(57)【要約】【課題】ピニオンギヤ及びキャリアの磨耗や焼き付きを防止でき、しかも、部品点数が少なく、組み立ての手間が少ない遊星歯車装置を提供すること。【解決手段】一対のキャリア１１，１１の間に固定されたピニオンシャフト１３の外周面に、針状ころ１５を介在させてピニオンギヤ１４を回転自在に支持する。ピニオンギヤ１４及び針状ころ１５の端面と、キャリア１１の表面との間に、単一のワッシャ１６を介装する。ワッシャ１６の表面に、ＤＬＣを含む硬質被膜を形成する。遊星歯車装置の動作において、ピニオンギヤ１４及び針状ころ１５の端面と、キャリア１１，１１の表面がワッシャ１６に滑り接触しても、硬質被膜によって磨耗や焼き付きが防止される。ワッシャ１６の数を削減できるので、部品点数の削減と組み立ての手間の削減ができる。【選択図】図１
2008248971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアに固定されたピニオンシャフトにピニオンギヤが回転自在に支持され、上記ピニオンギヤとキャリアとの間にワッシャが介装された遊星歯車装置において、
上記ワッシャは、表面に硬質被膜を有し、かつ、上記ピニオンギヤの端面とキャリアの表面との間に配置された単一のワッシャであることを特徴とする遊星歯車装置。
【請求項２】
請求項１に記載の遊星歯車装置において、
上記ワッシャは、表面に凹部を有することを特徴とする遊星歯車装置。
【請求項３】
請求項２に記載の遊星歯車装置において、
上記ワッシャの凹部は、このワッシャの中心と同心の複数の円形溝であることを特徴とする遊星歯車装置。
【請求項４】
請求項２に記載の遊星歯車装置において、
上記ワッシャの凹部は、このワッシャの径方向に延びる複数の直線溝であることを特徴とする遊星歯車装置。
【請求項５】
請求項２に記載の遊星歯車装置において、
上記ワッシャの凹部は、このワッシャの表面に離散的に設けられた複数の有底孔であることを特徴とする遊星歯車装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちのいずれか１つに記載の遊星歯車装置において、
上記ピニオンギヤは、上記ピニオンシャフトの外周面に配置された針状ころを介して回転自在に支持されており、上記ピニオンギヤおよび上記針状ころの端面が、上記ワッシャの表面に臨んでいることを特徴とする遊星歯車装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちのいずれか１つに記載の遊星歯車装置において、
上記硬質被膜は、硬度がＨｖ１０００以上であることを特徴とする遊星歯車装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちのいずれか１つに記載の遊星歯車装置において、
上記硬質被膜は、ＤＬＣを含むことを特徴とする遊星歯車装置。
【請求項９】
請求項１乃至７のうちのいずれか１つに記載の遊星歯車装置において、
上記硬質被膜は、ＣｒＮを含むこと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、自動車や各種産業機械の動力伝達装置に用いられる遊星歯車装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車の動力伝達装置では、変速機に遊星歯車装置が用いられている。遊星歯車装置では、回転自在に支持されたキャリアにピニオンシャフトが固定され、このピニオンシャフトにピニオンギヤが回転自在に取り付けられている。従来より、ピニオンギヤとキャリアに関して、磨耗や焼き付きを防止するために種々の構成が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、一対のキャリアの間に連結されたピニオンシャフトに針状ころを介してピニオンギヤを支持し、このピニオンギヤ及び針状ころの両端面とキャリアとの間に、ワッシャを２枚ずつ介装した遊星歯車装置が記載されている。
【０００４】
特許文献２及び３には、シングルピニオンの遊星歯車組とダブルピニオンの遊星歯車組とを組み合わせたラビニョウ型遊星歯車装置が記載されている。各遊星歯車組において、ピニオンシャフトにローラベアリングを介してピニオンギヤを支持し、このピニオンギヤ及びローラベアリングの端面と、キャリアの隣接する表面との間にワッシャを介装している。
【特許文献１】特開平７−１９６６０号公報
【特許文献２】特許第３８６７６５１号
【特許文献３】特開２００４−１２４９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の遊星歯車装置は、ピニオンギヤ及び針状ころの両端面とキャリアとの間に、ワッシャを２枚ずつ介装するので、部品点数が多く、また、組み立てに手間がかかるという問題がある。
