(57)【要約】【課題】  上流側通油孔１３及び下流側通油孔１４ａを通じて支持軸４ａの外周面から送り出される潤滑油の量を多くできる構造を実現する。【解決手段】  上記下流側通油孔１４ａの中心軸の方向を、上記支持軸４ａの径方向に一致させず、この径方向に対して角度θだけ傾斜させる。これにより、上記上流側通油孔１３に対する上記下流側通油孔１４ａの折れ曲がり角度を小さくし、これら上流側通油孔１３と下流側通油孔１４ａとの連続部での潤滑油の流通抵抗を小さくする。この様な構成を採用する事により、上記課題を解決する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体を円柱状に形成されて、内部に設けられた通油孔を備え、この通油孔は、使用時に外部から供給される潤滑油を受け入れる、軸方向に長い直線状の上流側通油孔と、この上流側通油孔の下流側端部と外周面の一部とを連通する直線状の下流側通油孔とから成るものである遊星歯車用支持軸に於いて、上記下流側通油孔の中心軸の方向をこの遊星歯車用支持軸の径方向に対し、上記上流側通油孔内での潤滑油の流通方向前方側に傾斜させた事を特徴とする遊星歯車用支持軸。
【請求項２】
径方向に対する下流側通油孔の中心軸の傾斜角度を、１０〜７０度の範囲内の角度とした、請求項１に記載した遊星歯車用支持軸。
【請求項３】
下流側通油孔の中心軸に対して直交する仮想平面に関する、この下流側通油孔の断面積を、上流側通油孔の中心軸に対して直交する仮想平面に関する、この上流側通油孔の断面積よりも小さくした、請求項１〜２の何れか１項に記載した遊星歯車用支持軸。
【請求項４】
支持軸と、この支持軸の軸方向中間部周囲に配置された遊星歯車と、これら支持軸の外周面と遊星歯車の内周面との間に転動自在に設けられた複数本のニードルとを備えた遊星歯車装置に於いて、上記支持軸が請求項１〜３の何れか１項に記載した遊星歯車用支持軸である事を特徴とする遊星歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車用自動変速機やトランスアスクルを構成する遊星歯車装置と、この遊星歯車装置に組み込まれる遊星歯車をキャリアに対し回転自在に支持する為の遊星歯車用支持軸との改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用自動変速機を構成する遊星歯車装置として従来から、図３〜４に示す様な構造が広く知られている。この遊星歯車装置は、外周面に歯１ａを形成した太陽歯車１と、この太陽歯車１と同心に配置され、内周面に歯２ａを形成したリング歯車２との間に、複数個（一般的には３〜４個）の遊星歯車３、３を、円周方向に関して等間隔に配置している。そして、これら複数個の遊星歯車３、３の外周面に形成した歯３ａを、上記両歯１ａ、２ａに噛合させている。
【０００３】
上記複数個の遊星歯車３、３はそれぞれ、全体を円柱状に形成した支持軸４の周囲に、複数本のニードル５、５を介して回転自在に支持している。これら各支持軸４の基端部（図４の左端部）はそれぞれ、上記太陽歯車１を中心として回転自在なキャリア６に支持固定している。図示の例では、この太陽歯車１を円筒状に形成すると共に、上記キャリア６を断面Ｌ字形で全体を円環状に形成している。そして、このキャリア６の径方向内端部を構成する円筒部７を、回転軸８の外周面にスプライン係合させている。上記太陽歯車１は、この回転軸８の周囲に、この回転軸８に対する回転自在に支持している。又、上記リング歯車２は、上記太陽歯車１及びキャリア６及び回転軸８の周囲に、これら各部材１、６、８に対する回転自在に支持している。
【０００４】
