特許 7552502 動力伝達装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-09

(45)【発行日】2024-09-18

(54)【発明の名称】動力伝達装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F16H 1/28 20060101AFI20240910BHJP

【ＦＩ】

F16H1/28

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2021088177

(22)【出願日】2021-05-26

(65)【公開番号】P2022181302

(43)【公開日】2022-12-08

【審査請求日】2023-09-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】林 皇希

(72)【発明者】

【氏名】初山 広明

【審査官】畔津 圭介

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／０３１２１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０１８０９４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０６－１００９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０４８９５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ １／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ドグ歯と一体型のプラネタリキャリアプレートを形成するための熱間鍛造を行う第１の工程と、
プラネタリキャリアを形成するための焼結加工を行う第２の工程と、
前記第１の工程及び前記第２の工程後、焼結材を用いて製造された前記プラネタリキャリアの周縁部において周方向に配列された支柱部において、鍛造材を用いて鍛造成形された前記プラネタリキャリアプレートをロウ付けによって接合させ、前記プラネタリキャリアの、ピニオンギヤが位置する側において対向して前記プラネタリキャリアプレートを固定する第３の工程と、
前記ロウ付けによる接合後、前記プラネタリキャリアを前記プラネタリキャリアプレートと焼結する第４の工程と、
前記第４の工程後、前記プラネタリキャリアプレート及び前記プラネタリキャリアに前記ピニオンギヤを構成するピニオンシャフトを取り付けるためのピニオンシャフト穴の加工を行う第５の工程と、
前記第５の工程後、前記プラネタリキャリアプレートと一体にドグ歯を形成する第６の工程と、
前記第６の工程後、前記プラネタリキャリアプレートの前記ドグ歯において高周波焼入れを行う第７の工程と、
を備えた、動力伝達装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、動力伝達装置及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車の減速機等に用いられる動力伝達装置は、平歯車を組み合わせた減速装置に比べて少ない段数で大きな減速比を得ることができる遊星歯車が用いられる。遊星歯車は、一組の互いにかみ合う歯車において、二枚の歯車がそれぞれ回転すると同時に、一方の歯車が他方の歯車の軸を中心として公転するものである。

【0003】

特許文献１には、ドグ歯を備える変速機について、各部品を溶接することによって形成される技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－０５９６００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

車両に用いられる動力伝達装置は、複数の噛み合い式係合機構を搭載する場合がある。そのため、動力伝達装置は、搭載性を向上させるために軸長を短縮する必要がある。遊星歯車を備える動力伝達装置は、溶接される部品を備える場合、部品ごとに溶接長を確保する必要がある。そのため、部品全体として軸長が増大する可能性がある。遊星歯車を備える動力伝達装置は、軸長の増大を抑制するための技術的な改善の余地がある。

【0006】

本発明は、このような問題点を解決するために、軸長をより短くし、搭載性を向上できる動力伝達装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明にかかる動力伝達装置は、ピニオンギヤを軸支するピニオンシャフトを支持し、前記ピニオンギヤを自転自在に支持するとともに、自身が回転することによって前記ピニオンギヤを公転させるプラネタリキャリアと、前記ピニオンギヤが位置する側において前記プラネタリキャリアと対向して固定され、ドグ歯が一体に形成されたプラネタリキャリアプレートと、を備える。

【0008】

本発明にかかる動力伝達装置の製造方法は、プラネタリキャリアの、ピニオンギヤが位置する側において対向してプラネタリキャリアプレート固定する工程と、前記プラネタリキャリアプレートを、ドグ歯と一体に形成する工程と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明により、軸長をより短くし、搭載性を向上できる動力伝達装置及びその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明における実施形態１にかかる動力伝達装置の構成を示した垂直断面図である。

【図2】本発明における実施形態１にかかる動力伝達装置の構成を示した水平断面図である。

【図3】本発明における実施形態１にかかる動力伝達装置を製造する工程のフローを示した図である。

【図4】関連する動力伝達装置の構成を示した垂直断面図である。

【図5】関連する動力伝達装置を製造する工程のフローを示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について説明する。なお、図面は簡略的なものであるから、この図面の記載を根拠として実施の形態の技術的範囲を狭く解釈してはならない。また、同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む。）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。

