JP2018200077A - 固定板付転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 固定板により外輪に加わる押圧力を外輪の円周方向で分散させ、押圧力を外輪全体に加わるようにして、外輪の真円度の悪化を防止する。
【解決手段】 固定板付転がり軸受装置は、外輪２１と、内輪２３と、外輪２１と内輪２３との間に組み込まれるボール２５と、前記外輪２１に固定される固定板３と、を備え、固定板３は、外輪２１に嵌合されて径方向に一定の幅を有する外輪嵌合部３ａと、外輪嵌合部３ａよりも外径に設けられて固定対象物に取り付けられる取付部３ｂとを有し、取付部３ｂは、固定板３と固定対象物とを締結する締結部材が挿通されるねじ孔３１と、ねじ孔３１と周方向に重なると共に外輪嵌合部３ａよりも径方向側に間隔を設けて形成されたスリット３２とを含んでいる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、固定板付転がり軸受装置に関する。

自動車のトランスミッションに転がり軸受が組み込まれる場合、例えば、当該転がり軸受は、歯車軸の端部をトランスミッションのハウジングの内面に回転自在に支持するために用いられる。このとき、転がり軸受は、固定板を介してトランスミッションのハウジングに固定されることがある。図７に示すように、転がり軸受１０２の内輪１０７は、カウンターシャフト等の回転軸１０１の端部に嵌め込められ、ハウジング１０３の内面に設けられた保持凹部１０９に外輪１０５を嵌め込むことにより、ハウジング１０３に対して回転自在に支持されている。更に、外輪１０５が保持凹部１０９から抜け出すことを防止するために、固定板１１０に設けられた複数の取付孔１１４を介して、ボルト１２０によりハウジング１０３に固定板１１０を取り付けることで、外輪１０５を保持凹部１０９の内側に押し付けている。

転がり軸受１０２と固定板１１０は、両者を組み合わせて一体化し、保持凹部１０９への組み付けを容易にしている。

取付孔１１４に挿通されたボルト１２０を締め付けた場合、固定板１１０から外輪１０５に加わる押圧力は、取付孔１１４に近いほど大きく、これら取付孔１１４から離れるほど押圧力が小さくなる。すなわち、外輪１０５に加わる押圧力が円周方向に不均一になる。外輪１０５に加わる力が不均一になることにより、外輪１０５が歪むことになる。

そこで、特許文献１には、外輪を押圧する押圧力の円周方向に関する偏りを緩和して、外輪の変形を抑制することが開示されている。

図８及び図９に従い特許文献１の固定板付転がり軸受装置について説明する。尚、図７と同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。

図８に示した固定板１１０は、円周方向で等間隔の位置に、それぞれボルトを挿通するための取付孔１１４を形成している。そして、固定板１１０の中心部には、転がり軸受１０２の小径段部１１２が嵌まり込む嵌合孔１１３が形成されている。

上記の嵌合孔１１３の内周縁部のうちで、各取付孔１１４の径方向内側部分には、それぞれ大径切り欠き部１１６が形成されている。

固定板１１０の当接面（図９の右側面）は、嵌合孔１１３の周囲部分のうち、大径切り欠き部１１６から円周方向に外れた部分でのみ、小径段部１１２の軸方向の内端側の立ち上がり面１１５に当接する。

ボルト１２０を締め付けた状態でも立ち上がり面１１５のうちで各取付孔１１４の内径側に位置する部分が固定板１１０により押圧されることはなくなる。

このように、３箇所の位置の取付孔１１４に挿通した各ボルトの締め付けにかかわらず、固定板１１０のうちで、各取付孔１１４の近傍部分は、外輪１０５の立ち上がり面１１５と当接しない。そして、図８の鎖線Ｘで囲った部分が、各取付孔１１４から最も近い押圧面である。各大径切り欠き部１１６の両端部の円周方向６箇所の位置で、外輪１０５の立ち上がり面１１５が、固定板１１０から最も大きな押圧力を受ける。大径切り欠き部１１６を設けていない場合には、立ち上がり面１１５が固定板１１０から円周方向の３箇所の位置で最も強く押圧されていたのに対し、倍の６箇所位置で、最も大きな押圧力を受け、１箇所当たりの押圧力を小さくできる。そして、最も大きな押圧力を受ける場所を分散して、その押圧力を小さくすることで、円周方向の押圧力の差を小さくして、外輪１０５の変形を防止している。

