JP2008196681A

JP2008196681A - 軸受構造および変速機

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Publication number: JP2008196681A
Application number: JP2007035685A
Authority: JP
Inventors: Takanori Nukada; 高徳額田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-02-16
Filing date: 2007-02-16
Publication date: 2008-08-28

Abstract

【課題】軸受部材を回転軸から抜け難くして、回転軸を安定して軸支することができる軸受構造およびその軸受構造を備えた変速機を提供すること。
【解決手段】インプットシャフト３２をハウジング３１に回転自在に支持するボールベアリング７１を備え、大径部３２ａの近傍に位置して大径部３２ａの外周部に取付けられたフォースドライブギア３６により、インナーレース７４に軸方向荷重が作用する軸受構造であって、ボールベアリング７１のインナーレース７４と小径部３２ｂの間にカラー部材７５を介装し、カラー部材７５が、筒状部７６および筒状部７６の軸方向端部に放射外方に延在して一体的に形成され、フォースドライブギア３６の軸方向荷重を受けるフランジ部７７を有し、フランジ部７７が、インプットシャフト３２の大径部３２ａの軸方向端面に当接するとともにインナーレース７４の軸方向端面との間に隙間が形成され、筒状部７６が、インプットシャフト３２の小径部３２ｂとインナーレース７４の間に圧入嵌合して配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、軸受構造および変速機に関し、特に、車両の手動変速機等に設けられた回転軸を支持体に回転自在に支持する軸受構造およびその軸受構造を備えた変速機に関する。

一般に、車両の手動変速機等にあっては、車両の走行状態に応じてエンジンの回転速度および回転トルクを変換して駆動輪に伝えるようになっており、クラッチを介してエンジン側に接続されるインプットシャフトと駆動輪側に連結されるアウトプットシャフトを複数の歯車機構を介して連結し、歯車機構の連結位置を可変することによって変速比を可変するようになっている。

従来のこの種の手動変速機としては、図９に示すようなものが知られている（例えば、特許文献１参照）。図９において、手動変速機１は、クラッチを介してエンジンの出力が伝達される回転自在なインプットシャフト２と、インプットシャフト２に取付けられたファーストドライブギア３、セカンドドライブギア４、サードドライブギア５、フォースドライブギア６、フィフスドライブギア７およびリバースドライブギア８とを備えている。

ファーストドライブギア３およびセカンドドライブギア４はインプットシャフト２に固定されており、インプットシャフト２と共に回転する。

また、サードドライブギア５、フォースドライブギア６およびフィフスドライブギア７はインプットシャフト２に対して空転可能であり、所定のシンクロ機構のハブスリーブ９、１０をスライドさせることでインプットシャフト２に結合したときに、インプットシャフト２と共に回転するようになっている。

また、アウトプットシャフト１１にはファーストドリブンギア１２、セカンドドリブンギア１３、サードドリブンギア１４、フォースドリブンギア１５およびフィフスドリブンギア１６および出力ギア１７が設けられている。

出力ギア１７、サードドリブンギア１４、フォースドリブンギア１５はアウトプットシャフト１１に固定されており、アウトプットシャフト１１と共に回転するようになっている。

また、ファーストドリブンギア１２、セカンドドリブンギア１３はアウトプットシャフト１１に対して空転可能であり、ハブスリーブ１８をスライドさせることによってアウトプットシャフト１１に噛み合ったときに、アウトプットシャフト１１と共に回転するようになっている。

また、ファーストドライブギア３、セカンドドライブギア４、サードドライブギア５、フォースドライブギア６、フィフスドライブギア７、ファーストドリブンギア１２、セカンドドリブンギア１３、サードドリブンギア１４、フォースドリブンギア１５およびフィフスドリブンギア１６は、はすば歯車から構成されており、各ドライブギア３〜７と各ドリブンギア１２〜１６とは、インプットシャフト２およびアウトプットシャフト１１の軸方向に対して４５°のねじれ角で噛み合っている。

また、出力ギア１７は差動装置のリングギア１９と噛み合っており、リングギア１９はデフケース２０に固定され、デフケース２０とリングギア１９が共に回転する。デフケース２０にはピニオンシャフト２１によりピニオンギア２２が自転可能かつ公転可能に保持されており、ピニオンギア２２は１対のサイドギア２３と噛み合っている。

また、サイドギア２３にはスプラインにより出力部材２４が接続されており、出力部材２４から出力された回転力は図示しないドライブシャフトを通じて駆動輪に伝達されることにより、車輪が回転する。

一方、インプットシャフト２およびアウトプットシャフト１１はボールベアリング２５を介して手動変速機１のハウジング２９に回転自在に取付けられている。このボールベアリング２５は、図１０に示すように、ハウジング２９に固定されたアウターレース２６と、ボール部材２７を介してインプットシャフト２の外周部に圧入されるインナーレース２８とを備えている。

ところで、このような構成を有する手動変速機１に設けられた軸受構造にあっては、インプットシャフト２およびアウトプットシャフト１１が軸方向の一方側に移動するのを規制するために、インプットシャフト２およびアウトプットシャフト１１をボールベアリング２５によって位置決めするようにしている。
ここで、インプットシャフト２およびアウトプットシャフト１１の軸受構造は共通の構成を有するため、図１０ではインプットシャフト２の軸受構造についてのみの説明を行う。

図１０において、インプットシャフト２は、外周部にフォースドライブギア６が設けられた大径部２ａと、大径部２ａに連続し、外周部にインナーレース２８が圧入される小径部２ｂとを備えており、インプットシャフト２の大径部２ａの軸方向端面をインナーレース２８に当接させることにより、インプットシャフト２が軸方向の一方側に移動するのを規制するようにしている。
特開２００６−１７７４９０号公報

