JP2018150977A

JP2018150977A - 軸受潤滑構造

Info

Publication number: JP2018150977A
Application number: JP2017046618A
Authority: JP
Inventors: 一憲酒井; Kazunori Sakai; 市岡　英二; Eiji Ichioka; 英二市岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-03-10
Filing date: 2017-03-10
Publication date: 2018-09-27
Anticipated expiration: 2037-03-10
Also published as: JP6740936B2

Abstract

【課題】ハウジングのボス部に対してすきまばめとなる転がり軸受の内輪にクリープが発生するため、ボス部の外周面や内輪の内周面にコーティングを施す必要があった。【解決手段】相互に噛み合う一対の歯車１６ｂ，４１を収容するハウジング２２の壁面から突出する円形のボス部２２ａと、一方の歯車１６ｂにしまりばめにて外輪１７ａが嵌合され、かつ内輪１７ｂがボス部にすきまばめにて嵌合される転がり軸受１７とを具えた本発明による動力伝達装置Ｔは、ボス部の中心軸線Ｃと平行であって、この中心軸線から垂直上方に伸びる幾何学的平面ＰVと、ボス部の中心軸線から一対の歯車の噛み合い点Ｍ側へ水平に伸びる幾何学的平面ＰHとで囲まれたボス部の外周面の領域Ｚにその長手方向に沿って形成される凹部２３と、内輪の一端面が当接するハウジングの壁面に形成され、この壁面に付着する潤滑油Ｏを凹部へと導くための潤滑油誘導部２４とを具えている。【選択図】図３

Description

本発明は、内輪が固定軸物に対してすきまばめとなり、かつ外輪が回転体に対して締まり嵌めとなった転がり軸受の潤滑構造に関する。

車両に搭載されるエンジンやモーターなどの原動機と駆動輪との間に配される動力伝達装置には、通常、多数の歯車が転がり軸受と共に組み込まれている。このうち、ハウジングに形成されたボス部に転がり軸受を介して歯車が取り付けられる構造を持つ部分では、転がり軸受の外輪をしまりばめにて歯車に圧入するようにしている。しかしながら、転がり軸受の内輪に関しては、ハウジングを構成する材料、一般的にはアルミニウム合金と、転がり軸受の内輪を構成する材料、一般的には鋼との線膨張率の相違によって生ずる悪影響に対して配慮する必要がある。このような場合、通常は転がり軸受の内輪をハウジングのボス部に対してすきまばめにて装着しており、転がり軸受の内輪とハウジングのボス部との間に発生するクリープ現象に対処する必要がある。

特許文献１は、上述した問題に対処した技術を開示しており、ハウジングのボス部の外周面か、あるいはこのボス部にすきまばめにて嵌合される転がり軸受の内周面に、内側層と、この内側層に重ねられる外側層とを形成している。内側層は、Ｚr，Ｔi，Ｓiの少なくとも１つの酸化物または水酸化物からなり、外側層は、フッ素重合体や二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤からなる。

特開２００８−８４３４号公報

特許文献１に開示された従来の方法では、ハウジングのボス部の外周面や転がり軸受の内周面に固定潤滑剤層を含むコーティングを施す必要があり、そのための部品コストが増大する。

一方、車両の加速や減速に伴って動力伝達装置の一部を構成する歯車群の回転駆動方向が変化すると、すきまばめにてハウジングのボス部に転がり軸受を介して支持された歯車に作用するラジアル荷重の方向も変動する。この際に発生する歯車の過渡的なクリープ挙動により、ハウジングのボス部の外周面や転がり軸受の内輪の内周面が摩耗する。このため、ハウジングのボス部の外周面や転がり軸受の内周面に固定潤滑剤層を含むコーティングを施していても、クリープの発生によってコーティングが次第に損耗してしまう。この結果、転がり軸受の寿命に伴う交換よりも先に、ハウジングの交換が必要となり、ランニングコストの増大を招いてしまう。

本発明の目的は、ハウジングのボス部と転がり軸受の内輪との間にクリープ現象が発生しても、ハウジングのボス部の外周面や転がり軸受の内輪の内周面にコーティングを施さずとも、これらの損耗を抑制することができる動力伝達装置を提供することにある。

