JP2015215008A - ラジアルニードル軸受用スペーサ - Google Patents

Abstract

【課題】摺動抵抗および攪拌抵抗を低減させることにより、ラジアルニードル軸受回転時のトルク損失を抑えることが可能なラジアルニードル軸受用スペーサを提供する。【解決手段】ピニオンシャフトと、該ピニオンシャフトに回転自在に支持されたピニオンギヤと、前記ピニオンシャフトの軸方向に複列に配置されたころと、各列の該ころを保持する複数の保持器とを備えた複数のラジアルニードル軸受に使用され、隣接する前記保持器同士の間に配置されたラジアルニードル軸受用スペーサにおいて、前記スペーサは、円環部と該円環部から軸方向に延びた複数の柱部とを有するくし型とされている。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば自動車用自動変速機やトランスアスクルを構成する遊星歯車装置に組み込まれる遊星歯車に使用されるラジアルニードル軸受用スペーサに関する。

自動車用自動変速機を構成する遊星歯車装置として従来から、シングルピニオンタイプの遊星歯車装置が広く知られている。このシングルピニオンタイプ遊星歯車装置は、互いに同心に配置したサンギヤとリングギヤとの間に、キャリアの支持軸の周りに回転自在に支持された複数個（一般的には３〜４個）の遊星歯車を、周方向に関して等間隔に配置したものである。

これら各遊星歯車は、それぞれキャリアに設けられた支持軸の周りに、複数本のころ(ニードル)を介して回転自在に支持されている。又、キャリアの内周面は、前記サンギヤの内径側に挿通した回転軸の外周面にスプライン係合されている。

上述の様な遊星歯車装置は、前記回転軸を駆動軸又は従動軸とし、前記サンギヤ又は前記リングギヤの中心を従動軸又は駆動軸に結合する。そして、何れの歯車を回転自在とし、何れの歯車を回転不能とするかを切り換える事により、前記駆動軸と前記従動軸との間の変速並びに回転方向の変換を行う。

ところで、近年、自動車の低燃費化の一環として、自動変速機の多段化及び小型化を実現する為に、この自動変速機に組み込む遊星歯車装置として、１組のシングルピニオンタイプの遊星歯車装置と１組のダブルピニオンタイプの遊星歯車装置の、キャリアとリングギヤを共用する２つの遊星歯車装置を組み合わせたラビニヨ式のものを使用する試みがなされている（例えば特許文献１参照）。

図３は、特許文献１に記載されたラビニヨ式の遊星歯車装置を示すものである。第１の遊星歯車装置は、シングルピニオンタイプの遊星歯車装置であり、軸１２０の外周側に遊嵌された第１サンギヤ１２１と、その第１サンギヤ１２１と図中右方の第１ピニオンギヤ１０３ａが噛み合う複数個のロングピニオン１０３と、そのロングピニオン１０３の図中左方の第２ピニオンギヤ１０３ｂと噛み合うリングギヤ１２３と、そのロングピニオン１０３を自転および公転可能に支持するキャリア１１１およびこのキャリア１１１と一体の連結板１１２とを備えている。そして、上記ロングピニオン１０３の軸心には、ラジアルニードル軸受１０１ａ、１０１ｂ（図４参照）を介してロングピニオン１０３をキャリア１１１および連結板１１２に固定するためにピニオンシャフト１０２が挿通されている。

また第２の遊星歯車装置は、ダブルピニオンタイプの遊星歯車装置であり、前記第１サンギヤ１２１に隣接する位置において、軸１２０に一体に設けられた第２サンギヤ１２２と、この第２サンギヤ１２２と噛み合うと共に前記ロングピニオン１０３の図中左方の第２ピニオンギヤ１０３ｂとも噛み合う複数のショートピニオン(不図示)とを備え、これら第２サンギヤ１２２およびショートピニオンと、前記ロングピニオン１０３、キャリア１１１、リングギヤ１２３などにより、第２遊星歯車装置が構成される。そして、上記ショートピニオンの軸心にも、ラジアルニードル軸受を介してショートピニオンをキャリア１１１および連結板１１２に固定するためにピニオンシャフト(不図示)が挿通されている。この様な遊星歯車装置自体の構成及び作用は公知であり、本発明の要旨とも関係しないから、これ以上の詳しい説明は省略する。

