JP2012002298A - 手動変速機の出力軸支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジングを２部品で構成した手動変速機において、第２ケースの後端側の開口部を無くすと共に、ボールベアリングを位置決めするためのスナップリングを不要とした手動変速機の出力軸支持構造を提供する。
【解決手段】出力軸２０の前端部を第１ケース１にローラベアリング４２を介して支持し、出力軸の後端部を第２ケース２の後端部にボールベアリング４３を介して支持し、出力軸の前端部近傍に設けた終減速ギヤ２７を差動装置のリングギヤ３１にかみ合わせる。出力軸の前端部と第１ケースとの間にスラストベアリング４４を配置し、ボールベアリング４３とスラストベアリング４４とによって出力軸２０の前後方向のスラスト荷重を支える。
【選択図】 図２

Description

本発明は手動変速機、特に出力軸を回転自在に支持する支持構造に関するものである。

従来、横置き式手動変速機において、入力軸と出力軸とを平行に配置し、両軸にそれぞれ複数の変速ギヤ対を設け、これらギヤを同期装置により選択的に切り替えることにより、変速を行うものが知られている。出力軸の前端部近傍（前端部とはエンジン側の端部を指す）には終減速ギヤが設けられ、この終減速ギヤと差動装置のリングギヤとが噛み合っている。変速ギヤや終減速ギヤはヘリカルギヤであるため、エンジン側から駆動される時と車輪側から駆動される時とで出力軸に対して互いに逆方向のスラスト荷重が作用する。このスラスト荷重を支えるため、出力軸の両端部をトランスミッションケースとクラッチハウジングとに一対のテーパローラベアリングを介して支持したものがある。しかし、テーパローラベアリングは高コストであり、駆動ロスも大きいという欠点がある。

一方、出力軸の両端部を回転自在に支持するために、出力軸の前端部をクラッチハウジングにローラベアリングを介して支持し、出力軸の後端部をトランスミッションケースの後端部にボールベアリングを介して支持したものがある。出力軸の前端部をローラベアリングで支持する理由は、出力軸の前端部に設けられた終減速ギヤが差動装置のリングギヤとかみ合うことで、出力軸の前端部に大きなラジアル荷重が掛かるので、そのラジアル荷重を支えるのにローラベアリングは好適だからである。この場合には、テーパローラベアリングを用いた場合に比べて低コストであり、駆動ロスも少ない。しかし、ローラベアリングは出力軸のスラスト荷重を支える機能を有しないので、ボールベアリングの外輪をスナップリングを用いてトランスミッションケースに対して軸方向に位置決めすることで、両方向のスラスト荷重を支えている。

特許文献１（図１参照）では、手動変速機のハウジングをクラッチハウジング、トランスミッションケース、リヤカバーの３部品で構成し、出力軸の後端部をトランスミッションケースの後端部にボールベアリングを介して支持し、出力軸の前端部をクラッチハウジングにローラベアリングを介して支持したものがある。この場合には、トランスミッションケースの後端側が開口しているため、その開口部を介してスナップリングの組付を容易に行うことができる。

一方、特許文献２のように、リアカバーを廃止し、ハウジングをクラッチハウジングとトランスミッションケースの２部品で構成したものも提案されている。この場合には、トランスミッションケースの後端部にスナップリング装着用の作業穴を設け、この作業穴から工具と共にスナップリングを挿入し、このスナップリングをボールベアリングの外輪とトランスミッションケースとの間に装着している。

しかし、特許文献２では、スナップリングだけでなく、トランスミッションケースの作業穴を閉じるための蓋部材が別に必要であり、リアカバーを廃止することによる部品点数の削減効果を損なうという欠点がある。しかも、作業穴が小さいので、作業穴を介してスナップリングを組み付ける作業が難しく、作業性が悪い。

