(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の回転軸と結合する遊星キャリアのキャリアプレートに、針状ころ軸受を介して遊星ピニオンを回転自在に支持するピニオンシャフトの端部を固定し、前記遊星ピニオン及び針状ころ軸受のスラストを受けるスラストワッシャを、前記遊星ピニオンの軸線方向端面と前記キャリアプレートとの間に介在させ、この遊星ピニオンを他方の回転軸と結合するサンギアと遊星歯車減速機のハウジングに固定されたリングギアとの間に噛合させた遊星歯車減速機において、
前記針状ころ軸受の端部が位置する前記ピニオンシャフトの端部領域に、このピニオンシャフトの端部領域が互いに非対称な形状となるようにその断面を曲線に形成したクラウニングを施し、このうち、前記ピニオンシャフトの回転軸取り付け側端部領域をその端部に向かって窄めたことを特徴とする遊星歯車減速機の軸受装置。
【請求項２】
請求項１において、前記端部領域の一方に施したクラウニングは、遊星ピニオンを針状ころ軸受を介してピニオンシャフトに支持した状態で、遊星キャリアに変形が生じたときの当該ピニオンシャフトの最大倒れにより、前記遊星ピニオンの内径と針状ころ軸受との間に生じる、すきま分で設定したことを特徴とする遊星歯車減速機の軸受装置。
【請求項３】
請求項１または２において、クラウニングを施した前記端部領域の表面に窪みを設けたことを特徴とする遊星歯車減速機の軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、遊星ピニオンと、回転軸と結合する遊星キャリアのキャリアプレートに端部を固定されたピニオンシャフトとの間の軸受として、針状ころ軸受を備えた遊星歯車減速機の軸受装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
遊星歯車減速機は、自動変速機の変速装置などに用いられ、同一軸線上の入力軸及び出力軸間に、サンギアと、複数の遊星ピニオンを回転自在に支持する遊星キャリア及び、リングギアを配置した構成で、例えば、前記サンギア、前記遊星ピニオン及び、前記リングギアのうちのいずれか一つを固定し、変速比を変更することによって減速出力を取り出すものである。
【０００３】
添付した図１は、遊星歯車減速機の軸受装置における構成要素を示したもので、針状ころ軸受１を介して、遊星ピニオン２をピニオンシャフト３で回転自在に支持している。この図に示した寸法Ｈは、遊星ピニオン２を、針状ころ軸受１を介してピニオンシャフト３に支持するときの嵌め合いや稼動中の熱膨張を考慮して設定したすきまである。
【０００４】
こうした構成要素よりなる、従来の遊星歯車減速機の軸受装置としては、図２に示す、光洋精工発行「針状ころ軸受」（第１１４頁）に記載された針状ころ軸受１を利用したものがあり、この針状ころ軸受１には、稼動中に応力集中が発生しやすい箇所、つまり、針状ころ軸受１の端部領域にクラウニングが施され、針状ころ軸受１の端縁での片当たりによって発生する応力集中を緩和し、磨耗や焼付きを防止する構成となっている。
【０００５】
また、こうした従来の遊星歯車減速機の軸受装置では、同図に示すように、針状ころ軸受１の端縁での片当たりによる応力集中に対して、接触部での圧力分布Ｐを一様にする目的で、針状ころ軸受１の両端が対称な曲線形状となるよう、クラウニングを施している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、針状ころ軸受の両端に対称な形状となるクラウニングを施してあっても、例えば、ピニオンシャフトを固定する遊星キャリアに、高負荷または入出力側の回転差によって大きな捩じれが生じた場合、遊星キャリアが変形するに伴ってピニオンシャフトも変形するため、針状ころ軸受が介在するピニオンシャフトの外周面と遊星ピニオンの内周面とが互いに傾いて、応力集中の緩和に充分でないという問題点があった。
【０００７】
