JP2013040665A - 遊星歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の自動変速機や、車両用減速差動装置に用いられる遊星歯車装置のピニオンギヤ軸受の潤滑を、油圧ポンプを使用することなく良好にして、当該軸受の寿命を延長させ、しかも当該軸受とピニオンギヤとの間のクリープ発生の懸念を解消することである。
【解決手段】遊星歯車装置において、キャリヤ３２に取り付けられるピニオンシャフト３１の周囲に、深溝玉軸受３３を配置して、深溝玉軸受３３によってピニオンギヤ２９を回転自在に支持し、深溝玉軸受３３とピニオンギヤ２９と間の位置ズレ防止手段を設けた構成とした。
【選択図】図３

Description

この発明は、車両等に搭載されている自動変速機の遊星歯車装置や、モータを駆動源とした電気自動車の車両用減速差動装置に用いられる遊星歯車装置に関するものである。

前記装置の遊星歯車装置におけるプラネタリー軸受には、従来、図１８に示すような針状ころ軸受が使用されている（特許文献１、特許文献２）。

この種の針状ころ軸受は、ころ１と、保持器２とからなり、キャリヤ３に取り付けられるピニオンシャフト４の周囲に配置され、ピニオンギヤ５を回転自在に支持している。

ピニオンシャフト４内には、図１８の右端面から軸線に沿って延在する袋孔６と、袋孔６の途中から半径方向に延在し、ピニオンシャフト４の周面においてころに対向するように開口する径孔７とが形成され、ピニオンシャフト４の外部から袋孔６及び径孔７を介して潤滑油がころ１に対して供給されるようになっている。

また、キャリヤ３とピニオンギヤ５との間には、ワッシャ８が配置されている。

特開２００７−２９２１５２号公報 特開２００９−２１６１１２号公報

ところで、プラネタリー軸受を構成する針状ころ軸受への潤滑油の供給は、上記のように、ピニオンシャフトの中空の袋孔から径孔を介して行っているため、どうしても潤滑不良を招く懸念がある。

また、ピニオンギヤがはすば歯車の場合、軸受にはモーメント荷重が作用し、接触面圧の勾配が大きくなると、局所的に面圧が過大になり、短寿命になってしまう場合が生じる。

特に、遊星機構１段で減速比を大きくとろうとすると、ピニオンギヤは、幅寸法に対して径寸法が大きくなり、針状ころ軸受にかかるモーメント荷重が大きくなり、ころのエッジ応力が局所的に過大面圧となり易い。

特許文献１に開示されたものでは、ころを２列にしているが、局所的な過大面圧の発生は避けられない。

また、特許文献２のものでは、ワッシャの摺動面圧を減少させているが、摺動による損失をなくすことはできず、また、軸受部分に潤滑油が供給され難い。

このような潤滑不良の問題は、油圧ポンプを用いれば各部に潤滑油を良好に供給できるので一応解決することができる。しかし、油圧ポンプを設けると、その分だけ装置が大型化して重量が増し、また、油圧ポンプを動かすための消費電力が必要となるので、特に、１充電当たりの走行距離を少しでも延ばしたい電気自動車にとっては好ましくない。

そこで、この発明は、車両の自動変速機や、車両用減速差動装置に用いられる遊星歯車装置のプラネタリー軸受部分の潤滑を、油圧ポンプを使用することなく良好にして、プラネタリー軸受部分の寿命を延長させ、しかもピニオン部分の摩擦損失を小さくすることを課題とするものである。

前記の課題を解決するために、この発明は、キャリヤに取り付けられるピニオンシャフトの周囲に、玉軸受を配置して、玉軸受によってピニオンギヤを回転自在に支持し、玉軸受とピニオンギヤと間に相互の位置ズレ防止手段を設けたものである。

上記玉軸受の内輪とキャリヤとの間には、間座を配置することができる。

上記間座の外径寸法は、上記玉軸受の内輪の外径寸法よりも小さくすることが好ましい。

なお、内輪をピニオンシャフトに圧入することにより固定し、内輪との間に一定のスキマをおいてキャリヤを取り付ければ、間座を設けたり、内輪の幅を広げたりしなくてもピニオンギヤ端面をキャリヤに接触しないようにすることは一応可能である。しかし、組み付け時及び使用時においてスキマ管理が必要となる不便がある。これに対し、間座を設けたり、内輪の幅を広げたりする手段によればそのような不便が解消される。

上記ピニオンギヤは、はすば歯車を使用することができ、平歯車であってもよい。

上記位置ズレ防止手段としては、第一に玉軸受とピニオンギヤの回転方向への位置ズレを防止する回り止め手段、第二に玉軸受とピニオンギヤの軸方向への位置ズレを防止する抜け止め手段、第三に玉軸受とピニオンギヤの回転方向と軸方向の両方への位置ズレを防止する抜け止め手段と回り止め手段を兼用した手段がある。

この発明の遊星歯車装置は、車両用自動変速機、電気自動車用減速差動装置に好適に使用することができる。

この発明の遊星歯車装置の潤滑機構としては、油浴潤滑を使用することができる。

以上のように、この発明によれば、遊星歯車装置のプラネタリー軸受として玉軸受を使用することにより、モーメント荷重が負荷されてもニードル軸受のようにエッジ応力が発生することはない。

