JP2012052589A - 軸受構造 - Google Patents

Abstract

【課題】組み立て作業を煩雑化することなく、テーパローラベアリングに予圧を与え、かつ軸部材に対する歯車の軸心位置を規定した状態に維持すること。
【解決手段】トランスファギヤ２１とデフ入力軸２０との間にはカラー部材４０を配設し、カラー部材４０は、第一の端面をトランスファギヤ２１の端面に当接させるとともに、第二の端面をインナーレース２２ｂの内側端面２２ｂ１に当接させることによってこれらトランスファギヤ２１の端面とインナーレース２２ｂの内側端面２２ｂ１との間に間隙を確保し、デフ入力軸２０の先端部には、テーパローラベアリング２２においてインナーレース２２ｂの外側端面２２ｂ２に当接することにより、当接端面２０ｄとの間にトランスファギヤ２１及びカラー部材４０を含んだ状態で２つのインナーレース２２ｂ，２３ｂの軸方向に沿った最大相互間距離ｄ２を規定するホルダ５０を保持させた。
【選択図】図１−１

Description

本発明は、軸受構造に関するもので、より詳細には、歯車が装着された軸部材を、２つのテーパローラベアリングを介してケースに回転可能に支持させる軸受構造に関するものである。

比較的大きなトルクが入力される軸部材をケースに支持させるには、通常、テーパローラベアリングが適用される。テーパローラベアリングを用いる場合には、例えばアウターレースとケースとの間にそれぞれシムプレートを介在させ、軸方向に沿って予圧を付与するのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

シムプレートは、厚さの異なるものが複数用意してある。これらのシムプレートの中から適宜選択したものをアウターレースとケースとの間に介在させることにより、加工誤差や組み立て誤差がある場合にも、テーパローラベアリングに対して常に同じ予圧を与えることができるようになる。

特開２００９−１８５９７０号公報

ところで、組み立て上の制約、あるいは組み立て後のメインテナンス性の向上を図るため、軸部材に対して歯車をスプライン結合させる場合がある。但し、スプライン結合した軸部材と歯車との間には、嵌め合いのための隙間が必要となる。このため、組み立て後においても軸部材に対して歯車が径方向に移動できる状態にあり、動力の伝達効率を考慮した場合、必ずしも好ましいとはいえない。また、軸部材と歯車との間の径方向の隙間は、異音の発生や摩耗異常の問題を招来する恐れもある。

こうした問題は、歯車の内周面に形成した収容凹部と軸部材との間にカラー部材を装着することで解決することが可能である。例えば、歯車の内周面には、開口端部に同一軸心となる態様で収容凹部を形成する。カラー部材は、収容凹部の内周面に嵌合する外径を有する一方、軸部材の外周面に嵌合する内径を有した円柱状部材である。このカラー部材を収容凹部の内部に装着すれば、カラー部材を介して軸部材と歯車とが同一の軸心上に配置され、かつその状態を維持するようになり、上述した問題を解決することが可能になる。

しかしながら、こうした軸受構造にあっては、組み立て作業時に、予圧を調整するための作業と、カラー部材による歯車の位置調整を行う作業とを個別に行う必要があり、組み立て作業を煩雑化する恐れがある。

本発明は、上記実情に鑑みて、組み立て作業を煩雑化することなく、テーパローラベアリングに予圧を与え、かつ軸部材に対する歯車の軸心位置を規定した状態に維持することのできる軸受構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る軸受構造は、軸部材の外周部に軸方向に沿って移動可能、かつ相対回転を規制した状態で装着した歯車と、この歯車に対して軸方向の両側となる位置にそれぞれ配設したテーパローラベアリングとを備え、これらのテーパローラベアリングを介してケースに前記軸部材を支持させることにより、前記歯車と一体に前記軸部材を軸心回りに回転可能に支持させる軸受構造であって、２つのテーパローラベアリングは、アウターレースにおいて前記歯車に対向する内側端面をそれぞれ前記ケースの端面に当接させるものであり、第一のテーパローラベアリングは、インナーレースの外側端面を前記軸部材の基端部に設けた当接端面に当接させることによって前記軸部材に対する軸方向の移動が規制されるものであり、前記歯車と前記軸部材との間には、前記歯車の内周面に嵌合するとともに前記軸部材の外周面に嵌合することによって前記軸部材に対する前記歯車の軸心位置を規定するカラー部材を配設し、前記カラー部材は、第一の端面を前記歯車の端面に当接させるとともに、第二の端面を少なくとも一方のテーパローラベアリングのインナーレースの内側端面に当接させることによって、前記歯車の端面と前記インナーレースの内側端面との間に間隙を確保するものであり、前記軸部材の先端部には、前記第二のテーパローラベアリングにおけるインナーレースの外側端面に当接することにより、前記当接端面との間に、前記歯車及び前記カラー部材を含んだ状態で２つのインナーレースの軸方向に沿った最大相互間距離を規定するホルダを装着したことを特徴とする。

