JP2006064117A - 自動変速機のプラネタリギア構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 摩耗を防止することが可能なプラネタリギア構造を提供する。
【解決手段】 プラネタリギア構造１は、ピニオンギア２０と、ピニオンギア２０を回転可能に保持するピニオンシャフト６０と、ピニオンシャフト６０を回転可能に保持し、かつピニオンシャフト６０の軸方向の移動を規制するプラネタリキャリア５０，５８とピニオンシャフト６０をピニオンギア２０に対して強制的に回転させる回転機構としてのオイル通路５３とを備える。
【選択図】 図２

Description

この発明は、自動変速機のプラネタリギア構造に関し、特に車両に搭載される自動変速機のプラネタリギア構造に関するものである。

従来、自動変速機の構造は、たとえば特開２００３−３４３７０８号公報（特許文献１）に開示されている。
特開２００３−３４３７０８号公報

上述の従来の技術では、プラネタリギアが一体回転する状態が継続すると、各ギアの噛み合い部分にフレッティング摩耗が生じる。こうした状態が長時間続くときには、一時的にギア段を変更することが開示されている。これにより、ギアの摩耗およびピニオンシャフトの摩耗を解消することができる。しかしながら、ギア段を変速すれば運転者に違和感を与えることが懸念される。

そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、ピニオンシャフトでの摩耗の発生を防止することが可能な自動変速機のプラネタリギア構造を提供することを目的とする。

この発明に従った自動変速機のプラネタリギア構造は、ピニオンギアと、ピニオンギアを回転可能に保持するピニオンシャフトと、ピニオンシャフトを回転可能に保持し、かつピニオンシャフトの軸方向の移動を規制するプラネタリキャリアと、ピニオンシャフトをピニオンギアに対して強制的に回転させる回転機構とを備える。

このように構成された自動変速機のプラネタリギア構造では、ピニオンシャフトをピニオンギアに対して強制的に回転させる回転機構を備えるため、ピニオンシャフトとピニオンギアとプラネタリキャリアとが同一部分で接触し続けることがない。その結果、ピニオンシャフトでの摩耗の発生を防止することができる。

より好ましくは、回転機構は、ピニオンギアを潤滑するオイルを用いてピニオンシャフトを回転させる。

この発明に従えば、摩耗が減少した自動変速機のプラネタリギア構造を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従った自動変速機のプラネタリギア構造の斜視図である。図１および図２を参照して、プラネタリギア構造１は、リングギア１０、ピニオンギア２０、サンギア３０の３種類のギアと、プラネタリキャリア５０とにより構成されており、どの要素に入力を加え、どの要素を固定するかによって、増減速や逆転機能を引出している。プラネタリキャリア５０にはピニオンシャフト６０が設けられ、ピニオンシャフト６０がピニオンギア２０を回転可能に保持している。また、シャフト４０および７０から動力の入出力が行なわれる。リングギア１０の内周面には歯が形成されており、この歯がピニオンギア２０の表面の歯と噛み合う。また、ピニオンギア２０の歯はサンギア３０の歯と噛み合っている。

ここで示した実施の形態では、ピニオンギア２０が２つの構造を示しているが、これに限定されるものではなく、ピニオンギア２０は２つ以上存在していてもよい。

次に、図１を参照して、プラネタリギア構造１の動作について説明する。

まず、減速時には、リングギア１０に動力を入力し、サンギア３０を固定する。これによりプラネタリキャリア５０から動力が出力される。プラネタリキャリア５０を１回転させるためには、リングギア１０の１回転に、（サンギア３０の歯数）／（リングギア１０の歯数）の回転を加えた分の回転をさせる必要がある。

次に、増速の場合には、プラネタリキャリア５０に動力を入力する。サンギア３０を固定する。リングギア１０から動力が出力される。この増速の場合は減速の場合と逆の動力伝達経路となる。プラネタリキャリア５０を１回転させたとき、リングギア１０は１回転とピニオンギア２０の自転分だけ増速される。

逆回転の場合には、サンギア３０に動力が入力され、プラネタリキャリア５０を固定する。なお、このときピニオンギア２０は自転可能である。リングギア１０から動力が出力される。このリングギア１０の回転は、入力に対して逆回転となり、サンギア３０の歯数対リングギア１０の歯数に応じて減速が行なわれる。

減速も増速もなされないときには、サンギア３０に動力が入力され、ピニオンギア２０は１回公転するとともに１回自転する。この動力がリングギア１０に伝えられる。

図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図２を参照して、２枚の平板状のプラネタリキャリア５０，５８が互いに距離を隔てて配置される。プラネタリキャリア５０はピニオンシャフト６０を保持している。プラネタリキャリア５０には凹部５１が設けられ、この凹部５１に固定用ピン５２が嵌め合わせられている。固定用ピン５２はプラネタリキャリア５０に対してピニオンシャフト６０が軸方向に移動することを規制する。プラネタリキャリア５０にはオイルを供給するためのオイル通路５３が設けられる。