本発明は、こうした事実に鑑みなされたもので、針状ころ軸受の端部が位置するピニオンシャフトの端部領域それぞれに、負荷または変形の方向から定まる片当たりに応じたクラウニングを非対称に施すことにより、遊星キャリアの変形に伴うピニオンシャフトの倒れによって、針状ころ軸受が介在するピニオンシャフトの外周面と遊星ピニオンの内周面とが互いに傾くような状態であっても、上記問題を解決することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的から、本発明である、請求項１に係る、遊星歯車減速機の軸受装置は、一方の回転軸と結合する遊星キャリアのキャリアプレートに、針状ころ軸受を介して遊星ピニオンを回転自在に支持するピニオンシャフトの端部を固定し、前記遊星ピニオン及び針状ころ軸受のスラストを受けるスラストワッシャを、前記遊星ピニオンの軸線方向端面と前記キャリアプレートとの間に介在させ、この遊星ピニオンを他方の回転軸と結合するサンギアと遊星歯車減速機のハウジングに固定されたリングギアとの間に噛合させた遊星歯車減速機において、前記針状ころ軸受の端部が位置する前記ピニオンシャフトの端部領域に、このピニオンシャフトの端部領域が互いに非対称な形状となるようにその断面を曲線に形成したクラウニングを施し、このうち、前記ピニオンシャフトの回転軸取り付け側端部領域をその端部に向かって窄めたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明である、請求項２に係る、遊星歯車減速機の軸受装置は、前記端部領域の一方に施したクラウニングは、遊星ピニオンを針状ころ軸受を介してピニオンシャフトに支持した状態で、遊星キャリアに変形が生じたときの当該ピニオンシャフトの最大倒れにより、前記遊星ピニオンの内径と針状ころ軸受との間に生じる、すきま分で設定したことを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、請求項３に係る、遊星歯車減速機の軸受装置は、クラウニングを施した前記端部領域の表面に窪みを設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】
こうした構成から、本発明である、請求項１に係る、遊星歯車減速機の軸受装置は、一方の回転軸と結合する遊星キャリアのキャリアプレートに端部を固定され、針状ころ軸受を介して遊星ピニオンを回転自在に支持するピニオンシャフトの、前記針状ころ軸受の端部が位置する端部領域に、この端部領域の形状が互いに非対称となるようにその断面を曲線に形成したクラウニングを施し、このうち、前記ピニオンシャフトの回転軸取り付け側端部領域をその端部に向かって窄め、前記遊星ピニオン及び針状ころ軸受のスラストを受けるスラストワッシャを、前記遊星ピニオンの軸方向端面と前記キャリアプレートとの間に介在させて、遊星キャリアの変形に伴うピニオンシャフトの倒れによって発生する片当たりを軽減する。
【００１２】
また、本発明である、請求項２に係る、遊星歯車減速機の軸受装置は、前記端部領域の一方に施したクラウニングは、遊星ピニオンを針状ころ軸受を介してピニオンシャフトに支持した状態で、遊星キャリアに変形が生じたときの当該ピニオンシャフトの最大倒れにより、前記遊星ピニオンの内径と針状ころ軸受との間に生じる、すきま分で設定する。
【００１３】
さらに、請求項３に係る、遊星歯車減速機の軸受装置は、クラウニングを施した前記端部領域の表面に窪みを設ける。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を、添付した図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
まず、本発明の実施例を説明する際し、遊星歯車減速機の構成及び作用を、一例を示して説明しておく。
【００１６】
図３は、一例の遊星歯車減速機Ｆを示すスケルトン図で、基本的な構成として、入力軸Ｓ1 に結合しているサンギアＳg と、遊星歯車減速機のハウジングに固定されたリングギアＲg と、ピニオンシャフト３で回転自在に支持される複数の遊星ピニオン２及び、出力軸Ｓ2 と結合しピニオンシャフト３を固定支持する遊星キャリア４とで構成される。また、歯車の個数や設置方法などの選択で、様々な遊星歯車減速機に構成することができる。
【００１７】
次に、遊星歯車減速機Ｆの作用を説明する。