また、潤滑油が玉軸受の幅面から供給できるため、ニードル軸受のようにピニオンシャフトから供給する必要はない。また、ピニオンシャフトからニードル軸受へと繋がる潤滑用の穴を設ける必要がないので安価に製造できる。

玉軸受の内輪幅面に間座を配置することにより、ピニオンギヤがモーメント荷重で倒れたり、軸方向に移動してもピニオンギヤはキャリヤに接触せず、すべり接触によるトルク損失がない。また、玉軸受の内輪は自転しないため、幅面に配置される間座も自転する必要がなく、キャリヤと接触しているものの、滑り接触によるトルク損失がない。

間座の外径寸法を、玉軸受の内輪外径よりも小さくすることにより、潤滑油が玉軸受の幅面から供給されようとする場合に、スムーズに潤滑油が転動体である玉へ供給される。

間座を設ける代わりに、玉軸受の内輪の幅をピニオンギヤよりも大きくすることにより、ピニオンギヤがモーメント荷重で倒れたり、軸方向に移動してもピニオンギヤはキャリヤに接触せず、すべり接触によるトルク損失がない。

玉軸受をピニオンギヤの内径面に単に圧入するだけではクリープによって回転方向及び軸方向への位置ズレが発生する懸念があるが、玉軸受とピニオンギヤとの間に位置ズレ防止手段を設けることにより、これらの位置ズレの発生を確実に防止することができる。

特に、位置ズレ防止手段として、玉軸受の外輪とピニオンギヤとを一つの環状部品に設けた構成を採った場合は、部品や組立工数の増加を来さない利点がある。

図１は、遊星歯車装置の第１の実施形態の一部断面図である。 図２は、同じく第２の実施形態の一部断面図である。 図３は、同じく第３の実施形態の例１の一部断面図である。 図４は、第３の実施形態の例２の一部断面図である。 図５は、同じく例３の一部断面図である。 図６は、同じく例４の一部断面図である。 図７は、遊星歯車装置を使用した電気自動車用減速差動装置の実施形態の断面図である。 図８（ａ）は、図７の一部拡大断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）の一部拡大断面図である。 図９は、図７のＸ１−Ｘ１線の断面図である。 図１０（ａ）は、減速機のサンギヤの正面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＸ２−Ｘ２線の断面図である。 図１１（ａ）は、減速機のキャリヤの正面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＸ３−Ｘ３線の断面図である。 図１２は、図７のＸ４−Ｘ４線の断面図である。 図１３（ａ）は、差動装置のサンギヤの正面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＸ５−Ｘ５線の断面図である。 図１４（ａ）は、差動装置のキャリヤの正面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＸ６−Ｘ６線の断面図である。 図１５（ａ）は、差動装置のキャリヤ補助部材の正面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＸ７−Ｘ７線の断面図である。 図１６は、遊星歯車装置を使用した電気自動車用減速差動装置の実施形態の要部の分解断面図である。 図１７は、ギヤの一部を示す拡大斜視図である。 図１８は、従来の遊星歯車装置の断面図である。

以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、この発明に係る遊星歯車装置の第１の実施形態におけるピニオンシャフト周辺を示す断面図である。

図１の遊星歯車装置は、キャリヤ３２に一端部が取り付けられたピニオンシャフト３１の周囲に深溝玉軸受３３を介して、はすば歯車等によって構成されるピニオンギヤ２９を回転自在に支持している。深溝玉軸受３３に限らず、アンギュラ玉軸受や４点接触玉軸受等の玉軸受、すなわち転動体が玉である軸受を用いることができる。

キャリヤ３２とピニオンシャフト３１を固定するために、キャリヤ３２の外径面から径方向にねじ込んだビス４４をピニオンシャフト３１に押し当てている。

この他の固定手段として、ピンをピニオンシャフトに押し当てそのピンの頭を止めネジによって固定する方法、ピンをピニオンシャフトに径方向に挿入し、そのピンの頭を止めネジによって固定する方法、ピニオンシャフト３１の端面をかしめて固定する方法、ピニオンシャフト３１をキャリヤ３２に圧入する方法等がある。

なお、ピニオンシャフト３１の他端部は、減速出力を後段の装置（後述の差動装置１３）に伝達する部材（後述のリングギヤ４９の円板部４９ａ）に一体化される。

深溝玉軸受３３は、内輪３３ａと、外輪３３ｂと、内輪３３ａと外輪３３ｂの間に介装される玉３３ｃとからなる。

内輪３３ａとキャリヤ３２との間には、間座２０が配置され、ピニオンギヤ２９の幅面とキャリヤ３２とが接触しないようにし、ピニオンギヤ２９の幅面とキャリヤ３２との滑り接触による損失をなくしている。内輪３３ａとリングギヤ４９の円板部４９ａとの間にも同様の間座２０が配置される。間座２０の外径寸法は、内輪３３ａの外径寸法よりも小さく設定される。

図１に示したように、キャリヤ３２の回転中心を基準とした外径Ｒは、望ましくはピニオンギヤ２９の公転時における内輪３３ａの外径の軌跡の最大径Ｒ１と同等かそれより小さく設定される。前記の最大径Ｒ１より大きい場合でも、玉３３ｃのＰＣＤの軌跡の最大径Ｒ２を越えない大きさに設定される。