特開２０１２−１３２４９５号公報

上記した特許文献１に記載したものにおいては、最も押圧力がかかる部分を６箇所に分散するので、押圧力の偏りを少なくしているが、大径切り欠き部１１６には押圧力が付与されない。このため、円周方向での押圧力の偏りを解消することはできず、外輪を押圧する力が円周方向に対して均一に加わらずに、外輪の真円度の悪化は十分に解消されていないという問題があった。

そこで、この発明は、固定板付転がり軸受装置において、外輪の真円度の悪化を防止することを課題とするものである。

前記の課題を解決するために、この発明の固定板付転がり軸受装置は、外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に組み込まれる転動体と、前記外輪に固定される固定板と、を備え、前記固定板は、前記外輪に嵌合されて径方向に一定の幅を有する外輪嵌合部と、前記外輪嵌合部よりも外径に設けられて固定対象物に取り付けられる取付部とを有し、前記取付部は、前記固定板と前記固定対象物とを締結する締結部材が挿通される挿通孔と、前記挿通孔と周方向に重なると共に前記外輪嵌合部よりも径方向外側に間隔を設けて形成されたスリットとを含んで構成される。

また、前記外輪嵌合部は、前記外輪が嵌合する環状の嵌合孔を有し、前記スリットは、前記嵌合孔に対して曲率が異なる辺を有するように形成すればよい。

また、前記スリットの前記辺は、前記挿通孔の中心と前記嵌合孔の中心とを通る仮想線上に位置する点から周方向両側に離れるにつれて曲率が小さくなる曲線状に形成すればよい。

この発明は、固定板付転がり軸受装置において、外輪に固定される固定板は、外輪嵌合部の全周に亘って外輪と当接し、スリットで分散された押圧力は、外輪嵌合部の全周に分散されることになる。その結果、外輪にかかる押圧力の偏りを減らすことができ、当該外輪の真円度が悪化するのを抑制できる。

この発明の第１実施形態に係る固定板付転がり軸受装置を軸方向から見た正面図である。 図１のＡ−Ｂ−Ｃ線断面図である。 この発明の第１実施形態に係る固定板付転がり軸受装置をハウジングに取り付けた状態を示す部分断面図である。 この発明の第１実施形態に係る固定板付転がり軸受に用いられる固定板を示す平面図である。 この発明の第２の実施形態に係る固定板付転がり軸受装置を軸方向から見た正面図である。 この発明の第１実施形態に係る固定板付転がり軸受装置を用いたトランスミッションを示す概略断面図である。 従来の固定板付転がり軸受装置をハウジングに取り付けた状態を示す部分断面図である。 特許文献１に記載の従来の固定板付転がり軸受装置に用いられる固定板を示す平面図である。 特許文献１に記載の固定板付転がり軸受装置をハウジングに取り付けた状態を示す部分断面図である。

以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、この第１実施形態の固定板付転がり軸受装置１は、転がり軸受２とこの転がり軸受２に嵌め込まれる固定板３とからなる。

転がり軸受２は、外輪２１と、内輪２３と、その外輪２１の内径面に形成された軌道溝２２と内輪２３の外径面に形成された軌道溝２４間に組込まれた転動体としての複数のボール２５及びそのボール２５を保持する保持器２６からなる。本実施形態の転がり軸受２は、深溝玉軸受である。軌道溝２２の中央部は、外輪２１の内径面中央部に対して軸方向（固定板３とは反対側）にオフセットしている。軌道溝２４の中央部も内輪２３の内径面中央部に対して軸方向（固定板３とは反対側）にオフセットしている。外輪２１、内輪２３、ボール２５、及び保持器２６は、金属製部材である。なお、転がり軸受２は、深溝玉軸受に限らず、アンギュラ玉軸受、スラスト玉軸受、自動調心玉軸受などであってもよい。また、以下の説明において、転がり軸受２の中心軸に沿った方向を「軸方向」、当該中心軸に対して直交する方向を「径方向」と呼ぶ。