【0012】

＜実施形態にかかる動力伝達装置に想到するまでの検討経緯＞
関連する動力伝達装置１について、図４を用いて説明する。図４は、関連する動力伝達装置１の構成を示した垂直断面図である。図４に示すように、関連する動力伝達装置１は、プラネタリキャリアプレート１０、プラネタリキャリア１１、ピニオンギヤ１２及び回転部材１５を備える。

【0013】

プラネタリキャリアプレート１０は、ピニオンシャフト穴１４が設けられる。プラネタリキャリア１１は、周縁部には、複数の支柱部１１ａが周方向に配列されている。また、プラネタリキャリア１１は、ピニオンシャフト穴１４が設けられる。プラネタリキャリア１１は、回転軸ｃを中心に回転する。プラネタリキャリア１１は、ピニオンギヤ１２を軸支するピニオンシャフト１３ｂを支持し、ピニオンギヤ１２を自転自在に支持するとともに、自身が回転することによってピニオンギヤ１２を公転させる。

【0014】

ピニオンギヤ１２は、スプライン１３ａ及びピニオンシャフト１３ｂを備える。スプライン１３ａは、ピニオンシャフト１３ｂに取り付けられる。ピニオンシャフト１３ｂは、プラネタリキャリア１１のピニオンシャフト穴１４及びプラネタリキャリアプレート１０のピニオンシャフト穴１４それぞれに嵌合される。回転部材１５は、ドグ歯１５ａ、１５ｂを備える。

【0015】

次に、関連する動力伝達装置１の製造工程を、図５を用いて説明する。図５は、関連する動力伝達装置を製造する工程のフローを示した図である。

【0016】

まず、回転部材１５を所定の形状とするために熱間鍛造を行う（ステップ２０１）。次に、回転部材１５を回転させ切削する旋盤を行い（ステップ２０２）、表面から炭素を浸入及び拡散させ、焼入れすることによって耐摩耗の高い特性を与える浸炭焼入を行う（ステップ２０３）。回転部材１５は、浸炭後の後処理である浸炭層除去によって、表面層と内部の間に応力が生じ、割れに対する抵抗性を与えられる（ステップ２０４）。プラネタリキャリアプレート１０も、同様に所定の形状とするために熱間鍛造を行い（ステップ２０５）、旋盤を行う（ステップ２０６）。

【0017】

プラネタリキャリア１１は、熱間鍛造を行い（ステップ２０７）、旋盤を行う（ステップ２０８）。その後、プラネタリキャリア１１は、旋盤されたプラネタリキャリアプレート１０を溶接部１６ａにおいて溶接し（ステップ２０９）、ピニオンギヤ１２を構成するピニオンシャフト１３ｂを取り付けるための穴を加工するピニオンシャフト穴１４の加工を行う（ステップ２１０）。さらに、プラネタリキャリアプレート１０は、浸炭層除去を行った回転部材１５を溶接部１６ｂにおいて溶接し（ステップ２１１）、溶接による歪を除去する処理を行う（ステップ２１２）。

【0018】

上述のとおり、関連する動力伝達装置１においては、プラネタリキャリアプレート１０、プラネタリキャリア１１及び回転部材１５の３つの部品を、溶接部１６ａ、１６ｂにおいて溶接することによって形成される。そのため、溶接される部品を備える場合、部品ごとに溶接長を確保する必要がある。溶接長は、図４に示すｂ＋ｃの長さに相当する。

【0019】

また、回転部材１５は、プラネタリキャリアプレート１０に溶接される。プラネタリキャリアプレート１０は、強度を確保するために浸炭可能な材料を用いて浸炭させるため、表面から一定の深さの浸炭層が形成される。しかしながら、各部品を溶接するために、浸炭層を除去しなければならない。溶接が不十分となることを避けるためである。浸炭層を除去する工程において、浸炭層が高強度であることから相当の手間がかかる。