前記のように、間座２０が内輪３３ａの外径寸法より小さく、またキャリヤ３２の外径Ｒが最大径Ｒ１と同等又はそれより小さく設定されることにより、油浴潤滑による潤滑油（図１の白抜き矢印ａ参照）が軸受の幅面から供給された場合の障害となることが避けられる。また、外径Ｒが最大径Ｒ１より大きい場合でも、玉３３ｃのＰＣＤの軌跡の最大径Ｒ２を越えない大きさに設定することが望ましい。

前記の構成によって、従来の針状ころ軸受を使用した遊星歯車装置のように、ピニオンシャフト３１に、ニードル軸受へと繋がる潤滑用の穴を設ける必要がなく、潤滑機構として、油浴潤滑を使用することができる。

この第１の実施形態、次に述べる第２の実施形態及び第３の実施形態における遊星歯車装置の一例として、後述の電気自動車用減速差動装置（図７から図１８参照）における遊星歯車減速機１２を挙げることができる。

図２は、この発明の第２の実施形態である。この第２の実施形態では、内輪３３ａの幅をピニオンギヤ２９の幅よりも大きくして、ピニオンギヤ２９が傾いてもキャリヤ３２に接触しないようにしている。また、第１の実施形態において使用された間座２０は不要となるので、これを省略している。

図３から図６は、この発明の第３の実施形態の例１から例４を示している。これらはいずれも、前述の図１（第１の実施形態）の構成に加えて、深溝玉軸受３３の外輪３３ｂとピニオンギヤ２９の間の位置ズレ防止手段８８を追加したものである。同様の位置ズレ防止手段を図２（第２の実施形態）に追加することもできる。

前記第１及び第２実施形態の場合は、深溝玉軸受３３の外輪３３ｂはピニオンギヤ２９の内径面に圧入されており、これによって、外輪３３ｂとピニオンギヤ２９は一体に回転するようになっていた。

しかし、両者の間の締め代が不足する場合は、ピニオンギヤ２９が負荷を受けて回転したときに外輪３３ｂとの間に生じるクリープ等によって回転方向や軸方向への位置ズレを生じるおそれがある。第３の実施形態は、このような位置ズレを防止するために、外輪３３ｂとピニオンギヤ２９の間に位置ズレ防止手段８８を備えている。

図３（第３の実施形態の例１）の位置ズレ防止手段８８は、深溝玉軸受３３とピニオンギヤ２９の回転方向の位置ズレを防止するための回り止め手段と、軸方向の位置ズレを防止する抜け止め手段により構成される。抜け止め手段は省略される場合がある。

上記の回り止め手段の構成は、外輪３３ｂの外径面にピン８９を立てる一方、ピニオンギヤ２９の端面に係合凹部９０を設け、ピニオンギヤ２９を軸方向に嵌入し係合凹部９０をピン８９に係合させる構成である。

抜け止め手段の構成は、外輪３３ｂの外径面に設けた周溝９１に弾性あるスプリットリングによって形成された止め輪９２を嵌める一方、ピニオンギヤ２９の内周面に係合溝９３を設けた構成である。止め輪９２を縮径させつつピニオンギヤ２９を外輪３３ｂの外径面に軸方向から嵌合させ、さらに進めて係合凹部９０をピン８９に係合させると、止め輪９２の復元作用によりその一部が係合溝９３に係合される。

図４（同例２）の位置ズレ防止手段８８は、ピニオンギヤ２９を径方向に貫通し外輪３３ｂに達するピン穴９４を設け、その外輪３３ｂのピン穴９４の部分にピン９５を圧入している。ピン９５の先端はピニオンギヤ２９のピン穴９４の部分に残置される。この場合は、回り止め機能と抜け止め機能が同時に果たされる。

図５（同例３）の位置ズレ防止手段８８は、図４の場合において、ピニオンギヤ２９の端面からピン９５の直上に達する止めネジ９６を軸方向にねじ込むことにより、ピン９５の抜け止めを図っている。ピン９５の抜け出しが防止されるので、ピン９５による一層確実な回り止めが図られる。この場合も、回り止め機能と抜け止め機能が同時に果たされる。この場合はピン９５を圧入しなくても良い。

図６（同例４）の位置ズレ防止手段８８は、図３から図５の場合がいずれもピン８９等の部品が必要となり、またこれらを組み込むための組立工数が増加することを考慮して、この場合は、外輪３３ｂとピニオンギヤ２９とを一つの環状部品９７により構成している。その環状部品９７の内径面に転走溝９８を設けることによって内径部分を外輪３３ｂとし、外径面に歯形９９を設けることによって外径部分をピニオンギヤ２９としたものである。外輪３３ｂとピニオンギヤ２９の嵌合部分が存在しないので、クリープは発生することがない。この場合も、回り止め機能と抜け止め機能が同時に果たされる。

上記図４（第３の実施形態の例２）から図６（同例４）の位置ズレ防止手段８８は、いずれも回り止め機能と抜け止め機能が発揮されるので、それぞれが回り止め手段であり、また抜け止め手段であるともいうことができる。また、両方の機能を同時に発揮するので、回り止め手段が抜け止め手段を兼ねた構成（逆に、抜け止め手段が回り止め手段を兼ねた構成）であるということもできる。

この発明の遊星歯車装置は、車両用自動変速機、車両用減速差動装置に好適に使用することができる。

以下、この発明の遊星歯車装置を使用した電気自動車用減速差動装置について説明する。

電気自動車用減速差動装置は、図７に示したように、電動モータ１１、その電動モータ１１と同軸状態に軸方向に配置された遊星歯車減速機１２、その減速機１２と同軸状態に軸方向に配置された遊星歯車差動装置１３及び前記減速機１２と差動装置１３に共通の油浴潤滑手段１４とによって構成される。

