JP2000018255A - 車両用トランスミッションの歯車軸支持装置 - Google Patents

車両用トランスミッションの歯車軸支持装置

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JP2000018255A
JP2000018255A JP18745798A JP18745798A JP2000018255A JP 2000018255 A JP2000018255 A JP 2000018255A JP 18745798 A JP18745798 A JP 18745798A JP 18745798 A JP18745798 A JP 18745798A JP 2000018255 A JP2000018255 A JP 2000018255A
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Japan
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gear shaft
gear
bearing
shaft
roller bearing
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Kikuo Maeda
喜久男 前田
Takashi Tsujimoto
崇 辻本
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NTN Corp
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NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属摩耗粉等の異物混入下でも損傷し難く、
長い耐久寿命を確保できる車両用トランスミッションの
歯車軸支持装置を提供することである。 【解決手段】 浸炭軸受鋼で形成された内輪12、外輪
13、円筒ころ14および鍔輪15の各表面12a、1
3a、14a、15aに、炭素含有量0.80重量%以
上、ロックウェル硬さHRC58以上で、かつ残留オー
ステナイト量25〜35体積%の浸炭窒化層12b、1
3b、14b、15bを形成し、これらの浸炭窒化層で
優れた耐摩耗性と疲労強度を確保するとともに、この浸
炭窒化層を適度な靱性を有する材質に安定して保ち、ギ
ヤオイルに混入した異物の噛み込みによる転がり軸受の
損傷を防止して、長い耐久寿命を有するトランスミッシ
ョンの歯車軸支持装置を提供したのである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、車両用トランス
ミッションの歯車軸を回転自在に支持する支持装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車のトランスミッションはエンジン
の出力をトルク転換して駆動輪に伝える装置であり、大
別してギヤの切り換えのみでトルク転換するマニュアル
式のものと、トルクコンバータとギヤの切り換えを併用
したオートマチック式のものとがある。
【0003】前記トランスミッションの構成を、本願の
実施形態を示す図1に基づいて説明する。このトランス
ミッションは、マニュアル式のものであり、ハウジング
1内にインプットシャフト2、アウトプットシャフト3
および中間シャフトとしてのパイロットシャフト4が直
列に配置され、さらに中間シャフトとしてのカウンター
シャフト5とリバースシャフト6がアウトプットシャフ
ト3と平行に配置されている。なお、図1は図面を見や
すくするため、これらの各シャフト3、5、6を展開表
示しており、リバースシャフト6はカウンターシャフト
5と並列に配置され、アウトプットシャフト3とも係合
するようになっている。
【0004】前記リバースシャフト6を除く各シャフト
2、3、5とパイロットシャフト4は、円筒ころ軸受7
や針状ころ軸受8で回転自在に支持され、各シャフト
2、3、5、6には多数のギヤ群9が取り付けられてい
る。また、カウンターシャフト5には一端を円筒ころ軸
受7で支持されたギヤ部材10も取り付けられ、ハウジ
ング1内にはギヤオイルが封入されている。このギヤオ
イルは、前記円筒ころ軸受7や針状ころ軸受8の潤滑油
にもなっている。
【0005】前記インプットシャフト2、アウトプット
シャフト3およびリバースシャフト6のギヤ9aは、そ
れぞれのシャフト2、3、6に回転自在に取り付けら
れ、これらの回転自在なギヤ9aと前記パイロットシャ
フト4は、前記カウンターシャフト5のいずれかのギヤ
9bかギヤ部材10に噛み合っている。これらのギヤ9
aは、外部からの操作でシフトされるクラッチハブ11
で、それぞれの取り付けシャフト2、3、6に、選択的
に回転を同期され、インプットシャフト2からアウトプ
ットシャフト3へのトルク伝達経路が適切に選択される
ようになっている。
【0006】上述したトランスミッションは1例であ
り、車種によって前記各シャフトおよびギヤの配置や軸
受の形式が異なる場合があるが、ギヤオイルが封入され
たハウジング内に、転がり軸受で回転自在に支持された
歯車軸を有する点は共通している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した車両用トラン
