JP2003028177A - 軸受の配置構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の軸受を配置する場合に、軸受の寿命の
低下を抑制することのできる軸受の配置構造を提供す
る。 【解決手段】 内輪と外輪との間に円錐ころ１５を有す
る円錐ころ軸受５と、内輪と外輪との間に円錐ころ２６
を有する円錐ころ軸受６とが設けられ、円錐ころ２６と
外輪との接触部に作用する転動体荷重が、円錐ころ軸受
５の内輪および円錐ころ１５を経由して、円錐ころ軸受
５の外輪に伝達されるように、複数の円錐ころ軸受５，
６が配置される軸受の配置構造において、複数の円錐こ
ろ軸受５，６における転動体荷重の作用線同士が、同一
の直線Ｃ１上に設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【従来の技術】一般に、車両の駆動力源から車輪に至る
動力の伝達経路には、各種の回転部材が設けられてお
り、これらの回転部材は軸受により支持されている。こ
のように、車両用の動力伝達経路の回転部材を支持する
ための軸受の配置構造の一例が、特開平１０−１７６７
２０号公報に記載されている。この公報においては、メ
インシャフトの外周側に、第１の円錐ころ軸受の内輪が
取り付けられているとともに、この第１の円錐ころ軸受
の外輪が、メインドライブギヤと一体的に構成されてい
る。また、メインドライブギヤの外周側に、第２の円錐
ころ軸受の内輪が取り付けられているとともに、第２の
円錐ころ軸受の外輪が、トランスミッションケースに固
定されている。さら、にメインシャフトの外周側には、
メインギヤが設けられているとともに、メインギヤとメ
インドライブギヤとの間にはシンクロナイザ機構が配置
されている。 【０００２】そして、シンクロナイザ機構の動作によ
り、メインシャフトと、メインドライブギヤまたはメイ
ンギヤとが動力伝達可能に連結される。動力の伝達時
に、ギヤの噛み合い力に起因して、メインシャフトに半
径方向の荷重が作用すると、この荷重が、第１の円錐こ
ろ軸受およびメインドライブギヤを経由して、第２の円
錐ころ軸受に伝達される。第２の円錐ころ軸受に伝達さ
れた荷重が、トランスミッションケースにより受け止め
られる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
記載されている軸受の配置構造においては、第１および
第２の円錐ころ軸受における荷重の作用線に関する記述
がないが、第１の円錐ころ軸受の荷重の作用線と、第２
の円錐ころ軸受における荷重の作用線との位置関係が適
切に設定されていない場合は、メインシャフトの荷重
が、第１の円錐ころ軸受から第２の円錐ころ軸受に伝達
される際に、第２の円錐ころ軸受にモーメントが発生
し、第２の円錐ころ軸受の寿命が低下する可能性があっ
た。 【０００４】この発明は、上記事情を背景としてなされ
たもので、複数の軸受を配置する場合に、軸受の寿命の
低下を抑制することのできる軸受の配置構造を提供する
ことを目的とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段およびその作用】上記目的
を達成するためこの発明は、転動体を有する転がり軸受
が複数設けられ、転動体荷重の伝達経路が直列となるよ
うに、前記複数の転がり軸受が配置される軸受の配置構
造において、前記複数の転がり軸受における転動体荷重
の作用線同士が、同一の直線上に設定されることを特徴
とするものである。 【０００６】請求項１の発明によれば、所定の転がり軸
受における転動体荷重が、他の転がり軸受に伝達された
場合に、他の転がり軸受の転動体を所定方向に回転させ
ようとするモーメントが発生しない。 【０００７】 【発明の実施の形態】つぎに、この発明の一実施例を、
図面に基づいて説明する。図２は、車両用の変速機の動