これらの装置を収納したケーシング１５は、電動モータ１１を収納したモータケーシング１５ａと、減速機１２及び差動装置１３を収納した減速差動ケーシング１５ｂ並びにケーシング蓋１５ｃを組み合わせたものである。モータケーシング１５ａの一端部が開放され、その開放端が減速差動ケーシング１５ｂによって閉塞されている。減速差動ケーシング１５ｂも一端が開放され、その開放端がケーシング蓋１５ｃによって閉塞されている。

電動モータ１１は前記モータケーシング１５ａの内周面に固定されたステータ１６と、その内径側においてモータ出力シャフト１７にコア１８と一体に取り付けられたロータ１９によって構成される。

前記モータ出力シャフト１７は中空であり、その外端部（図７の左端部）はモータケーシング１５ａとの間に介在された出力シャフト支持軸受２１によって支持され、内端部（同右端部）は減速機１２のセンターに挿入される。前記出力シャフト支持軸受２１はシール付き玉軸受によって構成される。前記モータ出力シャフト１７のうち減速機１２に挿入された部分は、減速機入力シャフト２２となっている。

前記減速機入力シャフト２２の部分が減速差動ケーシング１５ｂとの間に介在された入力シャフト支持軸受２３によって支持される。この入力シャフト支持軸受２３も玉軸受によって構成される。

減速機１２は、図９に示したように、前記減速機入力シャフト２２の先端部外周面に一体に設けられたサンギヤ２７、その外径側において前記減速差動ケーシング１５ｂの内径面に同軸状態に固定されたリングギヤ２８、前記サンギヤ２７とリングギヤ２８の間において周方向の３個所に等間隔をおいて介在されたピニオンギヤ２９及びキャリヤ３２（図１１参照）により構成される。

ピニオンギヤ２９はサンギヤ２７とリングギヤ２８に噛み合う。また、前記ピニオンギヤ２９は、前述した第一の実施形態のピニオンシャフト３１に深溝玉軸受３３（図９参照）を介して支持され、そのピニオンシャフト３１は一端部がキャリヤ３２に取り付けられる。

前記深溝玉軸受３３は、前述のように、内輪３３ａと、外輪３３ｂと、内輪３３ａと外輪３３ｂの間に介装された玉３３ｃと保持器とからなる。保持器の図示は省略する

前記リングギヤ２８は、減速差動ケーシング１５ｂの内面に形成された段差部３４（図８（ａ）参照）にその側面を当てることにより位置決めされ固定される。

前記ピニオンギヤ２９は、図９及び図１０に示したように、深溝玉軸受３３を介してピニオンシャフト３１を挿入するシャフト穴３７が設けられる。

前記キャリヤ３２は、モータケーシング１５ａの開放端に面した減速差動ケーシング１５ｂの閉塞面と、ピニオンギヤ２９との間において、入力シャフト２２の回りに径方向のすき間ｈ（図８（ａ）参照）をおいて嵌合される。キャリヤ３２は、図１１に示したように、一定の中心穴３９を有する環状板によって形成され、その回転半径は、減速差動ケーシング１５ｂの内底面に溜められた潤滑油の油面Ｌ（図７参照）にもぐるように設定される。

前記キャリヤ３２の中心穴３９と外周縁との間において、前記ピニオンシャフト３１が挿通される３個所のシャフト穴４１が同じＰＣＤ上に等間隔で設けられる。各シャフト穴４１の径方向の外周縁に径方向と直角の切欠き面４２が形成され、その切欠き面４２からシャフト穴４１に達するネジ穴４３が径方向に設けられる。シャフト穴４１にピニオンシャフト３１が挿通され、そのネジ穴４３にビス４４がねじ込まれ、キャリヤ３２とピニオンシャフト３１とが固定される（図１から図６、図８（ａ）参照）。その他の固定手段があることは前述のとおりである。

前記シャフト穴４１の相互間の前記ＰＣＤ上に、３個所の潤滑穴４５が設けられる。各潤滑穴４５は周方向に湾曲した長穴によって形成される。さらに、各潤滑穴４５の外径側に対向した３個所において、外周縁から軸方向外向き（差動装置１３の方向）に凸部４６がそれぞれ設けられる。この凸部４６は、後述のように、先端部が差動装置１３のリングギヤ４９に結合され、回転時に潤滑油を掻き上げる作用を行うものであり、前述の油浴潤滑手段１４の一部を構成する。

また、前記減速差動ケーシング１５ｂの閉塞面（モータケーシング１５ａの開放端を閉塞する径方向の面）に対向したキャリヤ３２の面に、前記中心穴３９の周縁に沿った一定幅の段差部４０（図８（ａ）、図１１参照）が設けられ、その段差部４０に針状ころを用いたスラスト軸受４７が取り付けられる。前記スラスト軸受４７を前記の減速差動ケーシング１５ｂの閉塞面に当接させることにより、キャリヤ３２に作用するスラスト力を受け、そのキャリヤ３２を円滑に回転させるようにしている。

なお、ピニオンギヤ２９の軸方向の一方の端面とキャリヤ３２との間、及び同じく他方の端面とリングギヤ４９の円板部４９ａとの間において、それぞれピニオンシャフト３１の回りに間座２０が介在され、これによって前記ピニオンギヤ２９の回転を円滑に行うようにしている。