遊星歯車減速機Ｆは、サンギアＳg の入力回転によって、サンギアＳg と噛合する遊星ピニオン２が、同様に噛合するリングギアＲg を反力要素として遊星キャリア４を伴って、ピニオンシャフト３の回りを回転することで、減速比及びトルク比の大きな出力回転を出力軸Ｓ2 に取り出すことができる。
【００１８】
こうした構成及び作用を基本とする遊星歯車減速機を前提にして、本発明である遊星歯車減速機の軸受装置を詳細に説明していく。
【００１９】
図４は、参考技術である遊星歯車減速機の軸受装置を、遊星歯車減速機Ｆが有する遊星ピニオン２の半径断面で示しており、針状ころ軸受１は、減速機の小型化を図るために外レース及び内レースを持たない構成をしており、端部領域Ａ及びＢには、針状ころ軸受１の両端が非対称になるようにクラウニングを施してある。
【００２０】
針状ころ軸受１を介して遊星ピニオン２を回転自在に支持するピニオンシャフト３の両端は、遊星キャリア４を構成するキャリアプレート４ａ，４ｂで支持固定し、遊星ピニオン２の軸線方向端面とキャリアプレート４ａ（４ｂ）との間にスラストワッシャ５ａ（５ｂ）を介在することで、針状ころ軸受１及び遊星ピニオン２のスラスト方向に発生する力を受けている。
【００２１】
図５及び図６は、図４の針状ころ軸受１の端部領域Ａ，Ｂのそれぞれに施したクラウニングの表面形状をピニオンシャフト３の半径断面で示したもので、図５に示すように、端部領域Ａにおいて、軸線方向は寸法Ｘのうち端縁からの寸法Ｘ0 までの寸法Ｘ−Ｘ0 の領域、断面方向は針状ころ軸受１の表面部から寸法Ｙの領域で、第一の曲線（本例では曲率半径ΔＲ）で設定された従来のクラウニングが施されているのに対して、図６に示すように、端部領域Ｂにおいて、軸線方向は寸法Ｘより大きな寸法Ｘ＋ΔＸの領域、断面方向は寸法Ｙより大きな寸法Ｙ＋ΔＹの領域で、第二の曲線（本例では曲率半径ΔＲより大きな曲率半径Ｒ）で設定されたクラウニングを施している。
【００２２】
このとき、図６で示した断面方向の寸法Ｙ＋ΔＹは、遊星キャリア４の変形に伴うピニオンシャフト３の最大倒れ量、つまり、図１で示した、遊星ピニオン２を針状ころ軸受１を介してピニオンシャフト３に支持した状態で生じる、すきまＨとなるようクラウニングを設定すると、遊星ピニオン２の内周部を貫通しているピニオンシャフト３が、該内周部の端縁を支点に倒れたときの片当たりにも対応することができる。
【００２３】
次に作用を説明する。
【００２４】
図７は、遊星歯車減速機Ｆに高い負荷がかかり、遊星キャリア４が変形した状態を示したもので、キャリアプレート４ａ，４ｂに発生した変位量の違いにより、ピニオンシャフト３が傾いている。これにより、針状ころ軸受１とピニオンシャフト３との圧力分布が一様でなくなり、接触部に応力集中が生じる。
【００２５】
図８は、図４に示す参考技術において、ピニオンシャフト３が傾いた状態を示すもので、高負荷時に、従来の針状ころ軸受ではピニオンシャフト３の傾きによって片当たりを発生し、針状ころ軸受とピニオンシャフトとの圧力分布が一様で無くなって応力集中が生じるのに対して、この参考技術では、同図に示すように、針状ころ軸受１とピニオンシャフト３との接触部を確保できると共に、曲面形状から、片当たりによる応力集中を低減して、針状ころ軸受１及びピニオンシャフト３の磨耗や焼付きを防止することができる。
【００２６】
次に、別に添付した図９に、本発明である遊星歯車減速機の軸受装置の一実施例を示し、上述した参考技術と同等なものには同一符号を用いることにする。
【００２７】
この図面は、遊星歯車減速機Ｆが有する遊星ピニオン２の半径断面で示しており、針状ころ軸受１を介して遊星ピニオン２を回転自在に支持するピニオンシャフト３の、針状ころ軸受１の端部が位置する端部領域それぞれには、上述した参考技術と同様、ピニオンシャフト３の端部領域が互いに非対称になるようにクラウニングを施してある。
【００２８】
この実施例では、ピニオンシャフト３の外周面と遊星ピニオン２の内周面とが互いに傾いた状態に対して、ピニオンシャフト３の端部領域それぞれに、非対称な形状となるクラウニングを施すことで、上述した参考技術と同様な作用効果を得ることができる。
【００２９】
ここでも、ピニオンシャフト３の端部領域の一方に施すクラウニングは、遊星キャリア４の変形に伴うピニオンシャフト３の最大倒れ量、つまり、遊星ピニオン２を針状ころ軸受１を介してピニオンシャフト３に支持した状態で生じる、すきまＨとして設定することが好ましい。