又、上記各支持軸４の先端部（図４の右端部）はそれぞれ、円輪状に形成された連結板９に結合固定する事により、これら各支持軸４の先端部同士を連結している。又、これら各支持軸４の中間部外周面で、上記キャリア６と上記連結板９との間部分は、円筒面状の内輪軌道１０としている。一方、上記遊星歯車３の内周面は、円筒面状の外輪軌道１１としている。そして、これら内輪軌道１０と外輪軌道１１との間部分に上記各ニードル５、５を設ける事により、上記遊星歯車３を、上記支持軸４の中間部周囲に回転自在に支持している。
【０００５】
又、図５に示す様に、上記支持軸４の内部には、潤滑油を流通させる為の通油孔１２を設けている。この通油孔１２は、上記支持軸４の基半部の中心部に設けた、断面円形（内径Ｄ）でこの支持軸４の軸方向（図３〜４の左右方向）に長い直線状の上流側通油孔１３と、この上流側通油孔１３の下流側端部と上記支持軸４の中間部外周面とを連通する、断面円形（内径Ｄ）で直線状の下流側通油孔１４とから成る。図示の例の場合、この下流側通油孔１４の中心軸の方向は、上記支持軸４の径方向（図３〜４の上下方向）と一致する方向、即ち、上記上流側通油孔１３の中心軸の方向に対し直角方向としている。又、上記上流側通油孔１３の上流側端部と上記支持軸４の基端部外周面とを連通する状態で、給油孔１５を設けている。
【０００６】
上述の様な遊星歯車装置は、例えば、上記回転軸８を駆動軸又は従動軸とし、上記太陽歯車１又は上記リング歯車２の中心を従動軸又は駆動軸に結合する。そして、何れの歯車１、２、３を回転自在とし、何れの歯車１、２、３を回転不能とするかを切り換える事により、上記駆動軸と従動軸との間の変速並びに回転方向の変換を行なう。又、運転時には、上記給油孔１５を通じて、上記上流側通油孔１３内に潤滑油を送り込む。そして、この上流側通油孔１３内に送り込んだ潤滑油を、上記下流側通油孔１４を通じて、上記各ニードル５、５を設置した空間内に送り込む。尚、図示の例では、上記上流側通油孔１３内に潤滑油を送り込む為に、上記支持軸４の基端部に上記給油孔１５を設ける構造（例えば、特許文献１参照）を採用したが、これに代えて、上記上流側通油孔１３の基端部を上記支持軸４の端面に開口させ、この上流側通油孔１３の基端開口からこの上流側通油孔１３内に潤滑油を送り込む構造（例えば、特許文献２参照）を採用する場合もある。
【０００７】
ところで、上述した様な従来の遊星歯車装置の場合には、上記上流側通油孔１３に対する上記下流側通油孔１４の折れ曲がり角度を９０度にしている為、これら上流側通油孔１３と下流側通油孔１４との連続部での潤滑油の流通抵抗が大きくなっている。従って、上記各ニードル５、５を設置した空間内への潤滑油の供給量が少なくなり易い。この結果、この空間内の一部（特に負荷圏）で潤滑不足が発生し、上記各ニードル５、５の転動面と相手面との転がり疲れ寿命を十分に確保するのが難しくなる可能性がある。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−３１７８８５号公報
【特許文献２】特開２００２−２３５８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の遊星歯車用支持軸及び遊星歯車装置は、上述の様な事情に鑑み、通油孔を構成する上流側通油孔と下流側通油孔との連続部での潤滑油の流通抵抗を小さくできる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の遊星歯車用支持軸及び遊星歯車装置のうち、請求項１に記載した遊星歯車用支持軸は、全体を円柱状に形成されて、内部に設けられた通油孔を備え、この通油孔は、上流側通油孔と下流側通油孔とから成る。そして、このうちの上流側通油孔は、上記遊星歯車用支持軸の軸方向に長い直線状で、使用時に外部から供給される潤滑油を受け入れる。又、上記下流側通油孔は、直線状で、上記上流側通油孔の内周面の下流端と上記遊星歯車用支持軸の外周面の一部とを連通する。