ピニオンシャフト６０は一方向に延び、内部にはオイル通路６２が形成されている。オイル通路６２はオイル通路６５およびオイル導入路としての円周溝６１に向かい合っている。プラネタリキャリア５０のオイル通路５３からオイルが矢印１５１で示すようにオイル８０が供給される。このオイル８０は円周溝６１およびオイル通路６５を経由して矢印１６１で示すように軸方向に延びるオイル通路６２へ供給される。その後オイル通路６２内においてオイル排出路６３から矢印１６２で示す方向にオイルが供給される。これにより、ピニオンシャフト６０とピニオンギア２０との間に設けられたニードルベアリング６４を潤滑することができる。

２枚のプラネタリキャリア５０，５８間に設けられたピニオンギア２０はピニオンギアや６０に対して回転することが可能である。ピニオンシャフト６０は固定用ピン５２により規制されているため、軸方向には移動しないが、自転することは可能である。

図３は、図２中の矢印ＩＩＩで示す方向から見たプラネタリギア構造の正面図である。図３を参照して、ピニオンシャフト６０はプラネタリキャリア５０に矢印６７で示す方向に回転可能に保持されている。オイル通路５３から矢印１６１で示す方向にオイルが供給される。このときオイルはピニオンシャフト６０の中心軸からずれた位置に当る。このときのオイルがピニオンシャフト６０に与える力により、ピニオンシャフト６０は矢印６９で示す方向に自転する。つまり、この実施の形態では、オイルを供給し続ければ、そのオイルの油圧により、ピニオンシャフト６０は矢印６９で示す方向に回転し続ける。

この発明に従った自動変速機のプラネタリギア構造１は、ピニオンギア２０と、ピニオンギア２０を回転可能に保持するピニオンシャフト６０と、ピニオンシャフト６０を回転可能に保持し、かつ、ピニオンシャフト６０の軸方向の移動を規制するプラネタリキャリア５０，５８と、ピニオンシャフトをピニオンギア２０に対して強制的に回転さセル回転機構としてのオイル通路５３とを備える。オイル通路５３は、ピニオンギア２０を潤滑するオイル８０を用いてピニオンシャフト６０を回転させる。

従来の技術では、プラネタリギア構造１が減速も増速もしない場合には、ピニオンシャフト６０と、固定用ピン５２と、そのまわりに設けられたニードルベアリングが同一部位で接触し続け、偏摩耗が発生する。

これに対して、本発明では、油圧により、ピニオンシャフト６０を回転させるため、上述のような偏摩耗を防止することができる。

（実施の形態２）
図４は、この発明の実施の形態２に従ったプラネタリギア構造の断面図である。図４を参照して、この発明の実施の形態２に従ったプラネタリギア構造１では、固定用ピン５２に代えて突起５４を設けている点で、実施の形態１に従った構造と異なる。突起５４はピニオンシャフト６０と一体的に構成され、凹部５１に嵌り合うことでピニオンシャフト６０の軸方向の移動を規制する。

このように構成された、実施の形態２に従ったプラネタリギア構造でも、実施の形態１に従ったプラネタリギアと同様の効果がある。

すなわち、従来の技術では、プラネタリギアギアノピニオンシャフトはキャリアに軸方向および回転方向ともに固定されている。このようなプラネタリギアで長時間一体的な回転の状態が続くと軸受は同一部位で接触し続けるため、軸受が局所的に摩耗するという問題が発生する。

この問題を解決するために、プラネタリキャリアに対してピニオンシャフトを回転自在に固定することで、軸受部の局所的な摩耗を防止する。さらに、ピニオンシャフトを自由に回転させるために、潤滑油による回転力を付与している。

（実施の形態３）
図５は、この発明の実施の形態３に従ったプラネタリギア構造の正面図である。図５を参照して、この発明の実施の形態３に従ったプラネタリギア構造では、円周溝６１の底面に歯面６１ａが形成されている点で、実施の形態１に従ったピニオンシャフト６０と異なる。歯面６１ａが形成されているため、矢印１６１で示す方向に流れるオイルは歯面６１ａに当る。このときの衝撃力が歯面６１ａに伝えられ、歯面６１ａおよびそれを有するピニオンシャフト６０は矢印６９で示す方向により回転する。歯面６１ａは、波形状であってもよい。

この構成された、実施の形態３に従ったプラネタリギア構造１では、実施の形態１に従ったプラネタリギア構造１と同様の効果がある。

（実施の形態４）
図６は、この発明の実施の形態４に従ったプラネタリギア構造の断面図である。図７は、図６中の矢印ＶＩＩで示す方向から見たプラネタリギアギア構造の正面図である。図６および図７を参照して、この発明の実施の形態４に従ったプラネタリギア構造１では、ピニオンシャフト６０とプラネタリキャリア５０，５８との間にブッシュ９０が設けられている点で、実施の形態１に従ったプラネタリギア構造１と異なる。ブッシュ９０はピニオンシャフト６０の回転による、プラネタリキャリア５０，５８の穴の摩耗を防止するために設けられるものであり、ピニオンシャフト６０はブッシュ９０により支持される。ブッシュ９０として、鉄と銅のバイメタル（bi-metal）ブッシュを用いることが可能である。ブッシュ９０を構成する材質としては、特に制限されるものではなく、ウレタン、ゴム、樹脂などを採用することが可能である。