力伝達経路の一部を示す断面図、図１は図２の要部を示
す拡大断面図である。図１および図２において、ケーシ
ング（言い換えればハウジング）１の内部には、入力軸
２および出力軸３が配置されている。出力軸３は円筒部
２１を有しており、入力軸２の長さ方向の一部が、円筒
部２１の内部空間Ｂ１内に配置されている。なお、駆動
力源（図示せず）のトルクが、入力軸２に伝達されるよ
うに構成されている。さらに、図１および図２は、入力
軸２および出力軸３の回転中心となる軸線Ａ１を含む平
面内における断面図である。 【０００８】また、この入力軸２を回転可能に支持する
円錐ころ軸受４と、出力軸３を回転可能に支持する円錐
ころ軸受５と、入力軸２と出力軸３とを相対回転可能に
連結する円錐ころ軸受６とが設けられている。円錐ころ
軸受４ないし６は、主としてラジアル荷重を受けるよう
に構成されたラジアル軸受であるが、スラスト荷重を受
けることもできる。 【０００９】円錐ころ軸受４は、入力軸２であって、円
筒部２１の外部に相当する位置に設けられている。円錐
ころ軸受４は、ケーシング１の内周に嵌合固定された外
輪７と、外輪７の内側に配置され、かつ、入力軸２の外
周に嵌合固定された内輪８と、外輪７と内輪８との間
に、円周方向に配置された複数の円錐ころ９とを有して
いる。外輪７の内周面を構成する環状の転動面１０に
は、円錐ころ軸受５，６側に向けて拡径する方向のテー
パ角度が設定されている。一方、内輪８の外周側には環
状の転動溝１１が形成されており、この転動溝１１の転
動面１２には、円錐ころ軸受５，６側に向けて拡径する
方向のテーパ角度が設定されている。なお、転動面１０
のテーパ角度よりも、転動面１２のテーパ角度の方が小
さく設定されている。 【００１０】前記円錐ころ軸受５は、ケーシング１の内
周に嵌合固定された外輪１３と、外輪１３の内側に配置
され、かつ、出力軸３の円筒部２１の外周に嵌合固定さ
れた内輪１４と、外輪１３と内輪１４との間に、円周方
向に配置された複数の円錐ころ１５とを有している。外
輪１３の内周面を構成する環状の転動面１６には、円錐
ころ軸受４側に向けて拡径する方向のテーパ角度が設定
されている。この円錐ころ１５の外周面と転動面１６と
が接触して接触部Ｄ１が形成される。また、転動面１６
および接触部Ｄ１の延長線Ｆ１と、軸線Ａ１とのなす角
度θ２が設定される。 【００１１】一方、内輪１４の外周側には環状の転動溝
１７が形成されており、この転動溝１７の転動面１８に
は、円錐ころ軸受４側に向けて拡径する方向のテーパ角
度が設定されている。また、転動面１８の延長線Ｆ２と
軸線Ａ１とのなす角度θ３が設定される。さらに、円筒
部２１の外周であって、軸線Ａ１方向における円錐ころ
軸受４と円錐ころ軸受５との間には、はす歯歯車１９が
形成されている。またケーシング１の内部には、他のは
す歯歯車２０が設けられており、はす歯歯車１９とはす
歯歯車２０とが噛合されている。 【００１２】つぎに、前記円錐ころ軸受６について説明
する。前記出力軸３の円筒部２１が、円錐ころ軸受６の
外輪を兼ねており、円錐ころ軸受６の内輪２２が入力軸
２の外周に嵌合固定されている。内輪２２は内部空間Ｂ
１内に配置されている。 【００１３】円筒部２１の内周側には環状の転動面２３
が形成されており、この転動面２３には、円錐ころ軸受
４側に向けて拡径する方向のテーパ角度が設定されてい
る。さらに、内輪２２の外周側には環状の転動溝２４が
形成されており、この転動溝２４の転動面２５には、円
錐ころ軸受４側に向けて拡径する方向のテーパ角度が設
定されている。そして、転動面２３および転動面２５に
接触する円錐ころ２６が、円周方向に複数配置されてい
る。この転動面２３と円錐ころ２６とが接触して接触部
Ｅ１が形成される。さらに、転動面２３および接触部Ｅ
１の延長線Ｆ３と軸線Ａ１とのなす角度θ１は、角度θ