また、本発明は、上述した軸受構造において、前記歯車は、前記軸部材に対してスプライン結合させたものであり、前記軸部材には基端部に前記歯車が一体に形成してあり、この歯車の端面を前記当接端面としてインナーレースの外側端面を当接させることによって第一のテーパローラベアリグの前記軸部材に対する軸方向の移動を規制し、前記ホルダは、前記軸部材の先端部外径よりも太径に形成した円形の平板状を成し、中央部に設けた挿通孔を介して取付ボルトを前記軸部材に締結することによって前記軸部材の先端部に保持させたことを特徴とする。

本発明によれば、軸部材にホルダを装着することにより、軸部材に対する歯車の軸心位置を規定するためのカラー部材がテーパローラベアリングに予圧を付与することができる。つまり、ホルダを装着する作業を行えば、カラー部材によって軸部材に対する歯車の軸心位置を規定することができるとともに、テーパローラベアリングに予圧が付与されることとなり、組み立て作業を煩雑化する恐れがない。

図１−１は、本発明の実施の形態である軸受構造の要部を示した断面図である。 図１−２は、図１−１に示した軸受構造においてホルダを装着する以前の状態を示す断面図である。 図２は、図１−１に示した軸受構造を適用したトランスファ装置の平面一部破断図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明に係る軸受構造の好適な実施の形態について詳細に説明する。

図１−１及び図１−２は、本発明の実施の形態である軸受構造を示したものである。ここで例示する軸受構造は、図２に示すように、フォークリフト等の車両に適用するトランスファ装置において、油圧モータ等の動力源からメイン入力軸１に入力された動力を差動機構１０のリングギヤ１１に与えるデフ入力軸（軸部材）２０に適用したものである。

メイン入力軸１は、基端部にメイン入力ギヤ１ａを有する一方、先端部外周にスプライン１ｂを有したもので、ボールベアリング２，３を介してトランスファケース３０に回転可能に支持させてある。メイン入力ギヤ１ａは、はす歯歯車であり、メイン入力軸１と一体に成形してある。このメイン入力軸１は、先端部のスプライン１ｂを介して図示せぬ動力源の出力軸にスプライン結合してある。

差動機構１０は、キャリヤ１２、２つのサイドギヤ１３，１４、複数のピニオンギヤ１５を備えて構成し、キャリヤ１２が回転した場合にその回転を、ピニオンギヤ１５及びそれぞれのサイドギヤ１３，１４を介してアクスル１６，１７に伝達するものである。キャリヤ１２は、アクスル１６，１７に対して軸心回りに回転可能に配設したもので、リングギヤ１１と連結してある。サイドギヤ１３，１４は、アクスル１６，１７のそれぞれに連結し、キャリヤ１２の内部において互いに対向配置したかさ歯車である。ピニオンギヤ１５は、アクスル１６，１７の軸心を中心として公転し、かつ自身の軸心回りに自転可能となるように、ピニオンシャフト１８を介してキャリヤ１２に配設したかさ歯車であり、対向する２つのサイドギヤ１３，１４のそれぞれに歯合している。

