軸受物
質を被覆するのに使用し得る被覆方法は、（１）スパッ
タリングその他の類似の熱的昇華、（２）電子ビーム物
理的蒸着、または（３）プラズマ被着、およびこれらの
方法の組み合わせが含まれる。各種の材料の被覆法に関
する技術の開発が最近増加している。生物医学的および
電子工学的な両分野がこの技術に含まれているが、これ
はフィルムがこれらの分野で大きな利用性を有するから
である。

【００２３】軸受合金元素の原子レベルでの粒子を伝達
するスパッタリング工程が効果的である事が発見されて
いる。スパッタリング工程は、軸受表面に移動させるべ
き材料を有するターゲットに高速電子を射突させ、ター
ゲット物質元素の帯電イオンを放出させる。これらのイ
オンは軸受表面の制御電位と温度を介して移動の上沈着
される。スパッタリングまたは類似の熱的昇華システム
の両者が化合物を取り出しイオンと衝突させ、これが高
周波または直流電位によって被覆物質に向かって加速さ
れる。射突イオンの運動量は固体表面の原子にエネルギ
ーを伝達し、これらを高速で物質表面へ射突させる。

【００２４】ゲットナー他の米国特許第４、９０４、３
６２号は、中空物体のような曲面領域を有する表面上へ
の、スパッタリング方法を開示している。この方法は遊
星歯車の内側孔の被覆に特に有用である。電子ビームプ
ロセスは真空中で物質を昇華させる為に十分なエネルギ
ーを与える。電子ビームのエネルギーレベルは電子銃当
たり２０−４０キロワットの必要があるので、Ｘ線シー
ルドの必要性がある。

【００２５】プラズマ強化化学的蒸気被着は電磁的エネ
ルギーによって付活されるが、これはガスまたは液体が
電子、イオン、および遊離基その他の励起状態の粒子に
分離されるのに十分なものでなければならない。被覆化
合物は蒸気とされ真空室中に導入され、ここで電気放電
にさらされる。電磁界が電子を放出させ、イオンが作ら
れて連鎖反応を生じさせて更に帯電粒子を発生させる。
グロープラズマ中のガスの励起種は基盤表面に引き寄せ
られる。化合物の励起された中性の粒子は物質の表面上
に沈積して、連続層が形成されるまで原子が積層され
る。薄幕被着プラズマは制御された電界を有する領域内
に少なくとも１種のガス状先駆物質を導入することによ
って形成される。

【００２６】プラズマ被着中に通常制御されるパラメー
タは、内部圧力レベル、電界特性、ガスの組成、プラズ
マ内へのその流入割合、およびターゲットの位置であ
る。これらのパラメータの変化によって、できるフィル
ムの特性と性質とを変化させる。勿論、所望のフィルム
特性を有するフィルム被覆を得る為にこれらのプラズマ
変数を制御する事が希望される。本発明に与えられたも
のとして、一様な厚さと組成を有するフィルム被覆を得
るようにパラメータを調節する事が望ましい。

【００２７】フェルト他による米国特許第４、８８８、
１９９号に記載の方法は、プラズマの使用によって基盤
の表面に薄いフィルムを被着する方法を含むが、そこで
はプラズマの光学的放射がモニタされ、解析され、その
結果が被着薄膜の特性を制御する為にプラズマの性質を
自動的に制御するのに利用される。化学的プラズマ被着
に典型的に使用される周波数は約１０ＫＨｚから約１Ｇ
Ｈｚにわたり、圧力は約０．００００１乃至約５０トー
ルまで変化する。パワーカップリング（ｐｏｗｅｒ ｃ
ｏｕｐｌｉｎｇ）は容量的、誘導的またはマイクロ波的
であることができる。マイクロ波プラズマ強化化学的蒸
気被着は、上記の工程に加えてマイクロ波エネルギーを
使用する。これは上述したと同様な製品を作り出す。