２と同一に設定されている。つまり、延長線Ｆ１と延長
線Ｆ３とは相互に平行である。 【００１４】また、転動面２５の延長線Ｆ４と軸線Ａ１
とのなす角度θ４は、角度θ３と同一に設定されてい
る。つまり、延長線Ｆ２と延長線Ｆ４とは相互に平行で
ある。そして、角度θ１，θ２よりも角度θ３，θ４の
方が小さく設定されている。このように、図１および図
２に示す実施例においては、延長線Ｆ１と延長線Ｆ２と
のなす鋭角側の角度と、延長線Ｆ３と延長線Ｆ４とのな
す鋭角側の角度とが同一となるように、円錐ころ１５の
テーパ角度と、円錐ころ２６のテーパ角度とが同一に設
定されている。なお、はす歯歯車１９と円錐ころ軸受４
との間には、円筒部２１と入力軸２とを動力伝達可能に
連結するための同期噛み合い機構２７が設けられてい
る。 【００１５】上記のように構成された円錐ころ軸受５に
より、出力軸３が軸線Ａ１を中心として回転可能に支持
されており、円錐ころ軸受４，６により、入力軸２が回
転可能に保持されている。また、円錐ころ軸受４ないし
６の中心軸は、全て軸線Ａ１上に設定されている。 【００１６】なお、変速機の組立工程においては、円錐
ころ軸受４の外輪７、および円錐ころ軸受５の外輪１３
に対して、軸線Ａ１と平行な方向に、かつ、外輪７と外
輪１３とを相互に近づける向きの荷重、すなわち、予圧
が与えられる。このようにして、入力軸２と出力軸３
と、円錐ころ軸受４，５，６とを結合したユニットが構
成され、軸線Ａ１方向および半径方向におけるユニット
の結合剛性が、前記予圧により高められている。 【００１７】さらに、図１および図２に示す実施例にお
いては、ケーシング１が、金属材料、例えば鋳鉄、アル
ミニウム合金などにより構成され、入力軸２および出力
軸３が、金属材料、例えば、機械構造用合金鋼などによ
り構成され、円錐ころ軸受４ないし６を構成する部品
が、金属材料、例えば、炭素鋼、クロム鋼、軸受鋼など
により構成される。 【００１８】図１および図２の実施例における作用を説
明する。なお、以下の説明は、同期噛み合い機構２７を
作動させた場合に対応する。すなわち、同期噛み合い機
構２７の動作により、入力軸２と出力軸３とが動力伝達
可能に連結されると、入力軸２のトルクが出力軸３に伝
達されるとともに、出力軸３のトルクがはす歯歯車１９
からはす歯歯車２０に伝達される。 【００１９】はす歯歯車１９とはす歯歯車２０との間で
動力伝達がおこなわれる場合、はす歯歯車１９の歯とは
す歯歯車２０の歯との接触点の荷重の分力に相当する荷
重Ｆａが、はす歯歯車１９に対して軸線Ａ１と平行な方
向に、かつ、はす歯歯車１９を円錐ころ軸受５の外輪１
３に近づけようとする向きで作用する。また、はす歯歯
車１９の歯とはす歯歯車２０の歯との接触点の荷重の分
力に相当する荷重が、はす歯歯車１９に対して半径方向
に作用する。すると、その荷重が円錐ころ軸受６に伝達
されるとともに、この荷重の反力Ｆｒが円錐ころ軸受６
の半径方向に発生する。 【００２０】図１および図２の実施例では、一方の円錐
ころ軸受６の外輪を構成する円筒部２１に対して、他方
の円錐ころ軸受５の内輪１４が取り付けられている。つ
まり、円錐ころ軸受６の転動体荷重が、円筒部２１を経
由して円錐ころ軸受５の内輪１４に伝達され、ついで、
この荷重が円錐ころ１５を経由して外輪１３に伝達され
る。言い換えれば、円錐ころ軸受６の円錐ころ２６か
ら、円錐ころ軸受５の外輪１３に至る荷重の伝達経路が
直列に形成されるように、円錐ころ軸受６および円錐こ
ろ軸受５の各部品が構成され、かつ、円錐ころ軸受５と
円錐ころ軸受６との相対位置が設定されている。 【００２１】つぎに、図１および図２の実施例におい
て、円錐ころ軸受５と円錐ころ軸受６との相対関係に基
づく荷重の伝達作用を説明する。まず、延長線Ｆ４と軸
線Ａ１との間に角度θ４が設定されているため、前記反
力Ｆｒに対応して、円錐ころ軸受６においては、転動体