特に、請求項１に記載した遊星歯車用支持軸に於いては、上記下流側通油孔の中心軸の方向をこの遊星歯車用支持軸の径方向に対し、上記上流側通油孔内での潤滑油の流通方向前方側に傾斜させている。尚、傾斜角度θは、０度＜θ＜９０度の範囲内の角度とする。
【００１１】
又、請求項４に記載した遊星歯車装置は、支持軸と、この支持軸の軸方向中間部周囲に配置された遊星歯車と、これら支持軸の外周面と遊星歯車の内周面との間に転動自在に設けられた複数本のニードルとを備える。
特に、請求項４に記載した遊星歯車装置に於いては、上記支持軸が、上述の請求項１に記載した遊星歯車用支持軸である。
【発明の効果】
【００１２】
上述の様に構成する本発明の遊星歯車用支持軸及び遊星歯車装置の場合には、前述した従来構造の場合に比べて、上流側通油孔に対する下流側通油孔の折れ曲がり角度｛（９０−θ）度｝を小さくできる為、これら上流側通油孔と下流側通油孔との連続部での潤滑油の流通抵抗を小さくできる。従って、これら上流側通油孔及び下流側通油孔を通じて複数本のニードルを設置した空間内に送り込む潤滑油の量を多くできる。この結果、これら各ニードルを設置した空間内の潤滑を十分に行なえて、これら各ニードルの転動面と相手面との転がり疲れ寿命を十分に確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の遊星歯車用支持軸を実施する場合に、好ましくは、請求項２に記載した様に、遊星歯車用支持軸の径方向に対する下流側通油孔の中心軸の傾斜角度θを、１０度≦θ≦７０度の範囲内の角度とする。
この様な構成を採用すれば、遊星歯車用支持軸の剛性を十分に確保しつつ、上記上流側通油孔と上記下流側通油孔との連続部での潤滑油の流通抵抗を十分に小さくできる。
即ち、上記傾斜角度θを７０度よりも大きくする（７０度＜θ＜９０度とする）と、上記下流側通油孔の下流端開口近傍部分で、この下流側通油孔と上記遊星歯車用支持軸の外周面との間の肉厚が小さくなり、当該部分の強度及び剛性を十分に確保するのが難しくなる。これに対し、上記傾斜角度を７０度以下（θ≦７０度）とすれば、上記下流側通油孔の下流端開口近傍部分でも、この下流側通油孔と上記遊星歯車用支持軸の外周面との間の肉厚を大きくでき、当該部分の強度及び剛性を十分に確保できる。又、上記傾斜角度θを１０度よりも小さくする（０度＜θ＜１０度とする）と、上記上流側通油孔と上記下流側通油孔との連続部での潤滑油の流通抵抗を十分には小さくできない。これに対し、上記傾斜角度θを１０度以上（θ≧１０度）とすれば、上記連続部での潤滑油の流通抵抗を十分に小さくできる。
【００１４】
又、本発明の遊星歯車用支持軸を実施する場合には、例えば、請求項３に記載した様に、下流側通油孔の中心軸に対して直交する仮想平面に関する、この下流側通油孔の断面積を、上流側通油孔の中心軸に対して直交する仮想平面に関する、この上流側通油孔の断面積よりも小さくする構成を採用する事もできる。
即ち、本発明の遊星歯車用支持軸の場合には、この様な構成を採用しても、上記上流側通油孔及び下流側通油孔を通じて複数本のニードルを設置した空間内に送り込む潤滑油の量を、従来構造の場合に比べて多くできる。しかも上述の様に下流側通油孔の断面積を小さくすれば、その分だけこの下流側通油孔と遊星歯車用支持軸の外周面との間の肉厚を大きくできる為、この遊星歯車用支持軸の強度及び剛性を高める事ができる。これと共に、この遊星歯車用支持軸の外周面に開口する、上記下流側通油孔の下流端開口の面積を小さくできる。この為、この下流側通油孔の下流端開口周縁部と上記各ニードルの転動面とが転がり接触した場合でも、これら各ニードルの転動面と上記遊星歯車用支持軸の外周面とにフレーキング等の損傷を生じにくくできる。又、支持軸の外周面と遊星歯車の内周面との間にニードルを複列に設ける場合には、上記下流側通油孔の下流端を、上記支持軸の外周面のうち上記各列同士の間部分に開口させて、この開口部を上記各ニードルの転動面に接触させない構成を採用するのが、この開口部からの排出油量及び転がり接触部の疲れ寿命を確保する上では好ましい。そして、この様な構成を採用する場合に、上述の様に下流側通油孔の下流端開口の面積を小さくできれば、その分だけ上記各列のニードルの長さを大きくできる為、軸受容量をより大きくできる。