しかしながら、このような従来の手動変速機１に設けられた軸受構造にあっては、インプットシャフト２の大径部２ａの外周部に対し、はすば歯車から構成されるフォースドライブギア６がインプットシャフト２の放射外方に位置していることから、フォースドライブギア６とフォースドリブンギア１５の噛み合いによってフォースドライブギア６の軸方向荷重がインナーレース２８に加わってしまうため、インナーレース２８が小径部２ｂから抜け易くなってしまうという問題があった。

以下、インナーレース２８が抜け易くなる理由を具体的に説明する。インナーレース２８に加わる荷重分布、またはインナーレース２８の内周部とインプットシャフト２の小径部２ｂの外周部の圧入代が周方向に均一でない場合に、フォースドライブギア６から軸方向に入力される荷重が相対的に高い部位、または圧入代が小さい部位を起点としたモーメントＭ１が発生する。

例えば、図１１（ａ）（ｂ）において、インナーレース２８に加わる周方向の荷重分布が高い部位、または小径部２ｂの圧入代が小さい部位をインナーレース２８および小径部２ｂの下方とし、この部位を起点Ａとすると、この起点Ａに対してインプットシャフト２の中心軸を挟んだ反対側の部位、すなわち、インナーレース２８および小径部２ｂの上部側の圧入面がインナーレース２８に加わる周方向の荷重分布が相対的に低い部位、または小径部２ｂの圧入代が大きい部位となる。

このため、フォースドライブギア６からインナーレース２８に加わる軸方向の荷重Ｆ１によって、インナーレース２８が起点Ａを中心にインプットシャフト２の軸方向外方に抜け出ようとするモーメントＭ１が発生する。

そして、このモーメントＭ１のモーメントアームＬ１は、起点Ａからインナーレース２８におけるフォースドライブギア６の軸方向荷重の入力部Ｂまでの距離となり、このモーメントＭ１は、Ｆ１×Ｌ１（以下、式１という）となる。

このとき、この起点Ａに対してインプットシャフト２の中心軸を挟んだ反対側の部位におけるインナーレース２８および小径部２ｂの圧入面Ｃを、起点Ａからのモーメントの作用面とすると、この圧入面Ｃの摩擦力によってインナーレース２８がインプットシャフト２の小径部２ｂから抜け出るのを阻止する方向Ｆ２に摩擦抵抗側のモーメントＭ２が発生する。

ここで、インナーレース２８および小径部２ｂの圧入面Ｃの軸方向の摩擦荷重をＦ２とし、起点Ａから圧入面ＣまでのモーメントアームをＬ２とすると、インナーレース２８の摩擦抵抗側のモーメントＭ２は、Ｆ２×Ｌ２（以下、式２という）となる。

但し、摩擦荷重Ｆ２は、インナーレース２８および小径部２ｂの圧入面の摩擦係数をμ、インナーレース２８および小径部２ｂの圧入面Ｃの面圧をＰ、インナーレース２８および小径部２ｂの圧入面Ｃの面積をＳとしたときに、μ×Ｐ×Ｓとなる。

上述した式１と式２の関係から明らかなように、摩擦荷重Ｆ２が加わるモーメントアームＬ２の方に比べて軸方向の荷重Ｆ１が加わるモーメントアームＬ１が大きいため、モーメントＭ１＞Ｍ２となる。

したがって、インナーレース２８がインプットシャフト２の小径部２ｂから抜け出る方向に作用する力が大きくなり、インナーレース２８が小径部２ｂから抜け出てしまうおそれがあった。この結果、インナーレース２８およびアウターレース２６が軸方向にずれてしまい、インナーレース２８がインプットシャフト２をアウターレース２６に安定して軸支することができないおそれがある。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、軸受部材を回転軸から抜け難くして、回転軸を安定して軸支することができる軸受構造およびその軸受構造を備えた変速機を提供することを目的とする。

本発明に係る軸受構造は、（１）大径部および前記大径部に連続し、前記大径部よりも小径に形成された小径部を有する回転軸を支持体に回転自在に支持する軸受部材を備え、前記大径部の近傍に位置して前記大径部の外周部に取付けられた外装部材により、前記軸受部材に軸方向荷重が作用する軸受構造であって、前記軸受部材と前記回転軸の小径部の間にカラー部材を介装し、前記カラー部材が、筒状部および前記筒状部の回転軸方向端部に放射外方に延在して一体的に形成され、前記外装部材の軸方向荷重を受けるフランジ部を有し、前記フランジ部が、前記回転軸の大径部の回転軸方向端面に当接するとともに前記軸受部材の回転軸方向端面との間に隙間が形成され、前記筒状部が、前記回転軸の小径部と前記軸受部材の間に圧入嵌合して配置されたものから構成されている。

この構成により、軸受部材に加わる周方向の荷重分布、または軸受部材と回転軸の小径部の圧入代が周方向に均一でない場合に、外装部材から軸受部材に入力される回転軸方向の入力荷重が相対的に高い部位、または圧入代が小さい部位を起点としたモーメントが発生したときの軸受部材の抜け方向の入力荷重を、フランジ部から筒状部の外周部と軸受部材の内周部の圧入面に伝達することができる。

このとき、軸受部材の内周部と筒状部の外周部との圧入面の摩擦力によって、軸受部材が筒状部から抜け出るのを阻止する摩擦抵抗側のモーメントが発生するが、この摩擦抵抗側のモーメントアームと軸受部材の抜け方向の入力荷重のモーメントアームを等しくすることができ、軸受部材が回転軸の小径部から抜け難くすることができる。
このため、回転軸をフランジ部に当接させて軸方向に移動するのを防止することができ、軸受部材によって回転軸を安定して軸支することができる。

また、本発明に係る軸受構造は、上記（１）において、（２）前記フランジ部の基部にスペーサ部を一体的に形成し、前記軸受部材の回転軸方向端面に前記スペーサ部を当接させるようにしたものから構成されている。