このように構成された、この発明の実施の形態４に従ったプラネタリギア構造でも、実施の形態１に従ったプラネタリギア構造と同様の効果がある。

（実施の形態５）
図８は、この発明の実施の形態５に従ったプラネタリギア構造の断面図である。図９は、図８中のＩＸで示す方向から見たプラネタリギア構造の正面図である。図８および図９を参照して、この発明の実施の形態５に従ったプラネタリギア構造１では、ピニオンシャフト６０を回転させるためのウエイト部材９２が設けられている点で、実施の形態１に従ったプラネタリギア構造と異なる。

ピニオンシャフト６０にマスとしてのウエイト部材９２を付加することで、アンバランス状態とする。これにより、遠心力でピニオンシャフト６０が自転する。

なお、その他の方法として、電気的に別の回転系統を設け、ピニオンシャフト６０を回転させることも可能である。

ウエイト部材９２の設置位置としては、この実施の形態で開示したものに限定されず、たとえばプラネタリキャリア５８とピニオンギア２０との間にウエイト部材を設けてもよい。

さらに、図１から７で示す油圧による回転と、図８および９で示す機械的な回転を組合せてより確実にピニオンシャフト６０を回転させてもよい。

このように構成された、実施の形態５に従ったプラネタリギア構造１では、実施の形態１に従ったプラネタリギア構造と同様の効果がある。

（実施の形態６）
図１０は、この発明の実施の形態６に従ったプラネタリギア構造の正面図である。図１０を参照して、この発明の実施の形態６に従ったプラネタリギア構造１では、ダブルピニオン式遊星歯車を用いる点で、実施の形態１から５と異なる。ダブルピニオン式では、２個ずつペアになったピニオンギアを配置したタイプのものである。具体的には、リングギア１０の内周面にロングピニオンギア２０ａおよびショートピニオンギア２０ｂが設けられ、ロングピニオンギア２０ａがリングギア１０と噛み合いショートピニオンギア２０ｂがロングピニオンギア２０ａと噛みあう。ロングピニオンギア２０ａおよびショートピニオンギア２０ｂはいずれもプラネタリキャリア５０に支持されている。

さらに内側には、フォワードサンギア３０ａとリバースサンギア３０ｂが設けられ、フォワードサンギア３０ａはショートピニオンギア２０ｂと噛み合い、リバースサンギア３０ｂはロングピニオンギア２０ａと噛み合っている。

ロングピニオンギア２０ａおよびショートピニオンギア２０ｂはそれぞれピニオンシャフト６０によりプラネタリキャリア５０に保持されており、このピニオンシャフト６０を回転させる構造として、実施の形態１から５で示した構造で用いられる。

このように構成された実施の形態６に従ったプラネタリギア構造１でも、実施の形態１から５で示したプラネタリギア構造と同様の効果がある。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、たとえば車両に搭載される自動変速機の分野で用いることができる。

この発明の実施の形態１に従った自動変速機のプラネタリギア構造の斜視図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 図２中のＩＩＩで示す方向から見たプラネタリギア構造の正面図である。 この発明の実施の形態２に従ったプラネタリギア構造の断面図である。 この発明の実施の形態３に従ったプラネタリギア構造の正面図である。 この発明の実施の形態４に従ったプラネタリギア構造の断面図である。 図６中の矢印ＶＩＩで示す方向から見たプラネタリギア構造の正面図である。 この発明の実施の形態５に従ったプラネタリギア構造の断面図である。 図８中の矢印ＩＸで示す方向から見たプラネタリギアギア構造の正面図である。 この発明の実施の形態６に従ったプラネタリギア構造の正面図である。

符号の説明

１ プラネタリギア構造、１０ リングギア、２０ ピニオンギア、３０ サンギア、４０ シャフト、５０ プラネタリキャリア、５１ 凹部、５２ 固定用ピン、５３ オイル通路、５４ 突起、５８ プラネタリキャリア、６０ ピニオンシャフト、６１ 円周溝、６２ オイル通路、６３ オイル排出路、６４ ニードルベアリング、６５ オイル通路、８０ オイル。

Claims (2)

1. 自動変速機のプラネタリギア構造であって、
   ピニオンギアと、
   前記ピニオンギアを回転可能に保持するピニオンシャフトと、
   前記ピニオンシャフトを回転可能に保持し、かつ前記ピニオンシャフトの軸方向の移動を規制するプラネタリキャリアと、
   前記ピニオンシャフトを前記ピニオンギアに対して強制的に回転させる回転機構とを備えた、自動変速機のプラネタリギア構造。
2. 前記回転機構は、前記ピニオンギアを潤滑するオイルを用いて前記ピニオンシャフトを回転させる、請求項１に記載の自動変速機のプラネタリギア構造。

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