デフ入力軸２０は、円柱状を成す軸部２０ａの基端部にデフ入力ギヤ２０ｂを有する一方、軸部２０ａの中間部外周にスプライン２０ｃを有した軸部材である。デフ入力ギヤ２０ｂは、軸部２０ａよりも太径に構成したかさ歯車であり、軸部２０ａと一体に成形してある。デフ入力軸２０における軸部２０ａの外周面とデフ入力ギヤ２０ｂとの間には、デフ入力軸２０の軸心に直交する当接端面２０ｄが構成してある。デフ入力軸２０のスプライン２０ｃには、トランスファギヤ（歯車）２１が円筒状のボス部２１ａを介してスプライン結合してある。トランスファギヤ２１は、デフ入力軸２０に対して軸方向に沿って移動可能、かつ相対回転が規制されたはす歯歯車であり、デフ入力軸２０と一体に回転する。図１−１、図１−２からも明らかなように、トランスファギヤ２１のボス部２１ａには、一方の端部内周面に収容凹部２１ｂが形成してある。収容凹部２１ｂは、スプライン２０ｃを形成した部分よりも大きな内径を有した環状の空所であり、デフ入力軸２０と同一軸心となるように形成してある。このデフ入力軸２０は、図２に示すように、デフ入力ギヤ２０ｂを差動機構１０のリングギヤ１１に歯合させ、かつトランスファギヤ２１をメイン入力軸１のメイン入力ギヤ１ａに歯合させた状態で、一対のテーパローラベアリング２２，２３を介してトランスファケース３０に回転可能に支持させてある。

図１−１に示すように、テーパローラベアリング２２，２３は、トランスファギヤ２１に対して軸方向の両側となる位置にそれぞれ配設してある。個々のアウターレース２２ａ，２３ａは、トランスファギヤ２１に対向する内側端面２２ａ１，２３ａ１をそれぞれトランスファケース３０の端面３０ａ１，３０ａ２に当接させてあり、互いの間に最小相互間距離ｄ１が規定されている。

一方、テーパローラベアリング２２，２３のインナーレース２２ｂ，２３ｂは、互いの間にトランスファギヤ２１のボス部２１ａ及びカラー部材４０を介在させた状態で、デフ入力軸２０の基端部に設けた当接端面２０ｄと、デフ入力軸２０の先端面２０ｅに設けたホルダ５０との間に配設してある。ホルダ５０は、デフ入力軸２０の先端面２０ｅよりも太径の外径に形成した円形の平板状を成すもので、中央部に設けた挿通孔５０ａを介して取付ボルト５１をデフ入力軸２０に締結することによってデフ入力軸２０の先端部に保持させてある。カラー部材４０は、デフ入力軸２０の先端部に嵌合する内径を有するとともに、トランスファギヤ２１のボス部２１ａに形成した収容凹部２１ｂに嵌合する外径を有した円柱状部材であり、互いに軸方向に沿った長さの異なるものが複数用意してある。但し、これらのカラー部材４０は、いずれもボス部２１ａの収容凹部２１ｂに嵌合させ、一方の端面を収容凹部２１ｂの端面に当接させた場合に、他方の端部がボス部２１ａの端面から突出するように、軸方向に沿った寸法が収容凹部２１ｂよりも長く形成してある。トランスファギヤ２１のボス部２１ａから軸方向に突出したカラー部材４０は、デフ入力ギヤ２０ｂの先端側に配設したテーパローラベアリング２２のインナーレース２２ｂにおいてトランスファギヤ２１に対向する内側端面２２ｂ１に当接し、これらトランスファギヤ２１とテーパローラベアリング２２のインナーレース２２ｂとが直接接触しないように相互間に間隙を確保している。尚、デフ入力軸２０の基端側においては、テーパローラベアリング２３のインナーレース２３ｂの内側端面２３ｂ１とトランスファギヤ２１のボス部２１ａとが直接当接した状態にある。

図１−１に示すように、ホルダ５０においてデフ入力軸２０の当接端面２０ｄに対向する端面５０ｂは、デフ入力軸２０の先端面２０ｅから離隔し、かつデフ入力軸２０の先端部側に配設したテーパローラベアリング２２におけるインナーレース２２ｂの外側端面２２ｂ２に当接しており、デフ入力軸２０の当接端面２０ｄとの間に２つのインナーレース２２ｂ，２３ｂの最大相互間距離ｄ２を規定している。すなわち、デフ入力軸２０の当接端面２０ｄに、インナーレース２３ｂの外側端面２３ｂ２が当接し、ホルダ５０の端面５０ｂに、インナーレース２２ｂの外側端面２２ｂ２が当接しており、これら当接端面２０ｄとホルダ５０の端面５０ｂとによって２つのインナーレース２２ｂ，２３ｂの最大相互間距離ｄ２が規定される。