本発明は、相互に噛み合う一対の歯車を収容するハウジングと、このハウジングの壁面から突出する円形のボス部と、一方の前記歯車にしまりばめにて外輪が嵌合され、かつ内輪が前記ボス部にすきまばめにて嵌合される転がり軸受とを具えた動力伝達装置であって、前記ボス部の中心軸線と平行であって、このボス部の中心軸線から垂直上方に伸びる幾何学的平面と、前記ボス部の中心軸線から前記一対の歯車の噛み合い点側へ水平に伸びる幾何学的平面とで囲まれた前記ボス部の外周面の領域に当該ボス部の長手方向に沿って形成される凹部と、前記内輪の一端面が当接する前記ハウジングの壁面に形成され、この壁面に付着する潤滑油を前記凹部へと導くための潤滑油誘導部とを具えたことを特徴とするものである。

本発明においては、ハウジング内でかき上げられた潤滑油の一部がハウジングの壁面に付着し、この壁面を伝って潤滑油誘導部から凹部へと導かれる。そして、歯車が回転することによって凹部に導かれた潤滑油は、ボス部と転がり軸受の内輪との嵌め合い隙間に確実に引き込まれる。

本発明の動力伝達装置によると、歯車の回転に伴ってハウジング内でかき上げられた潤滑油の一部がハウジングの壁面を伝って潤滑油誘導部から凹部へと導かれ、この潤滑油をボス部と転がり軸受の内輪との隙間に確実に供給することができる。この結果、転がり軸受にクリープが発生したとしても、ハウジングのボス部や、転がり軸受の内輪の内周面の損耗を抑制することが可能である。

本発明による動力伝達装置をハイブリッド車両に応用した一実施形態における動力伝達装置の概略構造を表す概念図である。図１中のII−II矢視に沿って展開した断面図である。図２中のＡ−Ａ矢視に沿った断面図であり、回生モードにおける状態を表す。図２中のＡ−Ａ矢視に沿った断面図であり、力行モードにおける状態を表す。

本発明による動力伝達装置をハイブリッド車両に応用した一実施形態について、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の精神に帰属するあらゆる動力伝達装置に対して応用することが可能である。

本実施形態におけるハイブリッド車両のトランスアクスルケースのハウジングの部分の側面形状を模式的に図１に示し、そのII−II矢視に沿って展開したハウジングの内部構造の一部を図２に示す。

本実施形態におけるハイブリッド車両は、原動機として１つの内燃機関、すなわち図示しないエンジンと、図示しない２つの回転電機とを含むが、これに限定されない。原動機が１つのエンジンと１つの回転電機とで構成されるハイブリッド車両であっても、本発明を適用することができる。本実施形態においては、回転電機および／またはエンジンの出力を図示しない駆動輪へと伝達する力行モードと、回転電機を発電機として機能させる回生モードとが車両の運転状態に基づいて切り替えられる。

エンジンおよび２つの回転電機と駆動輪との間には、遊星歯車列１０と、図示しない差動装置とを含む動力伝達装置Ｔが組み込まれている。

図示しない固定子がトランスアクスルケース２０のケーシング２１に固定される第１回転電機の回転子軸３１の両端部は、ケーシング２１に対し回転自在に支持され、この第１回転電機の回転子軸３１には、図示しない回転子が取り付けられている。

エンジンに接続するエンジン出力軸３２の基端部は、トランスアクスルケース２０のハウジング２２に対して回転自在に支持されている。また、第１回転電機の回転子軸３１の一端部（図２中、右側）の内側に入り込むエンジン出力軸３２の先端部と第１回転電機の回転子軸３１との間には軸受３３が組み込まれている。これにより、エンジン出力軸３２および第１回転電機の回転子軸３１は、同軸状をなして相互に相対回転可能である。

エンジン出力軸３２を同軸状に取り囲む中空の太陽歯車軸１１の一端部（図２中、右側）には、太陽歯車部１１ａが形成され、この太陽歯車軸１１の他端部が第１回転電機の回転子軸３１の一端部にスプライン嵌合されている。エンジン出力軸３２に固定された円板状をなすキャリアー１２には、太陽歯車部１１ａを取り囲むようにエンジン出力軸３２の回転軸線と平行にキャリアー１２から突出する複数の遊星歯車軸１３が固定されている。各遊星歯車軸１３には、太陽歯車部１１ａと噛み合う遊星歯車１４がそれぞれ軸受１５を介して回転自在に支持されている。これら遊星歯車１４を囲むように筒状の太陽歯車軸１１と同軸状に配された歯車筒１６の内周には、遊星歯車１４と噛み合う内歯車部１６ａが形成されている。歯車筒１６は、その長手方向両端部が一対の玉軸受１７を介してトランスアクスルケース２０のケーシング２１の壁面から突出するボス部２１ａと、ハウジング２２の壁面から突出するボス部２２ａとにそれぞれ回転自在に支持されている。また、歯車筒１６の外周面には、図示しない副軸の大歯車４１と噛み合う外歯車部１６ｂが形成されている。

