(57)【要約】【課題】  複合歯車において軸受負荷の異なる２箇所の軸受部に軸受負荷に応じたオイル分配を行う。【解決手段】  段付ピニオン22の２個の歯車部に対応する２個の軸受部26,27の間に間座29を設ける。前記間座に、オイル通路14からのオイルを前記各軸受に、その負荷に応じた流量となるように分配供給するオイル分配通路30を形成する。オイル分配量のマッチング作業または仕様変更に伴う調整は、間座を交換するのみで容易に行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受負荷の異なる２個の歯車部を同軸的に結合してなる複合歯車を有し、この複合歯車の支持軸に形成したオイル通路を介して前記２個の歯車部のそれぞれに設けた軸受にオイルを供給するようにした歯車機構の軸受潤滑装置であって、
前記２個の歯車部に対応する２個の軸受部の間に間座を設け、
この間座に、前記オイル通路からのオイルを前記各軸受に、その負荷に応じた流量となるように分配供給するオイル分配通路を形成したことを特徴とする歯車機構の軸受潤滑装置。
【請求項２】
前記オイル分配通路を、前記複合歯車の内周部に嵌合するように形成した間座の内周部と支持軸との間に形成し、
前記分配通路の通路断面積を前記軸受負荷に応じて設定した請求項１に記載の歯車機構の軸受潤滑装置。
【請求項３】
前記間座の内周部を、軸受負荷が大の側から小の側へと向かって内径が減少するテーパ面で形成した請求項２に記載の歯車機構の軸受潤滑装置。
【請求項４】
前記間座の内周部に、支持軸との間に前記分配通路を形成する軸方向溝を形成し、該軸方向溝の横断面積と数に応じて軸受へのオイル分配量を設定するようにした請求項２に記載の歯車機構の軸受潤滑装置。
【請求項５】
前記オイル分配通路を、前記支持軸の外周部に嵌合するように形成した間座の外周部と複合歯車の内周部との間に形成すると共に、支持軸のオイル通路と前記オイル分配通路とを連通する連通孔を間座に形成し、
前記分配通路の通路断面積を前記軸受負荷に応じて設定した請求項１に記載の歯車機構の軸受潤滑装置。
【請求項６】
前記間座の外周部を、軸受負荷が大の側から小の側へと向かって外径が増大するテーパ面で形成した請求項５に記載の歯車機構の軸受潤滑装置。
【請求項７】
前記間座の外周部に、前記複合歯車の内周部との間に前記分配通路を形成する軸方向溝を形成し、該軸方向溝の横断面積と数に応じて軸受へのオイル分配量を設定するようにした請求項５に記載の歯車機構の軸受潤滑装置。
【請求項８】
前記歯車機構は、比較的大径の第１ピニオンと比較的小径第２のピニオンとからなる複合歯車をキャリアのピニオン軸に支持し、前記第１ピニオンをサンギヤに、前記第２ピニオンをリングギヤにそれぞれ噛み合わせてなる遊星歯車機構であり、
前記第１ピニオンの軸受に比較して第２ピニオンの軸受へのオイル流量が大となるように前記分配通路を形成してある請求項１に記載の歯車機構の軸受潤滑装置。
【請求項９】
前記軸受は、保持器にニードルローラを支持したニードルローラ軸受である請求項１または請求項８に記載の歯車機構の軸受潤滑装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は歯車機構の軸受潤滑装置に関し、詳しくは同軸的に２個の歯車を結合した構成の複合歯車を有する歯車機構の軸受潤滑系統の構造的改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合歯車を用いた歯車機構として代表的なものに、いわゆるステップドピニオン形式の遊星歯車機構がある（例えば特許文献１を参照）。この遊星歯車機構では、比較的大径の第１ピニオンと比較的小径の第２のピニオンとからなる複合歯車をキャリアのピニオン軸に支持し、第１ピニオンをサンギヤに、第２ピニオンをリングギヤにそれぞれ噛み合わせた構成となっている。
【０００３】
前記複合歯車にはその第１、第２の各ピニオン部に軸受が設けられており、その潤滑用のオイルはピニオン軸に形成されたオイル通路を介して各軸受部へと分配供給される。前記オイル通路は２つの軸受の中間に位置するようにピニオン軸上に開口しており、これにより各軸受には等分にオイルが分配供給される。
