JP2013234728A - 軸受の潤滑構造 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受に潤滑油を効率的に供給する。
【解決手段】ギア１２ａと同心の輪状であり、ギア１２ａの側面に接合されギア１２ａと一体となって回転し、ギア１２ａとの接合面側に溝３０を有するギアピース１８ａを備え、ギアピース１８ａがギア１２ａに接合されることで、溝３０とギア１２ａの外面により、ギアピース１８ａの外周面に開口部４０を有する筒状の潤滑油路３４が形成され、潤滑油路３４は、ギアピース１８ａの法線方向に対し所定角度を有して開口部３４から延設されることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、軸受の潤滑構造に関する。特に、軸と、軸に軸支され回転するギアとの間に設けられる軸受を潤滑油により潤滑する構造に関する。

従来から、回転軸を支持すると共に回転軸を正確かつ滑らかに回転させるために軸受（ベアリング）が用いられている。例えば、自動車等の変速機においては、エンジンの動力が伝達される入力軸（インプットシャフト）と、動力を車輪等の負荷へ伝達する出力軸（アウトプットシャフト）の間等に軸受が用いられている。

軸受は、ギアや回転軸等を正確かつ滑らかに回転させるためのものであるが、この機能を維持するためには、潤滑油等を供給する等の方法による適切な軸受の潤滑が必要である。例えば、特許文献１及び２には、自動車等の変速機における潤滑油による軸受の潤滑方法が記載されている。

図４は、特許文献１における軸受の潤滑方法を示した図である。変速機５は、入力軸５０、入力軸５０と同軸上に直列に配置される出力軸５２、入力軸５０と出力軸５２との間に設けられる軸受５４、同期機構の一部であり入力軸５０と一体となって回転する同期コーン５６、同期機構の一部であり出力軸５２と一体となって回転するハブ５８、及び入力軸５０の軸方向に摺動可能であり同期コーン５６とハブ５８を連結するスリーブ６０を有している。入力軸５０はギア５０ａを有しており、ギア５０ａは軸受５４の外周部に位置している。変速機５においては、同期コーン５６に潤滑油を通すための貫通孔６２が設けられている。そして、図４において矢印が示すよう、潤滑油が変速機５の外部から貫通孔６２を通り軸受５４に供給されることで、軸受５４を潤滑している。なお、潤滑油は、入力軸５０及び出力軸５２の下方に設けられている不図示のカウンタ軸により掻き上げられ、飛沫油となって変速機５の周辺に飛散している。

実願昭６２−１７５８４３号（実開平１−８０８５９号）のマイクロフィルム 実願昭６３−３７１１０号（実開平１−１４１９５８号）のマイクロフィルム

しかしながら、入力軸５０に固定された同期コーン５６は回転するため、同期コーン５６に貫通孔６２を設けただけでは、十分な量の潤滑油を貫通孔６２に導入することは難しかった。そのため、十分な量の潤滑油が軸受５４に供給されず、軸受５４の滑らかな回転を妨げることになり、十分なトルクが得られない、燃費が悪化する、軸受自体の寿命が短くなる、等の問題が発生していた。

本発明は、上記問題に鑑み、軸受に十分な量の潤滑油を供給すること、特に、軸と、軸に軸支され回転するギアとの間に設けられる軸受に潤滑油を効率的に供給することを課題とする。

（１）本発明は、軸と前記軸に軸支されて回転するギアとの間に設けられる軸受の潤滑構造であって、前記ギアと同心の輪状であり、前記ギアの側面に接合され前記ギアと一体となって回転し、前記ギアとの接合面側に溝を有するギアピースを備え、前記ギアピースが前記ギアに接合されることで、前記溝と前記ギアの外面により、前記ギアピースの外周面に開口部を有する筒状の潤滑油路が形成され、前記潤滑油路は、前記ギアピースの法線方向に対し所定角度を有して前記開口部から延設されることを特徴とする。