特開２０１０−４８３５６号公報 特開２００９−１５０４６３号公報

そこで、本発明の目的は、ハウジングを２部品で構成した手動変速機において、第２ケースの後端側の開口部を無くすと共に、ボールベアリングを位置決めするためのスナップリングを不要とした手動変速機の出力軸支持構造を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、ハウジングが軸方向前側の第１ケースと軸方向後側の第２ケースとの２部品で構成され、出力軸の前端部が前記第１ケースにローラベアリングを介して支持され、前記出力軸の後端部が前記第２ケースの後端部にボールベアリングを介して支持され、前記第１ケースと第２ケースとの間に差動装置が設けられ、前記出力軸の前端部近傍に設けた終減速ギヤが前記差動装置のリングギヤにかみ合わせられた手動変速機において、前記出力軸の前記ローラベアリングにより支持された前端部と前記第１ケースとの間にスラストベアリングが配置され、前記第１ケースの内側に、前記出力軸の前端部端面を前記スラストベアリングを介して支持する第１支持面が形成され、前記第２ケースの内側に、前記出力軸の後端部を前記ボールベアリングの外輪を介して支持する第２支持面が形成されていることを特徴とする、手動変速機の出力軸支持構造を提供する。

本発明では、出力軸の一端側をローラベアリングで支持し、他端側をボールベアリングで支持するものであり、出力軸に掛かる前後両方向のスラスト荷重を支持する必要がある。ボールベアリングは、内輪を出力軸に圧入嵌合（インロー嵌合）するので、ボールベアリングと出力軸との軸方向相対移動はないが、外輪を第２ケースに嵌合しているだけであるため、軸方向移動を規制できない。そこで、本発明では、出力軸に加わる後方へのスラスト荷重を、ボールベアリングの外輪を第２ケースの内側に形成した第２支持面に当接させることで支えている。一方、出力軸に加わる前方へのスラスト荷重は、ローラベアリングで支えることができないので、出力軸の前端部の端面と第１ケースの内側に形成した第１支持面との間に配置したスラストベアリングで支持している。このような支持構造を用いることで、従来では必要であったボールベアリングの外輪を位置決めするスナップリングが不要になる。そのため、ハウジングを２部品で構成した場合に、第２ケースの後端側に開口部や作業穴を形成する必要がなく、開口部を閉じる蓋部材も不要になる。また、予めスラストベアリングを第１ケースの内側に配置しておくだけでよいので、スナップリングを装着する作業に比べて組付作業が格段に簡単になる。

スラストベアリングとしてはニードルベアリングが好ましい。この場合、出力軸の前端部端面と対向する第１ケースの内側面の箇所に環状の凹部を形成し、ニードルベアリングの外周面及び一側面を覆うレースを、この凹部に嵌合するのが望ましい。この場合には、ニードルベアリングの外周を第１ケースの凹部で位置決めできるので、組付に際してニードルベアリングと出力軸の前端部端面とを正確に当接させることができる。

手動変速機を組み立てる場合には、例えば第１ケースにスラストベアリングを配置し、ローラベアリングの外輪を第１ケースに圧入嵌合する。そして、第１ケースに差動装置を組み込む。一方、ボールベアリングの内輪を出力軸に圧入嵌合しておき、出力軸及び入力軸を第１ケースに挿入すると、出力軸の前端部はローラベアリングの内側に簡単に挿入でき、スラストベアリングに当接させることができる。その後で、第２ケースを入力軸や出力軸に被せると、出力軸の外輪が第２ケースに嵌合される。最後に、第１ケースと第２ケースとの合わせ面を締結することで、手動変速機を組み立てることができる。

以上のように、本発明によれば、ハウジングを２部品で構成した場合に、出力軸の後端部をボールベアリングの外輪を介して第２ケースの第２支持面で支持し、出力軸の前端部をスラストベアリングを介して第１ケースの第１支持面で支持したので、出力軸に掛かる前後方向のスラスト荷重を確実に支えることができる。また、第２ケースの後端側の開口部を無くすことができ、ボールベアリングを位置決めするためのスナップリングも不要になる。そのため、低コストの手動変速機を実現できる。