外輪２１には、この外輪２１の外径面２１ａよりも小径の小径段部２７が全周に亘って形成されている。小径段部２７は、外輪２１の外径面２１ａのうち軸方向一端部を内径側に窪ませることでなる。小径段部２７は、外輪２１の軌道溝２２よりも軸方向外側に位置している。小径段部２７は、外輪２１の軸方向端面２１ｂに対して軸方向内側に立ち上がり面２８を有している。立ち上がり面２８は、小径段部２７のうち軸方向に延びる水平面の軸方向内側端部から径方向外側に向かって延びている。小径段部２７のうち軸方向に延びる水平面は、外輪２１の軸方向端面２１ｂの中央よりも外径側に位置している。

小径段部２７は、固定板３の中心部に形成された環状の嵌合孔３０に嵌まり込む。これにより、固定板３は、外輪２に固定される。ここで、固定板３は、金属製部材（例えば、ステンレス鋼板、アルミダイキャスト等の合金）である。固定板３は、外輪２１が嵌合される外輪嵌合部３ａを有する。外輪嵌合部３ａは、径方向に一定の幅を有し、その周縁に外輪２１が嵌合する。外輪嵌合部３ａは、小径段部２７が嵌合する嵌合孔３０と、小径段部２７の立ち上がり面２８と当接して径方向に一定の幅を有する当接面３０ａとを含む。当接面３０ａは、嵌合孔３０に対して外径がやや大きい環状面であり、小径段部２７の立ち上がり面２８と軸方向に当接している。具体的には、小径段部２７に嵌め込まれた固定板３を軸方向に押し込むことにより、小径段部２７の立ち上がり面２８に当接面３０ａが当接することになる。ここでは、当接面３０ａの全周が立ち上がり面２８に当接している。

図１及び図４に示した固定板３は、３つの短辺と３つの長辺とを円周方向に関して交互に配置した略六角形状である。固定板３のうち３箇所の短辺に対応する（周方向に重なる）位置に、固定対象物、例えば、トランスミッションのハウジング６（図６参照）に取り付けられる取付部３ｂが設けられている。なお、固定対象物は、トランスミッションのハウジングに限らない。例えば、固定対象物は、自動車のデファレンシャルのハウジングであってもよい。

取付部３ｂは、外輪嵌合部３ａよりも外径に設けられている。この取付部３ｂは、固定板３と固定対象物とを締結する締結部材（ここでは、ボルト）４が挿通される複数の挿通孔３１と、複数のスリット３２とを有する。複数の挿通孔３１及びスリット３２はそれぞれ、周方向等間隔に設けられている。この実施形態では、取付部３ｂには、挿通孔として、ボルト４と螺合するねじ孔３１が形成されている。ねじ孔３１を形成するために、固定板３には、転がり軸受２の転動体４側に向かって突出するボス部３１ａが設けられている。

スリット３２は、ねじ孔３１と周方向に重なると共に、外輪嵌合部３ａよりも径方向外側に間隔を設けて形成されている。スリット３２は、ねじ孔３１と当接面３０ａとの間に設けられている。スリット３２は、ねじ孔３１の中心と嵌合孔３０の中心とを結ぶ仮想線上に設けられている。