（２）上記（１）に記載の軸受の潤滑構造であって、前記潤滑油路は、前記開口部から前記ギアピースの回転方向とは逆方向に向けて延設されることが好ましい。

（３）上記（１）又（２）に記載の軸受の潤滑構造であって、前記ギアに設けられ、前記潤滑油路と前記軸受を連通させる潤滑油孔を備えることが好ましい。

（４）上記（３）に記載の軸受の潤滑構造であって、前記潤滑油路及び前記潤滑油孔は複数設けられ、前記潤滑油路は、前記ギアピースの周方向に沿って、隣接する潤滑油路の開口部近傍まで延設され、複数の前記潤滑油路の各開口部は、前記ギアピースの回転軸に対して軸対称に設けられ、複数の前記潤滑油孔は、前記ギアの半径方向に沿って、かつ前記ギアの回転軸に対して軸対称に設けられ、前記潤滑油孔の数は、前記潤滑油路の数よりも多いことが好ましい。

本発明によれば、軸と、軸に軸支され回転するギアとの間に設けられる軸受に潤滑油を効率的に供給することができる。

本実施形態に係る変速機１の一部を示した図である。 軸受１０３部の拡大図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 特許文献１における軸受の潤滑方法を示した図である。

以下、本発明の一実施形態を、本発明に係る軸受の潤滑構造がＦＲ方式（フロントエンジン・リアドライブ方式）の車両に用いられる変速機における、入力軸と、出力軸に設けられたギアとの間に設けられた軸受の潤滑に用いられた場合を例に説明する。但し、以下の実施形態は例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係る変速機１の一部を示した図である。変速機１は常時噛み合い式の変速機であり、ギア１０ａ〜ｃを有する入力軸１０と、ギア１２ａを有する出力軸１２と、ギア１４ａ〜ｄを有するカウンタ軸１４と、軸受１６ａ〜ｄと、ギアピース１８ａ〜ｄと、ハブ２０ａ及びｂと、並びにスリーブ２２ａ及びｂとを含んで構成されている。

入力軸１０は、クラッチ等を介してエンジンに接続され、エンジンからの動力により回転する。入力軸１０が有するギア１０ａ〜ｃは、変速段数に応じたギアである。入力軸１０とギア１０ａ〜ｃの間にはそれぞれ軸受１６ｂ〜ｄが設けられているため、入力軸１０とギア１０ａ〜ｃは独立して回転することができる。ギア１０ａ〜ｃは、カウンタ軸１４が有するギア１４ｂ〜ｄとそれぞれ噛み合っている。

出力軸１２は、入力軸１０と同軸上に直列に配置され、動力を車輪等の負荷へ伝達する。図１に示すよう、出力軸１２は、端部に出力軸１２と一体となって回転するギア１２ａを有し、ギア１２ａの側部中央に円柱形状の凹部が設けられている。その凹部に軸受１６ａが挿入され、さらに軸受１６ａに入力軸１０の端部が挿入されている。また、ギア１２ａは、カウンタ軸１４が有するギア１４ａと噛み合っている。

カウンタ軸１４は、入力軸１０及び出力軸１２と平行に、入力軸１０及び出力軸１２の下方に設けられる。カウンタ軸１４が有するギア１４ａ〜ｄは、変速段数に応じたギアであり、カウンタ軸１４と一体となって回転する。上述のようにギア１４ａと出力軸１２が有するギア１２ａは噛み合っているため、カウンタ軸１４と出力軸１２は、ギア１４ａ及びギア１２ａを介し一体となって回転することになる。同様に、ギア１４ｂ〜ｄと入力軸１０が有するギア１０ａ〜ｃは噛み合っているため、カウンタ軸１４と入力軸１０のギア１０ａ〜ｃも一体となって回転する。