２６と転動面２５との接触部Ｇ１に直交する方向の分力
（荷重）Ｑｉが発生する。この分力Ｑｉに対応する転動
体荷重の方向および向きが、作用線Ｑｏ１で示されてい
る。円錐ころ軸受６における転動体荷重とは、接触部Ｅ
１に作用する荷重であって、転動面２３に直交し、か
つ、延長線Ｆ３の長さ方向における転動面２３の中央に
作用する荷重を意味している。 【００２２】また、作用線Ｑｏ１で示される転動体荷重
が、円錐ころ軸受５の内輪１４に伝達され、その荷重が
内輪１４から円錐ころ１５に伝達される。すると、円錐
ころ軸受５で転動体荷重が発生する。円錐ころ軸受５の
転動体荷重とは、接触部Ｄ１に発生する荷重であって、
転動面１６に直交し、かつ、延長線Ｆ１の長さ方向にお
ける転動面１６の中央点Ｄ２に作用する荷重である。な
お、円錐ころ軸受５の転動体荷重に対応する作用線の方
向および向きは、円錐ころ軸受６の転動体荷重に対応す
る作用線Ｑｏ１と同一であるため、便宜上、円錐ころ軸
受５の転動体荷重に対応する作用線をも“作用線Ｑｏ
１”と記載する。そして、この円錐ころ軸受５に作用す
る転動体荷重が、ハウジング１で受け止められるため、
この転動体荷重に対応する反力が、接触部Ｄ１に向けて
発生する。この反力の方向および向きが、作用線Ｑｏ２
で示されている。この作用線Ｑｏ２の先端は中央点Ｄ２
に設定される。 【００２３】ところで、図１および図２の実施例におい
ては、円錐ころ軸受５の接触角および円錐ころ軸受６の
接触角が、同一の接触角αとなるように、円錐ころ軸受
５と円錐ころ軸受６との相対関係が構成されている。前
記接触角αとは、各円錐ころ軸受５，６における転動体
荷重の方向を示す作用線Ｑｏ１と、円錐ころ軸受５，６
の中心軸（この実施例では軸線Ａ１）に垂直な平面を示
す線分Ｈ１とのなす鋭角側の角度を意味している。 【００２４】また、円錐ころ軸受５，６の転動体荷重の
作用線Ｑｏ１が、同一の直線Ｃ１上に設定されるよう
に、軸線Ａ１と平行な方向において、円錐ころ軸受５と
円錐ころ軸受６との相対位置が設定されている。なお、
図１および図２の実施例では、円錐ころ軸受５の作用点
Ｊ１と、円錐ころ軸受６の作用点Ｊ１とが、軸線Ａ１上
の同一位置に設定されている。円錐ころ軸受５の作用点
Ｊ１とは、円錐ころ軸受５における転動体荷重の方向を
示す作用線と、円錐ころ軸受５の中心軸である軸線Ａ１
とが交差する点を意味している。また、円錐ころ軸受６
の作用点Ｊ１とは、円錐ころ軸受６における転動体荷重
の方向を示す作用線と、円錐ころ軸受６の中心軸である
軸線Ａ１とが交差する点を意味している。 【００２５】上記のようにして、円錐ころ軸受５，６の
転動体荷重の作用線Ｑｏ１を、直線Ｃ１上に設定してい
るため、円錐ころ軸受５で発生する反力の作用線Ｑｏ２
と、円錐ころ軸受６の転動体荷重の作用線Ｑｏ１とが相
互に、逆向きに、かつ同一の直線Ｃ１上に発生する。こ
のため、中央点Ｄ２をモーメントの中心と仮定し、この
中央点Ｄ２から、円錐ころ軸受６の転動体荷重の作用線
Ｑｏ２に対して、垂線（図示せず）を下すことを想定し
た場合、図１および図２の実施例においては、垂線、す
なわち“モーメントの腕”の長さが“零”となる。つま
り、はす歯歯車１９とはす歯歯車２０との噛み合い点に
発生する荷重が、円錐ころ軸受６を経由して円錐ころ軸
受５に伝達された場合に、円錐ころ軸受５の円錐ころ１
５を、中央点Ｄ２を中心として、所定方向に回転させよ
うとするモーメントは発生しない。 【００２６】したがって、円錐ころ軸受５において、延
長線Ｆ１の長さ方向であって、接触部Ｄ１における円錐
ころ１５と転動面１６との接触面圧が、局所的に高まる
ことを抑制できる。言い換えれば、接触部Ｄ１における
接触面圧が、延長線Ｆ１の長さ方向において均一に保持
される。このようにして、円錐ころ軸受５の寿命の低下
が抑制され、円錐ころ軸受５の耐久性が向上する。 【００２７】なお、上記実施例において、変速機の組立