取付部３ｂに設けられるスリット３２の形状は、嵌合孔３０に対して同心円形状でない形状、具体的には、スリット３２のうちねじ孔３１側の辺と嵌合孔３０側の辺がそれぞれ、嵌合孔３０と曲率の異なる楕円形状である。即ち、スリット３２のうちねじ孔３１側の辺と嵌合孔３０側の辺はそれぞれ、中央から周方向両側に向かって曲率が小さくなる曲線状である。ここで、スリット３２のうちねじ孔３１側の辺及び嵌合孔３０側の辺の中央は、ねじ孔３１の中心と嵌合孔３０の中心とを通る仮想線上に位置する点である。ここで、スリット３２のうち嵌合孔３０側の辺と嵌合孔３０の周縁とを結ぶ距離Ｌ１は、スリット３２のねじ孔３１側の辺とネジ孔３１の周縁とを結ぶ距離Ｌ２よりも小さい。すなわち、スリット３２は、ねじ孔３１よりも嵌合孔３０に近い位置に設けられている。なお、スリット３２のうちねじ孔３１側の辺と嵌合孔３０側の辺のうちいずれか一方の辺が、嵌合孔３０に対して曲率が異なっていてもよい。例えば、スリット３２は、本実施形態の形状に限らず、楕円形状であってもよい。

本実施形態の固定板付転がり軸受装置１は、例えば、自動車用のトランスミッションにおいて、歯車軸をハウジングに回転自在に支持する。

図６は、トランスミッション４０の構成を示す概略断面図である。図６に示すように、トランスミッション４０は、段階的に変速比を変化させる多段変速機になっており、その入力軸４１、出力軸４２を回転可能に支持する転がり軸受装置として、上述の固定板付転がり軸受装置１を備えている。さらに、バックギア軸４８を支持する固定板付転がり軸受装置１を備えている。なお、以下の説明では、入力軸４１、４２、バックギア軸４８を歯車軸４１、４２、４８と呼ぶこともある。トランスミッション４０は、エンジンの回転が入力される入力軸４１と、入力軸４１と平行に設けられた出力軸４２と、入力軸４１から出力軸４２に回転を伝達する複数の歯車列４３〜４６と、各歯車列４３〜４７と入力軸４１または出力軸４２との間に組み込まれた図示しないクラッチとを有する。さらに、出力軸４２に逆転の回転を伝達するバックギア軸４８を有する。トランスミッションは、クラッチを選択的に係合させることで使用する歯車列４３〜４７を切り替え、入力軸４１から出力軸４２に伝達する回転の変速比を変化させる。出力軸４２の回転は出力歯車４７に出力され、その出力歯車４７の回転がディファレンシャルギヤ等に伝達される。

図３及び図６に示すように、トランスミッション４０を構成する歯車軸４１、４２、４８の端部は、転がり軸受２により、ハウジング６の内面に回転自在に支持されている。ハウジング６の内面には、円形の保持凹部６１が設けられ、この保持凹部６１に転がり軸受２の外輪２１が嵌め込まれている。固定板３は、ボルト４によって、ハウジング６に取り付けられる。ボルト４を締め付けることにより、転がり軸受２の外輪２１は保持凹部６１に押し付けられる。これにより、外輪２１が保持凹部６１から抜け出すのを防止している。転がり軸受２の内輪２３には、歯車を取付けた歯車軸の端部が嵌め込まれている。歯車軸４１、４２、４８の端部は、ピン５１、５２により内輪２３に固定されている。

図３に従い、この発明の実施形態の固定板付転がり軸受装置１の固定板３をハウジング６に固定する方法につき説明する。

ハウジング６には、固定板３を固定するボルト４が挿通される孔部６２が設けられている。孔部６２と固定板３のねじ孔３１との位置を合わせた後、孔部６２からねじ孔３１に向けて、カラー６３を嵌め込んだボルト４をねじ込み、外輪嵌合部３ａの当接面３０ａを立ち上がり面２８に当接させる。ボルト４を締め付けることにより、立ち上がり面２８と固定板３の当接面３０ａとが当接し、外輪２１を保持凹部６１に押さえつけ、当該外輪２１が抜け出すことを防止する。

ボルト４を締め付けた際の固定板３の当接面３０ａに係る押圧力は、スリット３２によって、分散される。そして、図４のクロスハッチングで示すように、固定板３の当接面３０ａの全周に亘って押圧力が分散される。この結果、外輪２１に対して偏った押圧力の付与が抑制され、外輪２１の真円度の悪化が抑制される。