【特許文献１】特開平8-240254号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のような遊星歯車機構においては、小径の第２ピニオン側のピニオン軸に作用する荷重は大径の第２ピニオン側よりも大きいので、軸受部分での発熱量も第２ピニオン側のほうが大きい。前記潤滑構造によってこのような軸受負荷の相違に対応しようとすると、負荷が大きい側の軸受に合わせてオイル流量を確保することになるので、潤滑系全体のオイル流量を増やす必要があり、それだけオイルポンプの駆動損失が大きくなるという問題を生じる。同一の潤滑油流量であっても、軸受サイズを大きくすればそれだけ大きな負荷に対応可能であるが、その場合は装置が大型化してしまう。
【０００５】
一方、各軸受へと個別にオイルが供給されるように複数のオイル供給孔をピニオン軸に形成することにより各軸受部への流量分配を任意に設定することが可能であるが、このような構造によると各軸受への分配割合を容易に変更できないので、軸受負荷とオイル供給孔サイズとのマッチング作業に多くの工数が必要となり、あるいは歯車の仕様変更に容易に対応できないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、軸受負荷の異なる２個の歯車部を同軸的に結合してなる複合歯車を有し、この複合歯車の支持軸に形成したオイル通路を介して前記２個の歯車部のそれぞれに設けた軸受にオイルを供給する。
【０００７】
前記２個の歯車部に対応する２個の軸受部の間には間座（カラー）を設け、この間座に、前記オイル通路からのオイルを前記各軸受に、その負荷に応じた流量となるように分配供給するオイル分配通路を形成する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、間座に形成したオイル分配通路を介して、複合歯車の各軸受に対してその負荷に応じた適量のオイルを分配供給することができる。これによりオイルポンプの負荷を必要最小限として装置の効率を向上でき、または小型の軸受を適用して装置の小型化を図ることが可能となる。
【０００９】
また、複合歯車の各軸受へのオイル分配量は、間座に形成したオイル分配通路の設定次第であり、すなわちオイル分配量は間座を交換するだけで容易に変更することができる。したがって設計段階でのオイル分配のマッチング作業や、歯車の仕様変更を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明を適用した電気自動車の動力伝達装置の要部を示している。図において、前記動力伝達装置を構成する減速機構10は、サンギヤ21と噛み合う比較的大径の第１ピニオン22Lと、リングギヤ23と噛み合う比較的小径の第２ピニオン22Sとを同軸的に結合してなる段付ピニオン（複合歯車）22を有する遊星歯車機構である。
【００１１】
サンギヤ21は電動モータ軸11と連結し、リングギヤ23はケース24に固定してある。キャリア25には、円周上等角度間隔に配設した複数のピニオン軸28のそれぞれに前記段付ピニオン22を支持している。段付ピニオン22は、その第１ピニオン22Lと第２ピニオン22Sの各歯車部に対応するように設けたニードルローラ軸受26、27を介してピニオン軸28に支持している。前記２個の軸受26、27は各々の間に設けた環状の間座29により軸方向位置を規制している。なお、前記軸受26または27としては、保持器（リテーナ）にニードルローラを支持した構成のものを適用することが好ましい。これにより、間座端面とニードルローラ端面との直接的な接触による摩擦損失の発生を避けることができる。
【００１２】
前記軸受26,27には、モータ軸11からピニオン軸28にわたって形成したオイル通路12〜14を介して図示しないオイルポンプからのオイルを供給する。ピニオン軸28には、その内側を貫通するオイル通路14と前記間座29の内周部とを連通するオイル供給孔15が開口しており、このオイル供給孔15からのオイルを、間座29を介してその前後に位置する軸受26,27に分配供給する。この各軸受26,27に対するオイルの分配量は、軸受26,27の負荷ないし発熱量に対応するように、間座29に形成したオイル分配通路によって決定する。
【００１３】