【０００６】
特許文献２及び３の遊星歯車装置は、ピニオンギヤ及びローラベアリングの端面と、キャリアの隣接する表面との間に介装するワッシャが１枚であるので、ピニオンギヤやキャリアにスラスト荷重が作用する場合、摺動接触による磨耗や焼き付きが生じやすいという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、ピニオンギヤ及びキャリアの磨耗や焼き付きを防止でき、しかも、部品点数が少なく、組み立ての手間が少ない遊星歯車装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の遊星歯車装置は、キャリアに固定されたピニオンシャフトにピニオンギヤが回転自在に支持され、上記ピニオンギヤとキャリアとの間にワッシャが介装された遊星歯車装置において、上記ワッシャは、表面に硬質被膜を有し、かつ、上記ピニオンギヤの端面とキャリアの表面との間に配置された単一のワッシャであることを特徴としている。
【０００９】
上記構成によれば、ワッシャは表面に硬質被膜を有するので、遊星歯車装置の動作の際、隣接するキャリア及びピニオンギヤに摺動接触しても、磨耗や焼き付きを防止できる。また、このワッシャは、ピニオンギヤ端面とキャリアの表面との間に１つのみ介装されるので、ワッシャを２つ介装するよりも部品点数を少なくでき、また、組み立ての手間を削減できる。
【００１０】
請求項２に記載の遊星歯車装置は、請求項１に記載の遊星歯車装置において、上記ワッシャは、表面に凹部を有する。
【００１１】
上記実施形態によれば、ワッシャの表面の凹部に潤滑油が保持されるので、ピニオンギヤとキャリアとの間に介装されるワッシャが単一であっても、効果的にピニオンギヤ及びキャリアとの間で磨耗や焼き付きを防止することができる。
【００１２】
請求項３に記載の遊星歯車装置は、請求項２に記載の遊星歯車装置において、上記ワッシャの凹部は、このワッシャの中心と同心の複数の円形溝である。
【００１３】
上記実施形態によれば、複数の円形溝を介して、ピニオンギヤの端面やキャリアの表面に、周方向に潤滑油を行き渡らせることができる。また、ワッシャのピニオンシャフト回りの回転や、キャリアの回転に伴う遠心力を受けても、周方向に延びる円形溝内に潤滑油を効果的に保持することができる。
【００１４】
請求項４に記載の遊星歯車装置は、請求項２に記載の遊星歯車装置において、上記ワッシャの凹部は、このワッシャの径方向に延びる複数の直線溝である。
【００１５】
上記実施形態によれば、複数の直線溝を介して、ピニオンシャフト側からピニオンギヤの外周側に潤滑油を供給することができる。
【００１６】
請求項５に記載の遊星歯車装置は、請求項２に記載の遊星歯車装置において、上記ワッシャの凹部は、このワッシャの表面に離散的に設けられた複数の有底孔である。
【００１７】
上記実施形態によれば、離散的に設けられた複数の有底孔内に、ワッシャの表面に万遍なく潤滑油を保持することができるので、ピニオンギヤ及びキャリアのワッシャ接触面の磨耗及び焼き付きを安定して防止できる。
【００１８】
請求項６に記載の遊星歯車装置は、請求項１乃至５のうちのいずれか１つに記載の遊星歯車装置において、上記ピニオンギヤは、上記ピニオンシャフトの外周面に配置された針状ころを介して回転自在に支持されており、上記針状ころの端面が、上記ワッシャの表面に臨んでいる。
【００１９】
上記実施形態によれば、遊星歯車装置の動作の際、針状ころの端面がワッシャに接触しても、ワッシャの硬質被膜によって、針状ころの磨耗や焼き付きを防止できる。
【００２０】
請求項７に記載の遊星歯車装置は、請求項１乃至６のうちのいずれか１つに記載の遊星歯車装置において、上記硬質被膜は、硬度がＨｖ１０００以上である。
【００２１】
上記実施形態によれば、硬質被膜の硬度（ビッカース硬さ、以下同じ。）がＨｖ１０００以上であるので、ピニオンギヤ及びキャリアとワッシャとの接触面における磨耗及び焼き付きを効果的に防止できる。
【００２２】
請求項８に記載の遊星歯車装置は、請求項１乃至７のうちのいずれか１つに記載の遊星歯車装置において、上記硬質被膜は、ＤＬＣを含む。
【００２３】
上記実施形態によれば、硬質被膜は、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）を含むことにより、Ｈｖ１０００以上の硬度が得られるうえに、摩擦係数を例えば０．１程度に低くできる。したがって、ピニオンギヤ及びキャリアとワッシャとの接触面における磨耗及び焼き付きを、きわめて効果的に防止できる。
【００２４】