図４は、この様なラビニヨ式の遊星歯車装置に組み込んで使用される、本発明の適用対象となるラジアルニードル軸受１０１ａ、１０１ｂの一例を示している。このラジアルニードル軸受１０１ａ、１０１ｂの場合、ピニオンシャフト１０２の周囲に、ロングピニオン１０３を複数本のころ１０４を介して回転自在に支持している。そして、ピニオンシャフト１０２の軸方向両端部を、それぞれキャリア１１１と連結板１１２とに結合固定している。このロングピニオン１０３は、外周面に歯数の異なる第１ピニオンギヤ１０３ａ、第２ピニオンギヤ１０３ｂを形成しているため、軸方向寸法は必然的に大きくなっている。

ロングピニオン１０３内周面の軸方向両端部に設けた１対の外輪軌道１０３ｒ、１０３ｒと、ピニオンシャフト１０２の外周面の軸方向両端寄り部分に設けた１対の内輪軌道１０２ｒ、１０２ｒとの間に、それぞれ各ころ１０４を複数本ずつ転動自在に設ける事により、１対のラジアルニードル軸受１０１ａ、１０１ｂが構成されている。図示の構造の場合には、これら両ラジアルニードル軸受１０１ａ、１０１ｂを、それぞれ保持器１０５を備えている型式、即ち、この保持器１０５の周方向等間隔となる複数箇所に設けたポケット内に前記各ころ１０４を１個ずつ保持した型式としている。これにより、これら各ころ１０４の転動面同士が直接擦れ合う事を防止して、高速回転での運転に有利な構成としている。

ピニオンシャフト１０２には、一端（図中の右方端）から他端（図中の左方端：尚他の図面を含め図示された各部材についても各図中右方を一端、左方を他端と称する。）側へ軸方向に延びた軸方向給油口１０２ｃ、および径方向に延びた第１、第２径方向給油口１０２ａ、１０２ｂが形成され、潤滑油がこれら給油口１０２ａ、１０２ｂを通って一対のラジアルニードル軸受１０１ａ、１０１ｂに供給されるようになっている。

又、前記両ラジアルニードル軸受１０１ａ、１０１ｂ同士の間に、ラジアルニードル軸受用スペーサである、円筒状のスペーサ１０６を配置している。これにより、前記両ラジアルニードル軸受１０１ａ、１０１ｂを構成する各ころ１０４が、前記ピニオンシャフト１０２の軸方向中央側に移動するのを防止している。

即ち、図示の構造の場合、前記ピニオンシャフト１０２の軸方向寸法が大きい為、運転時にこのピニオンシャフト１０２が弓状に弾性変形してしまう場合があり得る。特に、この際の変形量が最大となるピニオンシャフト１０２の軸方向中央部では、このピニオンシャフト１０２の外周面と前記ロングピニオン１０３の内周面との間に存在する円筒状空間の径方向幅が、前記各ころ１０４の直径よりも小さくなる可能性がある。この様な箇所で前記各ころ１０４を転動させると、これら各ころ１０４の転動面や、前記ピニオンシャフト１０２の外周面や、前記ロングピニオン１０３の内周面に、フレーキング等の損傷が発生する虞がある。

そこで、この様な不都合が発生するのを防止すべく、前記両ラジアルニードル軸受１０１ａ、１０１ｂ同士の間に前記スペーサ１０６を配置する事により、前記両ラジアルニードル軸受１０１ａ、１０１ｂを構成する各ころ１０４が、前記ピニオンシャフト１０２の軸方向中央側に移動するのを防止している。

ところで、ピニオンシャフト１０２の軸方向中央部に配置されたスペーサの重量が重いと、遠心力の作用でピニオンシャフト１０２の上述した弾性変形が大きくなる虞があるため、スペーサの重量を抑えることが望ましい。このため、図５に示すように、スペーサ１０６にポケット１０６ａを設けることで軽量化が図られている。又このようにポケット１０６ａを形成することで、ロングピニオン１０３の内周面およびピニオンシャフト１０２の外周面との接触面積を減少させ、軸受回転中のトルク損失を引き起こす要因の一つであるこれら部材との間の摺動抵抗を低減させている。ところが他方では、ポケット１０６ａを設けることにより、ポケット１０６ａ中に収容されている潤滑剤（潤滑油）がポケット周壁とぶつかり、攪拌抵抗を増加させる虞がある。