【００２８】歯車孔中への軸受材料被覆の好ましい方法
はスパッタリングである。スパッタリング法の主要な長
所は、これが微細に分散した金属合金元素の一様な混合
作り出す事である。加えて、スパッタリング工程は電子
的および生物医学的分野において、過去１５年以上に亘
って連続的に改良発達されている。最近の試験は、スパ
ッタリングが高負荷遊星歯車システムへの応用に、一様
な厚さと理想的な微細構造を有する被覆を作り出す事を
確認させている。

【００２９】軸受材料の組成 軸受材料は２またはそれ以上の化学元素を有する。主要
成分は好ましくは高熱伝導性と適当な強度、硬度、およ
び融解点を有する金属である。主要成分として好ましい
金属は銅、アルミニウム、または銀である。第２次成分
は適当な耐摩耗性と耐久性を露出表面に与えるのに使用
される。第２次成分として好ましい金属には鉛、錫、イ
ンジウム、およびアンチモンが含まれる。

【００３０】軸受材料は好ましくは銅−鉛合金である。
銅−鉛合金は自動車および航空機産業に広範囲に使用さ
れている。これらの合金は鋼裏打ち軸受に使用されてい
る。一般技術分野で、銅−鉛合金は軸受およびブッシン
グとして広い応用を見出だしている。これらの合金の硬
度と圧縮および伸長強度は鉛成分の増加と共に減少す
る。動力歯車の応用に対する好ましい軸受材料成分は銅
と鉛の混合物で、鉛成分が体積比で２０乃至３０容積
％、好ましくは２５乃至２９容積％である。これらの合
金の特性は、製造方法および従来技術の部分鋳造のサイ
ズによって大きく影響される。これらは良好なアンチセ
イジュア（ａｎｔｉｓｅｉｓｕｒｅ）特性を有し、潤滑
が不確かなまたは間欠的である場合に若干の成功を以て
使用し得る。銅−鉛軸受はあるシステムでは特別な支持
無しに使用されるが、一般に、これらの合金はブッシン
グを形成する鋼製シェルに施される。元来、鉛はゆっく
りの冷却中に偏析を生じるが、錫、ニッケル、マンガン
およびその他の元素は時として偏析の減少の為に添加さ
れる。これらの元素はまた基礎合金の強度を増加させ
る。

【００３１】銅−鉛合金は約３０％の鉛と５％程度の銀
が使用されていた。使用されてきたその他の形式の軸受
は、シェルバック（ｓｈｅｌｌ ｂａｃｋ）上に鋳造さ
れた２５％銅−鉛中間層と鉛−鈴−銅合金の薄いメッキ
被覆を有する。これらの合金は非常に強い疲労抵抗性を
有し、自動車、デイーゼル、および航空機分野で広く使
用されている。軸受材料の組成は疲労強度、熱伝導性、
潤滑性および摩耗抵抗性に対する所望の特性を得る為に
注意深く良好にすべきである。銅−鉛合金の鉛含有量が
高いほど、疲労強度が低下し、抗摩擦特性が高くなる。
銀と錫は疲労強度を増すために、銅の一部に対して代替
される。

【００３２】軸受被覆 被覆は約０．００４０インチ以下の厚さを持つべきであ
る。好ましくは約０．００１６乃至０．００４０イン
チ、更に好ましくは０．００２１乃至０．００３７イン
チ、更に好ましくは０．００２６乃至０．００３４イン
チ、また最も好ましくは０．００３０乃至０．００３２
インチを持つべきである。軸受材料の出来上がった被覆
は事実上一様な厚さと組成を持つべきで、好ましくは１
５％以下の厚さの変動を、更に好ましくは１０％以下
の、更に好ましくは３％以下の、最も好ましくは１％以
下の変動を持つべきである。本発明は以下の例示によっ
て更に説明、表示される。これらの例は発明を説明する
為に行うもので、限定を目的とするものではない。更
に、製品と製法のバリエーションおよび変形は、特許請
求の範囲に規定する本発明の精神と範囲からはずれる事
無しに行い得ることに注意されたい。