請求項９に記載の遊星歯車装置は、請求項１乃至７のうちのいずれか１つに記載の遊星歯車装置において、上記硬質被膜は、ＣｒＮを含む。
【００２５】
上記実施形態によれば、硬質被膜は、ＣｒＮ（窒化クロム）を含むことにより、Ｈｖ１０００以上の硬度が得られる。したがって、ピニオンギヤ及びキャリアとワッシャとの接触面における磨耗及び焼き付きを効果的に防止できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、遊星歯車装置において、ピニオンギヤとキャリアとの間に介装されたワッシャの表面に硬質被膜を有するので、隣接するキャリア及びピニオンギヤとの接触面における磨耗や焼き付きを防止でき、また、ピニオンギヤの端面とキャリアの表面との間に単一のワッシャを配置するので、部品点数を少なくできて、組み立ての手間を削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態の遊星歯車装置の一部を模式的に示す断面図である。
【００２８】
この遊星歯車装置１は、例えば自動車の変速機に用いられるものであり、図示しないサンギヤと同軸の回転軸に、一対のキャリア１１，１１が回転自在に支持されている。このキャリア１１，１１の間に固定されたピニオンシャフト１３に、ピニオンギヤ１４が回転自在に支持されている。このピニオンギヤ１４は、キャリア１１，１１の回転軸を中心に、キャリア１１，１１に周方向に複数個設置されており、各ピニオンギヤ１４はサンギヤと噛合している。複数のピニオンギヤ１４は、図示しないアウタギヤに取り囲まれていると共に、このアウタギヤの内周面に形成された歯に噛合している。アウタギヤは、サンギヤ及びキャリア１１，１１と同軸に回転自在に支持されている。
【００２９】
ピニオンギヤ１４は、ピニオンシャフト１３の外周に、総ころ状態で配置された複数の針状ころ１５に介在されて回転自在に支持されている。針状ころ１５は、両端面が球面状に形成されている。
【００３０】
ピニオンギヤ１４の端面とキャリア１１，１１の表面との間には、単一のワッシャ１６が介装されている。このワッシャ１６は、鋼板で形成されており、表面には、硬質被膜としてのＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）被膜が形成されている。このＤＬＣ被膜は、硬度がＨｖ１０００以上であり、摩擦係数が約０．１である。なお、ワッシャ１６は合成樹脂で形成してもよい。
【００３１】
ワッシャ１６のＤＬＣ被膜は、炭素元素を主として構成された非晶質のものであり、例えば、炭素元素のみで構成されたａ−Ｃ（アモルファスカーボン）、水素を含有するａ−Ｃ：Ｈ（水素アモルファスカーボン）、及び、チタン（Ｔｉ）やモリブデン（Ｍｏ）等の金属元素を一部に含むＭｅＣ（メタルカーボン又は金属炭化物）等で形成できるが、摩擦低減効果が高まる点から、水素含有量が少ないものほど好ましい。具体的には、水素の含有量が１０．０原子％以下、より好ましくは水素の含有量が１．０原子％以下、さらには水素を含まないａ−Ｃ系（アモルファスカーボン系）材料が好ましい。また、潤滑油の馴染み性を考慮すれば、水素を含まないａ−Ｃ系材料が好ましい。ＤＬＣ被膜の膜厚は、０．１〜１μｍとするのが好ましい。ＤＬＣ被膜は、物理的蒸着法（ＰＶＤ）又は化学的蒸着法（ＣＶＤ）によって形成することができる。
【００３２】
このワッシャ１６のＤＬＣ被膜が形成された表面に、ピニオンギヤ１４の両端面と、針状ころ１５の両端面が隣接している。また、ピニオンギヤ１４及び針状ころ１５の隣接する側と反対側のワッシャ１６の表面に、キャリア１１の表面が隣接している。
【００３３】
図２（ａ）乃至（ｃ）は、上記ワッシャ１６の表面に形成される凹部の例を示す模式図である。図２（ａ）乃至（ｃ）においては、分かり易さのため、ワッシャ１６の凹部に網掛けを施している。
【００３４】
図２（ａ）は、表面に、凹部としての２つの円形溝１６１ａ，１６１ｂを同心に形成したワッシャ１６１の例を示している。円形溝１６１ａ，１６１ｂは、ワッシャ１６１の外縁及び貫通孔１６１ｃと同心の円形状を有する。ワッシャ１６１中央には、ピニオンシャフト１３に挿通される貫通孔１６１ｃが設けられている。互いに同心の円形溝１６１ａ，１６１ｂ内に潤滑油が保持されるので、ピニオンギヤ１４の端面やキャリア１１の表面に、周方向に潤滑油を行き渡らせることができる。また、ワッシャ１６１のピニオンシャフト１３回りの回転や、キャリア１１の回転に伴う遠心力を受けても、周方向に延びる円形溝１６１ａ，１６１ｂ内に潤滑油を効果的に保持することができる。
【００３５】