さらに、ラジアルニードル軸受１０１ａ、１０１ｂへの潤滑油に供給に関しても考慮が必要となる。即ち、潤滑油は軸方向給油口１０２ｃから径方向給油口１０２ａ、１０２ｂを通じて各ラジアルニードル軸受１０１ａ、１０２ｂに供給される。ところがロングピニオン１０３は、運転時にサンギヤ１２１の周りを公転するため、この公転による遠心力を受けて、軸方向給油口１０２ｃの入口（一端）から奥方向（他端側）にも供給されるべき潤滑油が、軸方向給油口１０２ｃの入口に近い第１の径方向給油口１０２ａからピニオンシャフト１０２の一端側に位置する第１のニードル軸受１０１ａに大量に供給されてしまう虞がある。この場合、軸線方向で奥側にオフセットされて設けられている第２の径方向給油口１０２ｂに十分な潤滑油が供給されないと、ピニオンシャフト１０２の他端側に位置する第２のニードル軸受１０１ｂに十分な潤滑油が供給されない場合が生ずる虞がある。

特開２００８−３０３９９２号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑み、摺動抵抗および攪拌抵抗を低減させることにより、ラジアルニードル軸受回転時のトルク損失を抑えることが可能なラジアルニードル軸受用スペーサを提供することを目的とする。さらに、潤滑油のピニオンシャフト軸方向への移動を良好にして、ピニオンシャフトの他端側に位置するラジアルニードル軸受の潤滑状態を良好に保つことができるラジアルニードル軸受用スペーサを提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
請求項１に係る発明は、ピニオンシャフトと、該ピニオンシャフトに回転自在に支持されたピニオンギヤと、前記ピニオンシャフトの軸方向に複列に配置されたころと、各列の該ころを保持する複数の保持器とを備えた複数のラジアルニードル軸受に使用され、隣接する前記保持器同士の間に配置されたラジアルニードル軸受用スペーサにおいて、
前記スペーサは、円環部と該円環部から軸方向に延びた複数の柱部とを有するくし型とされていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、軸線方向一端から他端側に延びた軸方向給油口及び軸方向においてオフセットされた位置で該軸方向給油口から径方向に延びた複数の径方向給油口とを有するピニオンシャフトと、該ピニオンシャフトに回転自在に支持されたピニオンギヤと、前記複数の径方向給油口に対応して複列に配置されたころと、各列の該ころを保持する複数の保持器とを備えた複数のラジアルニードル軸受に使用され、隣接する前記保持器同士の間に配置されたラジアルニードル軸受用スペーサにおいて、
前記スペーサは、一端側の円環部と該円環部から軸方向に延びた複数の柱部とを有するくし型とされ、且つ、該スペーサの内径が一端側から他端側に向かうに従い拡大していることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、スペーサがくし型とされていることにより、接触面積を減少させることで摺動抵抗を低減できると共に、スペーサ内に収容されている潤滑油が開放されている柱部先端側から外方に流出可能となっているため、攪拌抵抗も低減でき、軸受回転中のトルク損失を抑えることが出来る。

また請求項２に記載の発明によれば、上記請求項１に記載の発明が奏する効果に加え、スペーサの内径が異なるため、スペーサ内周面の内側に位置している潤滑油は、ポンプ作用によりテーパ状とされているスペーサ内周面に案内されて、スペーサ一端側から他端側へ流れる。これによりピニオンシャフト他端側の潤滑性が改善され，ピニオンシャフト他端側に位置するラジアルニードル軸受の潤滑状態を良好に保つことができる。

本発明の実施形態のスペーサが適用されたラジアルニードル軸受の断面図。 同じく、スペーサの斜視図。 従来から知られているラビニヨ式遊星歯車装置の１例を示す略断面図。 図３のラジアルニードル軸受の部分の断面図、 図４のラジアルニードル軸受用スペーサの斜視図である。