前記入力シャフト支持軸受２３はスラスト軸受４７よりも電動モータ１１側に寄った位置に設けられているので、キャリヤ３２の中心穴３９やスラスト軸受４７によって当該軸受２３への潤滑油の供給を妨げることが無いよう配慮しなければならない。

このため、この実施形態においては、キャリヤ３２の内径及びスラスト軸受４７の内径を、前記入力シャフト支持軸受２３を構成する内輪２３ｂの外径より大に設定する必要がある。この条件を満たすべく、図示の場合（図８（ａ）参照）は、キャリヤ３２の内径及びスラスト軸受４７の内径を当該軸受２３の外輪２３ａの内径と同一又はこれより大きく設定することにより、軸受２３に対する給油すき間ｈを確保するようにしている。

次に、差動装置１３について説明する。差動装置１３は、前記の減速差動ケーシング１５ｂの内部において、前記の減速機１２と同軸状態に設けられる。その構成部材は、リングギヤ４９、その内径側において同軸状態に設けられたサンギヤ５１、前記リングギヤ４９とサンギヤ５１の間に介在され相互に噛み合ったダブルピニオン式のピニオンギヤ５２ａ、５２ｂ、これらのピニオンギヤ５２ａ、５２ｂのピニオンシャフト５３ａ、５３ｂを支持したキャリヤ５４とにより構成される。

図の場合、ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂは全部で８個使用しているが、６個でもよい。減速機１１のピニオンギヤ２９も個数の制限はない。

なお、電気自動車用減速差動装置において、ダブルピニオン式を採用することは従来公知である（特開平７−３２３７４１号公報参照）。

前記サンギヤ５１のシャフト穴５５（図７、図８、図１３参照）に第一出力シャフト３５の内端部が貫通され、セレーション結合部３０によってサンギヤ５１と結合される。第一出力シャフト３５の外端部は、減速機入力シャフト２２及びこれと一体のモータ出力シャフト１７に貫通され、玉軸受でなる外端部支持軸受５７（図７参照）を介してモータケーシング１５ａによって支持される。第一出力シャフト３５の外端部は、モータケーシング１５ａから外部（図７の左方）に突き出している。

第二出力シャフト３６は、後述のように、キャリヤ５４のセンターに前記第一出力シャフト３５と同軸状態に一体に設けられ、第一出力シャフト３５と反対向き（図７、図８の右方）に突き出している。

前記のリングギヤ４９は、第一出力シャフト３５の外周に径方向のすき間をおいて同軸状に設けられた円板部４９ａと、その円板部４９ａの外周縁を外向き（軸方向かつ第二出力シャフト３６の突き出す向き）に屈曲して周縁部４９ｂが設けられたものである。前記円板部４９ａに減速機１２側のピニオンシャフト３１の他端部が挿入支持され、またキャリヤ３２の凸部４６も円板部４９ａに差し込まれることによって（図７参照）、減速機１２側のキャリヤ３２と差動装置１３側のリングギヤ４９が連結される。これにより減速機１２のピニオンギヤ２９の公転による減速出力が差動装置１３のリングギヤ４９に伝達される。

前記のサンギヤ５１のシャフト穴５５の周りにおいて、周方向に３個所の潤滑穴５６が略等間隔を保ち同一ＰＣＤ上に設けられる（図１３参照）。この潤滑穴５６も周方向に湾曲した長穴である。

前記のダブルピニオン式のピニオンギヤ５２ａ、５２ｂは、同一歯数の同一サイズのギヤであり、図１２に示したように、相互に噛み合うとともに、一方のピニオンギヤ５２ａは他方のピニオンギヤ５２ｂより大きいＰＣＤを有しリングギヤ４９に噛み合い、ＰＣＤの小さい方のピニオンギヤ５２ｂがサンギヤ５１と噛み合う。

キャリヤ５４は、図１４に示したように、円板部５８の外側面のセンターにセンターボス部５９が設けられる。そのセンターボス部５９の外端面に前記の第二出力シャフト３６が同軸状態に外向きに突き出して設けられ、またセンターボス部５９内部に内向きに開放された軸受凹部６２が設けられる。

前記センターボス部５９の外径面とケーシング蓋１５ｃとの間に玉軸受でなる第二出力シャフト支持軸受６１が介在される（図７、図８参照）。この第二出力シャフト支持軸受６１は、キャリヤ５４の支持軸受でもある。また、軸受凹部６２に前記第一出力シャフト３５の内端部が挿入され、その内端部が針状ころ軸受でなる内端部支持軸受６３を介して相対回転自在に支持される。

前記の第二出力シャフト支持軸受６１は、図８（ｂ）に示したように、ケーシング蓋１５ｃの外部に面した端部にシール部材８５が装着され、その反対面にはシール部材が装着されていない、いわゆる片側シール付きの玉軸受である。また、その外輪とケーシング蓋１５ｃとの間にＯリング８６が介在され、その部分のシールを図っている。これにより軸受がシール機能を兼ねることとなり、幅方向長さを小さくすることができる。

前記第一出力シャフト３５のセレーション結合部３０と内端部支持軸受６３との間に当該内端部支持軸受６３側が小径となる傾斜部８７が設けられる。この傾斜部８７は、セレーション結合部３０と内端部支持軸受６３間に落下した潤滑油を内端部支持軸受６３側へ誘導する機能を有する。