この構成により、軸受部材を小径部に圧入するときに、軸受部材をスペーサ部に当接させることにより、フランジ部と軸受部材の間に隙間を容易に確保することができ、カラー部材の圧入作業の作業性を向上させることができる。

また、本発明に係る軸受構造は、上記（１）において、（３）前記フランジ部の基部と前記軸受部材の回転軸方向端面の間にスペーサを介装し、前記軸受部材の回転軸方向端面に前記スペーサを当接させるようにしたものから構成されている。

この構成により、フランジ部と軸受部材の間にスペーサを介装したので、軸受部材を小径部に圧入するときに、軸受部材をスペーサに当接させることにより、フランジ部と軸受部材の間に隙間を容易に確保することができ、カラー部材の圧入作業の作業性を向上させることができる。

また、本発明に係る軸受構造は、（４）大径部および前記大径部に連続し、前記大径部よりも小径に形成された小径部を有する回転軸を支持体に回転自在に支持する軸受部材を備え、前記大径部の近傍に位置して前記大径部の外周部に取付けられた外装部材により、前記軸受部材に軸方向荷重が作用する軸受構造であって、前記軸受部材と前記回転軸の小径部の間にカラー部材およびブッシュ部材を介装し、前記カラー部材が、筒状部および前記筒状部の回転軸方向一端部に放射外方に延在して一体的に形成されたフランジ部を有し、前記フランジ部が、前記回転軸の大径部の回転軸方向端面に当接するとともに前記軸受部材の回転軸方向端面との間に隙間が形成され、前記筒状部が、前記回転軸の小径部と前記軸受部材との間に圧入嵌合して配置され、前記ブッシュ部材が、環状部および前記環状部に回転軸方向に延在して一体的に形成され、前記環状部の内径よりも大きい内径を有する突出部を有し、前記環状部が、前記回転軸の小径部と前記軸受部材との間に圧入嵌合されるとともに、前記筒状部の回転軸方向他端部に当接するように配置され、前記突出部が、前記フランジ部の端面の方向に延在して前記筒状部の外周部との間に間隙を形成する内周部および前記軸受部材の内周部に圧入嵌合される外周部を有するものから構成されている。

この構成により、軸受部材に加わる周方向の荷重分布、または軸受部材と小径部の圧入代が周方向に均一でない場合に、外装部材から軸受部材に入力される回転軸方向の入力荷重が相対的に高い部位、または圧入代が小さい部位を起点としたモーメントが発生したときの軸受部材の抜け方向の入力荷重を、軸受部材の内周部と環状部および突出部の外周部との圧入面に対して回転軸の中心軸側に位置するブッシュ部材の環状部とカラー部材の筒状部の回転軸方向他端部との当接面に伝達することができる。

このとき、軸受部材の内周部と環状部および突出部の外周部の圧入面の摩擦力によって軸受部材が環状部から抜け出るのを阻止する摩擦抵抗側のモーメントが発生するが、この摩擦抵抗側のモーメントアームに対して軸受部材の抜け方向の入力荷重のモーメントアームを、その起点を同じくしてその先端を回転軸の中心側に設定することができ、すなわち、軸受部材の抜け方向の入力荷重のモーメントアーム長を小さくすることができ、軸受部材を回転軸の小径部からより一層抜け難くすることができる。
このため、回転軸をフランジ部に当接させて軸方向に移動するのをより一層防止することができ、軸受部材によって回転軸をより一層安定して軸支することができる。

また、本発明に係る軸受構造は、上記（４）において、（５）前記ブッシュ部材の突出部の内周部に形成された第１係合部と、前記カラー部材の筒状部の外周部に形成され、前記第１係合部と前記回転軸の周方向において係合する第２係合部とを有するものから構成されている。

この構成により、カラー部材とブッシュ部材が回転軸の周方向に相対的に移動するのを防止することができ、カラー部材とブッシュ部材が磨耗により損傷するのを防止することができる。

また、本発明に係る軸受構造は、上記（４）または（５）において、（６）前記突出部の回転軸方向長さを、前記筒状部の回転軸方向長さよりも短くしたものから構成されている。

この構成により、ブッシュ部材の突出部とカラー部材のフランジ部の間に隙間を形成することができるため、フランジ部に加わった軸受部材の抜け側の荷重が、カラー部材の筒状部よりも放射外方に位置するブッシュ部材の突出部に伝達するのを防止し、ブッシュ部材の突出部よりも回転軸の中心軸側に位置するブッシュ部材の環状部とカラー部材の筒状部の回転軸方向他端部との当接面に伝達することができる。

この結果、摩擦抵抗側のモーメントアームに対して軸受部材の抜け方向の入力荷重のモーメントアームを、その起点を同じくしてその先端を回転軸の中心側に設定することができ、すなわち、軸受部材の抜け方向の入力荷重のモーメントアーム長を小さくすることができ、軸受部材を回転軸の小径部からより一層抜け難くすることができる。

また、本発明に係る変速機は、上記（１）〜（６）の何れかの軸受構造を有する変速機であって、（７）前記回転軸の前記大径部の外周部に取付けられ、前記回転軸方向に対して所定角度傾斜するねじれ角を有する第１変速歯車と、前記回転軸方向に対して所定角度傾斜するねじれ角を有し、前記第１変速歯車に噛合する第２変速歯車とを備え、前記外装部材が前記第１変速歯車から構成される。

この構成により、回転軸の放射外方に位置する第１変速歯車に第２変速歯車から駆動力が伝達されたときに、第１変速歯車からフランジ部に軸受部材の抜け方向の入力荷重が加わった場合に、この入力荷重を、フランジ部から筒状部の外周部と軸受部材の内周部の圧入面、またはブッシュ部材の環状部とカラー部材の筒状部の回転軸方向他端部との当接面に伝達することができる。