以下、本発明に係るラジアルニードル軸受用スペーサの実施形態の一例について、図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態のスペーサ６が適用されたラジアルニードル軸受１ａ、１ｂの断面図、図２はスペーサ６の斜視図を示している。本発明が適用されるラジアルニードル軸受１ａ、１ｂは、軸方向給油口２ｃ及び径方向給油口２ａ、２ｂとを有するピニオンシャフト２と、ピニオンシャフト２に回転自在に支持されたピニオンギヤ３と、複列に配置されたころ４と、各列のころ４を保持する複数の保持器５とを備え、スペーサ６は隣接する前記保持器５同士の間に配置されている。

ピニオンシャフト２は、その両端をキャリア１１と連結板１２に固定支持されている。ピニオンシャフト２の軸心部は、連結板１２側（一端側）が開口され、そこからキャリア１１側（他端側）に向かって軸線方向に延びた軸方向給油口２ｃが形成されている。さらに、この軸方向給油口２ｃの軸方向においてオフセットされた位置から径方向に延びた第１の径方向給油口２ａ、及び第２の径方向給油口２ｂが形成されている。これら各給油口２ａ、２ｂには、連結板１２側を入口として、潤滑油が供給されるようになっている。なお、ピニオンシャフト２の外周面２ｒは、後述するころ４の内輪軌道を形成している。

ピニオンギヤ３は、ピニオンシャフト２に回転自在に支持されている。外周面には２列の歯が形成され、一方の歯は、前述の通り第２サンギヤ、ショートピニオン及びリングギヤの歯と噛み合い、他方の歯は第１サンギヤと噛み合うようになっている。ピニオンギヤ３の内周面３ｒは円筒状とされ、後述するころ４の外輪軌道を形成している。

ころ４は、上述したピニオンシャフト２の外周面に形成された内輪軌道２ｒとピニオンギヤ３内周面に形成された外輪軌道３ｒとの間に複列に配置されている。また、各列のころ４は周方向にほぼ等間隔で複数個配置されている。なお、前述したピニオンシャフト２に形成された第１の径方向給油口２ａ、及び第２の径方向給油口２ｂは、この複列配置されたころ４の位置にそれぞれ対応した位置に設けられている。

保持器５は、断面形状が略Ｍ字状とされた円環状の部材であり、周方向に等間隔に、ころ４を保持するポケット５ａが形成されている。

スペーサ６は一対の保持器５、５の間に、両保持器に当接した状態で配置される。本例の場合、スペーサ６は、鉄系合金若しくはアルミニウム合金等を塑性加工、または削りだし加工等を行なうことにより、又は、高機能樹脂等の十分な強度、剛性、耐熱性、耐油性を有する合成樹脂を射出成形することにより、全体を筒状とされた、くし型に造られている。即ち、一端６ｃ（図２参照）側には周方向に連続した円環部６ａが形成され、この円環部６ａから他端６ｄ側に向かって複数の柱部６ｂが形成され、この柱部６ｂの先端（スペーサ他端６ｄ）は互いに離間され開放されている。

またスペーサ６の軸方向の厚さは、一端６ｃから他端６ｄに向かうに従い徐々に減少している。即ち、ピニオンギヤ３の内周面と対向する外周面６ｏｕｔは軸線方向に一定の径とされているが、内周面６ｉｎは一端６ｃから他端６ｄに向かって徐々に径が拡大する円すい形状とされている。尚、この円すい形状に代えて、内径が徐々に拡大していく曲面で形成されていてもよい。

スペーサ６の外径はピニオンギヤ３の内周面の内径よりわずかに小さい寸法とされてピニオンギヤ３とは相対回転可能とされている。また、ピニオンギヤ３内周面の小径側の寸法は、ピニオンシャフト２との間に隙間を持った大きさとされ、潤滑油が小径部とピニオンシャフト２との間を自在に通過できるようにされている。

次に作動について説明する。

本実施形態のスペーサ６が使用されたラジアルニードル軸受１ａ、１ｂが組み込まれた自動変速機の作動時には、何れの歯車を回転自在とし、何れの歯車を回転不能とするかを切り換える事により、変速並びに回転方向の変換が行なわれる。ラジアルニードル軸受１ａ、１ｂには、軸方向給油口２ｃ、径方向給油口２ａ、２ｂを通じて潤滑油が供給される。