【実施例１】
【００１５】
図１は、請求項１、２、４に対応する、本発明の実施例１を示している。尚、本実施例の特徴は、支持軸４ａの内部に設ける通油孔１２ａの形状を工夫した点にある。この支持軸４ａを組み込んだ遊星歯車装置の全体構造等、その他の部分の構造及び作用は、前述の図３〜５に示した従来構造の場合と同様である為、重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本実施例の特徴部分を中心に説明する。
【００１６】
本実施例の場合、上記通油孔１２ａを構成する上流側通油孔１３の中心軸の方向は、前述の図５に示した従来構造の場合と同様、上記支持軸４ａの軸方向（図１の左右方向）に一致させている。これに対し、本実施例の場合、上記通油孔１２ａを構成する下流側通油孔１４ａの中心軸の方向を、上記支持軸４ａの径方向（図１の上下方向）に対し、上記上流側通油孔１３内での潤滑油の流れ方向前方側（図１の右側）に、角度θだけ傾斜させている。特に、本実施例の場合には、この傾斜角度θを、１０度≦θ≦７０度の範囲内の角度としている。
【００１７】
上述の様に構成する本実施例の遊星歯車用支持軸及び遊星歯車装置の場合には、前述の図５に示した従来構造の場合に比べて、上流側通油孔１３に対する下流側通油孔１４ａの折れ曲がり角度α｛＝（９０−θ）度｝を小さくできる為、これら上流側通油孔１３と下流側通油孔１４ａとの連続部での潤滑油の流通抵抗を小さくできる。従って、これら上流側通油孔１３及び下流側通油孔１４ａを通じて複数本のニードル５、５（図４参照）を設置した空間内に送り込む潤滑油の量を多くできる。この結果、これら各ニードル５、５を設置した空間内の潤滑を十分に行なえて、これら各ニードル５、５の転動面と相手面との転がり疲れ寿命を十分に確保できる。
【００１８】
特に、本実施例の場合には、上記傾斜角度θを７０度以下（θ≦７０度）としている。この為、上記下流側通油孔１４ａの下流端開口近傍部分でも、この下流側通油孔１４ａと上記支持軸４ａの外周面との間の肉厚Ｔを大きくでき、当該部分の剛性を十分に確保できる。又、上記傾斜角度θを１０度以上（θ≧１０度）としている為、上記上流側通油孔１３と下流側通油孔１４ａとの連続部での潤滑油の流通抵抗を、十分に小さくできる。
【００１９】
次に、本発明の効果を確かめる為に行なった耐久試験に就いて説明する。この耐久試験で使用した試験機及び試験軸受、並びに採用した運転条件は、それぞれ以下の通りである。
＜試験機＞
日本精工株式会社製のプラネタリニードル試験機
＜試験軸受＞
支持軸（４、４ａ）：ＳＵＪ２製で浸炭窒化処理を施したもの
支持軸（４、４ａ）の外径ＤS ：１６．７mm
ニードル５（図４参照）：ＳＵＪ２製
ニードル５の外径ｄN ：３．５mm（保持器なしの総ニードル軸受）
基本動定格荷重Ｃ：２３，０００Ｎ
基本静定格荷重Ｃ0 ：２４，０００Ｎ
＜運転条件＞
ラジアル荷重：１０，０００Ｎ
遊星歯車３（図４参照）の自転速度：７，０００min-1                               潤滑油（油温）：ＡＴＦ（１００℃）
この運転条件での上記試験軸受の計算寿命Ｌ10：４４ｈｒ
【００２０】