この結果、回転軸をフランジ部に当接させて軸方向に移動するのを防止することができ、第１変速歯車と第２変速歯車の噛合状態を維持しつつ軸受部材によって回転軸を安定して軸支することができる。このため、変速機を円滑に動作させることができる。

本発明によれば、軸受部材を回転軸から抜け難くして、回転軸を安定して軸支することができる軸受構造およびその軸受構造を備えた変速機を提供することができる。

以下、本発明に係る軸受構造および変速機の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
図１〜図４は本発明に係る軸受構造および変速機の第１の実施の形態を示す図である。
まず、構成を説明する。

図１は手動変速機を示す図である。図１において、手動変速機３０は、支持体としてのハウジング３１に収納された回転軸としてのインプットシャフト３２と、インプットシャフト３２に取付けられたファーストドライブギア３３、セカンドドライブギア３４、サードドライブギア３５、フォースドライブギア３６、フィフスドライブギア３７およびリバースドライブア３８とを備えている。

ファーストドライブギア３３およびセカンドドライブギア３４はインプットシャフト３２に固定されており、インプットシャフト３２と共に回転するようになっている。
また、サードドライブギア３５、フォースドライブギア３６およびフィフスドライブギア３７はインプットシャフト３２に対して空転可能となっており、所定のシンクロ機構のハブスリーブ３９、４０をインプットシャフト３２の軸方向（以下、単に軸方向という）にスライドさせることにより、インプットシャフト３２と結合してインプットシャフト３２と共に回転する。

また、インプットシャフト３２はクラッチを介してエンジンに連結されており、インプットシャフト３２はエンジンからの駆動力によって回転する。
また、回転軸としてのアウトプットシャフト４１はインプットシャフト３２と略平行に延在しており、このアウトプットシャフト４１にはファーストドリブンギア４２、セカンドドリブンギア４３、サードドリブンギア４４、フォースドリブンギア４５およびフィフスドリブンギア４６および出力ギア４７が設けられている。

出力ギア４７、サードドリブンギア４４、フォースドリブンギア４５はアウトプットシャフト４１に固定されており、アウトプットシャフト４１と共に回転する。

また、ファーストドリブンギア４２、セカンドドリブンギア４３はアウトプットシャフト４１に対して空転可能であり、ハブスリーブ４８を軸方向にスライドさせることでアウトプットシャフト４１に噛み合ってアウトプットシャフト４１と共に回転するようになっている。

また、ハブスリーブ４８の外周にはリバースドリブンギア４９が取付けられており、リバースドライブギア３８とリバースドリブンギア４９の間にはリバースアイドラギア５０が介装されている。

このリバースアイドラギア５０は、車両の前進走行時においては、リバースドライブギア３８およびリバースドリブンギア４９の何れにも噛み合っていない。また、車両の後退時には、リバースアイドラギア５０はリバースドライブギア３８およびリバースドリブンギア４９に噛み合い、インプットシャフト３２の回転がリバースドライブギア３８、リバースアイドラギア５０およびリバースドリブンギア４９を経由してアウトプットシャフト４１に伝達される。

また、ファーストドライブギア３３とファーストドリブンギア４２が１速を構成し、セカンドドライブギア３４とセカンドドリブンギア４３が２速を構成し、サードドライブギア３５とサードドリブンギア４４が３速を構成し、フォースドライブギア３６とフォースドリブンギア４５が４速を構成し、フィフスドライブギア３７とフィフスドリブンギア４６が５速を構成している。

また、ファーストドライブギア３３、セカンドドライブギア３４、サードドライブギア３５、フォースドライブギア３６、フィフスドライブギア３７、リバースドライブギア３８、ファーストドリブンギア４２、セカンドドリブンギア４３、サードドリブンギア４４、フォースドリブンギア４５およびフィフスドリブンギア４６は、はすば歯車から構成されており、各ドライブギア３３〜３８と各ドリブンギア４２〜４６とは、インプットシャフト３２およびアウトプットシャフト４１の軸方向に対して所定角度である４５°のねじれ角で噛み合っている。なお、本実施の形態では、フォースドライブギア３６が外装部材を構成している。

また、フォークシャフト５１は、シフトフォーク５２およびシフトフォーク５３によって５速用のシンクロ機構のハブスリーブ４０とリバースアイドラギア５０とに接続されており、その長手方向にスライドすることにより、ハブスリーブ４０が５速用のシンクロ機構を作動させてフィフスドライブギア３７をインプットシャフト３２に接続するか、またはリバースアイドラギア５０をリバースドライブギア３８およびリバースドリブンギア４９に噛み合わせる。

また、フォークシャフト５４は、シフトフォーク５５により３速および４速用のシンクロ機構のハブスリーブ３９に接続されており、フォークシャフト５４を長手方向にスライドさせることでハブスリーブ３９が３速または４速用のシンクロ機構を作動させる。これにより、サードドライブギア３５またはフォースドライブギア３６の何れかがインプットシャフト３２と共に回転する。

フォークシャフト５６は、シフトフォーク５７により１速および２速用のシンクロ機構のハブスリーブ４８に接続されており、フォークシャフト５６が長手方向にスライドすると、ハブスリーブ４８が１速または２速用のシンクロ機構に噛み合う。これによりファーストドリブンギア４２またはセカンドドリブンギギア４３の何れかがアウトプットシャフト４１と共に回転する。

また、出力ギア４７は差動装置のリングギア５８と噛み合っており、このリングギア５８はデフケース５９に固定され、デフケース５９とリングギア５８が共に回転するようになっている。

また、デフケース５９にはピニオンシャフト６０によりピニオンギア６１が自転可能かつ公転可能に保持されており、ピニオンギア６１は１対のサイドギア６２と噛み合っている。このサイドギア６２にはスプラインにより出力部材６３が接続されており、出力部材６３から出力された回転力はドライブシャフトを通じて車輪に伝達される。