軸受１６ａは、入力軸１０と出力軸１２との間に設けられ、入力軸１０及び出力軸１２を支持するとともに、入力軸１０と出力軸１２が独立して回転することを可能にしている。なお、本実施形態においては、軸受１６ａに転がり軸受を用いているが、ニードルベアリングその他の種類の軸受であっても良い。

軸受１６ｂ〜ｃは、入力軸１０とギア１０ａ〜ｃの間にそれぞれ設けられ、入力軸１０及びギア１０ａ〜ｃを支持するとともに、入力軸１０とギア１０ａ〜ｃが独立して回転することを可能にしている。なお、軸受１６ｂ〜ｃにおいても、ニードルベアリングその他の種類の軸受であっても良い。

ギアピース１８ａは、出力軸１２及びギア１２ａと同心の輪状の部品であり、ギア１２ａの側面に接合される。接合は、例えば溶接やスプライン圧入等の方法で行われるが、その他の方法であっても良い。ギアピース１８ａはギア１２ａに接合されるため、ギア１２ａと一体となって回転する。また、ギアピース１８ｂ〜ｄは、入力軸１０のギア１０ａ〜ｃの側面に、ギアピース１０４ａと同様に接合される。

ハブ２０ａは、入力軸１０に設けられ、ギアピース１８ａ及びｂ近傍に設けられる。ハブ２０ａは、入力軸１０に固定されており、入力軸１０と一体となって回転する。また、ハブ２０ｂは、入力軸１０に設けられ、ギアピース１８ｃ及びｄの近傍に設けられる。ハブ２０ｂも、同様に入力軸１０に固定されており、入力軸１０と一体となって回転する。

スリーブ２２ａは、ハブ２０ａの外周側に、入力軸１０及び出力軸１２の軸方向に摺動可能に取り付けられる。入力軸１０に設けられたハブ２０ａの上部に設けられたスリーブ２２ａが出力軸１２側へ摺動することにより、ハブ２０ａとギアピース１８ａが接続され、入力軸１０と出力軸１２とが共に回転するようになる。このとき、エンジンからの回転動力は、入力軸１０、ハブ２０ａ、スリーブ２２ａ、ギアピース１８ａ、ギア１２ａ、出力軸１２の順に伝達される。一方、スリーブ２２ａが出力軸１２とは反対方向へ摺動すると、ハブ２０ａとギア１０ａが接続され、入力軸１０とギア１０ａが共に回転するようになる。このとき、エンジンからの回転動力は、入力軸１０、ハブ２０ａ、スリーブ２２ａ、ギアピース１８ｂ、ギア１０ａ、ギア１４ｂ、カウンタ軸１４、ギア１４ａ、ギア１２ａ、出力軸１２の順に伝達される。スリーブ２２ａが上述の２つの状態の中間に位置している場合は、スリーブ２２はギアピース１８ａ及びｂのいずれとも接続されず、入力軸１０の回転動力はギアピース１８ａ及び１８ｂに伝達されないこととなる。また、スリーブ１０６ｂが摺動することにより、入力軸１０に設けられたハブ２２ｂとギアピース１８ｃ又はｄとが接続され、入力軸１０とギア１０ｂ又はｃとが一体となって回転するようになる。そして、上述のようにエンジンからの回転動力を出力軸１２へ伝達させることができる。このように、スリーブ２２ａ又はｂを摺動させることによって、変速段に応じた回転数で出力軸１２を回転させることができる。

変速機１は、ケース２６に収められており、ケース２６の下部には潤滑油２４が貯留されている。

図２は、軸受１６ａ部分の拡大図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。図３中の矢印は、ギアピース１８ａの回転方向を示している。ギアピース１８ａは前進時と後退時とで回転方向が変化し得るが、回転方向とは、前進時におけるギアピース１８ａの回転方向をいう。