【００３３】例１ 直径９０ｍｍの遊星歯車の孔への銅−鉛被覆の直接の施
しの為に、スパッタ方法と軸受被覆材料が開発された。
この工程と被覆は、最初、開発試験プログラムとして遊
星歯車操作状態をシミュレートする為に、直径７５ｍｍ
のサブスケールブッシングに施された。被覆されたブッ
シングは遊星歯車システム中に用いられた場合に被覆材
料が受ける環境をシミュレートする材料開発装置で試験
された。その装置の目的はスパッタリングした軸受材料
の特性を試験する為である。スパッタリング工程は典型
的には５７０°Ｆ程度の温度を含む真空中で行われた。
使用されたターゲット物質は歯車またはブッシング孔の
中心に取り付けられた銅と鉛の組み合わせリングであっ
た。スパッタリング速度は約０．０５ｉｎ³ ／時であっ
た。マージン試験が採用されたが、試験プログラムはス
パッタリング工程と被覆の操作限界の調査の為に設計さ
れた。試験されたパラメータ範囲は、鉛含量２０乃至３
５％、厚さ０．００１６乃至０．００４５インチ、硬度
１１０乃至１６０ＭＨＶ、更に表面仕上げ１０乃至５０
マイクロインチを含んでいた。

【００３４】試験プログラムの間、故障は高すぎる負荷
の異常分布または著しい油流れの減少により計画的に発
生させられた。故障は軸受ピン、シャフトの過剰な局部
的温度の記録により、または軸受の焼き付きによって検
出された。加速試験は各端部に等しく意図的にエッジ負
荷した軸受によって行われた。これは試験装置ハウジン
グおよびシャフト支持システムの弾性特性の適切な選定
によって達成された。一つの意外な結果は、整列不良な
しの通常な油流においては故障が生じなかった事であ
る。

【００３５】１７マイクロインチ程度の低さの油フィル
ム厚さが、軸受の両端で計算された。温度限界は試験プ
ログラムの間、故障の発生以前に動作状態を順次きつく
する事およびピン温度を測定することによって行われ
た。圧力−速度（ＰＶ）レベルは１８ミリオンｐｓｉｆ
ｔ／分のレベルまで、またゾンマーフェルト数（Ｓ）は
０．０００８の低さにまで到達した。これらもまた予想
しない結果であった。これらの限界は工程の良好化と軸
受材料の構成によって増加可能である。

【００３６】故障はまた過剰な負荷の異常分布によって
も誘導された。典型的な試験故障モード工程は、ある極
端な状態の下で、鉛の摩耗および顕微鏡的な摩耗が負荷
ゾーンで発生し、これに表面の一部の鉛の損傷（ｓｍｅ
ａｒｉｎｇ）および鉛消耗領域での鉛の剥がれまたは削
れが伴い、焼き付きの結果となるということが確認され
た。平常の動作状態においては、スパッタした軸受で測
定された摩耗は表面荒さの範囲内で事実上零であった。
化学的にはぎ取って再スパッタした再処理軸受の特性
は、同一の状態の下で新品軸受けのそれと同一であっ
た。

【００３７】例２ 本発明による被覆遊星歯車と従来技術の歯車とを歯車試
験装置で試験した。この装置は、遊星歯車システム中に
組み込まれた時に受ける遊星歯車の環境をシミュレート
する。実大寸法の部品の試験では、軽量スパッタ遊星歯
車が従来の鋳造軸受スリーブ付き歯車と少なくとも同等
に動作する事を確認した。しかもスパッタされた遊星歯
車は、同時にシステムの重量を低減させる。少なくとも
２５％の重量低減が達成されたが、これはスパッタされ
た遊星歯車がスリーブ式歯車よりも小さく、小さな歯車
ピッチ径を有し、従って小型の歯車システムを提供する
からである。