図２（ｂ）は、表面に、凹部としての４つの直線溝１６２ａ，１６２ａ，・・・を径方向に形成したワッシャ１６２の例を示している。直線溝１６２ａ，１６２ａ，・・・は、ワッシャ１６２の貫通孔１６２ｂの外縁から径方向外側に延びる直線形状を有する。ワッシャ１６２の中央には、ピニオンシャフト１３に挿通される貫通孔１６２ｂが設けられている。ピニオンギヤ１４及びキャリア１１の動作に伴う遠心力により、径方向に延びる直線溝１６２ａを介して、ピニオンシャフト１３側（貫通孔１６２ｂ側）からピニオンギヤ１４の外周側に潤滑油を供給することができる。
【００３６】
図２（ｃ）は、表面に、凹部としての複数の円形の有底孔１６３ａ，１６３ａ，・・・を形成したワッシャ１６３の例を示している。円形の有底孔１６３ａ，１６３ａ，・・・は、ワッシャ１６３の表面に離散的に形成されている。ワッシャ１６３の中央には、ピニオンシャフト１３が挿通される貫通孔１６３ｂが設けられている。有底孔１６３ａによってワッシャ１６３の表面に万遍なく潤滑油が保持されるので、ピニオンギヤ１４及びキャリア１１とワッシャ１６３との接触面に、磨耗及び焼き付きが生じる不都合を安定して防止できる。なお、離散的に形成する有底孔の形状は、円形状に限られない。
【００３７】
上述のようなワッシャ１６が設けられたピニオンシャフト１３、ピニオンギヤ１４及びキャリア１１の摺動部分には、潤滑油が供給される。潤滑油としては、例えばATF（オートマチックトランスミッションフルード）を用いることができる。潤滑油の供給は、ピニオンシャフト１３の内部に形成した油路を介して行うことができる。
【００３８】
本実施形態の遊星歯車装置１は、各歯車が常時噛み合っており、サンギヤ、キャリア１１，１１及びアウタギヤの３つの要素のうち、いずれかの要素に駆動力を入力し、いずれかの要素をロックすることにより、残りの要素から所定の減速比に減速された駆動力を出力する。上記３つの要素のうち、固定と入力と出力の割り当てを変更することにより、複数の減速比や回転方向を切り替えるようになっている。
【００３９】
この遊星歯車装置１の動作において、ピニオンギヤ１４の回転に伴い、ピニオンギヤ１４の端面とワッシャ１６の表面、及び、キャリア１１，１１の表面とワッシャ１６の表面が滑り接触をする。また、ピニオンギヤ１４を支持する針状ころ１５の端面と、ワッシャ１６の表面が滑り接触をする。ピニオンギヤ１４がスラスト荷重を受ける場合、ワッシャ１６に作用する面圧が増大する。ここで、ワッシャ１６の表面にはＤＬＣ被膜が形成されているので、従来のようにワッシャを２枚用いなくても、滑り接触に伴う磨耗や焼き付きを効果的に防止できる。その結果、この遊星歯車装置１は、部品点数を削減でき、また、組み立ての手間を削減できる。
【００４０】
また、針状ころ１５は、ワッシャ１６に接触する端面が球面に形成されているので、焼き付きを効果的に防止できる。針状ころ１５とワッシャ１６との間の接触面においては、針状ころ１５の端面が球面に形成されていることから面圧が大きいが、ワッシャ１６の表面はＤＬＣ被膜により高硬度であるから、磨耗を効果的に防止できる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態において、ワッシャ１６の硬質被膜としてＤＬＣ被膜を用いたが、ＣｒＮ（窒化クロム）で硬質被膜を形成してもよい。
【００４２】
また、母材と、ＤＬＣからなる最外層との間に中間層を介在させて、硬質被膜を構成してもよい。
【００４３】
また、ピニオンギヤ１４を、総ころ状態の針状ころ１５により回転自在に支持したが、他の形式の軸受装置を用いて支持してもよい。例えば、針状ころの両端面が平坦な形状でもよいし、保持器付針状ころを用いてもよい。また、ピニオンシャフト１３に内輪を固定する一方、ピニオンギヤ１４に外輪を固定し、この内輪と外輪との間に転動体を介在させて、ピニオンギヤ１４を回転自在に支持してもよい。この場合、ワッシャ１６の外輪の端面と隣接する面に硬質被膜を形成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態の遊星歯車装置を示す部分断面図である。
【図２】図２（ａ）は円形溝を有するワッシャの表面を示す図であり、図２（ｂ）は直線溝を有するワッシャの表面を示す図であり、図２（ｃ）は離散的に形成された有底孔を有するワッシャの表面を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  遊星歯車装置
１１  キャリア
１３  ピニオンシャフト
１４  ピニオンギヤ
１５  針状ころ
１６，１６１，１６２，１６３  ワッシャ
１６１ａ，１６１ｂ  ワッシャの円形溝
１６２ａ  ワッシャの直線溝
１６３ａ  ワッシャの有底孔
【図１】
2008248971.tif 000003
【図２】
2008248971.tif 000004