図２及び図３に示すように、ギアピース１８ａは、背面、すなわちギア１２ａとの接合面側に溝３０を有している。溝３０は、ギアピース１８ａの外周面に開口部４０を有しており、ギアピース１８ａの法線方向に対して所定の角度を持って延設されている。溝３０がギアピース１８ａと成す角度は適宜設計事項であり、例えば、ギアピース１８ａの接線方向に向けて溝３０が延設されるものであっても良い。また、溝３０は、本実施形態のように、回転方向とは逆方向に向けて延設されるのが好ましく、またギアピース１８ａの周方向に沿って延設されるのが好ましい。本実施形態においては、溝３０はギアピース１８ａを一周せず、閉じられた終端部４２を有しているが、終端部４２を有さなくても良い。図３に示すように、溝３０はギアピース１８ａの外周側に開口部４０を有しているが、その他の部分の溝３０には外周側に開口部４０は設けられず、好ましくはギアピース１８ａの内周側に沿って設けられる。

ギアピース１８ａの背面に設けられた溝３０が上述の形状であるため、ギアピース１８ａがギア１２ａに接合されると、溝３０とギア１２ａの側面とにより、筒状の潤滑油路３４が形成される。また、図２に示すようにギア１２ａにハブ部１２ｂ（ギア１２ａの側面に設けられる凸部）を有している場合は、溝３０とハブ部１２ｂにより筒状の潤滑油路３４が形成されていても良い。上述のように、溝３０は、ギアピース１８ａの外周面に開口部４０を有しているため、形成される筒状の潤滑油路３４もギアピース１８ａの外周面に開口部４０を有することになる。そして、潤滑油路３４は、ギアピース１８ａの法線方向に対し所定の角度を持って開口部４０から延設されるよう形成される。

本実施形態では、ギア１２ａは潤滑油孔３２を有し、潤滑油孔３２は、潤滑油路３４と軸受１６ａを連通させている。潤滑油孔３２はギア１２ａの半径方向に設けられているが、図２において破線で示されているよう、潤滑油路３４から軸受１６ａに近づくにつれギア１２ａの軸方向内側に徐々に向かうよう設けられていても良い。ギアピース１８ａの取り付け位置やギア１２ａの形状によっては、潤滑油孔３２を有さず、潤滑油路３４を直接軸受１６ａに連通させるようにしても良い。

以下、変速機１における軸受１６ａの潤滑構造の作用を説明する。

軸受１６ａの潤滑は、潤滑油２４により行う。図１に示すように、潤滑油２４は変速機１のケース２６下部に貯留されているが、カウンタ軸１４が回転することでケース２６下部に貯留されている潤滑油２４が掻き上げられ、飛沫油３６として変速機１の上部に供給される。

上方に掻き上げられた飛沫油３６は、溝３０及びギア１２ａの外面により形成される潤滑油路３４に導入される。潤滑油路３４に導入された飛沫油３６は、ギア１２ａに設けられた潤滑油孔３２を通って軸受１６ａに供給される。このように飛沫油３６となった潤滑油２４が軸受１６ａに供給されることで、軸受１６ａが潤滑される。

ここで、潤滑油路３４はギアピース１８ａの外周面に開口部４０を有しており、潤滑油路３４はギアピース１８ａの法線方向に対して所定の角度を有して延設されており、さらに言えばギアピース１８ａの回転方向とは逆方向に延設されているため、ギアピース１８ａが回転することにより開口部４０が飛沫油３６を捕捉するように動くため、潤滑油路３４に飛沫油３６を導入しやすくなっている。また、潤滑油路３４は筒状であるため、一度潤滑油路３４に導入された飛沫油３６はギアピース１８ａの回転により発生する遠心力により再度ケース２６内に飛散してしまうこともない。さらに、軸受１６ａの近傍に潤滑油路３４及び潤滑油孔３２が設けられているため、飛沫油３６が潤滑油路３４に導入されてから軸受１６ａに供給されるまでの経路が短く、流路の途中で停滞することなく潤滑油２４を軸受１６ａに供給することができる。