一方、インプットシャフト３２およびアウトプットシャフト４１は軸受部材としてのボールベアリング７１を介して手動変速機３０のハウジング３１に回転自在に取付けられており、このボールベアリング７１はインプットシャフト３２およびアウトプットシャフト４１の小径部に圧入嵌合されている。

図２はインプットシャフト３２およびアウトプットシャフト４１の軸受構造を示す図であり、この軸受構造はインプットシャフト３２およびアウトプットシャフト４１のそれぞれ共通の構成であるため、本実施の形態では、インプットシャフト３２の軸受構造についてのみ説明する。

図２において、インプットシャフト３２は、大径部３２ａと大径部３２ａに連続し、大径部３２ａよりも小径に形成された小径部３２ｂを有しており、この小径部３２ｂがボールベアリング７１を介してハウジング３１に回転自在に支持されている。

ボールベアリング７１はハウジング３１に固定されたアウターレース７２と、ボール部材７３を介して連結されたインナーレース７４とを備えており、アウターレース７２の外周部はハウジング３１に圧入されており、軸方向端部がハウジング３１に当接することにより、軸方向に位置決めされている。

また、インナーレース７４とインプットシャフト３２の小径部３２ｂの間にはカラー部材７５が介装されており、インプットシャフト３２の小径部３２ｂはカラー部材７５を介してインナーレース７４に圧入されている。

このカラー部材７５は、図３に示すように筒状部７６およびフランジ部７７を備えており、フランジ部７７は筒状部７６の軸方向端部に放射外方に延在して筒状部７６に一体的に形成されている。また、フランジ部７７の近傍にはフォースドライブギア３６が設けられており、フォースドライブギア３６とフォースドリブンギア４５との噛み合いにより、フランジ部７７にはフォースドライブギア３６から図１中左側に軸方向荷重が加わるようになっている。

この筒状部７６はインプットシャフト３２の小径部３２ｂを囲むようにして小径部３２ｂの周方向に設けられており、インプットシャフト３２の小径部３２ｂとインナーレース７４の間に圧入嵌合されている。

また、フランジ部７７は軸方向一端面がインプットシャフト３２の大径部３２ａの軸方向端面に当接しており、軸方向他端面がインナーレース７４の軸方向端面との間に隙間を有して離隔している。

また、インプットシャフト３２の大径部３２ａの外周部には第１変速歯車としてのフォースドライブギア３６が設けられており、フォースドライブギア３６はフランジ部７７の近傍に位置し、図１に示すように第２変速歯車としてアウトプットシャフト４１の外周部に設けられたフォースドリブンギア４５に噛合可能になっている。

なお、フォースドライブギア３６はニードルベアリング７８を介してインプットシャフト３２に回転自在に支持されており、同様にサードドライブギア３５、フォースドライブギア３６およびフィフスドライブギア３７もニードルベアリングを介してインプットシャフト３２に回転自在に支持されている。

このような構成を有する軸受構造にあっては、インプットシャフト３２の小径部３２ｂにカラー部材７５を圧入した後、カラー部材７５の外周部をボールベアリング７１のインナーレース７４の内周部に圧入することにより、筒状部７６をインプットシャフト３２の小径部３２ｂとインナーレース７４の間に嵌合するようにしている。

また、フランジ部７７にインプットシャフト３２の大径部３２ａの軸方向端面を当接させることにより、インプットシャフト３２の軸方向の移動をフランジ部７７によって規制し、各ドライブギア３３〜３７と各ドリブンギア４２〜４６の噛み合いが軸方向にずれてしまうのを防止して、各ドライブギア３３〜３７と各ドリブンギア４２〜４６の噛み合いを確実に行うことができるようにしている。

ところで、フランジ部７７の近傍に位置するフォースドライブギア３６は軸方向に対して４５°のねじれ角を有するはすば歯車から構成されているため、フォースドライブギア３６とフォースドリブンギア４５が噛合してフォースドライブギア３６とフォースドリブンギア４５がインプットシャフト３２と共に回転するときに、フォースドライブギア３６とフォースドリブンギア４５との噛み合いによってフォースドライブギア３６が図１中、左方向に荷重を受けることがあり、この際にフォースドライブギア３６がフランジ部７７の軸方向一端面を押圧する。

ここで、インナーレース７４に加わる荷重分布、またはインナーレース７４の内周部とカラー部材７５の外周部の圧入代が周方向に均一でない場合には、フォースドライブギア３６から入力される荷重が相対的に高い部位、または圧入代が小さい部位を起点としたモーメントＭ３が発生する。

例えば、図４に示すように、インナーレース７４に加わる周方向の荷重分布が高い部位、またはインナーレース７４の内周部とカラー部材７５の外周部の圧入代が小さい部位を、インナーレース７４の内周部とカラー部材７５の外周部の下方とし、この部位を起点Ａ１とすると、この起点Ａ１に対してインプットシャフト３２の中心軸を挟んだ反対側の部位、すなわち、インナーレース７４の内周部とカラー部材７５の外周部の上部側の圧入面がインナーレース７４に加わる周方向の荷重分布が相対的に低い部位、またはインナーレース７４の内周部とカラー部材７５の外周部の圧入代が大きい部位となる。

本実施の形態では、フォースドライブギア３６から軸方向荷重を受けるフランジ部７７が、インプットシャフト３２の大径部３２ａの軸方向端面に当接するとともにインナーレース７４の軸方向端面との間に隙間を形成し、筒状部７６が、インプットシャフト３２の小径部３２ｂとインナーレース７４の間に圧入嵌合して配置されるので、フランジ部７７に入力された荷重Ｆ３がインナーレース７４の内周部と筒状部７６の外周部の圧入面に荷重Ｆ４として伝達されることになる。