【0020】

さらに、回転部材１５において、ドグ歯１５ａ、１５ｂを形成する際に、ドグ歯１５ａ、１５ｂの強度を担保するためにドグ歯１５ａ、１５ｂを高周波焼入又は浸炭焼入れを実施する必要がある。このとき、浸炭焼入れの硬度は、高硬度であることが求められる。このとき、硬度は例えばビッカース硬さ（Ｖｉｃｋｅｒｓ ｈａｒｄｎｅｓｓ：Ｈｖ）では６００以上であることが多い。

【0021】

そして上述のとおり、プラネタリキャリアプレート１０にはピニオンシャフト穴１４を設ける。ピニオンシャフト穴１４は、μｍ単位の高精度な仕上げ加工が必要となるため、ピニオンシャフトの硬度であるＨｖを例えば２５０程度以下に抑える必要がある。ピニオンシャフト穴１４を設けるプラネタリキャリアプレート１０は、同様にピニオンシャフト穴１４を設けるプラネタリキャリア１１に比べて高硬度である。そのため、それぞれのピニオンシャフト穴１４を加工するにあたって、高度な技術が必要となる。

【0022】

そこで、そのような問題を解決することが可能な、以下の実施の形態にかかる動力伝達装置１が見いだされた。

【0023】

＜実施形態１＞
本実施形態における動力伝達装置１について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施形態における動力伝達装置１の構成を示した垂直断面図である。図２は、本実施形態における動力伝達装置１の構成を示した水平断面図である。図１に示すように、動力伝達装置１は、プラネタリキャリアプレート１０、プラネタリキャリア１１及びピニオンギヤ１２を備える。

【0024】

プラネタリキャリアプレート１０は、ドグ歯１０ａ、１０ｂを備え、ピニオンシャフト穴１４が設けられる。プラネタリキャリアプレート１０は、ピニオンギヤ１２が位置する側において、プラネタリキャリア１１と対向して固定される。より具体的には、プラネタリキャリアプレート１０は、プラネタリキャリア１１の支柱部１１ａに当接するとともに、プラネタリキャリア１１とピニオンシャフト１３ｂの軸を介して設けられてもよい。本実施形態におけるプラネタリキャリアプレート１０は、関連する関連する動力伝達装置１と異なり、回転部材を一体に構成させることによって、ドグ歯１０ａ、１０ｂを一体に形成する。

【0025】

プラネタリキャリア１１は、周縁部には、複数の支柱部１１ａが周方向に配列されている。また、プラネタリキャリア１１は、ピニオンシャフト穴１４が設けられる。プラネタリキャリア１１は、回転軸ｃを中心に回転する。プラネタリキャリア１１は、ピニオンギヤ１２を軸支するピニオンシャフト１３ｂを支持し、ピニオンギヤ１２を自転自在に支持するとともに、自身が回転することによってピニオンギヤ１２を公転させる。

【0026】

ピニオンギヤ１２は、スプライン１３ａ及びピニオンシャフト１３ｂを備える。スプライン１３ａは、ピニオンシャフト１３ｂに取り付けられる。ピニオンシャフト１３ｂは、プラネタリキャリア１１のピニオンシャフト穴１４及びプラネタリキャリアプレート１０のピニオンシャフト穴１４それぞれに嵌合される。

【0027】

ピニオンギヤ１２は、動力伝達装置１の回転軸ｃと同軸に設けられた、図示しないサンギヤの外周を囲む図示しないリングギヤに噛み合う構成としてもよい。プラネタリキャリア１１は、サンギヤに対して同心円上に配置された複数のピニオンギヤ１２を回転可能に支持する。

【0028】

図１に示すように、本実施形態におけるプラネタリキャリアプレート１０は、関連する動力伝達装置１のプラネタリキャリアプレート１０及び回転部材１５が一体となった形状である。そのため、本実施形態におけるプラネタリキャリアプレート１０は、回転軸ｃに垂直な方向であって、回転内周側に延材するプレート部分を有する。プラネタリキャリアプレート１０は、プレートに相当する構造を有しつつ、プラネタリキャリア１１との一体性を確保するために、当該プレート部分のロウ付け接合部１１ｂにおいてプラネタリキャリア１１とロウ付けによって接合する。プラネタリキャリアプレート１０は鍛造材を用いて鍛造成形される鍛造成形品である。鍛造材は、例えばＳ４５Ｃ等の材料が用いられるがこれに限らず、高周波焼入が可能な材料を用いることができる。

