JP2005214391A - ニードル軸受及び遊星歯車機構 - Google Patents

Abstract

【課題】
ころの潜り込みを抑制できるニードル軸受及び遊星歯車機構を提供する。
【解決手段】
ニードル軸受１０において、ころ１１が潜り込んだ状態では、ころ１１の端面が環状部１２ａに当接した状態で、ポケット部１２ｐの縁は、面取り部Ｃの傾斜が急峻になるところに位置することになるため、保持器１２はころ１１から図７で矢印方向に比較的大きな力を受け、それにより、より安定した状態へと自然に復帰することとなる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、ニードル軸受及び遊星歯車機構に関し、特に信頼性を向上させることができるニードル軸受及び遊星歯車機構に関する。

車両等に搭載されている自動変速機において、一般的には遊星歯車機構が用いられている。ここで、ニードル軸受は、細径のころを用いていることから、内輪外径と外輪内径との差が小さいスペースにも収めることができるので、遊星歯車機構の遊星歯車を回転自在に支持するために用いると、それを搭載した自動変速機のコンパクト化に寄与するので好ましいといえる（特許文献１参照）。
特開２００２−３４９６４７号公報

ところで、近年は、燃費の向上などを目的として、自動変速機においても多段化される傾向がある。しかるに、現在は４速が主流である自動変速機を、例えば５速或いは６速に多段化しようとすると、動力を伝達する遊星歯車機構の遊星歯車の自転速度及び公転速度が増大するということがある。このような仕様の変化に伴い、保持器を用いないいわゆる総ころと呼ばれる従来のニードル軸受に対し、より低摩擦且つ潤滑性に優れた保持器付きのニードル軸受が開発されている。

ここで、遊星歯車機構において、遊星歯車は自転しながら太陽歯車の周囲を公転しているが、このとき遊星歯車を支持するニードル軸受も自転すると共に、太陽歯車の周囲を公転するので、それらを合成した遠心力がニードル軸受に付与されることとなる。

特に、いわゆるＭ型保持器と呼ばれる保持器においては、１枚の板材を折り曲げて形成されているので低コストではあるが、このような保持器の場合、ころの端面は、その外周に近い側が板材の縁で保持されるため、転動するころが保持器内に潜り込みやすく組付性が悪化するという問題がある。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、ころの潜り込みを抑制できるニードル軸受及び遊星歯車機構を提供することを目的とする。

本発明のニードル軸受は、
ころと、前記ころを支持する保持器とを有するニードル軸受において、
前記保持器は、１枚の板材を折り曲げて形成され、一対の環状部と、前記環状部を連結する複数の柱部とからなり、前記柱部の間に前記ころを収容するポケット部が形成され、
前記環状部内側面と前記ポケット部縁部との間の距離をｈとし、前記ころの面取り部の軸線方向寸法をＲとしたときに、以下の式が成立することを特徴とする。
ｈ＜（Ｒ／２） （１）

本発明のニードル軸受は、前記環状部内側面と前記ポケット部縁部との間の距離をｈとし、前記ころの面取り部の軸線方向寸法をＲとしたときに、上記（１）式を満たすので、ころが潜り込んだとしても、シャフト等をころの内側に挿入することで、潜り込みから自然に復帰することとなり、それにより組付性が向上する。尚、「面取り部」とは、ころの端面と外周面との間に形成され、ころの軸線方向断面をとったとき単一又は複合円弧部で表される部位をいう。「面取り部の軸線方向寸法」とは、ころ端面と面取り部の交点から、ころ外周面と面取り部の交点までの軸線方向寸法をいう。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して以下に詳細に説明する。図１は、本実施の形態にかかるニードル軸受を含む車両の自動変速機１の断面図である。図１において、エンジンのクランクシャフト２から出力されるトルクは、トルクコンバータ３を介して伝達され、更に複数列組み合わせれた遊星歯車機構４，５，６等を介して複数段に減速され、その後デファレンシャルギヤ７及びドライブシャフト８を介して、不図示の車輪に出力されるようになっている。

図２は、遊星歯車機構４（５，６も原則的に同じ）の分解図である。図２において、遊星歯車機構４は、内歯を有するリングギヤ４ａと、外歯を有する太陽ギヤ４ｂと、リングギヤ４ａ及び太陽ギヤ４ｂに噛合する３つの遊星歯車４ｃと、３つのピニオンシャフト４ｅにより遊星歯車４ｃを回転自在に支持すると共に、自らも回転可能なキャリヤ４ｄとを有する。

遊星歯車機構４の作動原理を図３に示す。まず、１速の場合、図３（ａ）に示すように、太陽歯車４ｂをドライブ側とし、遊星歯車４ｃ（キャリヤ）をドリブン側とし、リングギヤ４ａを固定することで、大きな減速比が得られる。次に、２速の場合、図３（ｂ）に示すように、太陽歯車４ｂを固定し、遊星歯車４ｃ（キャリヤ）をドリブン側とし、リングギヤ４ａをドライブ側とすることで、中程度の減速比が得られる。更に、３速の場合、図３（ｃ）に示すように、太陽歯車４ｂを固定し、遊星歯車４ｃ（キャリヤ）をドライブ側とし、リングギヤ４ａをドリブン側とすることで、小さな減速比が得られる。尚、後退の場合、図３（ｄ）に示すように、太陽歯車４ｂをドリブン側とし、遊星歯車４ｃ（キャリヤ）を固定し、リングギヤ４ａをドライブ側とすることで、入力に対して出力を逆転させることができる。なお、以上は遊星歯車機構４の動作の一例を示すものであり、必ずしもかかる動作に限られることはない。