ラジアルニードル軸受１ａ、１ｂが回転するとスペーサ６も回転するが、本実施形態ではスペーサ６がくし型とされ、ピニオンギヤ３内周面やピニオンシャフト２外周面、さらにはスペーサ柱部６ｂ先端（スペーサ他端６ｄ）で接触する保持器５、との接触面積が減少しているため、摺動抵抗を低減できる。

またラジアルニードル軸受１ａ、１ｂに供給された潤滑油が、スペーサ柱部６ｂとぶつかることで攪拌抵抗が発生する虞がある。しかし、本実施形態では、柱部６ｂの先端が開放されているため、柱部６ｂにぶつかった潤滑油が柱部６ｂ先端から流出するので、この攪拌抵抗を小さく抑えることができる。即ち、摺動抵抗と攪拌抵抗を共に低減できるため、ラジアルニードル軸受１ａ、１ｂ回転時のトルク損失を抑えることができる。

また、ピニオンシャフト２はキャリア１１及び連結板１２上に支持されているため、キャリア１１が回転すると遠心力の作用を受け、軸方向給油口２ｃの入口に近い方の第１の径方向給油口２ａから第１のニードル軸受１ａに大量に潤滑油が供給されてしまい、軸方向給油口２ｃの入口から遠い方に位置する第２のニードル軸受１ｂに十分な潤滑油が供給されない場合が生ずる虞がある。

しかし、スペーサ６が回転すると、スペーサ内周面６ｉｎに接している潤滑油も回転し、この潤滑油に作用する遠心力により潤滑油が径方向外側に押し出される（遠心力によるポンプ作用）。これにより、潤滑油はテーパ状とされているスペーサ内周面６ｉｎに案内され、スペーサ一端６ｃ側から他端６ｄ側へ流れる。これによりピニオンシャフト２他端側の潤滑性が改善され，ピニオンシャフト他端側に位置する第２のニードル軸受１ｂにも潤滑油が十分供給され、潤滑状態を良好に保つことができる。

以上の説明は、スペーサがロングピニオン用に使用される場合について説明したが、ショートピニオン用などに使用することもできる。また、ラジアルニードル軸受がラビニヨ式遊星歯車装置に使用される場合について説明を行ったが、他の方式の遊星歯車装置に使用することもできる。

１ａ、１ｂ ラジアルニードル軸受
２ ピニオンシャフト
２ａ、２ｂ 径方向給油口
２ｃ 軸方向給油口
３ ピニオンギヤ
４ ころ
５ 保持器
６ スペーサ
６ａ 円環部
６ｂ 柱部

Claims (2)

1. ピニオンシャフトと、該ピニオンシャフトに回転自在に支持されたピニオンギヤと、前記ピニオンシャフトの軸方向に複列に配置されたころと、各列の該ころを保持する複数の保持器とを備えた複数のラジアルニードル軸受に使用され、隣接する前記保持器同士の間に配置されたラジアルニードル軸受用スペーサにおいて、
   前記スペーサは、円環部と該円環部から軸方向に延びた複数の柱部とを有するくし型とされていることを特徴とするラジアルニードル軸受用スペーサ。
2. 軸線方向一端から他端側に延びた軸方向給油口及び軸方向においてオフセットされた位置で該軸方向給油口から径方向に延びた複数の径方向給油口とを有するピニオンシャフトと、該ピニオンシャフトに回転自在に支持されたピニオンギヤと、前記複数の径方向給油口に対応して複列に配置されたころと、各列の該ころを保持する複数の保持器とを備えた複数のラジアルニードル軸受に使用され、隣接する前記保持器同士の間に配置されたラジアルニードル軸受用スペーサにおいて、
   前記スペーサは、一端側の円環部と該円環部から軸方向に延びた複数の柱部とを有するくし型とされ、且つ、該スペーサの内径が一端側から他端側に向かうに従い拡大していることを特徴とするラジアルニードル軸受用スペーサ。
   

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