本実施形態により、従来では困難であった、ギアピースを介した潤滑油の軸受への供給を効率的に行うことができる。本実施形態は、従来ギアピースを介した軸受への供給が困難であった原因である、ギアピースが回転するという点に着目し、その性質を逆に利用して効率的に軸受に潤滑油を供給させているものである。また、ギアピースは従来から変速機に用いられている部材であるから、本実施形態を実施するにあたって新たな部材を追加する必要がなく経済的である。さらに、直接ギアに潤滑油路を設けるとすればギアの外周面（すなわちギアの歯が設けられている箇所）に加工が必要となり、加工が非常に難しいことが容易に想像できるところ、ギアの側面に後付けする部材であるギアピースに溝を設けて潤滑油路を形成させるという構成にしたことで、潤滑油路の加工も簡単に行うことができる。

上述のように、本実施形態により、効率的にかつ低コストで軸受１６ａに潤滑油２４を供給することが可能になり、軸受１６ａを滑らかに回転させ続けることができる。すなわち、軸受１６ａの信頼性と効率を改善することができる。したがって、従来発生していた、十分なトルクが得られない、燃費が悪化する、軸受自体の寿命が短くなる、等の問題を解決することができる。

図３には複数の溝３０及び潤滑油孔３２が示されているが、少なくとも各１つずつ有していれば、飛沫油３６を好適に潤滑油路３４に導入し、軸受１６ａに供給することができる。そして、図３に示すように、複数の溝３０及び潤滑油孔３２を設けることで、より効率的に潤滑油２４を軸受１６ａに供給することができる。

上述の通り、ギアピース１８ａは輪状の部品であるため、ギア１２ａに接合される際に、どのような位相で取り付けられるかが問題になる。ギアピース１８ａに複数の溝３０が設けられる場合、ギアピース１８ａの背面に設けられた溝３０は終端部４２を有することになるため、ギアピース１８ａを不適切な位相でギア１２ａに接合すると、例えば図３に示された右側の潤滑油孔３２のように、潤滑油孔３２と溝３０により形成される潤滑油路３４とが適切に連通しない虞がある。また、潤滑油路３４の数と潤滑油孔３２の数を適切に設定しなければ、潤滑油孔３２に連通されない潤滑油路３４が形成されてしまう虞があり、軸受１６ａへの潤滑油２４の供給効率が下がることになってしまう。

そこで、以下に説明する通り、潤滑油孔３２の数を、潤滑油路３４を形成する溝３０の数より多く設け、潤滑油孔及び溝３０が配置される位置を適切に設定することで、ギアピース１８ａがギア１２ａに接合されるときの位相によらず、各潤滑油路３４に対して少なくとも１つの潤滑油孔３２を連通させることができる。このことにより、潤滑油２４の軸受１６ａへの供給効率を維持しつつ、ギアピース１８ａの組み付け性を向上させることができる。

潤滑油路３４が３つ形成され、潤滑油孔３２が４つ設けられる場合を例に説明する。まず、図３に示されるように、潤滑油路３４が３つ形成されるよう、ギアピース１８ａの背面には溝３０が３つ設けられる。ギアピース１８ａの外周面に設けられる、溝３０の開口部４０は、ギアピース１８ａの回転軸に対して軸対称に、すなわちギアピース１８ａの周方向に対し等間隔になるよう設けられる。さらに、形成される各潤滑油路３４をできるだけ長くすることができるよう、各溝３０は、隣接する溝３０の開口部４０の近傍まで延設される。

ギア１２ａに設けられる４つの潤滑油孔３２は、ギア１２ａの半径方向に伸びるように設けられ、ギア１２ａの回転軸に対して軸対称に、すなわちギア１２ａの周方向に等間隔になるよう設けられる。ここで、潤滑油孔３２の数が溝３０の数よりも多いことが重要であって、本実施形態のように溝３０が３つ形成される場合、潤滑油孔３２の数は４つ以上であればいくつであっても良い。