スミッションは、多くの歯車の噛み合い部や回転部材の
摺動部を有するため、これらの部位で発生する金属摩耗
粉がハウジングに封入されたギヤオイルに混入する。こ
れらの摩耗粉は、高速や高負荷で回転する各歯車軸を支
持する前記各転がり軸受の中に入り込み、その軌道輪や
ころの表面にフレーキング等の損傷を生じさせる原因と
なり、これらの転がり軸受の耐久寿命を縮める問題があ
る。
【0008】そこで、この発明の課題は、金属摩耗粉等
の異物混入下でも損傷し難く、長い耐久寿命を確保でき
る車両用トランスミッションの歯車軸支持装置を提供す
ることである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明は、ギヤオイルが封入されたハウジング
内に、歯車軸を転がり軸受により回転自在に支持した車
両用トランスミッションの歯車軸支持装置において、前
記転がり軸受の転動体の表面に、炭素含有量0.80重
量%以上で、かつロックウェル硬さHRC58以上の浸
炭窒化層を形成し、この浸炭窒化層の残留オーステナイ
ト量を25〜35体積%とした構成を採用したのであ
る。
【0010】また、内輪または外輪を有する転がり軸受
では、これらの内輪または外輪の少なくともいずれか一
方の軌道面にも、炭素含有量0.80重量%以上で、か
つロックウェル硬さHRC58以上の浸炭窒化層を形成
し、この浸炭窒化層の残留オーステナイト量を25〜3
5体積%とした構成も採用することができる。
【0011】前記転動体の表面や、内輪や外輪の軌道面
に浸炭窒化層を形成したのは次の理由による。通常の浸
炭焼入れにより得られる浸炭層の残留オーステナイト
は、高い靱性と加工硬化特性を有し、これを適度に含ま
せることにより、浸炭層の硬度を確保した上で、亀裂の
発生や進展を抑える働きをするが、熱に対して不安定な
難点がある。これに対して、適切な条件で浸窒処理を施
すと、窒素原子が残留オーステナイト中に固溶し、残留
オーステナイトを熱に対して安定化する役割をする。こ
の浸窒処理で得られた浸炭窒化層には、通常の浸炭層よ
りも大きな圧縮の残留応力が形成されるため、疲労強度
をさらに高めることもできる。
【0012】前記残留オーステナイト量を25〜35体
積%としたのは、浸炭窒化層に適度の靱性を付与し、ギ
ヤオイルに混入した異物の噛み込みによる過大な応力増
加を緩和するためである。すなわち、残留オーステナイ
ト量が25体積%未満では靱性が不足し、残留オーステ
ナイト量が35体積%を越えると、硬度が低下し過ぎて
塑性変形による表面粗さの劣化を招く。
【0013】上記のような浸炭窒化層の組織は、次のよ
うな処理工程で形成することができる。すなわち、浸炭
雰囲気中の炭素ポテンシャルを0.8%以上にして所定
時間加熱保持した後、油中で冷却して浸炭焼入れを行
い、この後、アンモニアガス中で所定時間加熱保持して
窒化処理を行う。浸炭工程中に同時に窒化処理も行う方
法を採用することもできる。なお、残留オーステナイト
量を調整するために、サブゼロ処理や焼戻し処理を行っ
てもよい。
【0014】前記転がり軸受が円錐ころ軸受、円筒ころ
軸受、針状ころ軸受または玉軸受である場合は、上述し
た優れた疲労強度や靱性により軸受をコンパクト化する
ことができる。
【0015】上記歯車軸支持装置は、インプットシャフ
ト、アウトプットシャフト、および中間シャフトに適用
することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図1および図2に基づき、
この発明の実施形態を説明する。図1は、前述したよう
に、マニュアル式のトランスミッションであり、前記イ
ンプットシャフト2、アウトプットシャフト3、パイロ
ットシャフト4およびカウンターシャフト5の支持に、
それぞれ実施形態の円筒ころ軸受7または針状ころ軸受
8より成る歯車軸支持装置が採用されている。
【0017】図2(a)は、代表例として円筒ころ軸受
7を拡大して示す。この円筒ころ軸受7は、内輪12と
外輪13の各軌道面の間に、保持器に保持された円筒こ
ろ14が転動自在に配列されている。内輪12の一端側
の鍔は、別体の鍔輪15で形成されている。
【0018】前記内輪12、外輪13、円筒ころ14お
よび鍔輪15の各部品は、いずれも浸炭軸受鋼SCr4
35で形成され、図2(b)に示すように、これらの各
部品の表面12a、13a、14a、15aに、炭素含
有量0.80重量%以上、ロックウェル硬さHRC58
以上で、かつ残留オーステナイト量25〜35体積%の
浸炭窒化層12b、13b、14b、15bが形成され
ている。図示はしないが、前記針状ころ軸受8の針状こ
ろ表面にも同様の浸炭窒化層が形成されている。なお、
トランスミッションの歯車軸支持装置に円錐ころ軸受や
玉軸受が用いられている場合は、これらの軸受の軌道輪
や転動体の表面に同様の浸炭窒化層を形成することがで
きる。
【0019】この実施形態では、前記各部品の素材とし
てSCr435を用いたが、この他にSCM430、S
CM435、SCr430、SAE5130、SAE8
620等の軸受鋼を用いることができる。また、この実
施形態では、前記浸炭窒化層を部品の全表面に形成した
が、内輪12、外輪13の軌道面や円筒ころ14の転動
面等、他の部品と接触する面にのみ浸炭窒化層を形成し
てもよい。なお、内輪や外輪のない転がり軸受の場合
は、転動体の表面のみ、または転動体の表面と存在する