本発明に係る手動変速機の全体断面図である。 出力軸の前端部の支持構造を示す第１実施例の拡大断面図である。 出力軸の後端部の支持構造を示す第１実施例の拡大断面図である。 出力軸の前端部の支持構造を示す第２実施例の断面図である。 第２実施例に使用される中空ボルトの側面図である。

〔第１実施例〕
図１〜図３は、本発明の一実施形態に係る手動変速機を示す。本変速機は前進５速，後退１速の変速段を有するＦＦ用横置き式の手動変速機の例である。図１に示すように、変速機のハウジングは第１ケース（クラッチハウジング）１と第２ケース（トランスミッションケース）２との２部品で構成され、車体前後方向に延びる合わせ面を介して相互に結合されている。第２ケース２は有底形状であり、その後端部には作業穴や開口部は形成されていない。

第１ケース１内にはエンジン出力軸４から入力軸６への動力伝達を断続する乾式クラッチ５が配置されている。第１ケース１と第２ケース２との間には、入力軸６と出力軸２０とが平行に支持されている。入力軸６の前端側（エンジン側）には、第１速ギヤ７、第２速ギヤ８、後進ギヤ９が一体に固定され、第２速ギヤ８の後側には第３速ギヤ１０と第４速ギヤ１１とが順に回転自在に配置されている。第３速ギヤ１０と第４速ギヤ１１との間には３−４速切換用同期装置１２が設けられ、ギヤ１０，１１はこの同期装置１２によって選択的に入力軸６に連結される。第４速ギヤ１１の後側には、第５速ギヤ１３が回転自在に配置され、この第５速ギヤ１３は５速切換用同期装置１４によって選択的に入力軸６に連結される。

出力軸２０には第１速ギヤ２１と第２速ギヤ２２とが回転自在に支持され、これらギヤ２１，２２は入力軸６上の第１速ギヤ７、第２速ギヤ８とそれぞれ噛み合っている。第１速ギヤ２１と第２速ギヤ２２の間には１−２速切換用同期装置２３が設けられ、この同期装置２３のスリーブには後進ギヤ２３ａが設けられている。後進ギヤ２３ａは、アイドラ軸１５上にスライド自在に支持された後進アイドラギヤ１６を介して入力軸６の後進ギヤ９と噛み合い可能である。また、出力軸２０の第２速ギヤ２２の後側には、第３速ギヤ２４と第４速ギヤ２５とが固定され、これらギヤ２４，２５は入力軸６の第３速ギヤ１０，第４速ギヤ１１とそれぞれ噛み合っている。さらに、出力軸２０の後端には第５速ギヤ２６が固定され、このギヤ２６は入力軸６の第５速ギヤ１３と噛み合っている。

出力軸２０の前端部近傍には終減速ギヤ２７が一体に形成され、このギヤ２７は差動装置３０のリングギヤ３１と噛み合っている。差動装置３０からドライブ軸３２，３３が両側に突出しており、これらドライブ軸３２，３３はそれぞれ左右の車輪（図示せず）に連結されている。

入力軸６の前後両端部は、それぞれボールベアリング４０，４１を介して第１ケース１と第２ケース２とによって回転自在に支持され、出力軸２０の前後両端部は、それぞれローラベアリング４２とボールベアリング４３とを介して第１ケース１と第２ケース２とによって回転自在に支持されている。