この最大相互間距離ｄ２に対してデフ入力軸２０の外周に配設するテーパローラベアリグの２つのインナーレース２２ｂ，２３ｂ、トランスファギヤ２１のボス部２１ａ及びボス部２１ａから突出するカラー部材４０の端部の軸方向に沿った合計長さは、カラー部材４０を適宜選択することにより、図１−２に示すように、予め設定した距離ｘだけ大きくなるように設定してある。具体的には、図１−１に示すように、上述したテーパローラベアリング２２，２３におけるアウターレース２２ａ，２３ａの最小相互間距離ｄ１を実際に計測し、その計測した最小相互間距離ｄ１と、既知の値である最大相互間距離ｄ２、テーパローラベアリング２２，２３の２つのインナーレース２２ｂ，２３ｂの軸方向に沿ったそれぞれの長さ、トランスファギヤ２１のボス部２１ａの軸方向に沿った長さとの関係から、デフ入力軸２０の先端面２０ｅにホルダ５０を取り付けた場合に２つのテーパローラベアリング２２，２３に予め設定した予圧を加えるために必要となるカラー部材４０の軸方向長さｓを決定することができる。

すなわち、図１−１に示すように、２つのテーパローラベアリング２２，２３に対して所望となる予圧を加えた場合のそれぞれの軸方向長さをｂ、テーパローラベアリング２２に対して所望となる予圧を加えた場合のインナーレース２２ｂの内側端面２２ｂ１とアウターレース２２ａの内側端面２２ａ１との間の軸方向長さをｅ、テーパローラベアリング２３に対して所望となる予圧を加えた場合のインナーレース２３ｂの内側端面２３ｂ１とアウターレース２３ａの内側端面２３ａ１との間の軸方向長さをｅ、トランスファギヤ２１におけるボス部２１ａの軸方向長さをｈ、カラー部材４０の軸方向長さをｓとすると、２ｂ＋ｓ＋ｈ−２ｅ＝ｄ１＋２ｂの関係からｓ＝ｄ１＋２ｅ−ｈを導出し、カバー部材４０の軸方向長さｓを決定することができる。従って、組み立て作業時には、予め計測したこれらの寸法に応じた軸方向長さｓのカラー部材４０を用意することができる。これにより、個々のトランスファ装置の加工誤差や組み立て誤差によって例えば最小相互間距離ｄ１が変化した場合にも、カラー部材４０の軸方向長さｓを適宜調整することにより、２つのテーパローラベアリング２２，２３に対して予め設定した値の予圧を加えることができるようになる。

上記のように構成したトランスファ装置においては、図２に示すように、図示せぬ油圧モータによってメイン入力軸１が回転されると、メイン入力ギヤ１ａ及びトランスファギヤ２１を介してデフ入力軸２０が回転する。さらに、デフ入力軸２０の回転は、デフ入力ギヤ２０ｂを介して差動機構１０に伝達されることとなり、アクスル１６，１７が回転して車両が走行することになる。

ここで、このトランスファ装置では、デフ入力軸２０を２つのテーパローラベアリング２２，２３によってトランスファケース３０に支持させるようにしている。このため、デフ入力軸２０に対して大きなトルクが入力された場合にも強度上の問題や耐久性の問題を招来する恐れがなく、デフ入力軸２０の回転をガタ付くことなく支持することが可能となる。

しかも、デフ入力軸２０をトランスファケース３０に支持させる場合には、収容凹部２１ｂを介してカラー部材４０をトランスファギヤ２１とデフ入力軸２０との間に配設し、さらにデフ入力軸２０の先端面２０ｅにホルダ５０を取り付ければ、カラー部材４０によってデフ入力軸２０に対するトランスファギヤ２１の軸心位置を規定することができるとともに、２つのテーパローラベアリング２２，２３に対して予め設定した予圧を同時に付与することが可能となり、組み立て作業を煩雑化する恐れもない。