【0029】

そのため、動力伝達装置１は、プラネタリキャリアプレート１０及びプラネタリキャリア１１の２つの部品を、プラネタリキャリア１１の支柱部１１ａのロウ付け接合部１１ｂにおいてロウ付けによる接合を行うことによって形成することができる。

【0030】

本実施形態における動力伝達装置１の製造工程を、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態における動力伝達装置１を製造する工程のフローを示した図である。

【0031】

まず、プラネタリキャリアプレート１０とドグ歯１０ａ、１０ｂとを一体型とした所定の形状とするために、プラネタリキャリアプレート１０の熱間鍛造を行い（ステップ１０１）、旋盤を行う（ステップ１０２）。

【0032】

プラネタリキャリア１１は、粉末状である焼結材を所定の形状にする焼結ソフト加工を行う（ステップ１０３）。プラネタリキャリア１１は、旋盤したプラネタリキャリアプレート１０をロウ付け接合部１１ｂにおいてロウ付けによる接合を行う（ステップ１０４）。その後、プラネタリキャリア１１は、プラネタリキャリアプレート１０と焼結し（ステップ１０５）、ピニオンギヤ１２を構成するピニオンシャフト１３ｂを取り付けるための穴を加工するピニオンシャフト穴１４の加工を行う（ステップ１０６）。さらに、プラネタリキャリアは、ドグ歯１０ａ、１０ｂを形成し（ステップ１０７）、形成したドグ歯１０ａ、１０ｂを、硬度を保つために高周波を用いて局所焼入を行う（ステップ１０８）。焼入れの硬度Ｈｖは６００以上であってもよいが、これに限らず、材料や構造に応じた硬度であればよい。

【0033】

上述のように、本実施形態における動力伝達装置１は、プラネタリキャリア１１に焼結材を用いて製造する。また、プラネタリキャリアプレート１０は鍛造材を用いて鍛造成形する。鍛造材は、例えばＳ４５Ｃ等の材料が用いられるがこれに限らず、高周波焼入が可能な材料を用いることができる。さらに、プラネタリキャリアプレート１０とプラネタリキャリア１１とをロウ付け接合部１１ｂにおいてロウ付けによる接合を行う。

【0034】

また、鍛造材であるプラネタリキャリアプレート１０は、所定範囲Ｒにおいて高周波焼入れする。所定範囲Ｒとは、ドグ歯１０ａ、１０ｂの周囲であって所定の強度が必要な範囲をいう。なお、所定範囲Ｒは、図１に示す範囲の全てを指すものではなく、その一部であってもよいし、当該範囲外であってもよい。したがって、ピニオンシャフト穴１４の穴径をμｍ単位の高精度な加工を比較的容易に行うことができる。また、プラネタリキャリアプレート１０は、浸炭層がなく、レーザ光等による溶接も行わないため浸炭層の除去といった手間のかかる工程が不要となる。

【0035】

さらに、動力伝達装置１は、構造上必要な部品点数が減り、各部品を固定する手法として溶接に代えてロウ付けによる接合を行う。そのため、部品ごとの溶接長は、図４に示す関連する動力伝達装置１と比べて、図４におけるｂ＋ｃに相当する長さの軸長を短縮することができる。

【0036】

本実施形態における動力伝達装置１によれば、軸長をより短くし、搭載性を向上することができる。

【0037】

以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。

【符号の説明】

【0038】

１ 動力伝達装置
１０ プラネタリキャリアプレート
１０ａ、１０ｂ ドグ歯
１１ プラネタリキャリア
１１ａ 支柱部
１１ｂ ロウ付け接合部
１２ ピニオンギヤ
１３ａ スプライン
１３ｂ ピニオンシャフト
１４ ピニオンシャフト穴

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】