図２は、出力軸２０の前端側の支持構造を示す。ローラベアリング４２はその外輪４２ａを第１ケース１の嵌合部１ａに圧入嵌合することで、第１ケース１に固定されている。ローラベアリング４２のローラ４２ｂは出力軸２０の前端部２０ａの外周面に転動自在に接触している。この実施例では、ローラベアリング４２の外輪４２ａを第１ケース１の嵌合部１ａに圧入した後、第１ケース１の内面に押え板４５をネジ等によって固定することで、外輪４２ａを抜け止めしている。また、この実施例のローラベアリング４２は内輪を有しないタイプであるが、内輪を有するタイプを使用してもよい。出力軸２０の前端部端面２０ｂと第１ケース１との間には、出力軸２０に加わる前方へのスラスト荷重を支えるスラストベアリング４４が配置されている。この実施例のスラストベアリング４４はニードルベアリングであり、複数のニードル４４ａが保持器４４ｂによって回転自在に保持され、ニードル４４ａの外周面及び一側面は断面Ｌ型のレース４４ｃによって覆われている。保持器４４ｂはレース４４ｃの内側に嵌着されている。レース４４ｃは、第１ケース１の内側面に形成された環状の凹部１ｂに沿うように嵌合されており、ニードル４４ａと出力軸２０の前端部端面２０ｂとが正確に接触するように、スラストベアリング４４は半径方向に位置決めされている。出力軸２０に加わる前方へのスラスト荷重は、スラストベアリング４４を介して第１ケース１の凹部底面１ｃによって支持される。なお、スラストベアリング４４としてはニードルベアリングに限るものではない。

図３は、出力軸２０の後端側の支持構造を示す。ボールベアリング４３はその内輪４３ａを出力軸２０の後端部２０ｃに圧入嵌合することで、出力軸２０に固定されている。ボールベアリング４３の外輪４３ｂが第２ケース２の底部内側面に形成された凹部２ａにスライド可能に嵌合されている。出力軸２０に加わる後方へのスラスト荷重は、ボールベアリング４３の外輪４３ｂを第２ケース２の凹部２ａの底面２ｂに当接させることで支持されている。図１に示すように、第２ケース２はその後端側が閉じられた有底構造であり、その底部には作業穴や開口部は形成されていない。

入力軸６上の変速ギヤ７，８，１０，１１，１３と出力軸２０上の変速ギヤ２１，２２，２４，２５，２６とは共にヘリカルギヤであり、出力軸２０の終減速ギヤ２７と差動装置３０のリングギヤ３１も、同様にヘリカルギヤである。そのため、出力軸２０には、変速ギヤによるスラスト荷重と、終減速ギヤ２７によるスラスト荷重とが作用するが、それら荷重が互いに相殺するようにヘリカルギヤの向きが設定されている。図１に示す手動変速機の場合には、エンジン側から駆動される時、出力軸２０に対して前方へのスラスト荷重が作用するので、これをスラストベアリング４４で支え、車輪側から駆動される時には出力軸２０に対して後方へのスラスト荷重が作用するので、これをボールベアリング４３によって支えることができる。これらのスラスト荷重はさほど大きな荷重ではないが、スラストベアリング４４及びボールベアリング４３はこれら荷重を支えることができるように設計されている。

ここで、上記構成よりなる手動変速機の組立方法を説明する。まず、第１ケース１の凹部１ｂにスラストベアリング４４を配置し、ローラベアリング４２の外輪４２ａを第１ケース１の嵌合部１ａに圧入嵌合する。そして、第１ケース１に差動装置３０を組み込む。一方、ボールベアリング４３の内輪４３ａを予め出力軸２０の後端部２０ｃに圧入嵌合しておき、出力軸２０及び入力軸６を第１ケース１に挿入する。出力軸２０の前端部２０ａはローラベアリング４２の中に簡単に挿入でき、前端部端面２０ｂをスラストベアリング４４に当接させることができる。その後、入力軸６及び出力軸２０に第２ケース２を被せると、出力軸２０に固定されたボールベアリング４３の外輪４３ｂが第２ケース２の凹部２ａに嵌合される。最後に、第１ケース１と第２ケース２との合わせ面を締結することで、手動変速機を組み立てることができる。なお、組み立てた状態において、出力軸２０に前後方向のガタがある場合には、例えばボールベアリング４３の外輪４３ｂと第２ケース２の凹部底面２ｂとの間、あるいはスラストベアリング４４と第１ケース１の凹部底面１ｃとの間にシムを配置することで調整可能である。

