JP4453478B2

JP4453478B2 - 常時噛合式変速機用軸受装置

Info

Publication number: JP4453478B2
Application number: JP2004230339A
Authority: JP
Inventors: 慎哉越智
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2004-08-06
Filing date: 2004-08-06
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2024-08-06
Also published as: JP2006046560A

Description

本発明は、ラジアルころ軸受を備えた常時噛合式変速機用軸受装置に係り、特には、常時噛合式の変速機においてシャフトとギヤとの間に介装されて該ギヤを支持するギヤインナ用として好適な常時噛合式変速機用軸受装置に関する。

常時噛合式変速機は、メインシャフトにおける各速段の駆動ギヤと、カウンタシャフトにおける各速段の被動ギヤとが常時噛み合っており、各速段の駆動ギヤ間、各速段の被動ギヤ間に介在する変速用のドグ歯クラッチにより、メインシャフトとメインシャフト上の駆動ギヤあるいはカウンタシャフトとカウンタシャフト上の被動ギヤとを噛み合わせて、車載エンジンの動力を変速して伝達するようになっている。以上のような動力伝達を行う常時噛合式変速機は、一般的な自動変速機と比較して、燃費に優れていることにより、燃費が重視される車両、例えばトラックやバス等に使用される（特許文献１参照）。そして、このような常時噛合式変速機では、各変速段のギヤの内側にラジアルタイプのころ軸受がギヤインナ用として使用されている。このようなころ軸受では、ギヤの非使用時では、ギヤ自重のみが負荷されたほぼ無負荷状態であるから、ギヤとシャフトとを相対回転させるように作用する。しかしながら、このような相対回転の状態においてはころ軸受には十分な荷重が負荷されていないために、ころ軸受の姿勢が安定せず、ギヤから異音（クー音）が発生するという不都合が起こる可能性が高い。

また、常時噛合式変速機では、ギヤが使用されている時、ギヤとシャフトとが同期回転するために、ころ軸受はシャフトとギヤとが全く相対回転しないか、もしくは、極く僅かだけ相対回転する状態で使用される結果、ころ軸受のころとシャフトとギヤとが同じ箇所で接触したり振動したりする等により、ころの配列ピッチでフレッチングが発生したり、あるいはまた、ギヤの傾きにより、ころの両端にピーリングが発生する等の不都合が起こる可能性が高い。
２００３−０４２１８３号公報

したがって、本発明により解決すべき課題は、上記ギヤの非使用時でのころ軸受の姿勢の安定化によりギヤからの異音の発生等を防止可能とし、かつ、上記ギヤの使用時では、フレッチングやピーリングの発生等を防止可能とすることである。

本発明による常時噛合式変速機用軸受装置は、シャフトとギヤとの間にラジアルタイプのころ軸受を介装した常時噛合式変速機用軸受装置であって、上記ころ軸受は、外輪、内輪および両輪間に転動自在に介装した複数のころを備え、外輪は、軸方向中央側がギヤ内周面との間に隙間を持つ湾曲状態でギヤの内周面に弾性的に圧入された外輪本体と、この圧入状態で軸方向一端側にギヤの端面に沿って径方向外向きに延びる環状フランジ部とを備え、内輪は、軸方向中央側がシャフト外周面との間に隙間を持つ湾曲状態でシャフトの外周面に弾性的に圧入された内輪本体と、この圧入状態で軸方向両端側それぞれからころ径のほぼ中心まで径方向外向きに延びる２つの環状フランジ部とを備えていることを特徴とするものである。

上記の常時噛合式変速機用軸受装置によると、ころ軸受の外輪と内輪とがそれぞれ弾性的にギヤとシャフトとに圧入されていることにより、ころ軸受はギヤとシャフトとから予圧を付与されており、これによって、ギヤの非使用時におけるころ軸受本来の回転動作（ころ軸受がギヤの回転速度のほぼ１／２の回転速度で回転可能となること）が可能となって軸受姿勢が安定化する結果、ギヤからの異音（クー音）の発生が無くなる、あるいは低減される。さらに、ギヤの使用時、弾性的にギヤとシャフトとに圧入されている外輪と内輪とのダンパー作用によりギヤ等の振動が吸収され、その振動に起因したフレッチングの発生を防止可能となるとともに、ころ軸受の剛性が高まってピーリングの発生が防止され、ピーリングの進展に起因したころの摩耗によるギヤ抜け等が防止可能となる。なお、外輪本体の軸方向中央側がギヤ内周面との間に隙間を持つ湾曲状態でギヤの内周面に弾性的に圧入されており、かつ、内輪本体の軸方向中央側がシャフト外周面との間に隙間を持つ湾曲状態でシャフトの外周面に弾性的に圧入されているから、予圧過多にならず軸受の早期損傷を防止できる。さらに、外輪と内輪とを備えたことにより、ギヤの内周面やシャフトの外周面を高硬度に熱処理する必要がなくなり製造コストを低減できる。