前記内端部支持軸受６３は、例えばシェル形針状ころ軸受によって構成される。この軸受は外輪の両側縁に内径側に屈曲された鍔を有するので、その内側に潤滑油を溜め込むことができる。

前記円板部５８には、前記のピニオンシャフト５３ａ、５３ｂの位置に対応してそれぞれシャフト穴６４ａ、６４ｂが一定のＰＣＤ上に設けられる（図１４（ａ）参照）。また、小径のＰＣＤと前記センターボス部５９の間に、周方向の４個所に略等間隔をおいて潤滑穴６５が設けられる。これらの潤滑穴６５も湾曲した長穴によって形成される。

また、前記円板部５８の外周に沿って前記大径のＰＣＤ上のシャフト穴６４ａの相互間に差動装置１３の内部を向く方向に突き出した掻き上げ用の凸部６６が設けられる。その凸部６６の先端面に嵌合固定突起６７が設けられる。

前記のキャリヤ５４は、その円板部５８がケーシング蓋１５ｃとピニオンギヤ５２ａ、５２ｂ等のギヤ群の間に介在される。各ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂに複列の針状ころ軸受６８ａ、６８ｂ（図１２参照）を介してピニオンシャフト５３ａ、５３ｂが挿通される。各ピニオンシャフト５３ａ、５３ｂの外端部が前記キャリヤ５４のシャフト穴６４ａ、６４ｂにそれぞれ挿通され支持される。

ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂは全体で８個となるので、これらを安定よく支持するために、環状板体のキャリヤ補助部材７０が、リングギヤ４９の円板部４９ａとピニオンギヤ５２ａ、５２ｂ等のギヤ群の間に介在される。

前記キャリヤ補助部材７０には、図１５に示したように、ピニオンシャフト５３ａ、５３ｂに対応した位置にそれぞれＰＣＤの異なった一対のシャフト穴７１ａ、７１ｂが設けられる。小径のＰＣＤ上にあるシャフト穴７１ｂに径方向に対向した外周縁に掻き上げ用の凹部７２が全周の４個所に設けられる。

前記キャリヤ補助部材７０の外周面から各シャフト穴７１ａに達し、また各凹部７２の底部から各シャフト穴７１ｂに達する径方向のネジ穴７３ａ、７３ｂがそれぞれ設けられる。また、大径のＰＣＤ上にあるシャフト穴７１ａの周方向の間に長穴でなる嵌合穴７４が４個所に形成される。嵌合穴７４にキャリヤ５４の嵌合固定突起６７を嵌合したのち溶接によって固定し、キャリヤ補助部材７０との一体化を図る。

前記の各シャフト穴７１ａ、７１ｂにそれぞれピニオンシャフト５３ａ、５３ｂの内端部が挿入され、それぞれネジ穴７３ａ、７３ｂからねじ込んだビス７５によってピニオンシャフト５３ａ、５３ｂがキャリヤ補助部材７０に固定される。この場合もピニオンシャフト５３ａ、５３ｂにピン（図示せず）を径方向に挿通し、そのピンをネジ穴にねじ込んだ止めネジ９６によって固定する方法もある。

なお、前記各ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂの外端面とキャリヤ５４との間、及び内端面とキャリヤ補助部材７０との間にそれぞれピニオンギヤ５２ａ、５２ｂが円滑に回転するように間座５０が介在される。

また、前記キャリヤ５４の円板部５８とサンギヤ５１の間に針状ころを用いたスラスト軸受７６が介在される（図８（ａ）参照）。同様に、リングギヤ４９の円板部４９ａとサンギヤ５１の間にも針状ころを用いたスラスト軸受７７が介在される。これらのスラスト軸受７６、７７はいずれも当該サンギヤ５１の潤滑穴５６の内径側に配置される。

なお、前記キャリヤ５４及びその補助部材７０の回転半径の少なくとも一方は、減速差動ケーシング１５ｂの内底面に溜められた油面Ｌにもぐるように設定される。

電気自動車用減速差動装置は以上のように構成され、次にその作用について説明する。

図７に示した電動モータ１１が駆動されると、そのモータ出力シャフト１７が回転し、同時にモータ出力シャフト１７と一体の減速機入力シャフト２２及びその入力シャフト２２と一体の減速機１２のサンギヤ２７が回転する。サンギヤ２７に噛み合ったピニオンギヤ２９は自転しつつ公転する。その公転によってキャリヤ３２が減速回転され、その減速回転が差動装置１３側へ出力される。

サンギヤ２７の歯数をＺｓ、リングギヤ２８の歯数をＺｒとした場合の減速比は、周知のように、Ｚｓ／（Ｚｓ＋Ｚｒ）となる。

差動装置１３においては、第一出力シャフト３５がサンギヤ５１と一体に結合され、また第二出力シャフト３６がキャリヤ５４に一体化されているので、これらの各出力シャフト３５、３６に取り付けられた左右の車輪（図示省略）に作用する負荷が均等である場合は、サンギヤ５１、ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂ、キャリヤ５４及びリングギヤ４９は一体となって回転し、相対回転することがない。言い換えれば、入力回転が第一及び第二出力シャフト３５、３６に均等に分配され、左右の車輪を等速回転させる。

これに対し、左右の車輪に作用する負荷に差が生じると、ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂの自転と公転によって入力回転は、負荷の差に応じて第一及び第二出力シャフト３５、３６に差動分配される。