ハウジング２２内に収容される上述した歯車筒１６の外歯車部１６ｂおよびこれと噛み合う副軸の大歯車４１が本発明における一対の歯車に対応し、これらの部分、すなわち図２中のＡ−Ａ矢視に沿った断面形状を模式的に図３，図４に示す。なお、ケーシング２１に形成された円形、より具体的には円筒状のボス部２１ａおよび玉軸受１７も基本的にこれらと同じ構成である。本発明における転がり軸受としての玉軸受１７の外輪１７ａは、外歯車部１６ｂが形成された歯車筒１６の内周面にしまりばめにて嵌合され、その内輪１７ｂはハウジング２２に形成された円形、より具体的には円筒状のボス部２２ａにすきまばめにて嵌合されている。従って、玉軸受１７の内輪１７ｂは、外歯車部１６ｂが形成された歯車筒１６と共にハウジング２２のボス部２２ａに対し、これらの嵌め合い隙間Ｇに対応した任意の径方向に微小変位可能である。図３は回生モードにおける状態を表し、図中の矢印Ｌに示すように、右斜め上方へのラジアル荷重が歯車筒１６の外歯車部１６ｂに加わることを示している。これに対し、図４は力行モードにおける状態を表し、図中の矢印Ｌに示すように、左斜め下方へのラジアル荷重が歯車筒１６の外歯車部１６ｂに加わることを示している。このように、回生モード／力行モードの切り替わりに伴って、内輪１７ｂとボス部２２ａとの嵌め合い隙間Ｇの最大／最小位置がほぼ逆となるように変化する。

ボス部２２ａの外周面には、その長手方向に沿って凹部２３が形成されている。凹部２３は、ボス部２２ａの中心軸線Ｃと平行かつこの中心軸線Ｃから垂直上方に伸びる幾何学的平面Ｐ_Vと、ボス部２２ａの中心軸線Ｃから外歯車部１６ｂと大歯車４１との噛み合い点Ｍ側へ水平に伸びる幾何学的平面Ｐ_Hとで囲まれたボス部２２ａの外周面の領域Ｚにあればよい。これにより、図３に示す回生モードにて凹部２３に滞留する潤滑油Ｏは、図４に示す力行モードにて凹部２３から嵌め合い隙間Ｇ（図４中、左下側）へと引き込まれ、この潤滑油Ｏは回生モードにて図３中、右上側へと押し込まれる。つまり、回生モードと力行モードとの切り替わりの度に内輪１７ｂのラジアル変位に伴うポンプ作用により、凹部２３にある潤滑油Ｏが内輪１７ｂとボス部２２ａとの嵌め合い隙間Ｇの全域に亙って導かれることとなる。なお、凹部２３をこの領域Ｚから外してボス部２２ａの外周面に形成した場合、内輪１７ｂとボス部２２ａとの嵌め合い隙間Ｇに潤滑油Ｏを効率よく供給することができないことに注意されたい。また、凹部２３にはそれ自体に潤滑油Ｏが留まらないように、水平面に対して下向きに傾斜した形状であることが好ましい。また、内輪１７ｂの一端面が当接するハウジング２２の座部２２ｂには、ボス部２２ａよりも大径の座部２２ｂへとハウジング２２の壁面を伝って流れ落ちる潤滑油Ｏを凹部２３へと導くための潤滑油誘導部２４が形成されている。さらにケーシング２１の上端部側から潤滑油誘導部２４へと延在するリブをケーシング２１の壁面に突出状態で形成することも有効である。