特に、本発明の常時噛合式変速機用軸受装置においては、外輪の環状フランジ部がギヤの端面に沿って径方向外向きに延びているから、ころ軸受の位置決め可能となる。

本発明によれば、ギヤの非使用時では、軸受姿勢を安定化させてギヤからの異音の発生等を防止することができ、かつ、ギヤの使用回転時では、フレッチングやピーリングの発生等を防止することができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る常時噛合式変速機用軸受装置（以下、軸受装置という）を説明する。

（参考の形態）
図１ないし図３を参照して、参考形態の軸受装置を説明する。

図１は、常時噛合式変速機の要部を概略して示す断面図、図２は、図１の針状ころ軸受とカウンタシャフトの一部と被動ギヤとを拡大して示す図、図３は常時噛合式変速機に組み込む前の自由状態にある針状ころ軸受の断面図である。

これらの図において、１はメインシャフト、２はカウンタシャフト、３は、メインシャフト１上の任意の変速段における駆動ギヤ、４はカウンタシャフト２上の任意の変速段における被動ギヤ、５はラジアルタイプの針状ころ軸受である。図で左側で示す駆動ギヤ３と被動ギヤ４とで任意の１つの第ｍ変速段のギヤ列、図で右側に示す駆動ギヤ３と被動ギヤ４とで次の１つの第ｎ変速段のギヤ列を構成する。

第ｍ変速段のギヤ列における駆動ギヤ３および被動ギヤ４と、第ｎ変速段のギヤ列における駆動ギヤ３および被動ギヤ４とは、常時噛合している。

図面では、説明の都合で、変速段列数は任意の２つのみ図示されている。また、変速段列の形態も、メインシャフト１側の各駆動ギヤ３はメインシャフト１に一体、カウンタシャフト２側の各被動ギヤ４はそれぞれ針状ころ軸受５によりカウンタシャフト２に対して回転可能とされているが、この変速段列の構成は、単なる一例であり、例えば、６速であれば、メインシャフト上に６つの駆動ギヤが配設され、カウンタシャフト上に６つの被動ギヤが配設され、各速段に個別に対応する駆動ギヤと被動ギヤとが常時噛合する、等各種である。

図面に示す参考の形態では、各駆動ギヤ３はメインシャフト１に一体に形成され、各被動ギヤ４はカウンタシャフト２にそれぞれ針状ころ軸受５を介して相対回転可能に配設されている。図面には示されていないが、参考の形態では、メインシャフト１に駆動ギヤを針状ころ軸受を介して相対回転可能に配設し、カウンタシャフト２に被動ギヤを一体的に形成する場合も含み、変速形態に応じて各種の組み合わせがある。

カウンタシャフト２の任意の１つの変速段列である第ｍ変速段の被動ギヤ４と次の変速段列である第ｎ変速段の被動ギヤ４との間には仮想線で外形のみ簡略図示の変速用のドグ歯クラッチＡが配設されている。ドグ歯クラッチは、カウンタシャフト２に一体のクラッチハブと、各被動ギヤ４それぞれに取り付けられた２つのドグ歯と、クラッチハブに左右に摺動自在にスプライン結合され、自らの内歯スプラインを摺動先のドグ歯に係脱させることにより一方（図で左側）の被動ギヤ４または他方（図で右側）の被動ギヤ４をカウンタシャフト２と一体回転状態とするスリーブとから構成されている。このようなドグ歯クラッチによりメインシャフト１の回転を、第ｍ変速段列の駆動ギヤ３と被動ギヤ４とにより、または、第ｎ変速段列の駆動ギヤ３と被動ギヤ４とによる変速段列により、減速させながら、カウンタシャフト２に伝達するようになっている。