固定板３をボルト４によりハウジング６に取り付ける際の応力の分布について述べる。上述したように、ボルト４が挿通されるねじ孔３１と嵌合孔３０の中心とを結ぶ線上で、固定板３０の当接面３０ａから径方向外側に離れた位置に設けられたスリット３２が設けられている。スリット３２を設けることで、ボルト４の締め付けによって固定板３の当接面３０ａが小径段部２７の立ち上がり面２８を押し付ける押圧力が分散される。分散された押圧力は、固定板３の当接面３０ａの全周に分散されることになる。その結果、外輪２１に作用する押圧力の偏りを減らすことができ、当該外輪２１の真円度を悪化することが抑制できる。

そして、スリット３２の形状は、ボルト４の締め付けに伴って固定板３が外輪２１の軸方向に押圧する力が、嵌合孔３０の円周方向に不均一になることをより緩和させるために、当該嵌合孔３０に対して曲率が異なる辺を有している。応力集中は曲率が小さくなるほど大きくなるため、ねじ孔３１に距離が近い方の曲率が大きく、遠ざかるにつれて曲率が小さくなる曲線形状に形成している。これにより、応力集中が平均化されて、固定板３の当接面３０ａに係る押圧力をより均一に分散させることができ、外輪２１の真円度の悪化を防止することができる。また、スリット３２の嵌合孔３０側の辺と嵌合孔３０の周縁とを結ぶ距離Ｌ１が、スリット３２のねじ孔３１側の辺とねじ孔３１の周縁とを結ぶ距離Ｌ２よりも小さいため、外輪２１が嵌合する嵌合孔３０の近傍にスリット３２を設けることができ、外輪２１の近傍で応力が分散されるため、当該外輪２１の真円度の悪化を防止し易い。

次に、第２実施形態に係る固定板付転がり軸受装置１Ａについて、図５を参照して説明する。第２実施形態に係る固定板付転がり軸受装置１Ａは、第１実施形態に係る固定板付転がり軸受装置１に対して、固定板を一部変形したものである。なお、以下の実施形態では、第１実施形態と異なる点について説明する。本実施形態に係る固定板付転がり軸受装置１Ａの固定板３Ａは、各辺が等しくない変形四角形である。このような第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果が得られる。

上記した実施形態においては、挿通孔として、固定板３にボルト４と螺合するねじ孔３１が設けられているが、固定板３には、ボルト４が挿通される挿通孔を設け、ハウジング６側にボルト４と螺合するねじ孔を設けてもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

１ ：固定板付転がり軸受装置
２ ：転がり軸受
３ ：固定板
３ａ ：外輪嵌合部
３ｂ ：取付部
４ ：ボルト（締結部材）
２１ ：外輪
２３ ：内輪
２５ ：ボール（転動体）
３０ ：嵌合孔
３１ ：ねじ孔
３２ ：スリット

Claims (3)

1. 外輪と、
   内輪と、
   前記外輪と前記内輪との間に組み込まれる転動体と、
   前記外輪に固定される固定板と、を備え、
   前記固定板は、前記外輪に嵌合されて径方向に一定の幅を有する外輪嵌合部と、前記外輪嵌合部よりも外径に設けられて固定対象物に取り付けられる取付部とを有し、
   前記取付部は、前記固定板と前記固定対象物とを締結する締結部材が挿通される挿通孔と、前記挿通孔と周方向に重なると共に前記外輪嵌合部よりも径方向外側に間隔を設けて形成されたスリットとを含む、固定板付転がり軸受装置。
2. 前記外輪嵌合部は、前記外輪が嵌合する環状の嵌合孔を有し、
   前記スリットは、前記嵌合孔に対して曲率が異なる辺を有する、請求項１に記載の固定板付転がり軸受装置。
3. 前記スリットの前記辺は、前記挿通孔の中心と前記嵌合孔の中心とを通る仮想線上に位置する点から周方向両側に離れるにつれて曲率が小さくなる曲線状である、請求項２に記載の固定板付転がり軸受装置。

Images