図２に、前記オイル分配通路を形成する間座29の詳細構成を示す。この間座29は、段付ピニオン22の内周部に嵌合するように形成してあり、段付ピニオン22に嵌合した状態でその内側のピニオン軸28との間に環状のオイル分配通路30を形成するようにしてある。より詳細には、前記オイル分配通路30は、間座29の内周部に形成した３箇所の通路部30L,30C,30Sから構成されており、中央の通路部30Cは、前記ピニオン軸28のオイル供給孔15に連通するように環状溝状に形成し、その前後にそれぞれ軸受26に面した第１通路部30Lと軸受27に面した第２通路部30Sとを形成してある。第１通路部30Lの内径DiLは、第２通路部の内径DiSよりも小さく、これにより各々の内径部とピニオン軸28との間に形成される環状通路の断面積が異なるようにしている。
【００１４】
前記第１通路部30Lと第２通路部30Sの通路断面積の比率すなわち軸受26と27に対するオイル分配割合は、各軸受26,27の発熱量の比に対応するように設定してある。前記通路断面積の設定手法につき以下にその一例を示す。
【００１５】
いま、ニードルローラ軸受26または27のころがり摩擦抵抗をμ、ラジアル荷重をP、周速をVとすると軸受部の熱負荷Wは次式（１）で表すことができる。
【００１６】
【数１】
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【００１７】
軸受の熱負荷により発生した熱量はすべてオイルの温度上昇に費やされるとすると、ピニオン軸28表面近傍の温度上昇ΔTは次式（２）で表すことができる。
【００１８】
【数２】
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【００１９】
ただし、γはオイルの密度、Φはオイルの比熱、Qは軸受部に送られる流量、Cは定数である。
【００２０】
図３は、ピニオン軸近傍温度の実測値（縦軸）と式（２）による計算値（横軸）を比較したものであり、これらはよく対応していることがわかる。
【００２１】
また、流量Qは次式（３）のように間座29とピニオン軸28との間に環状隙間つまり通路部30Lまたは30Sの断面積Aに比例する。
【００２２】
【数３】
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【００２３】
第１ピニオン22L側と第２ピニオン22S側のピニオン軸28表面近傍の温度上昇はそれぞれ次式（４）,（５）で表すことができる。
【００２４】
【数４】
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【００２５】
ここで、添え字L、Sはそれぞれ第１ピニオン22L側、第２ピニオン22S側を表す。第１ピニオン側軸受26と第２ピニオン側軸受27の熱負荷はWL＜WSの関係があるため、前出の（３）〜（５）式より次式（６）を満たすように各々の通路断面積を設定することで、温度上昇ΔTLとΔTSは略等しくなり、かつ従来大きかった温度上昇量ΔTSの値を最小にすることができる。
【００２６】
【数５】
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【００２７】
このようにして、軸受26,27に流れるオイルの供給量を最適化すると、ピニオン軸28近傍の温度上昇を抑制するのに必要な各軸受26,27へのオイル供給量を最小限にできることから、オイルポンプの負担を減らしてその駆動損失を軽減でき、または動力伝達装置の小型化を図ることが可能となる。
【００２８】
また、各軸受26,27へのオイル分配割合は間座29に形成した通路部30L,30Sの面積で決まるから、設計段階でのオイル分配割合を決定するためのマッチング作業や、歯車の仕様変更に伴うオイル分配割合の変更は、通路断面積が異なる間座29に交換するだけで容易に行うことができる。
【００２９】