以上の構成を備えた参考の形態の常時噛合式変速機において、カウンタシャフト２と被動ギヤ４との間に針状ころ軸受５が配設されている。

針状ころ軸受５は、外輪６と、内輪７と、両輪６，７間に転動自在に介装される円筒ころである複数の針状ころ８と、これら針状ころ８を保持する保持器９とを備える。

外輪６は、外輪本体６１と、外輪本体６１の軸方向一端側に径方向内向きに延びる環状フランジ部６２とから構成されている。

外輪本体６１は、自由状態では軸方向両側の外径ｄｏ１が被動ギヤ４の内径ｄｇより大径で軸方向中央側の外径ｄｏ２が被動ギヤ４の内径ｄｇより小径とした湾曲形状を有している。外輪本体６１は、被動ギヤ４に対して、軸方向中央側が当該被動ギヤ４の内周面との間に隙間ｓｏを持つ湾曲状態で被動ギヤ４の内周面に弾性的に圧入されている。

環状フランジ部６２は、外輪本体６１の上記圧入状態で、複数の針状ころ８それぞれに対するころ径のほぼ中心まで延びている。

内輪７は、内輪本体７１と、内輪本体７１の軸方向他端側から径方向外向きに延びる環状フランジ部７２とから構成されている。

内輪本体７１は、自由状態では軸方向両側の内径ｄｉ１がカウンタシャフト２の外径ｄｃより小径で軸方向中央側の内径ｄｉ２がカウンタシャフト２の外径ｄｃより大径とした湾曲形状を有している。内輪本体７１は、軸方向中央側がカウンタシャフト２の外周面との間に隙間ｓｉを持つ湾曲状態でカウンタシャフト２の外周面に弾性的に圧入されている。

環状フランジ部７２は、内輪本体７１の上記圧入状態で、軸方向他端側に複数の針状ころ８それぞれに対するころ径のほぼ中心まで延びている。

以上の構成を備えた参考の形態の軸受装置においては、針状ころ軸受５が外輪本体６１と内輪本体７１とがそれぞれ弾性的に被動ギヤ４とカウンタシャフト２とに圧入されていることにより、被動ギヤ４とカウンタシャフト２とから予圧を付与されている。

したがって、被動ギヤ４が使用されていないときは、被動ギヤ４とカウンタシャフト２とが通常の軸受と同様に被動ギヤ４の回転速度のほぼ半分の回転速度で回転できるようになり、軸受姿勢が安定するようになる結果、異音（クー音）が発生しなくなる。さらに、被動ギヤ４が使用されているときは、外輪本体６１と内輪本体７１とがそれぞれ弾性的に被動ギヤ４とカウンタシャフト２とに圧入されていることにより、それらがダンパー的に作用して被動ギヤ４の振動が吸収され、その振動に起因したフレッチングの発生を防止できるとともに、上記圧入より針状ころ軸受５受自体の剛性が高まり、ピーリングの進展によるころの摩耗によるギヤ抜けの発生を防止することができるようになる。

そして、参考の形態の軸受装置によると、特に、環状フランジ部６２，７２により、外輪６と内輪７それぞれは互いに軸方向に脱落が防止されて、それらがばらけてしまうことを防止することができるようになる。

なお、メインシャフト１と駆動ギヤ３との間にころ軸受を配設する変速段においては、上記針状ころ軸受５が配設されてもよい。

（実施の形態）
図４を参照して実施の形態を説明する。

図４は、図２に対応する図である。図４において、図２と対応する部分には同一の符号を付している。図４において、１はメインシャフト、２はカウンタシャフト、３は、メインシャフト上の任意の変速段における駆動ギヤ、４はカウンタシャフト上の任意の変速段における被動ギヤ、５は針状ころ軸受である。針状ころ軸受５は、外輪６と、内輪７と、両輪６，７間に転動自在に介装される複数の針状ころ８とを備える。ただし、実施の形態の針状ころ軸受５においては、針状ころ８を保持する保持器を備えていない総ころタイプのころ軸受である。

外輪６は、外輪本体６１と、外輪本体６１の軸方向一端側の環状フランジ部６３とから構成されている。

外輪本体６１は、自由状態では軸方向両側の外径ｄｏ１が被動ギヤ４の内径ｄｇより大径で軸方向中央側の外径ｄｏ２が被動ギヤ４の内径ｄｇより小径とした湾曲形状を有している。外輪本体６１は、被動ギヤ４に対して、軸方向中央側が当該被動ギヤ４の内周面との間に隙間ｓｏを持つ状態で被動ギヤ４の内周面に弾性的に圧入されている。