【００３０】
また、本実施例において、クラウニングの表面に、微小で、且つ、滑らかな連続曲線で構成される窪みまたは溝を形成し、その窪みに潤滑油を溜めて、軸受部分に潤滑油を満遍なく行き渡らせるようにすれば、片当たり等による焼付きを一層低減することができる。
【００３１】
【発明の効果】
上述したように、本発明である、請求項１に係る、遊星歯車減速機の軸受装置は、回転軸と結合する遊星キャリアのキャリアプレートに端部を固定され、針状ころ軸受を介して遊星ピニオンを回転自在に支持するピニオンシャフトの、前記針状ころ軸受の端部が位置する端部領域に、このピニオンシャフトの端部領域の形状が互いに非対称となるようにその断面を曲線に形成したクラウニングを施し、このうち、前記ピニオンシャフトの回転軸取り付け側端部領域をその端部に向かって窄め、前記遊星ピニオンの軸方向端面と前記キャリアプレートとの間にスラストワッシャを介在させたことから、遊星キャリアの変形に伴うピニオンシャフトの倒れによって、針状ころ軸受が介在するピニオンシャフトの外周面と遊星ピニオンの内周面とが互いに傾くような高負荷時においても、針状ころ軸受とピニオンシャフトの接触部を確保することができると共に、曲面形状から、片当たりによる応力集中を緩和することで、針状ころ軸受とピニオンシャフトの磨耗や焼付きを低減することが出来る。
【００３２】
また、本発明である、請求項２に係る、遊星歯車減速機の軸受装置は、前記端部領域の一方に施したクラウニングは、遊星ピニオンを針状ころ軸受を介してピニオンシャフトに支持した状態で、遊星キャリアに変形が生じたときの当該ピニオンシャフトの最大倒れにより、前記遊星ピニオンの内径と針状ころ軸受との間に生じる、すきま分で設定することから、遊星ピニオンの内周部端縁を支点にしたピニオンシャフトの倒れの範囲にまで対応して、針状ころ軸受とピニオンシャフトの磨耗や焼付きを低減することが出来る。
【００３３】
さらに、請求項３に係る、遊星歯車減速機の軸受装置は、クラウニングを施した前記端部領域の表面に窪みを設けることから、軸受部分に潤滑油を満遍なく行き渡らせることができ、片当たり等による針状ころ軸受とピニオンシャフトの磨耗や焼付きを低減するのに一層の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  遊星歯車減速機の軸受装置における構成要素を示した構成図である。
【図２】  従来の遊星歯車減速機の軸受を示した部分図である。
【図３】  遊星歯車減速機の一例を示すスケルトン図である。
【図４】  参考技術である遊星歯車減速機の軸受装置の一例を、遊星ピニオンの半径断面で示す構成図である。
【図５】  同例における、針状ころ軸受の端部領域の一方に施したクラウニングの表面形状を示す断面図である。
【図６】  同例における、針状ころ軸受の端部領域の他方に施したクラウニングの表面形状を示す断面図である。
【図７】  同例において、遊星歯車減速機に高い負荷がかかった場合の遊星キャリアの変形状態を示した図である。
【図８】  同例において、遊星キャリアの変形に伴い、ピニオンシャフトが傾いた状態での作用を説明する図である。
【図９】  本発明である遊星歯車減速機の軸受装置の一実施例を、遊星ピニオンの半径断面で示す構成図である。
【符号の説明】
１  針状ころ軸受
２  遊星ピニオン
３  ピニオンシャフト
４  遊星キャリア
４ａ，ｂ  キャリアプレート
５ａ，ｂ  スラストワッシャ
Ａ，Ｂ  針状ころ軸受１の端部領域
Ｈ  すきま
Ｓ1   入力軸
Ｓ2   出力軸
Ｒg   リングギア
Ｓg   サンギア
【図１】
0003790281.tif 000002
【図２】
0003790281.tif 000003
【図３】
0003790281.tif 000004
【図４】
0003790281.tif 000005
【図５】
0003790281.tif 000006
【図６】
0003790281.tif 000007
【図７】
0003790281.tif 000008
【図８】
0003790281.tif 000009
【図９】
0003790281.tif 000010