次に、前記間座29のオイル分配通路の構成に関する他の実施形態をいくつか説明する。図４は本発明の第２の実施形態であり、間座29の外周側にオイル分配通路30を形成するようにしたものである。この間座29は、その内径をピニオン軸28の外径と同一に形成してあり、該内径部にはオイル供給孔15に面した環状溝状の通路部30Cのみを形成してある。前記通路部30Cは間座29を径方向に貫通する連通孔16を介して外側のオイル分配通路30と連通している。オイル分配通路30は、間座29の外周部と段付ピニオン22の内周部との間の環状の隙間として形成することから、間座29の外周部を軸受26側と27側とで異なるように段付状に形成することでオイル分配量を設定するようにしてある。すなわち、間座29の外径を、負荷の小さい軸受26側は大径に、負荷の大きい軸受27側は小径にしてある。この実施形態では、ピニオン軸28からのオイルは環状溝状の通路部30Cから連通孔15を介して間座29外周のオイル分配通路30に導入され、前記外径設定に応じた分配割合に基づいて軸受26または27へと分配供給される。
【００３０】
図５は本発明の第３の実施形態である。これは図２と同様にピニオン軸28と間座29との間に環状のオイル分配通路30を形成するようにしたものであるが、この実施形態では、間座29の内周部を、負荷が大きい軸受27の側から負荷が小さい軸受26の側へと向かって内径が減少するテーパ面で形成することにより各軸受け26または27へのオイル分配量を設定するようにした点が異なる。この実施形態によれば、図２または図４のような段付形状のものに比較して間座29を加工しやすいという利点がある。
【００３１】
図６（図６ａ〜図６ｃ）は本発明の第４の実施形態である。これはピニオン軸28と嵌合する間座29の内周部にオイル分配通路として軸方向溝30Dを形成したものである。前記構成においては、前記軸方向溝30Dの横断面積または個数によって軸受26または27へのオイル分配量を設定する。間座29の内周部には、ピニオン軸28のオイル供給孔15に連通する環状溝状の通路部30Cを形成するとともに、その前後に前記軸方向溝30Dを複数個形成してある。この実施形態では、負荷の小さい軸受26に対しては２個の軸方向溝30Dを、負荷の大きい軸受26に対しては４個の軸方向溝30Dを、それぞれ形成することで負荷に応じたオイル分配を図っている。この実施形態は、間座29の端面形状が軸受26側と軸受27側とで明らかに相違することから、間座29の組付け方向が把握しやすいという利点がある。
【００３２】
なお、前記図５または図６に示した実施形態において、オイル分配通路30を間座29の外周部と段付ピニオン22の内周部との間に設けるようにしてもよいことは言うまでもない。このように、オイル分配通路30を間座29の外周側に設ける場合には、図４のものと同様にピニオン軸28からのオイルをオイル分配通路30に導入するための連通孔(16)を間座29に設ける。また、間座29の外周部に形成したテーパ面によってオイル分配量を設定する場合には、軸受負荷が大の側から小の側へと向かって外径が増大するテーパ面とする。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施形態の要部縦断面図。
【図２】前記実施形態の間座の縦断面図。
【図３】ピニオン軸温度の計算値と実測値との関係を示す特性線図。
【図４】本発明の間座の構成に関する第２の実施形態の縦断面図。
【図５】本発明の間座の構成に関する第３の実施形態の縦断面図。
【図６ａ】本発明の間座の構成に関する第４の実施形態の縦断面図。
【図６ｂ】図６ａに示した間座の左側面図。
【図６ｃ】図６ａに示した間座の右側面図。
【符号の説明】
【００３４】
１０    減速機構
１１    電動モータの出力軸
１５    オイル供給孔
１６    連通孔
２１    サンギヤ
２２    ピニオン
２２Ｌ  大径ピニオン
２２Ｓ  小径ピニオン
２３    インターナルギヤ
２４    ケース
２５    キャリア
２６    ニードルベアリング
２７    ニードルベアリング
２８    ピニオンシャフト
２９    間座
３０    オイル分配通路
【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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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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