上記説明では、第１ケース１を下側にし、この第１ケース１にローラベアリング４２及びスラストベアリング４４を装着し、軸類を組み付けた後、第２ケース２を被せる組立方法について説明したが、この方法とは逆に、第２ケース２を下側にし、第２ケース２に軸類を組み付け、差動装置３０を組み付けた後、ローラベアリング４２及びスラストベアリング４４を取り付けた第１ケース１を上側から被せる手順で組み立てることも可能である。

〔第２実施例〕
図４、図５は本発明の第２実施例を示す。第１実施例では、出力軸２０の前端部端面を直接スラストベアリング４４で支持したが、この実施例では、図４に示すように、出力軸２０の前端部に別部品５１を固定し、その別部品を介してスラストベアリング４４で支持したものである。具体的には、出力軸２０の前端部外周にスプライン２０ｄを形成し、そのスプラインに内周にスプライン５０ａを有するスリーブ５０を嵌合する。スリーブ５０の外周には終減速ギヤ５０ｂが一体に形成されている。

スリーブ５０を出力軸２０にスプライン嵌合した後、出力軸２０の前端部内周に形成した雌ねじ部２０ｅに中空ボルト５１を螺着すると、中空ボルト５１の頭部５１ａがスリーブ５０を軸方向に押し、スリーブ５０の先端部を出力軸２０の段差部２０ｆに圧着することでスリーブ５０を固定できる。なお、スリーブ５０の終減速ギヤ５０ｂより前側には円筒部５０ｃが形成され、ローラベアリング４２のローラ４２ｂはこの円筒部５０ｃを支持している。ボルト５１の頭部５１ａの外周は、図５のように工具を係合できるように六角形状に形成されている。頭部５１ａの直径はスラストベアリング４４のニードルの最外径より大きく、図５の斜線で示す領域でニードルが接触する。

本実施例では、中心部に貫通穴５１ｂを有する中空ボルト５１を使用した。その理由は、出力軸２０の前端部に供給された潤滑油を軸心油路２０ｇを介して変速ギヤ（例えばギヤ２１）等の内径部に導くためであるが、一般の中実ボルトを使用することもできる。

１ 第１ケース（クラッチハウジング）
１ａ 嵌合部
１ｂ 凹部
１ｃ 底面（第１支持面）
２ 第２ケース（トランスミッションケース）
２ａ 凹部
２ｂ 底面（第２支持面）
６ 入力軸
７ 第１速ギヤ
８ 第２速ギヤ
９ 後進ギヤ
１０ 第３速ギヤ
１１ 第４速ギヤ
１３ 第５速ギヤ
２０ 出力軸
２１ 第１速ギヤ
２２ 第２速ギヤ
２４ 第３速ギヤ
２５ 第４速ギヤ
２６ 第５速ギヤ
２７ 終減速ギヤ
３０ 差動装置
３１ リングギヤ
４２ ローラベアリング
４３ ボールベアリング
４４ スラストベアリング

Claims (1)

1. ハウジングが軸方向前側の第１ケースと軸方向後側の第２ケースとの２部品で構成され、出力軸の前端部が前記第１ケースにローラベアリングを介して支持され、前記出力軸の後端部が前記第２ケースの後端部にボールベアリングを介して支持され、前記第１ケースと第２ケースとの間に差動装置が設けられ、前記出力軸の前端部近傍に設けた終減速ギヤが前記差動装置のリングギヤにかみ合わせられた手動変速機において、
   前記出力軸の前記ローラベアリングにより支持された前端部と前記第１ケースとの間にスラストベアリングが配置され、
   前記第１ケースの内側に、前記出力軸の前端部端面を前記スラストベアリングを介して支持する第１支持面が形成され、
   前記第２ケースの内側に、前記出力軸の後端部を前記ボールベアリングの外輪を介して支持する第２支持面が形成されていることを特徴とする、手動変速機の出力軸支持構造。

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