工程で、円錐ころ軸受５における転動体荷重の作用線
と、円錐ころ軸受６における転動体荷重の作用線とが同
一の直線上に設定されるように、軸線Ａ１方向におけ
る、円錐ころ軸受５と円錐ころ軸受６との相対位置を設
定する時期は、前記円錐ころ軸受４の外輪７と円錐ころ
軸受５の外輪１３とを近づける向きで予圧を付与する
前、または予圧の付与途中、あるいは予圧の付与終了後
のいずれでもよい。 【００２８】すなわち、予圧が付与されると、円錐ころ
軸受４，５，６を構成する部品が、マイクロメートル単
位で微小変形するが、仮に、予圧が設定される前あるい
は途中で、円錐ころ軸受６における転動体荷重の作用線
とが同一の直線上に設定されるように、軸線Ａ１方向に
おける、円錐ころ軸受５と円錐ころ軸受６との相対位置
が設定され、その後、予圧により各軸受の変形量が増加
して、前記微小変形の範囲内で作用線同士が相対移動し
た場合でも、“各軸受の作用線同士が、同一の直線上に
設定されている”という構成に含まれる。また、図１お
よび図２の実施例においては、出力軸３の円筒部２１が
円錐ころ軸受６の外輪を兼ねているが、円錐ころ軸受６
の外輪を円筒部とは別に構成し、この外輪を円筒部の内
周に嵌合固定する構成を採用することもできる。 【００２９】ここで、図１および図２の実施例の構成
と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、円錐こ
ろ軸受５，６が、この発明の“複数の転がり軸受”に相
当し、円錐ころ１５，２６が、この発明の“転動体”に
相当する。 【００３０】なお、この発明は、複数の転がり軸受の中
心軸が、相互に偏心して配置されているものに対しても
適用できる。すなわち、この発明では、複数の転がり軸
受の作用点が、直線Ｃ１上で異なる位置に設定されてい
てもよい。また、この発明は、複数の転がり軸受が、３
個以上設けられているものに対しても適用できる。複数
の転がり軸受を３個以上設ける場合、少なくとも２個以
上の転がり軸受における転動体荷重の作用線同士が、同
一の直線上に設定されていればよい。また、この発明
は、転動体としては、円筒または玉などを用いた転がり
軸受にも適用可能である。さらに、図１および図２に示
す円錐ころ軸受５，６は、接触角αが“零度”を越える
値に設定された、いわゆるアンギュラコンタクト軸受で
あるが、この発明は、接触角が“零度”に設定された転
がり軸受を、複数備えているものに対しても適用でき
る。また、テーパ角度が異なる円錐ころを用いた場合
は、延長線Ｆ２と延長線Ｆ４とは非平行になる。 【００３１】 【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、所定の軸受における転動体荷重が、他の軸受に荷重
が伝達された場合に、他の軸受側の転動体を、所定方向
に回転させようとするモーメントが発生しない。したが
って、転動体と軌道輪との接触部における接触面圧を、
接触部の全域に亘って均等に分散させることができ、軸
受の寿命の低下を防止できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 この発明に係る転がり軸受の配置構造を示す
拡大断面図である。 【図２】 この発明に係る転がり軸受の配置構造を示す
断面図である。 【符号の説明】 ５，６…円錐ころ軸受、 １５，２６…円錐ころ、 Ｃ
１…直線、 Ｑｏ１…作用線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 転動体を有する転がり軸受が複数設けら
   れ、転動体荷重の伝達経路が直列となるように、前記複
   数の転がり軸受が配置される軸受の配置構造において、 前記複数の転がり軸受における転動体荷重の作用線同士
   が、同一の直線上に設定されることを特徴とする軸受の
   配置構造。