【００３８】実物大歯車孔は真空中で５７０°Ｆまでの
温度でスパッタ被覆される。スパッタ速度は約０．０５
インチ³ ／時であった。装置試験は従来の鋳造軸受スリ
ーブ付き歯車とスパッタされた歯車の両者に対して同様
な動作条件で行った。成功の尺度は通常のおよび減少さ
せた潤滑油流で、軸受ピン温度の測定に基づいた。結果
は、規定の油流は、例１で確立した温度限界を侵害する
事なしに、０．２０から０．０５ ｌｂ／分／ミリオン
ｌｂ. ｆｔ／分、のレベルに減少させ得ることを示し
た。スパッタされた歯車温度は従来の鋳造軸受スリーブ
歯車温度よりも相当に低かった。更に、潤滑油供給温度
は同時に２０°Ｆ増加させ得た。この後者の結果は内部
エネルギー損失を減少し、歯車システムの全効率を直接
に向上させる。

【００３９】

【発明の効果】上述の説明と図によって示したように、
本発明は改良遊星歯車および遊星歯車システムに関して
多大の応用を有する。本発明は軽量かつ低価格を可能に
し、しかも負荷容量の大きい精密な軸受被覆付きの遊星
歯車を提供する。更に、本発明は機械的な故障の虞を除
去すると共に、Ｐ−Ｖレベルとゾンマーフェルト数をも
改善する。これまで採用してきた用語と表現とは、説明
のため使用され限定の意味を有しない。したがって、こ
れらの用語と表現との使用はその一部としての図示説明
した特徴の任意の均等物を除外する意思はなく、各種の
変形は本発明の範囲内で可能であると考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による遊星歯車の好ましい実施例の立
面図である。

【図２】 図１の遊星歯車を複数個含む遊星歯車装置の
構造を示す断面図である。

【図３】 従来のスリーブを有する遊星歯車装置の断面
図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルバート ハント マッキビン アメリカ合衆国、06416、コネチカット州、 クロムウェル、シーダー ランド コート 34 (72)発明者 レイナー ワーナー オーフィシャー オーストリア国、4694 オールスドルフ、 バッケンシュトラーセ 12

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外側表面と内側孔表面とを有する遊星歯
   車であって、該内側孔表面が軸受材料で被覆されている
   ことを特徴とする遊星歯車。
2. 【請求項２】 前記軸受材料は ａ 銅、アルミニウム、銀、およびその混合物で構成さ
   れる群から選定された少なくとも１種の要素と、 ｂ 鉛、錫、インジウム、アンチモン、およびこれらの
   混合物で構成される群から選定されるバランス材料と、 の混合物から成る請求項１記載の遊星歯車。
3. 【請求項３】 前記軸受材料は銅と鉛の混合物を有する
   請求項１記載の遊星歯車。
4. 【請求項４】 前記軸受材料は銅と鉛の混合物を有し、
   鉛含量が２０乃至３０容積％である請求項１記載の遊星
   歯車。
5. 【請求項５】 前記軸受材料は厚さ約０．００１６乃至
   ０．００４０インチの厚さを有する被覆を形成している
   請求項１記載の遊星歯車。
6. 【請求項６】 前記軸受材料は厚さ約０．００３０乃至
   ０．００３２インチの間の厚さを有する被覆を形成して
   いる請求項１記載の遊星歯車。
7. 【請求項７】 リング歯車と、該リング歯車の中に位置
   する太陽歯車とを有し、複数個の遊星歯車が前記リング
   歯車および太陽歯車と歯合してなる遊星歯車装置であっ
   て、 前記遊星歯車の夫々は遊星歯車装置内に配置されたピン
   および該各ピンの夫々を支持している遊星キャリヤとに
   よって遊星歯車装置内に支持され、 前記遊星歯車は、前記軸受材料が該遊星歯車の夫々の前
   記内側孔表面に直接に施された、請求項１−６のいずれ
   か一項に記載の遊星歯車であることを特徴とする高速大
   負荷遊星歯車装置。
8. 【請求項８】 前記軸受材料被覆を、遊星歯車の内側孔
   表面上に施す工程を有する高速大負荷遊星歯車装置の製
   造の為の請求項１−６のいずれか一項に記載の遊星歯車
   の製造方法。
9. 【請求項９】 前記軸受材料がスパッタリングによって
   施される請求項８記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記軸受材料が真空蒸発によって施さ
    れる請求項８記載の製造方法。