いずれか一方の軌道輪に浸炭窒化層を形成するのは勿論
である。
【0020】以下に実施例および比較例を挙げる。
【0021】
【実施例】図2に示した、SCr435製の内輪12、
外輪13、円筒ころ14および鍔輪15の表面に炭素含
有量0.80重量%以上、ロックウェル硬さHRC58
以上で、残留オーステナイト量が25〜35体積%の範
囲にある浸炭窒化層が形成された円筒ころ軸受を用意し
た。軸受の寸法は、いずれも内径30mm、外径62m
mである。
【0022】
【比較例】実施例と同様に、SCr435製の内輪、外
輪、円筒ころおよび鍔輪の表面に炭素含有量0.80重
量%以上、ロックウェル硬さHRC58以上の浸炭窒化
層が形成され、残留オーステナイト量のみが25〜35
体積%の範囲を外れる円筒ころ軸受と、浸炭層のみが形
成された円筒ころ軸受を用意した。各軸受の寸法は実施
例と同じである。
【0023】上記実施例および比較例の円筒ころ軸受
を、異物が混入された潤滑油を封入したケースの中に配
置された回転軸に取り付け、異物下寿命試験を実施し
た。
【0024】試験条件は以下の通りである。 負荷荷重:17.64kN 回転数 :2000rpm 潤滑油 :タービンVG65(油浴) 異物 :ガスアトマイズ金属粉(粒径100〜180
μm、硬度HV700〜800、混入量1g/リット
ル)
【0025】
【表1】
【0026】試験結果を表1に示す。表中の耐久寿命
は、L10寿命(90%の軸受が破損しないで使える時
間)で評価した。実施例の円筒ころ軸受は、いずれも1
20時間以上の優れた耐久寿命を有し、浸炭層のみの軸
受の3倍以上の寿命になっている。一方、残留オーステ
ナイト量が本願の範囲を外れる比較例の円錐ころ軸受
は、浸炭層のみのものよりは長い耐久寿命を有するが、
実施例に較べると相当耐久寿命が短いことがわかる。
【0027】
【発明の効果】以上のように、この発明の車両用トラン
スミッションの歯車軸支持装置は、高速や高負荷で回転
する歯車軸を支持する転がり軸受の軌道輪と転動体の表
面に、炭素含有量0.80重量%以上で、かつロックウ
ェル硬さHRC58以上の浸炭窒化層を形成し、この浸
炭窒化層の残留オーステナイト量を25〜35体積%と
したので、これらの浸炭窒化層で優れた耐摩耗性と疲労
強度を確保するとともに、この浸炭窒化層を適度な靱性
を有する材質に安定して保ち、ギヤオイルに混入した異
物の噛み込みによる転がり軸受の損傷を防止して、転が
り軸受の耐久寿命を延ばし、トランスミッションのメイ
ンテナンス周期を著しく延長することができる。また、
上記の優れた特性により、この転がり軸受はコンパクト
化が可能であり、その結果としてトランスミッション全
体をコンパクトなものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態の歯車軸支持装置が組み込まれたトラ
ンスミッションの縦断面図
【図2】aは図1の円筒ころ軸受を示す断面図、bはa
の要部拡大断面図
【符号の説明】
1 ハウジング 2 インプットシャフト 3 アウトプットシャフト 4 パイロットシャフト 5 カウンターシャフト 6 リバースシャフト 7 円筒ころ軸受 8 針状ころ軸受 9 ギヤ群 9a、9b ギヤ 10 ギヤ部材 11 クラッチハブ 12 内輪 13 外輪 14 円筒ころ 15 鍔輪 12a、13a、14a、15a 表面 12b、13b、14b、15b 浸炭窒化層
フロントページの続き Fターム(参考) 3J063 AA01 AB02 AC06 BA10 BB11 CB43 CB44 CD02 CD03 XA32 XC02 3J101 AA01 BA02 BA10 BA55 BA70 DA02 EA04 EA67 EA80 FA31 GA11

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ギヤオイルが封入されたハウジング内
    に、歯車軸を転がり軸受により回転自在に支持した車両
    用トランスミッションの歯車軸支持装置において、前記
    転がり軸受の転動体の表面に、炭素含有量0.80重量
    %以上で、かつロックウェル硬さHRC58以上の浸炭
    窒化層を形成し、この浸炭窒化層の残留オーステナイト
    量を25〜35体積%としたことを特徴とする車両用ト
    ランスミッションの歯車軸支持装置。
  2. 【請求項2】 前記転がり軸受の内輪または外輪の少な
    くとも一方の軌道面に、炭素含有量0.80重量%以上
    で、かつロックウェル硬さHRC58以上の浸炭窒化層
    を形成し、この浸炭窒化層の残留オーステナイト量を2
    5〜35体積%とした請求項1に記載の車両用トランス
    ミッションの歯車軸支持装置。
  3. 【請求項3】 前記転がり軸受が円錐ころ軸受、円筒こ
    ろ軸受、針状ころ軸受または玉軸受のいずれかである請
    求項1または2に記載の車両用トランスミッションの歯
    車軸支持装置。
  4. 【請求項4】 前記歯車軸がインプットシャフト、アウ
    トプットシャフト、または中間シャフトのいずれかであ
    る請求項1または2に記載の車両用トランスミッション
    の歯車軸支持装置。
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