尚、上述した実施の形態は、フォークリフト等の車両に適用するトランスファ装置のデフ入力軸を対象として軸受構造を例示したが、外周部に軸方向に沿って移動可能、かつ相対回転を規制した状態で歯車を装着し、かつこの歯車に対して軸方向の両側となる位置にそれぞれテーパローラベアリングを配設した軸部材であれば、その他の用途に適用されるものであっても適用することが可能である。

また、上述した実施の形態では、軸部材に一体に設けたデフ入力ギヤの端面を当接端面として構成しているが、当接端面が軸部材と一体である必要はなく、例えば、軸部材の外周部にＣリング等のリング部材を装着することによって当接端面を構成することも可能である。

さらに、上述した実施の形態では、ホルダとして円形の平板状を成し、テーパローラベアリングにおいてインナーレースの外側端面を軸部材の先端面と同一の平面上に位置させるようにしたものを例示しているが、当接端面との間において２つのインナーレースの軸方向に沿った相互間距離を規定できれば、軸部材の先端面に一致した位置においてインナーレースに当接する必要はない。

またさらに、上述した実施の形態では、歯車の一方の端部と軸部材との間にのみカラー部材を設けるようにしているが、もう一方の端部にもカラー部材を設けても構わない。

２０ デフ入力軸
２０ｄ 当接端面
２０ｅ 先端面
２１ トランスファギヤ
２１ａ ボス部
２１ｂ 収容凹部
２２，２３ テーパローラベアリング
２２ａ，２３ａ アウターレース
２２ａ１，２３ａ１ 内側端面
２２ｂ，２３ｂ インナーレース
２２ｂ１ 内側端面
２２ｂ２ 外側端面
２３ｂ１ 内側端面
２３ｂ２ 外側端面
３０ トランスファケース
３０ａ１，３０ａ２ 端面
４０ カラー部材
５０ ホルダ
５０ａ 挿通孔
５０ｂ 端面
５１ 取付ボルト

Claims (2)

1. 軸部材の外周部に軸方向に沿って移動可能、かつ相対回転を規制した状態で装着した歯車と、この歯車に対して軸方向の両側となる位置にそれぞれ配設したテーパローラベアリングとを備え、これらのテーパローラベアリングを介してケースに前記軸部材を支持させることにより、前記歯車と一体に前記軸部材を軸心回りに回転可能に支持させる軸受構造であって、
   ２つのテーパローラベアリングは、アウターレースにおいて前記歯車に対向する内側端面をそれぞれ前記ケースの端面に当接させるものであり、
   第一のテーパローラベアリングは、インナーレースの外側端面を前記軸部材の基端部に設けた当接端面に当接させることによって前記軸部材に対する軸方向の移動が規制されるものであり、
   前記歯車と前記軸部材との間には、前記歯車の内周面に嵌合するとともに前記軸部材の外周面に嵌合することによって前記軸部材に対する前記歯車の軸心位置を規定するカラー部材を配設し、
   前記カラー部材は、第一の端面を前記歯車の端面に当接させるとともに、第二の端面を少なくとも一方のテーパローラベアリングのインナーレースの内側端面に当接させることによって、前記歯車の端面と前記インナーレースの内側端面との間に間隙を確保するものであり、
   前記軸部材の先端部には、前記第二のテーパローラベアリングにおけるインナーレースの外側端面に当接することにより、前記当接端面との間に、前記歯車及び前記カラー部材を含んだ状態で２つのインナーレースの軸方向に沿った最大相互間距離を規定するホルダを装着した
   ことを特徴とする軸受構造。
2. 前記歯車は、前記軸部材に対してスプライン結合させたものであり、
   前記軸部材には基端部に前記歯車が一体に形成してあり、この歯車の端面を前記当接端面としてインナーレースの外側端面を当接させることによって第一のテーパローラベアリグの前記軸部材に対する軸方向の移動を規制し、
   前記ホルダは、前記軸部材の先端部外径よりも太径に形成した円形の平板状を成し、中央部に設けた挿通孔を介して取付ボルトを前記軸部材に締結することによって前記軸部材の先端部に保持させた
   ことを特徴とする請求項１に記載の軸受構造。

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