即ち、第一出力シャフト３５に作用する負荷が相対的に大きくなり、これと一体のサンギヤ５１の回転数Ｎｓが、リングギヤ４９の入力回転数ＮｒよりΔＮだけ小さくなった場合、キャリヤ５４の回転数Ｎｃは、
Ｎｃ＝Ｎｒ＋λ／（１−λ）・ΔＮ
となり、第二出力シャフト３６が増速される。但し、λは歯車比（＝Ｚｓ／Ｚｒ）、Ｚｓはサンギヤ５１の歯数、Ｚｒはリングギヤ４９の歯数である。

逆に、第二出力シャフト３６に作用する負荷が相対的に大きくなり、これと一体のキャリヤ５４の回転数Ｎｃが、入力回転数ＮｒよりΔＮだけ小さくなった場合、サンギヤ５１の回転数Ｎｓは、
Ｎｓ＝Ｎｒ＋（１−λ）／λ・ΔＮ
となり、第一出力シャフト３５が増速される。

次に、減速機１２及び差動装置１３の潤滑作用について、図１６に基づいて説明する。

減速差動ケーシング１５ｂの内底面の所定高さの油面Ｌまで収納された潤滑油は、減速機１２及び差動装置１３の油浴潤滑に共通に使用される。

減速機１２においては、キャリヤ３２の外周部の３個所に設けられた凸部４６及びピニオンギヤ２９が、回転の途中において潤滑油の油面Ｌ以下の油中を通過することにより、潤滑油の掻き上げ作用を行う（図１６の白抜き矢印参照）。掻き上げられた潤滑油は減速機１２の内部に飛散され各部品に掛けられる。

その一部は、キャリヤ３２の潤滑穴４５、その中心穴３９をそれぞれを軸方向に通過するか（図１６の矢印参照）、又はこれらを通過することなく直接、スラスト軸受４７、入力シャフト支持軸受２３、転がり軸受３３等に供給される。

この場合、前述の給油すき間ｈがあるので、このすき間ｈを軸方向に通過してスラスト軸受４７及び入力シャフト支持軸受２３への給油が行われる。

なお、油面にもぐるような回転半径をもったピニオンギヤ２９の一部も掻き上げ作用に寄与する。

一方、差動装置１３においては、キャリヤ５４の外周部の４個所に設けられた凸部６６、ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂ、キャリヤ補助部材７０の凹部７２が、それぞれ潤滑油の掻き上げ作用を行う（図１６の白抜き矢印参照）。

掻き上げられた潤滑油は、キャリヤ５４の潤滑穴６５、サンギヤ５１の潤滑穴５６を軸方向に通過するか（図１６の矢印参照）、又はこれらを通過することなく直接、第二出力シャフト支持軸受６１、サンギヤ５１の両端面に介在されたスラスト軸受７６、７７、ダブルピニオンギヤ５２ａ、５２ｂの複列の針状ころ軸受６８ａ、６８ｂ等に供給される。

前記サンギヤ５１の潤滑穴５６は、当該サンギヤ５１の両端面に介在されたスラスト軸受７６、７７への給油に有効である。

この場合も油面にもぐるような回転半径をもったピニオンギヤ５２ａ、５２ｂの一部も掻き上げ作用に寄与する。

上記実施形態に係る電気自動車用減速差動装置は、油浴潤滑を採用している。この油浴潤滑におけるギヤの歯面の潤滑性をさらに向上させることによって、ギヤの耐久性がさらに向上する。

即ち、対象となるギヤとしては、減速機１２においては、サンギヤ２７、ピニオンギヤ２９及びリングギヤ２８がある。また、差動装置１３においては、サンギヤ５１、ピニオンギヤ５２ａ、５２ｂ及び同リングギヤ４９がある。図１７に示したように、これらのギヤの歯面７９を形成する歯先部８０、歯たけ部８１及び歯底部８２に無数の微小なくぼみ８３がランダムに設けられる。

前記歯面７９の表面粗さパラメータは、Ｒyniが２．０〜５．５μｍ、Ｒymaxが２．５〜７．０μｍ、Ｒqniが０．３〜１．１μｍ、Ｒskが１．６以下である。

前記の微小なくぼみ８３が油溜まりとなるので、油浴潤滑の場合であっても十分な耐久性を保つことができる。その結果、ギヤ自体の小型化、装置全体の小型化に資することができる。

減速機１２、差動装置１３それぞれについて、少なくとも径が最も小さいギヤに前記の微小なくぼみ８３を無数に形成する加工を施すことがギヤの潤滑性を向上させ長寿命化を図るために有効である。場合によっては、減速機１２においてはサンギヤ２７とピニオンギヤ２９の両方、差動装置１３においてはサンギヤ５１とピニオンギヤ５２ａ、５２ｂの両方に当該加工を施す必要がある場合もある。両方に当該加工を施す必要があるのは、例えば、最も小さいギヤに上記加工を施して長寿化されても、これに噛み合う他方のギヤが短寿命であれば、両方の寿命にアンバランスが生じるからである。

前記の微小なくぼみ８３をランダムに形成するには、歯面７９をジャイロ研磨、バレル研磨等によって平滑化したのち、平滑化した歯面にくぼみ形成手段を施すことにより行う。その場合のくぼみ形成手段としては、ショットピーニング加工、液体ホーニング加工等によって酸化アルミニウム等を主成分とした微小な硬質粒子を衝突させる方法により行う。