このため、インナーレース７４の内周部と筒状部７６の外周部の圧入面への入力荷重Ｆ４は、図１１（ａ）（ｂ）で示す従来例のように、起点Ａからインナーレース２８におけるフォースドライブギア６の軸方向荷重の入力部Ｂまでの距離とならずに、図４に示すようにインプットシャフト３２の中心軸側になる。そして、このモーメントアームは、起点Ａ１からインナーレース７４の内周部とカラー部材７５の外周部の圧入面までの距離Ｌとなり、インナーレース７４の抜け側のモーメントＭ３は、Ｆ４×Ｌ（以下、式３という）となる。

また、このとき、起点Ａ１に対してインプットシャフト３２の中心軸を挟んだ反対側の部位におけるインナーレース７４の内周部とカラー部材７５の外周部の圧入面Ｃ１を起点Ａ１からのモーメントの作用面とすると、この圧入面Ｃ１の摩擦力によってインナーレース７４がカラー部材７５から抜け出るのを阻止する方向Ｆ５に摩擦抵抗側のモーメントＭ４が発生する。

ここで、インナーレース７４の内周部とカラー部材７５の外周部の圧入面の軸方向の摩擦荷重をＦ５とし、起点Ａ１から圧入面Ｃ１までの距離をモーメントアームＬとすると、インナーレース７４の抜け側のモーメントＭ４は、Ｆ５×Ｌ（以下、式４という）となる。

但し、摩擦荷重Ｆ５は、インナーレース２８および小径部２ｂの圧入面Ｃ１の摩擦係数をμ１、インナーレース７４の内周部とカラー部材７５の外周部の圧入面の面圧Ｃ１をＰ１、インナーレース７４の内周部とカラー部材７５の外周部の圧入面Ｃ１の面積をＳ１としたときに、μ１×Ｐ１×Ｓ１となる。

上述した式３と式４の関係から明らかなように、インナーレース７４の抜け側の荷重Ｆ４が加わるモーメントアームＬと摩擦荷重Ｆ５が加わるモーメントアームＬは等しいため、従来に比べてインナーレース７４の抜け側に発生するモーメントＭ３が小さくなり、インナーレース７４がインプットシャフト３２の小径部３２ｂから抜け出てしまうのを抑制することができる。

なお、インナーレース７４に加わる周方向の荷重分布が高い部位、またはインナーレース７４の内周部とカラー部材７５の外周部の圧入代が小さい部位は、インナーレース７４の内周部とカラー部材７５の外周部の周方向の任意の部位であれば、この部位を起点Ａ１とすると、この起点Ａ１に対してインプットシャフト３２の中心軸を挟んだ反対側の部位の圧入面がインナーレース７４に加わる周方向の荷重分布が相対的に低い部位、またはインナーレース７４の内周部とカラー部材７５の外周部の圧入代が大きい部位となる。

この場合でも、上述したような理由でインナーレース７４の抜け側の入力荷重Ｆ４が加わるモーメントアームＬと摩擦荷重Ｆ５が加わるモーメントアームＬの長さを等しくすることができる。

このように本実施の形態では、インプットシャフト３２の小径部３２ｂとインナーレース７４の間にカラー部材７５を介装し、このカラー部材７５のフランジ部７７をインプットシャフト３２の大径部３２ａの軸方向端面に当接させるとともにインナーレース７４の軸方向端面との間に隙間を形成し、カラー部材７５の筒状部７６をインプットシャフト３２の小径部３２ｂとインナーレース７４の間に圧入嵌合して配置したので、インナーレース７４の抜け方向の入力荷重Ｆ３を、フランジ部７７から筒状部７６の外周部とインナーレース７４の内周部の圧入面に入力荷重Ｆ４として伝達することができる。

このため、インナーレース７４がインプットシャフト３２の小径部３２ｂから抜け出るのを阻止する摩擦抵抗側のモーメントＭ４のモーメントアームＬと、インナーレース７４の抜け方向側のモーメントＭ３のモーメントアームＬを等しくすることができ、インナーレース７４をインプットシャフト３２の小径部３２ｂから抜け難くすることができる。

このため、インナーレース７４とアウターレース７２がボール部材７３を介して軸方向にずれてしまうのを防止して、インプットシャフト３２をフランジ部７７に当接させて軸方向に移動するのを防止することができる。

このため、各ドライブギア３３〜３７と各ドリブンギア４２〜４６の噛合状態を維持しつつ、ボールベアリング７１によってインプットシャフト３２を安定して軸支することができる。この結果、手動変速機３０を円滑に動作させることができる。

（第２の実施の形態）
図５、図６は本発明に係る軸受構造および変速機の第２の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同様の構成には同一番号を付して説明を省略する。

図５において、フランジ部７７の基部にはスペーサ部７７ａが一体的に形成されており、このスペーサ部７７ａは筒状部７６から放射外方に延在している。このスペーサ部７７ａはインナーレース７４の軸方向端面に当接するようになっており、カラー部材７５がインプットシャフト３２の小径部３２ｂに圧入されたときに、フランジ部７７とインプットシャフト３２の大径部３２ａの間に隙間が確保される。

ここで、インナーレース７４の内周部と筒状部７６の外周部の圧入面に対して、インプットシャフト３２の大径部３２ａよりも放射外方にフォースドライブギア３６からの荷重が入力しないようにするために、カラー部材７５の外周部をインナーレース７４の内周部に圧入する際に、フランジ部７７とインナーレース７４の間に隙間を形成する必要がある。しかしながら、この圧入作業においては、一定の隙間を確保するためにカラー部材７５の圧入作業が面倒なものになってしまうことが考えられる。

本実施の形態では、カラー部材７５をインプットシャフト３２の小径部３２ｂに圧入するときに、インナーレース７４をスペーサ部７７ａに当接させることにより、フランジ部７７とインナーレース７４の間に隙間を容易に確保することができ、カラー部材７５の圧入作業の作業性を向上させることができる。