環状フランジ部６３は、外輪本体６１の上記圧入状態で、被動ギヤ４の端面４ａに沿って径方向外向きに延びている。

内輪７は、内輪本体７１と、内輪本体７１の軸方向両端側の２つの環状フランジ部７３ａ，７３ｂとから構成されている。

内輪本体７１は、自由状態では軸方向両側の内径ｄｉ１がカウンタシャフト２の外径ｄｃより小径で軸方向中央側の内径ｄｉ２がカウンタシャフト２の外径ｄｃより大径とした湾曲形状を有している。内輪本体７１は、軸方向中央側がカウンタシャフト２の外周面との間に隙間ｓｉを持つ状態でカウンタシャフト２の外周面に弾性的に圧入されている。

２つの環状フランジ部７３ａ，７３ｂは、内輪本体７１の上記圧入状態で、軸方向両端側それぞれから径方向外向きに延びている。

そして、上記２つの環状フランジ部７３ａ，７３ｂ、すなわち軸方向他端側の環状フランジ部７３ｂおよび軸方向一端側の環状フランジ部７３ａは、それぞれ、針状ころ軸受５がカウンタシャフト２への上記圧入状態で、複数の針状ころ８それぞれに対するころ径のほぼ中心まで径方向外向きに延びている。なお、軸方向他端側の環状フランジ部７３ｂが、針状ころ軸受５がカウンタシャフト２への上記圧入状態で、複数の針状ころ８それぞれに対するころ径のほぼ中心を越えて径方向外向きに延びた構成であってもよい。

以上の構成を備えた実施の形態の軸受装置においては、針状ころ軸受５が外輪本体６１と内輪本体７１とがそれぞれ弾性的に被動ギヤ４とカウンタシャフト２とに圧入されていることにより、被動ギヤ４とカウンタシャフト２とから予圧を付与されている。

したがって、被動ギヤ４が使用されていないときは、被動ギヤ４とカウンタシャフト２とが通常の軸受と同様に被動ギヤ４の回転速度のほぼ半分の回転速度で回転できるようになり、軸受姿勢が安定するようになる結果、異音（クー音）が発生しなくなる。さらに、被動ギヤ４が使用されているときは、外輪本体６１と内輪本体７１とがそれぞれ弾性的に被動ギヤ４とカウンタシャフト２とに圧入されていることにより、それらがダンパー的に作用して被動ギヤ４の振動が吸収され、その振動に起因したフレッチングの発生を防止できるとともに、上記圧入より針状ころ軸受５自体の剛性が高まり、ピーリングの進展によるころの摩耗によるギヤ抜けの発生を防止することができるようになる。

そして、実施の形態の軸受装置によると、特に、外輪本体６１の被動ギヤ４への圧入状態で、環状フランジ部６３が被動ギヤ４の端面に沿って径方向外向きに延びているから、針状ころ軸受５を被動ギヤ４に対して位置決めして配置することができるようになる。

なお、メインシャフト１と駆動ギヤ３との間にころ軸受を配設する変速段においては、上記針状ころ軸受５が配設されてもよく、このような配設形態も実施の形態に含む。

参考の形態に係る軸受装置が組み込まれている常時噛合式変速機の要部を概略して示す断面図図１の要部である針状ころ軸受と被動ギヤとカウンタシャフトとを拡大して示す図図１に用いる針状ころ軸受の自由状態における断面図本発明の実施の形態に係る常時噛合式変速機用軸受装置の要部である針状ころ軸受と被動ギヤとカウンタシャフトとを拡大して示す図であり、図２に対応する図

符号の説明

１…メインシャフト
２…カウンタシャフト（シャフト）
３…駆動ギヤ
４…被動ギヤ（ギヤ）
５…針状ころ軸受（ラジアルタイプのころ軸受）
６…外輪
６１…外輪本体
６２…環状フランジ部
７…内輪
７１…内輪本体
７２…環状フランジ部
８…針状ころ（ころ）
９…保持器

Claims

シャフトとギヤとの間にラジアルタイプのころ軸受を介装した常時噛合式変速機用軸受装置であって、上記ころ軸受は、外輪、内輪および両輪間に転動自在に介装した複数のころを備え、外輪は、軸方向中央側がギヤ内周面との間に隙間を持つ湾曲状態でギヤの内周面に弾性的に圧入された外輪本体と、この圧入状態で軸方向一端側にギヤの端面に沿って径方向外向きに延びる環状フランジ部とを備え、内輪は、軸方向中央側がシャフト外周面との間に隙間を持つ湾曲状態でシャフトの外周面に弾性的に圧入された内輪本体と、この圧入状態で軸方向両端側それぞれからころ径のほぼ中心まで径方向外向きに延びる２つの環状フランジ部とを備えている、ことを特徴とする常時噛合式変速機用軸受装置。