１１ 電動モータ
１２ 減速機
１３ 差動装置
１４ 油浴潤滑手段
１５ ケーシング
１５ａ モータケーシング
１５ｂ 減速差動ケーシング
１５ｃ ケーシング蓋
１６ ステータ
１７ モータ出力シャフト
１８ コア
１９ ロータ
２０ 間座
２１ 出力シャフト支持軸受
２２ 減速機入力シャフト
２３ 入力シャフト支持軸受
２３ａ 外輪
２３ｂ 内輪
２７ サンギヤ
２８ リングギヤ
２９ ピニオンギヤ
３０ セレーション結合部
３１ ピニオンシャフト
３２ キャリヤ
３３ 深溝玉軸受
３３ａ 内輪
３３ｂ 外輪
３３ｃ 玉
３４ 段差部
３５ 第一出力シャフト
３６ 第二出力シャフト
３７ シャフト穴
３９ 中心穴
４０ 段差部
４１ シャフト穴
４２ 切欠き面
４３ ネジ穴
４４ ビス
４５ 潤滑穴
４６ 凸部
４７ スラスト軸受
４９ リングギヤ
４９ａ 円板部
４９ｂ 周縁部
５０ 間座
５１ サンギヤ
５２ａ、５２ｂ ピニオンギヤ
５３ａ、５３ｂ ピニオンシャフト
５４ キャリヤ
５５ シャフト穴
５６ 潤滑穴
５７ 外端部支持軸受
５８ 円板部
５９ センターボス部
６１ 第二出力シャフト支持軸受
６２ 軸受凹部
６３ 内端部支持軸受
６４ａ、６４ｂ シャフト穴
６５ 潤滑穴
６６ 凸部
６７ 嵌合固定突起
６８ａ、６８ｂ 針状ころ軸受
７０ キャリヤ補助部材
７１ａ、７１ｂ シャフト穴
７２ 凹部
７３ａ、７３ｂ ネジ穴
７４ 嵌合穴
７５ ビス
７６ スラスト軸受
７７ スラスト軸受
７９ 歯面
８０ 歯先部
８１ 歯たけ部
８２ 歯底部
８３ くぼみ
８５ シール部材
８６ Ｏリング
８７ 傾斜部
８８ 回り止め手段
８９ ピン
９０ 係合凹部
９１ 周溝
９２ 止め輪
９３ 係合溝
９４ ピン穴
９５ ピン
９６ 止めネジ
９７ 環状部品
９８ 転走溝
９９ 歯形

Claims (16)

1. キャリヤに取り付けられるピニオンシャフトの周囲に、玉軸受を配置して、玉軸受によってピニオンギヤを回転自在に支持し、玉軸受とピニオンギヤと間に相互の位置ズレ防止手段を設けたことを特徴とする遊星歯車装置。
2. 上記ピニオンギヤの幅面がキャリヤと接触しないようにしたことを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車装置。
3. 上記玉軸受の内輪とキャリヤとの間に間座を配置したことを特徴とする請求項２に記載の遊星歯車装置。
4. 上記間座の外径寸法を上記玉軸受の内輪の外径寸法よりも小さくしたことを特徴とする請求項３に記載の遊星歯車装置。
5. 上記玉軸受の内輪の幅を、ピニオンギヤの幅よりも大きくしたことを特徴とする請求項２に記載の遊星歯車装置。
6. 上記位置ズレ防止手段が、上記玉軸受とピニオンギヤの相互の回り止め手段によって構成されたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の遊星歯車装置。
7. 上記回り止め手段が、玉軸受の外輪とピニオンギヤとを一つの環状部品により構成し、その環状部品の内径部に外輪、外径部にピニオンギヤを設けた構成であることを特徴とする請求項６に記載の遊星歯車装置。
8. 上記位置ズレ防止手段が、上記玉軸受とピニオンギヤの相互の回り止め手段と抜け止め防止手段とにより構成されたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の遊星歯車装置。
9. 上記位置ズレ防止手段が、前記玉軸受とピニオンギヤの相互の抜け止め防止手段を兼ねた回り止め手段によって構成されたことを特徴とする請求項１から５いずれかに記載の遊星歯車装置。
10. 上記抜け止め手段を兼ねた回り止め手段が、玉軸受の外輪とピニオンギヤとを一つの環状部品により構成し、その環状部品の内径部に外輪、外径部にピニオンギヤを設けた構成であることを特徴とする請求項９に記載の遊星歯車装置。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載の遊星歯車装置を使用する車両用自動変速機。
12. 潤滑機構が油浴潤滑である請求項１１に記載の車両用自動変速機。
13. 請求項１から１０のいずれかに記載の遊星歯車装置を使用する電気自動車用減速差動装置。
14. 潤滑機構が油浴潤滑である請求項１３記載の電気自動車用減速差動装置。
15. 前記車両用減速差動装置を構成する減速機または差動装置のギヤのうち、少なくとも径が最も小さいギヤの歯面に粗面加工が施されたことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の電気自動車用減速差動装置。
16. 前記粗面加工による歯面の表面粗さパラメータは、Ｒyniが２．０〜５．５μｍ、Ｒymaxが２．５〜７．０μｍ、Ｒqniが０．３〜１．１μｍ、Ｒskが１．６以下であることを特徴とする請求項１５に記載の電気自動車用減速差動装置。

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