図４は、本実施の形態のニードル軸受を遊星歯車機構に組み込んだ状態で示す図である。図４に示すように、ニードル軸受１０は、ピニオンシャフト（内輪）４ｅと遊星歯車（外輪）４ｃとの間に配置され、遊星歯車４ｃを回転自在に支持している。ニードル軸受１０は、複数のころ１１と、それらを保持する保持器１２とからなっている。ピニオンシャフト４ｅ内には、図４で右方から軸線に沿って延在し、一般的には中央で外周面もしくは内周面に抜ける油路４ｆが形成されている。保持器１２は外輪案内で用いられる。

図５は、本実施の形態にかかるニードル軸受の保持器の斜視図である。図に示すように、保持器１２は、一対の環状部１２ａを複数の柱部１２ｂで連結した構成を有している。隣接する柱部１２ｂの間が、ころ１１を保持するポケット部１２ｐとなる。各柱部１２ｂは、軸線方向中央において縮径した（即ち保持器１２の軸線に近接した）中央部１２ｃを有しており、中央部１２ｃの軸線方向両側から環状部１２ａにかけて拡径している部位を、外径案内部１２ｄとしている。このような形状を有する保持器１２をＭ型保持器と呼ぶ。

図６は、ニードル軸受１０のころ１１と保持器１２との関係を示す図である。図６（ａ）で、環状部１２ａの内側端面とポケット部１２ｐの縁部との間の距離をｈとする。また、ころ１１の軸線方向断面において端面と外周面との間に形成された面取り部Ｃは、ここでは単一の円弧とするが、ころ１１の端面と外周面とが直交していれば、その軸線方向寸法は曲率半径Ｒと等しくなる。それらの間に、以下の式が成立するようにしている。
ｈ＜（Ｒ／２） （１）

図６（ｂ）において、保持器１２に対してころ１１が潜り込んだ状態が示されている。ころ１１が潜り込むとは、転動するころ１１がポケット部１２ｐから抜け出てしまい、保持器１２の環状部１２ａとポケット部１２ｐとの間の段部１２ｓと、ころ１１の面取り部Ｃとが当接し合う状態をいう。かかる状態では、（１）式を満たさない場合、ピニオンシャフト４ｅの挿入時に、段部１２ｓと面取り部Ｃとの間の摩擦でころ１１が引っかかる恐れがあり、作業者がその姿勢をいちいち直さなければならず、組付性が悪化する。

これに対し、本実施の形態によれば、（１）式を満たしているので、図６（ｂ）に示すように、潜り込んだころ１１の端面が保持器１２の環状部１２ａの内側面に当接した状態で、ポケット部１２ｐの縁は、面取り部Ｃの傾斜が急峻になるところに位置することになる。従って、保持器１２の図で右方からピニオンシャフト４ｅを挿入したときに、ころ１１が保持器１２の半径方向外方に押し出されるように力を受けると、ポケット部１２ｐの縁に対して面取り部Ｃが滑りやすくなっているため、図の矢印で示すようにころ１１が持ち上がり、それにより図６に示すより安定した状態へと自然に復帰することとなる。

図７は、本実施の形態の変形例を示す図６と同様な図である。本実施の形態のニードル軸受１０’においては、ころ１１’の面取り部Ｃが、その軸線方向断面において単一の円弧でなく、複数の円弧を組み合わせて形成されているものである。かかる場合には、単一の曲率半径で近似することは困難であるので、その代わりに、図７に示すように面取り部Ｃの軸線方向寸法Ｒを用いる。本変形例の場合にも（１）式を満たすことで、同様の効果が得られる。尚、面取り部Ｃの軸線方向寸法Ｒは、その半径方向寸法Ｒ’より小さい（Ｒ＜Ｒ’）と望ましい。

本発明者は、（１）式における値ｈ、Ｒを変えた保持器及びころを製作し、実際にころを保持器に装填してその復帰試験を行った。その試験結果を表１に示す。かかる試験結果によれば、Ｒ／ｈが２を超えていれば、ピニオンシャフトを挿入することで、ころが復帰するが、Ｒ／ｈが２以下であると、ピニオンシャフトを挿入する際に、ころの復帰不良が生じることがわかった。

以上、本発明を実施例を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。ころは単列に限らず、複列でもよい。

本実施の形態にかかるニードル軸受を含む車両の自動変速機１の断面図である。 遊星歯車機構４の分解図である。 遊星歯車機構４の作動原理を示す図である。 本実施の形態のニードル軸受を遊星歯車機構に組み込んだ状態で示す図である。 保持器の斜視図である。 ニードル軸受１０のころ１１と保持器１２との関係を示す断面図である。 本実施の形態の変形例を示す図である。

符号の説明

１ 自動変速機
４ 遊星歯車機構
４ｃ 遊星歯車
４ｈ ピニオンシャフト
１０ ニードル軸受
１１ ころ
１２ 保持器

Claims (2)

1. ころと、前記ころを支持する保持器とを有するニードル軸受において、
   前記保持器は、１枚の板材を折り曲げて形成され、一対の環状部と、前記環状部を連結する複数の柱部とからなり、前記柱部の間に前記ころを収容するポケット部が形成され、
   前記環状部内側面と前記ポケット部縁部との間の距離をｈとし、前記ころの面取り部の軸線方向寸法をＲとしたときに、以下の式が成立することを特徴とするニードル軸受。
   ｈ＜（Ｒ／２） （１）
2. 請求項１に記載のニードル軸受を有することを特徴とする遊星歯車機構。
   

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