上述のように、溝３０の数よりも潤滑油孔３２の数を多く設けることによって、溝３０により形成される潤滑油路３４の数よりも潤滑油孔３２の数の方が多くなる。さらに、潤滑油路３４の開口部４０はギアピース１８ａの回転軸に対して軸対称に設けられ、潤滑油孔３２もギア１２ａの回転軸に対して軸対称に設けられている。このようにすることで、ギアピース１８ａをどのような位相でギア１２ａに接合したとしても、形成される潤滑油路３４それぞれに少なくとも１つの潤滑油孔３２が連通することになる。したがって、ギアピース１８ａの組み付け時に位相合わせをする必要なく組み付けることが可能になる。このことで、組み付け性が向上し、組み付け工数の低減やコスト削減に寄与することができる。

上述の実施形態は、入力軸１０と出力軸１２に設けられたギア１２ａとの間に設けられた軸受１６ａを潤滑する潤滑機構に関するものであるが、本発明を、例えば、入力軸１０と入力軸１０が有するギア１０ａ〜ｃとの間に設けられる軸受１６ｂ〜１６ｄを潤滑する潤滑機構として用いることもできる。この場合は、ギア１０ａ〜ｃの側面にそれぞれ接合されるギアピース１８ｂ〜ｄに溝３０が設けられ、ギア１０ａ〜ｃに潤滑油孔３２が設けられる。

また、カウンタ軸１４とギア１４ａ〜ｄとの間に軸受が設けられる場合には、本発明をギア１４ａ〜ｄ及びこれらに接合されるギアピースに適用することで、カウンタ軸１４とギア１４ａ〜ｄとの間に軸受を潤滑する潤滑機構として用いることができる。

１，５ 変速機、１０，５０ 入力軸、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１２ａ，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，５０ａ ギア、１２，５２ 出力軸、１２ｂ ハブ部、１４ カウンタ軸、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，５４ 軸受、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ ギアピース、２０ａ，２０ｂ，５８ ハブ、２２ａ，２２ｂ，６０ スリーブ、２４ 潤滑油、２６ ケース、３０ 溝、３２ 潤滑油孔、３４ 潤滑油路、３６ 飛沫油、４０ 開口部、４２ 終端部、５６ 同期コーン、６２ 貫通孔。

Claims (4)

1. 軸と前記軸に軸支されて回転するギアとの間に設けられる軸受の潤滑構造であって、
   前記ギアと同心の輪状であり、前記ギアの側面に接合され前記ギアと一体となって回転し、前記ギアとの接合面側に溝を有するギアピースを備え、
   前記ギアピースが前記ギアに接合されることで、前記溝と前記ギアの外面により、前記ギアピースの外周面に開口部を有する筒状の潤滑油路が形成され、
   前記潤滑油路は、前記ギアピースの法線方向に対し所定角度を有して前記開口部から延設されることを特徴とする軸受の潤滑構造。
2. 請求項１に記載の軸受の潤滑構造であって、
   前記潤滑油路は、前記開口部から前記ギアピースの回転方向とは逆方向に向けて延設されることを特徴とする軸受の潤滑構造。
3. 請求項１又は２に記載の軸受の潤滑構造であって、
   前記ギアに設けられ、前記潤滑油路と前記軸受を連通させる潤滑油孔を備えることを特徴とする軸受の潤滑構造。
4. 請求項３に記載の軸受の潤滑構造であって、
   前記潤滑油路及び前記潤滑油孔は複数設けられ、
   前記潤滑油路は、前記ギアピースの周方向に沿って、隣接する潤滑油路の開口部近傍まで延設され、
   複数の前記潤滑油路の各開口部は、前記ギアピースの回転軸に対して軸対称に設けられ、
   複数の前記潤滑油孔は、前記ギアの半径方向に沿って、かつ前記ギアの回転軸に対して軸対称に設けられ、
   前記潤滑油孔の数は、前記潤滑油路の数よりも多いことを特徴とする軸受の潤滑構造。

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