図示しない差動装置は、潤滑油Ｏが密封されたトランスアクスルケース２０の下端部に配され、潤滑油Ｏは重力によってトランスアクスルケース２０の下端部の油溜め２０ａに流れ落ちるようになっている。トランスアクスルケース２０のハウジング２２とケーシング２１とに両端部が回転自在に支持される副軸には、先の歯車筒１６の外歯車部１６ｂおよび第２回転電機の図示しない回転子軸の小歯車５１と噛み合う大歯車４１が取り付けられている。また、この副軸の大歯車４１の側方には、差動装置の最終減速歯車６１と噛み合う出力歯車４２が形成されている。

第２回転電機の回転子軸は、副軸のさらに上方に配され、差動装置のほぼ真上に位置している。先のエンジン出力軸３２は、差動装置に対し、副軸よりもさらに前方に配されており、副軸よりも差動装置からさらに離れた位置にあるが、これに限定されない。

差動装置の最終減速歯車６１の回転に伴って油溜め２０ａにある潤滑油Ｏが掻き上げられ、これと噛み合う副軸の出力歯車４２ならびに歯車筒１６の外歯車部１６ｂと副軸の大歯車４１との噛み合い部分へと潤滑油Ｏが供給される。通常、外歯歯車１６ｂおよび大歯車４１は、はすば歯車として形成され、これらの歯溝に流れ込む潤滑油Ｏは、これらの噛み合い点Ｍ近傍にてハウジング２２の内壁に向けて回転軸線Ｃと平行な方向に押し出され、同時に噛み合い点Ｍの上方へと押し出される。この結果、外歯歯車１６ｂおよび大歯車４１が回転している限り、これらの噛み合い点Ｍの近傍に潤滑油Ｏを留めておくことができ、しかも潤滑油Ｏの一部をハウジング２２の座部２２ｂが形成された壁面へと弾き飛ばすことができる。また、ハウジング２２およびケーシング２１の上端内壁に付着した潤滑油Ｏは、ハウジング２２およびケーシング２１の内壁を伝って流下する。そして、座部２２ｂの周面の上端部に達した潤滑油Ｏは、それぞれ玉軸受１７の内輪１７ｂと外輪１７ａとの間の鋼球１７ｃの周囲を通って遊星歯車列１０の部分に導かれ、これらを潤滑しつつ最終的に油溜め２０ａへと流下する。

さらに、座部２２ｂの周面の先の領域Ｚ近傍に達した潤滑油Ｏは、潤滑油誘導部２４からボス部２２ａの凹部２３へと導かれ、さらにここから毛細管現象によって内輪１７ｂとボス部２２ａとの嵌め合い隙間Ｇへと供給される。また、回生モード／力行モードの切り替わりに伴って凹部２３近傍の嵌め合い隙間Ｇが変化し、凹部２３から嵌め合い隙間Ｇへの潤滑油Ｏの流出が促進される。さらに、クリープが発生すると、凹部２３に導かれる潤滑油Ｏが内輪１７ｂとボス部２２ａとの嵌め合い隙間Ｇへとさらに引き込まれ、内輪１７ｂの内周面やボス部２２ａの外周面の損耗をより確実に低減させることができる。

なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のない構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。

１６ｂ外歯車部
１７玉軸受
１７ａ外輪
１７ｂ内輪
２２ハウジング
２２ａボス部
２３凹部
２４潤滑油誘導部
４１大歯車
Ｃボス部の中心軸線
Ｍ噛み合い点
Ｏ潤滑油
Ｐ_V 幾何学的平面
Ｐ_H 幾何学的平面
Ｔ動力伝達装置
Ｚ領域

Claims

相互に噛み合う一対の歯車を収容するハウジングと、
このハウジングの壁面から突出する円形のボス部と、
一方の前記歯車にしまりばめにて外輪が嵌合され、かつ内輪が前記ボス部にすきまばめにて嵌合される転がり軸受と
を具えた動力伝達装置であって、
前記ボス部の中心軸線と平行であって、このボス部の中心軸線から垂直上方に伸びる幾何学的平面と、前記ボス部の中心軸線から前記一対の歯車の噛み合い点側へ水平に伸びる幾何学的平面とで囲まれた前記ボス部の外周面の領域に当該ボス部の長手方向に沿って形成される凹部と、
前記内輪の一端面が当接する前記ハウジングの壁面に形成され、この壁面に付着する潤滑油を前記凹部へと導くための潤滑油誘導部と
を具えたことを特徴とする動力伝達装置。