そして、それぞれが上述した試験軸受であって、前記傾斜角度θが互いに異なる複数種類の試料（実施品１〜３、比較品１〜３）を用意し、これら各試料に就いて、それぞれ上述の様な運転条件で運転を行なった。そして、上記支持軸（４、４ａ）の外周面と、上記ニードル５の転動面と、上記遊星歯車３の内周面とのうちの、何れかの面が破損した時点（この破損に基づく振動が発生した時点）で運転を中止し、それまでの運転時間を、上記各試料に関する転がり疲れ寿命とした。この様にして行なった耐久試験の結果を、以下の表１に示す。尚、上記実施品１〜３は、上述した実施例１（１０度≦θ≦７０度）に該当する試料を、上記比較品１、３は、上述した実施例１には該当しないが、本発明（０度＜θ＜９０度）に該当する試料を、上記比較品２は、前述の図５に示した従来構造（θ＝０度）に該当する試料を、それぞれ示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
この表１に示した結果から明らかな様に、本発明に該当する試料（実施品１〜３、比較品１、３）の場合には、従来構造に該当する試料（比較品２）の場合に比べて、転がり疲れ寿命を長く確保できる事が分かる。特に、上述した実施例１に該当する試料（実施品１〜３）の場合には、下流側通油孔１４ａの下流端からの潤滑油の排出流量を十分に多くでき、転がり疲れ寿命を上記計算寿命Ｌ10よりも大幅に長くできる事が分かる。尚、上記表１に示した結果で、実施品１〜３（１０度≦θ≦７０度）よりも比較品１（θ＝８５度）の方が、転がり疲れ寿命が大幅に短くなった理由は、比較品１の場合には、実施品１〜３の場合に比べて、支持軸４ａの外周面に開口する、上記下流側通油孔１４ａの下流端開口の面積が大きくなった分、転がり接触部に損傷が発生し易くなった為であると考えられる。
【実施例２】
【００２３】
次に、図２は、請求項１〜４に対応する、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合には、上流側通油孔１３及び下流側通油孔１４ｂを通じて複数個のニードル５、５（図４参照）を設置した空間内に送り込む潤滑油の量が、前述の図５に示した従来構造の場合以下にならない程度に、上記下流側通油孔１４ｂの中心軸に対して直交する仮想平面に関する、この下流側通油孔１４ｂの断面積（内径ｄ）を、上記上流側通油孔１３の中心軸に対して直交する仮想平面に関する、この上流側通油孔１３の断面積（内径Ｄ）よりも、小さく（ｄ＜Ｄ）している。そして、この様に下流側通油孔１４ｂの断面積を小さくする事により、この下流側通油孔１４ｂと支持軸４ｂの外周面との間の肉厚を大きくし、この支持軸４ｂの強度及び剛性を向上させている。これと共に、この支持軸４ｂの外周面に開口する、上記下流側通油孔１４ｂの下流端開口の面積を小さくしている。これにより、この下流側通油孔１４ｂの下流端開口周縁部と複数本のニードル５、５（図４参照）の転動面とが転がり接触した場合に、これら各ニードル５、５の転動面と上記支持軸４ｂの外周面とにフレーキング等の損傷を生じにくくしている。その他の構成及び作用は、上述した実施例１の場合と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例１を示す断面図。
【図２】同実施例２を示す断面図。
【図３】遊星歯車装置の１例を示す略側面図。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図。
【図５】従来の遊星歯車用支持軸の断面図。
【符号の説明】
【００２５】
１    太陽歯車
１ａ  歯
２    リング歯車
２ａ  歯
３    遊星歯車
３ａ  歯
４、４ａ、４ｂ  支持軸
５    ニードル
６    キャリア
７    円筒部
８    回転軸
９    連結板
１０    内輪軌道
１１    外輪軌道
１２、１２ａ、１２ｂ  通油孔
１３    上流側通油孔
１４、１４ａ、１４ｂ  下流側通油孔
１５    給油孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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