なお、実施の形態では、フランジ部７７の基部にスペーサ部７７ａを一体的に形成しているが、図６に示すように、フランジ部７７の基部とインナーレース７４の軸方向端面の間に環状のスペーサ８１を介装し、インナーレース７４の軸方向端面にスペーサ８１を当接させるようにしても良い。

このようにしても、インナーレース７４をインプットシャフト３２の小径部３２ｂに圧入するときに、インナーレース７４をスペーサ８１に当接させることにより、フランジ部７７とインナーレース７４の間に隙間を容易に確保することができ、カラー部材７５の圧入作業の作業性を向上させることができる。

（第３の実施の形態）
図７、図８は本発明に係る軸受構造および変速機の第３の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同様の構成には同一番号を付して説明を省略する。

本実施の形態では、図７に示すように、カラー部材７５の軸方向にブッシュ部材９１が対向して設置されており、このブッシュ部材９１は、インプットシャフト３２の小径部３２ｂを囲むようにして設けられた環状部９２と、環状部９２に軸方向に延在して一体的に形成され、環状部９２の内径よりも大きい内径を有する突出部９３とを備えている。

また、環状部９２は、インプットシャフト３２の小径部３２ｂとインナーレース７４との間に圧入嵌合して配置されるとともに、インナーレース７４とインプットシャフト３２の小径部３２ｂとの間でカラー部材７５の筒状部７６の軸方向他端部の当接面７６ａに当接する当接面９２ａを有している。

また、突出部９３は、環状部９２からフランジ部７７の軸方向他端面の方向に延在してカラー部材７５の筒状部７６の外周部７６ｂとの間に間隙を形成する内周部９３ａと、インナーレース７４の内周部が圧入嵌合される外周部９３ｂとを備えており、突出部９３の軸方向長さは筒状部７６の軸方向長さよりも短く形成されている。

また、図８に示すように、突出部９３の内周部９３ａには第１係合部としてのスプライン９４が形成されているとともに、筒状部７６の外周部７６ｂにはスプライン９４と係合する第２係合部としてのスプライン９５が形成されており、突出部９３および筒状部７６はスプライン９４、９５を介してインプットシャフト３２の周方向に係合されている。

本実施の形態では、インナーレース７４に加わる周方向の荷重分布、またはインナーレース７４とブッシュ部材９１の圧入代が周方向に均一でない場合に、フォースドライブギア３６からインナーレース７４に入力される軸方向の入力荷重が相対的に高い部位、または圧入代が小さい部位を起点としたモーメントが発生したときのインナーレース７４の抜け方向の入力荷重Ｆ６を、ブッシュ部材９１の環状部９２の当接面９２ａとカラー部材７５の筒状部７６の当接面７６ａに入力荷重Ｆ７として伝達することができる。

このとき、インナーレース７４の内周部とカラー部材７５および突出部７６の外周部との圧入面Ｃ１の摩擦力によってインナーレース７４がブッシュ部材９１から抜け出るのを阻止する方向Ｆ５に摩擦抵抗側のモーメントが発生する。

本実施の形態では、摩擦抵抗側に生じるモーメントアームＬに対してインナーレース７４の抜け方向の入力荷重Ｆ６のモーメントアームＬ３を、その起点を同じくしてその先端をインプットシャフト３２の中心側に設定することができる。

すなわち、インナーレース７４の内周部と環状部７６および突出部７７の外周部との圧入面Ｃ１に対して、インプットシャフト３２の中心軸側に位置する環状部９２の当接面９２ａと筒状部７６の当接面７６ａに入力荷重Ｆ７として伝達することができ、インナーレース７４の抜け方向の入力荷重Ｆ６のモーメントアーム長Ｌ３を小さくすることができる。

このため、インナーレース７４とアウターレース７２が軸方向にずれてしまうのをより一層防止して、インプットシャフト３２の大径部３２ａをフランジ部７７に当接させて軸方向に移動するのをより一層防止することができ、ボールベアリング７１によって回転軸をより一層安定して軸支することができる。

また、本実施の形態では、カラー部材７５の突出部９３の内周部９３ａにスプライン９４を形成するとともに、ブッシュ部材９１の筒状部７６の外周部７６ｂにスプライン９４と係合するスプライン９５を形成したので、カラー部材７５とブッシュ部材９１がインプットシャフト３２の周方向に相対的に移動するのを防止することができ、カラー部材７５とブッシュ部材９１が磨耗により損傷するのを防止することができる。

また、本実施の形態では、ブッシュ部材９１の突出部９３の軸方向長さを筒状部７６の軸方向長さよりも短く形成したので、突出部９３とフランジ部７７の間に隙間を形成することができる。

このため、フランジ部７７に加わったインナーレース７４の抜け側の荷重Ｆ７が、カラー部材７５の筒状部７６よりも放射外方に位置するブッシュ部材９１の突出部９３に伝達されてしまうのを防止して、ブッシュ部材９１の突出部９３よりもインプットシャフト３２の中心軸側に位置する環状部９２の当接面９２ａと筒状部７６の当接面７６ａに伝達することができる。

したがって、摩擦抵抗側に生じるモーメントアームＬに対してインナーレース７４の抜け方向の入力荷重Ｆ６のモーメントアームＬ３を、その起点を同じくしてその先端をインプットシャフト３２の中心側に設定することができ、すなわち、インナーレース７４の抜け方向の入力荷重Ｆ６のモーメントアーム長Ｌ３を小さくすることができ、インナーレース７４がブッシュ部材９１から抜け難くすることができる。この結果、ボールベアリング９１をインプットシャフト３２の小径部３２ｂからより一層抜け難くすることができる。

なお、上記各実施の形態では、本発明の軸受構造を手動変速機３０に適用しているが、少なくとも回転軸の軸方向の移動を規制するようにして回転軸を支持体に回転自在に支持するとともに、大径部の近傍に位置して大径部の外周部に取付けられた外装部材により、軸受部材に軸方向荷重が作用する軸受構造であれば、その他の如何なる装置に適用することができることは言うまでもない。また、外装部材としては、フォースドライブギア３６に限らず、回転軸の大径部の外周部に取付けられ、軸受部材に軸方向荷重を作用する部材であれば、如何なる部材であっても良い。

また、本実施の形態では、軸受部材としてボールベアリング７１を用いているが、インプットシャフト３２やアウトプットシャフト４１が軸方向に移動するのを規制する構成を有する軸受であれば、その他の軸受部材を用いても良い。

以上のように、本発明に係る軸受構造および変速機は、軸受部材を回転軸から抜け難くして、回転軸を安定して軸支することができるという効果を有し、車両の手動変速機等に設けられた回転軸を支持体に回転自在に支持する軸受構造およびその軸受構造を備えた変速機等として有用である。

本発明に係る軸受構造および変速機の第１の実施の形態を示す図であり、変速機の断面図である。本発明に係る軸受構造および変速機の第１の実施の形態の軸受構造の断面図である。本発明に係る軸受構造および変速機の第１の実施の形態のカラー部材の斜視図である。本発明に係る軸受構造および変速機の第１の実施の形態のインナーレースに加わる軸受構造の入力荷重の方向とモーメントの方向を示す図である。本発明に係る軸受構造および変速機の第２の実施の形態の軸受構造の断面図である。本発明に係る軸受構造および変速機の第２の実施の形態の他の形状の軸受構造の断面図である。本発明に係る軸受構造および変速機の第３の実施の形態の軸受構造の断面図である。本発明に係る軸受構造および変速機の第３の実施の形態のカラー部材と一部を断面で示すブッシュ部材の斜視図である。従来の変速機の断面図である。従来の変速機に用いられる軸受構造の断面図である。（ａ）は従来のボールベアリングのインナーレースに加わるモーメントのモーメントアームを示す図、（ｂ）はそのインナーレースに加わるモーメントの方向を示す図である。

符号の説明

３０手動変速機（変速機）
３２インプットシャフト（回転軸）
３２ａ大径部
３２ｂ小径部
３６フォースドライブギア（第１変速歯車、外装部材）
４５フォースドリブンギア（第２変速歯車）
７５カラー部材
７６筒状部
７７フランジ部
７７ａスペーサ部
８１スペーサ
９１ブッシュ部材
９２環状部
９３突出部
９４スプライン（第１係合部材）
９５スプライン（第２係合部材）

Claims

大径部および前記大径部に連続し、前記大径部よりも小径に形成された小径部を有する回転軸を支持体に回転自在に支持する軸受部材を備え、前記大径部の近傍に位置して前記大径部の外周部に取付けられた外装部材により、前記軸受部材に軸方向荷重が作用する軸受構造であって、
前記軸受部材と前記回転軸の小径部の間にカラー部材を介装し、
前記カラー部材が、筒状部および前記筒状部の回転軸方向端部に放射外方に延在して一体的に形成され、前記外装部材の軸方向荷重を受けるフランジ部を有し、
前記フランジ部が、前記回転軸の大径部の回転軸方向端面に当接するとともに前記軸受部材の回転軸方向端面との間に隙間が形成され、
前記筒状部が、前記回転軸の小径部と前記軸受部材の間に圧入嵌合して配置されたことを特徴とする軸受構造。
前記フランジ部の基部にスペーサ部を一体的に形成し、前記軸受部材の回転軸方向端面に前記スペーサ部を当接させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の軸受構造。
前記フランジ部の基部と前記軸受部材の回転軸方向端面の間にスペーサを介装し、前記軸受部材の回転軸方向端面に前記スペーサを当接させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の軸受構造。
大径部および前記大径部に連続し、前記大径部よりも小径に形成された小径部を有する回転軸を支持体に回転自在に支持する軸受部材を備え、前記大径部の近傍に位置して前記大径部の外周部に取付けられた外装部材により、前記軸受部材に軸方向荷重が作用する軸受構造であって、
前記軸受部材と前記回転軸の小径部の間にカラー部材およびブッシュ部材を介装し、
前記カラー部材が、筒状部および前記筒状部の回転軸方向一端部に放射外方に延在して一体的に形成され、前記外装部材の軸方向荷重を受けるフランジ部を有し、
前記フランジ部が、前記回転軸の大径部の回転軸方向端面に当接するとともに前記軸受部材の回転軸方向端面との間に隙間が形成され、
前記筒状部が、前記回転軸の小径部と前記軸受部材との間に圧入嵌合して配置され、
前記ブッシュ部材が、環状部および前記環状部に回転軸方向に延在して一体的に形成され、前記環状部の内径よりも大きい内径を有する突出部を有し、
前記環状部が、前記回転軸の小径部と前記軸受部材との間に圧入嵌合されるとともに、前記筒状部の回転軸方向他端部に当接するように配置され、
前記突出部が、前記フランジ部の端面の方向に延在して前記筒状部の外周部との間に間隙を形成する内周部および前記軸受部材の内周部に圧入嵌合される外周部を有することを特徴とする軸受構造。
前記ブッシュ部材の突出部の内周部に形成された第１係合部と、前記カラー部材の筒状部の外周部に形成され、前記第１係合部と前記回転軸の周方向において係合する第２係合部とを有することを特徴とする請求項４に記載の軸受構造。
前記突出部の回転軸方向長さを、前記筒状部の回転軸方向長さよりも短くしたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の軸受構造。
請求項１〜６の何れか１項に記載の軸受構造を有する変速機であって、
回転軸の前記大径部の外周部に取付けられ、前記回転軸方向に対して所定角度傾斜するねじれ角を有する第１変速歯車と、前記回転軸方向に対して所定角度傾斜するねじれ角を有し、前記第１変速歯車に噛合する第２変速歯車とを備え、前記外装部材が前記第１変速歯車から構成されることを特徴とする変速機。